(完整版)風(fēng)光互補(bǔ)路燈設(shè)計(jì)

1、離網(wǎng)光伏系統(tǒng) 設(shè)計(jì)報(bào)告書設(shè)計(jì)題目： 風(fēng)光互補(bǔ)路燈設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)人姓名： 向枘 1121560119 班級：能自 1201 班風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)目錄1 風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)介紹 . 41.1 概述 .41.1.1 風(fēng)光互補(bǔ)路的背景 . 51.1.2 風(fēng)光互補(bǔ)路燈的發(fā)展過程及現(xiàn)狀 . 51.1.3 風(fēng)光互補(bǔ)路燈的意義 . 61.1.4 風(fēng)光互補(bǔ)路燈的原理 . 82 設(shè)計(jì)需求 . 93 系統(tǒng)初始化設(shè)計(jì) . 103.1 當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)資料. 103.2燈源及燈桿設(shè)計(jì). 113.2.1 照明方式的選擇 . 113.2.2 燈桿高度及路燈間距的計(jì)算 . 123.2.3 路燈燈源的選擇 . 123.2.4 燈桿強(qiáng)度 .

2、 133.3 蓄電池的選擇. 173.3.1 蓄電池的選擇 . 173.3.2 蓄電池的計(jì)算 . 183.4 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì) . 183.4.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的選擇 . 183.4.2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率的確定 . 183.5 太陽能電池組件設(shè)計(jì). 193.5.1 太陽能電池組件功率的選擇 . 193.5.2 太陽能電池組件功率的確定 . 193.6 方陣傾斜角設(shè)計(jì). 204 系統(tǒng)的主要配置說明 . 214.1 系統(tǒng)配置表. 212 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)4.2 太陽能組件主要參數(shù). 224.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要參數(shù). 224.4 控制器主要參數(shù)及說明. 234.5 風(fēng)光互補(bǔ)路燈 24v 直

3、流 系統(tǒng)原理圖方框圖. 245 系統(tǒng)建設(shè)及施工 . 245.1 系統(tǒng)建設(shè)流程. 245.2 系統(tǒng)安裝說明. 255.2.1 安裝前須知事項(xiàng) . 255.2.2 安裝準(zhǔn)備 . 265.2.3 安裝操作流程 . 276 系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù) . 306.1 系統(tǒng)的調(diào)試. 306.2 系統(tǒng)的驗(yàn)收. 326.3 系統(tǒng)的維護(hù). 336.4 風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)的防雷及防腐 . 336.5 常見故障及處理. 346.6 使用壽命. 357 系統(tǒng)成本分析 . 358 參考資料 . 368.1 國家標(biāo)準(zhǔn). 368.2 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). 378.3 參考文獻(xiàn). 373 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)1 風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)介紹1.1

4、 概述能源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活必須的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在過去的 200 多年里，建立在煤炭、石油、天然氣等化石燃料基礎(chǔ)上的能源體系極大的推動(dòng)了人類社會(huì)的發(fā)展。但是人類在使用化石燃料的同時(shí)，帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)系統(tǒng)破壞。近年來，世界各國逐漸認(rèn)識到能源對人類的重要性，更認(rèn)識到常規(guī)能源利用過程中對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的破壞，各國紛紛開始根據(jù)國情，治理和緩解已經(jīng)惡化的環(huán)境，并把可再生、無污染的新能源的開發(fā)利用作為可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是利用風(fēng)能和太陽能資源的互補(bǔ)性，具有較高性價(jià)比的一種新型能源發(fā)電系統(tǒng)，具有很好的應(yīng)用前景。風(fēng)光互補(bǔ)路燈是由小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能電池板、蓄電池組、燈具以及

5、燈桿等組成。他的工作原理是：當(dāng)有風(fēng)的時(shí)候，風(fēng)能通過葉輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能；當(dāng)有陽光的時(shí)候，太陽能通過光硅片將光能轉(zhuǎn)換成電能，兩路電能通過電纜引到蓄電池組加以儲存，在晚上的時(shí)候?yàn)闊艟甙l(fā)光提供電能。風(fēng)光互補(bǔ)路燈，是一種新能源路燈的合理應(yīng)用，在經(jīng)歷了多年的努力后，風(fēng)光互補(bǔ)路燈已被越來越多的 人認(rèn)可和應(yīng)用，市場出現(xiàn)了欣欣向榮的局面。4 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)1.1.1 風(fēng)光互補(bǔ)路的背景太陽能是地球上一切能源的來源，風(fēng)能是太陽能在地球表面的另外一種表現(xiàn)形式，由于地球表面的不同形態(tài)（如沙土地面、植被地面和水面）對太陽光照的吸熱系數(shù)不同，在地球表面形成溫差，地表空氣的溫度不同形成空氣對流而產(chǎn)生風(fēng)能。

6、因此，太陽能與風(fēng)能在時(shí)間上和地域上都有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。白天太陽光最強(qiáng)時(shí)，風(fēng)很小，晚上太陽落山后，光照很弱，但由于地表溫差變化大而風(fēng)能加強(qiáng)。在夏季，太陽光強(qiáng)度大而風(fēng)小，冬季，太陽光強(qiáng)度弱而風(fēng)大。風(fēng)能和太陽能在時(shí)間和季節(jié)上如此吻合的互補(bǔ)性，決定了風(fēng)光互補(bǔ)結(jié)合后路燈系統(tǒng)可靠性更高、更具有實(shí)用價(jià)值。因此，風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)是綜合利用風(fēng) 能、光能解決路燈供電困難的最佳方式。1.1.2 風(fēng)光互補(bǔ)路燈的發(fā)展過程及現(xiàn)狀風(fēng)光互補(bǔ)路燈技術(shù)已趨于成熟經(jīng)過 50 年左右的發(fā)展，風(fēng)光互補(bǔ)技術(shù)在光效、壽命、環(huán)保性、發(fā)光強(qiáng)度、色彩、響應(yīng)速度等方面 已經(jīng)比較成熟，大體能夠符合現(xiàn)代人使用需求和審美標(biāo)準(zhǔn)。能源局勢迫使新能源的加緊開發(fā)利用

7、眾所周知，傳統(tǒng)比、不可再生能源（如煤、石油）終究會(huì)枯竭的，電能主要是靠水力發(fā)電和火力發(fā)電。而新能源如風(fēng)能、太陽能并未得到普及，城市道路照明，景觀照明的用電量很大，所以迫切需要加快風(fēng)光互補(bǔ)路燈的建設(shè)。落實(shí)環(huán)境保護(hù)政策、風(fēng)光互補(bǔ)新能源技術(shù)的加緊開發(fā)利用為應(yīng)對全球氣候變化，我國政府承諾到 2020 年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧5 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)化碳排放要比 2005 年下降 40%-45%，節(jié)能提高能效的貢獻(xiàn)率要達(dá)到85%以上，這也給節(jié)能減排工作帶來巨大挑戰(zhàn)。為此，2004 年 7 月 3日科技部、信息產(chǎn)業(yè)部等 6 部委和 14 個(gè)地方政府共同實(shí)施的“國家半導(dǎo)體照明工程”首批 50 個(gè)項(xiàng)目正式

8、啟動(dòng)。2011 年中國政府斥資 400億元用于 led 路燈采購，對 led 路燈使用者提供 30%的財(cái)政補(bǔ)貼。截至 2009 年底，我國共有 led 企業(yè) 3000 余家，其中，年產(chǎn)值上億的有140 家。產(chǎn)業(yè)研究所預(yù)測，2012 年全球 led 照明市場可望達(dá)到 110 億美元，比去年增長 26%；2015 年至 192 億美元，未來四年復(fù)合成長率近 20%。在十屆人大四次會(huì)議的政府工作報(bào)告中，提出了建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的任務(wù)和政策措施，這標(biāo)志我國進(jìn)入了可持續(xù)發(fā)展的新階段，也為可再生能源產(chǎn)品在國家建設(shè)發(fā)展中應(yīng)用創(chuàng)造了機(jī)遇。推廣風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)將為社會(huì)節(jié)約巨大資源。發(fā)展當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)，解

9、決社會(huì)治安及交通問題提供方案，也是對全社會(huì)普及可再生能源知識的最有成效的宣傳，更是促進(jìn)可再生能源技術(shù)應(yīng)用最有效的途徑， 有利于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)及交通的發(fā)展。1.1.3風(fēng)光互補(bǔ)路燈的意義1) 社會(huì)效益風(fēng)光互補(bǔ)路燈處處體現(xiàn)了現(xiàn)代建美化環(huán)境、保護(hù)環(huán)境的理念。風(fēng)光互補(bǔ)路燈是一種造型美觀的高科技環(huán)保產(chǎn)品，安裝風(fēng)光互補(bǔ)路燈，不僅與政府的環(huán)保理念相符，而且能向國民進(jìn)行新能源利用和生態(tài)環(huán)保知識的直觀教育。迎風(fēng)飛轉(zhuǎn)的風(fēng)車可給道路一種動(dòng)感的點(diǎn)綴，更能6 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)突顯我國人民崇尚環(huán)保、重視節(jié)能和跟蹤高新技術(shù)的理念。推廣風(fēng)光 互補(bǔ)路燈對美化當(dāng)?shù)丨h(huán)境有非常積極的意義。2)經(jīng)濟(jì)效益每套 500w、12 米高的常

10、規(guī)路燈設(shè)備報(bào)價(jià) 4000 元/套（含燈桿、燈具、光源）輸變配送設(shè)施每套攤?cè)?000 元，安裝施工費(fèi)用 2000 元/套，一次性投資大約為 1500 元/套。每年的燈具維護(hù)費(fèi)用為 120 元/年，每年耗電 1825kw.h，折合電費(fèi)約為 1300 元/年。按 10 年使用壽命，其間更換一次輸配電設(shè)施和燈具耗費(fèi) 6000 元，總費(fèi)用為 35200元/套。風(fēng)光互補(bǔ)路燈設(shè)備報(bào)價(jià) 20000 元（含風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和燈桿照明系統(tǒng)），采用專業(yè)安裝，費(fèi)用計(jì)入報(bào)價(jià)，每年的維護(hù)費(fèi)用為 80 元，不消耗電能，其間更換兩次儲能和照明裝置約 5000 元，按 10 年計(jì)算總費(fèi)用為 25

11、800 元/套。相比風(fēng)光互補(bǔ)路燈節(jié)省費(fèi)用為 9400 元。按一段 3000 米長的城市道路安裝 200 套路燈每 10 年可以節(jié)約費(fèi)用 188 萬元。按一座中等城市擁有 12 萬套路燈可節(jié)約 11.28 億元。3)環(huán)境效益每套常規(guī)路燈 10 年消費(fèi) 1825kwh 電能，按火力發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗400g/kwh 計(jì)算，共消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)煤 7.3 噸,一座中等城市僅路燈一項(xiàng) 10年消耗 87.6 噸標(biāo)準(zhǔn)煤,增加二氧化碳排放萬噸,二氧化硫 1.75 萬噸,二氧化氮 1.3 萬噸,雜質(zhì)、粉末 15.5 萬噸。雜質(zhì)、粉末直接污染環(huán)境；二氧化碳的排放會(huì)使地球表面升溫，產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”；二氧化硫和二氧化氮隨著雨水排放

12、到地面形成“酸雨”會(huì)使水庫、河流、湖泊的7 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)酸度增加影響植物生長，魚類繁殖，引起建筑物、材料、文化資源的腐蝕，影響人體健康。風(fēng)光互補(bǔ)路燈的能源消耗和環(huán)境污染始終為“零”?？勺鳛槠占靶履茉粗R的好教材.風(fēng)光互補(bǔ)路燈能最直接的向人們展示太陽能和風(fēng)能這種清潔和自然能源的應(yīng)用，展示人類如何利用可再生能源保護(hù)地球的生態(tài)環(huán)境，可作為普及新能源知識的好教材。 1.1.4風(fēng)光互補(bǔ)路燈的原理路燈，作為便民工程，也是耗電大戶。在能源緊張的今天，風(fēng)光互補(bǔ)路燈解決了這一難題，但風(fēng)電互補(bǔ)路燈原理并不為人所知。其實(shí)風(fēng)電互補(bǔ)路燈原理在國外早已普及，了解風(fēng)電互補(bǔ)路燈原理才能更好 的在國內(nèi)將此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)

13、行推廣。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是一種風(fēng)能和光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，風(fēng)光互補(bǔ)路燈工作原理是利用自然風(fēng)作為動(dòng)力，風(fēng)輪吸收風(fēng)的能量，帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?jīng)過控制器的整流，穩(wěn)壓作用，把交流電轉(zhuǎn)換為直流電，向蓄電池組充電并儲存電能。利用光伏效應(yīng)將太陽能直接轉(zhuǎn)化為直流電，供負(fù)載使用或者貯存于蓄電池內(nèi)備用。是風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽電池方陣兩種發(fā)電設(shè)備共同發(fā)電。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站采用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，將電力并網(wǎng)送入常規(guī)電網(wǎng)中。夜間和陰雨天無陽光時(shí)由風(fēng)能發(fā)電，晴天由太陽能發(fā)電，在既有風(fēng)又有太陽的情況下兩者同時(shí)發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)了全天候的發(fā)電功能，比單用風(fēng)機(jī)和太陽能更經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、實(shí)用。適用于道路照明、農(nóng)

14、業(yè)、牧業(yè)、種植、養(yǎng)殖業(yè)、旅游業(yè)、廣告業(yè)、服務(wù)業(yè)、港口、山區(qū)、林區(qū)、8 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)鐵路、石油、部隊(duì)邊防哨所、通訊中繼站、公路和鐵路信號站、地質(zhì) 勘探和野外考察工作站及其它用電不便地區(qū)。2 設(shè)計(jì)需求（1） 風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)推薦使用資源條件當(dāng)?shù)啬昶骄L(fēng)速大于 3.5m/s，同時(shí)年度太陽能輻射總量不 小于 500mj/m 是風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)推薦使用地區(qū)。（2） 互補(bǔ)路燈系統(tǒng)在下列條件下應(yīng)能連續(xù)、可靠地工作a)室外溫度：25 45 ；b)室內(nèi)溫度：040；c) 空氣相對濕度：不大于 90%(255)；d)海拔高度不超 過 1000m。（3） 結(jié)合北京風(fēng)力和光照情況使路燈能實(shí)現(xiàn)夜間照明 2

15、 天 需求。（4）風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)在以下環(huán)境中運(yùn)行時(shí)，應(yīng)由生產(chǎn) 廠家和用戶共同商定技術(shù)要求和使用條件a)室外溫度范圍超出2545 的地區(qū)；b)室內(nèi)溫度范圍超出 040的用戶；c)海拔高度超過 1000m 的地區(qū)； d)鹽霧或沙塵嚴(yán)重地區(qū)。9 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)3 系統(tǒng)初始化設(shè)計(jì)3.1 當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)資料（1）北京地區(qū)全年各月的月平均太陽輻射值單位：mj/(m2d)（2）北京地區(qū)年平均風(fēng)功率密度色斑圖單位：w/m210 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)3.23.2.1燈源及燈桿設(shè)計(jì)照明方式的選擇根據(jù)機(jī)動(dòng)車交通道路照明標(biāo)準(zhǔn)值。路燈位置選擇設(shè)置在昌平區(qū)的次干路上。選取截光型路燈。且不用太高等級的照明

16、條件，同時(shí)考慮到成本問題，最終選擇單側(cè)照明方 案。路燈排列方式如圖：11 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)3.2.2 燈桿高度及路燈間距的計(jì)算 根據(jù)城市道路照明標(biāo)準(zhǔn)截光型路燈的高度最小為路面寬度，即 7.5 米；路燈間距最大為三倍燈桿高度，即 22.5 米。所以最終參數(shù)選定為：h=7.5m，s=22.5m燈桿的高度應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)的地理環(huán)境來決定，保證風(fēng)力機(jī)組的使用不受影響。太陽能電池組件的安裝一般以不與風(fēng)力機(jī)組的風(fēng)葉相干涉為準(zhǔn)，同時(shí)要注意保證太陽能電池組件不被燈桿遮擋。所以燈源的高 度為 7.5m，燈桿的高度為 10m。3.2.3 路燈燈源的選擇1. 材質(zhì)：高純度鋁質(zhì)反射器、燈殼及散熱體；高強(qiáng)度鋼化

17、玻璃罩； 大功率 led 光源；高效率進(jìn)口恒流源。2. 太陽能照明系統(tǒng)中的光源要滿足以下 2 個(gè)條件：a. 壽命要長，光衰要低，這樣才能體現(xiàn)高品質(zhì)照明系統(tǒng)，太陽能照明系統(tǒng)一般也是提供長時(shí)間質(zhì)保期的。b. 為盡可能的降低初期投入成本，事必要減小晶硅片面積和蓄電池容量，這是由電流來決定的。所以相同功率的光源實(shí)際工作電流越小越好，這樣整體造價(jià)就會(huì)下降。12 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)光源的價(jià)格在整個(gè)太陽能照明系統(tǒng)中所占的比例很小很小。3. 適用場所：城市道路，人行道，廣場，學(xué)校，公園，庭院，居住 區(qū)，廠區(qū)以及其他需要室外照明的場所。4. 功率選擇：光源照度 15 lx, led 發(fā)光效率 75lm/

18、w15hs/（0.950.975）=39.47w取燈源功率為 40w3.2.4燈桿強(qiáng)度根據(jù)城市道路照明工程施工及驗(yàn)收規(guī)范和小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)條件的相關(guān)要求，燈桿應(yīng)與風(fēng)力機(jī)組的自振頻率相差很大，可 以抗 12 級臺風(fēng)。最終選定的燈桿厚度為 5mm，強(qiáng)度校核如下：(1) 計(jì)算依據(jù)a) 風(fēng)速 v=120km/h(十二級風(fēng))b)基本風(fēng)壓w0=0.7mpac) 整基桿風(fēng)振系數(shù)取 1.3d) 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)：、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范gb50009-2001、建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范gb5007-2002、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范gb50017-2003、高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范gbj135-9013 / 3822w2風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)

19、(2) 設(shè)計(jì)條件基本數(shù)據(jù)：170w 硅鐵模塊距地面高度 10m，面積 1.34m ,每塊重量 45kg, 220w 硅鐵模塊距地面高度 7m，面積 1.74 m ,每塊重量30kg,燈桿截面為圓形，燈桿上口徑直徑 d 為 120mm，底部下口徑直徑 d 為 260mm，厚度 =5mm。法蘭厚度為 20mm,直徑 500mm。材料為 q235 鋼，屈服強(qiáng)度為 f 屈=240n/mm2，燈桿高度為 10m，路燈含模塊燈頭總重為 380kg。(3) 燈柱強(qiáng)度計(jì)算a) 風(fēng)載荷系數(shù)wk=zszrw0式中： k 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kn/ m ）；z高度 z 處的風(fēng)振系數(shù)；s風(fēng)荷載體型系數(shù)；z風(fēng)壓高度變化系數(shù)；

20、r高聳結(jié)構(gòu)重現(xiàn)期調(diào)整系數(shù)，對重要的高聳結(jié)構(gòu)取 1.2。 b) 太陽能板：高度為 10m 和 7m風(fēng)壓高度變化系數(shù) z 取 1.38風(fēng)荷載體型系數(shù) s =0.8r=1.2整基桿風(fēng)振系數(shù)z 取 1.3燈盤風(fēng)載荷系數(shù) wk1=zszurw014 / 38+ww sww s風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)=1.30.81.381.20.7=1.2kn/ m c) 燈桿：簡化為均布荷載風(fēng)壓高度變化系數(shù) z 取 1.38風(fēng)荷載體型系數(shù) s =0.6 r=1.22整基桿風(fēng)振系數(shù)z 取 1.3燈桿風(fēng)載荷系數(shù) wk2=zszrw0=1.30.61.381.20.7=0.90kn/ m2d) 太陽能板及燈桿迎風(fēng)面積ss太陽能板

21、 1太陽能板 2=(1.34+1.34)sin22=0.96 =1.74sin22 =0.63 s燈桿=(0.12+0.26)10/2=1.9 (4) 內(nèi)力計(jì)算彎矩設(shè)計(jì)值：m=m m燈盤 燈桿m=q k 1 s太陽能板10m+q k 2 燈桿 5m=1.41.20.9610+1.41.20.637+1.40.901.95=35.5 knm最大剪力 v=q k 1 s太陽能板 +q k 2 燈桿=5.05kn式中 q-載荷組合系數(shù)15 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)(5) 燈柱根部應(yīng)力燈柱根部最大應(yīng)力應(yīng)小于燈柱材料的許應(yīng)力即 max=m/w+p/a +2v/a式中 m/w彎曲應(yīng)力p/a軸向應(yīng)力2v/

22、a剪應(yīng)力由前面計(jì)算出燈柱總彎矩為 m=34.25knm w抗彎截面系數(shù) w=i/yi 為截面慣性矩y 為應(yīng)力點(diǎn)到中性軸的距離截面慣性矩 i=( d4-d4)/64d-燈柱根部內(nèi)徑d-燈柱根部外徑i=3.14(260mm)4-(250mm)4/64=0.32108 mm4彎曲應(yīng)力 max=my/i=35.5106 nmm130mm/0.32108 mm4=144.2n/ mm軸向應(yīng)力-p/a2=144.2mpap軸向負(fù)荷p=路燈總重=380kg穩(wěn)定系數(shù)a燈桿根部截面積。當(dāng)長細(xì)比=2l/i=(2x10000)/(0.707x130)=218 時(shí)16 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)查表得=0.103 式

23、中:l燈桿高度 10000mm i0.707r. r=260/2=130軸向應(yīng)力 p/a=(3809.8)/(0.1034.08103 mm2)=8.86 n/ mm2=8.86mpa最大剪應(yīng)力 max=2v/a=(25.05103n)/4.08103 mm2=2.47 n/ mm 2 =2.47mpa式中 v-最大剪力燈柱根部最大應(yīng)力為max=144.2+8.86+2.47=155.53mpa由于max=155.53mpa右邊=30a，符合要求。所以選擇 80w 太陽能電池組件。3.6 方陣傾斜角設(shè)計(jì)根據(jù)前人的經(jīng)驗(yàn)及大量的實(shí)踐，在確定最佳傾角有下面兩個(gè)要點(diǎn)： (1) 板面的最佳傾角大致等于應(yīng)

24、用所在地的緯度。(2) 為了達(dá)到最好的接受光照的目的，板面傾角在上一個(gè)要點(diǎn)的基礎(chǔ)上再增加 5到 10。以使該傾角能保證接受光照量最弱的月份能得到在相同緯度數(shù)值下南半球最大光能接收量。這樣往往會(huì)使夏季獲得的 輻射量過少，從而導(dǎo)致方陣全年得到的太陽輻射量偏小?？偨Y(jié)以上兩個(gè)要點(diǎn)，查表可知，北京地區(qū)的太陽能電池板最佳傾 角為+4，北京的維度為 39.8，所以最佳傾角為 43.8。20 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)4 系統(tǒng)的主要配置說明 4.1 系統(tǒng)配置表名稱光源風(fēng)機(jī)太陽能板控制器蓄電池?zé)魲U電纜附件蓄電池箱規(guī)格型號led 24v 40w300w40w風(fēng)光互補(bǔ)12v100ah10m/7.5m單位盞臺塊臺只套

25、套個(gè)數(shù)量1121211備注21 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)4.2 太陽能組件主要參數(shù)型號標(biāo)稱功率 峰值電壓 峰值電流尺寸重量（w）（v） （a）（mm）（kg）tsm-40m 4017.50.5 2.280.2 635*535*403.84.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要參數(shù)型號風(fēng)輪直徑（m）葉片材料葉片數(shù)調(diào)速方式工作風(fēng)速范圍（m/s）切入風(fēng)速（m/s）額定風(fēng)速（m/s）額定功率（w）額定電壓（v）發(fā)電機(jī)形式整機(jī)質(zhì)量（kg）備注fd2.0-0.3/82.0木質(zhì)玻璃鋼涂覆3風(fēng)輪側(cè)偏3-2538300dc24永磁三相交流35標(biāo)準(zhǔn)型22 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)4.4 控制器主要參數(shù)及說明 型號風(fēng)機(jī)額定功率

26、光伏功率最大充電電流最大負(fù)載電流每路最大輸出功率 外形尺寸zyk-型智能控制器300w150w25adc5a120w250*161*75智能控制器是專門為風(fēng)能、太陽能供電的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能控制器。該控制器具有充電保護(hù)和兩路負(fù)載工作時(shí)間控制的功能。具有五種負(fù)載控制方式：全光控、光時(shí)控、晚上兩段控、白天兩段控、全時(shí)控。有通訊接收接口，用戶可自己配置發(fā)射接收模塊，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。 主要特點(diǎn) ：1 式的充電方式，提高蓄電池使用壽命。2 控制兩路直流負(fù)載，負(fù)載工作時(shí)間可靈活控制。3 負(fù)載控制方式：全光控、光時(shí)控、晚上兩段控、白天兩段控、 全時(shí)控。4 沖電壓、過放電壓都可以分別設(shè)置。5 短路保護(hù)：1.25 倍

27、額定電流 60s，1.5 倍額定電流 5s 時(shí)過載 保護(hù)動(dòng)作；大于 3 倍額定電流 0.5s 時(shí)短路保護(hù)動(dòng)作。6 機(jī)輸出電壓超過了蓄電池的充電電壓，系統(tǒng)對風(fēng)機(jī)進(jìn)行泄荷。23 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)7 簡便，四位 led 加上兩個(gè)按鍵，方便用戶參數(shù)設(shè)置。8 485 組網(wǎng)方式。9 線接收接口，用戶可自己配置發(fā)射接收模塊，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。 4.5 風(fēng)光互補(bǔ)路燈 24v 直流 系統(tǒng)原理圖方框圖5 系統(tǒng)建設(shè)及施工 5.1 系統(tǒng)建設(shè)流程安裝流程圖24 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)5.2 系統(tǒng)安裝說明5.2.1 安裝前須知事項(xiàng)(1) 安裝工作應(yīng)在晴朗無風(fēng)的天氣下進(jìn)行。(2) 臺風(fēng)等極端惡劣天氣來臨之前，手動(dòng)

28、將風(fēng)力機(jī)的引線從控制器接線端子上取下，并將其短路，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪處于制動(dòng)狀態(tài)。臺風(fēng)或雷雨結(jié)束后，手動(dòng)將風(fēng)力機(jī)引線重新與控制器上相應(yīng)的接線端 子相連，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。(3) 檢修或拆卸風(fēng)光互補(bǔ)路燈前，手動(dòng)將風(fēng)力機(jī)的引線從控制器接線端子上取下，并將其短路，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪處于制動(dòng)狀態(tài)。 風(fēng)機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)下切勿靠近風(fēng)輪，以免事故發(fā)生。風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)的安裝及檢修請?jiān)趯I(yè)人員的指導(dǎo)下進(jìn)行，或 與經(jīng)銷商聯(lián)系。(4) 勿使用過細(xì)或質(zhì)量不佳的電纜，盡量使用原配電纜。以免引 起漏電或火災(zāi)。(5) 非專業(yè)人員勿打開控制器機(jī)殼。(6) 勿將控制器、逆變器及蓄電池放置在潮濕、雨淋、震動(dòng)、腐25 / 38風(fēng)光

29、互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)蝕及強(qiáng)烈電磁干擾的環(huán)境中，也不能放置在陽光直射、靠近暖爐等熱 源的地方。(7) 為保證風(fēng)光互補(bǔ)的使用效果以及蓄電池使用壽命，聯(lián)系經(jīng)銷 商或自行選配適宜的蓄電池。5.2.2 安裝準(zhǔn)備(1) 檢查工作根據(jù)設(shè)備清單及配件清單來檢查包裝箱內(nèi)的部件及配件、說明書 等是否齊全, 以確保組裝正常進(jìn)行a） 風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)設(shè)備清單檢查設(shè)備是否齊全b） 風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)配件清單按配件清單檢查是否齊全(2) 準(zhǔn)備工具： 5 6 根木頭或金屬樁 6 磅鐵錘 30m 卷尺用于勘測地基或測量設(shè)備 長 1m 直徑 3cm 的固體金屬棒或管子 鐵鏟或者其挖土工具 成套盒裝扳手 30cm 活扳手 套筒扳手26

30、/ 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì) 黃臘管、絕緣膠帶 萬用表 螺絲刀 線鉗 導(dǎo)線若干5.2.3安裝操作流程 安裝流程簡要說明a) 地質(zhì)勘察：風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)對環(huán)境和資源的要求進(jìn) 行地質(zhì)勘察選擇合適的安裝地址。b) 地基：地基基礎(chǔ)坑開挖尺寸應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定，基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于 c20，基礎(chǔ)內(nèi)電纜護(hù)管從基礎(chǔ)中心穿出并應(yīng)超出基礎(chǔ)平面 30 50mm. 澆制鋼筋混凝土基礎(chǔ)前必須排除坑內(nèi)積水。c) 燈桿穿線等：將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，太陽能電池組件，燈源引線在燈 桿相應(yīng)位置引出。d) 組裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)組：參照小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用說明書中整 機(jī)的安裝。e) 安裝太陽能電池組件：按設(shè)計(jì)高度將組件支架固定在燈桿上，

31、注意角度應(yīng)與設(shè)計(jì)要求一致。將太陽能電池組件與組件支架固定好。確定無誤后，將太陽能電池板遮擋，將組件引線與太陽能電池組件接線 盒相連接，注意正負(fù)極性。f) 安裝燈源：將路燈（燈罩、燈源成套后）與燈桿固定好，完成接27 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)線工作。g) 豎起燈桿：參照小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用說明書中豎起塔架。 h) 電氣連接，調(diào)試，運(yùn)行：詳見下節(jié)。(2) 風(fēng)光互補(bǔ)路燈 24v 直流系統(tǒng)接線圖安裝時(shí)先接蓄電池，再接風(fēng)機(jī)和太陽板。拆卸時(shí)先卸負(fù)載，然后卸風(fēng)機(jī)，再卸太陽板，最后卸蓄電池。有正負(fù)極的地方注意別接反。 連接要求a) 系統(tǒng)內(nèi)各部件之間電路的連接應(yīng)是固定式可靠連接，部件之間不 允許使用插頭、插座

32、方式互聯(lián)。b) 系統(tǒng)輸出端與外電路的連接應(yīng)當(dāng)是固定連接，或者系統(tǒng)輸出端使 用插座。28 / 38風(fēng)光互補(bǔ)路燈的設(shè)計(jì)c) 不應(yīng)使用雙向插頭連接系統(tǒng)輸出端與用戶的外電路。d) 對于系統(tǒng)以外的永久性電路的安裝，所有可能由于暴露而受損的 導(dǎo)線都應(yīng)用導(dǎo)線管保護(hù)。 電路連接規(guī)程a) 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)各部件安裝完畢，外電路施工完工后，應(yīng)按下列順序安全可靠地進(jìn)行系統(tǒng)部件連接和系統(tǒng)與外電路的連接。 b) 蓄電池與蓄電池連接。c) 將控制器與蓄電池組連接，雖有防反接保護(hù)，也應(yīng)注意不可將電 池正、負(fù)極性接反。d) 將太陽電池板遮蔽后，與控制器光伏輸人端連接。e) 使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于剎車狀態(tài)，將輸出線與控制器風(fēng)力發(fā)電充電 輸人端連接。f) 控制器與燈的連接。（具體電氣連接線圖見控制器說明書） 風(fēng)力機(jī)、燈桿、組件