黃花綜合保稅區全天候超級電容光伏太陽能路燈工程

黃花綜合保稅區光伏路燈啟動時間為2017年1月，項目共計安裝1006盞全天候光伏路燈，其中：15米太陽能路燈20盞、12米太陽能路燈172盞、9米太陽能路燈774盞、6米太陽能庭院燈40盞。其中15米太陽能路燈安裝有防避雷裝置。

本項目路燈工程安裝皆為太陽能路燈，所裝太陽能路燈儲能裝置皆為超級電容器模組，該模組是在耐普恩公司自主研發的超級電容器極片技術的基礎上研發出來的，具有超常循環壽命、超寬工作溫度、綠色環保無污染等特點，并且能夠連續陰雨天正常充放電。

照明技術指標

產品數量及技術指標：

照明工程指標：

本產品采用的耐普恩超級電容器模組作為儲能部件，其中超級電容器其單體經北方汽車質量監督檢驗鑒定試驗所(兵器201所)檢測，其靜電容量和容量均達到標準要求，對電容器單體以恒定電流2.25A充電至額定電壓、用Ф3mm-Ф8mm的耐高溫鋼針、以10-40mm/s的速度、垂直于電容器極板的方向貫穿(鋼針停留在電容器中)，電容器未爆炸、未起火，將電容器置于85℃±2℃恒溫箱內，并保溫2h，電容器未爆炸、未起火。整套模組經耐振動性測試后，殼體無變形、開裂、電解液無泄漏、連接可靠、結構完好。

本工程照明效果經過湖南省產商品質量監督檢驗研究院的檢測，所檢項目符合標準要求，所檢項目合格。具體檢測內容有路面平均亮度、路面亮度總均勻度、路面亮度縱向均勻度。路面平均照度、路面照度均勻度等。

太陽能板采購自江蘇開元太陽能照明工程有限公司，該產品獲得了太陽能產品認證證書，證書編號：CQC13024087630。其產品質量與可靠性經過核實，產品使用IP67等級連接器，額外保護燈桿，防止雨水滲漏。太陽能板的尺寸，電纜型號以及電纜的顏色均可以根據客戶需求定制。太陽能板易于安裝，便于與各分系統連接。最重要的是，本系統所采用的太陽能板能源效率達到了16%以上，在任何一種環境中均能達到最佳性能。

使用國際主流LED專業燈具，效率高達110lm/W,能極大的減少太陽能板使用功率和超級電容儲能容量，精簡系統成本。IP66/IK08以及嚴格的散熱管理保證系統可靠性。

儲能盒板材為Q235,1.5mm厚，板材邊框搭接處采用滿焊，表面處理，熱鍍鋅+內外噴戶外塑粉。在超容盒上蓋粘貼一圈橡膠密封圈，以保證防護等級能夠達到IP65，防水和防濕性能良好。儲能盒安裝固定于太陽能板與儲能盒支架之間，使產品擁有出色的防盜性能，且不受地下環境影響。

云博太陽能照明控制器采用MPPT模式，兼具了一般控制器所具有的光伏電池反接保護、超級電容儲能系統開路保護、夜間防反充保護、輸出短路保護等功能。并采用了通過檢測超級電容模組電壓，智能選擇路燈的獨特輸出模式，使路燈的亮燈時間得到最大化延長。

為了讓太陽能電池組件在一年中接收到的太陽輻射能盡可能的多，我們要為太陽能電池組件選擇一個最佳傾角，根據長沙市所在經緯度，我們設計太陽能板的傾斜角度為35度。

在太陽能路燈系統中，結構上一個需要非常重視的問題就是抗傾覆計算設計。抗傾覆計算設計主要分為兩大塊，一為電池組件支架的抗傾覆計算設計，二為燈桿的抗傾覆計算設計。傾覆(風)設計主要按照不同桿型的迎風面積進行燈桿強度和燈桿基礎的設計計算，設計風速≥35m/s,抗震度為8級。經計算設計，本工程所有燈桿能滿足上述要求。

15米的燈桿帶有避雷針，經過接地電阻測試，接地電阻為8.7Ω，符合國家相關標準要求。

節能措施及效果

智能控制系統，可以有效控制太陽能路燈的燈源開啟及亮燈時間。

全天候智能光伏道路照明系統主要由太陽能電池組件、太陽能控制器、免維護超容模組、LED路燈、燈桿和結構件等組成。全天候智能光伏道路照明系統在晴天利用太陽光照發電，產生電能。控制器對超容模組的過充、過放進行保護，并對光源的開啟和亮燈時間進行控制。

全天候智能光伏道路照明系統利用光生伏特效應原理制成的太陽能電池，白天太陽能電池板接收太陽輻射能并轉化為電能，經過充放電控制器儲存在超容模組中，夜晚當照度逐漸降低至10lux左右時，控制器將控制路燈的開啟;當外界照度大于10lux時，控制器將控制路燈的關閉。

照明設計創新點

本項目與傳統光伏路燈的主要創新點為儲能電源及儲能電源的安裝方式和智能控制系統。

(一)傳統光伏路燈采用鉛酸蓄電池等電池，一般這種電池具有壽命短，陰雨天不能充電，重金屬對環境污染大等缺點。本項目使用的儲能電源為我公司專門為太陽能光伏道路照明設計生產的新型能量型超級電容器模組，該模組循環壽命長(可達2萬多次)，可以實現連續陰雨天(>15天)充放電，因此能夠保證在連續陰雨天的情況下也能正常供電提供照明，不會影響整個路燈的正常工作，而且該種儲能模組節能環保無污染。

①　壽命超長免維護。超級電容器儲能系統的儲能方式采用的是物理儲能，無衰減，從而延緩了儲能系統在使用過程中的性能衰降，常溫下循環壽命高達百萬次，故又被稱為“免維護電源”。

②　具有持續陰雨天正常充電，良好的深度充放電性能。普通蓄電池額定電壓一般在12V以上，其充放電壓范圍窄(2V左右)，內阻是超級電容器的20倍至200倍，不能頻繁深度充放電。所以，在陰雨天無法吸收太陽能板產生的弱電流而出現虧電狀況，持續陰雨天路燈無法正常照明，而且還會減少蓄電池的壽命。而超級電容器單體的額定電壓是2.7V，內阻≦0.2mΩ，為物理儲能方式，不存在化學反應，可以頻繁深度充放電且不會影響壽命。串并成儲能模組后，其充放電壓范圍寬，可以從0V充電至模組的額定電壓。所以當陰雨天時，太陽能板所產生的弱電流仍可涓流沖入超級電容器，解決了原太陽能蓄電池陰雨天無法充電的難題，是太陽能路燈能夠適用于日照匱乏、長時間頻繁陰雨天的南方地區。

③　超寬工作溫度。普通蓄電池工作范圍窄，且在0℃左右使用效率只有平時的20%，在更加寒冷的環境中根本無法使用。超級電容器的工作溫度范圍達到-40℃-65℃，在寒冷和高溫等極端氣候條件下仍可照常工作。

④　綠色環保，無污染。目前太陽能路燈所采用的蓄電池主要有鉛、硫酸、鈷、錳等組成，大量重金屬的隨意排放不僅對土壤、水源造成不可逆的嚴重污染，破壞了生態平衡，還會引發人體代謝及神經方面的疾病，成為影響未來人類健康的罪魁禍首。超級電容屬物理儲能，無化學反應，應用于太陽能路燈儲能系統無任何污染，屬于全系列標準低碳核心產品，具有超長使用壽命，使整套系統只需更換燈源、控制器等低成本部件即可正常使用幾十年。既節約了整套系統重復修建的成本，又減少了廢棄電源處理工序的頻率，可謂是一次投入終身受益的“綠色電源”。

(二)便捷安裝更防盜。為了保證最佳工作溫度范圍，普通蓄電池通常埋在燈桿底座下，安裝成本較高難以維護且易被盜。由于超級電容具有超高溫度范圍的特性，其圓柱體單體形狀可以自由排列組合各種形式模組，且通過合理設計可以將其與控制器一起平行貼在太陽能板背面安裝，簡化了走線方式，結構更加整體化，非常便于安裝。在道路更改或擴建時可以整體搬遷，不用再挖坑埋電源重新布線。不但美觀而且還有效解決了控制器和電源被盜的問題。

(三)智能控制系統，智能控制模式。天黑自動亮燈，天亮自動熄燈，控制器根據太陽板電壓來判斷天黑與天亮，根據超級電容器模組電壓自動進行功率調控。該控制系統可以進行遠程實時監控：

（1）采用工業級Zigbee無線級聯技術，具備傳輸距離遠、時延短、可靠性高等特點。可將多盞照明設備無線級聯，依托末端照明系統無線傳輸設備可與遠端控制中心連接，可接收來自遠端的控制信息和發送自身的狀態信息給控制中心。

（2）強健的無線管理功能。當相鄰設施之間鏈接出現故障，將自行擴展到遠端設備請求互聯，并產生設備故障告警傳送給監控中心，通知維護人員及時處理。如末端無線設備出現故障，監控中心將檢測到設備不在線，產生告警通知維護人員及時處理。

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