国道210##过境汉中段红石梁隧道照明系统节能建设合同能源管理BOT项目可行性方案.docx
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国道210##过境汉中段红石梁隧道照明系统节能建设合同能源管理BOT项目可行性方案
国道210##过境汉中段红石梁隧道照明
系统节能建设合同能源管理BOT项目
可行性方案
概述
全国隧道大省，素有“广东的桥、山东的路、##的隧”一说。
保障公路隧道运营安全和降低运营成本，对全省公路建设大局的意义重大。
2008年我省高速公路隧道照明费用即高达4500万元，当我省高速公路里程达到4100公里时，公路隧道的照明费用预计将到达2亿元，隧道照明的运营成本不容轻视。
如何在保证行车安全的前提下，尽可能地节约照明费用，是公路建设和运营中必须解决的重要问题。
公路隧道照明是交通节能的一项重点，既安全又经济节能的照明技术和节能方案是实现交通节能的关键。
通过积极探索和长期实践的验证，LED照明技术是当前最优化的公路隧道照明节能技术，采用LED进行公路隧道照明，节能效果显著。
合同能源管理是新型的运用市场手段促进节能的服务机制，其实质就是以减少的能源费用来支付节能项目成本的节能业务方式。
参照《JTJ026.1-1999公路隧道通风照明设计规范》，《##省高速公路隧道照明系统设计指导意见（试行）》要求，长度大于100m的公路隧道应设置照明，长度大于300m的隧道，无论近、远期，都应设置电光照明系统。
我们针对##省公路隧道照明系统进行了节能方案设计：
采用LED节能照明技术，配套使用智能调光系统，以国道210##过境汉中段红石梁隧道为示范，通过合同能源管理（EMC）模式对全省14条公路隧道照明系统进行节能建设和改造。
长期以来，##省内公路隧道多数采用高压钠灯照明，人们已逐渐认识到这种照明方式存在的缺点：
1、耗能大，效率低、光衰快、损坏率高；2、夜间电压升高引起的亮度上升和电力浪费；3、隧道控制方式过于简单，满足不了天气、交通量动态变化的要求，不利于节能省电。
与传统的高压钠灯对比，LED作为一种新型照明技术，具有众多优点：
1、功耗低、发光效率高、寿命长；2、启动时间短、显色指数高、工作温度低、方向性好、工作电压低；3、无紫外辐射、环保、节能。
目前在国内已经有部分隧道照明工程使用了LED隧道灯，节电效率可达60%，节能效果显著。
在节能减排政策号召下，高压钠灯照明逐渐为新型节能照明——LED所替代。
依据本设计方案，在##省采用LED隧道灯进行公路隧道节能照明，将会产生良好的经济、社会效益。
首先，大幅节约能耗。
与高压钠灯相比，LED节电效率可达60%，按照##省隧道的照明费用以2亿元/年计算，如果全部改造成LED光源，节电率为1.2亿元/年，25年节电效益累计将达到30亿元。
依照本方案设计，红石梁隧道全部使用LED光源后，与使用高压钠灯相比，节电率为21万度/年，25年累计节电约525万度。
如果14条隧道全部改用LED灯后，每年可节电125万度，25年可节电3125万度。
其次，智能调光系统提高照明系统效应。
采用LED隧道灯照明，再配套智能调光系统，可以根据洞口天气情况的变化、车流量的大小、车速的高低等因素来进行自动调光，从而实现照明系统中的理想状态“按需照明”，且能减缓LED灯具的光衰，延长寿命，保障系统持续高效运行。
在节能的前提下，保障公路交通安全、通畅。
再次，有先进的合同能源管理模式作为保障。
以合同能源管理模式进行项目投资运营，能为公路交通主管部门腾出资金进行全省的公路交通建设布局。
且依据发改委、财政部联合下发的《合同能源管理财政奖励资金管理暂行办法》等文件，对于符合标准的合同能源管理项目，“中央财政奖励标准为240元/吨标准煤，省级财政奖励标准不低于60元/吨标准煤。
有条件的地方，可视情况适当提高奖励标准。
”
最后，符合政策导向。
采用LED隧道照明系统，符合国家“绿色交通”的政策导向。
具有很强的实用性、可行性、示范性，将促使##的公路隧道照明做到“资源节约、资金节省、保障安全、保质服务、环境友好、表率示范”。
##西部节能管理服务有限公司是##省节能协会副会长单位，国家发改委和财政部备案的第二批节能服务公司，专业采用先进的合同能源管理的模式对项目进行节能建设及改造。
我公司将对公路隧道照明系统采用合同能源模式进行整体节能建设及改造。
可在不增加原有投资预算的同时，做到节能减排。
为交通公路系统大大降低照明系统节能建设及改造带来的资金压力和技术风险。
鉴于上述有利的条件，我公司建议，由我公司以合同能源管理模式，对##省公路隧道照明系统节能建设及改造项目进行投资，采用新型、环保、高效的LED隧道灯照明技术对公路隧道照明系统进行节能建设及改造，与政府共享节能环保效益。
1应用背景及内容
1.1背景
公路隧道具有缩短公路里程、提高交通运输效率、节省用地和保护生态环境等优越性。
随着公路建设尤其是高速公路建设的蓬勃发展，公路隧道项目日益增多，隧道照明设施的规模和数量越来越大，隧道照明能耗问题日渐突出。
据统计，##省高速公路总里程已突破了3000公里，到2015年高速公路总里程将达到4100公里。
##多山，随着##省高速公路隧道照明的费用逐年增加。
而##省的高速公路隧道约占总通车里程的2%，2008年我省高速公路隧道照明费用为4500万元，当我省高速公路里程达到4100公里时，隧道的照明费用预计将到达2亿元，，每年照明耗电巨大，隧道照明费用已成为公路隧道运营中的沉重负担。
公路隧道照明目的是为了给驾驶者提供良好的视觉环境，保证隧道交通安全、快速、高效地运行。
在强调持续发展、注重能效的今天，公路隧道照明的能源消耗问题越来越突出，已经成为一个刻不容缓的问题。
如何在保证交通安全和满足隧道行车视觉舒适的条件下，尽可能地降低隧道照明系统的电力能耗，节约能源，成为隧道节能降耗的重点应用对象，隧道照明节能具有重要和紧迫意义。
##省公路隧道数量众多，耗电量巨大，且电能浪费严重，每年高额的电费已成为隧道运营管理单位的沉重负担。
迫于营运维护成本的压力，许多公路隧道有灯具而未照明。
为保证行车安全所需的照明重要途径就是大力发展节能照明技术。
采用高效率的照明灯具、节能新光源、配合智能控制技术将成为隧道照明节电技术的的重要应用方向。
1.2隧道照明现状调查
为了积极推广LED照明技术，首先需要了解实际运营隧道在照明系统管理、设计等方面的需求和存在的问题。
在应用的过程中不断的进行相关工程、隧道照明系统、照明灯具及各类光源的调研工作。
大量收集现有隧道照明系统的运营效果情况，从而为高速公路隧道照明节电技术的应用提供了基础依据。
1.2.1隧道照明存在的主要问题
目前隧道照明系统存在的一些问题，使推广LED应用工作的重点更明确。
1.隧道灯具耗能大，效率低、光衰严重、损坏率高。
目前，隧道在用的老式灯具已使用多年，老化严重、能耗高、效率低。
应用最多的高压钠灯灯具能耗大，效率低，灯具消耗的电功率与发出的光通量比例调，且表面发热大大超过了常规灯具，灯具的质量低下。
耗电大、电费高，隧道路面仍照不亮，更严重的是对隧道行车安全带来威胁。
2.夜间电压升高引起的亮度上升和电力浪费。
传统的公路隧道照明大多采用电感式高压钠灯。
该类灯具的输出功率随着电压的变化而变化，电压升高，输出功率加大，亮度也随之上升，毫无疑问，耗电也同时增加。
根据测量显示，后半夜由于电网的负载减少，电压明显升高，有时可达到250V以上。
一般由于夜间洞外亮度降低和后半夜车流量减少可以降低隧道照明亮度，但夜间电压升高反而引起亮度上升，因而造成耗电浪费和眩光，同时还会使灯泡的寿命降低，增加灯具维护工作量和更换灯泡的费用。
3.隧道控制方式过于简单，满足不了天气、交通量动态变化的要求，不利于节能省电
隧道照明设计规范要求白天照明水平应随天气和接近段环境亮度以及车速、车流量等参数的变化而变化。
不同的天气，不同的时段，不同的车速和车流量，要求隧道内特别是入口段，过渡段的亮度差距相当大，照明控制系统应满足这些变化，使隧道照明亮度分级达到规范要求，但实际上，目前很多隧道的照明控制往往比较简单，满足不了天气、交通量、车速等动态变化的要求。
有的隧道还以人工手动控制为主，这就更无法实行按需实时分级控制，因此而引起较大的电能浪费。
更为严重的是，为了完成节电指标和压缩电费支出，一些隧道管理部门采取简单的凭经验控制隧道照明，开灯的数量相对较少，亮灯的间隔距离往往扩大，因而照明质量下降，引起隧道内路面亮度不足，“斑马效应”比较严重，司乘人员的舒适感更受影响，也容易引发安全事故，这种方法虽然能节电，但以牺牲安全为代价，是不可取的。
1.2.2隧道照明灯具的节能应用
公路隧道照明质量的好坏与隧道照明灯具直接相关，采用高效、节能的隧道照明灯具，对减少电力资源浪费，降低隧道照明运营与维护费用十分重要。
同时也符合国家推行“节能减排”和“绿色照明”的号召。
近年来，随着LED绿色环保光源的问世和推出，为我们探索节能环保的隧道照明模式提供了一条新的途径。
1.3采用合同能源管理方式推进节能减排工作
隧道耗电量大，高额的电费成为沉重负担同时，对于隧道照明的改造与管理改革已经迫在眉睫。
合同能源管理是发达国家普遍推行的、运用市场手段促进节能的服务机制。
节能服务公司与用户签订能源管理合同，为用户提供节能诊断、融资、改造等服务，并以节能效益分享方式回收投资和获得合理利润，可以大大降低用能单位节能改造的资金和技术风险。
为实现国家新的十二五计划目标，达到用能单位与节能服务双赢的良好愿望，共建和谐社会和低碳生活，需要我们携手并肩，共同努力。
2010年4月2日国务院办公厅发布的《关于加快推行合同能源管理促进节能服务产业发展的意见》更是为合同能源管理方式提供了政策支持。
##西部节能管理服务有限公司成立于2010年，注册资金1000万元，系##省节能协会副会长单位，是国家发改委和财政部备案的第二批节能服务公司。
“致力节能减排创造绿色未来”是我们的企业宗旨，我们始终坚持“真诚专业、卓越高效、合作共赢”的发展方针。
积极参与隧道照明系统的节能减排工作，为降低用能单位节能改造的资金和技术风险。
2红石梁隧道照明方案分析
2.1隧道概况
红石梁隧道处于G210公路汉中段，隧道未设遮阳棚，全部以光电照明实现光过渡。
照明设计速度标准采用40km/h，洞外亮度（L20）采用2500cd/m2，分晴天、阴天、夜间和下半夜照明四种工作状况。
具体数据如下（按照设计图纸计算）
●隧道长度：
洞长2863m
●隧道宽度：
10.5米，双向双车道，车道宽3.75米
●本路段隧道均按40km/h设计
●自然环境及洞形式，L20（S）＝2500cd/m2
●隧道维护系数为0.7
2.2隧道照明设计方案
2.2.1原设计高压钠灯照明方案
灯具
标称功率（W）
实际功率（W）
数量
总功率（W）
开灯时间
开灯小时数（h）
每天耗电（度）
每年耗电（度）
入口段加强灯1
400
480
9
4320
06:
00-18:
00
12
51.84
12960
入口段加强灯2
400
480
5
2400
06:
00-18:
00
12
28.8
3312
过渡段加强灯1
150
180
6
1080
06:
00-18:
00
12
12.96
3240
过渡段加强灯2
150
180
4
720
06:
00-18:
00
12
8.64
993.6
基本照明1
100
120
95
11400
0:
00-24:
00
24
273.6
99864
基本照明2
100
120
95
11400
6:
00-24:
00
18
205.2
74898
应急照明灯
100
120
96
11520
0:
00-24:
00
24
276.48
100915.2
紧急停车带双管荧光灯
2*36
80
78
6240
0:
00-24:
00
24
149.76
54662.4
累计
1007.28
350845.2
计算说明：
1、白天灯每天按开启12小时计算：
（06：
00－18：
00）
2、夜间灯每天按6小时计算：
（18：
00－24：
00）
3、下半夜灯每天按6小时计算：
（0：
00－6：
00）
4、紧急停车带双管荧光灯每天按24小时计算
调光模式：
隧道内照明调光按晴天、阴天、夜间和下半夜分为四档，其照明组合方式如下：
晴天：
所有灯全开
阴天：
基本照明灯1+基本照明灯2+应急照明灯+入口段加强灯2
夜间：
基本照明灯1+基本照明灯2+应急照明灯
下半夜：
基本照明灯1+应急照明灯或基本照明灯2+应急照明灯
由于晴天、阴天的开灯数量不等，现规定白天、阴天的天数如下：
汉中市年平均日照时间：
1500小时（汉中市气象局提供），取系数平均6小时日照时间算晴天
晴天：
约250天阴天：
约115天
2.2.1.1高压钠灯设计建设阶段的投资
①灯具费用
高压钠灯（原设计图纸）灯具成本
灯具成本
灯具类型
灯具功率
灯具数量
单价
金额
高压钠灯
400W
14
1100
15400
高压钠灯
150W
10
950
9500
高压钠灯
100W
286
900
257400
紧急停车带双管荧光灯
2*36W
78
600
46800
合计
329100
②电缆费用
高压钠灯方案电缆费用表
序号
名称
型号
单位
数量
单价
金额
1
三芯阻燃支线电缆
ZR-YJV-1KV-3×2.5mm2
米
292
9.5
2774
2
三芯耐火支线电缆
NH-YJV-1KV-3×2.5mm2
米
96
10.1
969.6
3
供电电缆
NH-YJV-1KV-4×6mm2
米
3160
32.6
103016
4
供电电缆
ZR-YJV-1KV-4×6mm2
米
6544
30.7
200900.8
5
供电电缆
NH-YJV-1KV-4×25mm2
米
2930
90.1
263993
6
供电电缆
YJV-1KV-4×10mm2
米
840
40.8
34272
8
供电电缆
YJV-1KV-4×25mm2
米
9060
90.1
816306
9
供电电缆
NH-YJV-1KV-1×10mm2
米
90
11.2
1008
10
供电电缆
YJV-1KV-1×10mm2
米
180
10.6
1908
1425147
③建设阶段费用总计
建设阶段投资费用总计（高压钠灯）
编号
项目
投入资金
1
灯具费用
32.91万
2
电缆费用
142.51万
3
备用发电机
4
配电电器等费用
5
总计
175.42万
2.2.1.2运营费用
1用电费用
通过设计方案含气象局提供的数据计算得知每年耗电350845.2度，电费按照0.8531元/度计算（咨询091696789西乡－巴镇段国家电网而来）
每年电费：
350845.2度*0.8531元/度＝29.930604万元/年
25年电费：
29.930604万元/年*25年＝748.265100万元
2更换维护费用
高压钠灯的维护费用主要指更换灯管时产生的费用，该部分费用包括购买灯管的费用和更换时的设备及人力费用。
由于24小时点灯，灯管的寿命一般，按照7年换3次计算。
另3年换一次电子镇流器。
25年共需更换灯管12次，电子镇流器需更换8次，灯具的使用寿命以15年计算，25年中灯具需要更换一次，其计算方式以本次投资预算为准
电子镇流器价格：
200元/只
灯管价格：
80元/只
人工更换费用：
40元/次
机械费:
450元/台班,一盏灯算0.1台班
25年所有高压钠灯灯具灯管维护费用合计：
（80+40）元/（只*次）*310只*（12－1）次＝40.92万元
25年电子镇流器更换费用合计
（200+40）元/（只*次）*310*（8－1）次＝52.08万元
25年所有机械费用合计：
0.1*450*310只*25次＝34.875万元
25年整灯更换费用合计
32.91万元/次
25年双管荧光灯更换灯具2次，灯管以每年更换一次，25年更换22次（另3次，一次为新灯，另2次在更换灯具的同时，灯管已经更换），灯管以每根40元计算，镇流器以3年更换一次，25年更换6次，镇流器以每只40元，人工都以40元/次。
套计算，合计
2次更换整灯：
600*78*2+78*2*40＝99840
25年灯管维护的材料及人工：
（40+40）*22*78*2＝274560
25年镇流器维护的材料及人工：
（40+40）*78*6＝18720
325年运营阶段费用总计
运营阶段费用总共：
748.2651万元+40.92万元+52.08万元+34.875万元+32.91万元+39.31万元＝948.3601万元
2.2.2优化设计LED灯照明方案
灯具
标称功率（W）
实际功率（W）
数量
总功率（W）
开灯时间
开灯小时数（h）
每天耗电（度）
每年耗电（度）
入口段加强灯1
135
139
9
1251
06:
00-18:
00
24
30.024
7506
入口段加强灯2
135
139
5
695
06:
00-18:
00
24
16.68
1918.2
过渡段加强灯1
135
139
6
834
06:
00-18:
00
24
20.016
5004
过渡段加强灯2
135
139
4
556
06:
00-18:
00
24
13.344
1534.56
应急照明灯
135
139
1
139
06:
00-18:
00
24
3.336
834
基本照明1
56
56
95
5320
0:
00-24:
00
24
127.68
46603.2
基本照明2
56
56
95
5320
6:
00-24:
00
24
127.68
46603.2
应急照明灯
56
56
95
5320
0:
00-24:
00
24
127.68
46603.2
紧急停车带双管荧光灯
2*18
40
78
3120
0:
00-24:
00
24
74.88
27331.2
累计
541.32
183937.56
计算说明：
1、白天灯每天按开启12小时计算：
（06：
00－18：
00）
2、夜间灯每天按6小时计算：
（18：
00－24：
00）
3、下半夜灯每天按6小时计算：
（0：
00－6：
00）
4、紧急停车带双管荧光灯每天按24小时计算
调光模式：
隧道内照明调光按晴天、阴天、夜间和下半夜分为四档，其照明组合方式如下：
晴天：
所有灯全开
阴天：
基本照明灯1+基本照明灯2+应急照明灯+入口段加强灯2
夜间：
基本照明灯1+基本照明灯2+应急照明灯
下半夜：
基本照明灯1+应急照明灯或基本照明灯2+应急照明灯
由于晴天、阴天的开灯数量不等，现规定白天、阴天的天数如下：
汉中市年平均日照时间：
1500小时（汉中市气象局提供），取系数平均6小时日照时间算晴天
晴天：
约250天阴天：
约115天
2.2.2.1LED灯设计建设阶段的投资
①灯具费用
LED隧道灯（原设计图纸调整功率后）灯具成本
灯具成本
灯具类型
灯具功率
灯具数量
单价
金额
LED隧道灯
139W
25
3614
90350
LED隧道灯
56W
285
1456
414960
紧急停车带双管LED灯
2*18W
78
1000
78000
合计
583310
②电缆费用
LED隧道灯方案电缆费用表
序号
名称
型号
单位
数量
单价
金额
1
三芯阻燃支线电缆
ZR-YJV-1KV-3×2.5mm2
米
292
9.5
2774
2
三芯耐火支线电缆
NH-YJV-1KV-3×2.5mm2
米
96
10.1
969.6
3
供电电缆
NH-YJV-1KV-4×4mm2
米
3160
19.1
60356
4
供电电缆
ZR-YJV-1KV-4×4mm2
米
6544
17.9
117137.6
5
供电电缆
NH-YJV-1KV-4×10mm2
米
2930
43.2
263993
6
供电电缆
YJV-1KV-4×6mm2
米
840
30.4
25536
8
供电电缆
YJV-1KV-4×16mm2
米
9060
60.3
546318
9
供电电缆
NH-YJV-1KV-1×6mm2
米
90
6.5
585
10
供电电缆
YJV-1KV-1×6mm2
米
180
6.1
1098
1018767.2
4智能调光系统
LED隧道照明调光系统
序号
名称
型号
单位
数量
单价
金额
1
智能调光系统
NM-ZNZM-II
套
1
30万元
30万元
④建设阶段费用总计
建设阶段投资费用总计（高压钠灯）
编号
项目
投入资金
1
灯具费用
58.33万
2
电缆费用
101.88万
3
智能调光系统
30万
4
备用发电机
5
配电电器等费用
6
总计
190.21万
2.2.2.2运营费用
1用电费用
每年耗电计算：
晴天：
250天，阴天：
115天
安装一套智能调光系统后，可以整体调光年耗电计算如下：
（以下单位：
每天耗电度数）
（入口段加强灯1+入口段加强灯2+过渡段加强灯1+过渡段加强灯2）*250*50%（亮灯12小时）+（入口段加强灯1+入口段加强灯2+过渡段加强灯1+过渡段加强灯2）*115*50%（亮灯12小时）*50%（整体调光）+应急照明灯*365+基本照明灯*250*50%（白天）+基本照明灯*115*50%（白天）*50%（整体调光）+基本照明灯*365*25%（夜间）*50%（整体调光）+基本照明灯*365*25%（下半夜）*25%（整体调光）+紧急停车带*365＝137061.8度
采用智能照明控制系统前，年耗电对比表
采用智能照明控制系统后，年耗电对比表
电费按照0.8531元/度计算（咨询091696789西乡－巴镇段国家电网而来）
每年电费：
137061.8度*0.8531元/度＝11.692742万元/年
25年电费：
11.692742万元/年*25年＝292.3181万元
2更换维护费用
LED灯的维护费用主要指更换灯具时产生的费用，该部分费用包括购买LED灯具的费用和更换时的设备及人力费用。
合同能源管理以25年为例，而我们以所有LED驱动电源在25年中，更换8次计算，而LED以40000小时损坏3%的概率计算。
LED的寿命以100000小时计，25年运营期间需要更换2次。
驱动电源价格：
400元/只
更换每只的费用：
40元
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