哈工大电子电工学论文——绿色照明(姜三勇)

关于绿色照明电源

摘要：阐述了绿色照明的经济效益和环境效益，世界主要发达国家及中国绿色照明计划及进展，论述了国内实施绿色照明计划存在的问题及主要技术措施。

关键词：绿色照明，经济效益，理论模型，技术措施

一、“绿色照明“的提出及发展现状

“绿色照明”概念的提出源于上世纪九十年代初的美国,1991 年美国环保局 (EPA)提出了一项提高照明用电效率、节约电力、减少空气污染的行动计划 , 被形象地命名为“绿色照明计划”。其主要做法

是以政府与私营单位签订自愿协议的方式 , 在任何有成本效益的地方用高效节能照明器具替代传统低效

的照明器具 , 采用科学的照明设计和照明控方法 , 提高照明用电效率和照明质量。作为当时一项独具特色的节能行动计划 , “绿色照明”在美国取得了前所未有的成功 , 很快得到了国际社会的广泛认可

和积极响应。从此 , “绿色照明”一词即成为照明节电的代名词。“绿色照明”经历了二十多年的探

索和实践 , 现在已在全球范围内产生了巨大的经济效益和社会效益 , 被国际社会视为推动节能、保护环境的最有效措施。【1】

1996 年EPA 与美国能源部(Department ofEnergy, 简称DOE) 联合起来推广经能源之星标志认证的

产品, 认证范围也逐渐扩大到包括新建房屋、商业与公共建筑、民用空调设备、办公设备、照明系统和其他家电等。随着能源之星发展成为一个系统的建筑节能计划, 绿色照明(Green Lighting) 和所有经认证

的产品都使用新的标志———能源之星。这一标志

使消费者和商家更易于识别具有节能和环保功能的产品和服务。《能源之星建筑指南( Energy Star BuildingManual) 》指出, 如果美国所有消费者和厂商都使用经能源之星认证的产品和建筑节能升级方案, 那么美国每年用于能源消费的支出可节约2 000 亿美元。除了经济上的效益外, 能源之星的作用还体现在减少污染和保护大气等方面。能源之星自实

施以来, 已减少了640 万t 碳化合物的排放,

并节约了316 亿kWh 的电能。

目前, 欧洲住宅照明耗电90TWh , 预计

存在30 % 的节电潜能。在德国汉堡, 启动了

一项计划,“为了气候环境, 更新照明设施,

在一些公共大楼,例如中学、大学、公厕、隧

道、剧院、博物馆等更新照明设施, 如用钠

灯更换隧道的荧光灯, 在法国的连锁超市,

用T5 更换400W 的汞灯, 在意大利的连锁超

市中安装电子镇流器, 根据天然采光进行调

光控制, 在一些超市安装T5 , 照度由900lx 减至700lx 。在荷兰, 安装可调光电子镇流器, 采用天然采

中国绿色照明工程从1996 年启动至今,也取得了不小的成绩：专家测算,1996—2005 年,中国绿色照明工程累计节电590 亿千瓦时,削减大量电网峰荷,相当于减少二氧化碳(碳计)排放1700 万吨,减少二氧化硫排放53 万吨。同时中国绿色照明工程还带动了社会公众节能减排意识的提高。2008 年和2009 年共补贴推广节能灯超过2 . 1 亿只，两年实际推广数量是原计划1 . 5 亿只的140％。我国城市居民家庭节能灯普及率已接近9 0 % ，大型公共建筑节能灯普及率超过9 0 % 。通过高效照明产品的推广措施，广大群众不仅照明节电意识显著提高，节能减排的社会意识和参与意识也明显增强。【2】

二、绿色照明灯的经济效益分析

但事实上绿色照明工程实施的进度和效果取决于节能明产品推广应用的范围和速度 ;而节能照明产品能否广泛、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。

消费者购买高效节能照明产品一般会产生两

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。可明确哪种节能照

明产品更经济合理 , 更容易被消费者接受采用。

㈠、寿命周期成本分析寿命周期成本 (LCC)是购买产品价格(PC)与使用产品成本(OC)之和。寿命周

期成本按公式(1)计算得出 : LCC = PC +OC = PC +

式中 :LCC——寿命周期成本 ;

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f年的使用成本。包括电费和换光源的费用;

r——折现率;

N——寿命周期(以年计)。

(1)式中各参数说明如下:

①、灯具的寿命一般为 5 ～ 10 年;电感镇流器的寿命为10年;电子镇流器的寿命为5 ～ 10年;光源的年寿命计算:N = L BHY(年),式中:L—光源的寿命(小时);BHY—每年的光源燃点时间(小时)。②、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

在同样的货币价值越低。

㈡、投资回收期成本分析

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)：

PAY = (2)

式中 :PAY ——投资回收期,(年);

△PC ——增加的购买价格,(元);

△E ——年节约用电的费用,（元);

△LRC ——每年换光源减少的成本,(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 ,就要花更多的钱来使用他。因而该产品就丧失了市场的价值。在回收期的公式中灯成本和电费是不考虑折现因素的。

㈢、节能成本分析

节能成本是在产品使用寿命期间,在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):

CCE = (3)

式中 :CCE ——节能成本;

△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;

CRF = l PWF

PWF ———现值系数。

PWF=

式中 :n——寿命(以年计), 节能成本的单位是每千瓦时元(元 kWh)。

节能成本值不取决于目前的电费价格或未来预期的电费价格 , 只和节能产品的价格增量与能效水平(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