基于太阳能电源的生态公路照明光源比选

其次，生态公路照明要追求生态节能目标。当前，建设节约型社会和低碳经济已成为我国的一项重要国策， 建设部颁发的《“十一五”城市绿色照明工程规划纲要》对道路照明要求年节电目标达5%，2006～2010年累计节电要达到25%， 因此节电已成为道路照明的一项重要指标。

　　再次，道路照明节能已经不单纯是节电问题，同时要运用价值工程手段，考虑投资成本、运行维护、设备管理以及道路的照明功能技术指标等问题， 在制定节电方案和进行照明设计时予以解决。

　　2、太阳能光伏发电技术

　　在资源日益缺乏的今天，太阳能是新世纪最理想的清洁能源、绿色能源，利用光伏发电技术将太阳能转化为电能，可以缓解环保压力和实现可持续发展， 这也正符合生态公路的环保节能要求， 因此该项目的功能照明电源选择太阳能光伏发电。

　　2.1 发电原理

　　太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件， 利用半导体材料的电子学特性，当太阳光照射在半导体PN结上，由于P－N结势垒区产生了较强的内建静电场， 因而产生在势垒区中的非平衡电子和空穴， 或者产生在势垒区外但扩散进势垒区的非平衡电子和空穴。在内建静电场的作用下， 各向相反方向运动，离开势垒区，结果使P区电势升高，N区电势降低，从而在外电路中产生电压和电流，将光能转化成电能。

　　2.2 太阳能独立式发电系统

　　太阳能光伏发电系统大体上可以分为两类， 一类是并网发电系统，即和公用电网通过标准接口相连接，像一个小型的发电厂；另一类是独立式发电系统，即在自己的闭路系统内部形成电路，不和外部电网产生关系。

　　独立式发电系统光伏阵列首先会将接收来的太阳辐射能量直接转换成电能供给负载， 并将多余能量经过充电控制器后以化学能的形式储存在蓄电池中。在日照不足时，储存在蓄电池中的能量经过全桥逆变器后变成SPWM波， 然后再经过滤波和工频变压器升压后变成交流220V、50Hz的正弦电压供给交流负载使用。

3、光源匹配比选

　　目前道路照明节能多以应用新技术为主，推广和应用高压钠灯、陶瓷金卤灯、荧光灯、LED灯、无极灯等新光源，逐步淘汰了白炽灯、汞灯等低效照明产品，节能方案和道路照明设计呈现出百家齐放的局面。该生态公路照明项目基于太阳能电源，选用匹配光源并优化节能方案成为重要工作。

　　3.1 光源分析

　　通过对目前使用的各种光源性能参数的比较， 同时考虑生态公路照明的要求，研究发现自镇流高压汞灯、白炽灯的光效过低， 造成能源浪费， 路面照明水平也很难达到标准的要求，已经属于淘汰光源。

　　高压钠灯具有光效高、寿命长的特点，显色性也符合一般道路照明要求，所以它可在各类道路上使用。如果从光源发光效率的角度来看，低压钠灯是目前光效最高的光源，但它的显色性不好，而且高压钠灯的光效仍在不断地提高，比较而言，低压钠灯已无优势。

　　金属卤化物灯、细管径荧光灯、紧凑型荧光灯等光源的显色性好，发光效率也比较高，适合在居住区环境使用，可实现尊重人的感受，强调以人为本的理念。

　　LED灯是固体发光二极管点光源，每粒功率为0.5～1W，大功率应用场合需要多粒集中在一起才可以实现， 多用于显示照明、交通信号灯、汽车尾灯、公路诱导照明等，目前也有用于道路照明的实例。但是由于功率小、光效低、光衰大、发热量高，导致节能效果差；由于具有刺眼眩光和闪烁，光污染严重；由于采用半导体技术，生产过程的能耗高；道路照明中由于要上百粒LED集中在一块很大的线路板上， 灯具反光器设计困难，推广应用难度大。无极灯（电磁感应灯）采用电磁感应原理，先由电产生磁场，再由磁场产生感应电流，应用藕合震荡原理将产生的高频电压注入到真空的玻壳或玻管里， 与三基色荧光粉及惰性气体作用发光。无极灯的优点是显而易见的，与其它光源相比，具有长寿命、高效节能、高显色性、高功率、无频闪、低眩光、绿色环保、免维护的特点。无极灯还具有更可靠的瞬间启动性能， 同时低热量输出， 具有更可靠的抵抗电压剧烈波动的能力。无极灯的暖白光接近于阳光的表现效果，可视性更好，比黄色的钠灯更合适应用于道路照明。不仅如此，暖白光的核心优势还在于它的照明效率更高，耗电量更少，更符合环保照明和绿色照明的要求， 在能源危机和温室效应日趋严重的今天是有巨大推广普及潜力的。

　　3.2 太阳能与无极灯结合理论研究

　　针对太阳能光伏发电的技术特点和无极灯的电磁感应原理，将太阳能技术和电磁感应技术相结合，充分利用两者的优点实现可持续照明的设计思路是完全可行的。这一结论在国内已有部分工程实例。最早实现这一设计构想的是复旦大学电光源研究所， 它与生产厂家合作研究提出了太阳能电磁感应灯道路照明系统概念， 这一节能解决方案充分利用了双方的优点，在照明领域应用不仅节约了电能，而且能大大简化烦琐的照明布线问题，每一个光源都是一个独立的工作系统，从而实现节能环保。