路灯改造方案

1、目 录一、前言2二、国家政策2三、设计标准及行业标准4四、设计原则4五、照明系统设计51、太阳能路灯的组成52、工作原理介绍53、系统设计53.1、总体设计53.2、 太阳能电池组件设计63.4、太阳能控制器设计73.5、光源设计73.6、灯杆及支架113.7、防雷接地：134、风电路灯系统设计1341风电互补路灯的组成13 42 产品介绍14六|、太阳能灯具和普通灯具的投资比较15七|、风电路灯与普通路灯的比较16一、前言随着世界能源危机的加剧，各国都在寻求解决能源危机的办法，一条道路是寻求新能源和可再生能源的利用；另一条是寻求新的节能技术，降低能源的消耗，提高能源的利用效率。太阳能是地球上

2、最直接最普遍也是最清洁的能源，太阳能作为一种巨量可再生能源，每天达到地球表面的辐射能大约等于2.5亿万桶石油，可以说是取之不尽、用之不竭。太阳能作为一种安全、环保新能源越来越受重视。同时，随着太阳能光伏技术的发展和进步，太阳能灯具产品在环保节能的优势，太阳能路灯、庭院灯、草坪灯等方面的应用已经逐渐形成规模，太阳能发电在路灯照明领域发展已经日趋完善。全球性的能源短缺和环境污染在经济高速发展的中国表现得尤为突出，节能和环保是中国实现社会经济可持续发展急需解决的问题。每年照明消耗电能约占全部电能消耗的12%15%，作为能源消耗的大户，必须尽快寻找可以替代传统光源的新一代节能环保光源。据我国国家绿色照

3、明工程促进项目办公室的专项调查显示，我国照明用电每年在3000亿度以上，道路照明用电量占1/3如用太阳能取代，这相当于总投资规模超过2000亿元的三峡工程的全年发电量。二、国家政策中国光伏发电产业起步于20世纪70年代，经过30多年的努力，迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”和“送电到乡”等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，我国光伏发电产业迅猛发展。到2007年年底，全国光伏系统的累计装机容量达到10万千瓦，2008年太阳能电池的产量达到了200万千瓦。2008下半年以来，金融风暴危及到中国，光伏企业深受影响：订单减少，多晶硅价格下降。这次金融危机的影响是深远的，但太阳能以其独特的优势，决

4、定了它的发展趋势并没有也不可能改变。此次金融危机，对正处于行业洗牌阶段的太阳能产业来说，并不一定是件坏事，反而对促进产业的快速升级具有现实意义。另外中央实行的一些措施都着眼于拉动内需、拉动农村经济发展、拉动中小企业发展，对太阳能热利用行业发展非常有益。在金融危机形势下，2009年3月中国出台了“太阳能屋顶计划”，2009年7月21日财政部、科技部、国家能源局联合宣布在我国正式启动“金太阳”示范工程。这些政策将推动国内太阳能发电市场的发展，在我国政府强有力的政策引导下，光伏产业不仅让国内企业看到了机遇，而且已经吸引了世界的目光。中国科学院党组已正式批准启动实施太阳能行动计划，该计划以2050年前

5、后太阳能作为重要能源为远景目标，并确定了2015年分布式利用、2025年替代利用、2035年规模利用三个阶段目标，太阳能产业在中国市场发展前景广阔。无论是现在还是将来，太阳能都拥有广阔的市场前景。潜力无限的太阳能是一种清洁、高效而且可持续的可再生能源。同时，使用太阳能也是一个明智的选择。如果使用太阳能电池板为您的电器供电，在收到每个月的电费单时，您就能体会到这一点。另外，太阳能是环保的选择如果您知道使用太阳能将为您的孩子留下一个更环保的美好世界，您一定会感到自豪。相关政策：文件编号内容职能部门/时间国发200628号国务院关于加强节能工作的决定2006-8-6国发200823号国务院关于进一步

6、加强节油节电工作的通知国务院2008-8-1财建2009213号关于开展“节能产品惠民工程”的通知高效节能产品推广财政补助资金管理暂行办法财政部 国家发改委2009-5-18新税法财政部税务总局关于节能减排税收优惠政策财政部 税务总局太阳能路灯的优势1、市电照明路灯安装复杂：市电照明路灯工程中有复杂的作业程序，首先要铺设电缆，这里就需要进行电缆沟的开挖、铺设暗管、管内穿线、回填等大量基础工程。然后进行长时间的安装调试，如任何一条线路有问题，则要大面积返工。而且地势和线路要求复杂、人工和辅助材料成本高昂。太阳能路灯安装简便：太阳能路灯安装时，不用铺设复杂的线路，只要做一个水泥基座，然后用不锈钢螺

7、丝固定就可。2、市电照明路灯电费高昂：市电照明路灯工作中需要支付固定高昂的电费，并且需要长期不间断对线路和其它配置进行维护或更换，维护成本逐年递增。太阳能路灯具免电费：太阳能路灯是一次性投入，几乎无任何维护成本，长期受益。3、市电照明路灯存在安全隐患：市电照明路灯在施工质量、景观工程的改造、材料老化、供电不正常、水电气管道的冲突等方面都会带来诸多安全隐患。 太阳能路灯没有安全隐患：太阳能路灯是超低压产品，运行安全可靠。太阳能路灯的其它优势：绿色环保。 4、综上对比所述，太阳能路灯具有安全无隐患、节能无消耗、绿色环保、安装简便、自动控制免维护等特性。三、设计标准及行业标准1、民用建筑电气设计规范

8、JGJ16-92（2008版）2、建筑照明设计标准 GB50034-20043、低压配电设计规范GB50054-954、电气工程电缆设计规范GB50017-945、供配电系统设计规范GB50052-956、10KV及以下变配电所设计规范GB50053-947、工业企业照明设计标准四、设计原则 根据综合办公区的具体情况我们把路灯分两部分设计办公楼区域景观灯及庭院灯按太阳能路灯设计。28米宽主道路按风能互补LED路灯设计对于太阳能厂区道路照明系统设计一般我们需要考虑以下几个问题： 1、从功能上道路照明系统的主要功能是保证交通安全，提高交通运输效率、保障人身安全、提供舒适环境、提升公司形象。2、在满

9、足道路照明各项功能需要的基础上，提高道路照明系统的能效，降低系统功耗，节约能源，减少污染，以达到节能和环保的目的3、另外还要结合当地的光资源情况，当地阴雨天气情况，电池板受灰尘覆盖、温度影响、控制器、蓄电池的各种效率等实情况进行综合考虑。五、太阳能路灯照明系统设计 1、太阳能路灯的组成太阳能路灯由以下几个部分组成：太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组、光源、灯杆及支架。2、工作原理介绍 太阳能路灯是利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池板，白天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5lux左右、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

10、电压值后动作，蓄电池对灯头放电。蓄电池放电12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控制路灯打开和关闭，同时保护蓄电池，延长蓄电池使用寿命。 3、系统设计3.1、总体设计根据工业企业照明设计标准和城市道路照明设计标准的规定，厂区道路主干路平均照度12lux，均匀度0.35，次干路平均照度8lux，均匀度0.35，支路平均照度5lux，均匀度0.3。结合我公司的实际情况，我们采用宇之源公司的高效太阳能LED路灯（光源功率35W，电池板功率160WP），在9米宽的路面上平均照度可达12lux，均匀度0.4，灯间距20米，单侧排列。完全达到国家标准，满足厂区道路照明的要求

11、。设计时充分考虑到冬天日照时间短，我们采取多项措施保证全年100%的亮灯率。具体有以下几个方面:A、我们加大了太阳能电池板的输出功率，常规情况下35W的光源，太阳能电池板选用120WP，可正常工作。为了保证全年100%的亮灯率，我们针对这个项目选配160WP的太阳能电池板。B、加大了蓄电池的容量，常规情况下35W的光源，选用100AH池蓄电。为了保证全年100%的亮灯率，我们选配130AH的蓄电池。C、考虑到我公司所处地区冬季非常寒冷，严重影响蓄电池的使用寿命，我们设计增加市电作为备用电源。设计效果1照度水平照度最大值为20Lux；水平照度最小值为5Lux；水平照度平均值为12Lux；2显色指

12、数：80以上；3色温： 4000K。3.2、 太阳能电池组件设计 太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分，也是太阳能路灯中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，送至蓄电池中存储起来。在众多太阳光电池中较普遍且较实用的是单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池。在太阳光充足、日照好的东西部地区，采用多晶硅太阳能电池为好，因为多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单，价格比单晶低。在阴雨天比较多、阳光相对不是很充足的南方地区，采用单晶硅太阳能电池为好，因为单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定。由于重庆地区平均日照短的特性（经计算平均照时数约为3.8H/天），冬天阴雨天多。综合对比和当地地理环境分析我们采

13、用单晶硅太阳能电池板，太阳能组件选用总功率数160WP的太阳能电池组件，保证连续阴雨20天都能正常亮灯。以充分发挥其性能，保证系统的稳定性。3.3、太阳能控制器设计无论太阳能灯具大小，一个性能良好的充电放电控制器是必不可少的。控制器不仅延长蓄电池的使用寿命，且对它的充电放电条件加以限制，防止蓄电池过充电及深度充电。在温差较大的地方，控制器还具备温度补偿功能。同时太阳能控制器还要具有路灯控制功能，具有光控、时控功能，并具有夜间自动切控负载功能，便于阴雨天延长路灯工作时间。3.4、光源设计太阳能路灯采用何种光源是太阳能灯具是否能正常使用的重要指标，一般太阳能灯具采用低压节能灯、低压钠灯、无极灯、L

14、ED光源。根据我公司的实际情况和要求这次方案采用宇之源高亮35WLED路灯头，可比原低压钠灯节能60%。从以个几个方面的分析可知是太阳能路灯系统的最佳选择。普通光源LED光源环境污染灯管内的汞有害于人体和环境LED无紫外线、无红外线和热辐射、无汞化、对环境无电磁干扰、无有害射线，是真正的绿色光源施工造价普通光源施工系统造价高昂系统造价低，安装简便、工作稳定可靠、抗人为破坏力强、不需要加反射器，在公共环境中使用更加安全A、LED与传统灯的区别1、常规灯具：高压钠灯或金卤灯正常工作的要求:灯泡+镇流器+触发器,方可正常使用；白炽灯是电能加热发光钨丝来发光；日光灯节能灯是通过高压电能撞击充满低压水银

15、蒸气和其它气体钨阴极管来产生光；4、LED发光二级管，主要依靠载流子的不断移动而发光，光通量高、高亮度、节能。比白炽灯节能90，同样亮度下，只需白炽灯1/10的电能，理论寿命长达10万小时，是白炽灯的100倍，节能灯的40倍，意味着每天工作八小时，可以有35年免维护的理论保障。由此可见，LED超节能灯是当今社会大力提倡利用的绿色能源产品。除了具有节能、亮度高、寿命长、环保、工作稳定可靠、安全响应快、单色性外，还具有体积小、亮度可控、色彩丰富、无频闪保护眼睛、免维护等优点，可广泛应用于高速公路、城市主干道、工厂、工业园区、商场、办公写字楼、小区、家庭、街道、景观亮化、旅游风景区、公园、庭院绿化带

16、、广场、步行街、健身休闲广场等场所的照明及夜景工程。B、LED照明系统优势自从出现发光二极管LED（ Light Emitting Diode）以来，人们一直在努力追求实现固体光源，随着发光二极管LED制造技术的不断进步和新型材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发及应用，LED半导体固体光源性能持续完善并进入实用阶段。白光LED的出现，使高亮度LED应用领域跨足至高效率照明光源市场。发光二极管是一种半导体组件，寿命长；由电转换为光的效率高，耗电量少；同时发光二极管组件是一种极小的发光源，可配合各种应用设备的小型化。白色发光二极管与一般照明比较，除了省电外（用电量是一般灯泡的1/8至1/10，日光灯的

17、1/2，还有寿命长（可达十万小时以上）、发热量低（热辐射少）、反应速度快（可高频操作），对于废弃物的处理既安全又环保（无汞污染）。由于白色发光二极管灯泡具有上述多项优点，可望在二十一世纪取代钨丝灯和水银灯，成为兼具省电和环保概念的新照明光源，也因此被喻为“绿色照明光源”的明日之星。 1、灯具效率（光输出系数）在日常生活中，人们所使用的光源大多接近全向辐射。全向辐射会使光能射向不需照射的区域，造成能量浪费或光污染。因此，为了让光源发出的光能能够尽可能多地得到利用又不会产生眩光和光污染，同时保护光源安全可靠的工作，必须使用灯具或二次配光器件对光源的辐射区域加以限制，在同样光功率的情况下尽可能的增加

18、被照区域的辐射度。使用LED灯同样会涉及到效率问题，为了衡量灯具利用能量效率的高低，人们用灯具输出的光能量与灯具内光源输出的光能量之间的比例来衡量其效率，叫做灯具效率（也叫光输出系数）。它是衡量灯具利用能量效率的重要指标。由于灯具的用途不同，其设计形式也存在较大地差异。不同形式的灯具其效率也存在较大地差异，一般在5080之间。效率低的灯具其光输出系数甚至不足25，大部分的光能转化为热能而白白浪费掉了。在照明和灯饰工程设计中，选择光输出系数高的灯具，在确保安全和不产生眩光的情况下可以起到节约能源的作用；如选择的灯具效率低下或有相当一部分光能射向空中，就会造成不必要的浪费。2、高亮度点电光源灯具的

19、光输出系数分析高亮度点电光源如高压钠灯、金卤灯等，其光效可达6090 Lm/W以上，但由于它们输出的光能过于集中且为全向辐射，在使用时如不对光源加以遮挡，会产生强烈的眩光。因此，这种光源在应用过程中必须用灯具来增加其被照区域的照度，减少光能损耗，防止产生眩光。这些光源的多数光能量在灯具中产生一次反射或二次反射，其光能量会有一定的衰减。3、节能灯在一些灯具中的光输出系数分析目前节能灯使用得较为广泛，其外形为管形，光效的典型值为60 Lm/W。节能灯用作室内的普通照明和室外的一些草坪灯时，其光能能够得到最大限度地发挥；但用于庭院灯和筒灯时，光能的实际使用率较低。目前使用较为普遍的乳白色球泡庭院灯，

20、是集照明与装饰为一体的灯具。由于其光能近似全向辐射，故实际射向地面的光能只有灯具输出光能量的50。这种灯射到地面的总光通量可按下式计算：g=1*50式中：g是灯具射向地面的总的光通量；1是光源总的光通量；是乳白色球泡灯具的透过率，一般为0.7；50系数是因从灯具发出的全部光能中只有一半射向地面。若乳白色球泡灯具内使用一盏30W的节能灯，其总的光通量为30W*60Lm/W=1800Lm；则射向地面的总的光通量为：g=1800*0.7*50=630Lm由此可以看出，球泡灯理论上的光利用率只有35。在实际应用中，由于球泡外表会受到灰尘的污染，内部往往又会受到昆虫的污染，因此值实际低于0.7。4、LE

21、D照明灯具的光输出系数分析对于功率型LED而言，光能的辐射方向均匀单向。LED在封装时，若在出光口装上不同折射角度的透镜，射出的光束就具有不同的辐射角度。我们会根据贵单位车间照明的特点，合理选择合适辐射角度的LED灯。当LED用于路灯时，可选择一组发射角为1400的大角度LED。安装时可将LED的光轴线向外倾斜300450，这可使被照区域的照度变得更为均匀。LED发出的光无须使用任何灯罩进行反射，也无须使用任何光罩加以装饰。它的大部分光能均直接由光源射向地面。由于路灯灯具高度在3.5m以上，且单位面积内的光功率比白炽灯还低，故不足以产生眩光，无须使用任何光罩加以遮挡。因此，LED路灯灯具的效率

22、可高达95。如上面提到的乳白色球泡灯，用30W节能灯时射向地面的总光通量为630 Lm，而采用80Lm/W的LED时只需11W ，无须外罩，其节能效果是相当显著的。5、LED用于太阳能路灯的优势所在首先，LED的光效已达120Lm/W，超过节能灯的典型值。它将使LED成为发光效率最高的光源之一。其次，功率型LED具有单向辐射特性。它所发出的大部分光能无须经过反射就可直接到达被照物体，从而使光能能够得到最大限度地发出，大幅度地提高了灯具的效率。三是LED的寿命超长，绿色环保。目前可采购到的功率型LED的平均无故障工作时间多在50000h以上；若每天工作12h，可用十年。它的废弃物几乎可以全部回收

23、利用。这不仅节省能源，还节约了资源，保护了环境。而其他光源废弃后会对环境造成污染，特别是荧光灯废弃后，灯内的汞益出会对环境及水源造成严重污染。四是LED光源可做到无闪烁、无紫外线，热辐射极低，对人眼无任何危害。LED非常适用于室内照明或人们需长时间工作和学习场所的照明，在发光效率的部分，由于传统光源为360°的放射状光源，有部分的光并没有被有效的使用，所以传统光源使用在单向照明灯具的发光效率在使用上其光线折射损失高达30%以上，不同于传统光源，LED为180°的单向光源，所发出来的光可以完整的被利用。综上所述LED用于太阳能路灯是最合适不过的选择. 3.6、灯杆及支架 （1

24、） 倾角设计 为了让太阳能电池组件在一年中接收到尽可能多的太阳辐射能，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重庆地区，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30度。 （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。 A、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27

25、m/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。 B、路灯灯杆的抗风设计 路灯的参数如下： 电池板倾角A = 30度 灯杆高度 = 3.5m 设计选取灯杆底部焊缝宽度 = 4mm 灯杆底部外径 = 168mm 如图3，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× Sin1

26、6o = 1545mm =1.545m。所以，风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M = F×1.545。 根据27m/s的设计最大允许风速，2×30W的双灯头太阳能路灯电池板的基本荷载为730N。考虑1.3的安全系数，F = 1.3×730 = 949N。 所以，M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。 根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩W = ×（3r23r23）。 上式中，r是圆环内径，是圆环宽度。 破坏面抵抗矩W = ×（3r23r23） =×（3×842×43

27、15;84×4243）= 88768mm3 =88.768×106 m3 风荷载在破坏面上作用矩引起的应力 = M/W = 1466/（88.768×106） =16.5×106pa =16.5 Mpa215Mpa 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。 （3）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

28、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。 3.7、防雷接地：LED路灯的工作电压一般为12V或24V，属安全电压，不做电气保护接地。但太阳能路灯金属灯杆应做防雷接地，接地电阻不大于10欧姆。4、风电路灯系统的设计：因综合办公区几条主道路宽28米，需要照度高，所需功率大，太阳能路灯满足不了要求。考虑到我公司地区风力资源比较丰富，所以选择风电互补LED路灯设计方案。4.1风电互补路灯的组成风电互补路灯由以下几个部分组成：风力发电机、逆变器、控制器、蓄电池、光源、灯杆及支架。4.2、工作原理介绍 风电路灯是利用风力发电机，把风能资源转化为电能输

29、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5lux左右（也可以采用时间控制器控制照明启停时间）、蓄电池经逆变器对灯头放电。蓄电池放电12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控制路灯打开和关闭，同时保护蓄电池，延长蓄电池使用寿命。设有电源自动切换装置，在没风时蓄电池已不能满足光源所需电压的情况时自动切换至市电，保证路灯正常使用。 4.3产品介绍灯杆采用10米高钢制杆，外涂层静电涂装新技术，光源采用112WLED。其他前面已经详细介绍了，这里不在叙述。 112WLED与250W高压钠灯技术参数比较分析项目250W钠灯112WLED路灯测温2000（黄光）

30、5500（正白光）显示性2575防眩光效果差好光效（Lm/w）120100光源总光通量3000011200灯具效率0.60.9灯具总光通量1800010080路面光利用系数0.60.9六|、太阳能灯具和普通灯具的投资比较以1.3公里长9米宽主路，按两灯间距20米，共需路灯71盏；普通灯具按报价2000元/套，每个杆灯设一个检查井；太阳能路灯报价18500元/套，按使用寿命10年进行分析对比。见下表：灯具类型太阳能灯具普通灯具对比结果对比项目灯具价格18500X71=1313500（131万元）2200X71=156200（15.62万元）太阳能高安装费用300X71=21300（2.1万元）4

31、00X71=28400（2.84万元）相同配套费用无1、地埋电缆：20X100X71=14200（14.2万元）2、挖沟回填：20X80X71=113600（11.36万元）3、100M波纹管：20X110X71=156200（15.62万元）4、检查井：300X71=21300（2.13万元）5、配电设备（开关、定时器、保险器、机箱、电力增容、等）每盏均摊500元X71=35500（3.55万元）总计30.53万元太阳能低先期投入合计133.45万元65.32万元太阳能低维护费用蓄电池更换：600X71=42600（4.26万元）总计：4.26万元灯光源为250W钠灯加上损耗实际为300W，每天工作12小时则每天耗电为4度