变电站“绿色照明”设计研究

侯景尧 张洛嘉 周正

摘  要：“綠色照明”旨在为大众提供安全、环保、节能、舒适的照明环境，同时实现有效减少大气污染物的排放目的，是变电站照明工程的发展趋势。本文依托某220kV变电站开展“绿色照明”设计，提出了用节能高效的LED光源代替传统光源，用智能控制的太阳能路灯代替传统路灯。通过“绿色照明”与普通照明设计方案在节能和经济方面的对比分析，进一步验证了该设计方案的可行性和优越性。

关键词：绿色  全寿命  精细化  免维护

中图分类号：TM923.34                      文献标识码：A                 文章编号：1674-098X（2020）07（b）-0043-03

Abstract： "Green lighting" aims to provide safe， environment-friendly， energy-saving and comfortable lighting environment for the public， while effectively reducing the emission of air pollutants， which is the development trend of substation lighting engineering.Based on the "green lighting" design of a 220kV substation， this paper proposes to replace the traditional light source with energy-saving and efficient LED light source， and replace the traditional street lamp with intelligent control solar street lamp. Through "green lighting"Compared with the general lighting design scheme in energy saving and economic aspects， the feasibility and superiority of the design scheme are further verified.

Key Words： Green; Life cycle; Refinement; Maintenance free

本文针对某220kV变电站的特点，开展“绿色照明”设计，大面积用LED光源代替传统光源、太阳能路灯代替传统路灯，并根据房间、区域的具体功能对照明进行精细化设计，实现变电站“绿色照明”的环保、节能。

1  “绿色照明”设计原则

根据“绿色照明”理念，提出变电站“绿色照明”的设计原则为：

（1）根据不同场景照明需要和照明种类的不同，选用高效能、长寿命的光源。

（2）选择安全可靠、高效合理的灯具。

（3）充分考虑免维护性能，降低后期运维费用，提升全寿命周期。

2  光源的选择

高效性是选择光源的首选因素，充分考虑各种光源的优劣和适用场合。主要考虑色温、寿命和费用等因素。根据光源特性，主要将不同照明光源做比较[1]，如表1所示。

3  灯具附属装置的选择

灯具和电器附件的自身效率对于照明节能的影响需考虑以下几点。

（1）使用安全：防火，防触电，防爆以及其他环境条件引发的危险。

（2）防止眩光。

（3）提高能效：选用效率高、配光和场所条件相适宜，以及光通维持率高的灯具。

（4）合理考虑功能性装饰性以及经济性。

4  “绿色照明”精益化设计

精益化照明设计，即在符合《火力发电厂和变电站照明设计规范》的照明照度要求和《建筑照明设计标准》规定的LPD（照明功率密度）最大限值基础上，应逐个场景确定照度标准后，根据光源和灯具的类型与规格，计算平均照度，使其偏差不超过±10%;同时校验LPD值是否超过规程规定，不断调整方案以达到最优[2]。

5  变电站设计方案

5.1 方案概述

某220kV变电站进行“绿色照明”设计，结合各区域场景分析如下：

（1）站内道路照明采用自储能离网供电系统，LED光源。自储能离网LED系统，由太阳能极板、储能蓄电池、逆变器、LED绿色灯具等共同组成。白天太阳能板产生直流电对储能蓄电池充电，夜间或事故时蓄电池通过逆变器转换成220 V交流电，给LED灯供[3]。

（2）对于照度要求不高、使用和开关频繁的场所，可选用免维护灯具，提高使用寿命降低后期维护成本[3]。

（3）二次设备室、10kV配电装置区、资料室这类照度具有一定数值要求、开启频繁的房间内，选用光带式照明灯具，配LED光源。可使照度均匀，避免反射眩光;LED光源可瞬时启动且发光效率高、功耗低、显色性好。10kV配电装置区设置少量的LED泛光灯作为巡视用灯。

5.2 方案评价分析

5.2.1 节能方面

根据不同房间、区域所要求的LPD值和照度[4]，分别计算出各房间、区域所需灯具的个数。相同照度下普通照明灯具的节能性差，耗能为绿色照明灯具的4倍多。根据无人值班变电站运行情况，假设灯具工作时间每周8h，一年52周，灯具使用寿命按15年计算，全寿命周期“绿色照明”方案较普通照明方案共节能：17.936kW×8h×52周×15年=111920kWh。

5.2.2 经济方面

灯具工作时间每周8h，一年52周，电费0.56元/度（原有灯具的维护人工费未统计）。计算公式：总功率kW×8h×52周×0.56元/ kWh=一年电费万元（万元）。

普通灯具灯泡平均每一年左右更换一次，18元/只;玻璃罩、灯具镇流器等电器或者配件每三年更换一次，80元/套。计算公式[5]：灯具数量只×18元/只+灯具组件只×80/3元=一年维护成本费（万元）。

经计算，可知普通照明方案每年灯具运行维护成本为1.54万元;“绿色照明”方案每年灯具运行维护成本为0.25万元。

在一个全寿命周期内（设定为15年），根据等额年金现值公式

其中，P为现值;A为等额年金;i为折现率，取4%;n为计算年限。

普通照明方案全寿命周期内运行维护成本折现为：7.8万元。“绿色照明”方案全寿命周期內运行维护成本折现为：1.0万元。

那么，全寿命周期内（折现后）：

普通照明方案：初始投资约8.7万元，运行维护成本约7.8万元，总费约16.5万元。

“绿色照明”方案：初始投资约12.52万元，运行维护成本约1万元，总费约13.52万元。

由上述数据可得，尽管“绿色照明”方案（以下简称绿色方案）的前期投资费用约为普通方案的1.5倍，但普通方案的节能性差，每年运维成本是绿色方案的8倍。绿色方案每年可节省约1.3万元运行维护费用，根据上述计算15年内便可收回所多出的初始投资成本，并且已经开始趋于节约建设成本[6]。因此变电站运行年限越长，节约的照明投资越显著。

6  结语

根据“绿色照明”的设计原则，采用LED灯代替传统光源，结合精益化设计，在效果上、节能上、维护上具有普通照明无法比拟的优势。

参考文献

[1] 吴庆彤.绿色照明在变电站应用[J].环境与生活， 2014（10）：293.

[2] 邓国寿.浅谈LED在变电站绿色照明的应用[J].建筑工程技术与设计，2016（21）：113-130.

[3] 赵越.LED绿色照明在建筑照明中的应用研究[J]. 农村实用科技信息，2018（4）：106-107.

[4] 谢吉勇.基于全寿命周期的绿色建筑增量成本研究[J].建筑与预算，2018（7）.

[5] 蔡薇.基于全寿命周期视角的被动式建筑工程综合评价研究[D].北京：华北电力大学，2019.

[6] 余励飞.绿色低碳建筑全寿命周期技术经济评价方法与应用研究[D].杭州：浙江大学，2016.