風光互補路燈設計概述

一、 技術要求及涉及因素：

問題一：所要架設路燈的路級標準(單道或雙道、路長、路寬、照明亮度要求)。

問題二：所要架設路燈的地理位置(常年日光照射情況及日平均風速)。

問題三：路燈日使用情況(每日使用時間，采用節能的雙開或三開)，遇到陰雨天，系統可提供備用電力應用天數。

問題四：系統負載功率多大?輸出電壓和電流是直流還是交流?

問題五：系統負載情況，是電阻性、電容性、還是電感性?啟動電流需要多大?

根據問題一，確定合理的路燈布置方式，包括單路燈照明范圍和路燈間距，同時還可以確定路燈的最低照明標準瓦數。力求作到在照明達到理想要求的情況下少架設路燈，以降低路燈照明系統成本。

根據問題二，通過對所設路燈地理位置的年光照量和年風能儲量考查，包括日均日照時間和日均風速，確定太陽能發電系統和風力發電系統的發電功率的分占百分比。

根據問題三，根據路燈日使用情況和路燈系統電能備用天數，確定蓄電池容量及風光發電系統的功率選擇。

根據問題四及問題五：根據所需負載情況，確定風光發電系統附邊設備的選型。

以上工作都作好后，根據風光發電系統的重量，進行燈桿的承重能力及抗幾能力設計。

二、 設計實例：

下面以河北省二級路增加設計速度60km/h一檔后，路基寬為10.0m，路長為2km，每天工作時間為10小時，備用時間為5天為例，進行風光路燈設計。

(一)、河北省3 m/s的風速全年累積為 4000～5000h， 6m/s風速全年累積為3000h以上。年太陽輻射總量為5850-6680 MJ/m2，相當于日輻射量4.5-5.1KWh/m2。得出結論，河北省是一個風能和太陽能儲量很高的省份，即適合風力發電，又適合太陽能發電，因此將太陽能發電和風力發電得到的電能定為各50%。

采用截光型燈具，燈具支架長1.5米，實際照明有效寬度為8.5米，設計燈架高為10米，燈具距地面直線距離為9米，各路燈間距為25米，所需路燈總數為2000/25=80。采用單支75瓦LED路燈，24V系統，其平均亮度和亮度平均度、平均照度和照度平均度均高于標準要求。

(二)、太陽能發電系統設計

采用自帶恒流、恒壓、調功一體控制器降低系統功耗、降低組件成本。

(實際降低系統總損耗20%左右，以下以15%計算)

1、 LED燈，單路、75W，24V系統。

2、 當地日均有效光照以5h計算，采用追日系統可提高至6h。

3、每日放電時間10小時，(以晚7點-晨5點 為例)通過控制器夜間分時段調節LED燈的功率，降低總功耗，實際按每日放電7小時計算。

(例一：晚7點至11點100%功率，11點至凌晨5點為50%功率。合計：7h)

(例二：7：00-10：30為100%，10：30-4：30為50%，4：30-5：00為100%)

4、滿足連續陰雨天4天(另加陰雨前一夜的用電，計5天)。

逆變后實際輸出功率為原功率90%，故所需發電功率為83W。

電流 = 83W÷24V=3.458 A

計算蓄電池 = 3.458A  7h (4+1)天= 3.458A  35h=120 AH

蓄電池充、放電預留20%容量;路燈的實際電流小于3.458A(加5%線損等)

實際蓄電池需求=110AH 加20%預留容量、再加5%損耗

120AH ÷ 80%  105% = 159AH

實際蓄電池為24V /159AH，需要兩組12V蓄電池共計：318AH

計算電池板：

1、LED燈 75W 電流：3.458A

2、每日放電時間10小時，實際按7小時計算(調功同上蓄電池)

3、電池板預留最少20%

4、當地有效光照以日均5h計算

WP÷17.4V = (3.458A  7h  120%)÷ 5h

WP = 101W

實際線損等綜合損耗小于5%，電池板實際需求=92W  105% = 106W，

因為采用互補發電，功率減半。

實際電池板需24V /53W，蓄電池300AH、24VDC一塊 ，或12VDC、150AH二塊

75W LED燈一只，太陽能電池板24VDC、 50W一塊，或12VDC、50W二塊

風光互補控制器24VDC/10AH一只，具有時段功率調節功能，帶液晶顯示等功能