城市路灯节能改造综合方法.docx
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城市路灯节能改造综合方法
湖南省节能减排科技服务中心
城市路灯节能改造建议方案概述
在我国经济社会发展处于重要战略和转型的关键时期，党中央作出了“建设节约型社会、发展循环经济”的重大战略决策，将节能减排作为国家的基本国策。
绿色照明作为国家十大重点节能工程之一，能够最直接、最广泛、最有效地产生社会效益，已经成为政府工作的一项重要任务。
照明节能主要的途径有两种：
采用高效节能型光源或加装节能控制设备?
。
节能控制设备本质上是一种自动化管理节能手段，且普遍存在电网系统谐波污染、难以实时稳压、缩短照明设备寿命等各种问题，目前并不是一种成熟可靠的节能方式。
路灯节能改造项目一般通过更换光源来实现。
无极灯是21世纪一种新型的高效节能绿色照明新光源，具有节能效益明显（使用无极灯一万盏一年，可为政府节省各种费用累计500万元以上）、超长寿命、绿色环保、高显色性、色温可选、无频闪、光衰小、工作温度范围大、安全性能好等特点，特别是它比金卤灯.高压钠、高压汞灯节电50%左右，这是其它光源无法比拟的。
特别适用于城市道路、高速公路、机场、火车站、运动场等公告场所照明。
LED灯成本过高、散热性差、光衰较大，技术不成熟。
因此，选择无极灯这种高效光源进行改造，无疑是目前最科学有效的路灯节能方案。
湖南省节能减排科技服务中心在全国范围内整合了多家领先的路灯节能单位及节能投资方，以自身特有的技术资源作为保障，对于城市节能改造光源需求一万套以上的改造项目，中心以合同能源管理服务（EMC）实施。
在此方式下，由中心提供项目节能改造技术/产品和资金，并对产品质量负责，技术、投资风险基本全部由我方承担，使政府安全放心使用。
附件：
城市路灯节能改造建议方案
湖南省节能减排科技服务中心
二ＯＯ八年九月
附件：
城市路灯节能改造建议方案
湖南省节能减排科技服务中心由湖南省科技厅主管，接受省科技厅社会发展处及省经委、省环保局、省发改委等厅局委相关处室业务指导，是我国第一个由科技部门成立的省级节能减排的专业服务机构。
中心主要负责配套落实国家、省级政府部门有关节能减排的政策和措施，协调省科技厅与其他厅局委间节能减排项目实施工作，通过整合资源，帮助企业解决节能减排工作中技术、资金等瓶颈问题。
目前我中心在全国范围内整合了多家路灯节能技术提供商，路灯节能资金提供方，依托中南大学、湖南大学、长沙理工大学等高校的节能技术资源，为各市州县路灯管理部门提供合同能源管理服务。
一、城市路灯改造的意义
在我国经济社会发展处于重要战略和转型的关键时期，党中央作出了“建设节约型社会、发展循环经济”的重大战略决策。
2005年6月，国家发展和改革委员会、科学技术部共同制定了《中国节能技术政策大纲》。
7月，国务院相继下发了《国务院做好建设节约型社会重点工作通知》、《国务院关于加快发展循环经济的若干意见》等文件。
8月，建设部下发了《关于进一步加强城市照明节电工作的通知》。
2006年温家宝总理在“十一五”政府工作报告中明确提出全国节能降耗整体4%的目标，全民的资源忧患意识和节约意识也不断提高，“节约用电，缓解瓶颈制约”的思想深入人心。
政府每年的电费总额800亿元人民币，其中城市路灯照明电费约是政府用电总额的30%，约240亿元；2004年6月，国家建设部在《城市绿色照明示范工程》中规定，2008年我国城市照明节电目标15%；2004年11月15日，国家发展和改革委员会出台《节能中长期规划》，其中对城市绿色照明工程改造提出专项要求；在政府的领导下实现社会可持续发展目标，绿色GDP必将成为社会发展的一项重要的考核指标，城市路灯绿色照明节电改造已经成为政府工作的一项任务。
我中心有意支持城市照明节能工程的改造，并愿意以EMC方式参与城市照明节能改造，特提出投资方案。
用我方提出的高效照明节能产品高频无级灯,来改造城市的公用照明，预定每年可为城市照明节能50%左右，其经济效益十分明显。
二、道路照明简介
1.道路照明分类
根据道路使用功能，城市道路照明可分为主要供机动车使用的机动车交通道路照明和主要供非机动车与行人使用的人行道路照明两类。
机动车交通道路照明按快速路与主干路、次干路、支路分为三个等级，各个等级对照明水平的要求递减。
2.道路照明质量评价标准
机动车交通道路照明以路面平均亮度（或平均照度）、路面亮度总均匀度和纵向均匀度（或路面照度均匀度）、眩光限制、环境比和诱导性为评价指标。
其中最主要的指标为前两个，其它指标在可在具体方案中体现目前可以不涉及。
（注：
亮度总均匀度指路面最小亮度值与平均亮度值之比；纵向均匀度指车道中线沿道路纵向最小亮度值与平均亮度值之比）。
3.道路照明光源选择需考虑的主要因素
光源有效发光效率、光源寿命、光源显色性、光源光衰减，其它（如：
价格、质量、服务等）。
另外，道路照明灯具的好坏对照明质量的影响也非常重要。
4.道路照明布灯
道路照明根据道路等级及路副情况可采用单侧、双侧对称、双侧交错、中心对称等布灯方式。
当路面较窄时可采用单侧布灯优点是用灯数量少、成本低；当路面较宽且无中间分隔带时可采用双侧布灯，其中对称布置比较美观但照明均匀性不如交错布置；当路面有中间分割带时可采用分隔带处中间对称布置。
道路照明灯杆高度一般为8~12米之间，提高灯杆高度可提高照明均匀度但是会使照度值降低；同时缩小灯杆间距可使照度值和均匀度均有所提高但是会增加数量及成本；因此在进行道路照明设计时要合理配置杆高、间距、悬挑长度、灯具仰角等各项参数。
如果是路灯改造工程就要看改造程度，如果灯杆不变只换灯具和光源，那么就是评价光源和灯具的优劣了；如果需要彻底改造就要重新选择光源和灯具并且需要重新设计了。
实际上，出于成本及项目难度等其他各项因素考虑，路灯节能改造项目一般通过更换光源来实现。
三、无极灯及其它光源用于道路照明的因素分析
道路照明光源选择需考虑主要因素包括：
光源寿命、显色性、光衰、有效光效等，下面针对道路照明常用的各种不同光源与无极灯做比较。
1.光源寿命
由于道路照明的特殊性，道路照明光源的维护是一件及其困难并且代价高昂的事情（需要高空作业设备及人工成本、材料成本、阻塞交通所带来的不便等），因此道路照明中应该选择长寿命低维护的光源，各种光源寿命对比如下：
光源
无极灯
白炽灯
荧光灯
高压钠灯
高压汞灯
金卤灯
寿命（h）
60000
500-1000
5000
8000-14000
3500-6000
10000
由上表可见，无极灯寿命远远高于其他光源。
2.光源显色性
夜间行车的安全性是道路照明的首要目的，因此夜间司机的视觉分辨能力及舒适度对道路照明要求很高。
人眼的视觉分辨能力取决于亮度对比与颜色对比，相同亮度下选择显色性好的光源可以更好的还原物体颜色，提高视觉分辨能力。
下面是各种光源的显色指数：
光源
无极灯
白炽灯
荧光灯
高压钠灯
高压汞灯
金卤灯
显色指数
≥80
＞95
50~80
＜40
30~40
65
其中，白炽灯能耗太大，道路照明严禁使用，荧光灯功率较低不适合道路照明，在道路照明光源中无极灯的显色性非常出色。
3.光衰
目前任何光源都不可能始终维持初始状态的光输出值，它总是随着使用时间的增加不断衰减的，时间越长衰减就越严重，因此在道路照明设计时的照明水平需要远远超出标准值，从而造成能源的浪费。
选择光输出维持好（即光衰较小）的光源可以在设计时更加接近标准值从而达到节能的目的，下面是无极灯与高压钠灯和金卤灯的光衰比较：
光源
无极灯
高压钠灯
金卤灯
2000小时光通维持率
95%
70%
75%
4.有效光效
光源的实际有效光效体现了光源的节能效果。
实际有效光效是指综合考虑了夜间道路视觉环境下眼睛的视觉效率、光源的光通维持率、光源系统功耗等因素下光源的光效率，以下是无极灯与高压钠灯的实际有效光效对比：
光源
无极灯
高压钠灯
一般明视觉光效（lm/W）
70
100
2000小时夜间环境下有效光效（lm/W）
80~90
40~52
用较低功率的无极灯替换较高功率的高压钠灯达到节能的目的也是基于此。
另外，无极灯使用电子镇流器，功率因数大于0.99也是其节能的一个方面。
从以上对比可以看到无极灯用于道路照明有其独特的优势。
因此，我中心推荐使用高频无极灯，色彩为暖黄色和亮白色两种。
具体型号可根据改造城市的路况和电杆间距及高度选用。
三、无极灯用于道路照明改造方式
无极灯对高压钠灯进行改造替换可采用如下方式：
无极灯
高压钠灯
节电率
额定功率
系统功率
额定功率
系统功率
85W
85W
150W
180W
52.8%
135W
135W
250W
300W
55%
135W*2
270W
400W
460W
41.3%
注：
系统功率指包含镇流器与光源的总功率。
由于高压钠灯严重的光衰及有效亮度较低，采用上述替换改造后亮度不会降低并且节能效果显着。
另外，道路照明路灯数量庞大、耗电量相当惊人，并且无极灯免除后期高昂的维护成本（高压钠灯平均每年更换一次，维护成本很高），因此采用无极灯对道路照明进行改造后会产生巨大的经济效益。
四、无极灯用于道路照明改造的效益分析
1.高频无极灯比普通白炽灯节电90%左右,比金卤灯.高压钠、高压汞灯节电50%左右。
例如：
●一盏85W的高频无极灯相当于150W高压钠灯的亮度，
●一盏165W的高频无极灯相当于300W高压钠灯的亮度。
●使用一盏85W无极灯替换150W高压钠灯计算（高压钠灯加上镇流器实际额定功率200W）每天照明10小时，则一盏灯节电：
200W×10/1000=2度：
（150W高压钠灯每天的用电量）
85W×10/1000=0.85度：
（85W无极灯每天的用电量）
节电率：
{（2-0.85）÷2}×100%=75%
2.十年内无需换灯，高压钠灯每年换一次，十年要换7次。
按200W钠灯200元/套进行核算，每年可节约换灯费用近十万。
3.由于普通灯经常更换维修，而无极灯无需维护，这样整个城市全年可节省大量维修费用、人工费节约数十万元。
4.由于无极灯光源散射均匀，投光面积大，一个面积1000平方米的普通厂房只安装25盏无极灯就可以满足需要。
可省够灯费五万元以上。
综合计算：
使用无极灯一万盏一年，可为政府节省各种费用累计500万元以上。
五、以EMC（合同能源管理）方式实施路灯节能改造项目
每个政府都愿意使用新的照明科技产品，但新的光源一般造价高，政府无改造预算资金，对产品可靠性缺乏认识，即使用资金也害怕投资风险。
为此，我中心采用EMC（合同能源管理）方式来实施路灯节能改造项目。
此方式下，由我中心免费提供项目节能改造资金，并对产品质量负责，使政府安全放心使用，这样的投资风险基本全部由我方承担。
1.前提条件
城市节能改造光源需求一万套以上。
2.操作流程
签定改造意向→政府提供照明数据→我方提供改造方案→产品对照测试→考查确认节能数据→签定EMC能源管理合同→政府提供反担保→安装无极灯。
经双方认可无极灯的节能指标经公正后，作为计算节能费用的依据，政府提供财政担保，在五年内以节电费偿还其投资。
政府不但零投入，还可分享节能利润，为财政创造收益。
具体实施时，我方将根据贵市提供的详细数据，另行提供详细的实施方案和照明工程设计方案。
路灯改造项目合同能源管理方式操作流程图
3.投资回报
EMC方式下，政府可以零投入改造全市路灯光源，只需要用节约的电费在约定期限内（具体年限以改造情况测试数据而定）分期偿还改造费用，以下以五年约定期限为例做说明：
在五年内我方与政府按比例分取节能利润，其利润按比例分配如下：
（具体按实际数据计算，按节电百分比分配）
（1）前二年我方获取节电利润的80%，政府20%
（2）第三年至四年我方获取节电利润的70%，政府30%
（3）第五年我方与政府各分取节电利润的50%
4.注意事项
（1）大量的城市照明节能改造，首先是收集用电数据和设备数据，在未签正式协议前不要做任何承诺，因每个工程环境、所需设备数量、设备型号、设备运行时间都不一样，十分复杂，在取得项目基础数据并分析判定该项目是否能产生节能效益后，才能决定是否承接此工程。
（2）以EMC方式进行投资改造合同签定时需同意节能项目改造的政府提供反担保手续，以确保收回本利。
附件：
一、石家庄体育大街道路照明改造案例
二、无极灯介绍
三、照明灯情况调查表
四、能源管理（EMC）合作协议书
附件一
石家庄体育大街道路照明改造案例
石家庄体育大街是贯穿于裕华路、中山路、和平路等的一条交通要道，原有照明为250W和150W的高压钠灯，由于高压钠灯严重的光衰及昏黄的照明效果致使该道路照明水平已经远远不能满足主干路的照明需求，中心采用无极灯对该路段进行了综合改造，以下是改造前后照明效果及经济对比：
光源名称
高压钠灯
无极灯
位置
快车道
慢车道
快车道
慢车道
测试参数
光源功率：
W
2*250
150
2*135
135
实耗功率：
W
600
200
270
135
布灯高度：
m
12
12
12
12
布灯方式
对称
单侧
对称
单侧
路宽：
m
24
8
24
8
布灯间距：
m
36
36
36
36
平均照度：
lx
15
9
25
15
有效平均照度：
lx
10
6
46
27
照度均匀度
0.45
0.40
0.47
0.45
国家标准
平均照度：
lx
20
8
20
8
照度均匀度：
lx
0.40
0.35
0.40
0.35
节能分析
光源数量：
套
72
36
72
36
光源总功率：
W
21600
7200
9720
4860
功率总计：
W
28800
14580
年用电费：
元
78840
39912
无极灯节能百分比
49.4%
无极灯3年节电费：
元
11.7万
注：
照明时间按10h/天计算，电费按0.75元/度计算。
由以上表格可以看出使用无极灯进行改造后快车道平均照度由原来的15lx提高到25lx，慢车道平均照度由原来的9lx提高到15lx，照明水平明显改善，完全符合国家标准要求。
本次共改造了路灯108盏，节电率接近50%，节能效果非常明显。
附件二
无极灯介绍
一、无极灯工作原理
无极灯是21世纪一种新型的高效节能绿色照明新光源，主要由灯泡、耦合器和高频发生器组成，其工作原理是：
高频电磁场能量以电磁感应方式耦合到灯泡内，使灯泡内的气体激发和电离，形成等离子体，等离子体受激发原子返回基态时，辐射出253.7nm的紫外线，灯泡内壁荧光粉受到紫外线激发而发出可见光。
二、无极灯试用范围介绍
应用范围：
城市照明、办公大楼、高速公路、机场、码头、火车站、运动场、工矿企业、商场、旅游景点等均可提供高频无极灯及配套灯具
1.50W-85W办公室格栅高频无极灯
50W、85W高频无极灯配上办公室格栅灯盘，灯盘尺寸30×30cm。
在写字楼、宾馆等场所长期使用，比日光灯节电40%——60%，使用寿命长20倍以上。
应用于写字楼、宾馆照明：
一盏50W高频无极灯可替代3盏日光灯；一盏85W高频无极灯可替代4盏日光灯。
2.85W——165W高频无极路灯
采用高频无极灯应用于路灯照明，不受电网电压波动和输送线路长造成末端电压偏低的影响，185—255V均可正常点亮，。
在同等视觉效果下，它不仅要比高压钠灯节约50%以上的电，而且寿命还要长5倍以上，由于它电流小，功率因数高，安装相同数量灯，高频无极灯可输出线路的电流减少4倍以上，变压器容量亦大大减少；同时也可节约大量的维护费用。
应用于路灯照明：
85W高频无极灯可替代150W高压钠灯；135W高频无极灯可替代250W高压钠灯；165W高频无极灯可替代300W高压钠灯。
3.85W——165W高频无极灯（应用于工厂、商场、体育场馆和工矿照明）
一体化高频无极灯的电器箱采用高压铸铝制造，专为85W——165W高频无极灯设计，并有良好的散热性能可保证85W——165W高频无极灯长期、稳定工作。
电器箱防护等级为IP65，适合各种室内场合使用，安全可靠。
可选配16寸以上的工矿灯罩或投光罩。
应用于工厂、商场、体育场馆和工矿照明：
85W高频无极灯可替代250W高压钠灯、150W金卤灯；135W高频无极灯可替代250W金卤灯；165W高频无极灯可替代300W金卤灯。
三、高频无极的十大特点
1.超长寿命
传统光源的灯丝老化和电极贱射是限制其寿命的关键组件，无极灯内没有灯丝和电极，采用高频电磁感应耦合方式激励发光，工作寿命长达6万小时以上。
2.高光效高节能
系统发光效率高达65Lm/w，功率因数高达99%以上，减少了无功消耗，比白炽灯节能90%以上，比高压汞灯，高压钠灯节能50%以上。
3.绿色环保
采用固态汞齐和无铅玻璃，99%以上的材料可以回收利用，符合世界环保要求。
4.高显色性
显色指数大于80，光线柔和，接近日光，呈现物体的自然色彩，满足新闻媒体等夜间拍摄需求。
5.色温可选
从2700K——6500K，且有多款彩色灯泡可选。
6.无频闪
2.65MHz的高频工作，不再产生频闪效应危害，保护视力，缓解视觉疲劳，减少夜间交通事故发生。
7.光衰小
2000小时光通维持率为95%，20000小时光通维持率为80%，60000小时光通维持率为75%。
8.瞬间再启动
即开即亮，开光次数可达20万次以上无变化。
9.工作温度范围大
采用汞齐技术，无需预热，在-40℃——55℃范围内，均可正常启动和工作。
10.防震，防爆，安全性能好
因为灯泡里没有灯丝和电极且通过的电流很微弱，保证带电安全性操作，其耐震性能好，点灯位置任意;灯泡点燃时表面温度低，适合防爆场所。
附件三
照明灯情况调查表
用户名称
联系人
通讯地址
联系电话
行业类别
平均电价
月总用电量KW.H
全年总用电量KW.H
主要设备清单
序号
设备名称
型号规格
安装高度
功率
电流
照明时间
照度
数量
备注
1
高压纳灯
2
高压贡灯
3
金属卤化物灯
4
日光灯
5
节能灯
6
7
8
9
10
注:
其中:
1、灯每年更换盏
2、灯每年更换盏
3、灯每年更换盏
4、灯离地面更换M
5、灯离地面更换M
6、灯离地面更换M
7、施工现场是否存在高温区域？
实际温度
8、施工时是否需要高空作业？
实际高度
填表人：
填表日期：
附件四
能源管理（EMC）合作协议书
甲方：
乙方：
湖南省节能减排科技服务中心
湖南省节能减排科技服务中心技术支撑单位提供的高频等离子体无体放电灯（简称无极灯），是新型的当今世界第四代节能光源产品。
为建设资原节约型社会，使用绿色环保节能产品，共同实行新的市场合作模式：
合同能源管理（EMC）模式：
即甲方对产品无需资金上的投入，实行“零投入零风验”节能改造，用节能改造节省下来的电费支付给乙方。
经甲、乙双方友好协商，达成以下具体合作方案和操作模式：
一、甲方向乙方提供以下详细资料：
1.改造和安装灯的具体数量；
2.改造和安新灯的准确亮灯时间（夜间亮灯的数量和时间应统计在内）。
3.当地的电费价格（元/度）。
4.节能改造前电费支付的资料。
二、乙方工作内容：
1.乙方在工程前期向甲方了解工程的具体情况和将进行改造工程的工区域、灯的数量，并与甲方协商工程实施的具体技术方案及工程进度。
2.了解工程的现场环境，包括线路的布局是否合是，配电设施和各种安全措施是否得当，现场的供电电压状况，以及甲方已使用灯的灯具损坏和线路老化情况，从而对现场情况进行评估，对存在安全隐患的，向甲方提出整改建议。
三、双方共同确定工程改造的时间、施工单位
双方视具体情况，在互惠互利的原则下来协商施工单位的归属问题；
双方确定施工单位，并由施工单位拿出具体的实施方案和工程改造时间；
双方确定施工单位后，并由施工单位拿出具体需要由另一方提供的帮助，并通过讨论确定具体实施的办法，在达成共识的前提下，由另一方全力进行配合；
四、甲乙双方对工程费用、节电效益的计算和支付零投入投资成本收回的时间
1.工程费用由两方面组成：
主要是运输费用和施工费用（包括工程改造所需的材料、线路改造、灯具更换、配电设施以及人力资源费用）。
2.工程改造所需费用，以综合考虑双方合理的经济效益的情况下，由双方确定。
3.双方对节电效益统一计算。
节电效益是：
指工程改造前后（相同的电压、相同数量、相同亮度和相同的亮灯时间）所用电费和改造之间的差额。
此数据是经过双方在严格、合理、有效的测试和计算得出的，也可聘请第三方进行鉴定（国家权威部门）。
由于地区的各方面环境因素不尽相同，所以按以下方法进行：
由双方确定测试方式。
由双方商定测试的地点、测试的时间和测式的数量。
双方确定用“节电效益”款支付乙方“零投入”光源总价款回收的时间和比例。
五、双方合作的期限与结算方式
1、合作的期限为年。
在年时间内，乙方确保甲方的每盏灯都正常的工作。
2、节省电费效益的结算。
每个季度的结算一次，甲方考虑到乙方的前期投入成本较大。
在测试验收结束后，即付第一次的三个月节电效益资金。
也就是说在乙方的产品调换安装结束，经甲乙双方验收（时间为一周）通过，由甲方支付第一次的三个月电费，第二次三个月的结算在第四个月的上旬为结算时间，以后每次结算以此类推。
3、甲方的资金结算是乙方指定的银行。
六、双方共同确定的节能无极灯在合作期限内的产权归属问题
1.乙方提供的高频无极灯在合作期限内所有权归乙方。
2.双方合作期满后，乙方产品仍为甲方使用，商品的产权归甲方所有。
以上的合作经营模式，甲乙双方共同商讨达成共识后签定正式合同，以便双方共同遵照执行。
甲方（盖章）乙方（盖章）：
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