LED道路照明節(jié)能改造項(xiàng)目分析

　　OFweek節(jié)能網(wǎng)訊 引言

　　隨著能源危機(jī)的加劇，節(jié)能減排成為共識(shí)。我國也把控制溫室氣體排放作為積極應(yīng)對(duì)全球氣候變化的重要任務(wù)，國家“十二五”規(guī)劃明確提出了“到 2015 年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低 16%，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放降低 17%”的約束性指標(biāo)。目前我國照明用電占全社會(huì)用電量的 12%左右，因此在照明行業(yè)推廣使用高效節(jié)能的照明產(chǎn)品，對(duì)于節(jié)能減排和照明產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有重要意義。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，地級(jí)以上城市，每年路燈耗電量達(dá) 1000 萬度以上，電費(fèi)支出超 800 萬元，二氧化碳排放量達(dá) 7000 噸。因此，為積極貫徹和落實(shí)國家“節(jié)能減排”的方針政策，實(shí)施城市路燈節(jié)電改造是城市節(jié)能減排的一項(xiàng)重要措施，也是用實(shí)際行動(dòng)建設(shè)低碳生活的重要舉措。

　　同時(shí)，國家發(fā)展改革委辦公廳已發(fā)布《關(guān)于開展碳排放權(quán)交易試點(diǎn)工作的通知》，批準(zhǔn)北京、天津、深圳等 7 省市為試點(diǎn)開展碳排放權(quán)交易工作，計(jì)劃于“十二五”期間逐步建立龐大的國內(nèi)碳排放交易市場(chǎng)，但由于國內(nèi)碳交易市場(chǎng)處于剛剛建立和起步階段，如何科學(xué)有效地計(jì)量某些項(xiàng)目層面碳減排量或減排潛能仍然是一個(gè)技術(shù)難題，而各個(gè)行業(yè)作為碳交易的重要參與方，也必然需要盡快的建立相應(yīng)的行業(yè)規(guī)范、科學(xué)適用的溫室氣體核算體系，以使各行業(yè)完成的減排量具有公信力和可交易性。

　　1、LED 節(jié)能路燈定義及其特點(diǎn)

　　LED 路燈（Light Emitting Diode，發(fā)光二級(jí)管）即半導(dǎo)體照明燈。它是一種基于半導(dǎo)體 PN 結(jié)形成的用微弱的電能就能發(fā)光的高效固態(tài)光源。LED 路燈與常規(guī)高壓鈉燈路燈不同的是，大功率 LED 路燈的光源采用低壓直流供電、由 GaN 基功率型藍(lán)光 LED 與黃色熒光粉合成的高效白光二極管，具有高效、安全、節(jié)能、環(huán)保、壽命長、響應(yīng)速度快、顯色指數(shù)高等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于城市道路照明。

　　2、LED 節(jié)能路燈碳減排量計(jì)算方法

　　LED 節(jié)能燈性能優(yōu)越，是引領(lǐng)全球低碳和負(fù)碳經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的一個(gè)突破口。推廣使用 LED 節(jié)能燈可以大大減少電力消耗，從而減少能耗和碳排放量，雖然對(duì)于節(jié)能燈一類的低碳產(chǎn)品的推廣使用而言，每一個(gè)低碳產(chǎn)品所產(chǎn)生的減排量是很微小的，但當(dāng)推廣使用數(shù)量累計(jì)到一定量的后，其整體減排收益則非常巨大。

　　據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，中國現(xiàn)有路燈總數(shù)大約在一億盞以上，并以每年 20%的速度增長。如果將這一億盞路燈折合成 6000 萬盞 250瓦的路燈進(jìn)行對(duì)比，假定每盞路燈每天工作 10 小時(shí)，現(xiàn)在普遍的使用的高壓鈉燈每年將會(huì)產(chǎn)生將近 1100 千克的二氧化碳，若全部改造成 LED 路燈，那么總共可以節(jié)約 1300 萬千瓦的功率，在 1 年內(nèi)將節(jié)約 597 億度電，從而也大大減少了二氧化碳的排放量。

　　我國目前的碳排放量計(jì)算方法主要是參考《京東議定書》中的清潔發(fā)展機(jī)制（CDM）基于項(xiàng)目的核算體系。其中與照明領(lǐng)域節(jié)能燈相關(guān)的 CDM 方法學(xué)主要有：AMS-II-C 需求方采用特定技術(shù)提高能效的小型方法學(xué)；AMS-II-J 高效照明技術(shù)的需求側(cè)應(yīng)用活動(dòng)；AMS-II-N 需求側(cè)再建筑安裝節(jié)能燈及節(jié)能控制裝置的能效提高方法學(xué)等，本文主要參考 LED 燈相關(guān)的碳減排量核算方法，對(duì) LED 燈道路照明節(jié)能改造項(xiàng)目的碳減排計(jì)算方法進(jìn)行了探索，并應(yīng)用于具體產(chǎn)業(yè)化實(shí)例中，試圖對(duì)該類項(xiàng)目的碳減排量計(jì)算方法提供借鑒意義。

　　3、項(xiàng)目案例

　　3.1 項(xiàng)目簡介

　　本項(xiàng)目計(jì)劃將某城鎮(zhèn)道路原有的鈉燈及汞燈全部更換為 LED節(jié)能路燈；同時(shí)，城鎮(zhèn)道路新安裝路燈也將全部采用 LED 節(jié)能路燈。項(xiàng)目改造及新安裝路燈總里長數(shù)為 463.65 公里，改造及新安裝路燈總數(shù) 25，253 盞。具體方案如下：

　　路燈改造：

　　400W+250W 高桿鈉燈更換為 56W*3只 LED 節(jié)能燈；

　　250W+150W 雙臂鈉燈更換為 126W+28WLED 節(jié)能燈；

　　250W 單臂鈉燈及汞燈更換為 126WLED 節(jié)能燈；150W 單臂鈉燈及汞燈更換為 56WLED 節(jié)能燈；

　　新安裝路燈：高桿燈采用 56W*3 只 LED 節(jié)能燈，雙臂燈采用126W+28WLED 節(jié)能燈，單臂燈采用 126W 和 56WLED 節(jié)能燈；

　　照明時(shí)間：8 小時(shí)以上。

　　3.2 LED 節(jié)能路燈替換項(xiàng)目碳減排量計(jì)算

　　根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，替換或新建 LED 路燈，是通過替代傳統(tǒng)的高壓鈉燈減少了電力消耗，從而減少碳排放量。年碳減排量可由年節(jié)省的電量與相應(yīng)的電網(wǎng)二氧化碳排放因子相乘得到，能耗由照明系統(tǒng)的功率與運(yùn)行時(shí)間相乘得到。

　　3.2.1 項(xiàng)目邊界

　　根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，該項(xiàng)目邊界包括所有改造及新安裝路燈消耗的電力及電力生產(chǎn)所涉及的華中區(qū)域電網(wǎng)。

　　3.2.2 項(xiàng)目碳減排量計(jì)算

　　現(xiàn)以該城區(qū)路燈改造項(xiàng)目中某具體鄉(xiāng)鎮(zhèn)安陽鄉(xiāng)改造為例，即用300 盞 56W 的 LED 節(jié)能路燈改造功率 150W 的鈉燈，并新建 200 盞56w 節(jié)能路燈，計(jì)算碳減排量如下：

　　（1）項(xiàng)目基準(zhǔn)線排放量

　　項(xiàng)目的基準(zhǔn)線確定為使用鈉燈及汞燈用于公路照明。

　　首先計(jì)算項(xiàng)目的基準(zhǔn)耗能量

　　Eba-基準(zhǔn)線能耗，單位為千瓦時(shí)（kWh）

　　Qba，i-實(shí)施前，被 LED 照明替代的 i 型號(hào)路燈的數(shù)量，單位為盞；

　　Pba，i-實(shí)施前，被 LED 照明替代的 i 型號(hào)路燈的輸入功率，單位為千瓦（kW）；

　　Tba，i-實(shí)施前，被 LED 照明替代的 i 型號(hào)路燈年平均運(yùn)行時(shí)間，單位為小時(shí)（h）；

　　Ama-年校準(zhǔn)能耗調(diào)整值，其值可正可負(fù)。

　　實(shí)施前，對(duì)于光源和附屬電子電路需要分開的，可由下面計(jì)算：

　　Pbag，i-被 LED 照明替代的 i 型號(hào)照明光源平均功率，單位為千瓦（kW）；

　　Pbaf，i-被 LED 照明替代的 i 型號(hào)照明附屬電子電路平均功率，單位為千瓦（kW）；

　　被年校準(zhǔn)能耗調(diào)整值可由公式計(jì)算：

　　Era，zd，i-實(shí)施后 i 型號(hào) LED 照明的年平均照度，單位為勒克斯（lx）；

　　Eba，zd，i-實(shí)施前被 LED 照明替代的 i 型號(hào)照明平均照度，單位為勒克斯（lx）；m-照明區(qū)域。

　　由項(xiàng)目的基準(zhǔn)能耗量計(jì)算其基準(zhǔn)碳排放量

　　式中：ERba-LED 照明項(xiàng)目年溫室氣體減排量，單位為噸當(dāng)量二氧化碳（tCO2e/MWh）EFCO2-電網(wǎng)排放系數(shù)，按當(dāng)年國家發(fā)改委頒布的中國區(qū)域電網(wǎng)排放因子選取，單位為噸二氧化碳每兆瓦時(shí)（tCO2e/MWh）。

　　根據(jù)實(shí)施項(xiàng)目實(shí)際情況，該項(xiàng)目不考慮光源和附屬電子電路分開，實(shí)施前功率根據(jù)其照明燈平均額定功率計(jì)算；照明燈全年平均運(yùn)行時(shí)間可以選取固定值，也可采用抽樣方法進(jìn)行選取，該項(xiàng)目年平均運(yùn)行時(shí)間選取 10 小時(shí)；根據(jù)照明燈具對(duì)應(yīng)的具體照度，計(jì)算基準(zhǔn)線碳減排量如下：

　　=（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

　　據(jù) 2013 年國家發(fā)改委頒布的中國區(qū)域電網(wǎng)排放因子，因?yàn)樵摴�廠位于華北地區(qū)，電網(wǎng)組合邊際排放因子取平均值 0.7605tCO2e/MW，得到：

　　=3.60×105×0.7605/1000=273.78tCO2e

　　(2)項(xiàng)目碳排放量計(jì)算

　　項(xiàng)目耗能量用下述公式計(jì)算

　　Era-LED 照明項(xiàng)目實(shí)施后年能耗，單位為千瓦時(shí)（kWh）

　　Qra，i-i 型號(hào) LED 燈的數(shù)量，單位為盞；

　　Pra，i-i 型號(hào) LED 燈的輸入功率，單位為千瓦（kW）；

　　Tra，i-i 型號(hào) LED 燈年平均運(yùn)行時(shí)間，單位為小時(shí)（h）；

　　i-LED 型號(hào)；

　　n-LED 型號(hào)的數(shù)量。

　　注 1：全年平均運(yùn)行時(shí)間可以選取固定值，或者采用抽樣方法來確定。

　　注 2：對(duì)于 LED 光源和附屬電子電路需要分開的，可由公式計(jì)算：

　　Prag，i-被 LED 照明替代的 i 型號(hào)照明光源平均功率，單位為千瓦（kW）；

　　Praf，i-被 LED 照明替代的 i 型號(hào)照明附屬電子電路平均功率，單位為千瓦（kW）

　　項(xiàng)目碳排放量計(jì)算：

　　式中：ERra-LED 照明項(xiàng)目年溫室氣體減排量，單位為噸當(dāng)量二氧化碳（tCO2e/MWh）EFCO2-電網(wǎng)排放系數(shù)，按當(dāng)年國家發(fā)改委頒布的中國區(qū)域電網(wǎng)排放因子選取，單位為噸二氧化碳每兆瓦時(shí)（tCO2e/MWh）。

　　根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況及參數(shù)，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 照明燈替換項(xiàng)目泄露量

　　項(xiàng)目泄漏量 L=0

　　（4）照明項(xiàng)目的年減排量

　　式中：ER-LED 照明項(xiàng)目年溫室氣體減排量，單位為噸當(dāng)量二氧化碳（tCO2e/MWh）

　　ERra-LED 照明項(xiàng)目基準(zhǔn)線年溫室氣體排放量，單位為噸當(dāng)量二氧化碳（tCO2e/MWh）ERba-LED 照明項(xiàng)目溫室氣體年減排量，單位為噸當(dāng)量二氧化碳（tCO2e/MWh）本項(xiàng)目中安陽鄉(xiāng)路燈照明改造后的年減排量

　　273.78-77.12-0=196.66 tCO2e以安陽鎮(zhèn)為例，計(jì)算其余城區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)路燈改造和新建后碳減排量如表 1。

　　4、結(jié)束語

　　本文簡要介紹了 LED 照明路燈的節(jié)能減排潛力，并通過項(xiàng)目案例，借鑒現(xiàn)有溫室氣體排放核算方法，對(duì)具體 LED 照明路燈改造項(xiàng)目碳減排量進(jìn)行了簡化核算，可以得出結(jié)論，LED 路燈作為低碳產(chǎn)品當(dāng)推廣使用達(dá)到一定數(shù)量后，將會(huì)產(chǎn)生較大的減碳效益。中國的路燈總數(shù)很龐大，且以較快的速度繼續(xù)增長，且 LED 路燈的技術(shù)也日趨成熟，未來憑借其綠色環(huán)保、高效節(jié)能的優(yōu)勢(shì)，必將作為節(jié)能先鋒普遍應(yīng)用于路燈的節(jié)能改造中，從對(duì)照明領(lǐng)域的節(jié)能減排做出重大貢獻(xiàn)。