發(fā)布時間：2018/7/2 14:35:50 來源：本站
1.1 太陽能電池
太陽能電池是太陽能路燈的核心部分，其作用是將太陽的光能轉(zhuǎn)換為電能,然后在蓄電池中存儲起來。太陽能電池板材料最主要的材料是硅元素。常見的有以下3種。
1)單晶硅太陽能電池,它的光電轉(zhuǎn)換率約為15%,最高可達(dá)24%,是太陽能電池板中轉(zhuǎn)換率最高的,但其制作成本較高,制約了它的大規(guī)模使用,使用壽命一般可達(dá)15年。在陰雨天比較多、陽光相對不是很充足、日照好的地區(qū)采用較多。
2)多晶硅太陽能電池,它的生產(chǎn)成本較單晶硅電池低,使用范圍較單晶硅電池板廣,但其光電轉(zhuǎn)換率一般在12%左右,使用壽命也相對較短。一般在太陽光充足的地區(qū)采用。
3)非晶硅太陽電池,它硅材料應(yīng)用很少,電耗更低。目前大面積生產(chǎn)的硅薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為5%～10.2%。實驗室目前最高可達(dá)19.1%。但穩(wěn)定性方面不如硅太陽能電池板,并且隨使用時間延長,轉(zhuǎn)換率會衰減。一般在室外陽光不足,光線較弱的的條件下使用。
1.2 蓄電池
蓄電池在系統(tǒng)中起儲存電能和調(diào)節(jié)(釋放)的作用。目前,常用的蓄電池有鉛酸蓄電池、Ni-Cd 蓄電池、Ni-H 蓄電池。在選擇時,需要考慮在夜晚或陰雨天沒有太陽輻射光的情況下,滿足路燈的供電時間及供電量需求。
1.3 太陽能控制器
無論太陽能燈具的大小,一個性能良好的充電、放電控制器是必不可少的。為了延長蓄電池的使用壽命,必須對它的充電、放電條件加以限制,防止蓄電池過度充電及深度充電。在溫差較大的地方,合格的控制器還應(yīng)具備溫度補償功能。太陽能控制器應(yīng)兼具光控、時控功能,并應(yīng)具有夜間自動切控負(fù)載功能,便于陰雨天延長路燈工作時間。
1.4 電光源
表1為主要光源的性能比較。LED光源在光效、電壓、啟動時間、表面溫度和壽命等方面較白熾燈和節(jié)能燈有明顯的優(yōu)勢,而顯色指數(shù)略低不影響其作為戶外道路照明的主要功能,在太陽能路燈系統(tǒng)中可優(yōu)先考慮LED電光源。
表1 幾種主要電光源的性能比較
1.5 燈桿及燈具外殼
燈桿的高度應(yīng)根據(jù)道路的寬度、燈具的間距,道路的照度標(biāo)準(zhǔn)確定。燈具外殼的選擇在美觀和節(jié)能之間均衡考慮。
據(jù)我國太陽能資源劃分,四川省年日照時數(shù)為1 000～1 400 h,屬于最低的Ⅴ類,制約了太陽能在該地區(qū)的發(fā)展和推廣,但在四川盆地外圍日照時數(shù)是相對較高的,甚至接近Ⅰ類地區(qū)。本文以四川省甘孜州某支干路太陽能路燈安裝為例,進(jìn)行本文路燈系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。
2.1 工程概況
甘孜藏族自治州位于四川省西部,全州地處青藏高原東南緣,主要屬青藏高原氣候,其特點是大氣層薄而清潔,透明度好,太陽輻射強,日照時間長,在太陽能資源方面較四川省其他地區(qū)有得天獨厚的優(yōu)越條件,具有太陽能利用的良好基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)卣罅ν茝V太陽能路燈照明,符合新農(nóng)村建設(shè)的宗旨,有利于國家的可持續(xù)發(fā)展。
2.2 方案設(shè)計
2.2.1 電光源
采用LED燈珠,60 W；工作電壓DC24 V；工作溫度：-35℃～40℃。使用壽命大于50 000 h；3 000 h光衰小于1%；10 000 h光衰小于3%；50 000 h光衰不大于30%色溫：≥4 000 K。每天工作10 h,其中進(jìn)入夜間后5 h,路人稀少,可采用半功率,同時減少電池板的配置,有利于節(jié)能。根據(jù)公式：負(fù)載日用電量=全功率前5 h工作時間+半功率后5 h工作時間=60×5+60×0.5×5=450(W·h)。
2.2.2 太陽能電池組件
根據(jù)表2,甘孜州的日平均峰值日照時數(shù)為4.78h,綜合損耗系數(shù)取1.8,根據(jù)經(jīng)驗公式：太陽能電池功率=(負(fù)載日用電量/當(dāng)?shù)厝照諘r數(shù))×綜合損耗系數(shù)可得出 24V系統(tǒng)的太陽能電池功率=(450/4.78)×1.8≈169(W)。
表2 甘孜地區(qū)接收太陽能輻照時數(shù)與月份和太陽板方陣角度關(guān)系 h
太陽能電池組件采用TDB125×125-36-P多晶硅材料兩塊,功率誤差不超過3%；電池片為A類電池片,減反射膜為增強等離子化學(xué)氣相沉積的氮化硅膜,呈深藍(lán)色,無色差,無裂痕,弱光性優(yōu)良；組件邊框為陽極氧化優(yōu)質(zhì)鋁合金邊框制成,其表面氧化膜厚度為≥25 μm,并采用組角邊框；采用優(yōu)質(zhì)抗老化EAV材料層壓而成；組件的透光層采用鋼化玻璃,厚度3 mm,透光率大于92%。
2.2.3 蓄電池
選用閥控式免維護(hù)膠體蓄電池2只12 V,設(shè)計壽命5～8年,實際不低于5年。蓄電池具有良好的深放電特性,深放電后12 h內(nèi),可再充電到額定容量的95%。按連續(xù)陰雨天5 d,加陰雨前一夜的用電,總計6 d計算。系統(tǒng)安全系數(shù)取1.6,根據(jù)經(jīng)驗公式：蓄電池容量=(負(fù)載日用電量/系統(tǒng)電壓)×陰雨天數(shù)×系統(tǒng)安全系數(shù),可計算出24 V系統(tǒng)的蓄電池容量=(450/24)×6×1.6=180(A·h)。
2.2.4 控制器
控制器選用TT12/2420LI-A型,采用MPPT光控開啟和關(guān)閉,可定時控制,適合高原使用。
2.2.5 燈 桿
燈桿總高度8 m,壁厚3.5 mm,上口80 mm,下口170 mm(加裝裝飾底座),熱鍍鋅噴塑,鍍鋅符合《金屬覆蓋層 鋼鐵制件熱浸鍍鋅層技術(shù)要求及試驗方法》(GB/T 13912—2002)標(biāo)準(zhǔn)。顏色為朱紅色,法蘭300 mm×300 mm,厚度14 mm。燈壁采用直徑60 mm圓管,長1.5 m,內(nèi)嵌紅色吉祥結(jié)。燈具到地面6 m。太陽能電池組件支架采用30 mm×50 mm矩管焊接而成,壁厚2 mm。
3.1 安裝流程
電纜溝開挖及電纜敷設(shè)→機械配置→人力資源配置→材料資源配置→路燈基礎(chǔ)施工→燈具安裝及防雷接地。
3.2 安裝注意事項
3.2.1 人力資源配置注意事項
由于工程地處高原地區(qū),高寒缺氧,項目部對進(jìn)場所有施工人員先進(jìn)行健康體檢。選擇身體素質(zhì)好的施工人員,能適應(yīng)高原地區(qū)低氣壓、缺氧的特殊自然環(huán)境。
3.2.2 路燈基礎(chǔ)施工注意事項
路燈基礎(chǔ)嚴(yán)格按照施工圖紙進(jìn)行施工。并保證混凝土澆筑后,能在規(guī)定的時間內(nèi)達(dá)到抗凍臨界強度(≥4 MPa)及拆模強度,以滿足設(shè)計的要求。并注意混凝土的養(yǎng)護(hù),待混凝土完全凝固,才能進(jìn)行路燈安裝。
3.2.3 燈桿起吊注意事項
燈桿起吊之前,先檢查各部位緊固件是否牢固,燈頭安裝是否端正,光源工作是否正常。然后再簡易調(diào)試系統(tǒng)工作是否正常,確認(rèn)一切正常后,方可起吊安裝。
3.2.4 控制器安裝注意事項
接線順序：蓄電池→光板→負(fù)載；拆線順序：負(fù)載→光板→蓄電池→控制器。接線操作時一定注意不能接錯,蓄電池正負(fù)兩極性不能碰撞,不能接反,否則控制器將被損壞。
3.2.5 系統(tǒng)調(diào)試
松開控制器上太陽板連接線,燈亮；接上太陽板連接線,燈熄。同時仔細(xì)觀察控制器上各指示燈的變化。一切正常,方可封好控制箱。
太陽能路燈系統(tǒng)各組件的選型、設(shè)計、安裝對于合理利用太陽能資源起到了重要作用,可以廣泛地用于道路照明,可為當(dāng)?shù)厝〉幂^好的經(jīng)濟和社會效益。
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