一、呈貢氣候資源情況
呈貢位于滇池東岸，東經(jīng)1 020 45’-1030 00’，北緯240 42:L250 00’。屬低緯度高原平壩地區(qū)，地勢(shì)平緩，海拔1 900米至2000米左右，氣候?qū)俚途暥雀咴撅L(fēng)氣候型，光照充足，年平均日照時(shí)數(shù)2200小時(shí)，年平均氣溫14.7攝氏度，極端最高氣溫31.50C．極端最低氣溫-7.80C。全年平均降雨789.6毫米，月最大降雨量208.3mm，日最大降雨量153.3mm，降雨主要集中在5-9月。全年無霜期285天，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，氣候溫和。根據(jù)呈貢地面氣象觀測(cè)資料表明：所處區(qū)域主盛行風(fēng)向?yàn)槲髂掀黠L(fēng)，平均風(fēng)速較高最大風(fēng)速19m/s，年平均風(fēng)速為3.09m/s，月均最大為3.90m/s，最小為2.74m/s。
二、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)組成及原理
（一）風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)組成
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能電池板、智能控制器、蓄電池組、多功能逆變器、電纜及支撐和輔助件等組成一個(gè)發(fā)電系統(tǒng)。智能型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)能將風(fēng)能和太陽能在時(shí)間上和地域上的互補(bǔ)性很好的銜接起來，夜間和陰雨天無陽光時(shí)由風(fēng)能發(fā)電，晴天由太陽能發(fā)電，在既有風(fēng)又有太陽的情況下兩者同時(shí)發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)了全天候的發(fā)電功能，比單用風(fēng)機(jī)和太陽能更經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、實(shí)用。
（二）風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)原理
風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能發(fā)出的電可單獨(dú)分別輸入或互補(bǔ)組合輸入經(jīng)過控制器整流、濾波后，經(jīng)充電控制線路給蓄電池充電，控制器根據(jù)檢測(cè)到的蓄電池電壓，對(duì)風(fēng)力及太陽能充電控制線路進(jìn)行限流恒壓控制。確保蓄電池既可充滿，又不會(huì)過充損壞，并保持恒壓浮充，隨時(shí)補(bǔ)充蓄電池自身漏電損失，在蓄電池電量過低時(shí)，控制器會(huì)自動(dòng)斷開LED路燈負(fù)載，防止蓄電池過放損壞，待蓄電池補(bǔ)充電量后，自動(dòng)恢復(fù)接通LED路燈負(fù)載，控制器具有“時(shí)控+光控”控制功能，保證路燈自動(dòng)同時(shí)啟閉。
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽能光伏電池組、控制器、蓄電池、逆變器、LED負(fù)載等部分組成。該系統(tǒng)是集風(fēng)能、太陽能及蓄電池等多種能源發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)智能控制技術(shù)為一體的復(fù)合可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。各組成部分功能為：
1．風(fēng)力發(fā)電部分是利用風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，再通過控制器對(duì)蓄電池充電，經(jīng)過逆變器對(duì)負(fù)載供電。
2．光伏發(fā)電部分利用太陽能電池板的光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能，然后對(duì)蓄電池充電，通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電。
3．逆變系統(tǒng)由幾臺(tái)逆變器組成，把蓄電池中的直流電變成標(biāo)準(zhǔn)的220V交流電，保證交流電負(fù)載設(shè)備的正常使用。同時(shí)還具有自動(dòng)穩(wěn)壓功能，可改善風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。
4．控制部分根據(jù)日照強(qiáng)度、風(fēng)力大小及負(fù)載的變化，不斷對(duì)蓄電池組的工作狀態(tài)進(jìn)行切換和調(diào)節(jié)：一方面把調(diào)整后的電能直接送往直流或交流負(fù)載，另一方面把多余的電能送往蓄電池組存儲(chǔ)。發(fā)電量不能滿足負(fù)載需要時(shí)，控制器把蓄電池的電能送往負(fù)載，保證了整個(gè)系統(tǒng)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性。
5．蓄電池部分由多塊蓄電池組成，在系統(tǒng)中同時(shí)起到能量調(diào)節(jié)和平衡負(fù)載兩大作用。它將風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來，以備照明供電時(shí)使用。
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)力和太陽輻射變化情況，可以在以下三種模式下運(yùn)行：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單獨(dú)向負(fù)載供電：光伏發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)向負(fù)載供電：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合向負(fù)載供電。
（三）風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)供電比單獨(dú)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)供電或光伏發(fā)電系統(tǒng)供電有以下優(yōu)點(diǎn)：
1．利用風(fēng)能、太陽能的互補(bǔ)性，可以獲得比較穩(wěn)定的輸出，系統(tǒng)有較高的穩(wěn)定性和可靠性：
2．在保證同樣供電的情況下，可大大減少儲(chǔ)能蓄電池的容量。
3．通過合理的設(shè)計(jì)與匹配，可以保證LED路燈負(fù)載由風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)供電，可獲得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
三、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)智能化LED路燈實(shí)施簡況
（一）案例概況
環(huán)湖路位于滇池東岸，為湖濱一級(jí)主干道。呈貢段全長7520m，道路總寬28m，人行道寬2m，綠化帶寬2m，道路結(jié)構(gòu)屬雙幅形式。由于本路段屬于湖濱郊外公路，適宜采用離網(wǎng)型風(fēng)光互補(bǔ)LED路燈。本案共安裝風(fēng)光互補(bǔ)LED路燈431套，共計(jì)862盞。LED光源功率為140W（行車道側(cè)）+30W（人行道側(cè)），風(fēng)機(jī)規(guī)格為600W，光伏板規(guī)格型號(hào)185WP×2．蓄電池容量為250AH×2。
（二）方案特點(diǎn)
1．完全利用風(fēng)能和太陽能來互補(bǔ)發(fā)電，無需外界供電，免除建變電站、架設(shè)高低壓線路和高低壓配電系統(tǒng)等工程；
2．具有晝夜互補(bǔ)、季節(jié)性互補(bǔ)特點(diǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、性價(jià)比高；
3．電力設(shè)施維護(hù)工作量及相應(yīng)的費(fèi)用開銷大幅度下降；
4．獨(dú)立供電，在遇到自然災(zāi)害時(shí)不會(huì)影響到全部用戶的用電；
5．低壓供電，運(yùn)行安全、維護(hù)簡單；
6．在道路變動(dòng)，開挖路口等情況下，路燈遷移更為方便，不涉及道路開挖、電纜管線遷移。
（三）照明標(biāo)準(zhǔn)
環(huán)湖路道路等級(jí)為城市一級(jí)主干道，景觀大道，設(shè)計(jì)平均亮燈為1 .5_2.Ocd/m2、平均照度為20-30Lx，均勻度為0.4以上，機(jī)動(dòng)車道照明功率密度不大于1 .OOW/m2，滿足CJJ45-201 5《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。
（四）燈具選擇
全段路選用LED光源，半截光型燈具，防護(hù)等級(jí)IP65，燈桿、燈具符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。
（五）照明布置
采用雙側(cè)對(duì)稱布燈方式，燈桿高度llm，光源高度8m（行車道側(cè)）與6m（人行道側(cè)），懸臂長度2m（行車道側(cè)）與1.5m（人行道側(cè)），挑臂仰角120，燈桿間距30m，車行道側(cè)燈具功率140w、人行道側(cè)20w。
（六）供電電源
本段道路長7.51公里，設(shè)計(jì)道路范圍內(nèi)供電由風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)提供，系統(tǒng)發(fā)出的電能經(jīng)過控制器分路、整流、穩(wěn)壓后存儲(chǔ)到蓄電池組里，并由蓄電池組合負(fù)載供電。蓄電池組做埋地處理，安裝于路燈桿基礎(chǔ)旁，系統(tǒng)使用壽命為10年。
（七）配電
設(shè)計(jì)道路范圍內(nèi)采用風(fēng)光互補(bǔ)獨(dú)立供電系統(tǒng)，即每一套燈由一套風(fēng)光瓦補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)供電。
（八）接地防雷保護(hù)
采用長2.5m熱鍍鋅角鋼(5×50×50mm)做接地極，通過φ=12mm鍍鋅圓鋼與路燈桿基礎(chǔ)地腳螺栓焊接成一體，焊接處作防腐處理，接地極埋深不小于0.7m，接地保護(hù)電阻小于10歐姆。
（九）本案實(shí)施效果
1.2011年環(huán)湖路風(fēng)光互補(bǔ)LED路燈示范工程建成投入使用以來，運(yùn)行情況穩(wěn)定，節(jié)能效果顯著，滿足照明標(biāo)準(zhǔn)要求。經(jīng)實(shí)測(cè)，本案示范道路路面平均照度為3ILx，均勻度為0.41，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)要求。如按接入市電方式供電計(jì)算，該工程項(xiàng)目照明系統(tǒng)年節(jié)約用電量約為55萬度。按10年使用期計(jì)算、可節(jié)約用電量550萬度，折合節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約2047噸，向大氣減少SO2排放量5101噸，S02排放量153噸，節(jié)約電費(fèi)250.2萬元，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
2．與本地區(qū)“光資源”和“風(fēng)資源”匹配性高，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，使用期長達(dá)10年以上，維護(hù)簡單。
3．利用本地區(qū)良好的風(fēng)能和太陽能瓦補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，采用“風(fēng)光瓦補(bǔ)供電系統(tǒng)”發(fā)電，為美麗的環(huán)湖路提供供電電源，為全省的“節(jié)能減排”做出樣板。為滇池提供一道環(huán)保的，符合“和諧社會(huì)建設(shè)的且富有現(xiàn)代氣息的風(fēng)景線”。
4．風(fēng)光互補(bǔ)LED路燈可作為普及新能源知識(shí)的好教材，直接地向人們展示太陽能和風(fēng)能這兩種清潔的自然能源的應(yīng)用前景。
風(fēng)能和太陽能都是清潔能源，隨著光伏發(fā)電技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日趨成熟及實(shí)用性能的不斷完善，為風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)推動(dòng)了我國節(jié)能環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的建設(shè)。
總之，相信隨著設(shè)備材料成本的降低、科技的發(fā)展、政府扶持政策的推出，該清潔、綠色、環(huán)保的新能源發(fā)電系統(tǒng)將會(huì)得到更加廣泛地應(yīng)用。
李沛東 昆明市呈貢區(qū)城市道路照明管理服務(wù)中心
