摘 要 在能源日渐紧张的情况下，贯彻国家节能减排政策，推动绿色照明是城市照明行业发展的重点。但是在各地政府资金紧缺的情况下，如何有效推动城市道路照明的节能，渭南城区路灯节能改造采用合同能源管理（EMC）的模式进行了尝试，供大家探讨。
关键词 城市道路 照明 节能改造 探索
一、合同能源管理模式是在资金紧缺的情况下进行城市道路照明改造的一种方案
渭南城区管辖区内的高压钠灯路灯总量5500多盏，电费0.5元/度～1.0元/度，每年平均电费总量约600万元，老旧灯具较多，耗能较大。若采用购买灯具的方案，政府需花费1000多万的资金，在地方财政比较紧缺的情况下，选用了合同能源管理的模式对辖区内的路灯进行了节能改造。
采用合同能源管理的模式，对辖区内5500多盏高压钠灯路灯灯具进行了LED节能改造。其改造设计、灯具投资、灯具安装、箱变系统负荷调整等投资费用全部由节能服务公司投资。在确保投资者收回投资成本的前提下，主管单位与投资者共同分享节能效益。这样，既响应了国家节能减排的号召，同时也分享到了经济效益。因此，采用合同能源管理模式进行节能改造利国利民利企业。
二、进行大量调研、探讨，用科学的数据确定改造方案
近几年来，全国有些地方用LED灯具对高压钠灯进行改造，有成功的经验，但是失败的教训也比较多。失败的原因主要是灯具的质量问题较多，再之，城市道路照明节能改造采用什么标准不易发生纠纷等问题，影响了采用LED进行节能改造的推扩。
灯具质量问题主要集中在LED死灯、光衰较大、色温漂移、色温与整灯光效的矛盾等诸多问题。
道路照明，许多地方产生节能指标与平均照度的矛盾，初始照度与合同期限时间内照度的矛盾，改造前的照度与改造后的照度确认的矛盾。
主管单位针对LED灯具的质量问题，通过查阅国家产业规范及标准，结合道路照明的国家标准，确认LED灯具替换高压钠灯的指标、数据。避免合同执行过程中产生矛盾。
（一）LED路灯与传统高压钠灯主要参数比较
表1 LED路灯与传统高压钠灯主要参数对比表
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光源种类 |
光源光效（Lm/w） |
寿命（H） |
显色指数 |
灯具光效率（不含电源） |
整灯光效 Lm/w |
道路照明有效光通量 |
实际有效照明光通量Lm/w |
环保 |
|
高压钠灯 |
120~130 |
15000~20000 |
25 左右 |
70% 左右 |
66~ 71.5 |
60%~ 65% |
39.6~ 45.8 |
含汞 高温 |
|
LED |
130 |
＞50000 |
65~ 75 |
95% 左右 |
100~ 110 |
90% |
90~99 |
无污染 低热 |
注：LED灯在寿命、显色指数、灯具光效率、道路有效照明光通量等方面，远远优
于传统的高压钠灯。
下面我们根据国家城市道路照明设计标准CJJ45-2006，对LED灯具替代高压钠灯灯具的功率情况进行对比。
表2 用LED灯具取代高压钠灯灯具的节能分析
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道路级别 |
道路类型 |
杆高 (米) |
杆间距(米) |
高压钠灯灯具光源功率（W） |
高压钠灯含电源功率（W） |
LED灯具含电源功率（W） |
LED灯具的初始平均照度（Lx） |
40000小时后平均照度（Lx） |
总均匀度 |
纵向均匀度 （亮度） |
节电率 |
|
主干道 |
双向4车道 |
10 |
35 |
250 |
300 |
95 |
≥26 |
＞21 |
0.5 |
0.7 |
68.3% |
|
双向6车道 |
10 |
35 |
400 |
480 |
140 |
≥26 |
＞21 |
0.5 |
0.7 |
70.8% |
|
|
双向8车道 |
10 |
42 |
400+ 150 |
660 |
195 |
≥27 |
＞20 |
0.4 |
0.7 |
70.45% |
|
|
次干道 |
双向2车道 |
8 ~10 |
28 ~35 |
150 |
180 |
55 |
≥13 |
＞10 |
0.6 |
0.5 |
69.4% |
注：1、高端LED灯具使用40000小时后，光衰20%左右；高压钠灯使用15000小时后光衰20%左右。
2、以上数据是在原道路采用高压钠灯己超CJJ 45设计标准的情况下进行的对比。
表3 同样采用高压钠灯，通过合理的灯具光源选择方案的节能分析
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道路级别 |
道路类型 |
调整前布灯方式 |
调整后布灯方式 |
调整前灯具光源功率（W） |
调整后具含光源功率（W） |
初始平均照度（Lx） |
节能率 |
|
主干道 |
双向8车道 |
双侧对称布灯 |
双侧对称布灯 |
400+ 150 |
400 |
31 |
40% |
|
次干道 |
双向2车道 |
双侧布灯 |
双侧布灯 |
150 |
70 |
≥15 |
50% |
通过表3可以看出，合理选择高压钠灯功率同样能得到一个较好的节能效果。主干道双向8车道调整为400W钠灯，初始平均照度达31（Lx），节能率达40%；次干道双向2车道调整为70W钠灯，初始平均照度达15（Lx），节能率达50%。
（二）合同能源管理模式对LED灯具的要求
1、不是所有的LED灯具都适合做合同能源管理项目
节能率是合同能源管理项目的一个重要指标，各厂家的LED灯具，其整灯光效、配光曲线、灯具寿命、电源寿命、光衰等指标不同，节能效率就会不同。
下面以主干道双向四车道为例，杆高
表4 高压钠灯及不同档次的LED灯具的功率情况
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灯具类型 |
灯具整灯光效（Lm/W） |
有效照明光通量比率（%） |
道路照明有效光通量（Lm/W） |
光衰情况 |
达到要求照度时灯具功率（含电源）(W) |
初始照度值(Lx) |
40000h后照度值(Lx) |
对比高压钠灯节能率 |
|
高压钠灯 |
71.5 |
60 |
42.9 |
15000小时光衰40% |
300 |
35 |
≥20 |
/ |
|
LED灯具A |
85 |
75 |
63.75 |
40000小时光衰30% |
186 |
31 |
≥20 |
38% |
|
LED灯具B |
110 |
90 |
99 |
40000小时光衰20% |
95 |
26 |
≥20 |
68.33% |
从表4可以看出，选择LED灯具A型需要186W，节能率为1-186W/300W=38%；选LED灯具B型95W，节能率为：1-95W/300W≈68.33%。
2、根据渭南城区道路照明情况，针对LED灯具产品确定主要技术指标要求
因为合同能源服务项目周期长，要求灯具使用寿命大于10年，使用时间大约40000小时。所以，针对LED灯具的主要技术指标要求详见表5。
表5 LED灯具的主要技术指标
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序号 |
项目 |
主要技术指标 |
|
1 |
外观结构 |
优质铝合金，表面进行阳极氧化防腐处理，LED采用独立散热系统 |
|
2 |
防护等级 |
IP65 |
|
3 |
防触电保护类别 |
I类 |
|
4 |
工作电压范围 |
AC220V±15% |
|
5 |
电源效率 |
90% |
|
6 |
功率因数 |
≥0.95 |
|
7 |
LED光源品牌 |
Nichia、Lumileds、CREE |
|
8 |
灯具光效（含电源） |
≥100Lm/w（色温3800K～4300K时） |
|
9 |
显色指数 |
65～75 |
|
10 |
色温 |
3800K～4300K |
|
11 |
光源光衰 |
40000小时光衰小于20% |
|
12 |
配光方式 |
道路照明专用光学透镜 |
|
13 |
工作环境 |
温度-30℃～45℃ 湿度≤95% |
|
14 |
最大安装管径 |
￠ 65 |
三、公开、公正、公平地进行全国招标，选择优秀产品
针对以上LED灯具和高压钠灯替换分析，在招标文件中，严格要求灯具厂家必须是国家发改委、科技部、财政部政府补贴招标入围的企业，必须具有CQC及国家节能认证证书的企业。经过严格的筛选，选择优秀企业和产品。因此，中标企业提供的产品必须达到如下要求：
1、LED户外灯具必须经国家电光源质量监督检验中心检测，使用寿命10年（40000小时）计算，光衰约为20％左右，这样在主干道初始平均照度26Lx～28Lx时，40000小时后，主干道平均照度大约在20.8Lx～22.4Lx，仍然能够达到主干道照明标准的要求。
2、LED灯具在色温3800K～4300K时，整灯光效能够达到95Lm/w～105Lm/w。一般厂家的LED灯具在此色温下，亮度会下降一些。
3、LED产品具有较高的可靠性、生产经验超过8年，已中标的工程项目超过50000小时以上的LED路灯工程多项。
四、实验段初步验证确定节能量
在项目开始实施前，选择辖区内的几条大街作为实验路段，进行节能量初步验证工作。
以标准双向6车道，路宽
改造成LED灯具后测试，平均照度为30Lx，总均匀度≥0.5，纵向均匀度≥0.7；人行道平均照度≥15Lx，节能效率约为64％。
如将原高压钠灯光源功率550W（400W+150W）改造成400w（250w+150w），经测算平均照度为33Lx，总均匀度≥0.55，纵向均匀度≥0.7；节能效率约为40%。
以上测算的数据只计算了节能效果LED灯（64％）比高压钠灯（40％）多节电24％，没有计算LED灯一次性投资比高压钠灯高多少。
五、确定每条道路的照明标准，进行总体节能分析、计算，确定总体照明方案
针对辖区内每条道路，首先确定道路类型（主干道、次干道还是支路），然后根据国家城市道路照明设计标准，确定每条道路更换灯具后照度的初始参数。同时推算出40000小时后道路平均照度仍能满足道路照明设计标准的要求。
根据国家城市道路照明设计标准规定，确定渭南城区道路照明节能改造后，验收标准应符合表6的要求。
表6 渭南城区道路照明节能改造后验收指标参数。
|
道路类别 |
初始值平均照度（Lx） |
总均匀度 |
纵向均匀度 |
|
一般主干道 |
≥26 |
≥0.4 |
≥0.7 |
|
重点主干道 |
≥28 |
≥0.4 |
≥0.7 |
|
次干道 |
≥14 |
≥0.4 |
≥0.5 |
|
支路 |
≥11 |
≥0.4 |
-- |
针对确定的各条路段道路照明的标准要求，确定各路段LED灯具替换高压钠灯灯具的功率对应标准，同时进行了大量计算机模拟，验证上述方案的科学性。对重点道路的照明参数必须进行了优化调整，将主干道的重点道路初始平均照度调整到≥28Lx，此方案又得到了供货厂家的认可。经节能分析，计算出节能率为64%左右，确定可以采用合同能源服务的模式进行节能改造。
六、道路照明节能改造的验收
灯具厂家及合同能源服务公司经过两个月的共同努力。本项目在上级单位组织的节能改造检查工作中，得到了市政府有关领导的肯定。在节能改造工程竣工验收中，经质检、监理、主管单位技术人员的共同审查、测试、整体效果及主要技术指标检测，已达到道路照明设计标准要求。
本项目的节能确认根据国家有关规定，经第三方节能确认机构正在进行三个月的节能确认。
七、主要经济效益及社会效益
经过这次改造，总计改造高压钠灯灯具功率211.82万瓦，改造后LED灯具功率64.788万瓦。根据表3同样采用高压钠灯，通过合理的灯具、光源选择方案的节能分析，节电率在40%～50%左右，而高压钠灯灯具价格低廉，既节能又节约一次性投资，也不失为节能可选之方案。
表7 10年节约电量及电费经济效益表
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每年节约电量及电费 |
10年节约电量及电费 |
||
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电量（万度） |
电费（万元） |
电量（万度） |
电费（万元） |
|
429.1577 |
276.81 |
4291.577 |
2768.1 |
表8 10年节约电量及电费社会效益如下：
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每年减少耗煤、减少CO2及SO2排放量 |
10年减少耗煤、减少CO2及SO2排放量 |
||||
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煤（吨） |
CO2（吨） |
SO2（吨） |
煤（吨） |
CO2（吨） |
SO2（吨） |
|
1489.177 |
3931.428 |
12.658 |
14891.77 |
39314.28 |
126.58 |
八、 结论
渭南城区道路照明节能改造初步验收结果证明：只要按照科学的数据分析和严谨的工作态度，选用优质的LED 灯具进行城市道路照明节能改造是可行的，经济效益是较大的，社会效益是很明显的。节能减排是国家的大政方针，让我们共同努力，为国家节能减排做出贡献。