太阳能路灯的设计实例与配置选型

1、 太阳能路灯的设计实例与配置选型一、任务导入太阳能是最环保的能源，利用太阳能来照明将是低碳生活的发展趋势。地球资源的日益贫乏，基础能源的投资成本日益攀高，各种安全和污染隐患可谓无处不在，太阳能作为一种“取之不尽、用之不竭”的安全、环保新能源越来越受重视。随着太阳能与电池转换效率和生产技术的不断提高，太阳能发电的应用越来越广泛，在照明领域，太阳能路灯作为节能环保系统在国内大规模的使用，该照明系统具有不需挖沟埋线、不需要输变电设备、不消耗市电、安装任意、维护费用低、低压无触电危险、使用的是洁净可再生能源，是真正的环保节能高科技产品，它代表着未来城市道路照明的发展方向，具有广泛的推广利用价值。如图2

2、-35所示。图2-35太阳能路灯二、相关知识学习情境1太阳能道路照明系统（一）太阳能路灯简介太阳能路灯是一种利用太阳能作为能源的路灯，白天太阳能电池板给蓄电池充电，晚上蓄电池给灯源供电使用，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。太阳能路灯系统工作原理简单，就是利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池板，在白天电池板接收太阳辐射能并将其转化为电能，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设定值时，向日葵阳光太阳能电池板开路电压4.5V左右，充放电控制器自动检测到这一电压值后发出制动指令，蓄电池开始对灯头放电。蓄电池放电&5

3、小时后，充放电控制器发出制动指令，蓄电池放电结束。太阳能路灯工作原理说明：白天太阳能路灯在智能控制器的控制下，太阳能电池板经过太阳光的照射，吸收太阳能光并转换成电能，白天太阳电池组件向蓄电池组充电，晚上蓄电池组提供电力给光源供电，实现照明功能。直流控制器能确保蓄电池组不因过充或过放而被损坏，同时具备光控、时控、温度补偿及防雷、反极性保护等功能。如图2-36所示。图2-36太阳能路灯构造图太阳能路灯系统是由太阳能电池组件、光源、太阳能控制器、蓄电池（包括蓄电池保温箱）和灯杆等几部分构成。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；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

4、标，一般太阳能灯具采用低压节能灯、低压钠灯、无极灯、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。高级控制器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，除此之外，还要具有自动开关照明灯的功能，通常使用定时和光控来对太阳能路灯的工作时间进行控制。定时控制可以是模拟线路或单片机控制两种方法,可以根据实际的需要,事先设定路灯每天晚上的工作时间，通过调整电子或者机械计时器的接通或断开时刻,路灯便可以自动开关了。另外一种控制方式是光控,可以单独安装光敏器件,也可利用太阳电池本身作为光敏器件,即在周围环境暗到一定程度时自动开灯,一直到天亮时再自动关灯。蓄电池一般

5、放置于地下，或者设置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，但灯杆需要装置在预埋件（混凝土底座）上。灯杆是整个系统的支撑部分，有别于常规的路灯，它既要支撑灯头，又要支撑太阳电池组件。在现阶段最好采用高转换率的晶体硅太阳电池组件和高效光源LED。（二）太阳能路灯照明的参考标准1、我国的道路照明标准相比国际照明委员会（CIE）道路照明标准，目前我国的标准要求相对较低。我国现在将城市道路分为快速路、主干路、次干路、支路和居住区道路。快速路：城市中距离长、交通量大，对向车行道之间设有中间分车带；主干路：连接城市各主要分区的干

6、路，采用机动车与非机动车分隔形式，例如三幅路或四幅路；次干路：与主干路结合组成路网、起集散交通作用的道路；支路：次干路与居住区道路之间的连接道路；居住区道路：居住区内的道路及主要供行人和非机动车通行的街巷。在机动车道路照明中，主要分为快速路与主干路、次干路、支路三级，见表2-14表2-14我国道路照明标准级别道路类型路面亮度路面照度眩光限制阀值增量TI（%）最大初始值环境比SR最小值平均亮度lm（cd/m2）总均匀度U0最小值纵向均匀度UL最小值平均照度EAV（1X）维持值均匀度UE最小值I快速路、主干路（含迎宾路、通向政府机关和大型公关建筑的主要道路，位于市中心或商业中心的道路）1.5/2.

7、00.40.720/300.4100.5II次干路0.75/1.00.40.510/150.35100.5III支路0.5/0.750.48/100.315注：1表中所列的平均照度仅适用于沥青路面。若系水泥混凝土路面，其平均照度值可相应降低约30%。2计算路面的维持平均亮度或维持平均照度时应根据光源种类、灯具防护等级和擦拭周期，按照标准的附录B确定维护系数。3.表中各项数值仅适用于干燥路面。4表中对每一级道路的平均亮度和平均照度给出了两档标准值，“/”的左侧为低档值，右侧为咼档值。根据道路标准，路灯灯具的选择主要考滤反射性、照度、维护系数，道路照明的质量一般可用路面亮度、均匀度、眩光这三个指标

8、衡量。道路照明质量表现在：（1）亮度水平道路平均亮度按道路等级有不同的亮度要求。一般快速路和主干道需要2cd/m2以上的亮度要求，次干道和辅道或小区道路相对较低。（2）平均照度平均照度指路面所有照度的平均值，是照明强度的单位，一般用lm表示。（3）眩光由于视野中的亮度分布或者亮度范围的不适宜，或存在极端的对比，以致引起不舒适感觉或降低视察目标或细部的能力的视觉现象。道路照明应努力在不舒适眩光限制在一定范围内，一般用G值表示，一般情况下，G=7。太阳能路灯的照明由于系统各方面的限制，不可能按照市电的照明标准来要求，目前可以借鉴的主要是一些地方标准，如北京市的地方标准-太阳能光伏室外照明装置技术规

9、范（DB11/T542-2008）,其中对于照明标准方面规定：乡村街道、道路维持水平平均照度在34lx,水平照度均匀度为0.10.2；灯具的类型采用半截光型灯具等。具体路灯灯具的选择还要根据我国的道路照明标准和人行道照明标准设计计算来确定。2.人行道照明标准人行道照明主要是为行人提供一个安全的照明环境,使得行人在夜晚行走时能看清道路和周围情况以保证其安全，或者说能辨别路面存在的障碍物或者察觉可能逼近的危险。人行道照明对于均匀性的要求并不严格，但是对于路面最小照度有要求，具体要求如表2-15。同时，为了帮助行人看清道路上的障碍物，对于垂直照度也有相应的要求。表2-15不同人行道类型的照明标准夜间

10、行人流量区域路面平均照度EAv（lx）维持值路面最小照度Emin（lx）维持值最小垂直照度Evmin（lx）维持值流量大的道路商业区207.54居住区1032流量中的道路商业区1553居住区7.51.51.5流量小的道路商业区1032居住区511学习情境2太阳能路灯的设计（一）现场勘查太阳能路灯由于采用太阳能辐射进行发电，因此对于路灯安装的具体地点具有特殊要求，并且在安装前必须对安装地点进行现场勘查。勘查的内容主要有：察看安装路段道路两侧(主要是南侧或东、西两侧)是否有树木、建筑物等遮挡。有树木或者建筑物遮挡可能影响采光的，要测量其高度以及与安装地点的距离，计算并确定其是否影响太阳能电池组件的

11、采光。对太阳能光照的一般要求是太阳能光照至少能保证上午9:00至下午3:00之间不能有遮挡物影响采光。观察太阳能灯具安装位置上空是否有电缆、电线或其他影响灯具安装的设施。注意：严禁在高压线下方安装太阳能灯具。工的设施，是否有禁止施工的标志等。安装时应尽量避开以上设施，当确实无法避开时，请与相关部门联系，协商同意后方可进行施工。了解太阳能路灯基础及电池舱部位地底下是否有电缆、光缆、管道或其他影响施避免在低洼处或容易造成积水的地段安装太阳能路灯。对安装太阳能路灯地段应事先进行现场拍照。测量路段的宽度、长度、遮挡物高度和距离等参数，记录路向，并将其和照片等资料一起提供给方案设计者以供参考。(二)安装

12、布置在安装布置太阳能路灯时，应遵循以下准则：根据道路的宽度、照明要求来选择安装布灯的方式。太阳能路灯布置常用的三种方式如图2-37所示。(a)单侧布置(b)双侧交错布置(c)双侧对称布置图2-37太阳能路灯安装布置的三种方式灯具的悬臂长度不宜超过安装高度的1/4，灯具的仰角不宜超过15。灯具的安装高度(H)、间距(S)、路宽(m和布置方式间的关系如表2-16所示。表2-16灯具的安装高度、间距、路宽和布置方式间的关系灯具布置方式安装高度(H)间距(S)单侧布置0.81W45H双侧父错布置0.60.7w4SH双侧对称布置0.40.5W745H光源的选择太阳能路灯光涿的选择原则是选择适合环境要求、

13、光效高、寿命长的光源。同时为了提高太阳能发电的使用效率，尽量选择直流输入光源，避免由于引入逆变器而带来的功率损失(由于小型逆变器的效率比较低，一般低于80%)。常用的光源类型有三基色节能灯、高压钠灯、低压钠灯、LED、陶瓷金卤灯、无极灯等。下面针对应用最多的太阳能灯具光源加以分析比较，表7-2为常见的直流输入光源特性。在具体选用太阳能路灯光源时可参照道路状况和客户要求进行选择。需要注意的是，各种光源都有一定的功率限制和常用规格，选择光源功率时尽量选择常用光源功率。近年来也出现了一些新型光源，如混光型节能路灯灯具，将高显色性、高色温的金卤灯和高效光源低压钠灯两种光源系统一体化置于灯具电器仓内，不

14、仅使整体光效及显色性、色温明显提高，而且在一定程度上也提高了照明质量。如表2-17和图2-38所示。表2-17常见直流输入光源特征一览表光源种类光效(lm/w)显色指数（Ra）色温（K）平均寿命（h）特点三基色节能灯608090270064005000光效高、光色好、成本低、应用广泛高压钠灯100120402000240024000光效高、寿命长、透雾性强、更加适合道路照明低压钠灯150以上30180028000光效特高、寿命长、透雾性好，显色性差无极灯5570852700650040000寿命长、无频闪、显色性好LED6080806500(白色)30000寿命长、无紫外红外辐射、低电压工作、

15、可辐射多种光色、可调功率陶瓷金卤灯80110903000400012000寿命长、光效高、显色性好1）三基色节能灯（2）高压钠灯（3）低压钠灯4）无极灯（5）LED（6）陶瓷金卤灯图2-38常见直流输入光源LED作为半导体光源，节能、使用寿命长。其发展势头强劲，是未来太阳能路灯较为理想的光源，随着半导体技术的发展其应用将会越来越广泛。将取代普通、传统的路灯。（四）系统配置的计算太阳能路灯系统配置的计算一般是按照独立光伏系统的设计方法进行的，可以采用专用的设计软件来进行设计，近年来使用较多的如加拿大环境资源部和美国宇航局联合开发的RetScreen软件等。下面介绍太阳能路灯系统配置的简单估算方法

16、。峰值日照时数的计算峰值日照时数的计算公式如下峰值值日照时=A(2-27)3.6x365式中，A为倾斜西的上年辐照总量，单位为MJ/m2。例如：某地的方阵面上的年辐照为6207MJ/m2,则年峰值日照时数为年峰值峰值日照=IS?=4-72h系统电压的确定将太阳能路灯光源的直流输入电压作为系统电压，一般为12V或24V。特殊情况下也可以选择交流负载，但必须增加逆变器才能工作。(系统工作电压选择的一般原则：户用系统为12VDC或24VDC；通信系统为48VDC；电力系统为110VDC；大型电站为220VDC或更高)。选择交流负载时，在条件允许的情况下，应尽量提高系统直流电压，以减少线损。选择系统直

17、流输入电压时要兼顾控制器、逆变器等器件的选型。太阳能板的容量计算太阳电池组件容量=2-28)负载功率x负载工作时间平均日照时数XPV充电效率x蓄电池充电效率x系统匹配损失太阳能组件功率的计算方法根据每天负载需要的用电量除以当地的最低有效日照时数，参考系统综合效率n,考虑连续阴雨天间隔系数，就可以得出实际需用的太阳能组件功率，基本公式为：太阳能组件功率=-(2-29)AxBxq公式2-23中字母分别为：负载功率(V)、负载每天连续工作时间(H)、系统使用地区最低有效日照时数(A)、当地连续阴雨天间隔系数(B)。蓄电池容量的计算首先根据当地的阴雨天情况来确定选用的蓄电池类型和蓄电池的存贮天数，太阳

18、能路灯设置阴雨天数要根据各地的天气气候而定，比如说新疆和广东地区每年的阴雨天总数相差很大，而且你可以仔细观察新疆连续的阴雨天很少，而南方地区如湖南湖北等地连续阴雨是很平常的事情。而且还有个问题雾霾天气也要考虑在内，冬季较长的地区阴雨天一定要设置长些，比如黑龙江地区，雪根本化不完这样就造成太阳能板的采光收到很大的影响。一般北方选择的存贮天数为35天，西部少雨地区可以选用2天，南方的多雨地区存贮天数可以适当增加，长江以南地区要在5天以上，具体天数还要根据当地的日照指数来确定。蓄电池的容量计算公式如下：蓄电池容量=负载功率x日工作时间x(存贮天数+1)(2-30)放电深度x系统电压式中，蓄电池容量的

19、单位为Ah；负载功率的单位为W；日工作时间的单位为h；存贮天数的单位为d放电深度一般取0.7左右；系统电压的单位为V。例如：光源功率为18W,每天工作8h,蓄电池存贮天数为3d,系统电压为12V，则需要的蓄电池容量为需要的蓄电池容量=1888(3+1=68Ah0.7x12然后再根据系统电压和容量的要求来选配蓄电池。以上计算没有考虑温度的影响，若蓄电池的最低工作温度低于-20C，则应对蓄电池的放电深度加以修正。具体修正系数可咨询蓄电池生产厂家。平均照度的计算在对道路进行照明设计时，对照度、亮度及均匀度的计算是必不可少的，一般情况下可以采用道路照明设计软件或照明计算表进行计算，也可以根据灯具的配兆

20、曲线进行简单的计算。下面给出常用道路的平均照度计算公式，读者可以以此公式进行照度计算，或者根据照度来计算路灯的间距及光源功率等参数。2-31)厂FxUxKxWE=WxS式中，F为光源的总光通量(lm)；U为利用系数(由灯具利用系数曲线查出)；K为维护系数；W为道路宽度(m)；S为路灯安装间距(m)；W为与排列方式有关的数值(当路灯采用单侧排列或交错排列时，N=1；当路灯采用相对矩形排列时，N=2)。灯杆的设计太阳能路灯常用的是钢质锥形灯杆，琪；特点是美观、坚固、耐用，且便于做成各种造型，加工工艺简单、机械强度高。常用锥形灯杆的截面形状有圆形、六边形、八边形等，锥度多为1：90和1：100,壁厚

21、可根据灯杆的受力情况一般选取35mm。由于太阳能路灯工作的环境是室外，为了防止灯杆生锈腐蚀而降低结构强度，必须对灯杆进行防腐蚀处理。防腐蚀处理的方法主要是针对锈蚀原因来采取预防措施。防腐蚀主要是要避免或减缓潮湿、高温、氧化、氯化物等因素的影响。常用的方法如下：热镀锌：将经过前处理的制件浸入熔融的锌液中，在其表面形成锌和锌铁合金镀层的工艺过程和方法，锌层厚度在6590um。镀锌件的锌层应均匀、光渭，无毛刺、滴瘤和多余结块，锌层应与钢杆结合牢固，锌层不剥离，不凸起。喷塑处理：热镀锌后再进行喷塑处理，喷塑粉末应选用室外专用粉末，涂层不得有剥落、龟裂现象。喷塑处理不仅可以提高钢杆的防腐性能，且能大大提

22、高灯杆的美观装饰性，颜色也有多种选择。此外，由于太阳能灯杆内安装有控制器等电气件(有的蓄电池也安装在灯杆内)，设计太阳能灯杆除了要满足强度和造型方面的要求外，还必须注意灯杆的防水性能和防盗性能，防止雨水进入灯杆内造成电气故障；避免采用常规的工具就能打开维护门(如使用内六角螺栓、钳子等)，防止人为进行破坏或盗窃。三、项目实施下面以实例形式详细讲解太阳能LED路灯的设计方法、系统相关计算和配置的选用。其中有简单的计算公式，希望读者能掌握。太阳能路灯系统设计实例1设计要求：负载输入电压24V,功耗34.5W,每天工作时数85h,保证连续阴雨天数7天。西南地区某地20年年均辐射量107.7kcal/c

23、m2经简单计算此地区峰值日照时数约为辐射量X0.0116107700 x0.0116峰值值日照小时(Tp)=a3.424h365365注：辐射量的单位为卡/平方厘米用此公式两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为20天。34.5负载日耗电量=-24-x85=122Ah1.05x12.2x所需太阳需太阳能组件电电流=-.424x0.8；0=59A式中：1.05为太阳能电池组件系统综合损失系数085为蓄电池充电效率。太阳能组件的最少总功率=17.2x5.9=102W太阳能电池组件的最佳工作电压为17.2V,选用单块峰值输出功率为55Wp的标准电池组件两块凝炼，可以保证路灯系统在一年大多数情况下正常运行

24、。根据上面的计算知道，负载U耗电量为12.2Ah。在蓄电池充满的情况下，可以连续工：作7个阴雨灭，再加上第一个晚上的工作，蓄电池容量为：蓄电池容量=12.2x(7+1)=97.6Ah选用2组12V/100Ah的蓄电池就可以满足要求了。我国地域广阔，气候差异很大，蓄电池白天储存的电能应能满是夜晚照明的需求，同时应该满足当地连续阴雨天气时夜晚照明的需求。但是，所选蓄电池容量也不必过大，否则蓄电池经常处丁亏电状态，将影响蓄电池的寿命，造成小必要的浪费。对蓄电池容量大小的选择，我围西部地区戍高III照明灯日耗电量的4倍以上；北方地区应高出照明灯日耗电量5倍以上；南方地区应高出照明灯日耗电量6倍以上。2

25、太阳能路灯系统设计实例2若太阳能路灯光源功率为30W,要求路灯每天工作8h,保证连续7个阴雨天能正常工作。当地东经114度，北纬23度，年平均水平日太阳辐射为3.82kWh/m2.年平均月气温为20.5度，两个连续的阴雨天间隔时长25天。根据以上资料，计算出光伏组件倾斜角26度，标准峰值时数约3.9h。负载日耗电量Q丿xh=30 x8=20AhV12式中：V为系统蓄电池标称电压。满足负载日用电的太阳能电池组件的充电电流。八Qx】.51hx0.85x0.9=7.04A式中：1.05为太刚能充电综合损失系数，0.85为蓄电池充电效率，0.9为控制器效率。蓄电池容量的确定。满足连续10个阴雨天正常工

26、作的电池容量CoQx(d+1)x1.10.7520 x80.75x1.1二235Ah式中：0.75为蓄电池放电深度，1.1为蓄电池安全系数。电池容量为235Ah，选取2节2V/120Ah的电池组成电池组件。连续阴雨天过后需要恢复蓄电池容量的太阳能电池组件充电电流I2oCx0.75240 x0.75I=1.85A2hxD3.9x25式中：0.75为蓄电池放电深度。太阳能电池组件的功率为：(I+1)x18=(1.85+7.04)x18=160WP12式中：18为太阳能电池组件工作电压。选取2块峰值功率为80Wp的太阳能电池组件。3.太阳能路灯系统设计实例3太阳能电池板和蓄电池配置计算公式：计算负荷

27、电流。如12V蓄电池系统；30W的灯2只，共60Wo电流=60W/12V=5A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7h；如晚上8：00开启，夜间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天另加阴雨天前一夜的照明，计6天）。蓄电池=5Ax7hx（5+1）天=5Ax42h=210Ah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；放电预留20%左右。所以210Ah也只是应用中真正标准的70%左右。计算电池板的需求峰值（Wp）。太阳能踣灯每夜累计照明时间需要为7h；电池板平均每天接受有效光照时间为4.5h（4.5h每

28、天光照时间为长江中下游附近地区口照系数）;最少放宽对电池板需求20%的预留额。4.5hW=5AX7hx12%収=162(W)p另外在太阳能路灯组件中，线损、控制器的损耗及恒流源的功耗各有不同，实际应用可能在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。四、知识拓展-太阳能供电系统路灯技术方案与典型配置方案1.项目概况计划在北京某度假村安装独立式太阳能庭院灯、草坪等，并且做一个独立供电系统，为某套客房的照明提供太阳能电力。月份各月水平面上的平均日辐射（kWh/m2/0）月平均温度（C）各月光伏阵列水平面上的平均日辐射（kWh/m2/日）一月2.08-4.33.33二月2.8

29、9-1.93.98三月3.725.14.36四月5.0013.65.27五月5.4420.05.28六月5.4724.25.14七月4.2225.94.03八月4.2224.64.24九月3.9219.64.36十月3.1912.74.08十一月2.224.33.33十二月1.81-2.22.97气象条件根据上述资料，为保证系统能够全年正常工作，以平均标准日照3.3小时计算，连续阴雨天3天以上能够正常工作。设计依据太阳能电源系统的制造、验收和交接试验应符合国家标准及行业标准，国家标准及行业标准未提及部分参考IEC标准，如表2-18所示。表2-18国家标准及行业标准序号序列号国家标准及行业标准1

30、GB/T9064家用太阳能电源系统技术条件和试验方法2GB/T9535地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型3GB/T18479地面用光伏(PV)发电系统概述和导则4GB50054低压配电设计规范5GB17478低压直流电源设备的特性和安全要求6GB6495光伏器件7GB/T17626电磁兼容试验和测量技术8GB13337.1固定型防酸式铅酸畜电池技术条件9YD799通信用阀控式密封铅酸电池10GB191包装贮运标志11GBJ23282电气装置安装工程施工及验收规范12GBJ17-88钢结构技术规范13GBJ9-87建筑结构荷载规范14GB/T7000.1-20灯具一般安全要求与试验15CJJ89

31、-2001城市道路照明工程施工与验收标准16CJJ45-9城市道路照明设计标准17GB/T11373T98热喷涂金属件表面处理通则独立式太阳能庭院灯的设计根据客户提供的图纸，建议在道路两边安装4.5米庭院灯。光源采用DC12V/15W三基色节能灯(灯型可以和客户协商确定，如果是双灯头灯型，选用2盏7W节能灯)。每天工作6-8小时。连续阴雨天3天以上仍能够正常工作。(1)灯具和光源的设计选型：根据图纸，建议选用DC12V15W三基色节能灯。发光效率大于50lm/W，寿命大于6000小时，通过国家电光源质量监督检验中心检测。类型负载功率(W)工作电压(V)工作时间(H)备电天数(D)负载消耗电量(

32、WH)节能灯15W节能灯1283902)太阳能电池组件容量设计选型：太阳电池组件容量=负载功率x负载日工作时间平均日照时数XPV充电效率X蓄电池充电效率X系统匹配损失=57.6W15x83.3x0.7x0.95x0.95实际选择太阳电池组件容量：60Wp。蓄电池的设计选型：DOD蓄电池的放电深度：60%蓄电池容量计算公式如下：负载耗电量X备电时间蓄电池放电深度X系统工作电压15x8x40.6X12=66Ah实际选择蓄电池的容量为：12V/65Ah（4）路灯控制器的设计选型：系统额定电压：DC12V输入电流=需X125=4主体灯杆的设计选型：作为太阳能路灯设备，由于太阳能电池板面积比较大，且考虑

33、安全及采光等因素，都放在杆顶部，因此风力对杆体作用力主要考虑太阳能电池板上，在灯杆主体设计过程中必须考虑整个结构的风荷载因素对结构的影响，通过风荷载计算，选择灯杆主体结构为：上细下粗变径杆，下部粗杆为直径140mm钢管，上部细杆部分为76mm钢管，表面镀锌喷塑处理；杆体通过下部法兰与水泥基础紧固。灯杆高度4.5米。抗风设计：A实际选择控制器容量：5A表2-19主要技术参数型号12V/10A路灯专用太阳能控制器总额定充电电流5A总额定负载电流5A系统电压12V过载1.25倍额定电流60秒.1.5倍额定电流5秒时过载保护动作.短路保护三3倍额定电流短路保护动作空载损耗W6mA（含指示灯LED功耗）

34、充电回路压降不大于0.26V放电回路压降不大于0.15V超压保护17V工作温度工业级：-35C至+55C；提升充电电压14.6V；（维持时间：10min）（仅当出现过放电时调用）直充充电电压14.4V；（维持时间：10min）浮充13.6V；（维持时间：直至降到充电返回电压动作）充电返回电压13.2V；温度补偿-5mv/C/2V（提升、直充、浮充、充电返回电压补偿）欠压电压12.0V；过放电压11.1V-放电率补偿修正的初始过放电压（空载电压）；过放返回电压12.6V；控制方式充电为优化PWM脉宽调制在太阳能路灯系统中，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方面，一为电池组件支

35、架的抗风设计，二为灯杆的抗风设计。下面按以上两方面分别做分析。太阳能电池组件支架的抗风设计：我司生产的太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2400Pa。抗风系数选定为27m/s(相当于十级风)，考虑本组件的结构安装方式(倾斜安装)，根据非粘性流体力学，电池组件承受的风压只有332Pa。所以，组件本身是完全可以承受27m/s的风速而不至于损坏。所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。本项乡村道路太阳能路灯的设计中电池组件支架与灯杆的连接设计使用Q235-4.8级M8国标螺栓8个固定连接。抗拉力为170MPa,根据上述风荷载值为332Pa,则实际每个螺栓的受力为332Pa/4=83Pav

36、v170MPa,能够满足抗风能力的要求。路灯灯杆的抗风设计路灯的参数如下：电池板倾角A=45度，灯杆高度=4.5m，设计选取灯杆底部焊缝宽度8=3.5mm,灯杆底部外径=140mm。如2-39图，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=4500+(140+6xsin45o=3285mm=3.285mtan450所以，风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M=FX3.285。本项目单灯头太阳能路灯灯电池板的基本荷载为332N。所以，M=FX3.285=332X3.285=1090N。根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩W=(3xr2x8+3xrx

37、82+83)(2-32)上式中，r是圆环内径，8是圆环宽度。破坏面抵抗矩W=nX(3r28+3r82+83)/4=nX(3X352X3.5+3X35X3.52+3.53)/4=12385mm3=12.39X106m3 l3W二兀x(3xr2x8+3xrx82+83)二兀x(3x352x3.5+3x35x3.52+3.53)二44466mm3二0.05xlO-6m3风荷载在破坏面上作用矩引起的应力应力=M/W=1090/(12.39X10-6)=97.66X106Pa=87.97MPaVV215MPa其中，215MPa是Q235钢的抗弯强度。所以，设计选取的焊缝宽度满足要求。本产品采用静电涂装新

38、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。太阳能路灯地基基础的设计：4-M18图2-40太阳能路灯地基结构示意图根据灯杆主体的技术要求，地基基础设计应保障在风力为最大不超过27m/s时，保证灯杆主体能够承受风力的影响，保障灯体结构稳定性。根据上述原则，太阳能路灯设备基础设计如图2-40所示。路灯基础外形尺寸为400*400*600毫米，混凝土重量G=0.4X0.4X0.6X混凝土密度为(25KN/m3)=2400N，根据上述计算风荷载最大上拔力为78

39、0NG,能够满足稳固性要求。路灯基础混凝土强度等级不低于C25,机械搅拌，机械振捣施工。和灯杆连接的地脚螺栓为M18,经过防腐处理。基础内部预埋直径30毫米的PVC管，并连接到蓄电池室。管内穿蓄电池到控制器的电缆。施工完毕后密封管口，并在管与蓄电池室预留孔周围涂密封胶，做防潮处理。蓄电池室采用混凝土现场浇注，强度等级不低于C25,上表面距离地表300毫米以上。内部放置装蓄电池的玻璃钢箱体，以加强防水能力。内表面做防渗处理。表2-20太阳能路灯系统配置名称规格单位数量价格备注太阳能电池板60Wp块1路灯控制器12V/5A台1光控+8H蓄电池12V/65Ah块1蓄电池箱玻璃钢只1橡套线2*1.5m

40、m2米15照明光源15W节能灯套1PHOCOS灯杆4.5米套1总价说明：以上价格不含土建、运输、安装调试费用（二）典型配置方案表2-2110WLED太阳能路灯典型配置方案部件型号及规格数量备注光源10WLED太阳能电池组件30W1块多晶硅蓄电池65Ah/12V1块VRLA蓄电池控制器12V/10A1台过电流、过放电保护塔杆4m1套热镀锌，喷塑表2-2218WLED太阳能路灯典型配置方案部件型号及规格数量备注光源18WLED太阳能电池组件60W1块多晶硅蓄电池65AH/12V1块VRLA蓄电池控制器12V/10A1台过电流、过放电保护塔杆（灯杆）4m1套热镀锌，喷塑表2-2321WLED太阳能路灯典型配置方案部件型号及规格数量备注光源21WLED太阳能电池组件70W1块多晶硅蓄电池80AH/12V1块VRLA蓄电池控制器