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摘要：本文通过笔者对所设计的天津港某港区内的道路照明工程感受，简要阐述在未来道路照明工程中各种节能照明方式的应用。
关键词：道路照明节能
前言：随着天津滨海新区的开发，开放依托京津冀和环渤海经济区域发展的新形势下，港区不仅是天津港的重要组成部分，建成后的保税港区将成为滨海新区的标志性功能区，成为天津港作为世界一流大港的标志性区域和现代化的功能示范区；更是天津市发展港口经济、海洋经济的重要空间载体；港口科技研发与配套服务齐全、富有海滨旅游景观特色的特大型(目前国内面积最大)综合型港区。而将港区建设成为一体现环保、节能的绿色、生态港也是港区建设的指导思想。
一、 节能类型：
目前，国内作为道路照明节能方式分为两种：一是通过灯具本身性能进行节能，二是通过对照明灯具的控制进行节能。此外，对于道路照明还可以利用可再生能源，包括：太阳能和风能。
二、 节能方式：
港区内道路主要为机动车道，根据设计规范以及相关的设计手册，机动车道道路照明的光源主要应该采用高强度气体放电灯，就目前阶段来说，有以高压钠灯为首选。高压钠灯具有寿命长、光效高、质量稳定而且能够满足机动车交通道路照明指标要求的特点。在有些对显色性要求较高的场所，可以考虑采用金属卤化物灯。
（一）港区内道路主要分为城市主干路、城市次干路以及城市支路，这些道路主要通行货运机动车，对显色性要求较低，因此建议选用高压钠灯。港区内的道路照明采用的高压钠灯的功率基本分为三种：400W，250W，150W。对于这类灯具，可以采用变功率照明灯具。
变功率道路照明产品的系统组成：1、变功率镇流器；2、串联式脉冲触发器；3、功率因素补偿电容；4、可调式定时电子控制器；5、灯具。
功率变换原理：连接电源电压,灯泡以足功率工作,此时，镇流器接入部分阻抗较小，经过设定时间后（设定时间为5小时）,控制器将另一部分镇流器线圈接入电路，镇流器接入另外部分,阻抗增大，电流下降，灯泡降功率運行,光输出约减少一半，灯泡工作于低功率，直到关灯，万一控制器发生故障，灯泡将始终以足功率运行，调光前后，系统功率因数均大于0.85。
变功率路灯的特点：
1、全寿命使用过程中，均根据变化的交通流量保证了必要的照明质量，即保证了道路照明的亮度均匀度的要求，又降低了道路的平均亮度，提高了交通安全。
2、减少了能源消耗和环境污染：通过在后半夜降低功率运行，可以节约20~30%能耗。
3、环保优势：飞利浦变功率路灯减少了光污染、降低能耗、延长光源寿命从而减少了材料消耗，具有明显环保特性。
4、完全与灯具集成，单灯控制，无需外接控制线。
经济性分析：（暂以飞利浦公司产品进行分析）
（二）LED光源就是平时所说的“发光二极管”，其在照明领域的可以应用，是半导体发光材料技术快速发展的产物。目前，大功率LED的发光效率可达30lm/W，寿命可达数万小时。但是，与目前常用的光源相比，LED的光输出相对比较低，因此需要采用阵列或其他结构来能组成照明灯，因此，LED灯具的单灯造价相对较高。LED灯具为低压供电，具有附件简单、结构紧凑、可控性好、色彩丰富纯正、高亮点，防潮、防震性能好、节能环保的特点。由于目前LED照明产品处于试验阶段，各公司的产品鱼龙混杂，在通常情况下，100W左右的LED灯具对道路照明的效果基本等同于150W的高压钠灯。基于上述特点，对于港区内的城市支路，根据相关的规范规定的平均亮度值以及平均亮度均匀度都较低，因此可以考虑在部分支路实验性的采用LED灯具进行道路照明。
（三）对于道路照明灯具的控制分为以下几种：
1、对于道路照明采用智能照明控制系统群组（比如说：i-bus）控制功能控制整个区域的灯光；利用亮度传感器、定时开关实现照明的自动控制。
2、道路照明采用集中控制时，还应具有在通讯中断的情况下能够自动开、关的控制功能；采用光控、程控、时间控制等集中控制方式时，同时具有手动控制功能。
3、道路照明采用双光源时，“深夜”应能关闭一个光源；采用单光源时，宜采用恒功率及功率转换控制，“深夜”能转换至低功率运行。
（四）可再生能源的利用
太阳能、风能照明从上世纪 90 年底开始采用并发展迅速，特别是在能源紧张的今天更是引起人们的高度重视，并在工程中推广应用，其中也包括道路照明。风光互补太阳能路灯，是结合两大绿色能源：风能和太阳能，将风力和太阳光的自然能量通过风力电机、太阳能电池板转换成电能来为蓄电池充电。当风力达到三级以上时，依靠风力发电照明。风力不足时，通过太阳能电池板向蓄电池充电，夜间靠蓄电池放电来对路灯（负载）供电，采用光控加时控方式自动控制开关灯，周而复始地工作。同时，利用这种清洁能源，又能在很大程度上减少了电缆的使用和敷设的费用，在一定程度上节约了工程造价。
1、光伏供电
根据天津所处的地理位置，本地的年日照数约为2200~3200h；年辐射总量约为1389~1856 kWh/m2.年，是一个介于太阳能资源中等偏上的地区。同时，根据GB/T 50033-2001《建筑采光设计标准》可知，天津地区属于光气候分区第III区，其地区全年平均照度24kLx≤Eq< 26kLx 。
光伏发电系统是由太阳能光伏电池组件、控制器、蓄电池、逆变器、灯具等组成。其中太阳能光伏电池组件的转换效率目前仅为17%左右。
采用光伏供电需要注意以下问题：
（1） 使用地点的日光辐射情况，周边的环境情况，阴雨天气，系统需要连续工作的时间。
（2） 应从可靠性、性价比、色温和发光效率等方面考虑选择光源，目前可选择大功率LED灯、高压钠灯以及小功率的金属卤化物灯等。
（3） 太阳能灯具的设计与使用地区有关。太阳能组件的面积与输出功率的对应关系大约为120W/m2。
（4） 太阳能电池组件的安装。天津地区的安装方向为正南，倾角约为+5。
2、风光互补供电
本系统就是利用太阳能和风能互补的供电系统。即使用风力发电机、太阳能光伏电池组件、控制器、蓄电池、逆变器、灯具等组成。
根据塘沽海洋站1998年在东突堤头处实测风况资料统计，该海域全年各向平均风速为4.43m/s,是一风力资源丰富地区，同时在港区，能见度小于1km的雾日数年平均为14.2天。采用风光互补路灯将可以充分发挥这一区域优势。同时，风光互补路灯系统是完全的绿色照明系统，完全采用可再生的自然能源，可以提高城市环境质量，减少大气污染，为子孙后代造福。 目前，天津市市内已有了成功的事例，见下图。
采用风力供电系统需要注意以下问题：
（1） 风力机、蓄电池、逆变器要互相匹配，并与用电设备的功率和耗能相匹配。蓄电池除了要存入风力机和太阳能电池板每天的发电量，还要在阴天以及无风的时候，保证一定时间的正常供电。蓄电池容量选择应考虑经济合理。
（2） 风力发电机安装应确定本地区的主风向，风力机安装在上风口。
（3） 尽量避免风的紊流的影响。
（4） 应选择合适的安装高度，风力机风轮高度范围内的风速垂直切变要小。
三、 节能减排
（一）节能：节能环保方面，电的生产过程中会耗费大量的非可再生资源，在照明的同时会释放二氧化碳等有害气体，并伴随着热污染。
依照国家标准计算，我国现在主要是以火力发电的国家，火力发电厂所使用的燃料基本上都是煤炭，全国煤炭消费总量的49%用于发电。所以，在节能分析中我们主要计算煤的消耗量。其中指出每节约1度电，就相应节约了0.4千克标准煤和4升净水。
（二）减排：使用再生能源，就意味着阻止了二氧化碳等有害气体排放到大气中。依照国家标准计算，每生产一度电就会释放不同量的有害气体。
四、 综述
综上所述，笔者认为按照目前国家最新的《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006，其中 4.1.1, 6.1.1，6.1.2 条例中，明确规定了各类城市道路的光源选择要求和供电要求，应采用常规能源作为道路功能照明的灯具所用。换言之，不鼓励以风能、太阳能作为能源的城市道路功能照明。因此，对于港区内的主干道以及次干道还应采用高压钠灯作为照明灯具，同时，利用变功率镇流器进行照明控制，已达到节能的效果。而对于道路等级为支路的道路，则可以在适当路段设置太阳能供电路灯或者是风光互补供电路灯，同样可以达到节能的要求。同时，随着再生能能源的利用技术进一步完善，也将越来越多的应用在市政道路照明的设计与实践中。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：道路照明节能
前言：随着天津滨海新区的开发，开放依托京津冀和环渤海经济区域发展的新形势下，港区不仅是天津港的重要组成部分，建成后的保税港区将成为滨海新区的标志性功能区，成为天津港作为世界一流大港的标志性区域和现代化的功能示范区；更是天津市发展港口经济、海洋经济的重要空间载体；港口科技研发与配套服务齐全、富有海滨旅游景观特色的特大型(目前国内面积最大)综合型港区。而将港区建设成为一体现环保、节能的绿色、生态港也是港区建设的指导思想。
一、 节能类型：
目前，国内作为道路照明节能方式分为两种：一是通过灯具本身性能进行节能，二是通过对照明灯具的控制进行节能。此外，对于道路照明还可以利用可再生能源，包括：太阳能和风能。
二、 节能方式：
港区内道路主要为机动车道，根据设计规范以及相关的设计手册，机动车道道路照明的光源主要应该采用高强度气体放电灯，就目前阶段来说，有以高压钠灯为首选。高压钠灯具有寿命长、光效高、质量稳定而且能够满足机动车交通道路照明指标要求的特点。在有些对显色性要求较高的场所，可以考虑采用金属卤化物灯。
（一）港区内道路主要分为城市主干路、城市次干路以及城市支路，这些道路主要通行货运机动车，对显色性要求较低，因此建议选用高压钠灯。港区内的道路照明采用的高压钠灯的功率基本分为三种：400W，250W，150W。对于这类灯具，可以采用变功率照明灯具。
变功率道路照明产品的系统组成：1、变功率镇流器；2、串联式脉冲触发器；3、功率因素补偿电容；4、可调式定时电子控制器；5、灯具。
功率变换原理：连接电源电压,灯泡以足功率工作,此时，镇流器接入部分阻抗较小，经过设定时间后（设定时间为5小时）,控制器将另一部分镇流器线圈接入电路，镇流器接入另外部分,阻抗增大，电流下降，灯泡降功率運行,光输出约减少一半，灯泡工作于低功率，直到关灯，万一控制器发生故障，灯泡将始终以足功率运行，调光前后，系统功率因数均大于0.85。
变功率路灯的特点：
1、全寿命使用过程中，均根据变化的交通流量保证了必要的照明质量，即保证了道路照明的亮度均匀度的要求，又降低了道路的平均亮度，提高了交通安全。
2、减少了能源消耗和环境污染：通过在后半夜降低功率运行，可以节约20~30%能耗。
3、环保优势：飞利浦变功率路灯减少了光污染、降低能耗、延长光源寿命从而减少了材料消耗，具有明显环保特性。
4、完全与灯具集成，单灯控制，无需外接控制线。
经济性分析：（暂以飞利浦公司产品进行分析）
（二）LED光源就是平时所说的“发光二极管”，其在照明领域的可以应用，是半导体发光材料技术快速发展的产物。目前，大功率LED的发光效率可达30lm/W，寿命可达数万小时。但是，与目前常用的光源相比，LED的光输出相对比较低，因此需要采用阵列或其他结构来能组成照明灯，因此，LED灯具的单灯造价相对较高。LED灯具为低压供电，具有附件简单、结构紧凑、可控性好、色彩丰富纯正、高亮点，防潮、防震性能好、节能环保的特点。由于目前LED照明产品处于试验阶段，各公司的产品鱼龙混杂，在通常情况下，100W左右的LED灯具对道路照明的效果基本等同于150W的高压钠灯。基于上述特点，对于港区内的城市支路，根据相关的规范规定的平均亮度值以及平均亮度均匀度都较低，因此可以考虑在部分支路实验性的采用LED灯具进行道路照明。
（三）对于道路照明灯具的控制分为以下几种：
1、对于道路照明采用智能照明控制系统群组（比如说：i-bus）控制功能控制整个区域的灯光；利用亮度传感器、定时开关实现照明的自动控制。
2、道路照明采用集中控制时，还应具有在通讯中断的情况下能够自动开、关的控制功能；采用光控、程控、时间控制等集中控制方式时，同时具有手动控制功能。
3、道路照明采用双光源时，“深夜”应能关闭一个光源；采用单光源时，宜采用恒功率及功率转换控制，“深夜”能转换至低功率运行。
（四）可再生能源的利用
太阳能、风能照明从上世纪 90 年底开始采用并发展迅速，特别是在能源紧张的今天更是引起人们的高度重视，并在工程中推广应用，其中也包括道路照明。风光互补太阳能路灯，是结合两大绿色能源：风能和太阳能，将风力和太阳光的自然能量通过风力电机、太阳能电池板转换成电能来为蓄电池充电。当风力达到三级以上时，依靠风力发电照明。风力不足时，通过太阳能电池板向蓄电池充电，夜间靠蓄电池放电来对路灯（负载）供电，采用光控加时控方式自动控制开关灯，周而复始地工作。同时，利用这种清洁能源，又能在很大程度上减少了电缆的使用和敷设的费用，在一定程度上节约了工程造价。
1、光伏供电
根据天津所处的地理位置，本地的年日照数约为2200~3200h；年辐射总量约为1389~1856 kWh/m2.年，是一个介于太阳能资源中等偏上的地区。同时，根据GB/T 50033-2001《建筑采光设计标准》可知，天津地区属于光气候分区第III区，其地区全年平均照度24kLx≤Eq< 26kLx 。
光伏发电系统是由太阳能光伏电池组件、控制器、蓄电池、逆变器、灯具等组成。其中太阳能光伏电池组件的转换效率目前仅为17%左右。
采用光伏供电需要注意以下问题：
（1） 使用地点的日光辐射情况，周边的环境情况，阴雨天气，系统需要连续工作的时间。
（2） 应从可靠性、性价比、色温和发光效率等方面考虑选择光源，目前可选择大功率LED灯、高压钠灯以及小功率的金属卤化物灯等。
（3） 太阳能灯具的设计与使用地区有关。太阳能组件的面积与输出功率的对应关系大约为120W/m2。
（4） 太阳能电池组件的安装。天津地区的安装方向为正南，倾角约为+5。
2、风光互补供电
本系统就是利用太阳能和风能互补的供电系统。即使用风力发电机、太阳能光伏电池组件、控制器、蓄电池、逆变器、灯具等组成。
根据塘沽海洋站1998年在东突堤头处实测风况资料统计，该海域全年各向平均风速为4.43m/s,是一风力资源丰富地区，同时在港区，能见度小于1km的雾日数年平均为14.2天。采用风光互补路灯将可以充分发挥这一区域优势。同时，风光互补路灯系统是完全的绿色照明系统，完全采用可再生的自然能源，可以提高城市环境质量，减少大气污染，为子孙后代造福。 目前，天津市市内已有了成功的事例，见下图。
采用风力供电系统需要注意以下问题：
（1） 风力机、蓄电池、逆变器要互相匹配，并与用电设备的功率和耗能相匹配。蓄电池除了要存入风力机和太阳能电池板每天的发电量，还要在阴天以及无风的时候，保证一定时间的正常供电。蓄电池容量选择应考虑经济合理。
（2） 风力发电机安装应确定本地区的主风向，风力机安装在上风口。
（3） 尽量避免风的紊流的影响。
（4） 应选择合适的安装高度，风力机风轮高度范围内的风速垂直切变要小。
三、 节能减排
（一）节能：节能环保方面，电的生产过程中会耗费大量的非可再生资源，在照明的同时会释放二氧化碳等有害气体，并伴随着热污染。
依照国家标准计算，我国现在主要是以火力发电的国家，火力发电厂所使用的燃料基本上都是煤炭，全国煤炭消费总量的49%用于发电。所以，在节能分析中我们主要计算煤的消耗量。其中指出每节约1度电，就相应节约了0.4千克标准煤和4升净水。
（二）减排：使用再生能源，就意味着阻止了二氧化碳等有害气体排放到大气中。依照国家标准计算，每生产一度电就会释放不同量的有害气体。
四、 综述
综上所述，笔者认为按照目前国家最新的《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006，其中 4.1.1, 6.1.1，6.1.2 条例中，明确规定了各类城市道路的光源选择要求和供电要求，应采用常规能源作为道路功能照明的灯具所用。换言之，不鼓励以风能、太阳能作为能源的城市道路功能照明。因此，对于港区内的主干道以及次干道还应采用高压钠灯作为照明灯具，同时，利用变功率镇流器进行照明控制，已达到节能的效果。而对于道路等级为支路的道路，则可以在适当路段设置太阳能供电路灯或者是风光互补供电路灯，同样可以达到节能的要求。同时，随着再生能能源的利用技术进一步完善，也将越来越多的应用在市政道路照明的设计与实践中。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。