太阳能风光互补路灯基础知识指南

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1、风光互补路灯系统基础知识指南,上海尚格实业有限公司,目录,一、风光互补路灯概述 二、风光互补路灯工作原理及示意图 三、风光互补路灯的主要组成 四、太阳能电池板及支架1.太阳能路灯常用电池板种类（单晶硅、和多晶硅）2.太阳能电池板的技术参数 3.太阳能路灯组件支架 五、LED灯具1.LED 灯具产品特点2. 范例：LED灯具 60w 技术参数 六、风力发电机1.风机的主要种类和比较2.风力发电机功率曲线图3.风力发电机技术参数,七、风光互补控制器1.风光互补控制器介绍2.性能特征及保护功能3.风光互补控制器技术参数 八、太阳能蓄电池（包括蓄电池地埋箱）1.太阳能蓄电池工作原理 2.太阳能蓄电池种

2、类 3.太阳能蓄电池特性4.太阳能蓄电池地埋箱4.1太阳能蓄电池地埋箱概述4.2太阳能蓄电池地埋箱特点,九、太阳能灯具各部分组件使用维护说明1.太阳能电池板使用说明2.LED光源使用维护说明3.蓄电池在使用中的使用维护说明 十、施工过程中注意的问题和故障分析,一、风光互补路灯系统的概述 太阳能是地球上一切能源的来源，风能是太阳能在地球表面的另外一种表现形式，由于地球表面的 不同形态（如沙土地面、植被地面和水面）对太阳光照的吸热系数不同，在地球表面形成温差，地表空 气的温度不同形成空气对流而产生风能。因此，太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性。白 天太阳光最强时，风很小，晚上太阳落山后，

3、光照很弱，但由于地表温差变化大而风能加强。在夏季， 太阳光强度大而风小，冬季，太阳光强度弱而风大。风能和太阳能在时间和季节上如此吻合的互补性， 决定了风光互补结合后路灯系统可靠性更高、更具有实用价值。因此 ，风光互补系统是综合利用风能、 光能解决路灯供电困难的最佳方式。,二、风光互补路灯原理,风光互补路灯原理,太阳能电池板,控制器+卸荷器,蓄电池,直流负载,风机,可调光定时控制器,系统工作原理：利用自然风作为动力,风轮吸收风的能量,带动风力发电机旋转,把风能转变为电能,经过控制器的整流,稳压作用,把交流电转换为直流电,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

4、者贮存于蓄电池内备用。,三、风光互补路灯的主要组成太阳能路灯由以下几个部分组成 : 风力发电机、太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池组、光源、灯杆及灯具外壳。 1.风力发电机 风力发电机是将自然的风转换成电能的设施，将电能送到蓄电池中存储起来，它和太阳能电池板配合共同为路灯提供能源。根据光源的功率不同，使用的风力发电机的功率也不同，一般有200W、300W、400W、600W等。输出的电压也有12V、24V、36V等若干种。 2、太阳能电池板 ： 太阳能电池板是太阳能路灯中的核心部分,也是太阳能路灯中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送至蓄电池中存储起来。在众多太阳光电池中较

5、普遍且较实用的有单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池及非晶硅太阳能电池等三种。在太阳光充足日照好的东西部地区 ,采用多晶硅太阳能电池为好,因为多晶硅太阳能电池生产工艺相对简单,价格比单晶低。在阴雨天比较多、阳光相对不是很充足的南方地区,采用单晶硅太阳能电池为好,因为单晶硅太阳能电池性能参数比较稳定。非晶硅太阳能电池在室外阳光不足的情况下比较好 ,因为非晶硅太阳能电池对太阳光照条件要求比较低。,3.LED灯头一般选用大功率LED光源；LED：LED灯光源，寿命长，可达1000000小时，工作电压低，不需要逆变器，光效较高，国产50Lm/w，进口80Lm/w，随着技术进步，LED的性能将进一步提高。

6、LED作为太阳能路灯的光源将是一种趋势。 4.控制器一般放置在灯杆内，具有光控、时控制、过充过放保护及反接保护，更高级的控制器更具备四季调整亮灯时间功能、半功率功能、智能充放电功能等。 5.蓄电池一般放置于地下或则会有专门的蓄电池保温箱，可采用阀控式铅酸蓄电池、胶体蓄电池、铁铝蓄电池或者锂电池等。 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要, 蓄电池过大,一方面蓄电池始终处在亏电状态 , 影响蓄电池寿命,同时造成浪费。蓄电池应与太阳能电池、用电

7、负荷( 路灯 )相匹配。可用一种简单方法确定它们之间的关系。太阳能电池功率必须比负载功率高出4倍以 ,系统才能正常工作。太阳能电池的电压要超过蓄电池的工作电压2030%,才能保证给蓄电池正常负电。蓄电池容量必须比负载日耗量 6倍以上为宜。蓄电池的选择我们推荐使用胶体（Gel）电池，使用寿命长，更环保。,四、太阳能电池板及支架 太阳能电池板原理 答：太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。由于光化学效应工作的太阳能电池则还处于萌芽阶段，没有进行大面积推广使用。因此我们这里所指的太阳能电池是指利用光电效应使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的装置。这种光电转换过程通常叫

8、做“光生伏打效应”，太阳能电池又称为“光伏电池”。,1.太阳能电池板种类,硅太阳能电池 1）单晶硅电池 单晶硅太阳能电池以高纯的单晶硅棒为原料，纯度要求99.999%。单晶硅太阳电池板使由许多由单晶硅棒切成厚约0.3mm的圆薄片，再经抛磨、掺杂、扩散、烧结、成型等步骤制成的单体片，用串联或并联的方法构成的，可输出一定的电压和电流。用户也可根据具体要求将太阳电池板组成各种大小不同的太阳电池方阵，也称太阳电池阵列。 目前，单晶硅太阳电池是开发得最快的一种太阳电池，技术最为成熟，光电转换率为20左右，使用年限较长，单晶硅太阳能电池广泛用于道路照明、交通信号等室外照明中处所。但由于单晶硅太阳电池的生产

9、需要消耗大量的价格高昂的高纯硅材料，制造工艺繁琐，损耗大，造成单晶硅成本价格居高不下，阻碍了单晶硅太阳能电池的发展，现在正在逐渐被多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池等取代。,2）多晶硅电池 目前多晶硅太阳电池使用的多晶硅材料，多半是含有大量单晶颗粒的集合体，或用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化浇铸而成。其工艺过程是选择电阻率为100300cm的多晶块料或单晶硅头尾料，经破碎、掺杂、扩散、熔化冷却定型后，即得多晶硅锭。这种硅锭可铸成立方体，以便切片加工成方形太阳电池片，可提高材制利用率和方便组装。多晶硅薄膜电池由于所使用的硅比单晶硅少很多，不存在效率衰退等问题，而且有可能在廉价衬底材料上制

10、备。多晶硅薄膜太阳能电池的成本远低于单晶硅电池，光电转换率近20%，高于非晶硅薄膜电池。因此，多晶硅薄膜电池将有望成为太阳能电池的主导产品。多晶硅太阳能电池在室外照明中的应用将越来越广泛。,2.太阳能电池板的技术参数 输出电压：是指把光伏电池置于100mW/c的光源照射下，且光伏电池输出两端开路时所测得的输出电压值。光伏电池的开路电压与入射光辐照度的对数成正比，与环境温度成反比。与电池面积的大小无关。 短路电流：是指将光伏电池在标准光源的照射下，在输出短路时流过光伏电池两端的电流。测量短路电流的一般方法是，用内阻小于1欧的电流表接到光伏电池的两端进行测量。 最大输出功率（Pm）：最大输出工作电

11、压（Vpm）最大输出工作电流（Ipm）。 开路电压（Voc）：正负极间为开路状态时的电压。 短路电流（Isc）：正负极间为短路状态时流过的电流。 最大输出工作电压（Vpm）：输出功率最大时的工作电压。 最大输出工作电流（Ipm）：输出最大功率时的工作电流。 伏安特性曲线：是指太阳能电池组件把接收的光能转换成电能，其输出电流I电压V的特性曲线。 太阳能电池的效率 要判别一个太阳能电池性能的好坏，最重要的就是转换效率（h），转换效率的计算公式： 其中Pin为太阳能光入射功率， Pm为最大输出功率， Im 与Vm 分别为在最大输出功率时的电流与电压。,范例（中英文对照）：90w Specificat

12、ions 技术参数90w,3.风光互补路灯组件支架,电池组件支架 1) 倾角设计 为了让太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多，我们要为太阳能电池组件选择一个最佳倾角。 2)抗风设计 在太阳能路灯系统中，结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计。抗风设计主要分为两大块，一为电池组件支架的抗风设计，二为灯杆的抗风设计。下面按以上两块分别做分析。 太阳能电池组件支架的抗风设计 依据电池组件厂家的技术参数资料，太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700Pa。若抗风系数选定为27m/s（相当于十级台风），根据非粘性流体力学，电池组件承受的风压只有365Pa。所以，组件本身是完全可以承受27

13、m/s的风速而不至于损坏的。,五、LED 灯具,1.产品特征：高光通亮、节能、环保。 面盖采用铝合金，表面辅以阳极处理，色泽纯正，手感平滑。 使用寿命高达2.5万到5万小时,比传统光源长10倍以上。 与传统金卤灯、钠灯、卤素灯相比、节能效果达90%。 无频闪、眩光、耐冲击、抗震力强。 无紫外线和红外线辐射。 安装简易方便。适用场所广泛应用于城市道路、人行道、公园登山道、社区道路、工厂、学校、广场、庭院、以及其它需要室外照明的场所。,2.范例：LED灯头 60w 技术参数,六、风机的主要种类和比较,水平轴风力发电机,垂直轴风力发电机,1.风机的主要种类和比较,风力发电机是将风能转化为电能的装置，

14、主要由叶片，发电机，机械部件和电气部件组成。 根据旋转轴的不同，风力发电机主要分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两类，目前市场上水平轴风力发电机占主流位置。 水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行，旋转轴与叶片垂直，一般与地面平行，旋转轴处于水平的风力发电机； 垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向旋转轴与叶片平行，一般与地面吹垂直，旋转轴处于垂直的风力发电机。,风机的主要种类和比较,2.风力发电机功率曲线图,3.风力发电机技术参数,七、风光互补路灯控制器,1. 风光互补控制器介绍 风光互补路灯控制器适合于风光互补供电系统，尤其适用于风光互补路灯系统，不仅能够高效率地转化风

15、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。智能型风光互补路灯控制器提供了太阳能电池防反冲、太阳能电池接反、蓄电池过充电、蓄电池过放电、蓄电池接反、蓄电池开路、风机自动刹车和手动 刹车等多种保护。风光互补路灯控制器是对光伏电池板和风力发电机所发的电能进行调节和控制，一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载，另一方面把多余的能量按蓄电 池的特性曲线对蓄电池组进行充电，当所发的电不能满足负载需要时，控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后，控制器要控制蓄电池不被过充。当蓄电 池所储存的电能放完时，控制器要控制蓄电池不被过放电，保护蓄电池。由于风力资源和阳光资源在不同的地

16、域、季节、天气条件下分布不同，采用风光互补系统具有一定的互补性。同时充分利用第三代风光互补路灯控制器。用风能和光能资源发电，可减少采用单一能源可能造成的电力供应不足或不平衡。,2.性能特征及保护功能 智能化设计、结构简单、控制功能强大，性能稳定，产品安全可靠。 升压充电功能，解决了因风机低风速充电效率低的难题（需要定制） 选用PWM无级卸载方式。 液晶显示蓄电池电压 数字化智能控制。 完善的保护功能：,3.风光互补控制器技术参数,八、太阳能蓄电池,.1.太阳能蓄电池工作原理 蓄电池是光伏电站的主要部件之一，用于储能，即将太阳能电池提供的电能转化为化学能储存于其中。一般白天由太阳能电池方阵给蓄电

17、池充电，夜间由蓄电池给负载供电，蓄电池处于半浮充电状态。 白天太阳光照射到太阳能组件上，使太阳能电池组件产生一定幅度的直流电压，把光能转换为电能，再传送给智能控制器，经过智能控制器的过充保护，将太阳能组件传来的电能输送给蓄电池进行储存；而储存就需要有蓄电池，所谓蓄电池即是贮存化学能量，于必要时放出电能的一种电气化学设备。 配套200Ah以上的铅酸蓄电池，一般选用固定式或工业密封式免维护铅酸蓄电池，每只蓄电池的额定电压为2VDC；配套200Ah以下的铅酸蓄电池，一般选用小型密封免维护铅酸蓄电池，每只蓄电池的额定电压为12VDC 。 2.太阳能电池的种类 国内目前被广泛使用的太阳能蓄电池主要是：铅酸免维护蓄电池和胶体蓄电池。 3.太阳能蓄电池特性 1） 比较好的深循环能力，有着很好的过充和过放能力。 2 ）长寿命，特殊的工艺设计和胶体电解质保证的长寿命电池 。 3） 适用不同的环境要求，如高海拔，高温，低温等不同的条件下都能正常使用的电池。,