初探光伏路燈在廠區照明系統中的優勢

代洋

（邯鄲鋼鐵集團有限公司現代城市服務分公司，河北邯鄲 056001）

0 引言

全球對提高資源效率和環境友好性重要性的意識已經確立，并且這種意識每天都在增強。與傳統路燈相比，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。太陽能路燈真正實現了環境保護。同時，從長遠來看，太陽能照明將節省資金，而無需支付持續的電費。與傳統路燈相比，太陽能路燈節省了變電站和供電，配電線路的建設和維護成本，并且不需要消耗電網電力。太陽能路燈具有柔性、方便、安全，節能的上述特點。結合當前節能減排的趨勢，在工廠照明系統中顯示出巨大的優勢。

圖1 光伏路燈

隨著社會的不斷發展，對節能減排工作是越來越重視，其中在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》中，光伏路燈被列為重點領域。光伏路燈具有節能和環保等特點，在市政照明中得到了廣泛應用，對促進社會進步具有重要意義。

1 路燈概述

路燈照明的常規方式有三種：①使用城市電路燈；②使用太陽能路燈；③使用風光互補路燈。

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方法被各種標準的道路照明系統選用，但這種方式的施工過程較為復雜，不僅要敷設電纜，還要為路燈配置供電設備，工作量非常大。

第二種直接進行光電轉換，與LED光源一起給路燈提供電能，這是一種綠色環保的照明方式，有非常高的科技含量，在節能與環保的同時，并不需要做有關電纜管線或供電設備的工作，施工過程簡單，工作量非常小。更重要的是，這種路燈的開關工作會根據環境的亮度變化自動進行，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域，并且維護頻率較大，甚至在設備的周圍都不能有任何阻擋物。近年來這種方式在農村應用較廣，解決了大量鄉間道路的照明問題。

第三種方式是在白天和夜晚分別利用太陽能和風能進行供電，性能也較為穩定和可靠，但維護成本太大，系統的結構也不簡單。

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電池、膠體電池），用于存儲電能，超亮LED作為光源，燈具，并由智能充電和放電控制器控制，用于代替傳統的公共電源照明燈。無需鋪設電纜，無需通信電源，無需電費；直流電源和控制；具有穩定性好，壽命長，發光效率高，安裝維護簡單，安全性能高，節能環保，經濟實用等優點?？蓮V泛應用于城市主干道、二級道路、居民區、工廠、旅游景點、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因過充電或過放電而損壞，并具有光控制，時間控制，溫度補償以及防雷和反極性保護功能。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、放電保護和反接保護，更先進的控制器具有四個季節可調節照明時間、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 光伏路燈優勢

3.1 光伏路燈供電系統

在光伏路燈和傳統路燈的供電系統進行對比，具有很大優勢，不需要大型變壓器，可以更好地提升電網的可靠性。在傳統路燈使用中，需要一個大規模的電力系統，晚上電網電壓比較高，素養能耗也會比較高。光伏路燈在使用中，不需要大型變壓器，不會收到電壓波動影響，可以更好地保障工作質量。

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，通常不會超過3000h。在市政照明中，光伏路燈具有使用壽命長的特點，可以更好地節省后期所需要的維護費用，提供長期穩定的照明效果。

3.3 光伏路燈的發光效果

在市政照明中，光伏路燈發光效果比較好，光線接近日光，不會出現失真問題，所以在市政照明中得到了廣泛應用。

3.4 光伏路燈的發光效率

在市政照明中，高壓鈉路燈所使用的球面發光，發光效率比較低，不能很好地滿足人們對燈光的需求，路燈可以實現定向發光，可以很好地提升照明效率，提升照明效果。

3.5 光伏路燈智能調光系統

在光伏路燈應用中，光伏路燈具有智能調光系統，可以根據周圍環境對輸出光做出調整，達到節能效果。

3.6 光伏路燈的安全問題

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

3.7 光伏路燈環保

太陽能作為一種可再生的新能源，具有清潔、環保、可持續發展和長期的優勢。它已成為人們應對能源短缺，氣候變化以及節能減排的重要選擇之一。太陽能路燈使用太陽能發電，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因過度充電或過度放電而損壞，并具有光控制，時間控制，溫度補償，雷電保護和反極性保護等功能。無需鋪設電纜，無需交流電源，無需電費。

4 光伏路燈在道路照明中的實際應用

4.1 應用案例

（1）為某廠區的傳統路燈進行節能改造，經測量該路為雙向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燭光變為30m燭光，均勻度由原來的0.38變為0.75，整個工程實現了57%的節電率。

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

4.2 應用分析

盡管案例中的應用效果令人欣慰，但通過更多角度的對比與分析可以發現，傳統路燈在道路照明中的實際應用效果其實并不盡如人意。

（1）發光效率分析。在光通量方面進行對比，傳統路燈通常為9000流明，而光伏路燈通常為50000流明，但在同一環境里進行對比，傳統路燈的最高照度為20m燭光，而光伏路燈高達40m燭光。

（2）使用壽命分析。國產傳統路燈出廠時標注使用壽命為5萬h，按照這一數據進行計算，在某路段，每年損壞15盞左右應為正常，但在該路段進行實際應用后卻發現，傳統路燈的實際壽命遠遠達不到5萬h，一年的時間損壞多達50盞左右，實際使用壽命平均僅為1.5萬h。

（3）經濟壽命分析。經濟壽命指光源是在一定能源消耗之下輸出的總時間。將光伏路燈和傳統路燈置于照度同為20m燭光左右的環境中使用8個月，8個月后對兩種路燈進行照度測試，會發現傳統路燈損耗極大，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，已不適合繼續使用了。但同樣經過了8個月應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，必須要參考實用路段的功能。但需要注意的是，傳統路燈在設計階段，燈桿間的距離不能設計過大，否則光照質量就會降低，這是由于外部的環境對傳統路燈光的強度影響極大的緣故。但是，傳統路燈桿的密集設計必然會導致燈桿、燈具及配套設施的使用量增多，這會使公共資源配置方面的成本加大，增加經濟負擔。

5 結束語

在當前資源緊缺的大環境下，節能環保成為人類發展的共識，光伏路燈照明具有功率低、耗電量少、契合國家環保節能政策、輻射污染小、更具人性化、穩定性好的優點，這使光伏路燈照明在道路照明領域有著廣闊的應用前景和潛力，光伏路燈成為道路照明的最佳選擇。