安装新型太阳能照明与LED灯具的可行性分析报告.docx

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安装新型太阳能照明与LED灯具的可行性分析报告

技术文献 2009-06-2018:

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大大中中小小

一、概述

1、太阳能发电的前景

开发新能源和可再生清洁能源是二十一世纪世界经济发展中最具决定性影响的五项技术领域之一.充分开发利用太阳能是世界各国政府可持续发展的能源战略决策，其中阳光发电则最受瞩目。

大力开拓市场应用。

面对能源的急缺与全球性的金融危机,众多国家纷纷制定雄心勃勃的发展规划,推动光伏技术和产业的发展。

各国可再生能源法的颁布、快速发展的光伏屋顶计划、各种减免税收政策和补贴政策以及逐渐成熟的绿色电力价格,为光伏市场的发展提供了了良好的基础.

2、太阳能路灯与LED光源的优势

路灯是我们日常生活中最常见的东西，它给我们夜晚的生活带来光明。

现在美观的路灯把城市的夜晚装点得多姿多彩。

但路灯是一个耗电大户，由于路灯的低压输电线路长，不仅路灯耗电，输电线路上的耗电也很大，特别是远离电源点的市郊公路和高速公路更是耗电大户。

所以，我国很多市郊公路和高速公路都没安装路灯。

实际上，市郊公路和高速公路没有路灯带来了许多安全问题。

目前，在北京，上海，大连等发达城市正在大力推广太阳能路灯系统。

太阳能照明灯安装简便：

太阳能灯具安装时，不用铺设复杂的线路，只要做一个水泥基座，然后用防锈螺丝固定就可。

太阳能照明灯具无需电费：

太阳能照明灯具是一次性投入，无任何维护成本，长期受益。

太阳能照明没有安全隐患：

太阳能灯具是低压产品，运行安全可靠。

太阳能照明安全无隐患、节能无消耗、绿色环保、安装简便、自动控制免维护等固有的特性，为市政工程的建设直接带来明显可利用的优势。

太阳能路灯是一个自动控制的工作系统，只要设定该系统的工作模式就会自动运行工作。

太阳能路灯是理想的道路照明灯具，随着人们生活的提高和社会的不断发展，它将被广泛利用，使太阳赐给大地的光明在夜晚为人类照明。

太阳能路灯可以说是集光、电、机械、控制等技术为一体，常常与周围的优美环境融为一体。

设计时，除了要着重考虑其外观、结构合理、与环境协调以外，还要进行细致、科学的优化设计，合理地确定太阳电池组件、蓄电池的容量以及负载功率的大小，以保证系统稳定可靠地工作，又能达到最好的经济效益。

随着太阳能照明的核心产品，光伏电池组件的生产成本不断的降低，最众多的无电道路上安装太阳能照明灯具，已经是大势所趋。

众所周知，因使用传统（不可再生）能源（产生CO2、SO2及固体垃圾等）引起的南极空洞、酸雨、厄尔尼诺、大气污染、水体污染、土壤污染、海洋污染等环境问题使人类的生存环境面临巨大的挑战。

不仅如此，据世界权威机构及专家推测，作为目前传统能源结构主体的煤炭、石油、天然气等按目前速度开采下去将在百年内开采殆尽。

因此，节能和环保问题己经成为世界各国共同面对的重要问题。

　　在众多的节能环保技术发展应用中，在照明领域，LED照明产品的研发应用正吸引着世人的目光。

LED照明技术是上世纪60年代发明的技术，它是利用半导体芯片作为发光材料，直接将电源转换成光能的发光器件，与传统的白炽灯、节能灯相比，它具有节能、环保、寿命长、体积小、色彩丰富和安全等特性，初期仅能用于被动照明（如景观灯、信号灯、指示灯），随着技术的发展已可用于主动照明，被称为第四代照明光源或绿色光源，可以说，LED照明技术是人类照明的第三次革命，具有全面取代传统光源可能性。

因此，二十一世纪将进入LED照明光源时代。

3、大连庄河市的太阳能照明计划

今年辽宁省大连市各级领导对节能减排的工作力度很大，尤其是重视太阳能技术在大连地区的应用。

特别是庄河市拿出多条道路作为太阳能与LED照明灯具的示范路段。

我们有幸参与到其中，愿意拿出我们最先进的设计理念与最完善的产品参与到大连庄河市的节能减排行动中来。

二、简述太阳能照明的内容

用户的使用要求，如每天照明几个小时，需要在几个阴雨天的情况下正常照明。

再根据以上的各种条件设计出适合当地的产品，我们根据当地道路的实际情况，来设计太阳能路灯。

一般太阳能路灯的间距为30米一盏，用户可以根据所在地需要安装太阳能路灯的路段长度及宽度来确定安灯盏数。

在以下照明灯具的安装可行性分析报告中，我们从大连的地理位置，气候特点，我们的设计依据，产品的优点，节能减排的意义，几个方面做详细的论述。

1、地理位置：

大连地区位于北方辽东半岛南端，濒临黄海和渤海。

境内包括庄河市、瓦房店市、普兰店市、金州区、长海县和旅顺口区。

大小河流200余条，多属季节性河流。

四季常流河有碧流河、复州河、庄河、英纳河、大沙河、石咀河、李官村河、登沙河等八条。

我们已经为旅顺口区安装太阳能路灯200盏，现在对庄河市的以有路灯耗能光源的改造，和无路灯路段太阳能灯具的安装做可行性的报告。

2、气候特点：

大连地区是暖温带半湿润的季风气候兼有海洋性的气候特点。

大连处于北半球中纬度地带，所受太阳辐射一年四季比较大，大气环流以西风带和副热带系统为主，再加上一面依山、三面靠海的地理环境影响，所以本区的气候特点是：

四季分明、气候温和、空气湿润、降水集中、季风明显、风力较大。

年平均气温为8-11℃，自南向北降低，是我国东北地区最温暖的地区。

8月份最热（7、8月份是大连的旅游旺季），1月份最冷。

年降水量为550-1000毫米，自西南向东北递增。

降水中心位于庄河市北部山区。

降水四季分布不均，60-70%的降水集中在夏季（7、8月份）。

本区处于东亚季风范围，夏季盛行偏南风，冬季盛行偏北风，年平均风速3-6米/秒，是我国东北地区风速较大的地区之一。

春季气候特点：

干燥少雨，回暖较快。

春季暖空气开始活跃，冷空气逐渐减弱，气温回暖迅速。

2月末到4月初，由雪改雨，季降水量为75-115毫米，占年降水量的10%稍多。

由于降水少，蒸发量大，易造成旱象。

夏季气候特点：

潮湿多雨，气温偏高。

夏季各月平均气温大部分地区在20℃以上，8月最热（29度左右）。

本季多阴雨天气，降水集中，季降水量为350-550毫米，占年降水量的60-70%，易出现局部洪涝，个别年份易发生伏旱。

7月中旬-8月下旬，平均每年有1-2次热带气旋影响，影响程度随热带气旋路径和强度的不同而异。

秋季气候特点：

云雨骤减，气候凉爽。

秋季冷空气活动开始加强，暖空气势力日益减弱，云雨骤减，气温下降。

“秋高气爽”和“一场秋雨，一场凉”的说法，正是对本区秋季气候特色的极好描绘。

冬季气候特点：

雨雪稀少，干冷风大。

在来自东北的冷空气团的长期控制下，空气干燥，气温较低。

1月最冷（平均零下2-9左右）。

冬季降水稀少，季降水量为19-29毫米，占年降水量的5%。

10毫米以上的降雪少见。

3、太阳能光伏现状介绍

通过转换装置把太阳能辐射能转换成电能利用的属于太阳能光伏发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称为太阳能光伏技术。

近年来，世界光伏市场发展迅速，是能源技术领域发展速度最快的行业，甚至超越IT行业的发展速度。

最近十年的平均增长率为22%，最近五年的平均增长率为35%，尤其是2001年和2002年以后年增超过40%以上。

当前世界能源供应紧张，所有国家在争夺不可再生能源，大力发展可再生能源的应用，太阳能就是取之不尽用之不竭的绿色能源之一．其他国家如：

德国、美国、日本等太阳能的利用程度已经到了很高的程度，用太阳能发电、照明等，中国在太阳能热水器方面已经普及的很广了，在太阳能屋顶方面也做了很多的工程，近年来国家进行的西部大开发计划，使很多牧民用太阳能照明、烧水、看电视，被誉为“马背上的发电厂”。

国家已正式对太阳能的应用进行立法，把太阳能的利用上升到法律的角度，推出了新农村的建设，对太阳能灯具应用国家支持30%，已在北京地区正式推行，在西部太阳资源好的地方和沿海经济发展较快的城市都在大力推广太阳能灯具的应用。

随着我国社会、经济的快速发展，我国电力实际提供量和社会发展实际需求的矛盾越来越大。

有党和国家主要领导人亲自担任国家能源领导小组负责人的背景可以看出，我国能源面临的严峻形势和国家对能源工作前所未有的重视程度。

国家权威部门表示，到2010年中国中国利用可在生能源提供的发电量如果达不到我国发电总量的10%，我国国民经济的安全运行将受到严重威胁！

另一方面，中国有丰富的太阳能资源，2/3以上我国土地面积的年总日照时间超过5GJ/M2 、年平均日照超过2200小时，属于太阳能利用条件较好地区。

具有开发太阳能高科技产品的有利条件。

如果内地在大力推广光伏发电用户系统。

建设若干个投资规模不大的兆瓦级光伏电站，推广使用包括照明，取暖在内的光伏系统产品，困扰我国经济发展的能源紧缺问题将不再存在。

4、光伏发电的优点

光伏发电具有许多优点，如:

安全可靠、无噪声、无污染、能量随处、可得，不受地域限制。

无需消耗燃料，无机械转动部件，故障率低，维护简便，可以无人职守，建站周期短，规格大小随意，无需敬假设输电线路，可以方便与建筑相结合等。

这些优点都是发电和其他发电方式所不及的。

我国社会、经济的快速发展为光伏市场提供了更好的发展机遇和空间，可以希望在市场和生态环境的驱动下，我国光伏工业肯定会有一个大的发展。

利用太阳能光伏技术生产制造新型太阳能照明灯具是中心近一段时期在民用高科技方面方面推广应用光伏系统技术的重要工作，也是落实党和国家建设节约型社会战略指导思想的一项重要举措。

日前，我国用于照明的电量已经超过全国用电量总量的12%，每年新增各种路灯5000万盏，如果，其中1%采用太阳能路灯，那将为国家新增节约电量7亿度，相当于每年送给国家一座没有任何消耗，没有任何污染的10万KW的发电厂。

同时，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。

三、技术分析

太阳能照明灯具包括太阳能路灯、太阳能庭院灯、太阳能草坪灯、太阳能楼道灯等。

适用于所有需要照明的场所。

其基本原理：

由太阳能电池板吸收自然阳光中的辐射能量，通过高科技的系控制装置转化可以用来储存或者直接提供给发光体的电能，用于直接照明，或者在需要的时候照明适用。

所以具有安全可靠，无噪声、无污染，能量随处可得不受地域限制、无需消耗燃料、无机械转动部件、故障率低、维护简便等特点。

使用起来，每一盏太阳能灯都相当与具有独立的电源，可以随处放置，无需电力设计，无需电力增容，无需人工电源控制，无需挖沟埋管，无需敷设电缆电线，安装方便，如遇道路改造，位置移动更方便快捷。

太阳能路灯是光伏系统技术在具体民用产品上的微型化应用。

其关键技术在于能量的转化与使用效率。

在这方面的技术水平教育部光伏系统工程研究中心一直处于国内的领先水平和世界的先进水平。

通过近年来的技术开发和产业化、工艺化，保证了大规模生产产品的质量和性能的稳定。

为企业对该项技术的接收和消化消除了所有技术和生产上的风险。

四、性能指标

1.照明功率范围：

1-120W

2.电源供给：

直流

3.太阳能电池板的转化效率：

＞14%

4．系统电量的效率：

＞85%

5.太阳能电池的开路电压：

＜23VDC

6.太阳能电池最大工作电流：

＜12A

7.蓄电池配置电压：

12VDC

8.蓄电池欠压保护点10.8V±1%

9.蓄电池过充保护点：

14.4V±1%

10.蓄电池过充恢复点：

13.8V±1%

11.具有负载短路和过载保护

12.控制方式：

光控+时空可以根据需要任意设定启动和关闭时间

13.系统灯具：

单灯，双灯，

安全照明：

连续阴雨可以工作3-7天，特殊需要可另行配置，增大容量延长时间。

五、经济效益分析

太阳能灯具与普通灯具的比较

1、对比案例一

某公园有5000平方草坪，安装200盏26W的草坪灯具，每天平均照明10小时，使用年限以10年为例。

普通草坪灯具

太阳能草坪灯

品名项目

数量

单价

合计金额

品名项目

数量

单价

合计金额

灯具

200

210

42000

灯具

200

450

90000

管线铺设

200

150

30000

配套费用

42000×5%

2100

首次投资费用

74100

首次投资费用

90000

电费

26W×10H×365天×10年×200盏÷1000W×0.5元

94900

蓄电池

20元×3只×200盏

12000

光源

18元×3只×200盏

10800

维护费

10元×10年×200盏

20000

199800

102000

安全性：

由于普通灯具采用的能源为交流电，在10年的使用期内会出现管线老化，存在着很严重的安全隐患。

安全性：

太阳能灯具采用的是低于36V的安全直流电，不会出现安全问题。

注：

按照常规小区按照北京市物价局京价（房）字[1997]第341号《关于住宅小区路灯维护费标准的批复》“按纯住宅建筑面积一次性收取小区路灯维护费6元/平方米”的规定，使得普通灯具初始投资要高出太阳能灯具初始投资很多。

由上表可得出以下基本结论：

1、就产品本身而言，太阳能灯具比普通灯具造价要高；

2、本案例中，如果将整个施工过程发生的费用考虑进去的话，安装太阳能灯具的初始投资与普通灯具基本相当（太阳能灯具初始投资为：

90000元；普通灯具初始投资为：

74100元）；

3、规模越大，普通灯具安装的相关费用越高，其初始投资将高于太阳能灯具；

4、运行费用上，普通灯具明显高于太阳能灯具，而且会越来越高（电费、人工等）。

5、使用稳定性上，太阳能灯具易受天气和使用环境影响是其弱点（可通过改变控制方式来增强稳定性），目前不宜用在对照明要求十分严格的场所。

　总之，综合比较来看，太阳能灯具节省投资的特点是相当明显的。

太阳能草坪灯具比普通电力要节省约49%的金费。

2、对比案例二

　某广场建设，需安装150W庭院灯40盏，两灯间距40米，使用以10年为例，普通灯报价1700元/盏，太阳能灯报价5500元/盏，分析对比。

（见下表一）

普通庭院灯具

太阳能庭院灯

品名项目

数量

单价

合计金额

品名项目

数量

单价

合计金额

灯具

1700

68000

灯具

5500

220000

管线铺设

1700M

115600

控制柜

3500

配套费用

68000×5%

3400

首次投资费用

190500

首次投资费用

220000

电费

200W×10H×365天×10年×40盏÷1000W×0.5元

175200

蓄电池

420元×3只×40盏

50400

电器光源

275元×3套×40盏

33000

LED光源

寿命超过10年

维护费

100元/套/年×10×40

40000

438700

270400

安全性：

由于普通灯具采用的能源为交流电，在10年的使用期内会出现管线老化，存在着很严重的安全隐患。

安全性：

太阳能灯具采用的是低于36V的安全直流电，不会出现安全问题。

由上表可得出以下基本结论：

1、就产品本身而言，太阳能灯具比普通灯具造价要高；

2、本案例中，如果将整个施工过程发生的费用考虑进去的话，安装太阳能灯具的初始投资与普通灯具基本相当（太阳能灯具初始投资为：

220000元；普通灯具初始投资为：

190500元）；

3、规模越大，普通灯具安装的相关费用越高，其初始投资将高于太阳能灯具；

4、运行费用上，普通灯具明显高于太阳能灯具，而且会越来越高（电费、人工等）。

5、使用稳定性上，太阳能灯具易受天气和使用环境影响是其弱点（可通过改变控制方式来增强稳定性），目前不宜用在对照明要求十分严格的场所。

　总之，综合比较来看，太阳能灯具节省投资的特点是相当明显的。

太阳能草庭院具比普通电力庭院灯具要节省约38.36%的金费。

3、对比案例三

　某道路，需安装250W道路灯具100只，两灯间距40米，使用以10年为例，普通灯报价3800元/只，太阳能灯报价13000，分析对比。

（见下表一）

普通道路灯具

太阳能道路灯具

品名项目

数量

单价

合计金额

品名项目

数量

单价

合计金额

灯具

100

3800

380000

灯具

100

13000

1300000

管线铺设

4300M

116

498800

控制柜

6500

配套费用

380000×5%

19000

电源增容

50KW

180000

首次投资费用

1084300

首次投资费用

1300000

电费

320W×10H×365天×10年×100盏÷1000W.H×0.6元

700800

蓄电池

600元×2只×100盏

120000

电器光源

480元×3套×100盏

144000

无极灯光源

十年内不会坏

维护费

180×10×100

150000

2079100

1420000

安全性：

由于普通灯具采用的能源为交流电，在10年的使用期内会出现管线老化，存在着很严重的安全隐患。

安全性：

太阳能灯具采用的是低于36V的安全直流电，不会出现安全问题。

由上表可得出以下基本结论：

1、就产品本身而言，太阳能灯具比普通灯具造价要高；

2、本案例中，如果将整个施工过程发生的费用考虑进去的话，安装太阳能灯具的初始投资与普通灯具基本相当（太阳能灯具初始投资为：

1300000元；普通灯具初始投资为：

1084300元）；

3、规模越大，普通灯具安装的相关费用越高，其初始投资将高于太阳能灯具；

4、运行费用上，普通灯具明显高于太阳能灯具，而且会越来越高（电费、人工等）。

5、使用稳定性上，太阳能灯具易受天气和使用环境影响是其弱点（可通过改变控制方式来增强稳定性），目前不宜用在对照明要求十分严格的场所。

注：

总之，综合比较来看，太阳能灯具节省投资的特点是相当明显的。

太阳能道路灯具比普通电力道路灯具要节省约31.7%的金费。

4、庄河市新能源与新光源对比：

以庄河市为例，如果全市拿出10000盏已有路灯进行改造，现有路灯的光源为250瓦的高压钠灯，每天按工作8小时计算，每天的耗电量为2KW/H，一万盏灯就是2万KW/H，用100瓦LED灯来代替250瓦的高压钠灯，每天节省1.2KW/H电量，一万盏就可以节省1.2万KW/H，一年可以省电438万KW/H，按1KW/H工业用电1.2元来计算，一万盏灯每天可以节省电费1.44万元，每年可以节省525.6万元电费。

如果庄河市的现有路灯全部改造，则节约的电费是惊人的。

市名

使用

数量

（盏）

250瓦钠灯

每天耗电量

（KW/H）

100瓦LED

路灯每天耗电量（KW/H）

每天可节约

用电量（KW/H）

每天可节约电费出

（元）

每年可节约

电费支出

（元）

庄河

10000

2KW/H

0.8KW/H

1.2万KW/H

1.44万

525.6万

按照每个LED灯头生产加安装费用为3000元来计算，一万个灯头的总造价为3000万元，按不变电费来计算，六年就可以完全收回投资，因为LED的使用寿命是五万小时以上，按每年照明使用8*365=2920小时来计算，使用寿命不小于17年，在六年后，每年可以节电438万KW/H，11年时间可以节电4818万KW/H，又可以节省电费至少在5781.6万元。

六、节能减排社会效益分析：

一项技术、一个产品具有经济效益固然是好事，但它的生命力如何，与它是否与社会发展相适应，是否具有超越其他产品的社会效益有直接的关系。

太阳能技术和产品的出现，符合社会发展的需要，符合节能环保的要求，其所带来的社会效益是普通产品无法比拟的，太阳能灯具的寿命比普通电力灯具的寿命要高很多，如太阳能灯具的主要部件--太阳能电池组件的使用寿命20年以上；LED寿命100000小时；太阳能专用铅酸蓄电池的寿命5年。

专家披露，中国能源的12%用在了照明上。

而作为光源，LED至少在节约能源方面体现出了优势。

它不依靠灯丝发热来发光，能量转化效率非常高，理论上需要的电能只是普通白炽灯的1/10，相比荧光灯，LED也可以达到50%的节能效果。

中国绿色照明工程促进项目办公室做过一个专项调查，中国照明用电每年在3000亿度以上，用LED取代全部白炽灯或部分取代荧光灯，节省1/3的照明用电，就意味着节约1000亿度，相当于一个总投资超过2000亿元人民币、正在建设中的世界上最大的发电站三峡工程全年的发电量。

这对迅速的经济发展已经超过能源供给速度而紧张的中国来说，无疑具有十分重要的意义，显然有助于缓解能源紧张。

同样，美国能源部也有一个类似的预测，到2010年美国一半的白炽灯如果由LED取代的话，仅节约的电费就达到350亿美元。

据国家统计局统计，2006年中国生活消费了28587.97亿KW/H电量，其中城市照明用电可达12%，约为3430.5亿KW/H电量。

而国内城市照明以高压纳灯和金属卤化灯为主，其能耗大和光电转换率低等特性，将损害我国的能源经济，增大我国的生产经济成本，制约我国的循环接纳经济和生态平衡。

1、大连庄河市新能源示范工程资源消耗情况分析：

A、基本情况主要示范内容：

太阳能路灯、LED光源照明系统工程，重点围绕减少污染、节约能源、美化环境、改善城乡街道面貌。

计划改造现有路灯的高压钠灯光源为更加节能的LED灯头，对有阳光条件的可以安装太阳能路灯的路段建议安装太阳能路灯。

计划对耗电光源进行改造按照1万盏路灯计算，太阳能路灯按照1000盏来计算，传统路灯11000盏灯每日工作8小时每天需用电22000KW/H，每年需用电803万KW/H，新型太阳能发电和LED新光源，太阳能路灯不消耗常规的电能，1000盏灯按照每天耗电2KW/H/盏来计算，一年可以省电365*2*1000=730000KW/H。

如果全市拿出10000盏已有路灯进行改造，现有路灯的光源为250瓦的高压钠灯，每天按工作8小时计算，每天的耗电量为2KW/H，一万盏灯就是2万KW/H，用100瓦LED灯来代替250瓦的高压钠灯，每天节省1.2KW/H电量，一万盏就可以节省1.2万KW/H，一年可以省电438万KW/H，加上太阳能路灯节省的73万KW/H。

每年共计可以给庄河市节电511万KW/H。

发1KW/H消耗0.4040千克标煤，产生0.98千克二氧化碳当量的温室气体；按每KW/H耗煤0.404千克计算，每年节约用煤2064.44吨，减少二氧化碳的温室气体排放5007.8吨。

如果按照15年计算，可以节约用煤3.09666万吨，减少二氧化碳的温室气体排

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