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做好城市照明节能工作之我见

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-06-08  来源:《电气&智能建筑》  作者:马金柱
  当前,我国经济快速增长,各项建设取得了巨大成就,但也付出了巨大的资源和环境被破坏的代价,这两者之间的矛盾日趋尖锐,广大人民群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式,资源支撑不住,环境容纳不下,社会承受不起,经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展,才能实现经济又好又快发展。同时,温室气体排放引起全球气候变暖,备受国际社会广泛关注。进一步加强节能减排工作,也是应对全球气候变化的迫切需要。
 
  当前,全国雾霾现都非常严重。北京APEC会议期间,限制出行、停产减产,损失估计超过60亿元。
 
  中国经济增长模式的主要特征是投资推动和高增长。近三十年来,国内生产总值增长率年均为9.5%;在大部分时期,投资在国内生产总值中的比重大于40%;现在接近50%.中国经济中的主导一直是重工业。在1985年,重工业比重占国内工业总产值的55%.1990年降到50%,2000年回升到60%,2005年高达69%.在经济增长和城市化进程引起的大规模基础设施投资的推动下,重工业,尤其是高耗能产业在近几年经历了最快速的发展。
 
  为何中国需要这么多高耗能产业?预计到2020年,中国人均GDP将达到3000美元,成为中等收入国家。中等收入国家的一个主要特征即城市化进程。根据目前中等收入国家城市化的要求来估算,如果中国要在2020年成为中等收入国家,大约3亿人口将迁移进城市居住和工作。首先,根据1990~2004年的统计数据估算,城镇居民的人均能源消费量(千克标准煤)大约是农村居民的2.8倍;其次,推动城市化进程要求大规模城市基础设施建设和住房,需要大量的水泥和钢铁,这些都是高耗能产业。
 
  城市化进程所需的水泥和钢铁只能在国内生产。2006年,中国GDP约占世界总量的5.5%,但是,钢材消费量达到3.88亿吨,大约占世界钢材消耗的30%.水泥消耗达到12.4亿吨,大约占世界水泥消耗量的54%.世界上没有哪一个国家能为中国生产这么多的钢材和水泥。因此,只要中国快速成为中等收入国家的愿望不变,重工化和高耗能产业,也就是能源消费的高增长不可避免。
 
  资源和环境跟照明关系极为密切。据报道,中国照明用电量占整个发电量的约12%.(城市照明约在3%~4%,合肥市政占1.2%)。节约能源是构建节约型社会可持续发展的核心,而节能的关键是改变人们传统的不当的资源利用理念和行为准则,提高节能意识。
 
  那么,照明领域如何实施节约资源、保护环境呢?中国已从1993年开始启动“绿色照明工程”,1996年提出了“中国绿色照明工程实施方案”。经十多年的努力,已取得了明显的经济效益和社会效益。国家相关部委,组织业内专家制定了光源、灯具、镇流器的有关能效标准,制定了民用、工业建筑的照明节能标准[1],进行了多种形式的“绿色照明”宣传和展览会。提高生产厂家和各界用户的节能和环境保护的意识,开展了供需侧(DSM)照明节能试点。
 
  1)建设部从2005年开始每年检查建筑节能,主要包括建筑节能、供热及城市污水处理厂、生活垃圾处理等几方面内容。
 
  2)从2010年开始,城市照明节能加入节能检查内容。每年检查一次,省会城市必查,地级市抽查一个,县级抽查一个。
 
  3)城市照明节能检查全国范围进行,每年约在12月份,次年进行公布,并进行排名。
 
  4)2013年由于减少检查次数,照明节能检查暂时中断。但是建设部节能检查不搞,不代表节能工作的停止。节能是永恒的主题,所以必须继续,迎接检查不是目的,做好自己的事情才是目的。如何做好城市照明节能工作,笔者进行如下分析。
 
  (1)严格执行照明标准
 
  室外照明分为道路照明和景观照明两部分,我国已经出台了CJJ45-2006《城市道路照明设计标准》和《城市夜景照明设计标准》,在这些标准中比较详细地规定了照明的各项指标。2014年对标准进行了修编。2006年,北京制定了《城市夜景照明技术规范》,可以说是一个比较全面的地方标准,对城市照明的科学发展具有重要指导作用。据悉,北京地方标准《城市照明器材节能要求第一部分:室外投光灯具的节能要求》已通过验收,该标准首次给出投光灯具能效限定值和节能评价值,填补了我国城市照明器材节能要求的空白,对照明节能产品的推广应用将起到积极作用。
 
  有了标准需要执行,如何应用这些标准规范城市照明建设还是一个课题。在道路照明方面,我国目前存在两种比较极端的情况:有些欠发达城市道路照明的照度可能达不到国家标准,影响了正常的行车安全;而一些发达地区的道路照明却远远超过了标准的规定,某些城市道路照明过亮,浪费电能,不符合节能要求,这就需要各级政府严格按照规范和标准进行道路照明建设。
 
  在景观照明领域,由于对标准的贯彻不力,我国一些地区仍大搞“城市亮化”。很多城市在景观照明中,溢散光、干扰光情况严重,夜晚,探照灯、窄光束投光灯照向城市的四面八方,天空已经看不到月亮和星星。景观照明的过度建设既不节能,同时也破坏了环境,造成了光污染,进而影响居住者的身心健康。因此,亟需加强景观照明标准的执行力度。
 
  (2)分时段、分地段智能控制
 
  2008年北京奥运期间,奥运主场馆周边地区灯火通明,这展示了中国人民的热情好客,烘托了奥运的节日氛围,加之那时车流、人流量很大,提高照明标准有利安全。然而,奥运会结束后,司机和行人再走到这些地区可能都会感觉到,道路灯光太过明亮了!后奥运期间,照明完全可以作适当调整,亮度达到规范的要求即可。推而广之,道路照明在不同的路段可采用不同的照度,主干道、次干道、住宅小区道路对照度的要求是不同的,可以分别确定道路照明等级,采用不同功率的灯具,合理地设计灯杆高度和灯间距离,以便最大限度地实现节能。
 
  城市照明节电究竟从何处着手,笔者认为首先应正确理解城市照明功能的重要性。符合视觉功能的照明质量是保障交通安全、社会治安、人们从事生产及文化娱乐活动等不可缺少的条件。这是人类经过长期实践得出的科学结论,以道路照明为例,我国新修订的道路照明标准,指导道路照明工作者作出合理的照明设计,以提供具有符合司机视觉要求的照明条件,确保司机和行人安全,提高夜间道路利用率。
 
  城市照明能不能关灯?减少亮灯时间?间隔亮灯?这些问题都需要严谨的分析。所以,清楚的认识到这些所谓的“节能”办法,也可以说是对城市照明功能重要性的认识不足,用这种办法节能是消极的,不利的,是得不偿失的措施。仍以街道照明为例:1974年5月,美国政府宣布道路照明要降低到国家照明的最低标准6.5lx,并且1974年11月起,在美国佛罗里达州一条20公里长的道路上就街道照明削减与交通事故的关系进行了试验,结果表明,夜里交通事故增长了40%,折合经济损失2.7万美元,而节能仅仅0.93万美元。据此,1977年6月,美国政府取消了该项决定。又如由于1973年中东战争而爆发的世界性能源危机的影响,英国政府于1973年至1974年将包括街道照明在内的公共照明削减百分之五十,这期间夜间照明事故增加了百分之十二,折合经济损失增加600万英镑。而其间节约能源价值10万英镑。为此,1975年英国政府宣布,为安全起见,应确保照明所需的能源。
 
  从以上事例不难看到:采用损害视觉功能的节电措施无沦从社会效益还是经济效益来讲,都是不可取的。因此,对照明功能的重要性我们应有充分的认识。照明节电是一项综合性的工作,牵涉的面较多。
 
  (3)科学控制开关时间
 
  城市照明启闭时间准确与否,也是路灯照明节电的一个主要方面,合肥市装灯容量2013年底统计值2.4万千瓦,如果启闭时间控制精确,以每天少点5分钟计算,则每年节电约80万千瓦时,按一元一度计算,节约80万元。因此,在城市照明启闭时间的控制上是大有文章可做的。
 
  目前,公共照明时间的控制方法大致有:人工控制、时钟控制、光电控制、微机控制等。除上述照明的控制方法外,还可采取半夜灯,当夜深人静时,道路上车辆行人稀少,则可自动熄灭一部分灯,如有数排路灯的,熄灭其中的几排或者隔盏熄灯,适当降低照明度,减少耗电量,这就要求设计人员设计时,就将半夜灯的控制、线路的敷设等各种因素考虑进去。
 
  (4)选用优质电器元件
 
  高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯等都是气体放电灯,燃点时都是弧光放电、灯泡负的伏安特性,即电流增大时灯电压不是升高而是下降,必须串联一具有正伏安特性的元件来平衡这种负特性,具有这种特性的元件称为限流器或镇流器。目前,普遍采用的是智能路灯节电器。
 
  优质电感镇流器具备阻抗稳定性和伏安性好,功率因数高,功率损耗低等特点。这样才能稳定灯泡工作电流,延长灯泡使用寿命。
 
  降低镇流器的功率损耗也是节能工作不容忽视的一个方面。如250W钠灯镇流器质量好的功率损耗只有20~25W,而质量差的功率损耗约可达40W.如果在选用配套镇流器时都能注意选用优质产品,那么节能效果还是很显著的。
 
  (5)合理选择灯具,定期维护保养
 
  灯具的主要作用是把光源的光通量分配到需要的方向,以提高光的利用率和避免眩光。一般效率较高的灯具都采用高反射率的材料和先进的工艺制作,如电化抛光的高纯铝板;透光性能好的防护罩,如透光玻璃或有机玻璃;再就是密封性能要好,能防水防尘,尽可能地减少光的损失。灯具的效率是指其对光源光通量的利用率。任何材料制成的灯具对于光源幅射的光通量在经过反射和透射时,其效率总是小于1.假设同一功率的光源,一只配用效率较高的灯具,其光通量的70%~80%得到利用,另一只配用效率较低的灯具,光通量只有40%~50%得到利用。两者比较,效率低的灯具其光源所消耗的功率将近30%白白浪费了,未能发挥其作用,但这一点往往被忽视。因此,选择灯具时应尽量选择配光曲线好、效率较高的灯具。
 
  另外,灯具在使用过程中不可避免地受到污染,如反光器的铝氧化,防护罩里外积尘生垢等,势必造成光的损失,如不定期维护保养,则和上述道理相同,光源所消耗的功率大部分就浪费掉了。所以,选择灯具时要选择密封性能达到IP55以上的灯具,以减少维护工作量。
 
  (6)降低无功损耗,缩小供电半径
 
  电网电压白天高峰期电压低,而到下半夜当用电明显减少时,供电电压升高,则照明用电量的功耗也随之上升。这样不但缩短了灯泡的寿命,也增加了不必要的能量消耗。现在有关单位研制了一种节电器,安装在照明线路内,能按照用户设置的电压值自动投入运行,当电网电压低于设置电压时,负载电压直接由电网供电,节电器不工作,当电网电压高于设置电压时、节电器自动投入工作,电网电压经节电器降压供给负载,使照明设备始终在额定电压下运行。而且,节电器本身功率损耗极小,这也节省了照明设备自身的电能消耗。
 
  选择路灯管线中导线截面积时,应考虑线路长度对电压的损失,同时选好合理的供电点,供电半径不超过500~800m,可减少线路的功率损耗。
 
  (7)适度推广节电器
 
  从二十世纪九十年代末期,我们已开始推广使用节电器装置,针对下半夜电网负荷小、电压高和交通流量低情况下,采用调压节电器,适度降低光源的工作电压,从而既达到了节电的目的,又延长了电器寿命。这种节电器是目前城市照明领域较为普及的节电措施,其优点较为显著,对电网电压无污染,操作简便,节电率达20%~25%.但是这种节电器会对送电半径末端部分照明设施运行及路面照度有一定影响,必须有针对性地选择相对适应的区域(主要为道路)使用。 
 
  (8)逐步推广太阳能庭院灯
 
  随着太阳能电能转换系统技术的完善和价格的逐步降低,把太阳能应用于城市照明已经具备了初步的条件。特别是小区内的庭院灯,价格的下降为太阳能灯的运用提供了可能性,加上寿命的逐年提高,已经可以在政策上加以支持了。 
 
  (9)加强节能目标考核体系,探索建立城市照明节能奖励制度
 
  我们要引入节能目标的量化考核体系,已经出台的城市照明设计规范中已经引入功率密度的概念,这就要求我们在进行城市照明建设管理中,要推行城市照明消耗成本管理,即将照明工程的电能消耗成本、节能成效作为设计的一个必须参考甚至是评价考核依据。对消耗成本高、节能成效低的工程从设计初就列入淘汰方案。对于一些好的给予适当的奖励,推动我国的照明节能工作有序、健康的发展。
 
  (10)建立一个电量统计平台
 
  节能是有目标的,这个目标建设部已经制定。十一五节能20%,每年节能5%,十二五节能15%.每年节能3%.但是,现在的问题是没有统一的电量统计平台,不知道如何去计算节能多少,所以说建立一个完善的统计平台很关键,可以用真实的数据进行说明,有利于考验我们的节能方法的有效性和科学性。
 
  目前,国家没有统一模式电量统计平台,应该怎么去建立也没有具体的要求,但是我们可以借助供电系统的电量分析控制平台进行开发,建立自己的电量统计分析平台,这样有助于实时监测电量变化,既可以统计分析也可以据此制定节能方案。改进不足,提高效率,达到减排的目的。
 
 
关键词: 城市照明
 
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