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太陽能路燈

太陽能路燈以太陽光為能源,白天充電晚上使用。

太陽能路燈概述


  太陽能路燈以太陽光為能源,白天充電晚上使用,無需復(fù)雜昂貴的管線鋪設(shè),可任意調(diào)整燈具的布局,安全節(jié)能無污染,無需人工操作工作穩(wěn)定可靠,節(jié)省電費(fèi)免維護(hù)。

  1.系統(tǒng)組成

  系統(tǒng)由太陽能電池組件部分(包括支架)、LED燈頭、控制箱 (內(nèi)有控制器、蓄電池)和燈桿幾部分構(gòu)成;北京天柱陽光太陽能電池板光效達(dá)到127Wp/m2,效率較高,對系統(tǒng)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)非常有利;燈頭部分以1W-5W白光LED和1W-5W黃光LED集成于印刷電路板上排列為一定間距的點(diǎn)陣作為平面發(fā)光源。

  控制箱箱體以不銹鋼為材質(zhì),美觀耐用;控制箱內(nèi)放置免維護(hù)鉛酸蓄電池和充放電控制器。本系統(tǒng)選用閥控密封式鉛酸蓄電池,由于其維護(hù)很少,故又被稱為“免維護(hù)電池”,有利于系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用的降低;充放電控制器在設(shè)計(jì)上兼顧了功能齊備(具備光控、時(shí)控、過充保護(hù)、過放保護(hù)和反接保護(hù)等)與成本控制,實(shí)現(xiàn)很高的性價(jià)比。

  2.工作原理

  系統(tǒng)工作原理簡單,利用光生伏特效應(yīng)原理制成的太陽能電池白天電池板接收太陽輻射能并轉(zhuǎn)化為電能輸出,經(jīng)過充放電控制器儲(chǔ)存在蓄電池中,夜晚當(dāng)照度逐漸降低至10lux左右、長沙光合太陽能電池板開路電壓4.5V左右,充放電控制器偵測到這一電壓值后動(dòng)作,蓄電池對燈頭放電。蓄電池放電8.5小時(shí)后,充放電控制器動(dòng)作,蓄電池放電結(jié)束。充放電控制器的主要作用是保護(hù)蓄電池。

  3.設(shè)計(jì)思想

  1,太陽能電池組件選型
  設(shè)計(jì)要求:北京地區(qū),負(fù)載輸入電壓24V功耗34.5W,每天工作時(shí)數(shù)8.5h,保證連續(xù)陰雨天數(shù)7天。
 ?、?北京地區(qū)近二十年年均輻射量107.7Kcal/cm2,經(jīng)簡單計(jì)算北京地區(qū)峰值日照時(shí)數(shù)約為3.424h;
 ?、?負(fù)載日耗電量 = = 12.2AH
  ⑶ 所需北京天柱陽光太陽能組件的總充電電流= 1.05×12.2×÷(3.424×0.85)=5.9A
  在這里,兩個(gè)連續(xù)陰雨天數(shù)之間的設(shè)計(jì)最短天數(shù)為20天,1.05為太陽能電池組件系統(tǒng)綜合損失系數(shù),0.85為蓄電池充電效率。
 ?、?太陽能組件的最少總功率數(shù) = 17.2×5.9 = 102W
  選用峰值輸出功率110Wp、單塊55Wp的標(biāo)準(zhǔn)電池組件,應(yīng)該可以保證路燈系統(tǒng)在一年大多數(shù)情況下的正常運(yùn)行。
  產(chǎn)品參數(shù):
  *主體材料:燈桿為全鋼結(jié)構(gòu)、整體熱鍍鋅/噴塑處理
  *太陽能電池組件:晶體硅15-80WP(按負(fù)載配置)
  *系統(tǒng)工作電壓:直流12V—24V
  *控制器:太陽能燈具專用控制器,光控+時(shí)控,智能控制(天黑燈自開,天亮燈自熄滅)
  *儲(chǔ)能電池:全封閉免維護(hù)鉛酸蓄電池12V17Ah—80Ah(根據(jù)負(fù)載配置)
  *光源類型:節(jié)能高功率集成LED,稀土高效節(jié)能燈(可按客戶要求配置)
  *防護(hù)等級:IP65
  *使用溫度:-30度至70度,抗風(fēng)力≥150Km/h
  *照明時(shí)間:4~14小時(shí)(可根據(jù)需要調(diào)節(jié))
  *燈桿高度:2米~4米(可以按客戶要求制作)
  *陰雨天保證:可連續(xù)工作4~5個(gè)陰雨天(區(qū)域/季節(jié)不同有差異)(可按客戶要求制作)

  4.蓄電池選型

  太陽能供電系統(tǒng)中,蓄電池的性能好壞直接影響系統(tǒng)的綜合成本及運(yùn)行好壞和使用壽命,儲(chǔ)能型膠體蓄電池,與普通的鉛酸電池相比,它在設(shè)計(jì)上和制造工藝上有以下突出特點(diǎn):

  使用壽命超長,正常情況下使用壽命為五到十年。
  采用適合的正負(fù)極合金配方及活性物質(zhì)配比,使電池更加適合儲(chǔ)能電池循環(huán)充、放電的使用特點(diǎn)。
  膠體電解液的設(shè)計(jì),有效的抑制活性物質(zhì)的脫銹和極板的硫酸鹽化現(xiàn)象,從而延緩了電池在使用過程中的性能衰降。大大改善了電池的深充放循環(huán)壽命。

  選用笫四代照明產(chǎn)品LED光源
  LED光源優(yōu)勢:

  1.發(fā)光效率高,耗電量小,使用壽命長,工作溫度低。
  2.安全可靠性強(qiáng)。
  3.反應(yīng)速度快,單元體積小,綠色環(huán)保。
  4.同亮度下,耗電是白熾燈的十分之一,熒光燈的三分之一,而壽命卻是白熾燈的50倍,熒光燈的20倍,是繼白熾燈、熒光燈、氣體放電燈之后的第四代照明產(chǎn)品。
  5.單顆大功率超亮度LED的問世,是LED應(yīng)用領(lǐng)域跨至高效率照明光源市場成為可能,將是人類繼愛迪生發(fā)明白熾燈后最偉大的發(fā)明之一。

  5.電池組件支架

  1) 傾角設(shè)計(jì)

  為了讓太陽能電池組件在一年中接收到的太陽輻射能盡可能的多,我們要為太陽能電池組件選擇一個(gè)最佳傾角。
  關(guān)于太陽能電池組件最佳傾角問題的探討,近年來在一些學(xué)術(shù)刊物上出現(xiàn)得不少。本次路燈使用地區(qū)為長沙地區(qū),依據(jù)本次設(shè)計(jì)參考相關(guān)文獻(xiàn)中的資料[1],選定太陽能電池組件支架傾角為16o。

  2)抗風(fēng)設(shè)計(jì)

  在太陽能路燈系統(tǒng)中,結(jié)構(gòu)上一個(gè)需要非常重視的問題就是抗風(fēng)設(shè)計(jì)??癸L(fēng)設(shè)計(jì)主要分為兩大塊,一為電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計(jì),二為燈桿的抗風(fēng)設(shè)計(jì)。下面按以上兩塊分別做分析。⑴ 太陽能電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計(jì)

  依據(jù)電池組件廠家的技術(shù)參數(shù)資料,太陽能電池組件可以承受的迎風(fēng)壓強(qiáng)為2700Pa。若抗風(fēng)系數(shù)選定為27m/s(相當(dāng)于十級臺風(fēng)),根據(jù)非粘性流體力學(xué),電池組件承受的風(fēng)壓只有365Pa。所以,組件本身是完全可以承受27m/s的風(fēng)速而不至于損壞的。所以,設(shè)計(jì)中關(guān)鍵要考慮的是電池組件支架與燈桿的連接。

  在本套路燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中電池組件支架與燈桿的連接設(shè)計(jì)使用螺栓桿固定連接。

 ?、?路燈燈桿的抗風(fēng)設(shè)計(jì)

  路燈的參數(shù)如下:
  電池板傾角A = 16o 燈桿高度 = 5m
  設(shè)計(jì)選取燈桿底部焊縫寬度δ = 4mm 燈桿底部外徑 = 168mm
  焊縫所在面即燈桿破壞面。燈桿破壞面抵抗矩W 的計(jì)算點(diǎn)P到燈桿受到的電池板作用荷載F作用線的距離為
  PQ = [5000+(168+6)/tan16o]× Sin16o = 1545mm=1.545m。所以,風(fēng)荷載在燈桿破壞面上的作用矩M = F×1.545。
  根據(jù)27m/s的設(shè)計(jì)最大允許風(fēng)速,2×30W的雙燈頭太陽能路燈電池板的基本荷載為730N。考慮1.3的安全系數(shù),F(xiàn) = 1.3×730 = 949N。
  所以,M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。
  根據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo),圓環(huán)形破壞面的抵抗矩W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3)。
  上式中,r是圓環(huán)內(nèi)徑,δ是圓環(huán)寬度。
  破壞面抵抗矩W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3)
  =π×(3×842×4+3×84×42+43)= 88768mm3
  =88.768×10-6 m3
  風(fēng)荷載在破壞面上作用矩引起的應(yīng)力 = M/W
  = 1466/(88.768×10-6) =16.5×106pa =16.5 Mpa<<215Mpa
  其中,215 Mpa是Q235鋼的抗彎強(qiáng)度。
  所以,設(shè)計(jì)選取的焊縫寬度滿足要求,只要焊接質(zhì)量能保證,燈桿的抗風(fēng)是沒有問題的。

  6.控制器

  太陽能充放電控制器的主要作用是保護(hù)蓄電池?;竟δ鼙仨毦邆溥^充保護(hù)、過放保護(hù)、光控、時(shí)控與防反接等。

  蓄電池防過充、過放保護(hù)電壓一般參數(shù)如表

  1)當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到設(shè)定值后就改變電路的狀態(tài)。

  在選用器件上,目前有采用單片機(jī)的,也有采用比較器的,方案較多,各有特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn),應(yīng)該根據(jù)客戶群的需求特點(diǎn)選定相應(yīng)的方案,在此不一一詳述。

  2)表面處理

  該系列產(chǎn)品采用靜電涂裝新技術(shù),以FP專業(yè)建材涂料為主,可以滿足客戶對產(chǎn)品表面色彩及環(huán)境協(xié)調(diào)一致的要求,同時(shí)產(chǎn)品自潔性高、抗蝕性強(qiáng),耐老化,適用于任何氣候環(huán)境。加工工藝設(shè)計(jì)為熱浸鋅的基礎(chǔ)上涂裝,使產(chǎn)品性能大大提高,達(dá)到了最嚴(yán)格的AAMA2605.2005的要求,其它指標(biāo)均已達(dá)到或超過GB的相關(guān)要求。

  7.總結(jié)

  在設(shè)計(jì)--研發(fā)--生產(chǎn)太陽能LED路燈方面突破了太陽能路燈常見的三大問題(功率高,LED光衰快,無功耗輸出多)等嚴(yán)重影響路燈造價(jià)與效率的問題。大大減少了成本,增長了使用壽命。更久遠(yuǎn)的售后服務(wù)與質(zhì)保使太陽能路燈的推廣工作,節(jié)約能源事業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。以下是本公司太陽能路燈方面的設(shè)計(jì)方案:整體設(shè)計(jì)基本上考慮到了各個(gè)環(huán)節(jié);光伏組件峰瓦數(shù)選型設(shè)計(jì)與蓄電池容量選型設(shè)計(jì)采用了目前最通用的設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)思想比較科學(xué);抗風(fēng)設(shè)計(jì)從電池組件支架與燈桿兩塊做了分析,分析比較全面;表面處理采用了目前最先進(jìn)的技術(shù)工藝;路燈整體結(jié)構(gòu)簡約而美觀;經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行證明各環(huán)節(jié)之間匹配性較好。

設(shè)計(jì)中常規(guī)計(jì)算

  隨著傳統(tǒng)能源的日益緊缺,太陽能的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛,尤其太陽能發(fā)電領(lǐng)域在短短 的數(shù)年時(shí)間內(nèi)已發(fā)展成為成熟的朝陽產(chǎn)業(yè)。

  1:目前制約太陽能發(fā)電應(yīng)用的最重要環(huán)節(jié)之一是價(jià)格,以一盞雙路的太陽能路燈為例,兩路負(fù)載共為60瓦,(以長江中下游地區(qū)有效光照4.5h/天、每夜放電7小時(shí)、增加電池板20%預(yù)留額計(jì)算)其電池板就需要160W左右,按每瓦30元計(jì)算,電池板的費(fèi)用就要4800元,再加上180AH左右的蓄電池組費(fèi)用也在1800左右,整個(gè)路燈一次性投入成本大大高于市電路燈,造成了太陽能路燈應(yīng)用領(lǐng)域的主要瓶頸。

  2:蓄電池的使用壽命也應(yīng)該考慮在整個(gè)路燈系統(tǒng)應(yīng)用中,一般的蓄電池保修三年或五年,但一般的蓄電池在一年、甚至半年以后就會(huì)出現(xiàn)充電不滿的情況,有些實(shí)際充電率有可能下降到50%左右,這必將影響連續(xù)陰雨天時(shí)期的夜間正常照明,所以選擇一款較好的蓄電池尤為重要。
  3:一些工程商常選用LED燈做為太陽能路燈的照明,但是LED燈的質(zhì)量層差不齊,光衰嚴(yán)重的LED半年就有可能衰減50%光照度。所以一定要選擇光衰較慢的LED燈,或者選用無極燈、低壓鈉燈等。

  4:控制器的選擇往往也是被工程商忽略的一個(gè)問題,控制器的質(zhì)量層差不齊,12V/10A的控制器市場價(jià)格在100-200元不等,雖然是整個(gè)路燈系統(tǒng)中價(jià)值最小的部分,但它卻是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)??刂破鞯暮脡闹苯佑绊懙教柲苈窡粝到y(tǒng)的組件壽命以及整個(gè)系統(tǒng)的采購成本,一:應(yīng)該選擇功耗較低的控制器,控制器24小時(shí)不間斷工作,如其自身功耗較大,則會(huì)消耗部分電能,最好選擇功耗在1毫安(MA)以下的控制器。二:要選擇充電效率高的控制器,具有MCT充電模式的控制器能自動(dòng)追蹤電池板的最大電流,尤其在冬季或光照不足的時(shí)期,MCT充電模式比其他高出20%左右的效率。三:應(yīng)選擇具有兩路調(diào)節(jié)功率的控制器,具有功率調(diào)節(jié)的控制器已被廣泛推廣,在夜間行人稀少時(shí)段可以自動(dòng)關(guān)閉一路或兩路照明,節(jié)約用電,還可以針對LED燈進(jìn)行功率調(diào)節(jié)。除選擇以上節(jié)電功能外,還應(yīng)該注重控制器對蓄電池等組件的保護(hù)功能,像具有涓流充電模式的控制器就可以很好的保護(hù)蓄電池,增加蓄電池的壽命,另外設(shè)置控制器欠壓保護(hù)值時(shí),盡量把欠壓保護(hù)值調(diào)在 ≥ 11.1V ,防止蓄電池過放。

  5:距離市區(qū)較遠(yuǎn)的地方還應(yīng)該注意防盜工作,很多工程商因?yàn)槭┕な韬?,沒有進(jìn)行有效的防盜,導(dǎo)致蓄電池、電池板等組件被盜,不僅影響了正常照明,也造成了不必要的財(cái)產(chǎn)損失。目前工程案例中被盜居多為蓄電池,蓄電池埋于地下用水泥澆筑是一種有效防盜措施,在燈桿上加裝蓄電池箱的最好將其進(jìn)行焊接加固。

  6: 控制器的防水,控制器一般裝于燈罩、電池箱中,一般也不會(huì)進(jìn)水,但在實(shí)際工程案例中 控制器端子的連接線往往因?yàn)橛晁樦B接線流入控制器造成短路。所以在施工時(shí)應(yīng)該注意將 內(nèi)部連接線彎成“U”字型并固型,外部連接線也可以固定為“U”型,這樣雨水就無法淋入造成 控制器短路,另外還可在內(nèi)外線接口處涂抹防水膠。

  7:在眾多太陽能路燈實(shí)際應(yīng)用中,很多地方的太陽能路燈不能滿足正常照明需要,尤其在陰雨天更為突出,除使用了質(zhì)量較差的相關(guān)組件外,另一個(gè)主要的原因就是一味降低組件成本,不按需求設(shè)計(jì)配置,減小電池板和蓄電池的使用標(biāo)準(zhǔn),所以導(dǎo)致在陰雨天路燈無法提供照明。以下提供太陽能電池板和蓄電池配置計(jì)算公式:

  一:首先計(jì)算出電流:

  如:12V蓄電池系統(tǒng); 30W的燈2只,共60瓦。
  電流 = 60W÷12V = 5 A

  二:計(jì)算出蓄電池容量需求:

  如:路燈每夜累計(jì)照明時(shí)間需要為滿負(fù)載 7小時(shí)(h);
 ?。ㄈ缤砩?:00開啟,夜11:30關(guān)閉1路,凌晨4:30開啟2路,凌晨5:30關(guān)閉)
  需要滿足連續(xù)陰雨天5天的照明需求。(5天另加陰雨天前一夜的照明,計(jì)6天)
  蓄電池 = 5A × 7h ×( 5+1)天 = 5A × 42h =210 AH
  另外為了防止蓄電池過充和過放,蓄電池一般充電到90%左右;放電余留20%左右。
  所以210AH也只是應(yīng)用中真正標(biāo)準(zhǔn)的70%左右。

  三:計(jì)算出電池板的需求峰值(WP):

  路燈每夜累計(jì)照明時(shí)間需要為 7小時(shí)(h);
  ★:電池板平均每天接受有效光照時(shí)間為4.5小時(shí)(h);
  最少放寬對電池板需求20%的預(yù)留額。
  WP÷17.4V = (5A × 7h × 120%)÷ 4.5h
  WP÷17.4V = 9.33
  WP = 162(W)
  ★ :4.5h每天光照時(shí)間為長江中下游附近地區(qū)日照系數(shù)。
  另外在太陽能路燈組件中,線損、控制器的損耗、及鎮(zhèn)流器或恒流源的功耗各有不同,實(shí)際應(yīng)用中可能在5%-25%左右。所以162W也只是理論值,根據(jù)實(shí)際情況需要有所增加。

  太陽能路燈方案:

  相關(guān)組件選擇:

  24VLED:選擇LED照明,LED燈使用壽命長,光照柔和,價(jià)格合理,可以在夜間行人稀少時(shí)段實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié),有利于節(jié)電,從而可以減少電池板的配置,節(jié)約成本。每瓦80-105lm左右,光衰小于年≤5%;
  12V 蓄電池(串24V):選擇鉛酸免維護(hù)蓄電池,價(jià)格適中,性能穩(wěn)定,太陽能路燈首選;
  12V電池板(串24V):轉(zhuǎn)換率15%以上單晶正片;
  24V控制器:MCT充電方式、帶調(diào)功功能(另附資料);
  6M燈桿(以造型美觀,耐用、價(jià)格便宜為主)

  一、40瓦備選方案配置一(常規(guī))

  1、 LED燈,單路、40W,24V系統(tǒng);
  2、 當(dāng)?shù)厝站行Ч庹找?h計(jì)算;
  3、每日放電時(shí)間10小時(shí),(以晚7點(diǎn)-晨5點(diǎn) 為例)
  4、滿足連續(xù)陰雨天5天(另加陰雨前一夜的用電,計(jì)6天)。
  電流 = 40W÷24V =1.67 A
  計(jì)算蓄電池 = 1.67A × 10h ×(5+1)天
 ?。?1.67A × 60h=100 AH
  蓄電池充、放電預(yù)留20%容量;路燈的實(shí)際電流在2A以上(加20%
  損耗,包括恒流源、線損等)
  實(shí)際蓄電池需求=100AH 加20%預(yù)留容量、再加20%損耗
  100AH ÷ 80% × 120% = 150AH
  實(shí)際蓄電池為24V /150AH,需要兩組12V蓄電池共計(jì):300AH
  計(jì)算電池板:
  1、 LED燈 40W、 電流:1.67A
  2、每日放電時(shí)間10小時(shí)(以晚7點(diǎn)-晨5點(diǎn) 為例)
  3、電池板預(yù)留最少20%
  4、當(dāng)?shù)赜行Ч庹找匀站?h計(jì)算
  WP÷17.4V =(1.67A × 10h × 120%)÷ 4 h
  WP = 87W
  實(shí)際恒流源損耗、線損等綜合損耗在20%左右
  電池板實(shí)際需求=87W × 120% = 104W
  實(shí)際電池板需24V /104W,所以需要兩塊12V電池板共計(jì):208W
  綜合組件價(jià)格:正片電池板208W,31元/瓦, 計(jì) 6448元
  蓄電池300AH ,7元/AH 計(jì):2100元
  40W LED燈: 計(jì):1850元
  控制器(只) 150元
  6米 燈桿 700元
  本套組件 總計(jì):11248元

  二、40瓦備選方案配置二(帶調(diào)節(jié)功率)

  1、 LED燈,單路、40W,24V系統(tǒng)。
  2、 當(dāng)?shù)厝站行Ч庹找?h計(jì)算,
  3、每日放電時(shí)間10小時(shí),(以晚7點(diǎn)-晨5點(diǎn) 為例)通過控制器夜間
  分時(shí)段調(diào)節(jié)LED燈的功率,降低總功耗,實(shí)際按每日放電7小時(shí)計(jì)算。
 ?。ɡ唬和?點(diǎn)至11點(diǎn)100%功率,11點(diǎn)至凌晨5點(diǎn)為50%功率。合計(jì):7h)
 ?。ɡ?:00-10:30為100%,10:30-4:30為50%,4:30-5:00為100%)
  4、滿足連續(xù)陰雨天5天(另加陰雨前一夜的用電,計(jì)6天)。
  電流 = 40W÷24V
  =1.67 A
  計(jì)算蓄電池 = 1.67A × 7h ×(5+1)天
 ?。?1.67A × 42h
  =70 AH
  蓄電池充、放電預(yù)留20%容量;路燈的實(shí)際電流在2A以上(加20%
  損耗,包括恒流源、線損等)
  實(shí)際蓄電池需求=70AH 加20%預(yù)留容量、再加20%損耗
  70AH ÷ 80% × 120% = 105AH
  實(shí)際蓄電池為24V /105AH,需要兩組12V蓄電池共計(jì):210AH
  計(jì)算電池板:
  1、 LED燈 40W、 電流:1.67A
  2、每日放電時(shí)間10小時(shí),調(diào)功后實(shí)際按7小時(shí)計(jì)算(調(diào)功同上蓄電池)
  3、電池板預(yù)留最少20%
  4、當(dāng)?shù)赜行Ч庹找匀站?h計(jì)算
  WP÷17.4V = (1.67A × 7h × 120%)÷ 4 h
  WP = 61W
  實(shí)際恒流源損耗、線損等綜合損耗在20%左右
  電池板實(shí)際需求=61W × 120% = 73W
  實(shí)際電池板需24V /73W,所以需要兩塊12V電池板共計(jì):146W
  綜合組件價(jià)格:正片電池板146W,
  蓄電池210AH
  40W LED燈:
  控制器(只)
  6米 燈桿

  三、40瓦備選方案三(帶調(diào)節(jié)功率、帶恒流)

  采用自帶恒流、恒壓、調(diào)功一體控制器降低系統(tǒng)功耗、降低組件成本。
 ?。▽?shí)際降低系統(tǒng)總損耗20%左右,以下以15%計(jì)算)
  1、 LED燈,單路、40W,24V系統(tǒng)。
  2、 當(dāng)?shù)厝站行Ч庹找?h計(jì)算,
  3、每日放電時(shí)間10小時(shí),(以晚7點(diǎn)-晨5點(diǎn) 為例)通過控制器夜間
  分時(shí)段調(diào)節(jié)LED燈的功率,降低總功耗,實(shí)際按每日放電7小時(shí)計(jì)算。
 ?。ɡ唬和?點(diǎn)至11點(diǎn)100%功率,11點(diǎn)至凌晨5點(diǎn)為50%功率。合計(jì):7h)
 ?。ɡ?:00-10:30為100%,10:30-4:30為50%,4:30-5:00為100%)
  4、滿足連續(xù)陰雨天5天(另加陰雨前一夜的用電,計(jì)6天)。
  電流 = 40W÷24V
 ?。?.67 A
  計(jì)算蓄電池 = 1.67A × 7h ×(5+1)天
  = 1.67A × 42h
 ?。?0 AH
  蓄電池充、放電預(yù)留20%容量;路燈的實(shí)際電流小于1.75A(加5%
  線損等)
  實(shí)際蓄電池需求=70AH 加20%預(yù)留容量、再加5%損耗
  70AH ÷ 80% × 105% = 92AH
  實(shí)際蓄電池為24V /92AH,需要兩組12V蓄電池共計(jì):184AH
  計(jì)算電池板:
  1、LED燈 40W、 電流:1.67A
  2、每日放電時(shí)間10小時(shí),實(shí)際按7小時(shí)計(jì)算(調(diào)功同上蓄電池)
  3、電池板預(yù)留最少20%
  4、當(dāng)?shù)赜行Ч庹找匀站?h計(jì)算
  WP÷17.4V = (1.67A × 7h × 120%)÷ 4 h
  WP = 61W
  實(shí)際線損等綜合損耗小于5%
  電池板實(shí)際需求=122W × 105% = 64W
  實(shí)際電池板需24V /64W,所以需要兩塊12V電池板共計(jì):128W
  綜合組件價(jià)格:正片電池板128W,31元/瓦, 計(jì):3968元
  蓄電池184AH ,7元/AH
  40W LED燈:
  控制器(只)
  6米 燈桿

應(yīng)用與配件的選擇

  隨著傳統(tǒng)能源的日益緊缺,太陽能的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛,尤其太陽能發(fā)電領(lǐng)域在短短的數(shù)年時(shí)間內(nèi)已發(fā)展成為成熟的朝陽產(chǎn)業(yè)。

  1:目前制約太陽能發(fā)電應(yīng)用的最重要環(huán)節(jié)之一是價(jià)格,以一盞雙路的太陽能路燈為例,兩路負(fù)載共為60瓦,(以長江中下游地區(qū)有效光照3.5-4.5h/天、每夜放電7小時(shí)、增加電池板20%預(yù)留額計(jì)算)其電池板就需要160W左右,按每瓦30元計(jì)算,電池板的費(fèi)用就要4800元,再加上180AH左右的蓄電池組費(fèi)用也接近1800左右,整個(gè)路燈一次性投入成本大大高于市電路燈,造成了太陽能路燈應(yīng)用領(lǐng)域的主要瓶頸。

  2:蓄電池的使用壽命也應(yīng)該考慮在整個(gè)路燈系統(tǒng)應(yīng)用中,一般的蓄電池保修三年或五年,但一般的蓄電池在一年、甚至半年以后就會(huì)出現(xiàn)充電不滿的情況,有些實(shí)際充電率有可能下降到50%左右,這必將影響連續(xù)陰雨天時(shí)期的夜間正常照明,所以選擇一款較好的蓄電池尤為重要。

  3:因?yàn)長ED燈的壽命較長、且可以通過夜間分時(shí)段調(diào)低功率工作,一般工程商都會(huì)選用LED燈做為太陽能路燈的照明,但是LED燈的質(zhì)量層差不齊,光衰嚴(yán)重的LED半年就有可能衰減50%光照度。所以一定要選擇光衰較慢的LED燈,LED燈最主要的要做好散熱與恒流問題,恒流可以通過另加恒流驅(qū)動(dòng)或者使用控制器恒流,散熱就必需依靠鋁板來散熱,最好是在鋁板下面增加銅片或銅管來更有效的散熱,控制好溫度,LED的壽命才會(huì)更長。
  4:控制器的選擇往往也是被工程商忽略的一個(gè)問題,控制器的質(zhì)量層差不齊,12V/10A的控制器市場價(jià)格在100-200元不等,雖然是整個(gè)路燈系統(tǒng)中價(jià)值最小的部分,但它卻是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)??刂破鞯暮脡闹苯佑绊懙教柲苈窡粝到y(tǒng)的組件壽命以及整個(gè)系統(tǒng)的采購成本。

  一:應(yīng)該選擇功耗較低的控制器,控制器24小時(shí)不間斷工作,如其自身功耗較大,則會(huì)消耗部分電能,最好選擇功耗在5毫安以下的控制器。

  二:要選擇充電效率高的控制器,具有MCT充電模式的控制器能自動(dòng)追蹤電池板的最大電流,尤其在冬季或光照不足的時(shí)期,MCT充電模式比其他高出20%左右的效率。

  三:應(yīng)選擇具有調(diào)節(jié)功率的控制器,具有功率調(diào)節(jié)的控制器已被廣泛推廣,可以在夜間行人稀少時(shí)段自動(dòng)調(diào)低LED燈的工作電流,節(jié)約用電,同時(shí)也節(jié)省了電池板的配置比例。除選擇以上節(jié)電功能外,還應(yīng)該注重控制器對蓄電池等組件的保護(hù)功能,像具有涓流充電模式的控制器就可以很好的保護(hù)蓄電池,增加蓄電池的壽命,另外設(shè)置控制器欠壓保護(hù)值時(shí),盡量把欠壓保護(hù)值調(diào)在 ≥ 11.1V ,防止蓄電池過放,蓄電池的過充、過放都會(huì)降低使用壽命。

  5:距離市區(qū)較遠(yuǎn)的地方還應(yīng)該注意防盜工作,很多工程商因?yàn)槭┕な韬?,沒有進(jìn)行有效的防盜,導(dǎo)致蓄電池、電池板等組件被盜,不僅影響了正常照明,也造成了不必要的財(cái)產(chǎn)損失。目前工程案例中被盜居多為蓄電池與電池板,蓄電池埋于地下用水泥澆筑是一種有效防盜措施,并且可以起到恒溫的作用。在燈桿上加裝蓄電池箱的最好將其進(jìn)行焊接加固,另外蓄電池如果離控制器較遠(yuǎn),一定要加配溫度傳感線,不然控制器無法探測蓄電池的溫度,無法給予相關(guān)的溫度補(bǔ)償。電池板的被盜主要由于燈桿較低或燈桿周圍有攀附物,所以燈桿的高度最好設(shè)計(jì)在5M以上。

  6:控制器的防水,控制器大都裝于燈罩、蓄電池箱中,一般也不會(huì)進(jìn)水,但在實(shí)際工程案例中有些因?yàn)榘惭b不當(dāng)或者有的控制器的電路板沒有做三防漆處理,會(huì)因?yàn)橛晁樦刂破鞫俗拥耐饨泳€流入控制器造成短路。所以在施工時(shí)應(yīng)該注意將控制器端子內(nèi)部連接線彎成“U”字型并固 型, 暴露在外部的連接線也固定為“U”型,這樣雨水就無法淋入造成控制器短路,另外還可在內(nèi)外線接口處涂抹防水膠來防水。

  7:在眾多太陽能路燈實(shí)際應(yīng)用中,很多地方的太陽能路燈不能滿足正常照明需要,尤其在的連續(xù)陰雨天和冬季光照不足時(shí)期更為突出,除使用了質(zhì)量較差的相關(guān)組件外,另一個(gè)主要的原因就是一味降低組件成本,不按需求設(shè)計(jì)配置,減小電池板和蓄電池的使用標(biāo)準(zhǔn),所以導(dǎo)致在陰雨天路燈無法提供照明。

  以下提供太陽能電池板和蓄電池配置計(jì)算公式:

  一:首先計(jì)算出電流:

  如:12V蓄電池系統(tǒng);30W的燈2只,共60瓦。
  電流 = 60W÷12V= 5 A

  二:計(jì)算出蓄電池容量需求:

  如:路燈每夜照明時(shí)間9.5小時(shí),實(shí)際滿負(fù)載照明為 7小時(shí)(h);
  例一:1 路 LED 燈
 ?。ㄈ缤砩?:30開啟100%功率,夜11:00降至50%功率,凌晨4:00后再100%功率,凌晨5:00關(guān)閉)
  例二:2 路非LED燈 (低壓鈉燈、無極燈、節(jié)能燈、等)
 ?。ㄈ缤砩?:30兩路開啟,夜11:00關(guān)閉1路,凌晨4:00開啟2路,凌晨5:00關(guān)閉)
  需要滿足連續(xù)陰雨天5天的照明需求。(5天另加陰雨天前一夜的照明,計(jì)6天)
  蓄電池 = 5A × 7h ×( 5+1)天
 ?。?5A × 42h=210 AH
  另外為了防止蓄電池過充和過放,蓄電池一般充電到90%左右;放電余留5%-20%左右。所以210AH也只是應(yīng)用中真正標(biāo)準(zhǔn)的70%-85%左右。另外還要根據(jù)負(fù)載的不同,測出實(shí)際的損耗,實(shí)際的工作電流受恒流源、鎮(zhèn)流器、線損等影響,可能會(huì)在5A的基礎(chǔ)上增加15%-25%左右。

  三:計(jì)算出電池板的需求峰值(WP):

  路燈每夜累計(jì)照明時(shí)間需要為 7小時(shí)(h);
  ★:電池板平均每天接受有效光照時(shí)間為4.5小時(shí)(h);
  最少放寬對電池板需求20%的預(yù)留額。
  WP÷17.4V = (5A × 7h × 120%)÷ 4.5h
  WP÷17.4V = 9.33
  WP = 162(W)
  ★ :4.5h每天光照時(shí)間為長江中下游附近地區(qū)日照系數(shù)。
  另外在太陽能路燈組件中,線損、控制器的損耗、及鎮(zhèn)流器或恒流源的功耗各有不同,實(shí)際應(yīng)用中可能在15%-25%左右。所以162W也只是理論值,根據(jù)實(shí)際情況需要有所增加。


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