太阳能照明系统在公路隧道中的使用

来源：职称驿站所属分类：光电技术论文
发布时间：2012-11-06浏览：66次

　　1 前言

　　随着我国公路建设的快速延伸，地形复杂、人口稀少地区电力资源贫乏，电力成本巨大的问题日益突出，尤其是公路隧道照明系统的供电问题更趋严重。同时，公路隧道一旦投入使用，正常状态下照明系统几乎处于长期点亮状态。依据国家规范 400m 以上的公路隧道需设照明设施，因此应用一种既可降低工程造价，又能降低运营管理成本的适应此发展需求的公路隧道太阳能照明系统就已十分迫切。

　　2 隧道的基本情况

　　某隧道全长1 310m,宽 9m+2×0.75m，有效净高 5m，纵坡 2.88%，设计时速60km/h。为了提高通过隧道的安全性，隧道内需要有通风、照明系统。

　　3 太阳能照明系统的设计及施工

　　良好的隧道照明是创造洞内良好的视觉环境, 确保车辆以设计速度能够安全地接近、穿越和通过隧道;同时也是隧道营运费用最大的日常开支项目之一。

　　遵循技术先进、科学合理、安全可靠、经济、环保、用的指导思想，决定对隧道采用太阳能照明。鉴于隧道较长，导致输电线路损失较大和太阳能电池组件方阵安装受限制，所以把整个隧道分为两部分，每一部分分别独立供电，在隧道进、出口两侧各设一座太阳能电站，选择日照时间最长的地势。

　　本系统设计采用低压钠灯作为光源。低压钠灯是一种成熟的照明电光源，它具有同类产品中最高的发光效率，穿透性强、使用寿命长、低能耗、无频闪、绿色环保等优点，照明效果明显优于其它光源，并且降低了系统总造价，减少了今后的维护费用和工作量。灯具选用标准截光型隧道专用灯具，其照射角度为法线两侧各65度，既能保证整个隧道的照明亮度和均匀度，又不产生易引发事故的眩光。

　　根据《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ 026.1-1999)的要求设计，中间段照明的亮度要求为 1.5cd/m2(行车速度60km/h,单车道双向交通不超过700辆/h)，路面亮度总均匀度为 0.3。

　　为达到道路安全畅通的目的，遵循以下原则：

　　1)隧道内不管是白天或夜间均需设基本照明;

　　2)白天车辆进入隧道时，路面亮度应逐渐下降，使司机的视觉有一个适应过程，将隧道分为入口段、过渡段 1、中间段、过渡段 2、出口段;

　　3)出口段也应设过度照明，在双向交通情况下和入口段相同;

　　4)夜间出入口不设加强照明，洞外应设路灯照明，亮度不低于洞内基本亮度的1/2。

　　具体灯具布置,灯具安装在隧道顶部两排预设斜面上，采取对称布灯方式。两排灯光的设计照射中心分别为正常行车道与灯光同侧的边线。考虑到隧道内灯具间隔距离要求(降低车辆通过时人眼感到的频闪频率在 2.5Hz～15Hz之间)，本隧道时速设计为 60km/h，考虑各种因素的影响设计灯具间隔为 12m，将隧道分为两部分，太阳能供电由太阳能电池方阵、控制器、蓄电池组等部分组成。电站一(进口)：长 559m，入口段 67m，过渡段 84m，中间段 408m。负载总功率 2.808kW，白天开 92 盏，夜晚开 46盏，灯具耗电量：2808W×12h+1404W×12h=50.544kW·h，太阳能方阵功率 =50.544÷0.56 (系统整体转换效率)÷3.4≈26kW 蓄电池 220 只。

　　电站二(出口):长 751m，中间段 612m，过渡段 84m，出口段 55m,负载总功率 3.692kW，白天开 126 盏，夜晚开 63盏，灯具耗电量：3692W×12h+1846W×12h=66.456kW·h，太阳能方阵功率 =66.456÷0.56 (系统整体转换效率)÷3.4≈35kW 蓄电池 330 只。

　　入口段：67m(7m+12×5)采用 10 盏 55W 低压钠灯。

　　过渡段 1：84m(12×7)采用 14 盏 35W 低压钠灯。

　　中间段：1020m(12×85)采用170盏26W低压钠灯。

　　过渡段2：84m(12×7)采用14盏35W低压钠灯。

　　入口段：55m(7m+12×4)采用10盏55W低压钠灯。

　　总计218盏低压钠灯。

　　整个工程施工、安装及调试时间2个月。

　　4 运营情况

　　通过几个月的使用，经检测输出电压345V，输入电压220V，路面照度20lx,照明状况良好，能够保证在无太阳7d的情况下正常使用。

　　5 经济价值分析

　　整个太阳能电站基建费用75 万元、太阳能板设备组件308 万元，蓄电池组件 99 万元，电池板组件使用寿命按 25a计算，蓄电池按4a 更换一次计算(更换一次为 30%计算)，25a 维护及看管费用约 48 万元，年平均费用 27.44 万元，年延米造价209.46 元。

　　太阳能输出功率为61kW，年输出电量为 53.436 ×10-4kW·h。如果用煤电价格计算合 42.748 万元，年节约15.308 万元，25a 节约 382.7 万元，节省标准煤 4 453t，减少CO2排放量11 666t,减少 SO2排放量37.85t,减少 NO2排放量 32.95t。

　　随着煤价上调，电费不断提高，造价也在提高，而太阳能电站供电不存在此类问题。

　　通过比较证明太阳能电站利用达到了先进性、实用性、经济性、节约型、环保型的原则。

　　参考文献：

　　【1】GB 50054-2004 低压配电设计规范[S].

　　【2】JTJ 026.1-1999 公路隧道通风照明设计规范[S].

《太阳能照明系统在公路隧道中的使用》

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文章名称：太阳能照明系统在公路隧道中的使用

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