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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 風(fēng)光一體化節(jié)能路燈
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 風(fēng)光一體化節(jié)能路燈，一種節(jié)能、環(huán)保、綠色的自然能路燈，屬于電器用品。該路燈在路燈桿的一側(cè)裝太陽能電板、在路燈桿的頂端安裝一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和一套發(fā)光體、路燈桿底座安裝一個(gè)蓄電池組和中央控制系統(tǒng)。風(fēng)光一體化路燈能夠充分利用自然能量，白天自動(dòng)關(guān)閉，夜晚自動(dòng)開啟，使路燈照明供電自給。具有安裝簡便、維護(hù)費(fèi)用低、低壓無觸電危險(xiǎn)等優(yōu)點(diǎn)。適用于高速公路、城市道路、住宅小區(qū)、農(nóng)村莊園及各種公園、碼頭等公共場所。
- 詳細(xì)介紹：
- 風(fēng)光一體化節(jié)能路燈以風(fēng)光互補(bǔ)供電為主題，把太陽能電池和風(fēng)力供電結(jié)合在一起，為蓄電池充電從而為發(fā)光體供電。在路燈桿的一側(cè)裝太陽能電板、在路燈桿的頂端安裝一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和一套發(fā)光體、路燈桿底座安裝一個(gè)蓄電池組和中央控制系統(tǒng)（包括光控開關(guān)、變流器、恒壓恒流器和控制調(diào)節(jié)器）。 對于幾點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新略述如下 1、風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)思路 有資料可得升力型風(fēng)機(jī)效率高但低風(fēng)速啟動(dòng)困難，而阻力型低風(fēng)速易啟動(dòng)但風(fēng)機(jī)效率低，試圖結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)．同時(shí)利用離臺(tái)器，設(shè)計(jì)出一種新型風(fēng)機(jī)模型，如同騎自行車，無風(fēng)踩腳踏板前進(jìn)，有風(fēng)不踩腳踏板前進(jìn)。 阻力型（S）風(fēng)葉 裝置在風(fēng)機(jī)頂部．用于低風(fēng)速下啟動(dòng)發(fā)電。由兩組互差90度角的S型風(fēng)葉共垂直軸疊放而成。在低風(fēng)速非集中風(fēng)向的情況下．S型風(fēng)葉能夠自啟動(dòng)從而帶動(dòng)下部H型風(fēng)葉的旋轉(zhuǎn)。定義風(fēng)力機(jī)的單位寬度輸出功率值．它等于風(fēng)力機(jī)的輸出功率P與風(fēng)力機(jī)的水平寬度L的比值。計(jì)算兩葉片水平軸和阻力型（S）型風(fēng)力機(jī)得到的單位寬度輸出功率值?？梢钥闯?，在同樣條件下，設(shè)計(jì)合理的阻力型（S）風(fēng)力機(jī)的單位寬度輸出功率近遠(yuǎn)大于水平軸風(fēng)力機(jī)，具有明顯的優(yōu)越性。 H型風(fēng)葉 裝置在風(fēng)機(jī)中部，由互差120度的三個(gè)葉片組成，選擇三葉片組可明顯降低扭矩波動(dòng)的影響且平衡性較好．每個(gè)葉片可由小短桿調(diào)節(jié)垂直翻轉(zhuǎn)角度，以達(dá)到最佳旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。H型風(fēng)葉制造起來比阻力型（S）式型風(fēng)機(jī)簡單得多。同時(shí)三葉片設(shè)計(jì)可接受來自各個(gè)方向的風(fēng)，不需要昂貴的偏航系統(tǒng)，其自身低風(fēng)速不啟動(dòng)的缺憾己被上部的S型風(fēng)葉彌補(bǔ)在低風(fēng)速的時(shí)候，S型葉片先開始轉(zhuǎn)動(dòng)，通過超越離合器帶動(dòng)H型風(fēng)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著風(fēng)速遙漸增大．H型頁片轉(zhuǎn)速迅速增大-遠(yuǎn)大于s型葉片轉(zhuǎn)速-超越離合系統(tǒng)保證了“一軸兩速”的效果。 風(fēng)葉的設(shè)計(jì)較好地解決了H型風(fēng)機(jī)低風(fēng)速不啟動(dòng)的問題，實(shí)現(xiàn)了S型機(jī)和H型風(fēng)機(jī)的優(yōu)勢互補(bǔ)。（2)風(fēng)葉結(jié)構(gòu)簡單，無變截面，扭曲等復(fù)雜葉形，易批量生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，突破國外專利壟斷水平軸風(fēng)葉制造的局面。3)發(fā)電機(jī)位置距地表較低，易于維修和并網(wǎng)。(4)全方位接收來風(fēng)，無需偏航系統(tǒng)和調(diào)向裝置，降低了架機(jī)難度和運(yùn)行成本。 2、電池選用 電池:電池磷酸鐵鋰蓄電池，規(guī)格為38AH 工作電壓24V。 磷酸鐵鋰動(dòng)力電池七大優(yōu)勢: 一、 超長壽命，長壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300 次左右，同質(zhì)量的鉛酸電池是“新半年、舊半年、維護(hù)維護(hù)又半年”， 最多也就1—1.5 年時(shí)間，而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用，將達(dá)到７－８年。綜合考慮，性能價(jià)格比將為鉛酸電池的4 倍以上。二、 使用安全，磷酸鐵鋰完全解決了鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問題，鈷酸鋰和錳酸鋰在強(qiáng)烈的碰撞下會(huì)產(chǎn)生爆炸對消費(fèi)者的生命安全構(gòu)成威脅，而磷酸鐵鋰以經(jīng)過嚴(yán)格的安全測試即使在最惡劣的交通事故中也不會(huì)產(chǎn)生爆炸。三、 可大電流2C 快速充放電，在專用充電器下，1.5C 充電40 分鐘內(nèi)即可使電池充滿，起動(dòng)電流可達(dá)2C,而鉛酸電池現(xiàn)在無此性能。四、 耐高溫，磷酸鐵鋰電熱峰值可達(dá)350℃—500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。五、 大容量。 3、太陽能電池 太陽能電池：采用多晶硅多晶硅太陽能電池 多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多，但是多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率則要降低不少，其光電轉(zhuǎn)換效率約12％左右 (2004年7月1日日本夏普上市效率為14.8%的世界最高效率多晶硅太陽能電池)。 從制作成本上來講，比單晶硅太陽能電池要便宜一些，材料制造簡便，節(jié)約電耗，總的生產(chǎn)成本較低，因此得到大量發(fā)展。此外，多晶硅太陽能電池的使用壽命也要比單晶硅太陽能電池短。從性能價(jià)格比來講，單晶硅太陽能電池還略好。 4、發(fā)光體Led燈組 成品采用40wLed 燈組，其亮度大，壽命長。且還有以下突出優(yōu)點(diǎn)：1、 高效節(jié)能：以相同亮度比較，3W的晶體燈三百三十三小時(shí)耗1度電，而普通60W白熾燈十七小時(shí)耗1度電，普通10W節(jié)能燈一百小時(shí)耗1度電。 2、超長壽命：半導(dǎo)體芯片發(fā)光，無燈絲，無玻璃泡，不怕震動(dòng)，不易破碎，使用壽命可達(dá)五萬小時(shí)（普通白熾燈使用壽命僅有一千小時(shí)，普通節(jié)能燈使用壽命也只有八千小時(shí)） 3、健康：光線健康光線中不含紫外線和紅外線，不產(chǎn)生輻射（普通燈光線中含有紫外線和紅外線） 4、綠色環(huán)保：不含汞和氙等有害元素，利于回收和，而且不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾（普通燈管中含有汞和鉛等元素，節(jié)能燈中的電子鎮(zhèn)流器會(huì)產(chǎn)生電磁干擾） 5、保護(hù)視力：直流驅(qū)動(dòng)，無頻閃（普通燈都是交流驅(qū)動(dòng)，就必然產(chǎn)生頻閃） 6、光效率高：發(fā)熱小，90%的電能轉(zhuǎn)化為可見光（普通白熾燈80%的電能轉(zhuǎn)化為熱能，僅有20%電能轉(zhuǎn)化為光能） 7、安全系數(shù)高：所需電壓、電流較小，發(fā)熱較小，不產(chǎn)生安全隱患，于礦場等危險(xiǎn)場所。8、市場潛力大：低壓、直流供電，電池、太陽能供電，于邊遠(yuǎn)山區(qū)及野外照明等缺電、少電場所。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的：“風(fēng)光一體化節(jié)能路燈”利用無污染的太陽能和風(fēng)能轉(zhuǎn)化獲得的電能為道路照明，省去了變壓器等配電設(shè)備和大量的電線電纜和電能，極大的節(jié)約了用電和電纜等社會(huì)資源，契合國家節(jié)能、減排、低碳的主題。 基本思路：風(fēng)光一體化節(jié)能路燈以風(fēng)光互補(bǔ)供電為主題，把太陽能電池和風(fēng)力供電結(jié)合在一起，為發(fā)光體供電。 創(chuàng)新點(diǎn)：①利用太陽能與風(fēng)能互補(bǔ)供電。②風(fēng)機(jī)采用阻力式與升力式的巧妙結(jié)合采用磁極和線圈的雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，最大程度的利用了風(fēng)能。③中央控制系統(tǒng)，有效智能的解決了風(fēng)能、太陽能為蓄電池充電過程中的欠充或過充問題，延長了整個(gè)裝置的壽命。 技術(shù)關(guān)鍵：①發(fā)光體的設(shè)計(jì)，②風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)，③中央控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，④電池組的設(shè)計(jì)。 主要技術(shù)指標(biāo)：①發(fā)光體，由led燈組組成，功率為40w，使用壽命20年以上。②風(fēng)力機(jī)采用垂直式風(fēng)機(jī)，啟動(dòng)風(fēng)速2m/s 額定功率（風(fēng)速為12m/s）200w。③控制系統(tǒng)，自動(dòng)控制路燈傍晚開啟、黎明關(guān)閉，遙控裝置，在特殊情況下對路燈進(jìn)行人工控制。④電池組，充放電平臺(tái)十分平穩(wěn)，高溫充電的容量穩(wěn)定性好，循環(huán)次數(shù)高，達(dá)到2000次，安全性能好。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作品的科學(xué)性先進(jìn)性： 1、路燈的造價(jià)已接近常規(guī)路燈造價(jià)的平均水平，而且路燈不消耗電能,所以,其運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于常規(guī)路燈。2、能夠快速在線檢測蓄電池的剩余容量，防止蓄電池的過充電和過放電，從而可達(dá)到延長蓄電池的使用壽命。3、對風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速加以控制，從而能夠使系統(tǒng)輸出最大功率。4、風(fēng)能充電和太陽能充電互不干涉。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 與2011年“新苗”計(jì)劃中結(jié)題。
作品所處階段
- 作品處于中試階段，已經(jīng)調(diào)試通過。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 與廠家進(jìn)行長期簽約達(dá)到產(chǎn)學(xué)園結(jié)合的良好發(fā)展模式。
作品可展示的形式
- 實(shí)物
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- “風(fēng)光一體化節(jié)能路燈”由其本身利用無污染的太陽能和風(fēng)能轉(zhuǎn)化獲得的電能為道路照明，充分利用自然能，并省去了變壓器等配電設(shè)備和大量的電線電纜和電能，極大的節(jié)約了用電和電纜等社會(huì)資源，契合國家節(jié)能、減排、低碳的主題，有利于社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展的特點(diǎn)路燈維護(hù)成本比傳統(tǒng)路燈低 浙江省是大省，道路橋梁不計(jì)其數(shù)。浙江城市路燈(燈光) 公共照明用電占城市用電量10 %, 做好城市路燈照明節(jié)能工作, 加大自然能源利用效率, 不僅可以緩和電力緊缺, 同時(shí)也為浙江應(yīng)積極開展綠色照明, 努力構(gòu)建綠色、健康、人文的城市照明環(huán)境貢獻(xiàn)一份力量。此路燈可廣泛應(yīng)用于道路、庭院、公園、旅游景點(diǎn)、停車場、工廠、廣場、學(xué)校、開發(fā)區(qū)、工業(yè)園區(qū)等場所照明。據(jù)不完全估計(jì)，當(dāng)前國內(nèi)風(fēng)光互補(bǔ)路燈的市場容量為二十億元，國際市場上則約為二百億元，市場的確廣闊。初步預(yù)期本項(xiàng)目實(shí)施后年產(chǎn)量5-10萬只，單只盈利1000-2000元，毛利潤可達(dá) 5000-15000萬元。
同類課題研究水平概述
- 全世界的能源和電氣工作者，都在研究節(jié)能、環(huán)保、低耗的路燈，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了蓄電池供電，尤其是太陽能電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)供電，都是個(gè)好方法，也有一定的缺陷。蓄電池供電需要按時(shí)充電和更換，太陽能電池遇到連續(xù)幾天的陰雨風(fēng)霧天，就會(huì)造成照明燈的暗淡和熄滅，而陰雨風(fēng)霧天是特別需要照明燈的。風(fēng)力是不斷變化的動(dòng)力，有間隙性和多天的無風(fēng)日和微風(fēng)日，會(huì)影響均衡供電。 目前歐洲在這方面處于領(lǐng)先水平，特別在風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電技術(shù)方面取得了大量成果。歐洲在新能源領(lǐng)域的研究主要集中于大型并網(wǎng)電場以及相關(guān)技術(shù)的研究。目前風(fēng)力發(fā)電最大單機(jī)容量已經(jīng)超過4.5MW，而太陽能發(fā)電容量也超過了100KW。國外在風(fēng)光互補(bǔ)方面的研究卻很少。風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電的獨(dú)立控制技術(shù)已經(jīng)成熟，在最大功率點(diǎn)追蹤控制、預(yù)測控制以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面的研究是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。 在國內(nèi)對于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)研究的主要有中科院電工研究所、內(nèi)蒙古大學(xué)等。各單位主要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化匹配計(jì)算、系統(tǒng)控制等。目前中科院電工研究所的生物遺傳算法的優(yōu)化匹配和內(nèi)能故大學(xué)新能源研究中推出來的小型戶用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)匹配的計(jì)算輔助設(shè)計(jì)，在匹配計(jì)算方面有著領(lǐng)先的地位，而合肥工業(yè)大學(xué)智能控制在互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用也處在前沿水平。 風(fēng)能和太陽能作為可再生能源，其應(yīng)用得到國家大力鼓勵(lì)和支持。我國風(fēng)電發(fā)展非常迅速《2007中國新能源產(chǎn)業(yè)年度報(bào)告》指出，中國已形成了世界上最大的小型風(fēng)機(jī)產(chǎn)業(yè)和市場，并已推廣了總?cè)萘考s7萬千瓦的35萬臺(tái)小型風(fēng)機(jī)用于邊遠(yuǎn)地區(qū)居民用電。從事小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其配套件開發(fā)、研制、生產(chǎn)的單位達(dá)78家，其中，大專院校、科研院所15家，生產(chǎn)制造單位38家，配套件（含葉片、逆變器、控制器、及蓄電池等）生產(chǎn)單位25家。近年來隨著太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；湍芰哭D(zhuǎn)換技術(shù)的改進(jìn)，太陽能光伏發(fā)電成本有所下降，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在我國從事太陽能發(fā)電技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究、開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用的單位已超過100家，太陽能發(fā)電設(shè)備累計(jì)裝機(jī)容量已超過80MW 。風(fēng)能和太陽能發(fā)電技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化的長足發(fā)展為其在海上油田中的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。
