變電站“綠色照明”設計研究

侯景堯 張洛嘉 周正

摘? 要：“綠色照明”旨在為大眾提供安全、環保、節能、舒適的照明環境，同時實現有效減少大氣污染物的排放目的，是變電站照明工程的發展趨勢。本文依托某220kV變電站開展“綠色照明”設計，提出了用節能高效的LED光源代替傳統光源，用智能控制的太陽能路燈代替傳統路燈。通過“綠色照明”與普通照明設計方案在節能和經濟方面的對比分析，進一步驗證了該設計方案的可行性和優越性。

關鍵詞：綠色? 全壽命? 精細化? 免維護

中圖分類號：TM923.34? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）07（b）-0043-03

Abstract： "Green lighting" aims to provide safe， environment-friendly， energy-saving and comfortable lighting environment for the public， while effectively reducing the emission of air pollutants， which is the development trend of substation lighting engineering.Based on the "green lighting" design of a 220kV substation， this paper proposes to replace the traditional light source with energy-saving and efficient LED light source， and replace the traditional street lamp with intelligent control solar street lamp. Through "green lighting"Compared with the general lighting design scheme in energy saving and economic aspects， the feasibility and superiority of the design scheme are further verified.

Key Words： Green; Life cycle; Refinement; Maintenance free

本文針對某220kV變電站的特點，開展“綠色照明”設計，大面積用LED光源代替傳統光源、太陽能路燈代替傳統路燈，并根據房間、區域的具體功能對照明進行精細化設計，實現變電站“綠色照明”的環保、節能。

1? “綠色照明”設計原則

根據“綠色照明”理念，提出變電站“綠色照明”的設計原則為：

（1）根據不同場景照明需要和照明種類的不同，選用高效能、長壽命的光源。

（2）選擇安全可靠、高效合理的燈具。

（3）充分考慮免維護性能，降低后期運維費用，提升全壽命周期。

2? 光源的選擇

高效性是選擇光源的首選因素，充分考慮各種光源的優劣和適用場合。主要考慮色溫、壽命和費用等因素。根據光源特性，主要將不同照明光源做比較[1]，如表1所示。

3? 燈具附屬裝置的選擇

燈具和電器附件的自身效率對于照明節能的影響需考慮以下幾點。

（1）使用安全：防火，防觸電，防爆以及其他環境條件引發的危險。

（2）防止眩光。

（3）提高能效：選用效率高、配光和場所條件相適宜，以及光通維持率高的燈具。

（4）合理考慮功能性裝飾性以及經濟性。

4? “綠色照明”精益化設計

精益化照明設計，即在符合《火力發電廠和變電站照明設計規范》的照明照度要求和《建筑照明設計標準》規定的LPD（照明功率密度）最大限值基礎上，應逐個場景確定照度標準后，根據光源和燈具的類型與規格，計算平均照度，使其偏差不超過±10%;同時校驗LPD值是否超過規程規定，不斷調整方案以達到最優[2]。

5? 變電站設計方案

5.1 方案概述

某220kV變電站進行“綠色照明”設計，結合各區域場景分析如下：

（1）站內道路照明采用自儲能離網供電系統，LED光源。自儲能離網LED系統，由太陽能極板、儲能蓄電池、逆變器、LED綠色燈具等共同組成。白天太陽能板產生直流電對儲能蓄電池充電，夜間或事故時蓄電池通過逆變器轉換成220 V交流電，給LED燈供[3]。

（2）對于照度要求不高、使用和開關頻繁的場所，可選用免維護燈具，提高使用壽命降低后期維護成本[3]。

（3）二次設備室、10kV配電裝置區、資料室這類照度具有一定數值要求、開啟頻繁的房間內，選用光帶式照明燈具，配LED光源。可使照度均勻，避免反射眩光;LED光源可瞬時啟動且發光效率高、功耗低、顯色性好。10kV配電裝置區設置少量的LED泛光燈作為巡視用燈。

5.2 方案評價分析

5.2.1 節能方面

根據不同房間、區域所要求的LPD值和照度[4]，分別計算出各房間、區域所需燈具的個數。相同照度下普通照明燈具的節能性差，耗能為綠色照明燈具的4倍多。根據無人值班變電站運行情況，假設燈具工作時間每周8h，一年52周，燈具使用壽命按15年計算，全壽命周期“綠色照明”方案較普通照明方案共節能：17.936kW×8h×52周×15年=111920kWh。

5.2.2 經濟方面

燈具工作時間每周8h，一年52周，電費0.56元/度（原有燈具的維護人工費未統計）。計算公式：總功率kW×8h×52周×0.56元/ kWh=一年電費萬元（萬元）。

普通燈具燈泡平均每一年左右更換一次，18元/只;玻璃罩、燈具鎮流器等電器或者配件每三年更換一次，80元/套。計算公式[5]：燈具數量只×18元/只+燈具組件只×80/3元=一年維護成本費（萬元）。

經計算，可知普通照明方案每年燈具運行維護成本為1.54萬元;“綠色照明”方案每年燈具運行維護成本為0.25萬元。

在一個全壽命周期內（設定為15年），根據等額年金現值公式

其中，P為現值;A為等額年金;i為折現率，取4%;n為計算年限。

普通照明方案全壽命周期內運行維護成本折現為：7.8萬元。“綠色照明”方案全壽命周期內運行維護成本折現為：1.0萬元。

那么，全壽命周期內（折現后）：

普通照明方案：初始投資約8.7萬元，運行維護成本約7.8萬元，總費約16.5萬元。

“綠色照明”方案：初始投資約12.52萬元，運行維護成本約1萬元，總費約13.52萬元。

由上述數據可得，盡管“綠色照明”方案（以下簡稱綠色方案）的前期投資費用約為普通方案的1.5倍，但普通方案的節能性差，每年運維成本是綠色方案的8倍。綠色方案每年可節省約1.3萬元運行維護費用，根據上述計算15年內便可收回所多出的初始投資成本，并且已經開始趨于節約建設成本[6]。因此變電站運行年限越長，節約的照明投資越顯著。

6? 結語

根據“綠色照明”的設計原則，采用LED燈代替傳統光源，結合精益化設計，在效果上、節能上、維護上具有普通照明無法比擬的優勢。

參考文獻

[1] 吳慶彤.綠色照明在變電站應用[J].環境與生活， 2014（10）：293.

[2] 鄧國壽.淺談LED在變電站綠色照明的應用[J].建筑工程技術與設計，2016（21）：113-130.

[3] 趙越.LED綠色照明在建筑照明中的應用研究[J]. 農村實用科技信息，2018（4）：106-107.

[4] 謝吉勇.基于全壽命周期的綠色建筑增量成本研究[J].建筑與預算，2018（7）.

[5] 蔡薇.基于全壽命周期視角的被動式建筑工程綜合評價研究[D].北京：華北電力大學，2019.

[6] 余勵飛.綠色低碳建筑全壽命周期技術經濟評價方法與應用研究[D].杭州：浙江大學，2016.