风光互补式LED路灯设计方案

风光互补式LED路灯设计方案

设计者：黄钜海

(浙江科技学院建筑工程学院，杭州，310023) 一、设计概述

风光互补式LED路灯功能特点：

1、风光一体，互补性强，稳定性高

2、适用范围广泛、适应性强、实用性强

3、一次性投入、持续性产出、使用寿命长

4、对环境不产生任何污染、绝对绿色环保

5、性能稳定，故障率低

为保证风力发电机和太阳能电池能平稳、安全的运行，同时也配合路灯灯杆的多样化造型，我们将风光互补路灯灯杆设计为自立式路灯灯杆。风力发电机位于灯杆的顶端，太阳能电池板位于灯杆的中上部，详见上图。

具体配置方案如下：

灯杆高度：10米，灯具离地8米，灯杆间距25米

灯杆材质：Q235优质钢结构标准灯杆（热镀锌/喷塑）

太阳能光伏组件：100W

风力发电机：额定功率300W 启动风速s,额定风速10m/s

光源：60WLED灯

蓄电池：地埋式磷酸铁锂电池100AH

控制系统：智能升压型，微电脑智能控制、防过充、过放、防潮、输出短路保护及光控+时控自动开、关灯。

工作时间：10小时/天，前5小时全亮，后5小时半功率亮；阴雨天连续工作3-7天工作温度：-20℃~+45℃

相对湿度：20%--90%。

二、详细说明

风力发电机

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。

这里选用嘉顿雄GARDENSON 牌GARDENSON-200W/300W型风机

技术参数：300W 起动风速：（m/s）额定风速：12（m/s）切

入风速：s 额定电压：24V 额定功率：300W 最大

功率：400W 风叶直径: m 风叶数量: 6（pcs）整机重量: 10kg 大风保护：泄荷及电磁制动工作温度: -20℃至40℃海拔高度：≤4500m（额定工况海拔高度为1000m）最大风速：≤35m/s 电机选用60W国际先进的永磁式发电机，动平衡好、切割磁力线佳效率高，低速性能好，2级风就能发电。在永磁发电机的前端与风叶结合部之间，设自动衡速保护装置，该装置在遇到超强风时利用自身的离心力，自动对风机进行衡速，有效的保护风机、电气设备不受超强风损害。

太阳能电池

一般认为单晶硅太阳能电池具有光电转换效率高的特点，故采用单晶硅电池。电池安置于路灯的上方一侧位置，并根据纬度的不同调整一定的倾角。也可根据需要设置太阳跟踪装置。

太阳能电池组件主要技术参数

型式※单晶硅

冰雹抗载能力2400pa

接线盒类型C型;接插件

接线盒防护等级IP65

组件效率≥14%

使用温度范围-40℃—85℃

最大系统耐压1000V DC

开路电压

蓄电池的选择

可采用铅质硫酸蓄电池、碱性蓄电池和锂电池，以采用磷酸铁锂电池为佳，并采用埋地处理，提高电池性能寿命及提高防盗窃作用。

下面是目前常用蓄电池的性能比较：

光源及灯具

LED灯的质量层差不齐，光衰严重的LED半年就有可能衰减50%光照度。所以一定要选择光衰较慢的LED灯。在此采用华豫新能源生产的HY720LD60W型号的大功率LED路灯，实现灯具的长寿命及独特配光，实现国家的道路照明标准。

材质：高纯度铝质反射器、灯壳及散热体；高强度钢化玻璃罩；大功率LED光源；高效率进口恒流源。

型号LED 功率工作电压功率因素（PF）LED发光效率初始光通量

HY720LD 60WAC（85V-265V）/频率（50~60Hz） DC(24V)>W4800lm

效率有效光束角显色指数（Ra）相关色温（CCT）光源使用寿命净重（Kg）>90% 65° Ra>80 2700k~7000k >50000Hrs >50000h

外形尺寸290mm×190mm×105mm

风光互补控制器

风光互补控制器与电池箱安置在一起，把风力发电机（2）、太阳能电池板（3）、蓄电池、电灯联成一个系统,采用先进的电路对系统进行自动控制。参数如下：

控制器型号：SN400-24 蓄电池额定电压(V)：24

蓄电池欠压点(V)：21 蓄电池欠压恢复点(V)：

蓄电池过压点(V)：30 蓄电池过压恢复点(V)：29

蓄电池恒压点：28 （无光伏输入）最大风机额定功率：WP400

（无风机输入）最大光伏电池功率：WP400

最佳风光互补输入功率配比WP：风机(300)光伏(100)

最大充电电流(A)：19 （风机整流后电压）自动刹车电压(V)：90

自动刹车后自动恢复时间（分钟）：35 空载电流(mA)：≤26

尺寸（长×宽×高）：重量：冷却：自然冷却

保护功能：太阳能电池反接保护、蓄电池过充电保护、过放电报警；蓄电池反接保护、蓄电池开路保护、风机自动刹车和手动刹车保护。

自立式路灯灯杆

1、采用Q235钢管，壁厚灯杆高8米；

2、独立型灯体,锥度11；保证锥度误差不大于1/1000，总长度误差不大于5MM,圆度误差不大于1MM；

3.上口径140MM、下口径240MM；

4、抗风力：60 m/s；

5、灯杆由优质低碳热轧钢板等离子切割、折弯、自动焊接成型，焊缝符合GB/T3323——1987三级标准，熔深达85%以上，本案采用宝钢Q235钢板，臂厚5MM；

6、灯杆采用内外热浸镀锌防腐处理,锌层厚度大于85UM,符合ZBJ3601—89标准,防腐寿命达30年以上，可包20年不生锈；

7. 灯杆表面喷塑处理，采用长度达60M的一次性喷塑生产线，颜色由客户指定，采用室外用聚脂塑粉，塑层厚度大于85UM，保证固化时间，塑层均匀，附着力高，防紫外线照射。