高速公路路燈節(jié)能改造方案實(shí)例一、項(xiàng)目背景隨著國(guó)家“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)，高速公路作為高能耗公共設(shè)施，其路燈系統(tǒng)的節(jié)能改造成為交通領(lǐng)域綠色轉(zhuǎn)型的重要抓手。某省S101高速公路全長(zhǎng)120公里，建成于2015年，采用250W高壓鈉燈作為主照明光源，配套傳統(tǒng)時(shí)控開(kāi)關(guān)。運(yùn)行多年來(lái)，存在以下問(wèn)題：1.能耗高：全線路燈共6200盞，年用電量約1800萬(wàn)千瓦時(shí)，電費(fèi)成本超1200萬(wàn)元（按0.65元/千瓦時(shí)計(jì)算）；2.照明質(zhì)量差：高壓鈉燈光衰嚴(yán)重（5年光衰達(dá)40%），部分路段照度不足（低于GB/T____《公路照明技術(shù)條件》規(guī)定的15lux最小值），眩光指數(shù)（UGR）超標(biāo)（大于25），影響夜間行車(chē)安全；3.運(yùn)維困難：傳統(tǒng)時(shí)控開(kāi)關(guān)無(wú)法實(shí)時(shí)調(diào)整，故障排查依賴人工巡檢，平均故障響應(yīng)時(shí)間超24小時(shí)；4.壽命短：高壓鈉燈平均壽命約1.5萬(wàn)小時(shí)，年更換成本超80萬(wàn)元。為解決上述問(wèn)題，2022年該省交通集團(tuán)啟動(dòng)S101高速公路路燈節(jié)能改造項(xiàng)目，目標(biāo)是能耗下降60%以上，照明質(zhì)量達(dá)標(biāo)，運(yùn)維成本降低50%。二、改造前現(xiàn)狀分析（一）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查和計(jì)量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，獲取以下關(guān)鍵數(shù)據(jù)：指標(biāo)數(shù)值路燈總數(shù)6200盞單燈功率（高壓鈉燈）250W（含鎮(zhèn)流器損耗）日均運(yùn)行時(shí)間11小時(shí)（20:00-07:00）年用電量1800萬(wàn)千瓦時(shí)平均照度（主線）12lux（標(biāo)準(zhǔn)要求≥15lux）照度均勻度0.35（標(biāo)準(zhǔn)要求≥0.4）眩光指數(shù)（UGR）28（標(biāo)準(zhǔn)要求≤25）（二）問(wèn)題診斷1.光源效率低：高壓鈉燈的發(fā)光效率約80lm/W，且鎮(zhèn)流器損耗達(dá)15%-20%；2.控制方式落后：傳統(tǒng)時(shí)控?zé)o法根據(jù)季節(jié)、交通流量調(diào)整亮度，深夜（23:00-05:00）交通量小但仍滿負(fù)荷運(yùn)行；3.燈具老化：部分燈具反射罩氧化，光輸出效率下降20%以上；4.運(yùn)維模式滯后：人工巡檢效率低（每公里需1小時(shí)），故障處理不及時(shí)。三、節(jié)能改造方案設(shè)計(jì)（一）設(shè)計(jì)原則1.合規(guī)性：符合GB/T____《公路照明技術(shù)條件》、GB____《道路交通標(biāo)志和標(biāo)線》等標(biāo)準(zhǔn)；2.節(jié)能性：采用高效光源及智能控制，確保能耗下降60%以上；3.可靠性：燈具防護(hù)等級(jí)≥IP65，適應(yīng)高速公路高溫、振動(dòng)、揚(yáng)塵環(huán)境；4.可擴(kuò)展性：智能系統(tǒng)支持未來(lái)接入車(chē)路協(xié)同、新能源充電等功能；5.經(jīng)濟(jì)性：投資回收期≤3年。（二）照明需求評(píng)估根據(jù)路段功能（主線、互通立交、服務(wù)區(qū)）和交通流量，確定不同區(qū)域的照明指標(biāo)（表2）：路段類型平均照度（lux）照度均勻度眩光指數(shù)（UGR）主線（雙向四車(chē)道）15-20≥0.45≤25互通立交（匝道）20-25≥0.50≤23服務(wù)區(qū)（入口）30-35≥0.55≤22（三）節(jié)能技術(shù)選型1.**LED燈具替換**光源選擇：采用100WLED路燈（發(fā)光效率≥180lm/W），替換原250W高壓鈉燈。LED燈的優(yōu)勢(shì)：光效高：180lm/Wvs80lm/W（高壓鈉燈），節(jié)能率達(dá)55%以上；壽命長(zhǎng)：平均壽命≥5萬(wàn)小時(shí)（是高壓鈉燈的3倍以上）；顯色性好：Ra≥70（高壓鈉燈Ra≈20），提升夜間辨識(shí)度；無(wú)汞環(huán)保：符合RoHS指令，廢舊燈具可回收利用。燈具設(shè)計(jì)：防護(hù)等級(jí)：IP66（應(yīng)對(duì)高速公路暴雨、揚(yáng)塵）；散熱結(jié)構(gòu)：一體化鋁型材散熱（確保LED結(jié)溫≤60℃，光衰≤30%/5萬(wàn)小時(shí)）；配光曲線：蝙蝠翼型配光（提高路面照度均勻度，減少眩光）；安裝方式：與原燈桿兼容（無(wú)需更換燈桿，降低改造成本）。2.**智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)**采用“云平臺(tái)+邊緣網(wǎng)關(guān)+智能終端”的三層架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)路燈的精準(zhǔn)控制和智能運(yùn)維（圖1）。感知層：每盞路燈配備智能終端（集成LED驅(qū)動(dòng)電源、通訊模塊、電流電壓傳感器），采集燈具狀態(tài)（開(kāi)關(guān)、亮度、溫度）和能耗數(shù)據(jù)；網(wǎng)絡(luò)層：采用LoRa無(wú)線通訊（覆蓋距離≥5公里，抗干擾能力強(qiáng)），實(shí)現(xiàn)路燈與邊緣網(wǎng)關(guān)的連接；邊緣網(wǎng)關(guān)通過(guò)4G/5G網(wǎng)絡(luò)接入云平臺(tái)；應(yīng)用層：開(kāi)發(fā)智能照明管理平臺(tái)，功能包括：遠(yuǎn)程控制：支持單燈、分組開(kāi)關(guān)，預(yù)設(shè)時(shí)段調(diào)光（如20:00-23:00100%亮度，23:00-05:0050%亮度，05:00-07:0070%亮度）；狀態(tài)監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)顯示每盞路燈的運(yùn)行狀態(tài)（正常、故障、離線），異常情況自動(dòng)報(bào)警（短信/APP通知運(yùn)維人員）；能耗分析：生成路段、區(qū)域的能耗報(bào)表（日/周/月），對(duì)比改造前后能耗變化；策略優(yōu)化：根據(jù)交通流量數(shù)據(jù)（接入高速公路收費(fèi)系統(tǒng)），自動(dòng)調(diào)整亮度（如節(jié)假日深夜保持70%亮度）。3.**配套設(shè)施改造**供電線路優(yōu)化：對(duì)老化的供電線路進(jìn)行更換（采用交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜），降低線路損耗（從改造前的8%降至3%）；計(jì)量系統(tǒng)升級(jí)：在每個(gè)路燈回路安裝智能電表（支持遠(yuǎn)程抄表），實(shí)現(xiàn)能耗的精準(zhǔn)計(jì)量；故障預(yù)警系統(tǒng)：在燈桿內(nèi)安裝振動(dòng)傳感器（監(jiān)測(cè)燈桿傾斜）、溫濕度傳感器（監(jiān)測(cè)內(nèi)部環(huán)境），提前預(yù)警燈桿倒伏、燈具進(jìn)水等故障。四、項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程（一）前期準(zhǔn)備1.現(xiàn)場(chǎng)勘查：對(duì)每段路的燈桿高度、間距、供電線路、交通流量進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量，形成《改造路段基礎(chǔ)信息表》；2.方案論證：邀請(qǐng)照明專家、交通工程師、節(jié)能評(píng)估機(jī)構(gòu)對(duì)方案進(jìn)行評(píng)審，重點(diǎn)論證LED燈具選型、智能系統(tǒng)兼容性、投資回報(bào)率；3.試點(diǎn)測(cè)試：選擇10公里路段（含主線、互通立交）進(jìn)行試點(diǎn)改造，測(cè)試LED燈具的照明效果（照度、均勻度、眩光）和智能系統(tǒng)的穩(wěn)定性（通訊成功率、控制延遲）；試點(diǎn)結(jié)果顯示，照度提升至18lux，均勻度達(dá)0.52，眩光指數(shù)降至23，能耗下降65%，符合設(shè)計(jì)要求。（二）施工部署1.人員培訓(xùn)：對(duì)施工人員進(jìn)行LED燈具安裝、智能終端調(diào)試、交通疏導(dǎo)等培訓(xùn)，考核合格后方可上崗；2.材料進(jìn)場(chǎng)：提前采購(gòu)LED燈具、智能終端、邊緣網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，確保設(shè)備質(zhì)量（如LED燈具通過(guò)CQC認(rèn)證，智能終端通過(guò)EMC測(cè)試）；3.交通組織：選擇夜間（22:00-06:00）施工，分段封閉（每段≤2公里），配備交通疏導(dǎo)人員和警示標(biāo)志，減少對(duì)車(chē)輛通行的影響。（三）分步實(shí)施1.試點(diǎn)路段改造（第1-2個(gè)月）：完成10公里路段的舊燈具拆除、新燈具安裝、智能系統(tǒng)調(diào)試，驗(yàn)證施工流程和技術(shù)方案；2.主線改造（第3-6個(gè)月）：按“從北到南”順序，完成100公里主線的改造，每完成10公里進(jìn)行一次驗(yàn)收（照度測(cè)試、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)）；3.互通立交及服務(wù)區(qū)改造（第7-8個(gè)月）：完成10公里互通立交和服務(wù)區(qū)的改造，重點(diǎn)提升入口區(qū)域的照明質(zhì)量（照度≥30lux）；4.系統(tǒng)優(yōu)化（第9個(gè)月）：根據(jù)試運(yùn)行數(shù)據(jù)（如能耗、故障發(fā)生率），調(diào)整智能控制策略（如深夜調(diào)光比例從50%降至40%），優(yōu)化平臺(tái)功能（如增加能耗對(duì)比報(bào)表）。（四）驗(yàn)收調(diào)試1.照明質(zhì)量驗(yàn)收：委托第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)（如某省計(jì)量科學(xué)研究院）對(duì)改造后的照明指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示：主線平均照度：18lux（符合標(biāo)準(zhǔn)要求≥15lux）；照度均勻度：0.55（符合標(biāo)準(zhǔn)要求≥0.4）；眩光指數(shù)（UGR）：23（符合標(biāo)準(zhǔn)要求≤25）；功率因數(shù)：0.98（原系統(tǒng)為0.85）。2.智能系統(tǒng)驗(yàn)收：測(cè)試智能平臺(tái)的功能（遠(yuǎn)程控制延遲≤2秒，通訊成功率≥99%，故障報(bào)警響應(yīng)時(shí)間≤5分鐘），符合設(shè)計(jì)要求；3.能耗驗(yàn)收：對(duì)比改造前后的月度用電量（如改造前10月用電量150萬(wàn)千瓦時(shí)，改造后10月用電量50萬(wàn)千瓦時(shí)），能耗下降66.7%。五、改造效果評(píng)估（一）節(jié)能效果改造后，全線路燈年用電量從1800萬(wàn)千瓦時(shí)降至540萬(wàn)千瓦時(shí)，能耗下降70%（表3）；按0.65元/千瓦時(shí)計(jì)算，年電費(fèi)成本從1200萬(wàn)元降至351萬(wàn)元，年節(jié)約電費(fèi)849萬(wàn)元。指標(biāo)改造前改造后下降率單燈功率250W100W（LED）60%日均運(yùn)行時(shí)間11小時(shí)11小時(shí)-年用電量1800萬(wàn)千瓦時(shí)540萬(wàn)千瓦時(shí)70%年電費(fèi)成本1200萬(wàn)元351萬(wàn)元70%（二）照明質(zhì)量提升改造后，路面照度、均勻度、眩光指數(shù)均達(dá)到GB/T____標(biāo)準(zhǔn)要求（表4），夜間行車(chē)環(huán)境明顯改善，交通事故率（夜間）下降15%（數(shù)據(jù)來(lái)自該省交通警察總隊(duì)）。指標(biāo)改造前改造后達(dá)標(biāo)情況主線平均照度（lux）1218達(dá)標(biāo)照度均勻度0.350.55達(dá)標(biāo)眩光指數(shù)（UGR）2823達(dá)標(biāo)（三）運(yùn)維成本降低1.人工成本：智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)故障精準(zhǔn)定位（如平臺(tái)顯示“K50+200處路燈故障”），巡檢效率提升80%（每公里需0.2小時(shí)），年人工成本從60萬(wàn)元降至12萬(wàn)元；2.材料成本：LED燈壽命≥5萬(wàn)小時(shí)（是高壓鈉燈的3倍），年更換成本從80萬(wàn)元降至20萬(wàn)元；3.總運(yùn)維成本：年運(yùn)維成本從140萬(wàn)元降至32萬(wàn)元，下降77%。（四）投資回報(bào)率項(xiàng)目總投資約2400萬(wàn)元（LED燈具1200萬(wàn)元、智能系統(tǒng)800萬(wàn)元、配套設(shè)施400萬(wàn)元），年節(jié)約成本約1000萬(wàn)元（電費(fèi)849萬(wàn)元+運(yùn)維成本151萬(wàn)元），靜態(tài)投資回收期約2.4年（2400/1000），符合經(jīng)濟(jì)性要求。六、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與推廣建議（一）經(jīng)驗(yàn)總結(jié)1.前期調(diào)研是關(guān)鍵：需詳細(xì)采集路燈基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（數(shù)量、功率、運(yùn)行時(shí)間）和照明質(zhì)量數(shù)據(jù)（照度、均勻度、眩光），為方案設(shè)計(jì)提供依據(jù)；2.技術(shù)選型要適配：LED燈具需選擇適合高速公路環(huán)境的產(chǎn)品（防護(hù)等級(jí)≥IP65、散熱良好），智能系統(tǒng)需選擇抗干擾能力強(qiáng)的通訊方式（如LoRa）；3.施工管理要精細(xì)：夜間施工需做好交通組織，避免影響車(chē)輛通行；每完成一段改造需及時(shí)驗(yàn)收，確保工程質(zhì)量；4.運(yùn)維培訓(xùn)要到位：需對(duì)運(yùn)維人員進(jìn)行智能平臺(tái)操作培訓(xùn)，提高故障處理效率；定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化（如調(diào)整控制策略），提升節(jié)能效果。（二）推廣建議1.政策支持：建議政府出臺(tái)高速公路路燈節(jié)能改造補(bǔ)貼政策（如補(bǔ)貼改造投資的20%），降低企業(yè)改造成本；2.標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)：建議修訂《公路照明技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，增加智能照明要求（如調(diào)光方式、通訊協(xié)議），規(guī)范改造行為；3.模式創(chuàng)新：采用“合同能源管理（EMC）”模式，由節(jié)能服務(wù)公司承擔(dān)改造投資，通過(guò)節(jié)約的電費(fèi)回收成本，降低企業(yè)資金壓力；4.技術(shù)升級(jí)：未來(lái)可結(jié)合車(chē)路協(xié)同技術(shù)（如通過(guò)車(chē)輛傳感器檢測(cè)交通流量），實(shí)現(xiàn)路燈的動(dòng)態(tài)調(diào)光（如車(chē)輛通過(guò)時(shí)提高亮度，無(wú)車(chē)輛時(shí)降低亮度），進(jìn)一步提升節(jié)能效果。七、結(jié)論某省S101高速公路路燈節(jié)能改造項(xiàng)目通過(guò)“LED燈具替換+智能控制系統(tǒng)”的組合方案，實(shí)現(xiàn)了能耗下降70%、照明質(zhì)量達(dá)標(biāo)、運(yùn)維成本降低77%的目標(biāo)，投資回收期僅2.4年，具有良好的經(jīng)濟(jì)效