路灯使用现状,基本计算.doc

我们知道全球照明用电占全部用电的20%，而其中的很大一部分又是用在户外照明。中国也不例外。据统计中国已经安装的路灯大约有2亿盏之多。路灯的平均功率大约是200瓦，假定每天开启时间为10小时，那么每天就是2度电，365天就是730度电，2亿盏就是1460亿度电。而中国最大的水电站长江三峡水电站的26台机组完全投产以后每年的发电量才847亿度电。所以所有路灯所用电量大约为2个三峡电站的发电量。这决不是一个小数字。更何况现在的路灯还在以每年2000万盏的速度增加。只是目前几乎90%以上都是采用高压钠灯。虽然它的发光效率还是很高，但是它的寿命短，耗电大，色温低，显色性差，而且还含有汞等有毒物质，将来迟早要被淘汰。自从科技部提出了大力发展LED路灯的“十城万盏”计划以后。现在LED路灯正在以如火如荼的速度高速发展。可惜的是，“十城万盏”中的90%以上都还是采用交流电的LED路灯，或者说是改造现有高压钠灯为LED路灯。据保守估计，十城万盏计划的总数将会超过200万盏，但也只不过是每年新增路灯总数的十分之一而已。就像前面所说那样，假如每年新增的2000万盏都采用太阳能，那么其总功率将达到400万千瓦，其实还远不止此数，因为通常太阳能LED路灯所采用的的太阳能板功率是实际路灯功率的3-4倍。假定为3倍，那么总的太阳能板的装机容量将会达到1200万千瓦。而中国2008年太阳能电池板总产量为178万千瓦（1780兆瓦）。还远远不能供给太阳能路灯的需要。由此可见太阳能LED路灯的市场，决不是一个可有可无的市场，而是一个举足轻重的大市场。五.发展太阳能LED路灯的疑虑那么为什么现在还是没有在大规模发展太阳能LED路灯呢，普遍存在着几点疑虑：1太阳能LED路灯的成本太高。本来LED路灯的成本就很高了，而太阳能LED路灯的成本就更高了。这主要是因为太阳能电池板的成本过高的原因。实际上，太阳能电池板的单价正在逐年快速降低。例如，现在的单价大约为10元/瓦（目前实际为12元/瓦，不过明年就有可能降为10元/瓦，为计算简单起见，假定为10元/瓦），大约是两年前的一半。对于一个100瓦的LED路灯，就算它需要300Wp的太阳能电池板，那么它的成本也只不过是3000元。而100瓦的LED路灯大约可以取代250瓦的高压钠灯，250瓦的路灯，假定每天开灯10小时，那么一天用电2.5度电，一年用电912.5W。若以每度0.8元计，全年需交付电费730元。4年下来，所省下的电费就可以补偿太阳能电池板的成本。实际上，情况还远非如此。太阳能LED路灯所节省的开支主要不是电费，而是电缆成本和埋电缆的施工费。就拿10公里（666盏）交流电路灯来说，其电缆的成本就是150万元，分摊到每一盏灯上就是2252元。还要加上埋电缆的铺设费用30万元，分摊到每一盏就是450元，因为每过一段距离电缆有压降而需要采用变压器升压的输配电等设备200万元，分摊到每一盏就是3003元，所有这些费用加起来就是5705元，还没有计算检查井300元/盏，等费用。所有这些加在一起，早就超过了太阳能LED路灯的初始投资，所以太阳能LED路灯所节省的电费完全是一种纯收益。从上面的分析完全不用担心太阳能LED路灯的成本过高的问题。2在大多数阳光不充足的地方需要加大太阳能板的面积，可能要采用x5的太阳能板，就是500Wp的太阳能电池板，从而提高了成本，降低了抗风力。这的确是一个问题。然而并不是不能解决的问题。一般的太阳能路灯的设计是考虑每晚要工作10小时以上所需的太阳能板功率。但是在绝大多数情况下，并不需要每晚照亮10个小时，在半夜和后半夜以后，过往的车辆行人都很少很少，在种情况下完全可以降低功率运行。过去在采用高压钠灯时，要任意改变钠灯的功率是很难做到的，而现在采用LED以后，改变功率和亮度是很容易做到的事，所以就可以采用一种称之为程序自动智能调亮的控制器来调亮。这种亮度调节完全是根据当地的交通流量的统计值来设定，通常在有些地区可以节省70%的太阳能电池板的面积，所以是非常合情合理的一种智能调光方法。这种智能调光控制器已经批量生产。这样原来需要500瓦的太阳能电池板，现在只要150瓦就够了.不仅如此，太阳能电池板的面积还可以进一步减小。那就是采用最大功率跟踪（MPPT）技术。我们知道，在不同的太阳照度下，太阳能电池具有不同的输出功率和输出电压特性，其典型的特性如图3所示。但是，在太阳能电池板直接向蓄电池充电时，太阳能电池板的电压必须高于蓄电池的电压（例如12V），显然，从图中可以看出，这时它的输出功率并不是最大。为了充分利用太阳能电池板的功率，在充电控制器中加进了一种称之为最大功率跟踪装置，它可以在任何（照度）时候，都可以工作在输出功率曲线的最大值上。这样，大约又可以得到30%的好处，也就是说，太阳能电池板的面积又可以减小30%，在前面的例子中，就只需要105Wp的太阳能电池板，这就大大减小了太阳能电池板的尺寸，也提高了抗风力。更重要的是降低了成本，将其成本从5000元降低到了1050元。完全是可以接受的程度。3蓄电池的问题目前大多数太阳能LED路灯系统都是采用铅蓄电池，而一般的铅蓄电池的确存在寿命短，对环境污染等问题。而寿命短的问题已经可以采用胶体铅蓄电池或卷绕式铅蓄电池解决。它们不仅使用安全，还有自放电小、耐深放电性，性能优良、循环使用寿命长、浮充电压低、浮充电流小、可靠性高等优点。然而仍然存在铅污染问题。最近磷酸锂铁电池有了很快的发展，它的充放电次数可达2000次以上，为普通铅蓄电池的6倍以上。而且不存在环境污染问题，只是目前价格还比较贵，随着大量采用，价格也会下降。所以认为太阳能LED路灯成本太高、续航力差、抗风力差、电池寿命短已经是老概念了，现在的新技术完全解决了这些问题，也为高速发展太阳能LED路灯扫清了障碍。 系统由太阳能电池组件部分（包括支架）、LED灯头、太阳能灯具控制器 、蓄电池（包括蓄电池保温箱）和灯杆等几部分构成；。 太阳能电池组件一般选用单晶硅或者多晶硅太阳能电池组件；LED灯头一般选用大功率LED光源；控制器一般放置在灯杆内，具有光控、时控制、过充过放保护及反接保护，更高级的控制器更具备四季调整亮灯时间功能、半功率功能、智能充放电功能等；蓄电池一般放置于地下或则会有专门的蓄电池保温箱，可采用阀控式铅酸蓄电池、胶体蓄电池、铁铝蓄电池或者锂电池等。太阳能灯具全自动工作，不需要挖沟布线，但灯杆需要装置在预埋件（混凝土底座）上。可以说太阳能LED路灯有以下几方面的优点：太阳能LED路灯采用的是清洁的可再生能源，相比于传统的高压钠灯可以减少二氧化碳排放量。假如2009年的2000万盏路灯全部改用太阳能LED路灯以后，可以减少2580万吨二氧化碳的排放，相当于103亿美元二氧化碳减排成本。传统的交流电供电路灯的最大问题是要铺设输配电电缆，增加了宝贵的铜资源的消耗。需要挖沟，破坏路面。而且这些路灯电缆还是不法分子最理想的偷窃目标。而架设太阳能路灯就十分简单，就好像种一棵大一点的树一样，挖一个坑，埋上就好。交流电供电要比太阳能供电效率低15，也就是说要得到同样的输出功率，采用交流电就要多输入15的电功率。而且还有功率因素的问题，如果不加补偿，更会引起电网的无功功率增加。太阳能LED路灯的最大优点就是完全不需要交电费。一盏250瓦的高压钠灯每年的电费大约在766元左右。2000万盏路灯的电费一项支出就是153.3亿元人民币。普通高压钠灯的寿命只有30005000小时，而LED的寿命可达3000050000小时，而且随着技术的进步，LED的寿命完全有可能高达10万小时。当然太阳能LED路灯也是有一些问题和缺点：在一些日照不足的地方，必须加大太阳能电池板的面积和蓄电池的容量。在风力比较大的地方，加大太阳能电池板的面积会降低它的抗风能力，但可以采用风光互补的LED路灯。太阳能电池板的造价，现在还比较高，大约在20元/瓦左右，是太阳能LED路灯的主要成本开支。然而太阳能电池板的单价正在急剧降低，多晶硅的 价格在08年达到最高峰，大约为470美元/公斤。然而它现在正在以惊人的速度跌落，估计用不了一两年，它就会跌落到原来的40美元/公斤。薄膜太阳能电 池的单价很快就会降低到7元/瓦，也就是比现在低3倍。其实，中国现在面临的问题是多晶硅生产过剩的问题，工信部已经为此发出警告，现在中国的多晶硅规划中的产能已经达到17.7万吨，相当于2007年 全球产量的4.72倍和中国现有产量的88倍。2008年中国已经有1.8万吨的产能，实际生产约2000吨，而国内消费约8000吨（主要是进口原材料 制成太阳能电池板后出口）。最近美国硅谷的NanoSolar 公司更推出了一种可以印刷的称之为“PowerSheet”的薄膜太阳能电池，他是用一种“太阳能墨水”印刷到一层像铝箔一样薄的金属薄膜上而形成太阳能 电池。它可以在一分钟的时间里“印刷”出几百米长的太阳能电池。它的每瓦制造成本不到0.3美元。是过去的1/10。他们的工厂在2008年投产以后，每 年可以生产出430兆瓦的太阳能电池板。所以中国的多晶硅和太阳能电池板都将很快面临生产过剩。必须为这些过剩的太阳能电池板寻找出路。而太阳能LED路 灯看来是最佳的选择。那么究竟太阳能LED路灯和普通高压钠灯的架设费用比较如何呢？现在有很多专家在比较二者的造价时往往只拿单个灯杆来比较，这是很不合理的。即使加上电缆的成本也是不合理的。因为采用交流电的高压钠灯路灯还应该 包括施工费用。根据江苏省某市的预算，所有费用平均分摊到每一个交流电高压钠灯路灯的费用为1.5万元左右。如果采用太阳能LED路灯的话，每一盏太阳能 LED路灯即使按照现在太阳能电池板的价格计算，也用不了那么多钱，大约在1.2万元就够了。所以就拿架设路灯的费用来说，太阳能LED路灯就已经要比传 统的高压钠灯路灯要便宜很多。更重要的是太阳能路灯完全没有电费的支出，每盏250瓦的路灯每年大约要节省750元电费，10公里大约需要666盏路灯， 每年就能节省50万元的电费。所以无论在架设成本、常年维护以及营运费用几个方面，太阳能LED路灯的优越性都是交流电高压钠灯路灯所无法比拟的。由此可见，采用太阳能LED路灯决不是一件无足轻重的小事，而是涉及到我国能源政策的大事，涉及到我国能不能在短时间内快速发展太阳能的利用问题。 发展太阳能LED路灯以后只要一年时间就可以实现800万千瓦的绿色可再生能源，三年下来就是相当于建造了一个新的绿色三峡水电站。就可以使我们的可再生 能源增加到4%以上。这是在最短期间内加速改变我国能源结构的最为有效的短平快而多快好省的做法。而且这完全可以要求各级地方人民政府来完成，不需要由中 央政府出面组织像三峡那样的浩大工程，而却能实现更好的效果，这是何乐而不为呢？北京讯：今年，紫竹院公园的路灯及景观照明将全部用上太阳能。由于采用新型的“并网独立”太阳能光伏发电系统，即使连续遇上十几个阴雨天，公园的路灯仍能照亮不误。截至目前，全市已有106个公园、风景区推广使用太阳能路灯，共计8843盏，一年节约用电量超过1200万度。, U( J. m; + U, K( s- p/ q. c, |6 d7 r6 Y5 _1 X$ Y和人们常见的太阳能灯不同，紫竹院公园这次计划推广的太阳能灯，头顶上不会有标志性的太阳能光板，也就是说路灯本身并不能发电实现照明。“其实，路灯还是原来那些路灯，基本上不换，就是电源变了，不再是市电网，而是公园自己的太阳能发电系统。”紫竹院公园基建科负责人表示。! R# V& j2 J B0 m( d1 O3 B+ w$ y 5 C. l$ l+ n据该负责人介绍，考虑到把现有路灯统一更换成太阳能路灯成本较高，并且在一定程度上会影响美观，公园初步计划采取“并网独立”太阳能发电的崭新模式，即在公园有条件的平房屋顶上集中铺设太阳能光板，集中吸收太阳光能，集中发电、收集并储存电量，然后再输送给每盏路灯。. b& tn* ?/ U5 ) x( 9 m5 Y; U9 v* N% f6 : i* r相关技术人员介绍，传统的太阳能路灯通常是自己发电，自己储存电量，但由于蓄电池容量有限，如果遇到连续阴天下雨，只能支撑三到五天。但“并网独立”太阳能发电系统却和外部电网相连，本身储存电量不够了，会立即切换到外部电网，保证不耽误用电。相反，如果有用不完的电量，也可以输送给外部电网。P- F8 e/ D. v5 m0 i) f B$ f: V) h U* E1 . O& Q5 X: 7 f“我们初步测算了一下，如果这套发电系统正常运转，每天可发电200千瓦。全园目前主路有路灯200盏，加上年内要新增的一些景观照明，每天总的用电量算下来大概为150到160千瓦，靠太阳能发电应该绰绰有余。”紫竹院公园基建科负责人表示。 v( Q& u1 k9 B/ R, Z: Z0 hw3 2 _据了解，除了紫竹院，北海、陶然亭等多家市属公园今年也将推广太阳能路灯，用绿色照明取代传统照明。今年拟对市民开放的10个郊野公园和5个大型滨河森林公园也主要采取太阳能路灯照明。6 kD1 c2 Ik* m( S5 Q/ e$ ! K n8 p 据市园林绿化局公园风景区处统计，截至目前，全市已有106个公园、风景区推广使用太阳能路灯，共计8843盏。如果按照目前常用的500瓦一盏的路灯每晚照明8小时计算，每盏太阳能路灯每天至少能节约4度电，全市公园8843盏太阳能路灯，一年节约用电量超过1200万度。- e S8风风光互补风光互补LED，路灯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3.54.5h/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接近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： 因为LED灯的寿命较长、且可以通过夜间分时段调低功率工作，一般工程商都会选用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，LED灯最主要的要做好散热与恒流问题，恒流可以通过另加恒流驱动或者使用控制器恒流，散热就必需依靠铝板来散热，最好是在铝板下面增加铜片或铜管来更有效的散热，控制好温度，LED的寿命才会更长。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100-200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5毫安以下的控制器。 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：应选择具有调节功率的控制器，具有功率调节的控制器已被广泛推广，可以在夜间行人 稀少时段自动调低LED灯的工作电流，节约用电，同时也节省了电池板的配置比例。 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 11.1V ，防止蓄电池过放，蓄电池的过充、过放都会降低使用寿命。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与电池板，蓄电池埋于地下用水泥浇筑是一种有效防盗 措施，并且可以起到恒温的作用。在灯杆上加装蓄电池箱的最好将其进行焊接加固，另外蓄电 池如果离控制器较远，一定要加配温度传感线，不然控制器无法探测蓄电池的温度，无法给予相关的温度补偿。电池板的被盗主要由于灯杆较低或灯杆周围有攀附物，所以灯杆的高度最好设计在5M以上。6: 控制器的防水，控制器大都装于灯罩、蓄电池箱中，一般也不会进水，但在实际工程案例中 有些因为安装不当或者有的控制器的电路板没有做三防漆处理，会因为雨水顺着控制器端子的外接线流入控制器造成短路。所以在施工时应该注意将控制器端子内部连接线弯成“U”字型并固型，暴露在外部的连接线也固定为“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来防水。 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，尤其在的连续阴雨天和冬季光照不足时期更为突出，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 60W12V 5 A二：计算出蓄电池容量需求：如：路灯每夜照明时间9.5小时，实际满负载照明为 7小时（h）；例一：1 路 LED 灯（如晚上7：30开启100功率，夜11：00降至50功率，凌晨4：00后再100功率，凌晨5：00关闭）例二：2 路非LED灯 （低压钠灯、无极灯、节能灯、等）（如晚上7：30两路开启，夜11：00关闭1路，凌晨4：00开启2路，凌晨5：00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 （ 51）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520左右。所以210AH也只是应用中真正标准的7085左右。另外还要根据负载的不同，测出实际的损耗，实际的工作电流受恒流源、镇流器、线损等影响，可能会在5A的基础上增加15-25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4.5小时（h）；最少放宽对电池板需求20的预留额。WP17.4V （5A 7h 120） 4.5hWP17.4V 9.33WP 162（W） ：4.5h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15-25左右。所以162W也只是理论值，根据实际情况需要有所增加您好。感谢您在百忙之中抽出时间看我的这封信。我是学校体育学院的一名普通学生，上学期在学校看到“节约能源不是口号，而是行动”的宣传标语后，想到了很多关于学校节约的问题。我在暑假期间查找了关于普通路灯和太阳能路灯的对比资料，觉得如果学校能够把路灯全换成太阳能路灯，那么这不仅达到了学校节约能源的目的，同时为全校同学做出了榜样。今天我在这里给您写这封信，就是希望把我们的口号变成行动，为节约能源作出我们的一份力。根据我从网上找到的资料，现在太阳能路灯技术已经成熟，它与普通路灯比较，有一下几点优点： 对比一市电照明灯具安装复杂：在市电照明灯具工程中有复杂的作业程序，首先要铺设电缆，这里就要进行电缆沟的开挖、铺设暗管、管内穿线、回填等大量基础工程。然后进行长时间的安装调试，如任何一条线路有问题，则要大面积返工。而且地势和线路要复杂、人工和辅助材料成本高昂。太阳能照明灯安装简便：太阳能灯具安装时，不用铺设复杂的线路，只要做一个水泥基座，然后用不锈钢螺丝固定就可。 对比二市电照明灯具电费高昂 市电照明灯具工作中有固定高昂的电费，要长期不间断对线路和其它配置进行维护或更换，维护成本逐年递增。 太阳能照明灯具免电费：太阳能照明灯具是一次性投入，无任何维护成本，三年可收回投资成本，长期受益。 对比三 市电照明灯具有安全隐患 市电照明灯具由于在施工质量、景观工程的改造、材料老化、供电不正常、水电气管道的冲突等方面带来诸多安全隐患。 太阳能照明没有安全隐患：太阳能灯具是超低压产品，运行安全可靠。 以下为太阳能路灯与普通路灯的价格比较： 路灯：按路宽10至15米，路长1000米，每天平均照明10小时，使用年限10年, 灯具为铸铁（高度为3.54.5米） 太阳能光伏照明灯具 Solar Energy Lamps 公用电力照明灯具 Normal Lamps 灯具总成 Cost of Equipments 8000元70盏=560,000元 2000元70盏=140000元安装费 Installation Fee 120元70盏=8400元 140000元10%=14000元 蓄电池 Cost of Batteries 240元2只70盏=33600元 灯管 Cost of Lamps 20元10只70