賈向東，謝正和，伍靈杰，李 洋，姜曉明

(北京源深節(jié)能技術(shù)有限責(zé)任公司，北京 100142)

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基于合同能源管理的西單商圈照明LED改造探討

賈向東，謝正和，伍靈杰，李 洋，姜曉明

(北京源深節(jié)能技術(shù)有限責(zé)任公司，北京 100142)

摘要：將LED大功率照明燈與西單商圈使用的普通燈進(jìn)行了比較，從技術(shù)參數(shù)上探討了西單商圈LED照明燈替代改造的可行性，從經(jīng)濟(jì)性上利用EMC實(shí)施模式測(cè)算了LED改造前后投資收益情況，以期為進(jìn)一步推動(dòng)節(jié)能項(xiàng)目的實(shí)施打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：西單商圈照明；合同能源管理；LED；改造

1引言

在節(jié)能減排，環(huán)境保護(hù)并且意識(shí)日益成為共識(shí)的今天，半導(dǎo)體照明成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，因而受到各國(guó)政府與產(chǎn)業(yè)界的高度重視。在我國(guó)出臺(tái)的《關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)“中國(guó)綠色照明工程”的意見(jiàn)》、《節(jié)能產(chǎn)品政府采購(gòu)實(shí)施意見(jiàn)》等政策法規(guī)中，明確發(fā)展高效節(jié)能燈具。作為新型高效光源LED正符合了人們的需求，開(kāi)始替代熒光燈、白熾燈成為下一代綠色光源。LED技術(shù)應(yīng)用于照明領(lǐng)域帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在我國(guó)能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，照明用電占有很大比重，是提高能源利用效率的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008年照明用電約占我國(guó)總用電量的12%，約4 110億kW·h。隨著我國(guó)城市化進(jìn)程和人居環(huán)境的改善，照明用電所占比重將不斷增大。在大型商場(chǎng)和超市的日常運(yùn)營(yíng)中，照明用電通常占總用電量的40%～50%。

本文通過(guò)獲取大型西單商業(yè)街LED照明基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，開(kāi)展大型商業(yè)照明EMC商業(yè)模式研究，形成一套具有示范和指導(dǎo)意義的適于大型商業(yè)街照明的LED照明技術(shù)方案，為大規(guī)模的商圈照明LED改造推廣提供模式參考。

2合同能源管理及國(guó)家節(jié)能優(yōu)惠政策

合同能源管理機(jī)制(Energy Performance Contracting，簡(jiǎn)稱EPC，國(guó)內(nèi)簡(jiǎn)稱EMC)是一種以節(jié)省的能源費(fèi)用來(lái)支付節(jié)能項(xiàng)目全部成本的節(jié)能投資方式。這種節(jié)能投資方式允許用戶使用未來(lái)的節(jié)能收益為工廠和設(shè)備升級(jí)，降低目前的運(yùn)行成本，提高能源的利用效率。20世紀(jì)70年代在西方發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始發(fā)展起來(lái)一種基于市場(chǎng)運(yùn)作的全新的節(jié)能新機(jī)制。合同能源管理的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是GB/T24915-2010《合同能源管理技術(shù)規(guī)范》，國(guó)家支持和鼓勵(lì)節(jié)能服務(wù)公司以合同能源管理機(jī)制開(kāi)展節(jié)能服務(wù)，享受財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)、營(yíng)業(yè)稅免征、增值稅免征和企業(yè)所得稅免三減三優(yōu)惠政策。其主要實(shí)施模式是通過(guò)與客戶簽訂節(jié)能服務(wù)合同，為客戶提供包括：能源審計(jì)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目融資、設(shè)備采購(gòu)、工程施工、設(shè)備安裝調(diào)試、人員培訓(xùn)、節(jié)能量確認(rèn)和保證等一整套的節(jié)能服務(wù)，并從客戶進(jìn)行節(jié)能改造后獲得的節(jié)能效益中收回投資和取得利潤(rùn)的一種商業(yè)運(yùn)作模式。節(jié)能服務(wù)公司服務(wù)的客戶不需要承擔(dān)節(jié)能實(shí)施的資金、技術(shù)及風(fēng)險(xiǎn)，并且可以更快地降低能源成本，獲得實(shí)施節(jié)能后帶來(lái)的收益，并可以獲取節(jié)能服務(wù)公司提供的設(shè)備。通常EMC合作模式分為兩種：一是對(duì)每年節(jié)省的電費(fèi)，按比例由節(jié)能改造的雙方分成，逐年返還，直至完成合同約定金額為止， 合同執(zhí)行周期較長(zhǎng)；二是每年節(jié)省的電費(fèi)，全額返回給LED企業(yè)，直至合同約定金額為止，這種模式回款速度快。EMC項(xiàng)目具有節(jié)能效率高，客戶零投資，全部設(shè)計(jì)、融資、采購(gòu)、施工以及合同期內(nèi)維護(hù)等均由節(jié)能服務(wù)公司負(fù)責(zé)。

3LED照明燈性能分析

3.1光通量、光效參數(shù)對(duì)比

通過(guò)收集的數(shù)據(jù)表明，目前普通照明燈的光通量、光效均要高于LED路燈；但要從整體上比較燈具光效，首先必須比較普通照明燈和LED路燈燈具功率的組成。一般的燈具功率的組成為光源功率+電源損耗=整燈功率。普通照明燈整燈功率組成比較復(fù)雜，由于大部分必須通過(guò)反射部分非應(yīng)用方向的光以達(dá)到更高的利用率，目前普通燈燈具效率只有35%～45%， 且存在與有功功率相等的無(wú)功功率存在。普通燈電感整流器損耗20%左右，再算上線路損耗、變壓器損耗等，電源損耗達(dá)到25%左右。LED路燈燈具不需要做無(wú)功補(bǔ)償， 并且LED是單向性發(fā)光，光輻射是定向的，其光利用率比輻射輸出各向均勻的普通光源效率要高。除去透鏡損失10%左右，燈具效率較高達(dá)到90%左右。隨著大功率LED路燈技術(shù)的發(fā)展和成熟，光效已逐步提高。

3.2壽命、散熱特性對(duì)比

目前大功率LED燈研制發(fā)展較快，但是在應(yīng)用中存在著光效低、系統(tǒng)光效較低、色溫偏差、二次光效處理水平較低、驅(qū)動(dòng)器多故障、光色不一等一系列問(wèn)題，其中電源驅(qū)動(dòng)壽命長(zhǎng)短和散熱好壞是LED發(fā)展的關(guān)鍵所在。LED光源的理論壽命都非常長(zhǎng)(前提是滿足在規(guī)定結(jié)溫<85 ℃范圍內(nèi)，L70光衰標(biāo)準(zhǔn)下)， 但一個(gè)燈具的整體壽命不簡(jiǎn)單是光源壽命，還包括透鏡部分、驅(qū)動(dòng)的影響。所以最終燈具的壽命應(yīng)該以所有燈具部件中壽命部件最短為限。LED是將光衰至70%的使用時(shí)間定義為其壽命，達(dá)5 萬(wàn)h左右；而普通燈是將一批光源點(diǎn)亮至50%的數(shù)量損壞定義為其壽命，平均可到2 萬(wàn)h左右。也就是說(shuō)在同時(shí)啟用的狀況下， 250 W普通燈光效為43.5%， 兩者光效已比LED 87.5%的光效約低55%，400 W普通燈的壽命中期(2 000 h) 光效為48.4%，由于大功率LED路燈是將多個(gè)發(fā)光二極管集中在一起進(jìn)行道路照明設(shè)計(jì)，除足夠的合理的光學(xué)設(shè)計(jì)和光通量以保證合理的光分布外，更為關(guān)鍵的是散熱問(wèn)題。當(dāng)環(huán)境溫度高于二極管結(jié)溫溫度時(shí)，效率將大打折扣，甚至燒毀燈管，因此LED的散熱決定著燈具的壽命和光衰。

4LED照明燈改造技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

西單商圈是北京市的大型成熟商業(yè)中心，主要有西單百貨商場(chǎng)、西單購(gòu)物中心、百花市場(chǎng)、勸業(yè)場(chǎng)、民族大世界、西單家具商店、西單菜市場(chǎng)、桂香村南味糕點(diǎn)店、同春園飯莊、玉華臺(tái)飯莊等。后來(lái)隨著高樓大廈的修建，建立了西單賽特、君太百貨、中友百貨、西西友誼商城、西單圖書(shū)大廈、星城商廈等大型百貨商場(chǎng)和寫字樓，照明改造潛力巨大，在此以西單商業(yè)街星城商廈為試點(diǎn)進(jìn)行改造，具體分析如下。

經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)星城商廈有2G11橫插管7 000根，T8燈管3 000根，筒燈500根，按照年照明時(shí)間365 d，日照明時(shí)間12 h，分析了改造前后的用電總量及費(fèi)用如表1、表2。

表1　星城商廈改造前用電量統(tǒng)計(jì)

表2　星城商廈改造后用電量統(tǒng)計(jì)

通過(guò)對(duì)星城商廈所有燈管改造前后的用電統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)目前的LED燈具的采購(gòu)安裝費(fèi)用統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出總的節(jié)電量和投資回收期，以及根據(jù)節(jié)電量計(jì)算出各類節(jié)能減排指標(biāo)量如表3。

表3　星城商廈改造投資分析

5結(jié)語(yǔ)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，在逐步解決了自身效率、壽命及二次配光等一系列關(guān)鍵技術(shù)難題以及國(guó)標(biāo)產(chǎn)品的推廣、造價(jià)大幅度降低后，LED光源在商業(yè)照明領(lǐng)域有著良好的發(fā)展前景。目前隨著節(jié)能環(huán)保的觀念日益深入人心，社會(huì)各界均投入大量人力、物力、財(cái)力。同時(shí)，國(guó)家也推出各項(xiàng)政策推動(dòng)綠色節(jié)能環(huán)保技術(shù)的發(fā)展，如國(guó)家LED路燈“十城萬(wàn)盞”活動(dòng)已全面啟動(dòng)。利用合同能源管理，LED照明燈具改造市場(chǎng)巨大，不僅符合當(dāng)前經(jīng)濟(jì)形勢(shì)需求，也符合未來(lái)發(fā)展理念，前景廣闊。

表4　星城商廈改造后節(jié)能減排指標(biāo)分析

注：減排量按發(fā)改委限行指標(biāo)計(jì)算，1 kW·h=耗費(fèi)0.404 kg標(biāo)準(zhǔn)煤=減排0.997 kg CO2=減排0.03 kg SO2，1 kW·h=耗費(fèi)4 L水=減排0.272 kg碳粉塵=減排0.015 kg NOx

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Research on LED Transformation of Lightingin Xidan Commercial Area Based on Energy Performance Contracting

Jia Xiangdong，Xie Zhenghe，Wu Lingjie，Li Yang，Jiang Xiaoming

(BeijingYuanshenEnergySavingTechnologyCo.，Ltd.，Beijing100142，China)

Abstract:This articlecomprehensive compares the high power LED lamp with the ordinary lamp used in Xidancommercialarea.From the aspect of technical parameters，the articlediscusses the feasibility of using LED lamp instead of high pressure sodium lamp.From the aspect of economic efficiency，the article estimatesthe cost and profit before and after LED reformed based onEMC model，which lays a foundation forthe promotion of energy-saving project.

Key words:lighting in Xidan commercialarea;energy performance contracting;LED;transformation

文章編號(hào)：1674-9944(2016)02-0148-03

中圖分類號(hào)：U491

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：賈向東(1972—)，男，河北人，工程師，主要從事熱能工程方面的研究工作。

收稿日期：2015-11-30