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照明能源消耗巨大,效率有待提高
根据中国电力企业联合会2013年最新报告,2013年全社会用电量为5.32万亿千瓦时、同比增长7.5%。中国照明学会和华通人公司的调查研究表明,2013年道路照明用电量占全部照明用电量的29%,约占全社会用电量的9%,位居各领域照明用电量之首。
图表 13:中国2013年各领域照明用电量分布
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传统路灯一般以钠灯为主,能耗高且耗损大,而LED路灯可以降低耗电量,综合节能率可以达到50%以上,如果再经由智能改造,LED的综合节能率可以达到70%以上。
国家统计局数据显示,中国2015年发电量为5.618万亿千瓦时。假设道路照明用电量占9%,那么就是5056亿千瓦时。考虑到我国城市道路智慧照明工程的渗透率还很低,如果我国路灯全部经过智能改造,以20%平均节电率计算,则每年可节约电量超过1000亿度电。从节能的角度来看,我国政府有强烈的动力实施智能路灯改造。
3. 智慧照明技术比较和效益分析
3.1电力载波和ZIGBEE通讯
在城市智慧路灯控制领域,GPRS + ZigBee和GPRS + 电力线载波通信的方式是两种主流的技术。
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图表 14:路灯控制技术优缺点比较
图表15:技术结构图
其中,GPRS 技术适用于远距离的传输,ZIGBEE和电力线载波技术适用于短距离组网的应用,如果把这两种技术结合起来,可充分利用各自的优势。GPRS技术负责远距离(监控中心与现场)的数据传输,而ZIGBEE和电力线载波技术则负责子网(集中控制器至单灯控制器)内节点的数据采集。对于采集点分散、采集环境恶劣而对实
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时性和可靠性要求比较高的场合,这种组网方式很合适。
城市智慧照明系统中,由于传输的数据量不大,ZigBee、电力线载波技术等都被应用于路灯的控制和管理。 电力线载波技术通过电线传输数据,方便快捷,但传输距离短、信号损失大、脉冲干扰严重;而ZigBee技术具有低成本、低功耗、组网灵活等优点,但对动态环境的适应性、稳定性稍差。
图表 16:电力线载波与ZigBee技术比较
目前在城市公共照明单灯智能化监控领域,电缆线载波通信是底层通信技术的主流方向,在实际应用中约占90%的比例,并且保持不断增长的趋势,ZigBee技术也有一定应用,约占近10%的市场份额,其它技术应用较少。
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3.2 城市道路智慧照明建设效益明显
通过一组数据对比,可以清晰看到节能效果。以250w的高压钠灯为例,应用城市智能道路照明控制系统后,单盏灯每天亮12个小时,每天晚上6点至8点,10点至12点功率降至70%,凌晨12点至6点功率降至30%。按照1元/千瓦时,每年每盏灯可以节约费用约800元,每年每10万盏灯可节约费用近8000万元。
图表 17:节能效益(单盏路灯)
城市道路智慧照明系统不仅提高运维效率,同时降低维护成本,减少费用支出。以某市为例,采用城市道路智慧照明系统后,运维成本一年减少了56%。
图表 18:运维巡检方式对比
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