太阳能路灯设计方案方法.docx
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太阳能路灯设计方案方法
太阳能路灯设计方案方法（总14页）
太阳能路灯设计
太阳能路灯设计
太阳能路灯由太阳能电池板（包括支架）、灯头、控制箱（内有控制器、蓄电池等）和灯杆、基础等几部分构成。
太阳能路灯一般各自成供电系统，不与常规路灯供电网络连接。
太阳能路灯系统主要有12V与24V两种。
一太阳能电池选择
l.类型
太阳能电池将太阳能转换为电能。
较实用的有单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池等三种。
单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定．适合在阴雨天比较多、阳光相对不是很充足的南方地区使用；
多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单，价格比单晶硅低．适合在太阳光充足、日照好的东西部地区使用；
3）非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低，适合在室外阳光不足的地区使用。
2．工作电压
太阳能电池的工作电压约为蓄电池电压的倍，才能保证给蓄电池正常充电。
如给6v蓄电池充电需要用8～9V
太阳能电池,给12V蓄电池充电需要用15～18V太阳能电池。
给24V蓄电池充电需用33～36V太阳能电池。
3.输出功率Wp
太阳能电池的单位面积输出功率约127Wp／m2。
太阳能电池一般由多个太阳能单元电池串联组成，其容量取决于照明光源、线路传输部件所消耗的总
功率以及当地太阳能辐射能量。
太阳能电池组输出功率宜为光源功率的3～5倍以上：
光照丰富、开灯时
短地区为（3～4）倍以上，反之为（4～5）倍以上。
4平均峰值日照时数h
太阳能电池输出功率Wp即是标准太阳光照条件下，欧洲委员会定义的10l标准，辐射强度1000W/m2,
大气质量，电池温度252C条件下，太阳能电池的输出功功率。
不同的时间，不同的地点，同样一块太阳能电池的输出功率是不同的。
所谓标准条件，接近平时晴天中午前后的太阳光照条件。
表——1我国不同地区天阳光照条件
区域划分
丰富地区
比较丰富地区
可以利用地区
贫乏地区
年总辐射量（KJ/cm2.年）
≥580
500～580
420～500
≤420
地域
内蒙西部、甘肃西部、新疆南部、青藏高原
新疆北部、东北、内蒙东部、华北、陕北、宁夏、甘肃部分、青藏高原东侧、海南、台湾
东北北端、内蒙呼盟、长江下游、福建、广东、广西、贵州部分、云南、河南、陕西
重庆、四川、贵州、广西、江西部分地区
连续阴雨天数
2
3
7
5
特征
年日照≥3000h
百分率≥
年日照2400～3000h
百分率
年日照1600～2400h
百分率～
年日照≤1600h
百分率≤
表——2年总辐射量与日平均峰值日照时数对应表
年辐射总量（KJ/cm2.年）
420
460
500
540
580
620
660
700
740
平均峰值日照时数（h）
5．太阳能池组选择和安装
路灯杆一般在5m以上，重心较高．大部分太阳电池板都是悬挂式，为增强整套设备的抗风力，一般
选择多块太阳电池板组成所需要的组件功率。
表——3我国主要城市年平均日照时间及最佳安装倾角
城市
纬度
最佳倾角（0）
年平均日照时间（h）
城市
纬度
最佳倾角（0）
年平均日照时间（h）
哈尔滨
+3
杭州
+3
长春
+1
南昌
+2
沈阳
+1
福州
+4
北京
+4
5
济南
+6
天津
+5
郑州
+7
呼和浩特
+3
武汉
+7
太原
+5
长沙
+6
乌鲁木齐
+12
广州
-7
西宁
+1
海口
+12
兰州
+8
南宁
+5
银川
+2
成都
+2
西安
+14
贵阳
+8
上海
+3
昆明
-8
南京
+5
拉萨
-8
合肥
+9
二．蓄电池选择
蓄电池在有光照太阳能电池板所发出的电能储存起来，到夜晚需要照明的时候再释放出来。
有厂家开发出不用蓄电池的太阳能路灯系统；太阳能电池组与电网并联．由控制电路进行切换．投资
少，运行和维修费用省，能耗少，系统运行稳定。
适用于近市网的路灯．庭院灯．广告灯箱等。
重点讨论有蓄电池的太阳能路灯系统．
类型选择
1）铅酸（CS）蓄电池：
适于低温高倍率放电，比能量偏低，目前大部分太阳能路灯采用。
密封免维护，
价格低。
注意防止铅酸污染，应逐步淘汰。
2）镍镉（Ni-Cd）蓄电池：
放电倍率高、低温性能好，循环寿命长，小型系统采用。
注意防止镉污染。
3）镍氢（Ni-H）蓄电池：
高倍率放电，低温性能好，价格便宜，无污染，为绿色环保电池。
小型系统采
用。
要大力提倡．
目前广泛采用的有铅酸免维护蓄电池，普通铅酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池三种。
2．容量选择
蓄电池容量过小，不能满足夜晚照明的需要；容量过大，蓄电池始终处在亏电状态，影响蓄电池寿命，
也造成浪费。
蓄电池容量（Ah）与负载容量（Ah）之比宜在3～6倍以上：
连续阴雨天数较少地区约为3～4倍以上
，连续阴雨天教较多地区约为5～6倍以上。
3．蓄电池联结
并联连接时．要考虑各单体电池间的不平衡影响。
并联组数不宜超过4组。
注意蓄电池防盗。
三．控制器
太阳能路灯的运行由控制器来控制。
控制器大都实现了智能控制．控制器应具有以下功能：
1．路灯控制
光控、时控、温控等功能供选择。
具有调光（或半夜灯）功能．
2．蓄电池管理
对蓄电池充放电条件加以限制，延长其使用寿命：
防反充电控制：
防过充电控制：
防过放电控制；
温度补偿。
3．自动保护
太阳电池反接保护、蓄电池反接保护、蓄电池开路保护、夜间防反充保护、输出短路保护等。
4．数码显示
显示太阳能路灯主要参教：
蓄电池电压、太阳电池光伏电压等。
5．控制器电压
控制器电压=蓄电池电压。
四.太阳能电池倾角设计
太阳能电池倾角是指太阳能电池板平面与水平地面的夹角。
太阳能电池组件倾角（指太阳电池板平面与地平面夹角）在技术界多有探讨。
倾斜角度按所在地理位
置（纬度等）确定；将太阳能电池板正面正对太阳（或正南稍偏西），倾角与当地纬度一致既可．如条件允许·
太阳能电池板的倾角可随季节变化做出相应调整。
我国主要城市的太阳能电池安装倾角参照“表——3”。
五．太阳能路灯抗风设计
1太阳能电池组件抗风设计
根据最大风力的大小进行太阳能路灯抗风设计：
表——4风力和风速对应关系
名称
最大风速（m/s）
风力（级）
名称
最大风速（m/s）
风力（级）
热带低压（TD）
～
6～7（底层中心）
台风（TY）
～
12～13
热带风暴（TS）
2～
8～9
强台风（STY）
～
14～15
强热带风暴（STS）
～
10～11
超强台风（SuperTY）
＞
≥16
注：
摘自“GB/T19201-2006”．
、我南方沿海台风偏多，太阳能路灯灯杆至少应能抗12级台风，北方多数地区应能抗10级大风。
2．路灯灯杆的抗风设计
太阳能组件：
厂家应保证能承受当地的风速而不至于损坏，重点是电池组件支架与灯杆的连接。
灯杆和基础；路灯灯杆和基础的抗风设计与电池板高度、面积、倾角及灯杆结构、当地最大风速等
有关，应由灯杆厂家或结构专业进行计算和设计，保证最大风速时太阳能路灯灯杆的稳定性。
六．太阳能照明主要光源和应用
光源与太阳能系统有两种形式：
太阳能立供电的HID灯电子镇流器（或称触发器，下同。
）：
直接由蓄电池供电．实际上是DC／AC高额变换器．因此．太阳能路灯照明系统一般无需另加DC／AC逆变器，减少了电路损耗。
此形式适合新建太阳能路灯工程。
配传统HID灯电子镇流器：
接于AC220市电电源．其电子镇流器本质上是AC／DC／AC高频变换器。
如与太阳能系统连接，需在蓄电池与HID灯电子镇流器间增加DC／AC小功率逆变器。
此形式适合路灯改造。
应用；太阳能LED灯、HID灯、无极灯路灯功率多在70W以下．个别在lOOW以上．一般用在支路和人行道照明。
小功率太阳能LED灯、节能灯用在草坪、景观照明。
七．防雷和接地
l.属安全电压
太阳能路灯一般使用DCl2V或DC24V．属安全电压，不做电气保护接地．
2.防雷接地
不可用路灯、太阳能电池板作为接闪器；
用金属灯柱兼作接闪器和引下线：
路灯基础钢筋笼在以下其钢筋表面积太于时，可作为防雷接地体。
否则应增加人工接地极，接地电阻≤10欧．必要时将接地体连接。
接地做法同一般路灯
在路灯控制器内设置TVS（瞬态电压抑制）防雷保护．
太阳能路灯设计举例
倒：
郑州市某道路人行道拟安装LED太阳能路灯．灯高5，路灯输入电压24V，功率70W，每天工作．
保证连续阴雨天数7天提供照明。
试进行LED太阳能路灯设计．
1太阳能电池选择
郑州市年平均日照时间：
查“表——3”：
。
路灯日耗电：
（70/24）*85=（Ah）
蓄电池组总充电电流：
（24．79*105）／（4．04*085）=（A）
为太阳能电池组件系统综合损失系数，O．85为蓄电池充电效率．
太阳能电池组总功率t
*34．8=（W）
选择2块Pm=135W太阳能电池板并联．最佳工作电压．最佳工作电流．组件尺寸800*1580*50
（mm）。
2．蓄电池选择
蓄电池容量:
*（7+1）=（Ah）
选择24V一70Ah的免维护铅酸蓄电池。
3．控制器
选择智能型控制器．根据郑州市路灯系统要求调整控制器参数，井对路灯蓄电池等进行保护
4．太阳能电池倾角
青“表——3”，郑州市太阳能电池倾角：
34．720+70=
太阳能电池组方向正南稍偏西，与地平线倾角
5.灯柱抗风设计
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