131 1300 0010
太陽能路燈由太陽能電池板(包括支架)、燈頭、控制箱(內(nèi)有控制器、蓄電池等)和燈桿、基礎(chǔ)等幾部分構(gòu)成。太陽能路燈一般各自成供電系統(tǒng)，不與常規(guī)路燈供電網(wǎng)絡(luò)連接。太陽能路燈系統(tǒng)主要有12V與24V兩種。
一太陽能電池選擇
l.類型
太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。較實用的有單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池等三種。
1) 單晶硅太陽能電池性能參數(shù)比較穩(wěn)定．適合在陰雨天比較多、陽光相對不是很充足的南方地區(qū)使用；
2) 多晶硅太陽能電池生產(chǎn)工藝相對簡單，價格比單晶硅低．適合在太陽光充足、日照好的東西部地區(qū)使用；
3）非晶硅太陽能電池對太陽光照條件要求比較低，適合在室外陽光不足的地區(qū)使用。
2．工作電壓
太陽能電池的工作電壓約為蓄電池電壓的l.5倍，才能保證給蓄電池正常充電。如給6v蓄電池充電需要用8～9V
太陽能電池,給12V蓄電池充電需要用15～18V太陽能電池。給24V蓄電池充電需用33～36V太陽能電池。
3.輸出功率Wp
太陽能電池的單位面積輸出功率約127Wp／m2。
太陽能電池一般由多個太陽能單元電池串聯(lián)組成，其容量取決于照明光源、線路傳輸部件所消耗的總
功率以及當(dāng)?shù)靥柲茌椛淠芰?。太陽能電池組輸出功率宜為光源功率的3～5倍以上：光照豐富、開燈時
短地區(qū)為(3～4)倍以上，反之為(4～5)倍以上。
4平均峰值日照時數(shù) h
太陽能電池輸出功率Wp即是標(biāo)準(zhǔn)太陽光照條件下，歐洲委員會定義的10l標(biāo)準(zhǔn)，輻射強度1000W/m2,
大氣質(zhì)量AM1.5，電池溫度252C條件下，太陽能電池的輸出功功率。不同的時間，不同的地點，同樣一塊太陽能電池的輸出功率是不同的。所謂標(biāo)準(zhǔn)條件，接近平時晴天中午前后的太陽光照條件。
表——1 我國不同地區(qū)天陽光照條件
| 區(qū)域劃分 | 豐富地區(qū) | 比較豐富地區(qū) | 可以利用地區(qū) | 貧乏地區(qū) |
| 年總輻射量（KJ/cm2.年） | ≥580 | 500～580 | 420～500 | ≤420 |
| 地域 | 內(nèi)蒙西部、甘肅西部、新疆南部、青藏高原 | 新疆北部、東北、內(nèi)蒙東部、華北、陜北、寧夏、甘肅部分、青藏高原東側(cè)、海南、臺灣 | 東北北端、內(nèi)蒙呼盟、長江下游、福建、廣東、廣西、貴州部分、云南、河南、陜西 | 重慶、四川、貴州、廣西、江西部分地區(qū) |
| 連續(xù)陰雨天數(shù) | 2 | 3 | 7 | 5 |
| 特征 |
年日照≥3000h 百分率≥0.75 |
年日照2400～3000h 百分率0.6 0.7 |
年日照1600 ～2400h 百分率0.6～ 0.4 |
年日照≤1600h 百分率≤0.4 |
表——2 年總輻射量與日平均峰值日照時數(shù)對應(yīng)表
| 年輻射總量（KJ/cm2.年） | 420 | 460 | 500 | 540 | 580 | 620 | 660 | 700 | 740 |
| 平均峰值日照時數(shù)（h） | 3.19 | 3.50 | 3.82 | 4.14 | 4.46 | 4.78 | 5.10 | 5.42 | 5.72 |
5．太陽能池組選擇和安裝
路燈桿一般在5m以上，重心較高．大部分太陽電池板都是懸掛式，為增強整套設(shè)備的抗風(fēng)力，一般
選擇多塊太陽電池板組成所需要的組件功率。
表——3 我國主要城市年平均日照時間及最佳安裝傾角
| 城市 | 緯度 | 最佳傾角（0） | 年平均日照時間（h） | 城市 | 緯度 | 最佳傾角（0） | 年平均日照時間（h） |
| 哈爾濱 | 45.68 | +3 | 4.4 | 杭州 | 30.23 | +3 | 3.42 |
| 長春 | 43.90 | +1 | 4.8 | 南昌 | 28.67 | +2 | 3.81 |
| 沈陽 | 41.77 | +1 | 4.6 | 福州 | 26.08 | +4 | 3.46 |
| 北京 | 39.8 | +4 | 5 | 濟南 | 36.68 | +6 | 4.44 |
| 天津 | 39.10 | +5 | 4.65 | 鄭州 | 34.72 | +7 | 4.04 |
| 呼和浩特 | 40.78 | +3 | 5.6 | 武漢 | 30.63 | +7 | 3.80 |
| 太原 | 37.78 | +5 | 4.8 | 長沙 | 28.20 | +6 | 3.22 |
| 烏魯木齊 | 43.78 | +12 | 4.6 | 廣州 | 23.13 | -7 | 3.52 |
| 西寧 | 36.75 | +1 | 5.5 | ?？?/td> | 20.03 | +12 | 3.75 |
| 蘭州 | 36.05 | +8 | 4.4 | 南寧 | 22.82 | +5 | 3.54 |
| 銀川 | 38.48 | +2 | 5.5 | 成都 | 30.67 | +2 | 2.87 |
| 西安 | 34.30 | +14 | 3.6 | 貴陽 | 26.58 | +8 | 2.84 |
| 上海 | 31.17 | +3 | 3.8 | 昆明 | 25.02 | -8 | 4.26 |
| 南京 | 32.00 | +5 | 3.94 | 拉薩 | 29.70 | -8 | 6.7 |
| 合肥 | 31.85 | +9 | 3.69 |
二．蓄電池選擇
蓄電池在有光照太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到夜晚需要照明的時候再釋放出來。
有廠家開發(fā)出不用蓄電池的太陽能路燈系統(tǒng)；太陽能電池組與電網(wǎng)并聯(lián)．由控制電路進行切換．投資
少，運行和維修費用省，能耗少，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。適用于近市網(wǎng)的路燈．庭院燈．廣告燈箱等。
重點討論有蓄電池的太陽能路燈系統(tǒng)．
1． 類型選擇
1）鉛酸(CS)蓄電池：適于低溫高倍率放電，比能量偏低，目前大部分太陽能路燈采用。密封免維護，
價格低。注意防止鉛酸污染，應(yīng)逐步淘汰。
2）鎳鎘(Ni-Cd)蓄電池：放電倍率高、低溫性能好，循環(huán)壽命長，小型系統(tǒng)采用。注意防止鎘污染。
3）鎳氫(Ni-H)蓄電池：高倍率放電，低溫性能好，價格便宜，無污染，為綠色環(huán)保電池。小型系統(tǒng)采
用。要大力提倡．
目前廣泛采用的有鉛酸免維護蓄電池，普通鉛酸蓄電池和堿性鎳鎘蓄電池三種。
2．容量選擇
蓄電池容量過小，不能滿足夜晚照明的需要；容量過大，蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，
也造成浪費。蓄電池容量(Ah)與負載容量（Ah）之比宜在3～6倍以上：連續(xù)陰雨天數(shù)較少地區(qū)約為3～4倍以上
，連續(xù)陰雨天教較多地區(qū)約為5～6倍以上。
3．蓄電池聯(lián)結(jié)
并聯(lián)連接時．要考慮各單體電池間的不平衡影響。并聯(lián)組數(shù)不宜超過4組。注意蓄電池防盜。
三．控制器
太陽能路燈的運行由控制器來控制?？刂破鞔蠖紝崿F(xiàn)了智能控制．控制器應(yīng)具有以下功能：
1．路燈控制
光控、時控、溫控等功能供選擇。具有調(diào)光(或半夜燈)功能．
2．蓄電池管理
對蓄電池充放電條件加以限制，延長其使用壽命：
1) 防反充電控制：
2) 防過充電控制：
3) 防過放電控制；
4) 溫度補償。
3．自動保護
太陽電池反接保護、蓄電池反接保護、蓄電池開路保護、夜間防反充保護、輸出短路保護等。
4．?dāng)?shù)碼顯示
顯示太陽能路燈主要參教：蓄電池電壓、太陽電池光伏電壓等。
5．控制器電壓
控制器電壓=蓄電池電壓。
四.太陽能電池傾角設(shè)計
太陽能電池傾角是指太陽能電池板平面與水平地面的夾角。
太陽能電池組件傾角(指太陽電池板平面與地平面夾角)在技術(shù)界多有探討。傾斜角度按所在地理位
置(緯度等)確定；將太陽能電池板正面正對太陽(或正南稍偏西)，傾角與當(dāng)?shù)鼐暥纫恢录瓤桑鐥l件允許·
太陽能電池板的傾角可隨季節(jié)變化做出相應(yīng)調(diào)整。
我國主要城市的太陽能電池安裝傾角參照“表——3”。
五．太陽能路燈抗風(fēng)設(shè)計
1太陽能電池組件抗風(fēng)設(shè)計
根據(jù)最大風(fēng)力的大小進行太陽能路燈抗風(fēng)設(shè)計：
表——4 風(fēng)力和風(fēng)速對應(yīng)關(guān)系
| 名稱 | 最大風(fēng)速（m/s） | 風(fēng)力（級） | 名稱 | 最大風(fēng)速（m/s） | 風(fēng)力（級） |
| 熱帶低壓（TD） | 10.8 ～17.1 | 6～7(底層中心) | 臺風(fēng)（TY） | 32.7 ～ 41.4 | 12 ～13 |
| 熱帶風(fēng)暴（TS） | 2 ～24.4 | 8～9 | 強臺風(fēng)（STY） | 41.5 ～ 50.9 | 14 ～15 |
| 強熱帶風(fēng)暴（STS） | 24.5 ～ 32.6 | 10 ～11 | 超強臺風(fēng)（Super TY） | ＞51.0 | ≥16 |
注：摘自“GB/T 19201-2006”．
、我南方沿海臺風(fēng)偏多，太陽能路燈燈桿至少應(yīng)能抗12級臺風(fēng)，北方多數(shù)地區(qū)應(yīng)能抗10級大風(fēng)。
2．路燈燈桿的抗風(fēng)設(shè)計
1) 太陽能組件：廠家應(yīng)保證能承受當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)速而不至于損壞，重點是電池組件支架與燈桿的連接。
2) 燈桿和基礎(chǔ)；路燈燈桿和基礎(chǔ)的抗風(fēng)設(shè)計與電池板高度、面積、傾角及燈桿結(jié)構(gòu)、當(dāng)?shù)刈畲箫L(fēng)速等
有關(guān)，應(yīng)由燈桿廠家或結(jié)構(gòu)專業(yè)進行計算和設(shè)計，保證最大風(fēng)速時太陽能路燈燈桿的穩(wěn)定性。
六．太陽能照明主要光源和應(yīng)用
光源與太陽能系統(tǒng)有兩種形式：
1) 太陽能立供電的HID燈電子鎮(zhèn)流器(或稱觸發(fā)器，下同。)：直接由蓄電池供電．實際上是DC／AC高額變換器．因此．太陽能路燈照明系統(tǒng)一般無需另加DC／AC逆變器，減少了電路損耗。此形式適合新建太陽能路燈工程。
2) 配傳統(tǒng)HID燈電子鎮(zhèn)流器：接于AC220市電電源．其電子鎮(zhèn)流器本質(zhì)上是AC／DC／AC高頻變換器。如與太陽能系統(tǒng)連接，需在蓄電池與HID燈電子鎮(zhèn)流器間增加DC／AC小功率逆變器。此形式適合路燈改造。
3) 應(yīng)用；太陽能LED燈、HID燈、無極燈路燈功率多在70W以下．個別在lOOW以上．一般用在支路和人行道照明。小功率太陽能LED燈、節(jié)能燈用在草坪、景觀照明。
七．防雷和接地
l.屬安全電壓
太陽能路燈一般使用DCl2V或DC24V．屬安全電壓，不做電氣保護接地．
2.防雷接地
1) 不可用路燈、太陽能電池板作為接閃器；
2) 用金屬燈柱兼作接閃器和引下線：
3) 路燈基礎(chǔ)鋼筋籠在-0.50m以下其鋼筋表面積太于0.37m2時，可作為防雷接地體。否則應(yīng)增加人工接地極，接地電阻≤10歐．必要時將接地體連接。接地做法同一般路燈
4) 在路燈控制器內(nèi)設(shè)置TVS(瞬態(tài)電壓抑制)防雷保護．
太陽能路燈設(shè)計舉例
倒：鄭州市某道路人行道擬安裝LED太陽能路燈．燈高5，路燈輸入電壓24V，功率70W，每天工作8.5h．
保證連續(xù)陰雨天數(shù)7天提供照明。試進行LED太陽能路燈設(shè)計．
1太陽能電池選擇
1) 鄭州市年平均日照時間：查“表——3”：4.04h。
2) 路燈日耗電：
(70/24)*8 5=24.79(Ah)
3) 蓄電池組總充電電流：
(24．79*1 05)／(4．04*0 85)=7.58(A）
l.05為太陽能電池組件系統(tǒng)綜合損失系數(shù)，O．85為蓄電池充電效率．
4) 太陽能電池組總功率t
7.58*34．8=263.78(W)
選擇2塊Pm=135W太陽能電池板并聯(lián)．最佳工作電壓34.8v．最佳工作電流3.88A．組件尺寸800*1580*50
(mm)。
2．蓄電池選擇
蓄電池容量: 7.58*(7+1)=60.64(Ah)
選擇24V一70Ah的免維護鉛酸蓄電池。
3．控制器
選擇智能型控制器．根據(jù)鄭州市路燈系統(tǒng)要求調(diào)整控制器參數(shù)，井對路燈蓄電池等進行保護
4．太陽能電池傾角
青“表——3”，鄭州市太陽能電池傾角：
34．720+70=4I.720
太陽能電池組方向正南稍偏西，與地平線傾角41.720
5.燈柱抗風(fēng)設(shè)計
盡量采用太陽能路燈成套產(chǎn)品,由廠家提供合格配套抗風(fēng)燈柱實物和基礎(chǔ)圖紙?；蛴山Y(jié)構(gòu)專業(yè)技術(shù)人員根據(jù)本地氣候條件對燈桿和基礎(chǔ)抗風(fēng)進行設(shè)計或驗證。
