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2024新能源照明四大主流领域发展分析

发布时间 : 2024-03-21

来源:中照网

近期,两会政府工作报告提出了推进加快建设新型能源体系建设的发展目标,为全国照明减耗科技、绿色能源照明设备的推广带来权威性的政策指引。

其中,不接入商业电网、利用独立的发电装置提供能源应用的新能源照明灯具作为新型能源体系中的重要一员,成为了城市照明管理部门、照明灯具消费用户实现能耗成本零支出的重要产品,也是绿色照明科技的未来主流发展方向。

那么,新能源照明领域当前呈现哪些发展形态?顺应着怎样的发展潮流?对此,中照网通过展示近年来四大新能源照明市场热势,并分析其在应用普及中相互间的联系性及各自优缺点,为照明业界节能低碳发展目标的实现带来借鉴方向。

太阳能照明

随着地球资源的日益贫乏,基础能源的投资成本日益攀高,各种安全和污染隐患可谓是无处不在。在近年来社会各界对清洁照明能源与照明电力低成本得热切需求下,太阳能照明应运而生,成为新能源时代的初始离网照明模式。

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杭州河坊街上安装的太阳能智慧庭院灯 来源:杭州日报

太阳能照明装置能将太阳能转换为热能,以产生蒸汽,再通过发电机将蒸汽转为电能,储存于蓄电池中。白天,太阳能电池板接收太阳辐射能并转化为电能输出,经过充放电控制器储存在蓄电池中;夜晚,当照度逐渐降低至101ux左右、太阳能电池板开路电压4.5V左右,充放电控制器侦测到这一电压值后动作,蓄电池就会进行放电,为灯具光源及其他灯体设备带来运作所需电能。

与电网照明灯具安装复杂相比,户外用太阳能照明灯具不用铺设复杂的线路,只要做一个水泥基座,然后用不锈钢螺丝固定就可,安装简便;相对于市电照明灯具高价电费与线路维护的高昂成本,大功率的太阳能照明灯具更是能实现免电费之余,还无任何维护成本,只需一次性付清购买和安装的成本即可。此外,太阳能灯具还是超低压产品,运行安全可靠,没有市电照明灯具因嫁接电路材料老化、供电不正常等问题带来的安全隐患。

正因为太阳能照明带来的强大经济成本效益,使得其衍生出不同的应用形态,从大功率的路灯、庭院灯,到户外应用的中小功率信号灯、草坪灯、景观灯、标识灯、杀虫灯,再到家用室内照明灯、以手电筒为代表得移动照明灯具等,均有太阳能照明技术所加持。其中,太阳能路灯为当前市场需求最为旺盛的太阳能灯具。

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福建南平道路上新装的太阳能路灯 来源:闽北日报

据权威机构分析数据,2018年,国内太阳能路灯市场规模为165.21亿元,至2022年已增至246.50亿元,年平均增长率约10%。以此市场增长趋势,展望2029年,太阳能路灯市场规模为453.20亿元。

从全球市场角度看,权威数据分析也显示,太阳能路灯的世界规模在2021年就达到500亿美元,预计到2023年有望达到3000亿美元。其中,该类新能源灯具产品2021—2022年在非洲的市场体量不断扩大,安装数量在这两年内增长了30%。可见,太阳能路灯能为全球欠发达地区带来强大的市场经济增长动力。

从企业规模上看,据企查查得出的不完全统计数据显示,全国共有太阳能路灯生产厂家8839家。其中,江苏省以3843家的巨大数量优势占据榜首,遥遥领先;数量紧随其后的是广东省。在这样的发展态势下,广东省的中山古镇以及江苏省的扬州高邮、常州、丹阳成为了全国规模位列前四的太阳能路灯生产基地。

值得关注的是,欧普照明、雷士照明、佛山照明、亚明照明、阳光照明、三思等国内知名照明企业以及昕诺飞、欧司朗、通用电气等踏足国内市场的国际照明企业均对太阳能路灯以及其他太阳能照明产品作细致的市场布局。

虽然太阳能照明灯具因没有电费成本之忧带来十足的市场热势,但其搭载的太阳能电池板与蓄电池需要更多的部件来支持其工作,设计复杂,制造成本高,因此相比市电照明灯具,其价格也会较高。更为重要的是,太阳能照明灯具用能模式是利用太阳能产生热能,再将热能转化成电能,其在此过程中会损失掉部分能耗,能效利用率自然会降低,光照效率也会受到部分影响。

在这样的功能性需求下,太阳能照明产品未来需要进化出新的功能形态,才能延续其旺盛的市场态势。

光伏照明

光伏照明可以说是太阳能照明在功能特点上的升级版。该类灯具是通过将太阳能转化为电能来为自身提供能量。其核心装置为太阳能电池板,能将阳光中的光能转换成电能,储存在电池中,再通过带有光控装置的LED光源提供照明。

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中新天津生态城甘露溪公园里的光伏智慧路灯 来源:滨海发布

与太阳能照明灯具要实现用能二次转化相比,光伏照明灯具只需用能的一次性转换,为此其所搭载的设备更加少,制造成本低,价格随之低廉,也使得其在应用普及中更加有优势。尤其值得关注的是,由于能量转换环节的减少,使得光伏照明灯具相比太阳能照明灯具光效更好。

在这样的技术优点下,据权威机构分析数据,截至2021年上半年,我国的光伏照明产品累计安装容量已达2700万千瓦。预计到2025年,我国光伏照明市场规模有望突破达到69.85亿元,从而实现该行业领域的加速突破发展。值得关注的是,在这样的市场增长规模下,我国也成为了全球最大的光伏照明灯具生产国,占据了全球市场份额的60%以上。

尽管优点突出、市场前景可观,可光伏照明的应用缺点也是显而易见的,其中,天气和光照都是一个主要的影响因素。阴雨天气、夜晚等环境不仅无法产生足够的电能,不仅难以为照明光源供应充足的照明用能,更会影响光电池板的输出效率,导致整个光伏发电系统的稳定性低,从而缩短灯具光源的使用寿命。

为此,光伏照明灯具需要搭载更多电能转换设备,才能填补灯体上光伏设备的阴暗环境使用缺陷,满足市场规模不断增长中的应用需求。

风光互补照明

在太阳能照明、光伏照明因发电的时间、光照强度与天气环境等不利因素让照明业界对新能源照明前景感到困惑之际,利用风力发电机和太阳能设备组合而成的风光互补照明装置解决了新能源照明灯具中仅靠光能转化所带来的电能应用局限性。

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上海龙柏一小低碳智慧校园项目中的风光互补路灯 来源:能科风光

风光互补照明系统主要事的由风力发电机、太阳能电池方阵、智能控制器、蓄电池组、多功能逆变器、电缆及支撑和辅助件等组成一个发电供应照明的系统。夜间和阴雨天无阳光时由风能发电,晴天由太阳能发电,在既有风又有太阳的情况下两者同时发挥作用,实现了全天候的发电功能,比太阳能、光伏照明系统更经济、科学与实用。

从应用形态来看,路灯依然是风光互补照明的主流产品。权威分析报告显示,我国风光互补路灯行业的市场规模在2019年已经达到了125亿元。

延续着太阳能照明在应用形态上的衍生,风光互补照明系统广泛应用于城乡道路、高速公路、水利堤防、桥梁、海岛、公园景区、工业区、城市广场、居民小区等场所的照明灯具,适用于路灯、庭院灯、广大无电地区、别墅生活用电和家庭后备电源,能为电网难以延伸的区域及其它用电不便地区的供应照明用电。

以风光互补路灯为例,据前瞻产业研究院2021年发布的《中国风光互补路灯行业市场调研与投资预测分析报告》显示,全国城乡路灯总数当时大约在2亿盏,并以每年20%(4000万盏/年)的速度增长,假如这2亿盏400瓦或250瓦高压钠灯全部改成150瓦或100瓦风光互补LED路灯,并且每盏路灯每天工作12小时,在1年内将节约1500亿度电,可见该类新能源照明灯具的低碳节能创造力。

作为风光互补照明灯具的核心部件,在新能源产业潮起国家”双碳“战略的当下,国内风光互补控制器的市场规模近年来也逐渐扩大。据智研瞻行业报告显示,截至2020年底,全国风光互补控制器市场的总体规模已攀升至大约120.9亿元人民币的水平,相较于前一年实现了12.78%的强劲同比增长,预计到2025年其市场规模将进一步扩容至176.2亿元人民币。由此看来,照明设备的新能源化改造热潮叠加风光互补控制器的市场热需,使得风光互补照明产品的未来应用前景无限广阔。

即便风光互补照明已是由太阳能照明衍生而来的离网照明高级形态,但仍面临着灯具维护成本大、风能采集设备噪音大、软硬件技术不完全成熟等缺点。有鉴于此,国内布局该细分领域的照明企业多为中小企业,鲜有知名照明企业深度踏足其中。

更值得深思的是,风光互补照明目前应用领域仅限于户外,如何实现该项新能源照明科技在室内领域的应用落地,是未来照明研发工作者技术攻关的一个重要方向,也是该照明细分领域将来能否带动实力型企业布局热潮的关键节点。

光导照明

相比于太阳能照明、光伏照明、风光互补照明将太阳光能或风能转化为电能,再将电能转化为照明所需的光能,有一种照明方式能实现太阳光能的直接利用,不仅完全脱离了商业电网,更省却了能源转化环节,实现了能源的最大化应用,这就是光导照明。

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杭州亚运场馆导光管采光系统中的灯光矩阵 来源:网络

光导照明系统由采光区、传输区、输出区三部分组成,其原理是通过采光罩高效采集自然光线导入系统内重新分配,再经过特殊制作的导光管传输和强化后,由系统底部的漫射装置把自然光均匀高效地照射到任何需要光线的地方,得到由自然光带来的特殊照明效果。

与传统的商业电网照明系统相比,光导照明系统可完全取代白天的电力照明,也不需要离网用电,还至少可提供十小时的自然光照明。凭借其无能耗、一次性投资、无需维护、节约能源,光导照明能为用户创造节能降耗最大化效益。

如第31届大运会场馆成都大学排球馆采光井作为一个光导照明装置,与未安装采光井玻璃幕墙的同等大小场馆对比,每天在灯光耗电上可节约300—500千瓦时,相当于一个普通三口之家两三个月的用电量;此外,杭州亚运会部分场馆的导光管采光系统也减少了全年80%的电能消耗与二氧化碳的排放。

更值得关注的是,从光品质的角度看,光导照明系统照明光源取自自然光线,光线柔和、均匀,全频谱、无闪烁、无眩光、无污染,并通过采光罩表面地防紫外线涂层,滤除有害辐射,能最大限度地保护人体身心健康。

尽管无需电能加持,可与光伏照明相似的是,光导照明系统运作时也会受到外部光环境的影响。如果夜间没有充足的自然光(如月光)等光源,光导照明系统的工作效率会降低,因此可能需要额外的电灯或光伏小夜灯等电力辅助照明设备来实现夜间照明。

也正因如此,该类新能源照明产品在国内整个照明市场的体量较小,且布局其中的企业多为节能技术设备企业,难以成为常规照明企业的战略布局方向。

为此,除了日间直接采光实现照明外,如何在阴雨雪天与夜间利用太阳能、光伏以及风光互补系统实现离网电能供应照明,或许能成为光导照明未来创新应用的大方向,也有可能成为未来通用照明产品制造企业布局其中的衔接点。

结语

四类不尽相同的新能源照明模式,展示着四种不同的照明能源转化与应用方式。可其用能均同样来自于太阳之光,可谓一脉相承。也正是四类照明模式有着相同的能量之源,使得其相互间可以在同一应用场景的不同应用环境中,或者相同应用环境的不同应用场景中实现融合应用,优劣互补,从而能组建成一个完整的新能源照明生态体系。

展望未来,随着全国绿色用能呼声的高涨,叠加全球多地能源危机的加剧,越来越多新的新能源照明模式将在照明从业者的科研创新中陆续诞生,为照明与新能源产业的高品质发展贡献绿色、环保、健康的光科技动能。

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