太阳能LED照明系统及LED路灯设计分析

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1、太阳能LED照明系统及LED路灯设计分析a)如果采用低光效LED颗粒，单颗电流@300mA，Vf=3V，100LPW，需要5颗LED灯珠并联；那么LED系统功率按照5瓦计算，每天设计工作4小时，充满电能连续工作3个夜晚，峰值日照小时数采用5小时，我们可以简单计算得出：　　系统电压3.7V，工作电流：5/3.7=1.35A；　　蓄电池容量1.35*4*(3+1)=21.6Ah，考虑到锂电池放电深度，取DC3.7V，25Ah；　　太阳能电池板功率计算：1.35*4*1.2*6/5=7.8瓦；取8瓦，DC6V，(考虑系统损耗，太阳能电池板容量

2、预留20%)　　b)如果采用高光效LED颗粒，单颗电流@300mA，Vf=3V，140LPW，需要4颗LED灯珠并联，那么LED功率为4瓦，每天设计工作4小时，充满电能连续工作3个夜晚，峰值日照小时数采用5小时，我们同上可以简单计算得出：　　蓄电池容量DC3.7V，20Ah；　　太阳能电池板功率6.5瓦，DC6V；　　那么产生什么样的成本影响呢？这就是为什么当时这位老法师在笔者面前“吹嘘”其采用日本某品牌高光效LED颗粒，尽管LED成本增加，但系统综合成本大为降低。　　二、太阳能LED路灯设计　　同上分析，我们再来看常规太阳能LED路灯

3、，LED路灯系统光效对太阳能系统的影响。太阳能路灯核心部件：笔者的团队正在给上海某工厂厂区设计道路照明，LED路灯功率30瓦，系统光效100LPW，系统电压DC12V，灯杆高6米，间距10米，路双侧安装，路灯每晚满功率工作10小时，连续5个阴雨天的蓄电池自动续航照明，按照峰值日照小时数4小时，大致配置：　　LED灯头30瓦；　　系统电压12V，工作电流：30/12=2.5A；　　蓄电池容量2.5*10*(5+1)/0.8=187.5Ah，考虑铅酸蓄电池放电深度，取DC12V，200Ah；　　多晶太阳能电池板功率计算：2.5*10*1.2

4、*18/4=135瓦；太阳能电池板取多晶135瓦，DC18V输出；　　那么如果我们采用系统光效只有85LPW的灯头，在同样的配光情况下，我们可以认为，LED系统功率要至少35瓦。那么要达到同样的系统自治要求，配置需要：　　LED灯头35瓦；　　蓄电池DC12V，230Ah；　　单晶太阳能组件160瓦，DC18V输出；成本比较如下：三、LED照明对分布式太阳能屋顶的良性互动　　最后，我们来看时下最热的分布式太阳能屋顶：系统基本构成：我们结合目前手中操作的一座上海的印刷工厂屋顶安装太阳能方案来进行模拟计算；假设该工厂主要工作负载为照明和印刷

5、设备。本案例中为了方便计算，我们采用照明用电占该厂区总耗电10%来计算。　　注：原本笔者参照LED先锋人物RolandHaitz给出的一个比例：世界上20%的电力用来照明，但为了简单，本文我们取10%。RolandHaitz，前安捷伦科技CTO，他有一个Haitz定律，关于LED光效和成本之间的互动关系：everydecade，thecostperlumenfallsbyafactorof10，theamountoflightgeneratedperLEDpackageincreasesbyafactorof20foragivenwav

6、elengthoflight，简单的说就是每十年，LED每流明的成本降低10个因子，而光通量将上升20个因子。个人感觉目前的技术发展，可能不需要十年的时间跨越即可达到。　　进行LED节能改造前，原有灯具为老旧的金卤灯具，250瓦，60套，总功率理论上15000瓦(实际功耗远高于此数值，一个电源自身功率，还有此类灯具热机过程中的巨大耗电量，此处简化为理想的标称功率)。　　那么根据上述因子，可以推算出该车间工作负载总功率为150000瓦，其中印刷设备，办公设备的总功率145000瓦，我们对车间进行实地测量和DIALux模拟计算分析，100瓦

7、LED工矿灯即可达到原来250瓦灯具的照明效果。此时，LED灯具总功率6000瓦。　　1、计算太阳能板安装设计容量太阳能所发电量能够维持白天负载用电。　　注：1）、在实际计算中，我们一般采用专业设计软件，如PVSys和RetScreen等进行计算，就如我们采用DIALuxevo计算照明效果类似；2）、为了简化理解，我们采取365天工作；实际应用中，周末休息，负载不工作，太阳能所发电量几乎100%全部自动上网；　　3）、系统容量的设计还要取决于当地供电局配置的变压器容量，一般10KVA变压器支持400KW太阳能装机容量。　　2、计算现金收

8、益　　由上述计算，我们得出“仅安装太阳能”和“安装太阳能+LED照明节能改造”，两种情形下的太阳能设计容量，我们简化设计容量分别如下：460Kw和430Kw：因为太阳能发电享受中央和地方补贴以及余电上网收入