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1、 课课程程设设计计课程名称课程名称 太阳能光伏发电技术 班班 级级 10 级光伏发电 2 班 专专 业业 光伏发电技术与应用 学学 号：号： 姓姓 名：名： 廖 红 忠 指导教师：指导教师： 李 玲 提交日期：提交日期： 2012 年年 6 月月 21 日日 课课程程设设计计成成绩绩： 目目 录录摘 要关键词第 1 章 LED 太阳能路灯系统设计的意义及要求2第 2 章 新余市地理情况及基本气象32.1 新余市地理概况 32.2 新余市基本气象3第 3 章 LED 路灯系统设备选型4 3.1 LED 太阳能路灯系统的组成与原理43.2 系统负载选择43.2.1 LED 灯发光原理53.2.2
2、LED 灯的基本参数5 3.2.3 LED 灯的的特性5 3.3 蓄电池选择63.3.1 蓄电池的简介63.3.2 蓄电池的基本参数63.4 太阳电池组件选择73.4.1 太阳电池组件简介及其参数73.5 控制器选择73.5.1 控制器简介73.5.2 控制器的基本参数 83.6 LED 灯杆的选择83.6.1 LED 灯杆的简介及各项参数8第 4 章 LED 路灯的设计94.1 太阳电池方阵倾角和方位角的设计94.1.1 太阳电池方阵倾角和方位角的概念94.1.2 太阳电池方阵倾角和方位角的计算 94.2 LED 路灯系统中蓄电池数量的设计94.2.1 LED 路灯系统蓄电池数量的计算94.
3、3 LED 路灯系统中太阳电池组件的设计104.3.1 LED 路灯系统中太阳电池组件个数的计算及布置10第五章 太阳能路灯的安装和施工11第六章 设计总费用及性价比分析126.1 LED 路灯系统总费用估算126.2 LED 路灯系统与节能灯系统性价比分析12主要参考文献 13课程设计心得体会14新新余余市市太太阳阳能能 L LE ED D 路路灯灯课课程程设设计计摘摘要要：全球性的能源短缺、环境污染、气候变暖正日益严重地困扰 这人类社会。 “寻求绿色替代能源，实现可持续发展 ”已成为世界各 国共同面临的问题。为了响应这一政策设计一套太阳能LED 路灯系 统，通过介绍 太阳能电池组件、光伏控
4、制器、LED 灯与节能灯，蓄电池 组的相关技术参数、选取原则及相互之间的容量匹配，得出 LED 灯使用 优于节能灯，不仅适用而且环保，同时也可以让人们提高使用 LED 的理 念。关键词：关键词：太阳能 LED 路灯系统、太阳电池组件、光伏控制器、蓄电池 组、LED 灯、节能灯、性价比第一章第一章 太阳能太阳能 LEDLED 路灯设计的意义与要求路灯设计的意义与要求面对人类的可持续发展，从现有常规能源向清洁、可再生的新能源 过渡已提到议事上来了，因为新能源是依托高新技术的发展，开辟持久 可再生能源的道路，以满足人类不断增长的能源需求，利用太阳能发电， 不需要燃料，不污染环境、清洁，而且太阳电池组
5、件在一般情况下的使 用寿命可达 20 年以上，性能稳定，同时维护费用较低。 太阳能是取之不尽、用之不竭的，是人类能够自由利用的能源，在 世界能源短缺、环境污染日日益严重的今天，充分开发利用太阳能是世 界各国政府可持续发展的能源战略决策，与传统的的照明灯相比，超高 亮白光 LED 照明源体积小、重量轻、方向性好并可耐各种恶劣条件。在 功耗上，寿命以及环保等方面有不可比拟的优越性，再加上太阳能灯的 节能性和安装简便，所以凡有工频交流电灯的地方，LED 灯的触角就会到 达。21 世纪将是以固体发光材料为核心的，即以 LED 为代表的新型光源、 绿色照明的世纪。今后，随着各国政府的高度重视和加大投入，
6、LED 灯必 将成为本世纪极具竞争力的新型绿色环保光源从而掀起照明领域新的革 命。 LED 太阳能路灯不需要架设输电线路或挖沟铺设电缆，不用专人管理 和控制，可安装在广场、停车场、高尔夫球场、校园、公园、街道、和 高速公路等任何地方。道路照明与人们生产生活密切相关，随着我国城 市化进程的加快，绿色、高效、长寿命的 LED 路灯逐渐走进了人们的视 野。新型高效、节能、寿命长、显色指数高、环保的 LED 路灯系统不仅 对城市照明节能有着重大意义，而且还与城市人民的健康生活水平，经 济发展息息相关。设计出合理的 LED 路灯系统既是我们对专业知识学习 综合性的考察， 同时也是对整个地区的发展贡献一份
7、绵薄之力。因此，如何为某地区设 计出合理的 LED 路灯系统是我们不容忽视的问题。我想，对于设计太阳 能 LED 路灯系统要有以下基本要求：（1）了解该地区的基本气象状。 2）选择性价比高的太阳电池板，控制器，蓄电池等一系列组件。（3） 采取有效的措施对系统进行保护。只有这样通过综合性考虑，最终才能 设计出合理的方案，实现它的价值意义。第二章第二章 新余市地理情况及基本气象新余市地理情况及基本气象2.12.1 新余市地理概况新余市地理概况新余市位于江西省中部偏西，袁河中下游，鄱阳湖平原边缘，浙赣 铁路西段，地处北纬 27332805，东经 11429150 24。全境东西最长处 101.9 公
8、里， 南北最宽处 65 公里，东距省会南 昌市 150 公里，土地总面积 3164 平方公里，占全省总面积的 1.9 %。东 临樟树市、新干县，西接宜春市袁州区，南连吉安市青原区、安福县、 峡江县，北毗上高县、高安市。赣粤高速公路、沪瑞高速公路分别自北向南、自东向西穿越市境。地理环境优越，交通便利，经济发展迅速， 工业化水平较高，是江西省的钢铁工业基地。具有建设现代工业经济中 心城市的得天独厚的条件。2.22.2 新余市基本气象新余市基本气象新余市属亚热带湿润性气候，雨量充沛，气候温和，无霜期长，严 冬期短，土层肥厚。既适宜喜温作物的栽培，也有利秋播作物的越冬。 目前新余为全省商品粮基地，也是
9、全国优质棉区之一。新余市历年平均 基本气象资料如下表所示：第三章第三章 LEDLED 路灯系统设备选型路灯系统设备选型3.13.1 LEDLED 太阳能路灯系统的组成与原理太阳能路灯系统的组成与原理太阳能路灯由以下几个部分组成：太阳能电池板、光伏控制器、蓄电池组、直流负载。在光伏控制器的控制下，白天太阳电池组件向蓄电池组充电，晚上蓄电池组提供电力给直流负载,充放电控制器的主要作用是天黑时自动开灯；天亮时自动关灯；在蓄电池电量不足时，自动断开年水平辐射 量斜面辐射 量气温最低气 温相对 湿度日照时 数最长连续 阴雨天数平 均13094KJ/ m/m13714KJ/ m/m29.4 -7.274%
10、- 84%1655h5 天负载，防止蓄电池过放电；并有短路保护、反接保护等。其工作原理图如图 3.1 所示： 图 3.1 太阳能路灯系统框图3.23.2 系统照明负载选择系统照明负载选择 3.2.13.2.1 LEDLED 灯光源灯光源 LED 即发光二极管，主要由 PN 结芯片、电极和光学系统组成。LED 具有管线质量高、基本上无辐射、可靠耐用、维护费用极为低廉灯优势， 属于典型的绿色照明光源。超高亮度 LED 的研制成功大大的降低了太阳 能 LED 照明灯具的使用成本，使之达到或接近工频交流电照明系统的初 装成本，并且具有保护环境、安装简单。工作安全经济节能等优点。 采用平头 LED 的柱
11、式和炬式组合光源结构，通过合理控制平头 LED 安装倾斜角度，可使 LED 组合光源所发出的均匀度及照度得到大幅提升。 为太阳能 LED 照明系统专门研制的组合十字型和炬型组合发光源，充分 发挥平头 LED 开光角度大、光均匀度良好和圆头 LED 点面积亮度高的优 点，使两者取长补短，发挥最大的光照。通过对传统 LED 照明灯具的结 构、智能控制器、光源结构的更新及技术改革，进行最佳倾斜角设计， 使平头和圆头 LED 的优势互补，从而使其发光更均匀，整体亮度更高， 成本更低，更有利于应用推广。 3.2.23.2.2 LEDLED 灯的基本参数灯的基本参数 本设计采用功率为 30w LED 灯，
12、其基本参数如下表所示：品牌型号中华灯 LED额电功率30W额定电压DC12V相关色温6500K500KLED 发光效率75-100lm/w环境温度-2565相对湿度10%80%防尘防水等级IP65外形尺寸400*360*132（mm）价 格350 元光源寿命50000h3.2.33.2.3 LEDLED 灯的特性灯的特性 目前，照明约占世界总能耗的 20%，若能以高效率的 L E D 取代目前低 效率、高耗电的传统照明，无疑对缓解当前越来越紧迫的能源和环境问题起 到举足轻重的作用。虽然 L E D 的应用现在仍处于初期阶段，但与现行照 明设备比较，LED 照明优点仍然突出：（1）发光效率高、耗
13、能少 LED 的光 效预计可达到 200lm/W 以上，而且光的单色性好、光谱窄。在同等照明效 果下，LED 的耗电量是白炽灯的 1/8，荧光灯的 1/2。（2）使用寿命长 LED 的使用寿命可以长达近十万小时，而白炽灯一般为 10002000h，荧光灯为 60008000h。（3）安全环保 LED 为全固态发光体，耐振、耐冲击，而且 发热量低，无热辐射，无污染。（4）启动时间短 LED 的响应时间只有几十 纳秒，因此适合用在一些需要快速响应的场合。（5）体积小 LED 具有小型 化、平面化、可设计性强的特点，可以使人们从传统的点线光源点局限中解 放出来，实现照明的随意布置。白光 LED 的发
14、光效率现已突破 150lm/W，据 预测，随着 LED 单价的下降，白光 LED 照明将逐步取代白炽灯和荧光灯， 成为主流的照明光源。LED 是低压驱动的冷光源，它的性能受使用条件和驱 动器性能的制约。3.33.3 蓄电池选择蓄电池选择 3.3.13.3.1 蓄电池的简介蓄电池的简介 由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置 蓄电池，系统才能工作。一般有铅酸蓄电池、Ni-Cd 蓄电池、Ni-H 蓄电 池。蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则：首先在能满足夜晚照明的 前提下，把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。蓄电池容量过小不能够满足夜 晚照明的需
