一種風光互補太陽能燈具在海上平臺的應用

趙效賠，趙永明，朱小津，葉小剛，楊 亮

(中海石油(中國)有限公司天津分公司遼東作業公司 天津 300457)

1 風光互補太陽能路燈的組成

1.1 風力發電機

風力發電機可以把自然界的風能轉換成能量，并把能量輸送到蓄電池中貯存起來。風力發電機可以與太陽能電池板結合供電[1]。本次風光互補太陽能路燈對使用的風力發電機輸出功率為30W，最大輸出電流為12V。

1.2 太陽能電池板

太陽能電池板是風光互補太陽能路燈中的關鍵設備，其功能是把太陽光能轉化為電能并輸出至蓄電池。在各類太陽能電池板中，常見有單晶硅太陽能光伏電瓶、多晶硅太陽能光伏電瓶和非晶硅太陽能光伏電瓶[2]。太陽能電池板如圖1所示。

圖1 太陽能電池板Fig.1 Solar panel

1.3 太陽能控制器

為增加蓄電池的壽命，必須對它的充放電要求加以控制，避免蓄電池過充受損。優質的太陽能控制器在具有光控、時控的基礎上還具有溫度補償功能以適應各種特殊環境，特別是可增加陰雨天氣的照明 時間。

1.4 蓄電池

因為傳統太陽能光伏發電系統的輸送能源極不穩定，所以通常都需要配備充電系統。蓄電池容量的選取通常要遵循如下準則：在實現夜間光照的前提下將日間太陽能電池板收集的電能充分貯存，避免因連續陰雨天氣而導致風光互補太陽能路燈失效[3]。蓄電池如圖2所示。

圖2 蓄電池實物圖Fig.2 Physical drawing of battery

1.5 照明燈

考慮到海上平臺所處的惡劣環境和風光互補太陽能路燈的安裝位置，照明燈具應選用保護等級為IP66的低溫環保燈。IP66指產品完全避免外界物質進入，且能完全避免塵埃進入，即使受到劇烈的海浪沖擊也不會造成損害。照明燈如圖3所示。

圖3 照明燈具實物圖Fig.3 Physical drawing of lighting fixtures

2 安裝方法及注意事項

①安裝蓄電池支架、蓄電池。將蓄電池支架固定在太陽能電池板后面，依次上好配套螺栓，再將蓄電池固定于支架上。安裝操作如圖4所示。

圖4 安裝操作示意圖1Fig.4 Installation operation diagram 1

②組裝風力發電機。將扇葉有序安裝，并用配套螺栓緊固。安裝操作如圖5所示。注意事項：安裝扇葉時注意扇葉方向，保證六片扇葉安裝方向一致。

圖5 安裝操作示意圖2Fig.5 Installation operation diagram 2

③安裝蓄電池支架L型連接桿，并在路燈桿以及蓄電池支架連接桿內進行布線。用1m左右的細鐵絲穿過L型連接桿內部后，將L型連接桿安裝在路燈桿上，并調整至路燈桿預留口之前。將路燈黑色 接線從路燈桿預留口穿入，上述預留口處穿出。準備2根耐壓220V以上的輸電線從路燈桿頂部穿入，上述預留口處穿出。用絕緣膠帶將路燈黑色接線頭與 2根新增輸電線捆在一起，再用細鐵絲對接線頭進行纏繞固定，隨后調整好L型連接桿方向，緩慢移動到合適位置，拉動L型連接桿另一端鐵絲直至黑色接線頭與新增輸電線從L型連接桿另一端口穿出，用活動扳手緊固L型連接桿上螺栓，使L型連接桿固定在路燈桿上。安裝操作如圖6所示。注意事項：用細鐵絲穿過L型連接桿時，可將細鐵絲一端系上螺母等重物，進而利用重力改變L型連接桿的位置，以實現螺母等重物帶動鐵絲穿過L型連接桿的操作。

圖6 安裝操作示意圖3Fig.6 Installation operation diagram 3

④安裝路燈、太陽能電池板模塊和風力發電機。安裝操作如圖7所示。注意事項：將L型連接桿固定在太陽能電池板模塊上時，注意先將新增導線穿過底部，以方便后續接線。

圖7 安裝操作示意圖4Fig.7 Installation operation diagram 4

3 電氣接線

3.1 風力發電機相關接線

將風力發電機的2根電源線接入新增電源線，新增電源線的另一端接入蓄電池模塊。相關接線如圖8所示。

圖8 接線示意圖1Fig.8 Wiring diagram 1

3.2 太陽能電池板相關接線

白色插頭接太陽能板，黑色插頭接LED路燈，黑色線接風車發電機(棕色對紅色，藍色對黑色)。相關接線如圖9所示。

圖9 接線示意圖2Fig.9 Wiring diagram 2

4 日常維護

4.1 風力機發電機的維護

檢查風力機葉片時著重檢查葉片的形狀，觀察是否出現葉片斷裂的問題；用手轉動葉片，觀察其旋轉是否流暢，有無異響。葉片異常會導致葉片掃風面積不一致，進而導致葉片轉動抖動、風力發電狀態不理想。同時檢查風光互補太陽能路燈上的螺絲是否存在松動、銹蝕情況，定期監測風力發電機輸出段電壓是否穩定可靠。

4.2 太陽電池組件的檢查維護

定期檢查電池板表面是否存在影響采光率的附著物。雨雪等惡劣天氣后及時對太陽能電池板表面進行清潔，對于難清潔的污漬應配合專用電池板清洗劑小心擦拭，防止對太陽能電池板表面造成不可逆的損壞。同時應定期檢查太陽能電池組件有無出現正常，如超白玻璃表面是否存在裂痕、電極有無破損掉落，并使用萬用表測試開路電壓值與短路保護電流，由于該燈具常年在室外使用，且海上環境惡劣，要日常檢查燈具各連接部位的密封性，密封不良的部位及時用硅膠進行加強密封。

5 風光互補太陽能路燈的優勢與推廣價值

照明工程現場作業程序繁雜，通常需要敷設暗管、管內穿線、管道回填等基礎設施和大批人工，且變壓器設備、配電柜、配電板等大批量設備也要花費巨大成本。而風光互補路燈照明都是獨立個體，無需鋪纜和大批量設備，既省勞動力又省錢財，其中單一燈具損壞不影響全局，不受大規模停電事故的直接影響。由于常規路燈是線纜相連，會因為個體的各種實際問題而直接影響整體用電系統的運行。風光互補發電燈具就不會發生這個狀況，其采用分布式單獨發電控制系統，個體受損不會直接影響其余路燈的運行，即便遭遇大規模斷電也不會直接影響照明系統，不可操控的經濟損失可大為減少。同時，風光互補路燈照明由智慧控制器管理，可分成時控、光控2種自動方法，兼具安全和經濟效益。其本身為獨立一體的供電系統，不受大規模電路結構施工的干擾，工序簡化、工期短，維修亦簡便。

相比于傳統路燈，風光互補太陽能路燈的能源為自然界中無污染的太陽光和風力，不消耗其他能源、不直接或間接地向環境中釋放污染性氣體，對自然環境的良好保護效果不言而喻，也避免了后期電力開支成本。