太陽光照射能量能夠通過光伏電池轉(zhuǎn)化為電能存儲，在需要時(shí)為設(shè)備提供電能。
目前，光伏照明系統(tǒng)成為照明系統(tǒng)的熱門研究對象，正在逐步取代傳統(tǒng)照明系統(tǒng)。
光伏照明系統(tǒng)應(yīng)安裝在無遮擋的區(qū)域，同時(shí)對未來可能的遮擋物進(jìn)行估計(jì)。確保無陰影的距離 =高度 ×空間因子；光伏照明系統(tǒng)應(yīng)滿足四季的使用需求，弱化季節(jié)影響，提升太陽能輻射能量接收量，為此，需要設(shè)置適當(dāng)?shù)膬A斜角，選定最佳傾斜角。
光伏電池按照結(jié)晶狀態(tài)可以分為結(jié)晶系電池和非結(jié)晶系電池兩大類。其中，結(jié)晶系電池是當(dāng)前市場上應(yīng)用最廣泛的光伏電池，其又可以細(xì)分為單晶硅電池和多晶硅電池。
結(jié)晶系電池
單晶硅和多晶硅光伏電池使用時(shí)間較長，技術(shù)較成熟，電能轉(zhuǎn)換率較高，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和大規(guī)模發(fā)電。但硅晶體制造成本較高，結(jié)晶系電池的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，在生產(chǎn)中需要消耗大量能源，因此并沒有推廣到民營企業(yè)中。
價(jià)格低廉、性能優(yōu)越的結(jié)晶系電池的替代品，如多晶硅薄膜和非晶硅薄膜得到了應(yīng)用和發(fā)展，在光伏電池行業(yè)應(yīng)用廣泛。
其中，非晶硅薄膜電池轉(zhuǎn)化率低，但造價(jià)更低，同時(shí)擁有重量優(yōu)勢，比較輕薄，適用于工業(yè)生產(chǎn)；在生產(chǎn)過程中安全等級較高，無毒害作用，更具有開發(fā)潛力。
非晶硅薄膜電池多用于小型照明或便攜式供電設(shè)備，在未來發(fā)展中擁有廣闊前景。
現(xiàn)階段，市面上出現(xiàn)了很多種類的光伏電池，在電池選擇上需要格外注意，只有轉(zhuǎn)化率高、穩(wěn)定性較強(qiáng)，并且輸出功率峰值低于 0.05 的電池才符合標(biāo)準(zhǔn)。
在運(yùn)行過程中，光伏電池輸出會受連接線纜的影響，在應(yīng)用光伏電池時(shí)，想要使光伏電池的發(fā)電效率最高，就要正確連接電纜。
蓄電池會長時(shí)間維持在放電狀態(tài)，造成這一現(xiàn)象的主要原因是其具有高頻率的較長放電時(shí)間，但也會發(fā)生過度放電的現(xiàn)象。
在白天陽光充足的情況下，蓄電池的一次充電時(shí)間為 10 h 左右，光伏系統(tǒng)很難在短時(shí)間內(nèi)完成快速充電，蓄電池會出現(xiàn)長時(shí)間的虧電情況。
很多規(guī)模較大的光伏照明系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)會設(shè)置專門的電池存儲區(qū)域，為蓄電池提供良好的存儲空間；在一些小型光伏系統(tǒng)，如太陽能路燈中，蓄電環(huán)境較差，季節(jié)溫差和晝夜溫差影響較大，蓄電池的壽命會明顯縮短
蓄電池是光伏照明系統(tǒng)的重要組成部分，是整個(gè)系統(tǒng)中不可缺少的能源部件。蓄電池可以在光照不足的情況下（如陰天和夜晚）持續(xù)供電，在白天陽光充足的情況下儲存電能，通常使用循環(huán)工作方式充電。在交流停電過程中，蓄電池需要發(fā)揮主導(dǎo)作用。
一般情況下，當(dāng)太陽能發(fā)電功率大幅度下降時(shí)，蓄電池可以起到緩沖作用，維持電壓的穩(wěn)定。常用的蓄電池包括鋰離子電池和氫燃料電池，需要結(jié)合實(shí)際需求選擇合適的蓄電池。
（1）想要使蓄電池與太陽能方陣同時(shí)進(jìn)入工作狀態(tài)，需要依據(jù)天氣情況有針對性地設(shè)置基本負(fù)載。
在設(shè)計(jì)太陽能方陣時(shí)，不應(yīng)全按照低于平均天氣的時(shí)間段計(jì)算方陣數(shù)量，這會增加太陽能方陣的數(shù)量，導(dǎo)致超出需求，增加投入。
（2）太陽輻射強(qiáng)度是蓄電池工作的決定性因素，如果太陽輻射強(qiáng)度過低，蓄電池會自動(dòng)識別并對負(fù)載供電。太陽能方陣的能量要高于太陽平均輻射強(qiáng)度，使蓄電池得到電能，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充電。
（3）如果想要減少惡劣天氣對蓄電池蓄電時(shí)間的影響，應(yīng)該應(yīng)用混合系統(tǒng)，在惡劣天氣或冬季無法滿足蓄電池蓄電要求時(shí)，可采用備用發(fā)電機(jī)為蓄電池提供充足電能；在夏季可以停用備用發(fā)電機(jī)。
（4）獨(dú)立系統(tǒng)方陣大小的計(jì)算依據(jù)是一年中采光最差季節(jié)的采光，這樣能滿足蓄電池的蓄電要求，同時(shí)可以延長整個(gè)系統(tǒng)的使用壽命、減少維護(hù)成本、提升經(jīng)濟(jì)效益。
（5）蓄電池蓄積電能的多少需要根據(jù)自身容量計(jì)算。
采用并聯(lián)蓄電池組對時(shí)，應(yīng)控制蓄電池的數(shù)量，不應(yīng)超過 4 個(gè)。
（6）在充電開始階段，如果采用大電流為蓄電池充電，在短時(shí)間內(nèi)會造成蓄電池電壓急劇上升，增加蓄電池風(fēng)險(xiǎn)，充入的電量也無法完全儲存。
在電池電阻的影響下，蓄電池溫度會逐漸上升，增加使用風(fēng)險(xiǎn)。
因此，充電時(shí)應(yīng)采用小電流充電，避免電池發(fā)熱引發(fā)安全事故。在充電一段時(shí)間后，電壓平穩(wěn)，可以采用較大電流充電，實(shí)現(xiàn)快速充電。
當(dāng)電量即將飽和，接近過充點(diǎn)時(shí)，過高的電流會造成蓄電池?fù)p傷，此時(shí)應(yīng)降低電流，直至補(bǔ)充到額定變量，一般持續(xù)時(shí)間為10 min ～ 3 h。
控制系統(tǒng)處于檢測階段說明蓄電池已經(jīng)完成充電，此時(shí)電壓將復(fù)原為終止電壓，蓄電池處于飽和狀態(tài)。
（7）研究人員通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果 1 個(gè)充電脈沖結(jié)束之后馬上出現(xiàn)另 1 個(gè)脈沖，電解液會有緩沖時(shí)間，電極中的氣泡能被除去，并且使電池壽命得到延長。
簡單來說，融合負(fù)電脈沖充電與脈沖充電，蓄電池能夠在短時(shí)間內(nèi)完成充電。研究人員還發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的開關(guān)式充電法存在充電時(shí)間較長、電池在充電過程中溫度過高等弊端，應(yīng)用上述方法能解決這些問題。
根據(jù)光源使用場所不同，可以選擇光效和壽命等符合國家標(biāo)準(zhǔn)的綠色光源，常見光源的主要特性如表 1 所示。
表1 常見光源的主要特性
光伏照明系統(tǒng)主要選擇光效較高、壽命較長、無頻閃的綠色光源。根據(jù)表 1，可以選擇 LED光源，以及無極燈和熒光燈。站在可持續(xù)發(fā)展角度，LED 光源更具有開發(fā)潛力，在未來的發(fā)展中將成為主流光源。
選擇合適的電纜是光伏照明系統(tǒng)應(yīng)用中的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)結(jié)合多種因素選擇恰當(dāng)?shù)碾娎|。
可以通過計(jì)算選擇線損不高于 0.05 的電纜，線損 = 電流 × 電路總線長 × 線纜電壓因子。
光伏照明系統(tǒng)中應(yīng)用的支架應(yīng)具備高強(qiáng)度，能夠抵御 200 ㎞ /h 的風(fēng)力，安裝的支架能夠在惡劣環(huán)境下保持站立狀態(tài)；
支架應(yīng)重量輕，可以選擇鋁合金型材作為支撐，在地腳表面鍍鋅鋼材；支架應(yīng)具有靈活性，可以在一定范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)；支架應(yīng)具有抗腐蝕性，主梁和支撐梁面陽極化處理應(yīng)符合建筑標(biāo)準(zhǔn)；支架安裝時(shí)，應(yīng)選擇容易安裝的位置。
根據(jù)相關(guān)研究，光伏照明系統(tǒng)的充電效率主要受蓄電池的電流大小、脈沖周期和充電時(shí)間等因素的影響。想要提升整體技術(shù)水平，需要相關(guān)人員不斷對技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化。
其中，控制器可以根據(jù)蓄電池存儲電荷量控制電流大小，如果蓄電池的電量在 90% 左右，控制器會馬上給出相應(yīng)的反應(yīng)。
充電的 4 個(gè)階段是補(bǔ)充、預(yù)充、快速和維護(hù)充電，這 4 個(gè)充電階段的平均速度是控制器的速度。
優(yōu)化控制器的應(yīng)用，需要實(shí)現(xiàn)不發(fā)熱階段式充電管理，確保全程可調(diào)設(shè)置；設(shè)計(jì)雷電保護(hù)、過載保護(hù)、反極性保護(hù)，滿足密封標(biāo)準(zhǔn)，并通過 LED 或液晶屏顯示工作狀態(tài)。
如果將開關(guān)置于充電控制設(shè)置點(diǎn)，電流會馬上被控制器切斷。此時(shí)，蓄電池的電量將達(dá) 60%，同時(shí)電阻也增加了，蓄電池的電解質(zhì)會因此分層，出現(xiàn)大量沉淀物，進(jìn)而使其充電效率出現(xiàn)問題。
如果應(yīng)用脈沖寬度調(diào)制控制器，將蓄電池與光伏方陣串聯(lián)，可以根據(jù)需要調(diào)制信號脈沖寬度，能夠控制電流，并將蓄電池電壓控制在一定范圍內(nèi)。
脈沖寬度調(diào)制控制器可以使蓄電池電量達(dá)到 90% 以上，可以提升太陽能利用率和蓄電池的充電效率，延長電池使用壽命，減少更換成本；應(yīng)用脈沖寬度調(diào)制控制器可以提升電壓的穿透力，減少產(chǎn)氣量或避免氣泡形成，進(jìn)一步優(yōu)化光伏照明系統(tǒng)技術(shù)方案；應(yīng)用控制器能夠保證光伏照明系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提升蓄電池安全性，將過沖和過放控制在合理范圍內(nèi)。
文章重點(diǎn)闡述了光伏照明系統(tǒng)的組成和應(yīng)用，在該系統(tǒng)中，蓄電池起到穩(wěn)壓和削峰平谷的作用。
應(yīng)用蓄電池時(shí)，需要設(shè)置不同放電倍率下的放電截止電壓參數(shù)，在光照不足時(shí)實(shí)現(xiàn)市電無延遲能量補(bǔ)充，利用陽光提供充足的照明。光伏照明系統(tǒng)比傳統(tǒng)照明系統(tǒng)更環(huán)保，能夠最大程度減少照明污染，將光伏照明系統(tǒng)用于建筑，能提升建筑使用特性。
原文始發(fā)于微信公眾號（光伏產(chǎn)業(yè)通）：裝一個(gè)光伏路燈，需要關(guān)注哪些事項(xiàng)？
