一種基于高效LED燈的道路照明系統(tǒng)改造方案

羅躍挺，夏利波

（國網(wǎng)舟山供電公司，浙江 舟山 316000）

針對高效率LED燈的應(yīng)用，本文提出一種合同能源管理（energy management contracting，EMC）模式對城市道路照明系統(tǒng)進行改造。該EMC模式是節(jié)能服務(wù)公司與用能單位以契約形式約定節(jié)能項目的節(jié)能目標，節(jié)能服務(wù)公司為實現(xiàn)節(jié)能目標向用能單位提供必要的服務(wù)，用能單位以節(jié)能效益支付節(jié)能服務(wù)公司的投入及其合理利潤的節(jié)能服務(wù)機制。節(jié)能服務(wù)公司通過高效LED燈取代傳統(tǒng)鈉燈改造城市照明系統(tǒng)，所節(jié)省的電能效益將由節(jié)能服務(wù)公司和用能單位按合同約定分配，同時實現(xiàn)資源優(yōu)化配置、節(jié)能環(huán)保等目標。

1 EMC模式

1.1 EMC模式簡介

EMC模式主要包括能源審計、節(jié)能改造方案設(shè)計、能源管理合同的談判與簽署、項目投資、施工安裝及調(diào)試、人員培訓與設(shè)備運維、節(jié)能監(jiān)測和效益分享。

（1）能源審計

針對用戶的具體情況，對各種耗能設(shè)備和環(huán)節(jié)進行能耗評價，測定當前能耗水平。由專業(yè)人員對用戶的能源狀況進行審計，對所提出的節(jié)能改造措施進行評估，并將結(jié)果與用戶進行審計確認。

（2）節(jié)能改造方案設(shè)計

在能源審計的基礎(chǔ)上，由節(jié)能服務(wù)公司向用戶提供節(jié)能改造方案的設(shè)計，包括項目實施方案和改造后節(jié)能效益的分析及預(yù)測，以充分了解節(jié)能改造的效果。

（3）能源管理合同的談判與簽署

在能源審計和改造方案設(shè)計的基礎(chǔ)上，EMC與客戶進行節(jié)能服務(wù)合同的談判。在合同期（一般為7年）內(nèi)，EMC分享項目的大部分的經(jīng)濟效益，用戶分享小部分的經(jīng)濟效益。待合同期滿，所有經(jīng)濟效益全部歸用戶。

（4）項目投資

簽訂合同后，進入節(jié)能改造項目的實際實施階段。由于接受的是合同能源管理的節(jié)能服務(wù)新機制，用戶在改造項目的實施過程中，不需要任何投資，節(jié)能服務(wù)公司根據(jù)項目設(shè)計方案負責原材料和設(shè)備的采購，其費用由節(jié)能服務(wù)公司支付。

（5）施工安裝及調(diào)試

根據(jù)合同，項目的施工由節(jié)能服務(wù)公司負責。在合同中規(guī)定，用戶要為項目的施工提供必要的便利條件。節(jié)能服務(wù)公司提供的服務(wù)既包括設(shè)計、施工、安裝調(diào)試等軟服務(wù)，同時也為用戶提供節(jié)能設(shè)備及系統(tǒng)等實物。這些節(jié)能設(shè)備及所形成的系統(tǒng)均由節(jié)能服務(wù)公司投資采購。

（6）人員培訓與設(shè)備運維

在完成設(shè)備安裝和調(diào)試后即進入試運行階段。節(jié)能服務(wù)公司還將負責培訓用戶的相關(guān)人員，以確保能夠正確操作及保養(yǎng)、維護改造中所提供的節(jié)能設(shè)備和系統(tǒng)。在合同期內(nèi)，設(shè)備或系統(tǒng)本身原因而造成的損壞，將由節(jié)能服務(wù)公司負責維護，并承擔有關(guān)的費用，但因丟失、人為破壞等造成的損失，用戶需承擔更換費用。

（7）節(jié)能監(jiān)測

改造工程完工后，節(jié)能服務(wù)公司與用戶共同按照能源管理合同中規(guī)定的方式對節(jié)能量及節(jié)能效益進行實際監(jiān)測，確認在合同中由節(jié)能服務(wù)公司方面提供項目的節(jié)能水平，作為雙方效益分享的依據(jù)。

（8）效益分享

在項目的合同期內(nèi)，節(jié)能服務(wù)公司對整個項目擁有所有權(quán)。用戶將節(jié)能效益中應(yīng)由EMC分享的部分逐月或逐季向節(jié)能服務(wù)公司支付項目費用。在合同所規(guī)定的費用全部支付完畢以后，用戶即可擁有項目的所有權(quán)。

1.2 EMC模式的優(yōu)勢

從企業(yè)融資、成本、收益、項目管理的角度出發(fā)，EMC模式合作具有以下優(yōu)勢：

①節(jié)能效率高。LED節(jié)能燈具對比傳統(tǒng)照明節(jié)能率一般在50%以上；②零投資、零成本、零風險；③項目資產(chǎn)無償轉(zhuǎn)讓；④分享節(jié)能效益收益。在EMC合同期內(nèi)，該項目節(jié)電所產(chǎn)生的電費收益，由用戶與節(jié)能服務(wù)公司按比例分成。并且待合同期結(jié)束，該項目所有資產(chǎn)全部無償轉(zhuǎn)讓給用戶，同時，項目資產(chǎn)及其收益均歸用戶所有。

2 道路照明系統(tǒng)改造

針對浙江舟山定海城區(qū)的道路照明系統(tǒng)，提出了一種基于高效LED燈的合同能源管理（EMC）改造方案。

（1）原庭院舊LED燈用新型LED燈替換，單叉柱燈、雙叉柱燈采用LED路燈替換，架式路燈采用LED投光燈替換；

（2）快速路、主干路必須采用截光型或半截光型配光，次干路應(yīng)采用截光型或半截光型配光，支路宜采用半截光型燈具配光；

（3）合同期7年，改造項目的初期投資費用全部由節(jié)能服務(wù)公司承擔，并承擔合同期內(nèi)的燈具維護服務(wù)費用；

（4）項目改造后節(jié)省的電費，由節(jié)能服務(wù)公司與用戶共同分享節(jié)能收益；

（5）節(jié)能服務(wù)公司按季分享節(jié)電效益，每年獲得當年節(jié)省電費的90%；

（6）合同到期后，節(jié)省的能源效益全部歸用戶享有，LED燈具所有權(quán)交給用戶單位；

（7）節(jié)省的燈具維修和更換費用全部歸用戶享有。

為了驗證系統(tǒng)改造后的照明效果，在選擇好替換高壓鈉燈的LED路燈后，采用照明模擬軟件DIALux進行照明模擬。在模擬之前，通過分布式光度計測得LED路燈的IES配光曲線文件，并將其導入DIALux的燈具庫，以下為模擬試驗的結(jié)果。DIALux中的偽色表現(xiàn)圖如圖1所示。150 W LED路燈偽色表現(xiàn)圖如圖2所示。

圖1 250 W高壓鈉燈偽色表現(xiàn)圖

圖2 150 W LED路燈偽色表現(xiàn)圖

由圖1、圖2可知，所采用的LED路燈的照度總均勻度要大大高于高壓鈉燈。250 W高壓鈉燈路燈路面亮度與照度信息如圖3所示。150 W LED路燈路面亮度與照度信息如圖4所示。

圖3 250 W高壓鈉燈路燈路面亮度與照度信息

由圖3和圖4中的數(shù)據(jù)可知，實際功率僅為高壓鈉燈功率3/5的LED路燈，在路面上得到的照明效果，無論是平均亮度還是均勻度都要優(yōu)于高壓鈉燈。同時，LED路燈在節(jié)能方面的性能也遠超高壓鈉燈。

圖4 150 W LED路燈路面亮度與照度信息

3 效益分析

3.1 節(jié)能效益

道路照明改造后，節(jié)省電量、節(jié)省電費計算如表1所示。若仍使用原傳統(tǒng)路燈，由于其故障率高，使用壽命短。7年時間內(nèi)用戶額外支出的舊燈具維修更換費用粗略核算如表2所示。

基于照明系統(tǒng)改造可計算節(jié)能服務(wù)公司和用戶單位的節(jié)能收益。在合同服務(wù)期（7年）內(nèi)，節(jié)能公司、用戶單位獲得節(jié)能收益分享情況如表3所示。

根據(jù)表1、表2、表3分析可知，在7年間節(jié)能服務(wù)公司和用戶單位的節(jié)能收益和節(jié)省的維修費總計接近3 000萬元。通過對傳統(tǒng)照明路燈系統(tǒng)的改造，實現(xiàn)了巨大的經(jīng)濟效益。

表1 節(jié)省電量電費匯總表

3.2 環(huán)境保護、社會效益和照明效果改善

該EMC項目在合同期（7年）內(nèi)總計節(jié)能21 140 257.79 kWh，減少標煤8 381.00 t（計算公式按照國家補貼標準，10 000 kWh相當3 tce）；減排CO221 790.50 t，減排SO2201 143.00 kg。

除了環(huán)保方面的收益，高效LED照明燈與傳統(tǒng)鈉燈相比在性能上也有一定的改善：

（1）在做到節(jié)電的同時，照明亮度大于改造前高壓鈉燈的照明亮度；

（2）瞬間啟動到常亮，消除原來鈉燈啟動慢、閃爍的問題；

（3）鈉燈顯色指數(shù)Ra=25，LED顯色指數(shù)Ra＞70，改造后的LED燈具比原來鈉燈更接近自然光，物體顏色更接近本色；

（4）LED路燈實景圖如圖5所示。改造后的照明系統(tǒng)能緩解人員的視覺疲勞，增加照明舒適感。

4 結(jié)束語

本方案利用合同能源管理（EMC模式），采用新型高效LED燈對用戶道路照明系統(tǒng)進行改造。

表2 用戶7年節(jié)省的維修更換費用分析表

表3 改造后節(jié)能收益分享明細

圖5 LED路燈

不僅可以改善傳統(tǒng)路燈耗能高、照明效果不佳、需要頻繁維修更換的現(xiàn)狀，同時也能帶來巨大的經(jīng)濟和生態(tài)效益，更有良好的社會影響力，加快企業(yè)節(jié)能減排，并減少環(huán)境污染和提高管理水平。D