【离网型太阳能供电的路灯系统的投资成本探析12000字（论文）】

III第1章绪论1.1课题背景及研究意义随着世界工业化进程的快速推进,传统能源的总量持续地下降，全球的生态环境受到了严重的破坏,众多绿色环保的新能源技术应运而生。太阳能具有高度的清洁性和安全性、能源充足、寿命长等传统能源所不具备的优点，太阳能发电技术在近几年的发展尤为迅猛,并且间接地带动了相关应产业的快速发展。而太阳能路灯照明技术则具有直观的能源表现形式和巨大的经济效益前景,目前，太阳能路灯以其安全、节能环保等优势在众多新能源产品中脱颖而出，成为了照明行业的新宠REF_Ref23820\r\h[1]。传统的路灯安装过程复杂、安装调试周期长，需要的人工及辅材成本非常高，其运行维护成本高昂且逐年递增。此外，传统路灯属低压的交流电源供电，若出现人为破坏、材料老化、供电故障等情况，会造成较大的安全隐患。而太阳能路灯安装简捷，它不需要铺设电缆，也不需要市电，其主要能量来自于太阳，能源十分充足，更重要的是，太阳能路灯是由超低压直流供电,电压稳定且运行可靠,有着极高的安全性。通过分析太阳能路灯安装的便捷性,一次投资长期受益的经济性以及其高度的安全、环保等特点,证实了太阳能路灯系统在国家经济建设、生活环境改善方面的重要研究和应用价值,印证了太阳能路灯系统实施的可行性和必要性。同时，通过对太阳能路灯经济指标的分析，可以直观有效地提升了民众对太阳能路灯的了解和认可度,促进国家对新能源的开发和利用,改善环境的同时带动城乡的科技文化进步,经济水平的发展。1.2国内外研究现状近年来,我国的太阳能路灯产业的发展越来越快,我国太阳能发电组件的生产力量也在逐渐加强。随着国内节能环保节能意识的加强,国内太阳能路灯的安装量不断增加，仅2018年全国就安装了497.2万盏太阳能路灯。而从太阳能路灯的市场规模上看，中国在2018年对太阳能电池板的投入规模达到10.3亿元,对太阳能路灯光源的投入规模达到4.45亿元,对蓄电池、控制器及其他组件规模投入达到33.98亿元,市场投入总规模超过了48亿元，预计到2025年我国太阳能路灯市场规模可达到70亿元。根据《智能型LED太阳能路灯控制系统》，全国年平均太阳辐射强度在3340-8400MJ/平方米之间，平均水平为5852MJ/平方米REF_Ref24192\r\h[2]。根据前瞻的测算，如果以4米及8米的路灯为例,用太阳能路灯替换传统路灯后4米及8米的路灯每年节省的电量可以达到2190千瓦时,每年可以节省电费1511元。太阳能路灯的能量来源是太阳，是一种绿色的可再生能源，因此与普通的高压钠灯相比，使用太阳能路灯可以很大程度地降低我国二氧化碳的排放量。根据《路灯使用现状,基本计算》中的数据，如果把我国2000万盏的传统市电路灯都替换成太阳能LED路灯，那么全国二氧化碳的排放量将会降低2580万吨，相当于为我国减少了103亿美元的二氧化碳减排成本REF_Ref24835\r\h[3]。太阳能路灯的初始投资成本略高于传统路灯,但是传统路灯每年的运行维护成本却远高于太阳能路灯。综合来说，太阳能路灯的建设是一次性的投资，使用寿命长且不消耗市电，节能环保同时也可以带来巨大的经济效益。在路灯的使用寿命方面，通过调查了解到，传统市电路灯灯具的使用寿命一般都小于6000小时，而LED灯具的平均使用寿命却可以达到50000小时,其使用寿命是传统路灯灯具使用寿命的数倍;太阳能路灯灯杆一般是由Q235钢材卷杆而成,路灯灯杆的表面都会按照GB/T13912-92标准进行热镀锌处理,防锈防腐能力极强,可以轻松达到十几年的防锈效果;而太阳能路灯的电池板主要采用单晶硅、多晶硅、绒面玻璃、3M背板封装材料等技术,目前的太阳能电池板的寿命可以达到20年以上;现有的控制器采用串联式PWM充电，减少了电池的电压损耗，延长了电池的使用时间，同时采用了智能化控制系统进一步延长了电池的使用寿命，目前的控制器的智能控制系统可以正常运行10年左右;最新的成果—储能型胶体蓄电池,其密封程度非常高，该技术能有效地减缓活性材料的脱锈，电极板硫酸盐化等问题，极大地提高了蓄电池的使用寿命。在实际使用中，低于38AH的蓄电池设备可以使用2-5年，38-150AH的蓄电池设备可以使用3-7年。控制器和蓄电池是太阳能路灯能够正常运行的重要的因素，它们的使用寿命会极大地影响太阳能路灯使用寿命,也是中国太阳能路灯行业发展和改进的重要部分。总体而言，太阳能路灯的使用寿命要远远高于常规照明设备,因此也大大减少了高额的后期运行和维护成本。1.3本文主要研究内容与结构太阳能路灯不受地理条件的制约，施工和安装都极为便捷，不消耗市电,绿色节能,经济效益高。本文从安装、费用、安全、环保、寿命等方面出发，对离网型太阳能供电的路灯系统的主要经济指标进行分析,阐释离网型太阳能路灯相对于传统路灯的巨大优势以及可以太阳能路灯带来的经济和社会效益等。本文主要研究内容如下：简述在当今世界能源危机的背景下，离网型太阳能供电的路灯系统在安装、费用、安全、环保、寿命等方面的优势，并与依托于传统能源的路灯系统进行对比。通过对离网型太阳能路灯的主要经济指标的分析研究，来阐述离网型太阳能路灯在经济、环境和社会建设上的综合效益。简单介绍离网型太阳能路灯系统的组成和各部分的功能，解释离网型太阳能路灯系统在白昼和夜晚的两种不同工作状态和工作原理，同时分析控制器在太阳能路灯循环工作中的重要作用。分析计算离网型太阳能路灯的初始投资成本以及后期的运行维护费用，并与传统的路灯进行相应的对比，最终从投资成本和后期运行维护上对太阳能路灯的经济性进行总结概括。从经济、环境、社会三个方面，对离网型太阳能供电的路灯系统的综合效益进行具体的分析研究，确定离网型太阳能路灯建设的可行性和重要性。将离网型太阳能路灯与传统路灯在安装、费用、安全、环保、寿命五个方面进行详细的对比，综合分析太阳能路灯的优势及缺陷，最后针对性的提出优化方案。第2章离网型太阳能路灯系统的概述2.1离网型太阳能路灯系统的组成离网型太阳能路灯系统主要包括光源，太阳能电池组件，蓄电池，智能控制器，灯杆这五部分。目前的太阳能路灯一般采用LED灯具照明，LED灯具使用寿命长且照明效果好；太阳能电池板组件在材料选用方面，一般都选用单晶硅或者多晶硅，这种材料的使用寿命非常长。太阳能路灯的控制器也被叫作充放电控制器，它通常被置于路灯灯杆的内部用以协调太阳能板、蓄电池、负载的工作，是太阳能路灯的重要组成部分。太阳能控制器具有光控、过充过放、反向保护等功能，而更高级的控制器，具有四季调节时间、半功率、智能充放电等功能；蓄电池在太阳能路灯整个系统中的地位也是非常重要的，它设备通常都是埋在地下，一般都有专用的储存箱，其运行寿命主要受到充电方法的影响。目前常用的的蓄电池有12V或24V的常规蓄电池、胶体蓄电池、锂铁蓄电池、碱性镍镉蓄电池等，根据地理环境和需求的不同，需要用到的蓄电池的种类也会有所区别REF_Ref25279\r\h[4]。2.2离网型太阳能路灯系统的工作原理在白天，太阳能路灯的电池板组件在光线照射下会产生一定的电动势，通过组件的串并联排列成一个电池方阵，保证方阵的电压达到系统的输入电压，然后由智能控制器来控制太阳能电池板对蓄电池进行充电,把光能量转化为电能储存在蓄电池中。当蓄电池蓄电到一定程度时,控制器内部的自动保护装置启动并关闭充电系统。夜间，随着光照强度逐渐下降，太阳能电池板的开路电压降低,在控制器探测到该电压时，蓄电池将向LED灯源供电，以达到照明的目的。在蓄电池中存储的电量达到设定值后，控制器再次启动对蓄电池进行控制，防止蓄电池过度放电，同时实现光控、时控、温度补偿、反极性保护等功能。到了凌晨，控制器自动断开电源，而当光线条件满足的时候，控制器又会驱动太阳能电池板向蓄电池充电，从而形成一个循环系统来为路灯提供电力REF_Ref25403\r\h[5]。第3章离网型太阳能供电的路灯系统的投资成本及分析3.1离网型太阳能路灯系统的安装建设太阳能路灯不受地域限制,现场施工和安装方便,减少了很多市政路灯在施工中的复杂作业程序。因此，以100盏光源功率为80W的太阳能路灯投入使用20年为例(路灯的纵向间距为30m,每天工作时长为8小时)，对太阳能路灯系统主要的材料购置费用和安装费用进行分析,如下:3.1.1太阳能路灯的材料太阳能路灯系统的组成非常简单，主要包括太阳能电池板、光源、控制器、蓄电池、灯杆。而由于各厂商的差异以及产品质量的不一,造成了太阳能路灯组件的定价没有统一的标准。因此,通过数据调查，针对太阳能电池板、光源、控制器、蓄电池分别选取了三组不同的价格,以其均值作为各部分组件的单价来对太阳能路灯建设成本进行分析计算。其中，选取的太阳能电池板组件的价格分别为285元、325元、380元，其单价为（285+325+380）/3=330元；LED光源的价格分别为250元、380元、480元，其单价为（250+380+480）/3=370元；控制器的价格分别为296元、325元、375元，其单价为（296+325+375）/3=332元；蓄电池的价格分别为1050元、1150元、1265元，其单价为（1050+1150+1265)/3=1155元；路灯灯杆的设计高度一般为6~9米，价格为70元/米，这里选取高度8米的路灯灯杆来计算，每盏路灯灯杆的平均价格为70*8=560元。因此，100盏太阳能路灯的材料购置费用为（330+370+332+1155+560）*100=274700元。3.1.2太阳能路灯的安装太阳能路灯的安装既无需辅设电缆线路、加装配电设备，也无需进行挖沟布管、管内穿线、地面回填等大量工程建设。太阳能路灯整个的安装和施工过程十分简洁,所以太阳能路灯的安装建设成本只包含基础的工程建设费用和设备安装与调试的费用。从《太阳能路灯与普通路灯对比方案》中了解到，每盏太阳能路灯的安装调试费用为300元,每个灯座基础设施的建设费用为200元REF_Ref25505\r\h[6]。因此,100盏太阳能路灯的安装费用为(300+200)*100=50000元。3.2离网型太阳能路灯系统的运行维护太阳能路灯在运行一段时期后,路灯系统的部分结构和功能的耐久性会下降,当下降至某一临界状态时,为提高设备的运行效率，恢复整个系统运行的可靠性，则需要对太阳能路灯的设备进行更换。3.2.1光源的维护太阳能路灯灯具的寿命比普通电力灯具的寿命要高得多,传统市电路灯的使用寿命一般不超过6000小时,而LED光源的使用寿命已经远大于50000个小时。已知太阳能路灯每天工作的时长为8小时,如果LED路灯光源的使用时长按照50000个小时计算,那么LED光源的寿命为50000h/8h/365天≈17年。因此,20年内太阳能路灯的光源只需更换一次,那么100盏太阳能路灯光源20年内的运行费用为370元/盏*1*100盏=37000元。3.2.2太阳能电池板的维护现在市面上95%的太阳能面板采用的都是钢化玻璃层压封装技术，已知采用这种钢化玻璃堆叠封装的太阳能面板可以使用25年。然而，随着时间的流逝PN结会持续断裂，太阳能电池板的能量转换效率会不断降低。为保证太阳能电池板的正常运行,那么太阳能电池板则需要在运行20年左右的时间后进行更换。因此,100盏太阳能电池板20年内的运行费用为330元/盏*1*100盏=33000元。3.2.3蓄电池的维护目前，国内的蓄电池设备的种类主要有铅酸蓄电池,胶体蓄电池以及各种锂电池等。不同种类的蓄电池的工作特性和实际应用的环境条件不一样,其使用寿命长短也不相同,综合来说，我国目前质量检测合格的太阳能路灯蓄电池产品的平均寿命可以达到五年以上。因此,20年内年需要对每盏太阳能路灯的蓄电池进行四次更换。而蓄电池的造价高昂,一般会对更换下来的蓄电池进行回收,更换下来的蓄电池价格为60元/只。因此,100盏太阳能路灯蓄电池20年的运行费用为(1155-60)元/盏*4*100盏=438000元。3.2.4控制器的维护太阳能控制器的主要功能是统筹太阳能电池板、蓄电池、负载的工作，是太阳能路灯系统的关键组件，所以对控制器的品质有很高的要求。如今的控制器采用的是串联式PWM充电主电路,同时还加装了了浮充自动控制等方式，使得充电回路的电压损失较使用二极管的充电电路降低近一半。目前的控制器的智能控制系统可以正常运行10年左右,20年内只需更换两次。因此,100盏太阳能路灯控制器20年的运行费用为332元/盏*2*100盏=66400元。3.2.5灯杆的维护路灯的灯杆使用寿命一般比较久,目前的工艺上有冷镀锌与热镀锌两种,这两种工艺的防锈效果会有比较明显的差异,冷镀锌的灯杆的使用寿命较短,而热镀锌的灯杆却可以达到10年甚至更久的防锈效果。那么在20年内,对太阳能路灯的灯杆进行两次更换即可充分地保证灯体的稳固,因此,100盏太阳能路灯灯杆20年内的运行费用为560元/盏*2*100=盏112000元。3.3传统路灯的安装建设及运行维护相较于离网型太阳能供电的路灯,传统的路灯的建设成本中除了基础的灯具费用及安装费用外,还增加了工程(挖填土、管线),材料(电缆、胶布、PE管),配电设备(成套电器、箱体、导线、架设变压器)等费用。另一方面,传统路灯每年都需要高昂的电费,线路复杂且易老化,而且高压钠灯的使用寿命相较于LED光源的使用寿命极短,随着年限的增长，传统路灯的运行维护成本更是逐年递增。由于传统路灯的安装建设和后期维护工作量极大且过程极为复杂,因此，根据《太阳能路灯与普通路灯对比方案》中的信息，以100盏250W功率的高压钠灯运行20年为例，对传统路灯主要的投入成本及运维费用进行分析REF_Ref25505\r\h[6]。如下：传统路灯灯具和灯座基础的费用为：1160元/盏；安装调试费用为：110元/盏；工程(挖填土、管线)费用为：15元/米；材料(电缆、胶布、PE管)费用为：35元/米；配电设备(成套电器、箱体、引线、架设电力变压器)费用为：控制配电箱5000元、配套费用500元。因此,100盏传统路灯的安装建设总费用为：【(1160元/盏+110元/盏)*100盏+(15元/米+35元/米)*30米/盏*100盏+5000元+500元】=282500元。传统路灯灯具每年的维护费用为：120元/(年.盏)；高压钠灯每次的更换费用为：100元/(次.盏)；线路的维护费用为360元/百米；每盏传统路灯每天消耗市电的费用为：0.25kW*8h/天/盏*0.69元/(kW.h)=1.38元/(天.盏)。因此,100盏传统路灯20年的运行维护费用为:【120元/（年.盏）*20年*100盏+100元/（次.盏)*(20/2.05)次*100盏+(360元/100米)*30米/盏*100盏+1.38元/（天.盏）*365天/年*20年*100盏】=1355760.98元。注:【路灯的纵向间距为30m；路灯每天工作时长为8小时；每盏高压钠灯的使用寿命为6000h,即6000h/(8h/天*365天)=2.05年；市政路灯电费为0.69元/(kW.h)】3.4离网型太阳能路灯系统的投资和成本分析根据3.1和3.2可知，100盏太阳能供电的路灯运行20年，其初始投资成本为274700+50000=324700元，运行费用为37000+33000+438000+66400+112000=686400元，总费用为1011100元。那么，每盏太阳能路灯的投入成本为324700元/100盏=3247元/盏，每盏太阳能路灯每年的运行费用为685400元/20年/100盏=343.2元/（年.盏）；根据3.3可知，100盏传统路灯运行20年，其初始投资成本为282500元，运行维护费用为1355760.98元，总费用为1638260.98元。那么，每盏传统路灯的投入成本为282500元/100盏=2825元/盏，每盏传统路灯每年的运行维护费用为1355760.98元/20年/100盏/=677.88元/（年.盏）。如图3.4所示。就产品本身而言,从上述数据可以看到,安装太阳能路灯的初始投资成本比传统路灯的成本略高。太阳能路灯的成本高主要是由于蓄电池、控制器的造价高昂且寿命较短,发生损坏即须更换，但随着太阳能路灯技术的发展和国家对太阳能路灯产业标准的不断优化,蓄电池、控制器等材料的品质和价格都会得到改变。此外，随着路灯建设规模的增大，普通路灯相关的安装费用会越高，最终随着时间的变化，太阳能路灯建设成本会逐渐降低，传统路灯的初始投资成本将高于太阳能路灯。因此,从初始投资成本上来看,建设离网型太阳能供电的路灯系统的初始投资成本虽然偏大,但是随着技术的进步和产品质量的提升,太阳能路灯的建设完全不成问题。而在后期运行维护上,通过上述数据以及图3.4可以明显地看到,每盏太阳能路灯每年的运行费用仅仅是每盏传统路灯每年运行维护费用的二分之左右。这是因为太阳能路灯可以实现独立安装,不需要挖沟、埋线、回填等工程,更重要的是太阳能路灯不消耗市电,可实现全自动控制,无需人员管理,运行成本很低。传统路灯每年都需要消耗大量市电,而且路灯的光源和线路还需要经常维护,传统路灯的后期运行维护成本明显高于太阳能路灯的运行维护成本,而且随着路灯建设数量和运行时间的增加,传统路灯的运行维护费用也会越来越高。综上所述,从投资和成本上来看,推行离网型太阳能供电的路灯系统的建设是完全可行的,离网型太阳能供电的路灯的应用对经济发展的意义也是重大的。图3.4每盏太阳能路灯与传统路灯费用对比图注：y₁，y₂分别表示每盏传统路灯的费用和每盏太阳能路灯的费用。（y表示费用，单位：元；x表示年份）第4章离网型太阳能供电的路灯系统综合效益评价分析4.1离网型太阳能路灯系统的经济效益在现代城市,道路两旁的公用照明设施每年都需要消耗大量市电，这是一项巨大的支出,太阳能路灯的出现极大地缓解了市政设施开支大,能耗高等问题。从3.3中的数据及分析可以看到,传统路灯投入运行20年间的总费用为1638260.98元,而离网型太阳能供电的路灯的总体费用为1011100元，比传统路灯节省了627160.98元，而且随着路灯建设规模的扩大这种经济优势将会更大。随着太阳能路灯行业技术的进步和太阳能路灯产品质量的提升,太阳能路灯的建设和运行成本会逐步降低,太阳能路灯的经济效益也会愈发突出。中国位于欧亚大陆的东部,是以温带和亚热带为主的地区,《智能型LED太阳能路灯控制系统》显示,中国地区每年的太阳辐射量总为3340~8400MJ/㎡,中值约为5860MJ/㎡,具有相对丰富的太阳能资源REF_Ref24192\r\h[2]。如果大力推行太阳能路灯的建设，全面提高对太阳能的利用率,太阳能路灯带来的经济效益会将会是巨大的,其在国家经济建设过程中的地位也会愈发重要。除此之外,传统路灯每年都需要消耗大量市电,与此对应的是每年都会产生大量的资源利用废弃物,如二氧化碳、二氧化硫等。从《发展太阳能LED路灯是发展我国光伏发电的头等大事》一文中可以看到，如果把我国2000万盏的传统市电路灯全部替换成节能环保的太阳能路灯，那么全国二氧化碳的排放总量将会大大降低，可以为我国减少103亿美元的节能减排成本REF_Ref27539\r\h[7]。太阳能路灯不消耗传统电力,降低了国家的财政开支，同时也间接的减少了国家能源的消耗,有效的降低了国家的减排成本。综上所述,离网型太阳能路灯的建设对于国家经济的建设和快速发展有着非同一般的意义。4.2离网型太阳能路灯系统的环境效益进入21世纪，能源问题日益成为人们关注的焦点。目前，中国仍然是全球最大的煤炭生产和消费国家，我国以煤炭为主导的能源结构在未来很长一段时期内都不会发生改变。但是大量的燃煤会排放出大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等有害物质，目前，由于人类与能源的活动导致大气中的二氧化碳的不断累积，温室气体含量的不断上升，使得全球气候变暖的问题越来越突出。而二氧化硫、氮氧化物这些有害物质会对人体造成极大的伤害，同时还会给生态环境造成了很大的破坏，最终会给人类的正常生活造成巨大的的影响REF_Ref27673\r\h[8]。与传统的市电路灯相比，太阳能路灯的使用寿命更长且太阳能路灯不需要消耗市电，而且太阳能是取之无尽、用之不竭的，是一种清洁可再生的绿色环保能源，太阳能路灯的使用间接地降低了我国能源的消耗，减少了对生态环境的污染。大力推行太阳能路灯的安装建设，将极大地缓解我国煤炭、石油等能源供给的压力，可以有效地降低二氧化碳的排放量，促进我国能源结构的优化和环境的改善。同时,太阳能路灯系统建设还可以直观地美化城市和乡村的环境,提高居住环境的舒适度等,符合国家提出的节能环保、美化环境的要求REF_Ref28065\r\h[9]。4.3离网型太阳能路灯系统的社会效益从2014年发布的《让光电建筑在城乡建设中有更好的发展》中了解到,传统的路灯10年的耗电量是365万千瓦时,按火力发电燃煤400克/度的标准标计算会消耗掉1460吨的煤炭，伴随的是27吨的二氧化硫、4250立方米的二氧化碳、238吨的杂质和粉末等污染物的排放REF_Ref27885\r\h[10]。这些污染物中，二氧化硫会伴随着雨水、风暴等自然因素进入地面，使得水库、江河湖泊的酸性变得严重，影响到众多水生植物的生长和鱼类的繁殖，进而对人类的身体造成直接的危害。另一方面，大量的二氧化碳的排放会导致地球温室气体增加，全球气候多变，从而导致全球病虫害增多，海平面上升，土地荒漠化，氧气含量减少，热带雨林的消失，最终对人类的生存和生活质量造成严重的威胁。太阳能具有高度的清洁性和充足性,在今天，随着不可再生能源的减少或枯竭,传统能源价格的持续上涨,太阳能路灯对人们的生存环境和生活品质的影响会越来越大，太阳能路灯带来的社会效益也会愈发显著。此外，现有的传统市电路灯使用的是220V的交流电压,在使用过程中很容易受到施工质量、材料老化、水电气管道冲突、供电电压波动等问题的影响，传统路灯在运行的过程中存在着许多安全隐患。而太阳能路灯最突出的优点之一就是它的安全性，太阳能路灯的工作电压通常在12-24V之间，使用起来非常安全，不会有触电的危险。另一方面，太阳能路灯的安装十分便捷且太阳能路灯灯具的寿命也比普通电力灯具的寿命要高很多,其后期运行维护的工作量也得到了大大的减少。普通路灯的建设虽然解决了部分人民的就业和企业的发展等问题,但也一定程度上造成了社会人力、电力资源的巨大浪费，太阳能路灯的问世和应用则可以很好解决这种社会人力、电力等资源浪费的问题，促进国家对社会资源的合理分配。离网型太阳能供电的路灯系统的出现和建设,对我国城市和乡村的科技文化的进步和发展、经济的建设以及环境的改善都意义重大。离网型太阳能供电的路灯系统的应用和推广也是社会稳定和经济繁荣的标志,离网型太阳能路灯带来的社会效益显著，符合社会发展的需要。对离网型太阳能路灯系统研究的结果分析5.1离网型太阳能路灯与传统路灯的对比5.1.1在安装上传统路灯的施工工序比较繁琐,除了需要完成一系列的基础建设，如开挖电缆沟,铺设电缆和暗管，管内穿线,地面回填等,还需要对路灯进行长期的监测和调试。如果有某一条线路出了问题，就需要大量的重新设计,且传统路灯的施工对地形和线路要求非常复杂,需要大量的人力、物力等资源。而太阳能路灯的安装并不需要铺设复杂的电路，只需要特定位置做一个混凝土基座，再用不锈钢螺钉固定就行了，其安装非常方便，还可以轻易地解决野外和农村等电网无法覆盖的地方的照明问题。5.1.2在费用上根据3.4可知,每盏太阳能路灯的投入成本为3247元，每盏传统路灯的投入成本为2825元。每盏太阳能路灯每年的运行维护费用为343.2元,每盏传统路灯每年的运行维护费用为677.88元。从上述数据和传统路灯的安装建设过程可以看到,安装太阳能照明设备的初期投资要比一般的照明设备要高一些，但如果考虑路灯整个建造过程，随着路灯的规模越来越大，一般的照明设备所需要的材料和造价也会越来越高。而随着太阳能路灯相关产业的发展和产品的不断优化,太阳能路灯的建设成本会不断下降，传统路灯的初始投入费用将会逐渐趋近甚至超过太阳能路灯的初始投入费用。传统的路灯在日常的照明过程中有着固定且高昂的电费，同时还需要长期对线路和设备进行维修或更换，从数据和图3.4可以看出，传统的路灯维修费用很高，而且每年都会增加。相比之下，太阳能路灯的工作完全不需要用到电力资源，这也间接地减少了对我国不可再生资源的消耗，同时，太阳能路灯的寿命和维修周期长，两年左右就能收回投资成本，并获得长远的收益。总的来说,相较于传统路灯太阳能路灯带来的经济效益是巨大的,而且随着太阳能路灯的建设规模和相关产业的优化,太阳能路灯带来的正效益必将愈发明显!5.1.3在安全上传统路灯的电力来源于电线电缆的输送，而且传统市电是高压交流电，在人为破坏、材料老化、供电故障等情况下，极易出现安全隐患。太阳能路灯采用的电力则是低压直流电，其电压稳定工作可靠，安全性也高，不会像普通的照明设备那样存在着很大的安全隐患。5.1.4在环保上在当今全球能源短缺、环境污染、气候变暖等问题日趋严重的现状下,相较于太阳能路灯的节能环保,传统的路灯还需要消耗大量的市电,给我国电网带来了巨大的压力。而我国目前仍是以煤炭为主要发电能源,如果以太阳能路灯替换传统路灯,将会减少大量的能源消耗,同时可以有效地减少二氧化碳、二氧化硫等气体以及大量废料的排放。离网型太阳能路灯的建设在减少大量资源浪费的同时也加快了国家开发新能源的进程,有力地促进了我国生态可持续发展的建设。5.1.5在寿命上太阳能路灯的使用寿命远远超过了常规的电力路灯，其中,太阳能电池板组件的使用寿命长达25年;超高亮LED的平均寿命大于50000小时以上,而传统路灯光源寿命一般不超过6000小时;太阳能路灯控制器是太阳能路灯系统中的关键部件，其控制装置的性能和使用寿命都有了很大的改善，目前控制器的控制系统可以正常运行10年左右；目前太阳能路灯蓄电池的寿命一般可以达到五年，但是相较于其他组件的使用寿命仍有欠缺，还需不断提升蓄电池的制造品质，提高蓄电池深充放循环的寿命。综合来说，太阳能路灯灯具的整体寿命是远高于传统路灯灯具的，而太阳能路灯相关产品的质量和工作效率仍需要不断地提升，以保证我国太阳能路灯产业的快速发展。5.2离网型太阳能路灯系统的不足及优化设计5.2.1离网型太阳能路灯的缺点目前，太阳能路灯凭借着其环保、节能、安全、寿命长等诸多优点，已成为了我国城市道路照明领域的新宠儿，拥有有巨大的市场前景。但是目前的太阳能路灯同样存在着自身的局限与不足,主要表现在以下方面:成本高从数据上来看,太阳能路灯的初始投资成本较高,其初期投资大也是其最突出的问题,而且LED路灯的部件一旦受损则需整体更换，且现场维修也没有传统灯具更换那么容易。在未来很长一段时间里，太阳能路灯的发展都会受到经济性的限制，如果能够很好的解决太阳能路灯成本高的问题,那么太阳能路灯凭借其节能环保以及在运行维护成本上的优势,可以很好的替代传统路灯照明。光源系统的散热问题在太阳能路灯的使用中,LED芯片在发光的同时会散发出热量,而随着光源温度的升高其光效会缓慢下降,LED芯片的寿命和光衰也会受到不小影响，进而对整个太阳能路灯的使用性能产生一定的影响。因此在设计时，光源的散热问题是需要重点注意和改进的。3.不稳定性离网型太阳能路灯在运行时,会受到地理条件、季节气候的变化等自然因素的制约，再加上阴晴云雨等随机天气的影响,使得到达固定区域的太阳辐射具有不连续性和不稳定性，这导致太阳能路灯的推广和大规模使用变得更加困难。在太阳能路灯的使用中，想要将太阳能变成持续稳定的能量来源，太阳能路灯就必须要有一个良好的储能系统，所以在太阳能路灯的应用中对蓄电池的开发与改进是一个重要的课题REF_Ref28663\r\h[11]。4.没有完善的设计标准我国目前还没有一个完善的、统一的关于太阳能路灯行业的执行标准。很多太阳能路灯厂商按照自己的标准生产自己的产品，导致彼此间的产品间不能互换通用,更有部分企业偷换概念以次充好，伤害消费者的利益，严重阻碍了太阳能路灯的大范围推广和运行。5.2.2离网型太阳能路灯的优化1.降低成本降低太阳能路灯的投入成本，最重要的就是降低材料的价格。比如，在开发太阳能板的材料上，可以在提高电池板转换效率的基础上减小其体积，增强其工作效率的同时降低其成本。而在蓄电池方面我们可以采用超级电容，增加电池的容量，延长电池的使用寿命和维护周期，降低蓄电池的维护成本等。2.光源的改进在光源系统的优化方面，可以采用新的LED照明系统，减少光源的功率损耗同时增加LED灯具的照度和亮度，并通过合理的自然对流散热、安装风扇强制散热、循环热管散热等方式进行散热，达到实时跟踪太阳光的目的并使得太阳能的吸收利用率最大化REF_Ref28754\r\h[12]。3.提高稳定性在原有的太阳能供电的路灯系统上可以加装微风发电系统,采用风光互补的照明系统来提升太阳能路灯系统运行的可靠性。目前，在自然风速达到2m/s左右的时候，微风风力发电系统就会启动对蓄电池的充电。因此，在光照强度不足或夜间的时候,充分利用光能和风能的配合,可以保证蓄电池有足够的能量向光源供电REF_Ref28898\r\h[13]。此外,为了弥补单电源太阳能路灯的不足,还可以将市电引入太阳能路灯系统中作为补给能源,形成双电源供电系统,这将极大地提高太阳能路灯系统的稳定性，使太阳能路灯可以在快速路和主干道上得到使用REF_Ref29012\r\h[14]。4.规范产品标准太阳能路灯是新兴的产物，我国的太阳