崇阳溪慢道路灯照明智慧方案.docx
《崇阳溪慢道路灯照明智慧方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《崇阳溪慢道路灯照明智慧方案.docx（32页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
崇阳溪慢道路灯照明智慧方案
崇阳溪慢道
太阳能路灯智慧照明方案
福建金柏夷能源科技公司
2014-1-21
前言
随着地球资源的日益贫乏，基础能源的投资成本日益攀升，各种安全和污染隐患可谓是无处不在。
太阳能作为一种“取之不尽，用之不竭”的安全、环保新能源越来越受到重视，在照明领域中得广泛的应用。
太阳能LED路灯智慧照明是一种自动控制的工作系统，只要设定该系统的工作模式就会自动运行工作。
太阳能路灯是理想的道路照明灯具，随着人们生活的提高和社会的不断发展，它将被广泛利用，使太阳赐给大地的光明在夜晚为人类照明。
在过去的一百多年中，照明光源经历了三个重要的阶段：
白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯（HID），如今在照明界具有广阔发展前景的LED光源被称为第四代光源。
LED作为新兴的一种光源，具有寿命长、发光效率高、功耗低、启动时间短、显色指数高、工作温度低、结构牢固、不怕震动、方向性好、工作电压低、无紫外辐射、重量轻等显著特点，是世界上最有发展潜力的新一代光源。
而且LED光源可实现无汞化生产,对环境保护同样具有重要意义。
用半导体LED作为光源的固态照明灯，将会逐渐取代传统的照明灯而进入各种应用领域。
目前，照明消耗约占整个电力消耗的20%，大大降低照明用电是节省能源的重要途径。
LED正以其固用的优越性吸引着世界的目光。
美国，日本等国家及台湾地区对LED照明效益进行了预测，美国55%的白炽灯、日光灯被LED取代，每年可节省350亿美元电费，每年可减少7.55亿吨二氧化碳排放量。
日本100%的白炽灯换成LED，可减少1-2座核电站发电量，每年可节省10亿公升以上原油消耗。
台湾地区25%的白炽灯及100%日光灯被LED取代，每年可节省110亿度电。
LED照明灯还将会形成500亿美元的巨大产业市场。
近年来国际上著名的照明公司如飞利浦、欧司朗、GE等都相继推出LED半导体照明计划，设立国家级重点实验室，投入巨资开发研究。
争先占领LED照明领域的最前沿。
我国有资料显示，每年用于照明的电力接近2500亿度，其中若能有三分之一采用LED照明，每年就可以节约800亿度电，基本上相当于一个三峡电站的年发电量，对缓解我国日益严峻的能源危机，电力紧缺将起到巨大的积极作用。
为此，我国专项成立了“国家半导体照明委员会”，出台了国家半导体照明工程计划,建立LED产业化基地，推动我国LED产业的健康发展。
一、项目概况
崇阳溪地处武夷新区腹地，南北走向贯穿武夷山风景名胜区、崇安片区、兴田片区、将口片区、童游片区、建阳片区。
外围交通十分发达，有武夷山机场、峰福铁路、京福高铁、武邵高速、宁上高速、浦南高速、省道303等。
地理位置十分优越。
本项目智慧太阳能LED路灯照明设计区域包括：
沿崇阳溪两岸由南向北，从林后大桥至公馆大桥，与自行车赛事、马拉松运动有机结合，与自然、乡村和谐共生的，具有鲜明地域特色与魅力的，贯穿崇阳溪全线的绿色生态旅游线路，一期工程约55公里，路宽：
4-6米。
崇阳溪地形特点：
Ø沿线生长植被良好，生态格局较好；
Ø沿着崇阳溪溪岸连接各景点，能够满足游客快速体验的便捷畅通、休闲游览的专用道路。
为了尽量减少对山体、河岸、植被、景观等的影响，沿途照明应尽量减少道路开挖，保留原始地形地貌，应采用太阳能为道路照明提供电能，采用光效高的LED做为照明灯具，应用锂电池储能组建整个绿色照明系统系统，同时为了便于日常管理，采用ZigBee模块可以完成无线组网，对整条道路的照明灯具集中管理，实时监控，减少人员巡视等费用，提高路灯管理效率，提升景区科技、绿色形象。
二、项目所在地气候资源概况
崇阳溪水系流经建阳、武夷山，整个地区多为为丘陵、山间盆地和河谷平原。
年降雨丰富，中亚热带季风性气候，光热资源丰富。
冬短夏长，气候宜人，静风多，温差大，雨季集中。
图一气候资源
经过软件分析，太阳能板在25度倾角下，各月辐射量最接近，可有效避免普通照明设计方案的利用弊端，夏天亮的久，冬天亮的短的现象，同时采用PWM调光技术，结合智慧控制功能，可实现路灯一年365天全亮。
图二太阳能板最佳倾角
三、太阳能路灯智慧照明方案建议
崇阳溪旅游慢道系统做为崇阳溪景区的“大动脉”，其定位是与自行车赛事、马拉松运动有机结合，与自然、乡村和谐共生的，具有鲜明地域特色与魅力的，贯穿崇阳溪全线的绿色生态旅游线路，在景区建设上，首先要保留原始地形地貌，原始人文，其次应避免大挖大建，并且要突出高新、现代、科技、绿色、节能等特点，道路的照明设计应该尽量采用绿色节能的产品，太阳能+锂离子蓄电池系统+LED路灯+智慧管理+无线巡逻+…………等绿色节能产品应做为道路照明设计首选，向游客、市民展示绿色、科技、现代化的旅游慢道。
太阳能路灯智慧照明优点对比：
市电钠灯照明路灯
太阳能LED智慧路灯
1、要铺设电缆，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；
2、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；
3、市电照明路灯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；
4、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；
5、高压钠灯基本每年都需要更换一遍，钠灯本身价格便宜，但是更换的人工、机具使用、巡检等都需要持续投入大量的人力、物力、财力。
1、太阳能安装时，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、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、太阳能路灯是超低压产品（12V－24V），运行安全可靠；
4、采用ZigBee自组网控制，可远程管理路灯；
5、太阳能路灯采用LED照明，寿命长达50000H，可保证连续使用10年，太阳能板使用寿命超过20年，锂离子储能系统不含重金属，使用寿命超过5年，可达普通铅酸电池两倍以上寿命；
6、节能环保,符合国家节能环保要求,响应对新能源的使用要求；
7、提升城镇管理形象.树立节能降耗的绿色、特色、现代城市旗帜…………
8、太阳能路灯的其它优势：
绿色环保。
综上对比所述，太阳能照明安全无隐患、节能无消耗、绿色环保、安装简便、自动控制免维护等固有的特性为市政工程的建设直接带来明显可利用的优势。
福建金柏夷能源科技有限公司做为一家专业从事锂离子电池研发、生产和销售，以及提供清洁绿色能源解决方案的高新技术企业，在锂电行业积累多年经验和人脉资源的公司，公司主要生产圆柱18650电芯、软包聚合物系列锂离子电池，公司通过与行业内公司合作，锂离子储能应用产品广泛应用在各个行业，在太阳能LED路灯照明行业，公司主要推出JBY系列智慧型道路照明及管理系统，LED路灯功率涵盖20W到200W，通过与国内外公司合作，公司产品正推向国际市场。
崇阳溪慢道系统道路宽度为4—6米，按照《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006的要求，可选单侧布置即可满足道路照明要求，见下图三。
图三常规灯具布置方式
图四灯具选择
下表为几种常规路灯布置方式的相关指标
布置方式
道路宽度
安装高度
H（m）
间距
S（m）
地面照度
照度均匀度
单侧布置
双向2车道
6
16-18
8/10
≥0.4
双向4车道
12
33-36
10/15
≥0.4
双侧交错布置
双向4车道
8
20-25
10/15
≥0.4
双向6车道
10
25-30
20/30
≥0.4
双向8车道
10
25-30
20/30
≥0.4
双侧对称布置
双向4车道
8
20-25
10/15
≥0.4
双向6车道
10
25-30
20/30
≥0.4
双向8车道
10
25-30
20/30
≥0.4
高压钠灯和太阳能LED路灯使用费用对比：
项目
100W市电通用型高压钠灯
金柏夷JBY4太阳能LED路灯
价格
价格
灯具费用
单价
单价
2000元
12000元
地埋电缆3*35
70元/m*20m=1400元
无
布纹管100mm
75元/m*20m=1500元
无
混凝土基础费用
200元/盏
600元/盏
线路、施工费用
50元/m*20m=100元
无
安装、调试费用
200/盏
500/盏
电力变压器
根据当地情况定
无
首次投资费用
5300元/盏
13000元/盏
日常维护费用（按10年计算）
更换配件
100W高压钠灯
10年每盏更换10套
10套*50元/套
=500元
更换蓄电池1次
3600元
日常巡视及维护费用
10
10次*100元/次=1000元
无
使用电费
1元/度
0.12kW*12H*1元/kWh*365天/年*10年=5256元
无
比较结论
十年费用总合：
12056元
如再加上无功补偿、变压器输变电设施，实际费用远大于本表预计
10年费用16600元，平均每年节约525.6度电，使用绿色、环保再生能源符合世界和国家发展要求
按20米间距布置路灯，55公里共可布置路灯2750盏，每盏灯每年费用节约电费为525.6元（按1元/度），2750盏路灯10年共可节约电费1445.4万元，未计算电力变压器、高压输配电、无功补偿等费用。
由上表可得出以下基本结论：
Ø就产品本身而言，太阳能灯具比普通灯具造价要高；
Ø运行费用上，普通灯具明显高于太阳能灯具，而且会越来越高（电费，人工等。
）
Ø使用稳定性上，太阳能灯具易受天气和使用环境影响是其弱点（可通过改变控制方式来增强稳定性）。
目前不宜用在对照明要求十分严格的场所。
总之，综合比较起来，太阳能灯具节省投资的特点是相当明显的。
★社会效益分析：
一项技术，一个产品具有经济效益固然是好事，但是它生命如何，与他是否与社会发展相适应，是否具有超越其他产品的社会效益有直接关系。
太阳能技术和产品出现，符合社会发展的需要；符合环保的要求，其带来的社会效益是普通产品无法比拟的，其生命力必将是旺盛而持久的。
综上所述，太阳能照明产品在走过几年的徘徊期后，技术的提高，成本的降低使其终将迎来高速发展期，而高速发展必将带动技术的进一步提高和成本的进一步降低，如此良性循环，太阳能产品将改变过去“叫好不叫座”的局面，迎来新的辉煌。
在此我们愿与各级政府和其他企业一起，充分发挥各自的优势，为创造清洁环保的新时代做出自己的贡献！
四、主要材料选型及建议
太阳能路灯基本原理介绍:
一、系统基本组成简介
系统由太阳能电池板（包括支架）、LED光源、太阳能控制器、可调恒流源、ZigBee无线调光模块）等几部分构成。
本系统选用本公司专有技术生产的锂离子出能系统，维护很少，抗高低温，高循环寿命，不含重金属，有利于系统维护费用的降低；路灯照明控制上兼顾各种功能，实现很高的性价比。
图五太阳能路灯原理图
二、系统设计思想
一盏太阳能路灯为一套独立供电系统，光源采用高光效、高节能性的LED节能灯，该产品光效可达100lm/W，完全不用电，是目前应用于太阳能照明方面最好的一款光源产品。
蓄电池采用地埋式，蓄电池箱采用防腐材料加工而成，可有防盗、防水、易于维修等作用。
三设备选型及介绍
1太阳能电池组件设计选型
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。
其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，送至蓄电池中存储起来。
太阳能电池板主要使用单晶硅或多晶硅为材料，单晶硅发电效率高，材料成本贵，组件价格较高，多晶硅发电效率比单晶硅稍低，材料比单晶硅便宜很多，因此，多晶硅组件应用的比较广泛，本项目拟采用30V/200Wp多晶硅光伏组件。
太阳能板是路灯系统能量的源泉，其质量的好坏将直接影响到路灯的使用寿命，尤其是储能电池的寿命，我们选用国际知名公司生产的高效多晶硅太阳能光伏板，该产品通过UL、TUV、CGC等国际认证，产品特性如下：
图六太阳能板
图七金太阳认证
2LED路灯选型
LED是英文LightEmittingDiode（发光二极管）缩写，它是半导体材料制成的组件，是一种新型的用微弱的电流能就能发光的高效固体光源，LED作为路灯的光源，它和传统路灯光源比较有许多优点：
1、LED路灯本身具有光的指向性，没有光的漫射，保证光效；
2、LED路灯有独特的二次光学设计，将LED路灯的光照射到地面，进一步提高了光照效率，达到节能目的；
3、LED的光源效率目前已超过100lm/W，理论值能达到250lm/W；
4、LED路灯的光显色性比高压钠灯高，高压钠灯显色指数只有23左右，而LED路灯显色指数可达到85以上；
5、LED路灯的光衰小，一年的光衰不到3%，使用10年仍达到道路使用照度要求；
6、LED路灯可以自动调光，能实现在满足不同时段照明要求，最大可能的降低功率，节省电能；
7、LED是低压直流器件，驱动单颗LED的电压为安全电压，特别适用于公共场所；
8、寿命长：
理论寿命能使用5万小时以上；
9、LED路灯启动速度快，可以进行高速的开关而不会损坏；
10、LED光源不含有害金属汞，不像高压钠灯或金属卤化物灯在报废时对环境造成危害；
根据本项目特点，我公司推荐采用下面图示灯具，LED路灯和LED庭院灯，可以满足照明、装扮慢道的作用，与周围环境和谐共处，相得益彰。
图八灯具样式一
图九灯具样式二
图十灯头样式
图十一太阳能庭院灯
图十二太阳能庭院灯
图十三太阳能庭院灯
3太阳能充电控制器选型
拟采用单片机和专用软件，实现了智能控制，带有串联式PWM充电的太阳能控制器，充电效率较非PWM高3%-6%，具有过充、过放、电子短路、过载保护、独特的防反接保护等全自动控，采用高导热系数防水硅胶，防护等级IP67；适应各种恶劣环境，完全可以满足崇阳溪慢道系统使用。
图十四太阳能控制器
主要特点：
Ø使用了单片机和专用软件，实现了太阳能直流路灯智能控制；
Ø具有纯光控模式，光控开启+定时延时关闭模式，通用控制器模式；
Ø具有过充、过放、电子短路、过载保护、独特的防反接保护等全自动控制；
Ø高效PWM充电方式，具有温度补偿控制；
Ø直观的LED发光管指示当前蓄电池状态，让用户了解使用状况；
Ø所有控制全部采用工业级芯片，能在寒冷、高温、潮湿环境运行；
Ø利用了Flash存储器记录各工作控制点，消除了因电位器震动偏位、温漂等使控制点出现误差降低准确性、可靠性的因素。
产品说明：
本控制器专为太阳能供电的直流路灯设计，也可作为普通控制器使用。
具有纯光控即靠光强自动启动和关闭，光控启动+定时延时关闭，定时关闭时间可调整；具有短路、过载、独特的防反接保护具有充满、过放自动关断等全功能保护措施，充电指示、故障及过放指示。
本控制器通过单片机对蓄电池的端电压、放电电流、环境温度等涉及蓄电池容量的参数进行采样、计算，利用高效PWM蓄电池的充电模式，以及过放电压为放电率曲线补偿修正的准确性过放控制，符合蓄电池本身在不同的放电率下有不同的放电终了电压的特性，保证蓄电池工作在合理的状态，延长蓄电池的使用寿命。
系统原理图如下：
图十五控制器原理图
技术参数
型号
10N
15N
最大充电电流
10A
15A
最大负载电流
10A
15A
系统电压
24V
过载、短路保护
12.5A/60s,15.0A过载保护,20A短路保护
空载损耗
≤20mA
充电截止电压
30V
放电截止电压
21V
低压恢复电压
24V
温度补偿
-5mV/℃/2V
光控开启
光强启动信号10-15Lex延时10min后开启
定时状态设置
8种，见“工作状态设置”
工作温度
-35℃~+50℃
防护等级
IP65
尺寸
145×92×30mm
重量
120g
4智慧路灯控制器选型
路灯控制器做为整个控制系统的“神经节点”，其质量的好坏将决定整套路灯管理系统安全、可靠运行的关键，选用上海顺舟科技有限公司生产的单灯控制器，符合ZIGBEE通信标准的IEEE802.15.4协议，它具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活等优点，可实现一点对多点及多点对多点之间的设备间数据的透明传，可组成星型网、网状网等MESH网络结构。
图十六无线单灯控制器
该产品主要有一下优势：
Ø输入电源：
AC220V50Hz（两相三线制）或DC12V-75V
Ø输出电源：
AC220V50Hz或DC12V-75V
Ø具有电流、电压、温度、有功功率、无功功率检测功能
Ø可选配光照度传感器、雨雪传感器辅助参考
Ø具有多路开关和PWM、0～10V、电阻调光信号输出的功能
Ø具有TTL、RS232、485通讯接口
Ø具有过流保护、灯具状况检测、缺省亮灯等功能
Ø适用于LED灯、高压钠灯、金卤灯等灯具的开关和调光使用
Ø基于安全的过载保护设计
Ø无线频点：
2.4GISM全球免费频段
Ø无线信道：
16个
Ø单网容量：
65535个节点
Ø网络拓扑：
支持星型网、树型网、链型网、网状网
Ø完善的ZIGBEE无线组网通讯协议
Ø通过专用的软件，可实现远程管理，定时、无极调光、分组控制等
Ø工业级工作温度范围：
－40℃～＋85℃
图十七路灯无线组网图
系统拓扑结构图如下图所示：
图十八路灯无线组网图
图十九智慧控制系统
图二十单灯控制
图二十一智慧控制系统
5蓄电池选型
为了更好的服务于太阳能照明市场，根据市场需求的变化，我公司针对市场，推出11V、15V、26V、37V、48V几种锂离子蓄电池储能方案，分别针对9V、12V、24V、36V、48V几种常规储能市场，容量涵盖2AH到200AH以上，可满足各种设备的不同需求，还可以针对客户需求，专门定制特殊电压、容量等级的储能系统，配合我公司专门为路灯照明市场配套的可调恒流源控制器，比常规路灯控制器减少30%~40%的能耗，极大提高太阳能LED路灯使用寿命和阴雨天时间，赢得客户一致好评。
我公司锂离子储能系统主要有以下优点：
1、电压高
单体电池的工作电压高达3.7-3.8V，是Ni-Cd、Ni-MH电池的3倍。
2、比能量大
比能达到的实际比能量为555Wh/kg左右，即材料能达到150mAh/g以上的比容量（3--4倍于Ni-Cd，2--3倍于Ni-MH），已接近于其理论值的约88%。
3、循环寿命长
一般均可达到500次以上，甚至1000次以上。
4、安全性能好
无公害，无记忆效应。
5、自放电小
室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为2%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni-MH的30-35%。
6、工作温度
工作温度为-25~55℃，随着电解液和正极的改进，期望能扩宽到-40~70℃，特别适合应用在太阳能路灯领域。
图二十二锂电池储能系统
四方案的配置：
1、负载功率设计
地区：
最低日照时数取每天2.58小时，阴雨天数为10—15天，灯具功率40W。
图二十三太阳能路灯
2、配置方案：
序号
设备器材名称
规格型号
单位
数量
总价（元）
1
太阳能电池组件
18V，150WP
块
1
2
电池板支架
套
1
3
太阳能充电控制器+无级可调恒流源
12V/15A
台
1
4
灯杆
7米
台
1
5
蓄电池
14.8V/180Ah
块
1
6
LED灯具
12V/40W
套
1
7
ZigBee无线控制模块
套
1
8
安装材料、地笼等其他辅材
套
1
9
合计：
13000元
四售后服务
我公司深知太阳能路灯系统能否成功运行并发挥效益，以使用户的投资达到预期目标，系统的售后服务工作至关重要。
为此，我公司建立了一套完善的售后服务体系和严格的管理制度，以使业主方的售后服务工作得到有力保障，公司专业化的技术水准和客户至上的服务原则，是实现对客户一切承诺的有力保证。
针对用户的每一个请求均有及时、唯一和有效的响应，对内负责协调内部资源，杜绝一切推诿和延误。
2.1售后服务：
响应服务
维修服务
提供备品、备件
2.2技术服务：
提供技术资料和技术咨询
用户必要培训
2.3响应时间：
为保证太阳能路灯的良好运行，我公司承诺：
我公司施工该项目，在整个系统完成验收合格后，其保修期内我们将委派专职维护人员，对系统进行长期维护，保修期后我公司会继续实行维护人员跟踪服务。
针对该太阳能路灯所发生的一切故障，均在1小时内给予响应，并着手解决，24小时现场响应，排除故障。
我们相信，我公司能为旅游道路太阳能灯设备的良好运行提供长期有力的保障。
3.1维修服务
3.2保修的年限
在此项目中，各产品免费保修年限如下：
锂离子蓄电池系统、控制器、光源（LED灯）：
5年；
太阳能电池组件：
10年；
灯杆：
10年。
3.3下列情况保修失效
交通事故等外界因素导致；
自行拆卸、修理导致部件受损或部件调换；
非产品所规定的使用环境；
雷击、台风、风暴等自然灾害所致。
五、太阳能路灯的安装
太阳能路灯的安装主要包括定位、开挖、浇注、养护，太阳能组件、LED路灯、灯杆组装、调试、立灯杆，蓄电池安装、接线，调试、试运行等。
地基浇筑：
1、确定立灯位置；勘察地质情况，如果地表1米皆是松软土质，那么开挖深度应加深；同时要确认开挖位置以下没有其他设施（如电缆、管道等），要求路灯顶部没有长时间遮阳物体，否则要适当更换位置。
2、在立灯具的位置预留（开挖）符合标准的方坑；进行予埋件定位浇筑。
预埋件放置在方坑正中，PVC穿线管一端放在预埋件正中间、另端放在蓄电池储存处。
注意保持预埋件、地基与原地面在同一水平面上（或螺杆顶端与原地面在同一水平面上，根据场地需要而定），有一边要与道路平行；这样方可保证灯杆竖立后端正而不偏斜。
然后以C20混凝土浇筑固定，浇筑过程中要不停用震动棒震动，保证整体的密实性，牢固性。
3、施工完毕，及时清理定位板上残留泥渣，并以废油清洗螺栓上杂质。
4、混泥土凝固过程中，要定时浇水养护；待混凝土完全凝固（一般72小时以上），才能进行吊灯安装。
灯杆组装：
1、电池组件的输出正负极在连接到控制器前须采取措施避免短接；
2、太阳电池组件与支架连接时要牢固可靠；
3、组件的输出线应避免裸露，并用扎带扎牢；
4、电池组件的朝向要朝正南，以指南针指向为准。
蓄电池安装：
1、蓄电池置于控制箱内时须轻拿轻放，防止砸坏控制箱；
2、蓄电池之间的连接线必须用螺栓压在蓄电池的接线柱上；
3、输出线连接在蓄电池后在任何情况下禁止短接，避免损坏蓄电池；
4、蓄电池的输出线与电线杆内的控制器相联时必须通过PVC穿线管；
LED路灯安装：
1、进行各部位组件固定：
太阳板固定在太阳板支架上，灯头固定到挑臂上，然后将支架与挑臂固定到主杆，并将连接线穿引到控制箱（电池箱）。
升级会员 