隨著全球能源枯竭，各個(gè)行業(yè)對(duì)能源的需求量不斷攀升，這給人們帶來了巨大的考驗(yàn)，而太陽能作為取之不盡，用之不竭，清潔無污染并可再生的綠色環(huán)保能源在一定程度上解決了人們對(duì)能源需求的這個(gè)大問題。而利用太陽能發(fā)電，其無可比擬的清潔性、高度的安全性、能源的相對(duì)廣泛性和充足性、長(zhǎng)壽命以及免維護(hù)性等其他常規(guī)能源所不具備的優(yōu)點(diǎn)，使得光伏能源被認(rèn)為是二十世紀(jì)重要的新能源。

　　太陽能路燈是采用晶體硅太陽能電池供電，免維護(hù)閥控式密封蓄電池(膠體電池)儲(chǔ)存電能，超高亮LED燈具作為光源，并由智能化充放電控制器控制，用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)公用電力照明的路燈。無需鋪設(shè)線纜、無需交流供電、不產(chǎn)生電費(fèi);采用直流供電、控制;具有穩(wěn)定性好、壽命長(zhǎng)、發(fā)光率高，安裝維護(hù)簡(jiǎn)便、安全性能高、節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。那么，既然太陽能路燈有這么多優(yōu)點(diǎn)，太陽能路燈配置是怎樣的呢?

　　太陽能路燈配置：

　　太陽能路燈系統(tǒng)可以保障陰雨天氣15天以上正常工作!它的系統(tǒng)組成是由LED光源(含驅(qū)動(dòng))、太陽能電池板、蓄電池(包括蓄電池保溫箱)、太陽能路燈控制器、路燈燈桿(含基礎(chǔ))及輔料線材等幾部分構(gòu)成。

　　太陽能電池組件一般選用單晶硅或者多晶硅太陽能電池組件;LED燈頭一般選用大功率LED光源;控制器一般放置在燈桿內(nèi)，具有光控、時(shí)控制、過充過放保護(hù)及反接保護(hù)，更高的控制器更具備四季調(diào)整亮燈時(shí)間功能、半功率功能、智能充放電功能等;蓄電池一般放置于地下或則會(huì)有門的蓄電池保溫箱，可采用閥控式鉛酸蓄電池、膠體蓄電池、鐵鋁蓄電池或者鋰電池等。太陽能燈具自動(dòng)工作，不需要挖溝布線，但燈桿需要裝置在預(yù)埋件(混凝土底座)上。

　　LED光源

　　1.發(fā)光率高，耗電量小，使用壽命長(zhǎng)，工作溫度低。

　　2.安全可靠性強(qiáng)。

　　3.反應(yīng)速度快，單元體積小，綠色環(huán)保。

　　4.同亮度下，耗電是白熾燈的十分之一，熒光燈的三分之，而壽命卻是白熾燈的50倍，熒光燈的20倍，是繼白熾燈、熒光燈、氣體放電燈之后的四代照明產(chǎn)品。

　　電池組件支架

　　1) 傾角設(shè)計(jì)

　　為了讓太陽能電池組件在年中接收到的太陽輻射能盡可能的多，我們要為太陽能電池組件選擇合適的傾角。

　　關(guān)于太陽能電池組件佳傾角問題的探討，在不同地區(qū)使用，是根據(jù)不同地區(qū)而定。

　　2)抗風(fēng)設(shè)計(jì)

　　在太陽能路燈系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)上個(gè)需要非常重視的問題就是抗風(fēng)設(shè)計(jì)?？癸L(fēng)設(shè)計(jì)主要分為兩大塊，為電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計(jì)，二為燈桿的抗風(fēng)設(shè)計(jì)。下面按以上兩塊分別做分析。

　　⑴太陽能電池組件支架的抗風(fēng)設(shè)計(jì)

　　依據(jù)電池組件廠家的技術(shù)參數(shù)資料，太陽能電池組件可以承受的迎風(fēng)壓強(qiáng)為2700Pa。若抗風(fēng)系數(shù)選定為27m/s(相當(dāng)于十臺(tái)風(fēng))，根據(jù)非粘性流體力學(xué)，電池組件承受的風(fēng)壓只有365Pa。所以，組件本身是完全可以承受27m/s的風(fēng)速而不至于損壞的。所以，設(shè)計(jì)中關(guān)鍵要考慮的是電池組件支架與燈桿的連接。

　　在本套路燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中電池組件支架與燈桿的連接設(shè)計(jì)使用螺栓桿固定連接。

　　⑵路燈燈桿的抗風(fēng)設(shè)計(jì)

　　路燈的參數(shù)如下：

　　電池板傾角A = 16o 燈桿高度 = 5m

　　設(shè)計(jì)選取燈桿底部焊縫寬度δ = 4mm 燈桿底部外徑 = 168mm

　　焊縫所在面即燈桿破壞面。燈桿破壞面抵抗矩W 的計(jì)算點(diǎn)P到燈桿受到的電池板作用荷載F作用線的距離為

　　PQ = [5000+(168+6)/tan16o]× Sin16o = 1545mm=1.545m。所以，風(fēng)荷載在燈桿破壞面上的作用矩M = F×1.545。

　　根據(jù)27m/s的設(shè)計(jì)大允許風(fēng)速，2×30W的雙燈頭太陽能路燈電池板的基本荷載為730N?？紤]1.3的安全系數(shù)，F = 1.3×730 = 949N。

　　所以，M = F×1.545 = 949×1.545 = 1466N.m。

　　根據(jù)數(shù)學(xué)推導(dǎo)，圓環(huán)形破壞面的抵抗矩W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3)。

　　上式中，r是圓環(huán)內(nèi)徑，δ是圓環(huán)寬度。

　　破壞面抵抗矩W = π×(3r2δ+3rδ2+δ3)

　　=π×(3×842×4+3×84×42+43)= 88768mm3

　　=88.768×10-6 m3

　　風(fēng)荷載在破壞面上作用矩引起的應(yīng)力 = M/W

　　= 1466/(88.768×10-6) =16.5×106pa =16.5 Mpa<<215Mpa

　　其中，215 Mpa是Q235鋼的抗彎強(qiáng)度。

　　所以，設(shè)計(jì)選取的焊縫寬度滿足要求，只要焊接質(zhì)量能保證，燈桿的抗風(fēng)是沒有問題的。

　　控制器

　　太陽能充放電控制器的主要作用是保護(hù)蓄電池。基本功能必須具備過充保護(hù)、過放保護(hù)、光控、時(shí)控、防反接、充電涓流保護(hù)、欠壓保護(hù)、防水保護(hù)等。

　　1)器件選用

　　在選用器件上，目前有采用單片機(jī)的，也有采用比較器的，方案較多，各有特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該根據(jù)客戶群的需求點(diǎn)選定相應(yīng)的方案，在此不詳述。

　　2)表面處理

　　該系列產(chǎn)品采用靜電涂裝新技術(shù)，以FP業(yè)建材涂料為主，可以滿足客戶對(duì)產(chǎn)品表面色彩及環(huán)境協(xié)調(diào)一致的要求，同時(shí)產(chǎn)品自潔性高、抗蝕性強(qiáng)，耐老化，適用于任何氣候環(huán)境。加工工藝設(shè)計(jì)為熱浸鋅的基礎(chǔ)上涂裝，使產(chǎn)品性能大大提高，達(dá)到了嚴(yán)格的AAMA2605.2005的要求，其它指標(biāo)均已達(dá)到或超過GB的相關(guān)要求。

　　3)充電涓流保護(hù)

　　易佳太陽能電池板對(duì)蓄電池充電時(shí)，蓄電池在達(dá)到峰值電壓后，如果繼續(xù)高壓充電容易造成蓄電池的失水或失控;如果停止充電時(shí)，蓄電池又無法飽和。此款控制器在充到峰值電壓后立即降壓1V，然后進(jìn)入涓流充電狀態(tài)，保證了蓄電池可以穩(wěn)定于飽滿狀態(tài)，同時(shí)又避免了失水或失控，類似于對(duì)蓄電池進(jìn)行循環(huán)充，不僅高的保護(hù)了蓄電池，還提升了蓄電池的充電次數(shù)，使用壽命更長(zhǎng)。

　　太陽能路燈配置計(jì)算

　　1.計(jì)算電流

　　如：12V蓄電池系統(tǒng);30W的燈2只，共60瓦。

　　電流 = 60W÷12V= 5 A

　　2.容量計(jì)算

　　如：路燈每夜照明時(shí)間9.5小時(shí)，實(shí)際滿負(fù)載照明為 7小時(shí)(h);

　　例：1 路 LED 燈

　　(如晚上7：30開啟100%功率，夜11：00降至50%功率，凌晨4：00后再100%功率，凌晨5：00關(guān)閉)

　　例二：2 路非LED燈 (低壓鈉燈、無燈、節(jié)能燈、等)

　　(如晚上7：30兩路開啟，夜11：00關(guān)閉1路，凌晨4：00開啟2路，凌晨5：00關(guān)閉)

　　需要滿足連續(xù)陰雨天5天的照明需求。(5天另加陰雨天前夜的照明，計(jì)6天)

　　蓄電池 = 5A × 7h ×(5+1)天

　　= 5A × 42h=210 AH

　　另外為了防止蓄電池過充和過放，蓄電池一般充電到90%左右;放電余留5%-20%左右。所以210AH也只是應(yīng)用中真正標(biāo)準(zhǔn)的70%-85%左右。另外還要根據(jù)負(fù)載的不同，測(cè)出實(shí)際的損耗，實(shí)際的工作電流受恒流源、鎮(zhèn)流器、線損等影響，可能會(huì)在5A的基礎(chǔ)上增加15%-25%左右。

　　3.峰值計(jì)算

　　路燈每夜累計(jì)照明時(shí)間需要為 7小時(shí)(h);

　　★：電池板平均每天接受有光照時(shí)間為4.5小時(shí)(h);

　　少放寬對(duì)電池板需求20%的預(yù)留額。

　　WP÷17.4V = (5A × 7h × 120%)÷ 4.5h

　　WP÷17.4V = 9.33

　　WP = 162(W)

　　★ ：4.5h每天光照時(shí)間為長(zhǎng)江中下游附近地區(qū)日照系數(shù)。

　　另外在太陽能路燈組件中，線損、控制器的損耗、及鎮(zhèn)流器或恒流源的功耗各有不同，實(shí)際應(yīng)用中可能在15%-25%左右。所以162W也只是理論值，根據(jù)實(shí)際情況需要有所增加。

　　能源危機(jī)已經(jīng)成為21世紀(jì)人類面臨的大挑戰(zhàn)，而不斷地開發(fā)和利用清潔而又高的新能源，是21世紀(jì)人類面臨的重要課題。而隨著光伏技術(shù)的發(fā)展太陽能路燈越來越多的普及到大街小巷，為解決能源危機(jī)貢獻(xiàn)了自己的份力量。