CN201255350Y - 风光互补智能型路灯 - Google Patents

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CN201255350Y CN 200820146853 CN200820146853U CN201255350Y CN 201255350 Y CN201255350 Y CN 201255350Y CN 200820146853 CN200820146853 CN 200820146853 CN 200820146853 U CN200820146853 U CN 200820146853U CN 201255350 Y CN201255350 Y CN 201255350Y
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周泽学
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深圳市兴隆源科技发展有限公司
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Abstract

一种风光互补智能型路灯,包括微风发电机、边缘聚光太阳能电池组件、能源管理模块、蓄电池、镇流器、光源、遥控检测装置、市电及低压开关电源,太阳能电池组件采用边缘聚光技术。白天微风发电机和太阳能电池组件产生的电力,通过能源管理模块在蓄电池中蓄存。由遥控检测装置通过能源管理模块记忆路灯耗电模式。夜晚微风发电机产生的电力直接输出给光源使用,当微风发电机产生的电力不足时,能源管理模块控制蓄电池放电通过镇流器供光源使用,市电作为后备电源通过低压开关电源补充供电。这样可以不需市电、不需拉线、也不用人工操控,全天候风光发电蓄电,晚上自动开启,发光效果可与市电路灯媲美,完全能够替代传统市电路灯。

Description

风光互补智能型路灯
技术领域
本实用新型是关于市政道路照明领域,特别是指一种路灯。 背景技术
风能和太阳能则是既环保又可再生的能源,属于绿色环保能源,被 认为是二十一世纪最重要的新能源,而且风力发电和光伏发电也是当今 世界上清洁能源中最成熟的先进技术。随着燃油紧缺、电荒日益加剧等 问题的出现以及太阳能光电技术的成熟与成本的下降,太阳能和风能发 电成为倍受关注的"朝阳产业"。
在市政道鴻J各灯照明领域,路打应用非常广泛。市电路灯建设需要 架变压器、挖管道和铺电缆,工程量巨大, 一切都是因为市电路灯受制 于市电能源。在能源紧缺的今天,市电路灯耗能日益突出。每到"电荒" 和能源紧缺,许多道路的路灯关闭、半关闭——耗能的路灯成为"摆设" ——严重影响了道路的基本照明,没有发挥作用的路灯设施变成了潜在 的资源浪费。利用太阳能、风能等新型能源发电,为市政照明路灯提供 完全电力,是节约能源,保护环境和发展循环经济的必然要求。
市场上利用光电转换原理把太阳能光伏技术应用于照明灯,开发出
了 一系列的太阳能照明产品:
太阳能庭院灯:将节能灯或LED光源与太阳能结合,实现了太阳能 照明,应用到庭院、公园等达到了较好的节能效果,而城市道路照明的 要求远远超过了庭院、公园等场所的照明要求,由于太阳能庭院灯其光 照度低、对雾霾等穿透性能差等天然不足,无法应用到城市道路照明上。
太阳能路灯:将高压钠灯光源与太阳能结合,开发出了太阳能路灯, 应用到城市道路上实现了太阳能照明,而且其光照度、对雾霾等穿透性 能等与传统路灯完全一致,但是,路灯照明强度高,功率大,时间长、耗能大,还有太阳能直流低压逆变到交流高压,逆变损耗大,约30%左 右,所以太阳能能量利用率很低,结果太阳能供电只能保障3-4个小时 的照明,并且价格成本远远高出传统路灯,最终没有被市场接受。
还有的利用低压钠灯的高光效性,更节能性,将低压钠灯光源与太 阳能结合,开发出了太阳能路灯,该类产品的太阳能供电可以保障5-6 个小时的照明,还是不能满足实际要求。
总之,如果新能源路灯在发电量和成本的难题方面无法突破,即使 "电荒"很严重,太阳能路灯依然是很难应用到城市道路照明,替代传 统市电路灯的。主要原因包括如下几个方面的难题:1、路灯照明时间 长、耗能大,太阳能不能够满足其供电要求;2、城市道路照明光照度 高,有具体标准要求,太阳能照明达不到标准;3、城市道路交通车辆 运动速度快,在晚间路灯照明对雾霾等穿透性能要求高,太阳能照明对 雾穿透霾等穿透性能差;4、成本价格远远高出传统路灯,投资回报低, 产品无法进入市场。
因此,新能源路灯技术上必须全面取得突破才能真正替代传统路 灯,广泛应用于城市道路照明。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种从根本上解决了城 市道路照明采用太阳能和风能提供电力的路灯替代传统市电路灯问题 的风光互补智能型路灯。
本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的: 一种风光互 补智能型路灯,包括高效微风发电机、边缘聚光太阳能电池组件、能源 管理模块、蓄电池、镇流器、光源、遥控检测装置,其中微风发电机、 太阳能电池组件、蓄电池、镇流器、光源,以及遥控检测装置均连接到 能源管理^t块,光源同时连接到镇流器,遥控;险测装置与能源管理^t块 之间通过无线连接。
该实用新型进一步具体为:
还包括市电以及低压开关电源,低压开关电源的输入端分别连接到能源管理模块及市电,输出端连接到光源。 所述蓄电池采用硅胶电池。
所述镇流器采用直流供电低压气体放电灯的电子镇流器。
所述光源采用气体放电灯。
所述光源是低压钠灯。
或者所述光源是低压钠灯和金卣灯组成的双光源。 或者所述光源是低压钠灯和发光二极管灯组成的双光源。 所述太阳能电池组件的发电板的边缘安置数个边缘聚光板,所述边 缘聚光板与发电板的边缘相连。
本实用新型风光互补智能型路灯的优点在于:风光互补智能型路灯 基于高效产能、整体节能策略结合存储、高效使用的技术,突破性地解 决上述难题。
风能和太阳能结合供电可以保障12个小时/天以上的照明,光照度、 对雾霾等穿透性能等与传统路灯一致,整体能量利用率是其它太阳能路 灯2倍以上,其价格成本与传统市电路灯的综合建设成本相接近,具有 很高的性能价格比和高的投资回报,因此,从根本解决了城市道路采用 太阳能路灯替代传统市电路灯的问题。让耗能的路灯转变为自身产能的 设备,实现了市政路灯"零能耗"的循环经济发展之路。
釆用独立供电的风光互补智能型路灯,除光照度、对雾霾等穿透性 能等与传统路灯一致外,太阳能独立供电可有效保障12个小时/天以上 的照明,突破性地解决了太阳能供电的要求,这样,对于新建的路灯, 可以不需要市电、不需要拉线,有效节省了传统路灯的综合建设成本, 实现了风光互补智能型路灯与传统市电路灯综合成本接近,而且,投入 运行后,利用阳光发电,无电费开支,将成为市场可以接受的太阳能路 灯产品。既克服了市电路灯依赖于市电,受"电荒"影响的局限性,又解 决了其它太阳能路灯太阳能供电时间短、照明效果差不能满足路灯照明 要求等问题,可以适宜不同条件下的应用需要。
并且风光互补智能型5^灯可以直接利用已有的线路,与市电连接, 优先使用风能、太阳能电力,通过市电作为后备电源补充太阳能不足的供电,任何时候照明不间断。在同等条件与成本价格下,与其它太阳能 路灯比较,减少了系统内部的损耗,这样可以相应地降低投入成本,因 此,风光互补智能型路灯对现有路灯改造方面,与传统市电路灯改造以 及其它与市电并网的太阳能路灯比较,在达到市电路灯性能的情况下,
投资成本可以降低40%以上。通过优先使用新能源电力,市电做为后备 电源补充, 一方面确保^各灯供电不间断,另一方面,充分利用太阳能实 现节能近90%以上,从根本解决了城市道路采用太阳能路灯替代传统市 电路灯的问题。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。 图l是本实用新型风光互补智能型路灯的原理图。 图2是光线照到太阳能发电板上的示意图。
图3是本实用新型风光互补智能型路灯的太阳能电池组件的采用边 缘聚光技术的发电板。
图4是采用本实用新型风光互补智能型路灯的一种具体路灯结构图。
具体实施方式
请参阅图1,是本实用新型风光互补智能型路灯的原理图。该风光 互补智能型路灯包括微风发电机1、太阳能电池组件2、能源管理模块3、 市电4、蓄电池5、镇流器6、光源7、遥控检测装置8,以及低压开关 电源9。
其中微风发电机l、太阳能电池组件2、蓄电池5、镇流器6、光源 7,以及遥控检测装置8均连接到能源管理模块3。光源7同时连接到镇 流器6。遥控检测装置8与能源管理模块3之间通过无线连接。低压开 关电源9输入端分别连接到能源管理模块3及市电4,输出端连接到光 源7。该蓄电池5采用硅胶电池。该镇流器6采用直流供电低压气体放 电灯的电子镇流器。该光源7采用气体放电灯等高光效光源。该风光互补智能型5^灯的工作原理如下所述:
微风发电机l利用风力资源产生电力,太阳能电池组件2利用阳光 产生电力。在白天,微风发电机1和太阳能电池组件2产生的电力,通 过能源管理模块3在蓄电池5中蓄存。由遥控检测装置8通过能源管理 模块3记忆路灯耗电模式。夜晚微风发电机1产生的电力由能源管理模 块3直接输出给光源7优先使用,节约蓄电池5的容量,减少电力损耗。 夜晚微风发电机1产生的电力不足时,能源管理模块3控制蓄电池5放 电产生24V直流电力通过镇流器6供光源7使用。
市电4作为后备电源补充微风发电机1和太阳能电池组件2产生的 电力不足时的供电。即当低压开关电源9检测到无充电(晚上发电板不 发电)和能源管理模块3的供电端无输出时,说明风光互补智能型路灯 的电量不足,在晚上当蓄电的能量不能满足系统供电要求时,为了保证 风光互补智能型路灯能够正常工作,确保城市道路照明需要,低压开关 电源9一方面完全断开系统通路,自动切换到市电4通路,并将交流电 转换为低压的直流电,替换系统的能量供电,保证系统正常工作;当检 测到有充电(白天发电板发电)时,表示天亮,自动关闭路灯的供电。 也就是,为了保证系统在天亮后自动关闭路灯,系统自动检测,当天亮 光强到一定程度(一般大于2~101x),自动关闭路灯,同时完全断开市 电4供电通路,保证节能而不浪费,完全避免白天亮灯的情况。
其中各部分的具体组成及作用如下所述。
樣吏风发电机1和太阳能电池组件2组成的高效发电系统:本实用新 型釆用边缘聚光太阳能电池组件和高效微风发电机产生新能源电力。
城市照明路灯的安全性能要求较高,使用时间很长, 一般都要求在 夜晚通宵亮灯。风光互4卜路智能型路灯利用新能源发电提供电力需要增 加新能源发电设备即太阳能电池组件和风力发电机,这两种设备都随着 发电功率的增加而增加重量和面积,这样使路灯抵抗大风天气的能力降 低,安全性能得不到保证。本实用新型采用边缘聚光型太阳能电池组件 和高效微风发电机解决这一 问题。
高效微风发电技术,采用收敛型进风口,航空动力型流线风罩内表面设计。按叶片扫风面积计算,转换效率达到90%,是一般风力发电机
的3倍
边缘聚光太阳能电池组件增强了光强度技术,同比增加单位发电量
20%以上;太阳能电池组件2中的日光发电板是风光互补智能型路灯的 利用日光发电的核心设备。发电板的功率和面积大小确定后,在一定的 曰照条件,发电量是确定。在发电板的功率和面积大小不变,日照条件 相同的情况,要提高发电量就需要技术上突破。我们通过边缘聚光技术, 在发电4反的功率和面积大小不变,日照条件相同的情况,突破性地提高 发电量。发电板发电量与日光量有关,太阳能发电的电流是按照太阳能 功率峰值即夏天中午烈日下太阳能电池输出进行设计,即理论条件为参
考设计的,而一年四季实际的日照量是与理论条件是有较大的差别。在 同等实际条件下,提高发电板接受日照量,收到更多光线,将会产生更 多的电能。本实用新型通过边缘聚光技术解决了此难题。普通发电板只 能够通过其接受面接受日光量,发电板的面积大小在设计完成后,就已 经确定。其面积大小确定后,其发电量就由某时刻的日照条件下接受日 光量的大小决定。
I=k I。
I —实际日光下,单电池板工作电流;10 —标准测试日光条件下, 单电池板工作电流;k—日照量系数; k=Q/ Qo
Q—实际日光下,接受日光量;Qo—标准日光下,接受日光量。 如图2所示,是光线照到太阳能发电板上的示意图。其中标号IO 代表太阳光线,标号20代表太阳能发电板。
边缘聚光技术就是"太阳聚光板"技术,如图3所示,就在原发电板 30的边缘安置复数个边缘聚光板40,所述边缘聚光板40 —端与发电板 30的边缘相连,且边缘聚光板40垂直于发电板30设置,图中光线ll 是直接到发电板30上的光线,光线12、 13、 14是先由边缘的边缘聚光 板40聚光到发电板30上的光线,从而让更多光聚焦到发电板30上,而 让发电板30收到更多光线,使发电效率更高。这样,Q变为Q+AQ,△ Q就是通过边缘聚光技术在发电板上增加的日光量;最后增加了电流 为I+AI。因此,在某时刻同等的日照条件下,通过边缘聚光技术提高 了发电量,比正常情况下提高发电量20%以上。
由该边缘聚光板40组成的边缘聚光设备还可以将单一的发电板的 造型更加美观,成为道路照明一道风景线。
能源管理模块3的电源管理在产品性能和可靠性最大化方面非常有 效,同时扩展了电池寿命。电源管理模块3采用了两阶段充电过程:
1、 在初始充电阶段,风光互补智能型路灯在微风发电机1、太阳能 电池组件2和蓄电池5之间产生直接连接,使蓄电池5能够在白天尽可 能的最大充电;
2、 一旦蓄电池5达到最佳水平,风光互补智能型路灯就切换到恒 电压充电模式,该模式使蓄电池5保持在他们的峰值状态,直到照明被 激活。
能源管理模块3在低电池量切断中也起到重要作用,防止在白天没 有接受到太阳能充电的情况下延长工作时间导致蓄电池5的损坏。然而, 低电池量切断的情况极少启动:首先,蓄电池5—般能维持5-7天工作 容量;第二,自动光控技术将接管光的输出水平,以努力维持相应于安 装位置和流行气候条件的最佳存储水平。
能源管理模块3还具有智能控制光源7的功能:
1、 智能节能控制模式1 一一下半夜自动降低灯泡功率。 采用下半夜自动降低光源7的功率,以降低路灯消耗的功率。这样,
能源管理模块3可以设置某个时间点后(比如,在下半夜的零点后或其 它时间点后),在该时间点后采用自动降低光源7功率,以降低路灯消耗 的功率;在下半夜,以前1个小时的路灯照明的能量,可以提供2个小 时的路灯照明,同比增加相应的照明时间1倍,即其它单位供电一小时 的能量,现可以实现2小时的照明供电,同比提高单位能量利用率50%;
2、 智能节能控制模式2—一关掉不过半数的灯具。 一条道路数盏路灯中,在下半夜,第一天控制奇数编号的路灯保持
照明,偶数编号的路灯保持关闭;下一天,反之,依次轮换。这样,同比提高单位能量利用率;
3、根据蓄电量分配照明时间等多种特殊功能,提高了现有能量的 利用率,即在节能模式下,根据现有蓄电池5的能量和当天补充的能量, 智能判断和调节路灯的照明时间和调节路灯的光强度来减少蓄电能量 的利用,建立当天的发电能量、蓄电现有能量和自动设定照明时间和调 节路灯的光强度,尽可能地减少一次放电放完,出现晚上灯不亮而无法 照明的情况,尽可能争取一年四季太阳能照明最大化。
能源管理模块3的零能量放电技术:通常铅酸电池在控制器保护下, 防止过充电和防过放,防过放电也就是说,在蓄电池5能量低到25%时, 为了保护蓄电池,提高使用寿命,这样,降低了能量的利用率。我们采 用硅胶电池时,在能源管理模块3中设置"零能量放电技术",具有以下 功能:
1 )具有以下保护功能:
a. 防止任何负载短路的电路保护;
b. 防止负载、发电板或蓄设备极性接反的电路保护;
c. 防止控制器及其它设备内部短路的电路保护;
d. 防止蓄电池的过充、过放电路保护;
e. 防止夜间蓄电池通过发电板方向》文电保护;
2) 光、时控功能:光控开关,时控或光/时混合控制开关: 光控开关:根据天黑和天亮的光来控制路灯的开启与关闭,实现适
需照明;当天黑光弱到一定程度(一般小于2〜101x),自动开启路灯, 保证道路照明的需要;当天亮光强到一定程度(一般大于2〜101x),自 动关闭路灯,保证节能不浪费;
时控或光/时混合控制开关:时控就是通过时间进行控制,定点时间 开启/关闭路灯,多时段控制开启/关闭功能等;光/时混合控制就是上述 光控和时控的结合,具有处理多任务的能力;
3) 温度补偿:具有温度补偿功能,适合恶劣环境下使用;
4) 具有各种保护功能:防过热即通过检测蓄电设备的温度对蓄电 池保护。防雷击、防腐。即该能源管理模块可以在非常恶劣的气候条件下很好的工作;
5)充电调节功能:正常电压充电是基于晴天日光充沛的情况下的 充电模式,但是不可能一年四季都是夏季和晴天。如果在冬天和阴雨天 的情况下,低压达不到正常电压充电,充电不工作,那么在冬天和阴雨 天的能量就丢弃了。该电路中采用低压充电技术,即低压充电能力:在 多云阴雨天,日光与太阳天相比较弱,电压也较低,该能源管理模块具 有在此种情况下自动调节到低压充电模式的充电功能,实现对蓄电设备 最佳的充电。这样,实现了太阳能在全气候的充电能力;
6 )釆用PWM (脉冲调制)调制方式,能有效控制蓄电池的充放电, 延长蓄电池使用寿命;
7)充电、放电、容量、系统故障等面板显示功能:通过设置键设 置和电脑通信(有线/无线)连接的模式。
新能源路灯是一种环保产品,但是蓄电的铅酸蓄电池属非环保产 品,在达到使用寿命后更换的蓄电池容易产生二次污染。本实用新型的 蓄电池5利用硅能电池设备蓄电,彻底解决了蓄电设备对环境的污染问 题。
镇流器6是风光互补智能型路灯系统的气体放电灯的激励设备一一 直流供电低压气体放电灯的电子镇流设备。可在输入的直流电压(12V 或24V、 36V、 48V等)情况下,直接驱动气体》文电灯,克^^了直流驱 动气体放电灯等高光效光源需要加装逆变器造成耗能过大的缺点,使太 阳能照明系统的使用最高光效光源保证最佳照度的同时,延长了照明时 间的同时也降低了系统的成本。
以前使用的镇流设备是传统自藕漏磁电感镇流器,因为自身体积 大、重量重,自身损耗大(18%),在工频供电的条件下,有明显的频闪 效应,影响了气体放电灯的光效提高,输出功率随供电电压的波动变化 较大,严重影响了灯管的工作寿命,能耗很高等缺点,严重制约了太阳 能路灯的广泛应用。本实用新型采用直流供电低压气体放电灯的电子镇 流器:可在输入的直流电压(12V或24V、 36V、 48V等)情况下,产 生稳定的高输出的频率激励气体,直接驱动气体放电灯,高频点燃,无频闪。具有如下特性:
体积小,重量轻,自身损耗小(3%);高功率因素99%,恒功率输 出(100V-260V),电流谐波(<10%),电流波峰比(<1.5%);高频点燃, 无频闪,提高发光效率10%以上,延长灯管寿命2.5倍;综合节能 30%-40%;可调光型,综合节能50%-70%;等亮度条件下,节能50%; 设计有设置调光方式,调光调幅等功能。
遥控检测装置8具有维护控制功能:为了防盗和防止不必要的人为 破坏,将放置能源管理模块3和蓄电池5的盒子一般安装在路灯杆的上 部,较高处,人们不容易接触到的高空。这样布置有利于防盗和防止不 必要的人为破坏,但是不便于设备的维护,高空作业需要专用的高空作 业设备,提高了日常维护成本。因此,增加了无线遥控检测控制功能, 通过无线模块的通信,在地面上的遥控检测装置8可以检测到能源管理 模块3的性能参数:发电板充电的性能参数,蓄电池的电量参数,显示 电压、电流、蓄电量状态和控制器设置的参数等系统参数。并且还可以 通过通信模块的无线连接来对该能源管理模块3的参数进行设置。
可通过仿真测试路灯开启工作情况。因为正常情况下,系统白天充 电蓄电,晚上开启。但是白天维护时需要通过人为断开充电电路,仿真 晚上,来测试路灯开启工作情况。在能源管理模块3上内置了此项功能, 在地面上,就很容易通过无线连接的遥控检测装置8来仿真测试路灯开 启工作情况,来检测系统的综合运行情况,减少了不必要的高空作业,
提高了维护人员安全,同时减少了专用高空作业设备的使用,减少了日 常维护成本。
路灯在晚上工作期间,通过无线连接来对该遥控检测装置8进行手 动设置,为了节省能量,可以设置本晚或几天内晚上工作时间的模式, 如亮灯2小时、4小时或6小时等,过了设定时间后恢复正常工作。如: 今晚设置工作6小时,明天恢复正常工作时间IO小时等。
低压开关电源9是风光互补智能型路灯的供电线路与市电4线路汇 接的设备,实现双路供电,将市电4作为后备电源,双路供电在一定情 况下自动切换,同时该设备将市电4的交流和220V高压实现电压和交流/直流的变换,整个系统都统一在直流低压输出。
如图4所示,是采用本实用新型风光互补智能型路灯的一种具体路
灯结构图。包括微风发电机41、太阳能电池组件42、光源43、能源管 理模块44、灯杆45和蓄电池、镇流器、低压开关电源、基础设施及辅 助设备等。风光互补智能型路灯在白天强光日照一天,晚上路灯工作12 小时以上,连续5天阴雨无风天气不受影响。
风光互补智能型路灯的辅助设备:除微风发电机41、太阳能电池组 件42外和能源管理模块44外,风光互补智能型路灯还需选用以下设备:
A、低压开关电源:
因为一段道路的路灯,不仅是看在变压器附近的路灯工作电压正 常,而且还有保证离变压器最远端的路灯工作的电压、电流正常,即末 端路灯工作正常,要保证末端路灯工作正常,则需要考虑线路线损和能 量的衰减,而线损和能量的衰减需要通过变压器进行能量补偿和电缆来 减少线损,这样,对变压器和电缆的投资成本较高。比如,220V路灯在 电压波动范围为180V—250V,那么变压器和电缆的必须确保经过线路 传输的能量衰减和线损后,末端路灯不能低于180V,这也就决定了变 压器和电缆的投资成本。而低压并网开关技术,其直流电压很低, 一般 为24V,变压的交流电压范围可以是85V—250V,这样,末端5^灯工作 正常的电压为85V时,正常的市电路灯根本是不能工作的,而设计的低 压开关技术依然可以使路灯正常工作。因此,这对变压器和电缆的要求 就降低很多,同比投入成本也就降低很多。
同时,高光效低功率替代低光效大功率,线缆传输的额定电流降低 了 70%,因此,变压器和电缆的投资降低了 60%以上。
一般与市电连接、并网适合于现有路灯改造,直接利用现有的基础 设施,因为低压并网要求低,对现有的运行多年的线路和变压器基本不 需要升级就可以直接利用,节省了建设成本。
通过低压开关电源将风光互补智能型路灯的供电与市电系统供电 汇接,实现双路供电,优先使用系统自发的电能,市电电源作为后备电 源,当系统供电不足等情况下,自动切换到市电电源。整个系统采用直流低压直流电压24V (可以选择12V、 36V、 48V等)供电, 一方面克 服了其它系统交流供电需要加装逆变器造成耗能过大的缺点,另一方 面,克服了交流电压供电对变压器较高的要求,因为能量衰减,路灯线 路能量衰减,电压下降,当电压低到一定范围后,而影响到末端路灯的 无法正常工作。但是交流的衰减不会影响到低压输出,因为交流电压与 低压具有很大的电压差范围,即使在较大的允许衰减的域值范围而不会 影响正常工作,可以较好地满足低压供电要求,这样,市电后备线路电 缆和变压器的技术要求和标准降低了许多,使风光互补智能型路灯在高 光效和最佳照度的同时,通过整体节能的实现,达到了延长了照明时间 的同时也降低了整个系统的成本。
低压开关电源是风光互补智能型路灯系统的供电线路与市电线路 汇接的设备,实现双路供电,将市电作为后备电源,双路供电在一定情 况下自动切换,同时该设备将市电的交流和220V高压实现电压和交流/ 直流的变换,整个系统都统一在直流低压输出。
非常适合于现有的市电路灯改造为风光互补智能型路灯。对现有的 市电if各灯改造,采用低压开关电源切换器实现与市电汇接,双路供电, 既可以充分利用现有的电路资源设备,经济而不造成浪费,又确保了实 用的照明效果,不会因为太阳能不足而影响路灯工作。
B、光源
太阳能路灯是否能够满足的实际需要,与光源密切相关。太阳能发 电量是有限的,如果有限的电量与低光效大功率的光源结合,可能短短 的2-3小时就会耗尽全部能量。如果太阳能的能量只能提供250W的高 压钠灯工作3小时,那么达到同样路灯光照度下,而该能量可以提供90W 的低压钠灯工作IO小时以上,即一晚的照明,因此,太阳能^各灯的整体 节能策略就需要将太阳能与低功率高光效的光源有机结合。
我们通过高光效低功率替代低光效大功率,将高效光源和激励技术 相结合,产生高光照度,这样光照度、对雾霾等穿透性能等与传统路灯 就可以达到一致,实现了同比降低单位功耗,节省了能量2.5倍。
由于目前的光伏电池的转换效率和现有的技术条件制约,每天光伏发电量是有限的,不可能与市电一样,电量供应无限量,因此,在路灯
光源不可能采用传统路灯大功率,耗能很大的光源,如:大功率的高压 钠灯等光源。根据城市路灯照明的要求,也不可能使用只节能,光效低, 对雾穿透性差的LED、节能灯等光源。设计中需要匹配光效高,节能效 果佳,对雾穿透性强的光源,实现整体节能的最佳结合。
以金属钠作为发光物质的低气压放电灯称为低压钠灯。低压钠灯与 其他光源不同,其发射波长为589.0nm和589.6nm的色光,这两条黄色 谱线的位置靠近人眼最灵敏的波长555.0nm的绿色谱线,既具有高的发 光效率,又在人眼中不产生色差,因此视见分辨率高,对比度好,而且 发光效率高达180-200流明/瓦,居所有人造光源之首。适用于道路、 高架桥、隧道和交叉路口等高能见度的地方。低压钠灯还具有不眩目, 不会产生因环境气体的蚀化作用而引起灯具光学系统过早损坏的现象。
低压钠灯的发光效率可达2001m/w是电光源中光效最高的一种光 源,发光效率特高,非常省电。显黄色光,有驱雾功能;光通量维持率 高,寿命长一一寿命长达18000小时。需要配备整流器启辉器才能启动。
低压钠灯却是一种很经济的节能光源。例如,以55瓦低压钠灯取代 250瓦高压汞灯作为公路照明光源,不但路面照度可以提高30%,而且 每年每公里(按20支灯计算)可节电11000多度。据了解在英国的公路 照明中,低压钠灯约占80%左右。国外低压钠灯还广泛用于高速公路、 郊区公路、码头、水路、矿区、堆栈、船鸡和隧道等场所照明,另外, 作为特技摄影、暗室照明及某些光学仪器,低压钠灯是不可少的。
低压钠灯的效率却非常高,比普通电灯泡高出约十五倍。比节能灯 泡高出约3倍。其中低压钠灯可达200Lm/W左右,是目前所有灯源中 效率最高者。
低压钠灯高光效2001m/W及寿命长,不受环境温度影响的优点,是 太阳能照明系统的最佳选配光源及电器系统。
低压钠灯配置做路灯的功率有18W、 26W、 35W、 36W、 55W、 65W、 卯W、 130W 150W等。根据具体需要还可以选择:金囟灯、高压钠灯等 光源,应用在特殊场合。一般配置如下:
太阳能庭院灯可适用12v/24V供电,18W/26W低压钠灯; 太阳能4-6米高人行道路灯可选用24V供电,35W低压钠灯; 太阳能6-8米高路灯可选用24V供电,55W低压钠灯; 太阳能高杆灯可选用36V供电,90W低压钠灯; 隧道照明可以用35W-90W之间的低压钠灯; 双光源互补:
低压钠灯显橙黄色,显色指数低,为了既充分利用低压钠灯的高光 效和高效的节能性能,又可以提高显色性,采用低压钠灯+金囟灯或LED (发光二极管)灯等形成双光源,光效性和显色性互补,解决在一些特 殊的应用场所的特殊应用要求。
C、 灯罩
灯罩是风光互补智能型路灯的光源固定和聚光与反光设备, 一般安 装在离地面6米以上,光照范围为20-30米直径圓范围。
D、 蓄电和控制盒
蓄电和控制盒是风光互补智能型路灯的安置蓄电池、能源管理模 块、低压开关光源、线缆、保险等设备的装置, 一般安置在离地面6米 以上位置,以便防止人为破坏和被盗窃,也可以安装在灯杆的下部或埋 在地面以下位置。具有通风、散热、防水功能。
E、 灯杆
安装发电板在灯杆上时,造型美观。
路灯安装在原有路灯基础(高1500*宽1000mm)上,螺栓连接; 微风发电机安装在灯杆的顶端,采风效果好,利用高强度紧固件固
定;
灯杆上有支架用于支撑发电板,发电板安装在镀锌的钢制支架上, 要在多处固定,以确保安装牢固。灯杆和发电板支架必须能够抵抗 120Km/h的暴风而不被损坏。
发电板必须安装在一个固定的角度(面朝南),而且四周不能有任 何遮挡,以使发电板在每个月份中能够获得最大的发电量(即平均辐射量最差的月份)。
发电板的支架一般为镀锌的钢制支架,紧固件采用不锈钢材料、电 镀材料、尼龙材料或其它防腐蚀材料组成,具有足够的强度。
F、避雷装置
1) 、避雷装置的功能
避雷装置包括两部分:避雷针和避雷地网。
避雷针通过导线与避雷地网连接,组成一个避雷系统,用于保护太 阳能供电系统以及主机等设备和器件
2) 、避雷装置的性能特点 避雷装置具有良好的防锈、防腐蚀的能力。
综上所述,风光互补智能型路灯是专门针对市政照明节能而开发的 一种新型太阳能路灯,白天日光发电蓄电,晚上自动开启,发光效果完 全可以与市电路灯媲美。利用阳光发电,让耗能的路灯转变为自身产能 的设备,实现了市政路灯"零能耗"的循环经济发展之路,是兼具经济效 益和社会效益于一身的新型高科技环保节能产品。
既适宜于效益型发展城市,也适宜于电力资源缺乏的城市与地区。 不仅可以应用于新建的路灯,还可以用于对现有路灯进行节能改造。具 有非常大的性能价格比,具有非常广阔的前景。

Claims (7)

1. 一种风光互补智能型路灯,包括光源,其特征在于:还包括微风发电机、太阳能电池组件、能源管理模块、蓄电池、镇流器、遥控检测装置,其中微风发电机、太阳能电池组件、蓄电池、镇流器、光源,以及遥控检测装置均连接到能源管理模块,光源同时连接到镇流器,遥控检测装置与能源管理模块之间通过无线连接。
2. 如权利要求1所述的风光互补智能型路灯,其特征在于:还包括 市电以及低压开关电源,低压开关电源的输入端分别连接到能源管理模 块及市电,输出端连接到光源。
3. 如权利要求1所述的风光互补智能型路灯,其特征在于:所述蓄 电池采用》圭力交电池。
4. 如权利要求1所述的风光互补智能型路灯,其特征在于:所述光 源是低压钠灯和金卣灯组成的双光源。
5. 如权利要求1所述的风光互补智能型路灯,其特征在于:所述光 源是低压钠灯和发光二极管灯组成的双光源。
6. 如权利要求1所述的风光互补智能型路灯,其特征在于:所述太 阳能电池组件的发电板的边缘安置边缘聚光板,所述边缘聚光板一端与 发电板的边缘相连。
7. 如权利要求6所述的风光互补智能型路灯,其特征在于:所述边 缘聚光板垂直于发电板设置。
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