太陽能路燈設(shè)計方案方法

太陽能路燈設(shè)計太陽能路燈設(shè)計太陽能路燈由太陽能電池板(包括支架)、燈頭、控制箱(有控制器、蓄電池等)和燈桿、基礎(chǔ)等幾部分構(gòu)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(luò)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l.類型太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)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。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、相對不是很充足的南方地區(qū)使用；多晶硅太陽能電池生產(chǎn)工藝相對簡單，價格比單晶硅低．適合在太充足、日照好的東西部地區(qū)使用；3）非晶硅太陽能電池對太照條件要求比較低，適合在室外不足的地區(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8～9V太陽能電池,給12V蓄電池充電需要用15～18V太陽能電池。給24V蓄電池充電需用33～36V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127Wp／m2。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(dāng)?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3～5倍以上：光照豐富、開燈時短地區(qū)為(3～4)倍以上，反之為(4～5)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(biāo)準太照條件下，歐洲委員會定義的10l標(biāo)準，輻射強度1000W/m2,大氣質(zhì)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(biāo)準條件，接近平時晴天中午前后的太照條件。表——1我國不同地區(qū)天照條件區(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）580500～580420～500420地域蒙西部、西部、南部、青藏高原北部、東北、蒙東部、華北、陜北、 、部分、青藏高原東側(cè)、 、東北北端、蒙呼盟、長江下游、 、、廣西、部分、、、、、、廣西、部分地區(qū)連續(xù)陰雨天數(shù)2375特征年日照≥3000h百分率≥0.75年日照2400～3000h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(yīng)表年輻射總量（KJ/cm2.年）420460500540580620660700740平均峰值日照時數(shù)（ h）3.193.503.824.144.464.785.105.425.725．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(shè)備的抗風(fēng)力，一般選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）45.68+34.430.23+33.4243.90+14.828.67+23.8141.77+14.626.08+43.4639.8+4536.68+64.4439.10+54.6534.72+74.04呼和浩特40.78+35.630.63+73.8037.78+54.828.20+63.22烏魯木齊43.78+124.623.13-73.5236.75+15.520.03+123.7536.05+84.422.82+53.5438.48+25.530.67+22.8734.30+143.626.58+82.8431.17+33.825.02-84.2632.00+53.9429.70-86.731.85+93.69二．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)．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(yīng)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 3～6倍以上：連續(xù)陰雨天數(shù)較少地區(qū)約為3～4倍以上，連續(xù)陰雨天教較多地區(qū)約為 5～6倍以上。3．蓄電池聯(lián)結(jié)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(yīng)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(diào)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：防反充電控制：防過充電控制：防過放電控制；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．?dāng)?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(shè)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(shù)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(dāng)?shù)鼐暥纫恢录瓤桑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(yīng)調(diào)整。我國主要城市的太陽能電池安裝傾角參照“表—— 3”。五．太陽能路燈抗風(fēng)設(shè)計太陽能電池組件抗風(fēng)設(shè)計根據(jù)最大風(fēng)力的大小進行太陽能路燈抗風(fēng)設(shè)計：表——4 風(fēng)力和風(fēng)速對應(yīng)關(guān)系名稱最大風(fēng)速（m/s）風(fēng)力（級）名稱最大風(fēng)速（m/s）風(fēng)力（級）熱帶低壓（TD）10.8～17.16～7(底層中心)臺風(fēng)（TY）32.7～41.412～13熱帶風(fēng)暴（TS）2～24.48～9強臺風(fēng)（STY）41.5～50.914～15強熱帶風(fēng)暴（STS）24.5～32.610～11超強臺風(fēng)（SuperTY）51.016注：摘自“GB/T19201-2006”．、我南方沿海臺風(fēng)偏多，太陽能路燈燈桿至少應(yīng)能抗10級大風(fēng)。

12級臺風(fēng)，北方多數(shù)地區(qū)應(yīng)能抗2．路燈燈桿的抗風(fēng)設(shè)計太陽能組件：廠家應(yīng)保證能承受當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)速而不至于損壞，重點是電池組件支架與燈桿的連接。燈桿和基礎(chǔ)；路燈燈桿和基礎(chǔ)的抗風(fēng)設(shè)計與電池板高度、面積、傾角及燈桿結(jié)構(gòu)、當(dāng)?shù)刈畲箫L(fēng)速等有關(guān)，應(yīng)由燈桿廠家或結(jié)構(gòu)專業(yè)進行計算和設(shè)計， 保證最大風(fēng)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(yīng)用光源與太陽能系統(tǒng)有兩種形式：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 DC／AC高額變換器．因此．太陽能路燈照明系統(tǒng)一般無需另加 DC／AC逆變器，減少了電路損耗。此形式適合新建太陽能路燈工程。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(zhì)上是 AC／DC／AC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 DC／AC小功率逆變器。此形式適合路燈改造。應(yīng)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.防雷接地不可用路燈、太陽能電池板作為接閃器；用金屬燈柱兼作接閃器和引下線：路燈基礎(chǔ)鋼筋籠在 -0.50m以下其鋼筋表面積太于 0.37m2時，可作為防雷接地體。否則應(yīng)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在路燈控制器設(shè)置 TVS(瞬態(tài)電壓抑制 )防雷保護．太陽能路燈設(shè)計舉例倒：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(shè)計．太陽能電池選擇市年平均日照時間：查“表——3”：4.04h。路燈日耗電：(70/24)*85=24.79(Ah)蓄電池組總充電電流：(24．79*105)／(4．04*085)=7.58(A）l.05為太陽能電池組件系統(tǒng)綜合損失系數(shù)， O．85為蓄電池充電效率．太陽能電池組總功率 t7.58*34．8=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3.88