苏州市轨道交通地下车站照明系统节能改造浅析

摘要：苏州市轨道交通一号线车站站厅、站台照明灯具主要选用反光型灯具，灯具光源以三基色荧光灯T8灯管为主，选用电子镇流器或节能式电感镇流器。

轨道交通行业照明系统节电采用的手段主要为能源手段、光源手段、管理手段。结合轨道交通各机电系统的负荷统计分析，照明能耗约占总能耗的8%-12%，照明节电通过光源手段正在成为一种趋势，节电技术手段安全可靠，效益明显。

目前，深圳地铁二号线及福田枢纽、上海地铁四号线公共区已全线采用LED灯具，与T8荧光灯相比，单灯节能约26%，采用系统调光控制，节电达50%以上，节能效果明显。同时，广州地铁2号线、上海地铁二号线、八号线，南京地铁一号线等正在进行灯具改造，拟全部使用LED灯具，公共区照明灯具选用LED灯具，具有较大的节能潜力。

针对照明节电光源手段，结合现场环境对照明的要求，在不影响甚至超过原有灯具的照明要求前提下，采用LED灯具类型来替代现有灯具的节能方式并启用照明节电模式，能带来一定的经济效益及社会效益。

关键词：照明系统；节能改造；LED；节电模式

绪论

轨道交通行业照明系统节电采用的手段主要为能源手段、光源手段、管理手段。一号线主要为能源手段来实现照明节电，通过回路在配电上及现场的交叉布置进行分组控制设置，采用停运后的节电模式关闭工作照明来实现照明节电的要求，但是普通照明灯具使用寿命短，维护成本高，灯具能耗大，光效低在一定程度上给节能经济效益带来一定负面影响。

广州地铁2号线、上海地铁二号线、八号线，南京地铁一号线等正在进行灯具改造，拟全部使用LED灯具，公共区照明灯具选用LED灯具，具有较大的节能潜力，能带来一定的经济效益及社会效益。

一、车站照明系统概况

苏州轨道交通一号线车站站厅、站台照明灯具主要选用反光型灯具，灯具光源以三基色荧光灯T8灯管为主。

设备区照明选用直光型敞开式或带有格栅的荧光灯具。公共区照明灯具采用荧光灯及节能筒灯交叉分回路布置，照度充足。区间照明灯具为具有三防性能的长管荧光灯。

二、照明系统节能改造必要性

结合轨道交通各机电系统的负荷统计分析，照明能耗约占总能耗的8%-12%，照明节电通过光源手段正在成为一种趋势，节电技术手段安全可靠，效益明显。

目前，深圳地铁二号线及福田枢纽、上海地铁四号线公共区全线采用LED灯具，与T8荧光灯相比，单灯节能约26%，采用系统调光控制，节电达50%以上，节能效果明显。同时，广州地铁2号线、上海地铁二号线、八号线，南京地铁一号线等正在进行灯具改造，拟全部使用LED灯具，公共区照明灯具选用LED灯具，具有较大的节能潜力。

针对照明节电光源手段，结合现场环境对照明的要求，在不影响甚至超过原有灯具的照明要求前提下，采用LED灯具类型来替代现有灯具的节能方式或启用照明节电模式，能带来一定的经济效益及社会效益。

三、照明系统节能改造方式

1.合同能源管理模式（简称EMC）

由投资方全额投资，使用LED灯替换现用普通日光灯，通过节电产品节省下来的电费，按比例支付进行利润分享。在合同有效期限内，由投资方提供技术支持、安装指导、故障维修等无偿服务。在合作期间，技改部分维护管理由投资公司负责，由此形成双赢格局。合同到期，所有产品使用权归轨道公司所有，投资方不再收取任何费用。

2.采购LED灯直接更换方式

自主购买LED灯具替换，在使用过程中所产生的收益全部归轨道公司所有。一号线刚刚试运营两年时间，大量采购LED灯具更换成本太高，维护更换作业将带来较高的人力、物力消耗和作业风险，可行性不高。

四、节能模式对比分析

经调研，对于已开通运营轨道线路，因初期投入成本较高尚未有大面积更换LED灯具案例，因此对于已开通的轨道交通一号线，重点对EMC模式进行分析。

1.EMC模式

1.1 EMC模式收益预估

节能效益分享期限为 5 年，年预估节电效益637 万元，效益分享期内分成比例为 30%：70%；甲方分享30%，年度分享效益191万元；乙方分享70%，年度分享效益446万元。

苏州市轨道交通1号线照明节能分析

区域域

名称

规格

替换灯具

每天开灯时间（H）

灯具数量（套）

每灯具光源数量（个）

光源总数量（个）

原灯功率（W）

替换功率（W）

功率

差（W）

每年开灯时间（H）

替换前用电量（KWH）

替换后用电量（KWH）

年节电量（KWH）

电费单价（元/KWH）

年节电额（元）

设备

区

单管格栅罩荧光灯

220V 36W

18W LED灯管

24.000

10

1

10

40

18

22

8760

3504

1577

1927

0.852

1642

单管带反射罩荧光灯

220V 36W

18W LED

灯管

24.000

258

1

258

40

18

22

8760

90403

40681

49722

0.852

42363

双管荧光灯

220V2*36W

2*18WLED灯管

24.000

117

2

234

40

18

22

8760

81994

36897

45096

0.852

38422

嵌入式双管格栅灯

220V2*36W

2*18WLED灯管

24.000

79

2

158

40

18

22

8760

55363

24913

30450

0.852

25943

安全照明灯（吸顶灯）

220V 40W

LED吸顶

灯

24.000

87

1

87

40

18

22

8760

30485

13718

16767

0.852

14285

公共区

荧光灯

220V 36W

18W LED灯管

18.945

875

1

875

40

18

22

6914.9

242022

108910

133112

0.852

113412

普通节能灯

220V 20W

8W LED球泡灯

18.945

108

1

108

20

8

12

6914.9

14936

5974

8962

0.852

7635

木渎站小计

1534

1730

518707

232672

286036

243703

1号线共用站

1号线站点合计

36816

41520

12448978

5584117

6864861

5848862

区间

荧光灯

220V 36W

18W LED灯管

14.833

5148

5148

40

18

22

5414

1114860

501687

613173

0.852

522423

1号线总计

24

13563838

6085804

7478034

6371285

表1：EMC模式收益预估

1.2 EMC模式优点

1）分享节能效益。无需投资风险即可分享节能带了的经济效益。

2）改善照明条件。无需投资可使用环保新型LED光源（见表2），符合国家提倡节能的要求，改造后照度充足。

3）节约维修费用。一号线T8日光灯照明用电由于时间长，启动器，整流器，连接件多，已达使用寿命极限，维修费用逐渐增高，EMC模式下质保期内全部由投资方提供灯具及售后维修。

4）消除安全隐患。T8日光灯工作电流大，启动电流更大。长时间的工作易导致线路老化，绝缘下降，极易造成安全隐患。LED灯电流小发热量小，因此更安全。

5）改善工作环境。T8日光灯大量密集的使用，必将造成工作环境温度升高，额外地增加了空调的费用，LED灯发热量小，可降低一部分空调电能。

性能指标

普通LED节能灯

T8-36W-荧光灯管

实际功率

18W（含驱动器）

38W（含电感镇流器）

功率因数

0.95

0.5

光效

100-110lm/w

45-50lm/w

显色指数

75以上

70以上

启动时间

瞬间

反复启动4-5次，启动时间2S左右，且低电压，低气温时，启动时间还需延长。

频闪

灯珠为直流驱动，无频闪。

工作频率50Hz，肉眼感觉频闪严重。

眩光

无，柱状光源，光色柔和

无，柱状光源

寿命

4万小时

8千小时

启动电流

低

低

工作电压范围

AC 85-250V

AC 200-240V

表2：LED与荧光灯数据对比

五、节能模式可行性分析

通过收益及优缺点可以看出，针对照明灯具已经运行两年的一号线，可以采取合同能源管理模式或合同能源管理模式与节电模式都投入的方式来实现照明节电最大化。

但是，对于合同能源管理模式的诸多不足，需要通过实行试点的方式来进行节电效果的评估（南京地铁由节能公司提前介入有基准数据后再一号线推广），后期通过市场运作模式进行招标，对节电效果、数据测定、回报周期、后期服务、质量保障方式进行控制，整体运作可行性较高，改造对各系统均无影响。

六、建议及下一步计划

如采用合同能源管理模式，在要求投资单位完善方案的基础上有以下建议：

1）建议制定节能管理制度。通过设备区设备房人走关灯制度要求节能降耗。

2）建议先行测定基准值。可以先行选用灯具相对比较均衡的区间照明回路或标准车站进行测定，由节能公司提供能源管理设备，通过监控上下行数据的比较来测算更换LED灯具的实际节能效率。

3）先行试点2个站，统计LED灯具更换后实际效果特别是LED光衰及故障率情况，形成报表数据。考虑到LED灯具存在一定的眩光，建议车站控制室等有人办公设备区场所照明仍以节能荧光灯光源为主，公共区照明局部可考虑采用LED灯具替换。

4）方案中经济效益和社会效益量化数据要详细，要有量化的数据能够很清晰体现一年的电费节省数值，要有计算的依据和标准。

5）质保期要明确，要有稳定性、安全性方面的承诺，质保期后（5年）如果回收需要多少成本，未来灯具更换成本要有估算，如果继续EMC模式收益如何分配，如何质保要有说明。

6）方案应提供关于LED照明灯具技术参数（包括灯管和芯片），按照不低于一线品牌的供货提供详细技术参数。

参考文献：

[1]房海明，肖旭华.LED照明设计及工程案例.化学工业出版社.2012

[2]严庆洪，范靖.LED照明灯具合同能源管理模式（EMC）实用手册.中国时代经济出版社.2013

[3]LED照明设计基础与技术应用.机械工业出版社.2013

[4]电气照明节能设计.中国计划出版社.2007

[5]电气照明技术 第2版.机械工业出版社.2010