绿色照明节电及其在钢铁企业中的应用

何培育，阎 波

（冶金工业规划研究院，北京 100711）

绿色照明节电及其在钢铁企业中的应用

何培育，阎 波

（冶金工业规划研究院，北京 100711）

较深入地对绿色高效照明光源及先进控制系统作了阐述，对钢铁企业照明节电案例分析研究，引入全寿命期的综合费用法进行经济评价。绿色照明投资见效快，方法简单，具有很好的经济和社会效益。钢铁企业照明耗电占总耗电量的8%～10%，节能照明应该占有一席之地。

绿色照明；光源比较；先进控制系统；节电案例；经济评价

1 绿色照明节电意义

全国照明用电占总用电量的12%左右，绿色照明节电是仅次于电动机系统节电的系统工程。绿色照明节电是一个全面、系统的工程，包括从立法、行政、技术、经济等多方面采取措施，有一个从宣传、培训到推广应用的过程。欧盟通过立法从2009年开始禁止生产白炽灯，美国、澳大利亚从2010年开始全面禁止使用白炽灯。2006年7月，国家发展和改革委员会会同其他部门联合编制和发布了《“十一五”十大重点节能工程实施意见》，把绿色照明节能作为十大节能工程之一，为照明节电工作长期开展提供了政策依据。2008年财政部、国家发改委联合发布了《高效照明产品推广财政补贴资金管理暂行办法》，确保“十一五”期间通过财政补贴方法推广高效照明荧光灯产品1.5亿只，可实现节电290亿kWh。

2 绿色高效照明光源及先进控制系统

2.1 高压钠灯

特点是寿命长（24 000 h）、光效高（80～100 lm/W），用高压钠灯替代目前使用较多的高压汞灯，在相同照度下，可节电37%。目前，高压气体放电灯光源本身的技术日趋成熟。由于其具有高光通量、高光效、长寿命和光源体积小而显示出很强的生命力。其中，高压钠灯以其光效高和透雾性强的特性得到普及应用，可广泛用于道路照明、泛光照明、广场照明等领域。

2.2 金属卤化物灯

特点是寿命长（8 000～20 000 h）、光效高（75～115 lm/W）、显色性好，可广泛应用于工业、城市亮化工程、商业、体育场馆照明等领域，用它替代目前使用较多的高压汞灯，在相同照度条件下，可节电30%。金属卤化物灯除高光效外，还以其高显色性，在体育馆、展厅、商场、广场以及要求高显色性的环境内被广泛采用。

2.3 半导体发光二极管（LED）

特点是省电、寿命长，能在较低的电压下工作，抗震耐冲击、免维护、易控制、光响应速度快、光的转换效率高，其发光色彩效果远超过彩色白炽灯。LED光效经改良后将达到50～200 lm/W，耗电量是白炽灯泡的1/10，荧光灯管的1/4。寿命达5万～10万h，是白炽灯的100倍，但目前单体功率小，价格过高，产品商业化有待时日。目前适用范围：维护和换灯困难的场合；需快速响应使用场合；环境恶劣场合，如交通信号指示、汽车尾灯、转向灯、夜景照明等。

2.4 电子镇流器

电子镇流器与老式的电感镇流器相比节电率90%以上。小功率的荧光灯和紧凑型荧光灯使用的电子镇流器，在荧光灯照明系统中已经被接受并普及应用。高强度气体放电灯电子镇流器可以解决电感镇流器的体积大、重量大、污染电网、对电网波动敏感、易损坏灯泡、噪声大、效率低等问题。当前国内虽然已经有了高强度气体放电灯的电子镇流器，但由于技术、工艺、价格等因素的制约，到目前为止关键问题还没有很好地解决。高压气体放电灯电子镇流器发展趋势是高可靠性、长寿命、环保节能，将取代传统的铁心式电感镇流器，是照明行业施行环保、节能的一个重要产品。

2.5 先进照明控制系统

除了正确选用光源产品外，选择高效照明灯具与光源合理配套，采用先进的照明控制系统，加强照明设备的运行管理，可以有效节约照明用电。企业照明用电应配置相应的测量和计量仪表，并定期测量电压、照度和考核用电电量。采用先进的照明器具和控制开关完成对照明系统的控制。

合理选择照明控制方式，在道路照明系统，通过控制电压波动的手段，克服电压波动对道路照明和照明产品寿命的影响，以达到较好的照明及节能效果。在室内照明控制中，主要采用声控、光控、红外、调光、延时等智能化的自动控制系统，以减少照明用电和延长照明产品寿命。

3 绿色照明的应用趋势

稀土三基色节能灯是世界上各国大力提倡和推广的新型电光源，在欧美和日本等国，已基本用稀土三基色荧光灯取代了白炽灯。我国稀土三基色荧光灯生产技术不断取得突破性进展，目前，超大功率稀土节能灯已有36 W、55 W、65 W和85 W等多种规模，不但可以用于室内的大面积照明，还可以用作花园、广场、街道等室外照明，大大扩展了稀土三基色荧光灯的使用范围。用这类稀土荧光灯可以部分取代高压汞灯和高压钠灯，既节电又大大改善了室内外的照明质量。

但在我国推广使用中，有“节电不节钱”的说法，这是由于有大量商家打着稀土三基色节能灯的招牌生产假冒伪劣产品充斥市场，使用寿命短，严重损害了稀土节能灯的声誉。随着深入“打假”活动的开展和定向选购优质“三包”产品，稀土节能灯作为优质绿色照明产品，不但会广泛用于商场、宾馆、饭店、会场和办公室等公共场所，也必将越来越多地进入百姓家庭，充分发挥其节电和改善照明质量的作用。

绿色照明符合低碳经济的发展，LED是继白炽灯、荧光灯、节能灯之后第四次人类照明方式的革命。LED具有节能、环保、耗电量少、寿命长、色彩丰富、耐震动、可控性强等特点。中国科技部启动的“十城万盏”LED路灯示范工程计划，目标在2011年底前在21个示范城市，点亮600万盏LED路灯。目前，世界各国均加紧提高LED光效方面的研究，通用电气、飞利浦、奥斯拉姆三大照明工业巨头已经启动商用开发计划，与半导体公司合作或并购成立半导体照明企业，科学家预计随着技术的发展，到2010年将达150～200 lm/W，2020年将达300 lm/W，应用前景十分看好。预计2012年以后LED照明兴起，将使全球照明用电减少一半。

2008年北京奥运会对LED照明的集中展示使人们对LED有了全新的认识，这将有力推动中国半导体照明产业的发展。预计2010年中国整个LED产业的产值将超过1 500亿元。3D的复苏则为LED产业指明了一条新途径。LED电视机具备节能、环保、体型轻薄三大优势。虽然LED产业的前途一片光明，但行业70%的利润集中在少数上游掌握核心技术的企业中。

一般说优质高效的光源往往价格较贵，阻碍了推广应用，但是，节能是我们考虑使用绿色照明的最主要原因，用2～3年时间的收回光源节能的投资，从而获得今后4～9年中每年几倍的节能净收益，投资回报率还是可期的。

4 绿色照明设计

我国照明新标准规定了7类建筑最常用量大面广的房间或场所的照明功率密度最大允许值，照明设计量应逐个房间或场所按使用条件和规定确定照度标准。新照明标准把照明功率密度LPD指标（即每平方米消耗的电功率）提高到强制性条文的位置，足见国家对节能的重视。

4.1 照明设计程序

（1）根据工程性质及计算地点确定照度标准；根据规范对该计算地点选择适用的灯具及相适宜的光源；

（2）根据房间尺寸及灯具安装高度和房间各反射面材质，求出利用系数；计算出所需的灯具数量，并根据房间结构和审美观点，确定灯具数量和灯具布置方式；

（3）用逐点计算法计算房间的平均照度、照度均匀度、眩光指数UGR指标、功率密度LPD指标；

（4）最后再按规范或标准对该场所的要求值进行比较，判断此照明方案是否节能，是否满足新标准的要求。

4.2 合理的照明设计

（1）采用适合的高效光源及优质灯具，改进照明布光方法，以求得合理的照明方式，保障照明达到规定标准。

（2）考虑到光源在使用中亮度会随点燃时间的加长而逐步衰减和灯具污染增加而光亮下降，一般初始设计时照度应略高于标准。

（3）灯具的与屋顶的悬挂垂度要适宜。

（4）负载分配应三相平衡，消除不对称现象，布线应减少迂回。

（5）按工作需要分组开关控制灯具。

（6）充分利用天然光能，可节电10%～70%。合理的窗墙比，隔热透光的节能门窗并与可自动调光人工辅助照明相结合。充分利用自然光对室内照明也是绿色照明节电的举策，新的国家建筑采光设计标准GB 50034—2004对充分利用自然光提出应采取以下措施：①带反射档光板的采光窗；②阳光凹凸井采光窗；③带跟踪阳光的镜面格栅窗；④用导光材料制成的导光遮光窗帘；⑤导光玻璃和棱镜板采光窗；⑥建筑物的开窗面积及室内表面反射系数应符合GB 50034—2004规定。

（7）照明方案的技术经济分析。照明设计应根据光源种类及性能（光

效、色温、寿命）的选择、使用数量、维护系数、设计照度等，在达到国家标准要求的基础上确定2个及以上方案，按经济分析的主要因素：初始投资（含光源价格、灯具价格、安装人工费）和年固定费用（含折旧年限、折旧率）进行经济技术分析比较。

5 钢铁企业照明节电案例分析

下面以2005年，中国电科院结合石钢节电光源进行的检测试验，完成该企业照明节电项目为案例进行分析。

5.1 检测试验效能对比

其检测试验主要设备仪器：汞灯、节能灯、照度仪、电能表。实验目的：节能灯与汞灯耗电对比、亮度对比、性能对比。

耗电对比：用4盏105 W节能电光源与4盏250 W汞灯分别作24 h的各自耗电试验；节能电光源耗电为8.8 kWh、汞灯耗电21.4 kWh。

亮度对比：105 W节能电光源，环境照度为580 lux，250 W汞灯环境照度为340 lux，节能电光源比250 W汞灯照度多出240 lux。

性能对比：节能电光源105 W通电即亮（无需预热或降温），启动时无频闪，连续使用24 h至2 700 h中间无自熄，灯管未变色，性能良好。以等于或大于现场现照度为原则，根据现场试验对比数据，用节能电光源85 W代替250 W汞灯，用节能电光源135 W代替450 W汞灯效能计算如表1所示（性能试验超过2 700 h）。

5.2 公司照明系统改造内容

公司现有生产、办公、生活照明总负荷约2 600 kW，其中一些厂房照明设施年久陈旧，大量使用白炽灯、汞灯，照度满足不了现实生产需要，而且浪费电能，需进行更换改造。将炼铁分厂热风除尘区域、炼铁分厂风机房区域、炼铁分厂烧结区配料仓、炼钢电炉厂主厂房、二轧分厂照明改造列入首次节能改造范围。改造内容：①原有照明系统部分拆除更换新线路。②更换高效照明电源。

本次改造炼铁分厂风机房区域、炼铁分厂热风除尘区域、炼铁分厂烧结区配料仓、炼钢电炉厂主厂房、二轧分厂照明节电改造（改造前后照明平面布置图从略）具体数据仅以炼铁分厂风机房区域为例，见表2所示。

表1 节能电光源与汞灯能效对比表

表2 炼铁分厂风机房区域照明改造项目现照明系统

5.3 公司照明系统改造效益分析

我院完成的石钢照明节能项目中，共使用各类节能灯具459只，总容量130 kW；淘汰旧有灯具791只，总容量218 kW。使用节能电光源后年节电46.4万kWh，生产现场采光照度可达70 lux左右，比原有照明系统效果提高30 lux以上。将新旧系统照度水平进行比较，综合节能价值70万元。项目投资240万元，3年左右收回投资。节电光源1～2年更换一次，使用普通汞灯每年要更换3次以上，可以节约大量的劳动力频繁更换灯泡。节电光源总工作容量降低后，工作电流也成比例减小，延长了照明线路的使用寿命，减少了照明设施的维护费用。通过现场不同光源能效比较实验，节能电光源非常具有实用价值。

Application of green illumination energy saving in iron and steel enterprise

HE Pei⁃yu，YAN Bo
（Metallurgical Industrial Planning and Research Institute，Beijing 100711，China）

Green high⁃efficient illumination light source and its control system is deeply discussed while some case of illumination for electricity saving in iron and steel enterprise is analyzed in the paper.Total life cycle cost method is used to evaluate its economy.Profits can be obtained quickly by investing in green illumination.Green illumination is carried out easily，and can get well economic and social benefit.The ratio of illumination in electricity consump⁃tion is about 8%～10%.Illumination for energy saving should be considered.

green illumination；source comparison；advanced control system；electricity saving case；economic evaluation

F407.61；TK018

C

1009-1831（2010）04-0037-03

2010-01-21；修回日期：2010-02-03