太阳能路灯方案.docx

1、太阳能路灯方案1.系统组成2009.09.18株洲施工图系统由太阳能电池组件部分（包括支架）、LED灯头、太阳能灯具控制器、蓄电池（包括蓄电池保温箱）和灯杆等几部分构成；。太阳能电池组件一般选用单晶硅或者多晶硅太阳能电池组件；LED灯头一般选用大功率LED光源；控制器一般放置在灯杆内，具有光控、时控制、过充过放保护及反接保护，更高级的控制器更具备四季调整亮灯时间功能、半功率功能、智能充放电功能等；蓄电池一般放置于地下或则会有专门的蓄电池保温箱，可采用阀控式铅酸蓄电池、胶体蓄电池、铁铝蓄电池或者锂电池等。太阳能灯具全自动工作，不需要挖沟布线，但灯杆需要装置在预埋件（混凝土底座）上。2.工作原理系

2、统工作原理简单，利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池白天电池板接收太阳辐射能并转化为电能输出，经过充放电控制器储存在蓄电池中，夜晚当照度逐渐降低至10lux左右、北京天柱阳光太阳能电池板开路电压4.5V左右，充放电控制器侦测到这一电压值后动作，蓄电池对灯头放电。蓄电池放电8.5小时后，充放电控制器动作，蓄电池放电结束。充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。2009.09.18株洲施工图3.设计思想1,太阳能电池组件选型设计要求：北京地区，负载输入电压24V功耗34.5W,每天工作时数4.5h,保证连续阴雨天数7天。北京地区近二十年年均辐射量107.7Kcal/cm2,经简单计算北京地区峰值日照时

3、数约为3.424h;（2）负载日耗电量=12.2AH（3）所需太阳能组件的总充电电流=1.05X12.2X（20+7）+20+（3.424X0.85）=5.9A在这里，两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为20天，1.05为太阳能电池组件系统综合损失系数，0.85为蓄电池充电效率。太阳能组件的最少总功率数=17.2X5.9=102W选用峰值输出功率110Wp单块55Wp的标准电池组件，应该可以保证路灯系统在一年大多数情况下的正常运行。产品参数*主体材料：灯杆为全钢结构、整体热镀锌/喷塑处理*太阳能电池组件：晶体硅15-80WP（按负载配置）*系统工作电压：直流12V24V*控制器：太阳能灯具专用

4、控制器，光控+时控，智能控制（天黑灯自开，天亮灯自熄灭）*储能电池：全封闭免维护铅酸蓄电池12V17Ah-80Ah（根据负载配置）*光源类型：节能高功率集成LED,稀土高效节能灯（可按客户要求配置）*防护等级：IP65*使用温度：-30度至70度，抗风力150Km/h*照明时间:414小时（可根据需要调节）*灯杆高度：2米4米（可以按客户要求制作）*阴雨天保证：可连续工作45个阴雨天（区域/季节不同有差异）（可按客户要求制作）本产品无需铺设地下线缆，无需支付照明电费，太阳能庭院灯所采用的关键部件太阳能电池板、太阳能直流路灯智能控制器、免维护蓄电池、照明灯具均经过国家发改委/GEF/世界银行光伏

5、产品认证。主要适用于城市道路、小区广场、工业园区、旅游景区、公园绿化带等场所的亮化照明。我们所生产的所有产品都按照标准严格执行材料检验、制程巡查、成品出货检验，以确保客户获得满意的产品，公司建有一套完善的售前，售中，售后服务体系，处处为您的利益着想，真正实现一对一服务。4,蓄电池选型太阳能供电系统中，蓄电池的性能好坏直接影响系统的综合成本及运行好坏和使用寿命，本方案中选用我公司与中国科学院金属研究所联合研制的最新成果储能型胶体蓄电池，与普通的铅酸电池相比，它在设计上和制造工艺上有以下突出特点：使用寿命超长，正常情况下使用寿命为五到十年。采用适合的正负极合金配方及活性物质配比，使电池更加适合储能

6、电池循环充、放电的使用特点。胶体电解液的设计，有效的抑制活性物质的脱锈和极板的硫酸盐化现象，从而延缓了电池在使用过程中的性能衰降。大大改善了电池的深充放循环寿命。选用笫四代照明产品LED光源。LED光源优势1,发光效率高，耗电量小，使用寿命长，工作温度低。2.安全可靠性强。3,反应速度快，单元体积小，绿色环保。4.同亮度下，耗电是白炽灯的十分之一，荧光灯的三分之一，而寿命却是白炽灯的50倍，荧光灯的20倍，是继白炽灯、荧光灯、气体放电灯之后的第四代照明产品。5,单颗大功率超亮度LED的问世，是LED应用领域跨至高效率照明光源市场成为可能，将是人类继爰迪牛发明白炽灯后最伟大的发明之一。5.电池组

7、件支架1）倾角设计为了让太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多，我们要为太阳能电池组件选择一个最佳倾角。关于太阳能电池组件最佳倾角问题的探讨，近年来在一些学术刊物上出现得不少。本次路灯使用地区为长辿地区，依据本次设计参考相关文献2)抗风设计在太阳能路灯系统中,结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计。抗风设计主要分为两大块,一为电池组件支架的抗风设计，二为灯杆的抗风设计。下面按以上两块分别做分析。太阳能电池组件支架的抗风设计依据电池组件厂家的技术参数资料，太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700Pa。若抗风系数选定为27m/s(相当于十级台风)，根据非粘性流体力学，电池组件承受的

8、风压只有365Pa。所以，组件本身是完全可以承受27m/s的风速而不至于损坏的。所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。在本套路灯系统的设计中电池组件支架与灯杆的连接设计使用螺栓杆固定连接。路灯灯杆的抗风设计路灯的参数如下：电池板倾角A=16o灯杆高度=5m设计选取灯杆底部焊缝宽度6=4mm灯杆底部外径=168mm焊缝所在面即灯杆破坏面。灯杆破坏面抵抗矩W的计算点P到灯杆受到的电池板作用荷载F作用线的距离为PQ=5000+(168+6)/tan16o义Sin16o=1545mm=1.545m。所以，风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M=FX1.545。根据27m/s的设计最大允许风速，2

9、X30W的双灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为730N。考虑1.3的安全系数，F=1.3X730=949N。所以,M=FX1.545=949X1.545=1466N.m。根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩W=兀x(3r26+3r62+63)上式中，r是圆环内径，6是圆环宽度。破坏面抵抗矩W=兀X(3r26+3r62+63)=兀X(3X842X4+3X84X42+43)=88768mm3=88.768X10-6m3风荷载在破坏面上作用矩引起的应力=M/W=1466/(88.768X106)=16.5X106pa=16.5Mpa11.1V,防止蓄电池过放。5:距离市区较远的地方还应该注意防盗工作，很

10、多工程商因为施工疏忽，没有进行有效的防盗，导致蓄电池、电池板等组件被盗，不仅影响了正常照明，也造成了不必要的财产损失。目前工程案例中被盗居多为蓄电池，蓄电池埋于地下用水泥浇筑是一种有效防盗措施，在灯杆上加装蓄电池箱的最好将其进行焊接加固。6:控制器的防水，控制器一般装于灯罩、电池箱中，一般也不会进水，但在实际工程案例中控制器端子的连接线往往因为雨水顺着连接线流入控制器造成短路。所以在施工时应该注意将内部连接线弯成U字型并固型，外部连接线也可以固定为“U型，这样雨水就无法淋入造成控制器短路，另外还可在内外线接口处涂抹防水胶。7:在众多太阳能路灯实际应用中，很多地方的太阳能路灯不能满足正常照明需要

11、，尤其在阴雨天更为突出，除使用了质量较差的相关组件外，另一个主要的原因就是一味降低组件成本，不按需求设计配置，减小电池板和蓄电池的使用标准，所以导致在阴雨天路灯无法提供照明。太阳能电池板和蓄电池配置计算公式以下提供太阳能电池板和蓄电池配置计算公式：一：首先计算出电流如：12V蓄电池系统；30W的灯2只，共60瓦。电流=60W-12V=5A二：计算出蓄电池容量需求如：路灯每夜累计照明时间需要为满负载7小时（h）;（如晚上8:00开启，夜11:30关闭1路，凌晨4:30开启2路，凌晨5:30关闭）需要满足连续阴雨天5天的照明需求。（5天另加阴雨天前一夜的照明，计6天）蓄电池=5A义7hX（5+1）

12、天=5AX42h=210AH另外为了防止蓄电池过充和过放，蓄电池一般充电到90%左右；放电余留20%左右。所以210AH也只是应用中真正标准的70%左右。三：计算出电池板的需求峰值（WP）路灯每夜累计照明时间需要为7小时（h）;:电池板平均每天接受有效光照时间为4.5小时（h）;最少放宽对电池板需求20%的预留额。WP-17.4V=（5AX7hX120%）+4.5hWP-17.4V=9.33WP=162（W:4.5h每天光照时间为长江中下游附近地区日照系数。另外在太阳能路灯组件中，线损、控制器的损耗、及镇流器或恒流源的功耗各有不同，实际应用中可能在5%-25%左右。所以162W也只是理论值，根

13、据实际情况需要有所增加。太阳能路灯方案相关组件选择24VLED选择LED照明，LED灯使用寿命长，光照柔和，价格合理，可以在夜间行人稀少时段实现功率调节，有利于节电，从而可以减少电池板的配置，节约成本。每瓦80-1051m左右，光衰小于年05%;12V蓄电池（用24V）:选择铅酸免维护蓄电池，价格适中，性能稳定，太阳能路灯首选；12V电池板（申24V）:转换率15%以上单晶正片；24V控制器：MCTfe电方式、带调功功能（另附资料）；6M灯杆（以造型美观，耐用、价格便宜为主）一、40瓦备选方案配置一（常规）1、LED灯，单路、40W24V系统；2、当地日均看袤匕照以4h计算；3、每日放电时间1

14、0小时，（以晚7点一晨5点为例）4、满足连续阴雨天5天（另加阴雨前一夜的用电，计6天）。电流=40W-24V=1.67A计算蓄电池=1.67AX10hX（5+1）天=1.67AX60h=100AH蓄电池充、放电预留20%容量；路灯的实际电流在2A以上（力口20%损耗，包括恒流源、线损等）实际蓄电池需求=100AH力口20%预留容量、再加20%损耗100AH+80%X120%=150AH实际蓄电池为24V/150AH,需要两组12V蓄电池共计：300AH计算电池板1、LED灯40W、电流：1.67A2、每日放电时间10小时（以晚7点一晨5点为例）3、电池板预留最少20%4、当地有效光照以日均4h

15、计算WP-17.4V=（1.67AX10h乂120%）+4hWP=87W实际恒流源损耗、线损等综合损耗在20%左右电池板实际需求=87WX120%=104W实际电池板需24V/104W,所以需要两块12V电池板共计：208W综合组件价格：正片电池板208皿31元/瓦，计6448元蓄电池300AH,7元/AH计：2100元40WLED灯：计：1850元控制器（只）150元6米灯杆700元本套组件总计：11248元二、40瓦备选方案配置二（带调节功率）1、LED灯，单路、40W24V系统。2、当地日均有效光照以4h计算，3、每日放电时间10小时，（以晚7点一晨5点为例）通过控制器夜问分时段调节LE

16、D灯的功率，降低总功耗，实际按每日放电7小时计算。（例一：晚7点至11点100%功率，11点至凌晨5点为50%功率。合计：7h）（例二：7:0010:30为100%,10:304:30为50%,4:305:00为100%）4、满足连续阴雨天5天（另加阴雨前一夜的用电，计6天）。电流=40M24V=1.67A计算蓄电池=1.67AX7hX（5+1）大=1.67A义42h二70AH蓄电池充、放电预留20%容量；路灯的实际电流在2A以上（力口20%损耗，包括恒流源、线损等）实际蓄电池需求=70AH加20%预留容量、再加20%损耗70AH+80%X120%=105AH实际蓄电池为24V/105AH,需

17、要两组12V蓄电池共计：210AH计算电池板1、LED灯40W、电流：1.67A2、每日放电时间10小时，调功后实际按7小时计算（调功同上蓄电池）3、电池板预留最少20%4、当地有效光照以日均4h计算WP-17.4V=（1.67AX7h乂120%）+4hWP=61W实际恒流源损耗、线损等综合损耗在20%左右电池板实际需求=61WX120%=73W实际电池板需24V/73W,所以需要两块12V电池板共计：146W综合组件价格：正片电池板146皿蓄电池210AH40WLED灯：控制器（只）6米灯杆三、40瓦备选方案三（带调节功率、带恒流）采用自带恒流、恒压、调功一体控制器降低系统功耗、降低组件成本

18、。（实际降低系统总损耗20%左右，以下以15%计算）1、LED灯，单路、40W24V系统。2、当地日均有效光照以4h计算，3、每日放电时间10小时，（以晚7点一晨5点为例）通过控制器夜问分时段调节LED灯的功率，降低总功耗，实际按每日放电7小时计算。（例一：晚7点至11点100%功率，11点至凌晨5点为50%功率。合计：7h）（例二：7:0010:30为100%,10:304:30为50%,4:305:00为100%）4、满足连续阴雨天5天（另加阴雨前一夜的用电，计6天）。电流=40M24V=1.67A计算蓄电池=1.67AX7hX（5+1）大=1.67A义42h二70AH蓄电池充、放电预留2

19、0%容量；路灯的实际电流小于1.75A（加5%线损等）实际蓄电池需求=70AH加20%预留容量、再加5%损耗70AH+80%X105%=92AH实际蓄电池为24V/92AH,需要两组12V蓄电池共计：184AH计算电池板1、LED灯40W、电流：1.67A2、每日放电时间10小时，实际按7小时计算（调功同上蓄电池）3、电池板预留最少20%4、当地有效光照以日均4h计算WP-17.4V=（1.67AX7h乂120%）+4hWP=61W实际线损等综合损耗小于5%电池板实际需求=122WX105%=64W实际电池板需24V/64W,所以需要两块12V电池板共计：128W综合组件价格：正片电池板128皿31元/瓦，计：3968元蓄电池184AH,7元/AH40WLED灯：控制器（只）6米灯杆