常用的道路照明节能手段

摘　要 在能源日渐减少的背景下，贯彻科学发展观，推动绿色照明是城市照明行业发展的重点。结合行业实际，文章介绍了城市道路照明常见的节能手段，通过分析比较，阐述其特点、实现手段和适应类型。

      关键词 城市照明 合理应用 节能降耗


　　1996年，国家13个部门联合下发“中国绿色照明工程实施方案”，启动了中国绿色照明工程，并将其作为节能领域的一项重大示范工程，在其后9年间绿色照明工程累计节电450亿千瓦时；2006年建设部制定了《“十一五”城市绿色照明工程规划纲要》，规划主要目标是以2005年为基数，年城市照明节电目标5%，计划五年内（2006—2010）累计节电25%。节能减排，已成为城市照明的突出问题。城市照明的节能手段很多，而且不断有新的产品问世、新的方式得到应用。本文是结合日常工作对照明节能手段的一点心得。

　    一、遵循标准是节能的前提

    谈到常用的节能手段，人们大多关注于采用了何种产品。其实，节能从前提条件讲，合理的规划设计才是最节约、最前置的节能。因此，评谈照

    明节能，不能不谈照明标准。

    1、采用合理的设计标准

    照明的根本目的是满足人们的视觉要求，对道路照明而言，就是满足道路使用者，如驾驶员、行人、交警、清洁工人等的视觉需要，其中特别是

    驾驶员的需求。容易理解，路面亮度越高、均匀度越好、眩光越小，就越能轻易的分辨物体；但研究也发现，超过一定程度的亮度、均匀度和眩光水

    平，对视觉的帮助并不特别大，而能耗却大幅增加。这个程度其实就是照明标准的规范水平。2007年实施的《城市道路照明设计标准》不仅参照CIE标

    准更新了我国城市各级道路的照明水平，同时还第一次提出了道路功率密度的要求，进一步规范了城市道路照明的节能。这也是对走出 “越亮越好

    ”误区的法规指引。

    照明设计时不仅要考虑照明水平满足标准要求，同时还要满足功率密度要求，如此即可从源头遏制超标准照明的功耗浪费，这是见效最快、投资

    最省的节能手段。

    2、降低配电系统的线路损耗。

    对供配电系统而言，考虑路灯线路损耗主要是正比于电流平方的配电线路导线的电能损失，也称负载损失。无疑，降低线路电流和减小线路电阻

    是减少线路损耗的有效途径。

    道路照明绝大部分是气体放电灯，该类光源的特性是电流和电压不同步，运行功率因素往往不到0.5,因此工作电流较大，如果在配电柜处集中功

    率因数补偿，则从配电柜到灯具端的线路损耗很大；但如果在每个灯具内单独进行功率因数补偿到0.9以上，则线路电流可降低近一半，线损可减少

    3/4.

    在设计过程中，适当提高配电电缆规格也可以很经济的减少线路损耗。按导线截面的选择原则，可以确定满足要求的最小截面导线；但从长远来

    看，选用最小截面导线并不经济。如果把理论最小截面导线适当加大，线损下降所节省的费用，足可以在较短时间内把增加的投资收回。

    计算如下，导线有功功率损耗：

    P=3 Ijs2RoL*10-6（kW）

    式中：Ijs-计算电流，A;

    Ro-导线电阻，Ω/km;

    L-导线长度，m.

    导线截面增加后，线损下降：

    ΔPx=3 Ijs2ΔRoL*10-6 （kW）

    ΔWx=3 Ijs2ΔRoLt*10-6 （kWh）

    式中：ΔPx-线损有功功率损耗下降值，kW;

    ΔWx-线路有功电能损耗下降值，kWh;

    ΔRo-线路电阻减少值，Ω/km;

    t-线路运行小时数，h.

    设每千瓦时电价为B元，两相邻截面电缆每米价格相差E元，则截面加大后，减少的线损电费M和增加的线路投资N各为：

    M=ΔWx*B（元）

    N=E*L（元）

    若M=N,则节省电费与增加投资相等，可得：

    t=E/（3Ijs2ΔRoB*10-6） （h）

    假设VV22-0.6/1kV四芯电缆埋地敷设，计算电流为环境温度30℃时的相应载流量，截面加大后节电效果见下表（表一）：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

表一、线路电缆节电效果

　　    假设其价格差为40元/米 ,电价为0.8元/kwh,计算最小截面为16mm2的线路如果使用25mm2的线缆，约5000小时就可收回投资，对路灯而言，只是

    一年两个月的运行时间。上述计算还没有考虑线径增大后发热减少，温升变小所导致的无功功率减少。

    二、节能器材的应用

    在实践中，有效的照明产品能切实降低运行过程的能耗。

    1、采用高效光源

    电光源从最早的白炽灯到最新的LED经过了四代发展，目前最适合道路照明这样大面积、高光通需求的光源主要有高压钠灯、陶瓷金属卤化物灯。

    此外，大功率的LED和节能灯也尝试适用在一些小街巷、庭院或绿化照明。单纯从光源的光效而言，几家国际照明（品牌）公司的加强型高压钠灯最高

    可超过130 lm/w,是汞灯的两倍，节能效果可达50%.

    2、采用节能镇流器

    同样是高压钠灯电感镇流器，普通镇流器的功耗超过节能型电感镇流器一半（表二），如果把传统电感镇流器更新为节能型的，将会取得可观的

    节能效果，而且在技术上、经济上皆是可行的。根据预测，如果将目前中国传统电感镇流器年产量100%转为节能电感镇流器，每年可以节电9亿千瓦小

    时。这相当于节省11.16亿元新建电厂投资，减排100万吨二氧化碳。

    表二、普通型镇流器与节能型镇流器的功耗比

　
    3、采用变功率镇流器或稳压降压控制柜既然照明是为了满足使用者的视觉需要，而道路的照明等级划分也是根据交通流量等因素来决定的，所以在人车稀少的后半夜，采用变功率镇流器或稳压降压控制柜，减少后半夜不必要的能耗。适当降低照明水平是没有任何负面影响的。不影响照明均匀度的降低照明水平的办法最主要的有两种，单灯采取变功率镇流器或在线路端使用稳压降压控制柜。

    变功率镇流器是在设定的时间点自动增加点灯线路的感抗线圈，从而降低光源的工作电流，灯管电压也随之减小，从而降低光源功率。虽然在低功率运行时高压钠灯的光效会有所下降，但足以满足后半夜的照明要求，而功率仅有足功率运行的60%左右，所以在降功率运行时段的节能效果可达40%,而在整个运行时间内的节能比例也达20%（假设一半的时间低功率运行）。250W和400W的高压钠灯年节电如下表（表三，假设每天工作11小时，其中5小时降功率运行。）
 
　 表三、常用光源条件下节电状况表
 

　　    稳压降压控制柜可以在供电质量不佳的情况下稳定输出电压，保证灯具的正常使用，而在电压偏高的后半夜，降低输出电压，使钠灯工作在欠功率状态，从而节约能耗。不足的是，这种办法由于降低了线路的电压，有可能造成高压钠灯在寿命后期的二次触发电压不足而熄灭，从而不能充分利用光源的寿命潜力。

    就笔者所在城市近两年的变功率镇流器使用经验看，这是一种见效快、投资少、稳定可靠的节能手段。

    三、维护管理工程中的节能节能是系统的节能，维护管理也是实现节能的重要一步。

    1、合理降低路面亮度或照度除居住区和少数有特殊要求的道路外，根据交通流量、路况等实际情况宜选择一定方式在深夜降低路面亮度或照度。采用双光源灯具，深夜关闭其中一只光源；采用深夜能自动降低光源功率的装置；关闭不超过半数的灯具，但不允许关闭沿道路纵向一侧相邻的两盏灯具。

    2、坚持照明运行维护和管理制度专业管理机构应有专业人员负责照明维修，专职或兼职人员负责照明运行（开、关灯）和运行过程的安全检查；应建立道路照明考核制度，每年抽查测量部分道路的照明技术指标，不满足要求时应立即进行维护；应建立清洁光源、灯具的制度，根据场所特点定期擦洗；按照光源的有效寿命和点亮时间，更换光源；更换光源应按原设计和安装的光源类型进行，不应任意更换功率及其他主要性能参数不同的光源； 制定照明灯具维护计划，提高光源光通量利用率。当路面平均亮度（照度）降低到初始亮度（照度）的70%时就应该彻底清扫灯具。

    节能减排是新时期我国的一项国策，认真贯彻执行，是行业从业人员的根本职责。当然，目前的节能手段较多，新的节能产品也层出不穷，我们要努力避免节电不节钱、表面节能的误区，不局限于某一部件、某一部分、某一阶段的节能，要采用全系统的观念，调查研究，比较论证，分析总结,实现科学的节能。

    参考文献1、《城市道路照明设计标准》CJJ45-20062、《城市照明设计》，辽宁科学技术出版社，郝洛西3、周太明等，《高效照明设计指南》，复旦大学出版社，2004年。