城市道路照明節電的供電電壓及最優控制

秦銳

摘 要: 本文概述了城市道路照明中的節能設計所能采取的措施和節能的效果

關鍵詞 :道路照明 ；節能設計； 智能照明節能控制

中圖分類號：TE08文獻標識碼： A

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年以來，隨著我國社會主義市場經濟的高速發展，很多地方都出現了“電荒”，甚至因缺電而不得不采取“拉閘限電”等措施。因此節約電能，以保障經濟持續快速發展，成為了我們急需解決的一個重要問題。

據《發展中的中國城市照明》數據，中國路燈總盞數約為900萬盞，年用電量約850億千瓦時，占中國總發電量的4%至5%，道路照明年總經費約500億元。因此，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非常有必要。

照明設計是實現節能的核心環節，應該給予高度的重視。在進行道路照明的設計時，應該提出多種方案，并進行節能計算，在滿足照明標準要求的前提下，進行綜合經濟分析比較，然后選擇最佳的方案，切忌隨心所欲，憑經驗辦事。

照明節能是一項系統工程，要從提高整個照明系統的每個環節的效率來考慮。道路照明的節能設計主要從以下幾個方面進行考慮：1）合理確定道路照明標準值；2）選擇高效率節能燈具和高光效照明光源，選用節能型鎮流器；3）進行單燈無功補償，提高線路功率因數，降低線路損耗；4）夜半降壓節能和照明智能控制。下文將對以上四點進行具體討論。

1合理確定道路照明標準值

道路的照度（亮度）標準值，直接決定著所需光通量的大小，而光通量又基本決定了光源的功率大小，因此，照度（亮度）標準值的大小基本決定了光源功率的大小。機動車道設置照明的目的是為駕駛員創造良好的視覺環境，以達到保障交通安全、提高交通效率、降低犯罪和美化夜景的效果。非機動車道和人行道的設置照明的目的是為行人提供舒適和安全的視覺環境。節能設計不是靠降低照明水平來實現的，而是在滿足照明功能的前提下再考慮節能的。因此，在確定道路照明標準時，應根據道路的等級，確定合理的照度標準，并根據車輛行駛速度、交通流量等實際因素，和考慮城市的性質、規模選擇低檔值或高檔值?！冻鞘械缆氛彰髟O計標準》 CJJ45-2006中規定的數值基本上是滿足機動車駕駛員視覺作業要求的合理數值，再提高路面高度水平，對駕駛員的視覺作業沒有太大的幫助，反而會造成能源浪費、光污染、光干擾等負面問題。因此在進行道路照明時不應盲目追求高標準，避免進行高亮度的攀比，走出“越亮越好”的認識誤區。

2 降壓節電技術的應用

根據資料顯示，適當降低道路照明燈具的電壓和照度可以十分有效的節電，不僅如此，還能夠有效延長照明燈的使用期限，同時對于行人的視覺基本沒有影響。由此可見，在夜間，如果適度降低照明燈的電壓和亮度，將節省可觀數字的電能，這種節電方式以城市道路照明的實際情況為出發點，采用國際先進的控制手段，又不影響人們的出行。雖然現今的照明產品各式各樣，節電燈具快速的更新換代，但是依靠調節電壓來節電的產品仍是主流。我國倡導建設節約型社會以來，降壓節電技術與時俱進，更加鞏固了其在城市道路照明節電方面的主導地位。

我們這里所說的降壓節電技術其實就是當今流行的全數字式智能調壓節電控制技術?？偟膩碚f，這項技術的實施需要經過三個步驟，即降壓、穩壓和調光，這三者是智能路燈節電控制的關鍵環節。不像我在上面提到的脫離實際的隔盞關燈，該技術以實際出發，具體而綜合的考慮了各個道路照明的現狀，并且有堅實的理論基礎。該技術實施起來的具體思路比較簡單：入夜之后，在車流量大、行人集中的路段照明保持高亮度，一直到臨近午夜的時候觸發自動調光機制，在午夜后一直到第二天早上這段行人車輛稀少的時間適當降低照明亮度。這個過程類似自動控制理論的反饋原理，輸入的量隨著輸出發回的反饋來增大或者減少量，全過程既智能又合理。以上是該技術的大體全貌，具體到不同的城市的智能調壓節電技術操作過程是：首先測試當地道路不同時間段的人流量和車流量，通過算法得出時間和平均人車流量滿足什么樣的規律，從而方便的統計出城市對應道路照度的調整率。然后將得出的這些數據作為參數輸入到專為智能調壓節電設計的計算機程序中，實現自動控制。比如根據實際的道路照度調整率，計算機要求從某一特定的時間起，對各個道路照明輸入的電壓進行整體的細致的調整，這個調整是動態的，正如剛才提到的反饋機制，最終使道路照明的輸入電壓和相應的照度得到一致，構成了一個完善的自動控制系統。如果宏觀的來看待這項技術，數以千萬計的道路照明網互相交錯，智能調壓技術就充當了這些網絡的大腦，對網絡上接受到的反饋信息進行處理，最終通過遙控來指導各網絡有序、穩定的運行。這里的遙控就是平時所說的通信，我國的城市道路照明網絡目前使用最多的是“三遙”控制系統，該系統具體的功能是負責管理各個道路照明輸電線路的電壓值和電流值、各個照明開關的啟合狀態、對用電的限制和控制方式等?！叭b”系統包括以下三種方式：①遙控。和前面敘述的相類似，負責控制的計算機系統按照已經采集處理好的時間和人車流量關系來控制城市道路照明的通斷，整個過程全自動。如遇到緊急情況，中心控制站也可以手動開閉開關，可見設計的人性化。②遙測。遙測為遙控做了充分的準備工作，它可以自動測試各個道路照明系統的電壓、頻率，自動計算使用功率等參數，反應速度快，如果把城市道路照明比作客戶端，那么當客戶要求一有變化，它便隨即調整數據以響應客戶端。③遙信。顧名思義，就是對各個道路照明端產生的故障、不適應或者開關的不正常狀態等問題進行訪問。它屬于系統的維護部分。

智能調壓節電技術不僅僅在很大程度上節省了電能、延長了道路照明的平均使用期，并且彰顯了我國城市建設在向著現代化、節約化和以人為本等方面取得了巨大的進步。這項技術經過多年的實踐和驗證，已經在發達國家如美國等消耗電能的打過得到了支持，我國對此也在不斷的進行維護和創新。

3進行單燈無功補償，提高線路功率因數，降低線路損耗

氣體放電燈（一般采用節能型電感鎮流器）的自然功率因數一般在0.4～0.6之間，所以照明線路的功率因數較低。為提高線路的功率因數，減少線路損耗，利用單燈補償更為有效，措施是在鎮流器的輸入端接入一適當容量的電容器，可將單燈功率因數提高到0.85～0.9。進行無功補償后，功率因數提高到0.9，以250W高壓鈉燈為例，電流由補償前的3.10A降低為1.61A，為補償前的52%，相應的線路損耗將只有原來的27%，節能效果相當顯著。

4半夜燈降壓節能和照明智能控制

在深夜普遍降低路面亮度（照度）是節能效果最為明顯的一項措施。目前采取這種措施的國家和地區都非常多，由于深夜車流量減少，應該普遍推行這一措施。對于主干路和次干路，正常照度較高，可以考慮深夜降低照度。但居住區夜間行人的安全和住戶安全極為重要，且照度本來就不高，即使再降低，節能效果也不明顯。主要采取的措施有：1）采用雙光源燈具，深夜關閉一支光源，即節能，又不會影響均勻度，但燈具和電纜投資；2）采用深夜關掉不超過半數燈具的方法（隔盞關燈），缺點是簡單實用，但需要多敷設一根供電電纜，也會導致路面照度均勻度降低；3）采用深夜能自動降低路燈光源功率的裝置，如雙功率鎮流器、有載調壓變壓器、降壓裝置等。

5 結論

以上四個方面，是道路照明設計中采取的主要措施，具有顯著的節能效果。同時，在設計中應采取其他的節能措施如使三相負荷平衡等，并定期進行燈具清掃、光源更換等。

參考文獻：

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