風(fēng)光互補(bǔ)照明燈具在室外應(yīng)用可行性分析

李冰+王臻+韋厚程+賈澤旭

摘 要：利用太陽能供電實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的照明系統(tǒng)就是人們通常所說的風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)。它的作用是能夠解決現(xiàn)有照明系統(tǒng)中存在的難題，因此，得到了很多業(yè)內(nèi)人士的青睞。從風(fēng)光互補(bǔ)照明燈具的特點(diǎn)和效益評(píng)估等角度入手，簡要闡述了它在室外應(yīng)用的可行性，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)；風(fēng)力發(fā)電機(jī)；照明負(fù)載；效益評(píng)估

中圖分類號(hào)：TM61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.22.103

人類生存需要能源，在環(huán)保工作中，最重要的就是提升能源比例，同時(shí)，還要注重新能源的開發(fā)和利用。新能源主要包括太陽能、風(fēng)能等。對(duì)于地球來講，它們可以說是取之不盡的能源，而且可以很好地降低對(duì)其他能源的損耗。如果將這些能源用于風(fēng)光互補(bǔ)照明燈具，不僅可以落實(shí)節(jié)能環(huán)保的理念，更重要的是，能夠在一定程度上提升人們的生活質(zhì)量。

1 背景介紹

我國國土面積廣闊，陸疆能夠達(dá)到兩萬多公里，而且海岸線也有一萬八千多公里，這種巨大的地理優(yōu)勢(shì)在一定程度上展現(xiàn)了風(fēng)能資源的開發(fā)優(yōu)勢(shì)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前，我國能夠利用到的風(fēng)能區(qū)占國土總面積的50%，可以說，風(fēng)能資源有非常好的發(fā)展前景，受到了人們的高度關(guān)注。再來說說太陽能資源的具體情況。現(xiàn)階段，除了四川盆地因?yàn)闅夂虻脑驅(qū)е麻_采條件不理想外，其他的很多地區(qū)都能夠達(dá)到風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)的要求。就拿廈門來說，該市屬于熱帶海洋性氣候，年氣溫能夠達(dá)到21.2 ℃，年日照平均2 120 h以上，年太陽輻射量為5 404 MN/m2。該地屬于太陽能資源豐富區(qū)。

除了過去的照明燈具以外，室外路燈還可以使用風(fēng)光互補(bǔ)燈具。其制作原理是，將太陽能和風(fēng)能都融入風(fēng)光互補(bǔ)燈具中。目前，這種路燈已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可，被廣泛應(yīng)用于市政工程住宅項(xiàng)目，是炙手可熱的產(chǎn)品之一。現(xiàn)在，將太陽能與風(fēng)能相結(jié)合生產(chǎn)出的風(fēng)光互補(bǔ)照明燈具在生產(chǎn)技術(shù)上逐步完善，而且正在以飛快的速度在全國范圍內(nèi)推廣，并取得了不錯(cuò)的成績。風(fēng)光互補(bǔ)照明燈具的應(yīng)用提高了人們的生活質(zhì)量，所以，相關(guān)工作者一定要在今后的工作中重視風(fēng)光互補(bǔ)燈具的研究工作，讓其在室外得到更好的應(yīng)用。

2 風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)介紹

2.1 系統(tǒng)原理

風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)的工作原理是：①通過光電板的作用將太陽能轉(zhuǎn)化為電能之后，再利用控制器給電池充電，最終形成對(duì)電負(fù)荷的供電，這就叫做光電系統(tǒng)。光電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是其具有較強(qiáng)的可靠性，而且使用成本不高，但缺點(diǎn)同樣明顯，就是系統(tǒng)造價(jià)過高。②利用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苤?，再利用逆變器?duì)電負(fù)荷供電，這就叫做風(fēng)電系統(tǒng)。其優(yōu)勢(shì)是發(fā)電量比較大，無論是造價(jià)成本，還是維護(hù)成本，都不需要耗費(fèi)太多的資金。它的缺點(diǎn)同樣突出，就是沒有解決好小型風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)問題，無法保證使用的可靠性。③盡管風(fēng)電和光電系統(tǒng)存在很大的資源問題，但是，因?yàn)樘柲芘c風(fēng)能之間具有較強(qiáng)的互補(bǔ)性，所以，很好地解決了這一難題。另外，要值得注意的是，風(fēng)電系統(tǒng)和廣電系統(tǒng)都可以運(yùn)用到蓄電池中。

2.2 系統(tǒng)主要構(gòu)成

風(fēng)力發(fā)電機(jī)、照明負(fù)載等設(shè)備是風(fēng)管照明設(shè)備的重要組成部分。通過各種不同的配置組合，能夠加強(qiáng)逆變器的使用效率，將直流電轉(zhuǎn)變成交流電。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)是系統(tǒng)中最重要的發(fā)電部分，它可以很好地降低風(fēng)能供電時(shí)出現(xiàn)的電力不足的情況。在設(shè)備的使用方面，風(fēng)光互補(bǔ)路燈主要利用的是效率比較高的綠色發(fā)光二極管，也就是人們經(jīng)常提到的LED。在風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)中，最關(guān)鍵的部件就是控制器，它不僅能夠調(diào)制太陽能電池板釋放的電能，還能夠有效控制燈具的工作形式，從而更好地保護(hù)蓄電池。另外，蓄電池作為一種供電設(shè)備，它的容量主要取決于照明負(fù)載功率，而泄荷器主要是將不需要的電量全部清除。這樣的話，就能夠確保蓄電池不會(huì)出現(xiàn)過充的情況。

3 特點(diǎn)介紹和效益評(píng)估

3.1 系統(tǒng)特點(diǎn)介紹

風(fēng)光互補(bǔ)照明系統(tǒng)的特點(diǎn)是：①使用非逆變系統(tǒng)技術(shù)將低壓直流電轉(zhuǎn)化成220 V的交流電。②選擇一套最新的LED燈具。③不會(huì)消耗市電，而且安裝時(shí)也不會(huì)太煩瑣。④太陽能等不受位置的影響，任何位置都可以安裝，而且安裝時(shí)間也不會(huì)太長。⑤天氣條件對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)燈具的使用效果有很大的影響。⑥風(fēng)光互補(bǔ)燈具的結(jié)構(gòu)會(huì)由于太能養(yǎng)電池板的面積大而受到一定的干擾，而且在造價(jià)方面有一定的局限性，因此，不適合將風(fēng)光互補(bǔ)燈具用于照明場所。⑦能夠與普通照明燈具有效融合在一起，形成雙供系統(tǒng)。這樣，就可以確保風(fēng)光互補(bǔ)照明燈具能夠應(yīng)用于條件惡劣的環(huán)境中。

3.2 系統(tǒng)效益評(píng)估

3.2.1 綜合效益評(píng)估

與其他的路燈比較，風(fēng)光互補(bǔ)路燈能夠節(jié)省大量的電能。這樣，就能夠?yàn)楣╇娬竟?jié)約一部分建設(shè)資金。風(fēng)光互補(bǔ)路燈與只是依靠太陽能供給的路燈比較，優(yōu)勢(shì)還是相當(dāng)明顯的，具體表現(xiàn)為以下2點(diǎn)：①重用風(fēng)能，不僅能夠在很大程度上提升能量轉(zhuǎn)換效果，還能夠減少對(duì)太陽能設(shè)備的投入資金。②能量效率提高后，風(fēng)光互補(bǔ)燈具有了更強(qiáng)的光源效果。通過相關(guān)工作者的研究發(fā)現(xiàn)，幾乎其他路燈所能夠運(yùn)用的光源都可以用于風(fēng)光互補(bǔ)燈具上。

3.2.2 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估

在經(jīng)濟(jì)方面，風(fēng)光互補(bǔ)照明燈具遠(yuǎn)遠(yuǎn)比過去的路燈效益要高得多。

如果室外路燈選用過去的照明形式，所用的燈都按照250 W的功率來算的話，那么，根據(jù)公式瓦數(shù)乘以盞數(shù)乘以時(shí)間（小時(shí)）乘以一年再乘以電的使用價(jià)格計(jì)算的話，就能夠得出一年的電費(fèi)將花掉13萬多元。

如果過去的燈具為6 000元一臺(tái)的話，經(jīng)過計(jì)算，總投資為90 000元，維修費(fèi)為3 000元。

如果利用風(fēng)光互補(bǔ)照明燈具，投入費(fèi)用根據(jù)公式盞數(shù)乘以燈的費(fèi)用（1 000元一盞）計(jì)算，就可以得出所需要的費(fèi)用為15萬元。同時(shí)，蓄電池需要5年換一次的話，所需花費(fèi)2萬多元。

如果投資回收的話，經(jīng)過計(jì)算，則需要花費(fèi)6年的時(shí)間，

具體的計(jì)算方式是：（150 000的投入費(fèi)+22 500的更換蓄電池的費(fèi)用）-（90 000的總投資+3 000傳統(tǒng)燈具的維修費(fèi)）/13 928.4=6年。

從上述計(jì)算中可以發(fā)現(xiàn)，盡管風(fēng)光互補(bǔ)燈具在造價(jià)方面比傳統(tǒng)燈具高，不過在6年內(nèi)卻能節(jié)省很大一筆節(jié)能費(fèi)，這樣就很好地彌補(bǔ)了這一缺陷。如果按照10年的使用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，風(fēng)光互補(bǔ)路燈將會(huì)創(chuàng)造出比傳統(tǒng)路燈更多的經(jīng)濟(jì)收益；如果按照15年的使用時(shí)間計(jì)算，還能創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟(jì)效益。另外，利用風(fēng)光互補(bǔ)路燈可以很好地降低工程初始階段電纜溝的開挖，從而分區(qū)分段建設(shè)。這樣，就對(duì)其有一定的保護(hù)作用。因此，從節(jié)能環(huán)保、創(chuàng)造的社會(huì)效益和節(jié)省費(fèi)用的角度考量，利用風(fēng)光互補(bǔ)照明燈具是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

4 結(jié)束語

從文中所述內(nèi)容中了解到，采用風(fēng)光互補(bǔ)照明燈具可以起到節(jié)能環(huán)保的作用。盡管它在造價(jià)方面比傳統(tǒng)燈具高，但是，卻能節(jié)省很大一筆的節(jié)能費(fèi)用，從而創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。這正是風(fēng)光互補(bǔ)照明燈受到青睞的主要原因。

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〔編輯：白潔〕