太陽(yáng)能路燈的設(shè)計(jì)思路與要點(diǎn)詳談

隨著太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率和生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，太陽(yáng)能光伏發(fā)電的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在照明領(lǐng)域，太陽(yáng)能路燈作為光伏發(fā)電系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的主要應(yīng)用模式，被越來(lái)越多的所認(rèn)識(shí)并接受。編者通過(guò)對(duì)多家公司的太陽(yáng)能路燈資料進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)很多人在太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮比較偏面，比如，對(duì)峰值時(shí)間的考慮、蓄電池容量的選擇以及對(duì)連續(xù)陰雨天的理解等。

　　本文結(jié)合工作中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對(duì)太陽(yáng)能路燈的設(shè)計(jì)要點(diǎn)作進(jìn)一步的探討與分析。

　　1 太陽(yáng)能路燈的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

　　1.1 太陽(yáng)能路燈基本結(jié)構(gòu)

　　太陽(yáng)能路燈主要由太陽(yáng)電池組件、組件、支架、光源、控制器、蓄電池、燈桿等幾部分組成。

　　1.2 太陽(yáng)能路燈的工作原理

　　太陽(yáng)能路燈利用太陽(yáng)電池的光生伏特效應(yīng)原理，白天太陽(yáng)電池吸收太陽(yáng)能光子能量產(chǎn)生電能，通過(guò)控制器儲(chǔ)存在蓄電池里，當(dāng)夜幕降臨或燈具周?chē)?span id="mqiouxa" class=hrefStyle>照度較低時(shí)，蓄電池通過(guò)控制器向光源供電一直到設(shè)定的時(shí)間后切斷。

　　2 路燈設(shè)計(jì)所需的數(shù)據(jù)

　　2.1 通過(guò)已知太陽(yáng)能路燈使用地來(lái)查找使用地的經(jīng)度與緯度。通過(guò)（中國(guó)不同傾斜面上太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)庫(kù)）來(lái)確定太陽(yáng)電池組件的傾斜角與方位角及計(jì)算該地區(qū)的太陽(yáng)能標(biāo)準(zhǔn)峰值日照時(shí)間。

　　2.2 路燈所選用光源的功率（W）。光源功率的大小直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)穩(wěn)定性。

　　2.3 太陽(yáng)能路燈每天晚上工作的時(shí)間（H）。這是決定太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)中組件大小的核心參數(shù)，通過(guò)確定工作時(shí)間，可以初步計(jì)算負(fù)載每天的功耗和與之相應(yīng)的太陽(yáng)電池組件的充電電流。

　　2.4 太陽(yáng)能路燈需要保持的連續(xù)陰雨天數(shù)（d）。這個(gè)參數(shù)決定了蓄電池容量的大小及陰雨天過(guò)后恢復(fù)電池容量所需要的太陽(yáng)電池組件功率。

　　2.5 確定兩個(gè)連續(xù)陰雨天之間的間隔天數(shù)D。這是決定系統(tǒng)在一個(gè)連續(xù)陰雨天過(guò)后充滿蓄電池所需要的電池組件功率。

　　3 太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路與要點(diǎn)

　　太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本原理相同，因而太陽(yáng)能路燈的設(shè)計(jì)思路也可依據(jù)一般的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，先確定光源的功率，每天的工作時(shí)間，保證幾個(gè)陰雨天然后計(jì)算蓄電池的容量和太陽(yáng)電池組件的功率。但太陽(yáng)能路燈又有其特殊性，需要確保系統(tǒng)工作的穩(wěn)定與可靠，所以在設(shè)計(jì)時(shí)需要特別注意。

　　3.1 太陽(yáng)電池組件

　　太陽(yáng)電池組件的電壓會(huì)隨著溫度的升高而降低，由于高溫的影響，電池組件的電壓損失約 2V，而充電過(guò)程控制器上的二極管壓降 0.7V，所以選擇工作電壓為 18V 的組件。由于太陽(yáng)能路燈的特殊性，太陽(yáng)能電池板一般安裝在燈桿上，對(duì)于路燈桿而言，一般都是 5 米以上，重心較高，而且大部分太陽(yáng)電池板都是懸掛式，為增強(qiáng)整套設(shè)備的抗風(fēng)力，一般選擇多塊太陽(yáng)電池板組成所需要的組件功率。

　　3.2 蓄電池（組）

　　在選擇蓄電池時(shí)，須要考慮放電率對(duì)蓄電池容量的影響，溫度對(duì)蓄電池容量的影響，放電深度對(duì)蓄電池容量的影響等幾個(gè)方面。所以一定要選用深循環(huán)的太陽(yáng)能專用蓄電池。蓄電池在進(jìn)行并聯(lián)連接時(shí)，需要考慮各單體電池間的不平衡影響，通常情況下并聯(lián)組數(shù)不宜超過(guò) 4 組。

　　3.3 控制器

　　控制器是整個(gè)路燈系統(tǒng)中充當(dāng)管理者的關(guān)鍵部件，它的最大功能是對(duì)蓄電池進(jìn)行全面的管理，好的控制器應(yīng)當(dāng)根據(jù)蓄電池的特性，設(shè)定各個(gè)關(guān)鍵參數(shù)點(diǎn)，比如蓄電池的過(guò)充點(diǎn)、過(guò)放點(diǎn)，恢復(fù)連接點(diǎn)及SOC放電控制等。在選擇路燈控制器時(shí)，特別需要注意控制器恢復(fù)連接點(diǎn)參數(shù)，由于蓄電池有電壓自恢復(fù)特性，當(dāng)蓄電池處于過(guò)放電狀態(tài)時(shí)，控制器切斷負(fù)載，隨后蓄電池電壓恢復(fù)，如果些時(shí)控制器各參數(shù)點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)，則可能出現(xiàn)燈具閃爍不定，縮短蓄電池和光源的壽命。

　　3.4 光源的選擇

　　光源的選型對(duì)于太陽(yáng)能路燈來(lái)說(shuō)是最關(guān)鍵的一步，目前針對(duì)太陽(yáng)能路燈專用的光源較少，為減少有限能量的損失，光源盡量選直流光源。目前常見(jiàn)的光源有直流節(jié)能燈、高頻無(wú)極燈、低壓鈉燈和LED光源。LED 作為半導(dǎo)體光源，其發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，是太陽(yáng)能路燈最為理想的光源，LED路燈光源是一款多功能、環(huán)保節(jié)能型路燈光源，適合在各種場(chǎng)合的照明使用。LED路燈驅(qū)動(dòng)器是專門(mén)針對(duì)LED路燈系統(tǒng)所研發(fā)的產(chǎn)品，用于提供LED燈具穩(wěn)定的電源。運(yùn)用先進(jìn)的電子電力技術(shù)，設(shè)計(jì)了高效率增強(qiáng)以及超節(jié)能脈波寬度調(diào)變（PWM）兩種輸出模式，配合時(shí)間控制，可以在需要的時(shí)候（上半夜天黑人多車(chē)多的時(shí)候）以高效率增強(qiáng)模式點(diǎn)亮LED燈具，提供良好的照明，而其它時(shí)間段（后半夜人車(chē)稀少的時(shí)候）則以超節(jié)能模式輸出，節(jié)約蓄電池的電力的消耗。另外，國(guó)內(nèi)大部分太陽(yáng)能路燈項(xiàng)目照明亮度需滿足城市道路照明標(biāo)準(zhǔn)。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　太陽(yáng)能路燈的設(shè)計(jì)需要科學(xué)、合理，除了上述幾點(diǎn)，還需要考慮路燈整體的結(jié)構(gòu)，特別是路燈的抗風(fēng)力的計(jì)算以及結(jié)合城市道路設(shè)計(jì)路燈整體的美觀性總之，影響太陽(yáng)能路燈性能的因素很多，不一一贅述，一些人在設(shè)計(jì)太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)時(shí)往往把日照時(shí)間看作太陽(yáng)能峰值時(shí)數(shù)，其實(shí)這是不正確的，這樣設(shè)計(jì)的結(jié)果會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。只有掌握了使用地的詳細(xì)氣象資源及使用條件，再結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，才能確保太陽(yáng)能路燈能正常工作。