代洋

（邯鄲鋼鐵集團(tuán)有限公司現(xiàn)代城市服務(wù)分公司，河北邯鄲 056001）

0 引言

全球?qū)μ岣哔Y源效率和環(huán)境友好性重要性的意識(shí)已經(jīng)確立，并且這種意識(shí)每天都在增強(qiáng)。與傳統(tǒng)路燈相比，太陽能路燈使用太陽能-完全可再生，而無需消耗化石或任何類型的燃料，如圖1所示。太陽能路燈真正實(shí)現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)。同時(shí)，從長遠(yuǎn)來看，太陽能照明將節(jié)省資金，而無需支付持續(xù)的電費(fèi)。與傳統(tǒng)路燈相比，太陽能路燈節(jié)省了變電站和供電，配電線路的建設(shè)和維護(hù)成本，并且不需要消耗電網(wǎng)電力。太陽能路燈具有柔性、方便、安全，節(jié)能的上述特點(diǎn)。結(jié)合當(dāng)前節(jié)能減排的趨勢，在工廠照明系統(tǒng)中顯示出巨大的優(yōu)勢。

圖1 光伏路燈

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)節(jié)能減排工作是越來越重視，其中在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中，光伏路燈被列為重點(diǎn)領(lǐng)域。光伏路燈具有節(jié)能和環(huán)保等特點(diǎn)，在市政照明中得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步具有重要意義。

1 路燈概述

路燈照明的常規(guī)方式有三種：①使用城市電路燈；②使用太陽能路燈；③使用風(fēng)光互補(bǔ)路燈。

其中第一種在我國使用較廣，因照明效果好且方式靈活以及簡單方便的維護(hù)方法被各種標(biāo)準(zhǔn)的道路照明系統(tǒng)選用，但這種方式的施工過程較為復(fù)雜，不僅要敷設(shè)電纜，還要為路燈配置供電設(shè)備，工作量非常大。

第二種直接進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，與LED光源一起給路燈提供電能，這是一種綠色環(huán)保的照明方式，有非常高的科技含量，在節(jié)能與環(huán)保的同時(shí)，并不需要做有關(guān)電纜管線或供電設(shè)備的工作，施工過程簡單，工作量非常小。更重要的是，這種路燈的開關(guān)工作會(huì)根據(jù)環(huán)境的亮度變化自動(dòng)進(jìn)行，無須人工。但遺憾的是，這種方式僅適用于次干道或者下道路，不適合主干道或者中心區(qū)域，并且維護(hù)頻率較大，甚至在設(shè)備的周圍都不能有任何阻擋物。近年來這種方式在農(nóng)村應(yīng)用較廣，解決了大量鄉(xiāng)間道路的照明問題。

第三種方式是在白天和夜晚分別利用太陽能和風(fēng)能進(jìn)行供電，性能也較為穩(wěn)定和可靠，但維護(hù)成本太大，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也不簡單。

2 光伏路燈的工作原理

太陽能路燈是一種晶體硅太陽能電池電源，閥門控制型密封免維護(hù)電池、膠體電池），用于存儲(chǔ)電能，超亮LED作為光源，燈具，并由智能充電和放電控制器控制，用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的公共電源照明燈。無需鋪設(shè)電纜，無需通信電源，無需電費(fèi)；直流電源和控制；具有穩(wěn)定性好，壽命長，發(fā)光效率高，安裝維護(hù)簡單，安全性能高，節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)?？蓮V泛應(yīng)用于城市主干道、二級(jí)道路、居民區(qū)、工廠、旅游景點(diǎn)、停車場等場所。太陽能路燈的工作原理：白天在太陽能路燈的智能控制器的控制下，太陽能電池板在日照后，將太陽能光吸收為電能，太陽能電池組件向白天的電池充電，夜間電池提供電力為LED光源供電，具有照明功能。直流控制器確保電池組不會(huì)因過充電或過放電而損壞，并具有光控制，時(shí)間控制，溫度補(bǔ)償以及防雷和反極性保護(hù)功能。太陽能電池組件通常由單晶硅或多晶硅太陽能電池制成。LED燈頭一般選擇大功率LED光源；控制器通常放置在燈桿上，涉及控制、過充、放電保護(hù)和反接保護(hù)，更先進(jìn)的控制器具有四個(gè)季節(jié)可調(diào)節(jié)照明時(shí)間、半功率、智能充放電功能等；電池通常放置在地下或有專門的電池保溫箱，可以用作閥控鉛酸電池、膠體電池、鐵鋁電池或鋰電池。太陽能燈是全自動(dòng)的，不需要挖溝，但是燈柱需要安裝在嵌入式部件上。

3 光伏路燈優(yōu)勢

3.1 光伏路燈供電系統(tǒng)

在光伏路燈和傳統(tǒng)路燈的供電系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，具有很大優(yōu)勢，不需要大型變壓器，可以更好地提升電網(wǎng)的可靠性。在傳統(tǒng)路燈使用中，需要一個(gè)大規(guī)模的電力系統(tǒng)，晚上電網(wǎng)電壓比較高，素養(yǎng)能耗也會(huì)比較高。光伏路燈在使用中，不需要大型變壓器，不會(huì)收到電壓波動(dòng)影響，可以更好地保障工作質(zhì)量。

3.2 光伏路燈使用壽命

在市政照明中，高壓鈉燈是常用的一種燈，但是這種燈的使用壽命比較短，通常不會(huì)超過3000h。在市政照明中，光伏路燈具有使用壽命長的特點(diǎn)，可以更好地節(jié)省后期所需要的維護(hù)費(fèi)用，提供長期穩(wěn)定的照明效果。

3.3 光伏路燈的發(fā)光效果

在市政照明中，光伏路燈發(fā)光效果比較好，光線接近日光，不會(huì)出現(xiàn)失真問題，所以在市政照明中得到了廣泛應(yīng)用。

3.4 光伏路燈的發(fā)光效率

在市政照明中，高壓鈉路燈所使用的球面發(fā)光，發(fā)光效率比較低，不能很好地滿足人們對(duì)燈光的需求，路燈可以實(shí)現(xiàn)定向發(fā)光，可以很好地提升照明效率，提升照明效果。

3.5 光伏路燈智能調(diào)光系統(tǒng)

在光伏路燈應(yīng)用中，光伏路燈具有智能調(diào)光系統(tǒng)，可以根據(jù)周圍環(huán)境對(duì)輸出光做出調(diào)整，達(dá)到節(jié)能效果。

3.6 光伏路燈的安全問題

在光伏路燈應(yīng)用中，光伏路燈沒有燈絲和玻璃外殼，在使用中不會(huì)出現(xiàn)破裂問題，所以光伏路燈安全性更高。

3.7 光伏路燈環(huán)保

太陽能作為一種可再生的新能源，具有清潔、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展和長期的優(yōu)勢。它已成為人們應(yīng)對(duì)能源短缺，氣候變化以及節(jié)能減排的重要選擇之一。太陽能路燈使用太陽能發(fā)電，因此沒有電纜，也沒有泄漏或其他事故。直流控制器可確保電池組不會(huì)因過度充電或過度放電而損壞，并具有光控制，時(shí)間控制，溫度補(bǔ)償，雷電保護(hù)和反極性保護(hù)等功能。無需鋪設(shè)電纜，無需交流電源，無需電費(fèi)。

4 光伏路燈在道路照明中的實(shí)際應(yīng)用

4.1 應(yīng)用案例

（1）為某廠區(qū)的傳統(tǒng)路燈進(jìn)行節(jié)能改造，經(jīng)測量該路為雙向6車道，原有燈高為12m，燈桿的間距為35m。改造后，燈具由原來的3只250W高壓鈉燈換為3只120W的光伏路燈，平均照度由原來的36.4m燭光變?yōu)?0m燭光，均勻度由原來的0.38變?yōu)?.75，整個(gè)工程實(shí)現(xiàn)了57%的節(jié)電率。

（2）某廠區(qū)某路段路燈具均為2只250W高壓鈉燈，并安裝了鎮(zhèn)流器。進(jìn)行節(jié)能改造后，將機(jī)動(dòng)車道路燈具換為200W光伏路燈，單桿功耗由原來的640W下降為320W，顯色指數(shù)由20升至70以上，色溫由2100開升為3500開。機(jī)動(dòng)車道的平均照度提升了23.7%。

4.2 應(yīng)用分析

盡管案例中的應(yīng)用效果令人欣慰，但通過更多角度的對(duì)比與分析可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)路燈在道路照明中的實(shí)際應(yīng)用效果其實(shí)并不盡如人意。

（1）發(fā)光效率分析。在光通量方面進(jìn)行對(duì)比，傳統(tǒng)路燈通常為9000流明，而光伏路燈通常為50000流明，但在同一環(huán)境里進(jìn)行對(duì)比，傳統(tǒng)路燈的最高照度為20m燭光，而光伏路燈高達(dá)40m燭光。

（2）使用壽命分析。國產(chǎn)傳統(tǒng)路燈出廠時(shí)標(biāo)注使用壽命為5萬h，按照這一數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，在某路段，每年損壞15盞左右應(yīng)為正常，但在該路段進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用后卻發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)路燈的實(shí)際壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到5萬h，一年的時(shí)間損壞多達(dá)50盞左右，實(shí)際使用壽命平均僅為1.5萬h。

（3）經(jīng)濟(jì)壽命分析。經(jīng)濟(jì)壽命指光源是在一定能源消耗之下輸出的總時(shí)間。將光伏路燈和傳統(tǒng)路燈置于照度同為20m燭光左右的環(huán)境中使用8個(gè)月，8個(gè)月后對(duì)兩種路燈進(jìn)行照度測試，會(huì)發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)路燈損耗極大，照度最大約為4m燭光，光亮極暗，甚至無法將地面的物體照清楚，已不適合繼續(xù)使用了。但同樣經(jīng)過了8個(gè)月應(yīng)用的光伏路燈卻沒有太大變化，仍舊極為明亮，光照下的地面物體仍舊非常清晰。

（4）間距與成本分析。在選擇光伏路燈時(shí)，必須要參考實(shí)用路段的功能。但需要注意的是，傳統(tǒng)路燈在設(shè)計(jì)階段，燈桿間的距離不能設(shè)計(jì)過大，否則光照質(zhì)量就會(huì)降低，這是由于外部的環(huán)境對(duì)傳統(tǒng)路燈光的強(qiáng)度影響極大的緣故。但是，傳統(tǒng)路燈桿的密集設(shè)計(jì)必然會(huì)導(dǎo)致燈桿、燈具及配套設(shè)施的使用量增多，這會(huì)使公共資源配置方面的成本加大，增加經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

5 結(jié)束語

在當(dāng)前資源緊缺的大環(huán)境下，節(jié)能環(huán)保成為人類發(fā)展的共識(shí)，光伏路燈照明具有功率低、耗電量少、契合國家環(huán)保節(jié)能政策、輻射污染小、更具人性化、穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，這使光伏路燈照明在道路照明領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景和潛力，光伏路燈成為道路照明的最佳選擇。