太陽能LED 路燈在響水援建工程中的應用淺析

夏學榮

（鹽城市路燈管理處，江蘇鹽城 224005）

0 引言

鹽城市響水“3·21”特大事故發生后，鹽城市委、市政府現場會辦，要求盡快對326 省道（沈海高速響水出口向東至福港大酒店段）的路燈設施進行改造（以下簡稱“響水援建工程”）。

1 項目簡介

“響水援建工程”位于沈海高速響水出口向東至福港大酒店段，線路長23.6km，現有路燈510 桿。事故發生后，該路段的整套路燈設施受損嚴重，照明系統處于癱瘓狀態。

險情就是命令，時間就是生命。鹽城市路燈管理處接到上級指示精神，迅速成立了項目管理組，經過實地勘察、反復論證、綜合考慮，決定對該路段進行太陽能LED 路燈改造。

筆者作為項目管理組組長，負責改造工程的方案設計、招投標、現場安裝、驗收等工作。現針對太陽能LED 路燈在“響水援建工程”中遇到的一些情況，談談一些認識。

2 太陽能LED 路燈系統調研和方案設計

2.1 響水縣的地理水文資料

響水縣位于東經 119°29′51″～120°05′21″，北緯 33°56′51″～34°32′43″，地處江蘇省東北部沿海地區，根據 2018 年鹽城市統計年鑒的數據，氣象水文情況：年日照時數2074.1h，日平均日照5.6h，年均氣溫16.1℃，年降水量852.6mm，年平均降雨97d[1]。

2.2 響水326 省道改造路段的路燈設施現狀

燈桿高10.5m，上口徑90mm，下口徑200mm，壁厚3.0mm。光源距離地面11.5m，為250W 金鹵燈，燈間距90m 左右。現場無管線、電纜、開關箱（見圖1）。

2.3 改造方案簡述

太陽能LED 路燈（見圖2）主要由燈桿、LED 燈具、控制器、電池板、鋰電池、支架等幾部分組成。

根據太陽能LED 路燈工作原理（見圖3），遵循《城市道路照明設計標準（CJJ 45—2015）》對于相應道路的照度標準[2]，結合326 省道（沈海高速響水出口向東至福港大酒店段）的實地狀況和當地的氣象水文情況，確定相應的規格參數。

圖1 路燈現狀

圖2 改造后效果

圖3 太陽能LED 路燈的工作原理

2.3.1 LED 燈具

（1）更換為LED 燈具，外型與原燈具類似，整燈光源為LED 150W。

（2）模組采用超高光效5050 LED 光源，色溫5700K，透鏡透光率大于93%，模組光效不低于150LM/W，芯片使用飛利浦、歐司朗、CREE。透鏡為整體面罩與鋁型材散熱器之間灌封硅膠后再采用卡扣連接，不得采用螺釘固定。

（3）燈體采用優質鋁壓鑄電器上、下蓋，抗壓強度大、硬度高、品質堅固抗摔，不變色抗腐蝕、防開裂、抗氧化；燈體必須耐腐蝕、耐鹽霧。

（4）燈具采用型材模組，每個模組為獨立散熱體，壽命長達50000h 以上。

（5）發光體防護等級IP68，表面散熱效果好，能不斷散發熱量，保護LED 芯片壽命。

（6）燈具安裝口徑必須與原燈桿相匹配，與燈桿連接裝置可調節角度，燈具上蓋使用液壓撐桿支撐，并配備304 不銹鋼防墜落裝置，燈具緊固件全部采用304 不銹鋼材質，燈體內預留LED電源位置。

2.3.2 太陽能電池板

（1）太陽能板使用2×160 W，電池板尺寸：1500mm×670mm×2塊，采用φ120 整體熱鍍鋅抱箍固定（以現場尺寸為準），安裝高度離地 6.5m，仰角在 20°～26°之間。

（2）太陽能電池片材質應采用光電轉換效率不低于18.5%的高效單晶體硅。

（3）陽極氧化或表面噴塑的鋁邊框，支撐架使用鋼件熱鍍鋅處理，結構強度可靠，并具有防腐、防雹、抗風等特性，輸出必須密封防水，多功能高可靠性接線盒，具有良好的防鹽霧、防潮、防水等功能，使用壽命為25 年以上。

（4）質保期10 年，10 年功率衰減其總功率的10%。

（5）太陽能電池板需通過CQC 認證，使用方便、可靠、安全，有反接保護，防水接線盒的連接，必須使用操作簡便的專用插頭（公母）。

（6）供應商必須提供組件的EL 圖像、VI 曲線供業主確認，并隨機抽取樣品送至國家級檢測機構檢測，如有不符做退貨處理。

2.3.3 鋰電池組

采用三元鋰蓄電池組，內置電源保護電路板。

（1）鋰電池系統電壓24V，工作溫度-15～60℃，使用壽命5 年以上，防護等級IP67。

（2）內含智能一體化控制，具備過充、過放、過流及溫度保護功能。

（3）壽命：在-15～45℃環境下免維護，不間斷工作3 年測得蓄電池容量衰減應小于30%，循環次數不少于800 次。

（4）鋰電池容量為24V80AH 以上，三時段時間調光，保證連續3 個陰雨天以上，壁掛式安裝，標準防水接插件，安裝方便。

（5）鋰電池內部有阻燃設計，散熱性能好，安裝方便，電池箱需具有防盜、保溫、密封、防水、防腐蝕等功能。

2.3.4 太陽能LED 路燈控制器

（1）具有真正的MPPT 功能，適合不同串聯數目的單晶硅、多晶硅或非晶硅電池板，能顯著提高太陽能電池板的能量利用率。

（2）支持12V 和24V 鋰電池使用。

（3）多波峰MPPT 技術，適用于光伏電池部分陰影遮擋或者部分損壞的情況，追蹤效率大于99%。

（4）內置升壓LED 恒流驅動，直接驅動LED 模組。

（5）三時段調光設計（全夜亮燈），亮燈后2h 內滿負荷工作，2～6h 40%負荷工作，6h 后25%負荷工作。

（6）可通過紅外遙控設置參數，讀取參數和控制器運行的歷史數據。

（7）IP68 防水等級。

（8）具有光伏超壓、充電限功率、負載短路/開路、防反充、反接、超溫、TVS 防雷等保護。

3 響水援建工程材料采購質量控制

3.1 燈具LED

根據中標方提供的名錄，項目管理組考察了多家燈具公司，并確定常州市萬家耀燈飾有限公司生產的LED 太陽能專用燈具（見圖4）滿足招標文件的相關要求，具體如下：

額定電壓：恒流源電流3A，48V；

防觸電保護等級：達到Ⅰ類；

工作環境：-30℃～50℃；

額定功率：150W；

外殼耐腐蝕性能：Ⅱ類；

最大投影面積：0.15m2；

重量：8.2kg；

防護等級：IP65；

設計狀態：戶外照明燈具，挑臂式安裝。

圖4 燈具尺寸

3.2 太陽能電池板

項目管理組會同中標方考察了江蘇松立太陽能科技有限公司（常州）、寅崊光伏科技有限公司等幾家太陽能電池板公司。根據招標文件和圖紙的要求，并結合“太陽能組件檢驗報告”選擇了江蘇松立太陽能科技有限公司的產品，太陽能板使用2×160W，電池板尺寸1500mm×670mm×2 塊，采用高效單晶體硅太陽能電池片。

3.3 鋰電池組

鋰電池組是LED 太陽能路燈的“心臟”，是整套照明系統的動力所在。項目管理組考察了揚州市、常州市多家知名電池公司。

經過論證，江蘇富威能源有限公司生產的太陽能專用鋰電池（見圖 5），型號規格 6-ITR-CNK-80，保質期三年，80AH 標稱容量，22.2V 標稱電壓，15A 峰值電流，25.2V 輸入電壓，符合招標文件和圖紙的要求（見圖6）。

圖5 光伏儲能鋰電池

3.4 太陽能板支架（見圖7、圖 8）

圖6 項目組在江蘇富威能源有限公司考察

經過計算，太陽能LED 路燈整體結構的結構剛度和強度均能滿足工作環境要求，最大位移量和最大von Mises 應力（在自身重力和風力的共同作用下）均符合滿足設計要求。

圖7 風壓、重力及扭矩的加載

圖8 太陽能板支架圖紙

3.5 控制器

控制器是太陽能LED 路燈系統的“大腦”，直接關系到太陽能LED 路燈的能量利用效率。項目管理組與中標方分別考察了遠方動力、羚羊、普天和碩日等品牌。經過反復比選和參數論證，深圳碩日新能源科技有限公司生產的控制器（見圖9），滿足招標文件的要求。

4 響水援建工程的難點分析

4.1 把好質量關

在市場調研階段，發現市面上存在一些問題，比如：儲能鋰電池虛標容量、貼牌生產、小作坊代工，LED 光源的色溫偏高，光伏組件的轉換效率偏低等。所以，把好質量關顯得特別重要。

圖9 控制器SR-DM160

4.2 嚴控現場關

現場安裝之前，需要做好人員培訓，按照規定正確安裝，并做好相應的調試工作。同時，特別要注重現場的安全教育，牢牢樹立“安全第一，文明作業”的理念（見圖10）。

圖10 現場安裝

5 工程移交

“響水援建工程”驗收合格后，交付給響水縣路燈管理所。援建工程量：實際安裝478 套太陽能路燈，剩余57 套太陽能路燈材料由響水路燈管理負責安裝在缺損路段。至此，援建工程順利結束。

6 結語

目前太陽能光伏在道路照明的應用模式，主要有4 種[3]：市電互補太陽能路燈、風光互補路燈、離網型太陽能路燈和太陽能光伏電站，響水援建工程中的太陽能LED 路燈即為離網型太陽能路燈。太陽能光伏在道路照明的應用前景非常廣闊。

民生無小事，枝葉總關情。筆者建議，政府管理的有關部門從項目立項開始，應當優化招投標流程，建立健全方案設計、現場施工和驗收維護等一系列的標準和機制，做到事前監管和事中監管。同時，在使用過程中，加大對路燈設施的事后監管，使我國的路燈設施能夠更好地照亮群眾出行、點亮幸福生活！