井立阳

（上海市城市综合管理事务中心，上海 200032）

0 引言

资源和环境是人类长期生存和发展的基础，中国人口众多，虽然拥有丰富的资源，但是对资源的消耗量也十分巨大。近年中国经济的飞速发展，各项建设取得巨大成就，但也付出了极大的资源和环境代价，资源供需矛盾越来越严重，环境污染和雾霾等极端天气问题对人们日常生活造成了严重困扰[1]，更影响到国家的可持续发展，目前我国的节能减排形势十分严峻，亟须加快改变产业结构，改变生产生活方式，进一步加强节能减排工作，提高全民的节能减排意识，“降低能耗、保护环境”，为长期可持续发展提供保障。本文以上海市道路照明为例，分析城市特定领域减排工作的技术措施，以供参考。

1 道路照明设施现状

道路照明设施是城市基础设施的重要组成部分，为机动车驾驶人员以及行人创造良好的视觉环境，达到保障交通安全、提高交通运输效率、满足治安防范需求和美化城市环境的目的。目前，在中国道路照明应用产品中，主流产品依然为高压钠灯，高效节能的LED产品经过多年替代，占比仍然很低。上海道路照明设施总数约82.54 万盏，年用电量约7.8亿 kW·h，其中约70.14 万盏光源是高压钠灯，占总数的85%，约12.4万盏光源是LED 灯，占总数的15%，高压钠灯的占比远远高于LED 灯。对于上海这样一个特大型城市，道路照明正在消耗着大量的电力资源。

国家制定了城市道路照明节能的长远规划，绿色节能已成为社会经济发展的重要指标之一[2]。为贯彻国家《城市绿色照明规划纲要》的文件精神，构建绿色生态与安全舒适的道路和公共区域光环境，达到安全可靠、技术先进、经济合理、节能环保的目的，上海市开展了道路照明设施节能减排工作，推动新旧动能转换，助力“碳达峰、碳中和”目标实现。

2 道路照明节能存在的问题

目前，上海市道路照明领域虽已建设信息系统实现了部分节能，但是还存在如下问题：

1）道路照明设施功率大、能耗高

上海市道路照明设施约82.54 万盏，以250 W 和400 W 功率的高压钠灯为主，平均每盏灯每年用电量约为945 kW·h，每年用电总量约7.8亿kW·h，消耗电量巨大。

2）传统高压钠灯光源占比高

随着道路照明技术的发展，光源虽然经历了几代更迭，但是高压钠灯直到现在仍是道路照明的主角。上海市道路照明灯具大部分为高压钠灯，存在使用寿命短、显色差、光效低等问题，且含有汞等有害物质，光源废弃后会对环境和水源造成长期严重污染。

3）单灯控制设备安装率低

近年来，虽然上海市道路照明设施通过专项改造实现了远程区域控制100%覆盖率，但是单灯控制器安装率很低，约5%，只能对整条道路照明进行远程控制，无法对大量单灯进行开关及调光控制，尚未实现单灯调光节能。

3 道路照明节能技术的主要措施

3.1 灯具改造

道路照明的质量直接影响道路交通安全和居民生活安全，具有极其重要的社会意义。LED 灯具与高压钠灯相比，具有耗电量小、使用寿命长、显色好、光效高的优点。从创造舒适光环境角度来讲，LED 灯具可有效控制光线强度，能创造更安全与舒适的道路照明环境。从环境保护角度来讲，LED 灯具芯片及其封装可以满足欧盟RoHS 指令要求，不含汞和铅等有害物质，废弃后可以回收利用，不会对环境造成污染。此外LED 灯具具有可调可控的特点，可以与智慧城市结合在一起，是现今照明节能改造的最佳选择。

为响应国家绿色低碳环保发展要求，上海将大力推进道路照明节能改造，把功率高的钠灯灯具更换为高效、节能、功率低的LED 灯具，既满足了道路照明规范的标准，又实现了节能减排的目标，解决了目前道路照明设施能耗高、环境污染等问题。计划三年内，按区域、分期更换LED 灯具约70.14 万盏，基本实现全市道路照明LED 灯具全覆盖。改造完成后，预计每年可节约用电量约3.5 亿度，节电50%，降低二氧化碳排放35 万t，起到明显的节能减排效果。

3.2 智能管控

智能化道路照明管控系统已在多个城市发挥显著功效[3]，主要通过终端控制设备和信息系统来实现。

单灯控制器可实现远程监测、精准控制，通过4G 网络收发指令数据，按照预设指令或实时指令远程开关、调光，对单个灯具进行亮度控制，实现最优亮灯策略，最大程度兼顾照明需求和节能降耗的要求。上海市已安装单灯控制器约1.5 万个，占比很低，计划于2023 年底前完成重点区域2.5 万个单灯控制器加装工作，基本实现重点区域的单灯控制全覆盖，进一步提升道路照明设施的精细化管理水平。

道路照明控制系统可实现道路照明的二次节能。目前的上海市道路照明控制系统可按区域、按道路定时开关灯，未能实现点位的开关灯、调光。通过提升完善道路照明控制系统，利用监测电路检测到的状况信息自动控制灯的启动、关闭、调光，实现道路照明设施“点、线、面”的实时测控，实现按需亮灯。系统可根据普通道路照明、隧道照明、街坊灯照明等多种不同场景进行不同方案的照明管理，也可根据季节、光照、天气等因素对每盏灯、或灯组制定相应的方案，从而保证行车安全和节约用电，提高自主管理水平，实现道路照明的智能控制。

3.3 光伏试点

太阳能光伏照明作为一种绿色节能的照明方式，已经历了多年的应用和发展，被广泛应用于各个领域[4]。目前，中国在光伏组件生产的技术上已经居于世界领先水平。上海属亚热带季风气候，四季分明，平均年日照时数超过了1500 h，优越的光照条件为上海市在道路照明领域应用光伏技术奠定了基础。

道路照明设施安装光伏发电组件本质上属于一种分布式光伏发电架构技术。该技术通常有两种运行模式，一种是“即发即用”模式，需要有与光伏发电同时运行的设备消纳光伏电；另一种则是“光伏+储能”的运行模式，即将光伏电存储起来，在需要的时候使用。相比之下，后者的造价更高。采用何种模式主要取决于设施的性质，对于普通的道路照明灯杆，由于发电和用电时间不统一，只能采用“光伏+储能”的运行模式；对于综合杆，杆上还架设了其他用电设备的灯杆，可以采用“即发即用”模式。

上海市近期计划探索引入“光伏+储能”的运行模式，在不影响市容景观的前提下，选取光照条件好的城市道路上约500盏LED 路灯作为试点，在其灯杆上加装光伏发电组件、储能蓄电池等设施，探索路灯“零碳”运行新模式，实现亮灯和节能“双赢”。加装的光伏组件一般包含光伏电池板、储能电池（锂离子电池或铅酸蓄电池）、控制开关等。光伏电池板负责太阳能到电能的转换，储能电池负责存储光伏电，并于夜间向LED 路灯及附属设施供电，控制开关则根据电池电压情况负责储能电池向路灯及附属设施供电开关。试点完成后，预计每盏LED 路灯每年可节约用电量约220 kW·h，500 盏则节省约11 万kW·h，节电35%。光伏技术在道路照明领域有着明显的经济效益，并且在节能、环保领域有着更为明显的优势。

4 结语

道路照明设施与市民生活息息相关，为市民夜间出行提供安全保障。作为特大城市的上海，拥有的道路照明设施数量很大，电力资源消耗量也巨大。在当今全球资源紧张、环境告急的大背景下，节能减排工作刻不容缓。上海市对城市道路照明设施采用灯具改造、智能管控、新能源技术等措施，提高城市道路照明的科学化管理，在满足基本照明效果的基础上，降低了能耗，适应了新形势、新要求和新发展的需要，可供其他城市和行业参考。