关于城市路灯节能管理的探索

［摘要］在现代城市的管理中，城市照明管理是资金、科技含量较高、难度较大的一项工作，它需要投入大量的人力和物力,节能是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。［关键词］现代城市 道路照明 管理

中图分类号：TB494 文献标识码：A一、城市路灯照明现状及问题： 近年来，道路照明设施随着各地经济和交通的发展，其规模及数量越来越大，道路照明耗电在迅速上升。正因为此，道路照明节电已成为日益受到重视的话题。道路照明的主要目的是使车辆、行人安全出行，美化城市夜景，让市民有一个和谐温馨的休闲氛围。人流、车流在23:00 后明显减少，而此时正是用电低谷，电网电压升高，灯泡比上半夜更亮，此时段的灯光利用率相当低，因此如果不采取措施调整照明的照度将浪费很多能源。道路照明直接接市电电网，据测试，各供电点变压器的输出电压远大于额定电压 220V ，有的高达 255V 以上，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P=U使输出功率大大增加。以孝感城区为例，城区共有路灯九千余盏，路灯专变50余台，额定电压晚上23点之后相电压高达到255V，每年的路灯电费都在300-400万元。如果能够采取切实有效措施对路灯进行节能管理,节约的电能将是一个巨大数字。二、路灯节能的意义：

能源是人类社会赖以生存发展的重要资源。全球人口增长和经济增长对能源的需求日益加大。长期过量开采煤碳、石油、天然气这些常规能源，至使其储量减少。据联合国等官方资料估计，地壳中剩下的石油还可开采35年、天然气40年、煤碳110年，人类面临何等的能源的压力!同时，由于长期使用煤碳和石油等污染的能源，所导致的环境和生态问题，已严重威胁人类自身的生存。

节约电能对保护环境具有重要意义。在火力发电的情况下，每生产1度电，对空气产生的污染物二氧化硫；氮氧化物和二氧化碳的数量分别如下：燃煤发电产生SO2：9克，NOX：4.4克，CO2：1100克；燃油发电：产生SO2：3.7克，NOX：1.5克，CO2：860克：燃气发电：产生SO2：5克，NOX：2.4克，C02：640克；

C02在大气中不断积累，吸收地面释放的红外辐射，形成大气的“温室效应”，导致地球变暖，造成冰山融化和海水热膨胀，引起海平面升高，改变生态系统，影响人类的生产和生活。大气中的S02、NOX和酸雨使材料加速腐蚀，破坏土壤和水的质量，影响植物和水生物生长。人们长期生活在一定浓度的SO2和NOX的空气中，会产生呼吸道和其它疾病。

我国照明用电量已占总用电量的10％-12％。按照我国提出的“中国绿色照明工程”，照明节电已成为节能的重要方面。目前的照明节能潜力很大，一般节能方案均能达到节约20％-35％，按保守的数量采取20％的计算，全国节约的电能价值可观，可想而知节约用电在国民经济中该有多大的作用。

提倡道路照明节能，不等于降低对过往车辆驾驶员、行人视觉的要求和降低照明质量，因为这样非但不能达到照明节能的目的，反而影响过往车辆驾驶员、行人的视线。照明节能基本原则是保证不降低对道路的视觉要求，而且还有所提高，为所设计的道路选择合适的照度标准；采用适当的计算及设计方式，在保证照度标准和照明质量的前提下，实现合适的照度，力求减少照明系统中的能量损失，最有效地利用电能。我们不难观察到，国内不少城市道路照度偏高，既增加了路灯照明的耗电，也削弱了道路两侧景观照明的效果。特别是相对于我国沿海一些近年来交通发展较快、经济较发达城市，由于其出行时间延长、交通量大、交通情况复杂，其中的照度标准要求偏低。但我们也不应过分的选择较大的照度，大大造成了眩光污染及能源的浪费。

三、路灯节能方式：

（一）、合理调整亮灯数量和时间

道路照明全面推广全夜灯、半夜灯，主次干道实行双回路控制，分全夜灯回路控制和半夜灯回路控制，一般一个路灯专变都是有四个回路，主次干道、生活区路、路幅较窄的街道采用后半夜单边亮灯方式，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，在照度要求高、机动车道较宽的快速路、主干路上，上半夜两个光源全亮，后半夜关闭其中一个光源。这种方式，对照度均匀度基本没有影响,还起到了一定的节能效果。 （二）、选择优质的电光源、灯具、电器

（1）科学的选用电光源是照明节能的首要工作

使用高效光源，是照明节能的重要环节。通常以白炽灯作为第一代光源。本世纪三十年明的荧光灯和高压汞灯作为第二代光源。本世纪六十年代中期，半透明氧化铝陶瓷及其与封接工艺突破之后，高压钠灯开始登上了照明舞台，被誉为第三代光源。高压钠灯是高强度气体放电灯中光效最高的一种，可达到每瓦120lm，是高压汞灯的2.2倍，白炽灯的8—10倍。而且高压钠灯的特性稳定，光通维持性最好，点然8000h后光遁黾仍可为初始值的80%-90%，寿命长达10000h以上，加之其不锈蚀，透光性能强等优点，高压钠灯已成为用途广泛又节能的光源，得到能源部门和照明设计者的重视。目前，高压钠灯已普遍使用在道路照明、车站码头、铁路港口及厂房照明等场所，取得了显著的节能效果。

（2）选择效率高的灯具

灯具是灯泡(管)的“时装”。既要漂亮，又要有科学分配光的功能。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。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，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。所以采用良好的灯具也是一种节能的办法。

（3）选择节电的照明电器配件

采用气体放电灯的路灯照明系统中，在各种气体放电光源中均需要有电器配件，除光源自身的功耗外，与气体放电灯配套的电感镇流器也要消耗一部分电能。电感镇流器的工作效率高低、节能与否，对路灯照明系统的电力消耗有一定的影响。高压汞灯、高压钠灯和金属卤化物灯都是气体放电灯，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，必须串联一具有正的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。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。如250w高压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可达40w左右。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。以平均每只镇流器降低功率损耗3w，全年点灯时间4000h计算，则可节电12000kw时。这也是一笔不小的能量节约。

（4）定期维护保养可以节约用电

当灯泡积污时，其光通量可能降到正常光通量的50％以下。灯泡、灯具反光器、玻璃罩不清洁时，其反射率和透光率也会大大降低。当灯泡要闪动或已出现闪动时，要及时更换，可有效地做到节能。因为气体放电光源在启动时耗电最高，比平时用电大得多。

（三）、安装照明系统节电器

目前国内外都大力推广照明节电器，在现在照明系统上加装节电控制设备。国内市场上的照明节能设备很多，其中照明控制节电装置所占比例最大。从工作原理上大致可分为以下三类：可控硅斩波型照明节能装置、自耦降压式节电装置、 智能照明调控器。以智能照明调控器为例，是将装置安装在路灯配电回路的起端，在前半夜控制路灯回路为全压，接近午夜时分，开始降低回路电压，在后半夜车稀人少时，进一步降低电压。它的节电原理有二，其一是高压钠灯的亮灯维持电压低于220V，因此，降低回路电压光源不会熄灭；其二是由于后半夜电网用户少，负荷低，电网电压高于220V，而过压将额外消耗部分电能，采用该装置则避免了这部分的浪费。根据工程实践，它的节电效果在15％左右。采用这种装置，不仅节约了电能，不影响照度均匀度，而且能够避免光源过压运行，延长了路灯电器的寿命。

（四）、对路灯电路进行无功补偿

可采用单灯补偿和集中补偿两种方式。路灯采用的光源，基本是气体放电灯，其功率因数相当低，一般在0.45以下，从而使回路电流大，在线路上产生的损耗相当可观。《城市道路照明设计标准》中，要求气体放电灯应加电容补偿，补偿后功率因数应不小于0.8。但标准中并没有明确是在路灯电源处集中补偿，还是在灯具处分散补偿。笔者认为，由于路灯设施是均匀分布在道路纵向两侧，由路灯电源至路灯灯具的低压配线较长，道路照明系统产生的损耗主要发生在这一段。采用路灯电源处集中补偿方式，其优点是安装简单，运行可靠，利用率高，缺点是不能减少低压线路上的电压损耗和电能损耗，只能对电网起无功补偿作用，另外必须加装放电设备。而采用单灯分散补偿时，无疑减少了路灯电源至路灯灯具这一段线路上产生的损耗，将起到较好的节能效果。

（五）、对路灯监控系统的使用 系统在后台能够灵活控制路灯的开启和关闭，路灯的开关灯时间根据气候、季节、光线强弱等条件变化而变化，同时还能通过全夜灯、半夜灯和智能调压等手段，降低能耗，提高设备使用寿命，获得良好的经济效益。2010年8月份开始使用路灯监控系统来控制孝感城区六条主干道的道路照明，时间控制得非常精确，该技术能很好地解决因为亮灯时间过长而浪费资源这一难题。

四、新能源路灯的探索： 在能源极为珍贵的今天, 如何弥补传统能源的严重短缺, 开发使用新能源, 是摆在我们面前的一个急待解决的难题。在路灯使用方面, 要求我们必须走新能源之路, 积极探索使用新能源路灯。近年来也有很多新产品问世。 新能源路灯是指以利用太阳能、风能及其它能源转换成电能, 供路灯照明使用, 其中以太阳能路灯和风光互补型路灯最为典型。太阳能路灯指通过太阳能蓄能面板收集光能, 夜晚将太阳能转换为电能供电； 但太阳能路灯的电池技术还不太成熟，寿命短、投资高，用了两三年后就不行了，谁来维护谁来换是一个大问题。风光互补型路灯能同时将风能和光能蓄集转换为电能使用, 弥补了风电和光电独立应用时的不足。在光电节能方面，目前的热点是如何将LED用到道路照明上，国内外的专家学者都在研究这个问题，目前，LED路灯的散热、封装等技术问题还没有完全攻破。 新能源路灯, 一般具有绿色环保、节约能源、不需要铺设线路等优点, 但由于一次性投入较高, 蓄电池寿命受限制及维修不便等不利因素, 至今尚未大规模推广使用。

五、总结： 以上对路灯系统的节能方式进行了探讨，望有助于道路照明系统合理用电，使路灯工程既满足其功能性要求，又能够实现最大限度的节能。总的来说，路灯节能的管理，需要各方面的重视和协调发展，相信在不久的将来，我国的道路照明节能会再上一个台阶，为城市路灯管理部门实施路灯运行综合管理打下坚实的技术基础，同时也为国民经济做出相应的贡献。