太陽能供電技術(shù)在鐵路冷鏈裝備中的應用研究

摘要：本文以具有代表性的冷鏈裝備—發(fā)電箱為例，分析了冷鏈裝備監(jiān)測裝置的供電問題，并詳細介紹了太陽鞥供電技術(shù)的原理以及應用情況。通過設(shè)計發(fā)電箱監(jiān)測裝置太陽能供電系統(tǒng)，研究太陽能供電技術(shù)在冷鏈裝備監(jiān)測裝置中的應用，并進行了相關(guān)的測試驗證，結(jié)果表明太陽能供電技術(shù)能很好的解決冷鏈裝備監(jiān)測裝置的供電問題。也為以后太陽能供電技術(shù)在鐵路裝備中的應用做好了技術(shù)儲備。

關(guān)鍵詞：冷鏈裝備;發(fā)電箱;監(jiān)測裝置;太陽能

1 冷鏈裝備監(jiān)測裝置的供電情況

隨著物流信息化、智能化的高速發(fā)展，遠程監(jiān)測裝置在冷鏈裝備運輸中的應用越來越多，然而監(jiān)測裝置需要不斷的耗電，怎樣去補充消耗的電量，將是急需要解決的問題。

本文將以供電要求最高的40英尺鐵路運輸發(fā)電箱為例，研究太陽能供電技術(shù)的應用。

40英尺鐵路運輸發(fā)電箱主要用于為鐵路貨車裝載冷藏集裝箱及其他貨物、或連接其它車輛時提供電力，適應鐵路集裝箱平車及共用平車裝載及運輸，采用遠程監(jiān)控技術(shù)實現(xiàn)無人值守運用和信息化管理，降低運用成本。

發(fā)電箱蓄電池在長時間待機工況時，當監(jiān)控蓄電池電壓低于20V時，需要啟動柴油發(fā)電機，給箱內(nèi)蓄電池充電，此時柴油發(fā)電機組為輕載工況。若發(fā)電箱長時間待機，會引起柴油機組長時間輕載，將導致機組使用壽命降低，甚至引發(fā)機組故障。

1 發(fā)電箱監(jiān)測裝置供電問題

如上圖所示，無論柴油發(fā)電機能否啟動給監(jiān)控蓄電池充電，都會帶來一系列的問題。

2 太陽能供電系統(tǒng)

太陽能電池又稱為“太陽能芯片”或“光電池”，是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電半導體薄片。它只要被滿足一定照度條件的光照到，瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產(chǎn)生電流[1]。

光伏發(fā)電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池[2]。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。

3 太陽能供電系統(tǒng)在發(fā)電箱監(jiān)測裝置中的應用

2 發(fā)電箱監(jiān)測裝置太陽能供電系統(tǒng)

3.1 供電系統(tǒng)設(shè)計

發(fā)電箱監(jiān)測裝置由6塊12V200Ah蓄電池供電，共可以儲存電量14400Wh。遠程監(jiān)測耗電功率約為30W，每天耗電約為720Wh，在無法充電情況下電池可供電約16天（按蓄電池80%使用電量計算）。

鐵路運輸一般最長15天為一個周期，15天耗電約為10800Wh。按照國內(nèi)日照最少地區(qū)每天2小時工況，15天共有30小時充足光照計算，太陽能供電裝置的實際充電功率≥360W時，可將電池再次充滿電。

3.2 太陽能電池板選型

由于發(fā)電箱的結(jié)構(gòu)限制，宜采用4塊360W柔性晶硅太陽能電池鋪裝在集裝箱頂部的方式對箱內(nèi)蓄電池進行充電。

4 供電系統(tǒng)測試驗證

將4塊360W柔性太陽能電池板安裝于發(fā)電箱頂部，，采用并聯(lián)的方式連接起來，并通過連接太陽能控制器，對一塊12V，180Ah的監(jiān)控蓄電池進行充電測試。

在常規(guī)天氣條件下進行供電測試，得到如下的測試表：

結(jié)果表明，充電功率為476W，大于理論計算的值360W，可以滿足發(fā)電箱監(jiān)測裝置的太陽能供電要求。太陽能供電方案設(shè)計符合要求，太陽能電池板選型符合要求。

5 結(jié)語

太陽能發(fā)電具有電能就地產(chǎn)生、經(jīng)濟環(huán)保、壽命長、安全性能好、擴充能量方便、與其他電源系統(tǒng)兼容和儲能比較方便等優(yōu)點[3]。

本文對發(fā)電箱監(jiān)測裝置的太陽能供電進行了應用研究，結(jié)果表明太陽能供電技術(shù)可有效解決發(fā)電箱監(jiān)測裝置的用電問題。因此，給發(fā)電箱蓄電池加裝太陽能充電裝置，能大幅度減少待機狀態(tài)下柴油發(fā)電機組的啟機充電問題。可以很好的節(jié)省人力、物力，使發(fā)電箱更好的做到無人值守。

參考文獻

[1] 冀正中. 基于 stm32 控制器的太陽能充電器設(shè)計[D]. 南昌：東華理工大學，2016.

[2] 董婧. 基于的光伏系統(tǒng)充電控制器的研究[D]. 西安：西安工業(yè)大學，2015.

[3] 張清敏. 光伏太陽能充電控制器的研究[D]. 廣州：廣東工業(yè)大學，2012.

作者簡介：張華濤，（1985-）男，漢族，碩士，工程師，從事冷鏈裝備研究。

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