风光互补LED路灯方案

电子科技有限公司公司简介第一章风光互补路灯系统介绍目前，在欧洲、日本、美国等发达国家正在普及风光互补路灯/太阳能路灯/风力机路灯系统。这几种新型路灯都是集环保和节能为一体的产品，随着全球常规能源短缺情况的加剧，风能和太阳能这两种清洁可再生的自然能源的利用将会普及，这三种新型路灯代表着未来路灯的发展方向。具有亮度高、安装简便、工作稳定可靠、不敷设电缆、不消耗常规能源、使用寿命长等优点，属于当今社会大力提倡推广的可再生能源产品路灯是我们生活中最必需的日常室外照明设备，它给我们夜晚的生活带来光明，把城市装点得多姿多彩。但同时路灯也是一个耗电大户，由于路灯的低压输电线路长，输电线路上的线损也很大，特别是远离低压变电站的市郊公路、旅游景区、开发区和高速公路更是铺设电缆成本高，线损巨大。由于这个原因，我国很多市郊公路和高速公路及较偏僻地区都没有安装路灯，因此带来了许多社会治安及交通安全问题，也阻碍了当地经济及交通的发展。中国在十届人大四次会议的政府工作报告中，提出了建设资源节约型社会，发展循环经济的任务和政策措施，这标志着我国进入了可持续发展的新阶段，也为可再生能源产品在国家建设发展中的应用创造了机遇。推广风光互补路灯系统将为社会节约巨大能源，发展当地经济，解决社会治安及交通问题提供方案。也是对全社会普及可再生能源知识的最有成效的宣传，更是促进可再生能源技术应用最有效的途径。1、风光互补路灯系统的说明：太阳能是地球上一切能源的来源，风能是太阳能在地球表面的另外一种表现形式，由于地球表面的不同形态（如沙土地面、植被地面和水面）对太阳光照的吸热系数不同，在地球表面形成温差，地表空气的温度不同形成空气对流而产生风能。因此，太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性。白天太阳光最强时，风很小，晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化大而风能加强。在夏季，太阳光强度大而风小，冬季，太阳光强度弱而风大。风能和太阳能在时间和季节上如此吻合的互补性，决定了风光互补结合后路灯系统可靠性更高、更具有实用价值。因此，风光互补系统是综合利用风能、光能解决路灯供电困难的最佳方式。风力发电机以自然风作为动力，风轮吸收风的能量，驱动风轮及风力发电机旋转，将风能转换为电能，通过控制设备储存进蓄电池组，蓄电池组储存的电能可以通过控制器直接供直流用电器使用，或通过逆变器转换成220V/50Hz（110V/60Hz）380V/50Hz交流电，供交流用电器使用。风力发电机组采用永磁直驱发电机，由风力发电机主机、叶片、轮毂、主轴、导流罩、尾舵板组成，整机结构简单，重量轻，低速发电性能良好，可靠性高，安装维护方便易搬迁等特性。应用于路灯系统的风力发电机组通常功率为300W-500W。太阳能电池组件是将太阳光能直接转换为电能的发电装置，主要是晶体电池片、高透光率的钢化玻璃、高质量的胶膜、背膜、阳极电镀过的优质铝合金边框和防水绝缘接线盒组成，具有效率高、寿命长、抗风雨冰雹、以及安装方便等特性。应用于路灯系统的太阳能电池组件通常使用功率为60W-120W。在风力发电机组基础上配备太阳能电池组件，控制器/逆变器，蓄电池组，灯具灯源，灯杆，电控箱可组成风力+太阳能互补路灯系统，又称为风光互补路灯系统。2、风光互补路灯在节约资源和环保等方面的社会效益：燃烧化石燃料给环境造成的危害是当今世界性的严重问题，其结果是使生态环境遭到破坏，人畜生活受到危害。特别是直接燃烧煤炭所造成的环境危害更是触目惊心。化石燃料在燃烧过程中都要放出二氧化硫、一氧化碳、烟尘、放射性飘尘、氮氧化物、二氧化碳等。这些物质会直接危害人畜，导致机体癌变，使生物受辐射损伤，产生酸雨，形成温室效应。发达国家在工业化初期，由于大量燃烧煤炭而付出了沉痛的代价。酿成灾难的典型例子是：20世纪五六十年代，英国伦敦由于大量燃用煤炭等化石燃料，有雾都之称。在1952年一次烟雾事件中，死亡人数达4000人，1962年一次死亡人数达750人。中国国家发改委提供的数据是火电厂平均每千瓦时供电煤耗由2000年的392g标准煤降到360g标准煤,2020年达到320g标准煤。即一吨标准煤可以发三千千瓦时(3000度)的电。工业锅炉每燃烧一吨标准煤,就产生二氧化碳2620公斤,二氧化硫8.5公斤,氮氧化物7.4公斤.因此燃煤锅炉排放废气成为大气的主要污染源之一；3、人们对应用风光互补路灯所担心的问题：3.1安全性问题担心路灯的风车和太阳能电池板会被风吹落到公路上伤及车辆和行人。实际上，风光互补路灯的风车和太阳能电池板的受风面积远小于公路指示牌和灯杆广告牌，而且，路灯的强度设计也是按抗12级台风的标准设计的，不会出现安全上的问题。3.2亮灯时间不保证担心路灯受天气影响，亮灯时间不保证。风能和太阳能是最常有的自然能源，晴天阳光充足，而阴雨天则风大，夏天阳光照射强度高，而冬天风大，并且，根据气象资料,通过专业的计算,进行最合理的配置,能使风光互补路灯系统配有足够的储能系统，能保证路灯有充足的电源。3.3造价高人们普遍认为风光互补路灯系统造价高。实际上，随着科技进步，节能型照明产品的普及，风力发电机和太阳能产品的技术水平和生产批量的提高,使得成本下降,风光互补路灯系统的造价已接近同规格常规路灯造价的平均水平。但由于风光互补路灯系统不消耗电能，所以，其运行成本远低于常规路灯。第二章技术配置介绍4、系统配置及原理：4.2.1风光互补路灯24V直流系统原理图方框图图1:方式1：风力机和太阳能电池组件通过智能控制器给蓄电池充电，然后由智能控制器智能控制24V直流路灯开启、关闭。4.2.2风光互补路灯220V交流系统原理图方框图图2方式2：风力机和太阳能电池组件通过控制逆变器给蓄电池充电，然后由路灯控制器控制220V交流路灯开启、关闭。图3方式3：当风力机和太阳能电池组件正常充电，蓄电池电压达到正常时，市电220V交流电是不接通的；当风力机和太阳能电池组件不工作或达不到给蓄电池充电所需的正常工作值电压时，这时由控制/逆变器判断，市电通过自动转换给路灯控制器，由市电为路灯提供电力。(该方案可提供给原有路灯改造或重要道路的使用)5、对环境和资源的要求：5.1风光互补路灯系统推荐使用资源条件当地年平均风速大于3.5m/s，同时年度太阳能辐射总量不小于500MJ/m2是风光互补路灯系统推荐使用地区。5.2风光互补路灯系统在下列条件下应能连续、可靠地工作：a)室外温度：－25℃~＋45℃；b)室内温度：0℃~＋40℃；c)空气相对湿度：不大于90%(25℃±5℃)；d)海拔高度不超过1000m。5.3风光互补路灯系统在以下环境中运行时，应由生产厂家和用户共同商定技术要求和使用条件：a)室外温度范围超出－25℃~＋45℃的地区；b)室内温度范围超出0℃~＋40℃的用户；c)海拔高度超过1000m的地区；d)盐雾或沙尘严重地区。6、风光互补路灯系统设计原则及组成6.1风光互补路灯系统的组成:图4风光互补路灯系统主要由风力发电机组，太阳能电池组件，智能控制器（或控制/逆变器），蓄电池组，灯具灯源，灯杆，电柜箱等组成。6.2系统的设计要求：合理的匹配计算是设计风光互补路灯系统的关键。合理的匹配设计要求在当地风能、太阳能资源条件一定的前提下，采用容量尽可能合适的电力配置组合达到能保证道路照明不间断。a)风力发电机+太阳能电池板+LED路灯组合；b)风力发电机+LED路灯组合；c)太阳能电池板+LED路灯+市电组合；6.3系统的设计步骤设计风光互补路灯系统的步骤如下：1）汇集及测量当地风能资源、太阳能资源、其它天气及地理环境数据包括每月的风速、风向数据、年风频数据、每年最长的持续无风时数、每年最大的风速及发生的月份、韦布尔（weble）分布系数等；全年太阳日照时数、在水平表面上全年每平方米面积上接收的太阳辐射能、在具有一定倾斜角度的太阳光电池组件表面上每天太阳辐射峰值时数及太阳辐射能等；当地在地理上的纬度、经度、海拔高度、最长连续阴雨天数、年最高气温及发生的月份、年最低气温及发生的月份等。若是用户处无法获知非常详细的资源情况，则按照下表基本资料的填写，估算出一定范围内的发电量来进行相对合理的配置设计。表3：风光互补路灯系统用户调查表用户名：系统使用所在地：负载功率每天工作时间直流/交流最长无风阴雨天时间是否接市电要求无风阴雨天工作时间电压使用所在地是城市/乡村/山区年平均风速道路级别平均日照时间道路宽度需求数量安装完成日期/交货日期灯杆高度灯源要求(LED/LVD/低压钠灯)特殊要求联系人联系方式填表时间邮件2）根据用户负荷状况，选择灯杆，灯源，确定路灯的工作电压、额定功率、工作时数等。路灯设计是根据道路的具体照明要求来设计，道路宽度、周围环境、车辆通过流量等设计灯杆、组件、安装支架、灯挑臂，整体造型。然后确定灯高、照度、灯距，确定灯源、灯罩。3）确定风力发电机组及太阳能电池组件的总功率。4）选择风力发电机组及太阳能电池组件的型号，确定及优化系统的结构。5）确定系统内其它部件（蓄电池、控制器、控制/逆变器、辅助后备电源等）。6）确定电控箱尺寸大小及位置。7）工程整体布局等。8）确定是否预留市电。第三章设备基本参数设备选型及说明：7.、风力发电机组的主要特点及技术参数7.1风力发电机组的选择：a)由当地的年平均风速，最低月平均风速，无有效风速期时间的长短和年度总用电电量，月平均最低用电电量计算风力发电机组的功率；b)由年内最低的月平均风速，选择风力发电机组额定风速值；7.2风力发电机组主要特点及技术参数：表4：300W风力发电机组特性参数型号FD2.0-0.3/8风轮直径(m)2.0叶片材料木质玻璃钢涂覆叶片数3调速方式风轮侧偏工作风速范围(m/s)3～25切入风速(m/s)3额定风速(m/s)8额定功率(w)300额定电压(v)DC24发电机形式永磁三相交流整机质量(kg)35备注标准型8、太阳能电池组件的主要特点及技术参数8.1太阳能电池组件功率的选择太阳能电池组的峰值功率由系统日平均最低耗电电量、当地峰值日照小时数和系统损失因子来确定；在一般正常状态下，系统的太阳电池组件的最小功率应能保证提出供出系统日平均最低发电电量，并且是日平均最低耗电量的1.8倍以上。8.2太阳能电池组件主要特点及技术参数表5:规格标称功率（W）峰值电压（V）峰值电流(A)尺寸(mm)重量(kg)TPM-165SM18035.25±0.55.11±0.21574*825*40≈1617035.25±0.54.82±0.2≈1616035.25±0.54.54±0.2≈1615035.25±0.54.26±0.2≈1614035.25±0.53.97±0.2≈16TPM-120SM12017.5±0.56.86±0.21454*648*40≈10.711017.5±0.56.29±0.2≈10.710017.5±0.55.71±0.2≈10.7TPM-80SM8017.5±0.54.57±0.21200*546*40≈7.57017.5±0.54.00±0.2≈7.59智能控制器主要特点及技术参数图5产品外观9.1应用领域◇太阳能LED路灯◇太阳能LED庭院灯9.2基本参数1.蓄电池输入电压：12V/24V2.光电池输入电压：＜55V3.光电池输入功率：≤170W/12V、≤340W/24V（10A控制器系列）≤340W/12V、≤680W/24V（20A控制器系列）4.负载输出电流：30mA～2.7A5.最大输出功率：120W（10A系列）；180W（20A系列）6.待机静态功耗：正常模式≤7mA，省电模式≤3.5mA9.3主要特点◆采用先进的Two-PhaseBoost电路，保证了其高效率和高可靠性。◆12V系统时恒流效率高达96%，24V系统效率高达98%；◆可四时段调光（即第一、二、三时段、天亮前开灯），调光时间自由设置；◆可自由调光的功率范围：10%-90%；◆可同时兼容12V系统与24V系统；◆延时开灯时间可调；TPM-50SM5517.5±0.53.14±0.2734*651*40≈