太陽能路燈方案、太陽能路燈設(shè)計、太陽能LED路燈配置doc

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1、太陽能路燈方案、太陽能路燈設(shè)計、太陽能LED路燈配置 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；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)計非常有利；燈頭部分以1W白光LED集成于印刷電路板上排列為一定間距的點陣作為平面發(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)費用的降低；充放電控制器在設(shè)計上兼顧了功能齊備（具備光控、時控、過充保護(hù)、過放保護(hù)和反接保護(hù)等）與成

2、本控制，實現(xiàn)很高的性價比。 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)過充放電控制器儲存在蓄電池中，夜晚當(dāng)照度逐漸降低至10lux左右、北京盛日科技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作，蓄電池對燈頭放電。蓄電池放電8.5小時后，充放電控制器動作，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)計思想 　　1,太陽能電池組件選型 　　設(shè)計要求：北京地區(qū)，負(fù)載輸入電壓24V功耗34.5W，每天工作時數(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

3、輻射量107.7Kcal/cm2，經(jīng)簡單計算北京地區(qū)峰值日照時數(shù)約為3.424h； 　?、?負(fù)載日耗電量 = = 12.2AH 　?、?所需太陽能組件的總充電電流= 1.05×12.2×÷（3.424×0.85）=5.9A 　　在這里，兩個連續(xù)陰雨天數(shù)之間的設(shè)計最短天數(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)情況下的正常運行。 4.蓄電池選型 　　太陽能供電系統(tǒng)中，蓄電池的

4、性能好壞直接影響系統(tǒng)的綜合成本及運行好壞和使用壽命，本方案中選用我公司與中國科學(xué)院金屬研究所聯(lián)合研制的最新成果儲能型膠體蓄電池， 與普通的鉛酸電池相比，它在設(shè)計上和制造工藝上有以下突出特點： 　　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，使電池更加適合儲能電池循環(huán)充、放電的使用特點。 　　膠體電解液的設(shè)計，有效的抑制活性物質(zhì)的脫銹和極板的鹽化現(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

5、用壽命長，工作溫度低。 　　2.安全可靠性強。 　　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 　　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

6、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 　　在太陽能路燈系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)上一個需要非常重視的問題就是抗風(fēng)設(shè)計?？癸L(fēng)設(shè)計主要分為兩大塊，一為電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計，二為燈桿的抗風(fēng)設(shè)計。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 　　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

7、，設(shè)計中關(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)計中電池組件支架與燈桿的連接設(shè)計使用螺栓桿固定連接。 　?、?路燈燈桿的抗風(fēng)設(shè)計 　　路燈的參數(shù)如下： 　　電池板傾角A = 16o 燈桿高度 = 5m 　　設(shè)計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 的計算點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。 　

8、　根據(jù)27m/s的設(shè)計最大允許風(fēng)速，2×30W的雙燈頭太陽能路燈電池板的基本荷載為730N?？紤]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

9、 　　= 1466/（88.768×10－6） =16.5×106pa =16.5 Mpa＜＜215Mpa 　　其中，215 Mpa是Q235鋼的抗彎強度。 　　所以，設(shè)計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，目前有采用單片機的，也有采用比較器的，方案較多，各有特點和優(yōu)點，應(yīng)該根據(jù)客戶群的需求特點選定相應(yīng)的

10、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，同時產(chǎn)品自潔性高、抗蝕性強，耐老化，適用于任何氣候環(huán)境。加工工藝設(shè)計為熱浸鋅的基礎(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) 7.總結(jié) 　　北京盛日科技自主研發(fā)生產(chǎn)太陽能LED路燈、太陽能路燈、太陽能風(fēng)能互補路燈。在設(shè)計--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

11、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)計方案：整體設(shè)計基本上考慮到了各個環(huán)節(jié)；光伏組件的峰瓦數(shù)選型設(shè)計與蓄電池容量選型設(shè)計采用了目前最通用的設(shè)計方法，設(shè)計思想比較科學(xué)；抗風(fēng)設(shè)計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)過實際運行證明各環(huán)節(jié)之間匹配性較好。 太陽能路燈設(shè)計中配置參考 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40-160WP（按負(fù)載配置） 　　*系統(tǒng)工作電壓：直流12V—24V 　　*控制器：

12、太陽能燈具專用控制器,光控+時控，智能控制(天黑燈自開，天亮燈自熄滅) 　　*儲能電池：全封閉免維護(hù)鉛酸蓄電池12V38Ah—200Ah(根據(jù)負(fù)載配置) 　　*光源類型：節(jié)能高功率LED燈具 　　*防護(hù)等級：IP65 　　*使用溫度：-30度至70度，抗風(fēng)力≥150Km/h 　　*照明時間：4～14小時（可根據(jù)需要調(diào)節(jié)） 　　*燈桿高度：4米～10米（可以按客戶要求制作） 　　*陰雨天保證：可連續(xù)工作4~5個陰雨天（區(qū)域/季節(jié)不同有差異）（可按客戶要求制作） 　　本產(chǎn)品無需鋪設(shè)地下線纜，無需支付照明電費，太陽能路燈和太陽能庭院燈所采用的關(guān)鍵部件太陽能電池板、太陽能智能控制器、免維護(hù)蓄電池、照明燈具均經(jīng)過國家發(fā)改委/GEF/世界銀行光伏產(chǎn)品認(rèn)證。主要適用于城市道路、小區(qū)廣場、工業(yè)園區(qū)、旅游景區(qū)、公園綠化帶等場所的亮化照明。均已達(dá)到或超過GB的相關(guān)要求。