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太阳能道路照明应用的技术与经济分析
作者:管理员    发布于:2016-02-16 16:52:50    文字:【】【】【

  虞建闵上海市机电设计研究院有限公司(上海200041)作为路灯照明的前景。分析结果目前将它作为路灯照明取代传统的高压钠灯还不行,不过可以在工厂区域通路和一些特殊的场合使用。但作为推广探索路灯照明还是可行的。

  随着我国对节能减排越来越重视,“绿色照明”的概念也逐步深入人心。“绿色照明”首先会想到太阳能照明,因为太阳能是一个清洁能源,而且是一个取之不竭的能源。这里举一个工程中厂区道路照明的例子来分析太阳能道路照明应用的技术与经济效益。

  1厂区道路照明的要求厂区道路照明没有这方面专门的设计规范,因此设计参照国标C45-2006城市道路照明设计标准中的相关照度、光源、灯具及其附属装置等标准和要求。

  大型厂区的道路有8m宽和12m宽,通过计算来平衡和确定路灯间距、杆高和功率。一般视厂区情况将照明灯具为一边安装或两边安装都可以,灯杆之间的水平间距一般为30m,灯杆高度一般为6m,光源一般选用150~250W的高压钠灯,也可以选用80W的无极灯(电磁感应灯,简称LVD)。

  2选用LVD作为太阳能照明的理由无极灯(LVD),顾名思义无电极,是一种基于感应即通过磁场与空气的相互作用来产生能量的新生代光源,可以频繁点亮与关闭,理论上使用寿命可长达10年(约10x104h)。而普通节能灯都有灯丝和电极,易损坏,使用寿命短,大约为5 000~6000h,钠灯寿命为2x104h;陶瓷金卤灯寿命为1.5x104h;普通金卤灯寿命为8000~1x104h;内置式无极灯寿命为1.5x104h;可见,LVD(外置式)寿命长。10年内免维护,大大降低维护成本(人力成本和照明材料成本)。

  LVD优势光谱在绿黄光之间,瞳孔感觉到的流明数高。即便在同等照度下,人眼接受的光通比其它光源多,视觉上更明亮。

  由于无极灯LVD的高频发生器内部本身具备boost升压电路,因此系统只要能提供DC12V或24V的电压,无极灯就能正常工作,这样LVD采用太阳能电池作为工作电源就有极大的优势,它可以使得系统需要的太阳能电池数目大大降低,成本也随之降低了。也可以选择LED发光二极管灯作为实验对象,LED发光二极管灯也具有工作电压低,能耗小的特点,但是LVD与LED发光二极管灯还是有较大的区别,这里就不再累牍了。

  3太阳能LVD路灯与常规高压钠灯的比较主要从发光原理、电光源主要参数、一次投资、运行成本等进行比较。

  这个例子是一个工厂的厂区道路的路灯,通常设计是常规高压钠灯,这次业主要求设计太阳能LVD,并将太阳能LVD与常规高压钠灯作经济上的分析比较,现选5年作为两者比较的年限,因为太阳能电池板和蓄电池的正常使用年限一般为5年。表1就是两者的一系列参数的比较。

  4太阳能LVD路灯应用的制约因素太阳能LVD路灯的应用在现阶段仍然存在一些制约因素:相对于高压钠灯发光效率来说。

  大功率化与散热问题LVD大功率化问题,一直以来没有好的突破,这与其光效低有关。我们知道,高光效的钠灯,在170W时发出的热,使石英灯管温度高达400 C,石英管可在700C以上长期工作;而LVD由于光效低,要发出170W钠灯的光,必然耗更多电力,发出更多热,这光源与照明表1太阳能LVD路灯与高压钠灯的比较参数150W高压钠灯(市电)80W太阳能LVD路灯功率因数发光原理气体放电发光光源(弧光放电灯)气体放电发光光源(电磁感应放电灯)工作频率色温/K寿命/h稳定性有闪烁无闪烁电压范围/V显色性发光效率/lm耗电/kw每天点灯8h(每套灯每天耗电/kwh)无布灯数量/套灯具一次投资费用/万元5年内耗电电费(0.487元/度)/万元无5年的维护费用/万元0.06万元/套x424x3=76.32(5年内有3次更换费)更换费用人工费用/万元无一次性电缆费/万元无5年总计费用/万元灯具费+电费+维护费+人工费+电缆费=493.2(不包括配变电所内的设备)些热量必须及时散发出去,否则LVD中的磁铁达到目前LVD功率一般可做到185W,而传统钠灯功率可达1000W,因此LVD实现大功率化,还有许多工作要做。

  灯具的标准化问题由于LVD还处于路灯处试验、测试阶段,离市场接受还有一定距离,目前各企业引用自己的标准,无国家统一标准,传统灯具配光无法用于LVD,接口兼容性差,镇流器替换困难,这些问题不解决,产品维护将十分困难。LVD眩光要比金卤灯严重得多,也导致LVD难以成为主流光源。

  电磁干扰和空间电磁辐射问题LVD是靠“电磁波”或“微波”工作,其微波发生器发出超大功率电磁波,传播距离可达数百公里,近距离更是无法解决的“干扰源”,大量资料和生产厂商都说,电磁干扰早在2004年就解决了,可是就在2008年,我国深圳机场就发生了建设部“十一五”城市绿色照明工程规划纲要实施细则中,第二十五条无极荧光灯因为工作于高频,灯具必须通过电磁干扰的测试,否则会对电网以及附近用电器产生干扰。

  由于无极灯是靠超大功率“微波”激发荧光粉发光,目前还无法解决“电磁干扰问题”。

  目前的无极灯电磁兼容技术,无法满足建设部的要求。

  由于LVD实际寿命难以达到理论寿命,而LVD电子镇流器成本高,一只80WLVD―旦损坏,全灯替换(不包括太阳能电池板及蓄电池),成本高达300~400元/只,而一只150W的高压钠灯损坏,更换费用不大于100元。另外,太阳能LVD的太阳能电池板和蓄电池的使用寿命一般为5年,这些设备的更换也是一笔不小的费用。

  可以作为太阳能照明,但整合为成套路灯后,则由于其整体的性能、散热、维护、性价比等方面的不足限制了其推广应用。

  无极灯(LVD)照明作为新型的节能型技术正在不断地探索发展之中,其不足的地方正在不断地改进。

  从以上分析结果来看,目前将它作为路灯照明取代传统的高压钠灯还不行,不过可以在工厂区域道路和一些特殊的场合,作为推广绿色照明的一种技术和途径的探索还是可行的。

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