太阳能路灯设计方案方法.docx
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太阳能路灯设计方案方法
太阳能路灯设计方案方法(总14页)
太阳能路灯设计
太阳能路灯设计
太阳能路灯由太阳能电池板(包括支架)、灯头、控制箱(内有控制器、蓄电池等)和灯杆、基础等几部分构成。
太阳能路灯一般各自成供电系统,不与常规路灯供电网络连接。
太阳能路灯系统主要有12V与24V两种。
一太阳能电池选择
l.类型
太阳能电池将太阳能转换为电能。
较实用的有单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池等三种。
单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定.适合在阴雨天比较多、阳光相对不是很充足的南方地区使用;
多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单,价格比单晶硅低.适合在太阳光充足、日照好的东西部地区使用;
3)非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低,适合在室外阳光不足的地区使用。
2.工作电压
太阳能电池的工作电压约为蓄电池电压的倍,才能保证给蓄电池正常充电。
如给6v蓄电池充电需要用8~9V
太阳能电池,给12V蓄电池充电需要用15~18V太阳能电池。
给24V蓄电池充电需用33~36V太阳能电池。
3.输出功率Wp
太阳能电池的单位面积输出功率约127Wp/m2。
太阳能电池一般由多个太阳能单元电池串联组成,其容量取决于照明光源、线路传输部件所消耗的总
功率以及当地太阳能辐射能量。
太阳能电池组输出功率宜为光源功率的3~5倍以上:
光照丰富、开灯时
短地区为(3~4)倍以上,反之为(4~5)倍以上。
4平均峰值日照时数h
太阳能电池输出功率Wp即是标准太阳光照条件下,欧洲委员会定义的10l标准,辐射强度1000W/m2,
大气质量,电池温度252C条件下,太阳能电池的输出功功率。
不同的时间,不同的地点,同样一块太阳能电池的输出功率是不同的。
所谓标准条件,接近平时晴天中午前后的太阳光照条件。
表——1我国不同地区天阳光照条件
区域划分
丰富地区
比较丰富地区
可以利用地区
贫乏地区
年总辐射量(KJ/cm2.年)
≥580
500~580
420~500
≤420
地域
内蒙西部、甘肃西部、新疆南部、青藏高原
新疆北部、东北、内蒙东部、华北、陕北、宁夏、甘肃部分、青藏高原东侧、海南、台湾
东北北端、内蒙呼盟、长江下游、福建、广东、广西、贵州部分、云南、河南、陕西
重庆、四川、贵州、广西、江西部分地区
连续阴雨天数
2
3
7
5
特征
年日照≥3000h
百分率≥
年日照2400~3000h
百分率
年日照1600~2400h
百分率~
年日照≤1600h
百分率≤
表——2年总辐射量与日平均峰值日照时数对应表
年辐射总量(KJ/cm2.年)
420
460
500
540
580
620
660
700
740
平均峰值日照时数(h)
5.太阳能池组选择和安装
路灯杆一般在5m以上,重心较高.大部分太阳电池板都是悬挂式,为增强整套设备的抗风力,一般
选择多块太阳电池板组成所需要的组件功率。
表——3我国主要城市年平均日照时间及最佳安装倾角
城市
纬度
最佳倾角(0)
年平均日照时间(h)
城市
纬度
最佳倾角(0)
年平均日照时间(h)
哈尔滨
+3
杭州
+3
长春
+1
南昌
+2
沈阳
+1
福州
+4
北京
+4
5
济南
+6
天津
+5
郑州
+7
呼和浩特
+3
武汉
+7
太原
+5
长沙
+6
乌鲁木齐
+12
广州
-7
西宁
+1
海口
+12
兰州
+8
南宁
+5
银川
+2
成都
+2
西安
+14
贵阳
+8
上海
+3
昆明
-8
南京
+5
拉萨
-8
合肥
+9
二.蓄电池选择
蓄电池在有光照太阳能电池板所发出的电能储存起来,到夜晚需要照明的时候再释放出来。
有厂家开发出不用蓄电池的太阳能路灯系统;太阳能电池组与电网并联.由控制电路进行切换.投资
少,运行和维修费用省,能耗少,系统运行稳定。
适用于近市网的路灯.庭院灯.广告灯箱等。
重点讨论有蓄电池的太阳能路灯系统.
类型选择
1)铅酸(CS)蓄电池:
适于低温高倍率放电,比能量偏低,目前大部分太阳能路灯采用。
密封免维护,
价格低。
注意防止铅酸污染,应逐步淘汰。
2)镍镉(Ni-Cd)蓄电池:
放电倍率高、低温性能好,循环寿命长,小型系统采用。
注意防止镉污染。
3)镍氢(Ni-H)蓄电池:
高倍率放电,低温性能好,价格便宜,无污染,为绿色环保电池。
小型系统采
用。
要大力提倡.
目前广泛采用的有铅酸免维护蓄电池,普通铅酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池三种。
2.容量选择
蓄电池容量过小,不能满足夜晚照明的需要;容量过大,蓄电池始终处在亏电状态,影响蓄电池寿命,
也造成浪费。
蓄电池容量(Ah)与负载容量(Ah)之比宜在3~6倍以上:
连续阴雨天数较少地区约为3~4倍以上
,连续阴雨天教较多地区约为5~6倍以上。
3.蓄电池联结
并联连接时.要考虑各单体电池间的不平衡影响。
并联组数不宜超过4组。
注意蓄电池防盗。
三.控制器
太阳能路灯的运行由控制器来控制。
控制器大都实现了智能控制.控制器应具有以下功能:
1.路灯控制
光控、时控、温控等功能供选择。
具有调光(或半夜灯)功能.
2.蓄电池管理
对蓄电池充放电条件加以限制,延长其使用寿命:
防反充电控制:
防过充电控制:
防过放电控制;
温度补偿。
3.自动保护
太阳电池反接保护、蓄电池反接保护、蓄电池开路保护、夜间防反充保护、输出短路保护等。
4.数码显示
显示太阳能路灯主要参教:
蓄电池电压、太阳电池光伏电压等。
5.控制器电压
控制器电压=蓄电池电压。
四.太阳能电池倾角设计
太阳能电池倾角是指太阳能电池板平面与水平地面的夹角。
太阳能电池组件倾角(指太阳电池板平面与地平面夹角)在技术界多有探讨。
倾斜角度按所在地理位
置(纬度等)确定;将太阳能电池板正面正对太阳(或正南稍偏西),倾角与当地纬度一致既可.如条件允许·
太阳能电池板的倾角可随季节变化做出相应调整。
我国主要城市的太阳能电池安装倾角参照“表——3”。
五.太阳能路灯抗风设计
1太阳能电池组件抗风设计
根据最大风力的大小进行太阳能路灯抗风设计:
表——4风力和风速对应关系
名称
最大风速(m/s)
风力(级)
名称
最大风速(m/s)
风力(级)
热带低压(TD)
~
6~7(底层中心)
台风(TY)
~
12~13
热带风暴(TS)
2~
8~9
强台风(STY)
~
14~15
强热带风暴(STS)
~
10~11
超强台风(SuperTY)
>
≥16
注:
摘自“GB/T19201-2006”.
、我南方沿海台风偏多,太阳能路灯灯杆至少应能抗12级台风,北方多数地区应能抗10级大风。
2.路灯灯杆的抗风设计
太阳能组件:
厂家应保证能承受当地的风速而不至于损坏,重点是电池组件支架与灯杆的连接。
灯杆和基础;路灯灯杆和基础的抗风设计与电池板高度、面积、倾角及灯杆结构、当地最大风速等
有关,应由灯杆厂家或结构专业进行计算和设计,保证最大风速时太阳能路灯灯杆的稳定性。
六.太阳能照明主要光源和应用
光源与太阳能系统有两种形式:
太阳能立供电的HID灯电子镇流器(或称触发器,下同。
):
直接由蓄电池供电.实际上是DC/AC高额变换器.因此.太阳能路灯照明系统一般无需另加DC/AC逆变器,减少了电路损耗。
此形式适合新建太阳能路灯工程。
配传统HID灯电子镇流器:
接于AC220市电电源.其电子镇流器本质上是AC/DC/AC高频变换器。
如与太阳能系统连接,需在蓄电池与HID灯电子镇流器间增加DC/AC小功率逆变器。
此形式适合路灯改造。
应用;太阳能LED灯、HID灯、无极灯路灯功率多在70W以下.个别在lOOW以上.一般用在支路和人行道照明。
小功率太阳能LED灯、节能灯用在草坪、景观照明。
七.防雷和接地
l.属安全电压
太阳能路灯一般使用DCl2V或DC24V.属安全电压,不做电气保护接地.
2.防雷接地
不可用路灯、太阳能电池板作为接闪器;
用金属灯柱兼作接闪器和引下线:
路灯基础钢筋笼在以下其钢筋表面积太于时,可作为防雷接地体。
否则应增加人工接地极,接地电阻≤10欧.必要时将接地体连接。
接地做法同一般路灯
在路灯控制器内设置TVS(瞬态电压抑制)防雷保护.
太阳能路灯设计举例
倒:
郑州市某道路人行道拟安装LED太阳能路灯.灯高5,路灯输入电压24V,功率70W,每天工作.
保证连续阴雨天数7天提供照明。
试进行LED太阳能路灯设计.
1太阳能电池选择
郑州市年平均日照时间:
查“表——3”:
。
路灯日耗电:
(70/24)*85=(Ah)
蓄电池组总充电电流:
(24.79*105)/(4.04*085)=(A)
为太阳能电池组件系统综合损失系数,O.85为蓄电池充电效率.
太阳能电池组总功率t
*34.8=(W)
选择2块Pm=135W太阳能电池板并联.最佳工作电压.最佳工作电流.组件尺寸800*1580*50
(mm)。
2.蓄电池选择
蓄电池容量:
*(7+1)=(Ah)
选择24V一70Ah的免维护铅酸蓄电池。
3.控制器
选择智能型控制器.根据郑州市路灯系统要求调整控制器参数,井对路灯蓄电池等进行保护
4.太阳能电池倾角
青“表——3”,郑州市太阳能电池倾角:
34.720+70=
太阳能电池组方向正南稍偏西,与地平线倾角
5.灯柱抗风设计
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