公路隧道太陽能LED照明系統設計

楊振峰

（陜西烽火通信集團有限公司，陜西 寶雞 721000）

公路隧道太陽能LED照明系統設計

楊振峰

（陜西烽火通信集團有限公司，陜西 寶雞 721000）

太陽能作為人們公認的潔凈綠色能源，是一種“取之不盡，用之不竭”的安全、環保新能源，越來越受到重視，在照明領域中得廣泛的應用。與高效節能的LED照明燈具結合形成太陽能照明系統，更是“如魚得水”，節能，環保響應國家號召。文章主要針對太陽能LED隧道燈照明系統的設計進行分析。

太陽能；LED隧道燈；公路隧道；照明系統

隨著LED技術和太陽能光伏技術的不斷發展成熟，太陽能照明市場也備受關注，應用范圍越來越大，前景光明。隨著我國經濟的不斷發展，節能環保與能源短缺高污染的矛盾日益突出。陜西省作為全國隧道大省，隧道數量多、規模大、里程長，隨著我國公路建設的快速延伸，地形復雜、人口稀少地區電力資源貧乏，電力成本巨大的問題日益明顯，尤其是公路隧道照明系統的供電問題更趨嚴重。依據國家規范400m以上的公路隧道需設照明設施，因此設計開發一種既可降低工程造價，又能降低運營管理成本的適應此發展需求的公路隧道太陽能照明系統就已十分必要。下面根據具體的隧道照明項目對太陽能LED隧道燈照明系統進行設計分析。

1 太陽能照明系統的基本組成

系統由太陽能電池組件部分（包括支架）、LED隧道燈、控制系統（內有控制器）、蓄電池組，逆變器等幾部分構成；太陽能電池板光電轉換效率較高，角度選擇余地大，對系統的抗風設計非常有利；蓄電池組用免維護鉛酸蓄電池和充放電控制器。本系統選用閥控密封式免維護鉛酸蓄電池，由于其維護很少，故又被稱為“免維護電池”，有利于系統維護費用的降低；充放電控制器在設計上兼顧了功能齊備（具備光控、時控、過充保護、過放保護和反接保護等）與成本控制，實現很高的性價比。

2 太陽能LED照明系統設計

隧道參數：全長1130m，為單線雙向行駛隧道，路面為水泥路面，反射系數為27%；兩側墻壁反射系數為70%；天花板反射系數為27%。擬采用60WLED隧道燈，對入口段、過渡段、中間段、出口段進行照明。隧道地處山區，敷設公共電纜線路投資較大，難度大，此項目采用太陽能供電方式，設計相適應的太陽能系統。用DIALUX照明模擬軟件建立隧道模型，分別模擬計算各段的照明指標，設計適用的燈具來滿足照明需求，如表1所示。

表1 隧道照明照度模擬計算結果

注：隧道雙向通行，出口與入口段相同，其計算結果未寫入此表。

3 太陽能系統配置

太陽能供電系統主要由：太陽能電池組件、蓄電池組件、逆變器、負載燈具等幾部分組成。

（1）太陽能組件。常用太陽能電池有：單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池。其中以單晶硅太陽能電池的光能轉換電能效率最高：硅系列太陽能電池中，單晶硅太陽能電池轉換效率最高，技術也最為成熟。高性能單晶硅電池是建立在高質量單晶硅材料和相關的成熟的加工處理工藝基礎上的。現在單晶硅的電池組件工藝成熟，提高轉化效率主要是靠單晶硅表面微結構處理和分區摻雜工藝。單晶硅太陽能電池轉換效率無疑是最高的，在大規模應用和工業生產中占據主導地位。可見，為了獲得良好的轉換效率，應當選用單晶硅太陽能電池。本次設計的太陽能供電系統選用的單晶硅太陽能電池組件。

（2）鉛酸免維護蓄電池組件。蓄電池采用耐腐蝕性高的獨特板合金配方和活性物質配方，同時采用先進生產工藝及特殊的結構設計、獨特的氣體再化合技術和特殊隔板及緊裝配結構，嚴格的生產過程工藝控制、品質保障軟件技術使蓄電池具有以下特點：①壽命長，正常使用情況下，電池可以使用5年后才會出現容量達不到額定要求，蓄電池使用失效，電池的使用壽命終止的情況。②自放電率極低。在25℃室溫下，靜置28天，自放電率小于1.8%。③容量充足。保證蓄電池100%的容量充足及電壓、容量的均一性。無陰極吸附式閥控電池正組電池電壓不均衡現象。④使用溫度范圍寬。蓄電池可在-40℃～+60℃的溫度范圍內使用。蓄電池采用獨特的合金配方和鉛膏配方，在低溫下仍有優良的放電性能，在高溫下具有強耐腐蝕性能。⑤密封性能好。能保證蓄電池使用壽命期間的安全性及密封性，無污染、腐蝕。蓄電池的密封結構，能將產生的氣體再化合成水，在使用的過程中無需補水、無需維護。⑥導電性好。采用紫銅鍍銀端子，導電性優良，可使蓄電池大流量放電。⑦充電接受能力強，接收效率高。⑧可靠性高。電池具有安全可靠的防爆排氣系統，可使蓄電池在非正常使用時，消除由于壓力過大造成電池外殼鼓脹的現象。

（3）太陽能供電系統原理圖，如圖1所示。太陽能系統配置表，如表2所示。

圖1 太陽能電站產品原理示意圖

表2 太陽能系統配置表

4 結語

太陽能LED照明系統的應用可以有效解決地理環境復雜、不易供電的隧道照明需求。但需要更多地去研究解決其經濟性和可靠性，不斷提高技術水平，實現更加廣泛的應用和推廣，緩解國家電力能源的緊張，為節能減排貢獻力量。

Design of Solar LED Lighting System for Highway Tunnel

YANG Zhen-feng
（Shaanxi Fiberhome Communication Group Co.，Ltd.，Baoji，Shaanxi 721000，China）

Solar as a recognized clean green energy，is an“inexhaustible”safe，environmentally friendly new energy，and has attracted more and more attention and been widely used in the field of lighting.And the combination of energy efficient LED lighting to form a solar lighting system，it is in one's element to respond to national calls：energy saving,and environmental protection. The paper mainly focuses on the design of solar LED tunnel lighting system.

solar energy；LED tunnel lights；highway tunnels；lighting systems

U453.7

A

2095-980X（2017）06-0099-02

2017-04-27

楊振峰（1984-），男，陜西銅川人，大學本科，工程師，主要研究方向：LED應用。