鄭燕親

摘 要：節(jié)能是國家發(fā)展經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，綜合利用并節(jié)約能源可以促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)的綠色發(fā)展。在城市發(fā)展過程中，道路照明的節(jié)能設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑。本文從光源選擇、變壓器設(shè)備選擇、智能控制等方面入手，分析城市道路照明的節(jié)能設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：道路照明;節(jié)能設(shè)計(jì);智能控制;城市

中圖分類號：TU113.666文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2021）17-0109-03

Analysis on Energy-Saving Design of Urban Road Lighting

ZHENG Yanqin

（Xiamen Municipal Engineering Design Institute Co.， Ltd.，Xiamen Fujian 361000）

Abstract： Energy conservation is a long-term strategic policy for the state's economic development， comprehensive utilization and energy conservation can promote the green development of China's national economy. In the process of urban development， the energy-saving design of road lighting is an important way to achieve energy-saving and emission reduction. This paper analyzes the energy-saving design of urban road lighting from the aspects of light source selection， transformer equipment selection and intelligent control.

Keywords： road lighting;energy-saving design;intelligent control;city

城市道路照明可以為車輛駕駛員及路上行人提供一個(gè)良好的可視環(huán)境，進(jìn)而為人們夜間出行創(chuàng)造安全感和舒適感。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國城市化建設(shè)不斷推進(jìn)，城市道路照明需求越來越多，其能耗隨之大幅提升。因此，道路照明節(jié)能也是設(shè)計(jì)人員必須考慮的關(guān)鍵問題。新時(shí)代，必須全面貫徹和落實(shí)習(xí)近平生態(tài)文明思想，以合理利用能源、提高效率為核心，樹立節(jié)能理念，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，調(diào)整基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化科技創(chuàng)新，加快構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的基礎(chǔ)服務(wù)生產(chǎn)方式和消費(fèi)模式，促進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)又好又快發(fā)展?；诖?，本文以廈門市大嶝大橋道路照明設(shè)計(jì)為例，分析城市道路照明常用的節(jié)能措施。

1 工程概況

現(xiàn)狀大嶝大橋跨徑布置為（4×35）m+（5×35）m+（40+3×60+40）m+（5×35）m+（5×35）m，橋梁規(guī)模為大橋。主要建設(shè)內(nèi)容為對現(xiàn)狀大嶝大橋兩側(cè)進(jìn)行橋梁拼寬改造，車行道由雙向6車道提升至雙向8車道，并在橋梁兩側(cè)新增人行道，滿足兩岸慢行連通需求，拼寬后的橋梁全寬由原來的26 m增至43 m。項(xiàng)目路線全長約為1.26 km，其中，橋梁拼寬改造段為931 m，道路等級為城市主干道，主線設(shè)計(jì)速度為60 km/h，輔道設(shè)計(jì)速度為40 km/h。

2 道路照明節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1 道路照明節(jié)能概述

實(shí)行節(jié)能措施的前提是保障城市道路照明質(zhì)量，達(dá)到城市道路照明目的。要結(jié)合道路等級，依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，確定合理的道路照明節(jié)能設(shè)計(jì)方案，有目的地選取各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)，在降低能耗、提高能源利用率、節(jié)約能源的同時(shí)，使照明效果最優(yōu)。

2.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

本項(xiàng)目道路照明設(shè)計(jì)執(zhí)行《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ 45—2015），該標(biāo)準(zhǔn)給出了亮度、照度兩套評價(jià)系統(tǒng)及相應(yīng)的評價(jià)指標(biāo)和數(shù)值，設(shè)計(jì)時(shí)主要以照度評價(jià)系統(tǒng)為準(zhǔn)。首先應(yīng)根據(jù)規(guī)劃進(jìn)行分析，并與住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部門、交通管理部門溝通，確定道路等級，根據(jù)道路重要性合理確定照度標(biāo)準(zhǔn);進(jìn)行計(jì)算分析，擬定設(shè)計(jì)方案;綜合考慮節(jié)能與投資經(jīng)費(fèi)開支情況，采用節(jié)能的高效光源;最后進(jìn)行多方案綜合經(jīng)濟(jì)比較分析，從中找出最佳照明設(shè)計(jì)方案。大嶝大橋道路等級定位為城市主干道，根據(jù)《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ 45—2015），確定其設(shè)計(jì)參數(shù)，如表1所示[1]。

2.3 光源節(jié)能

在選擇光源時(shí)，以滿足道路功能照明為基礎(chǔ)，結(jié)合景觀照明要求，通過比較傳統(tǒng)高壓鈉燈、金屬鹵化物燈、高頻無極熒光燈和發(fā)光二極管（LED）燈的主要技術(shù)指標(biāo)（見表2），本項(xiàng)目確定照明光源均采用LED燈。

目前，國家號召節(jié)能減排，提倡綠色照明，LED光源具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、免維護(hù)、易控制等諸多優(yōu)勢，大功率LED產(chǎn)品的應(yīng)用有比較大的潛能。綜合考慮照明質(zhì)量要求和節(jié)能環(huán)保等因素，本項(xiàng)目采用LED燈。

2.4 變壓器節(jié)能

作為道路照明供配電系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，變壓器的設(shè)備能效值對于系統(tǒng)整體的能效影響比較大。本次設(shè)計(jì)遵循以下原則，達(dá)到變壓器節(jié)能的目的。

2.4.1 設(shè)備選型。由于道路照明白天斷電、夜間通電的運(yùn)行特點(diǎn)，其專用變壓器的空載工作時(shí)長比一般大于50%，選用經(jīng)濟(jì)、合理、節(jié)能型的變壓器也是節(jié)能設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本項(xiàng)目選用節(jié)能的S13-M系列高效變壓器，減少損耗，降低運(yùn)行成本[2]。

2.4.2 負(fù)載率。為減少變壓器損耗，通常需要保證變壓器在高效率下工作[3]。本項(xiàng)目通過計(jì)算用電負(fù)荷大小，合理配置變壓器的容量，使變壓器能夠高效地運(yùn)行，從而節(jié)省電能。本項(xiàng)目采用路燈箱式變電站，可以為本項(xiàng)目道路及周圍道路照明、景觀照明、廣告燈箱、交通信號燈及公安監(jiān)控等用電提供電源。變壓器的負(fù)荷情況如表3所示。

經(jīng)計(jì)算，變壓器負(fù)荷功率為169.65 kW，變壓器負(fù)載率為71.43%。實(shí)踐表明，變壓器的長期負(fù)載率是額定容量的50%～70%時(shí)最合適，在此條件下，電能損耗最小。

2.4.3 無功補(bǔ)償。配電變壓器的效率不僅隨著輸送有功功率的變化而變化，還隨著負(fù)荷功率因數(shù)的變化而變化。功率因數(shù)不得低于0.9，通常功率因數(shù)低時(shí)，變壓器效率相應(yīng)降低，應(yīng)對變壓器進(jìn)行無功補(bǔ)償，提高功率因數(shù)，這樣可以大大減少無功功率在變壓器上的傳輸，從而減少變壓器上的損耗，這種方法節(jié)能效果顯著[4]。當(dāng)功率因數(shù)較低時(shí)，通常采用就地電容補(bǔ)償或者減少感性負(fù)載運(yùn)行。本項(xiàng)目在變壓器低壓側(cè)設(shè)置集中功率因數(shù)補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償后功率因數(shù)應(yīng)大于0.9。提高電壓質(zhì)量，減低線路損失，提高了變壓器的利用率。

2.5 控制節(jié)能

2.5.1 智能控制。路燈控制柜內(nèi)安裝智能控制系統(tǒng)，降低下半夜照明功耗。據(jù)調(diào)查，各城市道路的年平均照明時(shí)間為4 380 h，而每天22：00以后，道路上車少人稀，即便是繁華街道，00：00—06：00，道路上也罕見行人和車輛。低交通流量的道路仍然保持大交通流量時(shí)的設(shè)計(jì)照明亮度，顯然是對電能的巨大浪費(fèi)。

本項(xiàng)目可采用計(jì)算機(jī)智能控制技術(shù)進(jìn)行照明調(diào)控，這是當(dāng)今國際上流行的路燈節(jié)能控制技術(shù)。該技術(shù)充分考慮了城市道路照明的時(shí)間狀況，采用現(xiàn)代控制論中的最優(yōu)控制方法，對路燈電壓及照度進(jìn)行動(dòng)態(tài)智能化管理。其基本思路為：在繁忙時(shí)段，控制路燈保持標(biāo)準(zhǔn)的照度;而午夜時(shí)分，道路上人少車稀時(shí)，開始自動(dòng)調(diào)整電壓，通過對用電電壓的智能控制，減少后半夜因城市整體用電減少所引起的電壓偏高而造成的大量電能浪費(fèi)。該技術(shù)主要采用后半夜調(diào)整電壓、調(diào)暗路燈的方法大幅降低電耗。本項(xiàng)目路燈均為全夜燈，每日00：00以后，光源功率降至全功率的70%。

2.5.2 本項(xiàng)目降低電能消耗的計(jì)算。本項(xiàng)目共設(shè)置113盞路燈，具體信息如表4所示。全年路燈運(yùn)行時(shí)間為4 380 h，則全年總耗電量約為33 164.7 kW·h/a，折標(biāo)準(zhǔn)煤40.946 t/a。

經(jīng)計(jì)算，不采用節(jié)能措施的年耗電量為333 164.7 kW·h，采用節(jié)能措施的年耗電量（智能照明控制系統(tǒng)的工作時(shí)間按00：00—06：00考慮）為292 317.8 kW·h。通過采取上述降低電能消耗的措施，可實(shí)現(xiàn)年電耗量降低40 846.9 kW·h的節(jié)能效果，至評價(jià)期末總計(jì)節(jié)省電能消耗816 938.1 kW·h，折合節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤100.402 t[5]。

2.6 其他節(jié)能措施

路燈采用三相四線制照明線路，用跳接法配線，使三相負(fù)荷均衡分配，用電均衡，降低線損。選用良好導(dǎo)電率的銅芯電纜作為照明導(dǎo)線，達(dá)到降損節(jié)能的目的。路燈管理部門要加強(qiáng)對燈具的維護(hù)管理，每年清洗燈具不少于兩次，以確保燈具維護(hù)系數(shù)達(dá)到0.7。

3 結(jié)語

城市道路照明節(jié)能涉及整個(gè)項(xiàng)目的全過程，需要從規(guī)劃設(shè)計(jì)、營運(yùn)管理等方面入手。在確保照明符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，嚴(yán)格遵守功率密度值控制原則，選用節(jié)能環(huán)保材料，提高光源效率，并借助先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能控制，為城市道路照明的節(jié)能減排提供有效支持。

參考文獻(xiàn)：

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