浅谈保定市城市节能照明措施

       2009年我国城市照明耗电量占全国总发电量的4%-5%，占照明耗电量的30%，达600多亿KWh。如果按每吨煤发3000KWh（度）来计算，大约需要2000万吨煤。若在这个基础上节电25%那么将减少燃煤消耗500万吨。不仅可以减少二氧化碳的排放，还可以减少煤资源的开采。既可以保护环境，还可以把更多的资源留给子孙后代。
       随着我国社会经济和城市建设的快速发展，主要为机动车交通和市民出行服务的城市道路照明也大大加快了前进步伐。照明节能已经是当今城市照明发展的必然趋势。结合自己对城市照明节能的认识，提出一些浅见。
       一、普通照明的弊端
       从人类点亮第一支普通照明白炽灯开始，科技不停进步，灯具不断出新，我们已经到了要真正告别“爱迪生时代”的时候了。大多数老年人面对时代的进步显然有点不太明白，为什么不卖这种灯了？小瓦数的挺好的呀，3块钱一个，很便宜。大多数人并不知道，我国正推出一份路线路，按照计划，4年后，我国将不再销售普通照明白炽灯。
       普通照明白炽灯，在一个多世纪里一直是全世界灯具市场的统治者。但是，欧盟已经下决心关掉白炽灯，而我国在去年也推出一份路线图，清晰地指出白炽灯的最终命运从今年10月1日开始，我国开始按功率大小分阶段逐步禁止进口和销售普通照明白炽灯，首先退休的是100瓦及以上普通照明白炽灯，预计到2016年，白炽灯将完全退出我国市场。
       普通照明白炽灯被废的根本原因在于光效很低，95%的电能都被转化成热浪费掉了，这再节能减排、绿色环保的当今世界，是不能被容忍的。有数据显示，欧盟成员国如能全面推行使用节能灯，到2020年底将累计节电800亿千瓦时，而我国在2011年全部风力发电量为800亿千瓦时。
        看来，无论以前多风光，普通照明白炽灯被“废黜”的命运已然注定。现今国际及我国灯具市场，节能灯是使用较广的一种灯具，名副其实的节能产品，耗电量小、寿命长，已经被中国路灯市场快速接受。截止2009年普及率已达到90%。
       人们一直存在着一种误区，总觉得城市道路照明越亮越好，其实道路照明和室内照明不同，道路照明的目的是为了机动车驾驶员提供良好的视看条件，使他们能及时发现前方60-160m范围的障碍物，而室内照明，比方说教室照明的目的是为学生提供良好的阅读条件。道路照明最高需30lx，而室内照明则需要300-500lx。事实上，道路照明是为了驾驶员服务的，驾驶员并不要求路面那么亮，更不是越亮越好。太亮了会带来诸多问题，一是增加投资，二是浪费电能，三是导致光干扰和光污染，也就是破坏了环境。
        目前，我国城市电网的现状，造成线路的电压波动大大超过了国际标准，上半夜是用电高峰，电网电压往往低于额定电压，后半夜用电负荷减少，使得电压攀升，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。而节电器恰恰弥补了这方面的缺陷，市场上成为节电装置实际上是一种在变压器二次侧安装的调压装置，大多还是智能型的。其工作原理是通过微电脑实时采集输出、输入电压型号与设备电压比较，经过计算自动进行电压调节，从而保证输出最佳的照明系统工作电压。使用调压设备后证明，通过降低电压来降低光源功率从而达到节电的母的，其节电效果很明显，降压约10%，一般可节电约20%。但是必须强调，节电多少是完全由路灯供电电压决定的，当供电电压高时，通过降压可节电，电压越高，降压越多，则节电率愈高，供电电压低时，就有可能达不到应有的节电指标。举例来说，一台节电器放在供电电压为250V的地方，节电率有可能达到30%-40%，而同样的节电器放在供电电压为200V的地方节电率就有可能为0。
       二、节能照明的作用
       按照国家发改委发布的《中国逐步淘汰白炽灯路线图》的计划市场上将逐步淘汰白炽灯，再加上现在社会提倡绿色照明，节能灯与LED灯自然而然的占据了市场，节能灯与LED灯已走向了了千家万户。多位光电领域的专家对包括LED灯在内的节能灯十分推崇，认为“如果全国50%的光源使用LED灯，年节电量将相当于再建2.5座三峡电站”。
       与白炽灯相比节能是一大优势。这种观点不是空穴来风，都是有其根据的。在普通照明的节能灯上，一个从光效上说：节能灯光效高，也就是在相同照度的情况下能耗更小，三基色节能的光效一般在40-80im/W，举例说7W的三基色节能灯的照度基本上相当于40W白炽灯的照度；一个从寿命上说标准的节能灯平均寿命在5000-8000小时以上，好的可以达到10000小时以上，而白炽灯的平均寿命在1000小时左右。
       双功率镇流器也称功率镇流器，可根据用户需要自行调节。其工作原理是使镇流器按照预置条件调节其感抗值，从而改变电流以达到改变灯功率的目的。现在我国大多数的中小城市，在夜间11点后，大城市在午夜12点钟后，道路上车流量与行人已经很少了。在这低交通流量的大路上仍然保持较高照度显然没有必要。这是完全可以采用双功率镇流器，在道路低交通流量时，适当的降低灯泡功率，使灯泡在额定功率的60-70%处运行，虽然灯泡的额定功率降低了30-40%，但是道路的照度只降低了20%，完全可以保证交通安全的要求。而且在下半夜用电低峰，电压升高时，也不会使灯泡和镇流器出现过载现象。这不但可节约大量电能，而且还可延长镇流器及灯泡的使用寿命，从而节省了大量的灯具维护费用。从2008年7月份以来，保定市大陆及住宅小区内道路上，已全面推广应用节能型双功率镇流器。到目前为止大约已经投入了2500套节能型双功率高压钠灯电感镇流器。
       LED灯在节能灯上更是比普通节能灯节能效率更高。举个例子，假如每天亮灯8个小时，节能灯12W每天就是0.096度电，而83W的LED灯仅仅是0.024度电，也就是每天节省了0.072度，一年节省26.28度。LED灯杯寿命大于50000小时，而节能灯平均寿命只有5000-8000小时。
       研究资料表明，节能、环保的LED光源是冷光源，眩光小，无辐射，半导体照明自身对环境没有任何污染。而且具有电压低、电流小、高度高的特性。一个10-12w的LED光源发出的光能与一个35-70w的白炽灯发出的光能相当。同样照明效果，LED比传统光源节能40-50%。LED路灯有独特的二次光学设计，将LED路灯的光照射到所需照明的区域，进一步提高了光照效率，已达到节能目的；LED路灯光具有单向性，没有光的漫射，保证光照效率；寿命长，LED利用固态半导体芯片将电能转化为光能，外加环氧树脂封装，体内也没有松动部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积等缺点，可承受高强度机械冲击，LED单管寿命为5万小时。响应速度快，LED发光管响应时间很短，能按要求保证多个光源或一个光源在不同区域之间的工作切换。采用专用电源给LED光源供电时，达到最大照度的时间小于10ms。多变幻，LED光源可利用红、绿、蓝三基色原理，在计算机技术控制下使三种颜色具有256级灰度并任意混合，即可产生256×256×256＝16777216中颜色，形成不同光色的组合变化多端，实现丰富多彩的动态变化效果及各种图像。综合性能高，LED与其他光源相比，不论实在抗震、寿命、启动时间方面都很出色。
       大功率LED路灯的光源采用低压直流供电、由GaN基功率型蓝光LED与黄色荧光粉合成的高效白光二极管，具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快、显色指数高等独特优点，可广泛应用与城市道路照明。点光源经历了白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯三个重要阶段。现在人们普遍认为LED将发展成为第四代光源，即半导体照明。
       电光源从最早的白炽灯到最新的LED经过了四代发展，目前全国正大力推进LED灯。2006年以来保定市也加快了LED路灯的建设。到现在为止，朝阳大街、玉兰大街、长城大街、五四路等路段已经建设完成873基LED太阳能路灯。预计保定市在未来几年将会有更多的LED路灯投入建设。现在保定市各个路段的路灯主要采用的是高压钠灯，而LED灯相比于高压钠灯灯具具有高效、节能、长寿命、环保、反应速度快等优点，寿命长达50000小时。其色温可以在4000-7000K之间灵活选择，显像指数最高可达80以上，灯具发光颜色更接近与自然光。
       以下为高压钠灯与LED灯的详细对比见表一。

	光源数量	光源光通量	整灯发出光通量	平均照度	输入总功率	年耗电电费
32WLED路灯	32个	3200LM	3040LM	18Lu×/6M	35W	106元/年
100W高压钠灯	1个	1000LM	4500LM	18Lu×/6M	130W	394元/年
56WLED路灯	56个	5600LM	5320LM	17Lu×/8M	60W	182元/年
150W高压钠灯	1个	15000LM	6750LM	17Lu×/8M	195W	591元/年
84WLED路灯	84个	8400LM	7980LM	22Lu×/10M	91W	276元/年
250W高压钠灯	1个	25000LM	11250LM	22Lu×/10M	325W	985元/年
140WLED路灯	140个	14000LM	13300LM	32Lu×/12M	152W	460元/年
400高压钠灯	1个	40000LM	18000LM	35Lu×/12M	520W	1576元/年

分档	1	2	3	4	5	6	7
电压V	242	230	220	212	201	192	154
输入功率W	544	490	450	417	375	342	220

        仅以保定市400W高压钠灯为例：目前保定市共有7000盏400W高压钠灯。如果按下半年电压从230V降到220V，电费按0.8元/KWh计算，一年大约可节电（490－450）﹡5﹡365﹡7000/1000≡511000    KW,每年可节约电费408800元。
       三、保定市路灯照明节能状况
       随着时代发展和科技进步，国家发改委提出了绿色照明工程，市局领导高度重视，为落实科学发展观，保护环境，节约能源，实施绿色照明工程破在眉睫。对此，保定市路灯管理处制定了3项路灯节能改造实施方案：
     （1）、在2007年6月20日之前完成了对符合条件的15条主干道和18条次干道采取夜间减少路灯照明数量、降低照明的措施。
     （2）、在景观灯及部分小街巷推广使用了节能灯光源，并尝试了安装了太阳能路灯，收到了一定的效果。
     （3）、在部分路段安装节电装置进行试点尝试，节电率达到25%，现已完成了节能控制柜的项目招标工作，近期将对市区内多个控制柜进行节能改造。
     （4）、作为2013年市委、市政府拟办的52件惠民事项之一，由保定市路灯管理处承担的12条小街巷老旧路灯改造工作全部完工。
       四、保定市路灯照明节能措施
     （1）此次12条小街巷改造涉及的旧有路灯设施修建时间较长，老化严重，路灯管理处因地制宜制定不同的施工方案。其中，除胜利巷、电业胡同、公交小路因道路路面狭窄，在无法安装钢杆的情况下，采用同杆架设的方式，安装新型路灯外，苑西街、水闸街等9条小路均进行整体改造，加装新型钢杆、线路入地。所有路灯施工都紧跟道路维修进度，边维修道路、边敷设路灯地下管线，既节省了时间，又避免反复施工造成资源浪费。此次共计改造路灯灯杆151基，更换灯头179盏，所有路段原有钠灯统一改造为LED节能灯。
     （2）此前，路灯处已完成了天鹅路、复兴路、天威西路的路灯改造工程，共计改造路灯灯头1314盏，并解决了困扰夜间过往车辆的朝阳南大街铁道口昏暗问题，使我市夜间道路照明环境整体增亮，受到市民群众的交口称赞。
     （3）、保定市路灯管理处透露，在去年对复兴路和天鹅路路灯改造取得良好效果的基础上，保定市恒祥大街(北三环—天威路)的路灯进入改造日程。
     （4）、针对恒祥大街旧有灯型复杂、树木遮挡严重等特点，保定市路灯管理处制定出严谨有效的施工方案：
       拆旧换新，统一光源。拆除旧有多种灯型灯头，充分利用技改资金，将原有钠灯统一改造为224W、168W、112W的LED节能灯。
       改造灯臂，提高照度。因地制宜，改变以往传统的灯具样式，将原有灯臂加长，改造成为造型新颖的大弯臂路灯，适当降低灯杆高度，不但解决了树木遮挡问题，同时也提高了照度，形成照度宽、亮、匀的新型路灯灯景。
      （5）、为最大限度降低市民夜间出行的不便，该处采取分批改造、及时亮灯的施工方式，即“边施工，边亮灯”。据悉，阳光大街(北三环—百花路)也将随后跟进。
      （6）、景观照明状况：
        路灯发展到现代，已经不仅仅具备亮化的功能，而且在美化城市建设、提高城市品位方面起着重要的作用，已成为城市的标志之一，所以，保定市路灯管理处在2000-2011年间安装了大批新颖美观的景观灯，分布在市内广场、游园及道路交口上。
        五、节能照明的发展前景
        展望2014年，政府发展城市路灯照明节能的态度依然坚定，淘汰白炽灯路线图亦将全面实施，加上工业者在通过路端的积极推广，都将有助于路灯照明节能产业获得稳定成长。目前，led照明技术还在不断发展与完善的过程中，LED路灯的相关技术标准和规范也在不断的总结、提高与制定过程中，随着国家相关部门针对LED照明产业的发展有了更为具体的部署和指导，相信在不远的将来，LED照明技术一定会在城市道路照明中有着非常广泛的应用前景。与传统光源相比，LED特别是白光LED在一般照明领域中的优势和节能潜力，使它日益受到路灯管理部门及相关专业技术人员的关注，也成为了当前半导体研究领域以及照明产业中的热点。随着LED照明技术的进一步提高，LED路灯技术的日趋完善，将有快速的发展。考虑到我国约有2亿盏路灯这一广阔市场，加上已有部分生产企业产品出口，市场前景更为看好。
       综上所述，LED具有很多传统光源所不能比拟的优势，以其节电、环保、寿命长等优点深得大众瞩目。然后，任何新事物的产生于发展必然会遇到各种各样的瓶颈，LED要想成为未来照明的主流，价格及成本仍然是最大障碍，LED要在价格上与传统灯具进行竞争，需要LED厂商降低成本，建立统一的产品标准，解决散热、发光效率等一系列技术问题。短期内智能实在LED技术不断成熟，发光效率不断提高的前提下，通过LED的寿命优势和节能优势来弥补灯具价格上的不足。相信在全球LED产业新技术的突飞猛进下，LED未来前景一篇光明，大有发展前途。LED技术带来了光源的革命和无限的发展空间。但是，城市照明对经济发展、城市建设和人民活动关系重大，任何抱着急功近利的态度，以节能减排为借口，简单翻版传统模式去推动LED的行为只会扭曲、迟滞新技术的发展，甚至沦为国外新技术的试验田。我们还是应该遵循科学发展观，以实事求是的态度肩负起中国照明可持续发展的使命。在照明领域，LED必然是未来的发展趋势，二十一世纪将进入LED为代表的新型照明光源时代。
       总之，照明节能的潜力是很大的，还需要我们路灯管理单位去努力，只有经过不断的探索、实践，从大处着眼，小处着手，才能找到真正达到照明节能效果的方法，使有限的电能发挥更大效益。
       参考文献：
       1、柴晓路 《路灯》  中国电力出版社  2002 107-11
       2、郑东曦 《河北照明》   河北省照明行业协会  2006年06期 
       3、唐宏平 《城市道路照明设计标准》 国家建设部  2010年
       4、吴聚辉、董新丰 《城市照明建设简讯》 2009年