太阳能路灯调查设计研究报告

1、专业技术资料太阳能路灯调研报告2015.8.20Word文档下载可编辑WORD格式可编辑目录1太阳能及太阳能产品 21.1 太阳能 21.2 我国的太阳能资源 21.3 太阳能产品 32太阳能路灯 32. 1太阳能路灯发展背景 32. 2太阳能路灯系统 42.2.1 太阳能路灯组成 42.2.2 太阳能路灯工作原理 52.3太阳能与普通路灯的对比 62.3.1 一次投资对比 62.3.2 十年内运行成本对比 92.3.3 太阳能路灯的优缺点 103太阳能路灯市场分析 133.1 太阳能路灯市场潜力 133.2 太阳能路灯发展存在的问题 143.3 太阳能路灯未来发展方向 164太阳能路灯生产项

2、目投资 174.1 设备投资 184.2 生产厂房投资 195总结 19专业知识整理分享1太阳能及太阳能产品1.1 太阳能太阳能是取之不尽、用之不竭、绿色无污染的可再生能源，是未 来社会发展的主要能源之一。太阳每秒钟放射的能量大约是 1.6xi023kw,其中到达地球的能量高达 8xi013kw,相当于6X109 吨标准煤。按此计算，一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤 共约1.892 X1013千亿吨，是目前世界主要能源探明储量的一万倍。 太阳的寿命至少尚有40亿年，相对于人类历史来说，太阳为地球提 供太阳能的时间可以说是无限的。 相对于常规石化能源，太阳能具有 储量的“无限性”、存在的

3、普遍性、利用的清洁性和经济性等其他能 源无可代替的优点。这就决定了开发利用太阳能将是人类解决常规能 源匮乏、枯竭，环境污染严重的最有效途径。1.2 我国的太阳能资源我国具有丰富的太阳能资源，2/3以上国土地面积的年总日照时 间超过5GJM2,理论储量相当于1.7万亿吨标准煤。其中，青藏高原、 西北地区、华北地区、东北大部、云南、广东、海南等地区年平均日 照时长超过2200小时，属于太阳能利用条件较好的地区。即使东南 沿海等太阳能资源较匮乏的地区，年平均日辐射量也可以达到每平方 米3.2-3.8kw ,而这些辐射量已经完全能够满足一个家庭的供电所需 的太阳能，这为我国太阳能产业的发展和太阳能产品

4、的推广提供的非 常有力的条件。1.3 太阳能产品太阳能是指太阳的热辐射能，通常表现为太阳光。很早的时候， 人类就知道利用太阳能来取暖，晒干物品、食物等。随着科技的发展, 人们对太阳能的了解越来越深，对太阳能的利用也不在是简单的获取 热辐射能。人们利用太阳光直射和折射的特性， 将它收集起来用来产 生更高的热量；利用太阳光能激发电子运动的特性，用它来产生电流。 直到今天，太阳能被应用于各行各业，太阳能产品也五花八门，简单 的来分，太阳能产品可分为太阳能热利用产品和太阳能光利用产品两 大类。如太阳能热水器、太阳能取暖设备、太阳能建筑等属于太阳能 热利用产品；而太阳能路灯、太阳能汽车、太阳能发电站等则

5、属于太 阳能光利用产品。2太阳能路灯2. 1太阳能路灯发展背景随着光伏发电技术的不断提高与成熟，光伏发电产品越来越丰 富，也越来越贴近人们的生活。太阳能照明灯就是其中比较常见的一 种利用太阳能发电进行照明的的产品，由于其易于安装，经济实用， 绿色环保等优点被广泛应用与庭院照明、 景观照明、道路支干道照明 等。但是由于光伏照明系统需要光伏板及储能系统， 而普通灯泡的功 率较大，光照强度较低，导致太阳能照明灯配置较高，投资成本较大, 而有效照明时间又往往不能满足客户要求， 加上太阳能产品的不稳定 性，这就使得太阳能照明灯的应用有了很大的局限性，无法大范围的推广应用。LED灯源的诞生，不仅给照明行业

6、带来了革命，也给太阳 能照明的快速普及推广插上了翅膀。LEW源功率低、亮度高、寿命 长，很快的替代了传统灯具，广泛的应用与照明或观景等领域。同样 的的，太阳能照明系统采用LED光源后，可降低系统配置，提高照明 时间，降低了投资成本，性价比大幅提升，推广应用更加广泛。路灯 作为城市照明中的耗电大户，每年耗电量占总电量的12姒上，如果改用太阳能作为能量供给，则可减少很大一部分电能消耗和电费支 出。所以，太阳能路灯应运而生。2. 2太阳能路灯系统2.1.1 太阳能路灯组成太阳能路灯系统主要由太阳能电池板、LED灯具、灯杆、控制器、 蓄电池以及一些附件组成。1、电池板电池板一般采用单晶硅或多晶硅电池组

7、件， 根据不同要求，制作 成不同功率的电池板。单晶硅电池组件转化效率较高， 但是成本也较 高，所以，太阳能路灯系统一般选用多晶硅电池板。2、LED丁具LED灯具包括灯壳、反光腔、LED灯源三部分。灯壳一般采用铝 合金压制成型，表面进行耐紫外线处理，可有效的散热，防尘、防水; LED灯源采用低压电源，安全可靠，并具有发光效率高、功耗小、寿 命长、亮度高、工作温度低等优点。3、灯杆灯杆是路灯系统的安装集成骨架，通常采用优质碳素钢通过下 料、折弯、焊接、打磨等工序制作而成，灯杆外表面进行镀锌、喷塑 等处理，提高灯杆的耐腐蚀性和美观性。灯杆可根据不同要求，加工 成不同尺寸，一般要求灯杆可抗 10级大风

8、。4、控制器太阳能路灯控制器具有光控、 时控、功率控制、电池过充过放保 护及反接保护等功能，是太阳能路灯的中枢神经系统。所以选择一款 好的控制器，对太阳能路灯来说至关重要，如果预算相对富余，可选 择具有MC快电模式的控制器，MC快电模式能自动追踪电池板的最 大电流，尤其在冬季或光照不足的时期，MCT充电模式比其他高出20%左右的效率。5、蓄电池太阳能路灯所选用的蓄电池通常为普通铅酸电池或者胶体电池 两类。普通铅酸电池散热性能较好，在高温环境下不容易起包，但在 低温环境下，充放电效率会受影响；而胶体电池抗寒性能更好，在零 下15度环境下，仍能保持良好的充放电效率，但是价格更高。6、附件附件包括电

9、池箱、紧固件、电线等。2.1.2 太阳能路灯工作原理太阳能路灯工作原理为：白天，电池板吸收太阳能，转化为电能,并通过控制器将这些电能储存在蓄电池内。晚上，蓄电池给LED灯源供电，使其发光，进行道路照明。如果是光电互补型路灯，则需要在 蓄电池储能不足的情况下，由控制器控制市电介入，为路灯提供电源。如果为风光互补性路灯，则由风机和电池板共同给蓄电池充电。 在光 照条件不好的条件下，还有风机可以提供电能，提高了太阳能路灯的 工作稳定性。2.3太阳能与普通路灯的对比2.3.1 一次投资对比以金昌地区100套城市照明路灯为例，来对比太阳能路灯与普通路灯在一次投资成本上的差异。要求：灯距30米，灯杆高度1

10、0米，灯源光照半径15米，路灯 平均每天工作10小时。地理条件：北纬38 29 37”，东经102 9 44，年平均峰 值日照时长4.6h/天，最长连续阴雨天数：4天。根据以上条件，我们首先可以确定两套系统所采用的灯具： 太阳 能路灯系统采用60w24vLEW具，普通路灯采用250w高压钠灯。其 次，我们要对太阳能路灯的电池板峰值功率和蓄电池容量进行计算：蓄电池容量QQ=A TX (D+1) +入=60叱 24vX10hx (4+1) +80%=125ah其中，A灯具额定工作电流T 灯具每天工作时长D 连续阴雨天数入蓄电池放电深度电池板峰值功率WW 24=AX TX (1+S) +t=60w+

11、24vxi0hx (1+0.2) +4.6h=6.52W=6.52X 24=156Wp其中，A灯具工作电流T 灯具每天工作时长S 系统损失系数，光伏系统在运行过程中，会有一部分 电量通过电路发热或者在电池板或电线中余留，造成系统电量的损 失。t日照时长24开路电压为36v的电池板的工作电压通过计算，我们得出了上述案例中采用太阳能路灯所需的太阳能 电池板和蓄电池规格，根据蓄电池和电池板的规格，我们可以做出满 足案例所要求的太阳能路灯(单套)的整体配置。配置表如下：表1 :太阳能路灯配置表配件名称太阳能电池板灯具（含 灯罩，LED驱动器）灯杆智能控制器蓄电池电池箱电线附件规格150Wp/36v60

12、w/24v10m24v/10a120ah/24v4mm数量1块1套1套1个1个1个50米1套相比与太阳能路灯系统，普通路灯系统配置中没有电池板， 蓄电 池和智能控制器，但却增加了地下电缆，控制柜及变压器等集中控制 设备。根据本案要求，可做出普通路灯系统（单套）的配置如下表：表2 :普通路灯配置表配件名称灯具灯杆电线电缆安装附件规格250W1内灯10m4mm.,2 一 一16mm两心数量1套1套25m30m1套注：路灯总数100套，分两路，每路50套，普通路灯灯具功率 250w,单路总功率为12.5kw, 加上线路损耗，单路总功率在15kw左右，单路电流为68a, 16 mrfi电缆允许最大电流

13、为 72a, 所以选用16mm电缆。根据以上配置表，结合现场安装，我们可以做出太阳能路灯系统和普通路灯系统一次投资对比。表3:太阳能路灯与普通路灯投资对比表对比配置投资金额（元）备注太阳能路灯普通路灯规格单价规格单价灯具LED灯源400250w钠灯250灯杆10m100010m1000电池板150Wp600蓄电池120ah750控制器24v/10a150电线2,_八4 mm/50m10024 mm/25m50电缆216mm/30m300变压器30000系统总配置集中控制柜20000系统总配置电缆铺设300预埋基础、路灯吊装等400300太阳能路灯增加电池箱地埋工程单套总价34002200系统总

14、价340000270000从以上对比表中我们可以看出，太阳能路灯的一次投资要比普通路灯的大，而且，在太阳能资源不太丰富的地区，太阳能路灯的配置 还要提升，导致太阳能路灯的一次投资远远高于普通路灯的投资。2.3.2 十年内运行成本对比路灯系统在建成投入运行后需要对路灯系统进行管理和维护，而且普通路灯消耗电能还需要缴纳电费。 所以，一个项目除了考虑它的 投资成本外，还要考虑它的运行成本。下面，我们就对太阳能路灯系 统和普通路灯系统在投入使用后十年内的运行成本进行对比。表4:运行成本对比表对比内容十年运行成本(元)备注太阳能路灯普通路灯费用发生频率年运行费用(元/年)费用发生频率年运行费用(元/年)

15、灯具更换10年/次200元/10年2年/次100元/2年蓄电池更换3年/次750元/3年电费0.8 元/kwh0.25*10*0.8*365=730管理费用36000元/年系统总运行费用单套总计270/年780/ 年100套路灯系统总计2700001140000从运行成本对比分析表中我们得出，该方案如果采用太阳能路 灯，十年的总运行成本为27万元，但是如果采用普通路灯，运行成 本则高达114万元。所以，尽管太阳能路灯的一次投资成本较高，但 是他的运行成本却很低，从长远利益来看，不管是经济效益还是环境 效益，太阳能路灯都由于普通路灯。2.3.3 太阳能路灯的优缺点1、太阳能路灯的优点(1)应用范

16、围广，可安装于偏远山区，海岛等无电网覆盖的地区， 也可用于城市或乡村道路照明；(2)独立安装，线路耗能小，无需配备增压设备。(3)无需铺设复杂昂贵的电缆，节省安装和检修工程量；(4)采用太阳能电池板供电，不消耗电力能源，不产生电费，运行成本低；(5)不受电网停限电限制，在电力紧张的地区，还可减轻电网负担(6)采用低压直流供电，且无地下电缆与其他管道交叉铺设，降低 了用电安全隐患(7)采用绿色可再生的太阳能作为能源供给，可缓解常规能源紧张 的局面；不污染环境，低碳环保，符合可持续发展要求；(8)采用LED丁源，亮度高，功率小，寿命长。2、太阳能路灯的缺点(1) 一次投资成本高从前面的分析我们不难

17、看出，太阳能路灯的一次投资成本要比普 通路灯高很多，尤其是在太阳能资源不充足的地区， 太阳能路灯的投 资成本更是普通路灯的好几倍，这就导致政府部门在制定路灯工程建 设方案时，习惯性的选择传统路灯。(2)系统容量利用不充分由于城市路灯系统有强制性的标准要求， 它不允许像景观照明一 样可以遇到阴雨天就不工作。所以在以单纯太阳能作为能源的路灯系 统中，对系统的电池板和蓄电池进行配置时就必须考虑当地最不理想 的气候条件(主要是日照时长和连续阴雨天数)，这样就导致太阳能 路灯的系统容量远远大于它的能量消耗， 系统容量在很多时候是闲置 的，造成了太阳能路灯的容量浪费，投资成本过高。(3)系统集中管理困难由

18、于太阳能路灯系统不需要铺设电线电缆， 每套太阳能路灯都是 一个独立的系统，所以就无法实现路灯系统的集中管理和远程监控， 管理工作较为困难。但是如果再配置控制线路，不仅增加了系统的投 资成本，而且在产品的“卖点”上的意义也就大大削弱了。(4)后期维护成本高目前的LED光源的理论寿命在50000小时以上，太阳能电池板的 理论寿命也在20年以上，而作为太阳能路灯系统最主要的部件一一 蓄电池，其寿命却往往只有2-3年，而在实际运行中人们发现，它的 寿命其实会更低，往往只有1-2年。所以系统每隔一段时间就得更换 蓄电池，这就意味着客户在后期每隔一段时间就得投入一大笔资金进 行系统维护。另外，由于系统使用

19、直流蓄电池，经济价值和利用价值 较高，所以，蓄电池常常被盗也会导致系统的维护费用增高。(5)行业监管不规范，产品质量参差不齐由于近几年政府部门的大力支持，使太阳能产业得到了高速发 展，大量企业投入大量资金，想在太阳能市场这块大蛋糕上分得一块， 但是由于一些核心技术问题仍然无法解决， 加之缺乏行业标准和有效 的行业监管，导致太阳能产品质量参差不齐，太阳能工程质量无法保 证，行业发展混乱，产品低价竞争现象严重。太阳能路灯行业同样存 在上述问题，有些路灯工程在建成不到一年时间就出现部分路灯不能 正常照明的情况，使得投资方的维修成本增高，最终导致政府部门与 客户群体对太阳能产品的投资意向大大降低。3太

20、阳能路灯市场分析3.1太阳能路灯市场潜力太阳能路灯由于其绿色环保，运行成本低等优势，加上国家对新 能源方面的政策支持，近几年越来越受到人们的亲睐， 虽然在实际运 行中还存在一定的问题，但是从市场来看，市场需求量逐年增加。从2015-2020年中国太阳能路灯产业现状及发展趋势报告中得到的 数据我们不难看出，从2008年开始，太阳能路灯市场规模增长迅猛， 在未来几年内还将保持增长趋势。表5:太阳能路灯市场规模目前，全国户外照明灯数量到达2亿盏，而且每年新增户外照明 灯5000万盏，如果太阳能路灯能占到新增照明灯的千分之一，一年 就能给国家节省近7亿度电，这些电相当于给国家省出了一个10万千瓦的发电

21、站，同时，可节省标准煤燃烧74116吨，减少二氧化碳排放200113吨，减少二氧化硫排放638吨。而且还 会新增高新技术产品产值50亿元，新增利税15亿元，带动 相关产业数百亿元，新增相关的就业岗位近万个。随着新农村建设的推进，农村道路亮化工程也是每个新 农村建设的重点工程。农村道路相对较窄，对照明条件的 要求较低，相对于施工量较大的普通路灯，太阳能路灯在 农村更具有市场竞争力，而且也迎合了新农村建设的初衷， 农村市场潜力巨大。太阳能路灯的应用不仅有好的社会效益、经济价值，而 且也符合可持续发展的要求。随着社会经济的发展和新农村 建设工程的不断实施，太阳能路灯未来的市场潜力巨大。 3.2太阳能

22、路灯发展存在的问题1、广大群众对太阳能路灯存在误解太阳能路灯的推广应用已经有10多年的时间了，这期间，全国 好多地方都安装了太阳能路灯或者建设了太阳能路灯示范工程，但是从目前的情况来看，人们对太阳能路灯的评价褒贬不一， 人们对太阳 能路灯的了解还存在误区，这其中最主要的一个就是认为太阳能路灯 寿命短。很多路灯在建成一两年内就出现路灯不亮的情况，造成这种情况的原因除了工程质量差，产品质量质量不过关等客观因素外， 在 路灯的后期维护和管理方面存在漏洞也是导致路灯不能正常照明的原因。政府部门在投资路灯的时候听取供货商片面的广告宣传，认为太阳能路灯建成后不用维护，所以很多太阳能路灯工程在投资建成后 就

23、无人问津，路灯运行一两年后，由于蓄电池寿命到期或者其他原因， 导致路灯不能正常照明，而这些情况多发生农村或者示范工程。 路灯 建成后没有明确的管理部门，路灯出现问题后相互扯皮，最终造成人 们对太阳能路灯寿命短的印象。所以，不管是什么能源的路灯，在建 成后都要正确的维护和管理，才能保障它的正常运行。消除人们对太 阳能路灯的误解，除了从工程质量和产品质量上把关外， 还要对太阳 能路灯和太阳能知识做科学、正面的宣传和教育，使人们真正理解太 阳能产品的工作原理。2、后期的维护和管理问题任何系统的运行都少不了日常维护，太阳能路灯在建成后并不能 免维护运行。但是由于人们认识的错误，有关部门往往在建设太阳能

24、 路灯的时候并不考虑后期的维护和管理问题， 由于维护资金落实不到 位、系统运行管理责任不明确等因素， 太阳能路灯的后期维护成为制 约其发展的一个主要障碍。要想彻底解决太阳能路灯的后期维护和管 理问题，就必须在工程建设初期，明确各方的责任和义务，正确做好 工程的预算工作。蓄电池的更换是后期维护的主要项目，目前太阳能路灯所采用的 蓄电池主要是以铅酸电池为主， 废电池酸液中含有大量的铅，废旧电 池的回收处置不当就会严重污染土壤和水源， 而据专家透露，目前国 内废旧电池的处理回收还处于比较无序的状态。所以，太阳能路灯不 仅要做好后期的维护工作，更要做好维护后电池的处理工作。3.3太阳能路灯未来发展方向

25、1、发展市电光电互补型路灯系统太阳能路灯除了在新建项目中应用外， 应该将更多的目光瞄准现 有传统路灯，进行传统路灯系统改造，在传统路灯系统中加装太阳能 电池板与蓄电池等组件，实现路灯供电光电市电互补。对传统路灯进 行光电市电互补型路灯改造，具有以下优点：(1)投资成本低。由于是对现有路灯进行改造，所以无需灯杆架装，只需将太阳能 电池板、蓄电池、控制器等加装到现有系统中即可。而且由于有市电 补充，所以在对太阳能系统进行设计时可以只按照一个连续阴雨天进 行配置，从而降低系统投资。(2)运行成本低。太阳能路灯系统将大大降低传统电能消耗。 目前，传统城市路灯 多采用250w或者400w低压钠灯，市政公

26、共用电电价均在0.8元/kwh 以上，如果每年有效光照时间为200天，平均每天照明时间10小时, 采用太阳能系统供电后每年每套路灯最少节省用电费用 400元，2-3 年即可收回改装投资成本。如果将低压钠灯更换为LED灯源，投资回 收期可缩短至1-2年。(3)管理、维护成本低。基于原有的路灯集中管理系统， 可远程监控路灯运行情况，及时 发现故障路灯，降低维护成本。2、推广风电光电互补型路灯系统对于风资源比较丰富的地区，还可以采用风电与光电互补为路灯 系统提供充足的电源，弥补了由单一太阳能作为能源供给所带来了系 统容量浪费等问题。3、大力开拓农村市场相对于城市道路，在乡村道路上安装太阳能路灯更具有

27、优势性，原因有以下几点：(1)现有的乡村道路大部分没有架设路灯，而随着农村经济的 发展和人们生活水平的提高，道路照明需求将快速增长，这就为太阳 能路灯提供了广阔的市场。(2)乡村基础设施不够完善，很多乡村道路在建设初期没有考 虑道路照明，也没有预埋照明电缆，如果架设普通路灯，工程量较大。 而采用太阳能路灯系统，则会大大降低工程造价。(3)乡村道路照明系统较为分散，不利于传统路灯的集中管理 与维护，而且农村无专业人员负责对路灯系统进行监控， 路灯的日常 维护困难。基于以上几点，太阳能路灯在农村市场的推广具有得天独厚的优 势。而且在农村推广太阳能路灯也符合农村绿色环保的发展要求。4太阳能路灯生产项

28、目投资太阳能路灯生产项目投资主要从生产设备投资和生产厂房投资两方面来考虑。4.1设备投资1、太阳能电池板太阳能电池板生产所需的设备主要为电池板组件生产线，投资金额从几十万到几百万不等，主要看自动化程度和生产线产能。 投资自 动化生产线，对厂房及员工技能要求较高，投资成本大，生产效率也 高，适合太阳能电池板大规模生产加工。 如果只生产太阳能路灯所需 电池板，可选择单机设备，主要包括层压机、修边机、检测仪以及相 关辅助设备，其他工序人工完成。单机设备投资小，生产效率低，对 厂房和员工技能的要求也较低，适合小规模生产太阳能电池板组件。 若按年产20000套太阳能路灯计算，则层压机的年产能可设计为4MWV 加上其他辅助设备，总投资金额