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技术指南

太阳能路灯现场勘察与选型清单

作者: VOLTIC Technical Team
太阳能路灯现场勘察与选型清单

太阳能路灯的选型依据是其面板在特定灯杆位置实际能够收集到的能量,而不是纸箱上印的瓦数。现场勘察确定后续所有决策都依赖的三个数字:最差月份的可用日照时数、穿过面板的阴影,以及面板可以朝向的方向。如果离开现场时没有这些数据,缺口就会在第一个冬季的第一个阴雨周显现出来。

为什么勘察决定系统

勘察是太阳能照明项目中最便宜的部分,也是事后无法纠正的部分。面板功率、电池瓦时数和续航天数都源自现场提供的数据,因此勘察误差会变成更大的面板、更大的电池,或者一盏提前变暗的灯。

现场勘察得出三个量。每日可用能量,以设计月份的日照时数衡量,而不是年度平均值。遮光窗口,记录在阴影最长的季节。灯杆上可用的面板方位角,这决定了集成式灯具能否胜任,还是必须将光伏阵列与灯具分离。

一份以书面形式给出这三个数字的勘察,也是让报价具有可比性的依据。两家供应商针对不同的日照时数假设报出相同瓦数,报价的并不是同一个系统,而更便宜的那家通常是假设日照更多的那家。

勘察必须回答的六个问题

每一次太阳能路灯勘察都可归结为六个问题。在询价之前以书面形式回答它们,因为每一个问题都会改变物料清单的不同部分以及现场土建工程的不同部分。

问题记录内容影响内容
该场地在最差月份的日照有多少?该坐标的长期月平均辐照量;记录最低的月份面板功率和电池瓦时数;续航天数
面板何时被遮挡?障碍物的方位角、高度和距离;09:00、12:00 和 15:00 的照片灯杆位置、面板高度、集成式还是分体式系统
面板可以朝向哪个方向?在设定灯具角度后,支架上可用的真北方位角每日发电量、倾角、是否需要远程光伏阵列
灯杆可以立在哪里?道路宽度、路缘线、退让距离、地下管线、卡车通行条件灯杆高度和间距、基础与地脚螺栓
夜间需要多少光照?照明等级或照度目标、均匀度要求、相关色温流明输出、型号瓦数、配光分布
需要运行多长时间,午夜后亮度如何?每晚运行小时数以及客户可接受的调光曲线每晚瓦时数、电池容量、面板补充余量

六个答案,一页纸,由亲临现场的人签字。本指南其余部分的一切内容都是填写其中某一行的方式。

日照时数:按最差月份设计,而非年度平均值

日照时数是指场地一天中达到全额额定辐照度的小时数,而对选型唯一重要的数字是最差月份。年度平均值会美化季风区、地中海冬季或高纬度夏季的每一个项目,因为它掩盖了系统仅靠储备运行的那几周。

你不需要仪器就能获得它。用手机获取场地坐标,然后从免费的公共数据集读取长期月平均值:NASA POWER、欧盟委员会的 PVGIS、世界银行的 Global Solar Atlas 或 NREL 的 NSRDB 都会发布任意经纬度的月辐照量。读取十二个月的值并取最低的一个。在北半球通常是十二月,在南半球是六月;沿海和季风地区有时会偏移一个月,这正是你要读表格而不是猜测的原因。

然后与你所站位置当天的实际情况进行交叉核对。干净面板在晴朗正午的读数只能证明该场地在好天气下能够发电,这对设计月份毫无说明。勘察所补充的是下文所述的遮光记录,因为数据集假设地平线无遮挡,而你的灯杆可能并非如此。

这个数字直接用于选型。将灯具每晚所需的能量(瓦时)乘以你要求的续航天数,再乘以系统损耗系数,然后除以设计月份的日照时数,就得到场地实际需要的光伏阵列。如果结果要求的面板超过灯杆所能承载,解决方案是远程光伏阵列、一根地平线更开阔的更高灯杆,或者一个午夜后使用更少能量的调光曲线。

太阳能窗口:找出消耗续航的遮光

大多数表现不佳的太阳能路灯并非故障,而是每天有一部分时间被遮挡。实用的测试是九点到三点的窗口,即太阳能正午前后的六个小时,一天中大部分能量都在此期间收集。冬季阴影最长,因此夏季勘察报告为无遮挡的场地,在十二月可能有一半被覆盖。

VOLTIC ZHENYE SERIES 一体式太阳能路灯,展示单晶硅光伏板和 LED 模组集成于一个压铸铝外壳中
在集成式太阳能路灯中,面板、LiFePO4 电池、MPPT 控制器和 LED 模组共用一个外壳,因此面板角度由灯具安装角度固定——这是在下单前对照场地太阳轨迹最值得检查的一点。

将每个障碍物记录为方位角、大致高度和与灯杆的距离,并拍照。还要记录该障碍物在全年中的变化:落叶树在冬季落叶后成为问题,常绿树在冬季带叶时成为问题,而隔壁正在施工的建筑则是目前尚不存在的问题。在大型道路上,在布局图上标出受遮挡的灯杆,并预计需要在那里缩短间距或提高安装高度。

有两种效应会使遮挡比几何计算所显示的更严重。光伏组件以串联组串方式工作,因此覆盖小面积的遮挡可能中断不成比例的发电量,而且灯具自身的悬臂和面板边框可能在灯杆必须设定的确切角度上向阵列投下细长阴影。这两点都说明应从安装位置而非路边检查面板视野。

面板朝向与倾角:设计阶段应确定的事项

朝向是你所能购买到的最便宜的能源。面板应朝向赤道:北半球朝向正南,南半球朝向正北。要换算你在现场读取的罗盘读数,因为在大多数市场中磁方位角与真方位角相差数度,而一旦灯杆设定,该误差便是永久性的。

倾角是另一半。常见的起点是倾角大致等于场址纬度,在冬季发电量是约束条件的场址应更陡,在夏季性能和自清洁更重要的场址应更平缓。我们太阳能灯杆上的支架记录为15度仰角,这非常适合低纬度项目,在纬度约35度以上时值得对照设计月太阳轨迹进行复核。

大多数买家忽略的约束是,一体化灯具的面板和灯头共用同一个安装角度。当道路为东西走向且灯具必须沿车道方向照射时,面板便继承该角度,而不是朝向太阳。这一权衡在我们的一体化与分体式太阳能路灯对比中有详细说明,这也是分体系统或屋顶阵列供电给灯杆有时会在看似适合一体化机组的场址上胜出的原因。

无论场址允许什么,都应要求供应商以书面形式说明三件事:设计倾角、选型所依据的冬季发电量假设,以及由此得出的电池续航天数。这三行内容将功率声明转变为可检验的承诺。

灯杆位置:道路几何与太阳能获取的交汇点

灯杆位置是两个很少一致的要求之间的折中:车道上均匀的光照,以及对太阳的无遮挡视野。提高灯杆,光线照射更远,但更高的灯杆也会将面板抬升到低矮树篱、围墙以及路缘沿线树木阴影线之上。

我们的一体化型号记录为:100W采用6-7米灯杆高度、25-30米间距,150W采用7-8米、30-35米,200W采用8-10米、35-40米,300W采用10-12米、40-45米,停车场灯具规定为8米和20-25米。将这些配对作为起始布局,然后根据现场勘察发现的阴影移动个别灯杆,并在土建承包商进场前核对太阳能灯杆指南中的荷载和基础数据。

如果唯一可行的灯杆位置在树冠下,按成本顺序有四种选择:用更高的支架将面板抬升到遮挡物之上,旋转灯杆使悬臂背向障碍物,将灯杆移动几米并调整间距,或者将阵列与灯头分离,把面板放在有阳光的位置。

夜间负载:运行时长、照明等级与调光

只记录白天的现场勘察只完成了一半,因为面板是按灯头在日落后消耗的能量来选型的。记录照度或照明等级要求、客户期望的均匀度、灯头必须运行的时长,以及午夜后道路可接受的调光曲线。

我们的一体化太阳能路灯随附MPPT控制器,运行光控、时控和人体存在检测,公布的曲线为:前四小时全功率输出、待机50%,第五至第八小时70%、待机40%,第九至第十二小时60%、待机30%。在一个十二小时的夜间,如果无人经过,该曲线合计为480%·小时,而十二小时全功率输出为1,200%·小时——差值约为电池容量的百分之六十,这往往就是一天续航与三天续航之间的差别。人体感应与调光指南说明了如何将这些水平写入规格书。

这里有两项现场勘察注意事项。在冬季,采用固定黄昏至黎明运行的场址将需要比同样场址采用调光曲线更大的电池,因为随着辐照度下降,夜间时长增加。如果客户要求恒定输出,请在现场勘察表上注明;这会改变电池,而不仅仅是设置,该权衡的限度在我们的黄昏至黎明指南中有说明。

地面、通道与基础注意事项

同一次到访还应回答土建问题,因为第二次进场比现场勘察成本更高。记录土壤类型以及地面是岩石、沙土、黏土还是回填土,可能的地下水位,路缘沿线任何埋地管线,以及混凝土罐车和起重设备可通行、可处理6至12米灯杆的进场路线。

我们的灯杆采用Q235高强度钢制造,按ISO 1461进行热浸镀锌,在定期检查下设计使用寿命为20年以上,提供6、7、8、10和12米高度,并附有用于土建施工的基础和地脚螺栓图纸。将地脚螺栓孔位、埋深和法兰朝向带到现场,并在灯杆立起前拍摄完工基础的现场照片;如果日后有灯杆被报告倾斜,这些照片是任何人首先索要的东西。

现场勘察表:随询价单发送的十二个字段

现场勘察只有以数字形式到达供应商手中才有用。将这十二个字段复制到一页表格中,在现场填写,并将照片随询价附上。供应商可以依据这一页进行选型,无需后续问卷,你收到的报价也将具有可比性。

字段填写内容
1. 场址位置与坐标名称、国家、纬度和经度(保留两位小数)
2. 道路或区域类型公路、主干道、住宅街道、停车场、园区、小径
3. 宽度与车道车行道宽度、车道数、路肩和中央分隔带
4. 灯杆数量与布局灯杆数量以及单侧、交错或相对布置
5. 灯杆高度与间距目标高度和间距,或供应商建议待确认
6. 设计月日照时数最低月平均值及你所读取的数据来源
7. 遮挡记录障碍物的方位角、高度、距离及其遮挡的时段
8. 可用面板方位角灯具角度确定后,光伏板可朝向的真实方位角
9. 照明要求照明等级、照度目标、均匀度和相关色温
10. 运行时长与调光每晚运行小时数、可接受的调光档位、所需待机水平
11. 地面与进场条件土壤、地下水位、管线、混凝土和吊装设备的进场条件
12. 所需电池续航客户期望灯具在连续阴雨天下可维持的天数

第二年才会暴露的现场勘察错误

几乎所有关于太阳能路灯在第二个冬季的投诉,都可追溯到少数几个现场勘察决策。这些错误是可预见的,而且在图纸上修正都比在灯杆上修正更便宜。在签署布置图之前,请先阅读这份清单。

  • 使用年度平均值而非最差月份。系统是按设计月份设计的;取平均值会掩盖那四到八周真正考验系统的时段。
  • 在错误季节进行勘察。夏季在枝叶茂密的树冠下勘察,与同一根灯杆在十二月的状况完全不同。
  • 只记录正午的阴影。早晨和傍晚的阴影会排除那些在正午看起来完美的位置。
  • 忽视未来将建造或种植的东西。新建建筑、遮挡物、标识和速生树木都会在资产寿命期内出现。
  • 未核实光伏板方位角。决定一体式光伏板朝向的是灯具的对齐方向,而不仅仅是道路走向。
  • 未附现场勘察就发出询价。供应商只能基于假设进行选型,而最便宜的报价通常来自最乐观的日照假设。
  • 忘记夜间需求。决定灯杆上所需电池的是运行时长和调光,而非功率。

常见问题

太阳能路灯能在多云或季风气候下工作吗?

可以,前提是按设计月份而非年度平均值进行选型。云层会减少每日发电量,因此解决方案是更大的光伏板和电池,或者采用午夜后能耗更低的调光方案。季风严重的地区通常需要两到四天的电池续航,这是根据月辐照表做出的规格决策,而非灯具本身的属性。

没有仪器时如何测量日照小时数?

查阅数据即可。免费的公开数据集——NASA POWER、PVGIS、Global Solar Atlas 和 NREL NSRDB——可提供站点坐标的长期月平均值。取最低月份作为设计值,然后利用现场勘察记录阴影,这是数据集无法得知的。手持辐照计或晴天正午读数确认的是当天情况,而非当月情况。

光伏板应设置多大倾角?

从接近站点纬度开始并朝向赤道,如果冬季发电量是约束条件,则倾角应更陡。我们的灯杆支架记录为15度仰角,适合低纬度地区;在纬度约35度以上的项目中,请要求提供与最差月份太阳轨迹匹配的设计倾角,并在生产前以书面形式确认。

如果光伏板无法从灯杆位置朝向太阳怎么办?

采用分体式系统,光伏板独立于灯具安装,或者将光伏阵列放置在附近的屋顶或支架上,并通过直流电缆连接到灯杆。这两种都是常规配置;重要的是电缆敷设、安装结构和额外连接器应出现在报价中,而不是在交货后以变更单形式出现。

一体式太阳能路灯适合有阴影的站点吗?

只有在灯杆位置能够使共用光伏板和灯具的角度仍能收集足够阳光时才适合。当道路走向迫使光伏板偏离太阳时,分体式系统或远程光伏阵列是更可靠的选择。一体式与分体式对比逐杆分析了光伏板角度的权衡。

应指定多少天的电池续航?

这取决于当地云层模式和客户对服务的衡量方式。对于市政项目,两天电池续航是常见的最低要求;在预计有季风或持续阴天时段的地方,通常为三到四天。除非调光方案和用于计算的运行小时数在同一张表上注明,否则电池续航没有意义。

如果灯杆已经安装,而现场发现存在阴影怎么办?

在移动任何东西之前先进行诊断,因为连接器松动和电池电量不足会产生与发电量低相同的症状。我们的故障排查指南按顺序介绍了光伏板、电池、控制器和传感器的测试,而安装时的勘察记录能告诉你现场本身是否是原因。

下一步:发送您的勘察详情

如果您正在准备太阳能照明询价,请将上述十二项表格连同您的道路类型、目标灯杆高度和间距、照明等级、运行小时数和所需电池续航一并发送。我们的工程师会返回选型规格、设计倾角及其背后的冬季发电量假设,以及涵盖光伏板、电池和灯杆的工厂直供报价。

我们公布的商业条款支持小批量和混合型号试订单,样品通常在7-10个工作日内备妥,标准生产根据数量需要15-25天。先从一体式太阳能路灯系列了解功率阶梯,查看太阳能路灯灯杆的高度和基础,或者如果现场完全无法接入电网,请阅读离网系统指南。当您的勘察表准备好后,发送给我们的工程团队,我们将根据您的现场而非平均值来为系统选型。

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