中心城区路灯、亮化设施实施节能改造的分析报告

中心城区路灯、亮化设施实施节能改造的分析报告市建委：现将中心城区路灯、亮化设施实施节能改造的分析报告如下：一、中心城区公共照明现状近年来，中心城区城市建设突飞猛进，城市面貌日新月异。随着城市的发展和科技的进步全市路灯与景观亮化中第三、四代光源所占比例已达１００％，全市市政道路基本消灭了“有路无灯”，全市道路照度均达到或超过了国家城市道路照明标准。现在中心城区公共照明路灯数量达到4200杆、14902盏，道路照明总功率1838.836KW，原有的架空线路95%实现了电缆入地，路灯直埋电缆已有207千米；亮化方面，驳岸亮化线长达22公里，政府投资亮化总功率已达954KW，社会楼宇亮化680余处总功率约为1393KW（不含园林亮化）08年总电量（市政）8596124KWH电费（市政）7933372.97元。05年底黄山市中心城区公共照明节能控制及智能管理系统项目工程的完工并投入使用，通过无线（GPRS）通信网络、计算机控制系统、智能终端设备实现公共照明的远程监控、视频监控（光纤）、节能和智能管理功能，从根本上改变了城市公共照明的管理方式，使我市城市公共照明的管理水平迈入全省先进行列。目前该系统运行功能发挥正常，管理效果显著。但是市中心城区公共照明智能化管理系统目前含盖不少老供电系统，城区路灯的控制大部分沿用旧式的控制箱，控制方式简单而落后，节能效果差，需要进行线路改造，来提高控制节能的效率。一、绿色照明的方式1、采用新能源路灯目前，在欧洲、日本、美国等发达国家正在普及风光互补路灯/太阳能路灯/风力机路灯系统。这几种新型路灯都是集环保和节能为一体的产品，代表着未来路灯的发展方向。具有亮度高、安装简便、工作稳定可靠、不敷设电缆、不消耗常规能源、使用寿命长等优点，属于当今社会大力提倡推广的可再生能源产品。风光互补路灯系统是由风力发电机组、太阳能电池板、智能控制器、蓄电池组、路灯等组成。空气流动的动能作用在叶轮上，将动能转换成机械能,从而推动叶轮旋转。叶轮的转轴与发电机的转轴相连，带动发电机旋转并发出电来。太阳能电池板利用光能转化成不稳定的直流电。风力机输出的电能和太阳能电池板上的电能都不能直接运用于负载，通过智能控制器将电能充入蓄电池中储存起来。储存在蓄电池中的化学能可以直接输出电压稳定的直流电提供给路灯。这种路灯有以下几个特点：1）经济效益好由于路灯必须用埋地电缆供电，所以在离电源点超过三公里的公路，路灯的供电线路的建设成本很高，随着公里的延伸，还需要新装变压器或安装升压系统，所以，在远郊的公路，路灯的供电线路成本高，线路上消耗的电能也多。而风光互补路灯不需要输电线路，不消耗电能，有明显的经济效益2）运行稳定、安全性好、使用寿命长风力发电机采用自动偏侧、风叶失速、电磁制动等三重保护，蓄电池充放电控制管理系统，过压、欠压、过热、过载等保护系统。保证整个发电系统运行稳定，使用安全、寿命长。3）科技含量高可作为市民普及新能源知识的好教材4）造型优美，可作为道路景观风车在中国传统文化中是带来好运的吉祥物，造型优美的风车沿公路排列，迎风飞舞，将成为道路的风景线。我市去年对环保节能的太阳能绿色照明路灯进行了试点。这种路灯在屯婺路投入使用了一年，通过对此次安装的20杆这种路灯的使用实验，发现目前使用的36W节能灯光源，照度根本达不到道路照明的要求，如果换使用40WLED光源，可能效果要好的一点，但是LED光源是截光，传统的路灯光源是泛光，照明效果肯定不如目前我市中心城区采用的高压钠灯。经过观察，随着季节变化太阳高度角发生改变，而冬季黑夜长，我们此次安装的太阳能电池板的安装位置与倾角是固定死的不利于冬季照明，可能由于这个因素在冬季出现过几次因电能不够，出现过几次因电压不够不能正常开启的情况。温度的影响。温度升高会使太阳能电池工作电压下降，工作电流上升，并使输出功率线性下降；温度上升或下降超过一定限度将会使蓄电池蓄电能力或放电能力明显下降；温度变化还会使控制电路工作点或控制点电压产生漂移等。我市昼夜温差较大不利于蓄电池的使用寿命。天气对太阳能路灯的影响也是很大的，若是连续3天阴雨天气，光照不够也不能正常储存足够电能供夜间照明使用。使用时间长了太阳能电池板表面会积存一层灰尘，会造成透光率和发电效能的下降。经过屯婺路的试点过后，我们今后使用太阳能路灯，建议采用风能互补，选择优质的LED光源和相应的电气附件；使用建议采用电池板前加聚光板、阳光跟踪器等，最大限度地吸收阳光辐射能量，由于使用LED后平均照度仍然达不到主干道的标准，建议安装在市郊道路，偏远山区道路，高速公路，旅游景区、开发区，景观道路，公园、工业园、广场、步行街等。2、路灯光源的升级随着时代的变迁现在的路灯光源也随着科学技术的进步由白炽灯、高压汞灯逐步到第三带的高压钠灯和荧光节能灯以及最近的利用化合物制作而成的世纪固体新光源，第四代光源—LED灯，现在市场上还出现了高压氙气HID路灯，汽车车灯已广泛使用。1）LED路灯在消耗相同能源的情况下大大提高了照明度。但是目前的LED路灯的光通量没有传统钠灯好，只能照一个圆形范围，没有传统钠灯的照明效果好，以下是成本、节电的对比。假设某城市有三段道路长度分别为3公里、5公里、10公里,铺设路灯以每隔30米一盏,每边一盏计算,这三段路所需的路灯总数分别为202盏、333盏、666盏、传统路灯以功率为250W的高压钠灯为准,LED路灯以功率为50W为准进行对比!传统路灯单价为1000元/盏,LED路灯单价为3000/盏,那铺设传统路灯三种长度的道路所需光源成本分别为:202*1000=202000元,333*1000=333000元,666*1000=666000元,铺设LED路灯三种长度的道路所需的光源成本分别为:202*3000=606000,333*3000=999000,666*3000=1998000(如表1)传统路灯LED路灯3公里2020006060005公里33300099900010公里6660001998000接下来我们来分析三段长度的道路两种光源铺设电缆的成本,3公里道路传统路灯主干线电缆负载流量I=P/U=202*250/220=230A,它需横截面积为60mm2的铜芯电缆,其单价为120元/米,则其电缆成本为120*3000=36万元,LED路灯干线电缆负载流量1=P/U=202*50/220=44A,它需横截面积为10mm2的铜芯电缆,它需横截面为12mm2的铜芯电缆,单价为12元/米,电缆成本为12*3000=3.6万元,5公里道路传统路灯主干线电缆负载流量I=P/U=333*250/220=377A,它需横截面为90mm2的铜芯电缆,单价为180元/米,电缆成本为980*5000=90万元,LED路灯主干线电缆负载流量I=P/U=333*50/220=73A,它需横截面为20mm2的铜芯电缆,单价为25元/条,电缆成本为25*5000=12.5万元,10公里道路传统路灯主干线电缆流量I=P/U=666*250/220=680A,它需横截面为400mm2的铜芯电缆,单价为360元/米,电缆成本为360*10000=360万元,LED路灯主干线电缆负载流量I=P/U=666*50/220=146A,它需横截面为42mm2铜芯电缆,单价为60元/米,成本为60万元,对比情况(如表2)传统路灯LED路灯3公里360000360005公里90000012500010公里3600000600000下面我们来计算三段长度的道路两种光源的情况下一年的耗电成本.计算方法以每天亮灯10小时,每度电以1元人民币计算.3公里道路传统路灯一年耗电量为202(盏)*10(小时)*365(天)*250W=184325000w,即184325度电,合人民币184325元,LED路灯一年总耗电量为202*50*10*365=36865000W,即36865度电,人民币36865元,5公里传统路灯一年总耗电量为333*250*10*365=303862500W,即303863度电,人民币303863元,LED路灯一年总耗电量为333*50*10*365=60772500W,即60773度电,10公里道路传统路灯一年总耗电量为:666*250*365*10=607725000W,即607725度电,人民币607725元,LED路灯一年总耗电量为:666*50*365*10=121545000W,即121545度电,人民币121545元,对比情况(如表3):传统路灯LED路灯3公里184325元36865元5公里303863元60773元10公里607725元121545元再下面我们来分析光源寿命对比,现今市场流通的路灯光源:高压钠灯,国产的因质量和技术问题寿命较短,一般都小于3000小时,进口的以菲利普最好,达到3000-4000小时,单体LED的寿命在4万小时以上,集群变成一个特大功率的LED后,它的寿命在3万小时以上,等于是现今流通最好的高压钠灯5倍以上的寿命,亦即是话,高压钠灯更换5次以上,LED路灯才更换一次,更换光源成本不在活下,维护费用与及因此而造成的诸多不便已是最明显的对比,(因路灯用途特殊,更换困难,要花费一定的人力.机器资源才能完成操作)以上三个图表对比与及寿命对比中可以看出,LED路灯替代传统路灯在光源成本不占优势,但在铺设费用中,LED路灯已可以将光源成本节省,使用后节省的电费就是收益,还有各自的寿命带来的好处与及坏处,安装的道路越长节省的费用越大,(以上不包含电杆、安装、维护等费用,实际上安装LED路灯所需的费用也远低于安装传统路灯的费用)以下是三种长度的道路光源.电费.电缆总成本对比请看(表4)传统路灯LED路灯3公里746325元678865元5公里1536863元1184773元10公里4873725元2719545元LED路灯50W与高压钠灯250W对比,高压钠灯400W的等于70WLED路灯,推算方法如此类推,但LED路灯的优势就更明显!但是介于LED路灯光源是截光，理论上的光通量和高压钠灯有一定差距，照明效果不如高压钠灯，我市一直没有使用过这种新型光源用于道路照明，我们建议在郊区的某条道路先进行试点。2）高压氙气HID路灯泛光光源，这种产品我们还没有具体接触过，但从一些汽车大灯的使用上，这类灯的光通量及照明效果肯定能达到要求，据相关资料介绍，氙气路灯能产生比常规路灯（高压钠灯）更高的光效。节能比高达60%。更加符合国家节能环保的要求。在同等亮度条件下，150W的氙气路灯可以直接代替250W的高压钠灯，直接节省100W能源，这是最根本的节能效果。远远超出了现时的新型的“LED路灯”“无极灯”等的节能效果。氙气路灯可能是真真正正适合我市中心城区的路灯产品。3、对现有照明供配电系统进行优化组合，安装节能设施对现有照明供配电加装节能系统，我市电网供出的电压普遍偏高，而且还随用电负荷的不同而波动，大部分电压在晚上10点以前较稳定，约为220V-230V，而10点以后普遍升高10%V以上，约为230V-250V，电压参数的偏高，势必增大电能的损耗，也增大了用电量，根据公式P=UICOS￠，其中I=U/R，则P=U2ICOS￠/R，由以上公式可知灯泡的功耗与电压的平方成正比，电压参数的偏高，势必增大灯具的能量损耗，增大了用电量。由于电压每升高1%，则用电量便会成倍增加，这样，一年的用电量就比额定范围内增加18%-30%。这既造成能源的浪费，也使灯泡及电器配件的使用寿命大大缩短，从而增加维修工作量和路灯运行成本，也增加了电量的损耗。由于路灯管理维修项目费用成本主要是电费和维修费，从而增加了经济成本。投入节能系统不仅节省用电量，还能延长灯具及电器配件的使用寿命、减少维修费用、工人的强度和提高管理水平。这样，在创造了良好社会效益的同时也具有明显的经济效益。节能系统还有一个优点就是自动监测电网中的不利因素，根据其含量的大小，自动消除降低无功功率和提高功率因素，提高用电质量，稳定用电电压，避免由电压过高所造成的损害。装置中还设有滤波部件，对