风光互补型路灯应用

李步忠

【中图分类号】TM615

【文献标识码】A

【文章编号】2236-1879（2018）13-0201-01

城市路灯风光互补发电系统由太阳能光电板，风力发电机，控制系统，蓄电池等几部分组成。发电系统各部分容融的合理配置对保证发电系统的可靠性非常重要。光电系统是利用光电板将太阳能转换成电能，然后通过控制系统对蓄电池充电，最后用电负荷供的一套系统。该系统的优点是供电可靠性高，运行维护成本低，缺点是系统造价高。

一、研究的效益

l、社会效益。风光互补路灯处处体现了现代建美化环境、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。每套500W.12米高的常规路灯设备报价4000元/套（含灯杆、灯具、光源）输变配送设施每套摊入9000元，安装施工线和地面管道费用2000元/套，一次性投资大约为15000元/套。每年的灯具维护费用为120元/年，每年耗电1825KW.h，折合电费约为1300元/年。按10年使用寿命，其间更换一次输配电设施和灯具耗费6000元，总费用为35200元/套。风光互补路灯设备报价20000元（含风力发电系统、太阳能发电系统、储能系统、控制系统和灯杆照明系统），采用专业安装，费用计入报价，每年的维护费用为80元，不消耗电能，其间更换两次储能和照明装置约5000元，按10年计算总费用为25800元/套。相比风光互补路灯节省费用为9400元。按一段3000米长的城市道路安装200套路灯每10年可以节约费用188万元。按一座中等城市拥有12万套路灯可节约11.28亿元。

二、风光互补路灯设计方案

（1）风光互补路灯设计原则。

①，根据中华人民共和国行业标准《城市道路照明设计标准>CJJ45-2006进行设计。

②，设计要安全可靠、技术先进、经济合理、节省能源、维护方便。

（2）风光互补路灯设要求。

自放电率低，耐深放电和较强容量恢复能力。（蓄电池安装在地下蓄电池井内、蓄电池使用寿命五年以上。质保期为三年。主要技术性能均达到或超过JB T9653-1999的标准。

（3）太阳能电池技术要求。

①.符合国际电工委员会IEC61210：2005和1EC61730：2004标准。

②，在标准条件下（即：大气质量AM=1.5，标准光强E=lOOOW/m2），温度为25+1。C在测试周期内光照面上的辐照不均匀性≤±5%。

③.具有优良的防腐、防风、防水和防雹能力。

④.太阳能电池组件使用寿命15-20年以上质保期三年。

（4）风力发电机技术规范与性能参数要求。

符合国家标准GB/T10760.1-2003技术条件要求并附《机械工业风力机械产品质量检测中心》检测报告。

①.GB.8116-1987《风力发电机组型式与基本参数》

②.GB/T 13981-92《风力机设计通用要求》

③.GB 17646-1998《小型风力发电机组安全要求》

④.GB/T 19068.1-2003《离网型风力发电机组第1部分：技术条件》

⑤.GB/T 19068.2-2003《离网型风力发电机组第2部分：试验方法》

（5）产品结构及生产工艺要求。

①，叶片为玻璃纤维加尼龙混合，热压铸成型技术，保证叶片的一致性，在保持叶片足够强度的前提下，有较好的柔性和变形曲复强度。应采用失速型叶片设计，防止风力发电机出现飞车失控的情况发生。

②.发电机应采用钕铁硼永磁电机，并按B级绝缘和IP55的防护等级制造，采用整体压铸铝结构。

（6）风力发电机安全要求。

①.性能满足GB/17646 -1998《小型风力发电机组安全要求》的规定并附有《机械工业风力机械产品质量检测中心》出具的檢测报告。

②，运行满足在沿海运行的特定环境要求，具有抗高湿度、抗大风速、防水、抗腐蚀、抗老化、耐磨损和便于安装使用。

（7）路灯杆设计要求：

①.灯杆必须满足抗10级风荷载的强度要求。

本系统应用于公路及人行道照明，光灯杆高度设计为15米，光源距离地面12米，采用一杆双灯的款式，下口径不小于200mm，上管径不得小于lOOmm，管壁厚度≥4毫米（未镀锌前），优质钢材，必须热镀锌喷塑灯杆，寿命10年以上，杆体锥形、样式和外观颜色符合结构要求。

②，同时参照以下标准设计。

CJJ45-9《城市道路照明设计标准》;

CJJ89-2001《城市道路照明工程施工及验收规程》;

由于风光互补路灯有其特殊性，风机安装在灯杆顶部，组件安装在离地（路灯光）7米以上：其等效垂直面会承载风压，这就对灯杆的整体构成一定的水平剪切力，灯杆的受剪切力强度。由于风压的计算影响的参数多，计算复杂。参照公司已使用的实际运行经验，灯杆壁厚选用4毫米的。目前，在我盐海地还靠大海边区域安装的同等壁厚的灯杆，均经历过春夏秋冬季的大风，没有一盏路灯出现因大风损坏。在路灯机构设计中，除考虑强度因素外，还着重考虑抗腐蚀性，外观的美观、新颖等，结合当地的自然环境。

（8）使用环境条件：

①，海拔高度：≤5000M;

②.环境温度：-50℃-+70℃;

③.设计风速：35m/s;

④.相对湿度：80%

⑤.抗震烈度：8-10级

三、总结

我县城市路灯风光互补发电系统由太阳能光电板，风力发电机，控制系统，蓄电池等几部分组成。发电系统各部分容融的合理配置对保证发电系统的可靠性非常重要。光电系统是利用光电板将太阳能转换成电能，然后通过控制系统对蓄电池充电，最后用电负荷供的一套系统。该系统的优点是供电可靠性高，运行维护成本低，缺点是系统造价高。从能源上来说，太阳能与风能在时间上和地域上部有很强的互补性。白天太阳光最强时，风很小，晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化大而风能加强。在夏季，太阳光强度火而风小，冬季，太阳光强度弱而风大。

参考文献

①姚兴佳;邢钢;陈雷GB/T 19115.2-2003《离网型户用风光互补发电系统第2部分：试验方法》

②航空航天工业部第六0二所GB/T 13981-92《风力机设计通用要求》

③董文斌、都志杰、郭博、刘丽贞、李凌锐、庄岳兴GB 17646-1998《小型风力发电机组安全要求》

④郭小坚GB/T 19068.1-2003《离网型风力发电机组第1部分：技术条件》