集中供电太阳能路灯发电系统

1 2 目录一、综合说明 . 31.1 福州大学简介 31.2 集中供电太阳能路灯简介 51.3 系统基本原理 51.4 项目概况 61.5 设计原则 71.6 设计依据 71.7 现场勘查 71.8 安装布置 8二、太阳能资源与气象地理条件 . 82.1 太阳能资源条件分析 . 82.1.1 我国太阳能资源分析 . 82.1.2 福州市太阳能资源分析 . 10 2.2 其他气象条件 . 10 三、设备选型 . 11 3.1 太阳能电池组件设计选型 11 3.2 汇流箱设计选型 12 3.3 充电控制器设计选型 12 3.4 蓄电池设计选型 13 3.5 逆变器设计选型 14 3.6 光源选择 14 3.7 灯杆设计 15 四、系统配置计算 . 16 4.1 太阳电池组件容量计算 16 4.2 光伏控制器计算 17 4.3 蓄电池组容量计算 17 4.4 逆变器计算 18 五、产品配置说明 . 19 3 一、综合说明1.1 福州大学简介福州大学是国家“ 211 工程”重点建设高校， 福建省人民政府与国家教育部共建高校。创建于 1958 年，现已发展成为一所以工为主、理工结合，理、工、经、管、文、法、艺等多学科协调发展的重点大学。学校拥有旗山、怡山、铜盘、厦门工艺美院等多个校区，占地 5000 余亩。学校办学主体位于福州地区大学城旗山校区， 现有公共用房总面积 110 余万平方米，运动场地面积 15 余万平方米。固定资产总值 21 亿元，其中教学科研仪器设备值 6.4 亿元。图书馆藏书近 219 万册，数字资源量 56000（ GB） ，电子图书126 万册。学校网络中心是中国教育和科研计算机网福州主节点。学校设有 19 个以全日制本科生培养为主的学院以及至诚学院、阳光学院等2 个独立学院。 现有国家重点学科 1 个、 国家级重点 （培育） 学科 1 个、 国家“ 211工程”重点学科建设项目 7 个、省级重点学科 23 个。已有博士后流动站 8 个，一级学科博士点 9 个、 二级学科博士点 58 个、 一级学科硕士点 35 个、 二级学科硕士点 141 个、专业学位授权点 11 个 ( 其中工程硕士专业学位授权点含 22 个工程领域 ) 。校党委书记陈永正，校长、校党委副书记付贤智，校党委副书记陈尚义、陈少平，校党委常委、纪委书记邹毅，校党委常委、副校长范更华、王耀华，副校长高诚辉、王健，校长助理陈国龙、黄志刚。学校现有教职工 3088 人， 专任教师 1895 人。 其中中国工程院院士 5 人 （含双聘院士 3 人） ， 国际欧亚科学院院士 1 人， 荷兰皇家科学院院士 1 人； 国家“千人计划”特聘教授 2 人，国家科技三大奖获得者 5 人，“长江学者”特聘教授 2人，国家杰出青年基金获得者 5 人（含讲座教授 1 人） ，“新世纪百千万人才工程”国家级人选 5 人， 教育部“新世纪优秀人才支持计划”人选 8 人， 入选福建省高层次创业创新人才 2 人，闽江学者特聘教授 23 人，讲座教授 7 人，“新世纪百千万人才工程”省级人选 60 人，入选福建省“高等学校新世纪优秀人才支持计划” 68 人，福建省杰出科技人才 7 人，福建省杰出人民教师 2 人，福建省杰出青年基金获得者 9 人，“福建省高校杰出青年科研人才培育计划”入选 134 人。享受政府特殊津贴专家 119 人，博士生导师 208 人，省级重点学科带头 23人。 2 个团队入选教育部“长江学者和创新团队发展计划”， 12 个团队入选“福建省高校科技创新团队培育计划”。学校为国家教育部批准可招收外国和港、 澳、 台地区本科生、 研究生的高校，在校全日制学生近 50000 人。 其中普通本一批学生 21500 余人， 各类研究生 7700余人 （其中博士生近 500 人） ； 至诚学院本科生 9500 余人， 阳光学院本科生 6400余人。建校以来，已为国家培养了全日制博硕士研究生、本专科毕业生近 20 万人。学校拥有 2 个国家级人才培养基地、 3 个国家级实验教学示范中心、 1 个国家人才培养模式创新实验区、 3 门国家精品课、 1 门国家双语教学示范课程、 7个国家特色专业、 1 个国家教学团队， 10 个省级研究生教育创新基地， 是教育部“卓越工程师教育培养计划”改革试点高校及教育部“国家大学生创新性实验计划”实施高校。 “十一五”以来， 学校获国家级教学成果奖二等奖 1 项， 省级教学成果奖 8 项，本科生参加各类学科竞赛获 50 项国际奖， 758 次国家级奖。2010 年学校成为全国专业学位研究生教育综合改革试点单位，并成功跻身全国50 所工程硕士研究生教育创新高校。学校现有省级以上科技创新平台 51 个，即： 1 个化肥催化剂国家工程研究中心， 1 个国家环境光催化工程技术研究中心， 1 个平板显示技术国家地方联合工程实验室， 1 个土木工程防震减灾信息化国家地方联合工程研究中心， 1 个省部共建国家重点实验室培育基地， 3 个省部共建教育部重点实验室， 1 个教育部工程研究中心， 42 个省级工程（技术）研究（设计）中心、工程实验室及开发研究基地。“十一五”以来，学校获各类科技项目 4500 余项，科研资助经费接近 8.3 亿元； 科技成果获得省部级以上奖项 120 余项；国家专利授权总量 430余件；科技论文被三大检索收录 4100 余篇。科技服务工作快速发展，“产学研用”合作进一步深化， 对外签订技术合同 1300 余项， 实际到校经费 2.4 亿余元；成为全省高校中唯一获科技部批准筹建国家技术转移示范机构的高校； 集科学研究、 企业孵化、 创业人才培养、 闽台合作交流和公共服务等功能为一体的国家大学科技园建设正全面展开。学校大力开展对外合作交流。 已与国内许多高校、 科研院所建立了良好的校际、校所协作关系；不断加强校地、校企、校军合作，对区域经济社会发展的贡5 献度日益彰显； 积极承办国际或全国性大型学术交流会议， 增强社会学术影响力；积极开展对台、 港、 澳地区的科教文化交流， 与多所台湾地区大学签订了校际友好合作协议；积极开展中西文化交流，建有国内首个西方文献典籍中心 --- “西观藏书楼”，成立了国际汉学研究院；先后与美、英、德、法、俄、日、韩等国家 20 多所高校建立了校际协作关系。学校已成为福建省与国际及台、港、澳地区科教文化交流的一个重要窗口。学校确立了走区域特色创业型强校之路的办学理念， 正朝着建设具有较强学科相对优势， 体现教学研究型办学特色和开放式办学格局的我国东南强校的奋斗目标大步迈进，努力为国家和海峡西岸经济区建设作出更大的贡献！1.2 集中供电太阳能路灯简介针对部分有遮挡地段需要安装太阳能路灯的情况， 可以对灯具采用集中供电的方式， 即： 将所有太阳能灯具需要的太阳能电池板集中到一个不影响采光的支架上安装，然后由系统对各个路灯进行供电。1.3 系统基本原理系统由太阳电池组件组成的光伏方阵、 太阳能充放电控制器、 蓄电池组、 离网型逆变器、 路灯等构成。 光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能， 通过太阳能充放电控制器给负载供电， 同时给蓄电池组充电； 在无光照时， 通过太阳能充放电控制器由蓄电池组给直流负载供电， 同时蓄电池还要直接给独立逆变器供电，通过独立逆变器逆变成交流电，给路灯供电。集中供电太阳能路灯发电系统原理图6 (1) 太阳电池组件是太阳能供电系统中的主要部分， 也是太阳能供电系统中价值最高的部件， 其作用是将太阳的辐射能量转换为直流电能；(2) 汇流箱在太阳能光伏发电系统中，为了减少太阳能光伏电池阵列与逆变器之间的连线。(3) 太阳能充电控制器其作用是对太阳能电池组件所发的电能进行调节和控制， 最大限度地对蓄电池进行充电，并对蓄电池起到过充电保护的作用；(4) 蓄电池组其主要任务是贮能，以便在夜间或阴雨天保证负载用电；(5) 离网型逆变器离网发电系统的核心部件， 负责把直流电转换为交流电， 供交流负荷使用。 为了提高光伏发电系统的整体性能， 保证电站的长期稳定运行， 逆变器的性能指标非常重要。(6) 庭院灯庭院灯是户外照明灯具的一种， 通常是指 6 米以下的户外道路照明灯具， 其主要部件由：光源、灯具、灯杆、法兰盘、基础预埋件 5 部分组成，因为庭院灯其具有多样性、 美观性具有美化和装饰环境的特点， 所以也被称之为景观庭院灯。 主要应用于城市慢车道、窄车道、居民小区、旅游景区，公园、广场等公共场所的室外照明，能够延长人们的户外活动的时间，提高财产的安全。1.4 项目概况（ 1）项目名称：集中供电太阳能路灯发电系统（ 2）主要照明： LED庭院灯（ 3）主要发电设备：普通晶体硅光伏组件（ 4）关键电气设备：光伏发电专用逆变器。（ 5）光伏组件支撑系统：固定倾角式金属支架（ 6）选址：福州大学位于福建省福州市福州地区大学城学园路 2 号，工程位置坐标范围：北纬 26.06 东经 119.32 。7 1.5 设计原则（ 1） 根据福州地区的太阳能资源具体情况和负载耗电量确定太阳能发电的容量。（ 2） 保证所有设备供电。（ 3） 传输及附属设备考虑全天供电，最大每日。（ 4） 经济、美观、实用、可靠。1.6 设计依据（ 1） 福州大学对此系统提出的主要参数指标■ 满足每日供电时间为 6 小时；■ 蓄电池容量能满足负载每天 6 小时连续供电 3 天；■ 照明灯为庭院灯，每盏功率为 6W；1.7 现场勘查集中供电太阳能路灯由于采用太阳能辐射进行集中发电照明， 对于路灯和太阳能板安装的具体地点具有特殊的要求，安装前必须对安装地点进行现场勘查。勘查的内容主要有：1）察看安装路段道路和安装太阳能板地段两侧是否有树木、建筑等遮挡 ,有树木或者建筑物遮挡可能影响照明和采光的， 测量其高度以及与安装地点的距离，计算确定其是否影响太阳能电池组件采光和路灯照明。2）观察太阳能板和路灯安装位置上空是否有电缆、电线或其它影响太阳能板和路灯安装的设施（注意：严禁在高压线下方安装系统）；3）了解太阳能板、路灯安装部位地下是否有电缆、光缆、管道或其它影响施工的设施， 是否有禁止施工的标志等。 安装时尽量避开以上设施， 确实无法避开时，请与相关部门联系，协商同意后方可进行施工。4）避免在低洼或容易造成积水的地段安装；5）对安装地段进行现场拍照；6）测量路段的宽度、长度、遮挡物高度和距离等参数，记录路向并和照片等资料一起提供给方案设计者供参考。8 1.8 安装布置根据道路的宽度、 照明要求， 安装布灯方式为单侧布置。 下图为路灯的三种不等方式。a 、单侧布置b 、双侧对称布置；c 、双侧交错布置二、太阳能资源与气象地理条件2.1 太阳能资源条件分析2.1.1 我国太阳能资源分析地球上太阳能资源的分布与各地的纬度、 海拔高度、 地理状况和气候条件有关。 资源丰度一般以全年总辐射量和全年日照总时数表示。 就全球而言， 美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大，为世界太阳能资源最丰富地区。我国属太阳能资源丰富的国家之一， 全国总面积 2/3 以上地区年日照时数大于 2000 小时。9 图 2-1 我国太阳能资源分布我国将图 2-1 中日照辐射强度超过 9250MJ/m2 的西藏西部地区以外的地区分为五类。一类地区 全年日照时数为 3200～ 3300 小时，年辐射量在 7500～ 9250MJ/m2。相当于 225～ 285kg 标准煤燃烧所发出的热量。主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地。二类地区 全年日照时数为 3000～ 3200 小时，辐射量在 5850～ 7500MJ/m2，相当于 200～ 225kg 标准煤燃烧所发出的热量。 主要包括河北西北部、 山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。此区为我国太阳能资源较丰富区。三类地区 全年日照时数为 2200～ 3000 小时，辐射量在 5000～ 5850 MJ/m2，相当于 170～ 200kg 标准煤燃烧所发出的热量。主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、 福建南部 、江苏中北部和安徽北部等地。四类地区 全年日照时数为 1400～ 2200 小时，辐射量在 4150～ 5000 MJ/m2。相当于 140～ 170kg 标准煤燃烧所发出的热量。 主要是长江中下游、 福建、 浙江和广东的一部分地区，春夏多阴雨，秋冬季太阳能资源还可以。项目所在地10 五类地区 全年日照时数约 1000～ 1400 小时，辐射量在 3350～ 4190MJ/m2。相当于 115～ 140kg 标准煤燃烧所发出的热量。主要包括四川、贵州两省。此区是我国太阳能资源最少的地区。一、二、三类地区，年日照时数不小于 2200h，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的 2／ 3 以上，具有利用太阳能的良好条件。四、五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。2.1.2 福州市太阳能资源分析福州大学位于福建省福州市福州地区大学城学园路 2 号，工程位置坐标范围：北纬 26.06 东经 119.32 ，属于典型的亚热带海洋性季风气候，全年冬短夏长，年平均气温在 19℃以上，无霜期长达 326 天，阳光充足，热资源丰富。福州市地区年平均日照数为 1700～ 1980 小时，多年平均太阳总辐射量为 4454.8兆焦／平方米， 相当于近 170kg 标准煤燃烧所发出的热量， 属我国太阳能利用四类地区，为太阳能资源较丰富区，有极高的太阳能利用空间。各月平均总辐射（ MJ/㎡）如下表：月 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 总辐射量 245 231 295 369 409 451 597 537 421 363 285 252 数据来源：福建省气象局2.2 其他气象条件福州位于福建省东部沿海， 闽江下游， 介于北纬 25° 15′ -- 26° 39′， 东经118° 08′ -- 120° 31′。东濒东海，与台湾省隔海相望，西接三明市、南平市，北接宁德市，南邻莆田市，泉州市。地形 福州市区所在地属于典型的河口盆地，盆地四周被群山峻岭所环抱，其海拔多在 600～ 1000 米之间。 东有鼓山， 西有旗山， 南有五虎山， 北有莲花峰。境内地势自西向东倾斜。全市总面积 12154 平方公里，其中市区总面积 1786 平方公里。气候 福州位于欧亚大陆东南边缘， 东临太平洋， 属典型的亚热带季风气候。11 福州气候资源丰富，气温适宜，温暖湿润，四季常青，雨量充沛，霜少无雪，夏长冬短，无霜期达 326 天。年平均日照数为 1700～ 1980 小时；年平均降水量为900～ 2100 毫米； 年平均气温为 16～ 20℃， 最冷月 1～ 2 月， 平均气温达 6～ 10℃；最热月 7～ 8 月，平均气温为 24～ 29℃。极端气温最高 42.3 ℃，最低 -2.5 ℃。年相对湿度约 77%。近年来常出现热岛效应，又福州为盆地地形，夏季中午气温高达 36℃以上。福州主导风向为东北风，夏季以偏南风为主。 7～ 9 月天气炎热，是台风活动集中期， 每年平均台风直接登陆市境有 2 次。 最佳旅游季节为每年 4～11 月。春季 （ 3～ 5 月） ： 常阴雨绵绵， 气温变化较大， 是一年中阴雨天最多的季节。有春雨期（ 3～ 4 月）和梅雨期（ 5 月）之分，春雨期天气冷热多变，有的年份还会出现倒春寒天气和冰雹等强对流天气； 梅雨期温度显著升高， 湿度大， 雨水多。夏季 （ 6～ 9 月） ： 以晴热高温天气为主， 是出现局地热雷雨天气和热带风暴、台风活动最集中的时期；秋季（ 10～ 12 月） ：天高云淡，日照充足，湿度减小，温度适宜；冬季（ 1～ 2 月） ：雨量一般较少，气候温和，极少有零下低温出现。三、设备选型3.1 太阳能电池组件设计选型太阳电池组件是将太阳光能直接转变为直流电能的阳光发电装置。 根据用户对功率和电压的不同要求， 制成太阳电池组件单个使用， 也可以数个太阳电池组件经过串联（以满足电压要求）和并联（以满足电流要求），形成供电阵列提供更大的电功率。 太阳电池组件具有高面积比功率， 长寿命和高可靠性的特点， 在20 年使用期限内，输出功率下降一般不超过 15%。一般来说， 太阳电池的发电量随着日照强度的增加而按比例增加。 随着组件表面的温度升高而略有下降。太阳电池组件的峰值功率 Wp是指在日照强度为1000W/M2,AM为 1.5 ，组件表面温度为 25℃时的 Imax*Umax的值。随着温度的变化，电池组件的电流、电压、功率也将发生变化，组件串联设计时必须考虑电压负温度系数。12 设计拟采用单晶硅太阳电池组件。■ 组件由 72 片 125 的单晶硅太阳电池串联组成。■ 阳极氧化铝合金边框构成实用的方形结构，允许单个使用或阵列使用，■ 配有标准支架系统，安装孔■ 保证 25 年使用寿命。■ 防尘接线盒，保证接线的安全可靠。■ 银白色铝合金边框、高透光率钢化玻璃、白色 TPT衬底。■ 典型参数：标准测试条件： （ AM1.5 ）辐照度 =1000W/m 2 ，电池温度 =25 ℃电池正常工作温度 50 ℃ 峰值功率（ Wp ） 180W 短路电流温度系数 ＋ 0.4mA/ ℃ 开路电压 (Voc) 43.8V 开路电压温度系数 － 60mV/ ℃ 最大功率电压 (Vmp) 35.9V 填充因子 70 ％ 短路电流 (Isc) 5.54A 边框接地电阻 ≤ 1ohm 最大功率电流 (Imp) 5.01A 迎风压强 2400Pa 重量 15Kg 绝缘电压 ≥ 600V 外型尺寸 (cm) 1580× 808× 35 共需要 16 块单块 36 伏的 180Wp太阳能电池板， 2 块串联为一组，共 8 组并联，总功率： 2880Wp。选用单晶硅太阳能电池板， 发电效率高， 寿命长采用表面采用绒面低铁钢化玻璃，减小组件对太阳光的反射，达到对大发电量。3.2 汇流箱设计选型本项目使用 8 路防雷汇流箱，其光伏组件为单晶硅，单晶硅接线原则为每 2块串联为一组，共 8 组并联接入一台防雷汇流箱。防雷汇流箱可以直接安装在光伏支架或箱柜上， 同时可接入 8 路太阳能板串列，每路最大工作电流达 10A； ；每路光伏串列具有二极管防反保护功能；配有光伏专用防雷器。3.3 充电控制器设计选型为了保护蓄电池、 防止过充电， 在绝大部分的太阳能发电系统中均包含了充电控制器，其最基本功能为当蓄电池饱满时切断充电电流，由于各种蓄电池的充电特性不同，所以，应根据电池类型选择使用的充电控制器。充电控制器主要是对太阳电池组件发出的直流电能进行调节和控制， 并具有对蓄电池进行充电功能。其充电保护模式如下：13 1、直充保护点电压：直充也叫急充，属于快速充电，一般都是在蓄电池电压较低的时候用大电流和相对高电压对蓄电池充电， 但是， 有个控制点， 也叫保护点， 就是上表中的数值， 当充电时蓄电池端电压高于这些保护值时， 应停止直充。直充保护点电压一般也是“过充保护点”电压，充电时蓄电池端电压不能高于这个保护点，否则会造成过充电，对蓄电池是有损害的。2、均充控制点电压：直充结束后，蓄电池一般会被充放电控制器静置一段时间，让其电压自然下落，当下落到“恢复电压”值时，会进入均充状态。为什么要设计均充？就是当直充完毕之后，可能会有个别电池“落后” （端电压相对偏低），为了将这些个别分子拉回来，使所有的电池端电压具有均匀一致性，所以就要以高电压配以适中的电流再充那么一小会， 可见所谓均充， 也就是 “均衡充电”。均充时间不宜过长，一般为几分钟 ~十几分钟，时间设定太长反而有害。对配备一块两块蓄电池的小型系统而言， 均充意义不大。 所以， 路灯控制器一般不设均充，只有两个阶段。3、浮充控制点电压：一般是均充完毕后，蓄电池也被静置一段时间，使其端电压自然下落，当下落至“维护电压”点时，就进入浮充状态，目前均采用PWM（既脉宽调制）方式，类似于“涓流充电”（即小电流充电），电池电压一低就充上一点，一低就充上一点，一股一股地来，以免电池温度持续升高，这对蓄电池来说是很有好处的，因为电池内部温度对充放电的影响很大。其实 PWM方式主要是为了稳定蓄电池端电压而设计的， 通过调节脉冲宽度来减小蓄电池充电电流。 这是非常科学的充电管理制度。 具体来说就是在充电后期、 蓄电池的剩余电容量 （ SOC） >80%时， 就必须减小充电电流， 以防止因过充电而过多释气 （氧气、氢气和酸气）。根据系统的直流电压等级和太阳电池组件的功率配置合适的控制器。 本项目控制器采用 48V。3.4 蓄电池设计选型蓄电池主要是用于储能， 以便在夜间或阴雨天给负载提供电能。 根据系统直流电压等级的要求来配置，蓄电池的选用为： 12V、 200Ah 共 12 个，分成 3 组，4 块一组串联 48 伏，然后 3 组并联。14 3.5 逆变器设计选型逆变器是将直流电能变换为交流电的一种电能转换装置。 离网型逆变器是光伏发电系统中的重要部件之一， 逆变器选型是根据负载的特性 （如阻性、 感性或容性）及负载功率大小进行选择的。设计拟采用逆变器如下 : 逆变器 3000W/48V 特点 : ◆新技术◆高效率◆质量可靠◆高实用性◆使用寿命长输出额定功率 (W) 2800 输出额定电压 (VAC) 220 输入额定电压 (VAC) 48 MPPT 99% 输出频率 50HZ /60HZ ± 5%输出波形 正弦波3.6 光源选择常用的光源类型有：三基色节能灯、高压钠灯、低压钠灯、 LED、陶瓷金卤灯、无极灯等。本项目路灯光源采用高亮度 LED为光源， LED对环境无污染， 使用稳定性高，实现了真正意义上的绿色环保节能照明。 LED有点如下：一、体积小LED基本上是一块很小的晶片被封装在环氧树脂里面，所以它非常小，非常轻。二、使用寿命长有人称 LED光源为长寿灯。 它为固体冷光源， 环氧树脂封装， 灯体内也没有松动的部分， 不存在灯丝发光易烧、 热沉积等缺点， 在恰当的电流和电压下，使用寿命可达 5 万小时，比传统光源寿命长 10 倍以上。三、高亮度、低热量LED使用冷发光技术，发热量比普通照明灯具低很多。四、环保15 LED是由无毒的材料作成，不像荧光灯含水银会造成污染，同时 LED也可以回收再利用。光谱中没有紫外线和红外线，既没有热量，也没有辐射，眩光小，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源五、坚固耐用LED被完全封装在环氧树脂里面，比灯泡和荧光灯管都坚固。灯体内也没有松动的部分，使得 LED不易损坏。六、多变幻LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有 256 级灰度并任意混合，即可产生 256× 256× 256=16777216种颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。七、技术先进与传统光源单调的发光效果相比， LED光源是低压微电子产品。它成功融合了计算机技术、网络通信技术、图像处理技术、嵌入式控制技术等，所以亦是数字信息化产品，是半导体光电器件“高新尖”技术，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。八、综合长寿命 - 寿命可超过 5 万小时， 相比钨丝灯泡的寿命只有 1000 小时， 稳固 - 没有移动部件，没有玻璃，大小 - 大多数的直径只有 5 毫米，能耗 - 高达 9 0%的转换率将电能转化成光能，需要极少的电力供应，环保无毒 - 没有水银等有毒重金属， 多功能性 - 可实现各种颜色变化， 温度低 - 比 HID或白炽灯更少的热辐射，直流低电压 - 某些应用场下更安全。3.7 灯杆设计太阳能路灯常用的是钢质锥形灯杆，其特点是美观、坚固、耐用，且便于做成各种造型，加工工艺简单、机械强度高。常用锥形灯杆的截面形状有圆形、六边形、八边形等，锥度多为 1： 90， 1： 100，壁厚根据灯杆的受力情况一般选在3-5mm。由于太阳能路灯工作的环境是室外，为了防止灯杆生锈腐蚀而降低结构强度， 必须对灯杆进行防腐蚀处理。 防腐蚀的方法主要是针对锈蚀原因采取预防措16 施。防腐蚀要避免或减缓潮湿、高温、氧化、氯化物等因素的影响。常用的方法如下：1）热镀锌：将经过前处理的制件浸入熔融的锌液中，在其表面形成锌和锌铁合金镀层的工艺过程和方法，锌层厚度在 65-90um。镀锌件的锌层应均匀、光滑、无毛刺、滴瘤和多余结块，锌层应与钢杆结合牢固，锌层不剥离，不凸起。2）喷塑处理：热镀锌后再进行喷塑处理，喷塑粉末应选用室外专用粉末，涂层不得有剥落、 龟裂现象。 喷塑处理可以更高的提高钢杆的防腐性能， 且大大提高灯杆的美观装饰性，颜色也可以有多种选择。此外， 由于太阳能灯杆内安装有控制器等电气件 （有的蓄电池也安装在灯杆内） ， 设计太阳能灯杆除了要满足强度和造型方面的要求外， 还必须注意灯杆防水性能和防盗性能， 防止雨水进入灯杆内造成电气故障； 维护门避免采用常规的工具就能打开（如内六角螺栓、钳子等），防止人为进行破坏或盗窃。四、系统配置计算4.1 太阳电池组件容量计算太阳电池组件容量计算，参考公式： P0=(P× t × Q)/( η 1× T)，式中：P0——太阳电池组件的峰值功率，单位 Wp；P——负载的功率，单位 W；t ——负载每天的用电小时数，单位 H；η 1——为系统的效率（一般为 0.85 左右）；T——当地的日平均峰值日照时数，单位 H；Q——连续阴雨期富余系数（一般为 1.2 ～ 2）。根据公式计算：P0=P× t × Q/( η 1× T) ＝ (810 × 6× 1.5)/(0.85 × 3.45) ≈ 2400（ W）本项目是集中供电太阳能路灯， 考虑线损， 取系数 0.8 ， 得出 2400/0.8=2880（ W）太阳电池组件数量： 2880/180≈ 16( 块 ) 因此，本项目 选用 16 块 180Wp太阳电池组件，总功率为 2.88kW，按照 2 块组件串联设计，共 8 个太阳电池串列。17 （备注： 本系统选用 DC48V充电控制器， 太阳电池串列分为 8 路并入汇流箱接入控制器。）4.2 光伏控制器计算系统选用 DC48V光伏控制器额定电流计算，参考公式： I=P0/V ，式中：I ——光伏控制器的控制电流，单位 A；P0——太阳电池组件的峰值功率，单位 Wp；V——蓄电池组的额定电压，单位 V；根据公式计算： I=2880/48=60(A) ，故可选用 1 台 60A充电控制器。（备注：根据系统的电压和控制电流确定光伏控制器的规格型号。）4.3 蓄电池组容量计算蓄电池组的容量计算，参考公式： C=P× t × T/(V × K× η 2) ，式中：C——蓄电池组的容量，单位 Ah；P——负载的功率，单位 W；t ——负载每天的用电小时数，单位 H；V——蓄电池组的额定电压，单位 V；K——蓄电池的放电系数 , 考虑蓄电池效率、 放电深度、 环境温度、 影响因素而定，一般取值为 0.4 ～ 0.7 。该值的大小也应该根据系统成本和用户的具体情况综合考虑；η 2——逆变器的效率；T——连续阴雨天数（一般为 2～ 3 天）。根据公式计算 : C=P× t × T/(V × K× η 2) =810× 6× 3/ （ 48× 0.7 × 0.85 ）≈ 480（ Ah）本项目是集中供电太阳能路灯，考虑线损，取系数 0.8 ，得出 480/0.8=576 因此，系统需配置的蓄电池组容量为 600Ah，同时要满足直流电压 48V的要求，可采用 12 只 12V/200Ah 的蓄电池进行串并联。18 4.4 逆变器计算逆变器额定容量计算，参考公式： Pn=(P*Q)/Cosθ ，式中：Pn——逆变器的容量，单位 VA；P——负载的功率，单位 W，感性负载需考虑 5 倍到 8 倍左右的裕量；Cosθ ——逆变器的功率因数（一般为 0.8 ）；Q——逆变器所需的裕量系数（一般选 1.2 ～ 5）。根据公式计算：Pn=(P*Q)/Cosθ =810*3/0.85 ≈ 3(KVA) 故可选择 3000W/48V离网型逆变器。（备注：不同的负载，启动冲击电流不一样，选择的裕量系数也不同。）19 五、产品配置说明福州日同辉太阳能应用技术有限公司Fuzhou RiTongHui Solar Energy Application ＆ Technology Co. Ltd集中供电太阳能路灯发电系统（ 6W不带跟踪） 产品配置说明系统基本原理系统由太阳电池组件组成的光伏方阵、太阳能充放电控制器、蓄电池组、离网型逆变器、路灯等构成。光伏方阵在有光照的情况下将太阳能转换为电能，通过太阳能充放电控制器给负载供电，同时给蓄电池组充电；在无光照时，通过太阳能充放电控制器由蓄电池组给直流负载供电，同时蓄电池还要直接给独立逆变器供电，通过独立逆变器逆变成交流电，给路灯供电。产品特点：1 、太阳能取之不尽，用之不竭。2 、太阳能在转换过程中不会产生危及环境的污染。3、太阳能资源遍及全球，可以分散地、区域性地开采。4、光伏发电是间歇性的，有阳光时才发电，且发电量与阳光的强弱成正比关系。5 、光伏发电是静态运行，没有运动部件，寿命长，无需或极少需要维护。6、 光伏系统模块化， 可以安装在靠近电力消耗的地方， 在远离电网的地区， 可以降低输电和配电成本，增加供电设施的可靠性。系统 技术参数配置说明：配件 性能参数太阳能电 池组 件功率 180W 工作电压 36V 材质 单晶硅 工作温度 零下 40℃ 到 85 ℃数量 16 片 光能转换效率 ≥ 16% 充 电控制器额定电压 48V 额定电流 70A 最大太阳能电池组件功率 3.5kwp 环境温度 － 20℃～＋ 50℃逆变器输入额定电压 48V 额定容量 3 kVA 输入额定电流 75 A 输出额定电压及频率 220VAC， 50Hz 输入直流电压允许范围 42~64V 输出额定电流 13． 6A 蓄电池 额定电压 12V 额定容量 200AH 灯杆 材质 钢制 高度 3M 灯泡 功率 6W 电压 220V 附件 各个等级电线电缆，螺丝，预埋件等集中供电太阳能路灯发电系统材料及单价配置如下：序号 产品名称 型号规格 数量 单位 单价 金额1 灯杆 3m含光源 6W 135 根2 太阳能电池组件 180W 16 片3 集中供电系统逆变器 3000W 1 台充电控制器 70A 1 台免维护蓄电池 200Ah/12V 12 个电池箱 1 个逆变控制器柜 1 个支架 1 套防雷系统 1 套汇流箱 8 进 1 出 1 套4 各等级电线电线 RV16 平方 22 米电线 RV4 平方 68 米二芯电缆线 2+1 4 平方 700 米二芯电缆线 2*1.5 平方 472.5 米太阳能板转接线 40 套5 其它配件 预埋件、 pvc 管、碳塑管等 1 套6 施工及安装费 含水泥基座、 挖沟、 埋线等 1 套合计：20