安科瑞 陳聰

前言

雙碳數(shù)字化能源管理對高速公路來說是個新鮮事。今年的經(jīng)濟工作會議提出：將“做好碳達峰、碳中和工作”作為2021年的主要任務(wù)之一，而我國高速公路里程15.5萬公里，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(shù)字化能源管理，就是利用智慧能源管理系統(tǒng)，將高速公路的所有場景納入檢測范圍內(nèi)，通過管理實現(xiàn)節(jié)能降耗。

關(guān)鍵字：高速公路、隧道照明、節(jié)能、能耗監(jiān)測

1、隧道照明節(jié)能的必要性

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(yīng)用的場景是全天24小時都耗能的，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(yīng)”，白天的照明能耗會高于夜間的，晴天的會高于陰雨天的。

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

所以，通過技術(shù)與管理手段來提高隧道照明的能效，對于節(jié)能減排、降低隧道運營成本，早日實現(xiàn)雙碳目標(biāo)具有不可估量的價值。

2、節(jié)能與安全之間的平衡

今天我們討論隧道照明的節(jié)能議題，但是在討論這個議題前有一個基礎(chǔ)的前提不能不提。隧道照明的基本要求是確保隧道內(nèi)部的光線強度均勻合適，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(nèi)交通通行的安全性或干擾交通的便利性為代價來提升照明的節(jié)能效果。 

3、隧道照明節(jié)能的技術(shù)路線與措施

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

A）光源替換

隧道照明節(jié)能簡單直接的方法就是燈具（光源）的更換。過去隧道內(nèi)照明主要采用高壓鈉燈作為光源，具有能效低、壽命短、無法靈活調(diào)節(jié)輸出等缺點。近些年隨著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(jié)能效果。

B）采用可調(diào)光照明系統(tǒng)，解決隧道照明亮度過高造成的能源浪費

為了滿足駕駛員在隧道行駛過程中的明適應(yīng)和暗適應(yīng)反應(yīng)，故隧道照明按照不同的區(qū)段可劃分為引入段（入口段）、適應(yīng)端（過渡段）、基本段和出口段照明，按照不同的區(qū)域設(shè)置不同的光照亮度。根據(jù)《公路隧道照明設(shè)計細(xì)則》（JTG/T D70/2 - 01-2014）的規(guī)定設(shè)計時速120km/h的高速公路，其隧道中間段可按100km/h對應(yīng)亮度取值。以下為某隧道的設(shè)計亮度值與實測亮度的對照表

由此可見，在沒有調(diào)光系統(tǒng)的情況下隧道絕大部分的實際亮度都遠(yuǎn)高于設(shè)計亮度，如果我們采用可調(diào)光燈具和隧道調(diào)光控制系統(tǒng)，通過調(diào)光的技術(shù)手段將洞內(nèi)亮度調(diào)節(jié)到剛好滿足設(shè)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一步為我們帶來可觀的節(jié)能收益。

C）通過綜合能耗分析，實現(xiàn)照明節(jié)能的有序、精細(xì)化管理

隧道照明能耗占比很高，但是究竟有多高，什么時候高？夏季高還是冬季高？哪些區(qū)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數(shù)據(jù)如何？

以上這些問題，絕大部分隧道管理養(yǎng)護單位都無從回答。由于缺少具體統(tǒng)計數(shù)據(jù)的支撐，就沒有抓手來進一步深化節(jié)能措施。對于已經(jīng)采取的節(jié)能手段也無法評估其效用。

通過精細(xì)化的綜合能效采集與分析，我們可以掌握每一個區(qū)段、每一個回路的實時與歷史用能細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，配合隧道內(nèi)現(xiàn)場大量的傳感器設(shè)備（車流量傳感器、照度傳感器、溫濕度傳感器）。我們就好比有了CT機的醫(yī)生，可以一眼望盡所有隧道照明能耗的細(xì)枝末節(jié)，了解每一份電能的實際去向，了解哪里還有很大的提升與改進余地，該往哪里投資。

4、AcrelEMS高速公路微電網(wǎng)能效管理平臺與智能照明解決方案智慧點亮隧道

Acrel高速公路綜合解決方案對高速公路沿線變電站內(nèi)的高低壓配電設(shè)備 、 發(fā)電機、變壓器 、UPS、EPS 、外場照明 、 隧道內(nèi)的變壓器與照明 、通風(fēng)及排水等機電設(shè)備進行實時分布式監(jiān)控和集中管理 , 實現(xiàn)無人值守 , 確保高速公路安全通暢, 提高 自動化管理水平 , 降低機電設(shè)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(qū)變電所、收費站變電所、沿線箱式變電站、互通樞紐等區(qū)域的電力綜合監(jiān)控。

4.1 照明開關(guān)驅(qū)動器

ASL220Z系列開關(guān)驅(qū)動器(以下簡稱模塊)，是安科瑞ALIBUS智能照明控制系統(tǒng)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(tǒng)，實現(xiàn)大型工程照明系統(tǒng)的智能控制。

該整機作為驅(qū)動模塊，直接控制負(fù)載電源的通斷,實現(xiàn)多種控制功能，如：開關(guān)功能、電流檢測、故障報警、延時功能、場景控制、閾值功能等。

4.2 隧道照明管理與綜合能耗分析系統(tǒng)

智能照明控制

對隧道的敞開段、入口段、過渡段、基本段、出口段、管廊與逃生通道的照明進行管理，可以實現(xiàn)實時手動控制，定時控制，通過傳感器實現(xiàn)自動控制。

照明能耗分析

實現(xiàn)隧道照明的能耗數(shù)據(jù)化、數(shù)據(jù)可視化、節(jié)能指標(biāo)化

5、總結(jié)

目前全國仍有900多個縣沒有國道覆蓋，有18個新增的城鎮(zhèn)人口超過20萬的城市和29個地級行政中心未實現(xiàn)與國家高速公路網(wǎng)相連。根據(jù)《國家公路網(wǎng)規(guī)劃（2013年-2030年）》，國家高速公路將新建2.5萬至3.3萬公里。加速綠色交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對我國碳達峰、碳中和戰(zhàn)略具有重要意義。