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 縣(市)照明單燈調光節能監控系統  瀏覽次數:2290

 

()照明單燈調光節能監控系統簡介

 

前言

()道路照明的主要光源系高壓鈉燈,占光源總功率比重的90%以上,且全市此類燈具存量較大,如大規模采用LED等新光源進行節能改造,所需資金規模龐大難以承受,尋求一種不改變現有光源的照明節能技術,應是縣()道路照明節能改造的主要方向。

一、 項目概述

本項目建議采用國內最先進的單燈調光及能源管理技術,對縣()部分路段進行節能和監控改造,以達到提縣()城市照明信息化管理水平和大幅度降低城市照明能源成本的目標。

11 項目立項的依據

111 城市照明的節能降耗需求

城市照明的照度需求與市民的活動規律有關,在市民活動頻繁的時間段和區域內,對照度的需求較高,而在市民活動稀少的時間段和區域內,對照度的需求相對較低。調光控制可以實現按需照明,節約能源;

另外由于城市照明線路的供電線路電壓是波動的,在市民活動相對頻繁的前半夜,由于城市用電總負荷較重,城市照明線路的電壓偏低,而在市民活動不頻繁的后半夜,城市用電總負荷降低,照明線路的電壓上升明顯,燈具在高于額定電壓狀態下工作,將導致能耗大幅度上升和燈具加速老化的不良后果。

單燈調光技術具有恒功率控制功能,采用單燈調光節能可以實現寬電壓范圍下的功率可控輸出,可以預置多時段平滑降功率運行調光方案,既滿足市民前半夜的出行需求,又能在電壓普遍升高的后半夜獲得顯著節能效果,節能潛力高達40%,同時由于調光技術避免了過壓超負載運行對燈具造成的沖擊,燈具壽命可延長2~3倍。

單燈調光的恒功率控制技術徹底改善照明系統的電源品質,將功率因數由原來不足0.6提高到0.97以上,大幅度降低了由于無功損耗帶來的能源損失。

112 城市照明的精細管理需求

我國城市照明信息化管理事業經過近二十年的發展,已有不少城市不同程度地建成了路燈無線監控系統,實現了基于配電管理的遠程控制和數據采集,而陽城縣在城市照明信息化管理方面的建設相對落后,目前只建成了若干個時控點,即便如此,也只能對照明設施實現粗放式管理,而無法對路燈運行的詳細數據如單燈工作狀態進行采集和分析,陽城縣道理照明設施存量較大,只有進一步提升陽城縣道路照明的信息化管理水平,才能解決管養人員嚴重不足與照明設施逐年發展之間的矛盾。

基于單燈調光技術的城市照明調光監控系統可以提供精細化管理平臺,能及時發現老化和損壞的燈具及其它照明設施,并提交精確的空間地理定位信息和燈具信息,提高管理效率,降低管理成本。

13 項目可行性分析

131 微功率無線通信技術突破

本項目涉及到電力電子、遠程網絡、無線通信、軟件等多個領域的前沿技術,是一個復雜的系統工程。

系統要建立從監控中心到每一柱路燈桿的數據鏈路,通信節點數量是非常龐大的,可供選擇的通信方式只有兩種:即電力載波通信和無線數字通信。電力載波通信技術由于數據速率較低且穩定性不高,與高效的主干網(互聯網)性能相差很大,根據“木桶原理”,一個系統的效能將受到其最薄弱環節的制約,由此可見,電力載波技術不能滿足系統對大量實時數據高速傳輸的要求;另一種通信方式是無線數字技術,常見的有CDMA/GPRS移動通信、VHF數字專網、WIFI無線局域網等,但由于其通信設備成本高昂,采用這類技術很有可能出現“省電不省錢”的結果,最終使得項目失去投資價值。

隨著微電子技術的飛速發展,一種能夠勝任短距離高速數字傳輸的無線通信技術得到應用,當這種傳輸距離接近一公里的微小無線裝置被安裝在燈柱上時,即可形成一個高速的智能無線網絡,經互聯網入口與監控中心建立高速數字通信鏈路。

短距高速無線通信技術的突破,使得通過互聯網對每一盞路燈進行管理和控制的可能性成為現實,經過多年的潛心研發,我們已在相關領域獲得突破,一種基于Zigbee技術的小型單燈無線設備已投入應用,其高達250Kbps的空中速率可以在數秒鐘之內將一個路燈配電盤下轄的所有單燈狀態信息收集上來并發送到監控中心。

132 高可靠性的尋址調光技術突破

調光節能的核心技術是基于大功率開關元件的有源功率因數校正及變頻功率控制技術,與傳統的HID電子鎮流器不同,調光模塊采用了較高的工作頻率以獲得較好的電磁兼容效果,從而使得調光模塊與無線單燈信息模塊之間能建立起流暢的數字通信橋梁;傳統的HID鎮流器的大功率開關元件在驅動頻率升高時由于控制信號的畸變會導致自身損耗加劇,自身發熱嚴重,可靠性降低;而本系統的調光模塊采用了較為先進的臨界觸發技術,使得開關控制電路在較高頻率下仍然保持最佳的驅動效果,從而獲得超過94%的總電源效率,且高頻電源狀態下HID的發光效率與傳統工頻電感鎮流器相比有3~5個百分點的提高。

本方案的調光模塊具有體積小易安裝,電磁干擾小,溫升小,耐惡劣環境等特點。

133 互聯網遠程控制技術的應用

互聯網通信在經過近十年的高速發展,已經獲得了廣泛的應用。本項目所需調光監控平臺是基于互聯網無線接入技術的遠程監控平臺。

 

134 系統拓撲圖

二、項目效益預測分析

本項目擬對縣()部分道路實施部分改造,選擇50個配電箱,2000柱燈桿,110W高壓鈉1000盞,250W高壓鈉2200盞,400W高壓鈉1200盞,效益分析如下:

2.1 節電效益

光源總功率=0.11×1000+0.25×2200+0.4×1200=1060KW

考慮到后半夜的電壓上升現象,高壓鈉燈實際消耗功率按其額定功率的120%進行核定,其電感鎮流器發熱損耗按鈉燈實際消耗功率的8%核對,考慮到有半夜燈存在,年平均亮燈時間按4.6個小時核定,則全年計算消耗電量為:

Py=1060×120%×1.08×8×365=4011379.2Kwh

按縣()城市道路照明電費每度0.75元計算,年消耗  電費300.85萬元,進行調光改造后,按節省率40%計算,每年節省電費120.34萬元。

2.2 管理效益

()道路照明的250W400W高壓鈉燈燈泡年更換系數為0.6250W每年更換1320盞,400W每年更換600盞。根據行業統計,更換一盞高壓鈉燈,其材料費、器械使用費及人工費等合計約120元,改造前此項費用計算為:1920×120=230400元。

改造后燈泡壽命延長為原來的2.4倍,燈泡年更換系數為0.25,每年需更換480盞,改造后此項費用計算為:480×120= 57600元。

管理效益=230400- 57600=172800

以上兩項相加,年效益合計:137.62

 

 

 
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