楊振峰

（陜西烽火通信集團(tuán)有限公司，陜西 寶雞 721000）

公路隧道太陽能LED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊振峰

（陜西烽火通信集團(tuán)有限公司，陜西 寶雞 721000）

太陽能作為人們公認(rèn)的潔凈綠色能源，是一種“取之不盡，用之不竭”的安全、環(huán)保新能源，越來越受到重視，在照明領(lǐng)域中得廣泛的應(yīng)用。與高效節(jié)能的LED照明燈具結(jié)合形成太陽能照明系統(tǒng)，更是“如魚得水”，節(jié)能，環(huán)保響應(yīng)國(guó)家號(hào)召。文章主要針對(duì)太陽能LED隧道燈照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

太陽能；LED隧道燈；公路隧道；照明系統(tǒng)

隨著LED技術(shù)和太陽能光伏技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，太陽能照明市場(chǎng)也備受關(guān)注，應(yīng)用范圍越來越大，前景光明。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，節(jié)能環(huán)保與能源短缺高污染的矛盾日益突出。陜西省作為全國(guó)隧道大省，隧道數(shù)量多、規(guī)模大、里程長(zhǎng)，隨著我國(guó)公路建設(shè)的快速延伸，地形復(fù)雜、人口稀少地區(qū)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(tǒng)的供電問題更趨嚴(yán)重。依據(jù)國(guó)家規(guī)范400m以上的公路隧道需設(shè)照明設(shè)施，因此設(shè)計(jì)開發(fā)一種既可降低工程造價(jià)，又能降低運(yùn)營(yíng)管理成本的適應(yīng)此發(fā)展需求的公路隧道太陽能照明系統(tǒng)就已十分必要。下面根據(jù)具體的隧道照明項(xiàng)目對(duì)太陽能LED隧道燈照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。

1 太陽能照明系統(tǒng)的基本組成

系統(tǒng)由太陽能電池組件部分（包括支架）、LED隧道燈、控制系統(tǒng)（內(nèi)有控制器）、蓄電池組，逆變器等幾部分構(gòu)成；太陽能電池板光電轉(zhuǎn)換效率較高，角度選擇余地大，對(duì)系統(tǒng)的抗風(fēng)設(shè)計(jì)非常有利；蓄電池組用免維護(hù)鉛酸蓄電池和充放電控制器。本系統(tǒng)選用閥控密封式免維護(hù)鉛酸蓄電池，由于其維護(hù)很少，故又被稱為“免維護(hù)電池”，有利于系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用的降低；充放電控制器在設(shè)計(jì)上兼顧了功能齊備（具備光控、時(shí)控、過充保護(hù)、過放保護(hù)和反接保護(hù)等）與成本控制，實(shí)現(xiàn)很高的性價(jià)比。

2 太陽能LED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隧道參數(shù)：全長(zhǎng)1130m，為單線雙向行駛隧道，路面為水泥路面，反射系數(shù)為27%；兩側(cè)墻壁反射系數(shù)為70%；天花板反射系數(shù)為27%。擬采用60WLED隧道燈，對(duì)入口段、過渡段、中間段、出口段進(jìn)行照明。隧道地處山區(qū)，敷設(shè)公共電纜線路投資較大，難度大，此項(xiàng)目采用太陽能供電方式，設(shè)計(jì)相適應(yīng)的太陽能系統(tǒng)。用DIALUX照明模擬軟件建立隧道模型，分別模擬計(jì)算各段的照明指標(biāo)，設(shè)計(jì)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(jì)算結(jié)果

注：隧道雙向通行，出口與入口段相同，其計(jì)算結(jié)果未寫入此表。

3 太陽能系統(tǒng)配置

太陽能供電系統(tǒng)主要由：太陽能電池組件、蓄電池組件、逆變器、負(fù)載燈具等幾部分組成。

（1）太陽能組件。常用太陽能電池有：?jiǎn)尉Ч杼柲茈姵亍⒍嗑Ч杼柲茈姵?、非晶硅太陽能電池。其中以單晶硅太陽能電池的光能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。高性能單晶硅電池是建立在高質(zhì)量單晶硅材料和相關(guān)的成熟的加工處理工藝基礎(chǔ)上的?，F(xiàn)在單晶硅的電池組件工藝成熟，提高轉(zhuǎn)化效率主要是靠單晶硅表面微結(jié)構(gòu)處理和分區(qū)摻雜工藝。單晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)換效率無疑是最高的，在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)主導(dǎo)地位?？梢姡瑸榱双@得良好的轉(zhuǎn)換效率，應(yīng)當(dāng)選用單晶硅太陽能電池。本次設(shè)計(jì)的太陽能供電系統(tǒng)選用的單晶硅太陽能電池組件。

（2）鉛酸免維護(hù)蓄電池組件。蓄電池采用耐腐蝕性高的獨(dú)特板合金配方和活性物質(zhì)配方，同時(shí)采用先進(jìn)生產(chǎn)工藝及特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、獨(dú)特的氣體再化合技術(shù)和特殊隔板及緊裝配結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格的生產(chǎn)過程工藝控制、品質(zhì)保障軟件技術(shù)使蓄電池具有以下特點(diǎn)：①壽命長(zhǎng)，正常使用情況下，電池可以使用5年后才會(huì)出現(xiàn)容量達(dá)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(xiàn)象。④使用溫度范圍寬。蓄電池可在-40℃～+60℃的溫度范圍內(nèi)使用。蓄電池采用獨(dú)特的合金配方和鉛膏配方，在低溫下仍有優(yōu)良的放電性能，在高溫下具有強(qiáng)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(jié)構(gòu)，能將產(chǎn)生的氣體再化合成水，在使用的過程中無需補(bǔ)水、無需維護(hù)。⑥導(dǎo)電性好。采用紫銅鍍銀端子，導(dǎo)電性優(yōu)良，可使蓄電池大流量放電。⑦充電接受能力強(qiáng)，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(tǒng)，可使蓄電池在非正常使用時(shí)，消除由于壓力過大造成電池外殼鼓脹的現(xiàn)象。

（3）太陽能供電系統(tǒng)原理圖，如圖1所示。太陽能系統(tǒng)配置表，如表2所示。

圖1 太陽能電站產(chǎn)品原理示意圖

表2 太陽能系統(tǒng)配置表

4 結(jié)語

太陽能LED照明系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效解決地理環(huán)境復(fù)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(jīng)濟(jì)性和可靠性，不斷提高技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)更加廣泛的應(yīng)用和推廣，緩解國(guó)家電力能源的緊張，為節(jié)能減排貢獻(xiàn)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(xué)本科，工程師，主要研究方向：LED應(yīng)用。