LED照明在电厂中的节能环保应用
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摘要：在简述照明规范的基础上，以2×330MW机组容量的某火电工程为具体范例，说明全厂使用传统灯具概况。并将LED与传统照明光源对比分析，进一步总结出LED在电厂照明中的节能环保、性能效率优势，预计其在电厂照明中的推广普及将指日可待。
关键字：LED 电厂 照明 节能环保
1 引言
由于受到国内电负荷增长较快及地域发输电量限制的影响，今年已有很多省（区，市）出现了“电荒”现象，不仅给人民的正常生活带来不便，而且严重影响经济社会发展，因此节能是实现环保和缓解能源需求矛盾的有效举措。据统计，我国照明用电已占总用电量的10%以上，依据我国产业振兴节能减排政策，照明节电已成为节能的重要方面。加快绿色、节能光源产品的开发推广和应用是我国灯具行业结构调整的重点。随着光源技术迅速发展，第4代LED照明光源技术优势逐步得到体现，且已在商业领域中得到广泛应用和认可，其在工业领域中的表现也值得关注。
2 发电厂传统照明与LED照明对比
2.1发电厂照明规范
根据《火力发电厂和变电站照明设计技术规定》，发电厂照明设计应贯彻安
全、先进、经济、美观的原则，并应满足下列要求：工作面上的照度符合规定值限制眩光；供电安全可靠；维护检修安全方便；与建筑协调统一；积极采用先进技术和节能设备。因此，照度、光通量、光源的发光效能、眩光是在照明设计时着重考虑的因素。
2.2电厂照明设计案例
现以2×330MW机组容量的某火电工程为例。本电厂的照明涵盖汽机房、锅炉房、输煤系统、除灰系统、化水系统及电气车间、其它辅助厂房、厂区等。
设计中，在达到规范所要求的前提下，全厂需用到多种灯具，各种场所光源选用原则如下：
（1）各种控制室、会议室、配电室、办公室一般选用荧光灯。
（2）汽机房或对识别颜色有较高要求的场所应选用混光灯或采用高显色指数的光源（如金属卤化物灯）。
（3）锅炉房、机电修车间、道路照明及其他户外照明，较高大的附属车间建议选用高压汞灯、高压钠灯。
（4）白炽灯的用量相对较少，如无特殊装饰要求，仅应用在直流事故照明及对照度要求不高、蒸汽浓度较大或灰尘较多的场所。
全厂汇总后，占总数比重较大的灯具型式和数量如下表所示：
表2-1 全厂灯具型式及其数量
灯具型式 功率（W） 数量（盏）
双管荧光灯 2x36 1625
三管荧光灯 3x18 240
金属卤化物灯 150 750
金属卤化物灯 250 130
金属卤化物灯 400 80
高压钠灯 250 120
白炽灯 38 280
2.3LED照明与传统照明光源对比分析
根据某灯具厂家提供的数据，可对比不同光源与LED灯的特性。
表2-2 光源特性对比
光源型式 光源特点 光效（lm/W） 显色指数（Ra） 启动时间（s/m） 发热量 电气特性 环境适应性 寿命（H）
LED 固态光源 110 80 瞬时 极低 电压波动影响较小 极高，耐震性优 50000
白炽灯 热辐射 10 100 瞬时 较高 电压波动影响较大 耐震性差 1000
荧光灯 气体放电 60 70 1~4 低 电压波动影响较大 耐震性一般 8000
金属卤化物灯 气体放电 90 70 5~15 较高 电压波动影响较大，有一定谐波污染 耐震性差，光输出受温度影响 15000
高压钠灯 气体放电 100 30 5~15 较高 电压波动影响较大，有一定谐波污染 耐震性差，光输出受温度影响 15000
由上表不难看出LED的特点，其优势可归纳为以下几方面：
（1）光效高、可直接发出有色可见光。目前，世界各国均加紧提高LED光效方面的研究，在不远的将来其发光效率将有更大的提高。
（2）发热量低，无热辐射，冷光源，可以安全触摸。能精确控制光型及发光角度，光色柔和，无眩光。不含汞、钠元素等可能危害健康的物质。内置微处理系统，可控制发光强度，调整发光方式，实现光与艺术结合。
（3）环保性能优越。LED为全固体发光体，耐震、耐冲击不易破碎，废弃物可回收，无污染。光源体积小，可以随意组合，易开发成轻便薄短小型照明产品，也便于安装和维护。
（4）耗电少。LED单管功率0.03～0.06瓦，采用直流驱动，单管驱动电压1.5～3.5伏，电流15～18毫安，反应速度快，可用于高频操作。同样照明效果的情况下，耗电量约为荧光灯管的二分之一，且远小于白炽灯泡。
（5）寿命长。采用LED灯体积小、重量轻，环氧树脂封装，可承受高强度机械冲击和震动，不易破碎，大大降低灯具的维护费用。
综合来看， LED光源性能在发电厂中（对光源有特殊要求区域除外）优于传统荧光灯、卤素灯光源。现选取占全厂数量比重较大的灯具分别与不同对应功率的LED替换效果进行对比分析，每盏灯的节能效果分别如下：
表2-3 传统灯具与LED灯替换的节能效果
传统照明型式及功率（W） LED照明功率（W） 节电 节省标煤（kg） 减碳排放（kg）
双管荧光灯 2x36 2x18 53% 128 249
三管荧光灯 3x18 24 58% 106 205
金属卤化物灯 150 54 57% 317 616
金属卤化物灯 250 118 60% 566 1100
金属卤化物灯 400 190 60% 896 1740
高压钠灯 250 118 60% 566 1100
白炽灯 38 5 60%以上 52 106
注：节能减排效果以年/盏为单位，其中年开灯用电时间以330天×24小时记。
经计算，全厂每年的节电量可达1530342kW，节省标煤511730 kg，减碳排放1352073 kg。可见，LED灯的节能环保、经济效益都是不容小觑的。
3LED在电厂照明中的推广普及
LED作为第四代新光源，在商业和景观建设等领域中已得到了有效的应用，其技术方面的工业表现有待进一步夯实和验证。经济上，目前LED价格高于其它传统光源，但纵观其近年来技术的不断完善与成熟，综合其节能、寿命长等优点，性价比值得肯定，相信LED在电厂照明中的普及也指日可待。
参考文献
[1] 谭文兵、苏华，《LED照明系统设计方案》，科技情报开发与经济，2011年
[2] 焦天福、邵勇，《LED光源探析》，安阳工学院学报，2010年
[3] 西北电力设计院，《火力发电厂和变电站照明设计技术规定》，2007年
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
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