水情遙測系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)測量站點(diǎn)不少處于地形環(huán)境十分復(fù)雜、交通不便、傳輸距離遠(yuǎn)、無電網(wǎng)供電的地方。作者在設(shè)計完成的一點(diǎn)二址的水情遙測系統(tǒng)中，對其中的一站點(diǎn)電源設(shè)計選用太陽能對蓄電池進(jìn)行浮充的電源方案，現(xiàn)介紹如下：

首先，數(shù)據(jù)采集儀器應(yīng)采用低功能耗的。

其次，選擇的太陽能發(fā)電板和蓄電池應(yīng)是經(jīng)濟(jì)、可靠性的。既要防止太陽能發(fā)電板在陰雨期容量不夠，達(dá)不到測量目的，又要避免容量過大，造成浪費(fèi)。

一、 關(guān)于硅太陽能發(fā)電板容量


硅太陽能發(fā)電板容量是指平板式太陽能板發(fā)電功率ＷＰ。太陽能發(fā)電功率量值取決于負(fù)載２４ｈ所消耗的電力 ＨＷＨ，由負(fù)載額定電源與負(fù)載２４ｈ所消耗的電力，決定了負(fù)載２４ｈ消耗的容量ＰＡＨ，再考慮到平均每天日照時數(shù)及陰雨天造成的影響，計算出太陽能電池陣列工作電流ＩＰＡ。

由負(fù)載額定電源，選取蓄電池公稱電壓，由蓄電池公稱電壓來確定蓄電池串聯(lián)個數(shù)及蓄電池浮充電壓ＶＦ Ｖ，再考慮到太陽能電池因溫度升高而引起的溫升電壓ＶＴ Ｖ及反充二極管Ｐ－Ｎ結(jié)的壓降ＶＤＶ所造成的影響，則可計算出太陽能電池陣列的工作電壓ＶＰＶ，由太陽電池陣列工作電源ＩＰＡ與工作電壓ＶＰＶ，便可決定平板式太陽能板發(fā)電功率ＷＰＷ，從而設(shè)計出太陽能板容量，由設(shè)計出的容量ＷＰ與太陽能電池陣列工作電壓ＶＰ，確定硅電池平板的串聯(lián)塊數(shù)與并聯(lián)組數(shù)。

太陽能電池陣列的具體設(shè)計步驟如下：

１．計算負(fù)載２４ｈ消耗容量Ｐ：Ｐ＝Ｈ／ＶＶ－－負(fù)載額定電源
２．選定每天日照時數(shù)ＴＨ。
３．計算太陽能陣列工作電流。ＩＰ＝Ｐ１＋Ｑ／ ＴＱ－－按陰雨期富余系數(shù)，Ｑ＝０．２１～１．００
４．確定蓄電池浮充電壓ＶＦ。鎘鎳ＧＮ和鉛酸ＣＳ蓄電池的單體浮充電壓分別為１．４～１．６Ｖ和２．２Ｖ。
５．太陽能電池溫度補(bǔ)償電壓ＶＴ。ＶＴ＝２．１／４３０Ｔ－２５ＶＦ
６．計算太陽能電池陣列工作電壓ＶＰ。ＶＰ＝ＶＦ＋ＶＤ＋ＶＴ其中ＶＤ＝０．５～０．７約等于ＶＦ
７．太陽電池陣列輸出功率ＷＰ（平板式太陽能電板）。ＷＰ＝ＩＰ×ＵＰ
８．根據(jù)ＶＰ、ＷＰ在硅電池平板組合系列表格，確定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的串聯(lián)塊數(shù)和并聯(lián)組數(shù)。

二、關(guān)于蓄電池的容量計算蓄電池的容量由下列因素決定：

１．蓄電池單獨(dú)工作天數(shù)。在特殊氣候條件下，蓄電池允許放電達(dá)到蓄電池所剩容量占正常額定容量的２０％。

２．蓄電池每天放電量。對于日負(fù)載穩(wěn)定且要求不高的場合，日放電周期深度可限制在蓄電池所剩容量占額定容量的８０％。

３．蓄電池要有足夠的容量，以保證不會因過充電所造成的失水。一般在選蓄電池容量時，只要蓄電池容量大于太陽能發(fā)電板峰值電流的２５倍，則蓄電池在充電時就不會造成失水。

４．蓄電池自身漏掉的電能，隨著電池使用時間的增長及電池溫度的升高，自放電率會增加。對于新的電池自放電率通常小于容量的５％，但對于舊的質(zhì)量不好的電池，自放電率可增至每月１０％～１５％。

在水情遙測系統(tǒng)中，連續(xù)陰雨天的長短決定了蓄電池的容量，由遙測設(shè)備在連續(xù)陰雨天中所消耗能量安時數(shù)加上２０％因子，再加上１０％電池自放電能安時數(shù)）便可計算出蓄電池的容量。

按照兩種容量方案的計算，作者計算完成了太陽能電源的設(shè)計：

１．測站的主要參數(shù)：

每隔５ｍｉｎ發(fā)射一次數(shù)據(jù)，發(fā)射時間２ｓｅｃ；
發(fā)射機(jī)輸入電壓ＤＣ１３．８Ｖ，輸出電流５Ａ；
當(dāng)?shù)厝照諘r數(shù)７～８ｈ。

２．測站蓄電池容量經(jīng)計算得出為３８ＡＨ。
３．測站太陽能電池容量陣列輸出功率ＷＰ Ｗ為２５～３５ｗ。

綜合以上結(jié)果，太陽能電源設(shè)計值為：蓄電池：采用鉛酸蓄電池，容量３８ＡＨ，采用２個容量２０ＡＨ并聯(lián)形式；太陽能電池陣列：輸出功率２５～３５Ｗ，采用標(biāo)準(zhǔn)塊板輸出容量２５～３８Ｗ，一塊正好。

三、太陽能電源安裝使用中注意的問題

１．陣列板選擇安裝在周圍無高大建筑物、樹木、電線桿等無遮擋太陽光和避風(fēng)處。
２．太陽能電池陣列板配套的蓄電池在第一次使用時，要先充電到額定容量，不可過充或過放。
３． 注意定期的維護(hù)工作。此電源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可靠，安裝方便，利于維護(hù)，在實踐中取得了滿意的效果。