火力发电厂照明系统节能优化的探讨.doc

1、火力发电厂照明系统节能优化的探讨【内容摘要】：本文依据绿色照明的概念，提出绿色照明是节能优化的的有效手段，采用高光效灯具，合理的配线减少线路损耗，适当的照明控制方式以达到绿色照明的效果，降低厂用电率，改善照明环境和质量，减少环境污染。 关键词：绿色照明； 节能； LED 中图分类号： TE08 文献标识码： A 文章编号 绿色照明 1.1 绿色照明的概述 绿色照明是指通过提高照明电器和系统的效率，节约电能；减少发电排放的大气污染物和温室气体，保护环境；绿色照明是美国国家环保局于上个世纪 90 年代初提出的概念。完整的绿色照明内涵包含高效节能、环保、安全、舒适等 4 项指标，不可或缺。安全、舒适

2、指的是光照清晰、柔和及不产生紫外线、眩光等有害光照，不产生光污染。 1.2 绿色照明的宗旨 1.2.1 节约能源 人工照明主要来源于由电能转换为光能。据国际照明委员会(CIE)估测，16 个发达国家 2000 年的照明用电量占总电量约为 11%，年人均照明用电量约为 1200kWh，我国的照明用电量约为发电量的 10%12%，但我国人均照明用电量平均只有 180kWh。 1.2.2 保护环境 节约电能，相当于减少气体污染。经专家测算，1996-2004 年，中国绿色照明工程累计节电 450 亿千瓦时,相当于 900 万千瓦的装机规模,相当于减少二氧化碳排放 1300 万吨。由此可见，照明节电仍

3、然是我国节能节电工作的重点。 1.2.3 提高照明品质 节约能源和保护环境必须以保证照明质量为前提，创造有益于提高人们生产、工作、学习效率和生活质量，保护身心健康的照明，为达此目的，采取高光效的光源、灯具和电器附件以及科学合理的照明设计是至关重要的。 2 照明节能原则 当前国际上认为，在考虑和制定节能政策、法规和措施时，所遵循的原则是，必须在保证有足够的照明数量和质量的前提下，尽可能节约照明用电。为节约照明用电，国际照明委员会所提的 9 条原则如下： (1)根据视觉工作需要，决定照明水平； (2)得到所需照度的节能照明设计； (3)在考虑显色性的基础上采用高光效光源； (4)采用不眩光的高效率

4、灯具； (5)室内表面采用高反射比的材料； (6)照明和空调系统的热结合； (7)设置不需要时能关灯或灭灯的可变装置； (8)不产生眩光和差异的人工照明同天然采光的综合利用； (9)定期清洁照明器具和室内表面，建立换灯和维修制度。 进入 20 世纪 90 年代前后，一些国家先后制定照明节能的数量标准，对于节约照明用电在技术上立法，作为检验是否节能的评价依据。 3 绿色照明将在本工程设计中的应用 照明节能工程是一项系统工程，要从提高整个照明系统每个环节的效率来考虑。 3.1 正确选择照度标准值 在确定工程照度标准时应综合考虑视觉功效、舒适的视觉环境、技术经济和节能等因素。按照火力发电厂和变电站照

5、明设计技术规定(DL/T5390-2007)推荐的照度值主要场所的照度标准进行设计。 3.2 合理选择照明方式 3.2.1 尽量采用混合照明 在照明要求高，作业密度又不大的场所，若只装设一般照明，会大大增加照明安装功率，不节能，采用混合照明方式，即用局部照明来提高作业面的照度，以节约能源，在经济方面也是合理的。 3.2.2 采用分区照明 在同一场所不同区域有不同的照度要求时，为节电，就应采用分区照明的方式。 3.2.3 采用加强照明 在高大的建筑场所采用一般照明与加强照明相结合的方式，在上部设一般照明，在柱子或墙壁装壁灯照明，比单独采用一般照明节能。 3.2.4 采用高强气体放电灯(HID 灯

6、)的间接照明 因 HID 灯光通量大、发光体积小，在低空间易产生照度不均匀和眩光。利用灯具将光线投向顶棚，再从顶棚反射到工作面上，没有照度不均匀、眩光和光幕反射等问题，照度质量提高，也不失为一种节电的照明方式。 3.2.5 在局部设备上装灯 照明灯具也可安装在设备上，近距离照射，可提高照度，也是一种节能方式。 3.3 采用高光效的照明光源 光源光效由高向低排序为低压钠灯、高压钠灯、金属卤化物灯、三基色荧光灯、普通荧光灯、高压汞灯、卤钨灯、普通白炽灯。 除光效外，当然还要考虑显色性、色温、使用寿命、性能价格比等技术参数指标合适的基础上选择光源。为节约电能，合理选用光源的主要原则如下： 3.3.1

7、 用节能灯代替白炽灯 一般情况下，室内外照明不应采用普通照明白炽灯，在特殊情况下需采用时，不应采用 100kW 以上的白炽灯泡。 紧凑型荧光灯又称单端荧光灯，简称节能灯。节能灯光色好，显色性强；光效高是白炽灯的 5-7 倍；寿命长是白炽灯的 5 倍，平均使用寿命在 5000 小时以上，在低电压情况下能启动照明，无噪声和光线闪烁。节能灯的镇流器为电子式。表 3-1 为紧凑型荧光灯取代普通照明白炽灯的结果比较。 表 3-1 紧凑型荧光灯取代普通照明白炽灯的比较 (取代后照度相同) 3.3.2 选用细管(26mm)T8 或 T5 直管形荧光灯或紧凑型荧光灯 细管径直管形荧光灯光效高、启动快、显色性好

8、。36W26mm(即 T8管径)细管荧光灯是国际上公认的标准管型。由于灯管变细，在灯具内控光容易，灯具效率可提高，三基色 T8 细管荧光灯，其光通量比普通型增加 30%；36W 达 3200lm,额定寿命为 9000 小时，节能效果更为明显。因此，T8 灯管是工程设计中的各类控制室和电子设备间的主要光源，通过经济技术比较，尽可能选用更先进节能的 T5(14W16mm)灯管作为光源，电厂辅助建筑物照明尽量采用细管荧光灯。 3.3.3 优先选用高光效、长寿命的金属卤化物灯和高压钠灯 金属卤化物灯具有光效高、寿命长、显色性好等特点，特别适用于有显色性要求的高大(高于 6m)厂房。采用高压钠灯光效更高

9、，寿命更长，价格较低，但其显色性差，可用于辨色要求不高的场所。 电光源按发光原理可分为两类。一类是热辐射电光源,另一类是气体放电光源, 现在国内常用的有白炽灯、荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯等，几种常用电光源的主要特性如表 3-2。 表 3-2 常用光电源主要特性 通过表 3-2 可看出:a)高压钠灯分辨率高，透雾性强，光色柔和，而且光效最高，寿命最长，其发光效率在国内现有的光源中是最高的，是高压汞灯的 5 倍，是白炽灯的 7 倍，平均使用寿命在 10000 小时以上，可是显色性不佳，因此是光色和显色性要求不高的场所的首选光源，适用于电厂煤场、码头、厂区道路以及户外平台，楼梯照明等场所。 b)

10、金属卤化物灯光效高，发光效率在 75105lm/W 之间，是白炽灯的 6 倍；寿命长，平均使用寿命在 8000 小时以上，光色好，显色指数为80，发出的光线接近于日光色，综合指标好，是光色和显色指数要求较高的仪表装配车间、汽机房以及高大的辅助车间等场所的理想光源。 3.4 采用高效节能照明灯具 根据需要选用配光合理、反射效率高、耐久性好的反射式灯具。 3.4.1 选用高效灯具 在满足眩光和配光要求条件下，绿色照明要求的高效优质照明灯具的效率应满足以下推荐值： 表 3-3 荧光灯灯具效率最小值 表 3-4 高强气体放电灯具效率最小值 常规道路照明灯具不应低于 70%、泛光灯具不应低于 65%。

11、因此对于没有防护要求的较清洁的场所，如生产办公类和生活类的辅助建筑物应选用高效格栅灯具；对于有防护要求的场所如锅炉本体、输煤系统、煤仓层、灰库应采用透光性能好和反射率高的三防灯，以保证有较高的效率。 3.4.2 选用控光合理的灯具 根据使用场所条件，采用控光合理的灯具。如蝙蝠翼式配光灯具、块板式高效灯具等，块板式灯具可提高灯具效率 5%20%。 3.4.3 选用光通量维持好的灯具 选用涂二氧化硅保护膜、反射器采用真空镀铝工艺和蒸镀银光学多层膜反射材料以及采用活性碳过滤器等，以提高灯具效率。 3.4.4 选用灯具光利用系数高的灯具 使灯具发射出的光通量最大限度地落在工作面上，利用系数值取决于灯具

12、效率、灯具配光、室空比和室内表面装修色彩等。 3.4.5 选用不带附件的灯具 灯具所配格栅、棱镜、乳白玻璃罩等附件引起光输出的下降，灯具效率降低约 50%，电能消耗增加，不利于节能，因此优先选用敞开式直接型灯具。 3.5 采用节能的灯用电器附件 常用的灯用电器附件有：镇流器、启辉器、触发器及电容器。 镇流器的能耗一般占到整个灯具能耗的 20%30%。常用的镇流器一般分为电感式镇流器和电子镇流器两大类，电感式镇流器又分为传统型和节能型两类。现将各种镇流器进行比较，如表 3-5 所示。 表 3-5 节能型电感镇流器与电子镇流器的性能比较 通过比较可见，工程照明设计应该在功率 25W 时使用节能型的

13、电感镇流器，而在功率 25W 时使用电子镇流器代替传统的电感镇流器。 3.6 照明设计的改进 照明设计不但包括选择光源、灯具和附件，还包括了照度、照明方式和开关设置，因此，照明设计的优劣对 照明节能起着决定的作用。 3.6.1 限制眩光，提高照明舒适度 眩光是指在视野内由于亮度分布或范围不适宜，在空间或时间上存在着极端的亮度对比，引起不舒适和降低目标可见度的视觉状况。 在厂房照明设计中重点要解决的是直接眩光。解决眩光的办法首先考虑采用块板灯的遮光角为 24，能够满足限制直接眩光的要求；另外块板灯的悬挂高度可定为 5.56m，也能满足限制直接眩光的要求。 对于电厂的集控室来说，在室内不宜采用大面

14、积发光顶棚，在安装局部照明时，不要采用下射式或斜射式灯具,防止强烈的光线在桌面上形成反射眩光和光幕反射；灯具宜用面积大、亮度低、扩散性较好的材料,在顶棚上的灯具不宜设置在工作位置的正前方,灯具应设在工作区的两侧，并使灯具的长轴方向与水平视线相平行,以减少眩光；布置顶棚上的一般照明灯具时要注意对显示器屏幕形成的角度, 宜用荧光灯或大面积光线柔和的照明灯具，同时限制灯具在与其下垂线成 50角以上的亮度不得超过 200cd/m2。 3.6.2 合理的配置、减少配电线路的损耗 气体放电灯配电感镇流器时，设置电容补偿，以提高功率因数到0.9，将使线损减少，在配线时应根据计算合理的选择导线截面。 优化配电

15、方式，把单相改为三相四线供电，线损可以比原来下降75%80%，在较长的照明线路中采用三相四线，例如道路及输煤栈桥等照明回路；另外过高的电压将使照度过分提高，会导致光源的使用寿命降低和能耗过分增加，不利于节能；而过低的电压，使照度降低，影响照明质量。照明灯具的端电压不宜大于其额定电压的 105%，一般工作场所不宜低于其额定电压的 95%。 三相配电干线的各相负荷宜分配平衡，最大的相线负荷不宜超过三相负荷平均值的 115%，最小相线负荷不小于平均值的 85%。 3.6.3 合理的照明控制方式 采用合理的照明控制方式是实现节能的重要手段，主要考虑了以下几点： a）采用智能灯光控制器，通过节能控制模块

16、和能量优化算法,使灯具工作在最佳状态。根据实际需要，可通过远程监控网络、现场控制台控制设置智能灯光控制器。 b）采用照明开关集中控制与就地控制相结合的方式。室内开关的数量和位置要适当，以便根据需要开灯或关灯；一般办公室均应一灯一个开关，对那些房间大，人员集中的场所集中控制；照明开关按车间工段分区设置，近窗的照明单独设开关；房间如有两个以上出口，则设置多控开关。 c）锅炉本体、道路等场所的户外照明采用集中控制和采用同步降低光通量的方法，它是在灯具线路中加入控制模块，既保证了照明的功能性又达到节能的目的。 d）在走廊和楼梯间采用声控、光控或复合型的控制。 4 合理应用新型节能光源 随着新能源的不断

17、出现，太阳能路灯和 LED 光源已经走进我们的生活和工作中，这两种节能光源也逐步在电厂照明中成为新一代节能环保的绿色光源。 4.1 太阳能路灯 4.1.1 太阳能路灯的优点 太阳能路灯是近几年新型的节能灯具，它具有一次性投资、无长期运行费用、安装方便、免维护、使用寿命长、环保等特点。 4.1.2 太阳能路灯目前存在的问题 太阳能电池的转换率较低只有 17%左右、太阳能光伏系统的效率低、太阳能路灯的光源目前都采用 LED 光源，LED 光源整体光通量并不高及目前价格昂贵。在电厂中大量采用还在探讨和实验过程中。 4.2LED 光源 LED（Lighting Emitting Diode ） ，又称发光二极管。LED 的特点是寿命长、光利用率高、耐振、温升低、低电压、显色性好和节电。适用于装饰照明、建筑夜景照明、标志、应急照明等。