绿色节能技术：太阳能路灯配置和常规计算
太阳能路灯以太阳光为能源，白天充电晚上使用，无需复杂昂贵的管线铺设，可任意调整灯具的布局，安全节能无污染，无需人工操作工作稳定可靠，节省电费免维护?/p>
1.系统组成
系统由太阳能电池组件部分（包括支架）、LVD无极灯具、控制箱 （内有控制器、蓄电池）和灯杆几部分构成；使用品牌太阳能电池板光效达到127Wp/m2，效率较高，对系统的抗风设计非常有利；灯头部分以长寿命、高光效、低工作电流的LVD无极灯作为配置光源?br /> 控制箱箱体以不锈钢为材质，美观耐用；控制箱内放置免维护铅酸蓄电池和充放电控制器。系统选用阀控密封式铅酸蓄电池，由于其维护很少，故又被称?ldquo;免维护电?rdquo;，有利于系统维护费用的降低；充放电控制器在设计上兼顾了功能齐备（具备光控、时控、过充保护、过放保护和反接保护等）与成本控制，实现很高的性价比?/p>
2.工作原理
系统工作原理简单，利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池白天电池板接收太阳辐射能并转化为电能输出，经过充放电控制器储存在蓄电池中，夜晚当照度逐渐降低?0lux左右、电池板开路电?.5V左右，充放电控制器侦测到这一电压值后动作，蓄电池对灯头放电。蓄电池放电8.5小时后，充放电控制器动作，蓄电池放电结束。充放电控制器的主要作用是保护蓄电池?/p>
3.电池组件支架
1) 倾角设计
为了让太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多，我们要为太阳能电池组件选择一个最佳倾角?br />
关于太阳能电池组件最佳倾角问题的探讨，近年来在一些学术刊物上出现得不少。根据路灯使用地区来选定太阳能电池组件支架倾角。相关资料可在网上查找?br />
2)抗风设计
在太阳能路灯系统中，结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计。抗风设计主要分为两大块，一为电池组件支架的抗风设计，二为灯杆的抗风设计。下面按以上两块分别做分析?/p>
?太阳能电池组件支架的抗风设计
依据电池组件厂家的技术参数资料，太阳能电池组件可以承受的迎风压强大约?700Pa。若抗风系数选定?7m/s（相当于十级台风），根据非粘性流体力学，电池组件承受的风压只?65Pa。所以，组件本身是完全可以承?7m/s的风速而不至于损坏的。所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接?br />
在路灯系统的设计中电池组件支架与灯杆的连接设计使用螺栓杆固定连接?br />
?路灯灯杆的抗风设?br />
路灯的参数如下：
设定电池板倾角A = 16o 灯杆高度 = 5m
设计选取灯杆底部焊缝宽度δ = 4mm 灯杆底部外径 = 168mm
焊缝所在面即灯杆破坏面。灯杆破坏面抵抗矩W 的计算点P到灯杆受到的电池板作用荷载F作用线的距离?br />
PQ = [5000+?68+6?tan16o]× Sin16o = 1545mm=1.545m。所以，风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M = F×1.545?br />
根据27m/s的设计最大允许风速，2×30W的双灯头长沙光合太阳能路灯电池板的基本荷载为730N。考虑1.3的安全系数，F = 1.3×730 = 949N?br />
所以，M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m?br />
根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩W = π×?r2δ?rδ2?delta;3）?br />
上式中，r是圆环内径，δ是圆环宽度?br />
破坏面抵抗矩W = π×?r2δ?rδ2?delta;3?br />
=π×?×842×4?×84×42?3? 88768mm3
=88.768×10? m3
风荷载在破坏面上作用矩引起的应力 = M/W
= 1466/?8.768×10??=16.5×106pa =16.5 Mpa＜＜215Mpa
其中?15 Mpa是Q235钢的抗弯强度?br />
所以，设计选取的焊缝宽度满足要求，只要焊接质量能保证，灯杆的抗风是没有问题的?/p>
4.控制?/p>
太阳能充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。基本功能必须具备过充保护、过放保护、光控、时控与防反接等?br />
1)当蓄电池电压达到设定值后就改变电路的状态?br />
在选用器件上，目前有采用单片机的，也有采用比较器的，方案较多，各有特点和优点，应该根据客户群的需求特点选定相应的方案，在此不一一详述?br />
2)表面处理
该系列产品采用静电涂装新技术，以FP专业建材涂料为主，可以满足客户对产品表面色彩及环境协调一致的要求，同时产品自洁性高、抗蚀性强，耐老化，适用于任何气候环境。加工工艺设计为热浸锌的基础上涂装，使产品性能大大提高，达到了最严格的AAMA2605.2005的要求，其它指标均已达到或超过GB的相关要求?/p>
5. 太阳能路灯设计中配置常规计算
随着传统能源的日益紧缺，太阳能的应用将会越来越广泛，尤其太阳能发电领域在短短 的数年时间内已发展成为成熟的朝阳产业?br />
1?目前制约太阳能发电应用的最重要环节之一是价格，以一盏双路的太阳能路灯为例，两路负载如为60瓦，（以长江中下游地区有效光?.5h/天、每夜放?小时、增加电池板20％预留额计算）其电池板就需?60W左右，按每瓦30元计算，电池板的费用就要4800元，再加?80AH左右的蓄电池组费用也?800左右，整个路灯一次性投入成本大大高于市电路灯，造成了太阳能路灯应用领域的主要瓶颈?br />
2：蓄电池的使用寿命也应该考虑在整个路灯系统应用中，一般的蓄电池保修三年或五年，但一般的蓄电池在一年、甚至半年以后就会出现充电不满的情况，有些实际充电率有可能下降到50％左右，这必将影响连续阴雨天时期的夜间正常照明，所以选择一款较好的蓄电池尤为重要?br />
3：一些工程商常选用LED灯做为太阳能路灯的照明，但是LED灯的质量层差不齐，光衰严重的LED半年就有可能衰减50％光照度。所以最佳选择为光寿命长、光效高、光衰较慢的LVD无极灯，或者选用低压钠灯等?
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