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城市、乡村道路灯照明节能分析

来源: 作者: 发布日期:2017-06-28 访问次数:675

  节约能源是发展经济、稳定社会的一项重要任务。能源的种类很多,但是电能是最基本、使用最广泛的一种能源。2004年,随着全国的经济高速发展,全国各地都感到电能的紧张和缺乏。因此节约电能,保障经济持续发展,成为了我们急需解决的一个首要问题。

  道路灯照明是电力的一个很大的用户,在保证道路照明的功能前提下,节约电能对国家的经济发展有很大的作用,所以探讨道路照明的节能很有必要。

  道路灯照明的节能首先是要注重设计。在确定道路照明的标准时,要合理选择照度值。城市道路照明设计标准[CJJ45-91]中,规定的最高平均照度值为20Lx,随着社会的发展,适当提高也是可以的。但目前有的城市要求过高,平均照度值远远超过标准。从某种角度来看,亮一些当然好,但是我们应该以近期的国力为基点,实事求是,量力而行,不可盲目攀比,不切实际的超前,造成不必要的浪费。

  在道路灯照明设计中选择节能电器也是一种行之有效的节能措施。例如选用发光效率高的光源,尽可能少用发光效率较低的白炽灯和高压汞灯;选用高效的灯具,不要使用配光不合理和光效低的灯具;推广使用电子镇流器,逐步取代电感式镇流器;完善对单灯进行无功补偿,提高功率因数,减少线路上的能耗损失。

  道路灯照明设计中对节能具有重大贡献的还有一项就是选择运行方式。目前使用较多的有两种方式:一是采用全、半夜灯运行方式,另一种是采用安装节电装置。这两种方式各有利弊,现作如下分析比较。

1、全、半夜灯运行方式

全、半夜灯运行不论是单侧布置或双侧布置,一般是不提倡用关闭一侧路灯的办法。这种方法虽然不需要增加投资,但是它对照明的质量(照度、均匀度)影响很大。另一种是采用间隔亮灯、熄灯的方法。此种方法对照明的质量影响相对来讲要小一些,但要另外增加一条半夜灯线路,总投资有所增加。较好的一种方法是采用双光源的灯具,在后半夜可关闭其中一盏光源。这种方法对照度有一些影响,但对均匀度基本没有影响。它也需要增加一条半夜灯线路,并且双光源的灯具的价格较高,所以总投资增加较多。上面对全、半夜灯的节能运行方式进行了定性的分析,下面对它们的经济也作一些比较。(仅对不同的部份和按本地的价格计算)
例:一条三相路灯线路,安装有400W高压钠灯48盏,平均间距35m,功率因数单灯补偿到0.8。(电源点到第一盏灯距离为35m)
1.1全部为全夜灯运行
电流:1=400×1.15×48÷1.732÷380÷0.8=41.94(A)
按电流矩计算选择可知,应选35mm2的电缆。电缆的投资为:10.6元/m×7392m(单芯电缆)=78355.2元
1.2按全、半夜灯各一半运行
电流:1=400×1.15×24÷1.732÷380÷0.8=20.97(A)
按电流矩计算选择可知,应选16mm2的电缆。电缆的投资为:5.6元/m×7392m×2(全、半夜回路)=82790.4元
电缆保护管(增加半夜回路)投资为:10.5元/m×35×48=17640(元)
增加电器一套:400元左右
投资合计:82790.4元+17640元+400元=100830.4元
“全、半夜灯各一半运行”比“全部为全夜灯运行”增加投资:100830.4元-78355.2元=22475.2元
半夜灯运行按从0点到早上5点计算,年节约电费为:0.432元/度×0.4×1.15×24盏×5小时×365天=8703.94元
收回投资年限为:22475.2元÷8703.94元=
2.58(年),即采用半夜灯运行后增加的费用两年半左右就可以收回。
2、采用双光源灯具
若在本例中选用双光源灯具,我们可将光源分为250W和150W(注:照度有所降低)。
经过计算可知应选用25mm2和16mm2的电缆。其投资为:(5.6元+8.2元)×7392=102009.6元
经了解,双光源灯具与单光源灯具的差价在700元左右,总价差为33600元。所以,“采用双光源灯具”比“全部为全夜灯运行”增加投资75294.4元。
半夜灯(150W)运行按从0点到早上5点计算,年节约电费为:0.432元/度×0.15×1.15×48盏×5小时×365天=6527.95元
收回投资年限为:75294.4元÷6527.95元=11.53(年),即采用双光源灯具用150W作半夜灯运行后,增加的费用要11年半左右可以收回。
3、采用节能装置方式
现在节电装置的种类很多,但是其主要原理都是通过对电压的调节来实现节能。随着城市建设的发展,在很多大、中城市的路灯大部分使用专用路灯变压器,在整个运行时段,它的电压质量是比较稳定的。节电装置应该是在后半夜投入运行。如果在全时段投入运行,则对前半夜的照度值影响很大,以至损害设计思想,达不到预期的设计标准。
关于降低电压、照度值降低、节能比例的数据,我们对一盏250W的高压钠灯作过对比试验,如下表:表1

电压(V)
比例
照度值(LX)(点照度)
比例
有功功率(W)
比例
220
1.0
607
1.0
250
1.0
200
0.909
470
0.774
200
0.8
190
0.864
440
0.725
180
0.72
185
0.841
410
0.675
170
0.68
180
0.818
380
0.626
160
0.64

我们通过高压钠灯的工作特性随电源电压变化的规律图也可以知道,随着电源电压的降低,光通量的输出降低比例略高于灯消耗功率的降低比例。
在使用节电装置的同时,我们还应该注意一个问题:道路照明是一种负荷分散而又远距离供电的运行方式,它在导线选择时,电压损失已经接近标准规定的底线。 如果节电装置降低电压过多, 可能会影响线路后段的路灯正常运行。
使用节电装置的经济效益也是明显的。按上面的例子,可选一台30kVA的节电装置,价格约33000元。节电按20%计算,年节约电费为:0.432元/度×0.4×1.15×48盏×5小时×365天×20%=3481.57元。由于电压降低10%,灯泡电器寿命延长约30%,经济价值每年约为1440元。收回投资年限为:33000元÷(3481.57+1440)元=6.7(年),即采用节电装置节约电能,增加的投资约需6年半左右可以收回投资。
通过以上的分析,我们汇总比较如下:表2

均匀度
节电量
投资增加
投资回收年限
工程量
按全、半夜灯各一半运行
较差
2.58
较大
采用双光源灯具
较大
11.53
采用节能装置方式
较小
较多
6.7

节能的方式很多,我们仅对上面三种作了一些分析。各个地方要根据本地的实际情况进行选择不同的节能方法。例如各地的电费价格、运行方式不一样,投资回收的年限也就不一样。

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