黄花综合保税区全天候超级电容光伏太阳能路灯工程

黄花综合保税区光伏路灯启动时间为2017年1月，项目共计安装1006盏全天候光伏路灯，其中：15米太阳能路灯20盏、12米太阳能路灯172盏、9米太阳能路灯774盏、6米太阳能庭院灯40盏。其中15米太阳能路灯安装有防避雷装置。

本项目路灯工程安装皆为太阳能路灯，所装太阳能路灯储能装置皆为超级电容器模组，该模组是在耐普恩公司自主研发的超级电容器极片技术的基础上研发出来的，具有超常循环寿命、超宽工作温度、绿色环保无污染等特点，并且能够连续阴雨天正常充放电。

照明技术指标

产品数量及技术指标：

照明工程指标：

本产品采用的耐普恩超级电容器模组作为储能部件，其中超级电容器其单体经北方汽车质量监督检验鉴定试验所(兵器201所)检测，其静电容量和容量均达到标准要求，对电容器单体以恒定电流2.25A充电至额定电压、用Ф3mm-Ф8mm的耐高温钢针、以10-40mm/s的速度、垂直于电容器极板的方向贯穿(钢针停留在电容器中)，电容器未爆炸、未起火，将电容器置于85℃±2℃恒温箱内，并保温2h，电容器未爆炸、未起火。整套模组经耐振动性测试后，壳体无变形、开裂、电解液无泄漏、连接可靠、结构完好。

本工程照明效果经过湖南省产商品质量监督检验研究院的检测，所检项目符合标准要求，所检项目合格。具体检测内容有路面平均亮度、路面亮度总均匀度、路面亮度纵向均匀度。路面平均照度、路面照度均匀度等。

太阳能板采购自江苏开元太阳能照明工程有限公司，该产品获得了太阳能产品认证证书，证书编号：CQC13024087630。其产品质量与可靠性经过核实，产品使用IP67等级连接器，额外保护灯杆，防止雨水渗漏。太阳能板的尺寸，电缆型号以及电缆的颜色均可以根据客户需求定制。太阳能板易于安装，便于与各分系统连接。最重要的是，本系统所采用的太阳能板能源效率达到了16%以上，在任何一种环境中均能达到最佳性能。

使用国际主流LED专业灯具，效率高达110lm/W,能极大的减少太阳能板使用功率和超级电容储能容量，精简系统成本。IP66/IK08以及严格的散热管理保证系统可靠性。

储能盒板材为Q235,1.5mm厚，板材边框搭接处采用满焊，表面处理，热镀锌+内外喷户外塑粉。在超容盒上盖粘贴一圈橡胶密封圈，以保证防护等级能够达到IP65，防水和防湿性能良好。储能盒安装固定于太阳能板与储能盒支架之间，使产品拥有出色的防盗性能，且不受地下环境影响。

云博太阳能照明控制器采用MPPT模式，兼具了一般控制器所具有的光伏电池反接保护、超级电容储能系统开路保护、夜间防反充保护、输出短路保护等功能。并采用了通过检测超级电容模组电压，智能选择路灯的独特输出模式，使路灯的亮灯时间得到最大化延长。

为了让太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多，我们要为太阳能电池组件选择一个最佳倾角，根据长沙市所在经纬度，我们设计太阳能板的倾斜角度为35度。

在太阳能路灯系统中，结构上一个需要非常重视的问题就是抗倾覆计算设计。抗倾覆计算设计主要分为两大块，一为电池组件支架的抗倾覆计算设计，二为灯杆的抗倾覆计算设计。倾覆(风)设计主要按照不同杆型的迎风面积进行灯杆强度和灯杆基础的设计计算，设计风速≥35m/s,抗震度为8级。经计算设计，本工程所有灯杆能满足上述要求。

15米的灯杆带有避雷针，经过接地电阻测试，接地电阻为8.7Ω，符合国家相关标准要求。

节能措施及效果

智能控制系统，可以有效控制太阳能路灯的灯源开启及亮灯时间。

全天候智能光伏道路照明系统主要由太阳能电池组件、太阳能控制器、免维护超容模组、LED路灯、灯杆和结构件等组成。全天候智能光伏道路照明系统在晴天利用太阳光照发电，产生电能。控制器对超容模组的过充、过放进行保护，并对光源的开启和亮灯时间进行控制。

全天候智能光伏道路照明系统利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池，白天太阳能电池板接收太阳辐射能并转化为电能，经过充放电控制器储存在超容模组中，夜晚当照度逐渐降低至10lux左右时，控制器将控制路灯的开启;当外界照度大于10lux时，控制器将控制路灯的关闭。

照明设计创新点

本项目与传统光伏路灯的主要创新点为储能电源及储能电源的安装方式和智能控制系统。

(一)传统光伏路灯采用铅酸蓄电池等电池，一般这种电池具有寿命短，阴雨天不能充电，重金属对环境污染大等缺点。本项目使用的储能电源为我公司专门为太阳能光伏道路照明设计生产的新型能量型超级电容器模组，该模组循环寿命长(可达2万多次)，可以实现连续阴雨天(>15天)充放电，因此能够保证在连续阴雨天的情况下也能正常供电提供照明，不会影响整个路灯的正常工作，而且该种储能模组节能环保无污染。

①　寿命超长免维护。超级电容器储能系统的储能方式采用的是物理储能，无衰减，从而延缓了储能系统在使用过程中的性能衰降，常温下循环寿命高达百万次，故又被称为“免维护电源”。

②　具有持续阴雨天正常充电，良好的深度充放电性能。普通蓄电池额定电压一般在12V以上，其充放电压范围窄(2V左右)，内阻是超级电容器的20倍至200倍，不能频繁深度充放电。所以，在阴雨天无法吸收太阳能板产生的弱电流而出现亏电状况，持续阴雨天路灯无法正常照明，而且还会减少蓄电池的寿命。而超级电容器单体的额定电压是2.7V，内阻≦0.2mΩ，为物理储能方式，不存在化学反应，可以频繁深度充放电且不会影响寿命。串并成储能模组后，其充放电压范围宽，可以从0V充电至模组的额定电压。所以当阴雨天时，太阳能板所产生的弱电流仍可涓流冲入超级电容器，解决了原太阳能蓄电池阴雨天无法充电的难题，是太阳能路灯能够适用于日照匮乏、长时间频繁阴雨天的南方地区。

③　超宽工作温度。普通蓄电池工作范围窄，且在0℃左右使用效率只有平时的20%，在更加寒冷的环境中根本无法使用。超级电容器的工作温度范围达到-40℃-65℃，在寒冷和高温等极端气候条件下仍可照常工作。

④　绿色环保，无污染。目前太阳能路灯所采用的蓄电池主要有铅、硫酸、钴、锰等组成，大量重金属的随意排放不仅对土壤、水源造成不可逆的严重污染，破坏了生态平衡，还会引发人体代谢及神经方面的疾病，成为影响未来人类健康的罪魁祸首。超级电容属物理储能，无化学反应，应用于太阳能路灯储能系统无任何污染，属于全系列标准低碳核心产品，具有超长使用寿命，使整套系统只需更换灯源、控制器等低成本部件即可正常使用几十年。既节约了整套系统重复修建的成本，又减少了废弃电源处理工序的频率，可谓是一次投入终身受益的“绿色电源”。

(二)便捷安装更防盗。为了保证最佳工作温度范围，普通蓄电池通常埋在灯杆底座下，安装成本较高难以维护且易被盗。由于超级电容具有超高温度范围的特性，其圆柱体单体形状可以自由排列组合各种形式模组，且通过合理设计可以将其与控制器一起平行贴在太阳能板背面安装，简化了走线方式，结构更加整体化，非常便于安装。在道路更改或扩建时可以整体搬迁，不用再挖坑埋电源重新布线。不但美观而且还有效解决了控制器和电源被盗的问题。

(三)智能控制系统，智能控制模式。天黑自动亮灯，天亮自动熄灯，控制器根据太阳板电压来判断天黑与天亮，根据超级电容器模组电压自动进行功率调控。该控制系统可以进行远程实时监控：

（1）采用工业级Zigbee无线级联技术，具备传输距离远、时延短、可靠性高等特点。可将多盏照明设备无线级联，依托末端照明系统无线传输设备可与远端控制中心连接，可接收来自远端的控制信息和发送自身的状态信息给控制中心。

（2）强健的无线管理功能。当相邻设施之间链接出现故障，将自行扩展到远端设备请求互联，并产生设备故障告警传送给监控中心，通知维护人员及时处理。如末端无线设备出现故障，监控中心将检测到设备不在线，产生告警通知维护人员及时处理。

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