风光互补路灯的应用实例

来源:期刊VIP网所属分类:光电技术发布时间:2012-07-13浏览:

  0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。
  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
  1) 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。
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℃

  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:
  (1) 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。

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