穹頂之下的清潔照明：太陽能系統與LED

文章來源:恒光電器

發布時間:2015-03-04

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 如果不是柴文藝的“穹頂之下”，估計我一直要把這篇文章壓著。此刻不用去理會關于柴阿姨的紛爭，她對環保的吶喊，CCC認證，驚醒了與環保多少還有點沾邊的我：如果我還壓著這篇有關提升節能環保的文章，多少顯得我有些麻木！引用央廣中國之聲評論“美國娃她娘都這么關心天朝的環保”，Duang，新年，第一篇，咱走起！筆者一直想寫個有關 LED 照明采用與太陽能分布式系統良性互動的分析，LED 如何有效降低業主前期系統成本投資，增加收益等，從而推動太陽能分布式更好地發展。

 

本文將分別分析高效 LED 的采用對太陽能 LED 照明小系統，太陽能 LED 路燈和火熱的太陽能分布式屋頂的良性促進， 文中有些淺表的投資回報表格分析， 我已盡力簡化，您沒耐心看，沒關系，只要關注筆者的幾點總結和思考即可。

 

一、太陽能LED照明小系統

 

我們首先從太陽能 LED 照明小系統來分析一下。 圖片是筆者光伏圈一位”老法師”設計的水果太陽能 LED 燈具系列

此類燈具常見核心部件：

 

鋰電蓄電池本身工作電壓 DC 3.7V， 與 LED 燈珠 Vf 相仿，為了便于理解，我們采用 LED 燈珠并聯的方式來簡化計算，主要目的在于分析高效 LED 顆粒采用對系統成本的影響。

 

我們簡單利用光效與電流的關系， 定義驅動電流。

a)如果采用低光效 LED 顆粒，單顆電流@300mA，Vf=3V，100LPW，需要5顆 LED 燈珠并聯；那么 LED 系統功率按照5瓦計算，每天設計工作4小時，充滿電能連續工作3個夜晚，峰值日照小時數采用5小時，我們可以簡單計算得出：

 

系統電壓3.7V，工作電流：5/3.7=1.35 A；

 

蓄電池容量1.35*4*(3+1)=21.6 Ah， 考慮到鋰電池放電深度， 取DC 3.7V，恒光電器，25Ah；

 

太陽能電池板功率計算:1.35*4*1.2*6/5=7.8瓦；取8瓦，DC 6V，(考慮系統損耗，3c認證，太陽能電池板容量預留20%)

 

b) 如果采用高光效LED顆粒，單顆電流@300mA，Vf=3V，140LPW，需要4顆 LED 燈珠并聯，那么 LED 功率為4瓦，每天設計工作4小時，充滿電能連續工作3個夜晚，酒店led照明，峰值日照小時數采用5小時， led服裝照明，我們同上可以簡單計算得出：

 

蓄電池容量DC 3.7V，20 Ah；

 

太陽能電池板功率6.5瓦，DC 6V；

 

那么產生什么樣的成本影響呢？

這就是為什么當時這位老法師在筆者面前“吹噓”其采用日本某品牌高光效 LED 顆粒， 盡管 LED 成本增加， 但系統綜合成本大為降低。

 

二、太陽能LED路燈設計

 

同上分析，我們再來看常規太陽能 LED 路燈，LED 路燈系統光效對太陽能系統的影響。

太陽能路燈核心部件：

筆者的團隊正在給上海某工廠廠區設計道路照明，LED 路燈功率30瓦，系統光效100LPW，系統電壓DC 12V，燈桿高6米，室外照明，間距10米，路雙側安裝，路燈每晚滿功率工作10小時，連續5個陰雨天的蓄電池自動續航照明，恒光電器，按照峰值日照小時數4小時，大致配置：

 

LED 燈頭30瓦；

 

系統電壓12V，工作電流： 30/12=2.5 A；

 

蓄電池容量2.5*10*(5+1)/0.8=187.5 Ah，考慮鉛酸蓄電池放電深度，取DC 12V，200 Ah；

 

多晶太陽能電池板功率計算：2.5*10*1.2*18/4=135瓦；太陽能電池板取多晶135瓦，DC 18V輸出；

 

那么如果我們采用系統光效只有85LPW的燈頭，在同樣的配光情況下，我們可以認為，LED 系統功率要至少35瓦。那么要達到同樣的系統自治要求，配置需要：

 

LED 燈頭35瓦；

 

蓄電池DC 12V，230 Ah；

 

單晶太陽能組件160瓦，DC 18V輸出；

 

成本比較如下：

三、LED照明對分布式太陽能屋頂的良性互動

 

最后，我們來看時下最熱的分布式太陽能屋頂：

系統基本構成：

我們結合目前手中操作的一座上海的印刷工廠屋頂安裝太陽能方案來進行模擬計算；假設該工廠主要工作負載為照明和印刷設備。本案例中為了方便計算，我們采用照明用電占該廠區總耗電10%來計算。