Batterijspanning op zonne-straatverlichting: wat is het verschil tussen 3,2 V en 12,8 V?

 

Bij het technische ontwerp van gemeentelijke wegverlichting en off{0}}-opslagsystemen voor zonne-energie is het definiëren van de bedrijfsspanning van het systeem een ​​van de belangrijke uitgangspunten voor het ontwikkelen van een elektrisch ontwerp. In dit artikel wordt de accuspanning van straatlantaarns op zonne-energie van 3,2 V, 12,8 V en 24 V-klasse vergeleken, inclusief bedradingsverliezen, GBS-vereisten en projectselectiefactoren.

 

In de marktcommunicatie worden de toepassingen van systemen van de klasse 3,2 V, 12,8 V en 24 V- soms verward. Als een batterijsysteem van 3,2 V, bedoeld voor tuin- of padverlichting met laag{6}}vermogen rechtstreeks wordt gebruikt in een gemeentelijk wegverlichtingsproject van 8-12 m zonder de werkelijke belasting, het ontwerp van de omvormer, de draaddikte en de kabellengte te controleren, kan dit de risico's van spanningsval, warmteopwekking en onvoldoende verlichtingssterkte vergroten, en kan dit ook de betrouwbaarheid van het systeem op de lange termijn- beïnvloeden.

 

1. De elektrische principes: hoe bedrijfsspanning systeemverliezen beïnvloedt

Bij gelijkstroomtransmissie zijn lijnverliezen gerelateerd aan het kwadraat van de stroom en de weerstand van de geleider. Onder ideale vergelijkingsomstandigheden-met hetzelfde belastingsvermogen en dezelfde geleiderweerstand, en zonder rekening te houden met efficiëntieverschillen tussen stroom-conversieschema's-verdubbelt een verdubbeling van de bedrijfsspanning de stroom met ongeveer de helft en de weerstandsverliezen in de draad tot ongeveer een-kwart. In een echt systeem moet ook rekening worden gehouden met factoren zoals het accuspanningsbereik, DC-DC-conversie, controllerefficiëntie, dwarsdoorsnede- van de geleider en contactweerstand.

 

Het volgende voorbeeld illustreert een typisch scenario voor gemeentelijke verlichting:

 

Ga uit van een effectief armatuurvermogen van 80W en een masthoogte van 10 meter. Inclusief de reikarm en de ondergrondse kabelcapaciteit bedraagt ​​de totale kabelcircuitlengte ongeveer 15 meter. Dit is een vereenvoudigde analyse; daadwerkelijke projecten moeten worden berekend op basis van het systeemcircuit en de gemeten parameters.

 

 

Met een laagspanningsbatterijsysteem van 3,2 V-:

In een ideale schatting die uitgaat van een directe voeding van 3,2 V en boost-conversie uitsluit, zou een belasting van 80 W ongeveer 25 A verbruiken, wat relatief hoog is. Als de doorsnede van de geleider-, de kabellengte of het verbindingsontwerp niet geschikt zijn, kunnen merkbare lijnverliezen, spanningsval en temperatuurstijging optreden, wat mogelijk invloed heeft op het vermogen dat aan de armatuur wordt geleverd. In de praktijk kunnen straatlantaarns op zonne-energie de LED's aansturen via een boostconverter of een andere -stroomconversiemethode. Daarom kan de nominale spanning van de batterij alleen niet bepalen of de armatuur goed zal werken; de controllertopologie, conversie-efficiëntie, draaddikte en beveiligingsontwerp moeten ook worden gecontroleerd.

 

Met een batterijsysteem van de klasse 12V-:

Bij hetzelfde vermogen en zonder rekening te houden met conversieverliezen bedraagt ​​de geschatte stroom ongeveer 6,7 A, lager dan de schatting voor directe voeding van 3,2 V. Goed ontworpen bedrading en een geschikte controller kunnen lijnverliezen en temperatuurstijging helpen verminderen. De werkelijke prestaties zijn nog steeds afhankelijk van de bedrijfsspanning, het conversiecircuit, de bekabeling en de belastingsparameters van de batterij.

 

Met een batterijsysteem van de klasse 24V-:

Onder dezelfde ideale aannames is de stroom ongeveer de helft van die van een systeem van 12V--klasse, waardoor weerstandsverliezen verder kunnen worden verminderd. Voor projecten met langere kabeltrajecten of grotere belastingen kan een hogere accu-spanning de lijnverliezen helpen beheersen. Bij het ontwerp moet echter ook rekening worden gehouden met de efficiëntie van de controller, isolatie- en beschermingseisen, kosten en onderhoudsomstandigheden.

 

Technische conclusie: Voor projecten met een hoger feitelijk vermogen, hogere palen of langere kabeltrajecten mag de geschiktheid van een 3,2V-systeem niet uitsluitend worden beoordeeld op basis van het vermogen of de paalhoogte. De voedingstopologie, lijnstroom en spanningsval, controllercapaciteiten, verlichtingssterktevereisten en elektrische beveiliging moeten allemaal worden geëvalueerd. Als een project een systeem van 12V-klasse of 24V-klasse gebruikt, moet de configuratie ervan eveneens worden bevestigd aan de hand van de belasting en de omstandigheden ter plaatse.

 

2. Uitgebreide vergelijking van sleutelparameters over drie systeemtypen

De onderstaande tabel biedt een voorlopige referentie voor algemene configuraties en toepassingen. Het is geen vaste set selectiegrenzen voor elk project. De batterijspanning van de straatlantaarn op zonne-energie, de spanning van het zonnepaneel en de bedrijfsspanning van de armatuur kunnen verschillen; Raadpleeg het bedradingsschema van het systeem, de controllerspecificaties en projectberekeningen voor de daadwerkelijke configuratie.

 

3. Hoe het batterijbeheersysteem en de celkwaliteit de systeemprestaties beïnvloeden

In systemen met meerdere- series (12V-klasse en 24V-klasse) hangt de levensduur niet alleen af ​​van de celprestaties, maar ook van de celconsistentie, de pakketassemblage, het gebouwbeheersysteem, de temperatuur en de laad- en ontlaadstrategieën.

 

Celonevenwichtigheid en verschillen tussen individuele cellen: als de toestand van de cellen in een serie-aangesloten accu aanzienlijk verschilt, kan hun laadstatus of spanning na verloop van tijd uit balans raken. Het gebruik van cellen met een inconsistente oorsprong, gezondheidsproblemen of degradatieniveaus kan het risico op onbalans in de roedel vergroten. In sommige gevallen kan een enkele cel de bescherming voortijdig activeren, waardoor de bruikbare capaciteit van het hele pakket afneemt of ervoor zorgt dat de lichten eerder uitgaan dan verwacht. Bij aankoop is het raadzaam om de traceerbaarheid van cellen, het sorteren en matchen van records te controleren, en of het BMS de juiste monitoring- en beveiligingsfuncties biedt.

 

Aanbevolen kwaliteitscontrolemaatregelen- op productieniveau: Voor industriële batterijsystemen kunnen de volgende vereisten worden gespecificeerd in de technische specificaties en acceptatiecriteria, en vervolgens worden geverifieerd door middel van documentatie of monsterinspecties:

 

• Geef prioriteit aan nieuwe cellen met traceerbare oorsprong. De specificaties voor de cyclus-levensduur moeten de testomstandigheden, laad- en ontlaadsnelheden, temperatuur en capaciteit-retentiecriteria vermelden. Sommige producten kunnen bijvoorbeeld 3.500 cycli of meer bereiken onder gespecificeerde testomstandigheden; De werkelijke levensduur is afhankelijk van de gebruiksomgeving en de gebruiksstrategie.

 

• Controleer de vereisten voor het testen en matchen van cellen vóór de montage van het pakket, inclusief capaciteit, open- open circuitspanning en interne weerstand. Vraag indien nodig ondersteunende documenten op bij de leverancier.

 

• Afhankelijk van de projectvereisten kunnen batterijmodules worden uitgerust met een GBS dat bescherming biedt tegen overstroom, overbelasting, over{0}}ontlading, kortsluiting- en temperatuur. Een geschikt GBS kan het risico op abnormale werking helpen verminderen, maar is geen vervanging voor celkwaliteitscontrole, goed systeemontwerp, installatie of onderhoud.

 

 

4. Uitgebreide selectie- en ontwerpberekeningen voor gemeentelijke projecten

Bij het ontwikkelen van een elektrisch ontwerp voor straatverlichting op zonne-energie kunnen ontwerpingenieurs en EPC-projectmanagers de volgende stappen volgen:

 

Stap 1: Bepaal de vereiste verlichtingssterkte van de weg en het werkelijke energieverbruik 's nachts

Schat de energie die de batterij afgeeft voor de hele nacht (Wh) door het werkelijke ingangsvermogen van de armatuur te vermenigvuldigen met de bedrijfstijd tijdens elke periode, waarbij rekening wordt gehouden met het energieverbruik na slim dimmen later op de nacht. Houd ook rekening met verliezen in de controller- en stroomconversiefasen-, en verifieer de vereiste autonomieperiode voor het project.

 

Stap 2: Maak een voorlopige beoordeling van de systeemspanning op basis van de poolhoogte, het werkelijke vermogen en de bedradingsomstandigheden

• Voor belastingen onder de 35W en masthoogtes tot 6 m kan een compact 3,2V-systeem worden overwogen. Controleer de piekstroom, kabellengte, draaddikte en conversieschema.

 

• Voor belastingen van 40–80W en masthoogtes van 6–9 m kan een systeem van 12V-klasse worden overwogen, onder voorbehoud van verificatie aan de hand van de daadwerkelijke belasting en lijnspanningsval.

 

• Voor belastingen van 80–150 W of meer, of masthoogtes van meer dan 9 m, kan een systeem van 24V-klasse als een mogelijke optie worden overwogen. Vergelijk het met de projectspecificaties, de vereisten voor controller- en batterijbeheer, lijnspanningsverlies en levenscycluskosten.

 

Stap 3: Bepaal de specificaties van de zonnepanelen op basis van de lagere beschikbaarheid van zonne-energie in de winter

Gebruik de effectieve zonne-uren van de projectlocatie, seizoensvariaties, installatieomstandigheden van panelen en laadconversie-efficiëntie- om het vereiste piekvermogen van de zonnepanelen te berekenen. Controleer ook de energiebalans van het systeem tijdens opeenvolgende bewolkte of regenachtige dagen.

 

Stap 4: Selecteer de constructiestalen paal op basis van windbelastingen en locatieomstandigheden

Afhankelijk van de ontwerpvereisten kunnen staalsoorten zoals Q235B of Q355 worden overwogen. Controleer de corrosiebescherming aan de hand van de toepasselijke normen voor thermisch verzinken en projecttekeningen. De dikte van de zink-coating moet worden bepaald op basis van het onderdeel, de toepasselijke normen en projectspecificaties. Als een waarde zoals 86 μm wordt gespecificeerd, moet de basis ervan duidelijk worden vermeld en geverifieerd tijdens de acceptatie-inspectie.

 

Conclusie

Bij off--zonneverlichtingssystemen gaat het selecteren van de accuspanning van de straatverlichting over meer dan alleen het vergelijken van specificaties; het heeft ook invloed op lijnverliezen, controller- en batterijconfiguratie, onderhoud en operationele betrouwbaarheid. Het systeem moet worden geselecteerd via berekening en verificatie op basis van de werkelijke belasting, omstandigheden ter plaatse, systeemtopologie en toepasselijke normen-niet alleen op basis van de nominale spanning van de batterij, de poolhoogte of een enkele stroomdrempel.