太阳能路灯在煤矿中的应用

太阳能路灯在煤矿中的应用

崔皓淇  ,牟羽

辽宁铁法能源有限责任公司下属小青煤矿 辽宁省铁岭调兵山市 112700

 摘要随着地球资源的日益匮乏,基础能源的投资成本日益增加,各种安全和污染隐患无处不在,太阳能作为一种“取之不尽、用之不竭”的安全、环保型能源越来越受到大家的重视，现已经逐渐形成规模。随着太阳电池、容量储能元件和低功率大照度照明设备（如LED光源）的生产与制造技术的进步，太阳能路灯在技术上已经逐渐成熟和完善。

关键词  太阳能路灯收  效益分析

1  太阳能路灯介绍

太阳能路灯的原理通俗的讲就是，在白天，太阳能电池板经大功率二极管把吸收的光转化成电能，储存于灯杆下面安装的控制箱的蓄电池里，即充电过程，在夜间，具有光控作用的电池板，对控制系统发出开启指令，蓄电池电能点亮灯具，给道路照明，即放电过程，并可任意调节所需的照明时间。

2  太阳能路灯的优劣对比

2.1太阳能路灯的优势

(1)市电照明灯具工程中有复杂的作业顺序，首先要铺设电缆，这里就要进行挖沟、暗管铺设、穿线、回填等大量基础工程。然后进行长时间的装置调试，如果一条线路出现问题，则要大范围返工。而且地势和线路复杂、人工和辅助材料成本高昂。太阳能照明灯安装简便：太阳能路灯安装时，不用铺设复杂的线路，只要做一个水泥基座，然后固定即可。

(2)市电照明灯具工作费用昂贵，要长期不间断对线路和其它配置进行维护或更换，维护费用逐年递增。太阳能照明灯具不消耗市电，不产生电费，是一次性投入，无任何维护成本，三年可收回投资成本，一劳永逸，长期受益。

(3)市电照明灯具由于在施工质量、工程的改造、资料老化、供电不正常、其它管道的交叉等方面带来诸多安全隐患。太阳能路灯消除了这些安全隐患，全部采用低压产品，运行安全可靠。

(4)市电照明灯需经常更换灯泡，限于12米高杆作业，维护成本巨大。太阳能路灯采用高寿命灯具、高科技的智能控制系统，自动控制。

2.2太阳能路灯的劣势

(1)北方冬天冰雪天气较多，并且积雪较厚，会覆盖太阳能板，不易融化，且太阳能板的倾角不足以使积雪滑落，影响光电转换，若积雪较厚，易造成太阳能板的损坏，因此，为解决北方气候对太阳能应用的局限性。一可采用市电与太阳能互补的方法，在冰雪天气，采用市电供电，在晴天采用太阳能供电，但需正常敷设电缆及安装配电装置，无法体现出太阳能的优势，此方式造价较高，初期投资比正常路灯与太阳能路灯均高。二是可采用风能与太阳能互补的方法，风光互补发电系统是一种风能和光能转化为电能，具有并相互补充，因自然状况变化控制发电的功能，利用风作为动力，带动发电机旋转，把风能转变为电能，向蓄电池组充电并储存电能，同样很大程度上提高了造价。三是理论上采用加装融雪装置进行融雪，解决此问题，即在太阳能板表面加装透明的电热薄膜，当太阳板出现积雪情况时，自动启动电热薄膜，对积雪加热，使积雪融化，雪水沿太阳能板自然倾角脱落，从而达到融雪目的。透明电热薄膜不会影响对阳光的吸收，融雪效果很好，此方案的维护成本低，使用率较高。

(2)太阳能板受日照时间的影响，昼夜的更迭和气候的变化，太阳能电池表面易堆积灰尘都影响工作效率。造成其组件组合损失、控制器，逆变器效率低、电池效率差、线路老化块，这些也是影响它的工作效率的最大因素，据统计，由此造成太阳灯具的寿命从原理上讲是很长的，然而实际却有限，太阳电池的组件由于受到雨水、热和紫外线的辐射而恶化。此外脏物、灰尘等都影响着它的使用寿命。太阳能路灯如不定期清洁，由于热斑效应造成太阳能电池板损坏。

3  太阳能路灯的选型

举例说明某矿矿外公路两侧共需安装路灯112台，灯高12米，全部更换为太阳能路灯，路灯选用GMX型60瓦LED照明灯，选用2块90瓦硅晶板及100AH锂电池。因为LED灯的寿命较长、且可以通过夜间分时段调低功率工作，因此我矿也选择光衰较慢的LED路灯做为太阳能路灯的照明。如果选用蓄电池续航，其使用寿命一般三年至五年，有些蓄电池只有一年、甚至半年以后就会出现充电不满的情况，在连续阴雨天时期的夜间更加影响正常照明，所以我矿选择性能更加稳定的锂电池。如果遇见连续阴雨天气，计算现有配置最长使用时间，

首先计算出电流：12V蓄电池系统；LED灯功率60瓦。电流= 60W÷12V= 5 A

其次计算出蓄电池容量需求：路灯每夜照明时间10小时，实际满负载照明为8小时（h）；

 LED 路灯（晚上7：00开启100%功率，夜10：00降至50%功率，凌晨4：00

后再100%功率，凌晨5：00关闭）

锂电池= 5A × 7h ×5天= 5A × 35h=175AH＜200AH

因此，电池至少可满足连续5天阴雨天照明使用。

4  太阳能路灯效益分析

普通路灯功率大，一般都是250w的钠灯或者是400w的钠灯，太阳能路灯只有60W，小于市面上所有供电路灯照明。其节能收益主要由三部分组成：

第一部分为节能电量，按照国家标准节能量算法：

太阳能灯具更换前后电量统计表

年节省电费=年节省电量×电价=196224kwh×0.7257元/kwh（平均值）≈14.24万元

第二部分为照明灯材料损耗，相比与此前的市电路灯，改造后每年可节省照明灯材料损耗费用为3.38万元。

第三部分为照明灯更换人工费用，相比与此前的市电路灯，改造后每年可节省人工维护费用为4.38万元。

合计每年节能收益：年节省电费+材料损耗费用+人工维护费用=14.24万+3.38万+4.38万=22万。

5  结语

在应用太阳能路灯的过程之中，应该真正清楚如何进行科学的使用，应用的过程中要明确设计原则，确定设计要点，从多个方面进行分析，才能够提高使用的效果。

太阳能作为一种绿色环保的新能源，充分利用太阳能资源，不消耗化石燃料，无二氧化碳、二氧化硫等有害气体的排放，清洁干净，环境效益良好，特别是对于保护相关联地区的自然生态环境有着特殊的意义。太阳能路灯的建设，对于矿山现代化进程起到了推动作用，观念的更新和环保意识的增强，更好的带动矿山快速发展道路。

参考文献

[1]：伊世明，徐贵生，高瑞林，一种智能型太阳能路灯的设计[J];；2009年

作者简介：姓名：崔皓淇（1984.08--）；性别：男，民族：汉，籍贯：辽宁省抚顺人，学历：本科；现有职称：高级工程师，研究方向：电气自动化