农村和偏远地区太阳能道路照明设计指南

第 1 章：一般规定和设计原则

1.1 主要目标

• 安全优先： 在有限的能源预算内，确保基本的夜间照明（照度≥ 5 勒克斯）。
• 能源自给自足： 建议使用离网太阳能系统，避免混合供电模式。
• 极致能效： 建议光源效率超过 150 lm/W（例如，带有 Purui 芯片的 LED）。
• 生命周期成本优化： 初始投资（CAPEX）和 20 年运营成本（OPEX）比传统系统低 60%。

1.2 基本设计概念

• 照明-能源协调设计： 照明需求直接决定了太阳能电池板和蓄电池的容量（例如，60 瓦的 LED 需要 80 瓦的太阳能电池板和 60Ah 的蓄电池）。
• 设备标准化：
  • 集成路灯： 适用于 6 米至 12 米的电线杆，集成太阳能电池板和电池（防护等级 IP67）。
  • 分离式路灯： 适用于 8 米以上的电线杆，配有用于冷却的埋入式电池和可调节角度的太阳能电池板。

第 2 章：照明权证

2.1 建议的照明区域

• 交叉点：照度 ≥ 15 勒克斯，均匀度 Uo ≥ 0.4。
• 人行横道：建议使用琥珀色光源 (< 2200K），以减少对生态的干扰。

2.2 限制照明区域

• 生态保护区：建议避免使用白光，改用反光标识进行被动照明。

第 3 章：光学和结构设计

3.1 低能耗照明标准

注：标准比城市要求低 30%，光源功率减少 40%。

3.2 光源和灯具规格

• 光源：LED 色温≤3000K（生态区≤2200K），如果追求更干净、更显眼的照明可使用 5000k~7000k，不推荐使用高压钠灯。
• 赛程 全截止型，配备辅助光学镜片，可最大限度地减少溢出光。

3.3 结构设计要点

• 太阳能电池板倾斜角度： 纬度 × 0.9 + 23°（西宁案例：北纬 36°→倾角 50°）。
• 抗风设计 支架必须能承受 ≥ 32m/s 的风速（12 级台风）。
• 影子预防 太阳能电池板 10 米范围内无树木或建筑物阴影。

第 4 章：太阳能发电系统设计与智能管理

4.1 设计公式

太阳能电池板容量： PPV = (Eload × 1.2) / (PSH × η) （其中 E_负荷 = 日耗电量，PSH = 高峰日照时数，η = 系统效率 ≈ 0.75）。

电池容量 Cbat = (Eload × Dautonomy) / (Vsys × DoD) （其中 D_自主性 = 自治天数，V_系统 = 系统电压，DoD = 放电深度）。

举例说明：在四川的 7 个雨天中，60 瓦照明灯 → 需要 72V 60Ah 磷酸铁锂电池。

4.2 设备选择标准

4.3 智能控制策略

多级调光：

            18:00-22:00 → 100% 亮度
            22:00-05:00 → 30% 亮度
            05:00-06:00 → 70% 亮度

微波传感： 当人类或车辆靠近时，亮度会立即增至 100%，从而减少 40% 的能耗。

第 5 章：环境保护

5.1 环境效益

• 减碳： 每盏灯每年可减少 480 千克碳排放（与柴油发电机相比）。
• 光污染控制： 全截止灯具加上琥珀色光源可将昆虫引诱率降低 70%。

第 6 章：安装和维护

6.1 施工规格

• 太阳能电池板安装： 方向误差 ≤ 5°，倾斜角误差 ≤ 2°。
• 埋藏的电池 建议放在地下 1 米处的混凝土室内，温度控制在 ±10°C 左右。

6.2 运行和维护建议

注：灰尘积累会导致发电效率降低 15-30%，干洗机器人的清洁效率大于 98%。

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