Расчет размеров солнечных панелей для уличных фонарей с раздельным освещением

Правильный подбор размеров солнечных панелей — основа надежных установок солнечного освещения, особенно для муниципальных объектов, где важны время безотказной работы, безопасность и стоимость жизненного цикла. В этой статье рассматривается подбор размеров солнечных панелей для уличных фонарей с раздельными системами освещения, а расчеты представлены в практическом контексте, сравнивающем раздельные системы с универсальными солнечными уличными фонарями и требованиями муниципальных масштабов. Вы найдете пошаговые методы расчета размеров, рекомендации по снижению мощности, примеры расчетов для разных зон освещенности и критерии выбора поставщика, чтобы ваши проекты по установке уличных фонарей на солнечных батареях соответствовали требованиям к производительности и нормативным требованиям.

Понимание систем солнечного уличного освещения

Типы решений для уличной солнечной энергетики: муниципальные, раздельные и комплексные.

В проектах по установке уличных фонарей на солнечных батареях в муниципалитетах обычно используются надежные системы, адаптированные к требованиям города: более высокий класс защиты IP, защищенное от кражи крепление, резервирование и удобство обслуживания. Две распространенные аппаратные архитектуры — это...Уличный фонарь на солнечных батареях SplitиУниверсальные уличные светильники на солнечных батареяхРаздельные системы отделяют солнечную батарею и аккумулятор/драйвер (часто устанавливаемые у основания опоры или в шкафу), что упрощает техническое обслуживание и обеспечивает большую емкость аккумулятора. Системы «все в одном» объединяют солнечную панель, аккумулятор, контроллер и светильник в один компактный блок — их проще устанавливать, но они часто ограничены в размерах аккумулятора и панели.

Основные компоненты и почему они важны

• Фотоэлектрические модули: определение количества вырабатываемой энергии на основе номинальной мощности и местной освещенности.
• Аккумуляторы: обеспечивают автономность — свинцово-кислотные или литий-ионные с различной глубиной разряда (DoD) и сроком службы.
• Контроллер/драйвер: MPPT или ШИМ влияют на сбор урожая и эффективность; профили затемнения влияют на энергопотребление.
• Светильник (светодиодный): эффективность (лм/Вт), световой поток и оптические характеристики определяют необходимую входную мощность для соответствия стандартам освещенности.

Как семантика связана с закупками и проектированием

Последовательное использование терминологии — муниципальные солнечные уличные фонари, раздельные солнечные уличные фонари и универсальные солнечные уличные фонари — помогает согласовать спецификации закупок с предложениями поставщиков и гарантирует, что при выборе поставщика будут оценены все необходимые гарантии, сертификаты и соглашения об обслуживании.

Принципы расчета размеров солнечных панелей для уличных фонарей с раздельным освещением

Шаг 1 — Определите потребность в освещении: люмен-часы и мощность.

Начните с требуемого уровня освещенности (люкс) и целевого количества часов в сутки. Преобразуйте требуемое количество люменов на опоре в электрическую энергию, используя эффективность светильника (лм/Вт) и учитывая эффективность драйвера.

Базовая формула: Электрическая энергия за ночь (Вт·ч) = Требуемая световая мощность (лм) / Эффективность светильника (лм/Вт) × Время работы × Коэффициент потерь контроллера и драйвера.

Шаг 2 — Перевести в требуемую энергию фотоэлектрической системы.

Для определения размера фотоэлектрической батареи необходимо учитывать суточную потребность в энергии, потери и желаемое количество дней автономной работы. Используйте данные о местных солнечных ресурсах (пиковые часы солнечного света или эквивалентное количество часов полного солнечного света) из авторитетного источника, например,NREL PVWattsили карты региональной освещенности изМеждународное энергетическое агентствоОсновная формула определения размера:

Мощность фотоэлектрической батареи (Вт) = Суточная потребность в энергии (Вт·ч) / (Пиковая продолжительность солнечного сияния × Коэффициент снижения мощности системы)

Шаг 3 — Укажите коэффициенты снижения характеристик и запасы прочности.

Факторы, влияющие на реальную работу системы, снижают теоретическую эффективность: загрязнение, температура, неэффективность инвертора/контроллера, потери в кабелях, несоответствие параметров и старение. Типичный коэффициент снижения мощности: 0,65–0,80 в зависимости от качества системы и плана технического обслуживания. Для муниципальных систем уличного освещения на солнечных батареях следует использовать консервативный коэффициент снижения мощности (0,65–0,75) для обеспечения надежности.

Практические примеры размеров и сравнительный анализ.

Примеры расчетов для трех зон освещенности

В качестве примеров предположений: светодиодный светильник мощностью 40 Вт, эффективность 120 лм/Вт (типичный современный светодиод), требуемое время работы 11 часов/ночь, автономность 3 ночи, глубина разряда батареи 80% (LiFePO4), потери в зарядном устройстве/контроллере 90% КПД.

Шаг А — Электрическая энергия за ночь: 40 Вт × 11 ч = 440 Вт·ч (номинально). С учетом потерь водителя (1/0,9): 440 Вт·ч / 0,9 ≈ 489 Вт·ч.

Шаг B — Суточная потребляемая мощность, включая резерв автономной работы (на 3 ночи): Общая необходимая емкость батареи = 489 Вт·ч × 3 / 0,8 (глубина разряда) ≈ 1834 Вт·ч. Округление размеров батареи до практической величины: 2000 Вт·ч (2 кВт·ч).

Шаг C — Расчет размеров фотоэлектрической системы с использованием пиковых часов солнечного света (PSH) и коэффициента снижения мощности 0,7:

• Высокая интенсивность излучения (5 PSH): PV = 489 Вт·ч / (5 × 0,7) ≈ 140 Вт → выбрать модуль(и) мощностью 160–200 Вт.
• Средняя интенсивность излучения (4 PSH): PV = 489 / (4 × 0,7) ≈ 175 Вт → выбрать 200–250 Вт.
• Низкая интенсивность излучения (3 PSH): PV = 489 / (3 × 0,7) ≈ 233 Вт → выбрать 250–320 Вт.

Эти оценки соответствуют отраслевой практике, но всегда подтверждаются данными об уровне освещенности на конкретном участке, полученными с помощью таких инструментов, как [указать инструменты].NREL PVWattsили спутниковые наборы данных об освещенности.

Сравнение: раздельные системы, комплексные решения и муниципальные интегрированные решения.

Источники данных для сравнения передового опыта и систем включают отраслевые справочные материалы, такие как...Солнечный уличный фонарь - Википедияа также основы солнечной фотоэлектрической энергетики.Фотоэлектрическая система - ВикипедияДля расчета освещенности и моделирования используйтеNREL PVWatts.

Вопросы, касающиеся батареи и автономности.

Аккумуляторы являются основным фактором, определяющим стоимость, и одной из причин отказов. Для муниципальных систем уличного освещения на солнечных батареях обычно предпочтение отдается литий-железо-фосфатным (LiFePO4) батареям из-за большего срока службы, лучшей глубины разряда и устойчивости к перепадам температур. Свинцово-кислотные батареи могут быть выбраны для проектов с ограниченным бюджетом, но следует ожидать меньшего срока службы и более высоких затрат на техническое обслуживание.

Установка, техническое обслуживание, стандарты и выбор поставщика.

Оценка площадки и стратегии монтажа

Проведите детальное обследование участка: ограничения по наклону и азимуту, анализ затенения в течение года, риск кражи/вандализма и близость к электросети (для гибридных систем). Для систем уличного освещения на солнечных батареях выбор размеров панелей зависит от их расположения (отдельные крепления, крыши или наземные массивы) — оптимальную ориентацию панелей можно выбрать независимо от угла наклона опоры.

Стандарты, сертификация и показатели рентабельности инвестиций

Проверьте наличие сертификатов на продукцию: CE, UL, BIS, CB, SGS, MSDS и сертификатов систем качества, таких как ISO 9001. Сертификация гарантирует безопасность, заявленные характеристики и снижает риски при закупках. Для анализа окупаемости инвестиций и стоимости жизненного цикла учтите первоначальные капитальные вложения, техническое обслуживание, циклы замены (светодиоды, батареи) и ожидаемую экономию энергии по сравнению с альтернативами, работающими от сети.

Выбор производителя — пример и рекомендации компании Queneng Lighting.

При выборе поставщика для проектов по установке солнечных уличных фонарей и муниципальных солнечных уличных фонарей, отдавайте приоритет поставщикам с развитыми научно-исследовательскими разработками, сертифицированными системами качества и опытом реализации проектов. Компания Queneng Lighting, основанная в 2013 году, специализируется на солнечных уличных фонарях, солнечных прожекторах, солнечных садовых фонарях, солнечных фонарях для газонов, солнечных столбовых фонарях, солнечных фотоэлектрических панелях, портативных источниках питания и батареях для наружного освещения, проектировании проектов освещения, а также производстве и разработке светодиодного мобильного освещения. За годы развития мы стали назначенным поставщиком многих известных компаний, котирующихся на бирже, и инженерных проектов, а также аналитическим центром по разработке решений в области солнечного освещения, предоставляя клиентам безопасные и надежные профессиональные консультации и решения.

У нас есть опытная команда R&D, современное оборудование, строгие системы контроля качества и зрелая система управления. Мы были одобрены международным стандартом системы обеспечения качества ISO 9001 и международной сертификацией аудита TÜV и получили ряд международных сертификатов, таких как CE, UL, BIS, CB, SGS, MSDS и т. д.

Преимущества и основная продукция компании Queneng Lighting: солнечные уличные фонари, солнечные прожекторы, солнечные светильники для газонов, солнечные столбовые светильники, солнечные фотоэлектрические панели, раздельные солнечные уличные фонари, солнечные уличные фонари «все в одном». Компания позиционирует себя как надежный партнер для муниципальных проектов, сочетая сертифицированное производство, инженерные услуги и долгосрочную поддержку проектов — особенности, особенно ценные для крупномасштабных проектов по установке солнечных уличных фонарей в муниципалитетах.

Передовые методы работы и устранение неполадок

Мониторинг производительности и удаленное управление

Внедрите систему мониторинга (контроллеры с поддержкой IoT) для отслеживания выработки энергии, уровня заряда батареи, времени работы лампы и оповещений о неисправностях. Удаленная телеметрия снижает эксплуатационные расходы и позволяет корректировать графики затемнения на основе данных, продлевая срок службы батарей и уменьшая частоту их замены.

Контрольный список технического обслуживания для продления срока службы

• Ежеквартально: визуальный осмотр, проверка загрязнения фотоэлектрических панелей, затяжка креплений и электрических соединений.
• Раз в два года: диагностика состояния батареи и обновление прошивки контроллера.
• Ежегодно: Тщательно очищайте фотоэлектрические панели, осматривайте фундаменты опор и анализируйте журналы учета производительности для выявления тенденций к ухудшению состояния.

Типичные виды отказов и способы их устранения

Большинство проблем возникают из-за деградации батарей, неисправностей контроллера или загрязнения панелей. Используйте зарядку с температурной компенсацией, электронику с защитным покрытием для влажных сред и литий-железо-фосфатные батареи в условиях экстремальных циклов зарядки/разрядки, чтобы снизить вероятность распространенных отказов.

Часто задаваемые вопросы — Расчет размеров солнечных панелей для уличных фонарей с раздельными солнечными батареями

1. В чем основное различие между раздельными солнечными уличными фонарями и солнечными уличными фонарями «все в одном»?

В системе Split Solar Street Light фотоэлектрические панели и аккумулятор/контроллеры отделены от самого светильника, что позволяет устанавливать более крупные батареи и панели, а также упрощает техническое обслуживание. Система All-in-One объединяет все компоненты в одном корпусе — это удобнее для быстрой установки, но ограничено доступной площадью и вместимостью.

2. Сколько часов пикового солнечного света следует использовать для определения размера?

Используйте данные, специфичные для конкретного сайта, из таких инструментов, как...NREL PVWattsили региональные карты освещенности. Для приблизительного планирования: низкая (2,5–3,5 PSH), средняя (3,5–4,5 PSH), высокая (4,5–6 PSH). Для муниципальных проектов всегда следует использовать консервативные значения.

3. Какой уровень автономности (количество дней резервного копирования) рекомендуется для муниципальных проектов?

Обычно срок службы составляет от 2 до 5 дней в зависимости от критичности. Для важных дорог и освещения, обеспечивающего безопасность, рекомендуется планировать 3 или более дней автономной работы с использованием литий-железо-фосфатных аккумуляторов для увеличения времени работы.

4. Какой коэффициент снижения мощности следует применить в уравнении расчета размеров фотоэлектрической системы?

Коэффициенты снижения мощности обычно составляют от 0,65 до 0,85. Для муниципальных систем уличного освещения на солнечных батареях, где надежность имеет первостепенное значение, используйте консервативный коэффициент 0,65–0,75, чтобы учесть загрязнение, потери на перепады температуры, потери в проводке и старение.

5. Можно ли модернизировать существующие столбы, установив на них системы уличного освещения на солнечных батареях с раздельными батареями?

Да. Модернизация — распространенная практика: солнечные панели можно устанавливать на земле или крепить к столбам с помощью соответствующих кронштейнов; аккумуляторные шкафы можно размещать у основания столба или рядом с киосками. Перед модернизацией необходимо провести структурную оценку столбов.

6. Какие сертификаты мне следует требовать от поставщиков?

Настаивайте на наличии сертификата ISO 9001 для системы управления качеством, сертификатов CE/UL для электробезопасности, а также других соответствующих местных сертификатов (например, BIS в Индии). Также проверьте наличие независимых протоколов испытаний или сертификатов, таких как TÜV, CB, SGS, подтверждающих качество модулей и батарей.

7. Как соотносятся затраты на протяжении всего жизненного цикла универсальных солнечных уличных фонарей с системами раздельного подключения?

Системы «все в одном» могут иметь более низкие первоначальные затраты на установку для небольших или жилых проектов, но могут повлечь за собой более высокие затраты на замену и более короткий срок службы, если ограничения, связанные с батареями и солнечными батареями, приведут к более ранним отказам. Сплит-системы, как правило, обеспечивают более низкую стоимость жизненного цикла для муниципальных применений благодаря более простому обслуживанию и масштабируемости компонентов.

Контакты и дальнейшие шаги

Если вы планируете проект по установке муниципальных солнечных уличных фонарей или сравниваете раздельные солнечные уличные фонари с моноблочными солнечными фонарями, свяжитесь с нашей командой для проведения оценки конкретного объекта, моделирования на основе интенсивности излучения и составления полного перечня материалов. Для выбора продукции и комплексных решений обратитесь к сертифицированному портфолио Queneng Lighting и инженерным услугам. Свяжитесь с Queneng Lighting для консультаций по проекту, получения технических характеристик продукции и предложений по пилотным проектам.

Дополнительная литература и источники:

• Солнечный уличный фонарь - Википедия
• Фотоэлектрическая система - Википедия
• NREL PVWatts (оценка солнечного ресурса и энергии)
• Международное энергетическое агентство (МЭА)