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1、太陽能路燈設計太陽能路燈設計 太陽能路燈由太陽能電池板(包括支架)、燈頭、控制箱(內有控制器、蓄電池等)和燈桿、基礎等幾部分構成。太陽能路燈一般各自成供電系統(tǒng)，不與常規(guī)路燈供電網(wǎng)絡連接。太陽能路燈系統(tǒng)主要有12V與24V兩種。一太陽能電池選擇 一太陽能電池選擇 l.類型 太陽能電池將太陽能轉換為電能。較實用的有單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池等三種。1)單晶硅太陽能電池性能參數(shù)比較穩(wěn)定適合在陰雨天比較多、陽光相對不是很充足的南方地區(qū)使用；2)多晶硅太陽能電池生產工藝相對簡單，價格比單晶硅低適合在太陽光充足、日照好的東西部地區(qū)使用；3）非晶硅太陽能電池對太陽光照條件要求比較低，適合在室外陽光不足2、的地區(qū)使用。2工作電壓 太陽能電池的工作電壓約為蓄電池電壓的l.5倍，才能保證給蓄電池正常充電。如給6v蓄電池充電需要用89V 太陽能電池,給12V蓄電池充電需要用1518V太陽能電池。給24V蓄電池充電需用3336V太陽能電池。3.輸出功率Wp 太陽能電池的單位面積輸出功率約127Wpm2。太陽能電池一般由多個太陽能單元電池串聯(lián)組成，其容量取決于照明光源、線路傳輸部件所消耗的總 功率以及當?shù)靥柲茌椛淠芰俊Ｌ柲茈姵亟M輸出功率宜為光源功率的35倍以上：光照豐富、開燈時 短地區(qū)為(34)倍以上，反之為(45)倍以上。4平均峰值日照時數(shù) h 太陽能電池輸出功率Wp即是標準太陽光照條件下，歐洲委員3、會定義的10l標準，輻射強度1000W/m2,大氣質量AM1.5，電池溫度252C條件下，太陽能電池的輸出功功率。不同的時間，不同的地點，同樣一塊太陽能電池的輸出功率是不同的。所謂標準條件，接近平時晴天中午前后的太陽光照條件。表1 我國不同地區(qū)天陽光照條件 區(qū)域劃分 豐富地區(qū) 比較豐富地區(qū)可以利用地區(qū) 貧乏地區(qū) 年總輻射量（KJ/cm2.年）580 500580 420500 420 地域 內蒙西部、甘肅西部、新疆南部、青藏高原 新疆北部、東北、內蒙東部、華北、陜北、寧夏、甘肅部分、青藏高原東側、海南、臺灣 東北北端、內蒙呼盟、長江下游、福建、廣東、廣西、貴州部分、云南、河南、陜西 重慶、四川4、貴州、廣西、江西部分地區(qū) 連續(xù)陰雨天數(shù) 2 3 7 5 特征 年日照3000h 百分率0.75 年日照24003000h 百分率0.6 0.7 年日照1600 2400h 百分率0.6 0.4 年日照1600h 百分率0.4 表2 年總輻射量與日平均峰值日照時數(shù)對應表 年輻射總量（KJ/cm2.年）420 460 500 540 580 620 660 700 740 平均峰值日照時數(shù)（h）3.19 3.50 3.82 4.14 4.46 4.78 5.10 5.42 5.72 5太陽能池組選擇和安裝 路燈桿一般在5m以上，重心較高大部分太陽電池板都是懸掛式，為增強整套設備的抗風力，一般 選5、擇多塊太陽電池板組成所需要的組件功率。表3 我國主要城市年平均日照時間及最佳安裝傾角 城市 緯度 最佳傾角（0）年平均日照時間（h）城市 緯度 最佳傾角（0）年平均日照時間（h）哈爾濱 45.68+3 4.4 杭州 30.23+3 3.42 長春 43.90+1 4.8 南昌 28.67+2 3.81 沈陽 41.77+1 4.6 福州 26.08+4 3.46 北京 39.8+4 5 濟南 36.68+6 4.44 天津 39.10+5 4.65 鄭州 34.72+7 4.04 呼和浩特 40.78+3 5.6 武漢 30.63+7 3.80 太原 37.78+5 4.8 長沙 28.20+6、6 3.22 烏魯木齊 43.78+12 4.6 廣州 23.13-7 3.52 西寧 36.75+1 5.5 海口 20.03+12 3.75 蘭州 36.05+8 4.4 南寧 22.82+5 3.54 銀川 38.48+2 5.5 成都 30.67+2 2.87 西安 34.30+14 3.6 貴陽 26.58+8 2.84 上海 31.17+3 3.8 昆明 25.02-8 4.26 南京 32.00+5 3.94 拉薩 29.70-8 6.7 合肥 31.85+9 3.69 二蓄電池選擇 二蓄電池選擇 蓄電池在有光照太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到夜晚需要照明的時候再釋放出來。有7、廠家開發(fā)出不用蓄電池的太陽能路燈系統(tǒng)；太陽能電池組與電網(wǎng)并聯(lián)由控制電路進行切換投資 少，運行和維修費用省，能耗少，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。適用于近市網(wǎng)的路燈庭院燈廣告燈箱等。重點討論有蓄電池的太陽能路燈系統(tǒng) 1 類型選擇 1）鉛酸(CS)蓄電池：適于低溫高倍率放電，比能量偏低，目前大部分太陽能路燈采用。密封免維護，價格低。注意防止鉛酸污染，應逐步淘汰。2）鎳鎘(Ni-Cd)蓄電池：放電倍率高、低溫性能好，循環(huán)壽命長，小型系統(tǒng)采用。注意防止鎘污染。3）鎳氫(Ni-H)蓄電池：高倍率放電，低溫性能好，價格便宜，無污染，為綠色環(huán)保電池。小型系統(tǒng)采 用。要大力提倡 目前廣泛采用的有鉛酸免維護蓄電池，普通鉛酸蓄電8、池和堿性鎳鎘蓄電池三種。2容量選擇 蓄電池容量過小，不能滿足夜晚照明的需要；容量過大，蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，也造成浪費。蓄電池容量(Ah)與負載容量（Ah）之比宜在36倍 以上：連續(xù)陰雨天數(shù)較少地區(qū)約為34倍以上，連續(xù)陰雨天教較多地區(qū)約為56倍以上。3蓄電池聯(lián)結 并聯(lián)連接時要考慮各單體電池間的不平衡影響。并聯(lián)組數(shù)不宜超過4組。注意蓄電池防盜。三控制器 三控制器 太陽能路燈的運行由控制器來控制。控制器大都實現(xiàn)了智能控制控制器應具有以下功能：1路燈控制 光控、時控、溫控等功能供選擇。具有調光(或半夜燈)功能 2蓄電池管理 對蓄電池充放電條件加以限制，延長其使用壽命：1)防反充電控9、制：2)防過充電控制：3)防過放電控制；4)溫度補償。3自動保護 太陽電池反接保護、蓄電池反接保護、蓄電池開路保護、夜間防反充保護、輸出短路保護等。4數(shù)碼顯示 顯示太陽能路燈主要參教：蓄電池電壓、太陽電池光伏電壓等。5控制器電壓 控制器電壓=蓄電池電壓。四.太陽能電池傾角設計 四.太陽能電池傾角設計 太陽能電池傾角是指太陽能電池板平面與水平地面的夾角。太陽能電池組件傾角(指太陽電池板平面與地平面夾角)在技術界多有探討。傾斜角度按所在地理位 置(緯度等)確定；將太陽能電池板正面正對太陽(或正南稍偏西)，傾角與當?shù)鼐暥纫恢录瓤扇鐥l件允許 太陽能電池板的傾角可隨季節(jié)變化做出相應調整。我國主要城市的太10、陽能電池安裝傾角參照“表3”。五太陽能路燈抗風設計 五太陽能路燈抗風設計 1太陽能電池組件抗風設計 根據(jù)最大風力的大小進行太陽能路燈抗風設計：表4 風力和風速對應關系 名稱 最大風速（m/s）風力（級）名稱 最大風速（m/s）風力（級）熱帶低壓（TD）10.8 17.1 67(底層中心)臺風（TY）32.7 41.4 12 13 熱帶風暴（TS）2 24.4 89 強臺風（STY）41.5 50.9 14 15 強熱帶風暴24.5 10 11 超強臺風51.0 16 （STS）32.6（Super TY）注：摘自“GB/T 19201-2006”、我南方沿海臺風偏多，太陽能路燈燈桿至少應能抗111、2級臺風，北方多數(shù)地區(qū)應能抗10級大風。2路燈燈桿的抗風設計 1)太陽能組件：廠家應保證能承受當?shù)氐娘L速而不至于損壞，重點是電池組件支架與燈桿的連接。2)燈桿和基礎；路燈燈桿和基礎的抗風設計與電池板高度、面積、傾角及燈桿結構、當?shù)刈畲箫L速等 有關，應由燈桿廠家或結構專業(yè)進行計算和設計，保證最大風速時太陽能路燈燈桿的穩(wěn)定性。六太陽能照明主要光源和應用 六太陽能照明主要光源和應用 光源與太陽能系統(tǒng)有兩種形式：1)太陽能立供電的HID燈電子鎮(zhèn)流器(或稱觸發(fā)器，下同。)：直接由蓄電池供電實際上是DCAC高額變換器因此太陽能路燈照明系統(tǒng)一般無需另加DCAC逆變器，減少了電路損耗。此形式適合新建太陽能路燈12、工程。2)配傳統(tǒng)HID燈電子鎮(zhèn)流器：接于AC220市電電源其電子鎮(zhèn)流器本質上是ACDCAC高頻變換器。如與太陽能系統(tǒng)連接，需在蓄電池與HID燈電子鎮(zhèn)流器間增加DCAC小功率逆變器。此形式適合路 燈改造。3)應用；太陽能LED燈、HID燈、無極燈路燈功率多在70W以下個別在lOOW以上一般用在支路和人行道照明。小功率太陽能LED燈、節(jié)能燈用在草坪、景觀照明。七防雷和接地 七防雷和接地 l.屬安全電壓 太陽能路燈一般使用DCl2V或DC24V屬安全電壓，不做電氣保護接地 2.防雷接地 1)不可用路燈、太陽能電池板作為接閃器；2)用金屬燈柱兼作接閃器和引下線：3)路燈基礎鋼筋籠在-0.50m以下其鋼13、筋表面積太于0.37m2時，可作為防雷接地體。否則應增加人工接地極，接地電阻10歐必要時將接地體連接。接地做法同一般路燈 4)在路燈控制器內設置TVS(瞬態(tài)電壓抑制)防雷保護 太陽能路燈設計舉例 倒：鄭州市某道路人行道擬安裝LED太陽能路燈燈高5，路燈輸入電壓24V，功率70W，每天工作8.5h 保證連續(xù)陰雨天數(shù)7天提供照明。試進行LED太陽能路燈設計 1太陽能電池選擇 1)鄭州市年平均日照時間：查“表3”：4.04h。2)路燈日耗電：(70/24)*8 5=24.79(Ah)3)蓄電池組總充電電流：(2479*1 05)(404*0 85)=7.58(A）l.05為太陽能電池組件系統(tǒng)綜合損失14、系數(shù)，O 85為蓄電池充電效率 4)太陽能電池組總功率t 7.58*348=263.78(W)選擇2塊Pm=135W太陽能電池板并聯(lián) 最佳工作電壓34.8v 最佳工作電流3.88A組件尺寸800*1580*50(mm)。2蓄電池選擇 蓄電池容量:7.58*(7+1)=60.64(Ah)選擇24V一70Ah的免維護鉛酸蓄電池。3控制器 選擇智能型控制器根據(jù)鄭州市路燈系統(tǒng)要求調整控制器參數(shù)，井對路燈蓄電池等進行保護 4太陽能電池傾角 青“表3”，鄭州市太陽能電池傾角：34720+70=4I.720 太陽能電池組方向正南稍偏西，與地平線傾角41.720 5.燈柱抗風設計 盡量采用太陽能路燈成套產品,由廠家提供合格配套抗風燈柱實物和基礎圖紙。或由結構專業(yè)技術人員根據(jù)本地氣候條件對燈桿和基礎抗風進行設計或驗證。