风光互补LED太阳能路灯技术研发项目可行性研究报告

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1、（一） 立项理由 1、 国内外相关技术与产品现状、 问题、 趋势和本项目的意义 风光互补路灯是独立的供电系统。它能有效地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，共同向蓄电池充电。常规路灯的低压输电线路长，不仅路灯耗电，而且输电线路的耗电也很大。常 规路灯必须用埋地电缆供电，在离 电源点超过 3km 的公路就要建一个供电线路，如果照明线路延长，还需要设升压系统，因此大部分远离电源点的市郊公路和高速公路都没有安装路灯。风光互补路灯的出现避开了给路灯长途供电的弊端，美观独特的风光互补路灯既给城市的夜晚带来光明，又给城市增添了一道靓丽的风景。 本项目研发生产的风光互补路灯，尽管

2、初次投资较高，但是不需要输电线路，也不需要开挖路面做埋管工程，不消耗 电能，从长远来看，该系统有明显的经济效益。 风光互补路灯利用自然能源发电，不消耗化石燃料，无二氧化碳、二氧化硫等有害气体的排放，清洁干净，环境效益良好。目前，欧洲、日本、美国等发达国家正在普及风光互补路灯，将其用在沿海公路、偏 远山路，特别是在已建成的道路上增设路灯非常方便。 相较于太阳能与传统路灯，风光互补路灯系统则具备了风能和太阳能产品的双重优点。没有风能的时候可以通过太阳能电池组件来发电并储存在蓄电池；有风能，没有光能的时候可以通过风力发电机来发电，储存在蓄电池；风光都具备时，可以同时发电。在白天可以利用太阳光和风力资

3、源发电，晚上利用风力发电机发电，弥 补了风能供电或太阳能供电的单一性，使供 电系统更具稳定性和可靠性。运行的时候通过蓄电池向负载放电，为负载提供电力。路灯开关无须人工操作，由智能时控器自动感应天空亮度进行控制。 中国的整个路灯市场的规模极大，仅 2009 年就安装了 1700 万盏， 预计今年有望突破 2000 万盏。当然，其中大部分为普通交流电高压钠灯，而不是风光互补路灯系统 LED 路灯。专家提出：假如 2010 年的全部路灯全部改用风光互补路灯系统 LED 路灯，那么 仅所需的太阳能电池板的总功率将达到 800 万千瓦。而发改委提出的到 2020 年才 180 万千瓦的任务，今年就可以超

4、额 4.4 倍完成。目前，在欧洲、日本、美国等发达国家正在普及风光互补路灯系统，我国采用风光互补路灯系统节能也将紧跟世界能源发展步伐。 尽管风光互补路灯系统节能、清 洁优势明显，但安全性、安装 费用等问题一直颇受关注。实际上，风光互补路灯系统是非常安全的，路灯的风车和太阳能电池板的受风面积远小于公路指示牌和灯杆广告牌，路灯的强度设计也是按抗 12 级台风的标准设计的，不会出现风车和太阳能电池板会被风吹落到公路上伤及车辆和行人现象；随着科技进度，节能型照明产品的普及， 风机和太阳能产品的技术水平将逐步提高且价格将逐渐降低。目前，风光互补路灯的造价已接近常规路灯造价的平均水平。从长远看，风光互补路

5、灯不消耗电能，其运行成本远低于常规路灯。 对于人们所担心的风光互补路灯受天气影响，亮灯时间不保证的疑问。风能和太阳能是最常有的自然能源。晴天阳光充足，而阴雨天则风大；夏天阳光照射强度高，而冬天 风大。另外，风光互补路灯系统配有特有的储能系统，能够保证路灯有充足的电源。 由于中国的地理位置，中国拥有非常可观的太阳能。全国各地的 2 2年太阳辐射总量为 3340-8400MJ/m ，中 值为 5852MJ/m 。从全国太阳年辐射总量的分布来看，青藏高原和西北地区、华北地区、东北大部以及云南、广东、海南等部分低纬度地带的年太阳辐射总量都在 25000MJ/m 以上，属于太阳能资源丰富或较丰富的地区，

6、比较适合大力发展风光互补路灯系统。 2、本 项目的主要技术曾列入过哪些科技计划和取得的阶段成果 风光互补路灯系统设计的光源采用 LED，LED 是由超导发光晶体产生的超高强度的灯光。LED 光源色温 4500-6500K，显色指数 85 以上，颜色更接近于自然光，与高压钠灯相比，人眼感到同 样亮度时所需的光强就低许多，因此，在道路照明中采用 96 瓦的 LED 路灯，其照明效果就相当于 250 瓦的高压钠灯。大功率 LED 路灯寿命长 达 6 万小时，是高压钠灯的十几倍，户外使用寿命长达 10 年以上。大功率 LED 路灯显色性大大高于高压钠 灯，高压钠灯以金属钠蒸汽为发光源，光线呈单一偏黄，

7、显色指数仅 23，与阳光（显色指数 100）相差甚远，而 LED路灯发出的是白色光，显色指数达 80 以上，色彩更真实，也不存在危害性的紫外光线和红外光线，不吸引昆虫。 目前的路灯光线呈 180 度散射， 该项目的生产工艺最新采用独特的二次光学设计，将大功率 LED 太阳能路灯的光照射到所需照明的区域，进一步提高了光照效率，使得路灯的光 线投射到路面形成一块矩形光斑，几乎没有散射的眩光，对周围不造成光污染。 还设置了自动控制节能装置能实现在满足不同时段照明要求情况下最大可能的降低功率，更好的达到节能目的。且光场区亮度分布均匀，光线柔和，有效减少驾驶员眼睛疲劳，使 驾驶更安全。 大功率 LED

8、路灯采用直流供电，其独有的恒流装置，使大功率 LED路灯发光恒定，彻底无任何闪烁。高压钠灯等高强度气体放电灯有延迟效应，要在点燃 15 分钟后才能达到其 90100光通量，而大功率 LED 路灯通电即达到正常亮度，无开灯延 时现象，便于实行智能控制，更加节能。 LED 照明是一种固态照明，可以有效防震、防爆。 LED是个光电 器件，其工作过程中只有1525的电 能转换成光能，其余的电能几乎都转换成热能，使LED的温度升高。在大功率LED 中，散热是个大问题。 该项目的散热器采用特制的高散热铝合金材料，铝是散热及其他性能相对较好的金属，富亿通通过表面特殊的处理，它们几乎不会腐蚀，寿命无限长。 该

9、散热结构引导热量以发热体为中心轴起点向上及其周围散发，整个结构称为放射性太阳花圆柱结构，把表面积最大化，有利于热量向空气扩散。并且 该散热器创新性地应用于航天材料的微米级散热技术，利用物理原理迅速地将热量传遍整个散热器灯壳内表面，再由高散热材料的鳍片和空气交换把热量带走。利用这种结构可以通过增加散热器的长短来控制LED的温度，使得LED的温度接近常温30度。 研究开发风光互补 LED 太阳能路灯，正在成为国内外许多照明企业的新课题。佛光照明公司集中人力、物力、财力，开展风光互补 LED 太阳能路灯的研 发工作，实现 国内外照明产品的更新换代，具有较大的经济效益和社会效益。 二 实施方案 1、本

10、项目的具体内容、技 术与装备特点、关键技术和关键工艺 风光互补 LED 太阳能路灯主要由 LED 光源、小型风力发电机、太阳能板、蓄电池及塔杆等配件组成。公司通过改扩建厂房 4000 平方米， ，实现 LED 光源独立购置国内先进 LED 光源生产检测设备 127 台（套）生产。 该项目的 LED 光源生产 工艺最新采用独特的二次光学设计，将大功率 LED 太阳能路灯的光照射到所需照明的区域，进一步提高了光照效率，使得路灯的光线投射到路面形成一块矩形光斑，几乎没有散射的眩光，对周围不造成光污染。 还设置了自动控制节能装置能实现在满足不同时段照明要求情况下最大可能的降低功率，更好的达到节能目的。

11、 风机是风光互补路灯的标志性产品，风机的选择最关键的是要风机的运行平稳。灯杆是无拉索塔，最担心因风机运行时的振动引起灯罩和太阳能支架的固定件松脱。选择风机的另一个主要因素就是风机的造型要美观，重量要轻，减小塔杆的负荷。在技术上我们可以采用MUCE 垂直轴风力发电作为发电主体，发电机采用切向磁路、笼式机构、扼流电磁设计、运载保 护以及多项免维护技术使发电机效率高，过载 ，免维护使用长达 30000 小时。能力强（2 倍） 叶片采用玻璃钢制材主要材料为亚什兰聚酯外表层以环氧树脂处理保证防腐防沙。桨叶采用航空螺旋桨的制造技术，结构强度的安全系数 68，叶尖及前缘采用了抗风蚀的材料和技术，叶片即使在极

12、端恶劣的环境使用条件下寿命仍然能达 8 年以上。 供电系统最佳配置的设计，保证路灯的亮灯时间是路灯的重要指标，风光互补路灯作为一个独立供电系统，从路灯灯泡的选择到风机，太阳能 电池及储能系统容量的配置都有一个最佳配置设计的问题，需要结合安装路灯地点的自然资源条件来进行系统最佳容量配置的设计。 太阳能电池组件采用高透光率低铁钢化玻璃，背面采用白色 TPT或 PET 衬底；太阳能电池片：采用优质进口单/多晶硅电池片，电池的减反射膜为增强等离子化学气相沉积的氧化硅膜、深蓝色；多晶硅电池片的平均转换效率达 14.5以上，单晶硅电池片的平均转化效率达16以上；组件边框：由阳极氧化优质铝合金边框制成，表面

13、氧化铝膜的厚度为 25 微米； 钢化玻璃：组件表面玻璃采用优质进口的低铁钢化玻璃，其厚度为 3.2mm，透光率大于 92；封装材料： 组件是优质进口的抗老化 EVA和耐气候性好的优质 TPT 或 PET 材料 热压密封而成，在 -50和 50的温度环境下不老化、不开裂；防尘接线盒：采用优质材料作为接线盒外壳和内绝缘材料，镀锌铜质电极材料作为接线柱，具有很好的密封性、防水性和防潮性；太阳能电池组件的技术参数，标准测试条件：AM1.51000mW/C and25；质量要求技术标准：GB/T9535-1998。 智能型 风光互补路灯控制器使用了单片机和专用软件，实现了智能控制，微机控制，双路输出，防

14、反接和防反充保护，过充保护，过放保护，过载保护，光控时控，延时， 电压电流检测状态指示，温度补偿。串联式 PWM 充电主电路，准确放电控制，定时控制精，工 业级芯片，一键式操作，控制器电路板经过进口 APL 三防漆处理，防潮性能好，具有直流输出或 1HZ 频闪输出 2 种输出选择。智能型风光互补路灯控制器适用于风光互补供电系统，可以将风力发电机和太阳能电池产生的电能对蓄电池进行充电，供给路灯、 监控系统及小型用电设备等使用。智能型风光互补路灯控制器尤其适合于风光互补路灯系统，不仅能够高效率地转化风力发电机和太阳能电池所发出的电能，而且还提供了强大的控制功能。可以智能设置开、熄灯时间，并且可以根

15、据蓄电池剩余电量自动调整亮灯持续时间。 智能型风光互补路灯控制器提供了太阳能电池接反、蓄电池过压、蓄电池欠压、 输入过载、输出过载，超风速飞车等多种保护。 蓄电池储存风力发电机和太阳能电池所发的电能并可随时向负载供电。蓄电池需要风光互补控制器来进行电源管理，避免充放电过程中对电池造成损坏。最新采用优质的 AGM 隔板，铅钙多元特种合金铸造板栅，贫液式设计，阴极吸收式原理，有效地抑制氢气的析出。多层极柱密封结构，确保电池寿命期间极柱密封的可靠性，电池任意方向放置使用均无酸液渗出。板栅结构设计减少了使用过程中的板栅伸长；独特的铅膏配方，4BS 硫酸铅技术，专用装配焊接设备，大大延长了电池的使用寿命

16、。适应性强：特殊的电解液配方和专用活性物质配方，使电池具有良好的高低温性能， 电池适用温度广，可在4050范围内使用。 2、实施方式自主开发、引进消化吸收、联合创新和技术路线 LED 该项目属于我公司自主研发项目。 封装是在百万级无尘抗静电车间，根据设计任务和生产纲领，大批量生产，按生产批量、产品的功率要求等因素，LED 封装工艺主要分为：固晶、焊线、灌胶、封装等工步。采用技术先进、运行可靠、操作方便、安全使用的生产工艺。结合引进国外的先进的自动化设备，满足封装产品性能标准，工序最少， 强度大，寿命长，质量可靠的原则。 风光互补 LED 太阳能路灯总装属于大批量生产性质，要求凡进入总装车间的外协外购自制件均是检验合格品，其他零部件全部按完全互换的原则组织生产。在车间内采用两套独立的装配系统完成 LED 路灯总装，两者应具有生产兼容性。车间内按均衡生产的原则组织生产，采用连续式强制流水生产线。 3、项目进度安排、实施期限和预期达到的技术性能指标和参数 （1）建设周期的规划 项目实施的整个过程既是一个经济活动