發(fā)布時間:2018/7/31 14:17:56 來源:本站
由太陽能電池、蓄電池、控制器、發(fā)光體組成的太陽能路燈可以實現(xiàn)自主供電,獨立安全,安裝時方便快捷,無需架線,再加上可靠耐用、減少噪聲污染,根據(jù)周圍的光線自動調(diào)控,天黑燈會自動亮,天明自動熄滅,管理非常方便等諸多優(yōu)勢。太陽能燈具的主要類型有太陽能庭院燈、太陽能路燈、太陽能草坪燈、太陽能景觀燈、太陽能信號燈。
當(dāng)前國際常規(guī)能源價格不斷上漲,國內(nèi)能源供應(yīng)緊張,許多城市出現(xiàn)拉閘限電的尷尬,能源替代已上升到國家能源戰(zhàn)略安全的高度。太陽能作為無限可再生能源,逐步部分替代城市生產(chǎn)、生活常規(guī)能源已是大勢所趨。西藏太陽能資源居全國首位,是世界上太陽能最豐富的地區(qū)之一,在太陽能資源方面較其它地區(qū)有得天獨厚的優(yōu)越條件,具有太陽能利用的良好基礎(chǔ)。如果能大力推廣太陽能路燈,充分利用太陽能,就能緩解制約西藏經(jīng)濟發(fā)展的一個重要瓶頸----電力供需矛盾,從而必將會造福于西藏人民。
太陽能路燈的工作原理是:太陽能燈具利用太陽電池組件發(fā)電,蓄電池儲電,控制器控制蓄電池的充放電來工作的?刂破鞣譃楣饪睾凸饪+時控兩種。白天,當(dāng)陽光照射到太陽電池組件表面,太陽電池的光伏效應(yīng)產(chǎn)生電能通過控制器對蓄電池進行充電;夜晚,光線逐漸減弱,太陽電池的工作電壓、工作電流不斷下降,當(dāng)工作電壓小于控制器設(shè)定電壓時,控制器啟動負(fù)載,此時太陽能燈點亮,當(dāng)設(shè)定的時間到達(dá)或環(huán)境光線過強時控制器自動關(guān)閉負(fù)載,太陽電池充電開始。由此不斷循環(huán)。
太陽能路燈由以下幾個部分組成:太陽能電池板、太陽能控制器、蓄電池組、光源、燈桿及燈具外殼。如輸出電源為交流220V或110V,還要配置逆變器。
2.1 太陽能電池板
太陽能電池板是太陽能路燈中的核心部分,也是太陽能路燈中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能,或送至蓄電池中存儲起來。在眾多太陽光電池中較普遍且較實用的有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池及非晶硅太陽能電池等三種。在太陽光充足日照好的地區(qū),采用多晶硅太陽能電池為好,因為多晶硅太陽能電池生產(chǎn)工藝相對簡單,價格比單晶低。在陰雨天比較多、陽光相對不是很充足的地區(qū),采用單晶硅太陽能電池為好,因為單晶硅太陽能電池性能參數(shù)比較穩(wěn)定。非晶硅太陽能電池在室外陽光不足的情況下比較好,因為非晶硅太陽能電池對太陽光照條件要求比較低。
2.2 太陽能控制器
無論太陽能燈具大小,一個性能良好的充電放電控制器是必不可少的。為了延長蓄電池的使用壽命,必須對它的充電放電條件加以限制,防止蓄電池過充電及深度充電。在溫差較大的地方,合格的控制器還應(yīng)具備溫度補償功能。同時太陽能控制器應(yīng)兼有路燈控制功能,具有光控、時控功能,并應(yīng)具有夜間自動切控負(fù)載功能,便于陰雨天延長路燈工作時間。
2.3 蓄電池
由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定,所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作。一般有鉛酸蓄電池、Ni-Cd蓄電池、Ni-H蓄電池。蓄電池容量的選擇一般要遵循以下原則:首先在能滿足夜晚照明的前提下,把白天太陽能電池組件的能量盡量存儲下來,同時還要能夠存儲滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過小不能夠滿足夜晚照明的需要,蓄電池過大,一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài),影響蓄電池壽命,同時造成浪費。蓄電池應(yīng)與太陽能電池、用電負(fù)荷(路燈)相匹配。可用一種簡單方法確定它們之間的關(guān)系。太陽能電池功率必須比負(fù)載功率高出4倍以上,系統(tǒng)才能正常工作。太陽能電池的電壓要超過蓄電池的工作電壓20~30%,才能保證給蓄電池正常負(fù)電。蓄電池容量必須比負(fù)載日耗量高6倍以上為宜。
2.4 光源
太陽能路燈采用何種光源是太陽能燈具是否能正常使用的重要指標(biāo),一般太陽能燈具采用低壓節(jié)能燈、低壓鈉燈、無極燈、LED光源。
1)低壓節(jié)能燈:功率小,光效較高,但使用壽命2000小時,電壓低燈管發(fā)黑,一般適合太陽能草坪燈、庭院燈。
2)低壓鈉燈:低壓鈉燈光效高(可達(dá)200Lm/w),但需逆變器,低壓鈉燈價格貴,整個系統(tǒng)造高,采用較少。
3)無極燈:功率小,光效較高。該燈在220V(純正弦波,頻率50赫茲)普通市電條件下使用,壽命可以達(dá)到5萬小時,在太陽能燈具上使用壽命大大減少和普通節(jié)能燈差不多(因為太陽能燈具都是方波逆變器,太陽能電源220V輸出頻率、項位、電壓都是不能和普通市電相比的)。
4)LED:LED燈光源,壽命長,可達(dá)1000000小時,工作電壓低,不需要逆變器,光效較高,國產(chǎn)50Lm/w,進口80Lm/w。目前太陽能LED照明系統(tǒng)依然存在光效較低和造價較高的問題,影響了推廣應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的進步,太陽能電池光效的逐漸提高,LED光效到2020年有望達(dá)到1501m/w[8],光源壽命提高也非常迅速。所以太陽能LED照明作為一種新型的戶外照明裝置,今后將會有更快、更大的發(fā)展,前景非常廣闊。
2.5 燈桿及燈具外殼
燈桿的高度應(yīng)根據(jù)道路的寬度、燈具的間距,道路的照度標(biāo)準(zhǔn)確定。燈具外殼根據(jù)我們收集了許多國外太陽燈資料,在美觀和節(jié)能之間,大多數(shù)都選擇節(jié)能,燈具外觀要求不高,相對實用就行。
(1)節(jié)能:以太陽能光電轉(zhuǎn)換提供電能,取之不盡、用之不竭;
(2)環(huán)保:無污染、無噪音、無輻射;安全:絕無觸電、火災(zāi)等意外事故;
(3)方便:安裝簡潔,不需要架線或“開膛破肚”挖地施工、也沒有停電限電顧慮;
(4)壽命長:產(chǎn)品科技含量高,控制系統(tǒng)、均是國際品牌、智能化設(shè)計,質(zhì)量可靠;
(5)品位高:科技產(chǎn)品、綠色能源,使用單位重視科技、綠色形象提高、檔次提升;
(6)投資少:一次性投資與交流電等價(交流電投資從變電、進電、控制箱、電纜、工程起),一次投資、長期受用;
(7)適用廣:太陽能源源于自然,所以凡是有日照的地方都可以使用,特別適合于綠地景觀燈光配備,高檔次住宅及室外照明,旅游景點海岸景觀照明及點綴,工業(yè)開發(fā)區(qū)、工礦企業(yè)路燈,各大院校室外燈光照明。
太陽能照明作為太陽能最重要的利用方式之一,也越來越受到能源行業(yè)和照明行業(yè)的關(guān)注。目前中國太陽能照明技術(shù)已經(jīng)比較成熟,太陽能燈具的可靠性得到很大程度的提高,業(yè)界先進企業(yè)的太陽能照明燈具已經(jīng)達(dá)到甚至超過國家照明標(biāo)準(zhǔn)。在能源緊張、拉閘限電的城市及用電困難的邊遠(yuǎn)地區(qū),有著很強的可推廣性。中國已有成功推廣的樣板可供參考,太陽能照明燈具在中國大規(guī)模推廣的條件已經(jīng)成熟。
4.1 西藏太陽能資源豐富
西藏自治區(qū)豐富充足的太陽能,是長期的、普遍的、廉價的巨大能源,它不僅能直接地向人們提供大量的熱能和光能,而且給植物的生長也提供了充足的能源。有人做過這樣的試驗,一月份在拉薩把一塊鐵皮涂成黑色,放在陽光下照射,竟能曬到70℃。
如表所示,西藏地處青藏高原腹心地帶,空氣稀薄,透明度高,年際變化小,大部分地區(qū)年日照時間長達(dá)3200——3300小時,平均每天9小時左右,年日照平均天數(shù)在275--330天之間,輻射強度大,年均輻射總量7000兆焦耳/平方米,屬于我國太陽能最豐富的省區(qū),也是世界上最大、地勢最高的舉世無雙的自然地理單元,僅次于終年酷熱的非洲撒哈拉大沙漠,屬世界第二位。西藏地域呈東向西遞增分布,年變化呈峰型,資源優(yōu)勢得天獨厚,太陽能的應(yīng)用前景十分廣闊。到達(dá)地面的太陽總輻射能多少,與太陽高度角的大小、地理緯度、海拔高度、大氣透明度等因素有關(guān)。西藏緯度較低。屬中低緯度地區(qū)。太陽高度角大,單位面積上所接受的輻射量多。加上西藏的平均海拔高度為4000米以上,大氣層薄,所含雜質(zhì)和水汽少,干凈清潔,透明度好,云量少,陽光通過大氣層能量損失少,日照時間長,日照百分率高;南來的暖濕氣流由于受高山的阻擋,造成本地區(qū)晴天多,陰雨少,即使在雨季西藏自治區(qū)的大多數(shù)縣和拉薩、日喀則市又多降夜雨,白天日照尚充足,太陽能輻射強度仍較大。西藏自治區(qū)各地年日照總時數(shù)一般在2000小時上下,日照百分率為50%以上。因此,在西藏各地都有推廣利用太陽能路燈的巨大潛能。
4.2 西藏對太陽能資源的利用現(xiàn)狀
太陽能的利用遍及我們生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域,主要是光電、光熱的應(yīng)用,比如:利用太陽能采暖供熱系統(tǒng)解決城鎮(zhèn)采暖供熱;建立太陽能游泳館;推廣太陽能路燈、太陽能暖氣廁所;推廣太陽能光伏戶用系統(tǒng);建立小型太陽能發(fā)電站;開展太陽能光伏蓄水節(jié)水灌溉等等。 從20世紀(jì)80年代開始,西藏利用太陽能光伏發(fā)電在解決通信、廣播、電視電源和無電人口用電等方面取得顯著成效,曾成功地實施了“科學(xué)之光”、“陽光計劃”、“阿里光電計劃”等太陽能專項計劃,成為全國第一個也是規(guī)模最大的實施太陽能專項計劃的省份。西藏是我國太陽能光伏電站最多的地區(qū),共建有縣和鄉(xiāng)級光伏發(fā)電項目300多個,安裝上萬套光伏照明系統(tǒng),總?cè)萘拷?000千瓦。太陽能熱利用也得到廣泛應(yīng)用。1983年10月,在寒冷的藏北那曲鎮(zhèn),建起了第一座太陽能采暖辦公樓。目前在拉薩已有很多單位修建了太陽能浴室。據(jù)不完全統(tǒng)計,全自治區(qū)已累計建立3-5千瓦的光伏電站300多座,全區(qū)7個縣建成10-100千瓦規(guī)模的縣級太陽能光電站,推廣各類小型獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)約5400千瓦,為農(nóng)牧民補貼安裝11萬多臺太陽灶,已有太陽能采暖房78萬平方米,太陽能熱水器采光面積約1萬平方米,太陽能溫室140多座,已有近50多萬農(nóng)牧民因此告別了無電歷史,全區(qū)各類太陽能光電設(shè)施容量超過2.3兆瓦,全區(qū)每年的開發(fā)利用節(jié)能量相當(dāng)于13萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,太陽能電池也在開始利用。西藏在使用和利用太陽能源方面,已邁出了可喜的第一步,還正在向廣度、深度進行探索。
4.3 太陽能路燈在西藏尚在試點階段,還有待進一步推廣應(yīng)用
太陽能的用途很廣,尤其西藏缺乏燃料的情況下,有大力推廣和提倡的必要。但是,目前在西藏由于太陽能產(chǎn)品種類少,價格高,僅限于照明、燒水,處于低水平利用階段,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到人們的需求。其中太陽能路燈在西藏尚在試點階段。
隨著太陽能光伏技術(shù)的發(fā)展和進步,太陽能燈具產(chǎn)品在環(huán)保節(jié)能的雙重優(yōu)勢,太陽能路燈、庭院燈、草坪燈等方面的應(yīng)用已經(jīng)逐漸形成規(guī)模,太陽能發(fā)電在路燈照明領(lǐng)域發(fā)展已經(jīng)日趨完善。我國太陽能路燈首先在沿海發(fā)達(dá)地區(qū)使用,上海市于2005年在崇明島建成風(fēng)光互補道路照明工程。在北京奧運會主要場館及其相關(guān)場所,太陽能路燈得到普遍應(yīng)用。太陽能資源相對豐富的西藏自2000年以來在拉薩等地安裝了一些作為試點的太陽能路燈,但之后未能得到進一步推廣利用。
在能源日趨緊張、電力供應(yīng)持續(xù)緊張的今天,國家有關(guān)部委明確提出城市道路照明要向“高效、節(jié)能、環(huán)保、健康”的“綠色照明”方向發(fā)展,太陽能路燈正成為城市道路照明行業(yè)的新寵。但是環(huán)保、節(jié)能的太陽能路燈在西藏推廣應(yīng)用步伐遲緩,主要是太陽能路燈的一次性投入偏高,需要政府財政的大力支持。
目前采用的太陽能發(fā)電照明系統(tǒng)是根據(jù)中國國情和民情研發(fā)的,性價比較高。從目前的情況來看,太陽能發(fā)電照明技術(shù)是惟一可以迅速在全國范圍內(nèi)應(yīng)用的成熟技術(shù)。近年來,國家出臺了一系列利好政策扶持可再生能源的發(fā)展,包括2006年開始施行的《可再生能源促進法》、《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》。這一系列的利好對太陽能行業(yè)是一個鼓勵和支持。太陽能燈是光電轉(zhuǎn)換技術(shù)的一種應(yīng)用產(chǎn)品,具有節(jié)能、環(huán)保、安全、無需布線、安裝簡便、自動控制、可根據(jù)需要隨時變換插放的位置等優(yōu)點,在城市道路照明行業(yè)中的發(fā)展前景十分看好。
80年代以來,西藏依靠科技致力于發(fā)展太陽能事業(yè),將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能、電能,使一大批居民特別是散居在偏遠(yuǎn)山區(qū)的農(nóng)牧民告別了靠酥油燈照明,靠撿牛糞和上山砍伐樹木燒水、做飯的歷史,并在一定程度上享受到了各種家用電器帶來的現(xiàn)代文明。但是,太陽能路燈在西藏尚在試點階段,還有待進一步推廣應(yīng)用。針對西藏缺乏燃料、電能緊張的情況,太陽能路燈有大力推廣和提倡的必要。
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