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到底是交流電LED路燈還是太陽能LED路燈好?(圖)
- 2016-04-23-

    現在可能已經很少有人懷疑太陽能led路燈相對於高壓鈉燈路燈的優越性。然而遺憾的是目前大多數的led路燈仍然采用交流電供電,一方麵是交流電路燈的技術已經是十分成熟,而太陽能路燈還有很多不確定因素,另一方麵主要的考慮仍然是太陽能的初始投資過大,從而忽略了太陽能供電的很多根本優越性。
  人所周知太陽能最重要的一個優點是它是一種取之不盡用之不竭、最清潔的可再生能源!它可以真正解決地球變暖的問題!它將最終取代所有的能源!
  然而真正要用太陽能來取代一切能源還是一個長期而艱難的任務,雖然太陽能無處不在,然而它的采集需要一定的照射麵積。顯然沙漠是最理想的地點,但是長距離的輸配電將會消耗大量的昂貴銅材,隻有緊鄰沙漠的大城市才有試用的價值。而在一般人煙密集地區的大城市是很難找到這樣一個空曠開闊的地點的。國外的屋頂工程更是無法實現,因為中國城市裏的中產階層大都沒有自己的屋頂,而農村則受到經濟條件的限製,更不可能推廣屋頂工程。任何新生事物最好先從小打小鬧開始,而且采用“自產自銷”的方法,路燈就是一個最好的最先采用太陽能的試點工程。而且,節能和減排一樣,必須先由政府倡導,甚至像德國那樣采用政府補貼的方法來推廣。幸好路燈工程本來就是政府工程,是由政府來進行招投標的。所以政府的決策人士一定要認識清楚,led路燈是遲早要取代高壓鈉燈的,同時,它也是一定要取代交流電led路燈的。
  1. 所有路燈改為太陽能路燈可以節省一個三峽水電站的發電量
  led路燈比高壓鈉燈要節能,早已為人們所認識。不過可能還缺乏一些定量的概念。現在可以認為100瓦的led路燈可以取代250瓦的高壓鈉燈,所以可以簡單地認為,每一盞led路燈可以節約150瓦電。
  然而,如果改成用太陽能供電的話,那麽連這100w的電也能節省下來,也就是說,每盞路燈可以節省250瓦電。據有關方麵估計,中國現有路燈總數大約在一億盞以上,並以每年20%的速度增長,2008年就新增路燈2000萬盞。假如這一億盞路燈可以折合成為6000萬盞250瓦的路燈,再假定這6000萬盞路燈全部改成太陽能led,那麽總共可以節約1500萬千瓦的功率。假定每盞路燈每天工作12小時,在1年內將節約657億度電。而三峽水電站在2007年的發電總量為616.03億度電。因此把全國的路燈全部改為太陽能路燈後一年內所節省的電量將超過一個三峽水電站一年的發電量。這是一個極其驚人的數字。即使不去改造原有的路燈,現在每年新增路燈大約為2000萬盞,三年新增6000萬盞,同樣方法計算,三年以後也可以節省一個三峽電站。而不需要動員全國的力量、投資幾千億、移民上百萬來實現。
不僅如此,太陽能是一種清潔的可再生能源,它不僅節約了電能,而且減少了二氧化碳的排放量。每一盞250瓦的高壓鈉燈在一年之內將會產生1290公斤的二氧化碳,所以6000萬盞路燈全部改成太陽能路燈以後,將可以減少7740萬噸二氧化碳。所以改成太陽能以後,不但節省了電費,而且還節約了二氧化碳的減量成本。每噸二氧化碳的減量成本為345-404美元。減少7740萬噸二氧化碳就相當於節省了310億美元的二氧化碳減量成本!
  前麵的數字隻是led路燈和高壓鈉燈的比較。對於同為100w的led路燈,采用交流電和采用太陽能的節能比較,隻需要把上麵的數據除以2.5就可以得到。也就是說,6000萬盞的100瓦led路燈,假如全部采用太陽能供電的話,可以比全部采用交流電供電時節省262.8億度電,而二氧化碳的減排成本為124億美元。
  2.交流電供電時的效率將會比太陽能供電時的效率低15%。
  因為采用交流電供電時必須采用開關電源將其變為直流。一般開關電源的效率大約在80%左右。所以對於100w的led路燈,其交流輸入功率就大約需要120w(下麵的比較表中就采用120w)。而采用太陽能供電時隻要采用dc/dc恒流源,其效率高達95%。因此合計後采用交流電的總效率約低15%。所以上述的數字還應該增加15%。
  3.交流供電還有功率因素問題。
  在比較低檔的開關電源中沒有采用功率因素的補償,大量采用以後,將會引起電網的總體效率降低。
  4.采用交流供電的最大問題是使整個燈具的壽命降低
  因為交流電必須經過整流濾波才能變成直流電,因而所有開關電源中都必須采用電解電容來濾波。人所周知,電解電容的壽命是很低的,一般的電解電容壽命隻有1000小時,日本產的長壽命的電解電容壽命也隻有5,000-10,000小時。雖然這個壽命是在環境溫度為105度時的壽命。環境溫度每降低10度,壽命可以提高1倍。在大功率led路燈的燈具中溫升是很高的,環境溫度可能會高達85度。這時雖然電解電容的壽命可以比105度時提高4倍,普通電解電容壽命也隻有4000小時,而長壽命電解電容的壽命也隻有2萬到4萬小時。更何況日本產的10,000小時長壽命電解電容的價錢要比普通的電解電容貴10倍,所以很少有人采用。而通常對led路燈的壽命要求為5萬小時以上。整個燈具的壽命必然會受到電解電容壽命短的拖累。可以認為過去很多低質量led路燈的很快失效,除了因為沒有處理好led本身的散熱問題而加速其光衰以外,交流電源中的電解電容失效也是一個重要的因素。而太陽能供電的係統中是沒有電解電容的。所以其恒流源的壽命可以保證和led的壽命相匹配。
  5.太陽能電池供電的led路燈的總體成本要比交流供電的led路燈係統的總體成本低很多。
  雖然太陽能路燈的初次安裝成本要高,但是交流供電的電纜鋪設成本和長期的電費支出就遠遠高出太陽能係統。
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  1. 兩種係統的led燈頭和燈杆成本是大體相同的,主要差別是太陽能電池板。通常太陽能電池板的功率大約是led燈具功率的3倍。如果led為100瓦,那麽就要求使用300瓦的太陽能電池板。目前太陽能電池板的價錢已經降低到23元/瓦,300瓦就是6900元。此外,太陽能係統還需要蓄電池,但是其成本相當於交流供電中的開關電源成本。所以二者可以抵消。所以燈具本身成本的差別主要是太陽能電池板。
  2. 交流供電led路燈在初次安裝時的最大支出是電纜的鋪設。
  一般人以為主要就是電纜本身的成本,但是除了電纜本身外,它的鋪設、輔助設施(檢查井、配電設備)等,要比電纜本身貴很多。現在假定以10公裏長的道路為例,每隔30米一盞,對麵放置,一共需要666盞led路燈,如果采用太陽能路燈的話,五年內除了可以回收成本外還可以節省43萬元電費,五年以後每年的電費就可以節省122萬元。
6.交流電路燈電纜是被偷竊的最好目標
  這已經不是什麽聳人聽聞的新聞了,網上到處都可以見到路燈電纜被盜的報道,武漢市僅長豐大道一條路從2005年投入運行至今已經被盜電纜三萬六千餘米。杭州全市共1900公裏路燈電纜,已經被盜140公裏,甚至上海內環線高架和滬寧高速的路燈電纜也都被盜。連北京的五環路上的路燈電纜也經常被盜。可見這種事並不是僅僅發生在窮鄉僻壤的邊遠地區,而是到處都發生的常事。可能是因為路燈電纜電壓比較低,電流比較大,電纜比較粗,含銅量比較大的原因。這在選用交流供電時是一個必須要考慮的重要問題。有人提出太陽能路燈中的鉛蓄電池也是被盜竊的對象,實際上一方麵它遠遠不及銅值錢,另一方麵,這個問題早已解決,現在通常的做法是把蓄電池放在一個鐵盒子內,在安裝好以後把鐵蓋焊死。
  7.交流供電的安全性是一個隱患
  除了對偷電纜和電器的小偷造成人身安全的隱患以外,對於附近農民挖土也會造成一定的安全隱患。
  8.交流供電對於設備安全也會存在問題
  交流電是聯網運行的,由於雷擊等原因網上會經常出現高壓浪湧,這對設備的安全也造成相當大的威脅,尤其是led電源很容易受浪湧損壞。
  而太陽能led路燈則完全沒有上述的缺點,其構成十分簡單隻有五個部分構成:
  而且它的安裝十分簡單,隻要做一個水泥基座,立起燈杆,安上地腳螺釘就可以了,尤其是不用麻煩電力係統的人員來設計安裝和施工,挖地溝、鋪設電纜、挖檢查井、安裝變壓器,… 。這是一個非常重要的優點。
  它的鉛蓄電池是一個問題,一方麵是它的壽命問題,一般鉛蓄電池的壽命隻有2年,但是現在有一種卷繞式鉛蓄電池因為采用了固態酸所以其壽命高達6-8年。隻是價錢稍微貴一點。
  鉛蓄電池的另一個問題是對環境的汙染問題,實際上鉛蓄電池的最大用戶是汽車,我國現在每年生產和銷售700萬輛汽車,每輛汽車至少用一個鉛蓄電池。而汽車的鉛蓄電池早就有非常完備的回收係統,其中的鉛板都將回收並再生利用。所以太陽能路燈係統中的鉛蓄電池完全可以利用現有的汽車蓄電池回收係統來回收,而不會造成環境汙染。而且,現在鋰鐵電池的成本已經降低到可以實際采用的程度。這是一種完全沒有汙染的蓄電池,現在已經有電動自行車采用鋰鐵電池代替鉛蓄電池。台灣有一家做太陽能led的公司(kesc)已經開發出采用鋰鐵電池的路燈來。國內東莞也已經有工廠生產鋰鐵汽車蓄電池。可以保用五年。所以這個問題也是可以解決的。
  目前太陽能路燈的一個唯一的問題就是太陽能電池板的造價問題,然而目前它的價格正在以驚人的速度降低。就在2008年,它已經降價1/3。它的最主要的原料多晶矽的價格已經從2007年的每公斤300美元,降低到2008年的200美元,預計到2009年多晶矽的價格將會降低到每公斤100美元。尤其是中國的多晶矽的產量正在快速成長,在建的33個項目全部投產以後,其產量將達到14萬6千餘噸,而目前國內需求隻有8000噸,因此如何擴大內需是當務之急。大力發展太陽能led無疑是一個最好的途徑。目前太陽能電池板的價格已經降低到14元/瓦。而且還在以極快的速度降低。
 此外采用pwm可調光控製器和pwm可調光恒流驅動模塊也是減小太陽能電池板麵積的有效途徑。如下圖所示,采用pwm可調光控製以後,可以節能40%以上,也就是說可以減小太陽能電池板的麵積40%。這對於太陽能led路燈的成本無疑是極大的降低。使得它相對於交流電led路燈具有更大的競爭力!
  綜上所述,路燈采用太陽能是有百利而無一弊。何樂而不為?

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