碳達(dá)峰目標(biāo)下道路照明節(jié)能減排措施探討

趙弘昊，陳壬賢

（北京市城市照明管理中心，北京 豐臺(tái) 100078）

2022年6月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家發(fā)展改革委印發(fā)了《城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》，明確“2030年前，城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳排放達(dá)到峰值”的總體目標(biāo)。針對(duì)城市照明行業(yè)，要求“推進(jìn)城市綠色照明，加強(qiáng)城市照明規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)運(yùn)營(yíng)全過程管理，控制過度亮化和光污染，到2030年LED等高效節(jié)能燈具使用占比超過80%，30%以上城市建成照明數(shù)字化系統(tǒng)。”方案提綱挈領(lǐng)地劃出了城市照明行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰的基本路線圖，為行業(yè)發(fā)展指明了方向。以下就落實(shí)方案要求，重點(diǎn)針對(duì)道路照明領(lǐng)域推進(jìn)碳減排的具體路徑和措施進(jìn)行初步探討。

1 規(guī)劃環(huán)節(jié)

城市照明規(guī)劃關(guān)系到城市照明建設(shè)的范圍、標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)量，對(duì)照明碳排放具有重大影響。目前在城市總體規(guī)劃中，一般對(duì)城市功能區(qū)域進(jìn)行了劃分，但并未明確進(jìn)行照明分區(qū)。因此，仍有必要強(qiáng)化城市照明專項(xiàng)規(guī)劃的制訂，并結(jié)合城市規(guī)劃滾動(dòng)修編，參照CJJ/T 307—2019《城市照明建設(shè)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)》的方法，對(duì)照明設(shè)施建設(shè)的范圍和標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行明確規(guī)定，以此作為工程建設(shè)依據(jù)。同時(shí)，對(duì)于城市道路以外的城際道路、鄉(xiāng)鎮(zhèn)道路等夜間交通流量較小的道路，應(yīng)以實(shí)際交通流量、照明投入產(chǎn)出比衡量建設(shè)的必要性。

2 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

2.1 功率密度值（LPD）的更新

CJJ 45—2015《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》是城市道路照明領(lǐng)域最重要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中7.1.2作為強(qiáng)制性條文，對(duì)機(jī)動(dòng)車道的功率密度值（LPD）進(jìn)行了限定，對(duì)于道路照明的節(jié)能起關(guān)鍵性作用。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的LPD值主要是采用高壓鈉燈的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果，同時(shí)結(jié)合當(dāng)時(shí)LED路燈的光效數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。從2015年至今，高壓鈉燈光效沒有明顯變化，但是LED路燈的燈具光效卻有了大幅度的提升。以該LPD值來限定當(dāng)前LED道路照明的能耗，已經(jīng)過于寬松，仍按此標(biāo)準(zhǔn)來控制道路照明能耗則力度有限。目前一方面LED 路燈光效大幅提高，另一方面由于LED路燈的配光較為靈活，選用的燈具配光是否合適，對(duì)照明利用系數(shù)影響較大，進(jìn)而影響照明質(zhì)量及能耗。須根據(jù)光效的提升、利用系數(shù)的改善，制定更加嚴(yán)格的能耗控制指標(biāo)。

2.2 更全面地應(yīng)用照明指標(biāo)

目前在道路照明領(lǐng)域，往往將關(guān)注焦點(diǎn)放在平均照度上。這導(dǎo)致在建設(shè)中對(duì)照度水平的過度追求，同時(shí)犧牲了一些本應(yīng)關(guān)注的方面。在道路照明領(lǐng)域，一個(gè)值得更多普及和強(qiáng)調(diào)的原理是，機(jī)動(dòng)車道平均亮度水平在達(dá)到2 cd/m2以后，進(jìn)一步提高亮度水平，對(duì)于顯示能力幾乎沒有貢獻(xiàn)，而能耗卻線性上升。同時(shí)亮度總均勻度、縱向亮度均勻度、眩光、環(huán)境比等指標(biāo)對(duì)駕駛員視覺功能的發(fā)揮有著重要的影響，在設(shè)計(jì)中卻往往重視不足。因此，在設(shè)計(jì)中須合理確定平均亮度（及平均照度）水平，不盲目追求過度照明，同時(shí)更加全面地應(yīng)用各項(xiàng)照明指標(biāo)。

2.3 對(duì)燈具技術(shù)指標(biāo)做詳細(xì)規(guī)定

燈具技術(shù)指標(biāo)（特別是能效指標(biāo)）對(duì)于設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有決定性作用，有必要在設(shè)計(jì)中對(duì)燈具技術(shù)指標(biāo)詳細(xì)規(guī)定，以避免設(shè)計(jì)和建設(shè)環(huán)節(jié)的脫節(jié)。

3 建設(shè)環(huán)節(jié)

建設(shè)環(huán)節(jié)是實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)照明設(shè)計(jì)指標(biāo)、最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能的重要環(huán)節(jié)，須重點(diǎn)關(guān)注幾個(gè)事項(xiàng)。

3.1 燈具質(zhì)量管控

在燈具采購環(huán)節(jié)，須按照設(shè)計(jì)文件、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)燈具技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定，并制訂質(zhì)量管控方案。除對(duì)投標(biāo)燈具樣品進(jìn)行檢測(cè)以外，須對(duì)批量到貨產(chǎn)品進(jìn)行抽檢，以確保各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)完全實(shí)現(xiàn)。由于燈具的壽命、光通維持率等指標(biāo)所需的測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，可通過提供合格檢驗(yàn)報(bào)告，并在采購合同中約定質(zhì)保期內(nèi)的故障率、相應(yīng)時(shí)間節(jié)點(diǎn)光通維持率以及未達(dá)到指標(biāo)要求的違約條款來保證。

3.2 燈具選型時(shí)的光度模擬

由于LED路燈配光類型多樣化，為了確保燈具安裝后能夠達(dá)到預(yù)期照明效果，在燈具產(chǎn)品選型時(shí)，須根據(jù)道路寬度、燈桿間距、燈具安裝高度、仰角等數(shù)據(jù)，結(jié)合燈具配光數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件模擬，以確保所選燈具能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3 驗(yàn)收環(huán)節(jié)

目前在道路照明工程驗(yàn)收環(huán)節(jié)，往往更加注重施工安裝質(zhì)量，對(duì)于各項(xiàng)照明指標(biāo)、節(jié)能指標(biāo)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定關(guān)注不足。同時(shí)照明指標(biāo)和節(jié)能指標(biāo)要求及測(cè)試方法分別在CJJ 45—2015《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 35626—2017《室外照明干擾光限制規(guī)范》、GB/T 5700—2008《照明測(cè)量方法》等標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，不利于在驗(yàn)收中系統(tǒng)應(yīng)用。因此須進(jìn)一步梳理照明指標(biāo)及節(jié)能指標(biāo)的驗(yàn)收要求，并在驗(yàn)收規(guī)范中規(guī)定。

4 運(yùn)營(yíng)環(huán)節(jié)

道路照明在應(yīng)用高效節(jié)能燈具的同時(shí)，在投運(yùn)后采用動(dòng)態(tài)調(diào)光控制策略，根據(jù)交通流量變化，在后半夜降低照明水平，能夠進(jìn)一步降低能耗。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計(jì)文件中明確調(diào)光控制方式，并在投運(yùn)后具體落實(shí)調(diào)光策略。同時(shí)，為確保道路照明運(yùn)行過程中節(jié)能措施的落實(shí)，可應(yīng)用數(shù)字化平臺(tái)開展能耗監(jiān)測(cè)。

5 過度亮化和光污染控制

在道路照明領(lǐng)域，為控制過度亮化，須根據(jù)道路性質(zhì)設(shè)定合理的照明水平，避免盲目追求高照明水平。同時(shí)，以更加嚴(yán)格的LPD值限制，不給過度照明留有空間。

在光污染控制方面，結(jié)合GB/T 35626—2017《室外照明干擾光限制規(guī)范》的要求，將相關(guān)指標(biāo)控制納入設(shè)計(jì)、建設(shè)、驗(yàn)收及運(yùn)營(yíng)等各環(huán)節(jié)。

6 高效節(jié)能產(chǎn)品推廣

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的推進(jìn)，道路照明設(shè)施數(shù)量仍然處于增長(zhǎng)中。道路照明領(lǐng)域的碳達(dá)峰，在控增量的同時(shí)，關(guān)鍵在降存量，即提升存量設(shè)施的能效水平、降低存量設(shè)施的運(yùn)行能耗。近幾年LED 燈具能效的大幅提升為此創(chuàng)造了有利條件。目前LED路燈能效主要執(zhí)行GB 37478—2019《道路和隧道照明用LED 燈具能效限定值及能效等級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)要求。其中對(duì)于LED 路燈能效分為3 級(jí)（光效在95～135 lm/W 之間），其中3 級(jí)能效為L(zhǎng)ED 路燈的能效限定值。雖然3 級(jí)能效值高于存量的高壓鈉燈燈具整體效能，但是如果以該值指導(dǎo)節(jié)能改造，則節(jié)能效果有限，且不利于最新高效產(chǎn)品的推廣。鑒于燈具能效對(duì)于碳減排的重要性，產(chǎn)品選用應(yīng)堅(jiān)持能效領(lǐng)航、節(jié)能優(yōu)先的原則。目前市場(chǎng)上光效150 lm/W以上的LED路燈已經(jīng)較為常見，部分產(chǎn)品能夠達(dá)到185 lm/W以上。根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)，進(jìn)一步提高能效限定值標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于照明節(jié)能意義重大。

在照明配電環(huán)節(jié)，根據(jù)GB 20052—2020《電力變壓器能效限定值及能效等級(jí)》等標(biāo)準(zhǔn)，采用高能效的變壓器、接觸器等設(shè)備，有助于運(yùn)行能耗的降低。

7 數(shù)字化深度節(jié)能

“按需照明”理念的落地、數(shù)字化技術(shù)的賦能，為精準(zhǔn)滿足照明需求、深度碳減排創(chuàng)造了條件。未來這一深度減排方式可分3個(gè)階段，精準(zhǔn)水平和節(jié)能率逐級(jí)提升。根據(jù)車流量下降規(guī)律，整體分時(shí)段降低道路照明水平，實(shí)現(xiàn)調(diào)光時(shí)間粗線條的精準(zhǔn)。根據(jù)各道路現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控及傳感器反饋的每條路實(shí)際車流量，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)降低道路照明水平，初步實(shí)現(xiàn)單一道路地理空間上的精準(zhǔn)。

綜合整個(gè)城市（或各局部區(qū)域）網(wǎng)絡(luò)化的視頻監(jiān)控和傳感器數(shù)據(jù)，主動(dòng)追蹤交通活動(dòng)，為人流、車流提供精準(zhǔn)照明。在此模式下，對(duì)于后半夜交通活動(dòng)趨近于零的道路，可將照明水平將到極低水平，從而將二次減排做到極致。