铁路站场照明光源应用技术及经济效益分析

2011-01-29杜雅兰黄大鹏阮志刚徐啸海

铁路节能环保与安全卫生 2011年2期

杜雅兰，黄大鹏，阮志刚，徐啸海

(中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所，北京 100081)

照明应用技术的评估应包括五大因素:即质量寿命、光效水平、节能效果、环保减排和性价比较。照明的质量寿命取决于光源的光衰速率;照明的光效水平取决于不同铁路站场的照明效果，满足相关的技术标准;而节能环保照明产品能否广泛、迅速地被用户接纳采用，取决于其能效水平(节电能力)和能否给用户带来相应的经济利益和社会效益。

消费者购买高效节能照明产品一般会考虑两个方面的影响:一是购买成本的上升;二是使用成本的下降。衡量节能照明产品对消费者的影响程度，可以通过对其寿命周期的成本分析、投资回收期分析和节能成本的分析获得，明确哪种节能照明产品更经济合理，更容易被消费者接受采用。

1 节能效果和经济效益分析的主要参数［1］

(1)寿命周期成本

寿命周期成本(LCC)是购买产品价格(PC)与使用产品成本(OC)之和。

式中:PC——购买价格包括初始安装成本，如设备及安装人工费等;

OC——使用成本产品在整个寿命周期内考虑到折现因素后的使用成本，包括电费和寿命期内更换光源的费用;

OCt——寿命周期第t年的使用成本，包括电费和照明维修的费用;

r—折现率，折现是指节能照明产品未来(寿命周期)期间花费(节省)的货币值要低于目前同等面额的花费(节省)值，因此在计算回收投资资金时应考虑回收资金的折现率;

N—寿命周期，一般以a计算。

光源的年寿命计算:

式中:L——光源的寿命(h);

BHY——每年的光源燃点时间(h)。

(2)投资回收期成本

投资回收期是回收采用节能照明产品增加的投资所需的时间。

投资回收期是购买价格(包括安装费)的增加值与年使用的成本(包括安装)下降值的比。

投资回收期的计算见公式(2):

式中:PAY——投资回收期 (a);

△PC——增加的购买价格 (元);

△E——年节约用电的费用(元);

△LRC——每年维修费用减少的成本(元)。

如果投资回收期长于产品寿命，就说明所降低的使用成本不足以抵消增加的购买成本，用户的经济利益将受到损害，也就是说消费者买了这种产品，就要付出更高的成本，因而该产品就丧失了市场的价值。

(3)节能成本

节能成本是指在产品使用寿命期间，考虑到折现率的情况下，均以每年的成本增加值除以每年节省的电量。

节能成本的计算方法见公式(3):

式中:CCE——节能成本(元/kWh);

△PC——成本增加值(元);

△E——年节省的电量(kWh);

△CRF——每年投资资金回收率。

式中:PWF——现值系数。

节能成本值与节能产品的价格增量、能效水平(节电能力)有关，因而节能照明产品应不断改进完善，降低节能成本，才能在市场上得到消费者的欢迎。当节能成本高于用户支付的电费时，用户经济利益受损，反之，当节能成本低于用户支付的电费时，用户获得经济利益。

2 现场对比试验光源及经济效益分析

根据上海局、沈阳局目前光源使用的现状，通过对LED光源与各种既有光源进行的现场对比试验，提出了节能光源的主要技术参数，综合对比分析节能效果及经济效益。

在上海局的4个不同作业场所和沈阳局的1个作业场所进行了现场对比试验，对比的具体灯具数量及用电量详见表1。

表1 LED光源与既有光源灯具性能参数对照表

表1说明:在同一作业场所、对比灯具个数和灯具使用时间均相同的情况下，LED光源与既有光源相比，单个灯具功率小、照明用电量少，最大照度值接近既有光源甚至高于既有光源。

对产品的寿命周期、投资回收期和节能成本进行定量分析，综合对比、计算出节能效果及经济效益。部分计算参数由国家发改委能源所提供(2008版，www.shanshui.0rg/CO2/)。

(1)嘉兴站站台对比试验光源及经济效益分析

嘉兴一站台选用的两种光源对比，是将灯具数量和使用时间统一，进行节能效益分析。分别选用26盏20 W LED灯和4×18W节能灯进行数据对比。从额定功率和用电量的对比计算结果分析:在相同的时间内，节能灯与LED灯功率比为1.39，实际用电量比为2.96。

若均按 1元/kWh、CO2排放量均按 0.96 kg/kWh计算，20W LED灯比4×18W节能灯每年少用2.28万kWh;节省2.28万元用电费用，相当于节省72%的用电量，LED的寿命为50 000 h，节能灯的寿命为10 000 h，投资改造费用回收期为2.5 a;5 a可少产生22 t CO2的排放量。即 LED灯的照明效果接近于节能灯的照明效果，而LED灯的节能减排效果显著。

(2)乔司编组站灯桥对比试验光源及经济效益分析

乔司编组站灯桥选用LED灯与钠灯对比节能效果分析。选用20个185W的 LED，替换20个400W高压钠灯，同一灯桥的灯具安装高度相同，灯桥长度为160 m，灯具间隔在3～5 m左右不等，共40盏。相同工作时间的条件下，两种光源的额定功率、用电量的对比计算结果为:功率比为2.16;实际用电量比2.19。

若均按 1元/kWh、CO2排放量均按 0.96 kg/kWh计算，185 W LED灯比400W高压钠灯每年少用1.17万kWh;节省电费1.17万元，相当于节省57%的用电量，LED的寿命为50 000 h，高压钠灯的寿命为32 000 h，投资改造费用回收期为3.1 a;5 a少产生107 t CO2的排放量。即钠灯实际用电量是LED灯的两倍多，其他元件包括线路的电量损耗也稍大于LED的电量损耗。LED灯较高压钠灯具有很好的节能效果。

(3)嘉兴站候车室对比试验光源及经济效益分析

嘉兴站1号候车室选用15盏100 W LED灯与2号候车室的250 W金卤灯进行对比节能效果分析。候车室长×宽=24 m×16 m，灯具悬挂高度H=8 m(此处大于4 m);两种光源用电量比值为 1.81，输出功率比为 2.12;若均按1元/kWh、CO2排放量均按0.96 kg/kWh计算，100 W LED灯比250W金卤灯每年少用7.67万kWh;节省电费7.67万元，相当于节省63%的用电量，LED的寿命为50 000 h，金卤灯的寿命为13 000 h，投资改造费用回收期为3.1 a;5 a少产生74 t CO2的排放量。

(4)长春站候车室对比试验光源及经济效益分析

长春站第二候车室选用 LED灯与荧光灯进行对比节能效果分析。为了统一对比，选用的9W LED灯和36 W荧光灯的理论参数进行对比分析，分别选用87盏9W LED灯和36 W荧光灯进行数据对比，若均按1元/kWh、CO2排放量均按0.96 kg/kWh计算，9W LED灯比36 W荧光灯每年少用1.45万kWh;节省电费1.45万元，相当于节省77%的用电量;5 a少产生14 t CO2的排放量，LED的寿命为 50 000 h，荧光灯的寿命为13 000 h，因此，投资改造费用回收期为1.6 a。

(5)LED灯与白炽灯对比节能效果分析

根据市场调查，可选用100盏9 W LED灯和36 W白炽灯进行数据对比，若均按 1元/kWh、CO2排放量均按0.96 kg/kWh计算，9W LED灯比36 W白炽灯每年少用1.40万kWh;节省电费1.40万元，相当于节省80%的用电量，LED的寿命为50 000 h，白炽灯的寿命为1 000 h，投资改造费用回收期为1.7 a;5 a少产生13 t CO2的排放量。