浅谈太阳能路灯节能环保的实用性

 新闻资讯     |      2018-04-27 14:38
一、光伏产业是伴随太阳的产业
 
       21世纪是全世界能源紧缺的一个世纪。据美国能源学会预测,地球藴藏的石油还可以开采70-100年,煤炭大约还可以用160-200年。200年以后,地球上可开采的的石油、煤炭和天然气等一次性能源已经消耗殆尽,寻找和开发新的替代能源已经成为各个国家迫在眉睫的大事。
 
       太阳是地球上的生命之源。中国有一句名言:“万物成长靠太阳”,没有太阳,地球上就没有生命。太阳每天通过光幅射到达地球陆地表面的能量约为1.7×10的13次方KW,相当于24000亿吨煤炭产生的能量,而且无穷无尽又无污染的太阳能可以永远循环利用。但是目前幅射到地球上的太阳能只有极少量受到有意识的利用,绝大多数都白白浪费掉了。太阳能的利用主要有光-热转换、光-电转换和光-化学转换三大类,其中前两类是太阳能的主要利用形式。我国的光热利用起步较早,是光热利用的大国,我国太阳能热水器的产量和出口量占全世界各国的首位。光-电转换称之为光伏发电,因其将阳光直接转换成电力,所以应用面最宽。随着石油、天然气、煤炭等一次性能源日益枯竭,上世纪七十年代开始,实用性光伏发电引起世界各国的关注,美国制定了政府级的阳光发电计划,并且将光伏发电列入公共电力规划;欧盟到2010年光伏发电要达到3000兆瓦;日本计划到2010年光伏发电5000兆瓦,其中欧盟对利用光伏电力的企业和家庭都有财政补贴。由于政府的提倡和支持,这些国家光伏发电已形成一个庞大的‘阳光产业’。光伏发电是伴随太阳的行业,是永远不会凋谢的行业,我国地域辽阔,光照充足,光伏发电大有可为。但是我国光伏发电起步较晚,应用面还很窄,与国外一些光伏发电先进的国家相比差距还比较大。也正因为我国光伏行业现状如此,其发展空间也就异常广阔了。光伏发电,将会以主角的身份逐步进入能源大舞台。
 
二、太阳能灯具的工作原理
 
       太阳能灯具是光伏发电的具体应用,其工作原理是:白天太阳能电池板收集太阳的光能转换为电能,并通过控制器储存在蓄电池中,晚上蓄电池通过控制器向光源供电,驱动光源照明。太阳能灯具有五个主要部件:太阳电池(用于发电)、蓄电池或可充电干电池(用于蓄电)、控制器(用于控制转换)、光源(用于照明或显示)和灯具结构件(用于支持安装以上各个部件)。
 
        太阳能灯具的核心部件是太阳电池,太阳电池是由半导体硅片加工封装而成的,它好似一个小型发电机,当硅片受到光线照射时,其正、反面会产生一个电压降,正面是负极,反面是正极,这就是半导体的光伏效应,如果用导线将正负极与负载(例如光源)连接,就有电流通过,驱动光源发光。太阳电池产生的电流大小与晶片的面积成正比,电压的高低与晶片串联的数量成正比。根据灯具光源对电流和电压的不同的要求,将晶片切割成一定的面积,进行串联或并联焊接,然后进行封装就成为太阳能电池组件。
 
      太阳能灯具按照用途大体可分为以下几大类:庭园灯(包括草坪灯)、景观灯(包括步道灯)、障碍灯(包括航标灯)、投光灯(包括射灯)、交通指示灯、地灯和路灯等等。太阳能灯具按照体积又可分为小型、中型和大型灯,小型灯主要包括草坪灯、水面漂浮灯、工艺灯和地灯等等,因其体积很小,光源采用1个或几个LED,主要功能是显示、点缀和美化环境,照明功效不显著,实用性不强。大型或中型太阳灯是指有显著照明节能功效的太阳灯。其体积比小型太阳灯大几倍至几十倍,光照度和光通量比小型灯大几十倍至几百倍,因其具有照明实用功效,所以我们又称之为实用性太阳灯。实用性太阳灯主要包括路灯、景观灯、大型庭园灯等,主要用于室外照明,同时起到美化环境的作用。
 
三、实用性太阳能照明产品
 
        实用性太阳能照明产品简称实用性太阳灯,其节能效果明显,安装方便,使用安全,各项光学指标可达到或接近普通电源灯具,能满足用户的各项照明要求,并达到有关行业标准。实用性太阳灯重在“实用”二字,既符合中国消费国情,又符合中国现行节能政策和环保政策,前景非常广阔,可以产生多方面的社会效益和经济效益,主要有:
 
1、 综合社会效益——
 
       节能:我国是一个耗能大国,石油消耗量仅次于美国居世界第二位,但又是一个能源贮备和生产的弱国,我国已探明的石油人均可采储量,只占全世界人均可采储量的7.7%。二十多年来,我国石油和天然气进口量逐年剧增,2004年进口石油已经突破一亿吨的大关,2005年已达到一亿三千六百万吨,相当于每个中国人一年要进口100公斤石油,是我国进口量最大的商品。中国还要持续快速发展,意味着将来要消耗更多的能源。能源储备的薄弱,使得我国的能源形势更为严峻。2003年以来,每到夏季,我国都会发生全国性电力供应紧张,2004年全国有19个、2005年全国有23个大中城市在用电高峰时段被迫拉闸限电,2006年供电仍然十分紧张。能源紧缺严重影响了全国的生产和人们的生活,寻找替代能源已经到了迫在眉睫的大事。在各种可循环利用的能源中,太阳能以其无污染、可再生、安全可靠和能就地采集等特点名列替代能源的前列。如果能在全国推广应用太阳能光伏发电,全国电力紧张状况就可能得以缓解或避免。
 
       环保:太阳能光伏发电是一 种“静态发电”,它不用油,不用煤,没有运转部件,没有三废排放,没有噪声污染,提供的是一种清洁的能源。光伏发电利用阳光,可以阻挡部分夏季太阳光线,降低夏季气温,是一举三得的好事。
 
        安全:太阳能灯具没有安全隐患。太阳能灯具是低压产品,工作电压一般为12~24V直流电压,运行安全可靠,不会对人构成触电危险。 而市电照明灯具使用220V交流电压,受施工质量、 材料老化、供电电压、水电气管道的交叉冲突等等等问题的影响,可能会带来诸多安全隐患。
 
        随着一次性能源日益紧缺和国民环保意识的增强,实用性太阳灯必将大面积推广应用。例如,北京当年申办2008年奥运会,申委会提出的口号之一就是:“绿色奥运”、“环保奥运”。北京要建设一个主要依靠太阳能供电供热的奥运村,而且所有比赛场馆都将采用大量的太阳能设施,其中大型太阳灯要唱奥运村室外照明的主角;在北京的街头巷尾,还即将出现大批太阳能供电的公共汽车路牌亭。这些都为实用性太阳灯走向全国市场做出了铺垫。可以预测,太阳能灯具在21世纪的中国将会大有作为。
 
2、 用户的经济效益——实用性太阳灯虽然比普通灯具单价要高,但其总投资和运行费用却比普通灯具要低。
 
3、10km太阳能LED路灯与常规路灯的投资回报比较
1)      经济效益
 
    按10公里路段单侧布置路灯,常规路灯间隔30米/盏,合计333盏,太阳能路灯20米/盏,合计500盏。使用十年计总费用比较。
 
普通路灯:
 
        一般是由市电供电由控制器统一控制路灯的定时开关,存在高、低压电缆管线的地下敷设、电力变压器的增容、灯具更换、路线维修等问题。据电力局和路灯所权威统计数据:电缆管线敷设按低压电缆200元/米,高压电缆450元/米计算;电力变压器按供电直径2千米,每套10万元计算;照明时间按10小时/天,电费按0.52元/度计算;传统路灯(如高压纳灯)寿命10000小时,三年更换一次,按500元/只计算;维护费用按100元/套/年计算。按以上数据计算,常规路灯的首次投资费用为2.662万元/套,电费、维护保养费8194元/套/10年,合计费用3.48万元/套。
 
太阳能LED路灯:
 
      不存在高低压管线敷设、电力增容、电能消耗、灯具更换、路线维护等问题,灯具采用高效LED灯,其使用寿命高于50000小时,足以满足十年使用需要。唯一需要更换的是铅酸蓄电池,其使用寿命在3~5年,按3年全部更换来计算。则首次投入费用为7696元/套,十年维护费用2000元/套,总计费用9700元/套左右。
 
2)      社会效益
 
    常规路灯10年共消耗电能365万度,按火力发电标准耗煤400克/度计算,可节约用煤1460吨。
 
   减少污染排放量:二氧化硫27吨;二氧化氮20.4吨;二氧化碳4250立方米;一氧化碳0.4吨;杂质和粉末238吨。二氧化硫随着雨水排放到地面形成酸雨,会使水库、河流、湖泊水的酸度增加,影响植物生长,鱼类繁殖,影响人体健康。而二氧化碳的排放会使地球表面温度升高,产生温室效应。
 
    化石能源资源的减少,常规能源价格不断升高,以及对上述排放污染进行环保处理,不可再生能源的枯竭,将使太阳能LED路灯的综合效益比常规路灯突显优势。
 
四、愿为光伏产业作贡献
 
       一项技术、一个产品具有经济效益固然是好事,但它的生命力如何,与它是否与社会发展相适应,是否具有超越其他产品的社会效益有直接的关系。太阳能技术和产品的出现,符合我国能源战略,符合环保政策,符合以人为本的理念,其所带来的社会效益是普通产品无法比拟的,其生命力必将是旺盛而持久的。
 
        太阳能照明产品在走过几年的徘徊期后,技术的提高、成本的降低,使其终将迎来高速发展期,而高速发展必将带动技术的进一步提高和成本的进一步降低,如此良性循环,太阳能灯具将改变过去“叫好不叫座”的局面,迎来新的辉煌。
 
        人类只有一个地球,地球是我们共同的家园,保护和改善地球生态环境是每个地球人的基本责任和义务。