一種基于高效LED燈的道路照明系統改造方案

羅躍挺，夏利波

（國網舟山供電公司，浙江 舟山 316000）

針對高效率LED燈的應用，本文提出一種合同能源管理（energy management contracting，EMC）模式對城市道路照明系統進行改造。該EMC模式是節能服務公司與用能單位以契約形式約定節能項目的節能目標，節能服務公司為實現節能目標向用能單位提供必要的服務，用能單位以節能效益支付節能服務公司的投入及其合理利潤的節能服務機制。節能服務公司通過高效LED燈取代傳統鈉燈改造城市照明系統，所節省的電能效益將由節能服務公司和用能單位按合同約定分配，同時實現資源優化配置、節能環保等目標。

1 EMC模式

1.1 EMC模式簡介

EMC模式主要包括能源審計、節能改造方案設計、能源管理合同的談判與簽署、項目投資、施工安裝及調試、人員培訓與設備運維、節能監測和效益分享。

（1）能源審計

針對用戶的具體情況，對各種耗能設備和環節進行能耗評價，測定當前能耗水平。由專業人員對用戶的能源狀況進行審計，對所提出的節能改造措施進行評估，并將結果與用戶進行審計確認。

（2）節能改造方案設計

在能源審計的基礎上，由節能服務公司向用戶提供節能改造方案的設計，包括項目實施方案和改造后節能效益的分析及預測，以充分了解節能改造的效果。

（3）能源管理合同的談判與簽署

在能源審計和改造方案設計的基礎上，EMC與客戶進行節能服務合同的談判。在合同期（一般為7年）內，EMC分享項目的大部分的經濟效益，用戶分享小部分的經濟效益。待合同期滿，所有經濟效益全部歸用戶。

（4）項目投資

簽訂合同后，進入節能改造項目的實際實施階段。由于接受的是合同能源管理的節能服務新機制，用戶在改造項目的實施過程中，不需要任何投資，節能服務公司根據項目設計方案負責原材料和設備的采購，其費用由節能服務公司支付。

（5）施工安裝及調試

根據合同，項目的施工由節能服務公司負責。在合同中規定，用戶要為項目的施工提供必要的便利條件。節能服務公司提供的服務既包括設計、施工、安裝調試等軟服務，同時也為用戶提供節能設備及系統等實物。這些節能設備及所形成的系統均由節能服務公司投資采購。

（6）人員培訓與設備運維

在完成設備安裝和調試后即進入試運行階段。節能服務公司還將負責培訓用戶的相關人員，以確保能夠正確操作及保養、維護改造中所提供的節能設備和系統。在合同期內，設備或系統本身原因而造成的損壞，將由節能服務公司負責維護，并承擔有關的費用，但因丟失、人為破壞等造成的損失，用戶需承擔更換費用。

（7）節能監測

改造工程完工后，節能服務公司與用戶共同按照能源管理合同中規定的方式對節能量及節能效益進行實際監測，確認在合同中由節能服務公司方面提供項目的節能水平，作為雙方效益分享的依據。

（8）效益分享

在項目的合同期內，節能服務公司對整個項目擁有所有權。用戶將節能效益中應由EMC分享的部分逐月或逐季向節能服務公司支付項目費用。在合同所規定的費用全部支付完畢以后，用戶即可擁有項目的所有權。

1.2 EMC模式的優勢

從企業融資、成本、收益、項目管理的角度出發，EMC模式合作具有以下優勢：

①節能效率高。LED節能燈具對比傳統照明節能率一般在50%以上；②零投資、零成本、零風險；③項目資產無償轉讓；④分享節能效益收益。在EMC合同期內，該項目節電所產生的電費收益，由用戶與節能服務公司按比例分成。并且待合同期結束，該項目所有資產全部無償轉讓給用戶，同時，項目資產及其收益均歸用戶所有。

2 道路照明系統改造

針對浙江舟山定海城區的道路照明系統，提出了一種基于高效LED燈的合同能源管理（EMC）改造方案。

（1）原庭院舊LED燈用新型LED燈替換，單叉柱燈、雙叉柱燈采用LED路燈替換，架式路燈采用LED投光燈替換；

（2）快速路、主干路必須采用截光型或半截光型配光，次干路應采用截光型或半截光型配光，支路宜采用半截光型燈具配光；

（3）合同期7年，改造項目的初期投資費用全部由節能服務公司承擔，并承擔合同期內的燈具維護服務費用；

（4）項目改造后節省的電費，由節能服務公司與用戶共同分享節能收益；

（5）節能服務公司按季分享節電效益，每年獲得當年節省電費的90%；

（6）合同到期后，節省的能源效益全部歸用戶享有，LED燈具所有權交給用戶單位；

（7）節省的燈具維修和更換費用全部歸用戶享有。

為了驗證系統改造后的照明效果，在選擇好替換高壓鈉燈的LED路燈后，采用照明模擬軟件DIALux進行照明模擬。在模擬之前，通過分布式光度計測得LED路燈的IES配光曲線文件，并將其導入DIALux的燈具庫，以下為模擬試驗的結果。DIALux中的偽色表現圖如圖1所示。150 W LED路燈偽色表現圖如圖2所示。

圖1 250 W高壓鈉燈偽色表現圖

圖2 150 W LED路燈偽色表現圖

由圖1、圖2可知，所采用的LED路燈的照度總均勻度要大大高于高壓鈉燈。250 W高壓鈉燈路燈路面亮度與照度信息如圖3所示。150 W LED路燈路面亮度與照度信息如圖4所示。

圖3 250 W高壓鈉燈路燈路面亮度與照度信息

由圖3和圖4中的數據可知，實際功率僅為高壓鈉燈功率3/5的LED路燈，在路面上得到的照明效果，無論是平均亮度還是均勻度都要優于高壓鈉燈。同時，LED路燈在節能方面的性能也遠超高壓鈉燈。

圖4 150 W LED路燈路面亮度與照度信息

3 效益分析

3.1 節能效益

道路照明改造后，節省電量、節省電費計算如表1所示。若仍使用原傳統路燈，由于其故障率高，使用壽命短。7年時間內用戶額外支出的舊燈具維修更換費用粗略核算如表2所示。

基于照明系統改造可計算節能服務公司和用戶單位的節能收益。在合同服務期（7年）內，節能公司、用戶單位獲得節能收益分享情況如表3所示。

根據表1、表2、表3分析可知，在7年間節能服務公司和用戶單位的節能收益和節省的維修費總計接近3 000萬元。通過對傳統照明路燈系統的改造，實現了巨大的經濟效益。

表1 節省電量電費匯總表

3.2 環境保護、社會效益和照明效果改善

該EMC項目在合同期（7年）內總計節能21 140 257.79 kWh，減少標煤8 381.00 t（計算公式按照國家補貼標準，10 000 kWh相當3 tce）；減排CO221 790.50 t，減排SO2201 143.00 kg。

除了環保方面的收益，高效LED照明燈與傳統鈉燈相比在性能上也有一定的改善：

（1）在做到節電的同時，照明亮度大于改造前高壓鈉燈的照明亮度；

（2）瞬間啟動到常亮，消除原來鈉燈啟動慢、閃爍的問題；

（3）鈉燈顯色指數Ra=25，LED顯色指數Ra＞70，改造后的LED燈具比原來鈉燈更接近自然光，物體顏色更接近本色；

（4）LED路燈實景圖如圖5所示。改造后的照明系統能緩解人員的視覺疲勞，增加照明舒適感。

4 結束語

本方案利用合同能源管理（EMC模式），采用新型高效LED燈對用戶道路照明系統進行改造。

表2 用戶7年節省的維修更換費用分析表

表3 改造后節能收益分享明細

圖5 LED路燈

不僅可以改善傳統路燈耗能高、照明效果不佳、需要頻繁維修更換的現狀，同時也能帶來巨大的經濟和生態效益，更有良好的社會影響力，加快企業節能減排，并減少環境污染和提高管理水平。D