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，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*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：every decade，the cost per lumen falls by afactor of 10，the amount of light generated per LED packag eincreases by afactor of 20 for a given wavelength of light，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 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，那么：现金收入=(中央+地方补贴单价)*太阳能总发电量+余电上网收入比如第一年现金收入=(0.42+0.25)*487600+0.45*48760=348634；从第 6 年开始，包括第 6 年，上海市地方补贴将不再享有3、综合收益对比设定当地市电价格：1 元/Kwh1）、投资回报期测算很明显：安装 LED 和太阳能屋顶，6 年回本并获得收益，而单纯安装太阳能板，需要 7 年时间才能回本。
2）、投资总汇报测算综合两张表可以看出：a）、单纯安装太阳能电池板，20 年时间里总效益：1390 万，初始投资成本 460万，灯具寿命按照 3 年一个轮换周期，换 6 次，耗资 12 万，相当于初始投资成本 472 万，净收益 918 万，年回报率 9.7%；b）、LED+安装太阳能电池板，20 年时间里总效益：1376 万，初始投资成本 430万，LED 灯具寿命按照 5 年一个轮换周期，换 4 次，耗资 24 万，相当于初始投资成本 454万，净收益 922 万，年回报率 10.2%注：以上计算只是显示在同等条件下，安装 LED 之后的太阳能系统与未安装 LED的太阳能系统的收益对比，我们简化了一些变量在实际计算中，我们必须考 虑太阳能电池板输出功率的衰减，一般第一年我们采取 1.5%，以后逐年按照 0.7%衰减率，另外在投资计算模型时，我们还要考虑必要的金融成本和金融杠杆 工具，更加贴近真实的投资回报末了，再额外补充几句，欢迎大家拍砖：1、以上各类计算和分析，简而言之：花小钱(LED 照明投资相对于太阳能屋顶的投资，份额很小)，办大事太阳能分布式如果辅以工作负载端节能改造，比如 LED 照明应用，投资回报如虎添翼；2、LED 照明可以发挥其易于调光调色，进一步降低能耗，从而可以进一步降低太阳能设计容量；3、未来太阳能分布式家庭，室内安装有各类节能电器，包括 LED 灯具，还有储能设施，将有一套 HEMS(居家能源管理系统)无线网络管理这些负载端，储能端和太阳能光伏发电端。
LED 灯具作为节能照明的功能可能不再是其卖点，而是将 LED 灯具作为 HEMS 这个微型网络的一个 Node 载体，收集各类信息，灯具与灯具之间进行通信组网，灯具与控制中心之间通信比如，室外灯具可以集成气温计，感知天气变化，及时发出预警信息至控制中心，控制中心自动侦测储能蓄电池容量，决定太阳能光伏板发电是否优先充蓄电池同样的 LED 路灯，将成为一个优良的传感器集成平台，成为市政管理大数据信息采集平台，更远一些，去中心化的大背景下，分布式清洁能源构建的微电网里，LED 照明也会扮演一个节能和信息摄取传输的双重角色！。