【摘 要】近年來，泉州新能源產業(yè)發(fā)展迅速，并具備相當的發(fā)展?jié)摿Γ?009年全市新能源產業(yè)實現產值約20億元。雖然具備一定的發(fā)展基礎，但泉州新能源產業(yè)總體上仍處于初級發(fā)展階段，產業(yè)基礎還比較薄弱，企業(yè)規(guī)模小，市場競爭力不強。今后幾年，泉州將重點發(fā)展太陽能、風電、生物能源及LED照明、新型環(huán)保電池等新能源產業(yè)，推進水煤漿的生產技術和應用開發(fā)，在特定行業(yè)領域和產業(yè)鏈關鍵環(huán)節(jié)實現新突破，形成具有行業(yè)影響力和競爭力的重點產業(yè)群。

【關鍵詞】風光互補；LED；路燈系統(tǒng)；綠色照明

0.引言

為應對全球氣候變化，哥本哈根會議上，我國政府承諾到2020年單位國內生產總值二氧化碳排放要比2005年下降40%-45%，節(jié)能提高能效的貢獻率要達到85%以上，這給節(jié)能減排工作帶來巨大挑戰(zhàn)。胡錦濤在黨的十七大上的報告指出：加強能源資源節(jié)約和生態(tài)環(huán)境保護，增強可持續(xù)發(fā)展能力。堅持節(jié)約資源和保護環(huán)境的基本國策，關系人民群眾切身利益和中華民族生存發(fā)展。必須把建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會放在工業(yè)化、現代化發(fā)展戰(zhàn)略的突出位置，落實到每個單位、每個家庭。我國從1996年開始組織實施中國綠色照明工程，將其列入“九五”、“十五”節(jié)能重點領域，“十一五”十大重點節(jié)能工程。中國綠色照明工程的實施，推動了照明產品標準、認證制度的建立與相關政策措施的實施，加快了高效照明技術的引進、消化吸收和自主創(chuàng)新。

1.風光互補型LED路燈參數

1.1電源

為滿足整套照明設備的運行時間為10小時，可根據需要調節(jié)，所需的電源設備技術參數如下：

（1）直流額定電壓:DC24V。

（2）多晶硅太陽能電池板:230W。

（3）風力發(fā)電機功率:400W。

（4）免維護蓄電池:250AH/24V。

（5）使用環(huán)境溫度:-35度至+50度。

1.2風光互補型LED路燈照明系統(tǒng)結構示意圖

1.3光源

本工程采用LED光源，LED即發(fā)光二極管，是一種半導體固體發(fā)光器件。它是利用固體半導體芯片作為發(fā)光材料，在半導體中通過載流子發(fā)生復合放出過剩的能量而引起光子發(fā)射，直接發(fā)出紅、黃、藍、綠、青、橙、紫、白色的光。LED照明產品就是利用LED作為光源制造出來的照明器具。

LED光源優(yōu)點：

高節(jié)能：節(jié)能能源無污染即為環(huán)保。直流驅動，超低功耗（單管0.03-0.06瓦）電光功率轉換接近100%，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。透鏡與燈罩一體化設計。

壽命長：LED光源有人稱它為長壽燈，意為永不熄滅的燈。固體冷光源，環(huán)氧樹脂封裝，燈體內也沒有松動的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點，使用壽命可達6萬到10萬小時，比傳統(tǒng)光源壽命長10倍以上。大功率LED平面集群封裝，及散熱器與燈座一體化設計。充分保障了LED散熱要求及使用壽命，從根本上滿足了LED燈具結構及造型的任意設計，極具LED燈具的鮮明特色。

利環(huán)保：環(huán)保效益更佳，光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，而且廢棄物可回收，沒有污染不含汞元素，冷光源，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源。

高新尖：與傳統(tǒng)光源單調的發(fā)光效果相比，LED光源是低壓微電子產品，成功融合了嵌入式控制技術等，所以亦是數字信息化產品是半導體光電器件“高新尖”技術具有在線編程、無限升級、靈活多變的特點。

工作效果：LED純直流工作，消除了傳統(tǒng)光源頻閃引起的視覺疲勞；發(fā)光效率可高達100～1301m/W，多種色溫可選，顯色指數高，顯色性好。

當前全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，節(jié)約能源是我們未來面臨的重要的問題，在照明領域，LED發(fā)光產品的應用正吸引著世人的目光，LED作為一種新型的綠色光源產品，必然是未來發(fā)展的趨勢，二十一世紀將進入以LED為代表的新型照明光源時代。

1.4燈具

燈具外殼選用壓鑄鋁材質，表面運用先進納米鍍膜技術無氧化問題，表面不集塵、腐蝕，符合有效防水、防塵、密封要求，達到IP66防護等級，滿足石化工業(yè)區(qū)及主干道環(huán)境下的要求。

燈具反射鏡面選用先進的光學反射面真空納米鍍膜，反射率高達95%，發(fā)光體放燈具中，消除因配光不合理而產生上射光、眩光等光污染。，配光技術使LED點光源擴展為面光源，配光角度100度，增加光照范圍，平均度與均勻度遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)光源。

1.5控制器

（1）利用蓄電池放電率特性修正的準確放電控制。放電終了電壓是由放電率曲線修正的控制點，消除單純的電壓控制過放的不準確性，符合蓄電池固有的特性，即不同的放電率具有不同的終了電壓。

（2）具有使用單片機和專用軟件，實現智能紅外遙控控制。

（3）具有無級功率控制功能 對系統(tǒng)的負載設備可進行任意的功率控制，可對路燈進行任意的亮度控制變換。

（4）具有峰值功率跟蹤功能，智能控制調節(jié)太陽能電池板和電池之間的浮動電壓，使太陽能電池板與蓄電池電壓相互匹配，使功率達到最佳組合值。

（5）過充、過放、電子短路、過載保護、獨特的防反接保護等全自動控制；以上保護均不損壞任何部件，不燒保險。

（6）采用串聯式PWM充電主電路，使充電回路的電壓損失較使用二極管的充電電路降低近一半，充電效率較非PWM高3%-6%，增加用電時間；過放恢復的提升充電，正常的直充，浮充自動控制方式使系統(tǒng)有更長的使用壽命；同時具有高精度溫度補償。

（7）直觀的LED發(fā)光管指示當前電瓶狀態(tài)，讓管理人員了解使用狀況。

（8）所有控制全部采用工業(yè)級芯片，能在寒冷、高溫、潮濕環(huán)境運行自如。同時使用晶振定時控制，定時控制精確。

（9）取消電位器調整控制設定點，而利用Flash存儲器記錄各工作控制點，使設置數字化，消除因電位器震動偏位、溫漂等使控制點出現誤差降低準確性、可靠性的因素。

（10）使用數字LED顯示及設置，一鍵式操作即可完成所有設置，使用極其方便直觀。

（11）具有直流輸出和1HZ頻閃輸出2種輸出選擇。

1.6燈桿

燈桿為優(yōu)質鋼件模壓而成，經熱鍍鋅處理后，表面噴塑（白色）裝飾。燈桿線條流暢，造型美觀大方，錐度比合理，圓柱形桿體任一截面不得失圓。采用連續(xù)自動弧形焊接，一次成形，按抗震7級\\抗風力12級設防；防水內漏措施可靠。

2.應用舉例

泉州市泉港區(qū)324國道位于泉港區(qū)西側，貫穿泉港區(qū)南北兩側，324國道路燈沿線主要為尚未進行項目開發(fā)的田地、果林和部分新填灘涂，也有部分村莊設有路燈，路燈安裝于電桿上，比較破舊，路燈用電均采用架空敷設，嚴重影響國道的景觀。

泉港區(qū)位于東臨洋嶼港口，具有極大的發(fā)展?jié)摿?，隨著經濟的發(fā)展，貨運交通量隨之大幅度增長。324國道實施是泉港區(qū)與周邊省市的重要交通樞紐，為了高效利用這兩條交通樞紐，基于324國道所在的地理位置，增加風光互補LED路燈是可行的。

道路照明按照國家規(guī)定的標準，324國道按城市Ⅰ級主干道設計，照度≥20Lx，照明均勻度≥0.4。

324國道路面總寬為22米，雙向6車道，車速為60km/h，屬公路一級，水泥路面，實施長10.4公里?？傮w上布燈2排，對稱布置，布燈間距25米，實際使用可以進行小距離調整。其中燈具離地10m，燈桿挑出懸臂1.5米，傾角為15°。

324國道路燈布置橫斷面圖

以下采用專業(yè)照明軟件DIALUX給出方案及仿真效果。仿真時布燈間距采用預埋間距25米，實際上使用的效果比仿真效果更好。DIALUX計算表示，設計方案滿足規(guī)范要求。

324國道照明設計圖

324國道照明效果仿真整體評價圖

324國道等照度圖

根據方案設計的布燈方式， 324國道需要路燈數目為880盞。

3.風光互補型LED路燈與高壓鈉燈的比較

3.1光源的比較

高壓鈉燈含汞劑，存在眩光、紫外輻射和閃頻等，是污染光源；LED路燈光源是LED，為綠色光源。

3.2壽命

高壓鈉燈，因質量和技術問題導致壽命較短，一般都小于3000小時，進口的以Philips最好，才達到5000小時。

LED路燈理論壽命超過5萬小時，是目前流通最好的高壓鈉燈壽命的10倍以上。即：高壓鈉燈更換10次以上，LED路燈才更換一次，高壓鈉燈的維護費用更是LED路燈的數倍以上。

3.3光衰

高壓鈉燈1年光衰高達60%；而LED路燈10年光衰不超過30%。

3.4顯色性

高壓鈉燈發(fā)光顏色為黃色，色溫及顯像指數都比較低。太陽光顯色指數為100，而高壓鈉燈的顯色指數僅為20左右（黃光）。LED路燈的色溫可以在4000-7000K之間靈活選擇，顯色指數最可達80以上，發(fā)光顏色更接近于自然光。

3.5光效利用率

高壓鈉燈的燈泡結構決定了燈具的光源利用率低，僅有40%左右，發(fā)光角度為360°；大部分必須通過反射器反射后才能照射到指定區(qū)域。

LED光源利用率高，約為90%，LED發(fā)光角度與燈具的發(fā)光角度可保持一致， LED路燈的光可以直接照射到指定區(qū)域，光源利用率高。

3.6啟動時間

高壓鈉燈燈泡啟動時間長，再次啟動時需要有一定的時間間隔。高壓鈉燈在通電5～10分鐘左右的時間，才能達到正常的亮度，再次啟動的時間間隔一般要大于5分鐘。LED路燈則不存在啟動延時問題，可隨時接通，隨時工作，能夠非常方便地實現智能化節(jié)能控制。

3.7呼吸系統(tǒng)

高壓鈉燈由于燈亮與燈滅的溫度差異很大，若燈體不帶呼吸系統(tǒng)時，反射器容易被有害氣體腐蝕而產生大量光損失。LED路燈不需要加裝呼吸系統(tǒng)。

3.8安全性

LED路燈顯示指數高，色彩豐富清晰，可大幅度地提高人的識別能力和反應速度，無眩光，路面照度均勻，有助于消除高壓鈉燈照射下的斑馬效應，在不增加照度的情況下增加人的視覺亮度，同時使得路邊緑化更加絢麗，減少交通事故，提高行車安全性。

3.9維護次數比較

高壓鈉燈是金屬氧化物燈，熱量高，使用久后燈具會變黑，也就是影響到光透度。每年都要對高壓鈉燈進行維護一次，即每年幾乎更換整套高壓鈉燈。

風光互補型LED燈散熱好，不會出現高壓鈉燈出現的現象，幾乎免維護。5年內才需更換一次蓄電池。

3.10 10年投資及運行成本對比

在滿足道路照明的情況下， 324國道需要734盞250W高壓鈉燈，敷設YJV-8.7/10-3x50電源電纜7公里，敷設YJV-0.6/1-4x25+1x16電纜22.5公里，20kVA路燈箱變7臺，路燈控制器7臺。

風光互補LED路燈成本及高壓鈉燈路燈運行成本對比如下：

注：（1）路燈全年平均以每天開燈10小時計算。

（2）高壓納燈按每年更換1次光源，每更換一個光源的材料和人工費約600元人民幣，鎮(zhèn)流器每2年更換1次，每次維修成本為400元人民幣。按此折算，則高壓鈉燈每盞每年的維護費為800元人民幣。

（3）LED路燈每五年更換一次電源模塊，每更換一次電源模塊的材料和人工費約300元，按此折算，則LED每盞每年的維護費為200元人民幣。

4.結束語

綜上所述，泉港區(qū)324國道的路燈全部改造為綠色節(jié)能的風光互補型LED路燈，不僅可以為政府財政節(jié)約大筆的電費支出，而且該項目實施后完成“十二五規(guī)劃”要求的減排指標是極大地促進。城市亮化不能及時跟進和完善，長此以往，對城市形象及城市品位影響極大。

目前，泉港區(qū)西海路已投入使用風光互補型LED路面照明工程，這條長達4.6公里的的路上，其路燈不需連接電網，而是“向天取電”，即使沒光照和風力，也能持續(xù)照明5天。鑒于以上計算及已實施的道路看，風光互補型LED路燈值得在全國范圍推薦使用。 [科]