风光互补LED路灯照明系统设计

赤峰学院学报渊自然科学版冤

Vol.30No.122014年12月JournalofChifengUniversity渊NaturalScienceEdition冤Dec.2014风光互补LED路灯照明系统设计付

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渊吉林建筑大学城建学院袁吉林

长春

136000冤

摘

要院本文介绍了一种风光互补LED路灯的设计方法袁它是一种由风能和太阳能供电的离网照明系统袁将解决目前路

灯系统存在的诸多弊端袁有着广阔的前景.实验证明袁装置运行平稳袁效果良好.设计的方法可以为其他的风光互补路灯设计提供有力的帮助.关键词院风光互补LED路灯曰光伏发电曰风力发电中图分类号院TK512文献标识码院A文章编号院1673-260X渊2014冤12-0047-02能源与环境问题已经成为可持续发展面临的主要问风光互补路灯系统通常由太阳能电池板尧风力发电机尧题袁日益引起国际社会的广泛关注.在众多的新能源领域中袁风光互补控制器尧蓄电池尧光源尧卸荷电路等几部分组成袁如风力发电和太阳能发电的开发和利用被首当其冲优先发图1所示[5].展袁是当今国际上的一大热点袁因为风能和太阳能的利用袁2本是不用开采尧不用运输尧不用排放垃圾尧没有环境污染的技术袁是保护地球尧造福子孙后代的百年大计工程.自叶中华人渊系统的分设利计用要素断供电1冤.充风能尧太阳能可再生能源袁保证常年不间民共和国可再生能源法曳颁布实施以来袁包括太阳能尧风能尧生物质能等在内的可再生能源利用事业进入了新的历史发95%曰渊雨2冤和沿适海用的盐雾环曰境风工速作3~30m/s条件院曰温瞬度时极限-15~45风℃速相40m/s对湿曰度

太展时期叶

.中华人民共和国可再生能源法曳中明确规定院野国家阳辐射总量150kcal/cm2扶持在电网未覆盖的地区建设可再生能源独立电力系统袁为当地生产和生活提供电力服务.冶这为我国可再生能源利渊3冤稳定性保障院运曰行平年日稳照尧安3000h.下能全天候使用.全可靠袁在无人值守条件用事业的进一步发展指明了方向[1-3].近几年来袁我国城市路网和高速公路发展迅速袁常规路围环渊境4冤产生有无电磁害干的扰电磁院风影响力发.电机及其充电控制器不会对周灯必须用埋地电缆供电袁如果照明线路延长袁还需要设升压系统袁因此大部分远离电源点的市郊公路和高速公路都没量执渊行5冤国产家品和质行量业保有障关院风标力准发袁电产机品组的的质设量计保尧证制体造系尧产符品合质

标有安装路灯.风光互补路灯的出现避开了给路灯长途供电的准GB/T19001要2000尧ISO9001要2000的规定.弊端.由于受季节更替和天气变化的影响袁风能和太阳能都是不稳定尧不连续的能源袁单独的风力发电或太阳能光伏发证规渊范6冤尧太1EC1215阳能电池晶符体合硅地1EEE1262面用光伏要组1995件的光设伏计组质件量测试认证认

电都存在发电量不稳定的缺陷.但风能和太阳能具有天然的和型式试验尧国家标准GB/T14007要92陆用太阳能组件总互补优势袁即白天太阳光强袁夜间风多曰夏天日照好尧风弱而规范尧GB/T14009太阳能电池组件参数测量方法[6].冬春季节风大尧日照弱.风光互补发电系统充分利用了风能和太阳能资源的互补性袁是一种具有较高性价比的新型能酸蓄渊电7冤池蓄的电规定池组袁符而合且国经家标过已准取得GB13337.1GB/T15481要91认固证资定格型的铅源发电系统袁有明显的经济效益和社会效益.检测机构的测试.下面将以某一地区为例袁提出一种风光互补LED路灯的设计方案[4].渊1风光互补路灯系统结构

渊8系9冤冤设统全备总天功功候率率24h.P=60W/85%=71W不间断供电.式中袁为逆变和供电线路效率.风力发电机额定功率为P1率为P曰太阳能电池组件板额定功

2条件院袁风蓄力电发池电组机容与量太为阳C.能根电据池安组装件路同灯时地点不能的自然发电的最大资源连续时间为3d曰太阳能电池组件不能发电的最大连续时间为12d曰风力发电机不能发电的最大连续时间为6d.3蓄电池组的确定

C×24×70%×90%图1风光互补照明系统组成

P=24×3-47-

.com.cn. All Rights Reserved.式中24要等号左边的为蓄电池组充放电电压袁等号右边的为每天24小时曰

70%要蓄电池放电深度曰90%要蓄电池误差余量.已知P=60W/85%=71W曰可得出C=338.09Ah根据蓄电池的实际规格及尽量减少蓄电池数量的原则袁取C=340Ah袁实际配置为C=2V/340Ah蓄电池12块×1组.4风力发电机功率的确定

在太阳能电池不能发电的天气里袁通常是连续阴雨天袁此时风速和持续时间均大大超过年平均风速和时间袁根据气象资料及该站点的自然环境袁在此取该时段内4级风渊5.5~7.9m/sC×冤244/h/d.×70%×90%+P1×4×12P=12×24将C和P代入上式袁计算得P1=318.9W.根据风力发电机的规格及实际安装和使用的可靠性袁取P1=350W.实际配置为院1台WV-02-350W风力发电机.EV-02系列风力发电机有机械自动离合系统袁摆脱了传统风力发电机启动风力要求高的束缚袁使得在很小的风力条件下就可以启动风力发电机袁在风叶得到一定的转速和惯性的时候袁离合系统自动启动带动发电机发电袁大大提高了风力发电机的发电效率袁成倍增加了风力发电机的工作时间.EV-02系列风力发电机带有自主偏航系统袁在风力不大的情况下可以主动将迎风面对准风向袁以得到最大的迎风面积袁提高风力发电机的工作效率.5太阳能电池功率的确定

在风力发电机不能发电的天气里袁通常是连续晴天袁而且每天日照时数大大高于年平均日照时数袁根据气象数据和站点的自然环境袁取6h/A.C×24×70%×90%+P2×6×6P=6×24将C和P代入上式袁计算得P2=141.2W.根据太阳能电池的规格及安装的方便美观袁取P2=200W袁实际配置为院100W×2块.6设备选型

设备选型如表1所示.表1设备选型

设备名称型号规格单位数量风力发电机

EV-02-24220

台1风光互补控制器EV-02/350W-A(EV-02/500W-A)台1灯杆8m

根1太阳能电池APMB6)100W147伊68

块2蓄电池2V/340Ah

只12太阳能电池支架套

2

7路灯杆的设计方案

风力发电机和太阳能电池组件是风光互补路灯的标志性组合袁要保证风力发电机和太阳能电池组件能平稳尧安全

-48-

的运行袁同时也配合路灯灯杆的多样化造型袁应将风光互补路灯灯杆设计为自立式灯杆.风力发电机位于灯杆的顶端袁太阳能电池组件位于灯杆的中部.灯杆的强度设计应符合叶城市道路照明工程施工及验收规范曳尧叶小型风力发电机技术条件曳对灯杆尧风力发电机塔管的要求袁并且与风力发电机的固有频率相差很大袁可以抗12级台风.灯杆的高度应根据安装地点的地理环境来决定袁保证风力发电机的使用不受影响.太阳能电池组件的安装一般以不与风力发电机的风叶相干涉为准袁同时要保证太阳能电池组件不被灯杆遮挡.灯具的安装高度根据设计要求的照度确定.8结束语

风能尧太阳能都是无污染的尧取之不尽用之不竭的可再生能源袁中小型风电和太阳能光电系统在我国已得到初步应用.风力发电和太阳能光伏发电两者完美的组合袁为两种新能源的规模化尧产业化尧市场化奠定了基础.早期中小型风力发电机组在偏远地区应用袁自然条件好袁成本低袁造型不要求美观袁技术要求不高.转入经济发达的地区使用袁自然条件相对较差袁产业化较低袁技术要求高袁成本相对较高袁造型要求美观.随着地区环境差异和需求差异较大袁对风光互补发电技术的要求增加袁如低风速启动尧低电压储能尧抗强台风尧抗盐雾腐蚀尧智能化控制等一系列技术不断地提上开发的历程.在国家的大力扶持和风光互补路灯系统技术日臻完善的基础上袁未来人们将在大街上尧道路上会看到一排排的风光互补路灯[7-9].要要要参要考文献要要要要要要院

要要要要要要要要要也1页周工志业出版社敏袁纪爱袁2011.9.

华.风光互补发电实用技术[M].北京院电子

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冤院

95-98.

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光伏系统最

也4页白雪国电峰力袁教育李沛袁袁2011厉红渊.3风冤院光154-155.

互补LED路灯系统的设计[J].中也5页李能少研究林袁[J].姚电国力兴电.风子光技术互补袁2010发电袁蓄44电渊2池冤院超12-14.

级电容器混合储也6页张开发理袁中王春的应用升.风研究能发[J].电电及力风电光子互技术补发电袁2008系统袁49在渊边2冤院际185-

油田190.

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袁

2012袁25渊1冤院23-24.

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变系统的仿真研究[J].长春.com.cn. All Rights Reserved.