太陽能LED 路燈在響水援建工程中的應(yīng)用淺析

夏學(xué)榮

（鹽城市路燈管理處，江蘇鹽城 224005）

0 引言

鹽城市響水“3·21”特大事故發(fā)生后，鹽城市委、市政府現(xiàn)場(chǎng)會(huì)辦，要求盡快對(duì)326 省道（沈海高速響水出口向東至福港大酒店段）的路燈設(shè)施進(jìn)行改造（以下簡(jiǎn)稱“響水援建工程”）。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

“響水援建工程”位于沈海高速響水出口向東至福港大酒店段，線路長23.6km，現(xiàn)有路燈510 桿。事故發(fā)生后，該路段的整套路燈設(shè)施受損嚴(yán)重，照明系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。

險(xiǎn)情就是命令，時(shí)間就是生命。鹽城市路燈管理處接到上級(jí)指示精神，迅速成立了項(xiàng)目管理組，經(jīng)過實(shí)地勘察、反復(fù)論證、綜合考慮，決定對(duì)該路段進(jìn)行太陽能LED 路燈改造。

筆者作為項(xiàng)目管理組組長，負(fù)責(zé)改造工程的方案設(shè)計(jì)、招投標(biāo)、現(xiàn)場(chǎng)安裝、驗(yàn)收等工作?，F(xiàn)針對(duì)太陽能LED 路燈在“響水援建工程”中遇到的一些情況，談?wù)勔恍┱J(rèn)識(shí)。

2 太陽能LED 路燈系統(tǒng)調(diào)研和方案設(shè)計(jì)

2.1 響水縣的地理水文資料

響水縣位于東經(jīng) 119°29′51″～120°05′21″，北緯 33°56′51″～34°32′43″，地處江蘇省東北部沿海地區(qū)，根據(jù) 2018 年鹽城市統(tǒng)計(jì)年鑒的數(shù)據(jù)，氣象水文情況：年日照時(shí)數(shù)2074.1h，日平均日照5.6h，年均氣溫16.1℃，年降水量852.6mm，年平均降雨97d[1]。

2.2 響水326 省道改造路段的路燈設(shè)施現(xiàn)狀

燈桿高10.5m，上口徑90mm，下口徑200mm，壁厚3.0mm。光源距離地面11.5m，為250W 金鹵燈，燈間距90m 左右?，F(xiàn)場(chǎng)無管線、電纜、開關(guān)箱（見圖1）。

2.3 改造方案簡(jiǎn)述

太陽能LED 路燈（見圖2）主要由燈桿、LED 燈具、控制器、電池板、鋰電池、支架等幾部分組成。

根據(jù)太陽能LED 路燈工作原理（見圖3），遵循《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（CJJ 45—2015）》對(duì)于相應(yīng)道路的照度標(biāo)準(zhǔn)[2]，結(jié)合326 省道（沈海高速響水出口向東至福港大酒店段）的實(shí)地狀況和當(dāng)?shù)氐臍庀笏那闆r，確定相應(yīng)的規(guī)格參數(shù)。

圖1 路燈現(xiàn)狀

圖2 改造后效果

圖3 太陽能LED 路燈的工作原理

2.3.1 LED 燈具

（1）更換為LED 燈具，外型與原燈具類似，整燈光源為LED 150W。

（2）模組采用超高光效5050 LED 光源，色溫5700K，透鏡透光率大于93%，模組光效不低于150LM/W，芯片使用飛利浦、歐司朗、CREE。透鏡為整體面罩與鋁型材散熱器之間灌封硅膠后再采用卡扣連接，不得采用螺釘固定。

（3）燈體采用優(yōu)質(zhì)鋁壓鑄電器上、下蓋，抗壓強(qiáng)度大、硬度高、品質(zhì)堅(jiān)固抗摔，不變色抗腐蝕、防開裂、抗氧化；燈體必須耐腐蝕、耐鹽霧。

（4）燈具采用型材模組，每個(gè)模組為獨(dú)立散熱體，壽命長達(dá)50000h 以上。

（5）發(fā)光體防護(hù)等級(jí)IP68，表面散熱效果好，能不斷散發(fā)熱量，保護(hù)LED 芯片壽命。

（6）燈具安裝口徑必須與原燈桿相匹配，與燈桿連接裝置可調(diào)節(jié)角度，燈具上蓋使用液壓撐桿支撐，并配備304 不銹鋼防墜落裝置，燈具緊固件全部采用304 不銹鋼材質(zhì)，燈體內(nèi)預(yù)留LED電源位置。

2.3.2 太陽能電池板

（1）太陽能板使用2×160 W，電池板尺寸：1500mm×670mm×2塊，采用φ120 整體熱鍍鋅抱箍固定（以現(xiàn)場(chǎng)尺寸為準(zhǔn)），安裝高度離地 6.5m，仰角在 20°～26°之間。

（2）太陽能電池片材質(zhì)應(yīng)采用光電轉(zhuǎn)換效率不低于18.5%的高效單晶體硅。

（3）陽極氧化或表面噴塑的鋁邊框，支撐架使用鋼件熱鍍鋅處理，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可靠，并具有防腐、防雹、抗風(fēng)等特性，輸出必須密封防水，多功能高可靠性接線盒，具有良好的防鹽霧、防潮、防水等功能，使用壽命為25 年以上。

（4）質(zhì)保期10 年，10 年功率衰減其總功率的10%。

（5）太陽能電池板需通過CQC 認(rèn)證，使用方便、可靠、安全，有反接保護(hù)，防水接線盒的連接，必須使用操作簡(jiǎn)便的專用插頭（公母）。

（6）供應(yīng)商必須提供組件的EL 圖像、VI 曲線供業(yè)主確認(rèn)，并隨機(jī)抽取樣品送至國家級(jí)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，如有不符做退貨處理。

2.3.3 鋰電池組

采用三元鋰蓄電池組，內(nèi)置電源保護(hù)電路板。

（1）鋰電池系統(tǒng)電壓24V，工作溫度-15～60℃，使用壽命5 年以上，防護(hù)等級(jí)IP67。

（2）內(nèi)含智能一體化控制，具備過充、過放、過流及溫度保護(hù)功能。

（3）壽命：在-15～45℃環(huán)境下免維護(hù)，不間斷工作3 年測(cè)得蓄電池容量衰減應(yīng)小于30%，循環(huán)次數(shù)不少于800 次。

（4）鋰電池容量為24V80AH 以上，三時(shí)段時(shí)間調(diào)光，保證連續(xù)3 個(gè)陰雨天以上，壁掛式安裝，標(biāo)準(zhǔn)防水接插件，安裝方便。

（5）鋰電池內(nèi)部有阻燃設(shè)計(jì)，散熱性能好，安裝方便，電池箱需具有防盜、保溫、密封、防水、防腐蝕等功能。

2.3.4 太陽能LED 路燈控制器

（1）具有真正的MPPT 功能，適合不同串聯(lián)數(shù)目的單晶硅、多晶硅或非晶硅電池板，能顯著提高太陽能電池板的能量利用率。

（2）支持12V 和24V 鋰電池使用。

（3）多波峰MPPT 技術(shù)，適用于光伏電池部分陰影遮擋或者部分損壞的情況，追蹤效率大于99%。

（4）內(nèi)置升壓LED 恒流驅(qū)動(dòng)，直接驅(qū)動(dòng)LED 模組。

（5）三時(shí)段調(diào)光設(shè)計(jì)（全夜亮燈），亮燈后2h 內(nèi)滿負(fù)荷工作，2～6h 40%負(fù)荷工作，6h 后25%負(fù)荷工作。

（6）可通過紅外遙控設(shè)置參數(shù)，讀取參數(shù)和控制器運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)。

（7）IP68 防水等級(jí)。

（8）具有光伏超壓、充電限功率、負(fù)載短路/開路、防反充、反接、超溫、TVS 防雷等保護(hù)。

3 響水援建工程材料采購質(zhì)量控制

3.1 燈具LED

根據(jù)中標(biāo)方提供的名錄，項(xiàng)目管理組考察了多家燈具公司，并確定常州市萬家耀燈飾有限公司生產(chǎn)的LED 太陽能專用燈具（見圖4）滿足招標(biāo)文件的相關(guān)要求，具體如下：

額定電壓：恒流源電流3A，48V；

防觸電保護(hù)等級(jí)：達(dá)到Ⅰ類；

工作環(huán)境：-30℃～50℃；

額定功率：150W；

外殼耐腐蝕性能：Ⅱ類；

最大投影面積：0.15m2；

重量：8.2kg；

防護(hù)等級(jí)：IP65；

設(shè)計(jì)狀態(tài)：戶外照明燈具，挑臂式安裝。

圖4 燈具尺寸

3.2 太陽能電池板

項(xiàng)目管理組會(huì)同中標(biāo)方考察了江蘇松立太陽能科技有限公司（常州）、寅崊光伏科技有限公司等幾家太陽能電池板公司。根據(jù)招標(biāo)文件和圖紙的要求，并結(jié)合“太陽能組件檢驗(yàn)報(bào)告”選擇了江蘇松立太陽能科技有限公司的產(chǎn)品，太陽能板使用2×160W，電池板尺寸1500mm×670mm×2 塊，采用高效單晶體硅太陽能電池片。

3.3 鋰電池組

鋰電池組是LED 太陽能路燈的“心臟”，是整套照明系統(tǒng)的動(dòng)力所在。項(xiàng)目管理組考察了揚(yáng)州市、常州市多家知名電池公司。

經(jīng)過論證，江蘇富威能源有限公司生產(chǎn)的太陽能專用鋰電池（見圖 5），型號(hào)規(guī)格 6-ITR-CNK-80，保質(zhì)期三年，80AH 標(biāo)稱容量，22.2V 標(biāo)稱電壓，15A 峰值電流，25.2V 輸入電壓，符合招標(biāo)文件和圖紙的要求（見圖6）。

圖5 光伏儲(chǔ)能鋰電池

3.4 太陽能板支架（見圖7、圖 8）

圖6 項(xiàng)目組在江蘇富威能源有限公司考察

經(jīng)過計(jì)算，太陽能LED 路燈整體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度均能滿足工作環(huán)境要求，最大位移量和最大von Mises 應(yīng)力（在自身重力和風(fēng)力的共同作用下）均符合滿足設(shè)計(jì)要求。

圖7 風(fēng)壓、重力及扭矩的加載

圖8 太陽能板支架圖紙

3.5 控制器

控制器是太陽能LED 路燈系統(tǒng)的“大腦”，直接關(guān)系到太陽能LED 路燈的能量利用效率。項(xiàng)目管理組與中標(biāo)方分別考察了遠(yuǎn)方動(dòng)力、羚羊、普天和碩日等品牌。經(jīng)過反復(fù)比選和參數(shù)論證，深圳碩日新能源科技有限公司生產(chǎn)的控制器（見圖9），滿足招標(biāo)文件的要求。

4 響水援建工程的難點(diǎn)分析

4.1 把好質(zhì)量關(guān)

在市場(chǎng)調(diào)研階段，發(fā)現(xiàn)市面上存在一些問題，比如：儲(chǔ)能鋰電池虛標(biāo)容量、貼牌生產(chǎn)、小作坊代工，LED 光源的色溫偏高，光伏組件的轉(zhuǎn)換效率偏低等。所以，把好質(zhì)量關(guān)顯得特別重要。

圖9 控制器SR-DM160

4.2 嚴(yán)控現(xiàn)場(chǎng)關(guān)

現(xiàn)場(chǎng)安裝之前，需要做好人員培訓(xùn)，按照規(guī)定正確安裝，并做好相應(yīng)的調(diào)試工作。同時(shí)，特別要注重現(xiàn)場(chǎng)的安全教育，牢牢樹立“安全第一，文明作業(yè)”的理念（見圖10）。

圖10 現(xiàn)場(chǎng)安裝

5 工程移交

“響水援建工程”驗(yàn)收合格后，交付給響水縣路燈管理所。援建工程量：實(shí)際安裝478 套太陽能路燈，剩余57 套太陽能路燈材料由響水路燈管理負(fù)責(zé)安裝在缺損路段。至此，援建工程順利結(jié)束。

6 結(jié)語

目前太陽能光伏在道路照明的應(yīng)用模式，主要有4 種[3]：市電互補(bǔ)太陽能路燈、風(fēng)光互補(bǔ)路燈、離網(wǎng)型太陽能路燈和太陽能光伏電站，響水援建工程中的太陽能LED 路燈即為離網(wǎng)型太陽能路燈。太陽能光伏在道路照明的應(yīng)用前景非常廣闊。

民生無小事，枝葉總關(guān)情。筆者建議，政府管理的有關(guān)部門從項(xiàng)目立項(xiàng)開始，應(yīng)當(dāng)優(yōu)化招投標(biāo)流程，建立健全方案設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工和驗(yàn)收維護(hù)等一系列的標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)制，做到事前監(jiān)管和事中監(jiān)管。同時(shí)，在使用過程中，加大對(duì)路燈設(shè)施的事后監(jiān)管，使我國的路燈設(shè)施能夠更好地照亮群眾出行、點(diǎn)亮幸福生活！