태양광 가로등 배터리 전압: 3.2V와 12.8V의 차이점은 무엇입니까?

 

도시 도로 조명 및 독립형 태양 에너지 저장 시스템의 엔지니어링 설계에서{0}}시스템 작동 전압을 정의하는 것은 전기 설계 개발을 위한 중요한 시작점 중 하나입니다. 이 기사에서는 배선 손실, BMS 요구 사항 및 프로젝트 선택 요소를 포함하여 3.2V, 12.8V 및 24V-급 태양광 가로등 배터리 전압을 비교합니다.

 

시장 통신에서 3.2V, 12.8V 및 24V-급 시스템의 애플리케이션이 혼동되는 경우가 있습니다. 저전력 정원 또는 통로 조명용으로 설계된 3.2V 배터리 시스템이 실제 부하, 변환기 설계, 와이어 게이지 및 케이블 길이를 확인하지 않고 8~12m 도시 도로 조명 프로젝트에서 직접 사용되는 경우 전압 강하, 열 발생 및 부적절한 조도 위험이 증가할 수 있으며 시스템의 장기적인 신뢰성에도 영향을 미칠 수 있습니다.-

 

1. 전기 원리: 작동 전압이 시스템 손실에 미치는 영향

DC 전력 전송에서 선로 손실은 전류의 제곱과 도체의 저항과 관련됩니다. 부하 전력 및 도체 저항이 동일한 이상적인 비교 조건에서-전력-변환 체계 간의 효율 차이를 고려하지 않고-작동 전압을 두 배로 늘리면 전류가 약 절반으로 줄어들고 전선의 저항 손실이 약 1/4-로 줄어듭니다. 실제 시스템에서는 배터리 전압 범위, DC{6}}DC 변환, 컨트롤러 효율, 도체 단면적, 접촉 저항 등의 요소도 고려해야 합니다.

 

다음 예에서는 일반적인 도시 조명 시나리오를 보여줍니다.

 

실제 등기구 전력이 80W이고 기둥 높이가 10m라고 가정합니다. 아웃리치 암과 지하 케이블 허용량을 포함하면 전체 케이블 회로 길이는 약 15m입니다. 이는 단순화된 분석입니다. 실제 프로젝트는 시스템 회로와 측정된 매개변수를 기반으로 계산되어야 합니다.

 

 

3.2V 저-전압 배터리 시스템 사용:

직접 3.2V 공급을 가정하고 부스트 변환을 제외하는 이상적인 추정에서 80W 부하는 약 25A를 소비하며 이는 상대적으로 높습니다. 도체 단면적-, 케이블 길이 또는 연결 설계가 적절하지 않은 경우 눈에 띄는 라인 손실, 전압 강하 및 온도 상승이 발생할 수 있으며 잠재적으로 조명 기구에 전달되는 전력에 영향을 미칠 수 있습니다. 실제로 태양광 가로등은 부스트 ​​변환기나 다른 전력-변환 방법을 통해 LED를 구동할 수 있습니다. 따라서 배터리의 공칭 전압만으로는 등기구가 제대로 작동하는지 여부를 결정할 수 없습니다. 컨트롤러 토폴로지, 변환 효율, 와이어 게이지 및 보호 설계도 확인해야 합니다.

 

12V-클래스 배터리 시스템 사용:

동일한 전력에서 변환 손실을 무시하면 추정 전류는 약 6.7A로 직접 3.2V 공급에 대한 추정치보다 낮습니다. 적절하게 설계된 배선과 적절한 컨트롤러는 라인 손실과 온도 상승을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 실제 성능은 여전히 ​​배터리의 작동 전압, 변환 회로, 케이블 연결 및 부하 매개변수에 따라 달라집니다.

 

24V-클래스 배터리 시스템 사용:

동일한 이상적인 가정 하에서 전류는 12V-급 시스템의 약 절반이므로 저항 라인 손실을 더욱 줄일 수 있습니다. 케이블 길이가 길거나 부하가 더 큰 프로젝트의 경우 배터리-팩 전압이 높을수록 회선 손실을 제어하는 ​​데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 설계에서는 컨트롤러 효율성, 절연 및 보호 요구 사항, 비용, 유지 관리 조건도 고려해야 합니다.

 

엔지니어링 결론: 실제 전력이 더 높고, 극이 더 크거나, 케이블 길이가 더 긴 프로젝트의 경우 3.2V 시스템의 적합성을 전력이나 극 높이만으로 판단해서는 안 됩니다. 공급 토폴로지, 라인 전류 및 전압 강하, 컨트롤러 기능, 조도 요구 사항 및 전기 보호를 모두 평가해야 합니다. 프로젝트가 12V-클래스 또는 24V-클래스 시스템을 사용하는 경우 마찬가지로 부하 및 현장 조건에 따라 해당 구성을 확인해야 합니다.

 

2. 세 가지 시스템 유형의 주요 매개변수에 대한 종합적인 비교

아래 표는 일반적인 구성 및 애플리케이션에 대한 예비 참조를 제공합니다. 모든 프로젝트에 대해 고정된 선택 제한 세트는 아닙니다. 태양광 가로등 배터리 전압, 태양광 패널 전압 및 조명기구 작동 전압은 다를 수 있습니다. 실제 구성은 시스템 배선도, 컨트롤러 사양 및 프로젝트 계산을 참조하세요.

 

3. 배터리 관리 시스템과 셀 품질이 시스템 성능에 미치는 영향

다중{0}}시리즈 시스템(12V-클래스 및 24V-클래스)에서 서비스 수명은 셀 성능뿐만 아니라 셀 일관성, 팩 조립, BMS 설계, 온도, 충전 및 방전 전략에 따라 달라집니다.

 

셀 불균형 및 개별 셀 간의 차이: 직렬로 연결된-배터리 팩의 셀 상태가 크게 다를 경우 시간이 지남에 따라 충전 상태나 전압의 균형이 맞지 않을 수 있습니다. 원산지, 건강 상태 또는 저하 수준이 일관되지 않은 셀을 사용하면 팩 불균형의 위험이 높아질 수 있습니다. 경우에 따라 단일 셀이 조기에 보호를 실행하여 전체 팩의 사용 가능한 용량을 줄이거나 조명이 예상보다 일찍 꺼지는 원인이 될 수 있습니다. 구매 시 셀 추적성, 기록 정렬 및 일치 여부, BMS가 적절한 모니터링 및 보호 기능을 제공하는지 여부를 확인하는 것이 좋습니다.

 

제조 수준에서 권장되는 품질{0}}관리 조치: 산업용 배터리 시스템의 경우 기술 사양 및 허용 기준에 다음 요구사항을 지정한 후 문서화 또는 샘플링 검사를 통해 확인할 수 있습니다.

 

• 추적 가능한 출처를 가진 새로운 세포에 우선순위를 부여하세요. 주기-수명 사양에는 테스트 조건, 충전 및 방전 속도, 온도, 용량-보존 기준이 명시되어야 합니다. 예를 들어 일부 제품은 지정된 테스트 조건에서 3,500사이클 이상을 달성할 수 있습니다. 실제 서비스 수명은 운영 환경과 사용 전략에 따라 달라집니다.

 

• 용량, 개방 회로 전압, 내부 저항 등 팩을 조립하기 전에 셀을 테스트하고 일치시키기 위한 요구 사항을 확인하세요.- 필요한 경우 공급자에게 지원 기록을 요청하십시오.

 

• 프로젝트 요구 사항에 따라 배터리 모듈에는 과전류, 과충전, 과{0}}과방전, 단락-회로 및 온도 보호 기능을 제공하는 BMS가 장착될 수 있습니다. 적합한 BMS는 비정상적인 작동의 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있지만 셀 품질 관리, 적절한 시스템 설계, 설치 또는 유지 관리를 대체하지는 않습니다.

 

 

4. 지자체 프로젝트에 대한 종합적인 선택 및 설계 계산

태양광 가로등용 전기 설계를 개발할 때 설계 엔지니어와 EPC 프로젝트 관리자는 다음 단계를 따를 수 있습니다.

 

1단계: 필요한 도로 조도와 실제 야간 에너지 소비량 결정

각 기간 동안 조명 기구의 실제 입력 전력에 작동 시간을 곱하여 밤새도록 배터리 출력 에너지(Wh)를 추정하고 늦은 밤 스마트 ​​디밍 후의 에너지 소비를 고려합니다. 또한 컨트롤러 및 전력 변환 단계의 손실을 고려하고 프로젝트에 필요한 자율성 기간을 확인합니다.

 

2단계: 극 높이, 실제 전력 및 배선 조건을 기반으로 시스템 전압을 예비 평가합니다.

• 35W 미만의 부하와 최대 6m의 폴 높이의 경우 소형 3.2V 시스템을 고려할 수 있습니다. 피크 전류, 케이블 길이, 와이어 게이지 및 변환 방식을 확인하십시오.

 

• 40~80W의 부하와 6~9m의 폴 높이의 경우 실제 부하 및 라인 전압 강하에 대한 검증을 거쳐 12V{5}} 클래스 시스템을 고려할 수 있습니다.

 

• 80~150W 이상의 부하 또는 9m 이상의 기둥 높이의 경우 24V{4}}등급 시스템이 가능한 옵션 중 하나로 간주될 수 있습니다. 이를 프로젝트 사양, 컨트롤러 및 배터리 관리 요구 사항, 라인 전압 강하, 수명 주기 비용과 비교해 보세요.

 

3단계: 낮은 겨울 태양광 가용성을 기준으로 태양광 패널 사양 결정

프로젝트 위치의 유효 태양광 시간, 계절 변화, 패널 설치 조건 및 충전-전환 효율을 사용하여 태양광 패널에 필요한 최대 전력을 계산합니다. 또한 연속적으로 흐리거나 비가 오는 날에는 시스템의 에너지 균형을 확인하십시오.

 

4단계: 풍하중 및 현장 조건에 따라 구조용 강철 기둥 선택

설계 요구 사항에 따라 Q235B 또는 Q355와 같은 강종을 고려할 수 있습니다. 적용 가능한 용융 아연도금 표준 및 프로젝트 도면에 대한 부식 방지를 확인합니다. 아연- 코팅 두께는 부품, 해당 표준 및 프로젝트 사양에 따라 결정되어야 합니다. 86 μm과 같은 값이 지정되면 그 근거를 명확하게 명시하고 승인 검사 중에 검증해야 합니다.

 

결론

오프그리드 태양광 조명 시스템에서 태양광 가로등 배터리 전압을 선택하는 것은 사양을 비교하는 것 이상입니다. 또한 회선 손실, 컨트롤러 및 배터리 구성, 유지 관리 및 작동 신뢰성에도 영향을 미칩니다. 시스템은 배터리의 공칭 전압, 폴 높이 또는 단일 전력 임계값뿐만 아니라 실제 부하, 현장 조건, 시스템 토폴로지 및 적용 가능한 표준을 기반으로 계산 및 검증을 통해 선택해야 합니다.{2}}