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昆明地區(qū)太陽能路燈的優(yōu)化設(shè)計云南民族大學(xué)物理學(xué)2010級論文答辯姓名：李遠星班級：物理班學(xué)號：201012401129指導(dǎo)老師：屈盛目錄

昆明太陽能路燈的優(yōu)化設(shè)計引言結(jié)論及不足城市路燈照明占我國耗電30%左右的比例，年用電量約850億千瓦時，折合標(biāo)準煤3000萬噸，以我國平均電價0.65元／KWH計算，一年僅市政路燈照明的開支就高達552億元，耗電驚人假如2000萬盞路燈全部改用太陽能路燈以后，可以減少2580萬噸二氧化碳的排放，相當(dāng)于103億美元二氧化碳減排成本

一、引言

前人對太陽能路燈的設(shè)計沒有充分考慮當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件而本文以昆明地區(qū)氣象數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，計算出了日照峰值小時數(shù)，既考慮了蓄電池的保連續(xù)陰雨天數(shù)，又考慮了昆明地區(qū)的最長陰雨天間隔，針對昆明地區(qū)太陽能路燈系統(tǒng)提出優(yōu)化方法.1、太陽能路燈的構(gòu)成二、昆明地區(qū)太陽能路燈的優(yōu)化設(shè)計太陽能電池板、太陽能控制器、蓄電池組、光源、燈桿及燈具外殼，逆變器。2、太陽能路燈的優(yōu)化設(shè)計確定負載功率和日均用電量確定蓄電池的容量確定光伏組件的功率2.1確定負載功率和日均用電量路燈日均用電量可用公式（1）計算：Q=Pt(1)式中：Q—路燈1天的用電量，W·h；P—負載功率，W；t—照明時間，h。例如：1個20W的LED燈,全年日均照明時間為10小時，一天的用電量為Q=Pt=20W×10h＝200W·h。2.2確定蓄電池容量

蓄電池容量可用公式(2)計算：C＝〔Q·D〕/〔U·Vt〕(2)式中：C為蓄電池容量，Ah；D為最長無日照期間用電天數(shù)，取D＝5，需要滿足5個連續(xù)陰雨天的照明需求；

Q為一天的用電量，W·h；U為蓄電池組的放電深度,以鉛酸蓄電池為例,通常取0.6；Vt為系統(tǒng)工作電壓，12V。

2.3確定光伏組件的功率光伏組件的功率的確定如下：1、一盞20W路燈的日均用電量：Q=P·t=20W×10h=200W·h;2、蓄電池組保5個連陰天的用電量：5×200W·h=1000W·h。3、光伏組件的功率：（200W·h×30天+1000W·h）/（30天×峰值小時數(shù)）。其中，30天為最長陰雨天間隔。3、設(shè)計實例表1昆明地區(qū)日照峰值小時數(shù)日照峰值小時數(shù):是根據(jù)標(biāo)準測試條件1000w/㎡下所得出的。路燈20W設(shè)計，每天平均工作時數(shù)10h左右，保證連續(xù)陰雨天數(shù)5天

根據(jù)表1昆明地區(qū)年平均日照峰值小時數(shù)為4.257h，故所設(shè)計的數(shù)據(jù)如下：

1、一盞20W路燈的日耗電量：Q=P·t=20W×10h=200W·h；2、蓄電池組保5個連陰天的耗電量：5×200W·h=1000W·h；3、光伏組件的功率：（200W·h×30天+1000W·h）/（30天×4.257h）=54.81Wp。

光伏組件以54.81Wp的功率配置可以保證路燈系統(tǒng)在一年大多數(shù)情況下的正常運行，但是6月3.70h,7月3.62h,8月3.93h，9月3.65h，10月3,34h，11月3.83h，12月4.08h，這幾個月太陽能路燈可能會工作不好。路燈20W設(shè)計，每天平均工作時數(shù)10h左右，保證連續(xù)陰雨天數(shù)5天根據(jù)表3昆明地區(qū)最低月份日照峰值小時數(shù)為3.342h，故所設(shè)計的數(shù)據(jù)如下：

1、一盞20W路燈的日耗電量：Q=P·t=20W×10h=200W·h；2、蓄電池組保5個連陰天的耗電量：5×200W·h=1000W·h；3、光伏組件的功率：（200W·h×30天+1000W·h）/（30天×3.342h）=69.82Wp。光伏組件以69.82Wp的功率配置可以保證路燈系統(tǒng)在每個月都正常運行，可以覆蓋所有月份，系統(tǒng)工作性能也很好，但是投資會較大。創(chuàng)新點:本文的太陽能路燈設(shè)計充分考慮了昆明地區(qū)的日照峰值小時數(shù)，采用最長連續(xù)陰雨天和最長連續(xù)陰雨天間隔的理想氣候模型來確定太陽能路燈系統(tǒng)中的光伏組件的功率,這樣的討論比較貼近實際的氣候情況,既能充分考慮了蓄電池的放電周期,又能充分考慮了蓄電池充電周期,相比其他的氣候模型更為準確。而且本文分別以昆明地區(qū)的年平均日照峰值小時數(shù)和月份最低日照峰值小時數(shù)為依據(jù)給出了兩個優(yōu)化設(shè)計方案，對昆明地區(qū)太陽能路燈的工程安裝具有很好的參考價值。

三、創(chuàng)新點、結(jié)論及不足結(jié)論：路燈系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計應(yīng)該充分考慮當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，本文以昆明地區(qū)的氣候數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，先計算出負載的日均用電量，再根據(jù)當(dāng)?shù)刈铋L連續(xù)陰雨天數(shù)確定蓄電池的容量，然后再根據(jù)當(dāng)?shù)刈铋L連續(xù)陰雨天間隔和日照峰值小時數(shù)來確定光伏組件的功率。例如，20W的路燈，在每天工作10小時的情況下，以年平均日照峰值小時數(shù)進行設(shè)計，應(yīng)該配置54.81Wp的光伏組件，而以月份最短日照峰值小時數(shù)進行