可再生能源技術在移動照明燈塔上的應用

溫江洪

(國家能源集團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照明，甚至可用于無照明的軍用機場等領域，同時也用作夜間維護、搶修、事故處理、搶險救災等各種情況的應急照明。隨著照明技術的發展，其供電型態也出現了新的變化。

1 傳統汽柴油移動照明燈塔

傳統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換成電能為燈具供電，其特點是汽柴油資源豐富，但其缺點也很明顯:一是每次注滿燃氣或汽柴油后，基本只能照明13h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，對環境造成污染；二是采用傳統光源，工作額定電壓為220V，非人體安全電壓，室外環境惡劣，容易造成觸電事故導致人員傷亡；另外，后期的人力、設備維護成本高，整體設備消耗成本也很高。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，油耗加人工、設備維護費三年合計12萬，加上設備采購12萬，合計成本24萬元。因此，傳統的汽柴油移動照明燈塔急需新的節能便利產品替代。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 光伏發電型移動照明燈塔

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

圖2 光伏發電型移動照明燈塔

3 風光互補型移動照明燈塔

風光互補型移動照明燈塔是利用風能和太陽能組合發電，圖3是新型風光互補型移動照明燈塔的組成，其最大的優點在于綜合互補使用無限的太陽能和風能獲取資源，具體特點如下。

(1)由于太陽能與風能的互補性強，風光互補發電系統在資源上彌補了風電和光電獨立系統在資源上的缺陷，具有晝夜互補、季節性互補的特點，系統穩定可靠、性價比高；同時，風電和光電系統在蓄電池組和逆變環節可以通用，所以風光互補發電系統的造價可以降低，系統成本趨于合理。

(2)可采用直流50V以下的電壓，降低觸電等意外事故風險，運行安全、維護簡單。

(3)適合我國西北乃至沿海等風能和太陽能豐富的地區，是解決此類地區照明的一種經濟實用的發電照明方式。

(4)風光互補照明技術含量高，并可利用智能化控制系統，性能穩定可靠，使用壽命長。

太陽能和風能都是清潔、存儲極為豐富的可再生資源，“取之不盡，用之不竭”，符合可持續發展、零電費、零排放、節能減排、綠色環保的趨勢，是未來照明發展的重要方向之一。

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電機配置較高，成本無形增加數倍；啟動時間及關閉后再次啟動的時間均較長，不能滿足野外應急要求；在智能調控上局限性大，無法滿足現代照明的可控化、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、可智能調控等優點，特別適用于室外移動照明燈塔，是替代傳統光源的理想燈具。

圖3 風光互補型移動照明燈塔組成

5 具體應用

國家能源新疆黑山露天礦采場照明供電距離較遠，供電難度大，長期以來由于照明限制夜間的采坑作業，造成作業難度大、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處使用了風光互補移動照明燈塔，燈塔采用了COB芯片＋反光杯，射程遠、穿透力強、照射面積大，無眩光的LED燈具解決了夜間作業照明難的問題，提高了夜間作業的效率和安全保障，光環境得到采礦職工的稱贊。圖4是風光互補型移動照明燈塔應用于新疆黑山露天礦現場。

圖4 新疆黑山露天礦現場的風光互補型移動照明燈塔

6 結束語

總之，采用LED燈的風光互補型移動照明燈塔具有高可靠性、高安全性、操作簡單、綠色環保、維修保養方便等特點，成為礦山開發、工程基建、應急救災、國防等領域新一代的專業照明設備。