使用LED路灯的经济分析浅析

　　摘要：随着不可再生能源不断减少，煤和石油的价格不断飙涨。耗环保已经成为各国政府工作的重点，绿色城市已成为政府的主要发展目标，低碳生活逐渐成为人们的行为习惯。
　　关键词：LED路灯；经济分析；使用寿命
　　
　　前言
　　LED是英文LightEmittingDiode（发光二极管）缩写，它是半导体材料制成的组件，是一种新型的用微弱的电能就能发光的高效固体光源。
　　LED的主要优点是：节能和使用寿命长。同样照明效果的情况下，耗电量是白炽灯泡的八分之一，荧光灯管的三分之一；我国照明所消耗的电能约占电力总消耗量的1/6，如果三分之一的照明用电使用LED灯，年节电1000亿度以上，相当于一个三峡发电站的发电量。总的LED灯比传统灯具省电40-70%。
　　LED平均寿命达5万小时，是白炽灯的10倍,是高压钠灯的4倍。可避免经常换灯之苦，大大的降低灯具的维护费用。
　　城市路灯是作为我国的“用电大户”，每年消耗着大量的电能，一般城市主干道每公里每年耗电13万kwh，城市次干道每公里每年耗电8万kwh，城市支路每公里每年耗电5万kwh。节约用电应从路灯开始，应该考虑使用LED灯代替高压钠灯的可行性。
　　大功率LED光源与传统高压钠灯比较，它以超长的使用寿命，便于协调控制，颜色纯正、光效率高、发热量低、抗震、耐冲击、无辐射、安全、可靠、环保将逐渐取代传统的照明光源。
　　（1）光的利用率高
　　传统路灯光源的发光角度为360度，光源发出的光有一半以上需要通过反射照射到地面，光的利用率不高，灯具出光效率低，通常不到70%。而LED的发光角度通常情况下<180度，而且LED光源可以根据需要设计成定向发光的光源，光源发射出的光可以直接打到地面，光源发出的光几乎均可有效利用，灯具出光效率高，在设计合理的情况下，灯具的出光效率甚至能够达到90%以上。
　　（2）最适应人眼的视觉感受
　　根据中间视觉理论的原理，LED光源比现有道路使用的高压钠灯有很多优势。在周围环境明暗变化时，人眼的感觉状态也随之变化，在亮度大于3cd.m-2的明亮环境下，人眼的瞳孔较小，是中心视觉，能分辨物体的细节，也有色彩的感觉，这是明视觉；当亮度小于0.001cdm-2时是暗视觉的情况，在暗视觉下，虽然能看到物体的大致形状，但不能分辨细节，也不能分辨颜色；介于明视觉和暗视觉之间的状态称为中间视觉，汽车驾驶员夜间行驶时就处于这一视觉状态。光通量是一个明视觉概念，根据最新研究，在中间视觉状态人眼对LED光源光谱的感觉比高压钠灯光谱更加灵敏。通常在中间视觉状态下，在达到同样的照明效果情况下，不同光源的光通量需要一定的修正系数：LED光源的系数为1.6左右，而高压钠灯的系数为0.67左右。举例来讲，如果高压钠灯的测试光效为100lm/W,那么他的实际照明时的等效光效只有67lm/W；而如果LED光源的测试光能效果。光效为60lm/W,而实际照明的等效光效可达96lm/W。从这个计算中可知，单从光通量方面来讲，目前的LED路灯已经具备了节能效果。
　　（3）显象指数高
　　现有道路使用的高压钠灯的显色指数<30，而LED路灯的显色指数基本上在80以上。光源的显色指数与照度一起决定环境的视觉清晰度。研究表明，在照度和显色指数之间存在一种平衡关系。
　　(4)电源使用效率高
　　电源效率方面，目前，普遍使用的高压钠灯镇流器的功率损失在20%，也就是说一个250W高压钠灯的实际功耗为300W。而LED路灯开关电源的功率损失在10%，一个100W的LED路灯的实际功耗只有110W。从电源方面也体现了LED路灯的节能效果。
　　(4)安全、可靠使用寿命长
　　LED是利用固体半导体芯片作为发光材料做成的发光器，低电压、发热量低、可触摸、可承受高强度机械冲击和振动，不易破碎，重量轻，便于安装维护。废旧物可回收，不含汞、钠元素，绿色环保，使用寿命长等诸多优势，是其它灯具无法相比的，也被业内人士称为“第四代照明光源”。
　　LED灯虽然具有以上显著优点，但其价格昂贵，令很多投资者望之却步。是否采用。笔者认为应路灯的全寿命周期费用进行分析，从而决定是否采用LED灯代替传统的高压钠灯。
　　路灯全寿命周期费用包括建设期投资费用和后期使用费用。建设期投资费用LED灯与高压钠灯主要区别在于：①灯具的造价②电缆的造价③箱式变电站的造价，其他灯杆、管沟、手孔井及安装费等基本相同。后期使用费用LED灯与高压钠灯主要区别在于：①电费②灯具更换费用③维护费。
　　现以城市次干道为例说明LED灯与高压钠灯全寿命周期费用比较过程。
　　某城市次干道，道路长度2000米（按一个箱式变压器的供电范围计），道路红线宽度26米，横断面组成为26米=6米人行道+14米机动车道+6米人行道。路灯管沟长度约4500米，电缆长度约5080米。在机动车道两侧设11米双叉灯路灯约138套，路灯间隔30米，路口设13米球场灯12套，路段内设箱式变压器1台。
　　由于LED的功率较高压钠灯小，电缆截面、箱式变压器投资比钠灯少，但LED灯具的费用比钠灯贵，具体差别见下表。
　　后期使用费用计算
　　电费：按每天使用10小时，钠灯的灯具配件功率损耗按灯具功率的20%计，LED的灯具配件功率损耗按灯具功率的10%计。
　　高压钠灯年用电量
　　=(0.07*138+0.15*138+0.4*24)*1.2*10*365*(1+20%)
　　=175024.8(kwh)
　　LED灯年用电量
　　=(0.05*138+0.09*138+0.235*24)*1.2*10*365*(1+10%)
　　=100214.4(kwh)
　　灯具维护费用，高压钠灯的维护一般包括钠灯光源、镇流器、触发器及电容的更换费用；LED路灯只需维护驱动器，可能更换部分组件。高压钠灯每年维护一次，不包括钠灯光源的费用大约为每盏100元，灯具每2年更换一次；LED灯每4年维护一次，不包括钠灯光源的费用大约为每盏50元，灯具8年更换一次。
　　LED灯与高压钠灯的电费和维护费用具体费用见下表。
　　
　　为了方便计算，取费用计算期为8年，8年后，建设投资余值为建设投资的50%，则可以分别计算两种灯具全寿命周期的费用现值PVC，（折现率假设为8%）。
　　高压钠灯的费用现值
　　PVC钠灯=823380-823380*(P/F,8%,8)+
　　(87512.4+28800)*（P/A,8%,8）+
　　142380*(P/F,8%,2)+142380*(P/F,8%,4)+
　　142380*(P/F,8%,6)+142380*(P/F,8%,8)+
　　=2332601(元)
　　LED灯的费用现值
　　PVCLED灯=913520-913520*(P/F,8%,8)+
　　100214.4*（P/A,8%,8）+
　　14400*(P/F,8%,4)+14400*(P/F,8%,8)
　　=1905955(元)
　　PVCLED灯<PVC钠灯
　　由此可见，LED的的全寿命费用要比传统的高压钠灯的全寿命费用低，也就是说根据全寿命费用理论，使用LED灯具作为路灯光源经济上比较节约，社会效益上比较节能环保。

《使用LED路灯的经济分析浅析》

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