城市道路照明节能措施及其适用性分析

王诗薇 （中交第二航务工程勘察设计院有限公司，湖北 武汉 430060）

1 国内城市道路照明现状分析

城市道路照明是市政基础设施的重要组成部分，为保障道路交通安全、社会治安稳定提供了有利条件，同时成为城市形象的标志之一。随着我国社会经济和城市建设的发展，城市道路照明的建设和改造往往要求灯形大气美观，在考虑功能照明的基础上，增强景观亮化的效果。城市道路亮灯率越来越高，但与之相应的电能消耗和财政费用也大幅增长。过分追求亮度而忽视节能指标、未采取节能措施或节能措施不合理、特殊灯形、灯具的盲目使用（例如中华灯），都是造成目前道路照明能耗过大、财政经费负担重的原因。[1]

2 城市道路照明节能措施的必要性

虽然近几年国内市场上不断推进LED 光源等节能灯具的使用，目前城市道路照明灯具仍普遍采用传统的高压钠灯或金卤灯等气体放电灯。每天约12h 的亮灯时间消耗大量的电能，尤其是深夜人、车流量较小的时段，电网负荷下降，电压升高导致照度增大，甚至出现眩光，不仅造成不必要的电能浪费，而且影响灯具的使用寿命。

响应国家可持续发展战略的号召，在城市道路照明设计、施工和管理过程中，探讨和实施经济、合理的节能措施十分必要，是减少电能损耗、提高工程项目经济效益的重要和必要的措施。

3 城市道路照明节能措施方法分析

城市道路照明节能措施主要包括选择高效节能型变压器、选择高光效且优配光的灯具、配电线路安装电容补偿装置、采用合理的节能运行方式等。本文主要针对光源的选择和节能运行控制方式进行分析研究。

3.1 道路照明光源

目前，国内道路照明多采用高压钠灯和金卤灯等气体放电灯，其中高压钠灯为主流光源。这类灯具有光效高、透雾性好的优点，成本相对不高，但功率较大，消耗的电能较多。从节能的角度考虑，通常需配置自带电容补偿的灯具，并采用节能型镇流器（镇流器损耗不大于10%）。

LED 灯是近些年国内主推的节能光源，具有光效高、显色性好、寿命长的优点，最重要的是功率相对小，在项目运营中节省能耗。但初期投资成本相对较高，市场上产品性能和质量参差不齐。风光互补太阳能LED 灯也是新型节能产品的一种，在一些城市也被推广和应用， 但其对气候等外部条件的要求较高。

3.2 节能运行控制方式

目前，国内高压钠灯仍是道路照明主流光源，其功率较大、能耗较多的特点造成巨大的能源浪费。尤其是后半夜，行人和车流量较小的时段，恰逢市政用电的低谷时间，路灯配电线路电压升高，既不节能，又容易导致灯具寿命降低，合理的节能运行控制方式十分必要。后半夜施行节能运行的控制方式主要有以下几种。

3.2.1 关闭部分灯具

通过路灯照明控制器设定后半夜间隔关闭一半路灯，是节省电能较为直接的措施；但在这种运行方式下，照明灯杆间距相当于正常运行方式的2 倍，使得照度均匀度很差，形成明显的斑马效应，不利于行车安全。考虑到深夜行人流量小，在人车分流采用双挑灯臂照明的项目中，后半夜关闭人行道侧路灯是一种不错的节能措施。

以上两种控制方式在设计时均需根据方案进行综合考虑，合理划分配电回路。前者采用两回路电缆间隔接入灯具，后者需按照机动车道侧路灯和人行道侧路灯分别设置回路，采用双臂路灯的情况下施工分线相对复杂。

3.2.2 配电系统调压降低光源功率

后半夜是城市电量使用低谷时段，路灯箱变输出功率可能高于灯具额定电压，通过在箱变中安装智能稳压控制装置，调节输出电压，一方面能保护灯具、延长其使用寿命；另一方面能在适当范围内降低电压从而降低光源功率，达到节能的目的。这种节能控制方式在运营中要根据不同项目的实际情况综合考虑，如果线路末端电压降较大，深夜降压调节可能会导致线路末端灯具工作电压太低，影响照明效果。

3.2.3 单灯节能装置降低光源功率

当路灯照明配电线路过长、线路末端电压降较大时，配电回路的调压措施不能兼顾每一盏路灯的实际状况，单灯节能控制装置则能够克服这项缺点。市场上有多种单灯节能控制装置的产品研究及应用，如双功镇流器、单灯变流节能装置等；主要是通过调节单盏路灯伏安特性来降低光源功率，可以针对每盏路灯深夜的实际工作电压情况，预先进行调节与设定，在后半夜既保证照度及均匀度，又起到节省电能损耗的作用。相对来说，这种节能控制方式更灵活，在大功率灯具数量较多的项目中，建设期经济成本相对高一些。

4 城市道路照明节能措施的适用性分析

城市的规模、道路的等级、道路周边的用地性质以及项目本身其它设计参数都是影响照明节能措施设计方案的因素。选择经济、合理与可行的节能措施，是优化项目设计、提高项目运行效率的重要措施。

4.1 节能光源的选择

在建设预算充足的条件下，尤其是传统光源设计方案需采用大功率光源甚至难以满足《城市道路照明设计标准》（CJJ45-2006）[2]节能指标的情况下，可优先考虑LED 光源；在绿地景观、广场照明等特殊情况下，如果当地气候条件适宜，亦可选择风光互补LED 灯，但需采购性能良好的设备产品以避免过高的维护费用。城市新开发区，整体规划设计的项目，从降低运营成本、减少能耗的角度，LED 光源也值得推广。如果老路升级改造，道路等级提高，仅需更换合适的光源，很多情况下传统光源的常规规格难以满足节能指标， 合适的LED 光源既能达到照度的新标准，又能满足节能的新要求。

4.2 节能控制方式的选择

如果选择传统的高压钠灯或金卤灯作为光源，除了选择配置节能型镇流器和自带电容补偿装置以外，主要需考虑选择合适的节能控制方式。几种常见的节能控制方式及其适用条件如下表。

路灯照明节能控制方式适用条件

对于城市快速路、主干道、重要的次干道，为满足照度标准，通常设计光源功率较高。尤其是城市规模较大，车流量较高的情况下，选择配电系统调压或通过单灯节能装置降低光源功率是较为合适的选择。通常单灯节能装置用于功率250W 及以上的光源，降低机动车道照明功率；在后半夜人流量不大的城市道路可以同时关闭人行道侧路灯，更大程度减少能耗。在重要的商业、居住区人流量较大的道路，路灯配电线路末端压降能控制在10%以内的情况下， 系统整体调压是较为合理的选择。在比较方案优劣的同时也需要结合灯具数量和路灯箱变数量，综合考虑造价等因素，来选择相对经济合理的方案。

对于城市支路和部分红线不宽的次干道，尤其是规模不大的县、乡道路，后半夜人、车流量都不大，通常选用的光源功率不高。功率250W 以下的光源通常不采用单灯节能方式，采用系统调压或关闭人行道侧路灯是较为合适的选择。若供电线路不长，配电回路容量不大，可以考虑系统调压，线路配置单根电缆。若配电回路长且容量大，线路末端电压降较大，线路配置2根电缆，采用间隔关闭一半路灯或在有单独设置人行道侧光源时关闭人行道侧路灯。 设计时可综合考虑造价等因素进行选择。

5 结论与展望

通过以上分析可知，选择节能型设备及合理的节能控制方式是目前道路照明节能的主要方式。每个项目的外部条件和内部因素都存在差异，照明节能措施的选择与整个项目的基本设计方案紧密相关。根据不同项目的实际情况，充分考虑照明需求、经济性和节能效果，从而选择合理适用的设计或改造方案，有利于节省工程投资和运营成本，避免不必要的浪费。

新型节能产品的研究和推广是未来的发展趋势，性能良好的新型光源、节电设备在应用和实践中也会逐步取代老旧的产品。为适应可持续发展战略的政策，设计和施工也必须同步探究新型产品的适用条件，总结合理优化的方案。

[1]马胜利.对城市路灯照明节能的措施探究[J].建筑·节能,2013(12).

[2]CJJ45-2006城市道路照明设计标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2007.