太阳能供电技术在铁路冷链装备中的应用研究

摘要：本文以具有代表性的冷链装备—发电箱为例，分析了冷链装备监测装置的供电问题，并详细介绍了太阳鞥供电技术的原理以及应用情况。通过设计发电箱监测装置太阳能供电系统，研究太阳能供电技术在冷链装备监测装置中的应用，并进行了相关的测试验证，结果表明太阳能供电技术能很好的解决冷链装备监测装置的供电问题。也为以后太阳能供电技术在铁路装备中的应用做好了技术储备。

关键词：冷链装备;发电箱;监测装置;太阳能

1 冷链装备监测装置的供电情况

随着物流信息化、智能化的高速发展，远程监测装置在冷链装备运输中的应用越来越多，然而监测装置需要不断的耗电，怎样去补充消耗的电量，将是急需要解决的问题。

本文将以供电要求最高的40英尺铁路运输发电箱为例，研究太阳能供电技术的应用。

40英尺铁路运输发电箱主要用于为铁路货车装载冷藏集装箱及其他货物、或连接其它车辆时提供电力，适应铁路集装箱平车及共用平车装载及运输，采用远程监控技术实现无人值守运用和信息化管理，降低运用成本。

发电箱蓄电池在长时间待机工况时，当监控蓄电池电压低于20V时，需要启动柴油发电机，给箱内蓄电池充电，此时柴油发电机组为轻载工况。若发电箱长时间待机，会引起柴油机组长时间轻载，将导致机组使用寿命降低，甚至引发机组故障。

1 发电箱监测装置供电问题

如上图所示，无论柴油发电机能否启动给监控蓄电池充电，都会带来一系列的问题。

2 太阳能供电系统

太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被满足一定照度条件的光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流[1]。

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池[2]。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

3 太阳能供电系统在发电箱监测装置中的应用

2 发电箱监测装置太阳能供电系统

3.1 供电系统设计

发电箱监测装置由6块12V200Ah蓄电池供电，共可以储存电量14400Wh。远程监测耗电功率约为30W，每天耗电约为720Wh，在无法充电情况下电池可供电约16天（按蓄电池80%使用电量计算）。

铁路运输一般最长15天为一个周期，15天耗电约为10800Wh。按照国内日照最少地区每天2小时工况，15天共有30小时充足光照计算，太阳能供电装置的实际充电功率≥360W时，可將电池再次充满电。

3.2 太阳能电池板选型

由于发电箱的结构限制，宜采用4块360W柔性晶硅太阳能电池铺装在集装箱顶部的方式对箱内蓄电池进行充电。

4 供电系统测试验证

将4块360W柔性太阳能电池板安装于发电箱顶部，，采用并联的方式连接起来，并通过连接太阳能控制器，对一块12V，180Ah的监控蓄电池进行充电测试。

在常规天气条件下进行供电测试，得到如下的测试表：

结果表明，充电功率为476W，大于理论计算的值360W，可以满足发电箱监测装置的太阳能供电要求。太阳能供电方案设计符合要求，太阳能电池板选型符合要求。

5 结语

太阳能发电具有电能就地产生、经济环保、寿命长、安全性能好、扩充能量方便、与其他电源系统兼容和储能比较方便等优点[3]。

本文对发电箱监测装置的太阳能供电进行了应用研究，结果表明太阳能供电技术可有效解决发电箱监测装置的用电问题。因此，给发电箱蓄电池加装太阳能充电装置，能大幅度减少待机状态下柴油发电机组的启机充电问题。可以很好的节省人力、物力，使发电箱更好的做到无人值守。

参考文献

[1] 冀正中. 基于 stm32 控制器的太阳能充电器设计[D]. 南昌：东华理工大学，2016.

[2] 董婧. 基于的光伏系统充电控制器的研究[D]. 西安：西安工业大学，2015.

[3] 张清敏. 光伏太阳能充电控制器的研究[D]. 广州：广东工业大学，2012.

作者简介：张华涛，（1985-）男，汉族，硕士，工程师，从事冷链装备研究。

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