户外LED广告牌太阳能光伏发电系统

 锂电世界  目前，国内比较多的户外广告牌照明供电系统，都是采用敷设专用电缆，需要铺设管道、挖电井，甚至有些还必须配置专用变压器，这样下来不仅施工成本大，建设周期长，而且广告主需要耗费大量的时间和精力去处理用电审批、占地纠纷等。由于采用高压电供电系统，户外广告牌用电管理相对薄弱，有时候会因为恶劣天气引起触电事故，存在极大的安全隐患。户外广告牌太阳能离网发电系统，采用的是一种可再生清洁能源--太阳能发电，只是需将太阳能电池板安装在广告牌上方，通过光伏控制器将太阳能产生的直流电储存到蓄电池，晚上就可以通过光伏控制器向负载（LED投光灯）放电。依据户外广告牌的使用特点，实现光伏自动开启，5小时之后自动关闭。此外，太阳能发电系统施工比较简单方便，不用铺设专用电缆及管道，投资成本低，而且不会产生电费开支。只要白天有太阳光照射即可发电，储能系统还可保证持续7个阴雨天气的正常供电，而且完全不用担心发生触电事故。根据广告牌的实际安装地理位置，用户还可以选择太阳能发电与风力发电互补解决方案。

  适用对象：大型户外广告牌，如高速公路立柱（单面、双面、三面）广告牌、城市街道及外墙广告牌等。本文对广告牌选型标准为：

面积：18米（长）×6米（高），双面，立柱型支架，广告牌画面下端距离地面高度18米。

光源：广告牌专用LED投光灯

投射方式：广告牌画面从底端往上投射，或从顶端往下投射

数量：单面8盏共16盏投光灯功率：48W/个，总功率（包括驱动及损耗）约800W

供电电压：DC24V

  要求：

（1）光控开启，每晚照明5小时，持续阴雨天气，保证系统7天正常工作；

（2）单面中心照度（有效光通亮）满足140LM，均匀度大于0.5。

  （一）应用原理：

离网型户外广告牌太阳能发电照明系统由太阳能电池板、光伏控制器、蓄电池组及LED光源等主要部件构成。白天将太阳能电池板产生的不稳定直流电，通过光伏控制器储存到蓄电池，晚上再通过光伏控制器向负载（LED投光灯）放电，实现光伏开启，时控关闭，全自动化运行。

（二）系统配置：

  （1）用电量计算：

 该系统采用独立式24V供电设计，投光灯功率为24V48W/盏，每2盏并联（正、反两面）共用1组太阳能电池板、1个控制器和1组蓄电池。设计要求：每晚工作时间5小时，保证满足持续7个阴雨天正常照明。每组的用电量为：48W×2盏×5小时×7天=3360Wh，考虑到系统匹配功率损耗因素，我们按3500 Wh/组计算，共8组，合计用电量为28000 Wh。

  （2）蓄电池储电量计算：

由于采用24V供电系统，要满足负载3500 Wh的用电量，蓄电池容量必须达到：3500Wh／24V=146Ah，铅酸蓄电池的实际放电性能一般只有70%，因此，蓄电池容量为24V200Ah，可将2节12V200Ah单体蓄电池串联使用，8组共需16节。

  （3）太阳能电池板功率计算：

单晶硅太阳能电池的转换效率约为13.7%，太阳能电池板工作电压选用36V，华南地区的平均日照时间峰值大约是5小时/天，要将每组蓄电池（24V200Ah）充满电，太阳能电池板功率必须满足：

 W=24V×200Ah／36V×5h×13.7%=196W，这里取整数200W，亦即是说，每组太阳能电池板功率为36V200W，共需8块。

  （4）光伏控制器

选用24V20A的光伏控制器，可以完全满足单块太阳能电池板的充电电流以及负载（2盏LED投光灯并联）放电电流。共需8个光伏控制器。

光伏控制器采用高效率PWM充电模式技术，先进的MPPT跟踪功能，保证在蓄电池充电时光伏的输出功率保持最大。并具有太阳能电池板防反接保护，夜间防反充、光伏过充保护、过载及短路防护等功能。

（三）设备安装

户外广告牌太阳能发电照明系统施工相对简易，工期短。首先将LED投光灯按设计好的位置安装好，引出导线，将太阳能组件与架子在地面预先组装好，然后吊装在广告牌顶端固定位，并将装有蓄电池组及控制器的的防水箱体吊装放置在两块广告牌之间的通道上，这样只须用电缆线将太阳能电池板、控制箱和LED灯正确连接，就完成整套发电系统的安装。

电池板采用高效的单晶组件，统一固定安装在两幅广告牌顶层，以倾斜15~30度角度朝向太阳，以达到阳光最佳照射角度，同时，可以利用自然风、雨水冲刷电池板表面，避免灰尘沉积而影响组件的发电效率。每面广告牌安装8盏LED投光灯，简距3米，灯臂伸展长度为2.5米，向上投射。

为保证户外广告牌的长久正常使用，必须进行以下相应的安全防护措施：

（1）防雷设计：

由于光伏发电系统处于广告牌防雷保护范围内，因此使用光伏组件的钢结构必须连通并接地。该系统的雷电浪涌入侵有多种途径，因此必须在每路直流输入主回路设置浪涌保护，在控制箱安装避雷器；

  （2）电缆选择：

由于所有组件之间的电缆连接处在户外使用，暴晒在太阳下，因此为保证系统正常运转，必须选用耐高温、耐氧化并具防紫外线的电缆线；

  （3）安装支架：

 光伏组件的支架必须可以承受组件足够的重量，在设计支架的时候，要确定材料强度，同时，还必须充分考虑到支架所承受的最大风压所引起的材料弯曲强度、支撑臂的拉伸强度和地面不锈钢固定螺栓强度。所有支架采用热镀锌，裸露部分全部喷涂防锈漆。

  （四）成本对比

与传统的市电供电系统比较，户外广告牌太阳能供电照明系统具有不可比拟的优势，可为广告主节省大笔投资及电费开支。此外，太阳能电池板、光伏控制器、LED光源，设计使用寿命一般达10年以上，维护成本低。由于铅酸蓄电池有放电循环使用寿命，一般在使用2-3年左右，性能会大幅下降，需要及时更换或维护。旧的蓄电池可以折价30-40%出售，更换成本为初期成本的60-70%。每幅广告牌的使用周期按3年计算，以下投资成本对照表表明：太阳能供电系统可比市电供电系统节约投资50%以上，而某些地初黄金地段的广告牌，广告主不惜重金参与竞投，采用太阳能供电系统，更加传递与彰现节能减排、绿色环保的理念，起到良好的社会效益。