遵义市中心城区LED路灯节能改造工程分析

陈彪彪，白永宁，毛在平

(1.广东广晟光电科技有限公司，广东 广州 510006;2.广东永和建设集团有限公司，广东 广州 510006)

引言

LED作为一种新型的照明光源，正逐步取代传统照明光源，其应用范围越来越广[1-3]。

我们结合遵义市LED路灯节能改造工程应用，在全面实施节能改造工程前，通过照度的数值模拟与现场实测值的对比、节电率的现场测试，提出对合同能源管理工程实施的关键点；最后讨论探讨合同能源管理模式下的路灯节能改造工程的管理和维护。

1 遵义市中心城区LED路灯节能改造方案设计

遵义市中心城区(红花岗区、汇川区)主、次干道路灯以高压钠灯为主(约占99%)，部分小街小巷和社区为汞灯和节能灯(约占1%)。截至2014年5月，中心城区(红花岗区、汇川区)传统路灯总数近2万盏，本次工程需对以上区域照明设备进行节能技术改造。图1所示为进行节能改造前路灯照明路灯状况。

采用EMC节能效益分享型模式进行节能改造，合同期8年。通过一对一的替换方式，基于单灯节电率计算节电效益，在合同规定的节能服务期内，以节省电费作为节能方的投资收益。

城市道路可分为快速路、主干路，次干路，支路3种道路级别[4]，本工程的照度要达到CJJ 45—2015《城市道路照明设计标准》要求。在大范围实施改造前，先选取3种典型的道路进行模拟试验与安装测试路段，考察道路路面照度和照明效果，为大批量换装准备好工作。

图1 节能改造前路灯状况Fig.1 Street lamps Situation before energy saving project

从节能角度考虑，本工程拟采用高光效的LED路灯，以获最大的节能收益。采用DIALux光学模拟软件进行计算，选取的模拟参数如表1所示，三款路灯配光曲线如图2所示。

根据以上参数，模拟结果对比CJJ 45—2015《城市道路照明设计标准》，得到数据如表2所示。模拟结果表明，采用以上照明替换方案可以满足标准要求。

表1 模拟参数

图2 三款路灯配光曲线Fig.2 Three types road lamp distribution curve

道路类型模拟照度结果CJJ45—2015标准要求平均照度Eav/lx照度均匀度UE平均照度Eav/lx(维持值)均匀度UE最小值主干路510.56920/300.40次干路240.59710/150.35支 路180.5578/100.30

2 遵义市中心城区LED路灯节能改造

在路灯节能改造工程全面实施安装前，选取遵义市三条典型道路安装路灯测试，对路灯照度和节电率测试，测试结果满足招投标文件要求再进行下一步的改造。选取遵义市南京路、官井西路、白杨路进行改造前测试，图3所示为节能改造前的高压钠灯的照明效果情况。

经过一段时间亮灯运行，LED路灯达到稳定工作状态后，由建设方、施工方、监理方、第三方检测单位组成的测试小组对安装的路灯进行测试。由于道路路灯对称布灯，测试范围选取半幅道路，照度测量布点方式采用四角布点法。根据两根灯杆的间距，道路纵向平均选取11个点，横向选取灯底下、车道中间、车道线上的点进行测试。

1)照度测试。200 W LED路灯照度测试数据如表3所示，平均照度为59.04 lx，超过主干道国家标准高档值96.8%，照度均匀度达到0.595；120 W LED路灯照度测试数据如表4所示，平均照度为27.49 lx，超过次干道国家标准高档值83.3%，照度均匀度达到0.564；60 W LED路灯照度测试数据如表5所示，平均照度为16.7 lx，超过次干道国家标准高档值67%，照度均匀度达到0.323。

图3 节能改造前道路照明状况Fig.3 Road Lighting condition before energy saving project

道路横向测点距离/m照度/lx路灯13.5m7m10.5m14m17.5m21m24.5m28m31.5m路灯20.554.966.060.466.758.470.668.967.96559.251.9272.574.871.170.168.271.671.170.173.371.571.5478.776.372.368.465.866.766.370.674.378.377.5671.871.366.462.359.658.360.863.568.570.272.1862.360.858.853.251.652.250.754.659.662.761.21048.849.547.245.243.142.542.744.647.049.549.31241.041.239.336.335.535.235.136.636.138.438.7

表4 120 W LED路灯照度测试数据

表5 60 W LED路灯照度测试数据

对比模拟值和实测照度数据，实际测试中的平均照度值要高于模拟数据。分析原因是数值模拟是在软件理想的环境下进行照明测试，而实际测试中可能会有其他光源的干扰造成照度值的波动。

图4为三条测试道路的实际照明效果图，照明效果得到测试小组的认可。根据遵义市其他类似的道路级别和路灯参数，采用的三种照明方案可以满足此次节能改造工程的要求。

图4 三条测试道路的实际照明效果图Fig.4 The actual lighting effect of three test roads

2)节电率测试。在进行照度检测时，同时进行的是节电率测试。检测换装前传统高压钠灯和换装后的LED路灯的耗电量，选取道路前端、道路中间、道路末端挂3块电表，晚上亮灯前把电表安装到灯杆底部，测试一个亮灯周期，计算获得节电率。

传统高压钠灯的灯具功率包含电感镇流器等的功率，随着使用时间的延长，器件老化，灯具功率逐年增加；LED路灯为低压恒流驱动，功率稳定[5]。

测试数据显示，替换2×250 W双光源高压钠灯的节电率达到71.01%；替换250 W高压钠灯的节电率达到65.33%；替换150W高压钠灯的节电率达到75.06%；节电率满足招投标文件的要求。

3)讨论。节能是采用LED路灯替换传统高压钠灯的主要目的[6]，也是在EMC合同能源管理模式下节能服务公司获得节能收益的关键。本项目采用8年的EMC合同期限，在实施改造时，不但要保证节能改造初期的效益，还要保证工程的长期效益。

在产品选型方面，采用自主研发的三款路灯配光曲线，保证更多的光落在路面范围内，提高灯具光利用系数。采用进口的高光效LED芯片，使用高效率恒流电源，提高路灯整体照明光效。提高路灯的可靠性，最大程度地减少后期维护成本。

合同能源管理模式不同于一般的采购项目或工程项目，后期还需要一系列的运营、监测等复杂的服务环节，对节能服务公司的售后服务能力要求很高。为顺利实施工程，建设方与施工方共同在遵义市城管局组建项目管理部，全面负责改造。通过此次节能改造，管理单位对市政照明多年来的线路老化、路灯用电安全隐患一并处理。在施工过程中尽量减少对当地交通和居民的影响，确保工程顺利实施。

3 结语

通过LED路灯节能改造工程，遵义市中心城区主城区的路灯焕然一新，实现了节能减排，为遵义市带来经济效益和社会效益。整个城区的道路照明性能指标将会有很大程度的改善，城市形象水平得到提升，显色指数好，有利于分辨人物状况使得地区治安水平提高，为遵义市民的日常生活添光加彩。

[1] 刘木清.LED及其应用技术[M].北京：化学工业出版社，2013.

[2] Code of practice for the design road lighting, Part 1:Lighting of roads and public amenity areas：BS 5489-1:2013.

[3] 金鹏，喻春雨，周奇峰，等. LED在道路照明中的光效优势[J].光学精密工程，2011，19(1)：51.

[4] 城市道路照明设计标准： CJJ 45—2015[S].北京：中国建筑工业出版社，2016.

[5] 杨喜云.单灯控制系统在EMC模式LED道路照明节能改造的应用[J].照明工程学报，2016,27(3)：40.

[6] 车丽萍，吴磊.城市道路路灯节能改造[J].农业管理，2017，(1)：44.