基于经济评价的照明节电改造方案[1]

　　1 引言

　　我国政府将“建设资源节约型、环境友好型社会”作为基本国策，标志着我国进入建设节约型社会时期，许多用户适时对照明设备进行了节电改造。但据调查，目前许多照明节电改造工程却出现了节电不节钱的现象，究其原因，市场上照明设备质量参差不齐固然是一方面因素，更多的却是因为用户没有进行节电效益计算就盲目进行照明节能改造。

　　因此，用户要从经济角度，对节能改造方案的预期效果进行分析。节能改造方案的经济分析，就是对不同的节能改造方案的经济效果进行计算、分析和评价，从而选择出最优方案。统计起来判断照明节能方案经济性的常用方法主要有费用法、投资能力法和净现值法。(1) 费用法以追求最小折现成本为目标，适用于不同使用寿命期的多个方案的比较评价。(2) 投资能力法评价投资的回收效果，通过投资回收期直观地看出投资回收的速度。(3)净现值法通过成本的贴现率评估短期内确定型的投资项目。不过费用法不能看到投资回收的速度，投资能力法没有考虑到效益的贴现率，净现值法易使投资预期与实际结果产生很大的偏差，即三种方法单独应用起来均有其缺限。本文考虑将三种方法结合起来，扬长避短，通过引入效益比、相对投资回收期和相对剩余时间3 个指标进行经济评价，进而得到最优节电改造方案。

　　2 改造原则

　　照明设备主要划分为: 白炽灯、荧光灯( T12 /T8 /T5 / 紧凑型荧光灯)、高压汞灯、高压钠灯(HPS)、金属卤化物灯(MH)。镇流器包括电子镇流器和电感镇流器。绝大部分用户的耗电在室内荧光灯照明方面，因此本文主要以荧光灯为对象进行分析，通过引入价格、功率、寿命和年运行时间等4 个因素建立经济评价，来得到其最优节电改造方案。以上4 个因素是照明设备的共同特点，因此本文基于经济评价下的荧光灯节电改造方案，可推广应用于金属卤化物灯、高压钠灯和高压汞灯等其他照明设备。

　　一般情况下，用户用于改造的资金都是有限的，因此不可能对所有照明设备进行节能改造。故本文引入适应的改造原则，以选出节电最优方案。改造原则设定如下:

　　① 设备的效益比大于0，才允许进行改造。若节能设备的效益比越大，反映其产生的节电效益越大，则越应优先得到改造。因此， 按照“从大到小”的原则对效益比进行先后排序。根据效益比，可得到各设备的最优品牌及各设备的改造顺序。

　　② 若效益比最大值存在于不同设备，相对投资回收期最小的设备得到优先改造。相对投资回收期越小，则收回单位投资成本的时间越短。因此相对投资回收期按“从小到大”的原则进行排序。

　　③ 若效益比的最大值和相对投资回收期的最小值同时存于不同设备，则这些设备的改造优先权相同。在此基础上，再根据设备的相对剩余时间决定改造的具体对象。某区域设备的相对剩余时间越小，则意味着其可用天数越短， 其报废的可能性越大，应优先得到改造。

　　以上可知，效益比、相对投资回收期、相对剩余时间3 个指标的关系是从属关系的。效益比的优先权最大，相对投资回收期的优先权次之，相对剩余时间的优先权最小。若设备A 的效益比大于设备B，则即使设备B 的相对投资回收期小于设备A，都只应优先考虑改造设备A。同理，若设备A 的相对回收期小于设备B，则即使设备B 的相对剩余时间小于设备A，都只应优先考虑改造设备A。

　　3 基于经济评价的照明改造方案

　　3. 1 节电效益

　　本文定义，在光通量不变的条件下，能比当前照明设备节电的设备统称为照明节能设备。通过照明节能设备与当前照明设备的功率转换关系，得到节电量，进而求得照明节电改造的节电效益。

　　(1) 照明设备的功率转换关系 ( 见表1)

　　根据功率转换关系，可得到在光通量不变的条件下，节能设备比当前设备节省的耗电量。

　　(2)节电量

　　式中，ΔA′i ———第i 类照明设备被替换后的单位小时节电量;

　　ai———第i 类照明设备的单位小时耗电量;

　　a′i ———在产生相同光通量条件下第i 类照明设备被节能设备替换后的单位小时耗电量，也就是节能设备的单位小时耗电量;

　　m———要被替换的照明设备总数量。

　　得到节电量后，根据电价、投资成本、折损率和使用寿命计得节电效益，进而按其大小决定是否进行改造。

　　(3) 单位照明节能设备的节电效益

　　第i 类照明设备被替换后的第t 年节电效益为第t 年的节省电费扣除第t 年的投资成本后的现值:

     式中，M′i ———第i 类照明设备被替换后节电量总收益额现值，单位为元;

　　M′it———第i 类照明设备被替换后第t 年节电量年收益额现值，单位为元;

　　Pt———第t 年电价，单位为元/ ( kW·h) ;

　　c′it———第i 类照明设备被替换后第t 年摊派的投资成本;

　　T′it———第i 类照明设备被替换后第t 年的运行时间，未来每年的运行时间要根据往年数据来拟合;

　　pi———第i 类照明设备的购买价格;

　　p′i———第i 类照明设备的替换成本，为购买照明节能设备的成本;

　　m′it———第i 类照明设备被替换后第t 年的维护成本，可以把它当作一个定值;

　　Ti———第i 类照明设备的使用寿命;

　　T′i ———照明节能设备的使用寿命;

　　is———折现率;

　　ni———第i 类照明设备被替换后的使用总年数。

　　为简化过程，只考虑照明节能设备的购买成本，不考虑照明节能设备的维护成本。假设设备改造前后的每年运行时间不变及电价恒为1 元/ 每度电。并且总折损率( 即平均通货膨胀率) 是10%。

　　① 当不同功率的照明设备替换时，节电效益是

　　举例，T8 /18W 的使用寿命为10000 小时， 它的购买价格为10 元。当T8 /18W 替换T12 /20W 后， 节电效益是:

　　② 当相同功率的设备替换时，节电效益是:

　　3. 2 基于节电效益的经济评价

　　根据节能设备的节电效益，得到各节能设备效益比的大小，进而对改造对象进行先后排序。效益比是总效益与总投资的比值。若设备的效益比越大，越应优先得到改造。

　　式中，B′i ———效益比;

　　O′i ———总效益;

　　C′i ———表示总成本，由于不考虑节能设备的维护成本，所以总成本等于购买照明节能设备的成本;

　　N′i ———节能设备的购买数量。

　　得到各节能设备的效益比后，为解决效益比最大值存在于不同节能设备的问题，本文引入了相对投资回收期。由照明节能设备的年运行时间、使用寿命可得到相对投资回收期。

     式中，I′i ———投资回收期，单位为小时;

　　R′i ———相对投资回收期，它是投资回收期与年平均运行时间的比值，单位为年;

　　A′i ———年平均运行时间，单位为单位节能设备每年的运行总小时数。由于设备每年的运行时间相同，那么，年平均运行时间与各年的运行时间的数值是相等的，则T′it = Ai = A′i

　　得到效益比和相对投资回收期后，本文引入了相对剩余时间的指标来解决如何确定照明设备改造区域的问题。它是第i 类照明设备的剩余寿命与其年平均运行时间的比值。

　　式中，Rij———第i 类照明设备在第j 个区域的相对剩余时间;

　　Ti———第i 类照明设备的使用寿命;

　　Tij———第i 类照明设备在第j 个区域的已运行时间;

　　aij———表示第i 类照明设备在第j 个区域的年使用时间，单位为每年的运行总小时数。