【节能学院】安全有序的隧道照明设计

前言

双碳数字化能源管理对高速公路来说是个新鲜事。今年的经济工作会议提出：将“做好碳达峰、碳中和工作”作为2021年的主要任务之一，而我国高速公路里程15.5万公里，对能源的需求与日俱增，碳排放量增速明显。高速公路双碳数字化能源管理，就是利用智慧能源管理系统，将高速公路的所有场景纳入检测范围内，通过管理实现节能降耗。

关键字：高速公路、隧道照明、节能、能耗监测

隧道照明节能的必要性

常言道“日落西山，华灯初上”，通常照明的能耗都是集中发生在夜间。但是有一些照明应用的场景是全天24小时都耗能的，而隧道照明就是其中之一。甚至由于高速公路隧道照明的特殊性，为避免日间的“黑洞效应”，白天的照明能耗会高于夜间的，晴天的会高于阴雨天的。

隧道的长期照明对电能有较大的消耗，隧道的电费支出在运营单位的日常开支中占比非常高。根据某高速隧道管理运营单位的统计，电费支出在日常隧道运维开支中的占比高达85%。

所以，通过技术与管理手段来提高隧道照明的能效，对于节能减排、降低隧道运营成本，早日实现双碳目标具有不可估量的价值。

节能与安全之间的平衡

今天我们讨论隧道照明的节能议题，但是在讨论这个议题前有一个基础的前提不能不提。隧道照明的基本要求是确保隧道内部的光线强度均匀合适，从而保障高速公路隧道交通的安全。所以不能以牺牲隧道内交通通行的安全性或干扰交通的便利性为代价来提升照明的节能效果。

隧道照明节能的技术路线与措施

随着新材料、新技术的发展，目前隧道照明的节能主要手段有以下这些：

A）光源替换

隧道照明节能简单直接的方法就是灯具（光源）的更换。过去隧道内照明主要采用高压钠灯作为光源，具有能效低、寿命短、无法灵活调节输出等缺点。近些年随着LED照明技术的推广，新的高光效LED在保证同样照度输出的前提下可以提升50%以上的节能效果。

B）采用可调光照明系统，解决隧道照明亮度过高造成的能源浪费

为了满足驾驶员在隧道行驶过程中的明适应和暗适应反应，故隧道照明按照不同的区段可划分为引入段（入口段）、适应端（过渡段）、基本段和出口段照明，按照不同的区域设置不同的光照亮度。根据《公路隧道照明设计细则》（JTG/T D70/2 - 01-2014）的规定设计时速120km/h的高速公路，其隧道中间段可按100km/h对应亮度取值。以下为某隧道的设计亮度值与实测亮度的对照表：

由此可见，在没有调光系统的情况下隧道绝大部分的实际亮度都远高于设计亮度，如果我们采用可调光灯具和隧道调光控制系统，通过调光的技术手段将洞内亮度调节到刚好满足设计亮度的水平，就可以在不影响照明效果和交通安全性的前提下进一步为我们带来可观的节能收益。

C）通过综合能耗分析，实现照明节能的有序、精细化管理

隧道照明能耗占比很高，但是究竟有多高，什么时候高？夏季高还是冬季高？哪些区域哪些分段高？本月与上月的环比如何？与去年的同比又如何？照明能耗与交通量相对照的曲线数据如何？

以上这些问题，绝大部分隧道管理养护单位都无从回答。由于缺少具体统计数据的支撑，就没有抓手来进一步深化节能措施。对于已经采取的节能手段也无法评估其效用。

通过精细化的综合能效采集与分析，我们可以掌握每一个区段、每一个回路的实时与历史用能细节数据，配合隧道内现场大量的传感器设备（车流量传感器、照度传感器、温湿度传感器）。我们就好比有了CT机的医生，可以一眼望尽所有隧道照明能耗的细枝末节，了解每一份电能的实际去向，了解哪里还有很大的提升与改进余地，该往哪里投资。

AcrelEMS高速公路微电网能效管理平台与智能照明解决方案智慧点亮隧道

Acrel高速公路综合解决方案对高速公路沿线变电站内的高低压配电设备、发电机、变压器、UPS、EPS、外场照明、隧道内的变压器与照明、通风及排水等机电设备进行实时分布式监控和集中管理，实现无人值守，确保高速公路安全通畅，提高自动化管理水平，降低机电设备的运行维护成本。

高速公路综合解决方案包括隧道变电所、服务区变电所、收费站变电所、沿线箱式变电站、互通枢纽等区域的电力综合监控。

照明开关驱动器

ASL220Z系列开关驱动器(以下简称模块)，是安科瑞ALIBUS智能照明控制系统的控制模块。该模块和其他模块（诸如智能面板、传感器等）连接到一起，组成一套完整的控制系统，实现大型工程照明系统的智能控制。

该整机作为驱动模块，直接控制负载电源的通断,实现多种控制功能，如：开关功能、电流检测、故障报警、延时功能、场景控制、阈值功能等。

隧道照明管理与综合能耗分析系统

●智能照明控制

对隧道的敞开段、入口段、过渡段、基本段、出口段、管廊与逃生通道的照明进行管理，可以实现实时手动控制，定时控制，通过传感器实现自动控制。

●照明能耗分析

实现隧道照明的能耗数据化、数据可视化、节能指标化。

总结

目前全国仍有900多个县没有国道覆盖，有18个新增的城镇人口超过20万的城市和29个地级行政中心未实现与国家高速公路网相连。根据《国家公路网规划（2013年-2030年）》，国家高速公路将新建2.5万至3.3万公里。加速绿色交通基础设施建设对我国碳达峰、碳中和战略具有重要意义。