第２９卷，总第１７０期２０１１年１１月，第６期《节能技术》ＥＮＥＲＧＹＣＯＮＳＥＲＶＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶ０１．２９．Ｓｕｍ．Ｎｏ．１７０Ｎｏｖ．２０１１．Ｎｏ．６太阳能发电在新农村中的应用探讨于先坤（安徽工业大学建筑工程学院，安徽马鞍山２４３００２）摘要：为了探讨研究太阳能发电技术在新农村建设中的应用前景，本文以安徽省马鞍山市博望镇三杨村为研究对象，通过问卷调查和实地调研方法对该村的能源消费和建筑能耗等情况进行了解，并以太阳能光伏发电技术中的ＬＥＤ路灯照明系统为例，将新型太阳能ＬＥＤ路灯和传统高压钠灯系统在造价成本和节能减排等方面进行比较分析。结果表明：在造价成本方面，新型太阳能路灯在初始设备费用和光源成本方面并不占优势，但是由于其不需要铺设电缆和消耗电能，一次性成本回收较快；而在节能减排方面，其表现出较强的优越性。因此，太阳能发电技术在新农村建设中具有较大的应用发展空间，同时又能够满足国家“十二五”规划中关于节能减排的目标。关键词：新农村建设；太阳能发电；节能减排中图分类号：ＴＫ５１９文献标识码：Ａ文章编号：１００２—６３３９（２０１１）０６—０５５６—０４ＴｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＳｏｌａｒＰｏｗｅｒＧｅｎｅｒａｔｉｏｎｉｎＮｅｗＲｕｒａｌＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＹＵＸｉａｎ—ｋｕｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎ百ｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇ）ｒ，Ｍａ’ａｎｓｈａｎ２４３００２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｓｏｌａｒｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇ）ｒｉｎｔｈｅｎｅｗｍｒａｌｃｏｎｓｔｍｅｔｉｏｎｏｆａｐｐｌｉ－ｃａｔｉｏｎｐＩ．ｏｓｐｅｃｔ，ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｅｔｏｏｋＳａｎｙａｎｇＶｉｌｌａｇｅ，ＢｏｗａｎｇＴｏｗｎ】Ⅵａｎｓｈａｎｃｉｔｙ，ｉｎＡｎｈｕｉＰｒｏｖｉｎｃｅ嬲ｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｑｕｅｓｔｉｏｎｎａｉｒｅａｎｄｏｎ－ｔｈｅ—ｓｐｏｔｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔＩＩｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｕｎｄｅｒｓｔ￡ｌｎｄｉｎｇ，ｅｔｃ，ａｎｄｗｉｔｈｓｏｌａｒｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｐｏｗｅｒｇｅｎｅｍｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌ—ｏｇｙｏｆｓｏｌａｒＬＥＤ“ｇｈｔｉｎｇ，ｔａｋｉｎｇｔｈｅｎｅｗｓｏｌａｒＬＥＤｓｔｒｅｅｔｌａｍｐｓａｎｄｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｈｉｇｈｐＩ．ｅｓｓｕｒｅｓｏｄｉｕｍｉｎｃｏｓｔａｎｄｅｎｅｒｇ）ｒｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄ∞ｏｎｆｏｒｅｘａｍｐｌｅｃａｍｙｉｎｇｎｅｗｏｎｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｃｏｓｔｓｓｈｏｗｓｔｈａｔｉｎｃｏｓｔ，ｔｈｅｓｏｕｒｃｅｓｏｌａｒｓｔｒｅｅｔｌａｍｐｓａ地ｎ’ｔｄｏｍｉｎａｎｔｉｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔｃｏｓｔａｎｄｌｉｇｈｔｃｏｓｔｓｂｕｔｗｉｔｌｌｎｏｃａｂｌｅａｎｄｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｈａｖｉｎｇｆａｓｔｅｒｏｎｅ—ｔｉｍｅｒｅｃｏｖｅｒｙ；ａｎｄｉｎｔｈｅｅｎｅｒｇ），ｃｏｎｓｅｎｒａｔｉｏｎａｎｄｅｍｉｓｓｉｏｎｒｅｄｕｃ“ｏｎ，ｎｅｗｓｏｌａｒｓｔｒｅｅｔｌａｍｐｓｈ鹪ｓｔｒｏｎｇｅｒｓｕｐｅｒｉｏｒｉ哆．Ｓｏ，ｉｎｔｈｅｎｅｗＪ１ｌｒａＪｃｏｎｓｔｒｕｃ“ｏｎ，ｓｏｌａｒｐｏｗｅｒＰｌａｎ＂．ｇｅｎｅｒａ“伽ｈａｓ，ａｎｄｃ硼ａｌｓｏｍｅｅｔ￡ｌｌｅｇｏａｌｓｏｆｔｈｅ‘‘１、叫ｖｅｔｈＦｉｖｅ—ｙｅａｒＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｅｗｍｒａｌｃｏｎｓｔｍｃｔｉｏｎ；ｓｏｌａｒｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｅｎｒａｔｉｏｎａｎｄｅｍｉｓｓｉｏｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎ收稿日期２０ｌｌ一０８—２４修订稿日期２０ｌｌ—ｌＯ一２ｌ基金项目：国家“十一五，，科技支撑计划课题——村镇住宅设备标准化技术研究与软件开发（２００８ＢＡＪ０８８０７）．作者简介：于先坤（１９８７一），男，硕士研究生。主要从事太阳能应用等方面的研究。・５５６・０前言近年来，全国各地不同程度的出现了用电紧张的现象，先后出现了拉闸限电，季节性、时段性缺电万方数据的问题。据统计，目前我国照明用电占全国总用电量的１２％。２００８年达到４ｌｏｏ亿ｋｗ・ｈ，相当于英国的发展前景“１。地球每天接受的太阳辐射能约相当于２．５亿万桶石油”１，太阳能发电具有火电、水全国一年的用电量，而户外道路照明又占整个照明用电量的３０％…，而提供电力的矿物能源燃烧的同时带来了严重的空气污染。与常规能源相比，作为电、核电所无法比拟的清洁性、安全性和资源的广泛性等优点。表１为我国太阳能资源的划分”１，由表中信息可得，我国大部分地区年日照时数均在２２００ｈ以Ｅ。地球上最普遍的可再生能源之一的太阳能具有广阔裹ｌＴａｂｌｅ．１中国太阳能资源的划分Ｔｈｅｄｉｖｉｓｉ帅０ｆＣｈｉｎｅｓｅＢｏｌ盯托ｓｏｕｒｃｅｓ作为一种新型能源和产业，与其他成熟技术产源价格：蜂窝煤Ｏ．３／块，电０．５８元／ｋ矾，液化气７５元／１５ｋｇ），从图１可知，该村７３．０３％的能源消费集业相比，有优势也有不完善的地方，例如性价比、管理维护、环保等方面。本文通过对安徽省马鞍山市博望镇小康示范村——三杨村进行实地调研，了解该村的能源使用状况，分析太阳能路灯系统应用的可行性，并在此基础上进行综合经济效益分析，希望中在电费上，费用高达１２万影年，节电措施迫在眉睫。可以为新农村建设中倡导普及太阳能提供理论依据。１调查方法及调查地区概况１．１调查方法２００９年８月２日一１０日，对三杨村辖区内的居民进行上门问卷调查，问卷内容包括居住环境，能源消费等方面，共发放问卷１４０份，回收有效问卷１２０份。Ｆｉｇｌ图ｌ能源消费结构Ｅｎｅ。野ｃｏ鹏ｕｍｐｔｉｏｎｓｔ川ｃｌｕｒｅ１．２调查地区气象资料博望镇位于安徽省马鞍山市最东端，长江下游南岸，其中三杨村总面积１０ｋｍ２，总农户１６９６户。啦褂忡ｊ丑新建的三杨新村占地３４４３９ｍ２，入住农户１８９户，户均占地１２６ｍ２。地处北纬３ｌ。４６’４２”～３ｌ。１７’２６“与东经１１８０２１’３８”～１１８。５２’“”之间，海拔７．１ｍ，亚热带湿润季风气候，年均气温１５．７℃。太阳能年辐射量参照表１中的Ⅲ类地区，取平均峰值日照时数３．９４ｌ蛳２唧２００１２００２２嘲２叭２姗５２晰２０昕瑚８２啷埘Ｏ安装年份，年围２太阳能热水器安装率ＦｉｇＴａｔｅｓ２Ｔｈｅ８ｄ盯ｅｎ。ｒｇｙｗａｔｅｒｈ髓ＬｅｒｉｍｌａｌＩａｔｉｏｎｈ，连续阴雨天数按５天计。两个连续阴雨天数之间的设计最短天数按１５天计。１．２．１能源消费结构情况调查区域年平均能源消费结构如图１所示（能１．２．２太阳能使用情况新村统一规划，由积极引导，太阳能安装率・５５７・万方数据较高，高达９９．１％。图２为该村太阳能热水器安装率变化趋势图‘５｜，截止２００９年，该村的太阳能热水能电池组件和蓄电池容量，以达到可靠性和经济学的最优化设计。设计资料：每天工作时数８．５ｈ，马鞍山地区近二十年日均辐射量为１２．０６ＭＪ／ｍ２・ｄ。根据器安装率接近１００％。由此可以得出，该地区太阳能资源比较丰富，应用太阳能路灯系统具有可行性。２技术经济分析太阳能作为无限可再生能源，逐步替代常规能源已是大势所趋，太阳能光伏发电、供暖等建筑一体化技术在农村节能建筑中具有广阔的应用前景ＭＪ。本文仅以太阳能光伏发电技术中的太阳能照明为文献［１０］的分析结论，结合应用区域为农村的实际情况，分别选用输出功率７５ｗ的太阳能电池组件和１２ｖ／９０ＡＨ的全密封免维护的铅酸蓄电池。２．２．３光源采用何种光源是太阳能灯具能否正常使用的重要指标，太阳能灯具的选择要综合考虑价格、寿命、可靠性、光效、功率和均匀度等因素。根据２００７年例，介绍了新型太阳能路灯安装设计以及经济效益分析。２．１太阳能路灯工作原理太阳能路灯主要是通过太阳能板的光生伏特效应原理，白天吸收太阳能光子能量产生电能，通过控制器储存在蓄电池中，当夜幕降Ｉ临或光电板周围光照较低时，蓄电池通过控制器向光源供电，通过设定实施的《城市道路照明设计标准》，乡镇道路属支路（Ⅲ类），应符合平均亮度０．５—０．７５Ｌａｖ（Ｃｄ／ｍ２），平均照度８～１０Ｅａｖ（ｈ）的设计标准¨１｜。光源选择目前比较流行的节能灯ＬＥＤ，ＬＥＤ具有光效高，可以达到２５～５０１０００００ｗｗ，且寿命长，使用寿命可达ｈ等优点。２．２．４防雷接地及抗风设计为了提高路灯的防雷能力和运行安全，ＬＥＤ路灯金属灯杆应做防雷接地，接地电阻不大于ｌＯＱ。一定的时间后切断供电达到照明的功效。其必需的基本结构包括：太阳能电池组件、控制器、蓄电池和光源灯具。太阳能路灯具有节能、环保、无污染、寿命长、无地域，适合于常规电网难以延伸到的偏远地区等优点。２．２方案设计２．２．１ＬＥＤ路灯的工作电压一般为１２Ｖ或２４Ｖ，属安全电压，不需要做电气保护接地。太阳能电池组件应当能承受当地的风速而不至于损坏，灯杆和基础的抗风设计与灯杆结构，电池板高度和倾角等有关，应安装倾角根据实际情况进行计算和设计。２．３造价成本与节能效益分析为了让太阳能电池组在一年中接收到的太阳辐射尽可能的多，需要选择一个最佳安装倾角。根据文献０７。引的分析结果，太阳能电池组件布置倾斜角度取当地的纬度３ｌ２．２．２ｏ。常规高压钠灯路灯系统灯具寿命约为４０００ｈ，系统总成本包括：初始设备费，灯具更新以及维护费和电费。而太阳能路灯系统的蓄电池寿命理论上可达１０一１５年，太阳能电池组件寿命达２０—２５年，ＬＥＤ灯寿命按４００００太阳能电池板和蓄电池容量确定太阳电池和蓄电池容量的组合，既是在保证ｈ【８ｏ计。系统总成本包括：初路灯负载可靠性需要的前提下，确定使用最少的太阳表２初始设备费用成本比较Ｔａｂｌｅ．２Ｉｎｉｔｉａｌｅｑｕｊｐｍｅｎｔｃｏｓｔｓｃｏｍｐａｒｅｄ始设备费，蓄电池和照明灯具更新费等。附：三杨村辖区内路灯数按２００盏，每隔２０米布置一盏计，以上单价均为市场报价。・５５８・万方数据耗电成本，以每天每盏亮灯１０ｈ，市政用电ｌ为无污染且取之不尽的绿色能源太阳能将会日益受到重视。目前太阳能应用道路照明也存在一些不足影ｋＷｈ，常规高压钠灯路灯系统每年的电费为２００×１５０×１０×３６５＝１０９５０００００Ｗ，合１０９５００ｋＷｈ之处，比如由于太阳能市场上质量的良莠不齐，产生的亮灯率和太阳能电池转换率以及寿命问题，而解决这些问题的有效措施就是规范市场，同时建立太阳能照明的行业或国家标准。通过以上的分析比较，可以看出太阳能路灯技术在经济效益上可行，一次性成本回收较快，节能效果显著，同时可以降低污染气体的排放。太阳能发电技术在新农村建设中的推广应用，对于促进经济社会可持续性发展和我国正在实施的节能减排都具有长远的意义。电，折合人民币为ｌＯ．９万元。而太阳能路灯系统采用的是太阳能发电，无耗电成本费用。设备更新费用主要集中在灯具更新费用上，由于两套路灯系统更换均需产生人工费用，因此在这里为了方便比较，不考虑在人工方面的费用。高压钠灯与ＬＥＤ灯寿命比约为ｌ：１０，即高压钠灯依据理论上的寿命更换１０次，ＬＥＤ灯仅需更换１次，更新费用如表２所示，分别为３０万元和８０万元，所以在ＬＥＤ灯第一个使用周期（５年）内，高压钠灯需更换１０次，传统高压钠灯路灯系统总成本：８４＋（３０×１２）＋（１０．９×５）＝４９８．５万元。而太阳能路灯系统总成本：１７７＋８０参考文献［１］郭起宏．太阳能应用于道路照明的若干瓶颈问题研究［Ｊ］．中国照明电器，２０１０，１４：６—９．［２］严陆光．力促大规模非水可再生能源发展［Ｊ］．电网与清洁能源，２００９，３（３）：ｌ一４．［３］张涛，丁光训．道路照明中应用太阳能路灯的探讨［Ｊ］．光源与照明，２００９（３）：２２～２４．［４］王晏，甘贵林．太阳能路灯在城市中的应用探讨［Ｊ］．青海科技，２００８（４）：ｌｏ一１２．［５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作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
于先坤， YU Xian-kun
安徽工业大学建筑工程学院,安徽马鞍山,243002节能技术
Energy Conservation Technology2011,29(6)
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