《十城萬盞參考》15期發(fā)表了《管窺太陽能LED燈具應(yīng)用》等數(shù)篇關(guān)于太陽能LED路燈方面的文章，對文章中的案例和觀點有著不同的理解與看法，現(xiàn)與大家一起探討。
文章對于太陽能LED路燈的應(yīng)用列舉了一些事例，第一個便是2010年11月重慶大足縣迎賓大道全長4.3公里，投資1700余萬、有著20年運營期及每年可節(jié)電87萬千瓦時的300臺自動跟蹤式平板太陽能LED路燈全線亮燈啟用。從上述事例的描述中可分析出，該路為主干道應(yīng)為6車道及以上，路燈為兩側(cè)安裝，間距30米，燈高在10米左右，每套燈造價超過5.6萬元，另從以上數(shù)據(jù)可分析出若不用太陽能LED路燈而采用高壓鈉燈的話，應(yīng)安裝功率600瓦的鈉燈(87萬千瓦時/(4150*300*1.1(鎮(zhèn)流器損耗)*1.05(線路損耗)=0.605千瓦)，再分析一下，簡單算筆帳，若全部按鈉燈建設(shè)所需費用，工程建設(shè)費用450萬元(300套燈，光源只能按400鈉燈計算，不然就違反設(shè)計標準了，每套燈1.5萬元，含土建、材料、機械、安裝和配電，配電按附近無低壓，配相應(yīng)變壓器)，每年路燈的運行維護費用300*200=6萬(每套燈200元，在江蘇已是高水準了)，每年運行電費300*4150*1.1*1.05*0.4*0.53=30.485萬元,可供運行維護(1700-450)/(6+30.485)=34.26年(即便按農(nóng)電費用每度電0.66元計算,也有28年)，遠超過20年的計劃運營期(其實前建成后2-3年維護費可以基本忽略不計的)，而這20年中其更換LED、更換蓄電池、控制器以及巡修檢查等運行維護費用還沒算在內(nèi)(太陽能LED不是免維護的，是要發(fā)生大筆維護費用的，文章后面是會具體談及)。更何況這前期多投入的約1250萬資金若按復(fù)利計算的話，成本會更高，在經(jīng)濟上極不合算。另外，從這個案例中的迎賓大道字面上理解，應(yīng)是主干道或快速路，從目前各城市建設(shè)狀況來看，應(yīng)為6車道或以上，安裝10米高度不足，應(yīng)調(diào)整為12米，間距35~40米，4.3公里長的道路上所使用的路燈數(shù)量將比現(xiàn)在減少20%~30%，工程造價、電費、維護費會更少，性價比會更高。結(jié)論1：建設(shè)地點是重慶，按我國太陽能日照區(qū)域劃分，整個四川屬于全年日照時數(shù)小于1600H的日照貧乏區(qū)，極不適宜安裝太陽能路燈(不過這也可能是采用自動跟蹤式平板太陽能的原因);結(jié)論2：在此地此路此時安裝太陽能LED路燈性價比太低，若算上運行維護費用，從費用角度則無安裝的必要。
《十城萬盞參考》15期發(fā)表的幾篇文章中，還列舉了全國路燈全部采用太陽能LED路燈每年可節(jié)約一個三峽大壩的光明前景，列舉了關(guān)于太陽能LED路燈的清潔無污染、節(jié)電、節(jié)錢、免維護等優(yōu)點，也列舉了關(guān)于高鈉壽命短的缺點等觀點，對以上部分觀點現(xiàn)階段不敢雷同，下面就以上觀點談?wù)勛砸训目捶ǎ?/P>
一、事物的發(fā)生、發(fā)展、退出有其客觀規(guī)律，有一個相應(yīng)的過程。
太陽能是地球上最直接最普遍也是最清潔的能源，太陽能作為一種巨量可再生能源，每天達到地球表面的輻射能大約等于2.5億萬桶石油，可以說是取之不盡、用之不竭。LED 具有超長壽命、節(jié)能等，從理想主義的技術(shù)角度，這的確是一項非常有吸引力的技術(shù)，它給我們描繪的應(yīng)用前景簡直可以用“完美”來形容：一次性投資，長壽命、低維護成本的LED燈具沒有電纜鋪設(shè)的成本、不受地域限制、可以像栽樹一樣方便，沒有電費開支，永不枯竭的能源無污染等等。但不是說具有上述優(yōu)點就可以馬上代替其他的光源能源，白熾燈自十九世紀發(fā)明到今天的禁止使用經(jīng)歷了一百多年的時間，雖然禁用，但將還存在較長時間。汞燈從發(fā)明到不宜使用也有不短時間了，它們在高壓鈉燈出現(xiàn)較長時間及其技術(shù)成熟后還較長時間內(nèi)共存，說明事物的發(fā)生、發(fā)展、退出有其客觀規(guī)律，有一個相應(yīng)的過程，LED、太陽能也是如此，更何況其自身還存在著散熱、污染、標準、造價、轉(zhuǎn)換率低等許多尚未解決的瓶頸問題，在技術(shù)成熟度上無法與鈉燈及其他能源方式相比，即便在政府的支持下，何談全部代替?就如一個正處于成長期的少年即便再說其強壯，也無法與一個成年壯漢相抗衡。太陽能與其它相關(guān)能源，高壓鈉燈與LED及其它可能的下一代光源如無極燈、鈉米節(jié)能燈等可能在相當長時期內(nèi)共存，在各自擅長的領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮各自的作用。隨著技術(shù)的發(fā)展，其中的一部分能源方式和光源或被逐漸替代，退出歷史舞臺，但這是一個過程，不是想當然的短期或瞬間。
二、客觀看待太陽能、LED和高壓鈉燈
太陽能與LED都處在發(fā)展期，發(fā)展期意味著技術(shù)有著可發(fā)展的先進性，同時也說明其目前還存在著一些技術(shù)上的不成熟和不足，太陽能的轉(zhuǎn)化率、蓄電池的環(huán)保與壽命等，LED的散熱及其引起的光衰問題、驅(qū)動問題、燈的控制問題等，當然還有最重要的標準問題，也可說是其致命性問題，這此都在很大程度上制約其快速發(fā)展，這些問題在相關(guān)文章中已有大量的論述，下面談?wù)劖h(huán)保等其他幾個問題。
(一)環(huán)保的問題
1、LED的環(huán)保
LED已被全球認為是已知的最高效的人造照明技術(shù)，人們普遍認為用LED燈取代傳統(tǒng)的白熾燈泡和熒光燈是一種非常環(huán)保的做法。然而，近日由美國加州大學(xué)艾爾文分校進行的一項調(diào)查顯示，使用LED的環(huán)保功效可能會被其包含的有毒物質(zhì)所抵消，該校在研究中發(fā)現(xiàn)市場上的LED燈中包含有銻、砷、鉻、鉛及其它多種金屬無素，其中部分LED燈的有毒元素已超過了相關(guān)標準，有的已超出近十倍，在美國加州的法律里已將絕大多數(shù)LED燈定義為有毒垃圾，如果使用普通填埋方法處理將會污染土壤和地下水。而如果LED燈破碎，還可能會對直接接觸的人體健康造成損害。其研究報告中還指出雖然LED未來的能效非常高，但它絕非是完全環(huán)保的選擇，要重視其蘊藏的潛在的危險。如何進行技術(shù)突破，減少污染將是LED下步發(fā)展進程中應(yīng)著重考慮的問題。
2、太陽能的環(huán)保
在替代傳統(tǒng)能源、采用太陽能綠色能源時，不能只看見了這些能源的優(yōu)點，忽略了它們在制造過程中對環(huán)境的污染。資料顯示，現(xiàn)在光伏發(fā)電是環(huán)保產(chǎn)業(yè)，但光伏電池所用的多晶硅在提煉過程中，耗電量卻比“電老虎”之稱的電解鋁還要高，此外，多晶硅生產(chǎn)過程中如果未處理好，還會排出四氯化硅、氯化氫、氫氣等尾氣。四氯化硅如果不作處理，就會溶解為鹽酸等物質(zhì)，污染土壤。目前，很多地方?jīng)]有意識到光伏電池的危害，盲目上馬，對環(huán)境造成了極大的污染。另外短壽命的蓄電池的環(huán)保也是當前存在的一個大問題(雖然有新的有較長壽命的蓄電池技術(shù)出現(xiàn)，但環(huán)保與成本問題還沒解決)
(二)節(jié)能問題
節(jié)能的目的主要是最大限度的減少地球資源的浪費、拓展新型可再生能源的利用空間。在采用任何一種新技術(shù)、新能源時，必須考慮能源使用與環(huán)境何護之間的關(guān)系，才能現(xiàn)真正的節(jié)能，僅僅簡單、片面地以能源的產(chǎn)出或者運行維護費用作為節(jié)能的衡量標志，看運行的一次能耗形式，不考慮這種能耗形式在制造以及轉(zhuǎn)換過程的能耗情況;不考慮能源使用以后，維護環(huán)境、處理廢棄料等相關(guān)事宜，不給子孫后代預(yù)留余地，就會從根本上違背了綠色節(jié)能的初衷。
高效節(jié)能意味著以消耗較少的電能獲得足夠的照明，從而明顯減少電廠大氣污染物的排放，達到環(huán)保的目的。太陽能和LED表面看起來在一些方面省電，但我們看待節(jié)能要從整體、系統(tǒng)、全面的來看待，如果在其生命周期內(nèi)，其節(jié)約的能源(電費和相關(guān)消耗的人工、材料、機械費可折合成相關(guān)能量)要超過研究、加工、制造其所消耗的能量，才是真正的節(jié)能，如果達不到只能是表面節(jié)能或從國家意義上來講其實是不節(jié)能，不能只局限于表面現(xiàn)象。所以看待其是否節(jié)能，要從頭算起(壽命周期內(nèi)的、現(xiàn)階段的、太陽能和LED是否真正節(jié)能，筆者也在調(diào)查、采集中)。
(三)壽命問題
許多廠家在宣傳LED與太陽能時，都談到了壽命問題，LED光源稱為長壽燈，意為永不熄滅的燈。固體冷光源，環(huán)氧樹脂封裝，燈體內(nèi)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。太陽能電池板也有著25~30年的壽命。而一提到高壓鈉燈就只有3、5千小時壽命。下面對以上三種壽命進行分析。
筆者在路燈維護和設(shè)計一線工作了較長時間，對鈉燈的壽命做過相關(guān)的統(tǒng)計，以國外品牌國內(nèi)合資生產(chǎn)的250鈉燈為例，筆者所在城市在2003年3月份安裝了一條路134套250鈉燈(燈高12米，電壓223~230伏，功率因數(shù)0.9左右)，至2008年上半年5年時間共更換燈泡65只(其中還包含其它原因損壞的2只)， 按壽命的算法，這差不多也到了燈泡的平均壽命了，其運行小時數(shù)達到了4150*5=20750小時，雖達不到其標稱的24000小時，也差不多了。高壓鈉燈處于技術(shù)成熟的改進期，性能穩(wěn)定、壽命在1.5~2萬小時左右，國際、國產(chǎn)的品牌都不錯。
LED使用壽命可達6萬到10萬小時，這只是指LED芯片的壽命，LED路燈的壽命受散熱、排列和驅(qū)動電源等方面的影響，壽命并不高，目前驅(qū)動的壽命只有1萬小時多點，質(zhì)量差的電源壽命更短，而且損壞后可能會直接燒毀LED燈珠。有的廠家宣稱其LED路燈能達到3~5萬小時壽命的說法也值得商榷，3~5萬小時也就是說要運行7~12年(按路燈每年正常應(yīng)運行4150小時)，LED路燈自04、05年左右開始投入道路照明，也就6、7年時間，可誰見過6、7年后還在正常運行的LED路燈，更別提太陽能LED路燈了。當然，從長遠看，LED路燈在解決了散熱、排列和驅(qū)動電源等方面的技術(shù)問題后，其壽命可遠超現(xiàn)在的鈉燈。
太陽能照明系統(tǒng)中的壽命問題主要是蓄電池的壽命問題，目前較好的GEL電池，其100%DOD循環(huán)壽命也就600次左右，其他的包括電池板、逆變器、控制器等也存在不同的壽命問題，這個大家都知道，這里不提了。
(四)維護問題
很多文章都提到太陽能LED路燈免維護或在其生命周期內(nèi)免維護，其實這只是廠家的宣傳而已，要真是這樣，全世界的路燈維護工人都要失業(yè)了，實際上現(xiàn)階段太陽能LED路燈的維護量相當龐大。
1、現(xiàn)階段太陽能設(shè)施的維護。太陽能路燈與普通路燈相比除了在設(shè)計、安裝等方面要求較為特殊和繁瑣外，其維護也有著特殊的要求，以太陽能電池板為例，平時維護中要檢查太陽能電池板的方位角;有無樹枝、樹葉或其他外來物(如鳥糞，若有必須立即清除，以防熱島效應(yīng)，損壞電池板)直接遮擋;是否在其他物體的陰影區(qū);表面是否有裂紋、積灰、臟污;單體是否有龜裂、連線是否平整都是檢查范圍。而蓄電池則是維護中的最大困難，太陽能蓄電池等設(shè)備通常安裝在燈桿底座內(nèi)(安裝在手井內(nèi)不利于電池的透氣、防水和防盜)，因其體積較大，不可能在燈桿底座上加開大有電器門以供更換修理(電器門尺寸過大，將嚴重危脅燈桿安全，同時對設(shè)備安全也帶來很大隱患)，只能加大底座體積，若需維護和更換時一般都將燈桿拆除吊起，工作完畢后再重新安裝上去，而目前正常蓄電池的使用壽命在2～3年，在其壽命周期內(nèi)還要經(jīng)常檢查蓄電池的充電放電情況，隨時觀察電極或接線是否有腐蝕或接觸不良之處?？梢韵胂筮@個工程量是多么的龐大。
太陽能照明裝置除了電池板還有控制器、逆變器、光控設(shè)備等遠比鈉燈復(fù)雜， 因此，為了保證太陽能照明裝置的的持續(xù)運行，檢查維護通常是以一周為一個周期，在白天和夜晚對每一個裝置至少各巡視一次，大風(fēng)、大雨、大雪或雨季過后要立即檢查電池板是否發(fā)生位移(電池板掉下來可不得了，要出安全事故的)、控制室內(nèi)和蓄電池室內(nèi)是否進水、積水，雷雨后要重點檢查裝置是否正常工作，其充放電控制器是否損壞等等。每年的秋季還要對裝置進行全面檢查，特別是要清潔、擦拭照明燈具和太陽能電池組件的透光部位。不解決太陽能照明系統(tǒng)中存在的光電轉(zhuǎn)換率、蓄電池的體積與壽命等主要問題，其維護量將遠遠超過高壓鈉燈的維護量。
2、現(xiàn)階段LED路燈的維護。LED路燈的維護涉及到很多相關(guān)方面，其中標準化、模塊化、插撥式、散熱、驅(qū)動電源等在以前的文章和其他作者的文章中多有論述，這里不再一一列舉，下面談?wù)劰庠锤鼡Q時間所涉及到的問題、困難及以后有可能采取的辦法。
LED燈具的照明光源大多是由1瓦左右LED顆粒(目前很少有用大功率10W、20W以上LED燈珠)通過二次配光組成，顆粒的損壞量很難不通過儀器而只通過肉眼進行判斷，而且壞多少才能采取更換措施呢?這給維護工作帶來了很大的難題，嚴重制約了維護的速度。另外隨著技術(shù)的發(fā)展，LED面臨的標準化、模塊化、插撥式、散熱、驅(qū)動電源等技術(shù)瓶頸的的不斷攻克，標準性、統(tǒng)一性、兼容性的不斷完善，LED路燈的壽命不斷逼近理想化，其發(fā)出的光通量程度或者說光衰限度，將成為LED路燈維護面臨的最大問題。
LED光源在運行一段時間后，其光通量在下降，光衰一步步加大，光衰到一定程度，到了已不能滿足道路照明照度或亮度的最低要求時，如果不更換，將嚴重影響照明水平，對交通、行車造成了非常大的安全隱患，隨著光衰程度的加大，其隱患危險性也越大，當然城市夜景照明效果也在下降; 但仍在發(fā)光、還在運行的情況下，如何判斷其發(fā)出的光能量或其光衰程度已不能滿足道路照明照度或亮度的最低要求，達到必須更換的程度?若是拿照度計每盞燈挨個進行測試，這種工作維護方式一方面給維護人員在工作時帶 來相當大的危險，另一方面工作量極為巨大，需要投入大量的人力、機械，相關(guān)照度計或亮度計的設(shè)備投資也不少，對于維護單位來講是無法忍受的;若采用照度或亮度測試車，雖然方便了點，但對于每盞燈來講，其測試是粗略的，測試完后才能統(tǒng)計、匯總可能需要更換的路燈，再將路名、桿號、功率大小、類別(是機動車道燈還是非機燈)等情況反饋給維護人員，再組織維護工作，時間周期也不短，手續(xù)繁瑣，維護的及時率也不會很高，同樣投資一臺照度或亮度測試車，設(shè)備、運行費用也不低，固定的人員也不少。
如何解決LED路燈光衰量控制(就是光衰到一定程度、已不能滿足道路照明的最低要求時，自動停止其運行，等待更換的光源控制方法或設(shè)備)是以后將面臨的一個大的難題，是解決其維護量的關(guān)鍵。
三、適度、適地的推廣太陽能LED路燈。
在太陽能光伏發(fā)電技術(shù)和LED高效照明技術(shù)高速發(fā)展的形勢下，太陽能路燈和太陽能LED路燈也在廣大城市和農(nóng)村得到了推廣和應(yīng)用，但同時也暴露出其存在的一些缺點和不足，特別是在城市道路主干道上的應(yīng)用，其照度和連續(xù)陰雨天條件下的可靠性及平時維護中都顯得不盡如人意，這其中的原因主要是太陽能電池轉(zhuǎn)換效率只有17%左右，而道路照明太陽能電池要求的功率較高，同時相關(guān)配套設(shè)備質(zhì)量、壽命還達不到相關(guān)要求，都是造成不盡人意的原因，困此其存在的、暫時沒有解決的困難沒有解決之前，安裝太陽能LED路燈要適度、適地的進行。
1、因地制宜安裝太陽能LED路燈。首先，日照不足或貧乏區(qū)不宜安裝，高樓大廈林立、行道路高大的城市盡量少安裝或不安裝;其次，太陽能LED路燈其所提供的電能目前不能滿足快速路、主次干道及迎賓道的照度需求，建議城市若安裝，則適宜安裝在庭院、公園、綠地或景觀里，這些地方陰雨天的晚上人員稀少，甚至無人。燈光暗點或無燈光沒有大的影響。若在城市內(nèi)道路上安裝，建議采用與市電互補照明的方法，采用這種方法只需要考慮一年中日照最長、而夜晚需要照明時間最短時間段的電能需求就可以了，其余的可由市電進行補充，太陽能電池效能得到最大的利用，蓄電池容量可以使用最小，系統(tǒng)成本最少而且太陽能系統(tǒng)有可靠性可以達到最高，特別有利于在城市原本就敷設(shè)了照明電纜的道路上進行太陽能LED路燈的改裝，對于路燈采用雙回路供電的的城市更有利。當然采用太陽能與市電互補要做好相關(guān)的工作如要考慮不同道路的照明維持要求、市電切入的點的選擇等。第三，在城市外效區(qū)、農(nóng)村、海島、景區(qū)、山頂?shù)入娫聪∩俚貐^(qū)或救災(zāi)應(yīng)急照明中可適當安裝太陽能LED路燈，可解決照明有無的問題。
2、適度地安裝太陽能LED路燈。太陽能和LED都是新技術(shù)、新能源、新光源，注定將在未來占據(jù)重要地位，但仍處于發(fā)展階段，存在發(fā)光效率低(目前低于高壓鈉燈140LM/W)、光衰大、光色不一致、色溫偏差大、二次配光處理水平不高、驅(qū)動電源設(shè)計不盡完善，其壽命遠低于LED自身壽命、太陽能電池轉(zhuǎn)換效率低、蓄電池的使用壽命短、同步控制困難等諸多問題有待解決。我們應(yīng)客觀、理性地看待太陽能LED照明的發(fā)展、成長，看好其未來前景，采取積極熱情的態(tài)度，支持和促進其發(fā)展，并在應(yīng)用中改進、提高，同時太陽能LED路燈雖然現(xiàn)階段存在不足，但還是有其獨特的優(yōu)點，例如太陽能LED照明在一些特定場合(海島、景區(qū)、山頂、偏遠地點等)的應(yīng)用，在景觀照明(庭院燈、草坪燈等)方面以及今后可能推廣的太陽能系統(tǒng)區(qū)域網(wǎng)內(nèi)集中采供電應(yīng)用(無錫已在測試運行中)等方面，優(yōu)勢仍然明顯，示范應(yīng)用也有積極意義。但不應(yīng)盲目、無序的推廣。成長需要一個過程，如果不能正確地對待LED照明，現(xiàn)在就談大規(guī)模應(yīng)用將可能會出現(xiàn)投資過大、投資浪費，為將來留下的太多隱患的問題。
結(jié)束語
筆者不是太陽能LED路燈的堅決反對者，也不是高壓鈉燈的絕對支持者，只是認為在相關(guān)技術(shù)尚未完全成熟的時候，就開始大力倡導(dǎo)使用，顯然操之過急，過熱的太陽能和LED浪潮會影響決策者對其缺點和不足的考慮，將導(dǎo)致重復(fù)建設(shè)，資源浪費，給以后的運行維護帶來非常嚴重的后果，對這兩種技術(shù)的發(fā)展會產(chǎn)生負面影響。寫這篇文章主要是想在這股熱潮下，我們不光要看到其長遠的未來，也要看到其現(xiàn)階段存在的不足，更理性、更客觀一點，如能為太陽能和LED的健康發(fā)展貢獻點力量就心滿意足了。
妮子
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