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10年第5期青海科技1引言太陽(yáng)能作為一種“取之不盡，用之不竭”的安全、環(huán)保的新能源越來(lái)越受到重視，近年來(lái)，太陽(yáng)能路燈在國(guó)內(nèi)許多城市的應(yīng)用方興未艾，其良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性得到了一致的認(rèn)可。目前太陽(yáng)能路燈主要應(yīng)用于學(xué)校、公園、住宅小區(qū)、別墅、道路、警示照明等區(qū)域。2太陽(yáng)能路燈的基本組成及工作原理2.1太陽(yáng)能路燈的基本組成太陽(yáng)能路燈主要由太陽(yáng)能電池組件、組件支架、光源、燈具、控制器、蓄電池組和燈桿等構(gòu)成。2.2太陽(yáng)能路燈的工作原理太陽(yáng)能電池組件利用“光生伏打”
效應(yīng)原理，在白天接收太陽(yáng)輻射能并轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)過(guò)充放電控制器儲(chǔ)存在蓄電池中，夜晚當(dāng)照度逐漸降低至設(shè)定照度值，太陽(yáng)能電池組件開(kāi)路電壓達(dá)到設(shè)定電壓，充放電控制器檢測(cè)到這一電壓值后立即動(dòng)作，蓄電池便開(kāi)始為光源提供電源。蓄電池放電達(dá)到設(shè)定小時(shí)后，充放電控制器立即動(dòng)作，蓄電池放電結(jié)束。3太陽(yáng)能路燈的系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1負(fù)荷計(jì)算道路平均照度（E）計(jì)算公式E＝φNUKSW式中：φ為光源的總光通量；N為路燈布置取值，當(dāng)路燈為相對(duì)矩形排列布置時(shí)取2，當(dāng)單側(cè)和交錯(cuò)布置時(shí)取1；U為利用系數(shù)；K為維護(hù)系數(shù)；S為燈桿間
距；W為路面寬度。根據(jù)《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》及道路類型的照度要求來(lái)確定太陽(yáng)能路燈燈具的功率，根據(jù)每天照明的時(shí)間可計(jì)算出每天負(fù)荷的用電量。3.2太陽(yáng)電池組件容量設(shè)計(jì)太陽(yáng)電池組件容量計(jì)算公式為Wp＝Q×365η·Ih/I0式中：Q為日用電量，Wh；η為系統(tǒng)的效率；I0為標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，1000W·m-2；Ih為傾斜太陽(yáng)能組件上的太陽(yáng)輻射量，MJ·m-2。當(dāng)?shù)厮�平面年平均太�?yáng)輻射量It，傾斜面上的太陽(yáng)輻射量為I
h＝1.1*It。經(jīng)計(jì)算可以確定太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)太陽(yáng)電池組件的容量。3.3蓄電池容量設(shè)計(jì)蓄電池容量計(jì)算公式為C＝D·QL·U·Ka·Vt式中：D為最長(zhǎng)無(wú)日照期間用電天數(shù)，一般取3d；Q為日用電量，Wh；L為蓄電池組充放電效率；U為蓄電池的放電深度；Ka為線路損失；Vt為系統(tǒng)工作電壓。經(jīng)計(jì)算可以確定太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)蓄電池組的容量。4主要設(shè)備選型分析4.1太陽(yáng)能電池組件選型目前市場(chǎng)上商用太陽(yáng)能電池主要有以下幾種類型：?jiǎn)尉Ч杼��?yáng)能電池，多晶硅太陽(yáng)能電池，非晶硅太陽(yáng)能電池，碲化鎘電池，銅銦硒電池，等。單晶硅、多晶硅太陽(yáng)能電池由于制造技術(shù)成熟、產(chǎn)品性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、光電轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較高的特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)中。4.2蓄電池選型蓄電池是系統(tǒng)中使用壽命最短的部件，到一定時(shí)間后要進(jìn)行更新，所以選型時(shí)壽命指標(biāo)是很重要的參數(shù)。另外蓄電池在青海高寒地區(qū)的適用性指標(biāo)也很重要。目前可再生能源發(fā)電領(lǐng)域常用的貯能系統(tǒng)主要有鉛酸蓄電池（閥控密封式、開(kāi)口式、膠體鉛酸蓄電池
等）和鎘鎳蓄電池。太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)中大多使用膠體酸蓄電池作為儲(chǔ)能設(shè)備，由于其電池性價(jià)比較高，得到較為廣泛的使用。
2010年第5期4.3控制器選型控制器雖然是整個(gè)系統(tǒng)中價(jià)值最小的部分，卻是非常重要的一個(gè)部件，控制器的好壞直接影響到太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)的壽命。控制器的選擇應(yīng)遵循以下原則：功耗較低，充電效率高，功率可調(diào)節(jié)，對(duì)蓄電池具有最佳保護(hù)方式，等。4.4太陽(yáng)能路燈光源選型目前市場(chǎng)上用于太陽(yáng)能照明系統(tǒng)采用的光源較多，主要有無(wú)極燈、高壓鈉燈、陶瓷金鹵燈、LED燈等，各種光源各有特點(diǎn)，在應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)道路照明要求及適用性選型。各種光源的特點(diǎn)如下：無(wú)極燈：光效60lm·W-1，具有壽命長(zhǎng)、啟動(dòng)快、無(wú)頻閃、色溫高、顯色指數(shù)高、發(fā)出的光接近于自然光、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是光效不是太高，在低溫環(huán)境下達(dá)不到預(yù)期照明效果。高壓鈉燈：光效72～107lm·W-1，具有壽命較長(zhǎng)、透霧能力強(qiáng)、光效高等優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、顯色指數(shù)低、色溫低；一般使用在城市主次干路和農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)主干路上。陶瓷金鹵燈：光效64～80lm·W-1，具有光效高、色溫高、可在環(huán)境較差的條件下正常運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是壽命短、啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)等；適合安裝在高寒地區(qū)以及對(duì)顏色識(shí)別較高的道路上。