風(fēng)光互補(bǔ)路燈方案

風(fēng)光互補(bǔ)太陽(yáng)能路燈

設(shè)

計(jì)

方

案

風(fēng)光互補(bǔ)路燈設(shè)計(jì)方案

現(xiàn)場(chǎng)效果圖

一、自然資源狀況

在跨入21世紀(jì)之際，人類(lèi)將面臨實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，在有限資源和環(huán)保嚴(yán)格要求的雙重制約下發(fā)展經(jīng)濟(jì)已成為全球熱點(diǎn)問(wèn)題。而能源問(wèn)題將更為突出，不僅表現(xiàn)在常規(guī)能源的匱乏不足，更重要的是化石能源的開(kāi)發(fā)利用帶來(lái)了一系列問(wèn)題，如環(huán)境污染，溫室效應(yīng)都與化石燃料的燃燒有關(guān)。目前的環(huán)境問(wèn)題，很大程度上是由于能源特別是化石能源的開(kāi)發(fā)利用造成的。因此，人類(lèi)要解決上述能源問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，只能依靠科技進(jìn)步，大規(guī)模地開(kāi)發(fā)利用可再生潔凈能源。太陽(yáng)能和風(fēng)能等清潔能源以其獨(dú)具的優(yōu)勢(shì)，其開(kāi)發(fā)利用必將在21世紀(jì)得到長(zhǎng)足的發(fā)展，并終將在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移中擔(dān)綱重任，成為21世紀(jì)后期的主導(dǎo)能源。

1.1化石能源帶來(lái)的問(wèn)題 

(1)能源短缺：由于常規(guī)能源的有限性和分布的不均勻性，造成了世界上大部分國(guó)家能源供應(yīng)不足，不能滿(mǎn)足其經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，全球已探明的石油儲(chǔ)量只能用到2020年，天然氣也只能延續(xù)到2040年左右，即使儲(chǔ)量豐富的煤炭資源也只能維持二三百年。因此，如不盡早設(shè)法解決化石能源的替代能源，人類(lèi)遲早將面臨化石燃料枯竭的危機(jī)局面。 

(2)環(huán)境污染：當(dāng)前，由于燃燒煤、石油等化石燃料，每年有數(shù)十萬(wàn)噸硫等有害物質(zhì)拋向天空，使大氣環(huán)境遭到嚴(yán)重污染，直接影響居民的身體健康和生活質(zhì)量；局部地區(qū)形成酸雨，嚴(yán)重污染水土。這些問(wèn)題最終將迫使人們改變能源結(jié)構(gòu)，依靠利用太陽(yáng)能等可再生潔凈能源來(lái)解決。 

(3)溫室效應(yīng)：化石能源的利用不僅造成環(huán)境污染，同時(shí)由于排放大量的溫室氣體而產(chǎn)生溫室效應(yīng)，引起全 球氣候變化。這一問(wèn)題已提到全球的議事日程，其影響甚至已超過(guò)了對(duì)環(huán)境的污染，有關(guān)國(guó)際組織已召開(kāi)多次會(huì)議，限制各國(guó)CO2等溫室氣體的排放量。 

1.2 太陽(yáng)能資源及其開(kāi)發(fā)利用特點(diǎn) 

(1)儲(chǔ)量的“無(wú)限性” ：太陽(yáng)能是取之不盡的可再生能源，可利用量巨大。太陽(yáng)每秒鐘放射的能量大約是1.6×1023kW，其中到達(dá)地球的能量高達(dá)8×1013kW，相當(dāng)于6×109t標(biāo)準(zhǔn)煤。按此計(jì)算，一年內(nèi)到達(dá)地球表面的太陽(yáng)能總量折合標(biāo)準(zhǔn)煤共約1.892×1013千億t，是目前世界主要能源探明儲(chǔ)量的一萬(wàn)倍。太陽(yáng)的壽命至少尚有40億年，相對(duì)于人類(lèi)歷史來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)可源源不斷供給地球的時(shí)間可以說(shuō)是無(wú)限的。相對(duì)于常規(guī)能源的有限性，太陽(yáng)能具有儲(chǔ)量的“無(wú)限性”，取之不盡，用之不竭。這就決定了開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能將是人類(lèi)解決常規(guī)能源匱乏、枯竭的最有效途徑。 

(2)存在的普遍性：雖然由于緯度的不同、氣候條件的差異造成了太陽(yáng)能輻射的不均勻，但相對(duì)于其他能源來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能對(duì)于地球上絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的普遍性，可就地取用。這就為常規(guī)能源缺乏的國(guó)家和地區(qū)解決能源問(wèn)題提供了美好前景。

(3)利用的清潔性：太陽(yáng)能像風(fēng)能、潮汐能等潔凈能源一樣，其開(kāi)發(fā)利用時(shí)幾乎不產(chǎn)生任何污染，加之其儲(chǔ)量的無(wú)限性，是人類(lèi)理想的替代能源。

(4)利用的經(jīng)濟(jì)性：可以從兩個(gè)方面看太陽(yáng)能利用的經(jīng)濟(jì)性。一是太陽(yáng)能取之不盡，用之不竭，而且在接收太陽(yáng)能時(shí)不征收任何“稅”，可以隨地取用；二是在目前的技術(shù)發(fā)展水平下，有些太陽(yáng)能利用已具經(jīng)濟(jì)性，如太陽(yáng)能熱水器一次投入較高，但其使用過(guò)程不耗能，而電熱水器和燃?xì)鉄崴髟谑褂脮r(shí)仍需耗費(fèi)。隨著科技的發(fā)展以及人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的技術(shù)突破，太陽(yáng)能利用的經(jīng)濟(jì)性將會(huì)更明顯。

二、技術(shù)方案

設(shè)計(jì)說(shuō)明：

一、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查情況，在風(fēng)光互補(bǔ)路燈安裝位置位于道路兩旁綠化帶附近，而風(fēng)光互補(bǔ)路燈的安裝要求在安裝位置無(wú)樹(shù)蔭、樓宇等遮擋，如有遮擋，將大大降低風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)能光伏組件的充電效率。因此我公司建議風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)能光伏組件的安裝高度高于周?chē)鷺?shù)高，以保證風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)能光伏組件的充電效率。故燈高設(shè)計(jì)為10米。

二、1、根據(jù)《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ45-2006）

第4.1.3條采用普通截光型路燈按平面對(duì)稱(chēng)式配置燈具的高桿燈，其間距和高度之比以3∶1為宜，不應(yīng)超過(guò)4∶1。

2、此次風(fēng)光互補(bǔ)路燈所選用LED光源光照半徑為15米，為保證該路段夜間的整體效果，無(wú)暗區(qū)，故設(shè)計(jì)燈間距為30米。

風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)效果圖

  風(fēng)光互補(bǔ)路燈效果圖

三、設(shè)備選型

3.1. 光源的選擇

光源選用路燈專(zhuān)用LED光源，該光源具有以下特點(diǎn)：

首創(chuàng)散熱器與燈殼一體化設(shè)計(jì)， LED直接與外殼緊密相接，通過(guò)外殼散熱翼與空氣對(duì)流散熱，充分保證了LED路燈50000小時(shí)的使用壽命。按照每天工作10個(gè)小時(shí)計(jì)算，其壽命也在12年以上，維護(hù)費(fèi)用極低； 

燈殼采用鋁合金壓鑄成型，可以有效的散熱和防水、防塵。燈具表面進(jìn)行了耐紫外線抗腐蝕處理，整體燈具達(dá)到IP65標(biāo)準(zhǔn)； 

采用單體橢圓反射腔配合球狀孤面來(lái)設(shè)計(jì)，針對(duì)性地將LED發(fā)出的光控制在需要范圍內(nèi)，提高了燈具出光效果的均勻性和光能的利用率，更能凸顯LED路燈節(jié)能優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的鈉燈相比，可節(jié)電60%以上； 

無(wú)不良眩光、無(wú)頻閃。消除了普通路燈不良眩光所引起的刺眼、視覺(jué)疲勞與視線干擾，提高駕駛的安全性； 

啟動(dòng)無(wú)延時(shí)，通電即達(dá)正常亮度，無(wú)須等待，消除了傳統(tǒng)路燈長(zhǎng)時(shí)間的啟動(dòng)過(guò)程； 

綠色環(huán)保無(wú)污染：不含鉛、汞等污染元素，對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何污染； 

與太陽(yáng)能結(jié)合是絕好搭檔，充分發(fā)揮LED直流低壓工作與節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，太陽(yáng)能光伏板與LED光源相結(jié)合，為客戶(hù)實(shí)現(xiàn)最佳性?xún)r(jià)比和高可靠性。

3.2 風(fēng)機(jī)的選型

本系統(tǒng)選用300W磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)機(jī)輸出三相交流電，經(jīng)過(guò)風(fēng)光智能控制器給蓄電池充電。

全永磁懸浮風(fēng)力發(fā)電機(jī)是專(zhuān)門(mén)為低風(fēng)速區(qū)應(yīng)用而研發(fā)的，用全永磁懸浮推力軸承平衡由于風(fēng)壓作用在葉輪上引起的軸向壓力增加而產(chǎn)生的軸向摩擦力，以減少傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)因葉輪在超大風(fēng)速作用下旋轉(zhuǎn)時(shí)的軸向摩擦力，這對(duì)提高風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度，減小軸向摩擦，增加發(fā)電量，意義重大；同時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在旋轉(zhuǎn)時(shí)的徑向摩擦力可減小70%以上，極大地減少了摩擦阻力，起動(dòng)風(fēng)速為1.5米/秒，明顯優(yōu)于普通風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

a、在性能方面：采用新一代專(zhuān)利技術(shù)的徑向磁路永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，無(wú)滑環(huán)，無(wú)勵(lì)磁繞組，定、轉(zhuǎn)子氣隙大，使發(fā)電機(jī)具有中、低速發(fā)電性能好，效率高、比功率大的特點(diǎn)，能適應(yīng)高轉(zhuǎn)速的使用場(chǎng)合；

b、在可靠性方面：使用全永磁懸浮軸承，使整個(gè)轉(zhuǎn)子處于微摩擦狀態(tài)，輔助軸承則采用專(zhuān)用的寬系列雙橡膠圈密封進(jìn)口軸承（內(nèi)含長(zhǎng)壽命、耐高溫潤(rùn)滑脂）；以先進(jìn)真空沉浸工藝使發(fā)電機(jī)具有可靠性高、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、免維護(hù)的特點(diǎn)，同時(shí)能使發(fā)電機(jī)在極惡劣的環(huán)境條件下可靠工作。

以下為技術(shù)參數(shù)：

3.3 太陽(yáng)能電池板

對(duì)于較小型電站電池組件選型遵循以下原則：

l  在兼顧易于搬運(yùn)條件下，選擇大尺寸，高效的電池組件；

l  選擇易于接線的電池組件；

l  組件各部分抗強(qiáng)紫外線（符合GB/T18950-2003 橡膠和塑料管靜態(tài)紫外線心能測(cè)定）；

3.4 風(fēng)光互補(bǔ)智能控制器                  

本系統(tǒng)選用的控制器為風(fēng)光互補(bǔ)智能控制器，

具有高效充電及多種自我保護(hù)功能。具體的技術(shù)參數(shù)如下：

l 規(guī)格型號(hào)：EPFG24V-20

l 風(fēng)機(jī)輸入：三相AC ≤50V，P≤300W

l 光伏電池輸入：DC 50.0Vpm，I≤15A

l 輸出電壓：DC 28.0V

l 輸入過(guò)壓保護(hù)值：AC 50±5V

l 輸出過(guò)流保護(hù)值：DC 20A±1A

l 蓄電池欠壓保護(hù)啟動(dòng)電壓：DC 21.0±0.3V

l 蓄電池欠壓保護(hù)恢復(fù)電壓：DC 23.0±0.3V

l 蓄電池充滿(mǎn)保護(hù)啟動(dòng)電壓：DC 28.0±0.2V

l 風(fēng)機(jī)卸載箱功率：400W

l 外形尺寸：310×200×120mm

l 工作環(huán)境：環(huán)境溫度－45℃～+65℃，相對(duì)濕度0～90%。

3.5 蓄電池

蓄電池采用地表下安裝方式。由于蓄電池在低溫或高溫環(huán)境工作都會(huì)影響其工作性能，尤其是在低溫下，其工作容量將會(huì)下降很多，這是蓄電池特性所決定的。在地表下1米-1.5米處，其環(huán)境溫度受地溫的影響較明顯，起到一定的“恒溫”作用，使其在冬季溫度覺(jué)地表以上高，在夏季炎熱時(shí)又比地表上溫度低，有利于蓄電池性能的發(fā)揮

3.6 燈桿

3.6．1、風(fēng)光互補(bǔ)太陽(yáng)能路燈 路燈桿設(shè)計(jì)要求及說(shuō)明：

燈桿必須滿(mǎn)足抗10級(jí)風(fēng)荷載的強(qiáng)度要求。

本系統(tǒng)應(yīng)用于公路及人行道照明，光燈桿高度設(shè)計(jì)為10米，光源距地面8.0米，采用一桿雙燈的款式；該款式可根據(jù)客戶(hù)具體要求作調(diào)整，或者使用客戶(hù)指定的燈桿款式，下口徑不小于200mm,上管徑不得小于100㎜，管壁厚度≥4毫米（未鍍鋅前），優(yōu)質(zhì)鋼材，必須熱鍍鋅噴塑燈桿，壽命10年以上，桿體錐型、樣式和外觀顏色符合結(jié)構(gòu)要求。

同時(shí)參照以下標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

CJJ45-9《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；》；

CJJ89-2001《城市道路照明工程施工及驗(yàn)收規(guī)程》；

由于風(fēng)光互補(bǔ)路燈有其特殊性，風(fēng)機(jī)安裝在燈桿頂部，組件安裝在離地（路燈光）7米以上；其等效垂直面會(huì)乘載風(fēng)壓，這就對(duì)燈桿的整體構(gòu)成一定的水平剪切力，燈桿的受剪切力強(qiáng)度。由于風(fēng)壓的計(jì)算影響的參數(shù)多，計(jì)算復(fù)雜。參照我公司已使用的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，燈桿壁厚選用4毫米的。目前，我公司在新疆區(qū)域安裝的同等壁厚的燈桿，均經(jīng)歷過(guò)秋冬季的大風(fēng)，沒(méi)有一盞路燈出現(xiàn)因大風(fēng)損壞。

在路燈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，除考慮強(qiáng)度因素外，還著重考慮抗腐蝕性，外觀的美觀、新穎等，結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境。

3.7 風(fēng)光互補(bǔ)路燈配置

路燈系統(tǒng)