摘要：路燈照明用電在我國發(fā)電總量中占據(jù)了相當?shù)谋戎?，本文對傳統(tǒng)路燈照明的能耗和節(jié)能途徑進行了分析和討論。定義了節(jié)能率的概念，并用此概念對不同節(jié)能途徑的節(jié)能效果進行了推算，對路燈節(jié)能的可行性進行了論證。

　　一、概述

　　據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國國內(nèi)城市道路照明的總燈數(shù)約400萬只(套)，加上高速公路、工礦企業(yè)、機場、碼頭等非市政照明燈具約100萬只(套)，總數(shù)超過500多萬只，并且每年以10％以上的速度遞增。其中城市公共照明在我國照明耗電中占30％的比例，約439億kWh，以平均電價0.65元／kWh計算，一年開支達285億元，成為各地財政部門的一大負擔。

　　根據(jù)2004年國家建設部的統(tǒng)計結果，我國照明耗電大體占全國發(fā)電總量的10％-12％。目前國內(nèi)全年的照明耗電量是三峽水利發(fā)電工程全年發(fā)電量能力840億度的兩倍多，可以看出路燈照明的節(jié)能有很大的潛力，可以帶來相當可觀的社會與經(jīng)濟效益。

　　本文在不考慮新光源等革命性新技術的前提下，對傳統(tǒng)路燈照明的能耗和節(jié)能途徑進行了分析和討論。對路燈節(jié)能的可行性進行了論證。

　　二、路燈照明的能耗分析

　　目前國內(nèi)路燈照明光源一般采用高壓鈉燈、高壓汞燈和金屬鹵化物燈。常用的功率為150W，250W，400W，目前最常用的是250W和400W兩種。它們的原理圖如圖一所示。

　　從圖一可以看出路燈照明消耗的能源主要消耗在以下幾個方面：

　　2.1  光源能耗

　　為光源發(fā)光所帶來的能耗，也就是電能轉化為光能的部分，隨著電壓升高，光源的功率、光通量和光效也相對增加，但是光效的增加幅度要小于功率和光通量。也就是說增加供電電壓增加的功率所帶來的增加的光效變小了。

　　2.2  器件能耗

　　主要為路燈輔助器件的能耗，包括補償電容、鎮(zhèn)流器、起輝環(huán)節(jié)的能耗。

　　2.3  其它能耗

　　主要包括供電線路損耗等消耗。

　　三、節(jié)能率

　　為了能對節(jié)能效果做一個評價，我們在這里對節(jié)能率指標如式3.1進行了定義。

　　式中，Po為節(jié)能前功率，Ps為節(jié)能后功率，η為節(jié)能率。

　　可以看出節(jié)能率為采用節(jié)能方法后能節(jié)約的能牦百分比，節(jié)能率越高，該節(jié)能方法的節(jié)能效果越明顯。

　　四、路燈照明節(jié)能途徑

　　從路燈能耗的分析，我們可以得出以下四個路燈照明節(jié)能途徑：下限功率、克服電網(wǎng)電壓升高、按需照明、降低線損。

　　4.1  下限功率

　　以250W高壓鈉燈為例，路燈的額定工作電壓為220V，額定功率為250W。但實際上由于線路損耗導致壓降，路燈可以在190V正常工作。如果能夠讓線路上的路燈都工作在190V時，即工作在下限功率、可以實現(xiàn)路燈的正常工作，且不影響道路的正常照明。

　　通過測算，路燈的供電電壓為220V時，標稱功率為250W，如果通過技術手段使每盞路燈的供電電壓都為190V，工作功率為196W，則路燈采用這一方法后的節(jié)能率為

　　4.2  克服電網(wǎng)電壓升高

　　電網(wǎng)的供電電壓并不是一成不變的，往往會隨著負載的變化而波動變化。尤其是后半夜城市電網(wǎng)的負載下降后，路燈照明的供電電壓會明顯升高，導致耗電增加，路燈變亮，同時由于供電電壓升高還會大大降低路燈的壽命。根據(jù)現(xiàn)場的測量，后半夜通常的路燈供電電壓有時會升高到240V。

　　可以進行估算，電壓升高到240V時，路燈功率為298W，如果通過技術手段使每盞路燈的供電電壓控制在190V，工作功率為196W，通過這一方法的節(jié)能率為：

　　4.3按需照明

　　按需照明指的是1．目前我國的道路照明大多是超標設計，實際的道路亮度大大超出了國家標準。2．后半夜行人稀少時，照明程度可以適當降低。按需照明目前的主要技術手段采用后半夜調(diào)暗路燈的方法。

　　采用這種方法，我們根據(jù)現(xiàn)場檢測和測算，節(jié)能率可以達到50％左右。

　　4.4  降低線損

　　根據(jù)我們對現(xiàn)場一條普通照明道路進行了測試，該道路的實際功耗為5.2kW，功率因數(shù)為0.887，線路壓降為10V，可以推算出，線路損耗為122W，占全部功率的3％。如果可以通過技術手段實現(xiàn)功率因數(shù)到0.98，即可實現(xiàn)節(jié)能率為3％。

　　五、一種實現(xiàn)方法

　　我們開發(fā)研究了一種路燈節(jié)能設備

　　系統(tǒng)通過LC串聯(lián)輸出電路的非線形特性，利用變頻技術改變光源的輸出功率。利用狀態(tài)監(jiān)測模塊實現(xiàn)對輸出功率的閉環(huán)控制，真正實現(xiàn)讓光源工作在下限功率，并按需照明，同時利用功率因數(shù)矯正模塊實現(xiàn)提高照明線路的功率因數(shù)，從原先的85％提高到到99％以上，降低線損。

　　·該節(jié)能器的特點如下：

　　·使用LC諧振的阻抗特性調(diào)節(jié)功率

　　·閉環(huán)功率控制

　　·功率調(diào)節(jié)范圍寬

　　·使用功率因數(shù)矯正電路

　　·按時控制

　　·按需照明

　　·具有通訊接口

　　·單燈安裝。

　　該節(jié)能器的缺點是單燈安裝，安裝工程量大。但是優(yōu)點是可以最高效率實現(xiàn)節(jié)能。

　　六、結論

　　通過本文分析，我們可以得出以下結論：路燈照明用電占用了我國的大量電能，路燈照明節(jié)能有廣闊的節(jié)能空間，市場前景廣闊，技術手段成熟，大有可為。不僅可以緩解我國目前的電力緊張，而且在今后電能不緊張的時候同樣起到節(jié)約能源，大量節(jié)省不可再生資源的作用。