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文档简介
1、太阳能路灯 太阳能路灯以太阳光为能源, 白天北京天柱阳光太阳能电池板给 蓄电池充电, 晚上蓄电池给负载供电使用, 无需复杂昂贵的管线 铺设,可任意调整灯具的布局,安全节能无污染,无需人工操作 工作稳定可靠,节省电费免维护。目录1. 系统组成2. 工作原理3. 设计思想产品参数4. 蓄电池选型LED 光源优势5. 电池组件支架1.2.6. 控制器1.2.3.1.2.3.4.5.6.7.1. 系统组成2. 工作原理3. 设计思想产品参数4. 蓄电池选型LED 光源优势5. 电池组件支架1.2.6. 控制器7.总结太阳能路灯设计中配置常规计算太阳能电池板瞻电池配置计算公式1.2.3.123.4.5.
2、6.7. 相关文章1. 系统组成盛世光谷太阳能路灯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; 盛世光谷太阳能专业生产太阳能路灯。盛世光谷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
3、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。编辑本段2.工作原理盛世光谷太阳能路灯可保障阴雨天气15天以上,系统工作 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
4、:北京地区,负载输入电压 24V 功耗 34.5W ,每 天工作时数 8.5h ,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数约为 3.424h ; 负载日耗电量 = 12.2AH 所需太阳能组件的总充电电流 =1.05 X12.2 XQ0+7 )-20 一 3424 X0.85) =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=仃.2拓.9 = 102W选用峰值输出功率 110Wp 、单块 55W
5、p 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 12V 24V*控制器:太阳能灯具专用控制器 ,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(
6、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
7、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,吉光光电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:八、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.
8、 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, 将是人类继爱迪生发明白炽灯后最 伟大的发明之一。5. 电池组件支架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
9、沙地区, 依据本次 设计参考相关文献中的资料 1 ,选定太阳能电池组件支架倾角为 16o。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
10、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S= 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 x 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, 2x30W 的双灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为7
11、30N。考虑1.3的安全系数,F = 1.3x730 = 949N 。所以, M = Fx1.545 = 949 x1.545 = 1466N.m 。根据数学推导,圆环形破坏面的抵抗矩W = nX 3r2 S+3r S2+ 83)。上式中,r是圆环内径,8是圆环宽度。破坏面抵抗矩 W = nX 3r2 8+3r 82+ 83)=nX 3 X842 X4+3 X84 X42+43 ) = 88768mm3=88.768 X106 m3风荷载在破坏面上作用矩引起的应力 = M/W= 1466/ ( 88.768 X 10 6 )=16.5 X 106pa =16.5Mpa 11.1V,防止蓄电池过
12、放。5: 距离市区较远的地方还应该注意防盗工作,很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
13、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, 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 T2V = 5 A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
14、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 X 7h X( 5+1 )天 =5A X 42h =210 AH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 T7.4V =(5A X 7h X 120%
15、 ) - 4.5hWP T7.4V = 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 80-105lm 左右, 光衰小于年w 5% ;12V 蓄电池(串 24V ):选择
16、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(串 24V ):转换率 15%以上单晶正片;24V 控制器: MCT 充电方式、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、 40W ,24V 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 吃4V =1.67 A计算蓄电池 =1.67A X 10h X(5+1 )天=1.67A X 60h=100 AH
17、蓄电池充、放电预留20%容量;路灯的实际电流在2A以上 (加 20%损耗,包括恒流源、线损等)实际蓄电池需求 =100AH 加 20%预留容量、再加 20%损耗100AH 一 80% X 120% = 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 计算WP T7.4V = (1.67A X 10h X 120% ) - 4 hWP = 87W实际恒流源损耗、线损等综合损耗在 20% 左
18、右电池板实际需求 =87W X 120% = 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 208W,31 元/瓦, 计 6448 元蓄电池300AH , 7元/AH 计:2100元40W LED 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、 40W, 24V 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 点晨 5 点 为例)通 过控制器夜间分时段调节 LED 灯的功
19、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=40W吃4V=1.67 A计算蓄电池 =1.67A X 7h X 5+1 )天=1.67A X 42h=70 AH蓄电池充、放电预留 20%容量;路灯的实际电流在 2A 以上 (加 20%损耗,包括恒流源、线损等)实际蓄电池需求 =70AH 加 2 0%预留容量、再加 20%损
20、耗70AH 一 80% X 120% = 105AH实际蓄电池为 24V /105AH ,需要两组 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 T7.4V =(1.67A X 7h X 120% ) - 4 hWP = 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 =61W X 120% = 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
21、电池板 146W, 蓄电池 210AH40W LED 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。(实际降低系统总损耗 20% 左右,以下以 15% 计算)1 、 LED 灯,单路、 40W,24V 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 点晨 5 点 为例)通 过控制器夜间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%,
22、 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=40W吃4V=1.67 A计算蓄电池 =1.67A X 7h X 5+1 )天=1.67A X 42h=70 AH蓄电池充、放电预留 20%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 2 0%预留容量、再加 5% 损耗70AH 一 80% X 105% = 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
23、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 T7.4V =(1.67A X 7h X 120% ) - 4 hWP = 61W实际线损等综合损耗小于 5%电池板实际需求 =122W X 105% = 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 128W,31 元/瓦, 计:3968元蓄电池 184AH ,7 元 /AH40W LED 灯:控制器(只)6 米 灯杆编辑本段相关文章浅谈天柱阳光太阳能路灯的实际应用与配件的选择 随着传统能源的日益紧缺,太阳能的应用将会越来越广泛, 尤其太阳能发电领域
24、在短短的数年时间内已发展成为成熟的朝 阳产业。1 :目前制约太阳能发电应用的最重要环节之一是价格,以一盏双路的太阳能路灯为例, 两路负载共为 60 瓦,(以长江中下游地区有效光照 3.54.5h/ 天、每夜放电 7 小时、增加电池板 20%预留额计算)其电池板就需要 160W 左右,按每瓦 30 元计 算,电池板的费用就要 4800 元,再加上 180AH 左右的蓄电池 组费用也接近 1800 左右,整个路灯一次性投入成本大大高于市 电路灯,造成了太阳能路灯应用领域的主要瓶颈。2:蓄电池的使用寿命也应该考虑在整个路灯系统应用中, 一般的蓄电池保修三年或五年, 但一般的蓄电池在一年、 甚至半 年
25、以后就会出现充电不满的情况, 有些实际充电率有可能下降到 50% 左右,这必将影响连续阴雨天时期的夜间正常照明, 所以选 择一款较好的蓄电池尤为重要。3: 因为 LED 灯的寿命较长、且可以通过夜间分时段调低 功率工作, 一般工程商都会选用 LED 灯做为太阳能路灯的照明, 但是 LED 灯的质量层差不齐, 光衰严重的 LED 半年就有可能衰 减 50% 光照度。所以一定要选择光衰较慢的 LED 灯, LED 灯最 主要的要做好散热与恒流问题, 恒流可以通过另加恒流驱动或者 使用控制器恒流, 散热就必需依靠铝板来散热, 最好是在铝板下 面增加铜片或铜管来更有效的散热,控制好温度, LED 的寿
26、命 才会更长。4:控制器的选择往往也是被工程商忽略的一个问题,控制 器的质量层差不齐, 12V/10A 的控制器市场价格在 100-200 元 不等,虽然是整个路灯系统中价值最小的部分, 但它却是非常重 要的一个环节。 控制器的好坏直接影响到太阳能路灯系统的组件 寿命以及整个系统的采购成本。一:应该选择功耗较低的控制器,控制器 24 小时不间断工 作,如其自身功耗较大,则会消耗部分电能,最好选择功耗在 5毫安以下的控制器。二:要选择充电效率高的控制器,具有 MCT 充电模式的控 制器能自动追踪电池板的最大电流, 尤其在冬季或光照不足的时 期, MCT 充电模式比其他高出 20%左右的效率。三:
27、应选择具有调节功率的控制器, 具有功率调节的控制器 已被广泛推广, 可以在夜间行人 稀少时段自动调低 LED 灯的工 作电流,节约用电,同时也节省了电池板的配置比例。 除选择 以上节电功能外,还应该注重控制器对蓄电池等组件的保护功 能,像具有涓流充电模式的控制器就可以很好的保护蓄电池, 增 加蓄电池的寿命, 另外设置控制器欠压保护值时, 尽量把欠压保 护值调在 11.1V,防止蓄电池过放,蓄电池的过充、过放都 会降低使用寿命。5: 距离市区较远的地方还应该注意防盗工作,很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
28、前工程案例中被盗居多为蓄电池与电池板, 蓄电池埋于地下用水 泥浇筑是一种有效防盗措施, 并且可以起到恒温的作用。 在灯杆 上加装蓄电池箱的最好将其进行焊接加固, 另外蓄电池如果离控 制器较远, 一定要加配温度传感线, 不然控制器无法探测蓄电池 的温度, 无法给予相关的温度补偿。 电池板的被盗主要由于灯杆 较低或灯杆周围有攀附物, 所以灯杆的高度最好设计在 5M 以上。6: 控制器的防水,控制器大都装于灯罩、蓄电池箱中,一 般也不会进水, 但在实际工程案例中有些因为安装不当或者有的 控制器的电路板没有做三防漆处理, 会因为雨水顺着控制器端子 的外接线流入控制器造成短路。 所以在施工时应该注意将控制器 端子内部连接线弯成“ U”字型并固型,暴露在外部的连接线也 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来防水。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
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