LED道路照明节能改造项目分析

　　引言

　　随着能源危机的加剧，节能减排成为共识。我国也把控制温室气体排放作为积极应对全球气候变化的重要任务，国家“十二五”规划明确提出了“到 2015 年单位国内生产总值能源消耗降低 16%，单位国内生产总值二氧化碳排放降低 17%”的约束性指标。目前我国照明用电占全社会用电量的 12%左右，因此在照明行业推广使用高效节能的照明产品，对于节能减排和照明产业转型升级具有重要意义。有数据统计，地级以上城市，每年路灯耗电量达 1000 万度以上，电费支出超 800 万元，二氧化碳排放量达 7000 吨。因此，为积极贯彻和落实国家“节能减排”的方针政策，实施城市路灯节电改造是城市节能减排的一项重要措施，也是用实际行动建设低碳生活的重要举措。

　　同时，国家发展改革委办公厅已发布《关于开展碳排放权交易试点工作的通知》，批准北京、天津、深圳等 7 省市为试点开展碳排放权交易工作，计划于“十二五”期间逐步建立庞大的国内碳排放交易市场，但由于国内碳交易市场处于刚刚建立和起步阶段，如何科学有效地计量某些项目层面碳减排量或减排潜能仍然是一个技术难题，而各个行业作为碳交易的重要参与方，也必然需要尽快的建立相应的行业规范、科学适用的温室气体核算体系，以使各行业完成的减排量具有公信力和可交易性。

　　1、LED 节能路灯定义及其特点

　　LED 路灯(Light Emitting Diode，发光二级管)即半导体照明灯。它是一种基于半导体 PN 结形成的用微弱的电能就能发光的高效固态光源。LED 路灯与常规高压钠灯路灯不同的是，大功率 LED 路灯的光源采用低压直流供电、由 GaN 基功率型蓝光 LED 与黄色荧光粉合成的高效白光二极管，具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快、显色指数高等独特优点，可广泛应用于城市道路照明。

　　2、LED 节能路灯碳减排量计算方法

　　LED 节能灯性能优越，是引领全球低碳和负碳经济社会发展的一个突破口。推广使用 LED 节能灯可以大大减少电力消耗，从而减少能耗和碳排放量，虽然对于节能灯一类的低碳产品的推广使用而言，每一个低碳产品所产生的减排量是很微小的，但当推广使用数量累计到一定量的后，其整体减排收益则非常巨大。

　　据有关方面统计，中国现有路灯总数大约在一亿盏以上，并以每年 20%的速度增长。如果将这一亿盏路灯折合成 6000 万盏 250瓦的路灯进行对比，假定每盏路灯每天工作 10 小时，现在普遍的使用的高压钠灯每年将会产生将近 1100 千克的二氧化碳，若全部改造成 LED 路灯，那么总共可以节约 1300 万千瓦的功率，在 1 年内将节约 597 亿度电，从而也大大减少了二氧化碳的排放量。

　　我国目前的碳排放量计算方法主要是参考《京东议定书》中的清洁发展机制(CDM)基于项目的核算体系。其中与照明领域节能灯相关的 CDM 方法学主要有：AMS-II-C 需求方采用特定技术提高能效的小型方法学;AMS-II-J 高效照明技术的需求侧应用活动;AMS-II-N 需求侧再建筑安装节能灯及节能控制装置的能效提高方法学等，本文主要参考 LED 灯相关的碳减排量核算方法，对 LED 灯道路照明节能改造项目的碳减排计算方法进行了探索，并应用于具体产业化实例中，试图对该类项目的碳减排量计算方法提供借鉴意义。

　　3、项目案例

　　3.1 项目简介

　　本项目计划将某城镇道路原有的钠灯及汞灯全部更换为 LED节能路灯;同时，城镇道路新安装路灯也将全部采用 LED 节能路灯。项目改造及新安装路灯总里长数为 463.65 公里，改造及新安装路灯总数 25，253 盏。具体方案如下：

　　路灯改造：

　　400W+250W 高杆钠灯更换为 56W*3只 LED 节能灯;

　　250W+150W 双臂钠灯更换为 126W+28WLED 节能灯;

　　250W 单臂钠灯及汞灯更换为 126WLED 节能灯;150W 单臂钠灯及汞灯更换为 56WLED 节能灯;

　　新安装路灯：高杆灯采用 56W*3 只 LED 节能灯，双臂灯采用126W+28WLED 节能灯，单臂灯采用 126W 和 56WLED 节能灯;

　　照明时间：8 小时以上。

　　3.2 LED 节能路灯替换项目碳减排量计算

　　根据项目特点，替换或新建 LED 路灯，是通过替代传统的高压钠灯减少了电力消耗，从而减少碳排放量。年碳减排量可由年节省的电量与相应的电网二氧化碳排放因子相乘得到，能耗由照明系统的功率与运行时间相乘得到。

　　3.2.1 项目边界

　　根据项目特点，该项目边界包括所有改造及新安装路灯消耗的电力及电力生产所涉及的华中区域电网。

　　3.2.2 项目碳减排量计算

　　现以该城区路灯改造项目中某具体乡镇安阳乡改造为例，即用300 盏 56W 的 LED 节能路灯改造功率 150W 的钠灯，并新建 200 盏56w 节能路灯，计算碳减排量如下：

　　(1)项目基准线排放量

　　项目的基准线确定为使用钠灯及汞灯用于公路照明。

　　首先计算项目的基准耗能量

　　Eba-基准线能耗，单位为千瓦时(kWh)

　　Qba，i-实施前，被 LED 照明替代的 i 型号路灯的数量，单位为盏;

　　Pba，i-实施前，被 LED 照明替代的 i 型号路灯的输入功率，单位为千瓦(kW);

　　Tba，i-实施前，被 LED 照明替代的 i 型号路灯年平均运行时间，单位为小时(h);

　　Ama-年校准能耗调整值，其值可正可负。

　　实施前，对于光源和附属电子电路需要分开的，可由下面计算：

　　Pbag，i-被 LED 照明替代的 i 型号照明光源平均功率，单位为千瓦(kW);

　　Pbaf，i-被 LED 照明替代的 i 型号照明附属电子电路平均功率，单位为千瓦(kW);

　　被年校准能耗调整值可由公式计算：

　　Era，zd，i-实施后 i 型号 LED 照明的年平均照度，单位为勒克斯(lx);

　　Eba，zd，i-实施前被 LED 照明替代的 i 型号照明平均照度，单位为勒克斯(lx);m-照明区域。

　　由项目的基准能耗量计算其基准碳排放量

　　式中：ERba-LED 照明项目年温室气体减排量，单位为吨当量二氧化碳(tCO2e/MWh)EFCO2-电网排放系数，按当年国家发改委颁布的中国区域电网排放因子选取，单位为吨二氧化碳每兆瓦时(tCO2e/MWh)。

　　根据实施项目实际情况，该项目不考虑光源和附属电子电路分开，实施前功率根据其照明灯平均额定功率计算;照明灯全年平均运行时间可以选取固定值，也可采用抽样方法进行选取，该项目年平均运行时间选取 10 小时;根据照明灯具对应的具体照度，计算基准线碳减排量如下：

　　=(300 ×150 +200 ×150)×10 ×365 ×10-3=2.74 ×105kWh

　　Ama=0.86×105kWh

　　Eba=2.74×105+0.86×105=3.60×105kWh

　　据 2013 年国家发改委颁布的中国区域电网排放因子，因为该工厂位于华北地区，电网组合边际排放因子取平均值 0.7605tCO2e/MW，得到：

　　=3.60×105×0.7605/1000=273.78tCO2e

　　(2)项目碳排放量计算

　　项目耗能量用下述公式计算

　　Era-LED 照明项目实施后年能耗，单位为千瓦时(kWh)

　　Qra，i-i 型号 LED 灯的数量，单位为盏;

　　Pra，i-i 型号 LED 灯的输入功率，单位为千瓦(kW);

　　Tra，i-i 型号 LED 灯年平均运行时间，单位为小时(h);

　　i-LED 型号;

　　n-LED 型号的数量。

　　注 1：全年平均运行时间可以选取固定值，或者采用抽样方法来确定。

　　注 2：对于 LED 光源和附属电子电路需要分开的，可由公式计算：

　　Prag，i-被 LED 照明替代的 i 型号照明光源平均功率，单位为千瓦(kW);

　　Praf，i-被 LED 照明替代的 i 型号照明附属电子电路平均功率，单位为千瓦(kW)

　　项目碳排放量计算：

　　式中：ERra-LED 照明项目年温室气体减排量，单位为吨当量二氧化碳(tCO2e/MWh)EFCO2-电网排放系数，按当年国家发改委颁布的中国区域电网排放因子选取，单位为吨二氧化碳每兆瓦时(tCO2e/MWh)。

　　根据项目实际情况及参数，得到：

　　=(300×56+200×56)×10×365×10-3=1.02×105kWh

　　ERra=Era×EFCO2=1.02×105×0.7605/1000=77.72 tCO2e

　　(3)LED 照明灯替换项目泄露量

　　项目泄漏量 L=0

　　(4)照明项目的年减排量

　　式中：ER-LED 照明项目年温室气体减排量，单位为吨当量二氧化碳(tCO2e/MWh)

　　ERra-LED 照明项目基准线年温室气体排放量，单位为吨当量二氧化碳(tCO2e/MWh)ERba-LED 照明项目温室气体年减排量，单位为吨当量二氧化碳(tCO2e/MWh)本项目中安阳乡路灯照明改造后的年减排量

　　273.78-77.12-0=196.66 tCO2e以安阳镇为例，计算其余城区和乡镇路灯改造和新建后碳减排量如表 1。

　　4、结束语

　　本文简要介绍了 LED 照明路灯的节能减排潜力，并通过项目案例，借鉴现有温室气体排放核算方法，对具体 LED 照明路灯改造项目碳减排量进行了简化核算，可以得出结论，LED 路灯作为低碳产品当推广使用达到一定数量后，将会产生较大的减碳效益。中国的路灯总数很庞大，且以较快的速度继续增长，且 LED 路灯的技术也日趋成熟，未来凭借其绿色环保、高效节能的优势，必将作为节能先锋普遍应用于路灯的节能改造中，从对照明领域的节能减排做出重大贡献。

编辑：刘海