風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)初始化設(shè)計(jì)方案

風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)初始化設(shè)計(jì)方案1.1當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)資料)月份1234567891011晦溫受-4.6-2.24.513.119.82425.824.419.412.44.1水平面值9.14312.1916.1318.7922.322.0518.717.3716.5412.739.206與水平面成40。甬值15.3617.3819.0418.7220.1218.9616.4916.6218.6317.4514.7790。斜面值14.8314.9713.711.0510.39.018.459.241236143613.87北京地區(qū)全年各月的月平均太陽(yáng)輻射值單位：MJ/(m2?d)(2)北京地區(qū)年平均風(fēng)功率密度色斑圖單位：w/m2

1.2燈源及燈桿設(shè)計(jì)1.2.1照明方式的選擇級(jí)別道路類型路面亮度路面照度眩光限制固值増量Tl(%)最大初始值環(huán)境比SR最小值平均亮度Lav(cd/m2)維持值總均勻度Uo最小值縱向均勻度14最小值平均照度Eav(IX)維持值均勻度Ue最小值I快速路、主干路(含迎賓路、通向政府機(jī)關(guān)和大型公共建筑的主要道路，位于市中心或商業(yè)中心的道路)1.5-2.00.40.720~300.4100.5n次干路0.75-1.00.40.510-150.35100.5m支路0.5-0.750.4—8~100.315—根據(jù)機(jī)動(dòng)車交通道路照明標(biāo)準(zhǔn)值。路燈位置選擇設(shè)置在昌平區(qū)的次干路上。選取截光型路燈。且不用太高等級(jí)的照明條件，同時(shí)考慮到成本問(wèn)題，最終選擇單側(cè)照明方案。路燈排列方式如圖：1.2.2燈桿高度及路燈間距的計(jì)算配光頰戳光型半?光SI豐截光a布訪式安裝識(shí)H(m)離S(m)安裝調(diào)H(m)賤S(m)安裝離H(m)間飽S(m)單側(cè)権H孤S<3HS<3.5HS<4H根據(jù)《城市道路照明標(biāo)準(zhǔn)》截光型路燈的高度最小為路面寬度，即7.5米；路燈間距最大為三倍燈桿高度，即22.5米。所以最終參數(shù)選定為：H=7.5m,S=22.5m燈桿的高度應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)的地理環(huán)境來(lái)決定，保證風(fēng)力機(jī)組的使用不受影響。太陽(yáng)能電池組件的安裝一般以不與風(fēng)力機(jī)組的風(fēng)葉相干涉為準(zhǔn)，同時(shí)要注意保證太陽(yáng)能電池組件不被燈桿遮擋。所以燈源的高度為7.5m,燈桿的高度為10m。1.2.3路燈燈源的選擇1.材質(zhì)：高純度鋁質(zhì)反射器、燈殼及散熱體；高強(qiáng)度鋼化玻璃罩；大功率LED光源；高效率進(jìn)口恒流源。2.太陽(yáng)能照明系統(tǒng)中的光源要滿足以下2個(gè)條件壽命要長(zhǎng),光衰要低，這樣才能體現(xiàn)高品質(zhì)照明系統(tǒng)，太陽(yáng)能照明系統(tǒng)一般也是提供長(zhǎng)時(shí)間質(zhì)保期的。b.為盡可能的降低初期投入成本，事必要減小晶硅片面積和蓄電池容量，這是由電流來(lái)決定的。所以相同功率的光源實(shí)際工作電流越小越好，這樣整體造價(jià)就會(huì)下降。光源的價(jià)格在整個(gè)太陽(yáng)能照明系統(tǒng)中所占的比例很小很小。1.適用場(chǎng)所：城市道路，人行道，廣場(chǎng)，學(xué)校，公園，庭院,居住區(qū)，廠區(qū)以及其他需要室外照明的場(chǎng)所。4.功率選擇：光源照度15lx,LED發(fā)光效率751m/w15XHXS/（0.95X0.9X75）=39.47W取燈源功率為40W1.2.4燈桿強(qiáng)度根據(jù)《城市道路照明工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》和《小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)條件》的相關(guān)要求，燈桿應(yīng)與風(fēng)力機(jī)組的自振頻率相差很大，能夠抗12級(jí)臺(tái)風(fēng)。最終選定的燈桿厚度為5mm,強(qiáng)度校核如下：（1）計(jì)算依據(jù)a） 風(fēng)速V=120km/h（十二級(jí)風(fēng)）b） 基本風(fēng)壓Wo=Q7MPac）整基桿風(fēng)振系數(shù)取1.3d)設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)：、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB5007-2002、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003、《高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ135-90設(shè)計(jì)條件基本數(shù)據(jù)：170W硅鐵模塊距地面高度10m,面積1.34”,每塊重量45kg,220W硅鐵模塊距地面高度7m,面積1.74^2,每塊重量30kg,燈桿截面為圓形，燈桿上口徑直徑d為120mm,底部下口徑直徑D為260mm,厚度&=5mm。法蘭厚度為20mm,直徑500mmo材料為Q235鋼，屈服強(qiáng)度為f屈=240N/mm2,燈桿高度為10m，路燈含模塊燈頭總重為380kg。燈柱強(qiáng)度計(jì)算風(fēng)載荷系數(shù)W*=Bz?卩s?卩z?卩式中：風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)；Bz—高度z處的風(fēng)振系數(shù)；us—風(fēng)荷載體型系數(shù)；卩z—風(fēng)壓高度變化系數(shù)；卩r一高聳結(jié)構(gòu)重現(xiàn)期調(diào)整系數(shù)，對(duì)重要的高聳結(jié)構(gòu)取1.2。b） 太陽(yáng)能板：高度為10m和7m風(fēng)壓高度變化系數(shù)卩z取1.38風(fēng)荷載體型系數(shù)us=0.8卩r=1.2整基桿風(fēng)振系數(shù)Bz取1.3燈盤風(fēng)載荷系數(shù)WKl=Pz?us?卩z?ur?W。=1.3X0.8X1.38X1.2X0.7=1.2kN//n2c） 燈桿：簡(jiǎn)化為均布荷載風(fēng)壓高度變化系數(shù)卩z取1.38風(fēng)荷載體型系數(shù)卩s=0.6卩r=l.2整基桿風(fēng)振系數(shù)Bz取1.3燈桿風(fēng)載荷系數(shù)WK2=8z?心Hz?心吼=1.3X0.6X1.38X1.2X0.7=0.90kN/m太陽(yáng)能板及燈桿迎風(fēng)面積S太陽(yáng)能板i=(i.34+1.34)XSin22°=0.96m2S太陽(yáng)能板2=i.74XSin22°=0.63m2S燈桿=(0.12+0.26)X10/2=1.9m2內(nèi)力計(jì)算彎矩設(shè)計(jì)值：M=M燈盤+網(wǎng)燈桿M=yQX^iX 燈柱根部應(yīng)力燈柱根部最大應(yīng)力應(yīng)小于燈柱材料的許應(yīng)力即Emax=M/W+P/巾 燈柱根部應(yīng)力燈柱根部最大應(yīng)力應(yīng)小于燈柱材料的許應(yīng)力即Emax=M/W+P/巾A+2V/A=1.4X1.2X0.96X10+1.4X1.2X0.63X7+1.4X0.90X1.9X5=35.5kN?m最大剪力V=YQXWkiXS太陽(yáng)能板+yQXwk2XS燈桿=5.05kN式中YQ-載荷組合系數(shù)式中M/W—彎曲應(yīng)力P/WA一軸向應(yīng)力2V/A—剪應(yīng)力由前面計(jì)算出燈柱總彎矩為M=34.25kN?mW一抗彎截面系數(shù)W=I/yI為截面慣性矩y為應(yīng)力點(diǎn)到中性軸的距離截面慣性矩I=n(?4-d4)/64d------燈柱根部?jī)?nèi)徑D......燈柱根部外徑I=1.14X[(260mm)4_(250mm)4]/64=0.32X108^4彎曲應(yīng)力6max=MXy/I=35.5X106N?mmX130mm/0.32X108^/n4=144.2N/mm2=i44.2MPa軸向應(yīng)力..?P/mAP一軸向負(fù)荷卩=路燈總重=380kgW一穩(wěn)定系數(shù)A一燈桿根部截面積。當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比入=2L/i=(2x10000)/(0.707x130)二218時(shí)查表得W=0.103式中：L一燈桿高度10000mmi—0.707R.R=260/2=130軸向應(yīng)力P/mA=(380X9.8)/(0303X4.08X103mm2)=8.86N/mm2=8.86MPa最大剪應(yīng)力tmax=2V/A=(2X5.05X103N)/4.08X103血血2=2.47N/mm2=2.47MPa式中V-.最大剪力燈柱根部最大應(yīng)力為&max=144.2+8.86+2.47=155.53MPa因?yàn)?max=155.53MPa＜屈服強(qiáng)度是安全的。1.3蓄電池的選擇1.1.1蓄電池的選擇⑴理應(yīng)優(yōu)先選用儲(chǔ)能用鉛酸蓄電池和其他適合風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電使用的新型蓄電池；⑵蓄電池組的串聯(lián)電壓必須與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出電壓相匹配，同時(shí)也必須與太陽(yáng)能電池組件輸出電壓相一致；⑶蓄電池的容量是由日最低耗電量，設(shè)定的連續(xù)陰天的天數(shù)，最長(zhǎng)無(wú)風(fēng)期的天數(shù)和蓄電池的技術(shù)性能，如自放電率、充放電效率和放電深度等因素共同確定的。1.1.2蓄電池的計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)為40W/24V的負(fù)載說(shuō)明計(jì)算。假定負(fù)載滿負(fù)荷工作的情況下，按每天使用12小時(shí)計(jì)算，要求蓄電池在滿充后至少能夠持續(xù)提供負(fù)載2天的電力，現(xiàn)有的蓄電池標(biāo)稱功率均以Ah來(lái)計(jì)。設(shè)：x為負(fù)載功率值，y為蓄電池容量值，1.2是預(yù)留系數(shù)：xWX12hX2dX1.2=24VXyAhy=96Ah取蓄電池容量lOOAh,選用2塊12V/100Ah蓄電池串聯(lián)即充足滿足要求。1.4風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)1.4.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的選擇⑴由當(dāng)?shù)氐哪昶骄L(fēng)速，最低月平均風(fēng)速，無(wú)有效風(fēng)速期時(shí)間的長(zhǎng)短和年度總用電電量，月平均最低用電電量計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率。⑵由年內(nèi)最低的月平均風(fēng)速，選擇風(fēng)力發(fā)電機(jī)組額定風(fēng)速值。1-4.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率的確定應(yīng)用于路燈系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組通常功率為300W-500W。根據(jù)北京市昌平區(qū)的風(fēng)力資源狀況，選擇300W的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。300W風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特性參數(shù)型號(hào)FD2.0-0.3/8風(fēng)輪直徑(m)2.0葉片材料木質(zhì)玻璃鋼涂覆葉片數(shù)3調(diào)速方式風(fēng)輪側(cè)偏工作風(fēng)速范圍(m/s)3?25切入風(fēng)速(m/s)3額定風(fēng)速(m/s)8額定功率(w)300額定電壓(v)DC24發(fā)電機(jī)形式永磁三相交流整機(jī)質(zhì)量(kg)35備注標(biāo)準(zhǔn)型1.5太陽(yáng)能電池組件設(shè)計(jì)1.5.1太陽(yáng)能電池組件功率的選擇太陽(yáng)能電池組的峰值功率由系統(tǒng)日平均最低耗電電量、當(dāng)?shù)胤逯等照招r(shí)數(shù)和系統(tǒng)損失因子來(lái)確定.在一般正常狀態(tài)下，系統(tǒng)的太陽(yáng)電池組件的最小功率應(yīng)能保證提出供出系統(tǒng)日平均最低發(fā)電電量，并且是日平均最低耗電量的1.8倍以上。1.5.2太陽(yáng)能電池組件功率的確定充電時(shí)間(小時(shí))=充電電池容量(Ah)X1.5/充電電流(A)變型得：充電電流(A)=充電電池容量(Ah)X1.5/充電時(shí)間(小時(shí))設(shè)太陽(yáng)能電池組件功率為xW,每日平均有效日照小時(shí)為5h,每日平均有效風(fēng)速小時(shí)為l.5h,則(xWX5h+300WX1.5)/24V=100AhX1.5/5h應(yīng)用于路燈系統(tǒng)的太陽(yáng)能電池組件通常功率為60W-120W,現(xiàn)選取x=80W,代入數(shù)據(jù)得：左邊=35.42A＞右邊二30A,符合要求。所以選擇80W太陽(yáng)能電池組件。1.6方陣傾斜角設(shè)計(jì)根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)及大量的實(shí)踐，在確定最佳傾角有下面兩個(gè)要點(diǎn)：板面的最佳傾