中心城區(qū)路燈、亮化設(shè)施實(shí)施節(jié)能改造的分析報告

市建委：

    現(xiàn)將中心城區(qū)路燈、亮化設(shè)施實(shí)施節(jié)能改造的分析報告如下：

一、    中心城區(qū)公共照明現(xiàn)狀

近年來，中心城區(qū)城市建設(shè)突飛猛進(jìn)，城市面貌日新月異。隨著城市的發(fā)展和科技的進(jìn)步全市路燈與景觀亮化中第三、四代光源所占比例已達(dá)１００％，全市市政道路基本消滅了“有路無燈”，全市道路照度均達(dá)到或超過了國家城市道路照明標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)在中心城區(qū)公共照明路燈數(shù)量達(dá)到4200桿、14902盞，道路照明總功率1838.836KW，原有的架空線路95%實(shí)現(xiàn)了電纜入地，路燈直埋電纜已有207千米；亮化方面，駁岸亮化線長達(dá)22公里，政府投資亮化總功率已達(dá)954KW，社會樓宇亮化680余處總功率約為1393KW（不含園林亮化）08年總電量（市政）8596124KWH電費(fèi)（市政）7933372.97元。

05年底黃山市中心城區(qū)公共照明節(jié)能控制及智能管理系統(tǒng)項目工程的完工并投入使用，通過無線（GPRS）通信網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)控制系統(tǒng)、智能終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)公共照明的遠(yuǎn)程監(jiān)控、視頻監(jiān)控（光纖）、節(jié)能和智能管理功能，從根本上改變了城市公共照明的管理方式，使我市城市公共照明的管理水平邁入全省先進(jìn)行列。目前該系統(tǒng)運(yùn)行功能發(fā)揮正常，管理效果顯著。

但是市中心城區(qū)公共照明智能化管理系統(tǒng)目前含蓋不少老供電系統(tǒng)，城區(qū)路燈的控制大部分沿用舊式的控制箱，控制方式簡單而落后，節(jié)能效果差，需要進(jìn)行線路改造，來提高控制節(jié)能的效率。

一、    綠色照明的方式

1、         采用新能源路燈

目前，在歐洲、日本、美國等發(fā)達(dá)國家正在普及風(fēng)光互補(bǔ)路燈/太陽能路燈/風(fēng)力機(jī)路燈系統(tǒng)。這幾種新型路燈都是集環(huán)保和節(jié)能為一體的產(chǎn)品，代表著未來路燈的發(fā)展方向。具有亮度高、安裝簡便、工作穩(wěn)定可靠、不敷設(shè)電纜、不消耗常規(guī)能源、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，屬于當(dāng)今社會大力提倡推廣的可再生能源產(chǎn)品。

風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)是由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽能電池板、智能控制器、蓄電池組、路燈等組成。空氣流動的動能作用在葉輪上，將動能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能, 從而推動葉輪旋轉(zhuǎn)。葉輪的轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連，帶動發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)并發(fā)出電來。太陽能電池板利用光能轉(zhuǎn)化成不穩(wěn)定的直流電。風(fēng)力機(jī)輸出的電能和太陽能電池板上的電能都不能直接運(yùn)用于負(fù)載，通過智能控制器將電能充入蓄電池中儲存起來。儲存在蓄電池中的化學(xué)能可以直接輸出電壓穩(wěn)定的直流電提供給路燈。

這種路燈有以下幾個特點(diǎn)：

1）經(jīng)濟(jì)效益好

由于路燈必須用埋地電纜供電，所以在離電源點(diǎn)超過三公里的公路，路燈的供電線路的建設(shè)成本很高，隨著公里的延伸，還需要新裝變壓器或安裝升壓系統(tǒng)，所以，在遠(yuǎn)郊的公路，路燈的供電線路成本高，線路上消耗的電能也多。而風(fēng)光互補(bǔ)路燈不需要輸電線路，不消耗電能，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益

2）運(yùn)行穩(wěn)定、安全性好、使用壽命長

風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用自動偏側(cè)、風(fēng)葉失速、電磁制動等三重保護(hù)，蓄電池充放電控制管理系統(tǒng)，過壓、欠壓、過熱、過載等保護(hù)系統(tǒng)。保證整個發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，使用安全、壽命長。

3）科技含量高

可作為市民普及新能源知識的好教材

4）造型優(yōu)美，可作為道路景觀

風(fēng)車在中國傳統(tǒng)文化中是帶來好運(yùn)的吉祥物，造型優(yōu)美的風(fēng)車沿公路排列，迎風(fēng)飛舞，將成為道路的風(fēng)景線。

我市去年對環(huán)保節(jié)能的太陽能綠色照明路燈進(jìn)行了試點(diǎn)。

這種路燈在屯婺路投入使用了一年，通過對此次安裝的20桿這種路燈的使用實(shí)驗，發(fā)現(xiàn)目前使用的36W節(jié)能燈光源，照度根本達(dá)不到道路照明的要求，如果換使用40WLED光源，可能效果要好的一點(diǎn)，但是LED光源是截光，傳統(tǒng)的路燈光源是泛光，照明效果肯定不如目前我市中心城區(qū)采用的高壓鈉燈。

經(jīng)過觀察，隨著季節(jié)變化太陽高度角發(fā)生改變，而冬季黑夜長，我們此次安裝的太陽能電池板的安裝位置與傾角是固定死的不利于冬季照明，可能由于這個因素在冬季出現(xiàn)過幾次因電能不夠，出現(xiàn)過幾次因電壓不夠不能正常開啟的情況。

溫度的影響。溫度升高會使太陽能電池工作電壓下降，工作電流上升，并使輸出功率線性下降；溫度上升或下降超過一定限度將會使蓄電池蓄電能力或放電能力明顯下降；溫度變化還會使控制電路工作點(diǎn)或控制點(diǎn)電壓產(chǎn)生漂移等。我市晝夜溫差較大不利于蓄電池的使用壽命。
　　天氣對太陽能路燈的影響也是很大的，若是連續(xù)3天陰雨天氣，光照不夠也不能正常儲存足夠電能供夜間照明使用。

使用時間長了太陽能電池板表面會積存一層灰塵，會造成透光率和發(fā)電效能的下降。

經(jīng)過屯婺路的試點(diǎn)過后，我們今后使用太陽能路燈，建議采用風(fēng)能互補(bǔ)，選擇優(yōu)質(zhì)的LED光源和相應(yīng)的電氣附件；使用建議采用電池板前加聚光板、陽光跟蹤器等，最大限度地吸收陽光輻射能量，由于使用LED后平均照度仍然達(dá)不到主干道的標(biāo)準(zhǔn)，建議安裝在市郊道路，偏遠(yuǎn)山區(qū)道路，高速公路，旅游景區(qū)、開發(fā)區(qū)，景觀道路，公園、工業(yè)園、廣場、步行街等。

2、路燈光源的升級

隨著時代的變遷現(xiàn)在的路燈光源也隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步由白熾燈、高壓汞燈逐步到第三帶的高壓鈉燈和熒光節(jié)能燈以及最近的利用化合物制作而成的世紀(jì)固體新光源，第四代光源—LED燈，現(xiàn)在市場上還出現(xiàn)了高壓氙氣 HID路燈，汽車車燈已廣泛使用。

1）LED路燈在消耗相同能源的情況下大大提高了照明度。但是目前的LED路燈的光通量沒有傳統(tǒng)鈉燈好，只能照一個圓形范圍，沒有傳統(tǒng)鈉燈的照明效果好，以下是成本、節(jié)電的對比。

假設(shè)某城市有三段道路長度分別為3公里、5公里、10公里,鋪設(shè)路燈以每隔30米一盞,每邊一盞計算,這三段路所需的路燈總數(shù)分別為202盞、333盞、666盞、傳統(tǒng)路燈以功率為250W的高壓鈉燈為準(zhǔn),LED路燈以功率為50W為準(zhǔn)進(jìn)行對比!
傳統(tǒng)路燈單價為1000元/盞,LED路燈單價為3000/盞,那鋪設(shè)傳統(tǒng)路燈三種長度的道路所需光源成本分別為:202*1000=202000元,333*1000=333000元,666*1000=666000元,鋪設(shè)LED路燈三種長度的道路所需的光源成本分別為:202*3000=606000,333*3000=999000,666*3000=1998000(如表1)
        傳統(tǒng)路燈   LED路燈
3公里   202000   606000
5公里   333000   999000
10公里  666000   1998000
接下來我們來分析三段長度的道路兩種光源鋪設(shè)電纜的成本,3公里道路傳統(tǒng)路燈主干線電纜負(fù)載流量I=P/U=202*250/220=230A,它需橫截面積為60mm2 的銅芯電纜,其單價為120元/米,則其電纜成本為120*3000=36萬元,LED路燈干線電纜負(fù)載流量1=P/U=202*50/220=44A,它需橫截面積為10mm2的銅芯電纜,它需橫截面為12mm2的銅芯電纜,單價為12元/米,電纜成本為12*3000=3.6萬元,5公里道路傳統(tǒng)路燈主干線電纜負(fù)載流量I=P/U=333*250/220=377A,它需橫截面為90mm2的銅芯電纜,單價為180元/米,電纜成本為980*5000=90萬元,LED路燈主干線電纜負(fù)載流量I=P/U=333*50/220=73A,它需橫截面為20mm2的銅芯電纜,單價為25元/條,電纜成本為25*5000=12.5萬元,10公里道路傳統(tǒng)路燈主干線電纜流量I=P/U=666*250/220=680A,它需橫截面為400mm2的銅芯電纜,單價為360元/米,電纜成本為360*10000=360萬元,LED路燈主干線電纜負(fù)載流量I=P/U=666*50/220=146A,它需橫截面為42mm2銅芯電纜,單價為60元/米,成本為60萬元,對比情況(如表2)
       傳統(tǒng)路燈  LED路燈
3公里 360000   36000
5公里   900000 125000
10公里 3600000 600000
下面我們來計算三段長度的道路兩種光源的情況下一年的耗電成本.計算方法以每天亮燈10小時,每度電以1元人民幣計算.3公里道路傳統(tǒng)路燈一年耗電量為202(盞)*10(小時)*365(天)*250W=184325000w,即184325度電,合人民幣184325元,LED路燈一年總耗電量為202*50*10*365=36865000W,即36865度電,人民幣36865元,5公里傳統(tǒng)路燈一年總耗電量為333*250*10*365=303862500W,即303863度電,人民幣303863元,LED路燈一年總耗電量為333*50*10*365=60772500W,即60773度電,10公里道路傳統(tǒng)路燈一年總耗電量為:666*250*365*10=607725000W,即607725度電,人民幣607725元,LED路燈一年總耗電量為:666*50*365*10=121545000W,即121545度電,人民幣121545元,對比情況(如表3):
         傳統(tǒng)路燈       LED路燈
3公里   184325元    36865元
5公里   303863元    60773元
10公里  607725元    121545元
   再下面我們來分析光源壽命對比,現(xiàn)今市場流通的路燈光源:高壓鈉燈,國產(chǎn)的因質(zhì)量和技術(shù)問題壽命較短,一般都小于3000小時,進(jìn)口的以菲利普最好,達(dá)到3000-4000小時,單體LED的壽命在4萬小時以上,集群變成一個特大功率的LED后,它的壽命在3萬小時以上,等于是現(xiàn)今流通最好的高壓鈉燈5倍以上的壽命,亦即是話,高壓鈉燈更換5次以上,LED路燈才更換一次,更換光源成本不在活下,維護(hù)費(fèi)用與及因此而造成的諸多不便已是最明顯的對比,(因路燈用途特殊,更換困難,要花費(fèi)一定的人力.機(jī)器資源才能完成操作)
   以上三個圖表對比與及壽命對比中可以看出,LED路燈替代傳統(tǒng)路燈在光源成本不占優(yōu)勢,但在鋪設(shè)費(fèi)用中,LED路燈已可以將光源成本節(jié)省,使用后節(jié)省的電費(fèi)就是收益,還有各自的壽命帶來的好處與及壞處,安裝的道路越長節(jié)省的費(fèi)用越大,(以上不包含電桿、安裝、維護(hù)等費(fèi)用,實(shí)際上安裝LED路燈所需的費(fèi)用也遠(yuǎn)低于安裝傳統(tǒng)路燈的費(fèi)用)
以下是三種長度的道路光源.電費(fèi).電纜總成本對比請看
(表4)
          傳統(tǒng)路燈           LED路燈
3公里    746325元         678865元
5公里    1536863元       1184773元
10公里   4873725元       2719545元
LED路燈50W與高壓鈉燈250W對比,高壓鈉燈400W的等于70W LED路燈,推算方法如此類推,但LED路燈的優(yōu)勢就更明顯!

但是介于LED路燈光源是截光，理論上的光通量和高壓鈉燈有一定差距，照明效果不如高壓鈉燈，我市一直沒有使用過這種新型光源用于道路照明，我們建議在郊區(qū)的某條道路先進(jìn)行試點(diǎn)。

2）高壓氙氣 HID路燈

泛光光源，這種產(chǎn)品我們還沒有具體接觸過，但從一些汽車大燈的使用上，這類燈的光通量及照明效果肯定能達(dá)到要求，據(jù)相關(guān)資料介紹，氙氣路燈能產(chǎn)生比常規(guī)路燈（高壓鈉燈）更高的光效。節(jié)能比高達(dá)60%。更加符合國家節(jié)能環(huán)保的要求。在同等亮度條件下，150W的氙氣路燈可以直接代替250W的高壓鈉燈，直接節(jié)省100W能源，這是最根本的節(jié)能效果。遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了現(xiàn)時的新型的“LED路燈”“無極燈”等的節(jié)能效果。氙氣路燈可能是真真正正適合我市中心城區(qū)的路燈產(chǎn)品。

3、對現(xiàn)有照明供配電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化組合，安裝節(jié)能設(shè)施

對現(xiàn)有照明供配電加裝節(jié)能系統(tǒng)，我市電網(wǎng)供出的電壓普遍偏高，而且還隨用電負(fù)荷的不同而波動，大部分電壓在晚上10點(diǎn)以前較穩(wěn)定，約為220V-230V，而10點(diǎn)以后普遍升高10%V以上，約為230V-250V，電壓參數(shù)的偏高，勢必增大電能的損耗，也增大了用電量，根據(jù)公式P=UICOS￠，其中I=U/R，則P=U2ICOS￠/R，由以上公式可知燈泡的功耗與電壓的平方成正比，電壓參數(shù)的偏高，勢必增大燈具的能量損耗，增大了用電量。由于電壓每升高1%，則用電量便會成倍增加，這樣，一年的用電量就比額定范圍內(nèi)增加18%-30%。這既造成能源的浪費(fèi)，也使燈泡及電器配件的使用壽命大大縮短，從而增加維修工作量和路燈運(yùn)行成本，也增加了電量的損耗。由于路燈管理維修項目費(fèi)用成本主要是電費(fèi)和維修費(fèi)，從而增加了經(jīng)濟(jì)成本。

投入節(jié)能系統(tǒng)不僅節(jié)省用電量，還能延長燈具及電器配件的使用壽命、減少維修費(fèi)用、工人的強(qiáng)度和提高管理水平。這樣，在創(chuàng)造了良好社會效益的同時也具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。節(jié)能系統(tǒng)還有一個優(yōu)點(diǎn)就是自動監(jiān)測電網(wǎng)中的不利因素，根據(jù)其含量的大小，自動消除降低無功功率和提高功率因素，提高用電質(zhì)量，穩(wěn)定用電電壓，避免由電壓過高所造成的損害。裝置中還設(shè)有濾波部件，對于輸入輸出回路中的多次諧波有抑制作用，以減少由高次諧波產(chǎn)生的影響和損耗，從而不會使電網(wǎng)產(chǎn)生電污染。

三、中心城區(qū)節(jié)能實(shí)施方案

為了進(jìn)一步落實(shí)國家“十一五”綠色照明工程實(shí)施綱要。貫徹落實(shí)節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的要求,以城市照明健康、高效、安全、科學(xué)發(fā)展的指導(dǎo)原則,對我市城市照明從光源燈具、整個照明供配電系統(tǒng)在內(nèi)的道路照明和景觀照明系統(tǒng)進(jìn)行全面改造, 緩解城市照明的快速發(fā)展與電力供應(yīng)緊張之間的矛盾，以實(shí)現(xiàn)綠色照明工程實(shí)施綱要要求的主要目標(biāo)。實(shí)施方案如下:

1、提高路燈智能化控制的覆蓋率，以智能化控制系統(tǒng)為平臺，以對老線路（控制）改造為手段，加強(qiáng)合理的控制，盡可能減少無謂的浪費(fèi)。

目前黃山市中心城區(qū)公共照明節(jié)能控制及智能管理系統(tǒng)運(yùn)行功能發(fā)揮正常，管理效果顯著，對全市現(xiàn)有路燈中的8775盞路燈和城市亮化進(jìn)行有效的遙控管理，杜絕了以往疲于奔命的運(yùn)作方式，同時運(yùn)用各種手段，使我市1585.79千瓦的路燈用電和部分亮化用電進(jìn)行了有效控制，應(yīng)用智能化監(jiān)控管理的科學(xué)方法，創(chuàng)造出一個功能合理，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，節(jié)約能源的照明環(huán)境，使節(jié)電率達(dá)17%左右。如果按照年用電時間4150小時計算，已納入的部分年節(jié)能1118774.85千瓦時，我路燈用電每千瓦時0.8895元，預(yù)計已納入我系統(tǒng)的路燈用電年節(jié)約電費(fèi)995150.23元。

由于城市規(guī)模的擴(kuò)大和新建、改建公共照明項目增加，尚有多處公共照明未納入智能化管理系統(tǒng)。而且由于當(dāng)時施工條件和施工要求的原因，中心城區(qū)很大一部分老路系統(tǒng)達(dá)不到控制節(jié)能的要求，為進(jìn)一步提高管理水平，節(jié)能降耗，更好的滿足城市文明創(chuàng)建需要，對尚未納入智能化系統(tǒng)的項目以及老線路進(jìn)行更好的管理，特提出以下方案

1、系統(tǒng)擴(kuò)容：

對現(xiàn)有部分供電線路進(jìn)行改造，以實(shí)現(xiàn)對路燈的分段控制：路燈智能化管理系統(tǒng)中，節(jié)電的實(shí)施，相當(dāng)重要的手段是對現(xiàn)有的路燈進(jìn)行分時分段控制，后半夜人流量、車流量減少的情況下適當(dāng)關(guān)閉一部分路燈，但是由于有的老路段限于當(dāng)時要求和施工條件不能實(shí)施分段控制。

例如：長干東路只有單相供電線路，無法實(shí)施分段控制，現(xiàn)在實(shí)施的節(jié)能措施是關(guān)閉道路一側(cè)路燈，能達(dá)20%節(jié)電率。如果能對該路的路燈供電線路進(jìn)行改造實(shí)現(xiàn)3相五線制供電，進(jìn)行改造后，在23點(diǎn)30分以后可獲得30%——60%的節(jié)電。而且關(guān)閉道路一側(cè)會造成光照度不均勻一側(cè)很亮一側(cè)很暗，而分段分時控制的道路實(shí)行1/3、2/3控制，半夜后兩側(cè)均隔2亮1照度均勻，節(jié)能效果顯著；

老城區(qū)線路改造工程預(yù)算

整合供配電系統(tǒng)，深化節(jié)電措施：

（一）設(shè)備費(fèi)用

（二）工程費(fèi)用=合計x40%=224000元

（三）總造價：（一）+（二）=784000元

公共照明智能化系統(tǒng)擴(kuò)容工程預(yù)算

擴(kuò)大智能化管理系統(tǒng)，延伸控制范圍：

（一）        設(shè)備費(fèi)用：

（二）工程費(fèi)：約占設(shè)備費(fèi)用的60%

工程費(fèi)=合計*60%=432000元

（三）總造價：（一）+（二）=1152000元

此次系統(tǒng)擴(kuò)容，路燈和園林景觀亮化總功率達(dá)到1155.17千瓦時，按年開燈時間4150小時/年，按節(jié)電比17%計算，可節(jié)約電能814972.44千瓦時，目前公共照明用電電費(fèi)0.8895元/千瓦時。預(yù)計此次擴(kuò)容年節(jié)約電費(fèi)724917.98元。

加上已經(jīng)納入系統(tǒng)的部分，擴(kuò)容后新系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)年節(jié)約電能1933747.29千瓦時，年節(jié)約電費(fèi)1720068.21元。

2、另外建議進(jìn)一批新型光源高壓氙氣 HID路燈或LED路燈更換某條路的高壓鈉燈，進(jìn)行試點(diǎn)，對比跟換前后的日消耗電量，實(shí)際測算性價比后再進(jìn)行推廣，預(yù)計能進(jìn)一步節(jié)能10%；

現(xiàn)在120W LED路燈市價約為2500元一盞，中心城區(qū)高壓鈉燈7600盞，全部更換加預(yù)留備件需要8000盞，一次性投資約2000萬元，每盞減少功率130W，全部更換可以減少功率988KW，按平均每天亮燈7個小時計，算一天就可以節(jié)約電能6916度，日節(jié)約電費(fèi)5671.12元，全年就可以節(jié)約電費(fèi)2069958.80元。

2、             建議在新安江北岸濱江路進(jìn)行風(fēng)能、太陽能路燈的試點(diǎn)?，F(xiàn)在的風(fēng)能太陽能互補(bǔ)路燈的價格在2.6萬元至2.8萬元之間，不用安裝電纜，不用電費(fèi)，目前的比較好的蓄電池可以滿充放800次左右，預(yù)計3年更新一次蓄電池，可以保證長期使用。

附表