廣東省于2008年開始啟動綠色照明示范工程建設,逐步從試點示范到全面推廣,帶動LED產業實現了產值連年翻番的跨越式發展,已經成為全省新興的支柱產業。按照計劃,廣東省至1]2014年公共照明領域200萬盞傳統路燈改造為LED路燈全部完成后,1年就可以節約用電124k千瓦時。如果按照LED路燈9年壽命計算,共可節約用電108億千瓦時,相當于節約標準煤379萬噸;減少二氧化硫排放3.2萬噸;減少二氧化碳排放993萬噸;減少炯塵排放2.8萬噸,節能減排效益巨大:
目前廣東省LED路燈改造工程正在如火如荼地進行,其中珠江角地區將在2013年底前完成LED路燈改造,其他地區于2014年底前完成推廣目標任務i為了LED路燈T程的順利開展,廣東省創新了合同能源管理模式,形成政府、企業、用戶、金融機構等多主體利益共享的新模式:改造單位僅僅從節省的電費中提取節能效益,就可以支付LED路燈改造的投資。
1、LED路燈“合同能源管理”模式介紹以及能源審計的重要性
合同能源管理(Energy Management Contracting,EMC)是上世紀70年代在發達國家興起的1種節能新機制.即通過與客戶簽訂節能服務合同,為客戶提供包括能源審計、項目設計、項目融資、設備采購、二程施工、設備安裝調試、人員培訓、節能量確認和保證等1整套的節能服務,并從客戶進行節能改造后獲得的節能效益中收回投資和取得利潤的1種商業運作模式二其實質就是以減少的能源費用來支付節能項目全部成本的節能投資方式,這種節能投資方式允許用戶使用未來的節能收益為T廠和設備升級,降低目前的運行成本,提高能源利用效率=該模式具有以下特點:一是業主不用資金投入即可完成節能改造,所謂“零投入”;二是由EMC實施的公司承擔技術風險和經濟風險,業主支付給EMC公司的款項全部來自能源節約所帶來的項目效益,所謂“零風險”;三是合同履行期間,業主就可以分享部分節能收益二合同結束后,節能設備和后續全部節能效益歸業主,所謂“高收益”二合同能源管理模式在很大程度上拓平了節能推廣中的非市場因素障礙,實現了參與各方的多贏格局,確實是行之有效的節能投資新機制、新模式,在市場機制健全的歐美得到迅速推廣,成為節能投資的主流模式二但在尚處于經濟轉型中的我國,特別在LED路燈的市政照明改造領域,LED路燈的合同能源管理前行之路舉步維艱。基于雙贏基礎的合同能源管理,為何在國內遲遲做不大?其原因要么是大家對EMC模式不了解,要么就是存在機制障礙=通過對市場廣泛調研分析,發現在LED路燈“合同能源管理”模式實施過程中,主要存在一些限制因素。
第1是不少市政部門對LED路燈節能理念有偏差.盡管LED路燈節能潛力很大,但對能源費用多支出些“無所謂”二當“不花錢的節能”遭遇“不差錢的主”,就像是“剃頭挑子一頭熱”,合同能源服務企業自然很難拓展市場:經過測算,合同能源服務企業要收回成本,分成比例應達到70%,這是國際慣例。但不少政府部門為了顯示強勢地位,非要在分成上占大頭,雙贏就成了一句空話。政府機關、公用事業單位的財務管理制度對LED路燈節能改造項目也有政策壁壘例如:某地方市政機構路燈每年電費100萬元,引入LED路燈改造以后降至30萬元,但是根據政府部門實報實銷的財務制度,無法順利地將省下來的70萬元節能效益拿出來與LED路燈企業分享:這樣一來,不僅LED路燈企業的投資無法回收,而且這些市政單位也沒有了引入LED路燈改造的積極性。
第2個更重要的因素是包括能耗基準值和節能量計算的能源審計難度較大,計算結果往往引起爭議,雙方都難以完全認可,導致項目拖延甚至流產二因為能源審計是EMC模式收益分配的核心工作,而路燈改造涉及范闈很廣,一般1個城市整體改造動輒數千盞數萬盞,分很多組分別計算電費。每月電費總額受季節、亮燈時間、壞燈數量、電壓波動、線損、新增燈具、接線它用(指示牌、紅綠燈、廣告牌)等因素影響差別很大,造成用電量基數很難確定:基數不準,節電量就無法準確計算;LED路燈改造后每月電費統計同樣困難,而且工作量很大,浪費人力物力,操作難度大。
2、路燈用電系統和能源審計內容介紹
現在大部分EMC模式的LED路燈改造都采用節能效益分享方式,要求節能率(已改造范圍內)至少達到50%以上。項目竣工驗收時能耗基準和項目節能率要以雙方認可、具有節能檢測評估服務資質的第i方檢測機構的節能檢測結果為準:一般來說,項目投資回報期自項目竣T驗收之日起為期9年,合同期滿后LED燈具提供商和EMC公司不再參與節能效益分享,全部設施的產權及使用權歸業主方所有:LED燈具提供商和EMC公司要承擔工程的LED燈具費、安裝工程費、工程建設其他費用及后續的更換、維修和保養等費用,業主不用支付任何改造和保養費用。
在投資回報期內,業主每季將節省的電費開支按雙方約定的效益分享比例支付給改造公司,另外一部分效益分享比例屬于業主所有:最關鍵的節省電費的計算方法是平均每d,H4節電量乘以亮燈時間,這需要有兩個關鍵數據:1個是能耗基準,即全部改造的路燈總耗電量(通常以1個晚上作為亮燈周期),包括改造前的耗電量和改造后的耗電量;另1個是節能量(或者是節能率),指的是改造前的減去改造后的耗電量;如果計算節能率,還要把差值除以改造前的耗電量。如果節省的電費計算得多,業主吃虧,政府不認同;少了,參與改造的公司吃虧,甚至收不回成本。因此,關于能耗基準以及節能量的準確檢測和計算就顯得尤為重要。
通常認為節省的電費計算方法很簡單,只要用改造前減去改造后電費單上的耗電量即可,或者在改造前后抄一下路燈電表即可。這樣做會導致很大誤差。要了解為什么,就要了解路燈的配電系統和傳統路燈的實際狀況。目前傳統路燈絕大多數均使用高壓鈉燈燈具,路燈配電采用TN方式供電系統,該系統是將電氣設備的金屬外殼與T作零線相接的保護系統,稱作接零保護系統,用TN表示。
供電所安裝的電表放在變壓器的輸出端。根據圖1所示,供電所收取的路燈耗電量包括箱變耗電量、電線耗電量和路燈燈具耗電量。但調查研究發現,所有城市未改造前許多高壓鈉燈損壞不亮,因為維護工人的疏忽,將部分400W高壓鈉燈路燈更換為250w鈉燈等情況。許多供電所的電表不但接了路燈,還接人交通指示燈、廣告牌、公交車站燈具等用電設備,某些低壓配電箱因為故障原因導致輸出電壓過低;某些城市道路還會設置晚上12點以后熄滅一部分路燈以節省電費。種種因素決定了在路燈改造的能源審計巾,不能簡單地以電費單或者電表的數據為準,而應該采用一些更準確的檢測計算方法。下面介紹幾種常用的路燈節能改造能源審計方法。
3、LED路燈替換高壓鈉燈路燈的能源審計方法
3.1電表檢測法
(1)采用供電所安裝在路燈低壓配電箱的電表數據為依據,選取1個晚上亮燈時間作為計算周期,亮燈前記錄1次數據。第2天滅燈后再記錄1次數據,兩個數據之差就是1個晚上的路燈用電量。路燈改造后也用同樣的方法檢測,就可以計算能耗基準和節能量,從而計算出l天或者平均每小時的節電費。使用此方法必須在記錄數據以前對所有參與改造的路燈進行排查,確保每只高壓鈉燈都是正常點亮并且光源功率準確。
(2)用電壓測試儀器對所有低壓配電箱的輸出電壓進行排查,確保不會出現過低的輸出電壓(如低于200V)。因為電壓雖然X寸LED路燈的功率影響不大,但對高壓鈉燈的功率影響很大。
(3)對所有路燈的開關燈定時器以及是否晚上l 2點以后熄滅部分路燈的情況進行排查,確保路燈改造前后測試當晚亮燈時間正常。
(4)對所有電表外接交通指示燈、廣告牌、公交車站燈具等用電設備情況進行排查,測試應把這些用電設備的用電量排除在外。為交通安全和測試準確考慮,應在每個紅綠燈的輸入端各安裝1只電表,而公交站、廣告牌和廣告燈在測試當晚斷開連接。此方法最為準確,計算結果雙方都比較認可,但是工作量很大。因為電表數量很多,需要記錄很多數據,而排查高壓鈉燈光源、定時器和配電箱電壓的工作量更大,如果路燈數量太多,僅排查T作就要好幾十天,更何況還要協調交通管理部門有關外接用電設備的調整,整項T作做下來工作量巨大,許多政府業主都不太愿意采用這個辦法。
3.2理論計算法
用于道路照明的高壓鈉燈標稱功率一般為400W、250W、l 50W,但是如圖2所示,因為大部分高壓鈉燈路燈燈具內部帶有電感鎮流器等部件,整燈功率會更高一點二根據以往的多次測試結果分析,在230V電壓下,高壓鈉燈燈具內的其余部件功率占到光源標稱功率的15%左右二根據圖1所示,路燈系統耗電量的計算還要包括變壓器的輸出端耗電量和變壓器到路燈的電線耗電量。根據以往多次測試數據分析,變壓器的輸出端耗電量和變壓器到路燈的電線耗電量假如平均到每盞高壓鈉燈路燈,這部分耗電量占到光源標稱功率約l5%。因此,如果按照變壓器的平均輸出電壓230vN算,把改造前電表記錄的總功率平均到每盞高壓鈉燈路燈,每盞路燈的消耗功率約為光源標稱功率的l30%。按此計算方法.只要把改造前每盞高壓鈉燈路燈的光源標稱功率統計準確,然后把標稱總功率乘以1.3,再乘以亮燈時間,就可以計算出改造前的能耗基準,十分方便:改造以后,因為LED路燈大都會安裝智能控制系統,直接從智能控制系統終端就可以讀m改造后的能耗基準。即使沒有智能控制系統,因為LED路燈改造后所有光源和定時器肯定運作正常,只要記錄電表數據也可以準確地計算改造后的耗電量。這種方法工作量較小,但是1.3倍這個理論值只適用于電感鎮流器高壓鈉燈,而且結果會有誤差,不同品牌的高壓鈉燈,不同城市道路的線路分布,結果都不一樣。根據以往的T程經驗分析,部分情況改造前的耗電量會高于1.3倍,部分情況會低于1.3倍,但總體平均下來約為1.3倍。是否采用這種方法,需要業主和改造方溝通后才能決定。
3.3抽樣檢測法
在傳統路燈改造前,按比例各選定典型路段的典型路燈進行用電量測試,一般比例為1%以下,分別選取400W、250W和1 50W高壓鈉燈若干盞。選擇的測試點燈具要考慮不同的使用年份和不同的位置,光源損壞或者輸入電壓異常的燈具排除不測,最終每種功率高壓鈉燈的測試平均耗電量作為該功率高壓鈉燈的改造前能耗基準數,所有的路燈數量乘以能耗基準數就是總耗電量的能耗基準數二測試時,在每個測試點的路燈燈桿下的輸入端接入電表,讀取1個晚上的連續用電量。路燈改造后也用同樣的方法檢測,這種方法的工作量不大,而且結果比較準確,但缺點是測量時未將變壓器以及變壓器到路燈的電線耗電量考慮進去,導致計算出來的節電費比實際偏低,會對能源管理公司不利。
4、LED路燈替換高壓鈉燈路燈能源審計方法的要點
(1)因為供電所收取路燈電費都是按照有功功率計算的,所以如果采用外接電表測試用電量的時候,一定要測量有功功率,而不能簡單地測量輸入端電壓和電流之后相乘。
(2)1個測試周期應該從晚上亮燈開始、到第2天早上滅燈為止。如果改造前的部分路燈采用12點以后熄滅或者降功率的方式,應把所有參與測試的燈改為一直全功率點亮=因為上半夜城市居民大都在使用家用電器和照明設備,導致電網電壓較低,改造前路燈的功率也會較低,下半夜電網電壓較高,因此,只有整個測試周期點亮路燈測試出來的數據才會較準確和科學。
(3)因為高壓鈉燈壽命末期電極發射電子能力減弱,導致整燈功率降低:如果采用抽樣檢測方法,應盡量避免抽取壽命末期的高壓鈉燈進行測試,否則結果不夠準確:
(4)無論采用哪種辦法測算能耗基準和節能量,都要將測算結果與改造前后的市政管理部門的路燈電費單比較一下,以便做出更科學的結論和更合理的效益分享比例,從而促進工程的順利開展,真正做到政府、市民、企業和能源管理公司多贏的局面。
(審核編輯: 小王子)
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