雙碳數字化能源管理對高速公路來(lái)說(shuō)是個(gè)新鮮事。今年的中央經(jīng)濟工作會(huì )議提出：將“做好碳達峰、碳中和工作"作為2021年的任務(wù)之一，而我國高速公路里程15.5萬(wàn)公里，位居世界前列，對能源的需求與日俱增，碳排放量增速明顯。高速公路雙碳數字化能源管理，就是利用智慧能源管理系統，將高速公路的所有場(chǎng)景納入檢測范圍內，通過(guò)準確化管理實(shí)現節能耗。

 

關(guān)鍵字：高速公路、隧道照明、節能、能耗監測

 

       常言道“日落西山，華燈初上"，通常的照明的能耗都是集中發(fā)生在夜間。但是有一些照明應用的場(chǎng)景是全天24小時(shí)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，為避免日間的“黑洞效應"，白天的照明能耗會(huì )高于夜間的，晴天的會(huì )高于陰雨天的。

       隧道的長(cháng)期照明對電能有較大的消耗，隧道的電費支出在運營(yíng)單位的日常開(kāi)支中占比非常高。根據某高速隧道管理運營(yíng)單位的統計，電費支出在日常隧道運維開(kāi)支中的占比高達85%。

       所以，通過(guò)技術(shù)與管理手段來(lái)提高隧道照明的能效，對于節能減排、降低隧道運營(yíng)成本，早日實(shí)現雙碳目標具有不可估量的價(jià)值。

 

       今天我們討論隧道照明的節能議題，但是在討論這個(gè)議題前有一個(gè)基礎的前提不能不提。隧道照明的基本要求是確保隧道內部的光線(xiàn)強度均勻合適，從而保障高速公路隧道交通的安全。所以不能以犧牲隧道內交通通行的安全性或干擾交通的便利性為代價(jià)來(lái)提升照明的節能效果。

 

       隨著(zhù)新材料、新技術(shù)的發(fā)展，目前隧道照明的節能主要手段有以下這些：

A)光源替換

       隧道照明節能簡(jiǎn)單直接的方法就是燈具（光源）的更換。過(guò)去隧道內照明主要采用高壓鈉燈作為光源，具有能效低、壽命短、無(wú)法靈活調節輸出等缺點(diǎn)。近些年隨著(zhù)LED照明技術(shù)的推廣，新的高光效LED在保證同樣照度輸出的前提下可以提升50%以上的節能效果。

B)采用可調光照明系統，解決隧道照明亮度過(guò)高造成的能源浪費

       為了滿(mǎn)足駕駛員在隧道行駛過(guò)程中的明適應和暗適應反應，故隧道照明按照不同的區段可劃分為引入段（入口段）、適應端（過(guò)渡段）、基本段和出口段照明，按照不同的區域設置不同的光照亮度。根據《公路隧道照明設計細則》（JTG/T D70/2 - 01-2014）的規定設計時(shí)速120km/h的高速公路，其隧道中間段可按100km/h對應亮度取值。以下為某隧道的設計亮度值與實(shí)測亮度的對照表

       由此可見(jiàn)，在沒(méi)有調光系統的情況下隧道絕大部分的實(shí)際亮度都遠高于設計亮度，如果我們采用可調光燈具和隧道調光控制系統，通過(guò)調光的技術(shù)手段將洞內亮度調節到剛好滿(mǎn)足設計亮度的水平，就可以在不影響照明效果和交通安全性的前提下進(jìn)一步為我們帶來(lái)可觀(guān)的節能收益。

C)通過(guò)綜合能耗分析，實(shí)現照明節能的有序、精細化管理

       隧道照明能耗占比很高，但是究竟有多高，什么時(shí)候高？夏季高還是冬季高？哪些區域哪些分段高？本月與上月的環(huán)比如何？與去年的同比又如何？照明能耗與交通量相對照的曲線(xiàn)數據如何？

       以上這些問(wèn)題，絕大部分隧道管理養護單位都無(wú)從回答。由于缺少具體統計數據的支撐，就沒(méi)有抓手來(lái)進(jìn)一步深化節能措施。對于已經(jīng)采取的節能手段也無(wú)法評估其效用。

       通過(guò)精細化的綜合能效采集與分析，我們可以掌握每一個(gè)區段、每一個(gè)回路的實(shí)時(shí)與歷史用能細節數據，配合隧道內現場(chǎng)大量的傳感器設備（車(chē)流量傳感器、照度傳感器、溫濕度傳感器）。我們就好比有了CT機的醫生，可以一眼望盡所有隧道照明能耗的細枝末節，了解每一份電能的實(shí)際去向，了解哪里還有很大的提升與改進(jìn)余地，該往哪里投資。

 

       Acrel高速公路綜合解決方案對高速公路沿線(xiàn)變電站內的高低壓配電設備 、 發(fā)電機、變壓器 、UPS、EPS 、外場(chǎng)照明 、 隧道內的變壓器與照明 、通風(fēng)及排水等機電設備進(jìn)行實(shí)時(shí)分布式監控和集中管理 , 實(shí)現無(wú)人值守 , 確保高速公路安全暢通 , 提高 自動(dòng)化管理水平 , 降低機電設備的運行維護成本 。

       高速公路綜合解決方案包括隧道變電所、服務(wù)區變電所、收費站變電所、沿線(xiàn)箱式變電站、互通樞紐等區域的電力綜合監控。

4.1 照明開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器

       ASL220Z系列開(kāi)關(guān)驅動(dòng)器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)模塊)，是安科瑞ALIBUS智能照明控制系統的控制模塊。該模塊和其他模塊（諸如智能面板、傳感器等）連接到一起，組成一套完整的控制系統，實(shí)現大型工程照明系統的智能控制。

       該整機作為驅動(dòng)模塊，直接控制負載電源的通斷,實(shí)現多種控制功能，如：開(kāi)關(guān)功能、電流檢測、故障報警、延時(shí)功能、場(chǎng)景控制、閾值功能等。

 

4.2 隧道照明管理與綜合能耗分析系統

a）智能照明控制

       對隧道的敞開(kāi)段、入口段、過(guò)渡段、基本段、出口段、管廊與逃生通道的照明進(jìn)行管理，可以實(shí)現實(shí)時(shí)手動(dòng)控制，定時(shí)控制，通過(guò)傳感器實(shí)現自動(dòng)控制。

B)照明能耗分析

 

       實(shí)現隧道照明的能耗數據化、數據可視化、節能指標化

       目前全國仍有900多個(gè)縣沒(méi)有國道覆蓋，有18個(gè)新增的城鎮人口超過(guò)20萬(wàn)的城市和29個(gè)地級行政中心未實(shí)現與國家高速公路網(wǎng)相連。根據《國家公路網(wǎng)規劃（2013年-2030年）》，國家高速公路將新建2.5萬(wàn)至3.3萬(wàn)公里。加快綠色交通基礎設施建設對我國碳達峰、碳中和戰略具有重要意義。