杨旸内衣照 “千人计划”专家杨旸:实现中国低碳照明

杨旸,中组部"千人计划"成员、美国斯坦福大学电子工程博士、美中贸易投资促进会秘书长、江西省学科技术代表人、中美新能源产业协会会长、江西省湖南商会常务副会长,现任江西开昂科技股份有限公司董事长兼总经理,江西开昂(中国)新能源研究所所长。正在为新能源、低碳、节能、环保这些有利于地球、有利于人类、有利于子孙后代的"绿色生活"提供技术和解决方案。

中组部"千人计划"人才杨旸董事长是开昂新能源科技有限公司董事长。该专家的科研项目在实现江西省科学发展、进位赶超、绿色崛起过程中作出了贡献;对在寻求新发展、节能降耗、项目建设、发展规划上的超常规发展所取得的了优异的成绩。

开昂新能源科技有限公司以"新能源,新生活"为经营宗旨,主营太阳能光伏发电、LED半导体照明、太阳能LED路灯和新一代太阳能光电灭虫器、虫情预防及农林生态远程实时监控系统系列产品。公司致力于新能源高科技产品的研发,依托其美国硅谷开昂科技公司在新能源、太阳能、光电子、芯片设计、物联网、通讯与嵌入式集成系统等领域的技术优势,开发新的低碳、节能、减排等高科技产品,是一家集科研、生产、销售与服务于一体的高科技企业。

发展太阳能 LED路灯实现中国低碳照明

全球变暖速度正在加快,为防止温室效应带来的严重后果,世界各国已行动起来积极采取相应措施。我国政府本着对人类、对地球负责的态度,在 2009年 11月哥本哈根会议上作出承诺:到 2020年国内单位生产总值二氧化碳排放将比 2005年下降 40%--45%;这意味着未来十年中国进将入到一个倒计时的强制性的节能减排行动中,限电拉闸,各级政府节能减排的任务迫在眉睫。

以太阳能为代表的清洁可再生能源应用无疑是节能减排的目标和方向,太阳能是一个取之不尽用之不竭的免费能源,所有当今使用的能源如煤、石油、天然气、风能等都源自太阳能,但太阳能的大规模应用因为目前代价太高似乎还没有找到应用的突破口。

在这里,我们提出一个积极可行的太阳能应用方案,简称"开昂低碳照明方案 ",它不用政府投入可以提前八年即在 2012年就达到国家发改委提出的到 2020年中国太阳能应用达 180万千瓦的任务,而且在不需要政府投入的情况下,三年内在全国推广太阳能 LED路灯,所节约的电能相当于帮助中国再建二个三峡水电站。

我们的提出的"开昂低碳照明方案"就是推广太阳能集中发电式 LED路灯。

一、推广太阳能 LED路灯的背景

据统计,2008年我国总用电量为 34268亿千瓦时,照明用电 4110亿度(约占总用电量的 13%),其中:户外照明 1460亿度(约占照明用电量的 35.5%),室内照明 2650亿度。我们对户外照明路灯用电的节能减排进行如下简单分析:2008年中国已经安装的路灯大约有 2亿盏(且每年以增长 2000盏的速度递增)。

假设路灯的平均功率大约是200瓦,假定每天开启时间为 10小时,那么每天就是 2度电,365天就是 730度电,2亿盏就是 1460亿度电。

如果这些路灯在 2013年前全部改造成太阳能 LED路灯、不需要再从市电进行供电,那么我们等于节电 1460亿度。而中国最大的水电站长江三峡水电站的 26台机组完全投产以后每年的发电量才 847亿度电(况且经常不能满负荷运转)。

所以,全国所有路灯用电量大于 2个三峡电站的发电量,这决不是一个小数字。要知道三峡工程加上输配电工程总投资超过 2200亿元。而且还有一百多万的移民问题,再加上对生态环境很多不可预测的后果。

德国的太阳能发电占总发电量的比例现在已经达到了 16%,可见德国政府非常重视太阳能的应用。中国太阳能发电占总发电量的比例还不到 0.1%, 尽管中国也在规划增加可再生能源的投入,包括太阳能在内,但是规划的数量和增速都少得可怜。

如果我们从 2011年起经过一年的努力,将全国新装的路灯约 2000万个全部改成太阳能 LED路灯,假定 LED路灯只要 100瓦每盏、所需的太阳能电池板大约为 4倍的功率,即每盏太阳能 LED路灯需要 400瓦太阳能电池板, 2000万盏太阳能 LED路灯所需的太阳能电池板的总功率将达到 8000万千瓦。

而国家发改委提出的到 2020年太阳能应用达 180万千瓦的任务,明年 2011年就可以超额 4.

4倍完成。如果再通过 3年的努力,将全国 2亿个路灯全部换成太阳能 LED路灯,可节约 1460亿度电,相当于再造了 2个三峡水电站!太阳能路灯采用的是无二氧化碳排放的清洁可再生能源,2亿盏路灯全部换成太阳能 LED路灯后,可以减少 25800万吨二氧化碳的排放,相当于 1030亿美元二氧化碳减排成本。

因此,推广太阳能路灯和 LED节能照明灯是实现节能减排目标的重要突破口,其中尤其以推广太阳能 LED路灯最为方便和捷径。

二、推广太阳能 LED路灯的可行性

由于 100瓦的 LED路灯的亮度与 250-300瓦高压钠灯相当,所以我们在应用太阳能 LED路灯时,常以 100瓦太阳能 LED路灯代替 250瓦普通高压钠灯,我们对其可行性进行相应分析:

经济效益: 250瓦的高压钠灯完成安装后的平均分摊成本为 9000元左右;由于实施的方案不同,太阳能 LED路灯的成本也不同,依据不同的实施方案, 100瓦的太阳能 LED路灯完成安装后的平均分摊成本为 13000元至 18000元,高于高压钠灯,但 250瓦高压钠灯每年需用电 913度电、需支付约 800多元电费,而太阳能 LED路灯基本不再需要市电供电、使用寿命长(一般设计寿命为 25年),且高压钠灯的维修管理费用也远高于太阳能 LED路灯,所以,投入使用后的 2-4年,太阳能 LED路灯的总成本就能够比高压钠灯投入使用后的总成本低,而使用若干年后(一般为 10年左右),就可以通过节省用电费用的方式收回太阳能 LED路灯的全部投资(相对于高压钠灯而言)。

社会效益:普通高压钠灯耗电高,250瓦高压钠灯每年需用电 913度(相当于碳交易量 910公斤),而太阳能 LED路灯无需市电,则相对高压钠灯而言,每盏 100瓦太阳能 LED路灯减排了 910公斤二氧化碳。

三、开昂低碳照明方案

目前太阳能 LED路灯都是采用单灯杆自带太阳能电池板供电的独立系统,它由 LED路灯、太阳能电池组件、太阳能控制器、铅酸蓄电池、AC/DC电源逆变器组成,太阳能电池组件安装在灯杆顶部,蓄电池埋在地下。在路灯改造工程中,为了满足抗风安全,需要更换灯杆和灯杆基座,材料和施工成本高,且铅酸蓄电池的使用寿命小于 5年,埋在地下,维护不方便,有污染隐患。

另外,单灯独立系统的电子控制装置配件多、控制复杂,容易出故障,维护成本高。而且,路灯在安装地点由于道路树木、路旁房屋的遮挡,太阳能不能充分发挥其发电性能。因此,单灯杆独立太阳能 LED路灯系统显然由于投资和维护成本高而很难全面推广。

"开昂低碳照明方案"就是推广太阳能集中发电式 LED路灯, 又分为"太阳能并网集中供电 LED路灯系统"和"太阳能离网式集中供电市电互补路灯系统":

"太阳能离网式集中供电市电互补路灯系统"就是在每一条或几条道路上建一个小型光伏太阳能发电站,将太阳能电池组件、蓄电池、控制器、逆变器集中安装,逆变器将蓄电池直流电压逆变为与公共电网相同的交流电,构建离网式发电站,为系统内所有 LED路灯提供电力供应;在蓄电池储能不足时,LED路灯供电自动切换到公共电网。

"太阳能并网集中供电 LED路灯系统"是在每一条或几条道路上建一个小型光伏太阳能发电站,将太阳能电池组件、逆变器集中安装,逆变器将太阳能电池组件转换的直流电逆变为与公共电网电压和相位相同的交流电并入公共电网,白天所发的电能全部送入电网,晚上点亮 LED路灯系统所需电能从公共电网取得电力供应。公共电网相当于一个大型蓄电池,白天公共电网储存太阳能,晚上路灯系统从公共电网将储存的能量取回供给路灯使用。

以上二个系统的光伏发电站的年发电量是路灯系统内所有路灯的年耗电量 90%-120%之间。采用这种小型太阳能发电系统可以保留现有路灯的基础设施, 不需要新的投入,只需将路灯的高压钠灯换成 LED节能灯。这比采用单灯杆自带太阳能电池板供电的独立系统大大降低了成本, 很容易在全国城市中全面推广。

四、开昂低碳照明方案是中国节能减排的必由之路

开昂低碳照明方案的 LED路灯成本分析:每盏灯由以下配件和成本构成:LED灯头(2300元) 太阳能电池板(3600元)( 100瓦灯需 300瓦太阳能板) 控制器件(800元) 逆变器(300元) 工程费(1500元);总成本 8000元;国家对太阳能发电站按每度电补贴 0.

8元(均价)计算,每个 100瓦的路灯按一天工作 10小时,一天发一度电,一年 365度电,十年 3650度电,相当于 2920元发电补贴(实际可以补助 20年)。

另外,小型太阳能发电站可获国家"金太阳"工程一次性补贴,一个 300瓦太阳能电池路灯可获得资金 3750元(按每瓦补贴 12.5元计)。最终这种太阳能并网式集中供电的 LED路灯系统每盏灯实际成本约为 1330元(8000-2920-3750)。

按 100瓦 LED路灯取代 250瓦高压钠灯计算,每盏灯每年节电 913度, 按工业用电每度电 0.7元,一年节约 639元,按合同能源管理方式每年可得节约电费的 70%以上,即不低于 447元,三年即可回收改造所用成本。

由于不用市电,不再排放二氧化碳,每盏灯每年节电 913度、相当于减排 910公斤二氧化碳。

其它推广太阳能应用方式,如建立大型的太阳能发电站,最理想的地点是沙漠地区,而这个沙漠还必须靠近大城市,因太阳能发电是直流,还要变成高压交流或高压直流来远距离输电,不是一种可以在全国推广的途径。另一种推广太阳能应用的方式如德国和美国加州采用的屋顶计划,对于中国生活在城市的中产阶级大多数都是居住在没有自己屋顶的公寓中,因此太阳能屋顶计划也不宜在中国全面推广。

结合中国的国情,这种太阳能并网式集中供电的 LED路灯系统完全可以依靠各级地方政府和从事太阳能 LED路灯的专业公司(如拥有这种路灯系统专利的开昂科技)协作建成,在城市街道上选用一些空地和屋顶,或利用并改造公交车现有车站建成小型太阳能发电站,不需要政府投入一分钱就可以由专业公司完成现有路灯的太阳能供电系统改造。

由此看来,要赶上发达国家使用新能源和节能减排的步伐,全面推广和使用这种"开昂低碳照明方案 ",即太阳能并网式集中供电的 LED路灯系统,在中国不仅是一种必然趋势,更是一项刻不容缓的工作,是涉及到我国节能减排和能源政策的大事。

五、由企业运作的"合同能源管理"模式

通过上面分析可以看到太阳能 LED路灯的经济效益优势,都是通过使用成本的节约来实现,但现阶段,由于太阳能 LED路灯的"初购"成本远高于普通灯的采购成本,广大用户尚不能清楚地认识到太阳能及 LED灯使用成本的明显优势,或由于局部利益因素的影响等而不愿意推广太阳能 LED路灯。

因此,在推广太阳能 LED路灯的工作中尚存在诸多工作要做,主要是建立政府搭台、企业唱戏、惠利用户的多赢体系。为实现这一多赢体系的方法有多种,现在较多采用的为"合同能源管理(EMC)"。在此我们依据"合同能源管理"模式提出一种可操作性强的实施方案,即由企业运作的"合同能源管理"模式。

"合同能源管理"是节能服务公司和用能单位以契约形式约定节能项目的节能目标,节能服务公司通过服务保证节能量或节能率,用能单位则保证以节能效益支付项目投资和合理利润。

该模式具有以下几个特点:一是能耗企业或政府部门不用资金投入即可完成节能技术改造,实现所谓"零投入";二是节能服务公司承担技术风险和经济风险, 能耗企业或政府部门支付给节能服务公司的款项全部来自能源节约所带来的项目效益,用户"零风险";三是合同结束后,节能设备和后续全部节能效益归能耗企业或政府部门。因而是一个多赢的好模式。六、推广实施过程中政府亟需解决的问题

"合同能源管理"模式在国外实施得很好,但在中国国内却存在一些水土不服的现象,其中主要原因有:

1、利益使然:在我国各市政部门职能尚在转型之中,其部门利益与国家的节能减排目标现在尚不一致,例如,不少路灯管理部门对LED路灯节能理念有所偏差,尽管LED路灯节能潜力很大,但很多市政部门对此并不积极推动;因为不少路灯管理部门效益的相当一部分来源于用电多少的管理费提成,因而,对于节约能源是有抵触的,合同能源服务企业自然很难拓展市场;供电部门希望自己的电能满负荷供应出去,自然对节电工程也不感兴趣。

2、制度问题:政府机关、公用事业单位的财务管理制度对LED路灯节能改造项目也有政策壁垒。举例来说,若一家地方市政机构路灯每年电费1000万元,引入LED路灯改造以后降至200万元,但是根据政府部门实报实销的财务制度,它无法顺利地将省下来的 800万元节能效益拿出来与LED路灯企业分享,因为省下来的 800万没有使用,就不能拿出来分配,这样一来,不仅LED路灯企业的投资无法回收,而且这些市政单位也没有引入太阳能 LED路灯改造的积极性。