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 建筑论文
道路照明中太阳能路灯的应用
发布时间:2019-07-25 点击: 发布:中国论文期刊网

道路照明中太阳能路灯的应用

作者:摘 要:文章主要分析了道路照明过程中如何更加科学的使用太阳能 来源:建材发展导向 论文栏目:建筑工程论文     更新时间:2019-07-02   浏览次

摘 要:文章主要分析了道路照明过程中如何更加科学的使用太阳能路灯,论述了太阳能路灯的应用方法和设计过程中需要注意的要点,希望可以为今后的太阳能路灯应用提供参考。

关键词:道路照明;太阳能路灯;应用

太阳能路灯作为一种极为科学和环保的光源利用形式,一直以来备受关注,但是,目前虽然有很多技术可以证明太阳能路灯的可行性,不过,如何真正的将太阳能路灯应用到道路照明之中,还是需要进行深入分析和探讨的。

1 太阳能路灯原理及技术

太阳能路灯的原理通俗的讲就是,在白天,太阳能电池板经大功率二极管把吸收的光转化成电能,储存于灯杆下面安装的控制箱的蓄电池里,即充电过程,在夜间,具有光控作用的电池板,对控制系统发出开启指令,蓄电池电能点亮灯具,给道路照明,即放电过程,并可任意调节所需的照明时间。

太阳能LED路灯的技术核心包括:太阳能组件的发电效率、蓄电池的使用寿命及容量、LED光源的散热问题。

用在路灯上的太阳能组件效率一般是14%——16%,但是成熟商品化的组件的效率达到了17%,实验室中的最高效率好像是到了23%,甚至更高一点。但是价格较高,一般不会给你用到路灯上的,一般是太阳能光伏电站在使用。蓄电池的使用寿命没有很大的进展,但是质量及稳定性提高很多。LED光源的散热基本上可以解决,因为路灯光源上常用的也就是单颗1W的珠子。现在用的都是铝基线路板。LED光源和铝基板之间涂有导热硅脂,铝基板背后还有铝合金的散热器,它们之间也涂有导热硅脂,甚至有的厂家直接在散热片上印刷电路,就更好的解决了散热问题,但是相应的成本也是很高的,包括前面那一种方式。

2 太阳能路灯在城市照明系统中应用设计关键点

2.1 设计所需数据

2.1.1 太阳辐射量。结合我国不同倾斜面上太阳辐射数据库资料,来确定工程当地太阳电池组件将倾斜角与方位角,并准确计算当地太阳能标准峰值日照时间。

2.1.2 光源功率。在进行应用设计时,路灯光源功率选择大小在很大程度上影响了道路照明标准值,甚至是整个系统参数的稳定性。

2.1.3 工作时间。路灯夜间所需工作时间,是太阳能路曾系统组件大小的核心参数,在确定其工作时间后,才可以对路灯每天的功耗进行初步计算,同时完成对太阳电池组件充电电源的计算。

2.1.4 阴雨天数。一方面,是要结合工程当地实际情况来确定太阳能路灯所需保持的连续阴雨天数,因为其决定了蓄电池容量大小以及阴雨天过后恢复电池容量所需要的太阳电池组件功率。另一方面,还需要确定两个连续阴雨天之间间隔天数,因为其决定照明系统一个连续阴雨天后充满蓄电池所需的电池组件功率。

2.2 太阳能路灯技术参数

2.2.1 电池组件。太阳能路灯电池组件的选择,需要满足国家相关规范要求,并且经过充分试验论,本身质量、性能以及寿命可以得到保证。同时,还应选择用转换效率比较大的组件,接线端子要牢固,配置有旁路二极管,避免发生热斑效应造成电池被烧毁。

2.2.2 控制器。要求蓄电池反接保护、太阳能电池反接保护,即太阳能电池“+”“-”极性反接纠正后还可以正常使用。夜间防反充电保护,即白天太阳能电池组件给蓄电池充电,夜间蓄电池不可以对组件进行充电。负载过流以及短路保护,负载过流超过额定电流或者负载短路后,将负载关掉并纠正后可以继续正常使用。另外,还应具有过充保护以及智能保护等功能。

2.2.3 蓄电池。应选择用太阳能专用优质电池,对其进行地埋式防护处理,降低外界温度对电池性能以及寿命造成的影响。选择应用的蓄电池需要进行相应的检测,如利用微电脑蓄电池循环充放电测试仪,以及高低温交变温热箱对其进行循环充放电检测、容量检测、自放电检测、深度放电检测、端电电压检测、短路安全检测、荷电恢复能力检测以及电池过充安全检测等。另外,还需要通过浸水性试验与渗水性试验度蓄电池舱进行检测,确定其不会进水。

3 太阳能路灯应用的局限性

3.1 太阳能路灯不适于密集的城区

城区的照明灯功率太大,一般都是250w的钠灯或者是400w的钠灯,如果用最节能的led光源哪有需要用112w和180w的led灯去取代,才有相同的效果,目前太阳能路灯大多做到80W左右,100W以上的太阳能路灯需独立太阳能电站供电,费用昂贵。所有我们常见的太阳能路灯大多在公园小区新农村建设中,因为功率较小,亮度适合,费用低等特点越来越受到人们的欢迎。

3.2 太阳能路灯不适于北方天气

因为北方冬天冰雪天气较多,并且积雪较厚,会覆盖太阳能板,不易融化,且太阳能板的倾角不足以使积雪滑落,影响光电转换,若积雪较厚,易造成太阳能板的损坏,因此,目前太阳能路灯还不适合东北的气候。

笔者认为有三种方式可解决北方气候对太阳能应用的局限性。第一种方式,可采用市电与太阳能互补的方法,在冰雪天气,采用市电供电,在晴好天气,采用太阳能供电,需正常敷设电缆及安装电气配电装置,无法体现出太阳能的优势,但此种方式造价较高,初期投资比正常路灯与太阳能路灯均高。第二种方式,可采用风能与太阳能互补的方法,简称风光互补,风光互补发电系统是一种风能和光能转化为电能,具有并相互补充因自然状况变化而影响发电的功能,工作原理是利用风作为动力,带动发电机旋转,把风能转变为电能,向蓄电池组充电并储存电能。利用光伏效应将太阳能直接转化为直流电,供负载使用或者贮存于蓄电池内备用。第三种方式,理论上可采用加装融雪板装置进行融雪,解决此问题,即在太阳能板表面覆盖透明的电热薄膜,当太阳板出现积雪情况时,启动电热薄膜,对积雪加热,使积雪融化并沿太阳能板自然倾角流走,从而达到目的。透明电热薄膜不会影响对阳光的吸收,融雪效果很好。

3.3 太阳能路灯的寿命有限

太阳能板受日照条件的影响,昼夜的更迭和气候的变化,太阳电池表面灰尘都影响它的工作效率。其自身的组件组合损失、控制器,逆变器损失、蓄电池效率损失、线路损失、季节性负载损失也是影响它的工作效率的最大因素,据乐观估计,其利用效率仅为30%。

它的寿命虽然从原理上讲是很长的,然而实际却有限,太阳电池的组件由于受到雨水、热和紫外线的辐射而恶化。此外脏物、灰尘等都影响着它的使用寿命。太阳能路灯如不定期清洁,由于热斑效应造成太阳能电池板损坏。

4 结语

毫无疑问,太阳能路灯技术的快速发展给道路照明带来了新的可能,但是,在应用太阳能路灯的过程之中,应该真正清楚如何进行科学的使用,应用的过程中要明确设计原则,确定设计要点,从多个方面进行分析,才能够提高使用的效果。

参考文献

[1] 李钟实.太阳能光伏发电系统设计施工与维护[M].北京:人民邮电出版社,2015.

[2] 王长贵,王斯成.太阳能光伏发电实用技术[M].北京:化学工业出版社,2015.

[3] 黄汉云.太阳能光伏发电系统应用原理[M].北京:化学工业出版社,2015.

作者简介:刘娜(1982.01- ),女,天津人,中国市政工程华北设计研究总院有限公司,市政电气工程师。

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