太陽(yáng)能路燈的設計思路與要點(diǎn)詳談

隨著(zhù)太陽(yáng)電池轉換效率和生產(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)電系統在國內的主要應用模式，被越來(lái)越多的所認識并接受。編者通過(guò)對多家公司的太陽(yáng)能路燈資料進(jìn)行分析，發(fā)現很多人在太陽(yáng)能路燈系統設計時(shí)考慮比較偏面，比如，對峰值時(shí)間的考慮、蓄電池容量的選擇以及對連續陰雨天的理解等。

　　本文結合工作中的實(shí)際經(jīng)驗，對太陽(yáng)能路燈的設計要點(diǎn)作進(jìn)一步的探討與分析。

　　1 太陽(yáng)能路燈的基本結構及工作原理

　　1.1 太陽(yáng)能路燈基本結構

　　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)控制器儲存在蓄電池里，當夜幕降臨或燈具周?chē)?span id="ziwk1a4" 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定的時(shí)間后切斷。

　　2 路燈設計所需的數據

　　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)（中國不同傾斜面上太陽(yáng)輻射數據庫）來(lái)確定太陽(yáng)電池組件的傾斜角與方位角及計算該地區的太陽(yáng)能標準峰值日照時(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(zhù)整個(gè)系統的參數穩定性。

　　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)能路燈系統中組件大小的核心參數，通過(guò)確定工作時(shí)間，可以初步計算負載每天的功耗和與之相應的太陽(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陰雨天數（d）。這個(gè)參數決定了蓄電池容量的大小及陰雨天過(guò)后恢復電池容量所需要的太陽(yáng)電池組件功率。

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

　　3 太陽(yáng)能路燈系統設計思路與要點(diǎn)

　　太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統的基本原理相同，因而太陽(yáng)能路燈的設計思路也可依據一般的太陽(yáng)能發(fā)電系統，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，需要確保系統工作的穩定與可靠，所以在設計時(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(zhù)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，為增強整套設備的抗風(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)，須要考慮放電率對蓄電池容量的影響，溫度對蓄電池容量的影響，放電深度對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(zhuān)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)組數不宜超過(guò) 4 組。

　　3.3 控制器

　　控制器是整個(gè)路燈系統中充當管理者的關(guān)鍵部件，它的最大功能是對蓄電池進(jìn)行全面的管理，好的控制器應當根據蓄電池的特性，設定各個(gè)關(guān)鍵參數點(diǎn)，比如蓄電池的過(guò)充點(diǎn)、過(guò)放點(diǎn)，恢復連接點(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連接點(diǎn)參數，由于蓄電池有電壓自恢復特性，當蓄電池處于過(guò)放電狀態(tài)時(shí)，控制器切斷負載，隨后蓄電池電壓恢復，如果些時(shí)控制器各參數點(diǎn)設置不當，則可能出現燈具閃爍不定，縮短蓄電池和光源的壽命。

　　3.4 光源的選擇

　　光源的選型對于太陽(yáng)能路燈來(lái)說(shuō)是最關(guān)鍵的一步，目前針對太陽(yáng)能路燈專(zhuān)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)的光源有直流節能燈、高頻無(wú)極燈、低壓鈉燈和LED光源。LED 作為半導體光源，其發(fā)展勢頭強勁，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)保節能型路燈光源，適合在各種場(chǎng)合的照明使用。LED路燈驅動(dòng)器是專(zhuān)門(mén)針對LED路燈系統所研發(fā)的產(chǎn)品，用于提供LED燈具穩定的電源。運用先進(jìn)的電子電力技術(shù)，設計了高效率增強以及超節能脈波寬度調變（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）則以超節能模式輸出，節約蓄電池的電力的消耗。另外，國內大部分太陽(yáng)能路燈項目照明亮度需滿(mǎn)足城市道路照明標準。

　　4 結束語(yǔ)

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