分割型ソーラー街路灯のシステム設計

スプリット型ソーラー街路灯は、ソーラーパネル（ブラケットを含む）、ランプヘッド、コントロールボックス（コントローラー、バッテリーなどを含む）、ランプポール、基礎などで構成されています。スプリット型ソーラー街路灯は、通常、独自の電源システムを形成し、グリッドネットワークに接続されていません。 ソーラー街灯 システム: 12V および 24V。

太陽電池の選択

1.種類:

太陽電池は太陽エネルギーを電気に変換します。実用的な太陽電池には、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンの 3 種類があります。

1) 単結晶シリコン太陽電池の性能パラメータは比較的安定しており、雨の日が多く日照量が少ない南部地域での使用に適しています。

2) 多結晶シリコン太陽電池の製造工程は比較的簡単で、単結晶シリコンよりも価格が安く、十分な日光と良好な日照がある東西地域での使用に適しています。

3) アモルファスシリコン太陽電池は太陽光条件に対する要求が低く、太陽光が不十分な屋外エリアに適しています。

2.動作電圧

太陽電池の動作電圧はバッテリー電圧の約1.5倍で、バッテリーの正常な充電を保証します。6Vバッテリーの充電には8〜9Vが必要です。

太陽電池の場合、12V バッテリーを充電するには 15 ～ 18V の太陽電池が必要です。24V バッテリーを充電するには 33 ～ 36V の太陽電池が必要です。

3.出力WP

太陽電池の単位面積あたりの出力は約127wp/m2です。

太陽電池は一般に複数の太陽電池を直列に接続して構成されており、その容量は照明源と伝送部品の総消費量によって決まります。

電力と局所的な太陽放射。太陽電池の出力は、光が豊富でランプが点灯しているとき、光源の電力の3〜5倍以上である必要があります。

日照時間が短いエリアは（3～4）倍以上、またその逆も同様です。

4 平均ピーク日照時間 H

太陽電池の出力電力WPは、放射強度1000W / m2、大気の質AM1.5、セル温度252℃の標準太陽光条件下での欧州委員会によって定義された10L標準です。同じ太陽電池の出力電力は、異なる時間と異なる場所で異なります。いわゆる標準条件は、晴れた日の正午頃の太陽光条件に近いです。

表1 中国各地の日照状況

地域区分	豊かな地域	比較的豊かな地域	利用可能エリア	貧困地域
年間総放射線量 （KJ/cm2。年）	≥580	500～580	420～500	≤420
地域	内モンゴル西部、甘粛西部、新疆南部、青海チベット高原	新疆北部、中国東北部、内モンゴル東部、中国北部、山西北部、寧夏回族自治区、甘粛省、青海チベット高原東部、海南省、台湾	北東部北端、内モンゴルのフルン、長江下流、福建省、広東省、広西チワン族自治区、貴州省、雲南省、河南省、陝西省	重慶、四川、貴州、広西、江西の一部
雨の日が続く	2	3	7	5
特徴	年間日照時間≥3000時間 パーセンテージ ≥0.75	年間日照時間 2400～3000時間 割合 0.6 ～ 0.7	年間日照時間 1600～2400時間 割合 0.6～0.4	年間日照時間≤1600時間 パーセンテージ≤0.4

5. 太陽光照明部品の選択と設置。

一般的に、分割型ソーラー街灯柱は5m以上あり、重心が高く、ほとんどのソーラーパネルは吊り下げ式で、設備全体の耐風性を高めるために、一般的に

複数のソーラーパネルの構成に応じて必要なコンポーネント電力を選択します。

表3 中国主要都市の年間平均日照時間と最適設置角度

市	緯度	最適傾斜（0）	年間平均日照時間（時間）	市	緯度	最適傾斜（0）	年間平均日照時間（時間）
ハルビン	45.68	+3	4.4	杭州	30.23	+3	3.42
長春	43.90	+1	4.8	南昌	28.67	+2	3.81
瀋陽	41.77	+1	4.6	福州	26.08	+4	3.46
北京	39.8	+4	5	済南	36.68	+6	4.44
天津	39.10	+5	4.65	鄭州	34.72	+7	4.04
フフホト	40.78	+3	5.6	武漢	30.63	+7	3.80
太原	37.78	+5	4.8	長沙	28.20	+6	3.22
ウルムチ	43.78	+12	4.6	広州	23.13	-7	3.52
シー・ニン	36.75	+1	5.5	海口	20.03	+12	3.75
蘭州	36.05	+8	4.4	南寧	22.82	+5	3.54
銀川	38.48	+2	5.5	成都	30.67	+2	2.87
西安	34.30	+14	3.6	貴陽	26.58	+8	2.84
上海	31.17	+3	3.8	昆明	25.02	-8	4.26
ナン・ジン	32.00	+5	3.94	ラサ	29.70	-8	6.7

バッテリーの選択

バッテリーは、太陽光パネルが点灯しているときに発電した電力を蓄え、夜間に照明が必要なときに放出します。

バッテリー付きスプリット型ソーラー街路灯システムを中心に議論されている

タイプ選択

1) 鉛蓄電池 (CS) : 低温高率放電、低比エネルギーに適しており、現在のほとんどの分割型ソーラー街灯に使用されています。メンテナンスフリーの密閉式で、価格も安いです。段階的に廃止されるべき鉛蓄電池汚染の防止に注意してください。

2) ニッケルカドミウム（NiCd）電池：放電率が高く、低温性能が優れ、サイクル寿命が長く、システムが小型です。カドミウム汚染を防ぐように注意してください。

3) Ni-H バッテリー: 高率放電、低温性能良好、低価格、無公害、グリーン、環境保護バッテリー。小型システム。

4) リチウム電池: 小型、温度性能良好、無公害、長寿命。

現在、環境保護と体積上の理由により、メンテナンスフリーの鉛蓄電池、通常の鉛蓄電池、アルカリニッケルカドミウム電池の使用はますます少なくなっています。人々は、よりコンパクトな設計のリチウム電池、特に安定性と長寿命のリン酸鉄リチウム電池を使用する傾向があります。

容量選択

バッテリーの容量が小さすぎると夜間の照明のニーズを満たすことができません。容量が大きすぎると、バッテリーは常に電力損失の状態にあり、バッテリーの寿命に影響を与えます。

また、無駄も生じます。バッテリー容量（Ah）と負荷容量（Ah）の比率は3～6倍以上である必要があります。連続雨日が少ない地域では、3～4倍以上である必要があります。

雨の日にはその5～6倍になります。

バッテリー接続

並列接続する場合は、各セルの不均衡な影響を考慮する必要があります。並列グループの数は、

バッテリー盗難防止にご注意ください。

コントローラ

ソーラー街灯の動作はコントローラによって制御されます。ほとんどのコントローラはインテリジェント制御を実現します。コントローラには次の機能が必要です。

1.街灯制御

調光、時間制御、温度制御などの機能が利用できます。調光（または深夜照明）機能付き

2.バッテリー管理

バッテリーの充電および放電条件を制限して、バッテリーの寿命を延ばします。

1) 逆充電防止制御：

2) 過充電防止制御：

3) 過放電防止制御

4) 温度補正。

自動保護

太陽電池逆接続保護、バッテリー逆接続保護、バッテリー断線保護、夜間逆充電防止、出力短絡保護など。

インジケーターライト表示

ソーラー街灯の主要コンポーネント（バッテリー、太陽電池、LED ランプなど）の動作状態を表示します。

コントローラ電圧

コントローラー電圧 = バッテリー電圧。

太陽電池の傾斜角設計

太陽電池の傾斜角度とは、太陽電池パネルの平面と水平な地面との間の角度を指します。

太陽電池モジュールの傾斜角度（太陽電池の平面と地面の間の角度を指します）は、多くの技術界で議論されてきました。場所に応じた傾斜角度。

決定する設定（緯度など）; 太陽電池パネルの前面が太陽（または南やや西）に面し、傾斜角が現地の緯度と一致している。条件が許せば·

季節に応じてソーラーパネルの傾斜角度を調整できます。

中国の主要都市における太陽電池の設置角度については「表3」を参照してください。

 ソーラー街灯の耐風設計

太陽電池モジュールの耐風設計

最大風力に応じて、太陽光街灯の耐風設計が行われます。

表4 風力と風速の関係

名前	最大風速（m/s）	風力（等級）	名前	最大風速（m/s）	風力（等級）
熱帯低気圧（TD）	10.8 ～17.1	6～7(中央下)	台風（TY）	32.7 ～ 41.4	12 ～13
熱帯低気圧（TS）	2 ～24.4	8～9	猛烈な台風（STY）	41.5 ～ 50.9	14 ～15
強い熱帯低気圧（STS）	24.5 ～ 32.6	10 ～11	スーパー台風（スーパーTY）	＞51.0	≥16

注：「GB / T 19201-2006」より

中国南部では台風が多く発生しています。ソーラー街灯柱は少なくとも12級の台風に耐えられるはずですし、北部のほとんどの地域では10級の強風にも耐えられるはずです。

街灯柱の耐風設計

1) ソーラーモジュール: 製造業者は、バッテリーモジュールブラケットと照明柱との接続に重点を置き、ソーラーモジュールが損傷を受けることなく現地の風速に耐えられることを保証する必要があります。

2) 照明柱と基礎；街路灯柱と基礎の耐風設計、電池盤の高さ、面積、傾斜角、柱構造、局所最大風速など

関連する計算と設計は、最大風速での分割型ソーラー街路灯柱の安定性を確保するために、街灯柱メーカーまたは構造専門分野によって実行される必要があります。

太陽光照明の主な光源と用途

光源と太陽エネルギーシステムには 2 つの形式があります。

HIDランプ

1) 太陽光発電HIDランプ電子バラスト（またはトリガー、以下同じ）。 ）実際には、DC / AC高価値コンバータです。 そのため、スプリット型ソーラー街路灯システムでは、通常、回路損失を減らすために追加のDC / ACインバータは必要ありません。 この形式は、新しいソーラー街路灯プロジェクトに適しています。

2) 従来の HID ランプ電子安定器を装備: AC220 主電源に接続します。その電子安定器は基本的に AC/DC/AC 高周波コンバータです。太陽エネルギー システムに接続する場合は、バッテリーと HID ランプ電子安定器の間に DC/AC 小型電力インバータを追加する必要があります。この形式は街灯の改造に適しています。

LEDランプ

太陽光発電街灯は、回路損失を減らすための追加の DC / AC インバーターも必要とせず、従来の太陽光発電街灯よりも最大 65% のエネルギーを節約できます。

用途: 低電力ソーラー LED ランプは、5W / 10W / 15W / 25W / 30W など、住宅地や商業地で使用されます。高電力ソーラー街路灯は、一般的に 40W / 60W / 80W / 100W / 120W など、工業団地や道路照明で使用されます。

雷保護と接地

安全電圧

ソーラー街灯は一般的にdcl2vまたはDC24Vを使用します。これは安全な電圧であり、電気保護接地は行いません。

雷保護と接地

1) 街灯や太陽光パネルを避雷器として使用してはならない。

2) 金属製の街灯柱を避雷器とダウンリード線として使用します。

3) 街灯基礎の補強ケージが-0.50m以下で、補強材の表面積が0.37m2以上の場合は、避雷接地体として使用できます。それ以外の場合は、人工接地極を追加し、接地抵抗≤10Ωでなければなりません。必要に応じて、接地体を接続します。接地方法は、一般的な街灯と同じです。

4) テレビ（過渡電圧抑制）雷保護は街灯コントローラに設定されている

 

デザイン例

上海の歩道に分割型 LED ソーラー街路灯を設置します。 ランプの高さは 5 メートル、街路灯の入力電圧は 24 V、電力は 70 W で、稼働時間は毎日 8.5 時間で、雨の日でも 7 日間連続して照明を提供します。

スプリット型ソーラー街灯のデザインをお試しください。

1 太陽電池の選択

1) 上海の年間平均日照時間：「表—1」を参照：3.8時間。

2) 街灯の1日当たりの電力消費量：

(70/24) * 8.5 = 24.79 (Ah)

3) バッテリーの総充電電流:

(24.79 * 1.05)/(3.8*0.85)=8.06(A)

1.05は太陽電池モジュールシステムの総合損失係数、0.85はバッテリーの充電効率です。

4) 太陽電池の総電力

8.06 * 31.17 = 251.23 (W)

2個のPm=135Wソーラーパネルを並列に選択します。最適な動作電圧は34.8Vです。最適な動作電流は3.88Aです。コンポーネントのサイズは800*1580*50mmです。

2.電池の選択

バッテリー容量: 8.06*(7+1)=64.48(Ah)

メンテナンスフリーの DC24V – 70Ah 鉛蓄電池を選択してください。

3.コントローラー

インテリジェントコントローラを選択します。上海街灯システムの要件に応じて、コントローラのパラメータを調整し、街灯のバッテリーを保護します。

4. 太陽電池の角度

「表-1」を参照、上海の太陽電池の傾斜角：

31．17⁰+3⁰=34.17⁰

ソーラーパックの方向は真南からやや西で、地平線の傾斜角は34.17度です。⁰

 ^5.街灯柱の耐風設計

可能な限り、ソーラー街灯セット製品を使用するには、製造元から適格な防風街灯柱支持材料と基本図面を提供するか、専門技術者が現地の気候条件に応じて街灯柱と基礎の防風設計または検証を実施する必要があります。

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