公路隧道太陽能照明系統研究報告簡本一、項目研究目的意義由于我國山地眾多,幅員遼闊，為了縮短公路里程,提高運輸效益,節省用地和保持生態環境，公路建設中越來越重視隧道建設.公路隧道具有其功能特殊性，確定了其建設復雜性.照明系統是隧道機電工程中最重要的設施之一，也是整個隧道機電工程總投資最大的一個系統.公路隧道照明，不論白天還是夜間都很重要，并且白天照明問題比夜間更復雜。為了滿足公路隧道運行要求，隧道燈具應適應公路隧道使用特點，節約能源，提高照明效果，保證行車安全性、舒適性，能有效地進行營運管理。隨著我國公路建設的快速延伸，地形復雜、人口稀少地區電力資源貧乏，電力成本巨大的問題日益突出，尤其是公路隧道照明系統的供電問題更趨嚴重。依據國家規范400米以上的公路隧道需設照明設施，因此開發一種既可降低工程造價，又能降低運營管理成本的適應此發展需求的公路隧道太陽能照明系統就已十分迫切.為了能夠利用豐富太陽能資源及有效的太陽能技術,為西部及邊遠地區公路隧道提供一種有效的照明及供電手段，保障公路隧道運營安全,提高公路隧道交通安全可靠性和有效性，項目組在國家交通部和吉林省交通廳支持下進行了《公路隧道太陽能照明系統研究》。本項目研究的主要目的是設計制造能耗低而適宜公路隧道的照明系統及研究與其匹配的太陽能供電系統.二、國內外技術現狀公路隧道照明研究現狀目前全國已建和在建公路隧道已達1000多公里，并以飛快的速度發展。但公路隧道安裝照明系統的非常少，大都不設置照明或設置照明系統并不使用，因此照明質量非常低。我國公路隧道照明燈具研制起步較晚，基礎較差，特別是針對隧道照明燈具要求和特性方面的深入研究極其缺乏，設計、制造的燈具與國外存在較大差距。近年來，雖然復旦大學、上海燈具研究所、重慶交通科研設計院、浙江交通規劃設計院等少數單位擁有研究條件和一定試驗設備，重視隧道燈具研究外,大部分燈具廠家沒有公路隧道燈具研究條件和試驗設備，自主開發隧道燈具能力差。國內隧道燈具廠多為小廠或主要從事其他領域照明器材生產，技術、工藝和裝備落后，生產分散，專業化水平低，效益不高.2004年交通部提出了《公路隧道太陽能照明系統研究》并在西部發展科技項目中立項，要求國內企業研究以降低照明系統功耗為支撐,滿足太陽能供電需求的基礎上改進燈具。公路隧道燈具的開發方面缺乏足夠認識和必要投入，與國外照明電器工業生產集中度相比，遠未達到應有的經濟規模；另一方面國內使用的隧道燈具大多存在光帶窄,配光質量不夠，能耗高,質量穩定性差，壽命短，檔次不高的問題，直接導致公路隧道照明效果不佳，不能滿足公路隧道照明要求，嚴重影響行車安全性。隧道照明的光源應滿足隧道特定環境下的光效、光通量、壽命、光色和顯色性要求;同時還能保證在汽車排放形成的煙霧中有良好的能見度。隧道照明的效果必須依靠可靠的光源來實現。公路隧道一旦投入使用，正常狀態下照明系統幾乎處于長期點亮狀態，因此選擇一種適宜的光源,是隧道照明的重要環節。公路隧道照明通常依據現行規范把隧道分為入口段、過渡段、中間段和出口段設計,其中過渡段有兩個，分別設計在中間段前后。各段的長度和照度從全年行車安全要求出發,對洞內最大照度的設計是以全年洞外最大亮度和最高行車時速來確定隧道內各段的燈具功率和燈具分布密度.實現照明自動控制的也是非常有限的控制，通常因線路布線回路的限制，只能做到2~3級人工或自動控制，對于如天氣、車速、車流量等參數只是在設計階段給予以最大值考慮，最終各段照明的長度和照度也始終是處于最大值狀態。對于天氣、車速、車流量等時變參數無法從宏觀上對整個隧道的照明系統進行自適應方式的調節控制。因此，從這一點上講,目前這種傳統設計與使用的隧道照明系統存在著大量電能的浪費問題。LED照明研究現狀國外研究現狀近年來，隨著國外LED技術研究水平的不斷提高，相關照明研究也逐步深入。在LED技術研究方面，美國波士頓LightResearchCenter研究中心研發出了一種藍、黃波長的半導體光源，其所發出光令人感覺為白光。這種LED光效與目前市場上LED相比高10倍甚至更高，但目前尚未商品化。另一公司0SRAM0S公司開發的薄型MD，只有6mm高,沿邊安裝（s5de—mounted)將光射入一個導光材料（Hght—guidemateria），其光均勻地分布表面。這種模塊可以為燈具廠生產商所用，內置于產品，作通道、走廊、劇場或影院座號定向照明，其模塊能耗從一瓦到幾瓦不等。由于國外政府在節能環保的巨大壓力下,采取相關政策鼓勵和推廣LED照明產品應用。美、日、歐盟等發達國家皆由政府成立專項，編列預算與計劃推行：日本的“21世紀光照明”計劃從1998年～2002年,耗費50億日元推行半導體照明;美國的“國家半導體照明計劃”從2000年～2010年，投資5億美元；歐盟的“彩虹計劃”，在2000年7月啟動,通過歐共體資助推廣應用白光LED。而對LED相關產品，奧地利照明設計公司采用14000只白光和彩色LED混合照明整個房間，光照水平達到600～700Lux，足夠一普通辦公室照明.用計算機計算白光、藍光、藍／綠光、琥珀和紅光二極管混合效果，以獲得2500～3000K暖色溫，其顯色指數非常接近最好的熒光燈。在瑞典,SwedZshNationalRoadAdminZstration采用LED作交通信號燈,以減少對發熱量大的傳統交通信號燈的需求.2005年,美國、日本、歐洲八大集團公司共同組成的固態照明系統及科技聯盟ASSIST制定了“普通照明用LED壽命”技術標準，規定了普通LED壽命的定義、器件和系統測量方法.2005年12月日本出臺改善與提高能源使用的促進稅法,明確規定企業或機構使用LED照明取代白熾燈照明,可獲得投資額130%超額折舊，或者是投資額7％的稅率減免。歐盟2006年7月開始實施ROHS法案（全稱是《在電子電氣設備中禁止使用某些有害物質指令》），限制含汞的熒光燈管的使用；美國加州立法者提議到2012年實行白熾燈禁止令；2007年2月澳大利亞政府宣布將逐步淘汰白熾燈。國內研究現狀國內LED僅處于照明應用的初級階段，為使LED真正進入照明領域，產業界還要做很多工作.目前在國家“863”計劃新材料領域資助下,LED產業取得了重大的進展,氮化鎵基半導體材料和器件實現產業化.一些科研院所，如中國科學院物理所和長春光機與物理所、北京大學、北京有色金屬研究院、石家莊十三所等單位也相繼開展了這方面的研究工作。目前已取得了可喜的進步,正在縮短與國際先進水平的差距.當前市場上的白光LED大都是國內LED廠家采用進口芯片和熒光粉自行封裝的。由于技術力量和自主開發能力薄弱,藍光芯片的選用和白光LED的性能受到一定限制和影響。目前，半導體照明燈已逐漸對傳統照明燈具發起了挑戰，已有幾家著名公司先后推出此類光源樣品。由于技術、工藝、生產成本等因素的影響,目前應用最多的是光轉換型，其次是多色組合型.以發展的眼光來看,多量子阱型和“光子再循環”當是未來的發展趨勢.但由于技術限制，生長不同結構的量子阱相對困難得多，在短時間內還不能產業化.在我國LED起步于二十世紀七十年代,至今已三十多年。全國約有100多家企業，其中95%廠家都從事后道封裝生產，所需管芯幾乎全部來自臺灣地區或從國外進口。通過幾個“五年計劃”的技術改造、技術攻關、引進國外先進設備和部分關鍵技術，使我國LED的生產技術已向前跨進了一步.我國臺灣地區是世界LED及管芯的主要產地，年產LED約40億只，產品品種規格齊全，性能達到或接近世界先進水平，所生產的管芯也大量出口日本等國。目前，一方面我國是照明燈具產業的大國，對于半導體LED產業鏈經多年發展已相對完善，具備了一定基礎，另一方面政府和業界適當協調,發展半導體LED照明事業大有可為。光伏發電研究現狀我國光伏供電系統研究主要包括太陽能電池、逆變器、控制器等相關開發。近年來，太陽能電池研究主要集中于太陽能電池用材料研究和國產化，其研究機構主要在大學和研究所，如北京市太陽能研究所、信息產業部第18研究所、上海811研究所、中科院半導體所、上海交通大學、四川大學等等。自2005年以后，光伏產業快速發展，質量和產量提高迅速,2008年光伏組件產量已居世界第一，隨著硅材料解決和薄膜太陽電池的發展，價格迅速下降，為大規模應用創造了有利條件。國內企業研究和開發能力迅速增強，已有多家單獨或以產學研結合方式建立了研發中心［1]。太陽能電池是光伏發電系統的一個重要組成部分，其封裝用材料EVA膜及PVF復合膜等的改性、絲網印刷用漿料國產化等研制已經開展.隨著太陽能電池的逐步成熟，與之配套的儲能產品—蓄電池的研發也漸漸引起重視,但市場上蓄電池仍然缺乏全部滿足以下要求的產品：耐過充電和過放電能力強;比能量盡可能高；維護簡單,不需要補水；無酸霧溢出，無需隔離放置；低溫性能好（野外使用，無人值守)；價格便宜.這是由于國內目前很少開展這方面工作，導致了太陽能和風能發電系統專用蓄電池存在一定問題，尚須進一步研制開發。光伏供電系統建立后，控制器好壞將影響系統功效發揮是否充分，尤其國內與國際的技術水平在小型戶用電源控制器上尚有一定差距,主要原因并非技術能力,而是戶用電源集成商迫于市場競爭的壓力,不肯選用高檔控制器。如上可知，我國光伏供電系統尚需不斷改進，以提高普及應用能力,滿足無供電條件或條件不好時照明系統應用。在此背景下,國家科技部通過《國家科技攻關計劃》、《863計劃》、《973計劃》等支持較大的光伏研究課題，以支持光伏產業發展。三、項目研究內容及技術路線研究內容現場勘察公路隧道的地形、地貌，收集溫度、濕度、太陽能和風能資源、災害性氣象、地理特點以及車流特點；研制與車流相關的信息化智能照明系統,采用動態節能照明,滿足標書要求;采用白光、黃光和紅光 LED經過配色后作為隧道照明，尋求最合理配色研究；滿足區段照明亮度分布與LED帶狀燈配置的合理性研究;適應招標文件要求車速下的LED燈亮度及允許亮度變化時間研究；聲控/光控/紅外線控制相結合的智能/節能型LED信息控制系統研究；各區段地面亮度自動檢測信息系統研究；全直流供電系統及交直混合供電系統可行性比較研究；減少隧道內表面吸收,增加反射(如地面涂白漆），對適應性及節能效果影響的研究；進行滿足智能化照明系統的太陽能發電/風力發電/油機發電/蓄電池合理匹配的研究;研究太陽能供電系統和照明系統的遙測、遙信、搖控“三遙”系統，增加整個系統的安全性、可靠性和先進性。技術路線本項目研究主要從國內外研究現狀分析入手，從照明系統、太陽能供電系統、試驗室模擬試驗、工程設計與實施等四個方面進行研究。1、進行公路隧道太陽能照明系統的研究。這部分研究，主要包括:公路隧道照明光源、燈具和智能控制系統等三部分。2、根據公路隧道照明系統的配置功率，進行太陽能供電系統研究。這部分研究主要包括:試驗室試驗監測、國內類似工程對比分析、供電系統優化配置等三部分。3、進行試驗室模擬試驗。試驗室模擬試驗根據上面的研究成果,搭建了包括照明系統、智能控制系統、光伏系統三部分的試驗室模擬系統。4、根據研究成果進行依托工程的設計和實施。四、項目的關鍵技術LED性能特點照明燈具點陣布設合理性通過光學計算，解決LED參數離散性問題,使LED照明燈具點陣布設距離最合理，照明效果最好。LED光源為點光源，中心照度較高,邊緣則銳減，因此在使用時中心亮度過剩，白白損耗。在實際應用中，LED一般都是直立安裝,其光線近似為以LED發光中心為頂點,以LED的光軸為中軸的倒圓錐體，因此LED分布位置直接影響照明效果。單個LED相互間距離減少時，區域疊加面積增大，亮度提高,反之則小。相鄰LED混合時,根據其相互間距離，混合分布可產生一個或多個波峰，而使得局部亮度高.附近LED的光也有一部分射到該區域，但由于強度很小,對波峰和波谷的影響很小。當相鄰幾個LED產生一個很強的波峰時，可以將這幾個LED看作一個發光單元。故在排列LED管時，應使各發光單元分布均勻，分布距離適當.電路設計過程中，綜合點光源疊加后電壓、電流影響、亮度水平、照明穩定性等諸多因素，研究合理匹配電路,以實現減低功耗,提高光效目的。利用智能控制系統降低能耗的研究利用智能控制系統采集各種傳感器信息,經過計算，通過照明控制執行組合對隧道各個區段的亮度和照明燈具亮、滅時間進行控制,同時通過GPRS模塊將有效信息傳送到遠程監控數據中心服務器處,管理人員可以監測到各種數據，并能根據這些數據進行人為的控制。它利用時下覆蓋面最廣的GPRS公共信息網進行數據傳輸，它可以提供高于固定因特網速率的無線數據接入方式,由于GPRS具有保持永遠在線的功能,使系統能夠實現實時動態監測。利用太陽能供電系統中太陽能板在不同太陽光照射變化的規律，選擇太陽能板做為亮度計，建立各區段地面亮度自動檢測系統.在實體工程中，采集太陽能變化規律，做為判定各區段地面亮度的基礎，從而實現能耗控制，完成太陽能供電系統與照明系統功耗合理匹配的研究。五、項目的主要成果照明系統方案論證、設計及試驗的研究電路設計在電路設計過程中,綜合點光源疊加后電壓、電流影響、亮度水平、照明穩定性等諸多因素,研究合理匹配電路，以實現減低功耗，提高光效目的。研究保護電路，減少LED串聯、并聯引起的多點損壞。LED點陣布設是多個LED通過串聯、并聯組成的陣列，在使用過程中只要有一個LED短路或開路，都會導致整條或多個LED熄滅.分析電路設計和電路布局合理性，研究散熱方法，以提高LED使用壽命和保持良好工作狀態.LED管芯結溫超過標準限定值，將導致不可恢復性光強衰減.為解決這一問題，從電路設計和布局著手研究,提出合理設計方案以促進LED保持良好工作狀態、使用壽命延長.研究交/直流電源對LED影響,選擇適宜的電源方式.LED供電方式不同，將影響使用性能，尤其是交流供電本身有變頻易引起LED閃爍，因此選擇合適的LED可以提高照明效果。研究防止燒毀部分LED的合適驅動電路。LED點陣布設由多個LED管組成，在使用中偶爾會因能量集中而燒壞部分LED,合適的驅動電路可以一定程度上減輕相關現象的發生.不同密度照明單元密度調低后,照明燈具照度降低，功率減小，但電路板燒焦現象仍未根本解決,研究人員分析認為點光源運行中工作電流迅速增加，溫度上升是導致電路板燒焦和點光源老化的原因。改進后照明燈具通過電路上改進，研究人員既解決了散熱問題，又使其工作電流比原設計方案降低了近10mA，整個公路隧道照明單元功率6W左右，降低了功耗,從而使公路隧道照明太陽能供電系統低成本應用成為可能。照明燈具設計照明燈具是指能透光、分配和改變光源分布的器具，包括除光源外所有用固定和保護光源所需的全部零、部件，以及與電源連接所必需的線路附件。不同場所對燈具要求不同,本項目燈具應用在公路隧道中，要求具有較強耐腐蝕性，不易老化，防潮、防噴流.項目組從三個方面入手，一方面解決電路板安裝及拆卸方便性,另一方面針對走線、散熱、防潮性能設計，最后透光材料選擇，從而研制的照明燈具達到安全防護等級，散熱良好，拆卸比較方便，滿足了使用要求。第四代燈具太陽能供電系統研究及方案設計的研究本項目根據當地太陽能資源，實現光伏發電；同時，對照明系統進行智能控制，以降低功耗，從而為解決太陽能供電系統在特定時間內的嚴重虧電問題奠定基礎.本項目針對不同混合光伏系統計算，分析柴油發電機、風力發電機為輔助電源滿足惡劣天氣下系統電力需求的成本和效果，選取有利方案保證隧道內照明系統供電。太陽能光伏發電輔助小型油機發電“太陽能光伏發電輔助小型油機發電“三遙”智能控制儀蓄電池儲能LED照明燈公路隧道太陽能照明系統結構圖太陽能供電系統主要包括光伏組件（陣列)、蓄電池、逆變器、控制器：光伏組件：把太陽能轉換成電能的裝置接線箱：匯總太陽電池組件的配線。內裝有防雷器、回流防止器和開關等。充電控制器：蓄電池的過充電保護裝置。逆變器：將直流電轉換成220V50Hz的交流電.內裝輸入電壓控制、過載保護裝置等。蓄電池:電能儲藏裝置.根據吉林省年日照時數大于2000h，輻射總量高于586kJ／cm2·a，是我國太陽能資源較豐富地區的特點,本項目采用混合光伏系統.公路隧道太陽能照明系統研究中照明系統為直流220V供電,因此其供電系統不需要采用逆變器進行直交流轉換。選擇太陽電池組件時，要求有一定的標稱工作電流輸出功率,工作壽命能正常工作20—30年，有足夠的機械強度,能經受在運輸、安裝和使用過程中發生的沖突、振動及其它應力，組合引起的電性能損失小，成本低。室內模擬試驗的研究智能控制系統智能控制系統根據車流狀況和隧道口照度適時調整隧道內照明狀況,以滿足交通部關于隧道照明的要求，同時可以將隧道內各種狀態通過GPRS傳送到中央控制計算機上，方便統一管理。三遙系統實驗用干電池、可變電阻制作成一個簡單的模擬電路，這個電路用來代替實際電路中從電流/電壓傳感器輸出的0～5V信號。記錄該電路輸出的電壓和遙測的結果，并進行對比。該實驗驗證了基于GPRS技術的遙測系統的可行性。車流控制照明實驗用計算機發出仿真車流信號，并以此信號控制隧道照明.本實驗主要驗證照明控制邏輯的正確性,并檢驗軟件的質量六、項目的依托工程依托工程的實施地點選擇在位于吉林省靖宇縣內的朝長公路花園隧道。朝長公路花園隧道，是山嶺區二級公路隧道，全長824米，計算行車速度為40公里/小時，設計交通量5469輛/日。其地理位置在東經127。05°，北緯42.30°。隧道所在地歷年各月平均最低氣溫-18。7℃,極端最低氣溫為-37。7℃，最大凍深為126cm，最大平均自然風速3。6m/s，最小平均風速0.8m/s，洞外自然亮度3000cd/m照明系統設計總功率為8千瓦，太陽能供電系統21KW.在試驗工程開始前，項目組對燈具進行改進,每盞燈功率為6W左右。824米隧道設置燈具812套,總功率近5.4千瓦,經計算太陽能供電系統為18千瓦.朝長公路花園隧道全長824米,試驗工程采用LED太陽能電源系統設計將針對朝長公路花園隧道照明工程的實際情況（地理、氣象及負荷等條件)，在首先保證系統安全、可靠、負荷能夠滿足正常使用的前提下，使系統各部分的容量設計達到合理配置。通過對相關隧道減光設施的調研，參照國內減光設施設計理念，依據公路隧道照明設計規范，對朝長公路花園隧道依托工程進行了設計，為了加快項目進度，在小盤嶺隧道進行了實施。小盤嶺隧道減光及隧道內照明效果左圖為小盤嶺隧道減光設施。方案采用了陽光棚設置，通過側面漏光解決洞口亮度漸變。在小盤嶺隧道實施后，減光效果并不理想，未達到減光效果.在朝長公路花園隧道洞口兩側均為彎道，不適宜進行減光系統實施，因此本試驗工程未進行減光系統實施，并參照復興東路隧道減光段設計,對依托工程減光設施進行改進，為以后其他工程應用奠定了基礎.太陽能供電系統照片安裝照明系統后的花園隧道依托工程充分利用了LED長壽命、能耗低的特點，成功地解決了公路隧道照明系統能耗過大,太陽能供電成本較高的問題;較好地采用了項目室內試驗中積累的太陽能供電系統配置指標，解決了實際工程中公路隧道照明系統太陽能供電系統配置優化問題，既保障公路隧道照明質量,又降低了工程造價，對依托工程起到了良好的支撐作用。通過依托工程的修建，以及對其一年的觀測和監測，不僅驗證了室內試驗研究成果，并且解決了室內試驗研究成果在實踐工程中推廣應用的關鍵技術問題，加速了研究成果的轉化，完成了項目合同規定的內容，實現了預期目標。七、經濟、社會及環境效益分析社會效益在2001年以后，中國經濟發展迅猛,電力需求以每年超過20％的速度增長,2003年全國出現電力供應嚴重不足的現象.按照目前的經濟發展趨勢和中國的資源情況，2010年電力缺口將達到6%，2020年則會增加到11%,因此僅僅使用煤電、水電、核電是不夠的，需要由可再生能源如太陽能光伏發電來補充和緩解，因此光伏發電越來越引起人們的重視。光伏發電不僅有投資規模較小，養護費用低,使用周期長等特點，而且還具有保護環境，無污染的特性,因此具有顯著的社會效益。光伏系統應用，更好地保護了生態環境隨著全球很多地區氣候變暖，自然頻繁發生，酸雨范圍越來越廣等現象的出現,人們逐漸認識到保護環境，防止污染已經到了刻不容緩的地步。僅CO2全球每年排放量就超過500億噸，并且在不斷增加。我國目前能源消費只占世界8%-9%，并且利用率不高，以燃煤為主，煤炭所含的硫等有害成分很高。我國SO2排放量占世界的15.1%,為世界第一；CO2排放量占世界的13.6％，列世界第二。因此備受世界關注。我國必須作出巨大努力，來改變這種狀態，太陽能供電系統的使用對于減少污染具有重要意義。安裝1kW太陽能光伏發電系統，每年可減少CO2排放量約2。3t。扣除在生產太陽電池及設備的過程中所消耗的電力，可至少相當于減少CO2排放量1.14kg.依此計算,本項目17kW太陽能供電系統以每天發4小時電計算，一年發電2萬千瓦時，因此可減少CO2排放量近30噸。，公路隧道采用太陽能供電系統,能夠有效解決常規電網存在的局限性,促進了當地經濟的發展。據統計，我國到2005年末還有大約1200萬人口沒有用上電，主要居住在西部地區，且居住分散，很難用常規電網解決用電問題，沒有電力供應嚴重制約了當地經濟的發展，因此太陽能供電系統的應用，有效解決了常規電網很難解決的用電問題，促進了經濟發展，具有顯著的社會效益.經濟效益公路隧道太陽能照明燈具研發完成后，將取代公路隧道中常規照明用100瓦/套的高壓鈉燈.由吉林省交通科學研究所研制的照明燈具在滿足隧道照度要求下,一套燈具為6W左右。采用自主研發的照明燈具和智能控制系統，可節約太陽能供電系統建設成本140萬元。以本依托工程朝長公路花園隧道為例，824米隧道采用LED燈按基本段布設，共布設燈具812套，總功率近6千瓦,為原設計總功率的1/5,因此照明系統總功耗降低80%。根據花園隧道所在地太陽能資源估算,本照明系統配置太陽光伏供電系統需17kW,以50元/WP計算，需同樣按基本段照明，若使用高壓鈉燈每12m布設一套,則需100瓦150套燈具，總功耗為15千瓦，使用太陽能供電系統至少需45千瓦，因此太陽能供電系統相同單價情況下,需225萬元。因此，LED照明燈具使用減少了太陽能供電系統成本140萬元。采用自主研發的照明燈具，十年共增加維護成本110萬元。高壓鈉燈以18個月全部更換一次計，十年至少更換六次，每次更換150個燈泡,每個120元計算,則需10萬元。而采用LED燈以12個月更換一次計，十年即需更換10次，每次更換812塊點陣，需要12萬元，十年即120萬元，因此采用LED太陽能照明系統維護較高壓鈉燈要多支出110萬元。公路隧道照明系統采用太陽能供電,十年可節約運營成本120萬元。相對用電費用，原設計照明用電是采用附近的農電，據調查農電價格為1元/度，花園隧道每年用電量為28萬千瓦時，所需費用28萬元，而太陽能光伏系統為自發電，不發生此類費用，因此每年節省用電費28萬元。太陽能供電系統可使用25年，我們以十年計算，可節約電費280萬元。扣除每三年更換一次電池需要費用70萬元計算，則可節約電費210萬元采用油機互補主要彌補太陽能供電系統在天氣不良狀態下的供電要求，每年至少要5次，以每次十天計需柴油3m3因此采用太陽能與油機互補方式供電，扣除油機發電成本,十年可節約運營成本120萬元。公路隧道照明系統采用太陽能供電,可節約建設成本110萬元.從應用成本上來說，為保證隧道照明系統供電，需從當地就近取電建立供電系統至隧道洞口,具體預算如下:公路隧道太陽能照明供電系統主要工程數量表序號名稱單位常規供電系統太陽能供電系統數量費用（萬元）數量費用(萬元)1變壓器臺19.52低壓開關柜臺14。53柴油發電機組套132。015.04配電系統過電壓保護器套13.45高壓負荷開關組12。66參數穩壓電源套145。013.07EPS電源臺19。08照明控制柜套117.019優化避雷針套14。012。010防雷塔桿套12.410。611接地棒套23.610.412變壓器至低壓柜電纜米204。013低壓柜至照明控制柜電纜米503。0114太陽能電池塊14484.015蓄電池塊11020.016設備安裝費小計:40.025。0小計變電所安裝總價：180.0140.0另外10KV線路費用：60.0變電所建筑費用：20.0110。0合計：260150萬元由上表可知，常規照明供電系統變電所設備總費用約180萬元，10kV線路費用約60萬元，變電所建筑費用近20萬,三項總費用為260萬元，不包括場區征地等相關費用。公路隧道太陽能照明供電系統光伏系統每瓦按50元計,本項目共配置17kW，總造價為85萬元,蓄電池20萬元，柴油發電機等10萬元,安裝費25萬元,三項總合計140萬元。78平方米配電室10萬元，共需150萬元，僅此一項即可節約110萬元。以上（1）—（2)+（3)+（4）各項合計，共節約260萬元.綜上所述，本項目采用太陽能光伏系統自發電照明，不僅費用較低，維護量小，而且有效地解決了運營期投入大，照明費用養護部門承擔不起的問題，一次經濟效益可觀。八、存在的問題與措施建議伴隨著試驗工程的修筑，在調查測定及長期系統的觀測分析中完成了課題的主要研究內容，達到了預期目標。但是,目前取得的成果只能說是階段性的。項目組通過近一年的觀測分析,得到的一些研究結論和成果是初步的，還需要長時間實際運營的驗證。縱覽項目研究的全過程，總結課題研究工作，主要存在問題及改進措施如下:LED照明燈的衰減問題是未來推廣中主要需要解決的問題，將直接影響應用成本;LED照明燈的衰減問題產生主要原因有以下三方面：LED自身性能影響；照明燈具污染;照明電路存在一定缺陷。為解決這些問題，提高公路隧道LED照明燈的使用壽命，首先通過應用中不斷試驗、觀測及比選，選擇最適宜公路隧道照明系統應用LED產品；然后通過觀測照度變化,排除其他造成衰減的因素，確定污染造成LED照明亮度衰減周期，進行定期清洗；最后通過電路散熱、穩流等電路的不斷改進，保持LED穩定性,提高使用周期.LED管芯結溫超過標準限定值，將導致不可恢復性光強衰減。為解決這一問題，從電路設計和布局著手研究，提出合理設計方案以促進LED保持良好工作狀態，延長LED使用壽命;另外，采用智能控制系統控制LED點亮時間，從而延長使用時間。智能控制系統直接影響太陽能供電系統匹配，影響建設成本；LED照明燈與高壓鈉燈相比，減少公路隧道太陽能照明系統電能損耗近60%,降低了太陽能供電系統成本,但對于實現公路隧道太陽能照明系統的進一步推廣應用，需進一步降低其使用成本，因此改進智能控制系統控制時間、對象,與太陽供電系統有機結合、共同控制，將實現公路隧道照明系統用電成本減少和供電系統成本降低，從而為減少建設成本奠定堅實基礎。公路隧道太陽能照明系統缺乏統一標準.不同公路等級LED照明光源適宜的照度值，