對城市路燈節(jié)能的思考

摘#8195;要在能源日漸緊張的今天，作為重要的交通配套設(shè)施的路燈，自然而然也成為了節(jié)能降耗工作的前沿陣地。本文針對城市道路照明的實(shí)際情況，在選擇電光源、控制管理技術(shù)及降低間接能耗三方面進(jìn)行分析和比較，總結(jié)出現(xiàn)階段城市路燈節(jié)能的一些個(gè)人觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞路燈節(jié)能；電光源；控制技術(shù)；間接能耗

中圖分類號TU99文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1673-9671-(2012)041-0202-01

資料顯示我國用于城市照明的年用電量約占全國總發(fā)電量的10%-18%。隨著近幾年來能源價(jià)格的大幅上漲，道路照明的用電比例和費(fèi)用支出成了各地電網(wǎng)和政府財(cái)政的一大負(fù)擔(dān)。如今城市發(fā)展日新月異，作為重要的交通配套設(shè)施的路燈，自然而然也成為了城市整體的節(jié)能降耗工作的前沿陣地。根據(jù)我國現(xiàn)階段的實(shí)際情況，筆者在選擇電光源、控制管理技術(shù)、及降低間接能耗三方面進(jìn)行分析和比較，總結(jié)出現(xiàn)階段城市路燈節(jié)能的一些個(gè)人

觀點(diǎn)。

1采用高效節(jié)能光源及燈具

燈具是照明線路中的主要的耗能件，在考慮道路的照明等級以及光源價(jià)格、壽命、光效和維護(hù)成本的基礎(chǔ)上，合理選擇照明燈具是節(jié)能的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。由于照明技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)城市路燈照明光源已走向多元化。按照從電能轉(zhuǎn)換的形式區(qū)分，現(xiàn)代城市常用的電光源為熱輻射光源和氣體放電光源。

1）最典型的熱輻射光源是白熾燈。白熾燈燈絲在電流加熱的過程中大量的電能轉(zhuǎn)化成熱能白白散發(fā)了，只有大約10%轉(zhuǎn)化為光能，在能源日漸緊張的今天顯然是不合時(shí)宜的。2011年歐美國家已經(jīng)在整個(gè)照明領(lǐng)域淘汰100 W以上的白熾燈，我國也將今年十月禁止使用100 W以上的白熾燈，這種高能耗低效率的光源淘汰是歷史發(fā)展的必然的。

2）氣體放電光源利用電流通過氣體（或蒸氣）而發(fā)射的光源，我國目前普遍采用的路燈照明燈具以高壓鈉燈和金鹵燈等氣體放電燈為主。①金屬鹵化物燈是一種在高壓汞燈的基礎(chǔ)上在放電管內(nèi)添加金屬鹵化物，使金屬原子或分子參與放電而發(fā)光的高壓氣體放電燈。它的特點(diǎn)是壽命長、光效高、顯色性好。但金鹵燈普遍存在壽命短、耗電大的缺點(diǎn)，這在節(jié)能方面顯然是不足的。②高壓鈉燈是利用電弧的高溫作用使燈管內(nèi)的鈉汞受熱蒸發(fā)產(chǎn)生電離，獲得的能量以光輻射的形式釋放而產(chǎn)生光。高壓鈉燈的特點(diǎn)是壽命長、光效高。雖然存在啟動慢、頻閃等缺點(diǎn)。但從節(jié)約用電的角度來看是比較合算的，因?yàn)榧词乖谳^低的電壓下，鈉燈也能亮起來，而且這種燈發(fā)出的黃色光線，透霧的能力要比日光燈發(fā)出的白色光線強(qiáng)。目前高壓鈉燈及燈具技術(shù)已發(fā)展的較為成熟，高光效高壓鈉燈已被普遍應(yīng)用。

3）號稱第四代照明產(chǎn)品的LED路燈的應(yīng)用已成為城市道路照明節(jié)電的最熱門話題。LED是眾多照明產(chǎn)品的節(jié)能先鋒，在同樣亮度下，LED燈的耗電量僅為普通白熾燈的1%而其壽命卻可延長100倍。將LED與太陽能裝置結(jié)合，可組成最為節(jié)能環(huán)保的綠色照明設(shè)施。但目前國內(nèi)LED的技術(shù)實(shí)力和國外發(fā)達(dá)國家相比還是偏低的，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一，在光效、散熱方面還得不到很好的

解決。

路燈中大能耗低效率的白熾燈已經(jīng)全部被淘汰了。作為新技術(shù)新設(shè)備的LED已進(jìn)入了路燈照明領(lǐng)域，隨著LED技術(shù)的成熟、成本的下降，大功率的LED路燈以其節(jié)能效果顯著代替高壓鈉燈是大勢所趨。然而傳統(tǒng)燈具也在不斷改進(jìn)，從技術(shù)、壽命和成本等方面比較，LED路燈目前還不具備高效能高壓鈉燈的優(yōu)勢。在選擇電光源和燈具時(shí)不經(jīng)科學(xué)考證盲目上馬只會導(dǎo)致更多的損失。經(jīng)過多方面的了解，筆者認(rèn)為現(xiàn)階段綜合各方面的因素考慮，高壓鈉燈節(jié)電仍然是目前最簡單、直接有效的節(jié)電方式。

2運(yùn)用先進(jìn)的控制管理技術(shù)

道路照明運(yùn)行時(shí)間的長短，一般都與各地的緯度有關(guān)，隨著季節(jié)的不同而改變。如果維持恒定的道路照明亮度，則必將造成電能的大量浪費(fèi)。如果生硬地根據(jù)不同的時(shí)段來設(shè)置道路照明的點(diǎn)亮與熄滅，靈活性和適應(yīng)性會比較差。下面對目前國內(nèi)外常用的四種道路照明控制管理技術(shù)進(jìn)行分析比較。

1）半夜隔盞亮燈控制。這種節(jié)電技術(shù)以其簡單、成本低、節(jié)電效果明顯等優(yōu)勢。但是這種方法不可避免的會出現(xiàn)很多問題，一是導(dǎo)致道路照明不均，視覺效果差，給行車帶來安全隱患。同時(shí)容易造成線路不平衡而使變壓器壽命縮短，輕載相電壓過高，燈具易燒毀。

2）回路控制器進(jìn)行節(jié)能控制。通過在配電箱中安裝回路電壓調(diào)節(jié)裝置，可以根據(jù)不同時(shí)段對整條回路實(shí)行降壓處理，達(dá)到節(jié)能目的。這種方式優(yōu)點(diǎn)是簡單，一個(gè)回路安裝一個(gè)節(jié)能裝置即可，投資少成本低。但是缺點(diǎn)是由于是對線路整體降壓，一旦調(diào)壓過大，電網(wǎng)電壓過低，可能導(dǎo)致路燈“罷工”，而調(diào)壓幅度小則節(jié)能效果不明顯。

3）單燈節(jié)能控制。根據(jù)實(shí)際情況在每盞路燈上安裝單獨(dú)的節(jié)能控制裝置，這種節(jié)電方式的優(yōu)點(diǎn)是不改變原有照明設(shè)備，不需要拆除路燈原有鎮(zhèn)流器，能解決和避免因?yàn)槁窡襞潆娋€路長，線路壓降造成的節(jié)電率不高的現(xiàn)象，可根據(jù)道路狀況和燈具的實(shí)際情況設(shè)置不同節(jié)電水平，但成本高、維護(hù)難度大。

4）智能化道路照明控制系統(tǒng)。整個(gè)智能節(jié)能系統(tǒng)主要由路燈節(jié)電控制器、區(qū)域集中控制器以及數(shù)據(jù)處理中心構(gòu)成。通過管理軟件實(shí)時(shí)監(jiān)控路燈運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)時(shí)段以及道路實(shí)際使用情況靈活進(jìn)行電壓調(diào)整、高度調(diào)整、自動開關(guān)、故障監(jiān)控等控制。所有的控制工作只需在主控服務(wù)器上做相關(guān)設(shè)置，無需再手工控制各類電閘和開關(guān)電源。既具有單燈節(jié)能控制特點(diǎn)，又能通過系統(tǒng)運(yùn)行靈活處理各種情況，滿足不同場合需要。

目前國外主流節(jié)能方式是采用單燈控制的智能化控制管理技術(shù)。這是一種通過遏流技術(shù)、無線通訊技術(shù)、微電腦控制技術(shù)對不同時(shí)段、不同路段、人（車）流量及對照度的不同需求自動調(diào)節(jié)輸出率的智能化監(jiān)控管理，真正實(shí)現(xiàn)了“按需照明”使路燈輸入電功率與實(shí)際照度達(dá)到最佳匹配?？朔娋W(wǎng)電壓波動，彌補(bǔ)集中調(diào)壓時(shí)因線損電壓降低產(chǎn)生的對燈具壽命的影響。從而在根本上節(jié)約電能的損耗和資源的浪費(fèi)。達(dá)到節(jié)能穩(wěn)壓雙效合一效果，雖然初始投資大卻長效節(jié)能。筆者認(rèn)為國內(nèi)的發(fā)達(dá)城市特別是一些新生道路可借鑒這一控制管理模式。

3合理設(shè)計(jì)、降低間接能耗

道路照明的間接能耗主要包括照明供電線路的能耗和燈具配套電器的能耗兩個(gè)方面。

1）解決供電線路的能耗，首先要求在道路照明的初始設(shè)計(jì)中，必須合理地設(shè)計(jì)供電點(diǎn)和供電線路的長度，盡量縮短供電半徑保證線路中電壓損失符合要求，同時(shí)盡量減少線路的電能損耗。線路損耗主要是正比于電流平方的熱損失，降低線路電流和減小線路電阻是減少線路損耗的有效途徑。以氣體放電型的路燈為例，該類光源的特性是電流滯后于電壓，線路運(yùn)行功率因數(shù)往往不到0.5，因此工作電流較大。如果集中功率因數(shù)補(bǔ)償，則從配電柜到燈具端的線路損耗很大，但如果單燈進(jìn)行功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.9以上，則線路電流可降低近一半，線損可減少3/4。其次采用合理的敷設(shè)方法和適當(dāng)提高配電電纜規(guī)格也可以減少線路損耗。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，道路照明采用地下直埋電纜已是最常見的敷設(shè)方法。配電線路直埋的優(yōu)勢非常明顯，電纜各芯間的分布電容并聯(lián)在線路上，可提高自然功率因數(shù)。所以，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用地下電纜對道路照明供電。第三，為了降低成本在滿足載流要求的情況下選擇最小截面的導(dǎo)線，從長遠(yuǎn)來看，這是不明智的做法。如果把理論最小截面導(dǎo)線適當(dāng)加大使線阻減少，線損下降所節(jié)省的費(fèi)用，足可以在較短時(shí)間內(nèi)把增加的投資收回。

2）配套電器的能耗，是指支持燈具啟動或正常運(yùn)行的配件產(chǎn)生的能耗，又或者是補(bǔ)償元件損壞無法實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償而引起的燈具自身能耗增加。以常用的高壓鈉燈來說，其間接能耗主要由配套的鎮(zhèn)流器和電容器這兩個(gè)部分產(chǎn)生。要解決這一問題，主要有三種方式：一是使用電子鎮(zhèn)流器，電子鎮(zhèn)流器本身能耗極低，并且有恒功率輸出的特點(diǎn)。但電子鎮(zhèn)流器含有較高的諧波量，容易造成干擾。另外，它的零序分量易導(dǎo)致中性線過載而發(fā)生事故，這是使用電子鎮(zhèn)流器需要特別注意的。二是選用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器，現(xiàn)在由信譽(yù)可靠的大廠家生產(chǎn)的節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器的節(jié)能效果已接近電子鎮(zhèn)流器的水平，比傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器節(jié)約將近一半電能，而且與普通的燈管兼容性強(qiáng)，較適合我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的潮流。三是加強(qiáng)燈具的維修，例如應(yīng)及時(shí)更換損壞的補(bǔ)償電容以免造成無功損耗增大。

隨著城市化的不斷推進(jìn)，路燈照明成了城市的必需品和裝飾品，一到了夜晚城市就成了一個(gè)燈的海洋，到處燈火璀璨。然而在中國所用的電大多數(shù)來自于火力發(fā)電廠，這就意味著路燈耗費(fèi)的電力越多，造成的溫室氣體排放就越大。節(jié)能就是減排。目前新的節(jié)能技術(shù)推陳出新，在選擇時(shí)我們要避免踏入眾多節(jié)電不省錢，省錢不節(jié)電的誤區(qū)。城市照明節(jié)能工作是一個(gè)系統(tǒng)工程，設(shè)計(jì)時(shí)不能一味追求新技術(shù)，也不能單獨(dú)局限于某一環(huán)節(jié)，既要使新的技術(shù)得到恰到好處的應(yīng)用又要兼顧全系統(tǒng)的合理統(tǒng)一，才能建立經(jīng)濟(jì)環(huán)保、高效可靠又質(zhì)優(yōu)的城市路燈照明系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]CJJ45-2006，城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]錢偉.常用的道路照明節(jié)能手段[J].城市照明，2008，2:45-48.

作者簡介

許慧玲，講師，廣州市花都區(qū)理工職業(yè)技術(shù)學(xué)校。