12.2×（7+1）=97.6（AH），选用 2 台 12V100AH 的蓄电池就可以满

足要求了。

2.3 太阳能电池组件支架
2.3.1 倾角设计
为了让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

要为太阳能电池组件选择一个最佳倾角。

关于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广州地区，依据本次设计参考相关文献中的
资料[1]，选定太阳能电池组件支架倾角为 16o。

2.3.2 抗风设计
在太阳能路灯系统中，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，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 =4mm

δ

灯杆底部外径=168mm

3，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=1.545m。所以，风

荷载在灯杆破坏面上的作用矩 M=F×1.545。

根据 27m/s 的设计最大允许风速，2×30W 的双灯头太阳能路灯电池板

的基本荷载为 730N。考虑 1.3 的安全系数，F=1.3×730=949N。

所以，M=F×1.545=949×1.545=1466N.m。
根据数学推导，圆环形破坏面的抵抗矩 W=π×（3r2δ＋3r 2

δ ＋ 3

δ ）。

上式中，r 是圆环内径，δ 是圆环宽度。
破坏面抵抗矩 W=π×（3r2δ＋3r 2

δ ＋ 3

δ ）

=π×（3×842×4＋3×84×42＋43）=88768mm3
=88.768×10－6m3
风荷载在破坏面上作用矩引起的应力=M/W
=1466/（88.768×10－6）=16.5×106pa=16.5Mpa＜＜215Mpa