城市道路照明设计与高效节能

城市道路照明设计与高效节能
2005年，广州电力面临近10年来最严峻的电源性缺电局面，随着高温天气持续，广州电网最高供电负荷不断刷新纪录，接近广州电网稳定运行极限，也就是说广州中心区随时会大面积停电。

为保广州电网的安全，全社会采取节电措施，广州路灯管理所也从7月21日开始采取了一系列的节电措施：1、推迟路灯亮灯时间20分钟、提前路灯关灯时间10分钟；2、绿化广场的庭院灯、路灯停供一相，绿化、环境装饰照明退出运行；3、三相供电的路灯停供一相；4、双侧布置路灯的道路(4车道以下)熄灭一侧路灯；5、“光亮工程”亮灯时间调整为19:30-22:00并熄灭“光亮工程”中标志性不明显的部分。

但是，上述的节电方法只是临时的应急方法，因为这不仅导致路面照度分布不均，给治安及交通安全埋下隐患，而且不能避免后半夜电网电压的升高对路灯寿命的减损，因此不能称作是真正意义上的节能。

因为只有“在保证照明效果下的节电”才是科学的、合理的。

笔者认为，目前城市照明存在一些误区，浪费能源、资金，主要反映在以下几方面：
1.过于追求路面的高亮(照)度
部分路段通过增加路灯排数、加大光源功率等种种办法，大大提高了路面亮(照)度，使平均照度大于60Lx。

而根据CIE的建议和多数国家的标准规范以及汽车驾驶员视觉作业的要求，高速路、主干道路的维持平均亮度最高达到2cd/m2（柏油路面维持平均照度约30Lx）也就足够了。

路面太亮，既浪费能源和资金，又增加光污染和光干扰。

2.过于注重路灯造型
部分的道路照明过于强调艺术造型，而忽略道路照明应该以功能照明为主。

如在六车道的道路两侧安装兰花、荷花等造型的路灯，乳白色的灯具透光性极差，只好不断增加光源的功率和数量，明明安装一支普通的400W就能取得的照明效果，而要用6支250W才能达到。

3.忽略灯具的配光性能
合理的配光有利于提高路面的平均亮(照)度，确保亮(照)度均匀度和限制眩光符合标准要求。

但是现在的城市照明工程从材料采购到施工已按招投标的模式进行，运行管理单位不能直接指定某只牌子型号的灯具，而对于投资单位来说，价格永远放在第一位，往往使用部分配光性能差的灯具。

下面就谈谈如何“在保证照明效果下的节电”。

1、合理确定照明标准和进行照明方案选优
根据城市照明规划，明确各条道路照明标准并按计划实施，避免有些路亮成“银河”，有些路照度不足的现象产生。

进行照明设计时应对多种都能符合照明标准的照明方案进行分析比较，从中选取技术先进、经济合理又节约能源的最佳方案。

在建城［2004］204号《关于加强城市照明管理促进节约用电工作的意见》文中，亦明确“不论是道路照明设施建设项目还是景观照明建设项目的设计方案，都应进行充分论证，要按照照明节能设计标准，优先选用通过认证的高效节能产品，禁止使用低效的照明产品。

”
2、推广应用“三遥”路灯开关控制系统
对广州2001年和2002的亮熄灯时间进行比较发现，在同样的照度要求下亮熄灯，同期的亮熄灯时间最多相差15分钟(见表一)，所以只根据经纬度和日落日出时间确定亮熄灯时间是不够的，“三遥”路灯开关控制系统除了遥控、遥信、遥测功能外，它还可以随时调整路灯的亮熄灯时间。

当发现天气变化时，马上调整亮熄灯时间，这样路灯的亮熄灯时间就能恰到好处。

表一：亮息灯时间对比
月
份
二月九月十月十一月
状态熄灯亮灯
熄
灯
亮灯
熄
灯
亮灯
熄
灯
亮灯
20 01年6：4518：15
6：
15
18：
30
6：
15
18：
15
6：
45
17：
45
20 02年7：0018：00
6：
15
18：
40
6：
30
18：
00
6：
40
17：
40
3、推广应用节电产品
广州旧城区还有很多宽度只有1-2m的小巷，长期以来都是使用40W白炽灯照明，到现在整个广州还有19371盏。

考虑到半夜电压升高，影响灯泡的寿命，所以使用额定电压240V的40W 白炽灯。

如果改为23W节能灯，虽然价钱是白炽灯的22倍，但寿命也会是白炽灯的10倍，光通量是白炽灯的3.3倍(见表二)。

以1盏灯为例（忽略车辆人工）：如使用白炽灯，全年共需4.19只(365*11.5/1000),成本9.64元，电费134.42元(365*11.5*0.04*0.8006)，合计费用144.06元。

如使用节能灯，全年共需0.42只(365*11.54/10000）,成本21.42元，电费77.29元（365*11.5*
0.023*0.8006)，合计费用98.71元。

每盏灯节约45.35元，这样整个广州每天可节约3787度电，全年138.2万度，合计全年节约综合费用87.85万元。

除了节能灯，还有很多节能产品可以考虑，如采用玻璃或其他金属做基体，通过镀铝、镀银或多层介质反射膜做反射器的高效节能灯具等。

4、重视灯具的清洁维护工作，确保灯具的维护系数
大城市的污染程度较大，灯具容易积尘变黑，反光器失效，使路面的平均照度下降到只有原来的70%以下。

通过清洗，只花费小量的资金，就能使路面的平均照度大为上升，广州在近几年注重了灯具的清洁维护工作，每年对主干道、次干道的灯具进行1-2次的清洗工作，取得不错的效果。

但最终的关键要选用密封性能好的优质灯具，既保持了路面照度，又减少维护工作量。

5、保持原已经采取的节电措施
如对电路进行无功补偿（单灯补偿）、路灯供电普遍采用三相平衡供电，降低线路电压损失。

6、采用上半夜稳压、后半夜降压的方法节能
即使是繁华的广州闹市，后半夜时车辆人流都大为减少，此时供电电压由于用电负荷减少而升高，广州路灯85%是采用公用变压器供电的，据广州东区供电局2003年9月在菜园西综合房实测电压资料，18时输出电压为228V，凌晨1时－4时为243V。

供电电压的升高，光源的寿命就减少，资料显示灯泡在超过额定电压10V的状态下工作，会降低40%的期望寿命。

而据本人对我所钠灯使用量分析发现，钠灯的年更换率为46%，而按照GE产品的使用说明，高光通钠灯和标准钠灯寿命可达28500小时（即可用6.7年），排除其它因素，后半夜电压的升高，是使灯泡寿命减小的重要原因。

所以，此时根据变压器调压节能工作原理，降低供电电压而适当降低光源的光通量是可行的。

在保证路灯稳定经济运行的情况下，节能工作状态一般设定为前半夜工作电压220V、后半夜
为200V。

以1台负荷为500kW路灯开关箱为例，参照目前电网的电压水平，假设在后半夜供电电压升高10%，按18:00至24:00电压为230V、0:00至6:00电压为240V计算，日耗电量为:
［5×(230/220)2+6×(240/220)2］×50=630.27(kwh)。

通过采取调压措施，将18:00至24:00的电压降至220V，将0:00至6:00的电压降至200V后，日耗电量为［5×(220/220)2+6×(200/220)2］×50=497.93(kwh)。

日节电量为:630.27-497.93=132.34(kwh)，节电率：132.34/630.27=21%。

由此可见，以降低供电电压10%来运行，光通量仅减少到额定值70%，但可以节电接近20%，效果非常显著。

通过调整供电电压，不仅能够较好地避免不必要的损耗，以达到节电的目的，同时，还能有效地保护终端设备，延长设备的平均使用寿命，降低运行成本，减少维护工作。

当然，供电电压不能低于200V，因为光源的输出光通量降低会导致道路的照明质量降低。

只有推广采用高效照明电器产品和节能控制技术，我们的城市照明才能一步步接近“高效、节能、环保、健康”的目标。