中山市宇之源太陽能科技有限公司 撰稿
摘要 本文介紹了目前市場中的太陽能路燈產品技術水平，主要存在的問題：無法抵御較長連續陰雨天而導致不能正常亮燈或亮燈時間達不到設計要求；蓄電池饋電時間長，導致壽命短，使用成本過高。要實現太陽能路燈全年100%亮燈是一個系統技術的有機結合。太陽能路燈按電荷分布可分為光伏發電，蓄電池蓄電，燈具耗電三個步驟，這三個步驟中光伏發電隨著一年日照量的變化而變化，自然蓄電池的蓄電量也是變化的，而燈具由于控制器的設定耗電是固定的，這就必然會造成有些時候路燈無法正常亮燈。整個系統配置的有機設計是太陽能路燈全年100%亮燈根本保證，燈具耗電隨著蓄電電量的變化而調整的技術是實現太陽能路燈全年100%亮燈的關鍵。
關鍵詞 太陽能路燈 全年100%亮燈 功率調整
一、太陽能路燈現況介紹
在全面節能減排的大形勢下，太陽能路燈在全國各地都在如火如荼進行試點，但是由于許多廠家生產太陽能路燈的質量不可靠，設計不合理及使用成本過高造成了許多太陽能路燈工程質量很差，致使許多地方政府對太陽能路燈持懷疑態度，這也使得太陽能路燈大規模推廣受到阻礙。據統計，2008年北京地區的太陽能路燈工程在一年左右需要更換蓄電池的達到83%以上。據考證江西的某個路燈工程1000多盞太陽能路燈在2008年底完工，在2009年3月份去檢查時，僅下了3天雨后，只有三盞燈亮燈……。從以上情況不難看出，除了工程運作方面的原因外，主要是許多非專業廠家把太陽能路燈看的過于簡單，把采購到太陽能路燈的部件簡單拼湊，根本談不上產品設計制造程序。所以建議工程商及各地城建主管部門在采購太陽能路燈前必須考證供應商是否為專業（大不等于專業）太陽能路燈制造商，在實施工程前必須進行樣品的技術、質量驗證。
我們中山市宇之源太陽能科技有限公司成立于2000年3月28日，占地面積達10700㎡，是一家集太陽能光伏應用產品的開發、生產、銷售為一體的大陸與臺灣合資的高科技企業，是國內最早從事太陽能光伏產品開發的公司之一，出色的產品技術和質量先后被國家評為：“中國著名品牌”、“中國光伏產品十佳企業”“中國免檢產品”“中國名優產品”“質量.信譽.服務.AAA企業”稱號。并參與制定《太陽能照明裝置總技術規范》、《道路照明用LED燈》兩項國家標準及《LED路燈》、《太陽能路燈》兩項廣東省政府地方標準。在太陽能光伏行業經歷了九個年頭的發展，特別是太陽能路燈的設計經驗，在這里和大家分享
二、光伏組件的峰值功率的確定
我們知道太陽光的輻射量在某個地方一年之中各月的分布是極不平衡的，而在全國各地的分布也不盡相同。如下表：
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地點 |
日均總輻射量（MJ/M2） |
年總輻射量（MJ/M2） |
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一月 |
二月 |
三月 |
四月 |
五月 |
六月 |
七月 |
八月 |
九月 |
十月 |
十一月 |
十二月 |
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成都 |
5.01 |
7.23 |
10.91 |
10.36 |
16.43 |
13.3 |
15.32 |
9.64 |
4.55 |
6.45 |
5.37 |
4.22 |
3317.43 |
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拉薩 |
15.6 |
17.87 |
19.16 |
21.87 |
24.14 |
25.14 |
23.42 |
21.09 |
21.20 |
18.46 |
17.64 |
15.03 |
7320.40 |
|
哈爾濱 |
5.01 |
9.98 |
13.24 |
16.37 |
19.87 |
23.49 |
19.85 |
17.50 |
15.55 |
10.09 |
6.72 |
4.73 |
4942.51 |
從上表中不難看出，拉薩的年總輻射量是成都的2.2倍，而哈爾濱一年中六月份的水平面上日均輻射量是十二月份的近5倍，從此可以知道要計算出太陽能路燈的光伏組件的峰值功率，首先需要確認工程地點的光伏組件傾斜面上的日均輻射量。
具體計算月平均太陽輻射量方法：HT=R×H
其中：HT—斜面上的太陽總輻射量
R—傾斜面上月平均太陽輻射量與水平面上月平均太陽輻射量之比
H—水平面上的太陽總輻射量
當然實際計算很復雜，在此不過多陳述，而實際最關鍵的是如何選取水平面上太陽輻射量參照值及光伏組件的傾斜角，對于傾斜角的選取一般根據經驗取當地維度±50即可，但是對于水平面上太陽輻射量參照值的選取必須符合全年發電量盈虧平衡點。
如果選取點太低則雖然亮燈正常模式達標率提高，同時光伏組件的功率增大很多，自然造價成本增加，不可取。如果選取點太高則亮燈正常模式達標率降低，路燈整體性能降低，同時蓄電池長期工作在低電位，勢必縮短蓄電池壽命，增加使用成本。
根據我們九年多的實際使用測試經驗，發現平衡點選取在亮燈正常模式達標率80-85%，太陽能路燈有很好的性價比，且蓄電池的使用壽命也在最佳性價比。
三、蓄電池容量的確定
目前太陽能路燈使用的蓄電池均為鉛酸電池，其使用壽命和放電循環深度如下圖：
SW100、200系列蓄電池循環次數與放電深度的關系曲線
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100%
80%
60%
40%
20% 0 電量 |
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夜 晝 1 夜 晝 2 夜 晝 3 夜 晝 4 夜 晝 5 夜 晝 6 夜 晝 7 夜 晝8 |
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從上表中不難看出：當放電深度小于30%時，蓄電池才有較好的循環壽命，但是上述條件是在充電容量為放電容量130%的情況下達到的，在太陽能路燈的實際使用過程中，蓄電池的充電條件是無法滿足的，所以在設計每天蓄電池的放電深度必須小于30%。
根據多年實際測試數據顯示，放電深度控制在13.5-16%是合理的，具體計算：
Ah=Q/V.ρ
其中：Ah為蓄電池容量，Q為燈具光源每天的耗電量，V為系統工作電壓，ρ為放電深度。
四、實現光源功耗隨蓄電量調整的實際效果
下面做一個條件假設：蓄電量在陰雨天開始前一天晚上亮燈前是滿電的，蓄電池容量按持續6個晚間耗電量設計，陰雨天按正常充電量的5%計算，連續陰雨天8天，光源額定不變功耗和光源功耗隨蓄電量變化兩種情形蓄電池電量變化對比圖如下：
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100%
80%
60%
40%
20% 0 電量 |
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夜 晝 1 夜 晝 2 夜 晝 3 夜 晝 4 夜 晝 5 夜 晝 6 夜 晝 7 夜 晝8 |
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從上圖可以明顯看出，光源恒功耗的在第7天的電量已經耗盡，在第8天將不能正常亮燈，而在光源變功耗的情況下即使到了第8天，電量仍然保留在50%以上，這將為最大限度抵御連續陰雨天奠定基礎，蓄電池長期工作在高電位，有利于使用壽命的延長。所以光源變功耗的工作方式是實現太陽能路燈全年100%亮燈的關鍵，這一技術（一種儲能型LED照明裝置）已被中山市宇之源太陽能科技有限公司攻克，且獲得了國家發明專利（發明專利號：ZL 2007 1 0031050.6；新型專利號：ZL2007 2 0058679.1），該技術的具體特點如下：
A、 采用LED SFC智能驅動模塊（耗電僅0.0625W），而常規的恒流源（消耗整燈功率的15%-20%）節省用電15%-20%以上。
B、 采用SWC技術，結合人眼視覺停留效應（25幀/秒），比LED恒流供電技術節能近50%，雖然功耗降低很多，但視覺亮度下降不明顯。
C、 內置SPC功率調整模塊，可以實現后半夜漸變式功率調整功能，節能20%以上。
從上述特點不難看出，宇之源的SFC整套路燈照明系統的節能專利技術節電70%-90%；與常規技術同等配置條件下，可以做到最長連續35-50 天以上陰雨天天數，而常規的技術大部分只可以抵抗2-7天的陰雨天，所以基本上可以說宇之源太陽能路燈不怕陰雨天，在不需要市電互補的情況下，實現全年100% 亮燈率！
當然，系統的準確、專業設計以及使用優質的原材料也是非常重要的。
五、結束語
通過以上方案的介紹分析，太陽能路燈的應用瓶頸已被突破，將為太陽能路燈的大規模推廣應用鋪平道路，我們歡迎同行業人士一起探討，共同推動產業發展，為我國的節能減排事業出一份力。