城市照明新技术在滁州市的应用及建议

摘要：随着城市照明的快速发展，城市照明用电量也日益攀升，为减少能源消耗，各种新能源、新技术、新方法也在全国各地如火如荼地展开。作者以安徽省滁州市为例，总结了他们在新能源、新技术、新方法应用成果，并且为其他城市借鉴他们的经验提出了相应的建议。

 关键词：城市照明   节能技术   方法应用

 随着城市道路照明工程的体量逐渐增大，在日益紧迫的能源、环境危机以及“节能减排”工程的促进下，新能源、新技术、新方法在城市照明行业的应用也越来越受关注。滁州市一直响应国家号召，结合实际情况，积极开展节能减排工作，加快城市节能改造，推广高效照明产品，同时亦积极关注行业内新能源、新技术、新方法的发展和应用。

一、滁州市道路照明节能工作现状

目前，滁州市道路照明装灯约3.3万盏。路灯光源主要采用国家推荐使用的高压钠灯、金卤灯和节能灯，另有部分LED及太阳能灯。市路灯管理部门一直积极响应政府节能减排的政策要求，结合本地实际情况，采取了各项节能减排的措施，达到既节约用电又能保障道路照明的要求。主要节能措施有：

1、全面淘汰白炽灯、汞灯等高耗低效光源产品，广泛采用新型高效节能灯具及国家推荐使用的高压钠灯和节能灯等高效照明产品。

2、选用功耗小、性价比高的镇流器(含大功率电子镇流器)替换老旧的、功耗较高的镇流器。
    3、逐步用长寿命的节能型路灯专用变压器替代已到使用年限的普通变压器，降低了空载损耗。

4、全面采用单灯电容补偿和集中变功率补偿，提高了功率因数，减小功耗。

5、利用已建成的GPRS路灯远程智能控制系统，根据道路等级、人流、车流等实际情况对管辖内部分道路路灯实行“半夜灯”控制方式。后半夜道路交通流量小、对道路照明要求不高的路段，继续保持上半夜的相同的照度水平明显是资源浪费，在不影响交通安全情况下，我们通过智能控制，对道路沿线的部分路灯进行关闭，如在城区双侧双臂灯，半夜关闭慢车一侧的光源；在城市外围道路，下半夜间隔亮灯。通过这一措施既保证了后半夜照明需要，又节约了大量的能源。

   2012年我市作为安徽省地极市代表接收了住房和城乡建设部组织的“2012年城市照明节能工作专项监督检查”。在检查中，专家组对我市城市照明节能工作给予了充分的肯定。根据住房和城乡建设部办公厅发布的《住房城和乡建设部办公厅“关于2012年城市照明节能工作专项监督检查情况的通报”》显示，滁州市综合得分为89分，在接受检查的全国24个非省会地级城市中排名第五。

二、新能源、新技术在道路照明中应用情况

从2008年开始，我市已逐步开展新型绿色照明节能产品的试验性推广使用。我们选择部分干道和支路安装太阳能路灯、LED路灯等新能源、新产品，努力推进城市绿色照明的发展。截至目前，全市现有太阳能路灯约30盏、LED路灯约2100盏。

（一）太阳能路灯的应用

我市在马鞍山路、花亭路、凤凰坝水库等多处安装使用了太阳能路灯。太阳能路灯最直接的优点就是节能，真正的零能耗。但缺点也存在以下一些缺点：

1、功率小，照度低，均匀度差，难以满足道路照明的要求且受环境、天气影响大，稳定性差，亮灯率无法保障。

2、蓄电池、控制器、驱动器等元件的实际使用寿命不可靠，导致后期维护成本高。

3、每一盏灯启、闭时间不统一，造成管理困难，无法实现集中控制。。

4、业内各企业产品缺少统一标准，损坏后维修不便。

 以花亭路为例，该路段太阳能路灯于2011年5月建成，运行两年半后，因蓄电池老化、控制器损坏等问题导致大面积灭灯，后虽经全面维修更换蓄电池，亮灯得到恢复，但平均照度衰减严重，已不足3LX，达不到城市道路照明的要求（《城市道路照明设计标准》规定城市支路的路面平均照度最低为8LX），市民对此抱怨较多。据计算，该路太阳能路灯建设时初始投资458640元，厂家当初宣传5年内基本零维护、零费用，相比常规高压钠灯路灯5年可节省电费10万元，但从目前的状况预计，5年更换蓄电池元器件所需的费用约10万元，在总的投资上来看，节能但并不节钱。鉴于市民反响强烈，我们已于2015年将其改造为电缆供电亮灯方式，以保障附近市民夜间出行的方便安全。

    另有我市凤凰坝水库2011年7月安装的13组30W太阳能LED路灯，运行三年多后，因蓄电池老化，路灯无法工作。我们要求厂家进行了全部更换，费用为960元/组×13组＝12480元，而三年来节约电费只有0.03KW×11h×0.8938元/KWh×365天×13组×3年＝4198.7元，可以看出三年所节省的电费远没有更换电池的费用高。

（二）LED路灯的应用

LED作为新型节能光源，以其效率高、显色性高、功耗小、寿命长、可控性高、响应快、绿色环保等一系列优点，被认为是“绿色照明光源”、“21世纪最具有发展前景的光源”。近年来随着“十城万盏”、“半导体照明产品应用示范工程”以及“半导体照明产品财政补贴推广项目”等政府项目的推动，LED照明产业快速发展，小功率LED光源已广泛应用于景观照明，大功率LED照明产品在道路照明应用也已处于探索之中。但目前LED道路照明缺乏相关国家标准，行业比较混乱，产品还不够成熟。

根据我市大功率LED路灯的实际使用效果和近年来赴潍坊、扬州、常州武进区等地考察以及从行业了解的情况来看，LED路灯大量推广应用仍然存在着如下一些问题：

 1、灯具价格较贵。高压钠灯的光效可达1101m／W—1201m／W，250W灯泡价格在几十元一只，灯具约1000元左右。而LED灯目前已能做到90 lm／W，虽说LED灯的价格由前几年的几十元／W下降到十几元／W，但达到相同的光效仍比常规灯具要贵。

2、灯具配光设计不合理。LED灯具的配光设计是LED灯具的难点之一，目前LED灯具的配光技术已经有了很大的发展，现在有一些实力较强的厂家已经开发出良好的二次配光系统，而不再是单纯依靠光源排列来配光，LED灯具二次光学设计也基本合理，投向目标照射的有效光通量和传统灯具基本接近。但综合来看，现有的LED灯具虽然经过了一定的优化设计，配光还不能做到完全合理。经现场实测发现，在道路内侧的配光较亮，均匀度也能满足要求，但在道路人行道侧的配光的亮度明显不足，造成环境比不达标。

3、光衰严重。潍坊市定的光衰标准是5年内为30％，也即5年就须更换灯具。扬州市经检测年光衰率在10％—20％之间，按此衰减率，3年之内光效小于70％时，就不能满足道路照明的照度、均匀度的要求，就需更换灯具。我市的同乐路LED路灯建设于2010年，2012年12月城市照明节能专项检查时检测到了平均照度为12.8LX，近期，再次检测平均照度已降至10.7LX，衰减约16.4％。

4、灯具整体寿命不长。虽然LED光源灯芯的寿命能达到100000小时，但LED路灯灯具的整体寿命却不长。LED灯具是一个集成系统，包含光源、透镜、散热模块、驱动电源等。因此很多因素直接影响其使用寿命，如材料、封装工艺、散热方式、驱动电源、使用环境等。若封装不好、灯脚接触不良，造成结温升高，将大大影响光源的寿命。驱动电源是由各电子元件组成，大多数驱动电源因其所使用的电子元件寿命而使其整体寿命不到20000小时。因此，在实际使用中LED灯具受各种因素的制约，其整体的寿命没有厂家宣传的那样长。

5、国家相关标准缺失，产业混乱，产品可维护性和通用性差，造成维护单位维修困难。目前国家尚没有相应的LED路灯产品质量标准和行业规范，造成了各企业生产的LED路灯产品自成系统，彼此有不同的工作特性，难以相互沟通；甚至同一企业产品不同时期的标准也不尽相同。如我市同乐路LED路灯，使用至今已有50组路灯的驱动电源损坏，与生产厂家联系，答复为此型号的路灯产品已停产，市场上一时也难以买到适配驱动电源进行更换。可见，没有统一标准的LED路灯给质保期以后的运行维护工作带来了极大的不便，也不符合市政公用设施标准化、通用化的原则。灯具主体、发光芯片、驱动电源等主要电器元件没有做到标准性、统一性、兼容性，使路灯维护部门难以保证备用备件，从而导致路灯维修的及时性和亮灯率难以得到保证。可以说没有相关的国家标准是LED广泛应用于道路照明最大障碍和阻力。

6、色温问题。LED光源的色温大约在5300K左右，光效高，显色指数高，呈白色光。这种冷白光带有蓝色光部分，给人们的视觉感过于阴森、清冷，不如高压钠灯的暖黄光舒适，也不利于司机夜间行驶正确判断事物。同时，白光的雾透能力差，在大雾、风沙等极端天气将对车辆和行人造成很大困难。深圳曾出现过换上LED路灯之后市民反映强烈又换回高压钠灯的案例。扬州市也曾出现过许多市民投诉的案例。据常州武进区路灯所工作人员介绍，武进2年前采用EMC模式改造安装的LED路灯的色温在4500K左右，老百姓同样无法接受。从去年开始武进直接招标采购选取色温3000K的LED路灯产品，效果则较好。因此武进市路灯管理处建议安装LED 路灯，宜采用色温不高于3000K，光色为暖色的产品，以保证道路照明的良好舒适度。

三、关于应用EMC（合同能源管理）模式进行路灯改造

近年来，路灯采用EMC（合同能源管理）模式进行LED节能改造开始成为热门话题，从国家提倡的十城万盏，到各地政府试点和推广改造，各个企业纷纷入市，大家都认为是一个契机。从而涌现处数不胜数的EMC企业，争相到各地政府宣传承诺可以免费为当地进行LED路灯改造，给当地政府节约电费、维护费，还节约了大量能源消耗，减少了CO2的排放。如果LED路灯真已成熟，那么采取EMC模式进行城市照明节能改造，既解决了当前地方政府改造资金预算不足的现状，又为合理引导社会资本进入节能改造投资提供了一个途径，确实能够实现企业所宣传的“双赢”局面。但是，从前面的分析中我们知道目前LED路灯还远未成熟，当前市场上的LED路灯产品和整个LED行业还有许多问题需要去解决。这就造成目前企业对EMC合同的承诺期限很短(一般8年左右)，在合同期内由企业进行维护保养，政府零投资。但往往合同到期之日，就是产品寿命将尽时，此时，企业退出，产品质保到期寿命用尽，政府面临尚未享受到节能收益就需要重新投资更换新灯具的尴尬处境。即使在不考虑产品寿命的最理想的状态下，企业也是要赚取很大利润的。假设以2万组功率250W+150W的高压钠灯改造为功率120W+80W的LED路灯为例，粗略计算如下表：

由上表可见在不考虑目前LED产品寿命的前提下，改造2万组路灯，8年合同期内企业要从政府赚取2700多万元的利润。相比于政府自行采购LED路灯产品进行节能改造，何尝不是多支付了2700多万元费用。

此外，在EMC模式下，企业仅仅是针对LED灯具进行维护保养，对于灯杆、线路、控制柜等其他路灯设施的保养仍要政府自行承担，很容易造成路灯养护的交叉管理，导致管理混乱，故障处理不及时，责任相互推诿，不利于保证城市道路照明的稳定性和安全性。因此，在现阶段下，不建议进行大规模、全面的LED路灯改造。我们建议可以由当地政府继续有选择的进行试点性小规模的LED路灯节能改造，试点成功再全面铺开。这样做一方面资金压力不大，且节约的电费完全由政府受益而不是给企业赚取，另一方面也可以作为对LED产品技术发展的考察检验及评价。

四、当前阶段下的应用建议

（一）关于太阳能路灯的建议

鉴于我市自然环境的限制，没有高原或沙漠气候的充足日照时间，年均日照时间和气候特征都决定了太阳能路灯的使用会受到极大的限制。故从保障道路功能照明稳定性和安全性角度考虑不建议选择太阳能路灯作为城市快速道、主干道、及主要支路的道路照明，可选择在照明要求不高的公园、绿地、景观带等进行科普性应用，且应科学合理的选择布灯位置，避开遮挡物，从而提高运行稳定性及亮灯率。

（二）关于LED路灯的建议

LED路灯照明是一项正在发展中的技术，其光效在不断提高、各项性能特性在不断改善、 成本也在不断下降，但当前要全面取代高压钠灯作为主要路灯照明光源，条件还不够成熟。据悉，由住房和城乡建设部主管，全国建筑节能标注化技术委员会归口管理，中国建筑科学研究院等负责具体制订的国家标准《LED城市道路照明应用技术要求》已经出台，很快即将实施。届时，中国LED路灯产业将面临大规摸“洗牌”，LED路灯产品也将有较大变化。因此在现阶段建议：

1、优先推荐在城市景观照明中推广应用LED光源。

2、暂不建议在城市快速路、主干路使用LED路灯。

3、可有针对性、有计划的选取部分次干路和支路安装LED路灯。产品应按照高标准、严要求的原则选取，要求色温不高于3000K，光效不低于1201m/w，显色指数不低于80，且通过国家权威机构的检测。安装后应做好相关跟踪监测工作，以保证能符合城市道路照明的要求。

(三)关于EMC模式的建议

鉴于目前LED路灯国家标准缺失，技术尚未成熟，产品良莠不齐、行业混乱等现状，不建议采用EMC模式进行大规模的、全面的LED路灯节能改造。对于小范围的LED路灯节能改造优先建议由政府自行组织完成。其次，采用EMC模式时应选择有资质的、专业性高的、技术能力强的节能公司，在保证城市照明质量的前提下，参与城市照明的节能改造，以避免以合同能源管理为名，实则推销产品的情况。

随着技术的发展，相关国家标准的出台，LED路灯产品在未来几年的更新换代会越来越快，直至最终走向成熟。到那时，无论是由政府自行投资还是和企业合作采用EMC模式进行节能改造都将是最佳时期。