路灯发展现状.docx
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路灯发展现状
一、城市路灯照明的现状及问题
（一）重形象、轻科学规划
目前很多城市的夜景照明均存在过于追求城市形象和亮度，科学分析论证不足、统一规划或规划相对滞后的问题。
出现了该亮的不亮，不该亮的反而很亮现象，整个城市的夜景分散零乱，没有主次和特点，这样的设计规划不仅浪费了能源，而且整体照明效果也不好。
（二）重景观、轻功能照明
笔者对多个城市照明项目实例进行分析，其中夜景照明实例占整个城市照明工程实例的2/3；而功能性照明实例，如道路、桥梁、隧道等照明实例仅占整个城市照明工程实例的1/3左右。
明显反映出了城市照明工程规划重景观、轻功能照明，这也应引起我们的高度重视。
（三）照明亮度超标
在我国的部分城市因过于追求城市形象，盲目追求灯光照明的亮度，出现了部分城市的交通主要干道路面照明的平均照度，均大大高出我国或国际标准规定的照度值（国家规定主干道的平均照度为30lx），路面平均照度的平均值达到51lx，个别路面平均照度竟然达到105lx。
这种盲目追求路面亮度的现象，不仅造成了电能的过度浪费，而且还产生了照明眩光、光污染等问题，其照明的负面效应较为突出。
（四）管理问题
由于城市路灯照明系统管理制度的不完善，造成只重建设轻管理的现象较为普遍，特别是照明工程建成竣工后，照明设施的维护管理工作未能跟上，以致不少工程出现亮灯率低，照明效果急剧下降的现象。
二、道路照明节能设置与“绿色照明”
如前所言，“绿色照明”的实施宗旨是发展高效照明工具与改善居民生活质量，以低能耗获取较佳的照明效果，为城镇居民营造出经济、舒适和环保的照明环境。
而部分地方政府主管部门及经销商，将绿色节能单纯视为增加节电率，并将其作为招投标中的硬性要求进行了规划，没能很好地考虑到照度情景需求，以致于工程完工后，出现了种种不尽如人意的情况。
就此，笔者认为，除进一步加强灯具技能措施外，道路照明同样应考虑到满足居民需求，从照明设置的节能方面进行商讨。
（一）照度标准
照度标准通常指水平照度，指各类场所人工电气照明照度水平值，《城好坏对看清物体的影响，舒适度，视角功能、节能等因素。
在地区照度水平的选定中就应严格执行相应道路照明标准。
新标准施行后，城市道路照明设计除选用其中部分标准外，应注意到新旧标准间的差别：
新标准强调的是工作面上的平均照度与照度范围。
作为节能设计的重要技术参数，应严格贯彻执行。
（二）主车道照明节能设置
杆柱式、高杆式和高栏式等市政道路照明设置的优势不一，在城市路灯节能尤其应注意到这一点，以求以最经济的能耗获取最佳照明效果。
其中目前主车道照明普遍采用的杆柱式设置就应注意到以下几点：
气体放电灯杆高于10～15m范围内最经济，同时安装高度设计应参考光源光通安装灯具的最低高度值，如安装高度10m以上，灯具的光源光通量（1m）就应在25000以下；在保证合理照度和抑制眩光要求的基础上，悬臂长度应低于杆柱高度的1/4；将灯具安装倾角（或称悬臂倾斜角度）控制在5°以下，则能同时兼顾行车道与人行道照明利用率，在节能同时，满足正常的居民出行需要。
三、城市路灯照明节能减排的具体措施
（一）照明设备的节能
1.光源的节能
道路照明系统应积极推广节能型的高压钠灯、金属卤化物灯。
高压钠灯的特点是寿命长、光效高、透雾性强。
可广泛用于道路照明、泛光照明、广场照明等领域。
用高压钠灯替代高压汞灯，在相同照度下可节电37%。
金属卤化物灯是一种在高压汞灯的基础上在放电管内添加金属卤化物，它的特点是寿命长、光效高、显色性好，用它替代高压汞灯，在相同照度条件下，可节电30%。
2.选用节能型电感镇流器
电子镇流器的工作原理是将50Hz工频电源先整流为直流电，再经高频振荡电路变为高频交流电亮灯。
电子镇流器采用有源功率因数校正的方法，其功率因数可达0.99，降低了输入电流，降低了供电线路的负荷与损耗。
电子镇流器与电感镇流器相比，节电30%以上，对电网输电损耗减少70%以上。
由于电子镇流器需要并联电容产生高压谐振点亮灯的特点，如果谐波控制不当，会增强电极溅射、电磁波污染严重等缺点，但因其高的节能性、大量节约有色金属的优点，仍是路灯系统的首选。
（二）路灯供配电系统节能
1.变压器节能
保持变压器变压器，使其运行过程中保持较高的效率。
2.三相平衡
合理布置变电站的位置，保持负荷的三相平衡，减少线路损耗，也能起到节能效果。
3.采用智能光源降压-稳压-调光技术
在繁忙时段，控制路灯保持较高的照度，接近午夜时分，开始自动调光、控制路灯保持较低的照度，采用光源降压-稳压-调光技术在调光的同时大幅度降低了电耗，节约有功电耗达30%以上，采用此项技术还可延长路灯的使用寿命。
4.无功补偿
由于道路照明灯具绝大部分属于感性负荷，运行功率因数往往不到0.5，所以线路中存在较大的无功电耗。
如果将现有的供电系统电容集中补偿形式改造成单个灯具内进行功率因数补偿，则可将功率因数补偿到0.9以上，则可降低线损70%以上。
5.规范电工操作工艺
在路灯规划和安装的过程中，通过进行合理的布局，尽量减少导线的接头、改善导线铰接工艺质量、做好连接导线处的绝缘恢复等工作，来积极降低导线接触电阻的影响，达到电能传输线路损耗降低的目的。
（三）路灯管理节能
1.合理确定照明标准
根据道路类别、所在环境及在城市路网中的重要性等，确定所设计道路的合适照度值，不应盲目追求高照度。
一般中小城市道路的平均照度取值接近设计标准的低档值，中心城市、大都市的设计取值靠近设计标准的高档值；即使同一城市，也可根据道路的需要合理的选择照度值，实现电能的有效利用。
2.合理的养护与管理制度
由于光源和照明灯具的污染，使光通量降低，这也是造成能源浪费的原因。
制定合理的养护管理制度，及时修复故障灯，定期更换寿命到期、光通量降低的光源，及时维护供电线路也是重要的。
通过对照明灯具的经常清洗，去除灯具表面的灰尘和污垢，只需花费少量的资金，就能使路面的平均照度大为上升，也可取得不错的照明效果。
如何选择更为节能的路灯照明系统
一、路灯照明设计需求分析
1、节能的科学定义
狭义节能：
一般是指对能源成本的节约。
对使用电能的路灯来说，狭义的节能仅仅指的是对电费的节约。
广义节能：
是指社会综合能源的节约。
能源成本是社会生产成本的第三大成本构成，而生产材料，可以看作是能源的另外一种表现形态。
在进行广义节能分析时，可以间接采用综合成本分析的方法对节能项目的社会综合能耗进行核算。
在广义节能的定义下，节能项目的能源成本应该综合考虑以下成本因素：
1）节能设备（或装备）的制造成本（项目的设备购置成本）
2）改造实施成本（项目的建设成本）：
包括材料、交通、人工等。
3）故障率和维护成本（项目运营维护成本）
4）设备的使用寿命（设备寿命，直接决定的项目的节能总收益）
5）设备寿命期后的废弃物处理（项目的回收处置成本）
6）节能项目对原有设备、线路的残值利用。
节能项目本身所消耗的社会综合能源成本越高，对项目的节能效果的影响就越大。
若在项目改造的时候，对仍具有使用残值的旧有设备，无法延续使用，旧有设备的残值，应计算到节能投资项目成本当中。
而项目的投资回报周期，不应仅仅考虑项目的设备购置和建设成本，而应将项目的改造代价、项目的运营维护以及项目的设计寿命考虑进去，才能得到真实、科学的节能效果优劣的结论。
2、道路照明设计需求
1）技术需求
高品质的道路照明，其技术需求由以下几个方面体现：
合理的路面亮度、良好的均匀度、低炫光、高显色性并兼顾环境景观。
（1）、路面亮度需求
道路表明的亮度对能否清晰的看到目标起到了非常重要的作用。
亮度越高，目标的能见度越高。
当路面的亮度为0.6cd/m2时，能见度为25%；当路面亮度为2.0cd/m2时，能见度为80%。
当路面亮度大于2.0cd/m2时，能见度不会有明显提高。
因此，道路照明设计需求中，路面亮度的最佳设计值为2.0cd/m2。
（2）、照明均匀度需求
道路照明所产生的暗区会降低目标的能见度。
当路面照度为2.0cd/m2，车道的照明均匀度UL达到0.7时，视觉分辨率可达到80%；车道的照明均匀度UL为0.3时，视觉分辨率仅为25%。
因此，在道路照明设计需求中，路面照明均匀度的最佳设计值为大于0.7。
（3）、炫光的控制需求
在同等亮度、同等均匀度的前提下，视觉分辨率很大程度上会受到灯具产生的炫光影响。
过高的炫光，会造成视觉分辨率的下降。
（4）、光源的显色性和穿透性需求
光源的显色指数，是衡量光源显现被照明物体真实颜色的能力。
穿透性，是指光源在雨、雾、尘等恶劣天气情况下，光线绕过障碍粒子的衍射能力。
穿透性取决于障碍粒子的直径、密度分布、折射率系数、光源波长、人眼对光源敏感度等因素有关。
从道路照明设计技术需求来分析，司机观察的是障碍物的轮廓，因此，光源的穿透性更加重要，而显色性次之。
2）社会需求
（1）、夜间交通行车安全需求
夜间交通行车安全需求，是道路照明最为核心的需求。
也是技术需求的主要来源。
为确保行车安全，对亮度、均匀度、炫光控制、光源的显色性和穿透性等技术参数指标，均要以提高视觉分辨度为主要核心目标，以便在夜间行车时，提高行车安全指数。
（2）、社会治安管理需求
公共照明和核心社会需求之一，就是为了减少夜间犯罪行为的发生。
一方面，消除了犯罪分子和黑暗“保护伞”；另一方面视觉距离，对潜在的危险和威胁能够提前反应。
给夜间出行者心理安全感。
根据CIE的调查报告，当夜间采用良好的照明时，城市犯罪率会下降30%。
在我国，伴随“天网”工程的普遍实施，清晰明亮的公共照明，也为执法部门通过视频监控辨识嫌疑人提供最为基础的环境保障。
（3）、城市形象展示需求
道路和公共照明，对提升城市的品质和形象有重要作用。
城市夜晚的明亮程度，也往往印证着城市的经济、文化的发达水平。
让城市的夜空亮起来，也成为城市形象建设的重要组成部分。
二、如何选择路灯灯具
1、光源的选择标准：
●光电转换效率
●维持光通量系数
●光源使用寿命
●光源的色温和显色性
●光源的电气控制和启动时间
●光源发光部分体积及控光的便利性
2、灯具的选择标准
1）灯具的类型选择
灯具的类型，要根据环境不同，进行筛选。
庭院、景观灯，多选择高机械强度的装饰性灯具；次干道以上级道路，多选择截光、半截光灯具。
广场高杆灯就需要选择泛光灯具。
2）灯具的防尘、防水性能
灯具的防尘性能等级分为6级，防水性能等级分为8级。
需要根据实际环境的空气质量、灰尘含量、维持条件等因素，合理选择灯具的防尘、防水性能指标。
3）灯具的耐腐蚀性
根据实际环境空气中的酸、碱等腐蚀性气体的含量，选择适合的耐腐蚀性性能指标。
4）灯具的耐热性
灯具的材料，应选择抗过热、耐温材料制成。
灯具的各个部件、壳体、透光罩等，均应承受环境、灯具自身发热所达到的最高温度。
5）灯具的防震性
在易于发生振动的环境下（例如桥梁），灯具的选择，也应考虑因地面振动，带来的灯具抖动而引发的灯具故障。
灯具需要具备一定的防震设计。
6）灯具的匹配功率及合理配光
灯具需要与光源类别、光源功率相匹配。
更换不同种类的光源，可能会带来灯具的工作不正常或配光不合理。
更换大功率的光源，可能因为光源点燃后的温度差异，造成灯具部件损坏。
7）灯具的经济性
灯具的经济性一般从初始投资和年维护费用两个方面去考虑。
一般来说，获得同一照度值，消耗最小的方案即可认为是最具经济性的方案。
经济性的好坏，可以用计算中的利用系数进行比较确定。
三、与路灯节能有关的因素
1、光源本身的光电转换效率是系统节能的首要条件
光源的光电转换效率，是保障路灯照明系统节能的首要条件。
下表所列不同种类光源的光电转换效率比较，可作为光源选择的参考：
光源种类
光电转换效率（Lm/W）
白炽灯
10
节能灯
50
荧光灯
50~100
高压钠灯
120
低压钠灯
200
汞灯
50
金卤灯
90
卤钨灯
18
氙钠灯
142
无极灯
65
LED灯
80~100
2、光源的利用效率是影响路面照度的重要因素
道路照明，顾名思义就是要在夜间把路面照亮。
能够让光源发出的光线，更多的集中、均匀的分布在路面，显然是提升路面照度的有效手段。
而国家关于道路照明的建设标准中，对路面平均照度设置了硬性指标，如果能够提升光源利用效率，无疑对能源的节约有着现实确切的意义。
3、供电参数的改善，电网污染的净化，是路灯照明系统节能的有效手段
1）灯具长期工作在过压状态
按照国家路灯相关建设标准，路灯供电应采用独立变压器供电，单台变压器的供电半径小于500米。
为了保障末梢电压不低于额定电压10%，变压器输出电压一般控制高出额定电压8%。
在用电低谷期，城市电网整体用电需求下降，生产设备、家庭用电都处于关闭状态。
电网的富裕电能造成线路供电电压上升。
城市路灯恰属于夜间用电低谷期工作的照明电器，会长期处于过压工作状态，大部分路段，路灯的供电电压会升到240V以上，甚至达到250~260V。
2）三相负载不均衡现象普遍存在
在实际路灯建设时，并不能保证所有的路灯均由独立变压器供电。
与其他城市用电系统混用变压器的现象是非常普遍的。
在线路负载配置时，也无法保证三相负载完全均衡。
因此在城市路灯照明线路配置中，三相负载不均衡属于普遍现象。
3）线路功率因数偏低
高压钠灯或金卤灯的启动装置，一般采用感性器件来为灯具的启动提供一个相对较高的启动电流。
在灯具正常工作过程中，感性负载串联在工作线路中，会造成线路功率因数偏低的现象。
因功率因数偏低，造成线路无功电流增大，使得线路损耗增加。
同时，感性器件也产生发热，浪费电能。
4）电网污染严重
在供电电网中，普遍存在的污染元素包括：
浪涌电流、谐波电压、尖峰电压、畸变电压等。
这些污染元素的存在，不仅仅增大了灯具的损毁几率，同时还大量的浪费电能。
4、基于互联网技术的自动化管理系统，是管理节能的技术基础
管理节能是节能的重要手段。
作为路灯照明系统，针对每一盏路灯的开启/关闭时间、输出功率等重要参数和指标的自动化调整和管理，无疑是路灯照明系统管理节能的重要手段。
路灯管理系统需要具备以下管理功能：
根据季节、时间、天气等变化，自动控制灯具的开启及关闭
根据人流、车流的变化，自动调整路面光照度
根据电网供电参数的变化，自动调整供电参数，分时段维持灯具相对恒定的功率输出
根据灯具能效监控，及时发现老化灯具，并及时进行更换
根据电气参数的监控，及时发现灯具、线路、器件等部件的故障，减少维护巡查成本。
监控对地绝缘、对地漏电流、偷电等异常情况
形成能效管理监控报表，实时反映能效状态和情况，设置能效预警。
四、节能型路灯照明系统设计
1、高光电转换效率的光源（节电15%）
2、高光源利用效率合理配光的反光系统设计（10%）
3、智能路灯节电控制系统（4%~35%）
4、智能路灯管理系统平台（5%~25%）
综合节电可以达到40%-60%
高压钠灯在城市道路照明节电的应用
引言
当前，建设节约型社会已成为我国的一项重要国策，建设部颁发的《“十一五”城市绿色照明工程规划纲要》对城市道路照明要求年节电目标达5%，5年（2006~2010年）累计节电要达到25%，节电已成为城市道路照明管理单位当前一项重要的工作，同时也越来越被地方政府重视，加快了城市道路照明节电的建设。
目前城市道路照明节电工作更多以应用新技术为主，如对高压钠灯的调压节电技术、单灯调功率镇流器已经得到了较多的应用，而同时新光源如LED路灯、电磁感应灯、陶瓷金卤灯也作为节能产品以推广应用，城市道路照明节电方案呈现出百家齐放的局面，什么样的节点方案才真正适合道路照明？
根据《“十一五”城市绿色照明工程规划纲要》，节能设备、措施必须达到安全可靠、科学合理、经济使用、维护方便，保证城市照明系统功能达到各项技术指标和节能效果；应根据城市规模和经济实力、严格按标准设计、按规划建设；防止以牺牲照明效果单纯追求节能。
因此城市道路照明节电已经不单纯是节电问题，同时要考虑投资成本、运行维护、设备管理以及道路的照明功能技术指标等问题，并在制定节电方案时予以解决，在制定方案时，首先要了解城市道路照明的现状，包括道路照明功率密度、道路亮（照）度、灯具光源。
1、城市道路照明基本现状分析
1.1、城市道路照明功率密度和照度
以广州市为例，曾经对部分道路的照明功率、照度状况进行检测，以其中24条主干道的照度测量值和功率消耗分析（见表1），其中：
照明功率密度（LPD）最大值为2.59，最小值为0.69，平均值为1.18，超过1.05标准的道路有17条（其中5条道路实际LPD值虽然低于1.05，但其现有照度换算成30lux时高于1.05，高于该值的视为不节能道路），占70.8%； 平均照度最大为99.62lux，最小为10.85lux，平均值为39.2lux，而其中30~40lux道路6条（占25%），低于30lux照度标准的道路有8条（占33.3%），每单位LPD值平均照度最大为51.6，最小为15.07，平均为32.8，低于28.6（功率密度值为1.05、平均照度30lux）的道路有6条道路（占25%）；
表1道路测量参数表
功率密度
平均照度
每单位功率密度照度值
Lux/LPD
最大值
2.59
99.62
51.6
最小值
0.69
10.85
15.07
平均值
1.18
39.2
32.8
1.2、LPD超标是我国城市道路照明普遍存在的问题
在对城市照明发展方向与节能降耗问题研究中，对全国10个城市22条道路照明情况的数据测试结果来看，路面平均照度为66lux，按设计标准主干道30lux，高出120%，属于照明严重超标，LPD值普遍超出设计标准，而其中部分是采用非截光灯具的，更是超标达到2.4以上。
1.3、从对相关测试的数据分析可以得出以下结论：
（1）、LPD超标是道路照明耗电量增加和浪费的主要原因；
（2）、即便都是高压钠灯，不同道路换算成单位LPD下的照度值差别较大，以上述数据为例，最低15.07，最高51.6，如此大的差别除了维护的原因，灯具、光源的效率也是不容忽视的，并已成为影响LPD值的重要因素。
（3）、各道路照度差别较大，其中三分之一道路平均照度低于国家标准、四分之一道路（平均照度30~40lux）可能在节电后低于国家标准；在进行道路照明节电同时，应充分考虑到对照明的各项功能指标的影响。
2、照明功率密度标准是城市道路照明节电改造的标准
从前面对道路照明电能消耗的调查来看，普遍存在亮（照）度过高、LPD超标的情况，而道路照明节电的实质就是降低LPD值，但LPD不是越低越好，还必须保证节电后的各项照明指标满足功能要求，因此在进行节电改造时应依据一定标准进行，以满足节电率和对照明质量的要求。
2007年7月1日实施的《城市道路照明设计标准（CJJ45-2006）》以LPD标准作为道路照明节电的评价指标，并作为强制性标准实施。
LPD值保证了在满足节能要求同时满足道路照明的照度要求，新建道路照明在设计时强制要求满足该项标准以达到节电效果。
该标准同样适用于对旧有道路照明的节电改造，对超标LPD道路进行节电改造后LPD值、照度应同样满足表2的各项指标。
表2机动车交通道路的LPD值
车道数（条）
（LPD）（W/m2）
对应照度值（lx）
每单位LPD照度值
Lux/LPD
快速路、主干路
≥6
1.05
30
28.6
＜6
1.25
24.0
≥6
0.70
20
28.6
＜6
0.85
23.5
次干路
≥4
0.7
15
21.4
＜4
0.85
17.7
≥4
0.45
10
22.2
＜4
0.55
18.2
支路
≥2
0.55
10
18.2
＜2
0.6
16.7
≥2
0.45
8
17.8
＜2
0.5
16
通常在后半夜，城市道路的行车交通、行人流量大量减少情况下，允许通过降低照明功能指标来达到节电效果，但对节电后的照明功能指标缺少相应的标准，为保证道路照明的基本功能，节电后的照明指标不应低于低一级的照明标准，参照表2，对不同等级的道路允许有2级LPD值和相应照度值，这对于实施下半夜照明节电的道路，可以分别作为节电前后的LPD值和照度值，以广州市为例，各等级道路的LPD、照度值设计均采用高值，如主干道设计平均照度不低于30lux，LPD不大于1.05，则节电后的平均照度不低于20lux，LPD不大于0.85，计算节电效果已达到19.0%。
为达到节电效果，更为保证道路照明功能指标，道路照明节电应以照明功率密度为标准设定节电后的能耗和道路照度。
3、高压钠灯的节电方案
3.1高压钠灯的照明功率密度
高压钠灯是目前应用最广泛的道路照明光源，而高压钠灯及灯具技术已发展的较为成熟，高光效高压钠灯已普遍应用，光效最高可以达到150lm/W，而灯具的效率也提高75%、甚至80以上。
以广州市的主干道为例，按平均照度不低于30lux时，LPD值不高于1.05，仅有25%道路因光源、灯具效率较低而难以达到此标准，因此现有高压钠灯是完全能满足照明功率密度标准要求的。
以主干道为例，按高光效400W高压钠灯（发光效率138lm/W）、75%灯具效率、维护系数0.7、利用系数0.5，主干道平均照度30lux，按利用系数公式计算：
从以上公式可以进一步推导出功率密度ρ和平均照度、光源发光效率、灯具利用系数、效率的关系：
即LPD为0.83时即可满足30lux的平均照度要求，比照明功率密度标准标准1.05低了21%，如果采用250W高压钠灯（光效为128lm/W），则该LPD值为0.89，由此得出高光效高压钠灯是完全可以满足节电标准、且作为道路照明节电方案实施的。
3.2、高压钠灯的节电方案
在对现有路灯节电改造中，即使是高效高压钠灯、灯具也要根据道路实际情况来确定实施方案，常用方案有：
3.2.1、对灯具老化残旧、灯罩破损、配光效果差、光源衰减严重、远达不到正常照明水平或采用非截光灯具的道路，可根据道路情况按设计标准进行光源、灯具的更换，在达到节电效果的同时提高原有道路的各项照明功能指标。
3.2.2、对主要因道路亮（照）过高而造成的LPD超标问题，应对道路的LPD、照度进一步核对，对灯具效率有效合理（比较其单位LPD的平均照度）情况下，可降低光源功率或通过节电设备（调压节电或单灯功率镇流器）节电。
如对使用400W高压钠灯（光通量55000lm）、平均照度大于50lux的主干道，可以更换为250W高压钠灯（33000lm）。
改造后照度降低为：
50×33000/55000=30lux，仍满足设计要
改造后节电率：
（400-250）/400=37.5%
3.2.3、对于光源灯具参数、亮（照）度合理，符合道路照明功能指标的道路的节电改造从经济角度考虑不需要进行光源、灯具的改造，但可以根据道路的交通情况利用调压节电、可调功率镇流器等节电设备进行下半夜的节电，节电时注意照度的下降不能影响道路交通功能。
使用调压节电设备要根据路灯的工作电压、电压降、光源类型等来设定节电电压，避免节电时电压过低而造成熄灯，节电率易受影响，电压调整多采用多抽头变压器实现，切换处理不好易造成熄灯。
可调功率镇流器是通过改变阻抗参数而改变工作电流，从而改变光源的消耗功率，功率调整幅度较大，节电效果显著，而且对路灯运行影响小，是目前
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