風(fēng)光互補(bǔ)路燈設(shè)計(jì)

離網(wǎng)光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)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：向枘班級(jí)：能自1201班目錄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(guò)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本地氣象數(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 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)組功率的擬定 183.5太陽(yáng)能電池組件設(shè)計(jì) 193.5.1太陽(yáng)能電池組件功率的選擇 193.5.2太陽(yáng)能電池組件功率的擬定 193.6方陣傾斜角設(shè)計(jì) 204系統(tǒng)的重要配備闡明 214.1系統(tǒng)配備表 214.2太陽(yáng)能組件重要參數(shù) 224.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)重要參數(shù) 224.4控制器重要參數(shù)及闡明 234.5風(fēng)光互補(bǔ)路燈24V直流系統(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)安裝闡明 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(jiàn)故障及解決 346.6使用壽命 357系統(tǒng)成本分析 358參考資料 368.1國(guó)標(biāo) 368.2行業(yè)原則 378.3參考文獻(xiàn) 371風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)介紹1.1概述能源是國(guó)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(guò)去的200數(shù)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(lèi)社會(huì)的發(fā)展。但是人類(lèi)在使用化石燃料的同時(shí)，帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)系統(tǒng)破壞。近年來(lái)，世界各國(guó)逐步認(rèn)識(shí)到能源對(duì)人類(lèi)的重要性，更認(rèn)識(shí)到常規(guī)能源運(yùn)用過(guò)程中對(duì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的破壞，各國(guó)紛紛開(kāi)始根據(jù)國(guó)情，治理和緩和已經(jīng)惡化的環(huán)境，并把可再生、無(wú)污染的新能源的開(kāi)發(fā)運(yùn)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)是運(yùn)用風(fēng)能和太陽(yáng)能資源的互補(bǔ)性，含有較高性?xún)r(jià)比的一種新型能源發(fā)電系統(tǒng)，含有較好的應(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(yáng)能電池板、蓄電池組、燈具以及燈桿等構(gòu)成。他的工作原理是：當(dāng)有風(fēng)的時(shí)候，風(fēng)能通過(guò)葉輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能；當(dāng)有陽(yáng)光的時(shí)候，太陽(yáng)能通過(guò)光硅片將光能轉(zhuǎn)換成電能，兩路電能通過(guò)電纜引到蓄電池組加以?xún)?chǔ)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)歷了數(shù)年的努力后，風(fēng)光互補(bǔ)路燈已被越來(lái)越多的人承認(rèn)和應(yīng)用，市場(chǎng)出現(xiàn)了欣欣向榮的局面。1.1.1風(fēng)光互補(bǔ)路的背景太陽(yáng)能是地球上一切能源的來(lái)源，風(fēng)能是太陽(yáng)能在地球表面的另外一種體現(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(duì)太陽(yáng)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(duì)流而產(chǎn)生風(fēng)能。因此，太陽(yáng)能與風(fēng)能在時(shí)間上和地區(qū)上都有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。白天太陽(yáng)光最強(qiáng)時(shí)，風(fēng)很小，晚上太陽(yáng)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(yáng)光強(qiáng)度大而風(fēng)小，冬季，太陽(yáng)光強(qiáng)度弱而風(fēng)大。風(fēng)能和太陽(yáng)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、更含有實(shí)用價(jià)值。因此，風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)是綜合運(yùn)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(guò)程及現(xiàn)狀風(fēng)光互補(bǔ)路燈技術(shù)已趨于成熟通過(guò)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，大致能夠符合當(dāng)代人使用需求和審美原則。能源局勢(shì)迫使新能源的加緊開(kāi)發(fā)運(yùn)用眾所周知，傳統(tǒng)比、不可再生能源（如煤、石油）終究會(huì)枯竭的，電能重要是靠水力發(fā)電和火力發(fā)電。而新能源如風(fēng)能、太陽(yáng)能并未得到普及，都市道路照明，景觀照明的用電量很大，因此迫切需要加緊風(fēng)光互補(bǔ)路燈的建設(shè)。貫徹環(huán)保政策、風(fēng)光互補(bǔ)新能源技術(shù)的加緊開(kāi)發(fā)運(yùn)用為應(yīng)對(duì)全球氣候變化，我國(guó)政府承諾到單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放要比下降40%-45%，節(jié)能提高能效的奉獻(xiàn)率要達(dá)成85%以上，這也給節(jié)能減排工作帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。為此，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(guó)家半導(dǎo)體照明工程”首批50個(gè)項(xiàng)目正式啟動(dòng)。中國(guó)政府斥資400億元用于LED路燈采購(gòu)，對(duì)LED路燈使用者提供30%的財(cái)政補(bǔ)貼。截至底，我國(guó)共有LED公司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(cè)，全球LED照明市場(chǎng)可望達(dá)成110億美元，比去年增加26%；至192億美元，將來(lái)四年復(fù)合成長(zhǎng)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)省型社會(huì)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的任務(wù)和政策方法，這標(biāo)志我國(guó)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(guó)家建設(shè)發(fā)展中應(yīng)用發(fā)明了機(jī)遇。推廣風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)將為社會(huì)節(jié)省巨大資源。發(fā)展本地經(jīng)濟(jì)，解決社會(huì)治安及交通問(wèn)題提供方案，也是對(duì)全社會(huì)普及可再生能源知識(shí)的最有成效的宣傳，更是增進(jìn)可再生能源技術(shù)應(yīng)用最有效的途徑，有助于本地經(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)路燈到處體現(xiàn)了當(dāng)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，并且能向國(guó)民進(jìn)行新能源運(yùn)用和生態(tài)環(huán)保知識(shí)的直觀教育。迎風(fēng)飛轉(zhuǎn)的風(fēng)車(chē)可給道路一種動(dòng)感的點(diǎn)綴，更能突顯我國(guó)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(duì)美化本地環(huán)境有非常主動(dòng)的意義。2)經(jīng)濟(jì)效益每套500W、12米高的常規(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)用元/套，一次性投資大概為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)0元（含風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和燈桿照明系統(tǒng)），采用專(zhuān)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(chǔ)能和照明裝置約5000元，按計(jì)算總費(fèi)用為25800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(zhǎng)的都市道路安裝200套路燈每能夠節(jié)省費(fèi)用188萬(wàn)元。按一座中檔都市擁有12萬(wàn)套路燈可節(jié)省11.28億元。3)環(huán)境效益每套常規(guī)路燈消費(fèi)1825KWh電能，按火力發(fā)電原則煤耗400g/KWh計(jì)算，共消費(fèi)原則煤7.3噸,一座中檔都市僅路燈一項(xiàng)消耗87.6噸原則煤,增加二氧化碳排放萬(wàn)噸,二氧化硫1.75萬(wàn)噸,二氧化氮1.3萬(wàn)噸,雜質(zhì)、粉末15.5萬(wàn)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到地面形成“酸雨”會(huì)使水庫(kù)、河流、湖泊的酸度增加影響植物生長(zhǎng)，魚(yú)類(lèi)繁殖，引發(fā)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(shí)的好教材.風(fēng)光互補(bǔ)路燈能最直接的向人們展示太陽(yáng)能和風(fēng)能這種清潔和自然能源的應(yīng)用，展示人類(lèi)如何運(yùn)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(shí)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(hù)。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(guó)外早已普及，理解風(fēng)電互補(bǔ)路燈原理才干更加好的在國(guó)內(nèi)將此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)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)路燈工作原理是運(yùn)用自然風(fēng)作為動(dòng)力，風(fēng)輪吸取風(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ㄟ^(guò)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(chǔ)存電能。運(yùn)用光伏效應(yīng)將太陽(yáng)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(yáng)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(wú)陽(yáng)光時(shí)由風(fēng)能發(fā)電，晴天由太陽(yáng)能發(fā)電，在現(xiàn)有風(fēng)又有太陽(yáng)的狀況下兩者同時(shí)發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)了全天候的發(fā)電功效，比單用風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)能更經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、實(shí)用。合用于道路照明、農(nóng)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)、鐵路、石油、部隊(duì)邊防哨所、通訊中繼站、公路和鐵路信號(hào)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)需求風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)推薦使用資源條件本地年平均風(fēng)速不不大于3.5m/s，同時(shí)年度太陽(yáng)能輻射總量不不大于500MJ/m是風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)推薦使用地區(qū)?；パa(bǔ)路燈系統(tǒng)在下列條件下應(yīng)能持續(xù)、可靠地工作a)室外溫度：－25℃~＋45℃；b)室內(nèi)溫度：0℃~＋40℃；c)空氣相對(duì)濕度：不不不大于90%(25℃±5℃)；d)海拔高度不超出1000m。結(jié)合北京風(fēng)力和光照狀況使路燈能實(shí)現(xiàn)夜間照明2天需求。風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)在下列環(huán)境中運(yùn)行時(shí)，應(yīng)由生產(chǎn)廠(chǎng)家和顧客共同商定技術(shù)規(guī)定和使用條件a)室外溫度范疇超出－25℃~＋45℃的地區(qū)；b)室內(nèi)溫度范疇超出0℃~＋40℃的顧客；c)海拔高度超出1000m的地區(qū)；d)鹽霧或沙塵嚴(yán)重地區(qū)。3系統(tǒng)初始化設(shè)計(jì)3.1本地氣象數(shù)據(jù)資料北京地區(qū)全年各月的月平均太陽(yáng)輻射值單位：MJ/(m2?d)北京地區(qū)年平均風(fēng)功率密度色斑圖單位：w/m23.2燈源及燈桿設(shè)計(jì)3.2.1照明方式的選擇根據(jù)機(jī)動(dòng)車(chē)交通道路照明原則值。路燈位置選擇設(shè)立在昌平區(qū)的次干路上。選用截光型路燈。且不用太高等級(jí)的照明條件，同時(shí)考慮到成本問(wèn)題，最后選擇單側(cè)照明方案。路燈排列方式如圖：3.2.2燈桿高度及路燈間距的計(jì)算根據(jù)《都市道路照明原則》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。因此最后參數(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(lái)決定，確保風(fēng)力機(jī)組的使用不受影響。太陽(yáng)能電池組件的安裝普通以不與風(fēng)力機(jī)組的風(fēng)葉相干涉為準(zhǔn)，同時(shí)要注意確保太陽(yáng)能電池組件不被燈桿遮擋。因此燈源的高度為7.5m，燈桿的高度為10m。3.2.3路燈燈源的選擇材質(zhì)：高純度鋁質(zhì)反射器、燈殼及散熱體；高強(qiáng)度鋼化玻璃罩；大功率LED光源；高效率進(jìn)口恒流源。太陽(yáng)能照明系統(tǒng)中的光源要滿(mǎn)足下列2個(gè)條件：a.壽命要長(zhǎng)，光衰要低，這樣才干體現(xiàn)高品質(zhì)照明系統(tǒng)，太陽(yáng)能照明系統(tǒng)普通也是提供長(zhǎng)時(shí)間質(zhì)保期的。b.為盡量的減少早期投入成本，事必要減小晶硅片面積和蓄電池容量，這是由電流來(lái)決定的。因此相似功率的光源實(shí)際工作電流越小越好，這樣整體造價(jià)就會(huì)下降。光源的價(jià)格在整個(gè)太陽(yáng)能照明系統(tǒng)中所占的比例很小很小。合用場(chǎng)合：都市道路，人行道，廣場(chǎng)，學(xué)校，公園，庭院，居住區(qū)，廠(chǎng)區(qū)以及其它需要室外照明的場(chǎng)合。功率選擇：光源照度15lx,LED發(fā)光效率75lm/w15×H×S/（0.95×0.9×75）=39.47W取燈源功率為40W3.2.4燈桿強(qiáng)度根據(jù)《都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》的有關(guān)規(guī)定，燈桿應(yīng)與風(fēng)力機(jī)組的自振頻率相差很大，能夠抗12級(jí)臺(tái)風(fēng)。最后選定的燈桿厚度為5mm，強(qiáng)度校核以下：(1)計(jì)算根據(jù)a)風(fēng)速V=120kb)基本風(fēng)壓=0.7MPac)整基桿風(fēng)振系數(shù)取1.3d)設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)：①、《建筑構(gòu)造荷載規(guī)范》GB50009-②、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB5007-③、《鋼構(gòu)造設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-④、《高聳構(gòu)造設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ135-90(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1.34,每塊重量45kg,220W硅鐵模塊距地面高度7m，面積1.74,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δ=5mm。法蘭厚度為20mm,直徑500mm。材料為Q235鋼，屈服強(qiáng)度為f屈=240N/，燈桿高度為10m，路燈含模塊燈頭(3)燈柱強(qiáng)度計(jì)算a)風(fēng)載荷系數(shù)=βz·μs·μz·μr·式中：—風(fēng)荷載原則值（kN/）；βz—高度z處的風(fēng)振系數(shù)；μs—風(fēng)荷載體型系數(shù)；μz—風(fēng)壓高度變化系數(shù)；μr—高聳構(gòu)造重現(xiàn)期調(diào)節(jié)系數(shù)，對(duì)重要的高聳構(gòu)造取1.2。b)太陽(yáng)能板：高度為10m和風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz取1.38風(fēng)荷載體型系數(shù)μs=0.8μr=1.2整基桿風(fēng)振系數(shù)βz取1.3燈盤(pán)風(fēng)載荷系數(shù)WK1=βz·μs·μz·ur·=1.3×0.8×1.38×1.2×0.7=1.2kN/c)燈桿：簡(jiǎn)化為均布荷載風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz取1.38風(fēng)荷載體型系數(shù)μs=0.6μr=1.2

整基桿風(fēng)振系數(shù)βz取1.3燈桿風(fēng)載荷系數(shù)WK2=βz·μs·μz·μr·=1.3×0.6×1.38×1.2×0.7=0.90kN/d)太陽(yáng)能板及燈桿迎風(fēng)面積=(1.34+1.34)×Sin22°=0.96㎡=1.74×Sin22°=0.63㎡=(0.12+0.26)×10/2=1.9㎡(4)內(nèi)力計(jì)算彎矩設(shè)計(jì)值：M=+M=γQ×××10m+γQ×××5m=1.4×1.2×0.96×10+1.4×1.2×0.63×7+1.4×0.90×1.9×5=35.5kN·m最大剪力V=γQ××+γQ××=5.05kN式中γQ載荷組合系數(shù)(5)燈柱根部應(yīng)力燈柱根部最大應(yīng)力應(yīng)不大于燈柱材料的許應(yīng)力即ξmax=M/W+P/ψA+2V/A式中M/W—彎曲應(yīng)力P/ψA—軸向應(yīng)力2V/A—剪應(yīng)力由前面計(jì)算出燈柱總彎矩為M=34.25kN·mW—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=∏(-)/64d燈柱根部?jī)?nèi)徑D燈柱根部外徑I=3.14×[-]/64=0.32×108彎曲應(yīng)力бmax=M×y/I=35.5×106N·mm×130mm/0.32×108=144.2N/=144.2MPa軸向應(yīng)力P/ψAP—軸向負(fù)荷P=路燈總重=380kgψ—穩(wěn)定系數(shù)A—燈桿根部截面積。當(dāng)長(zhǎng)細(xì)比λ=2L/i=(2x10000)/(0.707x130)=218時(shí)查表得ψ=0.103式中:L—燈桿高度10000mmi—0.707R.R=260/2=130軸向應(yīng)力P/ψA=(380×9.8)/(0.103×4.08×103)=8.86N/=8.86MPa最大剪應(yīng)力τmax=2V/A=(2×5.05×103N)/4.08×103=2.47N/=2.47MPa式中V最大剪力燈柱根部最大應(yīng)力為ξmax=144.2+8.86+2.47=155.53MPa由于ξmax=155.53MPa<屈服強(qiáng)度是安全的。3.3蓄電池的選擇3.3.1蓄電池的選擇=1\*GB2⑴應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用儲(chǔ)能用鉛酸蓄電池和其它適合風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電使用的新型蓄電池；=2\*GB2⑵蓄電池組的串聯(lián)電壓必須與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出電壓相匹配，同時(shí)也必須與太陽(yáng)能電池組件輸出電壓相一致；=3\*GB2⑶蓄電池的容量是由日最低耗電量，設(shè)定的持續(xù)陰天的天數(shù)，最長(zhǎng)無(wú)風(fēng)期的天數(shù)和蓄電池的技術(shù)性能，如自放電率、充放電效率和放電深度等因素共同擬定的。3.3.2蓄電池的計(jì)算系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的為40W/24V的負(fù)載闡明計(jì)算。假定負(fù)載滿(mǎn)負(fù)荷工作的狀況下，按每天使用12小時(shí)計(jì)算，規(guī)定蓄電池在滿(mǎn)充后最少能夠持續(xù)提供負(fù)載2天的電力,現(xiàn)有的蓄電池標(biāo)稱(chēng)功率均以Ah來(lái)計(jì)。設(shè)：x為負(fù)載功率值，y為蓄電池容量值，1.2是預(yù)留系數(shù)：xW×12h×2d×1.2＝24V×yAhy＝96Ah取蓄電池容量100Ah，選用2塊12V/100Ah蓄電池串聯(lián)即足夠滿(mǎn)足規(guī)定。3.4風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)3.4.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的選擇=1\*GB2⑴由本地的年平均風(fēng)速，最低月平均風(fēng)速，無(wú)有效風(fēng)速期時(shí)間的長(zhǎng)短和年度總用電電量，月平均最低用電電量計(jì)算風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的功率。=2\*GB2⑵由年內(nèi)最低的月平均風(fēng)速，選擇風(fēng)力發(fā)電機(jī)組額定風(fēng)速值。3.4.2風(fēng)力發(fā)電機(jī)組功率的擬定應(yīng)用于路燈系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組普通功率為300W-500W。根據(jù)北京市昌平區(qū)的風(fēng)力資源狀況，選擇300W的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。3.5太陽(yáng)能電池組件設(shè)計(jì)3.5.1太陽(yáng)能電池組件功率的選擇太陽(yáng)能電池組的峰值功率由系統(tǒng)日平均最低耗電電量、本地峰值日照小時(shí)數(shù)和系統(tǒng)損失因子來(lái)擬定.在普通正常狀態(tài)下，系統(tǒng)的太陽(yáng)電池組件的最小功率應(yīng)能確保提出供出系統(tǒng)日平均最低發(fā)電電量，并且是日平均最低耗電量的1.8倍以上。3.5.2太陽(yáng)能電池組件功率的擬定充電時(shí)間（小時(shí)）=充電電池容量（Ah）×1.5/充電電流（A）變型得：充電電流（A）=充電電池容量（Ah）×1.5/充電時(shí)間（小時(shí)）設(shè)太陽(yáng)能電池組件功率為xW,每日平都有效日照小時(shí)為5h，每日平都有效風(fēng)速小時(shí)為1.5h，則（xW×5h+300W×1.5）/24V=100Ah×1.5/5h應(yīng)用于路燈系統(tǒng)的太陽(yáng)能電池組件普通功率為60W-120W，現(xiàn)選用x=80W，代入數(shù)據(jù)得：左邊=35.42A>右邊=30A，符合規(guī)定。因此選擇80W太陽(yáng)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，在擬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)用所在地的緯度。(2)為了達(dá)成最佳的接受光照的目的，板面傾角在上一種要點(diǎn)的基礎(chǔ)上再增加5°到10°。以使該傾角能確保接受光照量最弱的月份能得到在相似緯度數(shù)值下南半球最大光能接受量。這樣往往會(huì)使夏季獲得的輻射量過(guò)少，從而造成方陣全年得到的太陽(yáng)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(yáng)能電池板最佳傾角為Φ+4，北京的維度為39.8，因此最佳傾角為43.8°。4系統(tǒng)的重要配備闡明4.1系統(tǒng)配備表名稱(chēng)規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量備注光源LED24V40W盞1風(fēng)機(jī)300W臺(tái)1太陽(yáng)能板40W塊2控制器風(fēng)光互補(bǔ)臺(tái)1蓄電池12V100Ah只2燈桿10m/7.5m套1電纜附件套蓄電池箱個(gè)14.2太陽(yáng)能組件重要參數(shù)型號(hào)標(biāo)稱(chēng)功率（W）峰值電壓（V）峰值電流（A）尺寸（mm）重量（Kg）TSM-40M4017.5±0.52.28±0.2635*535*403.84.3風(fēng)力發(fā)電機(jī)重要參數(shù)型號(hào)FD2.0-0.3/8風(fēng)輪直徑（m）2.0葉片材料木質(zhì)玻璃鋼涂覆葉片數(shù)3調(diào)速方式風(fēng)輪側(cè)偏工作風(fēng)速范疇（m/s）3-25切入風(fēng)速（m/s）3額定風(fēng)速（m/s）8額定功率（w）300額定電壓（v）DC24發(fā)電機(jī)形式永磁三相交流整機(jī)質(zhì)量（Kg）35備注原則型4.4控制器重要參數(shù)及闡明型號(hào)ZYK-Ⅱ型智能控制器風(fēng)機(jī)額定功率300w光伏功率150w最大充電電流25A最大負(fù)載電流DC5A每路最大輸出功率120w外形尺寸250*161*75智能控制器是專(zhuān)門(mén)為風(fēng)能、太陽(yáng)能供電的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能控制器。該控制器含有充電保護(hù)和兩路負(fù)載工作時(shí)間控制的功效。含有五種負(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。有通訊接受接口，顧客可自己配備發(fā)射接受模塊，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。重要特點(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(guò)放電壓都能夠分別設(shè)立。5．短路保護(hù)：1.25倍額定電流60s，1.5倍額定電流5s時(shí)過(guò)載保護(hù)動(dòng)作；不不大于3倍額定電流0.5s時(shí)短路保護(hù)動(dòng)作。6．機(jī)輸出電壓超出了蓄電池的充電電壓，系統(tǒng)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行泄荷。7．簡(jiǎn)便，四位LED加上兩個(gè)按鍵，方便顧客參數(shù)設(shè)立。8．485組網(wǎng)方式。9．線(xiàn)接受接口，顧客可自己配備發(fā)射接受模塊，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5.2系統(tǒng)安裝闡明5.2.1安裝前須知事項(xiàng)(1)安裝工作應(yīng)在晴朗無(wú)風(fēng)的天氣下進(jìn)行。(2)臺(tái)風(fēng)等極端惡劣天氣來(lái)臨之前，手動(dòng)將風(fēng)力機(jī)的引線(xiàn)從控制器接線(xiàn)端子上取下，并將其短路，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪處在制動(dòng)狀態(tài)。臺(tái)風(fēng)或雷雨結(jié)束后，手動(dòng)將風(fēng)力機(jī)引線(xiàn)重新與控制器上對(duì)應(yīng)的接線(xiàn)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(xiàn)從控制器接線(xiàn)端子上取下，并將其短路，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪處在制動(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(qǐng)?jiān)趯?zhuān)業(yè)人員的指導(dǎo)下進(jìn)行，或與經(jīng)銷(xiāo)商聯(lián)系。(4)勿使用過(guò)細(xì)或質(zhì)量不佳的電纜，盡量使用原配電纜。以免引發(fā)漏電或火災(zāi)。(5)非專(zhuān)業(yè)人員勿打開(kāi)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)、腐蝕及強(qiáng)烈電磁干擾的環(huán)境中，也不能放置在陽(yáng)光直射、靠近暖爐等熱源的地方。(7)為確保風(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(xiāo)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(lái)檢查包裝箱內(nèi)的部件及配件、闡明書(shū)等與否齊全,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)備與否齊全b）風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)配件清單按配件清單檢查與否齊全(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(cè)地基或測(cè)量設(shè)備?長(zhǎng)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?黃臘管、絕緣膠帶?萬(wàn)用表?螺絲刀?線(xiàn)鉗?導(dǎo)線(xiàn)若干5.2.3安裝操作流程=1\*GB2⑴安裝流程簡(jiǎn)要闡明a)地質(zhì)勘察：風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)《對(duì)環(huán)境和資源的規(guī)定》進(jìn)行地質(zhì)勘察選擇適宜的安裝地址。b)地基：地基基礎(chǔ)坑開(kāi)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(jí)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(xiàn)等：將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，太陽(yáng)能電池組件，燈源引線(xiàn)在燈桿對(duì)應(yīng)位置引出。d)組裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)組：參考《小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用闡明書(shū)》中整機(jī)的安裝。e)安裝太陽(yáng)能電池組件：按設(shè)計(jì)高度將組件支架固定在燈桿上，注意角度應(yīng)與設(shè)計(jì)規(guī)定一致。將太陽(yáng)能電池組件與組件支架固定好。擬定無(wú)誤后，將太陽(yáng)能電池板遮擋，將組件引線(xiàn)與太陽(yáng)能電池組件接線(xiàn)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，完畢接線(xiàn)工作。g)豎起燈桿：參考《小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組使用闡明書(shū)》中豎起塔架。h)電氣連接，調(diào)試，運(yùn)行：詳見(jiàn)下節(jié)。(2)風(fēng)光互補(bǔ)路燈24V直流系統(tǒng)接線(xiàn)圖安裝時(shí)先接蓄電池，再接風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)板。拆卸時(shí)先卸負(fù)載，然后卸風(fēng)機(jī)，再卸太陽(yáng)板，最后卸蓄電池。有正負(fù)極的地方注意別接反。=3\*GB2⑶連接規(guī)定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。c)不應(yīng)使用雙向插頭連接系統(tǒng)輸出端與顧客的外電路。d)對(duì)于系統(tǒng)以外的永久性電路的安裝，全部可能由于暴露而受損的導(dǎo)線(xiàn)都應(yīng)用導(dǎo)線(xiàn)管保護(hù)。=4\*GB2⑷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，外電路施工竣工后，應(yīng)按下列次序安全可靠地進(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(yáng)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)組處在剎車(chē)狀態(tài)，將輸出線(xiàn)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(xiàn)圖見(jiàn)控制器闡明書(shū)）=5\*GB2⑸風(fēng)力機(jī)、燈桿、組件及控制器的安裝連接a)采用電柜箱在燈桿側(cè)，安裝、維護(hù)方便。b)采用地埋式，優(yōu)點(diǎn)是與普通路燈相似，看不見(jiàn)電柜，美觀，防盜性好。缺點(diǎn)維護(hù)不方便，易浸水，成本較高。=6\*GB2⑹系統(tǒng)成型圖6系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)6.1系統(tǒng)的調(diào)試(1)蓄電池、太陽(yáng)能電池組件、燈和控制器的功率配備要匹配，并且額定工作電壓要一致。(2)蓄電池、燈、太陽(yáng)能電池組件到控制器的連線(xiàn)要根據(jù)負(fù)載功率選擇，盡量粗。(3)接上蓄電池之前測(cè)單個(gè)電池電壓，新的蓄電池電壓應(yīng)不不大于13伏。接太陽(yáng)能組件前應(yīng)當(dāng)先測(cè)組件電壓與否達(dá)成原則。風(fēng)力機(jī)運(yùn)行時(shí)結(jié)合風(fēng)力大小測(cè)輸出電壓與否正常（測(cè)量通過(guò)整流橋之后的直流電壓）。(4)控制器安裝：先接蓄電池，再接太陽(yáng)能電池組件，最后接負(fù)載，注意正負(fù)極性。（見(jiàn)控制器闡明書(shū)）(5)安裝之后結(jié)合當(dāng)時(shí)天氣狀況測(cè)充電電流與否正常并做好統(tǒng)計(jì)。(6)光控啟動(dòng)/關(guān)閉功效檢測(cè)：蓄電池組兩端電壓不不大于24.8伏的狀況下斷開(kāi)組件觀察負(fù)載與否工作。如果工作證明光控啟動(dòng)功效正常。再接上組件觀察負(fù)載與否停止工作，如果負(fù)載關(guān)閉證明光控關(guān)閉功效正常。(7)定時(shí)關(guān)閉功效測(cè)試：按照控制器闡明書(shū)調(diào)節(jié)負(fù)載工作時(shí)間（例如原廠(chǎng)默認(rèn)值為6小時(shí)，注：控制器掉電之后自動(dòng)恢復(fù)原廠(chǎng)默認(rèn)值）則如果負(fù)載工作6小時(shí)左右關(guān)閉，證明時(shí)控關(guān)閉功效正常。如果遠(yuǎn)遠(yuǎn)局限性6小時(shí)而負(fù)載關(guān)閉時(shí)，立刻測(cè)量蓄電池電壓，如果在22.8伏左右證明電量局限性，控制器自動(dòng)關(guān)閉負(fù)載。(8)時(shí)控啟動(dòng)功效測(cè)試：負(fù)載由光控啟動(dòng)（第一次啟動(dòng)是光控啟動(dòng)）工作到設(shè)定時(shí)間后時(shí)控關(guān)閉，觀察到設(shè)定時(shí)間后負(fù)載與否正常啟動(dòng)，如果不啟動(dòng)，測(cè)量蓄電池電壓排除電量局限性的可能性，如果達(dá)成啟動(dòng)電壓24.8伏而不啟動(dòng)則證明該功效失效。(9)蓄電池長(zhǎng)久工作在欠壓狀態(tài)有可能造成損壞；如果電壓較低結(jié)合天氣狀況判斷，如果儲(chǔ)電量不夠就更換大容量蓄電池；或者提高充電效率。（闡明：過(guò)充保護(hù)、過(guò)充恢復(fù)、過(guò)放保護(hù)、過(guò)放恢復(fù)電壓等參數(shù)以控制器闡明書(shū)為原則）6.2系統(tǒng)的驗(yàn)收工程驗(yàn)收表：6.3系統(tǒng)的維護(hù)(1)風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)一定要按照使用闡明書(shū)及有關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)對(duì)的使用。(2)我們風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)由于采用了新型設(shè)備，維護(hù)保養(yǎng)變得相對(duì)簡(jiǎn)樸，需要時(shí)可對(duì)表面維護(hù)解決，（重要是美觀的考慮，不影響使用性能），要定時(shí)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的回轉(zhuǎn)部分加注潤(rùn)滑脂（外部裝有加油嘴）。6.4風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)的防雷及防腐已考慮防雷及防腐方法,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽(yáng)能電池組件、控制/逆變器、燈桿的設(shè)計(jì)已符合國(guó)標(biāo)規(guī)定，但在雷區(qū)及氣候腐蝕條件特別的地區(qū)使用風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng),需要通過(guò)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際狀況研究增加輔助設(shè)施或修改設(shè)計(jì)方案，北京地區(qū)的實(shí)際狀況不需要。6.5常見(jiàn)故障及解決故障產(chǎn)生的原因排除方法風(fēng)力機(jī)激烈抖動(dòng)1尾翼固定螺釘松動(dòng)2定漿距風(fēng)輪葉片變形3定漿距風(fēng)輪葉片有卡滯現(xiàn)象4固定螺釘松動(dòng)1擰緊松動(dòng)部位2更換漿葉3拆卸潤(rùn)滑保養(yǎng)，重新安裝4上好彈簧墊，緊固螺釘調(diào)向不靈1機(jī)座回轉(zhuǎn)體內(nèi)油泥過(guò)多2機(jī)座回轉(zhuǎn)體內(nèi)有沙土等異物3風(fēng)力機(jī)曾經(jīng)摔倒過(guò)，立桿上端變形1潤(rùn)滑保養(yǎng)2去除異物，潤(rùn)滑保養(yǎng)3效正立桿上端異常雜音1各緊固部位有松動(dòng)之