摘要：“綠色照明工程”以其環(huán)保、高效、舒適、安全經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)得到了國家大力推廣和公眾的廣泛關(guān)注。近年來，以LED作為光源的綠色照明技術(shù)開始規(guī)?；瘧?yīng)用到公路隧道、港區(qū)等照明需求明顯的交通基礎(chǔ)設(shè)施中，但其顯現(xiàn)光衰等缺點(diǎn)，阻礙了綠色照明的進(jìn)一步推廣。本文從多種角度，對LED作為光源的交通基礎(chǔ)設(shè)施綠色照明技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，并進(jìn)一步提出了推廣和保障方案。

關(guān)鍵詞：交通基礎(chǔ)設(shè)施；綠色照明；節(jié)能效應(yīng)核算；合同能源管理

中圖分類號：U453.7""""""""""""""""""""""""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A"""""""""""""""""""""""""""""""""" 文章編號：1673-6478（2023）04-0154-04

Calculation and Demonstration of Energy Saving Effect of Green Lighting Technology in Transportation Infrastructure

ZHANG Jingyuan， DONG Jing， WANG Shuang， CHEN Jianying

（China Academy of Transportation Sciences， Beijing 100029， China）

Abstract： The \"Green Lighting Project\" has been vigorously promoted by the country and widely concerned by the public due to its characteristics of environmental protection， efficiency， comfort， safety and economy. In recent years， the green lighting technology with LED as the light source has gradually begun to be applied to the highway tunnel， port area and other transportation infrastructure with obvious lighting demand， but still exposed the shortcomings of luminous decay， hindering the further promotion of green lighting. This article summarizes the characteristics of green lighting technology for transportation infrastructure using LED as a light source from multiple perspectives， and further proposes promotion and guarantee plans.

Key words： transportation infrastructure; green lighting; energy saving effect; energy management contracting

0 引言

交通運(yùn)輸是具有節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適等特性的綠色照明技術(shù)的重要應(yīng)用場景，在交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)綠色照明的重要途徑就是推廣應(yīng)用高效節(jié)能照明器具。據(jù)測算，使用綠色照明器具，每節(jié)約1 電，相當(dāng)于節(jié)約0.4kg標(biāo)準(zhǔn)煤，同時(shí)減排0.272kg碳粉塵、0.997kgCO₂、0.03kgSO₂、0.015kgNO_x[1]。

LED光源是常用的綠色照明器具，具有發(fā)光效率高、耗電量少、使用壽命長、安全可靠性強(qiáng)、有利于環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，并且能與照明控制系統(tǒng)更好地配合使用。LED燈與其他光源照明器具指標(biāo)對比見表1。在高速公路、隧道、港區(qū)、交通樞紐、物流場站等交通基礎(chǔ)設(shè)施廣泛應(yīng)用LED照明，將有效提升能源利用效率，降低二氧化碳排放，為打造綠色低碳交通運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)揮促進(jìn)作用。

1 應(yīng)用現(xiàn)狀及需求分析

1.1 政策指引與應(yīng)用現(xiàn)狀

從“十一五”到“十四五”期間，國家對LED芯片行業(yè)的支持政策，從“設(shè)立重大工程項(xiàng)目”，逐步強(qiáng)化到“加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，高質(zhì)量發(fā)展”。國家發(fā)展改革委等十三部委聯(lián)合制定的《半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》提出，加強(qiáng)交通運(yùn)輸領(lǐng)域推廣應(yīng)用，推動(dòng)軌道交通站臺、高速公路服務(wù)區(qū)、隧道、機(jī)場、車站、碼頭（港口）等場所應(yīng)用LED照明產(chǎn)品。2022年7月，住建部、發(fā)展改革委發(fā)布《城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》，明確提出到2030年LED等高效節(jié)能燈具使用占比超過80%。同年11月，國家發(fā)展改革委等部門發(fā)布的《重點(diǎn)用能產(chǎn)品設(shè)備能效先進(jìn)水平、節(jié)能水平和準(zhǔn)入水平（2022年版）》中，將道路和隧道照明用LED燈具等產(chǎn)品列入其中。

2019年交通運(yùn)輸部印發(fā)《促進(jìn)公路隧道提質(zhì)升級行動(dòng)方案》和《公路隧道提質(zhì)升級行動(dòng)技術(shù)指南》，提出完善以公路隧道照明設(shè)施、通風(fēng)設(shè)施、交通安全設(shè)施為重點(diǎn)的交通工程與附屬設(shè)施設(shè)置，確保符合條件的隧道照明設(shè)施全覆蓋。在實(shí)踐中，貴州建設(shè)了我國第一條采用LED照明的隧道；山西五佛山隧道采用LED照明，每年節(jié)電約2萬 ，節(jié)電率超過50%[3]；青島港、天津港等大型港口，將LED照明器具大量應(yīng)用于堆場和辦公區(qū)，發(fā)揮了顯著的節(jié)能效果；廣州原地鐵二號線14個(gè)地鐵站的公共區(qū)域普通照明系統(tǒng)由熒光燈具改成LED燈具，數(shù)量減少14.4%，年節(jié)電量高達(dá)245萬 。

1.2 LED推廣現(xiàn)狀分析

目前我國半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了完整的產(chǎn)業(yè)鏈，LED芯片國產(chǎn)替代率明顯上升[4]，部分創(chuàng)新應(yīng)用走在世界前列。與此同時(shí)，LED的推廣應(yīng)用還面臨諸多問題，如照度值隨時(shí)間延長而衰減。以吉林省朝長公路花園隧道為例，在使用近2萬小時(shí)后，LED燈具已無法達(dá)到規(guī)范規(guī)定的使用要求。雖然LED存在散熱性能較差、光衰等問題[5]，但隨著技術(shù)的進(jìn)步和制造成本的下降，LED照明在交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)⒂懈訌V闊的應(yīng)用空間。此外，通過不同應(yīng)用場景下照明系統(tǒng)與大數(shù)據(jù)結(jié)合，拓展智慧照明應(yīng)用，將成為交通運(yùn)輸綠色照明的重要發(fā)展方向。

2 推廣方式、步驟及效益

2.1 鼓勵(lì)采取合同能源管理運(yùn)作模式

國家鼓勵(lì)在LED照明燈具推廣應(yīng)用中，采用合同能源管理模式（EMC）[6]，主要標(biāo)準(zhǔn)是《合同能源管理技術(shù)通則》（GB/ 24915—2020）。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了合同能源管理的技術(shù)要求和合同文本，將合同模板細(xì)化為節(jié)能效益分享型、節(jié)能量保證型和能源費(fèi)用托管型三種，針對不同類型，對推廣合同能源管理提供了具有指導(dǎo)意義的參考。

基于合同能源管理模式的交通基礎(chǔ)設(shè)施LED照明項(xiàng)目應(yīng)包含以下三個(gè)主要過程：

（１）選擇合同能源管理服務(wù)機(jī)構(gòu)。業(yè)主單位通過公開招標(biāo)，擇優(yōu)選擇節(jié)能服務(wù)公司，并簽訂合同能源管理合同。

（２）項(xiàng)目建設(shè)。節(jié)能服務(wù)公司按約定完成照明工程的實(shí)施，包括方案設(shè)計(jì)、燈具采購、項(xiàng)目施工、舊燈具回收等。

（３）竣工驗(yàn)收。業(yè)主單位組織有關(guān)單位組成驗(yàn)收小組對項(xiàng)目進(jìn)行審核驗(yàn)收。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)主要包括：

道路照明工程須滿足《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ 45—2015）和相關(guān)地方標(biāo)準(zhǔn)。

隧道照明工程須滿足《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》（JTG/T D70/2?01—2014）要求。

港區(qū)照明應(yīng)滿足《港口工程技術(shù)規(guī)范》（JTJ 221—87）中關(guān)于港口照明的規(guī)定。

照明工程的電壓、電流、功率因素須符合《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》（GB/T 14549—93）和《供電營業(yè)規(guī)則》要求。

2.2 政策引導(dǎo)

為鼓勵(lì)引導(dǎo)交通運(yùn)輸節(jié)能減排，交通運(yùn)輸部組織研究制定了一系列節(jié)能減排技術(shù)節(jié)能減排量核定方法，其中包括“節(jié)能照明技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目節(jié)能減排量核算細(xì)則”。該細(xì)則核定LED照明器具節(jié)能量的基本思路是，以改造前高壓鈉燈等傳統(tǒng)照明燈具年用電量為基準(zhǔn)，核算實(shí)施LED照明改造后，年用電量的變化量，作為該改造項(xiàng)目的年節(jié)能量。

為了避免通過不合理地過高核算照明系統(tǒng)改造前用電量，以虛假提高改造項(xiàng)目節(jié)能減排量，核算細(xì)則還給出校核方法：根據(jù)改造前的一年時(shí)段內(nèi)首日和末日電表讀數(shù)差，計(jì)算改造前照明系統(tǒng)的年實(shí)際用電量；按一年365天，折算改造前照明系統(tǒng)的日均實(shí)際用電量。對于隧道照明，要求改造前照明系統(tǒng)的日均用電量應(yīng)不超過按照白天晴天設(shè)計(jì)總功率計(jì)算的日用電量。同時(shí)，為保證合理性，核算細(xì)則還要求校核，改造前照明系統(tǒng)的日均用電量應(yīng)不小于按照夜間設(shè)計(jì)總功率計(jì)算的日用電量。

在滿足校核條件后，LED照明改造項(xiàng)目的節(jié)能量?為：

節(jié)能量= （實(shí)施前日均用電量? 實(shí)施后日均用電量）× 365 × 電能折算標(biāo)準(zhǔn)煤的系數(shù)× 10^?3

其中，電能折算標(biāo)準(zhǔn)煤的系數(shù)取值為0.330?kgce/ 。

2.3 節(jié)能減排及經(jīng)濟(jì)效益分析

2.3.1 隧道LED照明實(shí)例

根據(jù)某節(jié)能服務(wù)公司提供的隧道應(yīng)用LED照明案例，使用90W隧道燈替代280W傳統(tǒng)高壓鈉燈，改造以后的照明效果能達(dá)到原來照明效果。改造時(shí)原線路、燈具位置，以及安裝高度不變，使用壽命4年以?上。

按照隧道燈每天開啟24 小時(shí)計(jì)算，節(jié)能改造前全年耗電量約為：490.56 萬kW? h，節(jié)能改造后全年耗電量為：157.68 萬kW? h，一年改造后總節(jié)能：332.88 萬kW? h，折合標(biāo)準(zhǔn)煤1 098.5tce。電費(fèi)按每千瓦時(shí)1 元計(jì)算，改造后一年可節(jié)約電費(fèi)332.88 萬kW?h × 1.0 元/kW? h = 332.88 萬元。該項(xiàng)目由節(jié)能服務(wù)公司出資建設(shè)并提供產(chǎn)品，按4 年合同能源管理模式，每一年可以分享的總節(jié)能電費(fèi)為332.88 萬元。

按照項(xiàng)目業(yè)主與節(jié)能服務(wù)公司分享前4年節(jié)能收益，4年間共可節(jié)約電費(fèi)支出1"331.52萬元，而項(xiàng)目業(yè)主只需支付998.64萬元，前期無須支付設(shè)備購置及安裝等其他費(fèi)用，且4年以后所有的節(jié)能產(chǎn)品所有權(quán)和節(jié)能收益均歸項(xiàng)目業(yè)主所有。

2.3.2 港區(qū)LED照明實(shí)例

某港口先后在港區(qū)碼頭、貨場、生活區(qū)等區(qū)域?qū)嵤㎜ED照明改造，截至2022年已實(shí)現(xiàn)綠色照明改造的碼頭超過60%。以高標(biāo)燈改造項(xiàng)目為例，對45座總功率達(dá)592kW的高標(biāo)燈進(jìn)行LED照明改造，經(jīng)近半年的跟蹤實(shí)測，節(jié)電率達(dá)到25%，折算年節(jié)約電費(fèi)超過40萬元[7]。

3 保障措施

3.1 政策支持措施

在LED推廣過程中，除根據(jù)節(jié)能量給予企業(yè)資金補(bǔ)助外，還可給予節(jié)能服務(wù)公司資金補(bǔ)貼及稅收減免政策。以北京市為例，2016年至2019年，北京市投入政府補(bǔ)貼資金，推廣LED高效照明產(chǎn)品約200余萬只，實(shí)施了9項(xiàng)智能照明示范工程，研究推動(dòng)了3項(xiàng)智慧照明產(chǎn)品（系統(tǒng)）技術(shù)要求，儲備多項(xiàng)智能照明示范項(xiàng)目，帶動(dòng)了社會投資[8]。

3.2 技術(shù)保障措施

主動(dòng)散熱技術(shù)在LED照明上的應(yīng)用研究。目前國內(nèi)公路照明LED多采用鋁散熱器等被動(dòng)散熱方式，每盞燈約需7kg鋁材。主動(dòng)散熱技術(shù)的應(yīng)用將減少2/3鋁材用量，大幅降低材料成本并提高節(jié)能效果。

在傳統(tǒng)高壓鈉燈改造LED照明項(xiàng)目中，探索利用原有照明系統(tǒng)的可用部分，達(dá)到原照明系統(tǒng)重復(fù)利用的最大化。通常，將LED光源和電源加裝到現(xiàn)有高壓鈉燈燈具上，在改造過程中充分實(shí)現(xiàn)原有投資的最大利用。

開發(fā)應(yīng)用LED照明智能控制技術(shù)，采用優(yōu)化控制，對不同的環(huán)境及交通量、公路線形等因素綜合分析，有效提供不同光環(huán)境參數(shù)，可以進(jìn)一步提高LED照明的節(jié)能效率，達(dá)到二次節(jié)能。樊吉飛[9]在陜西神府高速臥虎灣隧道及商漫下口子隧道工程進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)果表明，可節(jié)電25%和45%左右，同時(shí)提高了燈具的使用壽命，減少了后期維護(hù)費(fèi)用。

3.3 規(guī)范管理措施

電網(wǎng)企業(yè)作為電力需求側(cè)管理的重要實(shí)施主體，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)終端用戶實(shí)施節(jié)能項(xiàng)目，打造統(tǒng)一的LED照明產(chǎn)品全生命周期節(jié)能監(jiān)管服務(wù)平臺，實(shí)現(xiàn)對用電負(fù)荷的智能控制和有效管理。

交通運(yùn)輸行業(yè)應(yīng)嚴(yán)格技術(shù)準(zhǔn)入條件，實(shí)現(xiàn)高速公路、隧道、港區(qū)、交通樞紐、運(yùn)輸場站等交通基礎(chǔ)設(shè)施LED照明技術(shù)先進(jìn)、節(jié)能顯著、性能穩(wěn)定、照明效果達(dá)標(biāo)。

應(yīng)及時(shí)總結(jié)LED照明試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)，建立健全并實(shí)施交通基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用LED照明的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，推出與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌的更為細(xì)致的各種場景應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)我國優(yōu)勢技術(shù)轉(zhuǎn)換為國際標(biāo)準(zhǔn)[5]。

強(qiáng)化被替代燈具的再利用。在LED改造項(xiàng)目中，節(jié)能服務(wù)公司要注重將替換下來的舊燈具在適當(dāng)?shù)膱龊现貜?fù)利用，廢舊燈具的處置必須遵循盡量回收和環(huán)保經(jīng)濟(jì)的原則。

3.4 宣傳推廣措施

發(fā)揮行業(yè)學(xué)會協(xié)會作用，及時(shí)總結(jié)LED照明推廣中合同能源管理經(jīng)驗(yàn)，利用多種融媒體形式，廣泛宣傳LED照明產(chǎn)品應(yīng)用的政策和技術(shù)解決方案，發(fā)揮先進(jìn)企業(yè)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的領(lǐng)跑示范作用，擴(kuò)大LED綠色照明產(chǎn)品在交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用場景和范圍。

4 結(jié)語

本文通過對在交通運(yùn)輸領(lǐng)域應(yīng)用LED綠色照明的回顧與總結(jié)，分析了使用LED照明器具作為交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施光源在目前存在的難點(diǎn)問題，在此基礎(chǔ)上提出了進(jìn)一步推廣LED綠色照明工程的管理和技術(shù)路徑，評估了采用LED綠色照明可帶來的經(jīng)濟(jì)和社會效益，進(jìn)一步提出了加快LED綠色照明工程在交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施上廣泛應(yīng)用的保障措施。

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