基于合同能源管理模式的LED路燈節能改造應用研究

王慶璞

(廣州市照明建設管理中心，廣州　510000)

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基于合同能源管理模式的LED路燈節能改造應用研究

王慶璞

(廣州市照明建設管理中心，廣州510000)

摘要：介紹了廣州市中心城區路燈節能改造服務項目的實施情況，對當前路燈節能改造實施過程中需要控制的前期摸查、路燈檢測、照明參數、節省電費計量方式等關鍵點進行了分析論述，并提出了國家照明標準體系不完善、 LED光源驅動電源壽命較短等主要問題，旨在為以后的路燈節能改造工程提供參考。

關鍵詞：LED路燈；合同能源管理；節能改造

引言

節能減排是當今全球性的共同課題，我國已將其定位為促進國家資源環境和經濟社會可持續發展的重大戰略措施。廣東省于2008年開始啟動綠色照明示范工程建設[1]，逐步從試點示范到全面推廣應用高效節能環保的半導體照明產品，并于2012年印發了《廣東省推廣使用LED照明產品實施方案》，將全省全面推廣LED照明產品作為戰略性新興產業發展，創新使用合同能源管理模式進行LED路燈節能改造工作。廣州市于2012年開始實施的中心城區路燈節能改造服務項目，采用了合同能源管理模式，路燈節能改造規模為6.5萬盞，此規模程度在國內尚屬首例。本文探討分析了此路燈節能改造服務項目探討實施過程中的關鍵控制點以及存在問題等。

1合同能源管理模式應用研究

1.1合同能源管理模式簡介

合同能源管理(Energy Management Contracting,簡稱 EMC)是20世紀70年代在西方國家興起的一種節能新機制，即通過與客戶簽訂節能服務合同，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、設備安裝調試、人員培訓、節能量確認和保證等一整套的節能服務，并從客戶進行節能改造后獲得的節能效益中收回投資和取得利潤的一種商業運作模式[2]。其實質就是以減少的能源費用來支付節能項目全部成本的節能投資方式。該模式具有以下幾個特點: 一是能耗企業不用資金投入即可完成節能技術改造;二是節能服務商承擔技術風險和經濟風險，能耗企業支付給節能服務商的款項全部來自能源節約所帶來的項目效益; 三是合同結束后，節能設備和后續全部節能效益歸能耗企業。

1.2EMC模式下的路燈節能改造服務模式

廣州市中心城區路燈節能改造項目所改造的路燈為政府固定資產，路燈的能耗費用(電費)由市財政承擔，市照明建設管理單位作為建設單位，通過公開招標確定節能服務商，節能服務商負責對改造范圍內的路燈進行節能改造，改造后LED路燈節省下的電費，按約定比例跟市政府分享節省電費收益，沖抵路燈改造成本。其中市政府即為合同能源管理模式的“能耗企業”。具體服務模式見圖1。

圖1　EMC模式下的路燈節能改造服務模式Fig. 1　The streetlights energy-saving renovation service mode based on EMC model

1.3EMC模式下的路燈節能改造工作流程

本節能改造服務項目的工作流程基于基本建設工程項目的工作程序，并根據實際工作模式形成如下工作流程(詳見圖2)。

圖2　EMC模式下的路燈節能改造工作流程Fig.2　The work flow of the streetlights energy-saving renovation based on EMC model

2EMC模式下的路燈節能改造的關鍵控制點

2.1前期摸查

對擬改造道路進行路燈詳細情況的摸查是此路燈節能改造服務項目的基礎性工作，摸查成果最終形成路燈節能改造路燈詳細清單，此清單是招標標段劃分、投標、訂立合同以及節省電費計量的重要依據。廣州市城市道路路燈規模龐大，數量較多，路燈設置情況復雜，摸查整理出準確的路燈清單可以較大提高后續管理工作的效率，減少建設單位與節能服務商之間的扯皮現象。考慮項目招標、現場實施、節省功率計算等工作的順利開展等因素，清單應包括以下數據：道路名稱、路段、所屬區、道路等級(快速路、主干道、次干道、支路)、光源類型、光源功率、光源數量、總功率、燈桿類型、燈桿數量、竣工日期等基本信息。

2.2檢測

本路燈節能改造服務項目的檢測工作主要包括：改造前現場各型號燈具實際功耗及現場各型號燈具現狀照度檢測；LED燈具安裝前的檢測；改造工程竣工驗收時的燈具照明實際功耗及道路照明參數檢測；節能服務合同期內定期對LED燈具及燈具照明實際功耗及道路照明參數檢測。檢測工作通過公開招標的方式確定具備CMA計量認證證書(包括燈具類照明電器檢測及光環境檢測內容)的檢測單位實施。

2.2.1改造前原有燈具檢測項目

改造前原有燈具的檢測項目按表1內容進行。檢測的照度結果作為本路燈節能改造服務項目竣工驗收時的照度標準。按照標段劃分情況對每個標段采用抽樣方式進行檢測：標段主干道照度按照主干道數量的100%比例進行檢測，結果取所有主干道現狀照度檢測結果的算術平均值；次干道、支路照度按照標段內道路數量的5%的抽檢比例進行抽檢，結果取標段內所有抽檢道路現狀照度檢測結果的算術平均值;標段內人行道照度驗收標準按照城市道路照明設計標準中有關人行道照度要求執行。

表1　改造前原有燈具的檢測項目

2.2.2LED燈具安裝前的抽樣檢測

節能項目改造燈具安裝前按3‰的比例對燈具進行抽檢，且每種型號不少于2盞，檢測內容包括表2要求的全部內容。

表2　LED燈具安裝前的抽樣檢測項目

2.2.3節能改造工程竣工驗收的檢測項目

節能改造工程竣工驗收時的檢測內容包括表3要求的全部內容。現場各型號燈具現狀照度按路段進行抽檢，抽檢所有主干道，次干道按10%的比例進行抽檢。

表3　節能改造工程竣工驗收的檢測項目

2.2.4節能改造服務期間的檢測項目

節能改造服務期間的檢測內容包括表4要求的全部內容，節能改造服務期間每個月抽檢1次。現場各型號燈具現狀照度按路段進行抽檢，抽檢比例為5%。

表4　節能改造工程服務期間的檢測項目

2.3照明參數的要求

LED路燈主要照明參數的確定決定節能改造的效果、改造成本以及驗收要求等。

2.3.1LED路燈技術參數要求

擬投入到本節能改造服務項目的LED燈具應滿足表5要求。

表5　LED路燈技術參數表

2.3.2路面照明參數要求

為保障本次節能改造的效果，路面的照度水平、亮度水平、均勻度等指標必須達到《城市道路照明設計標準》(CJJ 45—2006)[3]中關于上述指標的高檔值要求，且照度水平不能低于改造前的水平；投入使用后，路面的照度水平、亮度水平、均勻度等指標應滿足《城市道路照明設計標準》(CJJ 45—2006)中的要求(詳見表6、表7)。

表6　機動車交通道路照明要求值

注：表中所列的平均照度僅適用于瀝青路面。若是水泥混凝土路面，其平均照度值可相應降低約30%。

表7　交會區照明要求值

注：燈具的高度角是在現場安裝使用姿態下度量。

2.4節電功率和節省電費計算模式

為使計量方法科學并具有可操作性，本路燈節能改造服務項目采用抽樣統計的方式計算節電功率，計量節省電費。

2.4.1抽樣方法

每型號燈具所抽取樣本數量S按照以下方式確定,其中H代表某型號的燈具數量(單位：盞)。

2.4.2燈具功率確定方式

2.4.2.1改造前原狀燈具功率確定方式

在實施改造前，由檢測單位按照上述抽樣方法抽取樣本實測燈具功率，進行算術平均后得出某型號燈具實際功率E1i(單位：瓦)，則改造前所有燈具的實際功率P1(單位：瓦)為

其中m代表原狀燈具型號種類數量；Ti代表某原狀型號實際功率為E1i的燈具數量。

2.4.2.2改造后LED燈具功率確定方式

在改造項目完成以后，由檢測單位按照上述抽樣方法抽取樣本實測燈具功率，進行算術平均后得出某型號燈具實際功率E2j(單位：瓦)，在合同服務期內，E2j值每年組織測試修正一次并作為其后一年內的節省電量計算依據。則改造后所有LED燈具的實際功率P2(單位：瓦)為

其中n代表LED燈具型號種類數量；Tj代表某LED型號實際功率為E2j的燈具數量。

2.4.2.3計算節省功率與節省電費

每年節省功率P(單位：瓦)、每年節省電費M(單位：元)的計算方式如下

M=P×L

其中t代表每日用電時間，單位：小時；L代表地區執行電價，單位：元/度。

3EMC模式下路燈節能改造存在的主要問題

3.1半導體照明標準體系尚不完善

隨著半導體照明行業的飛速發展，半導體照明技術不斷進行革新突破，半導體照明相關標準體系的建立與不斷完善是照明產業規范、有序、健康發展的必需條件。目前，我國已制定了部分國家標準、行業標準以及地方標準，主要以安全和光電參數方面的標準為主，對能效要求的標準、檢測標準等尚欠缺，且權威檢測平臺尚未建立，導致無法對現有半導體照明產品進行質量評價或認證。在本路燈節能改造服務項目中，由于各節能服務商提供的LED路燈產品品牌各異，大部分是基于企業自身相關照明標準進行生產的，導致LED路燈各模塊在不同品牌之間不能通用，缺乏互換性，使用了多少品牌的 LED 路燈就必須儲備一樣多品牌的備品備件，增加了運行檢修和物資管理的難度。因此，完善既能夠適應我國LED照明產品的技術發展，又能與國際標準相接軌的半導體照明國家標準體系,才能引導和規范我國半導體照明產業的發展,加速照明LED的技術進步及其推廣應用。

基于此，為了保證此次路燈節能改造服務項目投入改造使用的LED路燈的各項性能指標均滿足要求，本項目在招標階段對參與投標的企業擬投入使用的LED路燈限定了一個入圍條件，即必須使用廣東省LED 照明產品評價標桿體系推薦采購產品目錄的產品。廣東省LED 照明產品評價標桿體系，作為擁有完善的管理體系、管理機制、工作流程、評定體系等的科學的動態LED產品質量評定機制，對控制LED產品質量和示范工程效果具有有效作用。

3.2LED路燈驅動電源壽命較低

LED路燈作為一種新的光源，其節能環保的特性受到市場青睞。LED路燈屬半導體光源，用直流低電壓供電，這就要求在這些燈具中或外部設置驅動電源，實現AC-DC轉換，完成與LED的電壓和電流的匹配，從光電整合應用方面考慮，驅動電源成為影響LED路燈可靠性和適應性的一個重要組成部分。據有關試驗，LED芯片、燈珠等組件本身的壽命較長，驅動電源在LED路燈組件中的壽命最短，可以說驅動電源的壽命在一定程度上取決于驅動電源的壽命。驅動電源的壽命較短的問題已成為LED路燈乃至整個半導體照明產品發展的瓶頸。

本路燈節能改造服務項目的服務期為八年，據測算，在服務期內驅動電源需更換一次才能保證整燈正常運行，加大了路燈的維護成本。因此，在節能服務期內要求節能服務商無償提供備品備件是降低維護成本的關鍵因素。

4結語

廣州市推進實施的中心城區路燈節能改造服務項目，探索性使用了合同能源管理模式，不僅降低了資源能耗、減少了財政支出，利用社會資源完成了城市路燈照明工程的升級改造，也為照明企業帶來了經濟效益以及照明新產品大規模推廣應用的機遇，實現了政企雙贏的目的。通過本文的分析論述，合同能源管理模式在城市路燈節能改造工程中的應用具有可行性，但應重點把控前期摸查、路燈檢測、照明參數要求、節省電費計量方式等過程控制關鍵點。當國家照明標準體系得到完善、 LED光源的驅動電源壽命較短等瓶頸問題得到解決后，合同能源管理模式在城市路燈節能改造工程的推廣應用程度將會加大，也將會促進整個半導體照明行業的發展。

參考文獻

[1] 曾川,陳海波.EMC模式LED路燈替換高壓鈉燈路燈的能源審計方法[J].中國照明電器,2014(2):15-18.

[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):91-94.

[3] 城市道路照明設計標準:CJJ 45—2006[S].北京:中國建筑工業出版社,2007.

The Study on the Application of the LED Streetlights Energy-saving Renovation Based on Energy Management Contract Model

Wang Qingpu

(GuangzhouLightingConstructionandAdministrationCenter，Guangzhou510000，China)

Abstract：This thesis mainly introduced the implementations of streetlights energy-saving renovation project in Guangzhou downtown. The main points were analyzed and discussed that needed to be controlled existing in the current implementation of streetlight energy-saving renovation project， including preliminary exploration, the test of the streetlights, lighting parameters, the metering mode of save electricity and so on. And the main existing problems including the imperfect national standard system of illumination and the LED drive power having a short lifespan were presented, aiming to provide a reference for later streetlights energy-saving renovation project.

Key words:LED streetlights; Energy Management Contract; energy-saving renovation

中圖分類號：TM923

文獻標識碼：A

DOI:10.3969j.issn.1004-440X.2015.03.011