溫江洪

(國家能源集團(tuán)新疆能源公司黑山煤礦，烏魯木齊830000)

0 引言

移動照明燈塔廣泛應(yīng)用于電力、鐵路、消防、市政、公路橋梁、港口、礦山、建筑部門等各種戶外夜間施工及其他野外作業(yè)照明，甚至可用于無照明的軍用機(jī)場等領(lǐng)域，同時也用作夜間維護(hù)、搶修、事故處理、搶險(xiǎn)救災(zāi)等各種情況的應(yīng)急照明。隨著照明技術(shù)的發(fā)展，其供電型態(tài)也出現(xiàn)了新的變化。

1 傳統(tǒng)汽柴油移動照明燈塔

傳統(tǒng)的移動照明燈塔是汽柴油移動照明車，主要是由汽柴油燃燒轉(zhuǎn)換成電能為燈具供電，其特點(diǎn)是汽柴油資源豐富，但其缺點(diǎn)也很明顯:一是每次注滿燃?xì)饣蚱裼秃螅局荒苷彰?3h左右，不能用于長時間照明，而且能耗功率利用率只有30%～45%，燃燒后排放有害氣體，對環(huán)境造成污染；二是采用傳統(tǒng)光源，工作額定電壓為220V，非人體安全電壓，室外環(huán)境惡劣，容易造成觸電事故導(dǎo)致人員傷亡；另外，后期的人力、設(shè)備維護(hù)成本高，整體設(shè)備消耗成本也很高。以3年使用成本為例:一臺汽柴油移動照明燈塔耗油按6元/L·h，10h/d計(jì)，油耗加人工、設(shè)備維護(hù)費(fèi)三年合計(jì)12萬，加上設(shè)備采購12萬，合計(jì)成本24萬元。因此，傳統(tǒng)的汽柴油移動照明燈塔急需新的節(jié)能便利產(chǎn)品替代。圖1是汽柴油移動照明燈塔常用型式。

圖1 汽柴油汽柴油移動照明燈塔

2 光伏發(fā)電型移動照明燈塔

隨著光伏技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，把光伏發(fā)電應(yīng)用到移動照明燈塔領(lǐng)域，是利用清潔能源的新嘗試。但是由于照明車一般功率較大，而目前光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率仍然很低，晶體硅光伏電池轉(zhuǎn)換效率為13%～17%，非晶體硅光伏電池轉(zhuǎn)換效率只有6%～8%。并且光伏受氣候環(huán)境影響較大，長期的雨雪天、陰天、霧天甚至云層的變化都會使光伏發(fā)電效率降低很多。另外，由于太陽能能量密度低，單獨(dú)用光伏發(fā)電占地面積會很大，同等發(fā)電量，光伏發(fā)電要比風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電占用的空間大很多，體積過大負(fù)荷也會加重，也不利于安全。圖2是光伏發(fā)電型移動照明燈塔的型式。

圖2 光伏發(fā)電型移動照明燈塔

3 風(fēng)光互補(bǔ)型移動照明燈塔

風(fēng)光互補(bǔ)型移動照明燈塔是利用風(fēng)能和太陽能組合發(fā)電，圖3是新型風(fēng)光互補(bǔ)型移動照明燈塔的組成，其最大的優(yōu)點(diǎn)在于綜合互補(bǔ)使用無限的太陽能和風(fēng)能獲取資源，具體特點(diǎn)如下。

(1)由于太陽能與風(fēng)能的互補(bǔ)性強(qiáng)，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在資源上彌補(bǔ)了風(fēng)電和光電獨(dú)立系統(tǒng)在資源上的缺陷，具有晝夜互補(bǔ)、季節(jié)性互補(bǔ)的特點(diǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、性價比高；同時，風(fēng)電和光電系統(tǒng)在蓄電池組和逆變環(huán)節(jié)可以通用，所以風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的造價可以降低，系統(tǒng)成本趨于合理。

(2)可采用直流50V以下的電壓，降低觸電等意外事故風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)行安全、維護(hù)簡單。

(3)適合我國西北乃至沿海等風(fēng)能和太陽能豐富的地區(qū)，是解決此類地區(qū)照明的一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的發(fā)電照明方式。

(4)風(fēng)光互補(bǔ)照明技術(shù)含量高，并可利用智能化控制系統(tǒng)，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長。

太陽能和風(fēng)能都是清潔、存儲極為豐富的可再生資源，“取之不盡，用之不竭”，符合可持續(xù)發(fā)展、零電費(fèi)、零排放、節(jié)能減排、綠色環(huán)保的趨勢，是未來照明發(fā)展的重要方向之一。

4 移動照明燈塔的光源與燈具

移動照明燈塔光源與燈具的選用直接影響移動燈塔使用效果的好壞。傳統(tǒng)移動燈塔選用的燈具一般是金鹵燈或者鈉燈，光效低、壽命短、利用率低、體積大、重量重等原因會造成發(fā)電機(jī)配置較高，成本無形增加數(shù)倍；啟動時間及關(guān)閉后再次啟動的時間均較長，不能滿足野外應(yīng)急要求；在智能調(diào)控上局限性大，無法滿足現(xiàn)代照明的可控化、智能化需求。LED燈具有光效高、壽命長、啟動和再啟動性好、耐高溫和低溫、可智能調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于室外移動照明燈塔，是替代傳統(tǒng)光源的理想燈具。

圖3 風(fēng)光互補(bǔ)型移動照明燈塔組成

5 具體應(yīng)用

國家能源新疆黑山露天礦采場照明供電距離較遠(yuǎn)，供電難度大，長期以來由于照明限制夜間的采坑作業(yè)，造成作業(yè)難度大、安全隱患多、效率低的局面。2019年7月首批投入20余萬元在東幫高程＋2 535m和南幫高程＋2550m處使用了風(fēng)光互補(bǔ)移動照明燈塔，燈塔采用了COB芯片＋反光杯，射程遠(yuǎn)、穿透力強(qiáng)、照射面積大，無眩光的LED燈具解決了夜間作業(yè)照明難的問題，提高了夜間作業(yè)的效率和安全保障，光環(huán)境得到采礦職工的稱贊。圖4是風(fēng)光互補(bǔ)型移動照明燈塔應(yīng)用于新疆黑山露天礦現(xiàn)場。

圖4 新疆黑山露天礦現(xiàn)場的風(fēng)光互補(bǔ)型移動照明燈塔

6 結(jié)束語

總之，采用LED燈的風(fēng)光互補(bǔ)型移動照明燈塔具有高可靠性、高安全性、操作簡單、綠色環(huán)保、維修保養(yǎng)方便等特點(diǎn)，成為礦山開發(fā)、工程基建、應(yīng)急救災(zāi)、國防等領(lǐng)域新一代的專業(yè)照明設(shè)備。