淺談風光互補發(fā)電系統(tǒng)在傳統(tǒng)路燈系統(tǒng)的應用

湛江市第二技工學校 黃康禎

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淺談風光互補發(fā)電系統(tǒng)在傳統(tǒng)路燈系統(tǒng)的應用

湛江市第二技工學校 黃康禎

【摘要】風光互補發(fā)電系統(tǒng)是用風能和太陽能轉換成可用的電能裝置。具有使大地自然的能源再生性與互補性。應用在傳統(tǒng)的路燈系統(tǒng)中能降低供電能耗及成本，同時也避免了能源轉換過程中所造成的污染。實現(xiàn)了環(huán)境保護，提高了經(jīng)濟效益、具有實用性、安全性與可靠性等優(yōu)點。

【關鍵詞】風光互補發(fā)電系統(tǒng)；傳統(tǒng)路燈；應用

0 概述

隨著生活的進步，科學不斷地發(fā)展，城市不斷地美化，道路也不斷伸張。路燈成了我們生活中必不可少的室外照明工具。傳統(tǒng)路燈的安裝是根據(jù)光度及其道路長度的設計安裝，由于道路的長度較長及延伸到偏遠的郊外。不僅配電難，鋪設電纜成本高，線損大，而且使整個工程成本大大提高和造成不必要的能源損耗。因此在傳統(tǒng)路燈系統(tǒng)里應用風光互補系統(tǒng)可使路燈系統(tǒng)變得更加優(yōu)化。

風光互補發(fā)電系統(tǒng)的能源來自于大自然豐富能源的風能和太陽能，風能和太陽能是大自然季節(jié)性的優(yōu)勢：白天太陽光強，夜晚風大，夏天日照好，冬春季節(jié)風大、日照弱等自然能源的特點。而風光互補發(fā)電系統(tǒng)恰好能夠彌補這種季節(jié)性的缺點，使能源的產(chǎn)生與能源的轉換能夠得到互補。

1 傳統(tǒng)路燈原理系統(tǒng)原理

圖1-1

從上述傳統(tǒng)路燈的方框圖1-1可以看出整個路燈工作系統(tǒng)的復雜性，工程最大，能耗大。將圖示1-1傳統(tǒng)路燈系統(tǒng)用風光互補發(fā)電系統(tǒng)來替代。不但能實現(xiàn)能源的充分利用，同時也降低了成本。達到一次投資，長期回報。

2 用風光互補發(fā)電系統(tǒng)的改造方案

以我們現(xiàn)在的路燈（一般是40W的節(jié)能燈），使用為例，如表1-1所示。

生產(chǎn)廠家：上海思源致遠綠色能源有限公司。

3 風光互補發(fā)電系統(tǒng)的簡述

風光互補發(fā)電系統(tǒng)主要由風力發(fā)電機組、太陽能光伏電池、控制器、蓄電池組、直流路燈等部分組成（見圖1-2）。

表1-1

圖1-2 系統(tǒng)結構圖

發(fā)電部分：

由發(fā)電機和太陽能電池板矩陣組成，完成風能轉換成電能和光能轉換成電能的雙能源轉換發(fā)電系統(tǒng)。

3.1 風力發(fā)電機的工作原理

風力發(fā)電部分是利用風力機將風能轉化成機械能，然后通過風力發(fā)電機轉換成電能，再通過控制器對蓄電池充電和路燈供電。如上述的型號：FD2.0-0.3/8風力發(fā)電機。

表1-2 風力發(fā)電機組特性參數(shù)

從表1-2可知型號：FD2.0-0.3/8發(fā)電機的工作風速范圍3~25m/s、額定風速8 m/s。經(jīng)過風力氣象表查得3~25（m/s）的風級數(shù)是1~10級風，只要當?shù)仫L能達到5級風力發(fā)電機就能發(fā)出300W額定容量。根據(jù)廣東省氣象臺預報，廣東各地區(qū)在春、秋、冬季節(jié)風力常在4~6級的范圍。如果要準確設計請查詢安裝地點的氣象臺報告。

3.2 太陽能電池的工作原理

太陽能光伏電池發(fā)電是利用太陽能電池的光伏效應將光能轉化成電能，經(jīng)過控制器的控制進行蓄電池充電和路燈供電控制。如上述型號：TPM-140SM的太陽能電池組。

表1-3 太陽能電池組件特性參數(shù)

根據(jù)廣東省氣象臺預報廣東各地的陽光照射時間長，按季節(jié)分，夏、秋季節(jié)的日照時間為早上7：30~下午的18：00，日照時間9.5小時；春季日照時間為中午11：00~下午16：00，日照時間5小時。如要安裝與實地氣象為準。

3.3 風光互補控制器

穩(wěn)定風光各路發(fā)電輸出電壓自動調(diào)制成系統(tǒng)匹配電壓。完成整個路燈控制系統(tǒng)各部分連接，以及蓄電池充電的自動控制。該裝置能根據(jù)日照強弱、風力的大小和負荷的變化，不斷對蓄電池組的工作狀態(tài)進行切換和調(diào)節(jié)：一方面把調(diào)整后的電能直接送往直流負荷。另一方面把多余的電能送往蓄電池組儲存。當發(fā)電量不能滿足負載需要時，控制器又把蓄電池的電能送往負載。使其在充電、放電或浮充電等多種工作情況下交替運行，從而保證風光互補發(fā)電系統(tǒng)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性。如上述的智能控制器型號：ZYK-Ⅱ。

性能指標如下：

◆風力機額定功率：300W ◆光伏功率：150W

◆最大充電電流： 25A ◆每路最大負載電流：DC 5A

◆每路最大輸出功率：120W ◆過充保護電壓：29.2±0.2V

◆浮沖電壓：22.2±0.2V ◆過放恢復電壓：24.8±0.2V

◆空載損耗：≤20mA ◆環(huán)境溫度：-10℃ ~40℃

◆防護級級：IP22

主要特點：兩段式的充電方式，提高蓄電池使用壽命。獨立控制兩路直流負載，負載工作時間可靈活控制。五種負載控制方式：全光控制、光時控制、晚上兩段控制、白天兩段控制、全時控制。蓄電池浮沖電壓、過放電壓都可以分別設置。過載、短路保護：1.25倍額定電流60s，1.5倍額定電流5s時過載保護動作；大于3倍額定電流0.5s時短路保護動作。當風機輸出電壓超過了蓄電池的充電電壓，系統(tǒng)對風機進行泄荷。操作簡便，四位LED加上兩個按鍵，方便用戶參數(shù)設置。

3.4 蓄電池

蓄電池在系統(tǒng)中同時起到能量調(diào)節(jié)和平衡路燈運行的作用。它將風力發(fā)電機和太陽能電池輸出的電能轉化為化學能儲存起來，以供電能不足時使用。在常用蓄電池中，主要有鉛酸蓄電池、堿性鎳蓄電池和鐵鎳蓄電池等。其中鉛酸蓄電池價格低廉，性能可靠，安全性高，且技術上又不斷進步和完善。得到廣泛應用。型號：6-JFM-100，JFM系統(tǒng)膠體鉛酸電池。標準電壓：12V，標稱容量：100Ah。表1中選用兩個電池，串聯(lián)使用滿足系統(tǒng)供電壓。

3.5 路燈燈源

燈源的作用是把風光互補發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出來的電轉換成光能，也是最終的目的。在不同的場所要求的亮度不同，燈源的選擇種類，功率也不同。表1上用的是電壓：24V、功率：40W的LVD無極燈。由于它產(chǎn)生的光亮度質(zhì)量高，壽命長，節(jié)省維護。

表1-4 下列常用燈源性能一覽表

3.6 風光互補路燈系統(tǒng)的組成

圖1-3 風光互補路燈系統(tǒng)的組成圖

4 結束語

根據(jù)上述對風光互補發(fā)電路燈系統(tǒng)的簡述，風光互補發(fā)電系統(tǒng)是利用風能和太陽能在時間上和地域上的互補性，互補性使風光互補發(fā)電系統(tǒng)在資源上具有最佳的匹配性。也是根據(jù)自然資源，風和光的能源轉換，發(fā)電、蓄電和儲電，風光互補發(fā)電系統(tǒng)構成了一個完美的獨立電源系統(tǒng)，應用在傳統(tǒng)的路燈系統(tǒng)能使路燈越離市電網(wǎng)運行，越離偏遠郊外由于鋪設電纜和配電難，安裝難的問題。應用在傳統(tǒng)的路燈系統(tǒng)中能降低供電損耗及成本，同時也避免了能源轉換過程中所造成的污染。實現(xiàn)了環(huán)境保護、提高了經(jīng)濟效益、具有實用性、安全性與可靠性等優(yōu)點。

參考文獻

[1]蘇紹雷.風力發(fā)電設計與運行維護[M].北京:中國電力出版社,2003.

[2]趙爭嗚,劉建政.太陽能光伏發(fā)電及其應用[M].北京:科學出版社,2005.

[3]李鐘實.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計施工與維護[M].北京:人民郵電出版社,2010.

[4]上海思源致遠綠色能源有限公司《風光互補路燈系統(tǒng)介紹》.