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到底是交流电LED路灯还是太阳能LED路灯好?(图)
编辑:扬州市豪博光电科技有限公司   时间:2016-05-25

现在可能已经很少有人怀疑led路灯相对于高压钠灯路灯的优越性。然而遗憾的是目前大多数的led路灯仍然采用交流电供电,一方面是交流电路灯的技术已经是十分成熟,而太阳能路灯还有很多不确定因素,另一方面主要的考虑仍然是太阳能的初始投资过大,从而忽略了太阳能供电的很多根本优越性。
  人所周知太阳能最重要的一个优点是它是一种取之不尽用之不竭、最清洁的可再生能源!它可以真正解决地球变暖的问题!它将最终取代所有的能源!
  然而真正要用太阳能来取代一切能源还是一个长期而艰难的任务,虽然太阳能无处不在,然而它的采集需要一定的照射面积。显然沙漠是最理想的地点,但是长距离的输配电将会消耗大量的昂贵铜材,只有紧邻沙漠的大城市才有试用的价值。而在一般人烟密集地区的大城市是很难找到这样一个空旷开阔的地点的。国外的屋顶工程更是无法实现,因为中国城市里的中产阶层大都没有自己的屋顶,而农村则受到经济条件的限制,更不可能推广屋顶工程。任何新生事物最好先从小打小闹开始,而且采用“自产自销”的方法,路灯就是一个最好的最先采用太阳能的试点工程。而且,节能和减排一样,必须先由政府倡导,甚至像德国那样采用政府补贴的方法来推广。幸好路灯工程本来就是政府工程,是由政府来进行招投标的。所以政府的决策人士一定要认识清楚,led路灯是迟早要取代高压钠灯的,同时,太阳能led路灯也是一定要取代交流电led路灯的。
  1. 所有路灯改为太阳能路灯可以节省一个三峡水电站的发电量
  led路灯比高压钠灯要节能,早已为人们所认识。不过可能还缺乏一些定量的概念。现在可以认为100瓦的led路灯可以取代250瓦的高压钠灯,所以可以简单地认为,每一盏led路灯可以节约150瓦电。
  然而,如果改成用太阳能供电的话,那么连这100w的电也能节省下来,也就是说,每盏路灯可以节省250瓦电。据有关方面估计,中国现有路灯总数大约在一亿盏以上,并以每年20%的速度增长,2008年就新增路灯2000万盏。假如这一亿盏路灯可以折合成为6000万盏250瓦的路灯,再假定这6000万盏路灯全部改成太阳能led路灯,那么总共可以节约1500万千瓦的功率。假定每盏路灯每天工作12小时,在1年内将节约657亿度电。而三峡水电站在2007年的发电总量为616.03亿度电。因此把全国的路灯全部改为太阳能路灯后一年内所节省的电量将超过一个三峡水电站一年的发电量。这是一个极其惊人的数字。即使不去改造原有的路灯,现在每年新增路灯大约为2000万盏,三年新增6000万盏,同样方法计算,三年以后也可以节省一个三峡电站。而不需要动员全国的力量、投资几千亿、移民上百万来实现。
不仅如此,太阳能是一种清洁的可再生能源,它不仅节约了电能,而且减少了二氧化碳的排放量。每一盏250瓦的高压钠灯在一年之内将会产生1290公斤的二氧化碳,所以6000万盏路灯全部改成太阳能路灯以后,将可以减少7740万吨二氧化碳。所以改成太阳能以后,不但节省了电费,而且还节约了二氧化碳的减量成本。每吨二氧化碳的减量成本为345-404美元。减少7740万吨二氧化碳就相当于节省了310亿美元的二氧化碳减量成本!
  前面的数字只是led路灯和高压钠灯的比较。对于同为100w的led路灯,采用交流电和采用太阳能的节能比较,只需要把上面的数据除以2.5就可以得到。也就是说,6000万盏的100瓦led路灯,假如全部采用太阳能供电的话,可以比全部采用交流电供电时节省262.8亿度电,而二氧化碳的减排成本为124亿美元。
  2.交流电供电时的效率将会比太阳能供电时的效率低15%。
  因为采用交流电供电时必须采用开关电源将其变为直流。一般开关电源的效率大约在80%左右。所以对于100w的led路灯,其交流输入功率就大约需要120w(下面的比较表中就采用120w)。而采用太阳能供电时只要采用dc/dc恒流源,其效率高达95%。因此合计后采用交流电的总效率约低15%。所以上述的数字还应该增加15%。
  3.交流供电还有功率因素问题。
  在比较低档的开关电源中没有采用功率因素的补偿,大量采用以后,将会引起电网的总体效率降低。
  4.采用交流供电的最大问题是使整个灯具的寿命降低
  因为交流电必须经过整流滤波才能变成直流电,因而所有开关电源中都必须采用电解电容来滤波。人所周知,电解电容的寿命是很低的,一般的电解电容寿命只有1000小时,日本产的长寿命的电解电容寿命也只有5,000-10,000小时。虽然这个寿命是在环境温度为105度时的寿命。环境温度每降低10度,寿命可以提高1倍。在大功率led路灯的灯具中温升是很高的,环境温度可能会高达85度。这时虽然电解电容的寿命可以比105度时提高4倍,普通电解电容寿命也只有4000小时,而长寿命电解电容的寿命也只有2万到4万小时。更何况日本产的10,000小时长寿命电解电容的价钱要比普通的电解电容贵10倍,所以很少有人采用。而通常对led路灯的寿命要求为5万小时以上。整个灯具的寿命必然会受到电解电容寿命短的拖累。可以认为过去很多低质量led路灯的很快失效,除了因为没有处理好led本身的散热问题而加速其光衰以外,交流电源中的电解电容失效也是一个重要的因素。而太阳能供电的系统中是没有电解电容的。所以其恒流源的寿命可以保证和led的寿命相匹配。
  5.太阳能电池供电的led路灯的总体成本要比交流供电的led路灯系统的总体成本低很多。
  虽然太阳能路灯的初次安装成本要高,但是交流供电的电缆铺设成本和长期的电费支出就远远高出太阳能系统。
  下面我们来做一个详细分析。
  1. 两种系统的led灯头和灯杆成本是大体相同的,主要差别是太阳能电池板。通常太阳能电池板的功率大约是led灯具功率的3倍。如果led为100瓦,那么就要求使用300瓦的太阳能电池板。目前太阳能电池板的价钱已经降低到23元/瓦,300瓦就是6900元。此外,太阳能系统还需要蓄电池,但是其成本相当于交流供电中的开关电源成本。所以二者可以抵消。所以灯具本身成本的差别主要是太阳能电池板。
  2. 交流供电led路灯在初次安装时的最大支出是电缆的铺设。
  一般人以为主要就是电缆本身的成本,但是除了电缆本身外,它的铺设、辅助设施(检查井、配电设备)等,要比电缆本身贵很多。现在假定以10公里长的道路为例,每隔30米一盏,对面放置,一共需要666盏led路灯,如果采用太阳能路灯的话,五年内除了可以回收成本外还可以节省43万元电费,五年以后每年的电费就可以节省122万元。
6.交流电路灯电缆是被偷窃的最好目标
  这已经不是什么耸人听闻的新闻了,网上到处都可以见到路灯电缆被盗的报道,武汉市仅长丰大道一条路从2005年投入运行至今已经被盗电缆三万六千余米。杭州全市共1900公里路灯电缆,已经被盗140公里,甚至上海内环线高架和沪宁高速的路灯电缆也都被盗。连北京的五环路上的路灯电缆也经常被盗。可见这种事并不是仅仅发生在穷乡僻壤的边远地区,而是到处都发生的常事。可能是因为路灯电缆电压比较低,电流比较大,电缆比较粗,含铜量比较大的原因。这在选用交流供电时是一个必须要考虑的重要问题。有人提出太阳能路灯中的铅蓄电池也是被盗窃的对象,实际上一方面它远远不及铜值钱,另一方面,这个问题早已解决,现在通常的做法是把蓄电池放在一个铁盒子内,在安装好以后把铁盖焊死。
  7.交流供电的安全性是一个隐患
  除了对偷电缆和电器的小偷造成人身安全的隐患以外,对于附近农民挖土也会造成一定的安全隐患。
  8.交流供电对于设备安全也会存在问题
  交流电是联网运行的,由于雷击等原因网上会经常出现高压浪涌,这对设备的安全也造成相当大的威胁,尤其是led电源很容易受浪涌损坏。
  而太阳能led路灯则完全没有上述的缺点,其构成十分简单只有五个部分构成:
  而且它的安装十分简单,只要做一个水泥基座,立起灯杆,安上地脚螺钉就可以了,尤其是不用麻烦电力系统的人员来设计安装和施工,挖地沟、铺设电缆、挖检查井、安装变压器,… 。这是一个非常重要的优点。
  太阳能led路灯中的铅蓄电池是一个问题,一方面是它的寿命问题,一般铅蓄电池的寿命只有2年,但是现在有一种卷绕式铅蓄电池因为采用了固态酸所以其寿命高达6-8年。只是价钱稍微贵一点。
  铅蓄电池的另一个问题是对环境的污染问题,实际上铅蓄电池的最大用户是汽车,我国现在每年生产和销售700万辆汽车,每辆汽车至少用一个铅蓄电池。而汽车的铅蓄电池早就有非常完备的回收系统,其中的铅板都将回收并再生利用。所以太阳能路灯系统中的铅蓄电池完全可以利用现有的汽车蓄电池回收系统来回收,而不会造成环境污染。而且,现在锂铁电池的成本已经降低到可以实际采用的程度。这是一种完全没有污染的蓄电池,现在已经有电动自行车采用锂铁电池代替铅蓄电池。台湾有一家做太阳能led路灯的公司(kesc)已经开发出采用锂铁电池的路灯来。国内东莞也已经有工厂生产锂铁汽车蓄电池。可以保用五年。所以这个问题也是可以解决的。
  目前太阳能路灯的一个唯一的问题就是太阳能电池板的造价问题,然而目前它的价格正在以惊人的速度降低。就在2008年,它已经降价1/3。它的最主要的原料多晶硅的价格已经从2007年的每公斤300美元,降低到2008年的200美元,预计到2009年多晶硅的价格将会降低到每公斤100美元。尤其是中国的多晶硅的产量正在快速成长,在建的33个项目全部投产以后,其产量将达到14万6千余吨,而目前国内需求只有8000吨,因此如何扩大内需是当务之急。大力发展太阳能led路灯无疑是一个最好的途径。目前太阳能电池板的价格已经降低到14元/瓦。而且还在以极快的速度降低。
 此外采用pwm可调光控制器和pwm可调光恒流驱动模块也是减小太阳能电池板面积的有效途径。如下图所示,采用pwm可调光控制以后,可以节能40%以上,也就是说可以减小太阳能电池板的面积40%。这对于太阳能led路灯的成本无疑是极大的降低。使得它相对于交流电led路灯具有更大的竞争力!
  综上所述,路灯采用太阳能是有百利而无一弊。何乐而不为?

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