基于合同能源管理的西單商圈照明LED改造探討

賈向東，謝正和，伍靈杰，李 洋，姜曉明

(北京源深節能技術有限責任公司，北京 100142)

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基于合同能源管理的西單商圈照明LED改造探討

賈向東，謝正和，伍靈杰，李 洋，姜曉明

(北京源深節能技術有限責任公司，北京 100142)

摘要：將LED大功率照明燈與西單商圈使用的普通燈進行了比較，從技術參數上探討了西單商圈LED照明燈替代改造的可行性，從經濟性上利用EMC實施模式測算了LED改造前后投資收益情況，以期為進一步推動節能項目的實施打下基礎。

關鍵詞：西單商圈照明；合同能源管理；LED；改造

1引言

在節能減排，環境保護并且意識日益成為共識的今天，半導體照明成為新的經濟增長點，因而受到各國政府與產業界的高度重視。在我國出臺的《關于進一步推進“中國綠色照明工程”的意見》、《節能產品政府采購實施意見》等政策法規中，明確發展高效節能燈具。作為新型高效光源LED正符合了人們的需求，開始替代熒光燈、白熾燈成為下一代綠色光源。LED技術應用于照明領域帶來巨大的經濟效益和社會效益。在我國能源的消費結構中，照明用電占有很大比重，是提高能源利用效率的重點領域之一。據統計，2008年照明用電約占我國總用電量的12%，約4 110億kW·h。隨著我國城市化進程和人居環境的改善，照明用電所占比重將不斷增大。在大型商場和超市的日常運營中，照明用電通常占總用電量的40%～50%。

本文通過獲取大型西單商業街LED照明基礎實驗數據，開展大型商業照明EMC商業模式研究，形成一套具有示范和指導意義的適于大型商業街照明的LED照明技術方案，為大規模的商圈照明LED改造推廣提供模式參考。

2合同能源管理及國家節能優惠政策

合同能源管理機制(Energy Performance Contracting，簡稱EPC，國內簡稱EMC)是一種以節省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工廠和設備升級，降低目前的運行成本，提高能源的利用效率。20世紀70年代在西方發達國家開始發展起來一種基于市場運作的全新的節能新機制。合同能源管理的國家標準是GB/T24915-2010《合同能源管理技術規范》，國家支持和鼓勵節能服務公司以合同能源管理機制開展節能服務，享受財政獎勵、營業稅免征、增值稅免征和企業所得稅免三減三優惠政策。其主要實施模式是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、工程施工、設備安裝調試、人員培訓、節能量確認和保證等一整套的節能服務，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一種商業運作模式。節能服務公司服務的客戶不需要承擔節能實施的資金、技術及風險，并且可以更快地降低能源成本，獲得實施節能后帶來的收益，并可以獲取節能服務公司提供的設備。通常EMC合作模式分為兩種：一是對每年節省的電費，按比例由節能改造的雙方分成，逐年返還，直至完成合同約定金額為止， 合同執行周期較長；二是每年節省的電費，全額返回給LED企業，直至合同約定金額為止，這種模式回款速度快。EMC項目具有節能效率高，客戶零投資，全部設計、融資、采購、施工以及合同期內維護等均由節能服務公司負責。

3LED照明燈性能分析

3.1光通量、光效參數對比

通過收集的數據表明，目前普通照明燈的光通量、光效均要高于LED路燈；但要從整體上比較燈具光效，首先必須比較普通照明燈和LED路燈燈具功率的組成。一般的燈具功率的組成為光源功率+電源損耗=整燈功率。普通照明燈整燈功率組成比較復雜，由于大部分必須通過反射部分非應用方向的光以達到更高的利用率，目前普通燈燈具效率只有35%～45%， 且存在與有功功率相等的無功功率存在。普通燈電感整流器損耗20%左右，再算上線路損耗、變壓器損耗等，電源損耗達到25%左右。LED路燈燈具不需要做無功補償， 并且LED是單向性發光，光輻射是定向的，其光利用率比輻射輸出各向均勻的普通光源效率要高。除去透鏡損失10%左右，燈具效率較高達到90%左右。隨著大功率LED路燈技術的發展和成熟，光效已逐步提高。

3.2壽命、散熱特性對比

目前大功率LED燈研制發展較快，但是在應用中存在著光效低、系統光效較低、色溫偏差、二次光效處理水平較低、驅動器多故障、光色不一等一系列問題，其中電源驅動壽命長短和散熱好壞是LED發展的關鍵所在。LED光源的理論壽命都非常長(前提是滿足在規定結溫<85 ℃范圍內，L70光衰標準下)， 但一個燈具的整體壽命不簡單是光源壽命，還包括透鏡部分、驅動的影響。所以最終燈具的壽命應該以所有燈具部件中壽命部件最短為限。LED是將光衰至70%的使用時間定義為其壽命，達5 萬h左右；而普通燈是將一批光源點亮至50%的數量損壞定義為其壽命，平均可到2 萬h左右。也就是說在同時啟用的狀況下， 250 W普通燈光效為43.5%， 兩者光效已比LED 87.5%的光效約低55%，400 W普通燈的壽命中期(2 000 h) 光效為48.4%，由于大功率LED路燈是將多個發光二極管集中在一起進行道路照明設計，除足夠的合理的光學設計和光通量以保證合理的光分布外，更為關鍵的是散熱問題。當環境溫度高于二極管結溫溫度時，效率將大打折扣，甚至燒毀燈管，因此LED的散熱決定著燈具的壽命和光衰。

4LED照明燈改造技術經濟分析

西單商圈是北京市的大型成熟商業中心，主要有西單百貨商場、西單購物中心、百花市場、勸業場、民族大世界、西單家具商店、西單菜市場、桂香村南味糕點店、同春園飯莊、玉華臺飯莊等。后來隨著高樓大廈的修建，建立了西單賽特、君太百貨、中友百貨、西西友誼商城、西單圖書大廈、星城商廈等大型百貨商場和寫字樓，照明改造潛力巨大，在此以西單商業街星城商廈為試點進行改造，具體分析如下。

經過統計星城商廈有2G11橫插管7 000根，T8燈管3 000根，筒燈500根，按照年照明時間365 d，日照明時間12 h，分析了改造前后的用電總量及費用如表1、表2。

表1　星城商廈改造前用電量統計

表2　星城商廈改造后用電量統計

通過對星城商廈所有燈管改造前后的用電統計分析，根據目前的LED燈具的采購安裝費用統計，計算出總的節電量和投資回收期，以及根據節電量計算出各類節能減排指標量如表3。

表3　星城商廈改造投資分析

5結語

隨著半導體技術的不斷發展進步，在逐步解決了自身效率、壽命及二次配光等一系列關鍵技術難題以及國標產品的推廣、造價大幅度降低后，LED光源在商業照明領域有著良好的發展前景。目前隨著節能環保的觀念日益深入人心，社會各界均投入大量人力、物力、財力。同時，國家也推出各項政策推動綠色節能環保技術的發展，如國家LED路燈“十城萬盞”活動已全面啟動。利用合同能源管理，LED照明燈具改造市場巨大，不僅符合當前經濟形勢需求，也符合未來發展理念，前景廣闊。

表4　星城商廈改造后節能減排指標分析

注：減排量按發改委限行指標計算，1 kW·h=耗費0.404 kg標準煤=減排0.997 kg CO2=減排0.03 kg SO2，1 kW·h=耗費4 L水=減排0.272 kg碳粉塵=減排0.015 kg NOx

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Research on LED Transformation of Lightingin Xidan Commercial Area Based on Energy Performance Contracting

Jia Xiangdong，Xie Zhenghe，Wu Lingjie，Li Yang，Jiang Xiaoming

(BeijingYuanshenEnergySavingTechnologyCo.，Ltd.，Beijing100142，China)

Abstract:This articlecomprehensive compares the high power LED lamp with the ordinary lamp used in Xidancommercialarea.From the aspect of technical parameters，the articlediscusses the feasibility of using LED lamp instead of high pressure sodium lamp.From the aspect of economic efficiency，the article estimatesthe cost and profit before and after LED reformed based onEMC model，which lays a foundation forthe promotion of energy-saving project.

Key words:lighting in Xidan commercialarea;energy performance contracting;LED;transformation

文章編號：1674-9944(2016)02-0148-03

中圖分類號：U491

文獻標識碼：A

作者簡介：賈向東(1972—)，男，河北人，工程師，主要從事熱能工程方面的研究工作。

收稿日期：2015-11-30