城市道路照明节能改造及投资的探讨
摘要：在能源日渐减少的背景下，贯彻科学发展观，合理安排使用有限的能源，推动绿色照明是城市照明行业发展的重点。结合城市照明实际，文章介绍了城市道路部分节能产品，阐述其特点，通过分析比较，并探讨节能改造有关投资问题。
关键词：城市;照明;用电;节能;投资
1前言
城市道路照明是城市功能性照明的主体，随着时代的进步，社会的发展和人们的生活水平的不断提高，人们对道路的照明，居住区环境照明的要求也越来越高。与此同时，节约能源与可持续发展正以前所未有的态势影响着人们的生活，城市照明是城市中的用电大户，每天都在消耗着大量的电能。经估算，中国城市照明用电大约128亿kWh，其中道路照明用为74亿kWh，占照明用电量的58%。随着我国经济的快速发展，生活水平的逐步提高，能源的供求矛盾将进一步凸现。
为了改变这一现状，国家高度重视能源和节能工作，作出建设节约型社会，发展循环经济的重大战略决策。2006年6月，国家发展和改革委员会，科学技术部共同制定了《中国节能技术政策大纲》，7月，国务院、国家建设部相继下发了《国务院做好建设关于加快发展循环经济的若干意见》、《“十一五”城市绿色照明规划纲要》等文件。而建设部《关于进一步加强城市照明节电工作的通知》中也指出：“做好城市绿色照明工程和道路照明及景观照明节电改造，总结推广城市绿色照明示范工程和节电改造示范工程经验”。时至今日，科学节能、绿色照明已倡导了好几年，市场上的节能产品各种各样，而对于城市道路照明节能方面，如何进行节能改造及投资也越来越受到政府各级领导和有关部门的重视，如何合理安排使用有限的能源，避免不必要的浪费，同时又要满足人们对道路照明越来越高的要求，是摆在我们城市照明管理者面前一个重大的课题。
2城市道路照明节能改造的可行性前提
由于照明技术的发展，各个城市路灯照明光源已走向多元化，有高压钠灯、金卤灯、汞灯、节能灯、白炽灯等，除了这些,还有景观灯。各城市对路灯照明都实施了一系列的节能措施,一般基本做法有:（1）加装补偿电容,提高功率因数；（2）适当提高线路线径，减少线路损耗；（3）使用高光效的照明光源；（4）下半夜采取间隔亮灯或单边亮灯方式进行节电；（5）使用无线监控智能化系统和经纬时控器准确控制路灯开闭；（6）逐年更换残旧灯具提高照度等。这样达到了一定节能目的，在科技迅猛发展的今天，这些节能方法显然有些单调或不足够。如何让路灯亮起来，让城市亮起来，而且亮得更科学，亮得更省电、省钱已经成为迫切需要解决的问题。下面分析一下城市照明节能改造有那些方面可行性前提。
2.1电网存在较大的节电空间
根据市城区部分路段路灯用电测量数据，路灯电网存在较大的电能改造空间，特别是在后半夜用电低谷期，电网电压偏高（230伏～245伏），导致路灯照度异常大，出现眩光，增加路灯电耗且缩短灯具的寿命。如果选用安装节能产品之一—路灯节电柜，可以达到：（1）调整电网过剩电压；（2）削减电压不平衡度；（3）消除浪涌和高次谐波；（4）提高电网功率因数。达到合理利用电力资源、优化电能质量的双重效果。
2.2路灯光源和灯具存在节电空间
市区部分路段的灯具超期使用多年，光衰严重；部分路段绿化生长茂盛严重影响照度。通过照度值测量，在灯具全开的状况下平均照度仅接近20lx，勉强达到我国2006年新修订的《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006规定的平均照度（20/30）lx的要求。但如果改用优质高效能灯具（如迎宾路），相同间距的灯具道路路灯的平均照度，可达(25～30)lx。因此，在市区部分道路适当改变路灯造型、调整路灯位置，更换高效节能灯具，不仅必要，而且可行，在实现节能降耗的同时提高道路照明程度，又更新了路灯设施，可谓一举多得，获得多重收效。
2.3新的融资方式为节能改造项目提供资金保障
上世纪70年代,一种以节省的能源费用来支付节能项目全部投资的节能投资方式——合同能源管理（简称EPC），在许多发达国家已形成一种新的服务产业，我国也已逐步推广使用，特别在近几年节能建设项目中应用越来越多。目前已有一些有实力、有信誉的民营企业、私营资本和社会资金愿意参与我市路灯节能改造项目，为我市路灯节能改造项目在资金方面提供了保障将普通时间控制器改用自动（经纬）时间控制器。
3国内城市部分路灯照明节能产品介绍
如下表1
表1国内城市部分路灯照明节能产品介绍与对比
以上几种路灯节能产品在国内都有应用，但通过多方调研，使用效果反映较为满意的是智能照明节电柜，无论从产品技术可靠性还是产品的稳定性，都得到了用户的好评，其余产品因稳定性差、价格昂贵等因素未能广泛使用。
4节能改造可采用的投资模式和项目建设方式
4.1投资模式
可采用E-BOT（Economize-Build-Operate-Transfer）即节能-建设改造-运营-移交的方式进行，其中：
E：表示在路灯改造过程中实现节能降耗，使电能有效利用，节约电费开支。
B：表示在项目的建设改造时，由投资商出资对路灯进行节能改造。
O：是指路灯节能项目改造完成后，投资商在一定时间内对投入的设备进行运营维护管理，在此期间从节省电费中收回投入资金和利益回报。
T：表示资产移交：当投资商收回了自己投资回报后，无条件将所投入的节电设备、灯具移交给政府，移交后的设备产权及移交后产生的节能效益都归政府所有。
4.2项目建设方式
因节能改造项目采用E-BOT方式，具有一定的特许经营性，采取招标方式选择投资商，其有利于政府选择更有实力、更符合实际的投资商。
E-BOT支付方式：在确定的路灯运行状态（路灯亮灯方式）和路灯总负荷保持现状的条件下，由财政部门会同市政、经贸、供电等部门核定列入路灯节能范围路段的电费基数，以核定电费基数减去实际电费的差额（即以实际节约的电费）支付投资商，节约多少电费返还多少，但总还款额不超过总投资额及利息，而且还款时间不超过投资商的自报回收期。
5部分路灯节能改造项目投资分析
5.1安装智能节电柜实现节能降耗
对满足照度要求、电源点控制区域范围较广的部分路灯控制箱，采取安装智能照明节电柜方式进行节能。电源点控制范围如过小，投资回报期过长，投资价值不大。现以我市计划改造加装部分数量（设53台）智能节电柜为例，改造前的电费预计约为471万/年，则：
每年节约电费：471万×20％＝94.2万元/年。（节电率按20％计算）
由于智能节电柜的价格因功率不同而价格有所变化，故假定节电柜平均价格6.5万元计算（含安装费）。
投入设备总造价：53台×6.5万元/台＝334.5万元
根据调查了解，E-BOT形式的投资返还期不宜超过5年。
投资返还期＝（投资额＋利息）/每年返还金额
＝(334.5+334.5×5.76%×5)/94.2＝4.71年
5.76％是人民银行公布3～5年的贷款标准利率。
5.2实施单灯节能
因单灯节能投资大，现仅以对市区19条路27个电源点的钠灯进行改造为例，改造前的电费预计为101.8万/年。
（1）方式一：采用灯具节能（使用LED灯、无极灯或其他高效节能灯具替代钠灯）
每年节约电费：101.8万×50％＝50.9万元/年。（节电率按50％计算）
投入设备总造价：1875盏×1500元/盏（假定无极灯的价格，含灯泡、灯具、安装费）＝281.2万元
投资返还期＝（投资额＋利息）/每年返还金额
＝(281.2+281.2×5.76%×7)/50.9＝7.75年
由此可见采取灯具节能，由投资商出资进行改造，以节约电费返还投资及回报，投资还没返还完，灯具已坏（供应商一般只保证灯具使用寿命5年），不符合投资回报要求。
另以单盏节能进行理论计算说明灯具节能的可行性：以1盏150W无极灯代替1盏250W钠灯，1盏250W钠灯实际功耗为325W（普通式电感整流器加上灯具旧估计功耗增加30％），每日节约电费为（325－150）/1000×8.25小时/日（实际运行时间）×0.78元/度＝1.126元
每年每盏节约电费1.126×365＝411元
投资返还期＝（投资额＋利息）/每年返还金额
＝(1500+1500×5.76%×5)/411＝4.7年
但无极灯供应商一般只保证灯具使用寿命5年，基本上是刚返还完投资商的投资，灯具又要换，不符合节能又节“钱”的目的，不宜采用E-BOT方式进行灯具改造。可以采用政府投资，逐年更换残旧的灯具。
（2）方式二：采用可调式电子整流器
每年节约电费：101.8万×30％＝30.5万元/年。（节电率按30％计算）
投入设备总造价：1875盏×500元/套（假定国产电子整流器价格含安装费）
＝93.75万元
投资返还期＝（投资额＋利息）/每年返还金额
＝(93.75+93.75×5.76%×4)/30.5＝3.78年
另以单盏节能进行理论计算说明可调试电子整流器节能的可行性：以1盏250瓦的钠灯安装电子整流器计算，每日节约电费为250×30％/1000×8.25小时/日×0.78元/度＝0.483元/日
每年每盏250W灯节约电费为0.483×365＝176元
投资返还期＝（投资额＋利息）/每年返还金额
＝(500+500×5.76%×3)/176＝3.33年
综上两种单灯节能方式，以可调式电子整流器的方式比较可行的，但电子整流器的寿命还不具确定性，因此为了避免出现投资期刚满节能用具就损坏的情况出现（节能不节钱），因而采用电子整流器实施节能，可采用5年固定回报的方式（5年内免费更换）进行政府采购，该方式同样是由投资商先提供产品，政府每年返还一定额的资金，通俗讲是“分期付款”。节约费用计算如下：
以1盏250瓦的钠灯安装电子整流器计算，5年投资额为(500+500×5.76%×5)＝644元，每年返还128.8元，而1盏250瓦的钠灯安装电子整流器每年节电量为176元，每盏灯每年节约费用47.2元。
但电子整流器的寿命不确定，可能无人响应这种政府采购方式。
5.3改造现有路灯设施提高道路照明度和节能
我市路灯目前存在以下几种功耗大、照度不足的情况：（1）城市道路在建设初期，由于未充分考虑树木与路灯的影响关系，当树木长到一定程度，其茂盛的树冠直接影响了城市照明，而且部分路段树木对路灯照明遮挡非常严重；（2）部分路段光源分布不合理、灯具盏数多、功率高,已不符合国家提出的节能减排的要求；（3）部分路灯灯具使用超龄，灯具残旧，不能满足道路照明设计标准要求。
对以上情况，计划采用改变路灯造型、迁移路灯位置、更换高效能灯具等方法,在提高城市道路照明度的同时，实现路灯节能降耗。现以某三条道路改造为例，改造前总功率为201.4KW，改造后总功率为81.3KW，改造投资预算为214.8万元。则每年节省电费：
（201.42-81.3)KW×120%（加镇流器损耗）×8.25小时×365天×0.78元=33.85万元/年；
投资返还期：投资返还期＝（投资额＋利息）/每年返还金额
＝（214.8＋214.8×5.76％×8）/33.85＝9.26年
由以上分析可见单独实施路灯设施改造，由投资商出资进行改造，以节约电费返还投资及回报，需较长时间，因此建议改造项目与节电柜节能项目采用捆绑方式，实行E-BOT模式，由投资商一并完成（即：节能改造和亮化改造）,总投资为：344.5+214.8＝559.3万元，则
投资返还期＝（投资额＋利息）/每年返还金额
＝（559.3＋559.3×5.76％×6）/（94.2＋33.85）＝5.87年
通过改造项目投资分析，项目实施如第一阶段以节能改造和亮化改造为主，投资商约5.87年可收回投入资金和利益回报，以后设备无偿移交给政府。在设备有效的使用年限内（15年），政府仍有9.13年的节电费收益约：9.13年×128.05万元/年＝1169万元。
以上文章列出了国内部分节能产品及一些对比，并作部分投资分析，只作参考，并无褒贬之意。至于究竟选用何种产品为好，还需要各地城市照明管理部门根据当地照明设施的现状、经费情况等因素综合考虑而定。
6结语
节能减排是新时期我国的一项国策，认真贯彻执行，是行业从业人员的根本职责。目前的节能手段较多，新的节能产品也层出不穷，我们要努力避免节电不节钱、表面节能的误区，不局限于某一部件、某一部分、某一阶段，要采用全系统的观念，调查研究，比较论证，分析总结，实现科学节能。尽可能做到既节能又节钱，同时又保护环境，又能使到投资合理地得到利用。当然各种新型的节能产品（如LED、无极灯等）也在不断发展，是道路照明的发展方向之一，但还需进一步解决有关瓶颈技术及成本问题，以能使其在道路照明中得到广泛应用，为节能更上一台阶。
参考文献：
[1]CJJ45-2006，城市道路照明设计标准[S].
[2]钱伟.常用的道路照明节能手段[J].城市照明,2008(2)：45-48
[3]崔元日,束惠.道路照明标准与道路照明节能[J].光源与照明,2009(3)：31-33
