1引言
　　
　　太陽能道路照明裝置是一種利用太陽能作為能源的照明裝置，因其具有不受市電供電影響，不用開溝埋線或架空電線，不消耗常規(guī)電能，只要陽光充足就可以就地安裝等特點(diǎn)而受到人們的廣泛關(guān)注。太陽能道路照明裝置的主要應(yīng)用就是太陽能路燈。其廣泛應(yīng)用于鄉(xiāng)村旅游道路，城鄉(xiāng)結(jié)合公路、偏遠(yuǎn)山區(qū)等，尤其適合安裝在交通不便的偏遠(yuǎn)山區(qū)和不方便接入市電的地區(qū)，具有廣泛的市場前景。
　　
　　2太陽能路燈設(shè)計(jì)
　　
　　2.1現(xiàn)場勘查
　　
　　太陽能路燈由于采用太陽能輻射進(jìn)行發(fā)電，對于路燈安裝的具體地點(diǎn)具有特殊的要求，太陽能路燈安裝前必須對安裝地點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場勘查。勘查的內(nèi)容主要有：
　　
　　a察看安裝路段道路兩側(cè)（主要是南側(cè)或東、西兩側(cè)）是否有樹木、建筑等遮擋，有樹木或者建筑物遮擋可能影響采光的，測量其高度以及與安裝地點(diǎn)的距離，計(jì)算確定其是否影響太陽能電池組件采光；對太陽能光照的一般要求是太陽能光照至少能保證上午9：00至下午3：00之間不能有影響采光的遮擋。
　　
　　b觀察太陽能燈具安裝位置上空是否有電纜、電線或其它影響燈具安裝的設(shè)施（注意：嚴(yán)禁在高壓線下方安裝太陽能燈具）；
　　
　　c了解太陽能路燈基礎(chǔ)及電池艙部位地下是否有電纜、光纜、管道或其它影響施工的設(shè)施，是否有禁止施工的標(biāo)志等。安裝時盡量避開以上設(shè)施，確實(shí)無法避開時，請與相關(guān)部門，協(xié)商同意后方可進(jìn)行施工。
　　
　　d避免在低洼或容易造成積水的地段安裝；
　　
　　e對安裝地段進(jìn)行現(xiàn)場拍照；
　　
　　f測量路段的寬度、長度、遮擋物高度和距離等參數(shù)，記錄路向并和照片等資料一起提供給方案設(shè)計(jì)者供參考。
　　
　　2.2安裝布置
　　
　　（1）根據(jù)道路的寬度、照明要求，選擇安裝布燈方式：
　　
　　a、單側(cè)布置
　　
　　b、雙側(cè)對稱布置；
　　
　　c、雙側(cè)交錯布置
　　　　
　?。?）燈具的懸臂長度不宜超過安裝高度的1/4，燈具的仰角不宜超過15°；
　　
　　（3）燈具的安裝高度（H）、間距（S）與路寬（W）和布置方式間的關(guān)系如下：
　　
　　表1燈具的安裝高度（H）、間距（S）與路寬（W）和布置方式間的關(guān)系
　　
　　2.3光源選擇
　　
　　太陽能路燈光源的選擇原則是選擇適合環(huán)境要求、光效高、壽命長的光源。同時為了提高太陽能發(fā)電的使用效率，盡量選擇直流輸入光源，避免由于引入逆變器而帶來的功率損失（由于小型逆變器的效率比較低，一般低于80%）。
　　
　　常用的光源類型有：三基色節(jié)能燈、高壓鈉燈、低壓鈉燈、LED、陶瓷金鹵燈、無極燈等?，F(xiàn)針對應(yīng)用zui多的太陽能燈具光源加以分析比較：
　　
　　下表為常見直流輸入光源的特性表：
　　　　
　　具體選用時參照道路狀況和客戶要求進(jìn)行選擇，需要注意的是各種光源都有一定的功率限制和常用規(guī)格，選擇功率時盡量選擇常用的光源功率。近年來也出現(xiàn)了一些新型的光源，如混光型節(jié)能路燈燈具，將高顯色性、高色溫的金鹵燈和光源低壓鈉燈兩種光源系統(tǒng)一體化置于燈具電器倉內(nèi)，使整體光效及顯色性色溫明顯提高的同時，一定程度上也提高了照明質(zhì)量。
　　
　　2.4系統(tǒng)配置計(jì)算
　　
　　太陽能路燈配置的計(jì)算一般按照獨(dú)立光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行，可以采用的設(shè)計(jì)軟件來進(jìn)行設(shè)計(jì)，近年來使用較多的如加拿大環(huán)境資源部和美國宇航局（NASA）聯(lián)合開發(fā)的RetScreen軟件等。下面介紹太陽能路燈配置的簡單估算方法：
　　
　　2.4.1峰值日照時數(shù)的計(jì)算
　　
　　公式如下：
　　
　　峰值日照時數(shù)=A/（3.6×365）
　　
　　A為傾斜面的上年輻照總量，單位為MJ/m2
　　
　　例如：某地的方陣面上的年輻照為6207MJ/m2，則年峰值日照時數(shù)為：
　　
　　6207÷3.6÷365=4.72小時
　　
　　2.4.2系統(tǒng)電壓的確定
　　
　　a太陽能路燈光源的直流輸入電壓作為系統(tǒng)電壓，一般為12V或24V，特殊情況下也可以選擇交流負(fù)載，但必須增加逆變器才能工作；
　　
　　b選擇交流負(fù)載時，系統(tǒng)的直流電壓在條件允許的情況下，盡量提高系統(tǒng)電壓，以減少線損；
　　
　　c系統(tǒng)直流輸入電壓選擇還要兼顧控制器、逆變器等電器件的選型。
　　
　　2.4.3太陽能板的容量計(jì)算
　　
　　對于太陽能路燈，整體系統(tǒng)配置計(jì)算公式如下：
　　
　　P=光源功率×光源工作時間×（17/12）÷峰值日照時數(shù)÷（0.85×0.85）
　　
　　其中P為電池組件的功率，單位為W；
　　
　　光源工作時間單位為h；
　　
　　峰值日照時數(shù)單位為h；
　　
　　0.85分別為蓄電池的庫侖效率和電池組件衰減、方陣組合損失、塵埃遮擋等綜合系數(shù)；
　　
　　例如：光源功率為18W，每天工作8小時，當(dāng)?shù)氐哪耆照諘r數(shù)為4.0，則需要的太陽能板功率為18×8×（17/12）÷4÷（0.85×0.85）=70.5W
　　
　　具體選擇太陽能板的功率時根據(jù)太陽能板的規(guī)格進(jìn)行選取即可。
　　
　　2.4.4蓄電池容量計(jì)算
　　
　　首先根據(jù)當(dāng)?shù)氐年幱晏烨闆r確定選用的蓄電池類型和蓄電池的存貯天數(shù)，一般北方選擇的存貯天數(shù)在3**5天，西部少雨地區(qū)可以選用2天，南方的多雨地區(qū)存貯天數(shù)可以適當(dāng)增加。容量計(jì)算公式如下：
　　
　　蓄電池容量=負(fù)載功率×日工作時間×（存貯天數(shù)+1）÷放電深度÷系統(tǒng)電壓
　　
　　其中：蓄電池容量單位為Ah;
　　
　　負(fù)載功率單位為W；
　　
　　日工作時間單位為h；
　　
　　存貯天數(shù)單位為d；
　　
　　放電深度，一般取0.7左右
　　
　　系統(tǒng)電壓單位為V
　　
　　例如：光源功率為18W，每天工作8小時，蓄電池存貯天數(shù)為3天，則需要的蓄電池容量為：18×8×4÷0.7÷12=68Ah
　　
　　然后根據(jù)系統(tǒng)電壓和容量的要求選配蓄電池。
　　
　　以上計(jì)算沒有考慮溫度的影響，若蓄電池的zui低工作溫度低于-20℃，應(yīng)對蓄電池的放電深度加以修正，具體修正系數(shù)可咨詢蓄電池廠家。
　　
　　2.4.5平均照度計(jì)算
　　
　　在對道路進(jìn)行照明設(shè)計(jì)時，對照度、亮度及均勻度的計(jì)算是*的，一般情況下可以采用道路照明設(shè)計(jì)軟件或照明計(jì)算表進(jìn)行計(jì)算，也可以根據(jù)燈具的配光曲線進(jìn)行簡單的計(jì)算。下面給出常用道路的平均照度計(jì)算公式，讀者可以進(jìn)行照度計(jì)算或者根據(jù)照度計(jì)算路燈間距及光源功率等參數(shù)，供讀者自行參考。
　　
　　計(jì)算公式
　　
　　其中：F---光源的總光通量（lm）；
　　
　　U---利用系數(shù)（由燈具利用系數(shù)曲線查出）；
　　
　　K---維護(hù)系數(shù)；
　　
　　W---道路寬度（m）；
　　
　　S---路燈安裝間距（m）；
　　
　　N---與排列方式有關(guān)的數(shù)值，當(dāng)路燈一側(cè)排列或交錯排列時N=1，相對矩形排列時N=2。
　　
　　2.4.6燈桿設(shè)計(jì)
　　
　　太陽能路燈常用的是鋼質(zhì)錐形燈桿，其特點(diǎn)是美觀、堅(jiān)固、耐用，且便于做成各種造型，加工工藝簡單、機(jī)械強(qiáng)度高。常用錐形燈桿的截面形狀有圓形、六邊形、八邊形等，錐度多為1：90，1：100，壁厚根據(jù)燈桿的受力情況一般選在3-5mm。
　　
　　由于太陽能路燈工作的環(huán)境是室外，為了防止燈桿生銹腐蝕而降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，必須對燈桿進(jìn)行防腐蝕處理。防腐蝕的方法主要是針對銹蝕原因采取預(yù)防措施。防腐蝕要避免或減緩潮濕、高溫、氧化、氯化物等因素的影響。常用的方法如下：
　　
　　a熱鍍鋅：將經(jīng)過前處理的制件浸入熔融的鋅液中，在其表面形成鋅和鋅鐵合金鍍層的工藝過程和方法，鋅層厚度在65-90um。鍍鋅件的鋅層應(yīng)均勻、光滑、無毛刺、滴瘤和多余結(jié)塊，鋅層應(yīng)與鋼桿結(jié)合牢固，鋅層不剝離，不凸起。
　　
　　b噴塑處理：熱鍍鋅后再進(jìn)行噴塑處理，噴塑粉末應(yīng)選用室外粉末，涂層不得有剝落、龜裂現(xiàn)象。噴塑處理可以更高的提高鋼桿的防腐性能，且大大提高燈桿的美觀裝飾性，顏色也可以有多種選擇。
　　
　　此外，由于太陽能燈桿內(nèi)安裝有控制器等電氣件（有的蓄電池也安裝在燈桿內(nèi)），設(shè)計(jì)太陽能燈桿除了要滿足強(qiáng)度和造型方面的要求外，還必須注意燈?
　　
　　防水性能和防盜性能，防止雨水進(jìn)入燈桿內(nèi)造成電氣故障；維護(hù)門避免采用常規(guī)的工具就能打開（如內(nèi)六角螺栓、面板螺絲、鉗子等），防止人為進(jìn)行破壞或盜竊。
　　
　　3太陽能路燈設(shè)計(jì)中的特殊情況
　　
　　3.1集中供電太陽能路燈
　　
　　針對部分有遮擋地段需要安裝太陽能路燈的情況，可以對燈具采用集中供電的方式，即：將所有太陽能燈具需要的太陽能電池板集中到一個不影響采光的支架上安裝，然后由系統(tǒng)對各個路燈進(jìn)行供電。
　　　　
　　3.2市電切換太陽能路燈
　　
　　在政府機(jī)關(guān)大院安裝的太陽能路燈：由于周圍有樓房遮擋，但路燈的安裝位置已經(jīng)確定，同時院內(nèi)對于路燈的開啟時間不能有差異，必須實(shí)現(xiàn)同時開關(guān)，獨(dú)立太陽能路燈顯然不能滿足系統(tǒng)的要求，
　　
　　同時路燈不能出現(xiàn)陰雨天不能點(diǎn)亮的情況，針對這種情況，可以采用太陽能市電互補(bǔ)系統(tǒng)+集中供電的方式，將系統(tǒng)所需要的太陽能電池板集中安裝在樓頂，并對整個路燈系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中控制，可實(shí)現(xiàn)同時點(diǎn)亮，當(dāng)太陽能供電不足時，可以采用市電進(jìn)行補(bǔ)充。參見圖3。
　　
　　4小結(jié)
　　
　　總之，太陽能路燈涉及到很多領(lǐng)域方面的知識，對于系統(tǒng)配置的設(shè)計(jì)優(yōu)化、配件選擇等都需具備一定的專業(yè)知識。當(dāng)然，影響太陽能路燈工程質(zhì)量的原因很多，除了設(shè)計(jì)要盡可能完善之外，工程施工也是一個非常重要的環(huán)節(jié)，有關(guān)施工方面的專業(yè)知識，這里不再贅述。