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风光互补照明灯具在室外应用可行性分析

李冰+王臻+韦厚程+贾泽旭
摘 要：利用太阳能供电实现节能环保的照明系统就是人们通常所说的风光互补照明系统。它的作用是能够解决现有照明系统中存在的难题，因此，得到了很多业内人士的青睐。从风光互补照明灯具的特点和效益评估等角度入手，簡要阐述了它在室外应用的可行性，以期为日后的相关工作提供参考。
关键词：风光互补照明系统；风力发电机；照明负载；效益评估
：TM61 ：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2016.22.103
人类生存需要能源，在环保工作中，最重要的就是提升能源比例，同时，还要注重新能源的开发和利用。新能源主要包括太阳能、风能等。对于地球来讲，它们可以说是取之不尽的能源，而且可以很好地降低对其他能源的损耗。如果将这些能源用于风光互补照明灯具，不仅可以落实节能环保的理念，更重要的是，能够在一定程度上提升人们的生活质量。
1 背景介绍
我国国土面积广阔，陆疆能够达到两万多公里，而且海岸线也有一万八千多公里，这种巨大的地理优势在一定程度上展现了风能资源的开发优势。调查发现，目前，我国能够利用到的风能区占国土总面积的50%，可以说，风能资源有非常好的发展前景，受到了人们的高度关注。再来说说太阳能资源的具体情况。现阶段，除了四川盆地因为气候的原因导致开采条件不理想外，其他的很多地区都能够达到风光互补照明系统的要求。就拿厦门来说，该市属于热带海洋性气候，年气温能够达到21.2 ℃，年日照平均2 120 h以上，年太阳辐射量为5 404 MN/m2。该地属于太阳能资源丰富区。
除了过去的照明灯具以外，室外路灯还可以使用风光互补灯具。其制作原理是，将太阳能和风能都融入风光互补灯具中。目前，这种路灯已经得到了广泛的认可，被广泛应用于市政工程住宅项目，是炙手可热的产品之一。现在，将太阳能与风能相结合生产出的风光互补照明灯具在生产技术上逐步完善，而且正在以飞快的速度在全国范围内推广，并取得了不错的成绩。风光互补照明灯具的应用提高了人们的生活质量，所以，相关工作者一定要在今后的工作中重视风光互补灯具的研究工作，让其在室外得到更好的应用。
2 风光互补照明系统介绍
2.1 系统原理
风光互补照明系统的工作原理是：①通过光电板的作用将太阳能转化为电能之后，再利用控制器给电池充电，最终形成对电负荷的供电，这就叫做光电系统。光电系统的优势是其具有较强的可靠性，而且使用成本不高，但缺点同样明显，就是系统造价过高。②利用小型风力发电机将风能转变为电能之后，再利用逆变器对电负荷供电，这就叫做风电系统。其优势是发电量比较大，无论是造价成本，还是维护成本，都不需要耗费太多的资金。它的缺点同样突出，就是没有解决好小型风力机的设计问题，无法保证使用的可靠性。③尽管风电和光电系统存在很大的资源问题，但是，因为太阳能与风能之间具有较强的互补性，所以，很好地解决了这一难题。另外，要值得注意的是，风电系统和广电系统都可以运用到蓄电池中。
2.2 系统主要构成
风力发电机、照明负载等设备是风管照明设备的重要组成部分。通过各种不同的配置组合，能够加强逆变器的使用效率，将直流电转变成交流电。
风力发电机是系统中最重要的发电部分，它可以很好地降低风能供电时出现的电力不足的情况。在设备的使用方面，风光互补路灯主要利用的是效率比较高的绿色发光二极管，也就是人们经常提到的LED。在风光互补照明系统中，最关键的部件就是控制器，它不仅能够调制太阳能电池板释放的电能，还能够有效控制灯具的工作形式从而更好地保护蓄电池。另外，蓄电池作为一种供电设备，它的容量主要取决于照明负载功率，而泄荷器主要是将不需要的电量全部清除。这样的话，就能够确保蓄电池不会出现过充的情况。
3 特点介绍和效益评估
3.1 系统特点介绍
风光互补照明系统的特点是：①使用非逆变系统技术将低压直流电转化成220 V的交流电。②选择一套最新的LED灯具。③不会消耗市电，而且安装时也不会太烦琐。④太阳能等不受位置的影响，任何位置都可以安装，而且安装时间也不会太长。⑤天气条件对风光互补灯具的使用效果有很大的影响。⑥风光互补灯具的结构会由于太能养电池板的面积大而受到一定的干扰，而且在造价方面有一定的局限性，因此，不适合将风光互补灯具用于照明场所。⑦能够与普通照明灯具有效融合在一起，形成双供系统。这样，就可以确保风光互补照明灯具能够应用于条件恶劣的环境中。
3.2 系统效益评估
3.2.1 综合效益评估
与其他的路灯比较，风光互补路灯能够节省大量的电能。这样，就能够为供电站节约一部分建设资金。风光互补路灯与只是依靠太阳能供给的路灯比较，优势还是相当明显的，具体表现为以下2点：①重用风能，不仅能够在很大程度上提升能量转换效果，还能够减少对太阳能设备的投入资金。②能量效率提高后，风光互补灯具有了更强的光源效果。通过相关工作者的研究发现，几乎其他路灯所能够运用的光源都可以用于风光互补灯具上。
3.2.2 经济效益评估
在经济方面，风光互补照明灯具远远比过去的路灯效益要高得多。
如果室外路灯选用过去的照明形式，所用的灯都按照250 W的功率来算的话，那么，根据公式瓦数乘以盏数乘以时间（小时）乘以一年再乘以电的使用价格计算的话，就能够得出一年的电费将花掉13万多元。
如果过去的灯具为6 000元一台的话，经过计算，总投资为90 000元，维修费为3 000元。
如果利用风光互补照明灯具，投入费用根据公式盏数乘以灯的费用（1 000元一盏）计算，就可以得出所需要的费用为15万元。同时，蓄电池需要5年换一次的话，所需花费2万多元。
如果投资回收的话，经过计算，则需要花费6年的时间，
具体的计算方式是：（150 000的投入费+22 500的更换蓄电池的费用）-（90 000的总投资+3 000传统灯具的维修费）/13 928.4=6年。
从上述计算中可以发现，尽管风光互补灯具在造价方面比传统灯具高，不过在6年内却能节省很大一笔节能费，这样就很好地弥补了这一缺陷。如果按照10年的使用标准计算，风光互补路灯将会创造出比传统路灯更多的经济收益；如果按照15年的使用时间计算，还能创造出更高的经济效益。另外，利用风光互补路灯可以很好地降低工程初始阶段电缆沟的开挖，从而分区分段建设。这样，就对其有一定的保护作用。因此，从节能环保、创造的社会效益和节省费用的角度考量，利用风光互补照明灯具是一个不错的选择。
4 结束语
从文中所述内容中了解到，采用风光互补照明灯具可以起到节能环保的作用。尽管它在造价方面比传统灯具高，但是，却能节省很大一笔的节能费用，从而创造更多的经济效益。这正是风光互补照明灯受到青睐的主要原因。
参考文献
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〔编辑：白洁〕

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