化学与社会的关系 从能源 信息 环境 材料方面谈谈吧

旧燃料新能源
旧能源新效率无热引擎出新路：索罗斯投资（投机）新能源的另解
发动机效率趋向100%的旧燃料新能源
氢能、风能、太阳能、海洋能、生物质能和核聚变能……新能源的方式，只是能量利用多步骤中前移的一环。而被忽视，潜力巨大的发动机或做功原理、观念的革新更是未来能源开发的第一大方向！
现在的能量利用效率不高，浪费惊人。经典的热机做功方式，能量做功的有用效率只有25%（1/4），最高也就1/3（333%）而100%能量中的75%（3/4）、或6667%（2/3）都作为无用的热浪费掉了。另有意外，“班克斯热机”是利用记忆合金制成的不要燃料，不耗电力的高效发动机。
热机做功的原理是燃料产热=微观粒子的无序运动。这个热运动，平均说三维空间上每个方向的能量各占1/3，而热机做有用功的也就三维方向中的一个方向维度。其他二维方向上的能量只好作为废热浪费掉！
几十年前已经开始冷落的“绝热发动机”没有象“古典热机原理”预测的那样提升发动机的效率。证明古典热力学机理模型有了问题！而且是大问题！热机出口温度与入口温度的比不是决定发动机效率的关键因素！
“绝热”显然已经不是提高热机效率的好创意。原因何在？源自“新热力学发动机原理”！“无热发动机”。当热已经产生，无序运动已经出笼，魔兽就控制不住了！引擎的效率被这1/3或1/4极限桎梏住了。陶瓷“绝热”只是没有诊断对的“错方”，用错药就是必然。
当旧能源（包括新能源）没有产热，新引擎100%做功才会成为可能！也就是旧、新能源微观做有序的一维的运动，发动机的效率才能回归100%，浪费的2/3或3/4能源才可引尔能发，不向或少向环境排泄废热，污染环境，节约大自然的资源！
充分利用好旧能源，为新能源的完美浮出打好前站，做好基础！
节能
节能的中心思想是采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可接受的措施，来更有效地利用能源资源。为了达到这一目的，需要从能源资源的开发到终端利用,更好地进行科学管理和技术改造,以达到高的能源利用效率和降低单位产品的能源消费。由于常规能源资源有限，而世界能源的总消费量则随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高越来越大，世界各国十分重视节能技术的研究（特别是节约常规能源中的煤、石油和天然气，因为这些还是宝贵的化工原料；尤其是石油，它的世界贮量相对很少），千方百计地寻求代用能源，开发利用新能源。
能源的可持续发展
必须寻找一些既能保证有长期足够的供应量又不会造成环境污染的能源。
而目前人类面临的问题正是：能源资源枯竭；环境污染严重。
随着我国城镇化进程的不断推进，能源需求持续增长，能源供需矛盾也越来越突出，迫在眉睫的问题是，中国究竟该寻求一条怎样的能源可持续发展之路？业内官员和学者认为，为了实现能源的可持续发展，中国一方面必须“开源”，即开发核电、风电等新能源和可再生能源，另一方面还要“节流”，即调整能源结构，大力实施节能减排。
开发新能源和可再生能源是能源可持续发展的应有之义。我国的能源供应结构里，煤炭、石油与天然气等不可再生能源占绝大部分，新能源和可再生能源开发不足，这不仅造成环境污染等一系列问题，也严重制约能源发展，必须下大力气加快发展新能源和可再生能源，优化能源结构，增强能源供给能力，缓解压力。
我国的核电装机容量不到发电装机容量的2％，远低于世界17％的平均水平，应当采取有效的措施，解决技术路线、投资体制、燃料保障等问题，使我国核电发展的步子迈得更大一些。同时，我国的风电资源量在10亿千瓦左右，目前仅开发几百万千瓦，应当对风电发展进行正确引导，促进用电健康可持续发展。
走能源可持续发展之路，从大的能源结构来讲，还是要加快发展核电。最近一两年，从中央到国务院，都坚定了加快发展核电的信心，今年以来核电的工作力度也在加大。在今后一个时期，在优化能源结构方面，核电的比重、速度要保持相对快速的增长，规模要在短期内有比较大的提升。不光是沿海，还要逐步向中部地区发展。
节能减排是能源可持续发展的必由之路。侯云春表示，我国能源需求结构不合理突出表现在能源利用消耗高、浪费大、污染严重，缓解能源供需矛盾问题，从根本上就是大力节约和合理使用，提高其利用效率，严格控制钢铁、有色、化工、电力等高耗能产业发展，进一步淘汰落后的生产能力。同时，还要大力发展循环经济、积极开展清洁生产，全面推进管理节能，大力推广节能市场机制，促进节能发展，广泛开展全民节能活动。
能源危机
由于石油、煤炭等目前大量使用的传统化石能源枯竭，同时新的能源生产供应体系又未能建立而在交通运输、金融业、工商业等方面造成的一系列问题统称能源危机。
根据经济学家和科学家的普遍估计，到本世纪中叶，也即2050年左右，石油资源将会开采殆尽，其价格升到很高，不适于大众化普及应用的时候，如果新的能源体系尚未建立，能源危机将席卷全球，尤以欧美极大依赖于石油资源的发达国家受害为重。最严重的状态，莫过于工业大幅度萎缩，或甚至因为抢占剩余的石油资源而引发战争。
为了避免上述窘境，目前美国、加拿大、日本、欧盟等都在积极开发如太阳能、风能、海洋能(包括潮汐能和波浪能)等可再生新能源，或者将注意力转向海底可燃冰(水合天然气)等新的化石能源。同时，氢气、甲醇等燃料作为汽油、柴油的替代品，也受到了广泛关注。目前国内外热情研究的氢燃料电池电动汽车，就是此类能源中介应用的典型代表。
能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。自工业革命以来，能源安全问题就开始出现。1913年，英国海军开始用石油取代煤炭作为动力时，时任海军上将的邱吉尔就提出了“绝不能仅仅依赖一种石油、一种工艺、一个国家和一个油田”这一迄今仍未过时的能源多样化原则。伴随着人类社会对能源需求的增加，能源安全逐渐与政治、经济安全紧密联系在一起。两次世界大战中，能源跃升为影响战争结局、决定国家命运的重要因素。法国总理克莱蒙梭曾说，“一滴石油相当于我们战士的一滴鲜血”。可见，能源安全的重要性在那时便已得到国际社会普遍认可。20世纪70年代爆发的两次石油危机使能源安全的内涵得到极大拓展，特别是1974年成立的国际能源署正式提出了以稳定石油供应和价格为中心的能源安全概念，西方国家也据此制定了以能源供应安全为核心的能源政策。在此后的二十多年里，在稳定能源供应的支持下，世界经济规模取得了较大增长。但是，人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时，也遇到一系列无法避免的能源安全挑战，能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类的生存与发展。
目前世界上常规能源的储量有的只能维持半个世纪（如石油），最多的也能维持一、两个世纪（如煤）人类生存的需求。
今天的世界人口已经突破60亿，比上个世纪末期增加了2倍多，而能源消费据统计却增加了16倍多。无论多少人谈论“节约”和“利用太阳能”或“打更多的油井或气井”或者“发现更多更大的煤田”，能源的供应却始终跟不上人类对能源的需求。当前世界能源消费以化石资源为主，其中中国等少数国家是以煤炭为主，其它国家大部分则是以石油与天然气为主。按目前的消耗量，专家预测石油、天然气最多只能维持不到半个世纪，煤炭也只能维持一、两个世纪。所以不管是哪一种常规能源结构，人类面临的能源危机都日趋严重。
当前世界所面临的能源安全问题呈现出与历次石油危机明显不同的新特点和新变化，它不仅仅是能源供应安全问题，而是包括能源供应、能源需求、能源价格、能源运输、能源使用等安全问题在内的综合性风险与威胁。
作为世界上最大的发展中国家，中国是一个能源生产和消费大国。能源生产量仅次于美国和俄罗斯，居世界第三位；基本能源消费占世界总消费量的l／10，仅次于美国，居世界第二位。中国又是一个以煤炭为主要能源的国家，发展经济与环境污染的矛盾比较突出。近年来能源安全问题也日益成为国家生活乃至全社会关注的焦点，日益成为中国战略安全的隐患和制约经济社会可持续发展的瓶颈。上个世纪90年代以来，中国经济的持续高速发展带动了能源消费量的急剧上升。自1993年起，中国由能源净出口国变成净进口国，能源总消费已大于总供给，能源需求的对外依存度迅速增大。煤炭、电力、石油和天然气等能源在中国都存在缺口，其中，石油需求量的大增以及由其引起的结构性矛盾日益成为中国能源安全所面临的最大难题。
就可预见的未来来看，汽车不会大量减少的，但是石油危机的确会对汽车业有一定的影响，比如开发新型汽车（像混合动力、燃料电池、氢动力、太阳能等）以减轻对石油的依赖，减少一些不必要的汽车使用（主要是指私家车）以节约燃料等，但是总的来看不用担心汽车减少这个问题。
启示与建议
1 依靠科技进步和政策引导，提高能源效率，走高效、清洁化的能源利用道路。中国有自己的国情，中国能源资源储量结构的特点及中国经济结构的特色，决定在可预见的未来，我国以煤炭为主的能源结构将不大可能改变，我国能源消费结构与世界能源消费结构的差异将继续存在，这就要求中国的能源政策，包括在能源基础设施建设、能源勘探生产、能源利用、环境污染控制和利用海外能源等方面的政策应有别于其他国家。鉴于我国人口多、能源资源特别是优质能源资源有限，以及正处于工业化进程中等情况，应特别注意依靠科技进步和政策引导，提高能源效率，寻求能源的清洁化利用，积极倡导能源、环境和经济的可持续发展。
2 积极借鉴国际先进经验，建立和完善我国能源安全体系。为保障能源安全，我国一方面应借鉴国际先进经验，完善能源法律法规，建立能源市场信息统计体系，建立我国能源安全的预警机制、能源储备机制和能源危机应急机制，积极倡导能源供应在来源、品种、贸易、运输等方式的多元化，提高市场化程度；另一方面应加强与主要能源生产国和消费国的对话，扩大能源供应网络，实现能源生产、运输、采购、贸易及利用的全球化
趋势
新能源发展现状和趋势
部分可再生能源利用技术已经取得了长足的发展，并在世界各地形成了一定的规模。目前，生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热能等的利用技术已经得到了应用。
国际能源署（IEA）对2000～2030年国际电力的需求进行了研究，研究表明，来自可再生能源的发电总量年平均增长速度将最快。IEA的研究认为，在未来30年内非水利的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快，年增长速度近6%在2000～2030年间其总发电量将增加5倍，到2030年，它将提供世界总电力的44%，其中生物质能将占其中的80%。
目前可再生能源在一次能源中的比例总体上偏低，一方面是与不同国家的重视程度与政策有关，另一方面与可再生能源技术的成本偏高有关，尤其是技术含量较高的太阳能、生物质能、风能等据IEA的预测研究，在未来30年可再生能源发电的成本将大幅度下降，从而增加它的竞争力。可再生能源利用的成本与多种因素有关，因而成本预测的结果具有一定的不确定性。但这些预测结果表明了可再生能源利用技术成本将呈不断下降的趋势。
我国政府高度重视可再生能源的研究与开发。国家经贸委制定了新能源和可再生能源产业发展的“十五”规划，并制定颁布了《中华人民共和国可再生能源法》，重点发展太阳能光热利用、风力发电、生物质能高效利用和地热能的利用。近年来在国家的大力扶持下，我国在风力发电、海洋能潮汐发电以及太阳能利用等领域已经取得了很大的进展。
新能源（或称可再生能源更贴切）主要有：太阳能、风能、地热能、生物质能等。生物质能在经过了几十年的探索后，国内外许多专家都表示这种能源方式不能大力发展，它不但会抢夺人类赖以生存的土地资源，更将会导致社会不健康发展；地热能的开发和空调的使用具有同样特性，如大规模开发必将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏，必将引起再一次生态环境变化；而风能和太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的健康能源，他们必将成为今后替代能源主流。
太阳能发电具有布置简便以及维护方便等特点，应用面较广，现在全球装机总容量已经开始追赶传统风力发电，在德国甚至接近全国发电总量的5%-8%，随之而来的问题令我们意想不到，太阳能发电的时间局限性导致了对电网的冲击，如何解决这一问题成为能源界的一大困惑。
风力发电在19世纪末就开始登上历史的舞台，在一百多年的发展中，一直是新能源领域的独孤求败，由于它造价相对低廉，成了各个国家争相发展的新能源首选，然而，随着大型风电场的不断增多，占用的土地也日益扩大，产生的社会矛盾日益突出，如何解决这一难题，成了我们又一困惑。
早在2001年，MUCE就为了开拓稳定的海岛通信电源而开展一项研究，经过六年多研究和实践，终于将一种成熟的新型应用方式MUCE风光互补系统向社会推广，这种系统采用了我国自主研制的新型垂直轴风力发电机（H型）和太阳能发电进行10：3地结合，形成了相对稳定的电力输出。在建筑上、野外、通信基站、路灯、海岛均进行了实际应用，获得了大量可靠的使用数据。这一系统的研究成果将为我国乃至世界的新能源发展带来了新的动力。
新型垂直轴风力发电机（H型）突破了传统的水平轴风力发电机启动风速高、噪音大、抗风能力差、受风向影响等缺点，采取了完全不同的设计理论，采用了新型结构和材料，达到微风启动、无噪音、抗12级以上台风、不受风向影响等性能，可大量用于别墅、多层及高层建筑、路灯等中小型应用场合。以它为主建立的风光互补发电系统，具有电力输出稳定、经济性高、对环境影响小等优点，也解决了太阳能发展中对电网冲击等影响。
随着能源危机日益临近，新能源已经成为今后世界上的主要能源之一。其中太阳能已经逐渐走入我们寻常的生活，风力发电偶尔可以看到或听到，可是它们作为新能源如何在实际中去应用？新能源的发展究竟会是怎样的格局？这些问题将是我们在今后很长时间里需要探索的。

随着集成电路集成度和复杂度的提高，电路板上的电子元器件也越来越多，电路也越来越复杂。一旦出现故障，采用传统的接触式诊断方法，既耗费时间又浪费金钱。而红外热像仪的出现，改变了这一现状！
那么
红外热像仪是如何检测电路板的呢？
恰好，FLIR与中华工控网近日
联合举办了红外热像产品有奖体验活动
来自某湖南学院的莫老师
正好使用FLIR E5红外热像仪
检测了电路板的状态
真实反映了红外热像仪检测电路板的功效
下面请跟着小菲
进入莫老师的产品体验过程
看看FLIR E5的功效
使用场景描述：
这次试用，主要是对相关试验设备、电路板进行了检测，包括有风光互补设备、开发试验电路板、单片机学习开发板等。
1．单片机学习开发板
平常的电路板试验，可能会注意到元件的发热情况，但通常那只是一种“感知”而不是“目测”——今天，就要直接用眼睛“看看”它的温度。
图1 电路板的热图像和可见光图像对照
图2 感兴趣点的温度（点测量）
通过图1和图2可以判定，单片机学习板体温正常。因为单片机温度最高的三个部位sp1、sp2和sp3，温度都在正常范围内。
2．试验电路板检测
下面是一个32位闪存微控制器（STM32）最小系统，从图像中看到，其温度最高点不在芯片上；应当是由于电路板功耗不大，而整体温度的区别也不大。
图3
图3是STM32及外围电路，采用了混合红外图像和画中画图像进行比对。
3风光互补发电试验设备的检测
该设备是对光伏发电和风力发电的模拟，由光伏供电装置、风力供电装置、供电控制系统等组成；图4～6为对其几个部位的简单观察。
图4
图4是光伏供电系统局部，通过FLIR E5观察两块电路板的发热情况。
图5
图5为风力供电系统局部，可看到Sp2处的温度高达62℃；该数值即使由于仪表参数等设置不恰当而存在测试偏差，但是因为测试条件一致，仍然可以作为参考比对。该点温度较高，但从设备能够正常工作来看，应当是在允许范围内，可见设备元器件需有一定耐环境性。
图6
图6是风力供电装置，左右两图显示的最高温度值不一致，是因为两者的测试区域、测试点不一样。通过红外图像可以判定，电机的热度较为均匀，温度只有30℃左右，风力供电装置正常运转。
以上就是莫老师的产品体验过程
那么FLIR E5功效如何呢
听听莫老师怎么说
感觉FLIR E5基本的 *** 作较为简便，它可以同时生成红外图像和可见光图像、提供MSX图像，这为观察点在图像上的定位和比对提供了方便；加之FLIR Tools软件对图像分析等，则更加强和延伸了热像仪的功能。
这两年与电路板打交道稍多，开始的想法是通过观察电路板元件的发热状态，有效地掌握电路板的工作情况，为评测设计制版效果改进点提供依据。比如，可以观察到虚焊等引起的异常发热、散热效果、辐射热的影响等，在产品开发、维修中均可应用。
但FLIR E5的应用不止于此，根据其检测原理，诸如管路检漏、食品的发酵过程、食品腐败前兆监测，或者是疾病的观察、诊断等，凡属伴随有发热反应、或温度不均匀的现象，或许都可以尝试。
其实，不仅仅于此，FLIR E5红外热像仪功能强大，采用 MSX 技术，能够提供非同一般的热成像细节，获得精确的温度测量结果；
而且，FLIR E5还具有Wi-Fi连接功能，能通过FLIR Tools移动应用程序，连接至智能手机和平板电脑，可以轻松地分享图像、发送报告；
另外，FLIR E5简单易用，且价格极为经济实惠，可谓是是建筑、电气和机械应用领域的，理想故障排除工具。
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FLIR热成像仪维修指南知识变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。如果给定的加速时间过短，变频器的输出频率变化远远超过转速(电角频率)的变化，变频器将因流过过电流而跳闸，运转停止，这就叫作失速。为了防止失速使电机继续运转，就要检出电流的大小进行频率控制。当加速电流过大时适当放慢加速速率。

太阳能路灯
太阳能路灯以太阳光为能源，白天充电晚上使用，无需复杂昂贵的管线铺设，可任意调整灯具的布局，安全节能无污染，无需人工 *** 作工作稳定可靠，节省电费免维护。
1系统组成
系统由太阳能电池组件部分（包括支架）、LED灯头、控制箱 （内有控制器、蓄电池）和灯杆几部分构成；金湛太阳能电池板光效达到127Wp/m2，效率较高，对系统的抗风设计非常有利；灯头部分以1W白光LED和1W黄光LED集成于印刷电路板上排列为一定间距的点阵作为平面发光源。
控制箱箱体以不锈钢为材质，美观耐用；控制箱内放置免维护铅酸蓄电池和充放电控制器。本系统选用阀控密封式铅酸蓄电池，由于其维护很少，故又被称为“免维护电池”，有利于系统维护费用的降低；充放电控制器在设计上兼顾了功能齐备（具备光控、时控、过充保护、过放保护和反接保护等）与成本控制，实现很高的性价比。
2工作原理
系统工作原理简单，利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池白天电池板接收太阳辐射能并转化为电能输出，经过充放电控制器储存在蓄电池中，夜晚当照度逐渐降低至10lux左右、金湛太阳能电池板开路电压45V左右，充放电控制器侦测到这一电压值后动作，蓄电池对灯头放电。蓄电池放电85小时后，充放电控制器动作，蓄电池放电结束。充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。
3设计思想
金湛太阳能路灯的设计与一般的太阳能照明相比，基本原理相同，但是需要考虑的环节更多。下面将以扬州市金湛照明电器有限公司的这款金湛太阳能LED大功率路灯为例，分几个方面做分析。
1 金湛太阳能电池组件选型
设计要求：扬州地区，负载输入电压24V功耗345W，每天工作时数85h，保证连续阴雨天数7天。
⑴ 扬州地区近二十年年均辐射量1077Kcal/cm2，经简单计算扬州地区峰值日照时数约为3424h；
⑵ 负载日耗电量 = = 122AH
⑶ 所需金湛太阳能组件的总充电电流= 105×122×÷（3424×085）=59A
在这里，两个连续阴雨天数之间的设计最短天数为20天，105为金湛太阳能电池组件系统综合损失系数，085为蓄电池充电效率。
⑷ 金湛太阳能组件的最少总功率数 = 172×59 = 102W
选用峰值输出功率110Wp、单块55Wp的标准电池组件，应该可以保证路灯系统在一年大多数情况下的正常运行。
4蓄电池选型
太阳能供电系统中，蓄电池的性能好坏直接影响系统的综合成本及运行好坏和使用寿命，本方案中选用我公司与中国科学院金属研究所联合研制的最新成果储能型胶体蓄电池，与普通的铅酸电池相比，它在设计上和制造工艺上有以下突出特点：
使用寿命超长，正常情况下使用寿命为五到十年。
采用适合的正负极合金配方及活性物质配比，使电池更加适合储能电池循环充、放电的使用特点。
胶体电解液的设计，有效的抑制活性物质的脱锈和极板的硫酸盐化现象，从而延缓了电池在使用过程中的性能衰降。大大改善了电池的深充放循环寿命。
选用笫四代照明产品LED光源 。
LED光源优势
Ÿ 发光效率高，耗电量小，使用寿命长，工作温度低。
Ÿ 安全可靠性强。
Ÿ 反应速度快，单元体积小，绿色环保。
Ÿ 同亮度下，耗电是白炽灯的十分之一，荧光灯的三分之一，而寿命却是白炽灯的50倍，荧光灯的20倍，是继白炽灯、荧光灯、气体放电灯之后的第四代照明产品。
Ÿ 单颗大功率超亮度LED的问世，是LED应用领域跨至高效率照明光源市场成为可能，将是人类继爱迪生发明白炽灯后最伟大的发明之一。
5电池组件支架
1) 倾角设计
为了让金湛太阳能电池组件在一年中接收到的太阳辐射能尽可能的多，我们要为金湛太阳能电池组件选择一个最佳倾角。
关于金湛太阳能电池组件最佳倾角问题的探讨，近年来在一些学术刊物上出现得不少。本次路灯使用地区为扬州地区，依据本次设计参考相关文献中的资料，选定金湛太阳能电池组件支架倾角为16o。
2)抗风设计
在金湛太阳能路灯系统中，结构上一个需要非常重视的问题就是抗风设计。抗风设计主要分为两大块，一为电池组件支架的抗风设计，二为灯杆的抗风设计。下面按以上两块分别做分析。⑴ 金湛太阳能电池组件支架的抗风设计
依据电池组件厂家的技术参数资料，金湛太阳能电池组件可以承受的迎风压强为2700Pa。若抗风系数选定为27m/s（相当于十级台风），根据非粘性流体力学，电池组件承受的风压只有365Pa。所以，组件本身是完全可以承受27m/s的风速而不至于损坏的。所以，设计中关键要考虑的是电池组件支架与灯杆的连接。
在本套路灯系统的设计中电池组件支架与灯杆的连接设计使用螺栓杆固定连接。
⑵ 路灯灯杆的抗风设计
路灯的参数如下：
电池板倾角A = 16o 灯杆高度 = 5m
设计选取灯杆底部焊缝宽度δ = 4mm 灯杆底部外径 = 168mm
焊缝所在面即灯杆破坏面。灯杆破坏面抵抗矩W 的计算点P到灯杆受到的电池板作用荷载F作用线的距离为
PQ = [5000+（168+6）/tan16o]× Sin16o = 1545mm=1545m。所以，风荷载在灯杆破坏面上的作用矩M = F×1545。
根据27m/s的设计最大允许风速，2×30W的双灯头金湛太阳能路灯电池板的基本荷载为730N。考虑13的安全系数，F = 13×730 = 949N。
所以，M = F×1545 = 949×1545 = 1466Nm。
根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩W = π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）。
上式中，r是圆环内径，δ是圆环宽度。
破坏面抵抗矩W = π×（3r2δ＋3rδ2＋δ3）
=π×（3×842×4＋3×84×42＋43）= 88768mm3
=88768×10－6 m3
风荷载在破坏面上作用矩引起的应力 = M/W
= 1466/（88768×10－6） =165×106pa =165 Mpa＜＜215Mpa
其中，215 Mpa是Q235钢的抗弯强度。
所以，设计选取的焊缝宽度满足要求，只要焊接质量能保证，灯杆的抗风是没有问题的。
6控制器
金湛太阳能充放电控制器的主要作用是保护蓄电池。基本功能必须具备过充保护、过放保护、光控、时控与防反接等。
蓄电池防过充、过放保护电压一般参数如表
1)当蓄电池电压达到设定值后就改变电路的状态。
在选用器件上，目前有采用单片机的，也有采用比较器的，方案较多，各有特点和优点，应该根据客户群的需求特点选定相应的方案，在此不一一详述。
2)表面处理
该系列产品采用静电涂装新技术，以FP专业建材涂料为主，可以满足客户对产品表面色彩及环境协调一致的要求，同时产品自洁性高、抗蚀性强，耐老化，适用于任何气候环境。加工工艺设计为热浸锌的基础上涂装，使产品性能大大提高，达到了最严格的AAMA26052005的要求，其它指标均已达到或超过GB的相关要求。
7总结
扬州市金湛照明电器有限公司自主研发生产太阳能LED路灯、太阳能（无极灯）路灯、太阳能风能互补路灯。在设计--研发--生产太阳能LED路灯方面突破了太阳能路灯常见的三大问题（功率高，LED光衰快，无功耗输出多）等严重影响路灯造价与效率的问题。大大减少了成本，增长了使用寿命。更久远的售后服务与质保使太阳能路灯的推广工作，节约能源事业进一步发展。以下是本公司太阳能路灯方面的设计方案：整体设计基本上考虑到了各个环节；光伏组件的峰瓦数选型设计与蓄电池容量选型设计采用了目前最通用的设计方法，设计思想比较科学；抗风设计从电池组件支架与灯杆两块做了分析，分析比较全面；表面处理采用了目前最先进的技术工艺；路灯整体结构简约而美观；经过实际运行证明各环节之间匹配性较好。
目前，光合太阳能LED照明的初投资成本问题仍然是困扰我们大面积扩广的一个主要问题。但是，金湛太阳能电池光效在逐渐提高，而价格会逐渐降低，同样地市场上LED光效在快速地提高，而价格却在降低。与金湛太阳能的可再生、清洁无污染以及LED的环保节能相比，常规化石能源日趋紧张，并且使用后对环境会造成了日益严重的污染。所以，金湛太阳能LED照明作为一种方兴未艾的户外照明，展现给我们的将是无穷的生命力和广阔的前景。
太阳能路灯:
太阳能路灯设计中配置常规计算
随着传统能源的日益紧缺，太阳能的应用将会越来越广泛，尤其太阳能发电领域在短短 的数年时间内已发展成为成熟的朝阳产业。
1： 目前制约太阳能发电应用的最重要环节之一是价格，以一盏双路的太阳能路灯为例，两路负载共为60瓦，（以长江中下游地区有效光照45h/天、每夜放电7小时、增加电池板20％预留额计算）其电池板就需要160W左右，按每瓦30元计算，电池板的费用就要4800元，再加上180AH左右的蓄电池组费用也在1800左右，整个路灯一次性投入成本大大高于市电路灯，造成了太阳能路灯应用领域的主要瓶颈。
2：蓄电池的使用寿命也应该考虑在整个路灯系统应用中，一般的蓄电池保修三年或五年，但一般的蓄电池在一年、甚至半年以后就会出现充电不满的情况，有些实际充电率有可能下降到50％左右，这必将影响连续阴雨天时期的夜间正常照明，所以选择一款较好的蓄电池尤为重要。
3：一些工程商常选用LED灯做为太阳能路灯的照明，但是LED灯的质量层差不齐，光衰严重的LED半年就有可能衰减50％光照度。所以一定要选择光衰较慢的LED灯，或者选用无极灯、低压钠灯等。
4：控制器的选择往往也是被工程商忽略的一个问题，控制器的质量层差不齐，12V/10A的控制器市场价格在200-300元不等，虽然是整个路灯系统中价值最小的部分，但它却是非常重要的一个环节。控制器的好坏直接影响到太阳能路灯系统的组件寿命以及整个系统的采购成本，一：应该选择功耗较低的控制器，控制器24小时不间断工作，如其自身功耗较大，则会消耗部分电能,最好选择功耗在1毫安（MA）以下的控制器。二：要选择充电效率高的控制器，具有MCT充电模式的控制器能自动追踪电池板的最大电流，尤其在冬季或光照不足的时期，MCT充电模式比其他高出20％左右的效率。三：应选择具有两路调节功率的控制器，具有功率调节的控制器已被广泛推广，在夜间行人稀少时段可以自动关闭一路或两路照明，节约用电，还可以针对LED灯进行功率调节。除选择以上节电功能外，还应该注重控制器对蓄电池等组件的保护功能，像具有涓流充电模式的控制器就可以很好的保护蓄电池，增加蓄电池的寿命，另外设置控制器欠压保护值时，尽量把欠压保护值调在 ≥ 111V ，防止蓄电池过放。
5： 距离市区较远的地方还应该注意防盗工作，很多工程商因为施工疏忽，没有进行有效的防盗，导致蓄电池、电池板等组件被盗，不仅影响了正常照明，也造成了不必要的财产损失。目前工程案例中被盗居多为蓄电池，蓄电池埋于地下用水泥浇筑是一种有效防盗措施，在灯杆上加装蓄电池箱的最好将其进行焊接加固。
6: 控制器的防水，控制器一般装于灯罩、电池箱中，一般也不会进水，但在实际工程案例中 控制器端子的连接线往往因为雨水顺着连接线流入控制器造成短路。所以在施工时应该注意将 内部连接线弯成“U”字型并固型，外部连接线也可以固定为“U”型，这样雨水就无法淋入造成 控制器短路，另外还可在内外线接口处涂抹防水胶。
7： 在众多太阳能路灯实际应用中，很多地方的太阳能路灯不能满足正常照明需要，尤其在阴雨天更为突出，除使用了质量较差的相关组件外，另一个主要的原因就是一味降低组件成本，不按需求设计配置，减小电池板和蓄电池的使用标准，所以导致在阴雨天路灯无法提供照明。以下提供太阳能电池板和蓄电池配置计算公式：
一：首先计算出电流：
如：12V蓄电池系统； 30W的灯2只，共60瓦。
电流 ＝ 60W÷12V ＝ 5 A
二：计算出蓄电池容量需求：
如：路灯每夜累计照明时间需要为满负载 7小时（h）；
（如晚上8：00开启，夜11：30关闭1路，凌晨4：30开启2路，凌晨5：30关闭）
需要满足连续阴雨天5天的照明需求。（5天另加阴雨天前一夜的照明，计6天）
蓄电池 ＝ 5A × 7h ×（ 5＋1）天 ＝ 5A × 42h ＝210 AH
另外为了防止蓄电池过充和过放，蓄电池一般充电到90％左右；放电余留20％左右。
所以210AH也只是应用中真正标准的70％左右。
三：计算出电池板的需求峰值（WP）：
路灯每夜累计照明时间需要为 7小时（h）；
★：电池板平均每天接受有效光照时间为45小时（h）；
最少放宽对电池板需求20％的预留额。
WP÷174V ＝ （5A × 7h × 120％）÷ 45h
WP÷174V ＝ 933
WP ＝ 162（W）
★ ：45h每天光照时间为长江中下游附近地区日照系数。
另外在太阳能路灯组件中，线损、控制器的损耗、及镇流器或恒流源的功耗各有不同，实际应用中可能在5％-25％左右。所以162W也只是理论值，根据实际情况需要有所增加。
太阳能路灯方案：
相关组件选择：
24VLED：选择LED照明，LED灯使用寿命长，光照柔和，价格合理，可以在夜间行人稀少时段实现功率调节，有利于节电，从而可以减少电池板的配置，节约成本。每瓦80-105lm左右，光衰小于年≤5％；
12V 蓄电池（串24V）：选择铅酸免维护蓄电池，价格适中，性能稳定，太阳能路灯首选；
12V电池板（串24V）：转换率15％以上单晶正片；
24V控制器：MCT充电方式、带调功功能；
6M灯杆（以造型美观，耐用、价格便宜为主）
一、40瓦备选方案配置一(常规)
1、 LED灯，单路、40W，24V系统；
2、 当地日均有效光照以4h计算；
3、每日放电时间10小时，（以晚7点－晨5点 为例）
4、满足连续阴雨天5天（另加阴雨前一夜的用电，计6天）。
电流 ＝ 40W÷24V ＝167 A
计算蓄电池 ＝ 167A × 10h ×（5＋1）天
＝ 167A × 60h＝100 AH
蓄电池充、放电预留20％容量；路灯的实际电流在2A以上（加20％
损耗，包括恒流源、线损等）
实际蓄电池需求＝100AH 加20％预留容量、再加20％损耗
100AH ÷ 80% × 120% ＝ 150AH
实际蓄电池为24V /150AH，需要两组12V蓄电池共计：300AH
计算电池板：
1、 LED灯 40W、 电流：167A
2、每日放电时间10小时（以晚7点－晨5点 为例）
3、电池板预留最少20％
4、当地有效光照以日均4h计算
WP÷174V ＝（167A × 10h × 120％）÷ 4 h
WP ＝ 87W
实际恒流源损耗、线损等综合损耗在20％左右
电池板实际需求＝87W × 120％ ＝ 104W
实际电池板需24V /104W，所以需要两块12V电池板共计：208W
综合组件价格：正片电池板208W，38元/瓦， 计 7904元
蓄电池300AH ，12元/AH 计：3600元
40W LED灯： 计：2250元
控制器（只） 250元
6米 灯杆 1200元
本套组件 总计：15204元
二、40瓦备选方案配置二（带调节功率）
1、 LED灯，单路、40W，24V系统。
2、 当地日均有效光照以4h计算，
3、每日放电时间10小时，（以晚7点－晨5点 为例）通过控制器夜间
分时段调节LED灯的功率，降低总功耗，实际按每日放电7小时计算。
（例一：晚7点至11点100％功率，11点至凌晨5点为50％功率。合计：7h）
（例二：7：00－10：30为100％，10：30－4：30为50％，4：30－5：00为100％）
4、满足连续阴雨天5天（另加阴雨前一夜的用电，计6天）。
电流 ＝ 40W÷24V
＝167 A
计算蓄电池 ＝ 167A × 7h ×（5＋1）天
＝ 167A × 42h
＝70 AH
蓄电池充、放电预留20％容量；路灯的实际电流在2A以上（加20％
损耗，包括恒流源、线损等）
实际蓄电池需求＝70AH 加20％预留容量、再加20％损耗
70AH ÷ 80% × 120% ＝ 105AH
实际蓄电池为24V /105AH，需要两组12V蓄电池共计：210AH
计算电池板：
1、 LED灯 40W、 电流：167A
2、每日放电时间10小时，调功后实际按7小时计算（调功同上蓄电池）
3、电池板预留最少20％
4、当地有效光照以日均4h计算
WP÷174V ＝ （167A × 7h × 120％）÷ 4 h
WP ＝ 61W
实际恒流源损耗、线损等综合损耗在20％左右
电池板实际需求＝61W × 120％ ＝ 73W
实际电池板需24V /73W，所以需要两块12V电池板共计：146W
综合组件价格：正片电池板146W，
蓄电池210AH
40W LED灯：
控制器（只）
6米 灯杆
三、40瓦备选方案三（带调节功率、带恒流）
采用自带恒流、恒压、调功一体控制器降低系统功耗、降低组件成本。
（实际降低系统总损耗20％左右，以下以15％计算）
1、 LED灯，单路、40W，24V系统。
2、 当地日均有效光照以4h计算，
3、每日放电时间10小时，（以晚7点－晨5点 为例）通过控制器夜间
分时段调节LED灯的功率，降低总功耗，实际按每日放电7小时计算。
（例一：晚7点至11点100％功率，11点至凌晨5点为50％功率。合计：7h）
（例二：7：00－10：30为100％，10：30－4：30为50％，4：30－5：00为100％）
4、满足连续阴雨天5天（另加阴雨前一夜的用电，计6天）。
电流 ＝ 40W÷24V
＝167 A
计算蓄电池 ＝ 167A × 7h ×（5＋1）天
＝ 167A × 42h
＝70 AH
蓄电池充、放电预留20％容量；路灯的实际电流小于175A（加5％
线损等）
实际蓄电池需求＝70AH 加20％预留容量、再加5％损耗
70AH ÷ 80% × 105% ＝ 92AH
实际蓄电池为24V /92AH，需要两组12V蓄电池共计：184AH
计算电池板：
1、LED灯 40W、 电流：167A
2、每日放电时间10小时，实际按7小时计算（调功同上蓄电池）
3、电池板预留最少20％
4、当地有效光照以日均4h计算
WP÷174V ＝ （167A × 7h × 120％）÷ 4 h
WP ＝ 61W
实际线损等综合损耗小于5％
电池板实际需求＝122W × 105％ ＝ 64W
实际电池板需24V /64W，所以需要两块12V电池板共计：128W
综合组件价格：正片电池板128W
蓄电池184AH ，
40W LED灯
控制器（只）
6米 灯杆

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