完整版风光互补路灯设计文档格式.docx
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蓄电池的选择.......................................................................................................
蓄电池的计算.......................................................................................................
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风力发电机组设计............................................................................................................................
风力发电机组的选择...........................................................................................
风力发电机组功率确实定....................................................................................
太阳能电池组件设计........................................................................................................................
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太阳能电池组件功率的选择...............................................................................
太阳能电池组件功率确实定................................................................................
方阵倾斜角设计.................................................................................................................................
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4系统的主要配置说明.......................................................................
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系统配置表..........................................................................................................................................
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4.2太阳能组件主要参数22
4.3风力发电机主要参数22
4.4控制器主要参数及说明23
4.5风光互补路灯24V直流系统原理图方框图24
5系统建设及施工24
5.1系统建设流程24
5.2系统安装说明25
5.2.1安装前须知事项25
5.2.2安装准备26
安装操作流程27
6系统的运转与保护30
6.1系统的调试30
6.2系统的查收32
6.3系统的保护33
6.4风光互补路灯系统的防雷及防腐33
6.5常有故障及办理34
6.6使用寿命35
7系统成本剖析35
8参照资料36
8.1国家标准36
8.2行业标准37
8.3参照文件37
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1风光互补路灯系统介绍
概括
能源是公民经济发展和人民生活一定的重要物质基础，在过去的200多年里，成立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源系统极大的推进了人类社会的发展。
可是人类在使用化石燃料的同时，带来了严重的环境污染和生态系统破坏。
最近几年来，世界各国渐渐认识到能源对人类的重要性，更认识到惯例能源利用过程中对环境和生态系统的破坏，各国纷繁开始依据国情，治理缓和解已经恶化的环境，并把可重生、无污染的新能源的开发利用作为可连续发展的重要内容。
风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，拥有较高性价比的一种新式能源发电系统，拥有很好的应用远景。
风光互补路灯是由小型风力发电机、太阳能电池板、蓄电池组、灯具以及灯杆等构成。
他的工作原理是：
当有风的时候，风能经过叶轮带动发电机旋转产生电能；
当有阳光的时候，太阳能经过光硅片将光能变换成电能，两路电能经过电缆引到蓄电池组加以储藏，在夜晚的时候为灯具发光供给电能。
风光互补路灯，是一种新能源路灯的合理应用，在经历了多年的努力后，风光互补路灯已被愈来愈多的人认同和应用，市场出现了繁荣昌盛的场面。
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1.1.1风光互补路的背景
太阳能是地球上全部能源的根源，风能是太阳能在地球表面
的此外一种表现形式，因为地球表面的不一样形态（如沙土地面、植被
地面和水面）对太阳光照的吸热系数不一样，在地球表面形成温差，地
表空气的温度不一样形成空气对流而产生风能。
所以，太阳能与风能在
时间上和地区上都有很强的互补性。
白日太阳光最强时，风很小，晚
上太阳落山后，光照很弱，但因为地表温差变化大而风能增强。
在夏
季，太阳光强度大而风小，冬天，太阳光强度弱而风大。
风能和太阳
能在时间和季节上这样符合的互补性，决定了风光互补联合后路灯系
统靠谱性更高、更拥有适用价值。
所以，风光互补系统是综合利用风
能、光能解决路灯供电困难的最正确方式。
风光互补路灯技术已趋于成熟经过50年左右的发展，风光
互补技术在光效、寿命、环保性、发光强度、色彩、响应速度等方面
已经比较成熟，大概能够切合现代人使用需乞降审美标准。
能源形势迫使新能源的加紧开发利用尽人皆知，传统比、不
可重生能源（如煤、石油）终归会枯竭的，电能主假如靠水力发电和
火力发电。
而新能源如风能、太阳能并未获取普及，城市道路照明，
景观照明的用电量很大，所以急迫需要加速风光互补路灯的建设。
落实环境保护政策、风光互补新能源技术的加紧开发利用为
应付全世界天气变化，我国政府承诺到2020年单位国内生产总值二氧
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化碳排放要比2005年降落40%-45%，节能提升能效的贡献率要达到
85%以上，这也给节能减排工作带来巨大挑战。
为此，
2004年7月3
日科技部、信息家产部等6部委和14个地方政府共同实行的“国家
半导体照明工程”首批50个项目正式启动。
2011年中国政府斥资400
亿元用于LED路灯采买，对LED路灯使用者供给30%的财政补助。
截
至2009年末，我国共有LED公司3000余家，此中，年产值上亿的有
140家。
家产研究所展望，2012年全世界LED照明市场可望达到110亿
美元，比昨年增添26%；
2015年至192亿美元，将来四年复合成长率
近20%。
在十届人大四次会议的政府工作报告中，提出了建设资源节俭型社会，发展循环经济的任务和政策举措，这标记我国进入了可连续发展的新阶段，也为可重生能源产品在国家建设发展中应用创建了机会。
推行风光互补路灯系统将为社会节俭巨大资源。
发展当地经济，解决社会治安及交通问题供给方案，也是对全社会普及可重生能源知识的最有收效的宣传，更是促使可重生能源技术应用最有效的门路，有益于当地经济及交通的发展。
1.1.3风光互补路灯的意义
1）社会效益
风光互补路灯到处表现了现代建美化环境、保护环境的理念。
风
光互补路灯是一种造型雅观的高科技环保产品，安装风光互补路灯，
不单与政府的环保理念符合，并且能向公民进行新能源利用和生态环
保知识的直观教育。
迎风飞转的风车可给道路一种动感的点缀，更能
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突显我国人民崇尚环保、重视节能和追踪高新技术的理念。
推行风光
互补路灯对美化当地环境有特别踊跃的意义。
2）经济效益
每套500W、12米高的惯例路灯设备报价4000元/套（含灯杆、
灯具、光源）输变配送设备每套摊入9000元，安装施工花费2000元
/套，一次性投资大概为1500元/套。
每年的灯具保护花费为120元/年，每年耗电，折合电费约为1300元/年。
按10年使用寿
命，此间改换一次输配电设备和灯具耗资6000元，总花费为35200
元/套。
风光互补路灯设备报价20000元（含风力发电系统、太阳能发电系统、储能系统、控制系统和灯杆照明系统），采纳专业安装，花费计入报价，每年的保护花费为80元，不用耗电能，此间改换两次储能和照明装置约5000元，按10年计算总花费为25800元/套。
对比风光互补路灯节俭花费为9400元。
按一段3000米长的城市道路安装200套路灯每10年能够节俭花费188万元。
按一座中等城市拥有
12万套路灯可节俭11.28亿元。
3）环境效益
每套惯例路灯10年花费1825KWh电能，按火力发电标准煤耗400g/KWh计算，共花费标准煤7.3吨,一座中等城市仅路灯一项10年耗费87.6吨标准煤,增添二氧化碳排放万吨,二氧化硫1.75万吨,二
氧化氮1.3万吨,杂质、粉末15.5万吨。
杂质、粉末直接污染环境；
二氧化碳的排放会使地球表面升温，产生“温室效应”；
二氧化硫和
二氧化氮跟着雨水排放到地面形成“酸雨”会使水库、河流、湖泊的
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酸度增添影响植物生长，鱼类生殖，惹起建筑物、资料、文化资源的
腐化，影响人体健康。
风光互补路灯的能源耗费和环境污染一直为
“零”。
可作为普及新能源知识的好教材.风光互补路灯能最直接的向
人们展现太阳能微风能这类洁净和自然能源的应用，展现人类怎样利
用可重生能源保护地球的生态环境，可作为普及新能源知识的好教材。
1.1.4风光互补路灯的原理
路灯，作为便民工程，也是耗电大户。
在能源紧张的今日，风光
互补路灯解决了这一难题，但风电互补路灯原理其实不为人所知。
其实
风电互补路灯原理在外国早已普及，认识风电互补路灯原理才能更好
的在国内将此项技术进行推行。
风光互补发电系统是一种风能和光能转变成电能的装置，风光互补路灯工作原理是利用自然风作为动力，风轮汲取风的能量，带动风力发电机旋转，把风能转变成电能，经过控制器的整流，稳压作用，把沟通电变换为直流电，向蓄电池组充电并储藏电能。
利用光伏效应将太阳能直接转变成直流电，供负载使用或许储存于蓄电池内备用。
是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。
风光互补发电
站风光互补发电站采纳风光互补发电系统，将电力并网送入惯例电网
中。
夜间和阴雨天无阳光时由风能发电，晴日由太阳能发电，在既有
风又有太阳的状况下二者同时发挥作用，实现了全天候的发电功能，
比单用风机和太阳能更经济、科学、适用。
合用于道路照明、农业、
牧业、栽种、养殖业、旅行业、广告业、服务业、港口、山区、林区、
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铁路、石油、队伍边防哨所、通信中继站、公路和铁路信号站、地质
勘探和野外观察工作站及其余用电不便地区。
2设计需求
（1）风光互补路灯系统介绍使用资源条件
当地年均匀风速大于，同时年度太阳能辐射总量不
小于500MJ/m是风光互补路灯系统介绍使用地区。
（2）互补路灯系统在以下条件下应能连续、靠谱地工作
a）室外温度：
－25℃~＋45℃；
b）室内温度：
0℃~＋40℃；
c）空气相对湿度：
不大于90%（25℃±
5℃）；
d）海拔高度不超
过1000m。
（3）联合北京风力和光照状况使路灯能实现夜间照明
2天
需求。
（4）风光互补路灯系统在以下环境中运转时，应由生产厂家和用户共同约定技术要乞降使用条件
a）室外温度范围高出－25℃~＋45℃的地区；
b）室内温度范
围高出0℃~＋40℃的用户；
c）海拔高度超出1000m的地区；
d）盐雾或沙尘严重地区。
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3系统初始化设计
3.1当地气象数据资料
（1）北京地区整年各月的月均匀太阳辐射值单位：
MJ/（m2?
d）
（2）北京地区年均匀风功率密度色斑图单位：
w/m2
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灯源及灯杆设计
照明方式的选择
依据灵巧车交通道路照明标准值。
路灯地点选择设置在昌平区的次干路上。
选用截光型路灯。
且不用太高等级的照明条件，同时考虑到成本问题，最后选择单侧照明方案。
路灯摆列方式如图：
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3.2.2灯杆高度及路灯间距的计算
依据《城市道路照明标准》
截光型路灯的高度最小为路面宽度，即7.5米；
路灯间距最大为三倍灯杆高度，即22.5米。
所以最后参数选定为：
，灯杆的高度应依据安装地址的地理环境来决定，保证风力机组的使用不受影响。
太阳能电池组件的安装一般以不与风力机组的风叶相关预
为准，同时要注意保证太阳能电池组件不被灯杆遮挡。
所以灯源的高度为，灯杆的高度为10m。
3.2.3路灯灯源的选择
1.材质：
高纯度铝质反射器、灯壳及散热体；
高强度钢化玻璃罩；
大功率LED光源；
高效率入口恒流源。
2.太阳能照明系统中的光源要知足以下2个条件：
a.寿命要长，光
衰要低，这样才能表现高质量照明系统，太阳能照明系一致般也
是供给长时间质保期的。
b.为尽可能的降低早期投入成本，事必
要减小晶硅片面积和蓄电池容量，这是由电流来决定的。
所以相
同功率的光源实质工作电流越小越好，这样整体造价就会降落。
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光源的价钱在整个太阳能照明系统中所占的比率很小很小。
3.合用处所：
城市道路，人行道，广场，学校，公园，庭院，居住区，厂区以及其余需要室外照明的场所。
4.功率选择：
光源照度15lx,LED发光效率75lm/w
15×
H×
（S/0.95×
0.9×
）
取灯源功率为40W
3.2.4灯杆强度
依据《城市道路照明工程施工及查收规范》和《小型风力发电机
技术条件》的有关要求，灯杆应与风力机组的自振频次相差很大，可
以抗12级台风。
最后选定的灯杆厚度为5mm，强度校核以下：
（1）计算依照
a）风速V=120km/h（十二级风）
b）基本风压W0
c）整基杆风振系数取
d）设计计算依照：
①、《建筑构造荷载规范》GB50009-2001
①、《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002
①、《钢构造设计规范》GB50017-2003
①、《高耸构造设计规范》GBJ135-90
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（2）设计条件
基本数据：
170W硅铁模块距地面高度10m，面积m2,每块
重量45kg,220W硅铁模块距地面高度7m，面积1.74m2,每块重量
30kg,灯杆截面为圆形，灯杆上口径直径d为120mm，底手下口径直
径D为260mm，厚度δ=5mm。
法兰厚度为20mm,直径500mm。
材
料为Q235钢，折服强度为f屈=240N/mm2，灯杆高度为10m，路灯含模块灯头总重为380kg。
（3）灯柱强度计算
a）风载荷系数
Wk=βz·
μs·
μz·
μr·
W0
式中：
Wk—风荷载标准值（kN/m2）；
βz—高度z处的风振系数；
μs—风荷载体型系数；
μz—风压高度变化系数；
μr—高耸构造重现期调整系数，对重要的高耸构造取。
b）太阳能板：
高度为10m和7m
风压高度变化系数μz取
风荷载体型系数μ
μ
整基杆风振系数βz取
灯盘风载荷系数
W0
WK1=βz·
ur·
14/38
2
=1.3×
0.8×
1.38×
1.2×
0.7=1m.2kN/
c）灯杆：
简化为均布荷载
风压高度变化系数μz取
灯杆风载荷系数β·
μ·
μW·
WK2=zsz0r
0.6×
0.7=0m.90kN/
d）太阳能板及灯杆迎风面积
S太阳能板1=（1.34+1.34）×
Sin22°
㎡
S太阳能板2=1.74×
=0.63㎡
S灯杆×
=（0.12+0.26）
（4）内力计算
弯矩设计值：
M=M灯盘+M灯杆
Wk1
S太阳能板
Wk2S灯杆
×
5m
M=γQ×
10m+γQ×
×
=1.4×
0.96×
10+1.4×
0.63×
7+1.4×
0.90·
m1.9×
5=35.5kN
最大剪力V=γQ×
γ×
Wk1
+Q
Wk2
S灯杆
式中γQ---载荷组合系数
15/38
（5）灯柱根部应力
灯柱根
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