太阳能环保节能电子公交站牌方案
一、项目意义
“十二五”规划纲要明确提出，要大力发展节能环保、新一代信息技术、生物、 高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等战略性新兴产业。
太阳能资源是取之不尽用之不竭的自然资源，不论经过多长的时间，仍能为 建筑用能提供有效能源，无损耗，无浪费，无能源成本。太阳能如果作为建设资 源或生产价值参与在◥生产过程，就会带来利润，即得到增值，太阳能资源利用的增值现象可称为资源的时间价值。
太阳能电子公交站牌利用▓太阳能，采用新一代信息技术，模块化设计，节能环保，安装维护方便。
二、 方案介绍
2.1 组件及功能
太阳能电子公交站牌，主要是由太阳能光伏组件∑、控制》逆变器、蓄电池、 连接电缆、高清节能T-LCD，4G无线网络模块等组成。
太阳能光伏组件：利用光伏效应将太阳能转变为电能的器件，安装在「站亭顶部。
控制逆变器：防止蓄电池过充或过放电，给蓄电池充电。
蓄电池：推荐采用环保型高效锂电池，其功能是存储光伏组件受光照时转换的电能并可随时向T-LCD负载供电，蓄电池配有电源信号检测功能，电源检测信号可以上传监控后台，通过电源信号值判断蓄电池剩余续航时间。蓄电池安装在站亭侧面已有的灯箱内部。
T-LCD显示屏：显示屏采用高清、节能、专业户外♂高清32/43寸T-LCD显示屏。太阳能光伏组件将太阳能转变为电能，电能通过控制器存储在蓄电池内，再通过控制器时控原理自动连接到高清节能T-LCD显示屏。乘客可∞与在T-LCD屏上看到公交车辆相关报站信息。
4G无线网络模块：用于网络信息传输。中控后台发布信息通过4G无线网络模块，将车辆预报站相关信息发送到T-LCD显示屏。
根据某市◆当前公交站牌的现状，结合↘升级改造成本，因地制宜配置两种方案。
方案一：纯太阳能供电。这种方案主要针对无市电电源情况，采用两组互为备份蓄电池。当日照充足时，太阳能给两组蓄电池同时充电，并给T-LCD显ζ 示屏负载供电；日照不足或阴雨天由蓄电池给T-LCD显示屏负载供电。单个蓄电池充满电可以满足负载工作3~4天正常工卐作，两组电池可以满足负载7天正常工作。蓄电池由电源信号检测功能，当电源电量低∑ 于20%时，将有提示信息反馈到后台，维护人员可以根据天气情况考虑是否更换事先充满电的备用电池。这样既可以节约重新铺设市电的成本，又能保证设备的正常持续运行，系统设计采用模块化设计，维护方△便简洁。
方案一示意图
方案二：太阳能为主，市电为辅供电。这种方案是针对当前站台已通市电电源的情况。对于已有市电电源的站台，配备一组蓄电池。当日照充足时，太阳能给蓄电池充电，并给T-LCD显示屏负载供电；日照不足或阴雨天由蓄电池给T-LCD显示屏负载供电。单个蓄电池充满电可以满足负载工作3~4天正常工作，当阴雨天持续时间较长时蓄电池的电源不足时，自动切换到市电电○源供电。例如当锂电■池放出电压达到14.6V时，则判断电池充满电；当电池放电电压低至10.0V时，则判断电池已达到【放电深度。太阳能市电互补控制根据不同电池特性可以设置过充保护和欠电保护。这样既保证T-LCD显示屏负载能正常持续工作，又能保证最大效率利用太阳能资源。
2.2 工作原理
锂电池连接到太阳能控制器，锂电池和太阳◤能控制器之间用断路器和防雷模块来进行电池保护，太阳能控制器的12V电源口是给电子公交站牌供电的电源口，太阳能控制器的GPRS口是给GPRS控制卡设备供电▆。当太阳能板发电时太阳能控制器能一边给电池充电一边给设备供电；同时蓄电池另一端口直接连接市政电路，采用错峰形式充电，实现晚上充电，白天使用，加上太阳能充电多种模式，节能环保高效，另外由于电池容量很小，所以设计了便于更换模式，当太用能或市电不能及时供电，采用外部更换电池的方式，做到显示屏能随时有电的方式。
2.3 系统组件能耗
|
序号 |
名称 |
DC电流（A） |
DC电压(V) |
数量 |
功率(W) |
|
1 |
节能智能控制器 |
0.7 |
12 |
1 |
8.4 |
|
2 |
控制板 |
0.3 |
12 |
1 |
3.6 |
|
3 |
太阳能/市电互补控制器 |
0.1 |
12 |
1 |
1.2 |
|
4 |
T-T-LCD显示屏 |
0.42 |
12 |
1 |
5 |
|
5 |
4G通讯模块 |
|
|
|
5 |
|
总功率 |
约23.2W |
2.4 某市日照情况
某年某市月平均日照数据（数据是南方城市，北方或西北城市效果更佳）
|
城市名 |
一月 |
二月 |
三月 |
四月 |
五月 |
六月 |
七月 |
八月 |
九月 |
十月 |
十一月 |
十二月 |
年平均日照
（kWh/m²/day） |
|
|
2.8 |
3.2 |
2.2 |
2.8 |
3.4 |
6.5 |
6.0 |
5.0 |
6.8 |
4.9 |
4.3 |
5.5 |
4.4 |
|
季度平均日照 |
2.72 |
4.23 |
5.93 |
4.9 |
3.75 |
|
冬季日照 |
十二月 |
一月 |
二月 |
|
日照时间 |
5.5 |
2.8 |
3.2 |
|
平均日照 |
3.8小时 |
2.5 容量计算
本产品为太阳能电子〖站牌太阳能方案，负载主要为显示屏及控制设备；负载¤容量约为23.2W，平均每天运行时间为16个小时。
蓄电池容量设计
系统电压按照直流12V进行设计。
如果纯太阳能供电情况时（上述方案∑ 一情况），考虑一次充满电后能坚持100个小时（大约6天，也就是一个晴天后，接着连续5个阴雨天），另外锂电池的利用率95%，计算如下：
23.2X100=2320WH，考虑锂电池利用率是95%，电压是12V
2320/0.95/12V=203.5AH
考虑锂电池的通用型号，选用2组12V 100AH的锂电池（我公司建议使用,具体和根据甲方和当他条件进◥行更改）。
如果太阳能为主，市电为辅供电情况时（上述方案二情况），选用1组12V 100AH的锂电池即可。
2.6 太阳能组件的选取
2.6.1单晶硅200W太阳能板
单晶硅太阳能电池板的单体光电转换效率为 18%～19.5%，是转换效率最高的，但是制作成本相对较高，但是发电要求也高，需要阳光达到相对的亮度才能发电。
为了计算太阳能电池板安装容量，应该考虑日照时间最短的时候太阳能电池板也能充满锂电池，当地冬季平均峰值日照小时数按2.3小时考虑(最短日照，三月份数据)，充电效率取0.9，太阳能电池板温度修正系数取0.92，线耗和倾角系数取0.95，则：
如果上述方案一情况：
如果要在一天内充满两组12V 100AH，在冬天时需要的电池板容量是：
2X12X100X0.95/(2.3x0.9x0.92x0.95)=1260W
考虑到连续5天的雾霾及阴雨天气,电池板也能弱光发电，我们设计选用4块200W太阳能板，共800W电池板，太阳能站牌需选址在空旷无■遮挡环境下朝向正南安装，以保证太阳能板的充电时间和效率。
如果上述方案二情况：
如果要在一天内充满一组12V 100AH，在冬天时需要的电池板容量是：
12X100X0.95/(2.3x0.9x0.92x0.95)=630W
我们设计选用2块200W太阳能板，共400W电池板，太阳¤能站牌需选址在空旷无遮挡环境下朝向正南安装，以保证太阳能板的充电时间和效率。
2.6.2太阳能控制器
可以根据不同电池厂家生产的锂电池技术参数设定过充和欠电状态，例如当锂电池放出电压达到14.6V时，则判断电池充满电；当电池放电电压低至10.0V时，则判断电池已达到放电深度。太阳能市电互补控制根据不同电池特性可以设置过充保护和欠电保护。
太阳能/市电两路输入接口，可同时接多个太阳能板及市电充电接口，市电充电口应用于市电互补的系统。
智能MPPT算法，根据太阳光照的变化，动态调整充电电压以最高的充电效率进行充电。
完善的充电保护、放电保护，支持锂电池、铅酸电池，过充电压和过放电压用户可设置。
低功耗设计，电池欠压后关闭所有输出，但是太阳能控制还是低功耗待机状态，在有太阳光的情况下，继续给电池充电。
2.6.3锂电池
|
产品名称: |
LFP-12V-100AH锂电池组 |
产品图片 |
|
电池标称电压: |
12.8V(磷酸铁锂电池) |
 |
|
电池规格/型号: |
LFP-12V-100AH |
|
标称容量（0.2C5A）: |
100Ah |
|
持续工作电流: |
≤100A |
|
脉冲放电电流: |
≤100A |
|
标准充电电流: |
≤100A |
|
电池工作电压范围: |
10V-14.6V |
|
充电保护截止电压: |
14.6V |
|
放电保护截止电压: |
10.0V |
|
充放电输出端口: |
M8螺丝 |
|
电池尺寸（mm）: |
高218*宽169*长260 |
|
电池重量（kg）: |
约11kg |
|
充电温度（℃）: |
0℃～45℃ |
|
放电温度（℃）: |
-20℃～60℃ |
|
贮存温度（℃）: |
-20℃～45℃ |
|
电池使用█寿命: |
1500次循环以上 |
|
封装工艺: |
ABS防火外壳 |
2.6.4 T-LCD技术参数
|
屏幕尺寸 |
32寸/43寸 |
|
颜色 |
10 bit, 16.7M |
|
分辨率 |
1920x1080P |
|
主板 |
安卓RK3288 |
|
运行内存 |
2G |
|
存储 |
8GB |
|
拓展存储 |
USB / SD 卡 |
|
视频输出 |
HDMI |
|
遥控器 |
有 |
|
操作系统 |
安卓 7.1 |
|
接口 |
SD卡，USB, HDMI, MIC, 电源 |
|
语言 |
中文（支持多语言） |
|
屏品牌 |
京东方 |
|
电池容量 |
12v, 200Ah |
|
整机功耗 |
白天约5W（工作12小时）； 夜晚约30W（工作4小时） |
|
阴天使用时间 |
7天 |
整机重量
（不含太阳能板） |
32寸：约10KG
43寸：约15KG |
|
屏幕尺寸 |
32寸/43寸 |
|
分辨率 |
1920x1080P |
|
运行内存 |
2G |
|
拓展存储 |
USB / SD 卡 |
|
遥控器 |
有 |
|
接口 |
SD卡，USB, HDMI, MIC, 电源 |
|
屏品牌 |
京东方 |
|
整机功耗 |
白天约5W（工作12小时）； 夜晚约30W（工作4小时） |
整机重量
（不含太阳能板） |
32寸：约10KG
43寸：约15KG |
三、 太阳能公交电子站牌优势
综上所述，本方案太阳能公交电子站牌相比常规供电◆电子站牌优势如下：
1、符合时代要求绿色环保理念。
2、环保、节能、高效
普通电子站牌总功耗大约330~350W,本方案太阳能电子站牌最大总功耗为30W，且利用太阳能自然资源，每套年节约电量为：
300W*每天16小时*365天=1725度电
按照1度电折合0.9KG二氧化碳，碳排放量减少为：1725*0.9=1552.5KG
3、经济效益
按照一度电1.5元折算，每台太阳能电子站牌电费节约：1725*1.5=2587.5元。
