绿色照明规划的内涵研究

杨 洋，杨艳梅，骆玉洁，刘 毅，梁 峥

(中国城市规划设计研究院 城市照明规划设计研究中心，广东 深圳 518000)

引言

随着经济社会的快速发展，城市照明作为展示城市夜间形象的重要手段，受到广泛重视。然而，城市照明建设和管理存在粗放化、无序化形势，夜间光污染、光干扰情况日益突出，并已成为全国城市较为普遍的问题[1，2]。其重要原因之一是照明规划未充分发挥引领和控制作用，对绿色节能重视不足、规划内容难以落地、评价标准不明确，或存在片面化管控情况，亟需对绿色照明规划内容进行科学规范，进而因城施策。

绿色照明是夜间生态文明的集中表现。目前国内已有学者从绿色照明规划评估体系[3]、照明环境影响评价[4]、道路照明绿色节能[5]、绿色照明工程实施[6]、建筑室内绿色照明评价方法[7，8]等方面展开研究，但较少有对城市绿色照明规划内涵的深入研究。本文结合部分市(区)照明规划项目，对总体规划层面的城市绿色照明规划进行研究和总结，挖掘绿色照明规划内涵，指导规划的实践。

1 研究框架

基于“安全、舒适、节能、环保、经济”的理念，我们从科学管控和创新技术两个方面提出绿色照明控制原则和落实措施等，最终形成合理的指标体系，实现绿色照明动态跟踪评价。

科学管控包括功能照明控制和景观照明指引，主要从照明质量、照明模式、安全环保、经济性等角度出发，根据城市实际情况，确定功能照明刚性控制要求和景观照明推荐控制指引。创新技术包括清洁能源应用、智能照明应用和智慧照明应用，主要从新能源和新技术等角度出发，提升城市照明自动化水平、主动节能能力和管理精细性。

图1 技术路线Fig.1 Technical route

2 科学管控

2.1 功能照明控制

1)亮(照)度控制。应针对不同等级道路，提出亮(照)度维持值、均匀度维持值、亮灯率等照明质量控制指标。道路照明的重要目的是保障行人和驾驶员的夜间安全，等级越高的道路平均车速快、通行能力更强、驾驶员的视距更长，照明质量要求应越高。

亮(照)度维持值在需求和节能的约束下合理选取，避免亮度过高，突破功率密度的上限值。均匀度维持在合理值，不至引发过度视觉疲劳。由于部分灯具坏损、眩光或光衰严重，驾驶员因此忽视路面障碍物，易引发严重的交通事故，所以道路亮灯率也是重要的刚性控制指标，故障灯具可结合智能照明控制系统集中统计，并自动分配计划维修。

2)眩光控制。应针对机动车道、非机动车道、人行道和公共活动空间照明，提出眩光控制措施。机动车道应控制眩光干扰，随着道路等级提升，眩光控制要求应提高，城市快速路和主干路必须采用截光型灯具，其余等级道路根据车流情况，明确眩光控制措施和指标。非机动车道、人行道和公共活动空间中行人和车辆行驶速度较慢，结合场所及周边环境氛围合理确定眩光控制措施和指标，尽量避免光源直射人眼和向天空漫射。

3)功率密度控制。城市照明应执行严格的功率密度控制，必须提出机动车道功能照明功率密度标准。《城市道路照明设计标准》[9]对机动车道功率密度有详细的规定。规划结合照明光源选择、车道数量确定功率密度控制值，如广泛采用发光二极管(LED)光源照明可适当降低功率密度控制取值，但不得高于国标中的限值。

2.2 景观照明指引

1)亮度指引。应结合城市空间结构、用地性质和功能分区，形成城市景观照明亮度分区，并提出不同分区的建、构筑物泛光照明亮度平均控制值。

建、构筑物泛光照明亮度标准值可根据城市规模、亮度分区和建、构筑物饰面材料等综合选取。总体规划层面控制的重点是识别城市山体、防护绿地等生态区域，限制生态区景观照明建设，明确负面底线。对于城市商业商务区、核心区等夜间高亮度区域，考虑到地标夜景集中塑造，预留适度弹性空间。

图2 珠海景观照明亮度分区图Fig.2 Landscape lighting brightness partition of Zhuhai

《珠海市夜景景观规划》对珠海市景观照明亮度分五区控制，充分平衡城市夜间活力营造与天然暗环境保护。一区为暗夜保护区，主要为山体、水体等非建设用地，禁止景观照明，以天空光、月光和星光构成夜景基底；二区为低环境亮度区，主要为村庄、农林用地和湿地，平均亮度控制在10 cd/m2以内，以自然光为基底，点缀人工光；三区和四区为中环境亮度区；五区为高环境亮度区，主要为商业商务等城市核心建设区(如横琴等)，平均亮度控制在25 cd/m2以内。

2)照明模式指引。宜根据城市(区)定位、历史文化资源等情况，对景观照明载体进行分类分级，并提出不同时段的照明模式指引。景观照明模式控制可通过城市景观智能照明控制系统中的分回路控制实现，重要景观载体照明宜纳入政府集中控制，建筑景观照明宜设置节能模式。

《南京南部新城照明专项规划》将主要照明载体分为高度地标、文化地标、一般载体和其他载体四类，并分别提出照明模式控制策略(如表1所示)。

3)LED显示屏、标识照明指引。应根据城市不同区域用地性质、人流量和活跃度，对LED显示屏和广告标识设置进行分区指引，提出设置形式、亮度和开关时间控制指引，明确禁止设置区。

LED显示屏是城市照明高度敏感的设施，其设置区域、位置、朝向、亮度和动态等必须受到严格控制，应与建筑物照明统一，做到主次分明、整体协调，避免无序、泛滥设置。根据城市景观照明亮度分区，确定不同环境区域、不同面积广告标识照明的平均亮度最大允许值，应严格控制眩光和上射光通比，不宜采用裸露或直接投射的灯具。楼宇和指示标识宜采用暖白或暖黄光，慎用红光。除城市中心区、商业商务和文化娱乐区外，不应设置剧烈动态的广告标识照明。

《南京南部新城照明专项规划》将城区分为LED显示屏普通设置区、限制设置区和禁止设置区。普通设置区是机场跑道周边商业商务等城市核心区，夜间背景环境亮度高，LED显示屏能与周边光环境较好协调。禁止设置区包括朝向居住、公共服务设施和生态的区域，LED显示屏易对市民夜间休息和动物栖息造成不良影响(如图3、图4、表2所示)。

图3 南京南部新城LED显示屏设置控制图Fig.3 LED display settings control of Nanjing Southern District

图4 南京南部新城夜景效果图Fig.4 Nightscape presentation of Nanjing Southern District

4)重大光敏感区照明指引。应确定城市重大光敏感区范围和照明策略、光污染的控制范围和标准，提出光污染的控制指引。

重大光敏感区包括自然保护区、生态涵养区、天文台等，应明确照明亮度、光色、动态光、开关时间、上射光比例和亮度平衡[10]等，严格控制对生态环境的影响。规划应识别城市可能存在的重大光污染源，如大功率探照灯、大型媒体立面和激光灯等，从开关时间、亮度、声音、眩光控制水平、光源闪烁度等方面提出管理措施，降低对居民和生态环境的不良影响。

表1 南京南部新城景观照明模式控制策略Table 1 Landscape lighting mode control strategy of Nanjing Southern District

表2 南京南部新城LED显示屏设置控制策略Table 2 LED display settings control strategy of Nanjing Southern District

《南澳街道照明规划》对深圳西涌天文台周边照明提出控制指引(图5)。西涌天文台属深圳市重大光敏感区，位于政策区划规定禁止照明建设区内。目前，西涌天文台光干扰主要来自东西涌区域景观照明和南面的渔船作业灯光，规划西涌天文台1 km半径范围功能照明维持低亮度，必须采用截光型灯具，禁止景观照明建设。2 km半径范围功能照明必须采用截光或半截光灯具，允许商业区适度的景观照明建设，禁止动态光，灯具上射光通比不得超过5%。南澳街道禁止建设探照灯，规划提出相应的整改计划。

图5 深圳西涌天文台周边照明控制Fig.5 Lighting control around Shenzhen Sai Chung Observatory

3 创新技术

3.1 清洁能源应用

应结合城市能源规划，分析各类清洁能源禀赋，针对城市不同区域功能属性和环境条件，划定清洁能源开发强度，明确清洁能源的应用策略和途径，因地制宜地推进分布式能源和微网在城市照明中的应用。

能够直接支持城市照明的清洁能源主要包括太阳能、风能和生物质能等。由于光伏和风电受天气影响明显，普遍存在波动性，其应用范围应结合城市(区)具体条件确定，对稳定性要求高的场所照明不采用，可采用多能互补或与市电互补方式。

对于太阳能资源禀赋优良的区域，鼓励构建涵盖LED照明、电动汽车充电桩、储能设施、小型光伏发电的街区尺度交流或交直流混合微网，建设具备能源双向流动能力的微循环系统，实现清洁能源自发自用、余电上网、就近消纳。

《坪山中心区城市照明详细规划》结合深圳市光伏资源条件，确定太阳能适度开发的基本策略，彰显中心区深圳东北门户、智造新城的特质，提出坪山半月环公园“太阳能屋顶计划”，公园内售货亭、公共厕所、景观小品、文化展廊和停车棚顶部宜建设太阳能薄膜发电系统，因地制宜建设太阳能庭院灯和太阳能草坪灯，构建交直流混合微网，发电用于公园照明及电动汽车充电等需求(图6)。

图6 深圳坪山半月环公园微网结构示意图Fig.6 Schematic drawing of Shenzhen Pingshan half-moon park microgrid

3.2 智能照明应用

宜建立城市级智能照明管理中心和区级控制分中心，明确智能照明系统的组成、功能，提出分区、分级和分时的节能控制策略。

随着大数据、云计算、窄宽带物联网、移动互联网技术的快速发展，根据城市实际情况，确定智能照明管理平台建设的必要性，划定市、区级智能照明管理中心的功能。从功能和景观照明角度出发，明确智能照明系统的组成和控制功能，针对城市不同区域的路灯、景观灯等提出分级分时、单灯(或回路)可控、功率可调的控制策略，实现系统性节能降耗。相关研究成果预测，在全国范围内扩大道路照明智能化控制，每年能带来2.35%的节电率[11]。

《前海灯光环境专项规划》秉承世界标准、前海特色，提出建设区级智能照明控制管理中心。在平台建设前期，及时将已建、新建照明的控制端纳入进来，同时预留未来的控制接口。整合城市信息模型(CIM)和智能照明控制系统，形成新型智能照明管理控制平台，具备城市夜景全景仿真展示和实时控制功能。具体而言，在功能照明方面，将具备经纬时控、智能调控、全景演示、远程管理、故障检测、主动告警、运行数据统计分析、能耗监测、维护任务调度及资产管理规划等功能。在景观照明方面，将具备模式控制、分回路控制、分时控制、全景展示、故障诊断和报警、能耗监测、维护任务调度及资产管理规划等功能。

3.3 智慧照明应用

宜结合城市战略定位、规模和空间布局，识别智慧照明适建区，确定不同区域智慧路灯的功能、服务半径和建设形式，提出智慧照明和其他智慧城市系统的联动功能。

智慧照明近些年来发展迅速，已成为智慧城市重要的组成部分，是提升城市照明品质、转变发展方式的重要抓手，在各地有大量的建设实践[12]。智慧照明建设应因城施策，功能切忌贪多求全，适建区选择应科学合理，兼顾经济性和实用性。由于城市不同区域的功能需求和智慧路灯服务半径存在差异，规划宜因地制宜分析，得出智慧照明建设指引。

《深圳前海灯光环境专项规划》提出前海合作区智慧路灯全面覆盖，并采用分区策略模式。智慧路灯将在智能路灯的基础上，增设无线局域网覆盖、信息发布、集成电动汽车充电、安防监控、市政设备巡检等功能。考虑第五代移动通信技术(5G)的到来，移动站址平均布置半径大幅减小，缩短至200～300 m，智慧路灯未来将成为搭载微基站的重要载体。规划要求前海示范区内的8 m以上高度的灯杆均应预留基站安装位置，高杆灯(高度≥15 m)挂载微基站。智慧路灯是城市信息采集和反馈发布的重要载体，与其他智慧系统联动能发挥智慧城市整体功能。规划探讨智慧照明与环境监测、市政设施、安全消防等联动，实现环境信息采集和发布、窨井盖监测、人流量监测和危险源预警功能等(如图7、表3所示)。

表3 深圳前海合作区智慧照明分区策略模式Table 3 Intelligent lighting strategy in every district of Shenzhen Qianhai Area

4 指标体系

应从照明质量、节能与能源利用、节材与材料资源利用、安全、环境保护和运营管理等方面[13]构建绿色照明评价指标体系，宜包括约束性和指引性指标。

城市绿色照明是动态发展的过程，应建立科学的城市绿色照明指标体系，实现滚动评价和阶段性总结。结合城市定位、发展规模、发展阶段、区位等合理确定指标体系，体现地域特色性和前瞻性，引领绿色照明持续健康发展。强制性指标是指在国家和地方标准约束下，在城市(区)照明规划设计、实施和运维过程中应当严格遵循的指标，必须严格把关。指导性指标是突出城市(区)特色和定位的指标，不强制实施，但具备示范性意义。

《南京南部新城照明专项规划》提出适合南部新城人文绿都、智慧典范定位的绿色照明评价指标体系，并对重要性进行分类，对推进当地绿色照明实践和引领江苏省绿色照明发展具有指导意义(如表4所示)。

表4 南京南部新城绿色照明指标评价体系Table 4 Green lighting evaluation index system of Nanjing Southern District

5 结束语

绿色照明规划是一项系统性、多维度工作，不能陷入片面思维和理解，应从全局和前瞻性角度，提出城市照明规划设计、建设和运维等全生命周期的管控原则，因地制宜地利用清洁能源，积极融合科技发展，建设“互联网+城市照明”系统，在提供高质量、舒适性夜间光环境的前提下，实现城市照明低碳、安全、环保和经济。绿色照明规划体系为规划编制提供了技术性支撑，各城市(区)绿色照明规划在坚守刚性约束的前提下，应根据自身定位和条件突出特色。