野外太陽能供電系統
解決方案
吉林省易達光電有限公司
一、系統簡介
太陽能無線監控系統利用取之不盡、用之不竭的清潔環保能源太陽能和風能供電，使無法或者不方便得到電力供應的地區實現遠程不間斷監控成為可能。隨著太陽能無線監控系統集成技術的成熟，該系統已在全球得到越來越普遍的應用顯示出廣闊的應用前景。本系統具有：環保節能、無需挖溝或架設電力架、不需要大量線材管材、不需要輸變電設備、施工周期短、不消耗市電不產生電費、不受地理位置限制、維護費用低、低壓無觸電危險及移動靈活等諸多優點。
野外地域廣闊沒有電力供應又難以布線，本系統可以解決農場沒有市電的問題，前端監控點完全自動運行無需人員值守操作。
二、系統原理和架構
太陽能無線監控系統主要由太陽能供電系統、無線視頻傳輸系統、視頻監控系統三個子系統組成。
太陽能供電子系統是由太陽能組件、風力發電機、膠體蓄電池、智能充放電控制器等組成。
三．（一）太陽能供電子系統
太陽能供電系統
該系統主要由太陽能組件、風力發電機、膠體蓄電池、智能控制器等組成。太陽能組件和風力發電機將光能轉變為電能，經由一臺風光互補智能控制器的控制，把電能存儲到蓄電池（充電）；需要供電時，打開控制器開關接通負載，把蓄電池中的電能提供給負載（放電）。智能控制器的主要作用是對蓄電池進行充放電管理，當在工作時間內蓄電池供電不足時，控制器自動切斷負載供電，對蓄電池進行過放保護；當蓄電池持續充電時，控制器對蓄電池進行過充保護。
太陽能發電是整個系統工作能量的主要來源，太陽能組件的大小需要根據負載設備的耗電量來決定。風力發電平時起輔助供電的作用，在連續陰雨天的時候，風力發電機將發揮重要作用，以確保對控制器的不間斷供電，從而避免了長時間陰雨天氣下供電系統的癱瘓。
很多用戶有這樣一個認識誤區，攝像機是由太陽能來供電，實際上給攝像機供電的是蓄電池，太陽能只是負責給蓄電池充電，所以蓄電池對于太陽能供電系統來說也是非常重要的一環；太陽能供電系統因長期處于大幅度充放電狀態，而且蓄電池通常是埋在地下，頻繁更換費時費力，所以應采用質量可靠的免維護儲能型鉛酸蓄電池，如預算允許可采用太陽能膠體蓄電池(使用壽命可達5-8年，深放電循環性能好，耐高頻率充放電及過放電、自放電小可以長期不充足電又進行放電、適應環境溫度范圍廣尤其是低溫，使用時無酸霧氣體析出，無電解質外溢更為環保)。
蓄電池是在沒有日照情況下維持系統工作所需的能量來源，當發生連續陰雨天的情況時就需要蓄電池有足夠的電量維持整個系統的連續工作，因太陽能膠體蓄電池的價格較高監控系統用太陽能，不能因為顧及一年當中會出現幾次長的陰雨天而增加系統蓄電池配置，使系統在大部分時間內蓄電池配置都處在浪費的狀態，過多配置蓄電池的結果必然導致成本大幅上升。所以太陽能供電應用系統應允許發生概率較低的缺電現象，蓄電池獨立供電時間一般為3-5天。
太陽能無線監控系統與普通有線監控系統的工作原理不一樣。普通有線監控系統可以不考慮攝像機或其它負載的電壓和功率，也可以不考慮系統的工作時間，而在太陽能無線監控系統中攝像機或者其它負載的功率越大，工作時間越長，系統的配置就會越大，系統的價格就會越高。由于太陽能發電和蓄電池儲電的寶貴，它直接影響了整個系統的建設成本，因此整個系統中負載設備的低功耗運行成為了太陽能無線監控系統的關鍵。
首先負載設備的電壓如攝像機應選擇直流DC12V，不少用戶錯誤的選擇交流AC24V的負載設備如市場上常見的AC24V高速球攝像機，以24V3A計算耗電即達到72W(部分廠家交流球機功率直接套用直流球機的功率標注)，這不僅造成系統嚴重的耗電，而且經多次電壓轉換帶來電量損失，另外增加逆變器額外增加了耗電，當然也增加了系統故障率，給以后系統運行的問題頻發埋下隱患。電壓轉換具體說明：如果選擇AC24V球機需要增加逆變器（逆變器增加了自身耗電），把電壓從直流12V轉換成交流220V(轉換過程中電量損失14%)，再增加適配器，把電壓從交流220V降到交流24V(轉換過程中電量損失17%)
在耗電嚴重的基礎上又經過幾次電壓轉換電量流失，有限的太陽能利用率大打折扣，最終導致蓄電池續航時間大為縮短、出現經常性斷電現象。
由于不需要市電，每個前端監控點每年可節省幾百元不等的電費；特別是點位數量較多的大項目，節省電費尤其可觀。
四、整套太陽能供電系統必要部件介紹：
太陽能供電系統由太陽能電池組件、太陽能控制器、蓄電池（組）組成。如輸出電源為交流220V或110V，還需要配置逆變器。各部分的作用為：
（一）太陽能電池組件：太陽能電池組件是太陽能供電系統中的核心部分，也是太陽能供電系統中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能量轉換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能電池組件的質量和成本將直接決定整個系統的質量和成本。
（二）太陽能控制器：太陽能控制器的作用是控制整個系統的工作狀態，并對蓄電池起到過充電保護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償的功能。其他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項。
（三）蓄電池：一般為膠體儲能蓄電池，小微型系統中，也可用鉛酸蓄電池。其作用是在有光照時將太陽能電池組件所供出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。
（四）逆變器：在很多場合，都需要提供、的交流電源。由于太陽能的直接輸出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。為能向的電器提供電能，需要將太陽能供電系統所供出的直流電能轉換成交流電能，因此需要使用DC-AC逆變器。在某些場合，需要使用多種電壓的負載時，也要用到DC-DC逆變器，如將24VDC的電能轉換成5VDC的電能（注意，不是簡單的降壓）。
原理圖如下：
五、太陽能供電系統的設計需要考慮如下因素：
Q1、 太陽能供電系統在哪個地區使用？該地日光輻射情況如何？
Q2、 系統的負載功率多大？
Q3、 系統的輸出電壓是多少，直流還是交流？
Q4、 系統每天需要工作多少小時？
Q5、 如遇到沒有日光照射的陰雨天氣，系統需連續供電多少天？
Q6、 負載的情況監控系統用太陽能，純電阻性、電容性還是電感性，啟動電流多大？
六、易達光電部分工程案例
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