合同能源管理在城镇道路照明中的应用探讨

●莫家华 李帮洪 朱彝剑 李申玲

近年来，随着中国经济的飞速发展和城镇化水平的不断提高，城市建设进程不断加快，规模逐渐扩大，老城区改造需求纷纷涌现，城市道路照明建设也随之快速发展。道路照明作为基础性功能照明，为人们提供便利的同时，也消耗了大量的电能。据统计，中国照明，用电约占全社会用电量的14%，市政道路照明由于技术原因在电能消耗方面浪费严重，具有非常大的潜在节能空间。在日益紧迫的能源形势下，政府出台了一系列鼓励节能减排的工作规划和任务，其中，绿色照明被列为节能重点工程，半导体照明技术作为重点推广的关键技术。市政道路照明的节能减排是实现绿色照明的关键一环。本文通过某县城市政路灯改造项目探讨合同能源管理在城市道路照明工程中的应用。

一、合同能源管理概述

合同能源管理（EMC）指节能服务单位与用能单位以契约形式约定节能项目的节能目标，节能服务单位为实现节能目标向用能单位提供必要的服务，用能单位以节能效益支付节能服务单位的投入及其合理利润的节能服务机制。

合同能源管理作为一种新颖的节能机制，在节能改造的过程中起到重大推动作用。节能服务公司通过为用户提供能源审计、融资、设计、采购、施工、安装调试及售后等一整套的节能服务获得利润；用能单位不需要任何投资就能够完成照明系统的节能改造，零风险，效益可观，有效降低照明费用支出。这种模式对合作双方可谓双赢，不足之处是节能服务公司项目初期须投入大量资金、投资回收期长、节能服务期维护任务重、合同期长、运维不可预见性较高、投资风险较大等。因此节能服务公司在开展业务时需谨慎选择合作对象，尽量与用能量大、用能时间稳定且足够长、具有稳定支付能力的用户展开合作。

二、改造项目介绍

某县城位于广西东南部，全县总面积3835 平方千米，截至2016 年末，下辖28 个镇，户籍总人口185.98 万人。县城区以及乡镇照明设备多采用钠灯、节能灯等传统光源灯具。由于使用年限长，大部分灯具已经老旧，同时传统光源灯具存在功率高、光效低、能耗高、衰减大、照度不足、寿命短、维护工作繁重等问题。

据统计，截至2019 年2 月，该县城区路灯杆数为2309 杆，共114 个供电及计量点，其中包括10 个80 千伏安路灯专变供电和若干个县城配电线路直接T接供点。传统光源路灯总盏数为3290 盏，其中，55 瓦高压钠灯113 盏，150 瓦高压钠灯730 盏，250 瓦高压钠灯2136 盏，400 瓦高压钠灯66 盏，250 瓦节能灯245 盏。此外还有LED 灯145 盏。该县城路灯年用电总功率约为851.93 千瓦（计入镇流器15%的损耗）。

（一）改造项目节能效益计算

本项目由节能服务单位与用能单位采用合同能源管理模式进行合作，双方在合同期间（九年）按约定的比例分享节能效益。为刨除路灯固有电量消耗波动特性和系统计量综合影响，采用基于单灯节能率和节能量为基准的节能效益确认方式（不计算也不计量改造后线损等节能收益）。标准路段的节能率(改造后)须达到的条件以合同签订的数值为标准，节能总收益须按照双方认可的第三方检测机构的节能检测结果为准。

1.能耗基准按照实际改造明细中各功率灯种的加权平均实际运行功率（单灯）乘以实际改造数量的总和功耗所产生的电能消耗。

2.项目节能收益计算，按照改造前能耗基准数值减去改造后LED 路灯总单灯功耗得到的电能消耗数值，再乘以运行时间和电费单价。

3.节能效益计算的能源价格以合约签订时为准，不受合约期间能源价格波动的影响。

4.节能效益计算的运行时间以合约签订时为准，若运行时间的变动对节能效益的影响不超过10%，则在合约期不做任何计算调整。

（二）改造项目方案

本项目改造采用更换灯具方式对该县城区路灯进行改造，用LED 灯替换现有的普通光源灯具。按最新国家标准，使用超低频远程调光LED 灯，并配备智能照明调光控制系统和脉宽调光控制柜（箱）及后台监控系统，可达到自动调光节能，自动开关灯，实现科学管理的目的。

县城区现有路灯，分布于县城各主干道、支路、步行街、巷子等。为使改造后的道路照明具有良好的效果，同时又能较好的节约能源，改造时根据现行标准CJJ 45-2015 《城市道路照明设计标准》结合县城的车流、人流量，将道路划分为主干路、次干路、支路三个等级。根据各道路车流量及人流量合理取用较高（较低）档的亮度/照度标准值。

确定照度、亮度标准值后根据现有路灯灯杆间距、布置方式、杆高、道路宽度、灯具安装高度、悬挑长度、灯具仰角及光源光通量等参数计算路面平均照度、平均亮度、照度均匀度、亮度均匀度，并评估道路照明眩光水平及照明功率密度。综合计算结果选取合适的灯具及功率。

该城区路灯改造后采用可调光LED 灯具和智能照明调光控制系统和脉宽调光控制柜（箱）及后台监控系统协调控制，根据实际需要调整路灯功率、开关灯逻辑及时间，通过控制手段达到进一步的节能效果。例如采用双光源灯具照明的道路，深夜时可关闭一只光源降低路面照明水平。需要说明的是经过调节后的主干路、次干路的平均照度不得低于10lx，支路的平均照度不得低于8lx。

许振平刚想接话，就听听筒里传来一个女人的声音，吴天成的嗓门就提高了不少。是老林，政协的老林，和我说事呢。接着，声音微弱下来，老林，那事我们明天再说吧，这不，才回来，老婆等我洗澡呢。

三、改造项目节能减排分析

（一）一次节电率

该县城区路灯经节能改造后路灯总功率合计326.56 千瓦，经由将高压钠灯、节能灯更换为高光效的LED 灯具产生的一次节电率可通过公式1 计算。该县城经节能改造后一次节电率可达61.66%。

公式1 中：1η： 路灯一次节电率（%）； P0：改造前路灯总功率（kW）；P1： 改造后路灯总功率（kW）。

（二） 二次节电率

根据该县城区的逐时车流统计研究发现，县城下半夜（00：00—5：00）时 段 城 区 内 车流量很小，可设置不同时段的LED 灯光输出功率，在下半夜（00：00—5：00）将LED 路灯功率下调50%后道路照明参数依然满足相关规范要求，且能满足行人行走及车辆行使的基本需求。这部分通过路灯控制系统调光进一步降低路灯能耗而节省的电能称为二次节能。

公式（2）中，η2： 路灯二次节电率（%）；Pi： 第i 条路通过调光控制的路灯总功率（kW）；t： 路 灯 调 光 控 制 小 时 数（h）；θi：路灯功率下调比例（%）；T：路灯年运行小时数（一般取4015h）；P1： 改造后路灯总功率（kW）。

该县城经调光后LED 路灯能耗仅为满功率能耗的77.3%，二次节电率达到20%。不计入线路损耗、只关注灯具能耗的情况下，综合一、二次节电率后，该县城路灯经节能改造后的综合节电率可达70%。

（三）节能减排效果

根据改造前后路灯功率对比及由控制方式升级带来的二次节电可求得（路灯年运行小时数4015 小时），改造前县城路灯年总耗电量为3420499 千瓦时，节能改造后县城路灯年总耗电量为1048911 千瓦时。改造后年节约电量2371588 千瓦时，相当于年节约标准煤711.5 吨，减少CO2排放2148.6 吨，节能减 排效果十分显著。

四、合同能源管理在节能项目中的运作条件

采用合同能源管理模式开展路灯节能改造工作有诸多注意事项及运作条件。首先项目合同持续时间长（5 年以上）、运维工作繁重、参与单位众多、投资金额大、项目期间财务费用高、风险大。因此项目参与各方在合同中必须明确约定改造范围、改造方式、产品品牌型号、照明质量、合同执行期间照明质量要求及监督考核措施、节能量及节能收益的评估、分成标准及保障措施等条款，以减少建设、运营期间矛盾，保障各参与方利益。

基于合同能源管理诸多注意事项，通过改造项目总结出采用EMC 模式开展路灯节能改造项目的几点运作条件：

1.用户单位须具有稳定的支付能力。EMC 模式合作中节能服务单位初期投入大量资金开展改造工作，并在服务期间逐步回收投资，若用户在此期间出现人员、财务问题影响支付，节能服务单位将遭受经济损失。

2.改造工程须采用成熟的改造方案及过硬的灯具产品。采用不成熟的技术方案及产品将会为后期运维工作带来大量困难。

3.节能服务单位须具有较强的资金、团队、项目实力。这是节能改造能顺利完成并长期稳定运行的重要保障。

4.选择权威中立的第三方机构对照明质量、节能效益评估，减少参与各方纠纷。

五、结语

EMC 模式以互利共赢理念、灵活的运作方式取得了社会各界的认可，在路灯节能改造工程中得到广泛采用。但由于准入门槛不高导致存在参与单位同质化竞争严重、产品质量良莠不齐、合同期间纠纷频发等问题。因此需要政府、企业、金融机构、产品厂商等各方共同努力，推动行业发展。参与EMC 各方也应采用审慎态度处理建设过程中的问题，规避项目各时期风险。