太阳能路灯工作原理与流程，太阳能路灯详细设计方案

　　在能源日益短缺、环境污染和环境保护越来越受重视的情况下，充分开发利用太阳能已成为当前社会各界所关注的焦点之一。太阳能路灯作为新能源的一种典型应用，在国内的不少地区都有相应的应用实例。太阳能路灯具有安装后无需支付电费、无需架设输电线路或铺设电缆、清洁环保、维护费用低等优点，受到了相关方的青睐，在很多城市和乡村都能看见以试验或示范形式出现的太阳能路灯。但目前太阳能路灯在应用中也存在不少问题，随着实际应用的增多，接到用户投诉和报修的问题也越来越多。

　　1　太阳能路灯系统组成及使用中存在的问题

　　太阳能照明系统可以分成3大类型，包括独立系统、并网系统和混合系统。独立系统常见于居民区路灯、停车场标志灯和电网公共照明系统，它们通常需要电池，有较高的存储修复损耗和维护费用。

　　太阳能独立路灯系统根据负载可分成交流型和直流型，如图所示。目前由于主流灯具都是交流灯具，因此第1类太阳能照明系统应用较多（如太阳能低压节能灯） 。第2 类太阳能照明系统由于受目前光效、成本等因素影响，使用量还不大，但随着今后技术的革新，其使用也会越来越多。无极灯太阳能路灯的系统组成。

　　在保证灯具在规定工作条件的情况下，系统配置的好坏主要看太阳能组件、路灯控制器、蓄电池之间的匹配与否。而根据目前太阳能路灯出现的问题和当前的技术水平，存在的问题主要有2点：

　　（1）路灯在使用一段时间后，经常几天不工作;（2）设计蓄电池使用寿命在2～5年左右，实际蓄电池使用往往低于设计寿命，甚至不足1年。

　　2　问题分析

　　不少厂家在路灯配置时不关注各个地区日照的具体不同，只是经验性地选配光伏组件，有时候为了满足客户低成本的要求，低配了太阳能组件，或者只考虑单日发电量与耗电的匹配，而没有考虑蓄电池充电问题。

　　（1）路灯在使用一段时间后，经常几天不工作。

　　出现该问题的主要原因在于组件配置过低，也会有蓄电池配置过高的情况，但主要还是前者。连续几天阴雨后，路灯系统蓄电池会过放，控制器会出现过放保护，此时如果太阳能发电量偏少，蓄电池电压达不到控制器的恢复放电电压，控制器与负载间一直断电，组件容量过小或阴雨天过长必然导致长时间不放电。因此在组件容量计算时需要考虑蓄电池充电时间问题，尽可能2～3天充满。

　　（2）设计蓄电池使用寿命在2～5年左右，实际蓄电池使用往往低于设计寿命，甚至不足1年。

　　出现该问题的主要原因在于蓄电池配置或工作不当。比如蓄电池容量相对于连续阴雨的天数偏小，或蓄电池工作时一直处于深度循环。其中第2种是主要原因。

　　有些厂家，为了减少出现上面问题，往往把控制器恢复放电电压设置过小，导致蓄电池往往充电很少就又处于放电状态，没有很好利用蓄电池，减少了其使用寿命。

　　因此在控制器恢复放电的电压设置上需要合理选择。

　　3　系统优化配置步骤

　　以下就配置及以上问题提出相应的应对和优化方法。

　　以24V的40W无极灯为例，按每天使用小时数为8h、连续阴雨天4天要求，在镇江应用时，结合当地光照（如表1）具体配置步骤如下：

　　（1）先确定蓄电池容量。

　　配置蓄电池时考虑放电深度0175、充放电效率0185及安全系数111等，根据负载估算蓄电池容量：

　　111 &TImes;40 &TImes;8 &TImes;4 ÷0185 ÷0175 ÷24 = 9211Ah此时实际选用2个12V /100Ah蓄电池串联即可。

　　（2）初步配置太阳能组件。

　　在配置组件时参照当地日照辐射量，选取合适的倾斜角，和并网发电不同，太阳能路灯应保证最低日照月份辐射尽可能大，如表1 所示。此时倾斜角在30°，最低辐射在10月份，只有4113kWh /m2 /d，折算到标准日照强度1kW /m2 时为4113h /d。

　　考虑发电量会受方位角、灰尘、局部阳光遮挡、组件的光电转换效率和系统其他效率损失等影响，系统设计寿命期内平均发电效率按78%取值，同时考虑蓄电池系统效率问题。

　　光伏组件容量= 40 &TImes;8 ×111 ÷0185 ÷4113 ÷0178 = 12816Wp。此时如果以为组件130Wp 够了，很可能出现上面连续几天路灯不工作现象。

　　（3）优化组件配置

　　考虑到路灯连续工作要求在4天，为了保证在连续4天放电后，能尽快恢复工作，组件容量需增大，缩短充满电时间，如果当地连续4天阴雨的天数较多，则充电时间要控制在2天以内。

　　以选用160Wp 组件为例，估算充电时间。充电效率在019～0195，取019。

平均蓄电池充电时间= 2 ×100 ×12 ×0175 / （019×0178 ×