摘 要:文章主要分析了道路照明過程中如何更加科學(xué)的使用太陽能路燈,論述了太陽能路燈的應(yīng)用方法和設(shè)計(jì)過程中需要注意的要點(diǎn),希望可以為今后的太陽能路燈應(yīng)用提供參考。
關(guān)鍵詞:道路照明;太陽能路燈;應(yīng)用
太陽能路燈作為一種極為科學(xué)和環(huán)保的光源利用形式,一直以來備受關(guān)注,但是,目前雖然有很多技術(shù)可以證明太陽能路燈的可行性,不過,如何真正的將太陽能路燈應(yīng)用到道路照明之中,還是需要進(jìn)行深入分析和探討的。
1 太陽能路燈原理及技術(shù)
太陽能路燈的原理通俗的講就是,在白天,太陽能電池板經(jīng)大功率二極管把吸收的光轉(zhuǎn)化成電能,儲存于燈桿下面安裝的控制箱的蓄電池里,即充電過程,在夜間,具有光控作用的電池板,對控制系統(tǒng)發(fā)出開啟指令,蓄電池電能點(diǎn)亮燈具,給道路照明,即放電過程,并可任意調(diào)節(jié)所需的照明時(shí)間。
太陽能LED路燈的技術(shù)核心包括:太陽能組件的發(fā)電效率、蓄電池的使用壽命及容量、LED光源的散熱問題。
用在路燈上的太陽能組件效率一般是14%——16%,但是成熟商品化的組件的效率達(dá)到了17%,實(shí)驗(yàn)室中的最高效率好像是到了23%,甚至更高一點(diǎn)。但是價(jià)格較高,一般不會(huì)給你用到路燈上的,一般是太陽能光伏電站在使用。蓄電池的使用壽命沒有很大的進(jìn)展,但是質(zhì)量及穩(wěn)定性提高很多。LED光源的散熱基本上可以解決,因?yàn)槁窡艄庠瓷铣S玫囊簿褪菃晤w1W的珠子,F(xiàn)在用的都是鋁基線路板。LED光源和鋁基板之間涂有導(dǎo)熱硅脂,鋁基板背后還有鋁合金的散熱器,它們之間也涂有導(dǎo)熱硅脂,甚至有的廠家直接在散熱片上印刷電路,就更好的解決了散熱問題,但是相應(yīng)的成本也是很高的,包括前面那一種方式。
2 太陽能路燈在城市照明系統(tǒng)中應(yīng)用設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)
2.1 設(shè)計(jì)所需數(shù)據(jù)
2.1.1 太陽輻射量。結(jié)合我國不同傾斜面上太陽輻射數(shù)據(jù)庫資料,來確定工程當(dāng)?shù)靥栯姵亟M件將傾斜角與方位角,并準(zhǔn)確計(jì)算當(dāng)?shù)靥柲軜?biāo)準(zhǔn)峰值日照時(shí)間。
2.1.2 光源功率。在進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí),路燈光源功率選擇大小在很大程度上影響了道路照明標(biāo)準(zhǔn)值,甚至是整個(gè)系統(tǒng)參數(shù)的穩(wěn)定性。
2.1.3 工作時(shí)間。路燈夜間所需工作時(shí)間,是太陽能路曾系統(tǒng)組件大小的核心參數(shù),在確定其工作時(shí)間后,才可以對路燈每天的功耗進(jìn)行初步計(jì)算,同時(shí)完成對太陽電池組件充電電源的計(jì)算。
2.1.4 陰雨天數(shù)。一方面,是要結(jié)合工程當(dāng)?shù)貙?shí)際情況來確定太陽能路燈所需保持的連續(xù)陰雨天數(shù),因?yàn)槠錄Q定了蓄電池容量大小以及陰雨天過后恢復(fù)電池容量所需要的太陽電池組件功率。另一方面,還需要確定兩個(gè)連續(xù)陰雨天之間間隔天數(shù),因?yàn)槠錄Q定照明系統(tǒng)一個(gè)連續(xù)陰雨天后充滿蓄電池所需的電池組件功率。
2.2 太陽能路燈技術(shù)參數(shù)
2.2.1 電池組件。太陽能路燈電池組件的選擇,需要滿足國家相關(guān)規(guī)范要求,并且經(jīng)過充分試驗(yàn)論,本身質(zhì)量、性能以及壽命可以得到保證。同時(shí),還應(yīng)選擇用轉(zhuǎn)換效率比較大的組件,接線端子要牢固,配置有旁路二極管,避免發(fā)生熱斑效應(yīng)造成電池被燒毀。
2.2.2 控制器。要求蓄電池反接保護(hù)、太陽能電池反接保護(hù),即太陽能電池“+”“-”極性反接糾正后還可以正常使用。夜間防反充電保護(hù),即白天太陽能電池組件給蓄電池充電,夜間蓄電池不可以對組件進(jìn)行充電。負(fù)載過流以及短路保護(hù),負(fù)載過流超過額定電流或者負(fù)載短路后,將負(fù)載關(guān)掉并糾正后可以繼續(xù)正常使用。另外,還應(yīng)具有過充保護(hù)以及智能保護(hù)等功能。
2.2.3 蓄電池。應(yīng)選擇用太陽能專用優(yōu)質(zhì)電池,對其進(jìn)行地埋式防護(hù)處理,降低外界溫度對電池性能以及壽命造成的影響。選擇應(yīng)用的蓄電池需要進(jìn)行相應(yīng)的檢測,如利用微電腦蓄電池循環(huán)充放電測試儀,以及高低溫交變溫?zé)嵯鋵ζ溥M(jìn)行循環(huán)充放電檢測、容量檢測、自放電檢測、深度放電檢測、端電電壓檢測、短路安全檢測、荷電恢復(fù)能力檢測以及電池過充安全檢測等。另外,還需要通過浸水性試驗(yàn)與滲水性試驗(yàn)度蓄電池艙進(jìn)行檢測,確定其不會(huì)進(jìn)水。
3 太陽能路燈應(yīng)用的局限性
3.1 太陽能路燈不適于密集的城區(qū)
城區(qū)的照明燈功率太大,一般都是250w的鈉燈或者是400w的鈉燈,如果用最節(jié)能的led光源哪有需要用112w和180w的led燈去取代,才有相同的效果,目前太陽能路燈大多做到80W左右,100W以上的太陽能路燈需獨(dú)立太陽能電站供電,費(fèi)用昂貴。所有我們常見的太陽能路燈大多在公園小區(qū)新農(nóng)村建設(shè)中,因?yàn)楣β瘦^小,亮度適合,費(fèi)用低等特點(diǎn)越來越受到人們的歡迎。
3.2 太陽能路燈不適于北方天氣
因?yàn)楸狈蕉毂┨鞖廨^多,并且積雪較厚,會(huì)覆蓋太陽能板,不易融化,且太陽能板的傾角不足以使積雪滑落,影響光電轉(zhuǎn)換,若積雪較厚,易造成太陽能板的損壞,因此,目前太陽能路燈還不適合東北的氣候。
筆者認(rèn)為有三種方式可解決北方氣候?qū)μ柲軕?yīng)用的局限性。第一種方式,可采用市電與太陽能互補(bǔ)的方法,在冰雪天氣,采用市電供電,在晴好天氣,采用太陽能供電,需正常敷設(shè)電纜及安裝電氣配電裝置,無法體現(xiàn)出太陽能的優(yōu)勢,但此種方式造價(jià)較高,初期投資比正常路燈與太陽能路燈均高。第二種方式,可采用風(fēng)能與太陽能互補(bǔ)的方法,簡稱風(fēng)光互補(bǔ),風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是一種風(fēng)能和光能轉(zhuǎn)化為電能,具有并相互補(bǔ)充因自然狀況變化而影響發(fā)電的功能,工作原理是利用風(fēng)作為動(dòng)力,帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn),把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔,向蓄電池組充電并儲存電能。利用光伏效應(yīng)將太陽能直接轉(zhuǎn)化為直流電,供負(fù)載使用或者貯存于蓄電池內(nèi)備用。第三種方式,理論上可采用加裝融雪板裝置進(jìn)行融雪,解決此問題,即在太陽能板表面覆蓋透明的電熱薄膜,當(dāng)太陽板出現(xiàn)積雪情況時(shí),啟動(dòng)電熱薄膜,對積雪加熱,使積雪融化并沿太陽能板自然傾角流走,從而達(dá)到目的。透明電熱薄膜不會(huì)影響對陽光的吸收,融雪效果很好。
3.3 太陽能路燈的壽命有限
太陽能板受日照條件的影響,晝夜的更迭和氣候的變化,太陽電池表面灰塵都影響它的工作效率。其自身的組件組合損失、控制器,逆變器損失、蓄電池效率損失、線路損失、季節(jié)性負(fù)載損失也是影響它的工作效率的最大因素,據(jù)樂觀估計(jì),其利用效率僅為30%。
它的壽命雖然從原理上講是很長的,然而實(shí)際卻有限,太陽電池的組件由于受到雨水、熱和紫外線的輻射而惡化。此外臟物、灰塵等都影響著它的使用壽命。太陽能路燈如不定期清潔,由于熱斑效應(yīng)造成太陽能電池板損壞。
4 結(jié)語
毫無疑問,太陽能路燈技術(shù)的快速發(fā)展給道路照明帶來了新的可能,但是,在應(yīng)用太陽能路燈的過程之中,應(yīng)該真正清楚如何進(jìn)行科學(xué)的使用,應(yīng)用的過程中要明確設(shè)計(jì)原則,確定設(shè)計(jì)要點(diǎn),從多個(gè)方面進(jìn)行分析,才能夠提高使用的效果。
參考文獻(xiàn)
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