城市、鄉村道路燈照明節能分析

  節約能源是發展經濟、穩定社會的一項重要任務。能源的種類很多，但是電能是最基本、使用最廣泛的一種能源。2004年，隨著全國的經濟高速發展，全國各地都感到電能的緊張和缺乏。因此節約電能，保障經濟持續發展，成為了我們急需解決的一個首要問題。

  道路燈照明是電力的一個很大的用戶，在保證道路照明的功能前提下，節約電能對國家的經濟發展有很大的作用，所以探討道路照明的節能很有必要。

  道路燈照明的節能首先是要注重設計。在確定道路照明的標準時，要合理選擇照度值。城市道路照明設計標準[CJJ45-91]中，規定的最高平均照度值為20Lx，隨著社會的發展，適當提高也是可以的。但目前有的城市要求過高，平均照度值遠遠超過標準。從某種角度來看，亮一些當然好，但是我們應該以近期的國力為基點，實事求是，量力而行，不可盲目攀比，不切實際的超前，造成不必要的浪費。

  在道路燈照明設計中選擇節能電器也是一種行之有效的節能措施。例如選用發光效率高的光源，盡可能少用發光效率較低的白熾燈和高壓汞燈；選用高效的燈具，不要使用配光不合理和光效低的燈具；推廣使用電子鎮流器，逐步取代電感式鎮流器；完善對單燈進行無功補償，提高功率因數，減少線路上的能耗損失。

  道路燈照明設計中對節能具有重大貢獻的還有一項就是選擇運行方式。目前使用較多的有兩種方式：一是采用全、半夜燈運行方式，另一種是采用安裝節電裝置。這兩種方式各有利弊，現作如下分析比較。

1、全、半夜燈運行方式

全、半夜燈運行不論是單側布置或雙側布置，一般是不提倡用關閉一側路燈的辦法。這種方法雖然不需要增加投資，但是它對照明的質量（照度、均勻度）影響很大。另一種是采用間隔亮燈、熄燈的方法。此種方法對照明的質量影響相對來講要小一些，但要另外增加一條半夜燈線路，總投資有所增加。較好的一種方法是采用雙光源的燈具，在后半夜可關閉其中一盞光源。這種方法對照度有一些影響，但對均勻度基本沒有影響。它也需要增加一條半夜燈線路，并且雙光源的燈具的價格較高，所以總投資增加較多。上面對全、半夜燈的節能運行方式進行了定性的分析，下面對它們的經濟也作一些比較。（僅對不同的部份和按本地的價格計算）
例：一條三相路燈線路，安裝有400W高壓鈉燈48盞，平均間距35m，功率因數單燈補償到0.8。（電源點到第一盞燈距離為35m）
1.1全部為全夜燈運行
電流：1=400×1.15×48÷1.732÷380÷0.8=41.94（A）
按電流矩計算選擇可知，應選35mm2的電纜。電纜的投資為：10.6元／m×7392m（單芯電纜）＝78355.2元
1.2按全、半夜燈各一半運行
電流：1=400×1.15×24÷1.732÷380÷0.8=20.97（A）
按電流矩計算選擇可知，應選16mm2的電纜。電纜的投資為：5.6元/m×7392m×2(全、半夜回路)=82790.4元
電纜保護管(增加半夜回路）投資為：10.5元／m×35×48=17640(元)
增加電器一套：400元左右
投資合計：82790.4元＋17640元＋400元＝100830.4元
“全、半夜燈各一半運行”比“全部為全夜燈運行”增加投資：100830.4元－78355.2元＝22475.2元
半夜燈運行按從0點到早上５點計算，年節約電費為：0.432元／度×0.4×1.15×24盞×５小時×365天＝8703.94元
收回投資年限為：22475.2元÷8703.94元＝
2.58(年)，即采用半夜燈運行后增加的費用兩年半左右就可以收回。
2、采用雙光源燈具
若在本例中選用雙光源燈具，我們可將光源分為250W和150W（注：照度有所降低）。
經過計算可知應選用25mm2和16mm2的電纜。其投資為：(5.6元＋8.2元）×7392=102009.6元
經了解，雙光源燈具與單光源燈具的差價在700元左右，總價差為33600元。所以，“采用雙光源燈具”比“全部為全夜燈運行”增加投資75294.4元。
半夜燈(150W)運行按從0點到早上5點計算，年節約電費為：0.432元／度×0.15×1.15×48盞×5小時×365天＝6527.95元
收回投資年限為：75294.4元÷6527.95元＝11.53(年)，即采用雙光源燈具用150W作半夜燈運行后，增加的費用要11年半左右可以收回。
3、采用節能裝置方式
現在節電裝置的種類很多，但是其主要原理都是通過對電壓的調節來實現節能。隨著城市建設的發展，在很多大、中城市的路燈大部分使用專用路燈變壓器，在整個運行時段，它的電壓質量是比較穩定的。節電裝置應該是在后半夜投入運行。如果在全時段投入運行，則對前半夜的照度值影響很大，以至損害設計思想，達不到預期的設計標準。
關于降低電壓、照度值降低、節能比例的數據，我們對一盞250W的高壓鈉燈作過對比試驗，如下表：表1

我們通過高壓鈉燈的工作特性隨電源電壓變化的規律圖也可以知道，隨著電源電壓的降低，光通量的輸出降低比例略高于燈消耗功率的降低比例。
在使用節電裝置的同時，我們還應該注意一個問題：道路照明是一種負荷分散而又遠距離供電的運行方式，它在導線選擇時，電壓損失已經接近標準規定的底線。 如果節電裝置降低電壓過多， 可能會影響線路后段的路燈正常運行。
使用節電裝置的經濟效益也是明顯的。按上面的例子，可選一臺30kVA的節電裝置，價格約33000元。節電按20％計算,年節約電費為：0.432元／度×0.４×1.15×48盞×5小時×365天×20％＝3481.57元。由于電壓降低10％，燈泡電器壽命延長約30％，經濟價值每年約為1440元。收回投資年限為：33000元÷(3481.57+1440)元＝6.7(年)，即采用節電裝置節約電能，增加的投資約需6年半左右可以收回投資。
通過以上的分析，我們匯總比較如下：表2

節能的方式很多，我們僅對上面三種作了一些分析。各個地方要根據本地的實際情況進行選擇不同的節能方法。例如各地的電費價格、運行方式不一樣，投資回收的年限也就不一樣。