隨著太陽電池轉換效率和生產技術的不斷提高，太陽能光伏發電的應用越來越廣泛，在照明領域，太陽能路燈作為光伏發電系統在國內的主要應用模式，被越來越多的所認識并接受。編者通過對多家公司的太陽能路燈資料進行分析，發現很多人在太陽能路燈系統設計時考慮比較偏面，比如，對峰值時間的考慮、蓄電池容量的選擇以及對連續陰雨天的理解等。 本文結合工作中的實際經驗，對太陽能路燈的設計要點作進一步的探討與分析。 1 太陽能路燈的基本結構及工作原理 1.1 太陽能路燈基本結構 太陽能路燈主要由太陽電池組件、組件、支架、光源、控制器、蓄電池、燈桿等幾部分組成。 1.2 太陽能路燈的工作原理 太陽能路燈利用太陽電池的光生伏特效應原理，白天太陽電池吸收太陽能光子能量產生電能，通過控制器儲存在蓄電池里，當夜幕降臨或燈具周圍光照度較低時，蓄電池通過控制器向光源供電一直到設定的時間后切斷。 2 路燈設計所需的數據 2.1 通過已知太陽能路燈使用地來查找使用地的經度與緯度。通過（中國不同傾斜面上太陽輻射數據庫）來確定太陽電池組件的傾斜角與方位角及計算該地區的太陽能標準峰值日照時間。 2.2 路燈所選用光源的功率（W）。光源功率的大小直接影響著整個系統的參數穩定性。 2.3 太陽能路燈每天晚上工作的時間（H）。這是決定太陽能路燈系統中組件大小的核心參數，通過確定工作時間，可以初步計算負載每天的功耗和與之相應的太陽電池組件的充電電流。 2.4 太陽能路燈需要保持的連續陰雨天數（d）。這個參數決定了蓄電池容量的大小及陰雨天過后恢復電池容量所需要的太陽電池組件功率。 2.5 確定兩個連續陰雨天之間的間隔天數D。這是決定系統在一個連續陰雨天過后充滿蓄電池所需要的電池組件功率。 3 太陽能路燈系統設計思路與要點 太陽能光伏發電系統的基本原理相同，因而太陽能路燈的設計思路也可依據一般的太陽能發電系統，先確定光源的功率，每天的工作時間，保證幾個陰雨天然后計算蓄電池的容量和太陽電池組件的功率。但太陽能路燈又有其特殊性，需要確保系統工作的穩定與可靠，所以在設計時需要特別注意。 3.1 太陽電池組件 太陽電池組件的電壓會隨著溫度的升高而降低，由于高溫的影響，電池組件的電壓損失約 2V，而充電過程控制器上的二極管壓降 0.7V，所以選擇工作電壓為 18V 的組件。由于太陽能路燈的特殊性，太陽能電池板一般安裝在燈桿上，對于路燈桿而言，一般都是 5 米以上，重心較高，而且大部分太陽電池板都是懸掛式，為增強整套設備的抗風力，一般選擇多塊太陽電池板組成所需要的組件功率。 3.2 蓄電池（組） 在選擇蓄電池時，須要考慮放電率對蓄電池容量的影響，溫度對蓄電池容量的影響，放電深度對蓄電池容量的影響等幾個方面。所以一定要選用深循環的太陽能專用蓄電池。蓄電池在進行并聯連接時，需要考慮各單體電池間的不平衡影響，通常情況下并聯組數不宜超過 4 組。 3.3 控制器 控制器是整個路燈系統中充當管理者的關鍵部件，它的最大功能是對蓄電池進行全面的管理，好的控制器應當根據蓄電池的特性，設定各個關鍵參數點，比如蓄電池的過充點、過放點，恢復連接點及SOC放電控制等。在選擇路燈控制器時，特別需要注意控制器恢復連接點參數，由于蓄電池有電壓自恢復特性，當蓄電池處于過放電狀態時，控制器切斷負載，隨后蓄電池電壓恢復，如果些時控制器各參數點設置不當，則可能出現燈具閃爍不定，縮短蓄電池和光源的壽命。 3.4 光源的選擇 光源的選型對于太陽能路燈來說是最關鍵的一步，目前針對太陽能路燈專用的光源較少，為減少有限能量的損失，光源盡量選直流光源。目前常見的光源有直流節能燈、高頻無極燈、低壓鈉燈和LED光源。LED 作為半導體光源，其發展勢頭強勁，是太陽能路燈最為理想的光源，LED路燈光源是一款多功能、環保節能型路燈光源，適合在各種場合的照明使用。LED路燈驅動器是專門針對LED路燈系統所研發的產品，用于提供LED燈具穩定的電源。運用先進的電子電力技術，設計了高效率增強以及超節能脈波寬度調變（PWM）兩種輸出模式，配合時間控制，可以在需要的時候（上半夜天黑人多車多的時候）以高效率增強模式點亮LED燈具，提供良好的照明，而其它時間段（后半夜人車稀少的時候）則以超節能模式輸出，節約蓄電池的電力的消耗。另外，國內大部分太陽能路燈項目照明亮度需滿足城市道路照明標準。 4 結束語 太陽能路燈的設計需要科學、合理，除了上述幾點，還需要考慮路燈整體的結構，特別是路燈的抗風力的計算以及結合城市道路設計路燈整體的美觀性總之，影響太陽能路燈性能的因素很多，不一一贅述，一些人在設計太陽能路燈系統時往往把日照時間看作太陽能峰值時數，其實這是不正確的，這樣設計的結果會導致整個系統的不穩定性。只有掌握了使用地的詳細氣象資源及使用條件，再結合實際經驗，優化系統設計，才能確保太陽能路燈能正常工作。 來源：太陽能光伏網 |
