风光互补路灯的应用实例

前言：风光互补路灯有效的利用风能和太阳能在能量及时间上的互补性，通过两者各自的发电装置，在蓄电池中储存能源接而为光源提供电能。风光互补路灯适用于高速公路、无电的山区、村庄、海岛及电网设施不完善地区。阳江市地处亚热带具有丰富的风能资源和太阳能资源，为了响应阳江市海陵岛政府节能、低碳、环保的要求，本次照明设计采用风光互补照明系统。

关键词：风光互补路灯、应用实例、发电量及用电量计算

1工程设计概述：阳江市海陵岛南海Ⅰ号大道市政工程为双向四车道，单向机动车道宽8米，中央绿化带6米。

道路横断面

按城市Ⅱ级主干道标准设计，参照《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006，采用的设计标准如下:

机动车道：路面平均亮度2.0cd/m2,平均照度不低于20LX，照度均匀度不低于0.4,环境比SR≥0.5；道路交叉口：路面平均照度不低于20LX，道路交叉口：路面平均照度不低于30LX，照度均匀度不低于0.4，配光类型为半截光型。

2道路照明设计

海陵岛气候情况：

海拔高度: 1000米以下

最热月平均相对湿度: 83%(在25℃)

最热月平均温度: 28.40℃

年平均雷暴日： 80.3

夏季平均大气压力: 1.0045x105Pa

最大风速: 35m/s

牟平均风速: 4m/s

太阳能资源: Ⅲ类(4200MJ/m2-5400MJ/m2)

年平均气温: 21.80℃、最高温为38.1℃、最低温为0.4℃

车道照明采用双侧布置方式

标准段采用10米高单臂风光互补路灯,臂长2.5m，路灯间距25米左右，光源采用63W LED灯，每瓦LED光源光通量为88lm，拓宽段适当缩短路灯间距。施工时应注意避免将路口处灯杆设置在无障碍通道上。

2)风光互补路灯设计方案

根据我国《城市道路照明设计标准》（CJJ45-2006）风光互补路灯的配置方案可考虑如下：

配置方案

a.路灯配置设计

机动车道风光互补路灯：

配置清单、部件 规格 数量

风力发电机 HY-400W 1

太阳能电池板 120Wp/12V 2

蓄电池一组(铅酸阀控式免维护) 200AH/12V 2

LED灯具 63W 1

风光互补控制器 WS24400H 1

路灯灯杆 1

地脚笼 1

以上设备通过相关控制电路构成一套独立的风光互补路灯系统，每天可亮灯超过10小时以上，63W灯具全功率亮灯5小时候后，自动调功率为30W继续亮灯5小时，即使连续无风，无阳光的情况下，至少可以维持3晚的连续照明。

风力发电机符合以下技术参数：

额定功率 400W 发电机型式 永磁三相交流

额定风速 12m/s 风轮气动效率 ≥0.36

叶片直径 ≤1.8m 发电机效率 ≤70%

叶片数量 3 机组噪音 ≤55(dB)

起动风速 ≤2.5m/s 调速方式 气动失速

输出电压等级 DC24V 防护性能 具有防潮、防霉性能

b.机动车道风光互补路灯发电量计算

年平均发电量计算：

以Ⅲ类太阳能资源，年平均风速为4m/s地区为例:Ⅲ类太阳能资源地区1KW太阳能电池板转换太阳能辐射能量为4200~5400MJ/年,为安全计,取转换太阳能辐射总量为4200MJ/年,配置的太阳能板的日均发电量应为: Q1=0.6KWH。考虑到所建公路路灯安装点障碍物状况的不确定性等,装灯点的年平均风速低估为3.8m/s,所配置的风力发电机的日均发电量为:0.67KWH，风光互补路灯配置的日发电量为:1.27KWH。

对风能最小的8月份验算系统发电量:

8月太阳辐射能量绝对大于4500MJ/m2，低估为4500MJ/ m2,太阳能板的日均发电量应为: Q1=0.65KWH；8月的平均风速为3 m/s,风力发电机的日均发电量应为:Q2=0.5KWH。风光互补路灯配置的年均日发电量为:1.15KWH。 鉴于风能太阳能的良好互补性,以年均资源换算而得的日均资源的可靠性良好,加之风光资源的计算值均取低值,并各考虑了0.8的安全系数,所得的日均发电量数据是安全可靠的。

c.机动车道风光互补路灯用电量计算

配置灯具为63W超级LED灯，实际用电功率为71W，以每晚亮灯10~12小时计算，灯具每天耗用电量为：0.71~0.852KWH.则系统年平均发电量为用电量的1.3倍,并且在风力资源最低的8月份平均发电量也能保证在用电量的1.35倍,所以系统是可靠的。设计的配置方案能够满足路灯每天可靠亮灯10~12小时。

3系统性能特点：

1）智能充、放电控制，相对延长电池寿命；

2）工作模式：自动感光控制 ；

3）负载开路及短路保护，具备自恢复功能 ；

4）采用智能控制对LED灯进行恒流限压控制，具有过流，欠压保护，开路短路保护；

5）控制系统采用工业级器件，适应高温、寒冷、潮湿的工作环境；

6）安装、使用、维护方便。

4蓄电池技术要求

1）蓄电池采用知名品牌的密封式免维护铅酸蓄电池；

2）30%放电循环次数：≥1200次；

3）完全放电3星期后容量恢复：≥70%；

4）环保要求：该蓄电池不会对环境构成污染；

5）环境温度为25℃，蓄电池其每3个月的最大自放电率不超过10小时率放电容量的20%。

5防雷及接地

利用路灯基础做接地极，利用配电电力电缆中的芯线作为保护PE线，可触及的灯杆等金属电气元件均与此接地线可靠连接，然后此接地线与控制箱接地端子相连，路灯接地电阻要求不大于4欧。

6风光互补路灯的特点和效益

1）风光互补路灯以太阳能、风能为能源，省电节能。该路灯不需要输电线路，不消耗电能，能源互补，减少配置，降低成本，经济效益好。

2）风光互补路灯安装维护简单、方便；系统电压低于36V，符合安全用电标准；由于设置了大风限速保护系统和集电环装置，具备免解缆功能，能实现无人值守，使用安全方便。

3）起动风速低，充分利用风能。

4）采用了全方位优化设计，造型美观，可美化城市照明环境，成为道路上一道靓丽的风景线。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。