崔運良

摘 要：隨著世界能源危機的加劇，用太陽能路燈對于建設節(jié)約型社會，促進經(jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。對目前太陽能路燈使用過程中的一些問題進行探討。

關鍵詞：太陽能路燈；道路照明；節(jié)能

利用太陽能進行路燈照明，節(jié)能、經(jīng)濟且環(huán)保，無需由傳統(tǒng)的公共電力系統(tǒng)獲取電能，節(jié)省了變配電設備、纜線與開關等的投資，基本沒有運行費用。由太陽能轉化為電能，降低了能源壓力，避免了煤、油與核等發(fā)電導致的大氣和環(huán)境污染，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。

一、利用太陽能進行路燈照明的優(yōu)點

（一）降低能源壓力

經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和生活水平的提高，人類對能源的需求越來越大，現(xiàn)在，地球的能源儲藏最日趨枯竭，壓力與日俱增。太陽能是可再生能源，可大大減少人類對一次性能源的使用，降低對能源資源需求的壓力，并且省下煤、石油等資源作為化工原料，為人類創(chuàng)造財富，太陽能路燈照明的大規(guī)模應用將會在這些方面發(fā)揮重要作用。

（二）減少排放

太陽能潔凈、無排放，太陽能光伏系統(tǒng)每發(fā)10 000 kW的電就可替代4 t標準煤，這樣就避免了4 t標準煤的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和煙塵的排放，有利于環(huán)境的保護和改善。

（三）節(jié)省土地

太陽能路燈照明系統(tǒng)，實現(xiàn)了單燈自給、自動控制，不需要輸電設施，因此節(jié)省了傳統(tǒng)電網(wǎng)供電系統(tǒng)中必需的地埋電纜、配電控制箱及配電變壓器所占用的土地。

（四）節(jié)省人力物力

太陽能路燈照明系統(tǒng)，省去了電纜，配電控制箱、配電變壓器等輸電設施，節(jié)省了這些設施的費用和安裝所需要的人力物力，并且運行后不需要繳納電費等費用，經(jīng)濟方便，維護量小，一次投資，長期受益，尤其適合應用于供電距離較遠或不易供電的地方。

二、太陽能路燈照明系統(tǒng)的設計要求和實施

路燈位于露天，位置較高，無遮擋，利用太陽能具有得天獨厚的條件，為了使太陽能路燈照明系統(tǒng)具有理想的照明效果，并能夠經(jīng)濟、高效和安全的運行，需要對日照、環(huán)境變化及照度等情況進行認真地分析、研究，根據(jù)具體情況進行科學的設計，按照有關要求認真進行工程實施。

（一）太陽能采集

太陽能電池組件接受太陽能，并將其直接轉化為電能，太陽能電池輸出功率的多少與電池方陣面上接收太陽輻照量的角度有關，而在不同時期其最佳角度是不一樣的。路燈照明系統(tǒng)冬天日耗電量大，夏天日耗電量小，而夏天太陽輻射強度要比冬天大，冬天產(chǎn)生的電量比夏天少，在確定電池方陣最佳角度時要充分考慮這個因素。陰雨天或夜晚太陽能電池無功率輸出，根據(jù)路燈日耗電量確定太陽能電池功率，為了保證系統(tǒng)的正常工作，太陽能電池功率必須比負載功率高出4倍以上。

（二）電能儲存

太陽能電池在白天進行光電轉化工作，電能在夜晚才能用于照明，因此必須儲備在蓄電池內，由于太陽能電池板的輸出能量極不穩(wěn)定，需配備蓄電池，太陽能推廣太陽能路燈以實現(xiàn)節(jié)能減排，路燈等負荷才能正常工作。蓄電池容量的選擇首先要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，蓄電池容量過大，會使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。蓄電池應與太陽能電池、用電負荷（路燈）相匹配?？捎靡环N簡單方法確定它們之間的關系。太陽能電池功率必須比負載功率高出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%一30%，才能保證給蓄電池正常充電。蓄電池容量應在負載日耗量高6倍以上為宜。

（三）系統(tǒng)控制

通過控制器實現(xiàn)對太陽能照明系統(tǒng)工作狀態(tài)的自動控制，進行照明燈的光控、時控或設置開關、調光、雷電保護和電路短路保護，在溫差較大的地方，還應具備溫度補償功能。為了延長蓄電池的使用壽命，對其充電放電條件加以限制，防止蓄電池過充電及深度充電，進行過充電保護、反充電保護和過放電保護等?？刂破魇翘柲苷彰飨到y(tǒng)的“大腦”，要根據(jù)系統(tǒng)的參數(shù)，選擇合適的控制器，讓系統(tǒng)的各項性能指標和可靠性具有足夠的技術保證，使系統(tǒng)的工作能夠得到順利地進行。

（四）逆變器

根據(jù)我同現(xiàn)狀，一般蓄電池為24 V（或12 V、36 V），室外照明燈泡（燈管）為220 V、50 Hz交流電，因此，逆變器應選擇DC 24 V（或12 V、36 V）/AC 220 V的電壓形式，通過逆變器把蓄電池輸出的直流電變成交流電，供交流照明負載使用。為保證逆變工作的安全，逆變器應具有電路短路保護、欠電壓保護、過電流保護、反接保護及雷電保護等功能。照明負載為直流時不必設置逆變器。

（五）照明燈

太陽能路燈采用何種光源是太陽能燈具能否正常使用的重要指標，太陽能燈具的選擇要綜合考慮價格、壽命、可靠性、光效、功率范圍、均勻度和色溫等因素，根據(jù)路燈的照明要求和容量的匹配，太陽能路燈以選擇金鹵燈、無極燈、高壓鈉燈和LED燈為宜。

1.金鹵燈：尺寸小，占用空間小，光效高，使用壽命較長，可達8 000—20 000 h，顯色性優(yōu)良，適用范圍較廣。

2.高壓鈉燈：高壓鈉燈光效高（可達140 lm/W），壽命長（可達20 000 h以上），但顯色惟一般，適用于一般的道路。

3.無極燈：功率小，光效較高。該燈在220 V（純正弦波，頻率50 Hz）普通市電條件下使用，壽命町以達到5萬h，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、相位及電壓都足不能和普通市電相比的）。

4.LED燈：壽命長，可達1 000 000 h，工作電壓可為12 V或24 V，不需要逆變器，光效較高，國產(chǎn)約為50 lm/w，進口約為80 lm/W。隨著技術進步，LED的性能將進一步提高。

（六）燈桿及系統(tǒng)外露部分

根據(jù)道路的寬度、燈具的間距，道路的照度標準確定燈桿的高度，參考當?shù)氐臍v史數(shù)據(jù)，確定電池組件支架和燈桿的抗風系數(shù)，路燈進出線和控制室的防雨、蓄電池的冬季保溫和夏季降溫、蓄電池室的透氣和防水、燈具的防雨、防蟲以及防雹等都要考慮，還要做好防盜措施。

（七）防雷接地

為了提高路燈的防雷能力和運行安全，路燈的會屬燈桿應要防雷接地，交流路燈應要電氣保護接地，接地電阻不大于10Ω。直流路燈的工作電壓一般為12 V或24 V，屬安全電壓，不需要做電氣保護接地。

三、太陽能路燈建設的建議與思考

太陽能路燈作為城市照明的一種新型方式，具有顯著的優(yōu)勢：節(jié)約能源、降低電纜偷盜、施工靈活自成系統(tǒng)。但是作為城市的基礎設施大規(guī)模推廣它還面臨許多技術問題需要解決。因此對于太陽能路燈的使用有以下建議。

（一）針對太陽能照明應用中存在技術障礙、成本高等問題，由政府主管部門、城市照明管理部門以及太陽能研發(fā)機構和企業(yè)加強政產(chǎn)學研合作，共同攻關，發(fā)揮光伏產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，促進太陽能在城市照明中的推廣應用。政府相應予以扶持，加強研發(fā)力量與專業(yè)部門的合作開發(fā)，給予財政稅收等方面的支持。

（二）充分發(fā)揮太陽能照明的優(yōu)點，選擇適宜的場地推廣太陽能路燈應用。從城市照明實際來看，目前在城市支路、相對邊遠的山區(qū)、照度要求較低的公共休閑公園及人流量稀少容易發(fā)生電纜偷盜的地方、不具備供電條件的場所可嘗試使用太陽能路燈。

（三）為方便維護管理，盡可能使用太陽能集中供電方式，不妨考慮在城市廣場把太陽能板結合在景觀建筑、長廊、休息亭等結構中，然后把收集的電能集中到專門的配電房，再在夜間供給廣場的各類燈具使用，營造出一個綠色節(jié)能的城市廣場。

（四）根據(jù)目前存在技術問題，應該考慮將太陽能技術與LED路燈、大功率節(jié)能燈、高頻無極燈技術相結合，作為太陽能路燈的發(fā)展方向，著重開發(fā)中低功率路燈（相當于普通150W及以下的路燈）。

（五）開發(fā)與太陽能路燈相匹配的控制技術，實現(xiàn)太陽能路燈的可靠開啟與關閉，要做到既能根據(jù)照度的要求實現(xiàn)智能開燈，又要在特殊條件下（如防空）實現(xiàn)統(tǒng)一關閉。

總之，太陽能對于我國不斷增長的能源需求是一項不可忽視的補充，太陽能路燈也是城市照明發(fā)展的新方向。我們期待著在太陽能技術領域里的新突破，為城市照明事業(yè)帶來劃時代的發(fā)展。

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