太阳能路灯设计方案方法

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。对体系的抗风设计很是有利；灯头部分以1W白光LED和侦黄光LED集成于印刷电路板上罗列为时常间距的点阵作为平面发光源，效力较高，体系由太阳能电池组件部分（蕴涵支架）、LED灯头、料理箱（内有料理器、蓄电池）和灯杆几部分构成;太阳能电池板光效到达127Wp/m2。雅观耐用；料理箱内弃捐免维护铅酸蓄电池和充放电料理器，料理箱箱体以不锈钢为材质。故又被称为〃免维护电池〃，由于其维护很少，有利于体系维护费用的减少；充放电料理器在设计上统筹了功效不光（完备光控、时控、过充保障、过放保障和反接保障等）与成本料理，本体系选用阀控密封式铅酸蓄电池，实现很高的性价比。一太阳能电池选择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。1） 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；2） 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。工作电压太阳能电池的工作电压约为蓄电池电压的1.5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。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101标

准，辐射强度1000W/m2,大气质量AM1.5,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。表一一1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）N580500〜580420〜500<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2375特征年日照日3000h百分率N0.75年日照2400〜3000h百分率0.60.7年日照1600〜2400h百分率0.6〜0.4年日照＜1600h百分率＜0.4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）420460500540580620660700740平均峰值日照时数（h）3.193.503.824.144.464.785.105.425.725.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。表一一3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45.68+34.4杭州30.23+33.42长春43.90+14.8南昌28.67+23.81

沈阳41.77+14.6福州26.08+43.46北京39.8+45济南36.68+64.44天津39.10+54.65郑州34.72+74.04呼和浩特40.78+35.6武汉30.63+73.80太原37.78+54.8长沙28.20+63.22乌鲁木齐43.78+124.6广州23.13-73.52西宁36.75+15.5海口20.03+123.75兰州36.05+84.4南宁22.82+53.54银川38.48+25.5成都30.67+22.87西安34.30+143.6贵阳26.58+82.84上海31.17+33.8昆明25.02-84.26南京32.00+53.94拉萨29.70-86.7合肥31.85+93.69太阳能电池组件选型负载输入电压24V功耗，设计哀求：广州地域，天天职业时数h，保证相连惨淡天数7天。⑴广州地域近二十年年均辐射量，经俭约计算广州地域峰值日照时数约为；⑵负载日耗电量==⑶所需太阳能组件的总充电电流=xx^(x)=两个相连惨淡天数之间的设计最短天数为20天，为太阳能电池组件体系归纳弊害系数，在这里，为蓄电池充电效力。⑷太阳能组件的最少总功率数=X=102W选用峰值输出功率110Wp、单块55Wp的尺度电池组件，该当能够保证路灯体系在一年大无数情形下的正常运行。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。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。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。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。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。蓄电池设计容量计算相比于太阳能组件的峰瓦数要俭约。凭据上面的计算明晰，负载日耗电量。能够相连职业7个惨淡天，蓄电池容量：，再加受骗初个傍晚的职业，在蓄电池布满情形下。X（7+1）=（AH），选用2台12V100AH的蓄电池就能够舒服哀求了。控制器（一）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：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.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：1） 防反充电控制：2） 防过充电控制：3） 防过放电控制；4） 温度补偿。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。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。控制器电压控制器电压二蓄电池电压。（二）1.退出保护电压一些客户经常发现，太阳能路灯在亮了一段时间后，尤其是连续阴雨天之后，路灯就会连续几天甚至很多天不亮，检测蓄电池电压也正常，控制器、灯也都没有故障。这个问题曾经让很多工程商疑惑，其实这个是“退出欠压保护”的电压值的问题，这个值设置的越高，在欠压后的恢复时间越长，也就造成了很多天都无法亮灯。LED灯恒电流输出LED由于自身的特性，必须要通过技术手段对其进行恒流或限流，否则无法正常使用。常见的LED灯都是通过另加一个驱动电源来实现对LED灯的恒流，但是这个驱动却占到整个灯总功率的10%-20%左右，比如一个理论值42W的LED灯，加上驱动后实际功率可能在46-50W左右。在计算电池板功率和蓄电池容量的时候，必须多加10%-20%来满足驱动所造成的功耗。除此以外，多加了驱动就多了一个产生故障的环节。工业版控制器通过软件进行无功耗恒流，稳定性高，降低了整体功耗。输出时段普通的控制器一般只能设置开灯后4小时或者8小时等若干个小时关闭，已经无法满足众多客户的需求。工业版控制器可以分成3个时段，每个时段的时间可任意设置，根据使用环境的不同，每个时段可以设置成关闭状态。比如有些厂区或者风景区夜间无人，可以把第二个时段（深夜）关闭，或者第二、第三个时段都关闭，降低使用成本。LED灯输出功率调节在太阳能应用的灯具当中，LED灯是最适合通过脉宽调节来实现输出不同的功率。限制脉宽或者限制电流的同时，对LED灯整个输出的占空比进行调节，例如单颗1W的LED7串5并合计35W的LED灯，在夜间放电，可以将深夜和凌晨的时段分别进行功率调节，如深夜调节成15W、凌晨调节成25W，并锁定电流，这样即可以满足整夜的照明，又节约了电池板、蓄电池的配置成本。经长期试验证明，脉宽调节方式的LED灯，整灯产生的热量要小的多，能够延长LED的使用寿命。有些灯厂在为了达到夜间省电的目的，把LED灯的内部做成2路电源，夜间关闭一路电源来实现输出功率的减半，但实践证明，此种方法只会导致一半的光源首先光衰，亮度不一致或者一路光源提早损坏。线损补偿线损补偿功能目前常规的控制器很难做到，因为需要软件设置，根据不同的线径与线长给予自动补偿。线损补偿在低压系统中其实是很重要的，因为电压较低，线损相对比较大，如果没有相应的线损电压补偿，输出端的电压可能会低于输入端很多，这样就会造成蓄电池提前欠压保护，蓄电池容量的实际应用率被打了折扣。值得注意的是，我们在使用低压系统时，为了降低线损压降，尽量不要使用太细的线缆，线缆也不要过长。散热很多控制器为了降低成本，没有考虑散热问题，这样负载电流较大或者充电电流较大时，热量增加，控制器的场管内阻被增大，导致充电效率大幅下降，场管过热后使用寿命也大大降低甚至被烧毁，尤其夏季的室外环境温度就很高，所以良好的散热装置应该是控制器必不可少的。MCT充电模式常规的太阳能控制器的充电模式是照抄了市电充电器的三段式充电方法，即恒流、恒压、浮充三个阶段。因为市电电网的能量无限大，如果不进行恒流充电，会直接导致蓄电池充爆而损坏，但是太阳能路灯系统的电池板功率有限，所以仑继续延用市电控制器恒流的充电方式是不科学的，如果电池板产生的电流大于控制器第一段限制的电流，那么就造成了充电效率的下降。MCT充电方式就是追踪电池板的最大电流，不造成浪费，通过检测蓄电池的电压以及计算温度补偿值，当蓄电池的电压接近峰值的时候，再采取脉冲式的涓流充电方法，既能让蓄电池充满也防止了蓄电池的过充。经过多年的不断升级，我们把这款工业极的控制器做了多处优化，目前该款已被众多客户使用，口口相传，很多客户都是通过其他客户的义务宣传而认识了我们，在此表示感谢，我们会继续努力，不断推出更好的产品，满足更多客户的需求。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“表一一3”。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)10.8〜17.16〜7(底层中心)台风(TY)32.7〜41.412〜13热带风暴(TS)2〜24.48〜9强台风(STY)41.5〜50.914〜15强热带风暴(STS)24.5〜32.610〜11超强台风(SuperTY)>51.0N16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。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。太阳能电池组件支架.1倾角设计我们要为太阳能电池组件选择一个最佳倾角，为了让太阳能电池组件在一年中璧赵到的太阳辐射能尽约莫的多。近年来在一些学术刊物上出现得不少，关于太阳能电池组件最佳倾角问题的商酌。依据本次设计参考关连文献中的材料［1］，本次路灯行使地域为广州地域，选定太阳能电池组件支架倾角为16。。.2抗风设计在太阳能路灯体系中，构造上一个须要很是介意的问题就是抗风设计。抗风设计首要分为两大块，二为灯杆的抗风设计，一为电池组件支架的抗风设计。下面按以上两块分别做剖析。⑴太阳能电池组件支架的抗风设计依据电池组件厂家的技艺参数材料，太阳能电池组件能够遭受的迎风压强为2700Pa。凭据非粘性流脑力学，若抗风系数选定为27m/s(相称于十级台风)，电池组件遭受的风压惟独365Pa。所以，组件个人是恢复能够遭受27m/s的风速而不至于损坏的。所以，设计中环节要推敲的是电池组件支架与灯杆的衔尾。在本套路灯体系的设计中电池组件支架与灯杆的衔尾设计行使螺栓杆凝聚衔尾。⑵路灯灯杆的抗风设计路灯的参数如下：电池板倾角A=16o灯杆高度二5m设计选取灯杆底部焊缝宽度6=4mm灯杆底部外径=168mm如图3,焊缝所在面即灯杆毁坏面。灯杆毁坏面驱退矩W的计算点P到灯杆受到的电池板作用荷载F作用线的隔离为PQ=[5000+(168+6)/tan16o]XSin16o=1545mm二。所以，风荷载在灯杆毁坏面上的作用矩M=FX。2X30W的双灯头太阳能路灯电池板的枝节荷载为730N，凭据27m/s的设计最大情愿风速°F=X730=949N，推敲的平稳系数。M=FX=949X=1466N.m，所以。圆环形毁坏面的驱退矩W=nX(3r26+3r62+63)，凭据数学推导。r是圆环内径，6是圆环宽度，上式中。毁坏面驱退矩W=nX(3r26+3r62+63)=nX(3X842X4+3X84X42+43)=88768mm3二X10—6m3风荷载在毁坏面上作用矩引起的应力二M/W=1466/(X10—6)=X106pa=MpaVV215Mpa其中，215Mpa是Q235钢的抗弯强度。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1OOW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。防雷和接地属安全电压太阳能路灯一般使用DC12V或DC24V.属安全电压，不做电气保护接地.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