1、前言：1 随着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。同时，也随着太阳能光伏技术的发展和进步，太阳能发电在路灯照明领域发展已经日趋完善。第1页/共58页太阳能路灯的介绍：2太阳能路灯的优点：1、市电照明路灯安装复杂：市电照明路灯工程中首先要铺设电缆，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：太阳能安装时，不用铺设复杂的线路，只要做一个水泥
2、基座，然后用不锈钢螺丝固定就可。第2页/共58页太阳能路灯的介绍：3太阳能路灯的优点：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，无任何维护成本，长期受益。第3页/共58页太阳能路灯的介绍：4太阳能路灯的优点：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。第4页/共58页太阳能路
3、灯的介绍：5 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。第5页/共58页太阳能路灯系统的组成：6 太阳能路灯由以下几个部分组成：太阳能电池板、太阳能智能控制器、蓄电池组、光源、灯杆及支架。第6页/共58页太阳能路灯应用：7第7页/共58页太阳能路灯应用：8第8页/共58页太阳能路灯的工作原理：9 太阳能路灯是利用太阳能电池板，白天接收太阳辐射能并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，充放电控制器侦测到这一值后动作，蓄电池对灯头放电。蓄电池放电10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
4、打开和关闭，同时保护蓄电池，延长蓄电池使用寿命。第9页/共58页太阳能路灯的工作原理：10第10页/共58页太阳能路灯的设计原则：11 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。2、在满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。第11页/共58页太阳能路灯的设计要求：12（1）电池板功率的计算和选用。（2）蓄电池容量、充放电控制和充放电状态显示。
5、（3）连续阴雨天五天路灯仍能照明。(4）光线暗时路灯自动点亮，早上光线强时路灯自动熄灭。（5）系统断电时可以保存用户所设定的各种参数。第12页/共58页太阳能路灯的设计标准：131、民用建筑电气设计规范JGJ16-922、城市道路照明设计标准第13页/共58页太阳能路灯的控制方案选择：14 太阳能路灯跟普通路灯控制电路功能基本一样，都是为了完成晚上亮灯，早晨熄灯的作用。国内外常用的控制器有单独的光控制型、时钟控器型、经纬型控制器型等，但由于其工作原理不同，各有优缺点。第14页/共58页太阳能路灯的控制方案选择：15 单独的光控型一般采用感光探头，当晚上光线弱时，自动开启路灯；早上光线较强时，自
6、动关闭路灯，达到自动控制的作用。但在实际使用中，感光探头难以判断各种干扰光线，经常会产生误动作。第15页/共58页太阳能路灯的控制方案选择：16 采用时钟控器型的路灯控制器，要预先设定开关时间，使路灯按时亮灯、准时熄灯，从而达到自动控制的目的。优点是定时开关预先设定的开关时间不受外界干扰，除本身故障外不会产生误动作。缺点是不能根据季节变化和特殊的天气情况自动变换开关时间，需人工经常调整开关时间，费时费力，不利于节省电力。第16页/共58页太阳能路灯的控制方案选择：17 经纬型控制器采用单片机技术，模拟日照规律，晚上能自动开灯、早晨能自动关灯。它采取光控开关时间的优点，克服了光控开关易受干扰的缺
7、点，取钟控器时间准确之长处，克服了定时开关不会自动变换开关时间之短处。目前路灯控制常采用这种控制方式，但其价格较高，在路灯中使用将会增加不必要的成本。第17页/共58页太阳能路灯的控制方案选择：18 本设计是考虑以上几种控制方式的特点，综合从节电、经济和实用等方面考虑，利用光控时控制结合型，实现太阳能路灯的设计。第18页/共58页太阳能路灯系统的总体框图：19太阳能电池板充放电控制器LED路灯负载蓄电池第19页/共58页太阳能路灯的光源的选择：20 光源尽量选直流光源。目前常见的光源有直流节能灯、高频无极灯、低压钠灯和LED光源。LED 作为半导体光源，其发展势头强劲，是太阳能路灯最为理想的光
8、源。本系统采用LED光源，结合成都市区的实际情况，我们采用高效太阳能LED路灯（光源功率50W，DC24V），规格50只LED、每只1 W。第20页/共58页太阳能路灯的光源的选择：21第21页/共58页太阳能电池板倾角的确定：22 成都市位于东经1025410453和北纬3005 3126之间，平均海拔高度500m。由表1 规定纬度和太 阳能电池板倾角的关系确立太阳能电池板的倾角为38第22页/共58页太阳能电池板倾角的确定：23表表 纬度和太阳能电池板倾角的关系纬度和太阳能电池板倾角的关系纬度纬度0 0252526264040414155555555倾角等于当地纬度等于当地纬度加510等于
9、当地纬度加1015等于当地纬度加1520第23页/共58页太阳能电池板组件功率的确定：24 由于成都全年平均日照时数为 10421412小时则平均每日峰值日照时数为：10423652.87 小时/日第24页/共58页太阳能电池板组件功率的确定：25 计算每日负载耗电量为：500Wh24V21Ah计算所需太阳电池的总充电电流为：21Ah1.02/(2.87h0.9)10.3A 其中：0.9:蓄电池的充电效率 1.02:20年内太阳电池衰降，方阵组合损失，尘埃遮挡等综合系数。第25页/共58页太阳能电池板组件功率的确定：26 保证全年能有效地对蓄电池组件充电。因此，太阳能电池组件在任何季节的工作电
10、压须满足 V Vf+Vd+Vi =27.4+0.7V+4.5V =32.6V 式中，Vf 为蓄电池组件浮充电压；Vd 为因阻塞二极管和线路直流损耗引起的压降；Vi 为因温度升高引起的压降。第26页/共58页太阳能电池板组件功率的确定：27 众所周知，厂商出售的太阳能电池组件所标出的标称工作电压和输出功率最大值（Wp），都是在标准状态下测试的结果。由太阳能电池组件的温度特性曲线可知，当温度升高时，其工作电压有较明显的下降，可用下式计算因温度升高而引起的压降Vi。Vi=a（tmax-25）Va第27页/共58页太阳能电池板组件功率的确定：28 式中，a 是太阳能电池组件的温度系数，对单晶硅和多晶硅
11、电池组件来说，a=0.005，对非晶硅电池组件来说，a=0.003；Tmax 为太阳能电池组件的最高工作温度（4560）；Va 为太阳能电池组件的标称工作电压。第28页/共58页太阳能电池板组件功率的确定：29 太阳能电池组件板的功率：Pa=Ia*Va*K/1-a(Tmax-25)=5*36*1.2/1-0.005（50-25）=216/0.875 =246W式中，a、T max取值与上面相同，K 为考虑一些未知工作因素，而引入的安全系数，可根据电压等级，数据准确程度，运行环境等，在1.051.30 之间选取。第29页/共58页太阳能电池板组件功率的确定：30 根据上述计算本设计可选两块TW1
12、80（35D）单晶硅电池板并联TW180（35D）的技术参数如下：第30页/共58页太阳能蓄电池容量的选择：31 =21Ah*（5+1）/0.68=186Ah 0.68为放电深度。因此选择12V，200Ah免维护式铅酸蓄电池，2块 串联。串联后电压24V，200Ah第31页/共58页太阳能控制器的选择:32 本系统控制器选用TYK-3 SDRC型 太阳能路灯智能控制器。第32页/共58页太阳能控制器的技术参数:33额定工作电压：24V额定工作电流：10A过充电压点：28.8V0.2V过压恢复点：27.2V0.2V过放电压点：21.6V0.2V过放恢复点：24.6V0.2V第33页/共58页太阳
13、能控制器的技术参数:34太阳能电池与蓄电池间电压降：小于0.4V蓄电池与负载间电压降：小于0.23V空载电流：小于10mA开路电压：50V环境温度：-20-+50使用海拔：小于5000米第34页/共58页太阳能控制器的技术参数:35 该控制器当没有阳光时，光强降到启动点，控制器延时10分钟确认启动信号后，开通负载，负载开始工作；当有阳光时，光强升到启动点，控制器延时10分钟确认关闭输出信号后关闭输出，负载停止工作。第35页/共58页太阳能控制器的技术参数:36第36页/共58页太阳能路灯照明方式的设计：37 道路及与其有关的特殊场所的照明方式分常规照明和高杆照明两种。常规照明有单侧布置、双侧交
14、错布置、双侧对称布置、横向悬索布置、和中心对称布置五种基本布灯方式：如下图所示：第37页/共58页太阳能路灯照明方式的设计：38第38页/共58页太阳能路灯照明方式的设计：39 采用常规照明方式时灯具的配光类型布灯方式安装高度和间距应满足下表表的规定。且灯具的悬挑长度不宜超过安装高度的1/4,灯具的仰角不宜超过15。第39页/共58页太阳能路灯照明方式的设计：40 表灯具的配光类型及布灯方式与安装高度间距的关系第40页/共58页太阳能路灯照明方式的设计：41 本系统中所用灯具属于截光型灯具，且采用单侧布置。所以该路灯的安装高H=Weff Weff为路面有效宽度，假设路面的有效宽度为5米，则安装
15、高度为H=5米。安装间距=3*5=15米。第41页/共58页太阳能灯具照度和亮度均度的要求：42 安装灯具的照度和亮度均度应符合城市道路照明标准规定第42页/共58页太阳能灯具照度和亮度均度的要求：43第43页/共58页太阳能灯具照度和亮度均度的要求：44 本系统中路灯的平均照度：Eav=（UKN）/(WeffS)=(44000*0.7*0.4*2)/(5*15)=24640/75 =329本系统中路灯的平均亮度L=R*E =第44页/共58页太阳能的最终效果：45第45页/共58页太阳能路灯的安装：46 地基浇筑：1、确定立灯位置；勘察地质情况，如果地表1米2皆是松软土质，那么开挖深度应加深
16、；同时要确认开挖位置以下没有其他设施（如电缆、管道等），要求路灯顶部没有长时间遮阳物体，否则要适当更换位置。第46页/共58页太阳能路灯的安装：472、在立灯具的位置预留（开挖）符合标准的1米3坑；进行予埋件定位浇筑。预埋件放置在方坑正中，PVC穿线管一端放在预埋件正中间、另端放在蓄电池储存处。注意保持预埋件、地基与原地面在同一水平面上（或螺杆顶端与原地面在同一水平面上，根据场地需要而定），有一边要与道路平行；这样方可保证灯杆竖立后端正而不偏斜。然后以C20混凝土浇筑固定，浇筑过程中要不停用震动棒震动，保证整体的密实性，牢固性。第47页/共58页太阳能路灯的安装：483、施工完毕，及时清理定位
17、板上残留泥渣，并以废油清洗螺栓上杂质。4、混泥土凝固过程中，要定时浇水养护；待混凝土完全凝固（一般72小时以上），才能进行吊灯安装。第48页/共58页太阳能组件的安装：491.电池组件的输出正负极在连接到控制器前须采取措施避免短接；2.太阳电池组件与支架连接时要牢固可靠；3.组件的输出线应避免裸露，并用扎带扎牢；4.电池组件的朝向要朝正南，以指南针指向为准。第49页/共58页太阳能蓄电池的安装：501.蓄电池置于控制箱内时须轻拿轻放，防止砸坏控制箱；2.蓄电池之间的连接线必须用螺栓压在蓄电池的接线柱上并使用 铜垫片以增强导电性；3.输出线连接在蓄电池后在任何情况下禁止短接，避免损坏蓄电池；4.
18、蓄电池的输出线与电线杆内的控制器相联时必须通过PVC穿线管；第50页/共58页太阳能蓄电池的安装：51 上述完成后，检查控制器端的接线，防止短路。正常后关好控制箱的门。第51页/共58页太阳能灯具的安装：521、进行各部位组件固定：太阳板固定在太阳板支架上，灯头固定到挑臂上，然后将支架与挑臂固定到主杆，并将连接线穿引到控制箱（电池箱）。2、灯杆起吊之前，先检查各部位紧固件是否牢固，灯头安装是否端正，光源工作是否正常。然后在简易调试系统工作是否正常；松开控制器上太阳板连接线，光源工作；接上太阳板连接线，灯熄；同时仔细观察控制器上各指示灯的变化；一切属于正常，方可起吊安装。第52页/共58页太阳能
19、灯具的安装：533、主灯杆起吊时，注意安全防范；螺丝绝对紧固好，如组件朝阳角度有所偏差，需要上去端调整其朝阳方向完全朝正南。4、将蓄电池放进电池箱，按照技术要求将连接线连接到控制器；先接蓄电池，再接负载，然后接太阳板；接线操作时一定要注意各路接线与控制器上标明的接线端子不能接错，正负两极性不能碰撞，不能接反；否则控制器将被损坏。第53页/共58页太阳能灯具的安装：545、调试系统工作是否正常；松开控制器上太阳板连接线，灯亮；接上太阳板连接线，灯熄；同时仔细观察控制器上各指示灯的变化；一切属于正常，方可封好控制箱。第54页/共58页太阳能路灯的安装：55第55页/共58页太阳能路灯的设备清单：56灯杆灯杆支架LED灯一个1W 共五十个灯具蓄电池12V，200Ah 两块控制器TYK-3 SDRC太阳能电池组件TW180（35D）两块第56页/共58页太阳能路灯拓展（了解）：57与市电互补与市电互补第57页/共58页58感谢您的欣赏！第58页/共58页
