風光互補型路燈應用

李步忠

【中圖分類號】TM615

【文獻標識碼】A

【文章編號】2236-1879（2018）13-0201-01

城市路燈風光互補發電系統由太陽能光電板，風力發電機，控制系統，蓄電池等幾部分組成。發電系統各部分容融的合理配置對保證發電系統的可靠性非常重要。光電系統是利用光電板將太陽能轉換成電能，然后通過控制系統對蓄電池充電，最后用電負荷供的一套系統。該系統的優點是供電可靠性高，運行維護成本低，缺點是系統造價高。

一、研究的效益

l、社會效益。風光互補路燈處處體現了現代建美化環境、保護環境的理念。風光互補路燈是一種造型美觀的高科技環保產品，安裝風光互補路燈，不僅與政府的環保理念相符，而且能向國民進行新能源利用和生態環保知識的直觀教育。迎風飛轉的風車可給道路一種動感的點綴，更能突顯我國人民崇尚環保、重視節能和跟蹤高新技術的理念。推廣風光互補路燈對美化當地環境有非常積極的意義。

2、經濟效益。每套500W.12米高的常規路燈設備報價4000元/套（含燈桿、燈具、光源）輸變配送設施每套攤入9000元，安裝施工線和地面管道費用2000元/套，一次性投資大約為15000元/套。每年的燈具維護費用為120元/年，每年耗電1825KW.h，折合電費約為1300元/年。按10年使用壽命，其間更換一次輸配電設施和燈具耗費6000元，總費用為35200元/套。風光互補路燈設備報價20000元（含風力發電系統、太陽能發電系統、儲能系統、控制系統和燈桿照明系統），采用專業安裝，費用計入報價，每年的維護費用為80元，不消耗電能，其間更換兩次儲能和照明裝置約5000元，按10年計算總費用為25800元/套。相比風光互補路燈節省費用為9400元。按一段3000米長的城市道路安裝200套路燈每10年可以節約費用188萬元。按一座中等城市擁有12萬套路燈可節約11.28億元。

二、風光互補路燈設計方案

（1）風光互補路燈設計原則。

①，根據中華人民共和國行業標準《城市道路照明設計標準>CJJ45-2006進行設計。

②，設計要安全可靠、技術先進、經濟合理、節省能源、維護方便。

（2）風光互補路燈設要求。

自放電率低，耐深放電和較強容量恢復能力。（蓄電池安裝在地下蓄電池井內、蓄電池使用壽命五年以上。質保期為三年。主要技術性能均達到或超過JB T9653-1999的標準。

（3）太陽能電池技術要求。

①.符合國際電工委員會IEC61210：2005和1EC61730：2004標準。

②，在標準條件下（即：大氣質量AM=1.5，標準光強E=lOOOW/m2），溫度為25+1。C在測試周期內光照面上的輻照不均勻性≤±5%。

③.具有優良的防腐、防風、防水和防雹能力。

④.太陽能電池組件使用壽命15-20年以上質保期三年。

（4）風力發電機技術規范與性能參數要求。

符合國家標準GB/T10760.1-2003技術條件要求并附《機械工業風力機械產品質量檢測中心》檢測報告。

①.GB.8116-1987《風力發電機組型式與基本參數》

②.GB/T 13981-92《風力機設計通用要求》

③.GB 17646-1998《小型風力發電機組安全要求》

④.GB/T 19068.1-2003《離網型風力發電機組第1部分：技術條件》

⑤.GB/T 19068.2-2003《離網型風力發電機組第2部分：試驗方法》

（5）產品結構及生產工藝要求。

①，葉片為玻璃纖維加尼龍混合，熱壓鑄成型技術，保證葉片的一致性，在保持葉片足夠強度的前提下，有較好的柔性和變形曲復強度。應采用失速型葉片設計，防止風力發電機出現飛車失控的情況發生。

②.發電機應采用釹鐵硼永磁電機，并按B級絕緣和IP55的防護等級制造，采用整體壓鑄鋁結構。

（6）風力發電機安全要求。

①.性能滿足GB/17646 -1998《小型風力發電機組安全要求》的規定并附有《機械工業風力機械產品質量檢測中心》出具的檢測報告。

②，運行滿足在沿海運行的特定環境要求，具有抗高濕度、抗大風速、防水、抗腐蝕、抗老化、耐磨損和便于安裝使用。

（7）路燈桿設計要求：

①.燈桿必須滿足抗10級風荷載的強度要求。

本系統應用于公路及人行道照明，光燈桿高度設計為15米，光源距離地面12米，采用一桿雙燈的款式，下口徑不小于200mm，上管徑不得小于lOOmm，管壁厚度≥4毫米（未鍍鋅前），優質鋼材，必須熱鍍鋅噴塑燈桿，壽命10年以上，桿體錐形、樣式和外觀顏色符合結構要求。

②，同時參照以下標準設計。

CJJ45-9《城市道路照明設計標準》;

CJJ89-2001《城市道路照明工程施工及驗收規程》;

由于風光互補路燈有其特殊性，風機安裝在燈桿頂部，組件安裝在離地（路燈光）7米以上：其等效垂直面會承載風壓，這就對燈桿的整體構成一定的水平剪切力，燈桿的受剪切力強度。由于風壓的計算影響的參數多，計算復雜。參照公司已使用的實際運行經驗，燈桿壁厚選用4毫米的。目前，在我鹽海地還靠大海邊區域安裝的同等壁厚的燈桿，均經歷過春夏秋冬季的大風，沒有一盞路燈出現因大風損壞。在路燈機構設計中，除考慮強度因素外，還著重考慮抗腐蝕性，外觀的美觀、新穎等，結合當地的自然環境。

（8）使用環境條件：

①，海拔高度：≤5000M;

②.環境溫度：-50℃-+70℃;

③.設計風速：35m/s;

④.相對濕度：80%

⑤.抗震烈度：8-10級

三、總結

我縣城市路燈風光互補發電系統由太陽能光電板，風力發電機，控制系統，蓄電池等幾部分組成。發電系統各部分容融的合理配置對保證發電系統的可靠性非常重要。光電系統是利用光電板將太陽能轉換成電能，然后通過控制系統對蓄電池充電，最后用電負荷供的一套系統。該系統的優點是供電可靠性高，運行維護成本低，缺點是系統造價高。從能源上來說，太陽能與風能在時間上和地域上部有很強的互補性。白天太陽光最強時，風很小，晚上太陽落山后，光照很弱，但由于地表溫差變化大而風能加強。在夏季，太陽光強度火而風小，冬季，太陽光強度弱而風大。

參考文獻

①姚興佳;邢鋼;陳雷GB/T 19115.2-2003《離網型戶用風光互補發電系統第2部分：試驗方法》

②航空航天工業部第六0二所GB/T 13981-92《風力機設計通用要求》

③董文斌、都志杰、郭博、劉麗貞、李凌銳、莊岳興GB 17646-1998《小型風力發電機組安全要求》

④郭小堅GB/T 19068.1-2003《離網型風力發電機組第1部分：技術條件》