红鹰能源风力发电机应用系统——风光互补路灯

钟苑明

一 引言

风光互补路灯是解决道路照明的一种理想自供电系统。“风光互补”是同时利用风能和太阳能进行发电的系统，两者具有良好的互补性，大大提高了发电系统的稳定性。

风光互补路灯与传统路灯相比，具有以下优势:(1)规划建设成本相同(部分路段甚至低于常规路灯建设成本)；(2)运营成本低(不消耗电能，只需维护成本)；(3)防盗措施可靠，安全性能高于普通路灯。

而根据多年的经验及实际工程案例，风光互补路灯与太阳能路灯相比具有的优势见表1。

表1 风光互补路灯与太阳能路灯的对比

1 社会效益

风光互补路灯体现了现代美化环境、保护环境的理念。风光互补路灯是一种造型美观的高科技环保产品，安装风光互补路灯，不仅与政府的环保理念相符，而且能向国民进行新能源利用和生态环保知识的直观教育。迎风飞转的风车可给道路一种动感的点缀，更能突显我国人民崇尚环保、重视节能和跟踪高新技术的理念。推广风光互补路灯对美化当地环境有非常积极的意义。

2 经济效益

目前的传统路灯，路灯部分(灯杆、灯具、光源)的成本并不高，其主要成本在输变配送设施上(因为每两公里就要安装一个变压器，主线电缆成本较高)，再加上安装、维护管理及运营、防盗等其他费用，传统路灯的整体建设成本也随之增高。

风光互补路灯完全采用自然界取之不尽、用之不竭的风能与太阳能，风光互补路灯自主供电，零排放、零运行，蕴含了巨大的经济效益。

3 环境效益

风光互补路灯的能源消耗和环境污染始终为零，具有良好的环境效益。以常规2km 132套250W光源，1年使用时间为例，其与传统路灯的环境效益对比见表2。

表2 风光互补路灯与传统路灯的环境效益对比

二 红鹰风光互补路灯的核心优势及特点

广州红鹰能源科技公司作为国内小型风力发电机的领军制造企业，不仅引领着国内小型风力发电机的技术创新，同时在风光互补发电系统技术方面的突破，促进了风光互补发电系统在应用领域的规模化发展。其生产的HYE系统风光互补路灯供电系统，采用世界先进的高可靠性永磁高效率风力发电机以及高转换率的单晶硅太阳能组件组成风光发电系统，并由我国最大蓄电池生产厂商提供配套的优质蓄电池及国内一流技术的LED光源及控制单元。该系统可靠性高、抗台风，亮灯时间有保障，有很好的防雾、防尘性能。

红鹰公司针对具体项目设计的风光互补路灯系统克服了风电和光电系统被防风树林遮挡的环境影响，风光互补路灯根据灯具的用电负荷情况和资源条件进行系统容量的合理配置，既可保证风光系统供电的可靠性，又能协调整体路段景观。

采用风光互补供电系统时，风力发电机是系统中最重要、最应优先考察的。针对风力发电机存在的几个问题红鹰公司给出了解决方案:

(1)振动

目前，国内外大部分采用机械限速方式的风力发电机，其结构不能解决振动问题。红鹰公司研发的电磁限速保护，从设计源头上根本解决了小型风力机大风状态下振动的问题。

(2)噪音

通过严格的生产工艺过程控制及测试，保证产品的低噪音。

(3)安全可靠性

风光互补供电系统中风力发电机的载荷必须有严格的计算及制作要求，且塔架的载荷经过强度校核计算，确保运行的安全性。

(4)解决低风速启动、低风速发电

风光互补供电系统要求风力发电机在很宽的风速范围内能有效的工作。该公司研发了新型5叶片低风速风力发电机，保证了很宽的风速范围内的有效发电量，解决了低风速启动、低风速发电的瓶颈。

三 红鹰风力发电机

路灯作为公共场合应用的产品，其安全性和可靠性非常重要。用在路灯上的风力发电机只能是小型风力发电机，红鹰公司生产的高可靠性永磁风力发电机具有以下特点:

(1)叶片(图1)由高强度的耐低温工程塑料精密模具注塑而成，产品成型率及一致性高，可保证叶片的翼形及质量的分布一致，从而保证叶片运行平稳、无振动、低噪音、高强度和优越的气动性能。叶片的不平衡引起的振动是导致风机故障的主要原因，公司采用的叶片制造技术从根本上消除了引起叶片振动的因素，大大提高了产品的可靠性。

图1 叶片

(2)采用N35SH高磁性钕铁硼永磁材料制造发电机，大大提高了发电机的效率，减小了发电机的体积和重量。

(3)采用铝合金压铸成型技术制造风力发电机部件，保证每个部件的一致性，提高了产品的合格率和批量化生产的能力。采用铝合金材料不仅强度高，而且重量轻、散热性好，提高了风机的过载能力。

图2

图3

(4)特殊的内压式集电环结构和锁线装置保证发电机的引出线可靠，彻底清除了引出线的缠绕和接触不良的故障。

(5)精密的产品加工质量保证发电机极低的起动阻力矩(小于0.08N·m)，确保HY-400风力发电机低于1.5m/s的起动风速。

(6)所有的紧固件选用不锈钢材料，外表采用防紫外线的喷塑工艺，全密封结构设计，不仅保证产品的防腐、防锈、防霉、防紫外线、防尘性能(防护等级达到IP66的标准)，而且使其外表光亮、外形美观。

(7)失速型叶片设计加电磁限速保护，确保风机的抗大风强度。

(8)叶片和发电机的匹配设计，保证风机有很宽的有效工作风速区域(0～18m/s)，提高了机组的发电量。

(9)自动调向灵活，无明显振动和异常噪音，大规模使用于风光互补路灯和风光互补系统。(10)设计寿命为15年。

图4 秦皇岛陇海路路灯

图5 宁夏香山

四 应用范围

路灯是城市照明的关键设施，更是展示一座城市现代化水平和文化品位的重要载体。按照“十一五”《城市绿色照明工程规划纲要》中拟定以2005年底为基数，年城市照明节电目标5%，5年(2006～2010年)累计节电25%的目标，所以风光互补路灯是解决城市照明的必需品。风光互补路灯通优良的设计，不仅可以用于城市主次干道照明、景观亮化，高速公路照明，还可以彻底解决偏远地区乡村照明，沿江河湖海观光带照明等的供电应用。