风光互补路灯电路设计方案

铜川建成首条风能太阳能路灯一条街三秦都市报本报铜川讯(记者崔战雄王锋实习生袁靓)一种由风力发电和太阳能电池板发电互为补充的新型节能路灯春节前在铜川新区正大路调试完毕并正式投入使用。30盏样式独特的节能路灯不仅为铜川新区增添了一道亮丽的风景线，每年还可节电28000余度。这是铜川市建成的首条风能太阳能路灯一条街。据了解，这种风能互补太阳能道路灯是将风力和太阳光的自然能量通过风力电机，太阳能电池板转换成电能来为蓄电池充电。当风力达到三级以上时，依靠风力发电照明，风力不足时，通过太阳能板蓄电充电使用。一次蓄电完成可连续使用十天以上。同时，安装在路灯上的两个不同型号的灯泡也可按照光线差异自动调节关闭转换。据铜川市路灯管理所的负责人介绍，今年，铜川市将在新区另外两条街道安装60盏同样的新型节能路灯。以后，在全市范围逐步推广这种新型节能路灯。风光互补发电系统原理图路灯，作为便民工程，也是耗电大户。在能源紧张的今天，风光互补路灯解决了这一难题，但风电互补路灯原理并不为人所知。其实风电互补路灯原理在国外早已普及，了解风电互补路灯原理才能更好的在国内将此项技术进行推广。风光互补发电系统是一种风能和光能转化为电能的装置，风光互补路灯工作原理是利用自然风作为动力，风轮吸收风的能量，带动风力发电机旋转，把风能转变为电能，经过控制器的整流，稳压作用，把交流电转换为直流电，向蓄电池组充电并储存电能。利用光伏效应将太阳能直接转化为直流电，供负载使用或者贮存于蓄电池内备用。风光互补型路灯结构由太阳能电池组件、风机、太阳能大功率LED、LPS灯具、光伏控制系统、风机控制系统、太阳能专用免维护蓄电池等部件组成，还包括太阳能电池组件支架、风机附件，灯杆，预埋件，蓄电池地埋箱等配件。1、风力发电机风力发电机是将自然的风转换成电能的设施，将电能送到蓄电池中存储起来，它和太阳能电池板配合共同为路灯提供能源。根据光源的功率不同，使用的风力发电机的功率也不同，一般有200W、300W、400W、600W等。输出的电压也有12V、24V、36V等若干种。2、太阳能电池板：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,或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有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池及非晶硅太阳能电池等三种。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。非晶硅太阳能电池在室外阳光不足的情况下比较好,因为非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低。3、太阳能控制器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。为了延长蓄电池的使用寿命,必须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,合格的控制器还应具备温度补偿功能。同时太阳能控制器应兼有路灯控制功能,具有光控、时控功能,并应具有夜间自动切控负载能,便于阴雨天延长路灯工作时间。4、蓄电池由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定,所以一般需要配置蓄电池系统才能工作。一般有铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池、Ni-H蓄电池。蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则：首先在能满足夜晚照明的前提下,把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来,同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要,蓄电池过大,一方面蓄电池始终处在亏电状态,影响蓄电池寿命,同时造成浪费。蓄电池应与太阳能电池、用电负荷(路灯)相匹配。可用一种简单方法确定它们之间的关系。太阳能电池功率必须比负载功率高出4倍以,系统才能正常工作。太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压20～30%,才能保证给蓄电池正常负电。蓄电池容量必须比负载日耗量6倍以上为宜。蓄电池的选择我们推荐使用胶体(Gel)电池，使用寿命长，更环保。5、光源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、低压纳灯、无极灯、LED光源。(1)低压节能灯:功率小,光效较高,但使用寿命2000小时,电压低灯管发黑,一般适合太阳能草坪灯、庭院灯。(2)低压钠灯：低压钠灯光效高(可达200Lm/w),采用较少。(3)无极灯：功率小，光效较高。该灯在22V(纯正弦波，频率50赫兹)普通市电条件下使用，寿命可以达到5万小时，在太阳能灯具上使用寿命大大减少和普通节能灯差不多(因为太阳能灯具都是方波逆计变器，太阳能电源220V输出频率、项位、电压都是不能和普通市电相比的。(4)LED：LED灯光源，寿命长，可达1000000小时，工作电压低，不需要逆变器，光效较高，国产50Lm/w，进口80Lm/w，随着技术进步，LED的性能将进一步提高。LED作为太阳能路灯的光源将是一种趋势。6、灯杆及灯具外壳灯杆的高度应根据道路的宽度、灯具的间距，道路的照度标准确定。灯具外壳根据我钨收集了许多国外太阳灯资料，在美观外壳和节能之间，大多数都选择节能，灯具外观要求不高，相对实用就行。选用风光互补路灯要注意的问题1风机的选择风机是风光互补路灯的标志性产品，风机的选择最关键的是要风机的运行平稳。灯杆是无位索塔，最小心因风机运行时的振动引起灯罩和太阳能支架的固定件松脱。选择风机的另一个主要因素就是风机的造型美观，重量要轻，减小塔杆的负荷。2.供电系统最佳配置的设计保证路灯的亮灯时间是路灯的重要指标，风光互补路灯作为一个独立供电系统，从路灯灯泡的选择到风机，阳能电池及储能系统容量的配置都有一个最佳配置设计的问题，需要结合安装路灯地点的自然资源条件来进行系统最佳容量配置的设计3.灯杆的强度设计要根据选定的风机及太阳能电池的容量及安装高度要求，结合当地的自然资源条件进行灯杆强度的设计，确定合理的灯杆和结构形式。工高电子太阳能风光互补LED路灯基本工程方案一风光互补LED路灯设计案例分析1．1设计依据《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006《公路工程技术标准》JTGD70-2004（1）、每套路灯系统配置设计★年平均风速3m/s以上地区。★年平均风速3m/s以上地区。★太阳能资源Ⅱ类及以上可利用地区。（2）、路灯功能描述：★亮灯时间及控制：路灯配置采用一台400LW风力发电机、一组100W太阳能电池板、一套60WLED灯具、2只200AH/12V铅酸阀控蓄电池，组成一支独立的风光互补路灯照明系统。可保证每天可靠亮灯8～10小时。可靠性：系统在连续没有风和太阳能补充能量的情况下能正常供电3～5天。★光控亮灯、时空关灯；全功率、半功率全自动控制。★结构：灯杆总高10米；灯高8米；采用双边交叉布灯，灯杆间距25米。★蓄电池采用埋地处理，提高电池性能寿命及提高防盗窃作用。（3）、配置清单（3）、配置清单部件型号及规格数量备注风力发电机HY-400L/24V1台低风速型风力发电机太阳能电池板50Wp/12V2块单晶硅蓄电池200AH/12V2只铅酸免维护光源及灯具KS-A048-D1套勤上/工高LED路灯风光互补路灯控制器WS24400H1只带卸荷保护装置自立式路灯灯杆成套灯高8米、杆高10米1套含地脚笼、太阳能支架附件电缆等2、工程设计方案（1）、风光互补路灯电路设计方案系统电路原理图：系统性能特点：l、智能充、放电控制，可相对延长蓄电池的使用寿命；2、工作模式：24小时定时模式；3、负载开路及短路保护，并具有自动恢复功能；4、采用专用芯片对LED灯进行恒功率、启动控制，具有过流、过电压保护，灯泡开路、短路保护；5、防频闪双频工作模式，灯温补偿；6、采用工业级芯片低功耗设计，可在高温、寒冷、潮湿的环境下可靠工作；7、使用、维护简单方便，全自动控制。（2）、路灯杆的设计方案风力发电机和太阳能电池是风光互补路灯的标志性组合，要保证风力发电机和太阳能电池能平稳、安全的运行，同时也配合路灯灯杆的多样化造型，我们将风光互补路灯灯杆设计为自立式路灯灯杆。风力发电机位于灯杆的顶端，太阳能电池板位于灯杆的中部，详见下图：灯高8米灯杆高10米混凝土基础LED灯风力发电机太阳能电池板（3）、蓄电池技术要求1.7.1规格参数1.7.2各项性能参数电池内阻电池完全充电（25℃）≤10mΩ不同温度下电池容量40℃105％25℃100％0℃85％－10℃70％不同小时率容量10hr100%C1030hr110%C10电池存放容量1个月（25℃）95％3个月（25℃）90％6个月（25℃）88％最大充电电流0.25C10（A）充电限压均充充电电压14.4V/12V－25mV/℃浮充充电电压13.5V/12V－20mV/℃1.7.3、充电模式应达到下述指标要求，并提供生产厂家放电深度与循环寿命、有效容量与温度的关系、放电曲线、充电曲线图表。3.1过充保护14.4V/12V,恢复充电电压13.5V/12V3.2过放保护10.8V/12V,恢复放电电压12.3V/12V3.3恒压13.5V/12V浮充充电（温度补偿：－3.3mV/2V.℃）1.7.4、综合性能应达到以下要求4.1自放电率低，耐深放电和较强容量恢复能力。（蓄电池安装在地下蓄电池井内）4.4蓄电池使用寿命五年以上。4.5质保期为三年。4.6主要技术性能均达到或超过JB/T9653—1999的标准。（4）、太阳能电池技术要求1.8.1、符合国际电工委员会lEC61215：2005和lEC61730：2004标准。1.8.2、在标准条件下（即：大气质量AM=1.5，标准光强E=1000W/m2），温度为25±1℃在测试周期内光照面上的辐照不均匀性≤±5%。1.8.3、具有优良的防腐、防风、防水和防雹能力。型号容量（AH）重量（Kg）电压（V）铅酸阀控免维护式200≤65DC121.8.4、太阳能电池组件使用寿命25年以上。1.8.5、质保期三年。1.8.6太阳能电池组件主要技术参数型式※单晶硅冰雹抗载能力2400pa接线盒类型C型;接插件接线盒防护等级IP65组件效率≥14%使用温度范围-40℃—85℃最大系统耐压1000VDC重量不超过20kg开路电压43.4峰值电压34.2短路电流4.96峰值电流4.39标准功率150功率偏差－5%～+5%（5）、小型风力发电机技术规范与性能参数要求1.1符合国家标准GB/T10760.1-2003技术条件要求并附《机械工业风力机械产品质量检测中心》检测报告。1、GB8116-1987《风力发电机组型式与基本参数》2、GB/T13981-92《风力机设计通用要求》3、GB17646-1998《小型风力发电机组安全要求》4、GB/T19068.1-2003《离网型风力发电机组第1部分：技术条件》5、GB/T19068.2-2003《离网型风力发电机组第2部分：试验方法》6、GB/T19115.1-2003《离网型户用风光互补发电系统第1部分：技术条件》7、GB/T19115.2-2003《离网型户用风光互补发电系统第2部分：试验方法》8、GB/T10760.1-2003《离网型风力发电机组用发电机第1部分：技术条件》9、GB/T10760.2-2003《离网型风力发电机组用发电机第2部分：试验方法》1.2主要技术参数叶轮直径：大于1.5M小于1.9M启动风速：不低于2.3m/s切入风速：不高于3m/s工作风速范围：3～25M/S额定风速：12m/s（标准工作风速）输出电压等级：DC24V额定功率：400W最大功率：450W最大抗风强度：大于50m/s叶片数量：5发电机型式：永磁三相交流调速方式：气动失速及电磁制动主机质量：15—16.5KG1、3产品结构及生产工艺要求3.1叶片为玻璃纤维加尼龙混合，热压铸成型技术，保证叶片的一致性，在保持叶片足够强度的前提下，有较好的柔性和变形曲复强度。应采用失速型叶片设计,防止风力发电机出现飞车失控的情况发生。3