太阳能风光互补LED路灯基本设计方案.docx

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太阳能风光互补LED路灯基本设计方案

太阳能风光互补LED路灯基本设计方案

一．风光互补LED路灯设计案例分析

1．1设计依据

《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006

《公路工程技术标准》JTGD70-2004

（1）、每套路灯系统配置设计

★年平均风速3m/s以上地区。

★年平均风速3m/s以上地区。

★太阳能资源Ⅱ类及以上可利用地区。

（2）、路灯功能描述：

★亮灯时间及控制：

路灯配置采用一台400LW风力发电机、一组100W太阳能电池板、一套60WLED灯具、2只200AH/12V铅酸阀控蓄电池，组成一支独立的风光互补路灯照明系统。

可保证每天可靠亮灯8～10小时。

★可靠性：

系统在连续没有风和太阳能补充能量的情况下能正常供电3～5天。

★光控亮灯、时空关灯；全功率、半功率全自动控制。

★结构：

灯杆总高10米；灯高8米；采用双边交叉布灯，灯杆间距25米。

★蓄电池采用埋地处理，提高电池性能寿命及提高防盗窃作用。

（3）、配置清单

部件

型号及规格

数量

备注

风力发电机

HY-400L/24V

1台

低风速型风力发电机

太阳能电池板

150Wp/12V

2块

单晶硅

蓄电池

200AH/12V

2只

铅酸免维护

光源及灯具

KS-A048-D

1套

勤上/工高LED路灯

风光互补路灯控制器

WS24400H

1只

带卸荷保护装置

自立式路灯灯杆成套

灯高8米、杆高10米

1套

含地脚笼、太阳能支架

附件

电缆等

2、工程设计方案

（1）、风光互补路灯电路设计方案

系统电路原理图：

系统性能特点：

l、智能充、放电控制，可相对延长蓄电池的使用寿命；

2、工作模式：

24小时定时模式；

3、负载开路及短路保护，并具有自动恢复功能；

4、采用专用芯片对LED灯进行恒功率、启动控制，具有过流、过电压保护，灯泡开路、短路保护；

5、防频闪双频工作模式，灯温补偿；

6、采用工业级芯片低功耗设计，可在高温、寒冷、潮湿的环境下可靠工作；

7、使用、维护简单方便，全自动控制。

（2）、路灯杆的设计方案

风力发电机和太阳能电池是风光互补路灯的标志性组合，要保证风力发电机和太阳能电池能平稳、安全的运行，同时也配合路灯灯杆的多样化造型，我们将风光互补路灯灯杆设计为自立式路灯灯杆。

风力发电机位于灯杆的顶端，太阳能电池板位于灯杆的中部，详见下图：

灯高8米

灯杆高10米

混凝土基础

LED灯

风力发电机

太阳能电池板

（3）、蓄电池技术要求

1.7.1规格参数

型号

容量

（AH）

重量

（Kg）

电压

（V）

铅酸阀控免维护式

200

≤65

DC12

1.7.2各项性能参数

电池内阻

电池完全充电（25℃）

≤10mΩ

不同温度下电池容量

40℃

105％

25℃

100％

0℃

85％

－10℃

70％

不同小时率容量

10hr

100%C10

30hr

110%C10

电池存放容量

1个月（25℃）

95％

3个月（25℃）

90％

6个月（25℃）

88％

最大充电电流

0.25C10（A）

充电限压

均充充电电压

14.4V/12V－25mV/℃

浮充充电电压

13.5V/12V－20mV/℃

1.7.3、充电模式应达到下述指标要求，并提供生产厂家放电深度与循环寿命、有效容量与温度的关系、放电曲线、充电曲线图表。

3.1过充保护14.4V/12V,恢复充电电压13.5V/12V

3.2过放保护10.8V/12V,恢复放电电压12.3V/12V

3.3恒压13.5V/12V浮充充电（温度补偿：

－3.3mV/2V.℃）

1.7.4、综合性能应达到以下要求

4.1自放电率低，耐深放电和较强容量恢复能力。

（蓄电池安装在地下蓄电池井内）

4.4蓄电池使用寿命五年以上。

4.5质保期为三年。

4.6主要技术性能均达到或超过JB/T9653—1999的标准。

（4）、太阳能电池技术要求

1.8.1、符合国际电工委员会lEC61215：

2005和lEC61730：

2004标准。

1.8.2、在标准条件下（即：

大气质量AM=1.5，标准光强E=1000W/m2），温度为25±1℃在测试周期内光照面上的辐照不均匀性≤±5%。

1.8.3、具有优良的防腐、防风、防水和防雹能力。

1.8.4、太阳能电池组件使用寿命25年以上。

1.8.5、质保期三年。

1.8.6太阳能电池组件主要技术参数

型式

※单晶硅

冰雹抗载能力

2400pa

接线盒类型

C型;接插件

接线盒防护等级

IP65

组件效率

≥14%

使用温度范围

-40℃—85℃

最大系统耐压

1000VDC

重量

不超过20kg

开路电压

43.4

峰值电压

34.2

短路电流

4.96

峰值电流

4.39

标准功率

150

功率偏差

－5%～+5%

（5）、小型风力发电机技术规范与性能参数要求

1.1符合国家标准GB/T10760.1-2003技术条件要求并附《机械工业风力机械产品质量检测中心》检测报告。

1、GB8116-1987《风力发电机组型式与基本参数》

2、GB/T13981-92《风力机设计通用要求》

3、GB17646-1998《小型风力发电机组安全要求》

4、GB/T19068.1-2003《离网型风力发电机组第1部分：

技术条件》

5、GB/T19068.2-2003《离网型风力发电机组第2部分：

试验方法》

6、GB/T19115.1-2003《离网型户用风光互补发电系统第1部分：

技术条件》

7、GB/T19115.2-2003《离网型户用风光互补发电系统第2部分：

试验方法》

8、GB/T10760.1-2003《离网型风力发电机组用发电机第1部分：

技术条件》

9、GB/T10760.2-2003《离网型风力发电机组用发电机第2部分：

试验方法》

1.2主要技术参数

叶轮直径：

大于1.5M小于1.9M

启动风速：

不低于2.3m/s

切入风速：

不高于3m/s

工作风速范围：

3～25M/S

额定风速：

12m/s（标准工作风速）

输出电压等级：

DC24V

额定功率：

400W

最大功率：

450W

最大抗风强度：

大于50m/s

叶片数量：

5

发电机型式：

永磁三相交流

调速方式：

气动失速及电磁制动

主机质量：

15—16.5KG

1、3产品结构及生产工艺要求

3.1叶片为玻璃纤维加尼龙混合，热压铸成型技术，保证叶片的一致性，在保持叶片足够强度的前提下，有较好的柔性和变形曲复强度。

应采用失速型叶片设计,防止风力发电机出现飞车失控的情况发生。

3.2发电机应采用钕铁硼永磁电机，并按B级绝缘和IP55的防护等级制造，采用整体压铸铝结构。

1、4小型风力发电机安全要求

4.1性能满足GB/17646-1998《小型风力发电机组安全要求》的规定并附有《机械工业风力机械产品质量检测中心》出具的检测报告。

4.2运行满足在沿海运行的特定环境要求，具有抗高湿度、抗大风速、防水、抗腐蚀、抗老化、耐磨损和便于安装使用。

4.3小型风力发电机使用寿命应在15年以上，质保期3年。

（6）、智能控制方案说明

每盏LED路灯都设有一个控制接口,可以实现远程智能监控,保证路灯的正常工作及故障的及时排除。

6、1、控制说明

6、1、1、每只路灯上安装一只终端模块，该终端模块包含通讯模块和信号转换接口电路；终端模块做成标准通用型，适用于所有灯具。

终端模块对灯具控制为1个PWM信号；灯具状况反馈信号为1个电压信号。

6、1、2、路灯分组（如按不同的路段或片区）组网，便于分组管理和控制。

6、1、3、在每个路灯供电控制室设置一台现场控制器，该控制器有简便的操作键盘和显示界面，可同时控制多组局域网。

6、1、4、现场控制器与局域网之间通讯方式采用GPRS模块（根据实际需要选择）；

6、1、5、现场控制器与远程控制中心之间通讯方式采用GPRS+互联网；

6、现场控制器既可与远程控制中心脱机，独立设定参数（开、关灯时间及各时段亮度设定）控制路灯，又可与远程控制中心联机，双向通讯，由控制中心设定或修改现场控制器的

参数设定，同时现场控制器把采集到的路灯信息上传到控制中心。

功能:

1.实现远程所有灯具的监控.

2.实现电线电缆的整个系统力求简单、实用、可靠。

结构模块化，便于扩展和维修。

（7）、LED路灯参数表:

KS-A048-ALED路灯主要技术参数

KS-A048-ALEDStreepLampMainTechnicalParameters

输入电压InputVoltage

DC20-29V

输入最大电流　MaxinputCurrent

DC2.7A

2条控制线最大耗电Themaxpowerconsumpfionofthe2controlline

DC3MA+3MA

LED功耗LEDConsumption

48W

系统功耗SystemConsumption

53W

LED发光效率LEDLuminousEfficiency

>85Lm/W

LED灯具初始光通量LEDInitialFlux

>4080Lm

灯具出光效率（%）Lamp'sEffciency

>90%

单灯平均照度AverageIllumination

高度为6米6Mheight

>19.6

高度为8米8Mheight

>11

高度为10米10Mheight

>6.8

高度为12米12Mheight

>4.8

有效照射范围EffectiveIlluminatedArea

高度为6米6Mheight

7.2×21㎡

高度为8米8Mheight

9.6×28㎡

高度为10米10Mheight

12×35㎡

高度为12米12Mheight

14.4×42㎡

单灯路面均匀度

>0.6

相关色温ColorTemperature

4000K～5500K

显色系数（CRI）ColorRenderingIndex

Ra>75

配光曲线/光斑LightDistributionCurve/BeamPattern

蝙蝠翼形/矩形光斑BatWing/RectangularBeam

结温（Tj）JunctionTemperature

<75℃

工作环境WorkingEnviornment

环境温度Workingtemperature-40℃～50℃;相对湿度Workinghumidity10%～95%

防护等级IPRating

IP66

使用寿命WorkingLife

>50000小时

材料LightBody&LampshadeMaterial

铝合金AluminumAlloy

净重MetWeight

≈5.6KG

包装尺寸PackagingSize

413*372*294

（8）、设计说明

1.采用勤上48灯CREE1W芯片的LED路灯，实现灯具的长寿命及独特配光，实现国家的道路照明标准。

2.按灯杆10M高及上述安装模式实现资源的最大利用。

3.灯杆高度10米，灯具离地8米，灯杆间距25米，双边交叉布灯模式。

三、生产厂商资料.

3.1东莞勤上光电股份有限公司简介

东莞勤上光电股份有限公司，清华大学半导体照明领域合作伙伴，中国半导体照明技术标准工作组成员，广东省高新技术企业，广东省LED产业联盟主席单位，注册资金过亿元，拥有员工2000多人，工程技术人员400多人，已成为集大功率LED路灯、隧道灯、篮球场灯、圣诞灯饰、泛光灯、洗墙灯庭院灯及室内照明产品等半导体照明系列产品的研发、生产、销售以及城市亮化工程设计、施工、维护为一体的大型半导体照明企业。

勤上光电拥有雄厚的研发实力和大规模的自动化生产体系，勤上与清华大学实现“产、学，研”联合，共同组建半导体照明技术研究院，成立广东省半导体照明技术与应用工程中心、LED封装厂、灯具厂、灯饰厂等在内的完整的LED产业链，拥有完全参照美国UL进行配置的一流实验室；以清华大学集成光电子学国家重点实验室领衔，勤上光电凝聚了国内半导体照明领域最顶尖的高级科研人才，其中博士及博士后17人、硕士48人。

在大功率LED非成像二次光学系统、散热设计系统、电路驱动系统、无线通信智能控制系统等方面实现重大突破，其节能、照度、均匀度、安全、防水、防尘等各项指标完全达到国家道路照明标准，拥有100多项国家发明专利，其中LED路灯有9项国家发明专利，目前已形成了20万平米的半导体照明产品生产基地和大规模自动化生产体系，拥有年产值超过20亿元的产品生产能力，并斥巨资打造40万平方米的LED产业园，成为亚洲规模最大和最先进的生产线之一；并由功能性照明产品上升到节能照明、智能照明系列解决方案，逐步探索出一条半导体照明与风、光互补再生能源紧密结合的产业发展之路，

勤上光电半导体照明产品通过多项国家权威机构认证，包括国家光电源质量监督检验中心和信息产业部电子第五研究所节能、安全性和可靠性检测与质量认证，广东省科学技术情报研究所科技查新评估、广东省科技厅“大功率LED路灯”科技成果鉴定、广东省能源利用监测中心产品节能监测，获“广东省节能标志产品”证书，并被列入2008年“广东省重点产业专项”和“国家重点新产品”计划；荣获“中国政府采购首选品牌”、“高新技术产业重点推广产品”、“金桥奖”等殊荣。

勤上光电半导体照明产品应用工程遍布全国各地，包括国家大剧院照明工程、北京绿色奥运道路照明工程、上海F1赛车场照明工、广东科学中心广场及周边道路照明工程、清华大学内奥运场馆道路照明工程以及中山、东莞30多个镇区,肇庆,海南,河南,山东,北京,天津等路灯改造工程。

3.2、工高电子科技有限公司简介：

工高电子科技是勤上光电LED路灯市场推广及产品研发战略合作伙伴，一方面工高电子结合自身拥有较全面的LED照明元器件配套解决方案，积极协助勤上工厂的研发团队促进并提升工厂端LED灯具的设计开发能力及量产产品品质，同时整合工高电子同各位有实力的风机厂商，太阳能电池板厂商及蓄电池厂商的合作伙伴关系，与勤上光电的销售团队一道进行太阳能风光互补LED路灯应用方面的市场推广，为用户提供包括LED路灯，太阳能风光互补在内的一体化绿色照明解决方案，为共同打造“环境友好型，资源节约型”的和谐社会而尽自已的一份力量。

3.3、勤上LED节能产品的技术特性--大功率LED

勤上光电/工高电子LED路灯采用当今最高亮度和高稳定性的芯片，结合勤上的封装技术,产品达到了国际领先水准。

目前勤上1W白光功率型LED已进入稳定批量产业化阶段，发光效率可达到90lm/W以上，具以下主要特点：

1.独特的二次光学设计，可将取光效率达95%以上，在10米高的情况下，在地面形成10mx40m的矩形光场，且光分布非常均匀，按照合理布灯均匀度可以达到0.6以上,完全能滿足及超越国家安全道路照明要求。

2.整个灯具使用当今业已成熟的光效率最高的最先进的1W的LED列阵而成，每颗LED都具有一个独立的二次光学系统。

3.低热阻的结构设计与良好的散热设计，保证了温升不会超过30℃，从而保证了LED的工作寿命。

4.目前研制出的84W、98W、112W、140W、182W、196W等大功率LED路灯比普通高压钠灯节约电量65%以上。

5.LED路灯自动控制:

可根据不同时间段的需要设定不同的亮度，更加提高节能的效果。

6.驱动电源部分与灯具分开安装，降低了灯体的额外温升，并使维护方便。

7.3W及5W白光功率型LED研究已取得阶段性成果，估计在3个月后即进入批量产业化阶段。

8.在大功率LED路灯项目上已取得国家9项发明专利，另有7项发明专利、6项发明和实

用新型专利、8项实用新型专利和3项外观设计专利正在申报之中。

3.4勤上发明的二次光学系统.

非成像光学技术：

按能量将光均匀分布到路面

二次光学系统特性:

灯杆高度:

道路宽度:

灯杆间距=1:

1.5:

5射程即10米高的灯杆,KSLED路灯可以射出15米宽*50米长（间距）的矩形光斑.

四、国家政府政策支持

国家十分重视半导体产业的发展，相继出台了一系列政策，促进相关产业发展；

2003年6月，科技部联合信息产业部、教育部、建设部、中科院、轻工业联合会等单位，成立国家半导体照明工程协调领导小组，紧急启动了国家半导体照明工程；

2006年初，国务院发布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要》，“高效节能、长寿命的半导体照明产品”被列入中长期规划第一重点领域（能源）的第一优先主题（工业节能），在国内外引起广泛关注；

2006年7月，建设部公布的《“十一五”城市绿色照明工程规划纲要》中明确表示要把“绿色照明——在公用设施、宾馆、商厦、写字楼以及住宅中推广高效节电照明系统等”列为十大节能重点工程之一；

“十一五”规划纲要提出了“十一五”期间单位GDP能耗降低20%左右，主要污染物的排放总量减少10%的具有法律效力的约束性指标；

“十七大报告”中明确提出“要建设生态文明，基本形成节约能源资源和保护生态环境的经济增长方式和消费模式”。

2007年6月4日，国务院印发了《节能减排综合性工作方案》；

2007年7月30日，国务院办公厅下发了《关于建立政府强制采购节能产品制度的通知》，对政府强制采购节能产品提出了总体要求；

2007年10月28日修改后的《节约能源法》经全国人大常委会表决通过，自2008年4月1日起施行，新法明确规定了“节约资源是我国的基本国策，国家实施节约与开发并举、把节约放在首位的能源发展战略”，并明确了节能执法主体，强化了节能法律责任；

2007年11月17日，国务院批发了国家发改委制定的《单位GDP能耗考核体系实施方案》，方案明确提出对各省级人民政府要实行节能减排的问责制和一票否决制；

2006年10月，国家“十一五”863计划“半导体照明工程”重大项目正式启动；

2007年11月23日，中国银监会制定了《节能减排授信工作指导意见》，以配合国家节能减排战略的顺利实施，督促银行业金融机构把调整和优化信贷结构与国家经济结构紧密结合起来。

五、勤上光电/工高电子LED路灯的检验报告（略）

六.项目效益分析

1．社会效益分析

LED路灯属于生态产品。

完全是绿色能源系统，采用可再生的自然能源，可以提高城市环境质量，减少大气污染；实施生态工程，有利于推进生态示范建设，建立生态补偿机制，有利于把本地区建设成为环境友好型城市，符合构建社会节能型的发展方向；可以缓解城市供电紧张；成为城市的标志性景观，提升城市品位，率先创节能环保型城市的典范。

1）成为城市一个新的节能点；

2）提高城市形象，提升城市品位；

3）符合构建和谐社会、节能型社会的发展方向，有利于整个社会的经济发展；

4）大力发展可再生资源事业，可以得到国家及相关政策的扶持。

2．环保效益

在1年使用期内，如10公里采用风光互补太阳能LED路灯照明可以节约用电约为355875KWh电量，据统计相当于节约了：

133.98吨标准煤；12427吨净水；减少784吨碳粉尘；135.59吨二氧化碳；3.92吨二氧化硫。

由此可见，使用风光互补太阳能LED路灯可以持续减少造成温室效应的CO2、SO2的排放，同时可以节约大量一次性能源——煤。

可以提高城市环境质量，符合构建和谐社会、节能型社会的发展方向。

3.LED路灯环保分析

1）没有电缆变压器开销，节约有色金属；

2）不需要消耗电网电力及电费开销；

3）施工简单，工期短，保证运行安全。

4）灯型设计富有现代气息，风车飞舞，极具动感。

5）符合构建和谐社会、节能型社会的发展方向；

6）可以成为城市的标志性景观，是极佳的环保节能活教材；

结论

风光互补太阳能LED路灯系统能与建筑物、道路、环保、绿化等工程规划相协调；灯型设计优雅美观,与周围景色和谐统一。

在安全稳定性方面，风光互补路灯使用维护费用低，且采用24V直流电，绝对安全，不会发生触电事故且可通过改变控制方式来增强其稳定性。

而普通路灯相对安全性能较不稳定，且需要常年维护，在遇洪涝灾害及阴雨天易发生漏电伤人事故。

同时易受停电、拉闸限电、电缆及变压器被盗等因素影响而不能正常使用；随着城市能源电力供应日益紧缺，这种情况今后会频繁发生且日益突出。

综合上述，显然可以看出LED路灯的社会效益及经济效益明显要比普通路灯的好的多，同时在节省投资运行费用等方面比普通路灯也有优势。

因此在以人为本，树立科学发展观，构建和谐社会的发展趋势下，风光互补路灯的应用前景明显好于采用常规市电的普通路灯。

可以肯定的说，太阳能风光互补LED路灯的大力应用必将是节能环保照明的根本趋势。