變電站“綠色照明”設(shè)計(jì)研究

侯景堯 張洛嘉 周正

摘? 要：“綠色照明”旨在為大眾提供安全、環(huán)保、節(jié)能、舒適的照明環(huán)境，同時(shí)實(shí)現(xiàn)有效減少大氣污染物的排放目的，是變電站照明工程的發(fā)展趨勢。本文依托某220kV變電站開展“綠色照明”設(shè)計(jì)，提出了用節(jié)能高效的LED光源代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源，用智能控制的太陽能路燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)路燈。通過“綠色照明”與普通照明設(shè)計(jì)方案在節(jié)能和經(jīng)濟(jì)方面的對比分析，進(jìn)一步驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)方案的可行性和優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：綠色? 全壽命? 精細(xì)化? 免維護(hù)

中圖分類號：TM923.34? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）07（b）-0043-03

Abstract： "Green lighting" aims to provide safe， environment-friendly， energy-saving and comfortable lighting environment for the public， while effectively reducing the emission of air pollutants， which is the development trend of substation lighting engineering.Based on the "green lighting" design of a 220kV substation， this paper proposes to replace the traditional light source with energy-saving and efficient LED light source， and replace the traditional street lamp with intelligent control solar street lamp. Through "green lighting"Compared with the general lighting design scheme in energy saving and economic aspects， the feasibility and superiority of the design scheme are further verified.

Key Words： Green; Life cycle; Refinement; Maintenance free

本文針對某220kV變電站的特點(diǎn)，開展“綠色照明”設(shè)計(jì)，大面積用LED光源代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源、太陽能路燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)路燈，并根據(jù)房間、區(qū)域的具體功能對照明進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)變電站“綠色照明”的環(huán)保、節(jié)能。

1? “綠色照明”設(shè)計(jì)原則

根據(jù)“綠色照明”理念，提出變電站“綠色照明”的設(shè)計(jì)原則為：

（1）根據(jù)不同場景照明需要和照明種類的不同，選用高效能、長壽命的光源。

（2）選擇安全可靠、高效合理的燈具。

（3）充分考慮免維護(hù)性能，降低后期運(yùn)維費(fèi)用，提升全壽命周期。

2? 光源的選擇

高效性是選擇光源的首選因素，充分考慮各種光源的優(yōu)劣和適用場合。主要考慮色溫、壽命和費(fèi)用等因素。根據(jù)光源特性，主要將不同照明光源做比較[1]，如表1所示。

3? 燈具附屬裝置的選擇

燈具和電器附件的自身效率對于照明節(jié)能的影響需考慮以下幾點(diǎn)。

（1）使用安全：防火，防觸電，防爆以及其他環(huán)境條件引發(fā)的危險(xiǎn)。

（2）防止眩光。

（3）提高能效：選用效率高、配光和場所條件相適宜，以及光通維持率高的燈具。

（4）合理考慮功能性裝飾性以及經(jīng)濟(jì)性。

4? “綠色照明”精益化設(shè)計(jì)

精益化照明設(shè)計(jì)，即在符合《火力發(fā)電廠和變電站照明設(shè)計(jì)規(guī)范》的照明照度要求和《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的LPD（照明功率密度）最大限值基礎(chǔ)上，應(yīng)逐個(gè)場景確定照度標(biāo)準(zhǔn)后，根據(jù)光源和燈具的類型與規(guī)格，計(jì)算平均照度，使其偏差不超過±10%;同時(shí)校驗(yàn)LPD值是否超過規(guī)程規(guī)定，不斷調(diào)整方案以達(dá)到最優(yōu)[2]。

5? 變電站設(shè)計(jì)方案

5.1 方案概述

某220kV變電站進(jìn)行“綠色照明”設(shè)計(jì)，結(jié)合各區(qū)域場景分析如下：

（1）站內(nèi)道路照明采用自儲(chǔ)能離網(wǎng)供電系統(tǒng)，LED光源。自儲(chǔ)能離網(wǎng)LED系統(tǒng)，由太陽能極板、儲(chǔ)能蓄電池、逆變器、LED綠色燈具等共同組成。白天太陽能板產(chǎn)生直流電對儲(chǔ)能蓄電池充電，夜間或事故時(shí)蓄電池通過逆變器轉(zhuǎn)換成220 V交流電，給LED燈供[3]。

（2）對于照度要求不高、使用和開關(guān)頻繁的場所，可選用免維護(hù)燈具，提高使用壽命降低后期維護(hù)成本[3]。

（3）二次設(shè)備室、10kV配電裝置區(qū)、資料室這類照度具有一定數(shù)值要求、開啟頻繁的房間內(nèi)，選用光帶式照明燈具，配LED光源?？墒拐斩染鶆颍苊夥瓷溲９?LED光源可瞬時(shí)啟動(dòng)且發(fā)光效率高、功耗低、顯色性好。10kV配電裝置區(qū)設(shè)置少量的LED泛光燈作為巡視用燈。

5.2 方案評價(jià)分析

5.2.1 節(jié)能方面

根據(jù)不同房間、區(qū)域所要求的LPD值和照度[4]，分別計(jì)算出各房間、區(qū)域所需燈具的個(gè)數(shù)。相同照度下普通照明燈具的節(jié)能性差，耗能為綠色照明燈具的4倍多。根據(jù)無人值班變電站運(yùn)行情況，假設(shè)燈具工作時(shí)間每周8h，一年52周，燈具使用壽命按15年計(jì)算，全壽命周期“綠色照明”方案較普通照明方案共節(jié)能：17.936kW×8h×52周×15年=111920kWh。

5.2.2 經(jīng)濟(jì)方面

燈具工作時(shí)間每周8h，一年52周，電費(fèi)0.56元/度（原有燈具的維護(hù)人工費(fèi)未統(tǒng)計(jì)）。計(jì)算公式：總功率kW×8h×52周×0.56元/ kWh=一年電費(fèi)萬元（萬元）。

普通燈具燈泡平均每一年左右更換一次，18元/只;玻璃罩、燈具鎮(zhèn)流器等電器或者配件每三年更換一次，80元/套。計(jì)算公式[5]：燈具數(shù)量只×18元/只+燈具組件只×80/3元=一年維護(hù)成本費(fèi)（萬元）。

經(jīng)計(jì)算，可知普通照明方案每年燈具運(yùn)行維護(hù)成本為1.54萬元;“綠色照明”方案每年燈具運(yùn)行維護(hù)成本為0.25萬元。

在一個(gè)全壽命周期內(nèi)（設(shè)定為15年），根據(jù)等額年金現(xiàn)值公式

其中，P為現(xiàn)值;A為等額年金;i為折現(xiàn)率，取4%;n為計(jì)算年限。

普通照明方案全壽命周期內(nèi)運(yùn)行維護(hù)成本折現(xiàn)為：7.8萬元?！熬G色照明”方案全壽命周期內(nèi)運(yùn)行維護(hù)成本折現(xiàn)為：1.0萬元。

那么，全壽命周期內(nèi)（折現(xiàn)后）：

普通照明方案：初始投資約8.7萬元，運(yùn)行維護(hù)成本約7.8萬元，總費(fèi)約16.5萬元。

“綠色照明”方案：初始投資約12.52萬元，運(yùn)行維護(hù)成本約1萬元，總費(fèi)約13.52萬元。

由上述數(shù)據(jù)可得，盡管“綠色照明”方案（以下簡稱綠色方案）的前期投資費(fèi)用約為普通方案的1.5倍，但普通方案的節(jié)能性差，每年運(yùn)維成本是綠色方案的8倍。綠色方案每年可節(jié)省約1.3萬元運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，根據(jù)上述計(jì)算15年內(nèi)便可收回所多出的初始投資成本，并且已經(jīng)開始趨于節(jié)約建設(shè)成本[6]。因此變電站運(yùn)行年限越長，節(jié)約的照明投資越顯著。

6? 結(jié)語

根據(jù)“綠色照明”的設(shè)計(jì)原則，采用LED燈代替?zhèn)鹘y(tǒng)光源，結(jié)合精益化設(shè)計(jì)，在效果上、節(jié)能上、維護(hù)上具有普通照明無法比擬的優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳慶彤.綠色照明在變電站應(yīng)用[J].環(huán)境與生活， 2014（10）：293.

[2] 鄧國壽.淺談LED在變電站綠色照明的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（21）：113-130.

[3] 趙越.LED綠色照明在建筑照明中的應(yīng)用研究[J]. 農(nóng)村實(shí)用科技信息，2018（4）：106-107.

[4] 謝吉勇.基于全壽命周期的綠色建筑增量成本研究[J].建筑與預(yù)算，2018（7）.

[5] 蔡薇.基于全壽命周期視角的被動(dòng)式建筑工程綜合評價(jià)研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2019.

[6] 余勵(lì)飛.綠色低碳建筑全壽命周期技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)方法與應(yīng)用研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2016.