中山市宇之源太阳能科技有限公司 撰稿
摘要 本文介绍了目前市场中的太阳能路灯产品技术水平，主要存在的问题：无法抵御较长连续阴雨天而导致不能正常亮灯或亮灯时间达不到设计要求；蓄电池馈电时间长，导致寿命短，使用成本过高。要实现太阳能路灯全年100%亮灯是一个系统技术的有机结合。太阳能路灯按电荷分布可分为光伏发电，蓄电池蓄电，灯具耗电三个步骤，这三个步骤中光伏发电随着一年日照量的变化而变化，自然蓄电池的蓄电量也是变化的，而灯具由于控制器的设定耗电是固定的，这就必然会造成有些时候路灯无法正常亮灯。整个系统配置的有机设计是太阳能路灯全年100%亮灯根本保证，灯具耗电随着蓄电电量的变化而调整的技术是实现太阳能路灯全年100%亮灯的关键。
关键词 太阳能路灯 全年100%亮灯 功率调整
一、太阳能路灯现况介绍
在全面节能减排的大形势下，太阳能路灯在全国各地都在如火如荼进行试点，但是由于许多厂家生产太阳能路灯的质量不可靠，设计不合理及使用成本过高造成了许多太阳能路灯工程质量很差，致使许多地方政府对太阳能路灯持怀疑态度，这也使得太阳能路灯大规模推广受到阻碍。据统计，2008年北京地区的太阳能路灯工程在一年左右需要更换蓄电池的达到83%以上。据考证江西的某个路灯工程1000多盏太阳能路灯在2008年底完工，在2009年3月份去检查时，仅下了3天雨后，只有三盏灯亮灯……。从以上情况不难看出，除了工程运作方面的原因外，主要是许多非专业厂家把太阳能路灯看的过于简单，把采购到太阳能路灯的部件简单拼凑，根本谈不上产品设计制造程序。所以建议工程商及各地城建主管部门在采购太阳能路灯前必须考证供应商是否为专业（大不等于专业）太阳能路灯制造商，在实施工程前必须进行样品的技术、质量验证。
我们中山市宇之源太阳能科技有限公司成立于2000年3月28日，占地面积达10700㎡，是一家集太阳能光伏应用产品的开发、生产、销售为一体的大陆与台湾合资的高科技企业，是国内最早从事太阳能光伏产品开发的公司之一，出色的产品技术和质量先后被国家评为：“中国著名品牌”、“中国光伏产品十佳企业”“中国免检产品”“中国名优产品”“质量.信誉.服务.AAA企业”称号。并参与制定《太阳能照明装置总技术规范》、《道路照明用LED灯》两项国家标准及《LED路灯》、《太阳能路灯》两项广东省政府地方标准。在太阳能光伏行业经历了九个年头的发展，特别是太阳能路灯的设计经验，在这里和大家分享
二、光伏组件的峰值功率的确定
我们知道太阳光的辐射量在某个地方一年之中各月的分布是极不平衡的，而在全国各地的分布也不尽相同。如下表：
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地点 |
日均总辐射量（MJ/M2） |
年总辐射量（MJ/M2） |
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一月 |
二月 |
三月 |
四月 |
五月 |
六月 |
七月 |
八月 |
九月 |
十月 |
十一月 |
十二月 |
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成都 |
5.01 |
7.23 |
10.91 |
10.36 |
16.43 |
13.3 |
15.32 |
9.64 |
4.55 |
6.45 |
5.37 |
4.22 |
3317.43 |
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拉萨 |
15.6 |
17.87 |
19.16 |
21.87 |
24.14 |
25.14 |
23.42 |
21.09 |
21.20 |
18.46 |
17.64 |
15.03 |
7320.40 |
|
哈尔滨 |
5.01 |
9.98 |
13.24 |
16.37 |
19.87 |
23.49 |
19.85 |
17.50 |
15.55 |
10.09 |
6.72 |
4.73 |
4942.51 |
从上表中不难看出，拉萨的年总辐射量是成都的2.2倍，而哈尔滨一年中六月份的水平面上日均辐射量是十二月份的近5倍，从此可以知道要计算出太阳能路灯的光伏组件的峰值功率，首先需要确认工程地点的光伏组件倾斜面上的日均辐射量。
具体计算月平均太阳辐射量方法：HT=R×H
其中：HT—斜面上的太阳总辐射量
R—倾斜面上月平均太阳辐射量与水平面上月平均太阳辐射量之比
H—水平面上的太阳总辐射量
当然实际计算很复杂，在此不过多陈述，而实际最关键的是如何选取水平面上太阳辐射量参照值及光伏组件的倾斜角，对于倾斜角的选取一般根据经验取当地维度±50即可，但是对于水平面上太阳辐射量参照值的选取必须符合全年发电量盈亏平衡点。
如果选取点太低则虽然亮灯正常模式达标率提高，同时光伏组件的功率增大很多，自然造价成本增加，不可取。如果选取点太高则亮灯正常模式达标率降低，路灯整体性能降低，同时蓄电池长期工作在低电位，势必缩短蓄电池寿命，增加使用成本。
根据我们九年多的实际使用测试经验，发现平衡点选取在亮灯正常模式达标率80-85%，太阳能路灯有很好的性价比，且蓄电池的使用寿命也在最佳性价比。
三、蓄电池容量的确定
目前太阳能路灯使用的蓄电池均为铅酸电池，其使用寿命和放电循环深度如下图：
SW100、200系列蓄电池循环次数与放电深度的关系曲线
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100%
80%
60%
40%
20% 0 电量 |
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夜 昼 1 夜 昼 2 夜 昼 3 夜 昼 4 夜 昼 5 夜 昼 6 夜 昼 7 夜 昼8 |
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从上表中不难看出：当放电深度小于30%时，蓄电池才有较好的循环寿命，但是上述条件是在充电容量为放电容量130%的情况下达到的，在太阳能路灯的实际使用过程中，蓄电池的充电条件是无法满足的，所以在设计每天蓄电池的放电深度必须小于30%。
根据多年实际测试数据显示，放电深度控制在13.5-16%是合理的，具体计算：
Ah=Q/V.ρ
其中：Ah为蓄电池容量，Q为灯具光源每天的耗电量，V为系统工作电压，ρ为放电深度。
四、实现光源功耗随蓄电量调整的实际效果
下面做一个条件假设：蓄电量在阴雨天开始前一天晚上亮灯前是满电的，蓄电池容量按持续6个晚间耗电量设计，阴雨天按正常充电量的5%计算，连续阴雨天8天，光源额定不变功耗和光源功耗随蓄电量变化两种情形蓄电池电量变化对比图如下：
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100%
80%
60%
40%
20% 0 电量 |
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夜 昼 1 夜 昼 2 夜 昼 3 夜 昼 4 夜 昼 5 夜 昼 6 夜 昼 7 夜 昼8 |
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从上图可以明显看出，光源恒功耗的在第7天的电量已经耗尽，在第8天将不能正常亮灯，而在光源变功耗的情况下即使到了第8天，电量仍然保留在50%以上，这将为最大限度抵御连续阴雨天奠定基础，蓄电池长期工作在高电位，有利于使用寿命的延长。所以光源变功耗的工作方式是实现太阳能路灯全年100%亮灯的关键，这一技术（一种储能型LED照明装置）已被中山市宇之源太阳能科技有限公司攻克，且获得了国家发明专利（发明专利号：ZL 2007 1 0031050.6；新型专利号：ZL2007 2 0058679.1），该技术的具体特点如下：
A、 采用LED SFC智能驱动模块（耗电仅0.0625W），而常规的恒流源（消耗整灯功率的15%-20%）节省用电15%-20%以上。
B、 采用SWC技术，结合人眼视觉停留效应（25帧/秒），比LED恒流供电技术节能近50%，虽然功耗降低很多，但视觉亮度下降不明显。
C、 内置SPC功率调整模块，可以实现后半夜渐变式功率调整功能，节能20%以上。
从上述特点不难看出，宇之源的SFC整套路灯照明系统的节能专利技术节电70%-90%；与常规技术同等配置条件下，可以做到最长连续35-50 天以上阴雨天天数，而常规的技术大部分只可以抵抗2-7天的阴雨天，所以基本上可以说宇之源太阳能路灯不怕阴雨天，在不需要市电互补的情况下，实现全年100% 亮灯率！
当然，系统的准确、专业设计以及使用优质的原材料也是非常重要的。
五、结束语
通过以上方案的介绍分析，太阳能路灯的应用瓶颈已被突破，将为太阳能路灯的大规模推广应用铺平道路，我们欢迎同行业人士一起探讨，共同推动产业发展，为我国的节能减排事业出一份力。