0前言：風光互補路燈有效的利用風能和太陽能在能量及時間上的互補性，通過兩者各自的發電裝置，在蓄電池中儲存能源接而為光源提供電能。風光互補路燈適用于高速公路、無電的山區、村莊、海島及電網設施不完善地區。陽江市地處亞熱帶具有豐富的風能資源和太陽能資源，為了響應陽江市海陵島政府節能、低碳、環保的要求，本次照明設計采用風光互補照明系統。
關鍵詞：風光互補路燈、應用實例、發電量及用電量計算
1工程設計概述：陽江市海陵島南海Ⅰ號大道市政工程為雙向四車道，單向機動車道寬8米，中央綠化帶6米。
按城市Ⅱ級主干道標準設計，參照《城市道路照明設計標準》CJJ45-2006，采用的設計標準如下:
機動車道：路面平均亮度2.0cd/m2,平均照度不低于20LX，照度均勻度不低于0.4,環境比SR≥0.5;道路交叉口：路面平均照度不低于20LX，道路交叉口：路面平均照度不低于30LX，照度均勻度不低于0.4，配光類型為半截光型。
2道路照明設計
1) 車道照明采用雙側布置方式
標準段采用10米高單臂風光互補路燈,臂長2.5m，路燈間距25米左右，光源采用63W LED燈，每瓦LED光源光通量為88lm，拓寬段適當縮短路燈間距。施工時應注意避免將路口處燈桿設置在無障礙通道上。
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海陵島氣候情況： |
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海拔高度: |
1000米以下 |
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最熱月平均相對濕度: |
83%(在25℃) |
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最熱月平均溫度: |
28.40℃ |
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年平均雷暴日： |
80.3 |
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夏季平均大氣壓力: |
1.0045x105Pa |
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最大風速: |
35m/s |
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牟平均風速: |
4m/s |
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太陽能資源: |
Ⅲ類(4200MJ/m2-5400MJ/m2) |
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年平均氣溫: |
21.80℃、最高溫為38.1℃、最低溫為0.4℃ |
2)風光互補路燈設計方案
根據我國《城市道路照明設計標準》(CJJ45-2006)風光互補路燈的配置方案可考慮如下：
(1) 配置方案
a.路燈配置設計
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機動車道風光互補路燈： |
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配置清單、部件 |
規格 |
數量 |
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風力發電機 |
HY-400W |
1 |
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太陽能電池板 |
120Wp/12V |
2 |
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蓄電池一組(鉛酸閥控式免維護) |
200AH/12V |
2 |
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LED燈具 |
63W |
1 |
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風光互補控制器 |
WS24400H |
1 |
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路燈燈桿 |
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1 |
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地腳籠 |
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1 |
以上設備通過相關控制電路構成一套獨立的風光互補路燈系統，每天可亮燈超過10小時以上，63W燈具全功率亮燈5小時候后，自動調功率為30W繼續亮燈5小時，即使連續無風，無陽光的情況下，至少可以維持3晚的連續照明。
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風力發電機符合以下技術參數： |
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額定功率 |
400W |
發電機型式 |
永磁三相交流 |
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額定風速 |
12m/s |
風輪氣動效率 |
≥0.36 |
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葉片直徑 |
≤1.8m |
發電機效率 |
≤70% |
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葉片數量 |
3 |
機組噪音 |
≤55(dB) |
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起動風速 |
≤2.5m/s |
調速方式 |
氣動失速 |
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輸出電壓等級 |
DC24V |
防護性能 |
具有防潮、防霉性能 |
b.機動車道風光互補路燈發電量計算
年平均發電量計算：
以Ⅲ類太陽能資源，年平均風速為4m/s地區為例:Ⅲ類太陽能資源地區1KW太陽能電池板轉換太陽能輻射能量為4200~5400MJ/年,為安全計,取轉換太陽能輻射總量為4200MJ/年,配置的太陽能板的日均發電量應為: Q1=0.6KWH。考慮到所建公路路燈安裝點障礙物狀況的不確定性等,裝燈點的年平均風速低估為3.8m/s,所配置的風力發電機的日均發電量為:0.67KWH，風光互補路燈配置的日發電量為:1.27KWH。
對風能最小的8月份驗算系統發電量:
8月太陽輻射能量絕對大于4500MJ/m2，低估為4500MJ/ m2,太陽能板的日均發電量應為: Q1=0.65KWH;8月的平均風速為3 m/s,風力發電機的日均發電量應為:Q2=0.5KWH。風光互補路燈配置的年均日發電量為:1.15KWH。 鑒于風能太陽能的良好互補性,以年均資源換算而得的日均資源的可靠性良好,加之風光資源的計算值均取低值,并各考慮了0.8的安全系數,所得的日均發電量數據是安全可靠的。
c.機動車道風光互補路燈用電量計算
配置燈具為63W超級LED燈，實際用電功率為71W，以每晚亮燈10~12小時計算，燈具每天耗用電量為：0.71~0.852KWH.則系統年平均發電量為用電量的1.3倍,并且在風力資源最低的8月份平均發電量也能保證在用電量的1.35倍,所以系統是可靠的。設計的配置方案能夠滿足路燈每天可靠亮燈10~12小時。
3系統性能特點：
1)智能充、放電控制，相對延長電池壽命;
2)工作模式：自動感光控制 ;
3)負載開路及短路保護，具備自恢復功能 ;
4)采用智能控制對LED燈進行恒流限壓控制，具有過流，欠壓保護，開路短路保護;
5)控制系統采用工業級器件，適應高溫、寒冷、潮濕的工作環境;
6)安裝、使用、維護方便。
4蓄電池技術要求
1)蓄電池采用知名品牌的密封式免維護鉛酸蓄電池;
2)30%放電循環次數：≥1200次;
3)完全放電3星期后容量恢復：≥70%;
4)環保要求：該蓄電池不會對環境構成污染;
5)環境溫度為25℃，蓄電池其每3個月的最大自放電率不超過10小時率放電容量的20%。
5防雷及接地
利用路燈基礎做接地極，利用配電電力電纜中的芯線作為保護PE線，可觸及的燈桿等金屬電氣元件均與此接地線可靠連接，然后此接地線與控制箱接地端子相連，路燈接地電阻要求不大于4歐。
6風光互補路燈的特點和效益
1)風光互補路燈以太陽能、風能為能源，省電節能。該路燈不需要輸電線路，不消耗電能，能源互補，減少配置，降低成本，經濟效益好。
2)風光互補路燈安裝維護簡單、方便;系統電壓低于36V，符合安全用電標準;由于設置了大風限速保護系統和集電環裝置，具備免解纜功能，能實現無人值守，使用安全方便。
3)起動風速低，充分利用風能。
4)采用了全方位優化設計，造型美觀，可美化城市照明環境，成為道路上一道靚麗的風景線。
