风光互补路灯设计概述

一、 技术要求及涉及因素：

问题一：所要架设路灯的路级标准(单道或双道、路长、路宽、照明亮度要求)。

问题二：所要架设路灯的地理位置(常年日光照射情况及日平均风速)。

问题三：路灯日使用情况(每日使用时间，采用节能的双开或三开)，遇到阴雨天，系统可提供备用电力应用天数。

问题四：系统负载功率多大?输出电压和电流是直流还是交流?

问题五：系统负载情况，是电阻性、电容性、还是电感性?启动电流需要多大?

根据问题一，确定合理的路灯布置方式，包括单路灯照明范围和路灯间距，同时还可以确定路灯的最低照明标准瓦数。力求作到在照明达到理想要求的情况下少架设路灯，以降低路灯照明系统成本。

根据问题二，通过对所设路灯地理位置的年光照量和年风能储量考查，包括日均日照时间和日均风速，确定太阳能发电系统和风力发电系统的发电功率的分占百分比。

根据问题三，根据路灯日使用情况和路灯系统电能备用天数，确定蓄电池容量及风光发电系统的功率选择。

根据问题四及问题五：根据所需负载情况，确定风光发电系统附边设备的选型。

以上工作都作好后，根据风光发电系统的重量，进行灯杆的承重能力及抗几能力设计。

二、 设计实例：

下面以河北省二级路增加设计速度60km/h一档后，路基宽为10.0m，路长为2km，每天工作时间为10小时，备用时间为5天为例，进行风光路灯设计。

(一)、河北省≥3 m/s的风速全年累积为 4000～5000h， ≥6m/s风速全年累积为3000h以上。年太阳辐射总量为5850-6680 MJ/m2，相当于日辐射量4.5-5.1KWh/m2。得出结论，河北省是一个风能和太阳能储量很高的省份，即适合风力发电，又适合太阳能发电，因此将太阳能发电和风力发电得到的电能定为各50%。

采用截光型灯具，灯具支架长1.5米，实际照明有效宽度为8.5米，设计灯架高为10米，灯具距地面直线距离为9米，各路灯间距为25米，所需路灯总数为2000/25=80。采用单支75瓦LED路灯，24V系统，其平均亮度和亮度平均度、平均照度和照度平均度均高于标准要求。

(二)、太阳能发电系统设计

采用自带恒流、恒压、调功一体控制器降低系统功耗、降低组件成本。

(实际降低系统总损耗20%左右，以下以15%计算)

1、 LED灯，单路、75W，24V系统。

2、 当地日均有效光照以5h计算，采用追日系统可提高至6h。

3、每日放电时间10小时，(以晚7点-晨5点 为例)通过控制器夜间分时段调节LED灯的功率，降低总功耗，实际按每日放电7小时计算。

(例一：晚7点至11点100%功率，11点至凌晨5点为50%功率。合计：7h)

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

4、满足连续阴雨天4天(另加阴雨前一夜的用电，计5天)。

逆变后实际输出功率为原功率90%，故所需发电功率为83W。

电流 = 83W÷24V=3.458 A

计算蓄电池 = 3.458A × 7h ×(4+1)天= 3.458A × 35h=120 AH

蓄电池充、放电预留20%容量;路灯的实际电流小于3.458A(加5%线损等)

实际蓄电池需求=110AH 加20%预留容量、再加5%损耗

120AH ÷ 80% × 105% = 159AH

实际蓄电池为24V /159AH，需要两组12V蓄电池共计：318AH

计算电池板：

1、LED灯 75W 电流：3.458A

2、每日放电时间10小时，实际按7小时计算(调功同上蓄电池)

3、电池板预留最少20%

4、当地有效光照以日均5h计算

WP÷17.4V = (3.458A × 7h × 120%)÷ 5h

WP = 101W

实际线损等综合损耗小于5%，电池板实际需求=92W × 105% = 106W，

因为采用互补发电，功率减半。

实际电池板需24V /53W，蓄电池300AH、24VDC一块 ，或12VDC、150AH二块

75W LED灯一只，太阳能电池板24VDC、 50W一块，或12VDC、50W二块

风光互补控制器24VDC/10AH一只，具有时段功率调节功能，带液晶显示等功能