風光互補太陽能路燈到底行不行?


 

中國風資源:中國10m高度層的風能資源總儲量為32.26億kW,其中實際可開發利用的風能資源儲量為2.53億kW。

中國太陽能:中國陸地面積每年接收的太陽輻射總量為3.3×103~8.4×103MJ/m2,相當于2.4×104億噸標準煤的儲量。

上面是可利用的可再生能源規模,我們再來看路燈的數量。

前瞻產業研究院發布的《中國風光互補路燈行業市場調研與投資預測分析報告》顯示,中國現有城鄉路燈總數,大約在4億盞,并以每年20%(4000萬盞/年)的速度增長。如此巨大數量的路燈若按照400瓦或250瓦高壓鈉燈計算,每年消耗3000億度電,相當3個三峽水電站的年發電量。若其中有1/3的城市郊區和鄉鎮等非高可靠性要求的地區路燈改成改成150瓦或100瓦風光互補LED路燈,在1年內將節約1000億度電,相當于多出一個三峽電站。

二、風光互補節能路燈的原理

要弄清楚風光互補節能路燈現在出現問題的原因,首先要清楚其工作原理。

風光互補節能路燈是一種將風能和光能轉化為電能的裝置,而不需要從電網拉電纜用電,可單個使用。風光互補路燈工作原理是利用自然風和太陽能作為能量來源,風輪吸收風的能量,帶動風力發電機旋轉,把風能轉變為電能,經過控制器的整流,穩壓作用,把交流電轉換為直流電,向蓄電池組充電并儲存電能;太陽能電池板利用光伏效應將太陽能直接轉化為直流電,供負載使用或者貯存于蓄電池內備用。

 

具體的能量導向是這樣的:分白天和黑夜

① 白天,在有風和有陽光的時候,此時風力發電機和太陽能電池板同時工作,兩者發出的電能經過控制器的整流逆變,將電壓變成蓄電池的額定電壓充電;

如果白天只有風,沒有陽光,此時只有風力發電裝置通過控制器給蓄電池供電;如果白天沒有風,只有陽光,此時只有太陽能電池板通過控制器給蓄電池供電;如果白天既沒有風也沒有陽光,那這種情況下只能利用之前蓄電池的剩余電量給燈具供電

② 黑夜,此時給燈具供電的要么是風力發電機發電,要么只能靠蓄電池的存電。

上述的若干種情況,不管是哪一種,都要保證6-12小時/天的照明,極端陰雨天連續工作3-7天的設計要求。

風光互補節能路燈的主要部件有:太陽能電池板、風力發電機、:燈具、風光互補控制器、免維護蓄電池等部件,接下來詳細介紹:

風力發電機:風力發電機是將自然的風轉換成電能的設施,將電能通過控制器送到蓄電池中存儲起來,它和太陽能電池板配合共同為路燈提供能源。

太陽能電池板:太能電池板是太陽能路燈中的核心部分,其作用是將太陽的輻射能力轉換為電能,或送至蓄電池中存儲起來。

風光互補控制器:控制器是整個路燈的中樞核心,一個性能良好的充電放電控制器是必不可少的。為了延長蓄電池的使用壽命,必須對它的充電放電條件加以限制,防止蓄電池過充電及深度充電。在溫差較大的地方,合格的控制器還應具備溫度補償功能。同時太陽能控制器應兼有路燈控制功能 ,具有光控、時控功能 ,并應具有夜間自動切控負載能 ,便于陰雨天延長路燈工作時間。

蓄電池:由于太陽能光伏發電系統的輸入能量極不穩定 ,所以一般需要配置蓄電池系統才能工作,為了安裝方便,使用12V、24V、36V的膠體(Gel)電池,使用壽命長,更環保。

燈具:采用何種光源是風光互補路燈是否能夠長時間保證照明亮度的重要指標 , 一般燈具采用低壓節能燈、低壓納燈、無極燈、LED光源。

 

三、風光互補節能路燈問題及方案

上面分析了風光互補的原理和主要部件,那接下來我們分析最開始的那些問題就好解釋了,故障率高、噪音大、燈光亮度低、人為損壞嚴重、維修不及時等問題該如何解決呢?

燈光亮度低

這個是最常見的問題,也是最能直觀感受到的,燈光亮度低最直接的原因是燈具選擇問題,選擇的功率太低或者同等功率情況下光效較低都有可能,這種情況下在蓄電池容量允許的情況下,選擇更亮的LED燈具替代。另外一種原因就是蓄電池的選擇問題,這種情況一般由于蓄電池容量計算錯誤或者區域溫度低導致容量變小,電池無法使燈具保持額定功率,影響亮度,此時更換容量更大,性能更好的電池就能解決問題。最后一種可能就是安裝的地方自然條件并不好,比如常年風不大或者光照條件不好等等,此時的電池一直處于虧電狀態,影響蓄電池壽命的同時,還無法保證燈具的照明,此時可以采用的方法有改用啟動風速更低的垂直型的風力發電機,太陽能電池板采用單晶硅太陽能電池為好,因為單晶硅太陽能電池性能參數比較穩定。

噪音大

整個風光互補路燈唯一產生噪音的部位就是位于路燈頂部的風力發電機,如下圖樣式的風力發電機是典型的水平軸迎風向型發電機,其葉片為螺旋槳型,額定轉速一般在400r/min左右,功率在300w,輸出電壓一般為14或28V。

這種發風力電機的特點就是價格便宜,缺點:轉速大噪音響、安裝不方便,軸承由于長期處于偏心轉態,受力不均衡軸承卡塞異響等。

對于安裝在城市馬路上的情況,這個風力發電機影響不大,如果是安裝在人員居住地附近的鄉村,這種噪音將影響人們晚上的睡眠。

上述情況建議改成垂直型的風力發電機,這種發電機受力均衡,葉片轉速低,產生的噪音小。

維修不及時,維護成本高

關于這個問題,我覺得可以借鑒大型風電機組的運維方式。

大型風電機組一般以風電場為單位建設,在風機建設完成之后的2-3年內,風機的一切維護問題由廠家負責,出質保之后,風電場的投資方可以選擇自己維護或者承包給專業的運維團隊。

所以,風光互補路燈也可以采用類似的方案,在質保期內,由廠家負責質保,廠家可以以縣為單位設置維護網點,定期進行維護,現場要是有損壞也可直接聯系網點前來維修的方式。

出質保之后,以鄉鎮或者縣有關部門牽頭,選擇招投標的方式,把整個地區的風光互補路燈的維護擇優承包出去,同時建立完善的考評機制,保證路燈維護成本最低,實際使用效果和效率最好。

四、結語

盡管風光互補路燈存在一定的現有問題,但是節能減排是我國大力倡導的一個方向,風光互補路燈依然廣受青睞,相信風電光伏發電行業內人士的努力下,目前存在的問題將逐步解決

 

 

 

 


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