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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1.2.3.123.4.5.6.7.相关文章1. 系统组成盛世

2、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。太阳能灯具全自动工作,不需要挖沟布线,但灯杆需要

3、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:北京地区,负载输入电压24V功耗34.5W ,每天工作时 数8

4、.5h ,保证连续阴雨天数7天。(1) 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 ;(2) 负载日耗电量=12.2AH(3) 所需太阳能组件的总充电电流=1.05X122 XQ0+7)-20- 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55Wp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

5、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(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

6、下线缆,无需支付照明电费,太阳能庭院灯所采用/GEF/世界银行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 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

7、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. 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

8、,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160。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

9、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 o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。(2)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1

10、68mm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 ) /tan 16o x Sin16o =1545mm=1.545m o所以,风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M =Fxl.545 o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730No考虑1.3的安全系数,F=1.3X730 = 949N。所以,M = FX1.545 = 949 xl.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

11、度。破坏面抵抗矩/T=nX 3r2 8+3r82+ 83) =nX 3 X842 X4+3 X84 X42+43 ) = 88768mm3 =88.768X10 6 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 =16.5Mpa215Mpa其中,215 Mpa是Q235钢的抗弯强度。所以,设计选取的焊缝宽度满足要求,只要焊接质量能保证,灯杆的 抗风是没有问题的。6. 控制器太阳能充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。基本功能必须具备过 充保护、过放保护、光控、时控与防反接等。蓄电池防过充、过放保护电压一般参数如表1) 当蓄

12、电池电压达到设定值后就改变电路的状态在选用器件上,目前 有采用单片机的,也有采用比较器的,方案较多,各有特点和优点,应该 根据客户群的需求特点选定相应的方案,在此不一一详述。2) 表面处理该系列产品采用静电涂装新技术,以FP专业建材涂料为主,可以满 足客户对产品表面色彩及环境协调一致的要求,同时产品自洁性高、抗蚀性 强,耐老化,适用于任何气候环境。加工工艺设计为热浸锌的基础上涂装, 使产品性能大大提高,达到了最严格的AAMA2605.2005的要求,其它指 标均已达到或超过GB的相关要求。7. 总结北京天柱阳光太阳能自主研发生产太阳能LED路灯、太阳能路灯、太 阳能风能互补路灯。在设计-研发-

13、生产太阳能LED路灯方面突破了太阳 能路灯常见的三大问题(功率高,LED光衰快,无功耗输出多)等严重影 响路灯造价与效率的问题。大大 减少了成本,增长了使用寿命。更久远的 售后服务与质保使太阳能路灯的推广工作,节约能源事业进一步发展。以 下是本公司太阳能路灯方面的设计方案:整体设计基本上考虑到了各个环 节;光伏组件的峰瓦数选型设计与蓄电池容量选型设计采用了目前 最通用的 设计方法,设计思想比较科学;抗风设计从电池组件支架与灯杆两块做了 分析,分析比较全面;表面处理采用了目前最先进的技术工艺;路灯整体 结构简约而美观;经过实际运行证明各环节之间匹配性较好。目前天柱阳光太阳能LED照明的投资成本问

14、题仍然是困扰我们大面积 扩广的一个主要问题。但是,太阳能电池光效在逐渐 提高,而价格会逐渐降 低,同样地市场上LED光效在快速地提高,而价格却在降低。与光合太阳 能的可再生、清洁无污染以及LED的环保节能相比,常规化石能源日趋紧 张,并且使用后对 环境会造成了日益严重的污染。所以,河北沐天太阳能 LED照明作为一种方兴未艾的户外照明,展现给我们的将是无穷的生命力 和广阔的前景。太阳能路灯设计中配置常规计算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

15、例,两路负载共为60瓦,(以长江中下游地区有 效光照4.5h/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20元计算,电池板的费用就要3200元,再 加上180AH左右的蓄电池组费用也在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: 一些工程商常选用L

16、ED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,或者选用无极灯、低压钠灯等。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1毫安(MA )以下的控制器。二:要 选择充电效率高的控

17、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:应选择具有两路调节功率的控制器,具有功率调节的控制器已被广泛推广,在夜间行人稀少时段可以自动关闭一路或两路照以下提供太阳能电池板和蓄电池配置计算公式:一:首先计算岀电流 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

18、阴雨天前一夜的照 明,计6天)蓄电池=5A X 7h X( 5+1 )天=5AX 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:计算岀电池 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% ) - 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

19、,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80-1051m左右,光衰小于年W5% ;12V蓄电池(串24V ):选择铅酸免维护蓄电池,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、

20、价格便宜为主)一、40瓦备选方案配置一(常规)1、 LED灯,单路、40W,24 V系统;2、当地日均有效光照以4h计3、每日放电时间10小时,(以晚7点一晨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=167 A计算蓄电池=1.67AX 10hX(5+1 )天 =1.67AX60h=100 AH蓄电池充、放电预留20%容量;路灯的实际电流在2A以上(加损耗,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:300

21、AH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点一晨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 = (1.67AX 10hX 120% ) -4hWP = 87W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=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:11

22、248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点一晨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: 00-10: 30 为 100%, 10: 30-4: 30 为 50%, 4: 30-5: 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=1.67AX7hX5+1 )天=1.67AX42h=70 AH蓄电池充、放电预留20%容量;路灯

23、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2、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 =(1.67AX7hX 120% ) -4hWP = 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=61WX 120% = 73W实际电池板需24V /73W ,所以需要两块12V电池板共计:14

24、6W综合组件价格:正片电池板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)分时段调节LED灯的功率,降低总功耗,实际按每日放电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点一晨5点为例)通过控制器夜间7小时计(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: 00 -10: 30 为 100%, 10: 30-4: 3

25、0 为 50%,4: 30-5: 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=1.67AX7hX5+1 )天=1.67AX42h=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:1.67A 2、每日放电时间10小时,实际按7小时计算(调功同上 蓄电池)3、电池板预留最少

26、20%4、当地有效光照以日均4h计=1WP T7.4V =(1.67AX7hX 120% ) -4hWP = 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

27、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3.5-4.5h/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、甚至半年以后就会岀现充电 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

28、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

29、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 毫安以下的控制器。身功耗较大,则会消耗部分电能,最好选择功耗在5二: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: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

30、 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

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