基于合同能源管理模式的LED路燈節(jié)能改造應(yīng)用研究

王慶璞

(廣州市照明建設(shè)管理中心，廣州　510000)

?

基于合同能源管理模式的LED路燈節(jié)能改造應(yīng)用研究

王慶璞

(廣州市照明建設(shè)管理中心，廣州510000)

摘要：介紹了廣州市中心城區(qū)路燈節(jié)能改造服務(wù)項(xiàng)目的實(shí)施情況，對(duì)當(dāng)前路燈節(jié)能改造實(shí)施過(guò)程中需要控制的前期摸查、路燈檢測(cè)、照明參數(shù)、節(jié)省電費(fèi)計(jì)量方式等關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了分析論述，并提出了國(guó)家照明標(biāo)準(zhǔn)體系不完善、 LED光源驅(qū)動(dòng)電源壽命較短等主要問(wèn)題，旨在為以后的路燈節(jié)能改造工程提供參考。

關(guān)鍵詞：LED路燈；合同能源管理；節(jié)能改造

引言

節(jié)能減排是當(dāng)今全球性的共同課題，我國(guó)已將其定位為促進(jìn)國(guó)家資源環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略措施。廣東省于2008年開(kāi)始啟動(dòng)綠色照明示范工程建設(shè)[1]，逐步從試點(diǎn)示范到全面推廣應(yīng)用高效節(jié)能環(huán)保的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品，并于2012年印發(fā)了《廣東省推廣使用LED照明產(chǎn)品實(shí)施方案》，將全省全面推廣LED照明產(chǎn)品作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，創(chuàng)新使用合同能源管理模式進(jìn)行LED路燈節(jié)能改造工作。廣州市于2012年開(kāi)始實(shí)施的中心城區(qū)路燈節(jié)能改造服務(wù)項(xiàng)目，采用了合同能源管理模式，路燈節(jié)能改造規(guī)模為6.5萬(wàn)盞，此規(guī)模程度在國(guó)內(nèi)尚屬首例。本文探討分析了此路燈節(jié)能改造服務(wù)項(xiàng)目探討實(shí)施過(guò)程中的關(guān)鍵控制點(diǎn)以及存在問(wèn)題等。

1合同能源管理模式應(yīng)用研究

1.1合同能源管理模式簡(jiǎn)介

合同能源管理(Energy Management Contracting,簡(jiǎn)稱 EMC)是20世紀(jì)70年代在西方國(guó)家興起的一種節(jié)能新機(jī)制，即通過(guò)與客戶簽訂節(jié)能服務(wù)合同，為客戶提供包括能源審計(jì)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目融資、設(shè)備采購(gòu)、工程施工、設(shè)備安裝調(diào)試、人員培訓(xùn)、節(jié)能量確認(rèn)和保證等一整套的節(jié)能服務(wù)，并從客戶進(jìn)行節(jié)能改造后獲得的節(jié)能效益中收回投資和取得利潤(rùn)的一種商業(yè)運(yùn)作模式[2]。其實(shí)質(zhì)就是以減少的能源費(fèi)用來(lái)支付節(jié)能項(xiàng)目全部成本的節(jié)能投資方式。該模式具有以下幾個(gè)特點(diǎn): 一是能耗企業(yè)不用資金投入即可完成節(jié)能技術(shù)改造;二是節(jié)能服務(wù)商承擔(dān)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)，能耗企業(yè)支付給節(jié)能服務(wù)商的款項(xiàng)全部來(lái)自能源節(jié)約所帶來(lái)的項(xiàng)目效益; 三是合同結(jié)束后，節(jié)能設(shè)備和后續(xù)全部節(jié)能效益歸能耗企業(yè)。

1.2EMC模式下的路燈節(jié)能改造服務(wù)模式

廣州市中心城區(qū)路燈節(jié)能改造項(xiàng)目所改造的路燈為政府固定資產(chǎn)，路燈的能耗費(fèi)用(電費(fèi))由市財(cái)政承擔(dān)，市照明建設(shè)管理單位作為建設(shè)單位，通過(guò)公開(kāi)招標(biāo)確定節(jié)能服務(wù)商，節(jié)能服務(wù)商負(fù)責(zé)對(duì)改造范圍內(nèi)的路燈進(jìn)行節(jié)能改造，改造后LED路燈節(jié)省下的電費(fèi)，按約定比例跟市政府分享節(jié)省電費(fèi)收益，沖抵路燈改造成本。其中市政府即為合同能源管理模式的“能耗企業(yè)”。具體服務(wù)模式見(jiàn)圖1。

圖1　EMC模式下的路燈節(jié)能改造服務(wù)模式Fig. 1　The streetlights energy-saving renovation service mode based on EMC model

1.3EMC模式下的路燈節(jié)能改造工作流程

本節(jié)能改造服務(wù)項(xiàng)目的工作流程基于基本建設(shè)工程項(xiàng)目的工作程序，并根據(jù)實(shí)際工作模式形成如下工作流程(詳見(jiàn)圖2)。

圖2　EMC模式下的路燈節(jié)能改造工作流程Fig.2　The work flow of the streetlights energy-saving renovation based on EMC model

2EMC模式下的路燈節(jié)能改造的關(guān)鍵控制點(diǎn)

2.1前期摸查

對(duì)擬改造道路進(jìn)行路燈詳細(xì)情況的摸查是此路燈節(jié)能改造服務(wù)項(xiàng)目的基礎(chǔ)性工作，摸查成果最終形成路燈節(jié)能改造路燈詳細(xì)清單，此清單是招標(biāo)標(biāo)段劃分、投標(biāo)、訂立合同以及節(jié)省電費(fèi)計(jì)量的重要依據(jù)。廣州市城市道路路燈規(guī)模龐大，數(shù)量較多，路燈設(shè)置情況復(fù)雜，摸查整理出準(zhǔn)確的路燈清單可以較大提高后續(xù)管理工作的效率，減少建設(shè)單位與節(jié)能服務(wù)商之間的扯皮現(xiàn)象?？紤]項(xiàng)目招標(biāo)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施、節(jié)省功率計(jì)算等工作的順利開(kāi)展等因素，清單應(yīng)包括以下數(shù)據(jù)：道路名稱、路段、所屬區(qū)、道路等級(jí)(快速路、主干道、次干道、支路)、光源類型、光源功率、光源數(shù)量、總功率、燈桿類型、燈桿數(shù)量、竣工日期等基本信息。

2.2檢測(cè)

本路燈節(jié)能改造服務(wù)項(xiàng)目的檢測(cè)工作主要包括：改造前現(xiàn)場(chǎng)各型號(hào)燈具實(shí)際功耗及現(xiàn)場(chǎng)各型號(hào)燈具現(xiàn)狀照度檢測(cè)；LED燈具安裝前的檢測(cè)；改造工程竣工驗(yàn)收時(shí)的燈具照明實(shí)際功耗及道路照明參數(shù)檢測(cè)；節(jié)能服務(wù)合同期內(nèi)定期對(duì)LED燈具及燈具照明實(shí)際功耗及道路照明參數(shù)檢測(cè)。檢測(cè)工作通過(guò)公開(kāi)招標(biāo)的方式確定具備CMA計(jì)量認(rèn)證證書(包括燈具類照明電器檢測(cè)及光環(huán)境檢測(cè)內(nèi)容)的檢測(cè)單位實(shí)施。

2.2.1改造前原有燈具檢測(cè)項(xiàng)目

改造前原有燈具的檢測(cè)項(xiàng)目按表1內(nèi)容進(jìn)行。檢測(cè)的照度結(jié)果作為本路燈節(jié)能改造服務(wù)項(xiàng)目竣工驗(yàn)收時(shí)的照度標(biāo)準(zhǔn)。按照標(biāo)段劃分情況對(duì)每個(gè)標(biāo)段采用抽樣方式進(jìn)行檢測(cè)：標(biāo)段主干道照度按照主干道數(shù)量的100%比例進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果取所有主干道現(xiàn)狀照度檢測(cè)結(jié)果的算術(shù)平均值；次干道、支路照度按照標(biāo)段內(nèi)道路數(shù)量的5%的抽檢比例進(jìn)行抽檢，結(jié)果取標(biāo)段內(nèi)所有抽檢道路現(xiàn)狀照度檢測(cè)結(jié)果的算術(shù)平均值;標(biāo)段內(nèi)人行道照度驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)按照城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)人行道照度要求執(zhí)行。

表1　改造前原有燈具的檢測(cè)項(xiàng)目

2.2.2LED燈具安裝前的抽樣檢測(cè)

節(jié)能項(xiàng)目改造燈具安裝前按3‰的比例對(duì)燈具進(jìn)行抽檢，且每種型號(hào)不少于2盞，檢測(cè)內(nèi)容包括表2要求的全部?jī)?nèi)容。

表2　LED燈具安裝前的抽樣檢測(cè)項(xiàng)目

2.2.3節(jié)能改造工程竣工驗(yàn)收的檢測(cè)項(xiàng)目

節(jié)能改造工程竣工驗(yàn)收時(shí)的檢測(cè)內(nèi)容包括表3要求的全部?jī)?nèi)容?，F(xiàn)場(chǎng)各型號(hào)燈具現(xiàn)狀照度按路段進(jìn)行抽檢，抽檢所有主干道，次干道按10%的比例進(jìn)行抽檢。

表3　節(jié)能改造工程竣工驗(yàn)收的檢測(cè)項(xiàng)目

2.2.4節(jié)能改造服務(wù)期間的檢測(cè)項(xiàng)目

節(jié)能改造服務(wù)期間的檢測(cè)內(nèi)容包括表4要求的全部?jī)?nèi)容，節(jié)能改造服務(wù)期間每個(gè)月抽檢1次?，F(xiàn)場(chǎng)各型號(hào)燈具現(xiàn)狀照度按路段進(jìn)行抽檢，抽檢比例為5%。

表4　節(jié)能改造工程服務(wù)期間的檢測(cè)項(xiàng)目

2.3照明參數(shù)的要求

LED路燈主要照明參數(shù)的確定決定節(jié)能改造的效果、改造成本以及驗(yàn)收要求等。

2.3.1LED路燈技術(shù)參數(shù)要求

擬投入到本節(jié)能改造服務(wù)項(xiàng)目的LED燈具應(yīng)滿足表5要求。

表5　LED路燈技術(shù)參數(shù)表

2.3.2路面照明參數(shù)要求

為保障本次節(jié)能改造的效果，路面的照度水平、亮度水平、均勻度等指標(biāo)必須達(dá)到《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ 45—2006)[3]中關(guān)于上述指標(biāo)的高檔值要求，且照度水平不能低于改造前的水平；投入使用后，路面的照度水平、亮度水平、均勻度等指標(biāo)應(yīng)滿足《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ 45—2006)中的要求(詳見(jiàn)表6、表7)。

表6　機(jī)動(dòng)車交通道路照明要求值

注：表中所列的平均照度僅適用于瀝青路面。若是水泥混凝土路面，其平均照度值可相應(yīng)降低約30%。

表7　交會(huì)區(qū)照明要求值

注：燈具的高度角是在現(xiàn)場(chǎng)安裝使用姿態(tài)下度量。

2.4節(jié)電功率和節(jié)省電費(fèi)計(jì)算模式

為使計(jì)量方法科學(xué)并具有可操作性，本路燈節(jié)能改造服務(wù)項(xiàng)目采用抽樣統(tǒng)計(jì)的方式計(jì)算節(jié)電功率，計(jì)量節(jié)省電費(fèi)。

2.4.1抽樣方法

每型號(hào)燈具所抽取樣本數(shù)量S按照以下方式確定,其中H代表某型號(hào)的燈具數(shù)量(單位：盞)。

2.4.2燈具功率確定方式

2.4.2.1改造前原狀燈具功率確定方式

在實(shí)施改造前，由檢測(cè)單位按照上述抽樣方法抽取樣本實(shí)測(cè)燈具功率，進(jìn)行算術(shù)平均后得出某型號(hào)燈具實(shí)際功率E1i(單位：瓦)，則改造前所有燈具的實(shí)際功率P1(單位：瓦)為

其中m代表原狀燈具型號(hào)種類數(shù)量；Ti代表某原狀型號(hào)實(shí)際功率為E1i的燈具數(shù)量。

2.4.2.2改造后LED燈具功率確定方式

在改造項(xiàng)目完成以后，由檢測(cè)單位按照上述抽樣方法抽取樣本實(shí)測(cè)燈具功率，進(jìn)行算術(shù)平均后得出某型號(hào)燈具實(shí)際功率E2j(單位：瓦)，在合同服務(wù)期內(nèi)，E2j值每年組織測(cè)試修正一次并作為其后一年內(nèi)的節(jié)省電量計(jì)算依據(jù)。則改造后所有LED燈具的實(shí)際功率P2(單位：瓦)為

其中n代表LED燈具型號(hào)種類數(shù)量；Tj代表某LED型號(hào)實(shí)際功率為E2j的燈具數(shù)量。

2.4.2.3計(jì)算節(jié)省功率與節(jié)省電費(fèi)

每年節(jié)省功率P(單位：瓦)、每年節(jié)省電費(fèi)M(單位：元)的計(jì)算方式如下

M=P×L

其中t代表每日用電時(shí)間，單位：小時(shí)；L代表地區(qū)執(zhí)行電價(jià)，單位：元/度。

3EMC模式下路燈節(jié)能改造存在的主要問(wèn)題

3.1半導(dǎo)體照明標(biāo)準(zhǔn)體系尚不完善

隨著半導(dǎo)體照明行業(yè)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體照明技術(shù)不斷進(jìn)行革新突破，半導(dǎo)體照明相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立與不斷完善是照明產(chǎn)業(yè)規(guī)范、有序、健康發(fā)展的必需條件。目前，我國(guó)已制定了部分國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及地方標(biāo)準(zhǔn)，主要以安全和光電參數(shù)方面的標(biāo)準(zhǔn)為主，對(duì)能效要求的標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)等尚欠缺，且權(quán)威檢測(cè)平臺(tái)尚未建立，導(dǎo)致無(wú)法對(duì)現(xiàn)有半導(dǎo)體照明產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)或認(rèn)證。在本路燈節(jié)能改造服務(wù)項(xiàng)目中，由于各節(jié)能服務(wù)商提供的LED路燈產(chǎn)品品牌各異，大部分是基于企業(yè)自身相關(guān)照明標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)的，導(dǎo)致LED路燈各模塊在不同品牌之間不能通用，缺乏互換性，使用了多少品牌的 LED 路燈就必須儲(chǔ)備一樣多品牌的備品備件，增加了運(yùn)行檢修和物資管理的難度。因此，完善既能夠適應(yīng)我國(guó)LED照明產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展，又能與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)相接軌的半導(dǎo)體照明國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)體系,才能引導(dǎo)和規(guī)范我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,加速照明LED的技術(shù)進(jìn)步及其推廣應(yīng)用。

基于此，為了保證此次路燈節(jié)能改造服務(wù)項(xiàng)目投入改造使用的LED路燈的各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足要求，本項(xiàng)目在招標(biāo)階段對(duì)參與投標(biāo)的企業(yè)擬投入使用的LED路燈限定了一個(gè)入圍條件，即必須使用廣東省LED 照明產(chǎn)品評(píng)價(jià)標(biāo)桿體系推薦采購(gòu)產(chǎn)品目錄的產(chǎn)品。廣東省LED 照明產(chǎn)品評(píng)價(jià)標(biāo)桿體系，作為擁有完善的管理體系、管理機(jī)制、工作流程、評(píng)定體系等的科學(xué)的動(dòng)態(tài)LED產(chǎn)品質(zhì)量評(píng)定機(jī)制，對(duì)控制LED產(chǎn)品質(zhì)量和示范工程效果具有有效作用。

3.2LED路燈驅(qū)動(dòng)電源壽命較低

LED路燈作為一種新的光源，其節(jié)能環(huán)保的特性受到市場(chǎng)青睞。LED路燈屬半導(dǎo)體光源，用直流低電壓供電，這就要求在這些燈具中或外部設(shè)置驅(qū)動(dòng)電源，實(shí)現(xiàn)AC-DC轉(zhuǎn)換，完成與LED的電壓和電流的匹配，從光電整合應(yīng)用方面考慮，驅(qū)動(dòng)電源成為影響LED路燈可靠性和適應(yīng)性的一個(gè)重要組成部分。據(jù)有關(guān)試驗(yàn)，LED芯片、燈珠等組件本身的壽命較長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)電源在LED路燈組件中的壽命最短，可以說(shuō)驅(qū)動(dòng)電源的壽命在一定程度上取決于驅(qū)動(dòng)電源的壽命。驅(qū)動(dòng)電源的壽命較短的問(wèn)題已成為L(zhǎng)ED路燈乃至整個(gè)半導(dǎo)體照明產(chǎn)品發(fā)展的瓶頸。

本路燈節(jié)能改造服務(wù)項(xiàng)目的服務(wù)期為八年，據(jù)測(cè)算，在服務(wù)期內(nèi)驅(qū)動(dòng)電源需更換一次才能保證整燈正常運(yùn)行，加大了路燈的維護(hù)成本。因此，在節(jié)能服務(wù)期內(nèi)要求節(jié)能服務(wù)商無(wú)償提供備品備件是降低維護(hù)成本的關(guān)鍵因素。

4結(jié)語(yǔ)

廣州市推進(jìn)實(shí)施的中心城區(qū)路燈節(jié)能改造服務(wù)項(xiàng)目，探索性使用了合同能源管理模式，不僅降低了資源能耗、減少了財(cái)政支出，利用社會(huì)資源完成了城市路燈照明工程的升級(jí)改造，也為照明企業(yè)帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益以及照明新產(chǎn)品大規(guī)模推廣應(yīng)用的機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)了政企雙贏的目的。通過(guò)本文的分析論述，合同能源管理模式在城市路燈節(jié)能改造工程中的應(yīng)用具有可行性，但應(yīng)重點(diǎn)把控前期摸查、路燈檢測(cè)、照明參數(shù)要求、節(jié)省電費(fèi)計(jì)量方式等過(guò)程控制關(guān)鍵點(diǎn)。當(dāng)國(guó)家照明標(biāo)準(zhǔn)體系得到完善、 LED光源的驅(qū)動(dòng)電源壽命較短等瓶頸問(wèn)題得到解決后，合同能源管理模式在城市路燈節(jié)能改造工程的推廣應(yīng)用程度將會(huì)加大，也將會(huì)促進(jìn)整個(gè)半導(dǎo)體照明行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾川,陳海波.EMC模式LED路燈替換高壓鈉燈路燈的能源審計(jì)方法[J].中國(guó)照明電器,2014(2):15-18.

[2] 文尚勝，桂宇暢，王保爭(zhēng),等.LED路燈 “合同能源管理”模式的困惑與出路[J]. 照明工程學(xué)報(bào).2010, 21(4):91-94.

[3] 城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):CJJ 45—2006[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007.

The Study on the Application of the LED Streetlights Energy-saving Renovation Based on Energy Management Contract Model

Wang Qingpu

(GuangzhouLightingConstructionandAdministrationCenter，Guangzhou510000，China)

Abstract：This thesis mainly introduced the implementations of streetlights energy-saving renovation project in Guangzhou downtown. The main points were analyzed and discussed that needed to be controlled existing in the current implementation of streetlight energy-saving renovation project， including preliminary exploration, the test of the streetlights, lighting parameters, the metering mode of save electricity and so on. And the main existing problems including the imperfect national standard system of illumination and the LED drive power having a short lifespan were presented, aiming to provide a reference for later streetlights energy-saving renovation project.

Key words:LED streetlights; Energy Management Contract; energy-saving renovation

中圖分類號(hào)：TM923

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969j.issn.1004-440X.2015.03.011