近年来, 我国农村居民的生活质量和生活环境逐步改善, 农村文化生活日益丰富, 随之带来的活动范围的扩大, 使得农村地区对道路以及道路照明的需求也在不断地增长。但是, 农村地区不同于城市的集中供能, 能源使用比较分散, 构架电网等设施不仅成本花费高, 而且易造成资源浪费。因此, 解决农村道路照明用电问题需要因地制宜。
为了解决农村道路照明问题, 就近组网, 安装高效节能的太阳能路灯, 同时推广清洁能源技术的应用, 实现农村照明的“零碳排放”。从根本上说, 利用太阳能来进行发电不仅可以解决农村地区的用电问题, 更能有效利用资源, 减少污染排放, 保护农村宝贵的生态环境。
1 设计方案
1.1 太阳能路灯的优点
太阳能路灯属于一种自动控制的工作系统, 只需设定工作模式就会自动工作运行。其无需用电, 节能效果显著, 运行安全可靠, 施工安装简便, 使用寿命长且免维护运行。
1.2 太阳能灯具照明的基本要求
太阳能灯具照明的基本要求, 是能够保证太阳能电池板组件的充分采光。在实际应用中会遇到安装位置受植物、建筑物影响, 无法保证其采光的问题, 因此, 在设计和施工过程中, 必须根据安装地点具体情况选择应用。
1.3 方案比较
常用的太阳能路灯有如下2种方式:
1.3.1 发电系统与灯具一体式, 即将太阳能发电系统与灯具结合成一个整体, 可根据需要随意设置灯具位置, 无需挖沟敷设线缆, 安装方便, 适合在地形开阔、阳光照射较好的地方采用。
1.3.2 发电系统与灯具分离式, 即将太阳能发电系统与灯具分离, 太阳能电池板不安装在灯杆上, 而是安装在采光理想的位置, 这样灯具位置就可以不用考虑环境因素影响。这种方式适合在需要安装灯具, 但又受树木或建筑物遮挡的地方采用, 但需要挖沟埋设与灯具连接的线缆等, 费用略高于一体式系统。
2 太阳能路灯工程实例中的应用
2.1 系统概述
以某工程为例, 根据现场实际条件, 采用发电系统与灯具一体式安装方式。即图1安装方式。路灯灯杆采用6m杆, 间距30m, 实际安装位置可根据施工现场实际情况适当调整。
本系统在灯杆内部完成连接, 在灯杆顶部安装太阳能电池板, 与灯杆造型结合。白天太阳能电池板产生的直流电力通过控制器向蓄电池组充电, 晚上又通过控制器将蓄电池组点亮供给负载。在无日照的情况下, 可通过控制器向用电负荷供电。
2.2 系统组成
太阳能发电系统主要由太阳能电池组件、太阳能电池支架、控制器、蓄电池组等组成。整个系统全自动运行, 无需人工管理。其原理图如下:
2.3 系统主要技术参数设置
(1) 光源选用LED30W;
(2) 每天照明10小时, 其中全功率照明6小时, 半功率照明4小时或者每天照明8小时, 其中8小时都为全功率照明 (两种方式任选一种) 。
(3) 连续3个阴雨天正常使用。
2.4 主要工程量
主要工程量包括100WP太阳能电池板1块, 灯具 (光源LED 30W) 1套, 6m高灯杆1套, 100Ah蓄电池1块, 时控、光控控制器1套, 其它辅助材料 (连接电缆、接线端子) 1套, 基础、施工1项。
3 施工方案
3.1 工序及流程
定灯位→浇注路灯基座→连接
3.2 施工方法
3.2.1 定灯位:按照施工图及现场情况, 以设计灯位间距为基准确定路灯安装位置。
3.2.2路灯基础浇注:按路灯基础图纸预制金属构件开挖相应尺寸的基坑;严格遵循施工图纸的各项规定浇筑砼基座, 完成配套接线井的砌筑粉刷、洞口预留、成套井圈安装的工作。
4 效益分析
4.1 节能效益分析
该太阳能照明系统, 以50盏为例, 每天可节约电量约12度, 年节约电量约为4380度, 在其20年运行期内其节约电量为8.76万度电, 而且其后其仍然有发电的能力。
4.2 环保和社会效益分析
目前我国经济快速发展, 但经济的持续增长也带来了严重的能源危机和环境污染。使用矿物能源如石油、煤炭等常规化石燃料发电, 每年有数十万吨硫等有害物质排放, 使大气环境遭到严重污染, 除了直接经济成本外还会产生二氧化硫、氮气化物等有害气体和二氧化碳等温室气体, 造成空气污染、酸雨灾害和温室效应, 影响居民的身体健康和生活质量。对有害气体和发电废料的处理需要投入大量资金, 相应引起的农牧业和人民身体健康方面的损害, 更需要政府和社会为其提供大量的人力、物力和资金。采用可再生能源太阳能照明系统, 可减少因燃煤排放的各类污染及大量温室气体, 福利于子孙后代, 节约能源, 无污染, 无公害, 绿色环保, 有利于可持续发展。
综上所述, 太阳能路灯节能环保的特点显著, 其具有超越其他产品的社会经济效益, 符合社会发展的需要, 符合环保的要求, 其所带来的社会效益无法比拟的。采用太阳能路灯可以减少污染、节约能源、美化环境、改善农村面貌, 其势必在农村道路照明系统中得以广泛应用。
摘要：分析农村道路照明面临的问题, 提出采用太阳能路灯。细数太阳能路灯的特点和多种设计方案优缺点比选, 最终将其应用于实际工程项目中, 并进行效益分析。
关键词：道路照明,太阳能路灯,发电系统,效益分析