太陽能通道燈系統(tǒng)設(shè)計方法(20210201130239)

1、太陽能通道燈系統(tǒng)設(shè)計方法太陽是一個巨大、久遠(yuǎn)、無盡的能源。太陽能既是一次能源，又是可再生能源。 它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染，具有節(jié)能、環(huán)保、 方便的優(yōu)點。按接受太陽能輻射量的大小，我國大致上可分為五類地區(qū)。深圳地處亞熱帶， 氣候冬暖夏熱，屬于三類地區(qū)，全年日照時數(shù)為 22003000小時，具備利用太 陽能的有利自然條件。太陽能直接應(yīng)用有光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換、光化學(xué)轉(zhuǎn)換三種，間接與綜合利用 種類更加繁多。光電轉(zhuǎn)換主要有太陽能電池板和太陽能供電系統(tǒng)；光熱轉(zhuǎn)換主要有熱水器、開水器、太陽灶、干燥器等；光化學(xué)轉(zhuǎn)換主要是光合作用、光電化學(xué) 作用的應(yīng)用，現(xiàn)尚處在實驗研究階段。一、太

2、陽能通道燈系統(tǒng)簡介1、太陽能通道燈系統(tǒng)安裝背景深圳有許多立交橋的通道長度超過 40米。這些通道由于采光不足，白天也 顯得很暗，特別是路燈開啟前及路燈關(guān)閉后的各 1個多小時和陰雨天時，通道內(nèi) 更是漆黑。為了市民的安全，通道必須24小時亮燈。但原有通道燈接路燈電源， 只能在晚上亮燈。如果采用市電供電白天亮燈，就要重新敷設(shè)線路，投資大，施 工困難；采用太陽能光伏系統(tǒng)供電投入小，施工方便。另一方面，近年來深圳電力供應(yīng)緊張，政府提倡節(jié)約用電。因此，很有必要 安裝太陽能通道燈系統(tǒng)。2、通道情況下面以洪湖立交南側(cè)通道為例，討論該系統(tǒng)的組成。洪湖立交南側(cè)通道長40米，寬6米，通道到安裝太陽能裝置的地點距離約

3、15米，原有3套250W高壓鈉燈，在晚上才有電源。3、系統(tǒng)原理太陽能的光電轉(zhuǎn)換是指太陽的輻射能光子通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^ 程，通常叫做“光生伏打效應(yīng)”。原有通道燈總功率為750W用太陽能來供電所需的太陽能電池功率、蓄電 池容量較大，系統(tǒng)造價偏高，而且一套燈具 24小時*365天一直亮燈，燈泡壽命 會降低。因此，為保證穩(wěn)定的照明效果，另外安裝一套太陽能通道燈系統(tǒng)。晚上 市電供電時，原有通道燈亮；晚上市電故障或白天時，點亮由太陽能供電的通道 燈，保證通道一直亮燈。、直流/交流負(fù)載比較與選擇如選用直流負(fù)載，可省略了逆變器這一中間環(huán)節(jié)，提高能源利用效率。但由 于通道長40米，由蓄電池到末端燈具約

4、 40+15+5= 60米，24V直流電壓線路損 耗高達(dá)10% ;此外，直流低壓大電流控制損耗大，升降電壓技術(shù)比較復(fù)雜，直 流節(jié)能燈光效低（45Lm/W），壽命短（5000小時），采購困難等。相比之下，雖然使用交流負(fù)載利用率稍低，但逆變器的轉(zhuǎn)換效率90%，損 耗并不是很大，而交流負(fù)載更實用、方便，所以選用交流負(fù)載。三、光源的選擇與燈具布置通過對光源光效、壽命、價格、通用性等綜合比較，選擇5*25W高效節(jié)能燈。四、太陽能電池板太陽能電池板是太陽能光電轉(zhuǎn)換的主要部件。太陽能電池組件的峰值功率 Pk,由當(dāng)?shù)氐奶柶骄椛鋸?qiáng)度與末端的用電負(fù)荷 （需電量）決定。1、峰值功率選擇（估算公式）：Pk=T具功

5、率x燈具數(shù)量x每日使用時間十每天有效日照時間十太陽能電池 方陣實際使用功率系數(shù)寧蓄電池轉(zhuǎn)換效率寧逆變器效率Pk= 25（W） x 5（套）x 12（H） - 5（H） - 0.7 - 0.85 - 0.9 = 560.22W其中：1）由于市電通道燈亮燈時間由經(jīng)緯儀隨季節(jié)變化而調(diào)節(jié)，太陽能通道燈每 天亮燈時間1114小時，取12小時。2）太陽能電池方陣實際使用功率系數(shù)考慮了太陽能電池板的充電效率和充 電過程中的損耗，取0.7。所以，太陽能板功率選取為600W（75WX 8pcs）3、安裝傾斜角度為3335度，方向正南方，既便于充分吸收太陽能，又可 利用雨水對太陽能板進(jìn)行自清洗。五、控制器控制器采

6、用PWN脈寬調(diào)制控制器。具備以下功能：1、過充保護(hù)：當(dāng)電池電壓超過 28V時，停止充電；2、過放保護(hù)：當(dāng)電池電壓低于22V時，切斷負(fù)載；3、蓄電池充電溫度補(bǔ)償；4、正極反接保護(hù)；5、短路保護(hù)；&過載保護(hù)；7、過熱保護(hù)（帶散熱裝置）；8、雷擊保護(hù)；9、小功率交流補(bǔ)充充電系統(tǒng)：當(dāng)陰雨天，太陽能充電不足，電池電壓低于直流 22V時，在晚上通過高頻整流開關(guān)將交流 220V市電轉(zhuǎn)換成直流24V,對蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充充電；10、檢測市電及切換：當(dāng)晚上有市電電源時，市電通道燈亮，控制器關(guān)掉太陽能 通道燈；當(dāng)晚上市電故障時或白天時，控制器檢測到?jīng)]有市電信號，開啟太陽能 通道燈。這樣比裝時控開關(guān)更能保證通道 24小

7、時亮燈。六、蓄電池蓄電池是儲存電能的裝置。由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定， 所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作。由于在室外安裝，選用閥控免維護(hù)鉛酸蓄電池。因12V蓄電池較為常見，所 以用兩個12V電池串連成24V。1、蓄電池容量選擇：在上節(jié)控制器部分談到，陰雨天時可以在晚上用市電對蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充充電； 在晚上市電故障時，點亮太陽能通道燈。但最壞情況是兩種情況同時出現(xiàn)， 就要 靠蓄電池單獨供電。另一方面，為保證蓄電池穩(wěn)定運行，要求蓄電池放電深度在 40%60%之間。當(dāng)然，維護(hù)工人會及時處理市電故障， 所以只需考慮市電故障 和陰雨天同時出現(xiàn)1天的情況。蓄電池容量為 25W 5X 12hX

8、 1 十 24V十 0.4 - 0.85 - 0.9 = 204.25Ah選兩個12V/200Ah蓄電池。2、蓄電池在第一次使用時，要先充電到額定容量，不可過充或過放。七、逆變器逆變器通過功率半導(dǎo)體開關(guān)器件的開通和關(guān)斷作用，將直流電能轉(zhuǎn)換成交流 電能。1、逆變器3種波形的比較：結(jié)構(gòu)簡單，造價低，轉(zhuǎn)換效率75%，感抗負(fù)載差，適用于一般的阻抗負(fù)載 如普通白熾燈等。正弦波：見圖4。轉(zhuǎn)換效率高達(dá)95%，波形精確穩(wěn)定，適用于電信通信設(shè)備及一 切電器負(fù)載，但造價高。修正正弦波：見圖5。轉(zhuǎn)換效率90%，性能接近正弦波，造價比較低。因此本 系統(tǒng)采用修正正弦波逆變器。2、功率選擇因節(jié)能燈啟動電流是額定工作電流的 5-7倍，負(fù)載功率為125W所以選定 逆變器功率為800W/24V 八、防盜措施控制器、蓄電池、逆變器等都安裝在配電箱內(nèi)，放置在太陽能電池方陣 的龍門支架4米處；電線套鋼管全封閉式敷設(shè)，燈具加裝防盜鐵籠。九、其他部件太陽能電池方陣支架采用防風(fēng)結(jié)構(gòu)，立柱不得小于 140mm結(jié)構(gòu)件采用內(nèi)