让阳光照亮更多的夜晚 ——稳步发展的我国新能源照明产业

2020-10-20

        以利用太阳能为主体的新能源照明产业经过近20年的探索发展,在光电转换效率、储能、控制亮灯等系统技术不断成熟,新能源照明产品实现系列化,光伏路灯实现工作寿命五年以上,取得了令人欣喜的业绩。我国已成为新能源照明产品制造、应用与出口大国,正进入标准化、智能化、国际化发展的新阶段。


        新能源照明专委会2018年5月换届后,本人对新能源照明中的光伏路灯系统技术与市场进行了重点调研,拜访了所有委员企业与规模应用光伏路灯的地区,参考网络的资料,经过分析整理形成此文,是本人对新能源照明行业的基本认识。


        一、我国成为新能源照明产业制造与应用基地


        新能源照明产业成熟的重要标志:一是我国已形成一整套光伏照明系统技术,拥有储能与控制等领域多项专利技术与自主常识产权;二是我国已成为光伏照明产品的制造基地与应用基地,形成完整的国产产业链配套体系;三是光伏照明技术全面,特别是储能与控制技术达到国际先进水平,中高档产品批量出口欧美市场。


        据不完全统计,全国有800至1000家新能源照明企业,有一批成立15年以上的光伏照明专业企业,成为新能源照明产业的支柱企业。自2016年以来,西部12个省、自治区与直辖市,中部6省成为我国光伏照明应用最多的地区,总计安装光伏路灯约2500万盏,各类新能源照明产品总计4000万盏左右。至2018年,仅贵州省安装光伏路灯总计达260万盏。这些光伏照明产品不仅照亮村镇的夜晚,方便了出行,更提高了村民的生活质量水平。


        在城市周边和缺电地区,光伏照明成为市电照明的重要补充,在无电或难以通电地区,光伏照明独特的优势大显身手。目前,光伏照明应用领域不断拓展,正以自身的优势,从以村镇为主的应用领域,向高原草原林区海岛与城市等需要的地方拓展。


        1. 储能与控制技术的进步


        我国新能源照明产业从无到有,一批专业光伏照明企业勇于探索,在实践中成长壮大。光伏组件的光电转换效率不断提高,硅基光伏组件转换效率达到22%以上,近年投产的铜铟镓硒薄膜光伏组件光电转换率达16%以上;自2016年开始,锂离子系列电池,三元锂、磷酸铁锂、钛酸锂与聚合物电池逐渐应用于光伏照明储能,代替部分铅酸胶体电池;具有快速充电特点的超级电容成为储能新秀,使光伏路灯整体工作寿命由2年延长至3年、5年,甚至更长时间,阴雨天工作天数最长超过15天,亮灯模式更加科学,使光伏路灯的性价比更加合理,更具有经济效益与社会效益。控制器技术更加人性化,应用窄带频率、具有信息反馈功能的物联网控制器已在光伏路灯工程上应用,可及时准确的了解并处理故障,保证了亮灯率。


        2. 光源的进步


        光伏照明技术的进步是随着光伏组件转换效率、储能、控制器技术与光源技术的进步同步提升的。早期光伏照明采用的光源有白炽灯泡、卤素灯;有节能灯、无极灯等荧光灯;有低压钠灯、高压钠灯等,这些光源与LED光源相比具有耗电量大、光效低的缺点。我国LED光源经过17年的发展已基本成熟,LED光源与光伏照明的结合被誉为“天仙配”,一方面要产生最多的电量,一方面要使用最少的电量发光。


        现在,我国的光伏照明均采用LED光源,有集成光源(COB),有模组光源(SMD),光效在130至160流明(lm)之间,早期的光源色温偏高,现基本以中间色温为主,显色性大部分在70左右;且不断优化亮灯控制模式,使光伏照明系统更科学的分配电量、用好来之不易的清洁能源。


        3. 我国太阳能资源的分布与利用


        根据地理特点我国太阳能资源分为四个级别:东北、东南地区为可利用区;贵川与部分华中地区为贫乏区;西部12个省市自治区与华北为丰富区与较丰富区。我国已在太阳能资源丰富区与较丰富区建设大量太阳能电站,成为我国应用清洁能源的重要来源。


        光伏照明正在这些地区逐步推广。如内蒙古自治区、宁夏自治区、青海省、甘肃省,国家作为扶贫项目安装了大量光伏路灯,逐渐带动光伏照明商业市场的发展。



        二、产生一批应用3年以上典型案例


        光伏路灯的本质是分布式电站的一种形式,专门为照明供电,或称之为专用光伏电站。我国幅员辽阔,拥有充足的太阳能资源。充分利用太阳能产生清洁能源、应用各类清洁能源是全球调整能源结构的大趋势。我国在2019年清洁能源的应用已达到28%以上。


        所以光伏照明不仅仅是照明,更是应用清洁能源的载体,这是光伏照明与市电照明最大的不同,也是其生命力所在。我国幅员辽阔,地貌形态具有多样性。在中西部山区、部分不发达地区,林区、哨所、草原、海岛等无电缺电地区存在着生活与工作照明用电的刚需,同时这些地区拥有大量的太阳能与风能资源,构成新能源照明产业发展的基础。光伏照明与小型分布式电站的应用,将提升贫困地区的生活质量。


2018年5月,中国照明学会领导与新能源照明专委会专家参观湖南耐普恩科技有限企业长沙黄花保税区超级电容储能光伏路灯项目。摄影 安岚坡


        经过十几年的发展,光伏照明产品形成两类基本结构:光伏组件、储能、灯具分体式、光伏组件与灯具或灯杆储能一体化。一体化的结构使光伏路灯结构更加合理,提供了更多的发电空间,减少风阻,可带来更多的应用领域。


        新能源照明产品实现系列化,有光伏路灯、中杆灯、庭院灯、泛光灯、草坪灯、柱头灯、桥栏灯、应急灯、广告灯、交通信号灯、警示灯、报警灯、指示灯、航标灯、标牌灯、水下灯、射灯、座椅灯、地埋灯、感应灯、外墙灯、壁灯、监控灯、显示屏、显示牌等20多个品种;应用领域不断拓展,为高山草原林区海岛边防哨所等无电、缺电地区带去光明。


        产品从早期的分体式(博士帽型)到光伏组件与灯具、灯杆一体化,市电有的照明电器产品,光伏照明几乎都有,可满足各种环境的照明需求,产品质量与照明效果完全可与市电照明媲美,特别是2016之后基本结束了光伏路灯下安装市电备用的历史!


安徽朗越能源有限企业光伏路灯案例


        通过现场调研,发现一批品牌企业超过3至5年的光伏路灯应用案例:湖南耐普恩企业2017年黄花保税区、湖南洞株省道19公里光伏路灯项目;2015长韶娄高速路进出口光伏路灯项目;2017年星慧企业淮安金湖县城光伏路灯工程;2015年山东智奥潍坊火山口村光伏路灯项目;2017年,北京富润成企业赞比亚首都卢萨卡光伏路灯工程;2015年安徽朗越天长开发区物联网光伏路灯项目、2016年哈萨克斯坦项目;江苏开元泰国、孟加拉等国光伏路灯项目。这些项目代表了我国光伏路灯成熟、可靠的系统技术与产品质量,赢得了用户的赞誉。


2018年,延崇高速安装的“耐普恩”超级电容储能光伏路灯一期工程,2019年1月验收投入使用。


        2019年一批高水平光伏路灯项目成果令人欢欣鼓舞:湖南耐普恩完成北京延崇高速路光伏路灯示范项目、昌平7公里自行车专用路;山东智奥完成宋香园近千盏光伏庭院灯项目,国内首款薄膜光伏路灯问世,2020年8月在淄博建成示范工程;东营中关大道20公里双向四车道光伏路灯项目通过验收;最新电机技术风光互补路灯在贵阳等地应用。将光伏路灯技术发展到一个新的水平,是光伏照明企业坚持不懈进行技术创新的结果。


        三、向标准化、智能化、国际化发展


        在新能源照明产业的发展过程中存在以下问题:无序竞争,虚标参数;标准缺失,偷工减料;虚假承诺,维保无保,多头管理,缺少监督。造成光伏照明的“短期行为”,到维保期后甚至出现找不到生产厂家的现象,“光伏路灯失明”造成浪费。这些产业发展中的问题亟待研究对策,是社会的呼声,也是新能源照明专委会的工作方向。


山东智奥新能源有限企业国内首创薄膜组件光伏路灯


2019年7月30日,专委会在无锡召开研讨会,邀请专家对涉及光伏照明的标准进行了梳理,有关的国标、行标、地标团标有9项,但没有重要的涉及规范照明工程量最多的光伏路灯照明设计与验收标准,均以合同的承诺为依据,影响光伏路灯工程质量与验收结果。


        由于缺少标准与技术监督,多个部门同时管理,2017年在湖南凤凰城发生2000盏光伏路灯工程引发400名干部腐败的案件,教训深刻,需要反思。


        光伏路灯主要部件的寿命如光伏组件、光源灯具一般可长达20多年,易损件储能电池、控制器、光源驱动正常情况下3-5年没问题。但在实际工程中,由于种种原因,光伏路灯不到2年就“失明”了。


风光互补路灯


        据了解,2016年以来,在已完成的光伏路灯项目总量中约有1/5-1/6是不亮的,造成巨大浪费。究竟谁来维保、维保资金来源等问题长期困扰。近来“谁安装谁维保”已成为共识,维保易损件资金与工程资金一起计算,使维保这个老大难问题有了切实可行的解决方案。


        为此,新能源照明专委会于2019年9月3日,在扬州启动《光伏路灯道路照明工程设计标准》与《光伏路灯照明工程施工验收标准》这两个标准的制定工作。新能源照明专委会将根据产业发展的需要,逐步完成急需标准的制定与修订工作,并联合有关部门与地方积极推动标准的实施。


        新能源照明市场出现三个可喜的变化


        一、从扶贫项目变为新农村建设项目;从政府买单的公益事业项目变为村内集资或企业赞助的为民工程,正逐渐走向市场化;二、从无监管竞争到有序竞争;三、走向标准化、智能化与国际化。


        近年来,我国成套光伏照明产品、散件与控制器大量出口国际市场;一大批光伏路灯随着我国“一带一路”国际合作项目走向国际市场;越来越多的国外商户直接在我国照明企业订货。据了解,美国与欧盟光伏照明市场每年以10-15%的速度递增。国际市场是我国新能源照明的战略目标,但国际市场档次不一,我国光伏照明企业需灵活应对。


        新兴的新能源照明产业在我国仍处在蓬勃发展中,其巨大的系统技术优势与制造优势、完全自给的供应链优势已经形成巨大的生产力,其国内外市场辐射力、占有率逐渐增加。在全球能源结构调整,大量使用可再生清洁能源的趋势中,我国新能源照明凭借成熟的系统技术,将耕耘出一片新天地,让灿烂的阳光照亮更多的夜晚!


来源:    编辑:中国照明学会新能源照明专委会常务副主任安岚坡 



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