上海穆财建设工程有限公司
摘要：节能减排项目建设中，LED路灯取代传统钠灯灯具是一个趋势，同时太阳能LED路灯在一般LED路灯上更是能节约线缆和市电；但是针对某个城市的某条道路进行设计时，不能不加分析盲目进行，必须仔细分析该道路照明需求和日照环境，实事求是进行可行性分析，否则会造成项目失败，与节能减排背道而驰。
关键字：LED；照明；道路照明；LED道路照明；路灯；LED路灯；LED太阳能路灯；LED路灯设计；节能减排；绿色照明
一、太阳能LED路灯的优势
据2011年“全国城市道路照明技术情报总站”年会资料，我国路灯行业发展至今日，安装数量已超过1500万盏，路灯照明耗电量占全国照明总耗电量的30%，城市路灯照明的节能是一个迫切需要解决的问题。“节能降耗，减少污染”，是利在当代、造福子孙的大事，也是落实科学发展观的重要举措。近些年来，电力供应持续紧张，随着我国城市建设事业的迅速发展，城市的路灯总数以每年约20%的平均速度递增，路灯的节电问题已引起政府相关部门的关注。最近，建设部和发改委明确提出城市道路照明要向“高效、节能、环保、健康”的“绿色照明”方向发展。
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。太阳能作为一种"取之不尽，用之不竭"的安全、环保新能源越来越受到重视。尤其是太阳能光伏发电技术的发展，给太阳能在道路照明(即太阳能LED路灯)中的应用，带来了更加广阔的前景。
但是，目前太阳能LED路灯应用受到当地太阳能辐照量等气象条件的制约，太阳能LED路灯项目实施前，必须对道路所在地的城市气候进行详细调查。
二、太阳能LED路灯运用的环境分析
20世纪80年代中国的科研人员就开始记载各地太阳能辐照量，并根据各地接受太阳总辐射量的多少，将全国划分为如下5类地区。
(1)一类地区
全年日照时数为3200～3300h。在每平方米面积上一年内接受的太阳辐射总量为6680～8400M]，相当于225~285kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东南部、青海西部和西藏西部等地，是中国太阳能资源最丰富的地区，与印度和巴基斯坦北部的太阳能资源相当。尤以西藏西部的太阳能资源最为丰富，全年日照时数达2900～3400h，年辐射总量高达7000～8000M]/m2，仅次于撒哈拉大沙漠，居世界第2位。
(2)二类地区
全年日照时数为3000～3200h。在每平方米面积上一年内接受的太阳能辐射总量为5852～6680M]，相当于200～225kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。为中国太阳能资源较丰富区。相当于印度尼西亚的雅加达一带。
(3)三类地区
全年日照时数为2200～3000h。在每平方米面积上一年接受的太阳辐射总量为5016～5852M]，相当于170～200kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括山东东南部、河南东南部、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部、安徽北部、天津、北京和台湾西南部等地。为中国太阳能资源的中等类型区。相当于美国的华盛顿地区。
(4)四类地区
全年日照时数为1400～2200h。在每平方米面积上一年内接受的太阳辐射总量为4190～5016MJ，相当于140～170kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏南部、安徽南部以及黑龙江、台湾东北部等地。是中国太阳能资源较差地区。相当于意大利的米兰地区。
(5)五类地区
全年日照时数为1000～1400h。在每平方米面积上一年内接受的太阳辐射总量为3344～4190MJ，相当于115～140kg标准煤燃烧所发出的热量。主要包括四川、贵州、重庆等地。此区是中国太阳能资源最少的地区。相当于欧洲的大部分地区。
一、二、三类地区，年日照时数大于2200h，太阳年辐射总量高于5016MJ/m2，是中国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的2/3以上，具有利用太阳能的良好条件。四、五类地区，属于太阳能资源条件较差地区，利用太阳能时，需要付出较大的代价，往往投入和产品不成比例。
三、福安全年太阳能辐照等气候条件
福安属于福建北部偏东地区，从福安的太阳辐照量来说，福安属于太阳能资源条件很差的五类地区。全年辐照总量3500MJ，全年的辐照时数平均为1100小时，推算到每天的辐照时间平均为1100/365=3小时。
比如：根据天气网的记录，2011年1月1日到2012年7月1日的天气记录如下图所示
LED灯头功率配置依据：
根据中华人民共和国城市道路照明标准：
该道路为Ι级车道，平均照度取20LX，灯杆间距为30米，并选择光效大于80LM/W的优质LED路灯。灯杆安装在1.5米绿化带上，双侧交错布列，灯杆高12米，为双灯头型式，靠机动车道侧挑臂长1.2米，倾角为12度，靠人行道侧挑臂长0.8米，倾角为8度。分别选取150W和60W。具体功率推算如下：
E车=(Ф*NU)/(KBD)
E车=(80P车*1*0.9)/(2*10.5*28)，取E车=20LX，U=0.9得：P车道2=150W，
同理：P行人道=（2*5*28*15）/72=38.9=60W。
步骤二、根据LED路灯灯头总功率，推算蓄电池容量，太阳能电池板功率和面积
1、计算出电流：
如：12V(伏)电池系统；150W(瓦)+60瓦=210W(瓦)
电流＝210W&pide;12V＝17.5A(安培)
2、计算出蓄电池组容量需求：
如：路灯每夜累计照明时间需要为满负载10小时（H）；
需要满足连续阴雨天10天的照明需求。（10天另加阴雨天前一夜的照明，计11天）
蓄电池组＝17.5A×10H×（10＋1）天＝17.5A×110h＝1925AH
另外为了防止蓄电池组过充和过放，蓄电池组一般充电到90％左右；放电余留20％左右。
所以1925AH也只是应用中真正标准的70％左右，所以实际需要1925/0.7=2750AH
3、计算出电池板的需求峰值（WP）和面积：
路灯每夜累计照明时间需要为10小时（h）；
★：电池板平均每天能接受有效光照时间为3小时（h）
最少放宽对电池板需求20％的预留额。
WP&pide;17.4V＝（17.5A×10h×120％）&pide;3h（3h光照时间为福安平均日照数，福安全年平均辐照时数为1100小时，推算到每天辐照时间为1100/365=3小时，）
WP&pide;17.4V＝70
WP＝1218（W）
电池板转换效率为18%（目前市场上转化效率比较高的）
则电池板面积大小为：1218*148.58平方厘米/2.6W=69604平方厘米=6.96平方米。（转化效率为18%的单晶硅，功率2.6W，面积为148.58平方厘米）
另外在太阳能路灯组件中，线损、控制器的损耗、及镇流器或恒流源的功耗各有不同，实际应用中可能在5％-25％左右。所以1827W也只是理想值，根据实际情况需要有所增加。
步骤三、根据计算列出主要配置表（福安北大门6车道主干路，太阳能LED路灯配置）
以福安北大门道路为案例看出，根据福安太阳能辐照条件，如果采用LED太阳能路灯，太阳能电池板需要6.96平方米，根本无法实施；蓄电池组容量需要2750AH，占地庞大，施工难度大大增加，实际上是不可行的。如果大大减少太阳能电池板的面积到能接受的尺寸（比如减少到1.79平方米）和蓄电池容量，则道路有四分之三的夜晚是黑暗的；如果是太阳能和市电结合给LED路灯供电，初听起来是可行的，但实际上太阳能供电将根本起不到作用，太阳能电池板成为摆设，徒然增加太阳能电池板、蓄电池、控制器的投入成本。
五、结论
太阳能LED路灯是“高效、节能、环保、健康”的“绿色照明”，但是，并不代表太阳能LED路灯在每个城市都适用，比如在福安北大门道路强行安装太阳能LED路灯，不但不是响应国家“节能减排”号召，反而造成资源极大浪费，结果是节能产品不节能，面子工程没面子，就好比罗江到甘棠的104国道段，这段路的太阳能路灯其实用的是市电，太阳能电池板和电池如同虚设，等于重复投入。这就需要我们职能部门在采用太阳能LED路灯作为福安北大门道路照明方案之前，以科学严谨的态度，依据福安气候条件，深入分析论证，做出可行性研究报告，再采用实际可行的道路照明方案，切实将“节能减排”的好事做好，实事做实。
参考文献
《城市道路照明设计标准CJJ45-91》《福安气象局福安气象记录（2011-2012）》.