百合太阳能路灯方案设计说明.doc

1、目 录一、前言2二、国家政策2三、设计标准及行业标准4四、设计原则4五、太阳能路灯照明系统设计51、太阳能路灯的组成52、工作原理介绍53、系统设计53.1、总体设计53.2、 太阳能电池组件设计63.3、 蓄电池设计73.4、太阳能控制器设计73.5、光源设计73.6、灯杆及支架103.7、防雷接地：114、公司及产品介绍11六|、太阳能灯具和普通灯具的投资比较16一、前言随着世界能源危机的加剧，各国都在寻求解决能源危机的办法，一条道路是寻求新能源和可再生能源的利用；另一条是寻求新的节能技术，降低能源的消耗，提高能源的利用效率。太阳能是地球上最直接最普遍也是最清洁的能源，太阳能作为一种巨量可

2、再生能源，每天达到地球表面的辐射能大约等于2.5亿万桶石油，可以说是取之不尽、用之不竭。太阳能作为一种安全、环保新能源越来越受重视。同时，随着太阳能光伏技术的发展和进步，太阳能灯具产品在环保节能的优势，太阳能路灯、庭院灯、草坪灯等方面的应用已经逐渐形成规模，太阳能发电在路灯照明领域发展已经日趋完善。全球性的能源短缺和环境污染在经济高速发展的中国表现得尤为突出，节能和环保是中国实现社会经济可持续发展急需解决的问题。每年照明消耗电能约占全部电能消耗的12%15%，作为能源消耗的大户，必须尽快寻找可以替代传统光源的新一代节能环保光源。据我国国家绿色照明工程促进项目办公室的专项调查显示，我国照明用电每

3、年在3000亿度以上，道路照明用电量占1/3如用太阳能取代，这相当于总投资规模超过2000亿元的三峡工程的全年发电量。二、国家政策中国光伏发电产业起步于20世纪70年代，经过30多年的努力，迎来了快速发展的新阶段。在“光明工程”和“送电到乡”等国家项目及世界光伏市场的有力拉动下，我国光伏发电产业迅猛发展。到2007年年底，全国光伏系统的累计装机容量达到10万千瓦，2008年太阳能电池的产量达到了200万千瓦。2008下半年以来，金融风暴危及到中国，光伏企业深受影响：订单减少，多晶硅价格下降。这次金融危机的影响是深远的，但太阳能以其独特的优势，决定了它的发展趋势并没有也不可能改变。此次金融危机，

4、对正处于行业洗牌阶段的太阳能产业来说，并不一定是件坏事，反而对促进产业的快速升级具有现实意义。另外中央实行的一些措施都着眼于拉动内需、拉动农村经济发展、拉动中小企业发展，对太阳能热利用行业发展非常有益。在金融危机形势下，2009年3月中国出台了“太阳能屋顶计划”，2009年7月21日财政部、科技部、国家能源局联合宣布在我国正式启动“金太阳”示范工程。这些政策将推动国内太阳能发电市场的发展，在我国政府强有力的政策引导下，光伏产业不仅让国内企业看到了机遇，而且已经吸引了世界的目光。中国科学院党组已正式批准启动实施太阳能行动计划，该计划以2050年前后太阳能作为重要能源为远景目标，并确定了2015年

5、分布式利用、2025年替代利用、2035年规模利用三个阶段目标，太阳能产业在中国市场发展前景广阔。无论是现在还是将来，太阳能都拥有广阔的市场前景。潜力无限的太阳能是一种清洁、高效而且可持续的可再生能源。同时，使用太阳能也是一个明智的选择。如果使用太阳能电池板为您的电器供电，在收到每个月的电费单时，您就能体会到这一点。另外，太阳能是环保的选择如果您知道使用太阳能将为您的孩子留下一个更环保的美好世界，您一定会感到自豪。相关政策：文件编号内容职能部门/时间国发200628号国务院关于加强节能工作的决定2006-8-6国发200823号国务院关于进一步加强节油节电工作的通知国务院2008-8-1财建2

6、009213号关于开展“节能产品惠民工程”的通知高效节能产品推广财政补助资金管理暂行办法财政部 国家发改委2009-5-18新税法财政部税务总局关于节能减排税收优惠政策财政部 税务总局太阳能路灯的优势1、市电照明路灯安装复杂：市电照明路灯工程中有复杂的作业程序，首先要铺设电缆，这里就需要进行电缆沟的开挖、铺设暗管、管内穿线、回填等大量基础工程。然后进行长时间的安装调试，如任何一条线路有问题，则要大面积返工。而且地势和线路要求复杂、人工和辅助材料成本高昂。太阳能路灯安装简便：太阳能路灯安装时，不用铺设复杂的线路，只要做一个水泥基座，然后用不锈钢螺丝固定就可。2、市电照明路灯电费高昂：市电照明路灯

7、工作中需要支付固定高昂的电费，并且需要长期不间断对线路和其它配置进行维护或更换，维护成本逐年递增。太阳能路灯具免电费：太阳能路灯是一次性投入，无任何维护成本，长期受益。3、市电照明路灯存在安全隐患：市电照明路灯在施工质量、景观工程的改造、材料老化、供电不正常、水电气管道的冲突等方面都会带来诸多安全隐患。 太阳能路灯没有安全隐患：太阳能路灯是超低压产品，运行安全可靠。太阳能路灯的其它优势：绿色环保。 4、综上对比所述，太阳能路灯具有安全无隐患、节能无消耗、绿色环保、安装简便、自动控制免维护等特性。三、设计标准及行业标准1、民用建筑电气设计规范JGJ16-92（2008版）2、建筑照明设计标准 G

8、B50034-20043、低压配电设计规范GB50054-954、电气工程电缆设计规范GB50017-945、供配电系统设计规范GB50052-956、10KV及以下变配电所设计规范GB50053-947、工业企业照明设计标准四、设计原则 对于太阳能道路照明系统设计一般我们需要考虑以下几个问题： 1、从功能上道路照明系统的主要功能是保证交通安全，提高交通运输效率、保障人身安全、提供舒适环境、提升政府形象。2、在满足道路照明各项功能需要的基础上，提高道路照明系统的能效，降低系统功耗，节约能源，减少污染，以达到节能和环保的目的3、另外还要结合当地的光资源情况，当地阴雨天气情况，电池板受灰尘覆盖、温

9、度影响、控制器、蓄电池的各种效率等实情况进行综合考虑。五、太阳能路灯照明系统设计 1、太阳能路灯的组成太阳能路灯由以下几个部分组成：太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组、光源、灯杆及支架。2、工作原理介绍 太阳能路灯是利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池板，白天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至5lux左右、太阳能电池板开路电压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控制路灯打开和关闭，同时保护蓄电池，延长蓄电池使用寿命。 3、系统设计3.1、

10、总体设计根据城市道路照明设计标准的规定，道路主干路平均照度12lux，均匀度0.35，次干路平均照度8lux，均匀度0.35，支路平均照度5lux，均匀度0.3。结合百合的实际情况，我们采用高效太阳能LED路灯（光源功率10W，电池板功率60WP），在路面上平均照度可达12lux，均匀度0.4，灯间距100米，单侧排列。基本达到国家标准，基本满足农村道路照明的要求。设计时充分考虑到冬天日照时间短，阴雨天多的情况下（连续阴雨5天），我们采取多项措施保证全年100%的亮灯率。具体有以下几个方面:A、我们加大了太阳能电池板的输出功率，常规情况下10W的光源，太阳能电池板选用55WP，可正常工作。为了

11、保证在平江全年100%的亮灯率，我们针对这个项目选配60WP的太阳能电池板。B、加大了蓄电池的容量，常规情况下10W的光源，选用35AH池蓄电。为了保证在平江全年100%的亮灯率，我们选配38AH的蓄电池。C、除太阳能电池板和蓄电池外，我们在控制器和产品选择上，选用了国内知名大公司的产品，产品获得了多项发明专利和奖项。确保了全年100%的亮灯率。设计效果1照度水平照度最大值为20Lux；水平照度最小值为5Lux；水平照度平均值为12Lux；2显色指数：80以上；3色温： 4000K。3.2、 太阳能电池组件设计 太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分，也是太阳能路灯中价值最高的部分。其作用是将太

12、阳的辐射能力转换为电能，送至蓄电池中存储起来。在众多太阳光电池中较普遍且较实用的是单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池。在太阳光充足、日照好的东西部地区，采用多晶硅太阳能电池为好，因为多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单，价格比单晶低。在阴雨天比较多、阳光相对不是很充足的南方地区，采用单晶硅太阳能电池为好，因为单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定。由于平江平均日照短的特性（经计算平均照时数约为3.2H/天），冬天阴雨天多。综合对比和当地地理环境分析我们采用单晶硅太阳能电池板，太阳能组件选用总功率数60WP的太阳能电池组件，保证连续阴雨5天都能正常亮灯。以充分发挥其性能，保证系统的稳定性。3.3、 蓄电池

13、设计 蓄电池设计容量计算相比于太阳能组件的峰瓦数要简单。 根据上面的计算知道，负载日耗电量4.2AH。在蓄电池充满的情况下，可以连续工作5个阴雨天保证亮灯 。系统选用1只12V38AH的蓄电池就可以满足要求了。 3.4、太阳能控制器设计无论太阳能灯具大小，一个性能良好的充电放电控制器是必不可少的。控制器不仅延长蓄电池的使用寿命，且对它的充电放电条件加以限制，防止蓄电池过充电及深度充电。在温差较大的地方，控制器还具备温度补偿功能。同时我公司太阳能控制器具有路灯控制功能，具有光控、时控功能，并具有夜间自动切控负载功能，便于阴雨天延长路灯工作时间。3.5、光源设计太阳能路灯采用何种光源是太阳能灯具是

14、否能正常使用的重要指标，一般太阳能灯具采用低压节能灯、低压钠灯、无极灯、LED光源。根据道路的实际情况和要求这次方案采用高亮10WLED路灯头，可比原低压钠灯节能60%。从以个几个方面的分析可知是太阳能路灯系统的最佳选择。普通光源LED光源环境污染灯管内的汞有害于人体和环境LED无紫外线、无红外线和热辐射、无汞化、对环境无电磁干扰、无有害射线，是真正的绿色光源施工造价普通光源施工系统造价高昂系统造价低，安装简便、工作稳定可靠、抗人为破坏力强、不需要加反射器，在公共环境中使用更加安全A、LED与传统灯的区别1、常规灯具：高压钠灯或金卤灯正常工作的要求:灯泡+镇流器+触发器,方可正常使用；白炽灯是

15、电能加热发光钨丝来发光；日光灯节能灯是通过高压电能撞击充满低压水银蒸气和其它气体钨阴极管来产生光；4、LED发光二级管，主要依靠载流子的不断移动而发光，光通量高、高亮度、节能。比白炽灯节能90，同样亮度下，只需白炽灯1/10的电能，理论寿命长达10万小时，是白炽灯的100倍，节能灯的40倍，意味着每天工作5小时，可以有20000天免维护的理论保障。由此可见，LED超节能灯是当今社会大力提倡利用的绿色能源产品。除了具有节能、亮度高、寿命长、环保、工作稳定可靠、安全响应快、单色性外，还具有体积小、亮度可控、色彩丰富、无频闪保护眼睛、免维护等优点，可广泛应用于高速公路、城市主干道、工厂、工业园区、商

16、场、办公写字楼、小区、家庭、街道、景观亮化、旅游风景区、公园、庭院绿化带、广场、步行街、健身休闲广场等场所的照明及夜景工程。B、LED照明系统优势自从出现发光二极管LED（ Light Emitting Diode）以来，人们一直在努力追求实现固体光源，随着发光二极管LED制造技术的不断进步和新型材料（氮化物晶体和荧光粉）的开发及应用，LED半导体固体光源性能持续完善并进入实用阶段。白光LED的出现，使高亮度LED应用领域跨足至高效率照明光源市场。发光二极管是一种半导体组件，寿命长；由电转换为光的效率高，耗电量少；同时发光二极管组件是一种极小的发光源，可配合各种应用设备的小型化。白色发光二极管

17、与一般照明比较，除了省电外（用电量是一般灯泡的1/8至1/10，日光灯的1/2，还有寿命长（可达十万小时以上）、发热量低（热辐射少）、反应速度快（可高频操作），对于废弃物的处理既安全又环保（无汞污染）。由于白色发光二极管灯泡具有上述多项优点，可望在二十一世纪取代钨丝灯和水银灯，成为兼具省电和环保概念的新照明光源，也因此被喻为“绿色照明光源”的明日之星。LED用于太阳能路灯的优势所在首先，LED的光效已达120Lm/W，超过节能灯的典型值。它将使LED成为发光效率最高的光源之一。其次，功率型LED具有单向辐射特性。它所发出的大部分光能无须经过反射就可直接到达被照物体，从而使光能能够得到最大限度地

18、发出，大幅度地提高了灯具的效率。三是LED的寿命超长，绿色环保。目前可采购到的功率型LED的平均无故障工作时间多在50000h以上；若每天工作5h，可用20年。它的废弃物几乎可以全部回收利用。这不仅节省能源，还节约了资源，保护了环境。而其他光源废弃后会对环境造成污染，特别是荧光灯废弃后，灯内的汞益出会对环境及水源造成严重污染。四是LED光源可做到无闪烁、无紫外线，热辐射极低，对人眼无任何危害。LED非常适用于室内照明或人们需长时间工作和学习场所的照明，在发光效率的部分，由于传统光源为360的放射状光源，有部分的光并没有被有效的使用，所以传统光源使用在单向照明灯具的发光效率在使用上其光线折射损失

19、高达30%以上，不同于传统光源，LED为120的单向光源，所发出来的光可以完整的被利用。综上所述LED用于太阳能路灯是最合适不过的选择. 3.6、灯杆及支架 （1） 倾角设计 为了让太阳能电池组件在一年中接收到尽可能多的太阳辐射能，我们要为太阳能电池组件选择一个最佳倾角。 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。本次路灯使用地区为平江，依据本次设计参考相关文献中的资料1，选定太阳能电池组件支架倾角为45度。 （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

20、按以上两块分别做分析。 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为2700Pa。若抗风系数选定为27m/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有365Pa。所以，组件本身是完全可以承受27m/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。 在本套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。 路灯的参数如下： 电池板倾角A = 45度 灯杆高度 = 6m 设计选取灯杆直径 = 114mm （3）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

21、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。 3.7、防雷接地：LED路灯的工作电压一般为12V或24V，属安全电压，不做电气保护接地。但太阳能路灯金属灯杆应做防雷接地，接地电阻不大于10欧姆。4、公司及产品介绍型号WL-LED-10太阳能电池组件晶体硅太阳能电池组件，峰值功率: 60WP太阳能板支架44 角钢 热镀锌 喷塑蓄电池高性能、免维护太阳能专用电池12V 38AH控制器12V 10A具有过充电保护，

22、过放电保护，防雷，光控与时控及等功能。防护等级：IP67灯具压铸铝 喷油 防护等级：IP54光源10W大角度（1200）超高亮LED （光源高度5米）电缆2.5mm21太阳能专用硅橡胶紫铜电缆连接方式太阳能专用连接件，IP67，镀银接头，极低的接触电阻和极高的耐候性，确保整灯的长期稳定运行。灯体6米 钢制 热镀锌 喷塑工作模式额定工作5小时整灯全年工作状态全年亮灯率100%，在我们的设计模式下全年正常亮灯率95%适用温度范围-3050参考太阳辐照量3.2KWH/M2.D产品优势1、针对日照时间短的城市（平江）定制研发、生产2、蓄电池采用纳米技术处理，可防水，提高蓄电池寿命1.5倍以上3、控制器

23、采用数字电路技术，智能控制，比常规产品延长3-5天的阴雨天气4、连接线路采用紫铜线缆，减少线组，提高电量利用率无往而不胜的成功案例国内32条道路全年亮灯率100%。主要产品：太阳能路灯、庭院灯；太阳能并网、独立发电系统、家用型发电系统；大（小）功率LED户外及室内照明系列产品。承建国内外离网或并网电站67套，家用型太阳能系统200多套。客户满意度高。六|、太阳能灯具和普通灯具的投资比较以10公里长主路，按两灯间距100米，共需路灯100盏；农村普通灯具按报价500元/套；新农村太阳能路灯报价2450元/套，按使用寿命10年进行分析对比。见下表：灯具类型太阳能灯具普通灯具对比结果对比项目灯具价格

24、2450X100=245000（24.5万元）500X100=50000（5.0万元）太阳能高安装费用100X100=10000（1.0万元）150X100=15000（1.5万元）太阳能低配套费用无1、电缆：10X100X100=100000（10.0万元）2、配电设备（开关、定时器、保险器、机箱、电力增容、等）每盏均摊100元X100=10000（1.0万元）总计11.0万元太阳能低先期投入合计25.5万元17.5万元太阳能略高维护费用蓄电池更换：600X100=60000（6.0万元）总计：6.0万元灯光源为250W钠灯加上损耗实际为300W，每天工作5小时则每天耗电为1.5度，按每度电

25、0.588元计算，则10年共耗电为：1.5X100X365X10X0.588=32.2万元维护费用：灯光源150元X8次X100等于12.0万元，更换人工费200 X8次X100元等于160000（16.0万元）此外还包括控制系统的部件更换，及专门的管理送电人员的工资等费用计为2X10=20万元。总计：80.2万元太阳能低安全性能工作电压为直流12V、24V，绝对安全，性能稳定，不会发生触电事故。工作电压为交流220V，能较稳定，需常年维护。但存在遇洪涝灾害及阴雨天易发生漏电亡人事故。同时易受停电、限电影响。太阳能绝对安全社会效益节省原煤：1068KG减少二氧化碳：3011KG减少二氧化硫：24KG太阳能节能环保费用合计31.5万元97.7万元太阳能低节省费用合计662000元(66.2万元)通过以上分析得知：太阳能一次性投入略高于普通灯具，但其在运行成本及维护上大大节省。太阳能路灯除储电池外整体可用25年，10年后太阳能路灯的经济效益更为可观（每年可节约各种费用达8万多元）。并且完全符合节能减排的国家相关政策，并为子孙后代造福。16