佛山市禪城區(qū)LED路燈改造工程的管理及應用

陳向華

(佛山市禪城區(qū)市政公用設施管理技術服務中心，廣東佛山 528000)

1 引言

在當前全球能源供應嚴重缺乏的形式下，“節(jié)能”已是緩解能源危機的必要手段，而照明消耗約占整個電力消耗的20%以上。因此，降低照明用電、倡導綠色照明，采用新型高效LED路燈代替高壓鈉燈、白熾燈等照明產(chǎn)品，是有效實現(xiàn)節(jié)能減排目標的首選途徑，符合時代發(fā)展和社會進步的迫切要求。為了響應廣東省綠色照明示范工程建設項目的實施，2008、2009年佛山市禪城區(qū)拉開了LED路燈改造的序幕。筆者現(xiàn)就禪城區(qū)一、二期LED路燈改造工程實施過程中積累的一些經(jīng)驗和做法，供大家參考。

2 禪城區(qū)LED路燈改造基本情況及燈具安裝條件

禪城區(qū)中心城區(qū)現(xiàn)有路燈約5.5萬盞，其中城網(wǎng)路燈約3.3萬盞，農(nóng)網(wǎng)路燈約2.2萬盞，一二期主要對祖廟片區(qū)、張槎片區(qū)、石灣片區(qū)內(nèi)的主干道、次干道和支路的部分城網(wǎng)路燈進行改造。區(qū)內(nèi)道路照明燈具多數(shù)采用的是傳統(tǒng)的高壓鈉燈，兩期工程共完成9368盞的LED燈改造，型號涵蓋210W、196W、168W、100W、48W等多種功率的LED路燈，款式有廣場射燈、路燈、庭院燈等。第三期改造也將陸續(xù)開展。

禪城區(qū)現(xiàn)有路燈燈桿除了外型上有一定變化外，與高壓鈉燈連接處的燈臂基本上采用的都是標準化的設計，基于LED路燈的安裝比較簡便，只需要一條供電主電纜，一個路燈基礎及燈桿即可。無需重新更換基礎和燈桿，為本次改造節(jié)省了大筆費用。而且由于LED路燈的寬電壓輸入以及一體化設計形式，為將高壓鈉燈更換為LED路燈提供了良好的條件。部分路段的高壓鈉燈因電壓過低不能啟動，換上LED路燈后，因其低電壓的適應能力，也能夠保證在更換后能亮起來。除部分道路，因燈臂外形比較特殊，需要對燈臂予以更換外，其余路段只需拆掉現(xiàn)狀高壓鈉燈燈具，直接將LED路燈燈具套裝在燈臂上 (如圖1所示)，接上路燈分支線路即可，施工上極為簡便。

圖1 燈頭改造前后對比Fig.1 Comparison of lamps before and after reconstruction

3 制定改造總體規(guī)劃，邊示范、邊總結、再推廣

首先以打造LED綠色照明示范區(qū)為目標，制定了三年高壓鈉燈改造總體實施計劃，即“先城南，再城西，后城北”的三步走計劃，為了使LED路燈改造工程順利開展，按照“邊示范、邊總結、再推廣”的思路，前期我們在湖景路、佛山大道張槎下沉隧道及文華公園等示范路段進行LED路燈的小范圍安裝改造，并委托第三方專業(yè)檢測機構對LED路燈的光照度、光衰等性能指標，以及LED路燈與高壓鈉燈耗電對比情況進行測試，計算節(jié)電率。經(jīng)過五個月的跟蹤測試，經(jīng)第三方檢測出具權威的檢測報告顯示節(jié)能效果明顯，然后通過對示范路段計算的節(jié)電率、擬改造路燈數(shù)量和功率、當?shù)仉妰r及其他綜合因素，計算出項目改造后形成的節(jié)電效益。最后根據(jù)示范路實測數(shù)據(jù)定出將LED路燈考核節(jié)能基準線。在積累了相關的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗后，再分階段、分步驟的完成其他路段的改造。圖2為佛山大道張槎下沉隧道改造前和改造后的對比效果。

圖2 佛山大道張槎下沉隧道改造前后對比Fig.2 Comparison of submerged Tunnel lighting in Foshan Avenue before and after reconstruction

4 EMC模式在禪城區(qū)LED路燈改造中的應用

合同能源管理 (Energy Management Contracting，EMC)是20世紀70年代在發(fā)達國家興起的一種節(jié)能新機制，它是通過與客戶簽訂節(jié)能服務合同，為客戶提供包括能源審計、項目設計、項目融資、設備采購、工程施工、設備安裝調(diào)試、人員培訓、節(jié)能量確認和保證等一整套的節(jié)能服務，并從客戶進行節(jié)能改造后獲得的節(jié)能效益中收回投資和取得一定利潤的一種商業(yè)運作模式［1］。

4.1 服務模式 (見圖3)

圖3 EMC的服務模式Fig.3 Service model of EMC

4.2 EMC的服務流程 (見圖4)

圖4 EMC的服務流程Fig.4 Service Process of EMC

本次改造采用EMC模式的合同能源管理方式，即由政府職能部門先行規(guī)劃，并承諾節(jié)約效益返還;節(jié)能服務公司提供專業(yè)指導;企業(yè)與銀行合作，以合格產(chǎn)品進行前期投資，然后從節(jié)約效益回收投資并獲得合理利潤。該運作模式具有以下幾個特點:一是政府不用資金投入即可完成節(jié)能技術改造，所謂“零投入”;二是EMC承擔技術風險和經(jīng)濟風險，政府支付給EMC的款項全部來自能源節(jié)約所帶來的項目效益，用戶“零風險”;三是合同結束后，節(jié)能設備和后續(xù)全部節(jié)能效益歸政府所有［2］。

項目實施過程中，節(jié)能服務公司作為政府和企業(yè)間的節(jié)能“經(jīng)紀人”，在項目推進中積極協(xié)調(diào)，理順各方關系，從而使企業(yè)可集中精力做好產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)，政府職能部門可專注于項目監(jiān)督檢查、預算審核和驗收等方面的把關工作，提高了項目執(zhí)行效率和工作質量。此次LED的改造，采用合同能源管理EMC模式建立規(guī)?；瘧檬痉豆こ?，通過試點區(qū)示范，為在全省推廣LED節(jié)能產(chǎn)品和技術積累了經(jīng)驗。

5 LED路燈改造的檢測情況

為了檢測整個項目所安裝的LED路燈的照明效果與節(jié)能情況，職能部門委托了有節(jié)能監(jiān)測服務資質的專業(yè)檢測機構對整個項目的LED路燈實際照明效果指標 (如路面的平均照度、均勻度、及功率密度等)和節(jié)電率進行較大規(guī)模的抽樣實測，從檢測結果來看，各規(guī)格的LED路燈其平均照度全部符合(符合CJJ45—2006)城市道路照明設計標準要求，除個別路段存在功率密度偏高的現(xiàn)象，照度不夠均勻外，整個項目的LED路燈光照度的相關指標總體上是合格的，且照明總體效果情況比較理想 (照度測試結果詳見表1)。經(jīng)過測試計算，整個項目的節(jié)電率=(所有不同功率型號的高壓鈉燈單位時間實際功耗之和—所有不同規(guī)格型號LED路燈單位時間實際功耗之和)/所有不同功率型號的高壓鈉燈單位時間實際功耗之和，得出整體節(jié)電率為68.49%(具體計算數(shù)據(jù)詳見表2)。達到了合同要求的技術指標，取得了預期的效果。

表1 LED路燈的照度測試結果Table 1 Illuminance testing result of LED road lantern

6 LED路燈改造工程在應用中的經(jīng)驗和改進措施

兩期LED路燈改造工程取得了預期的成效，亦積累了大量寶貴的經(jīng)驗及可供借鑒的模式，但在以下幾方面還有待進一步完善和改進:

6.1 更換后的路燈燈具保管和處理問題

為保證原有燈具在更換時無故遭受損壞，可通過簽訂相關協(xié)議來確保原有舊燈具安全回收。對于回收后路燈燈具的處理，可采取以下方式進行:

1)對于那些破損及老化嚴重的燈具，應作報廢處理，燈具上的各種元器件予以分類，交給回收公司回收，外觀較完好的燈具，經(jīng)清潔處理后，配套成完整的燈具，委托專業(yè)公司進行拍賣和銷售。這樣既保證了資源的重復利用，回收的資金還能繼續(xù)用于其他路燈改造工程。

表2 整改項目節(jié)電率的計算數(shù)據(jù)Table 2 Calculation data of power saving rate in the improving project

2)對于外觀較新、較完好的燈具，經(jīng)清潔處理后，由有關部門出面，捐獻給禪城區(qū)對口援建的內(nèi)地城市或者西部欠發(fā)達的地區(qū)使用，這樣不但減少了燈具的倉儲費用，還能將其重新利用，既避免了資源的浪費，也為政府建立了良好的聲譽。

6.2 在原有EMC運作模式下，增加維護管理的方式

此次LED路燈改造工程完成后，日后的維護工作將由專門的路燈維護單位進行養(yǎng)護維修，鑒于LED燈具目前產(chǎn)品暫時沒有統(tǒng)一標準，市場上沒有通用產(chǎn)品和配件供應，為保證改造后路燈照明效果，避免保修期內(nèi)LED路燈改造單位與路燈維護單位之間的相互扯皮，提高維修效率和管養(yǎng)水平，建議采用EMC公司在項目投資回收期間對路燈及配套設施進行全面管理維護的方式，即:以EMC+維護管理的聯(lián)合體的形式運作，若EMC公司無相關維護資質，可與具有維護資質的公司進行合作，共同對LED路燈進行維護。

6.3 個別路段存在功率密度偏高的現(xiàn)象，照度不均勻的問題

雖然LED在保證標準照度要求的情況下，減少了電源的消耗，由于LED路燈是在原來的高壓鈉燈處直接更換燈頭，無法根據(jù)LED路燈的光學特征重新進行光學設計，以致燈柱下照度過高，燈柱之間的中間位置照度過低。造成個別路段存在照度不勻。建議在下一步LED路燈節(jié)能改造時，應針對直接更換燈頭的模式，綜合考慮各種具體因素。對LED路燈進行更充分的光學設計和路燈選型，或通過增加可調(diào)角度的燈具接頭等措施，以改善原有的部分燈距遠、燈桿低路段的照度均勻度問題。

6.4 攻克難題，探索更系統(tǒng)、科學、快捷的測評體系

本項目涵蓋不少老供電系統(tǒng)，城區(qū)路燈的控制大部分沿用舊式的控制箱，線路控制和布線方式相對混亂，用電量影響因素復雜，原有的布線和連接存在不少問題，在這種城市用電動態(tài)發(fā)展及各復雜因素影響的情況下，給準確客觀地靜態(tài)評價LED路燈節(jié)電量帶來一定的工作難度。建議在本項目現(xiàn)有工作基礎上，組織相關單位和部門就“基于城市用電動態(tài)發(fā)展及各復雜因素影響的情況下準確客觀地靜態(tài)測評LED路燈節(jié)電量”這一現(xiàn)實難題，通過申報課題等方式開展聯(lián)合攻關，從理論模型構建和實證研究等方面進行進一步探索并形成一套更系統(tǒng)、科學、快捷的測評體系。

6.5 重視LED產(chǎn)品宣傳，營造節(jié)能減排的良好氛圍

因長期使用的都是黃光的高壓鈉燈，禪城區(qū)居民對LED照明還不了解，因此加強LED照明產(chǎn)品的宣傳，讓市民了解LED照明產(chǎn)品的節(jié)能意義和知識是十分必要的。政府要利用節(jié)能宣傳周、報告會等多種形式宣傳節(jié)能的意義和節(jié)能知識;新聞媒體要加強對LED照明產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的宣傳報道;教育部門要開展節(jié)能知識基礎教育，提高全社會的節(jié)能意識，引導市民節(jié)能減排的理念，營造良好的節(jié)能氛圍。

7 結語

禪城區(qū)兩期的LED路燈改造從實際出發(fā)，堅持循序漸進，采用節(jié)能減排最合適的合同能源管理(EMC)市場運作機制，及時總結試點區(qū)建設的進展和做法，為推動日后LED節(jié)能路燈改造積累了寶貴的經(jīng)驗。本項目的建設和實施，改善了區(qū)內(nèi)道路的照明狀況，提高能源利用率，節(jié)約路燈的維護成本。同時，為有效地拉動了LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加快廣東省應用推廣LED路燈、促進廣東省LED產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展，發(fā)揮了重要的示范引領作用，具有十分深遠和重要的意義。

［1］合同能源管理前景誘人 ［J］.今日自動化，2009.

［2］文尚勝，桂宇暢，王保爭等.LED路燈“合同能源管理”模式的困惑與出路［J］.照明工程學報，2010，21(4).