Энергоресурсосберегающее управление в наружном освещении. Возможные принципы построения, сравнительная оценка вариантов.

4. Оценка экономической эффективности

В оценке эффективности энергоресурсосберегающих технологий НО принимались во внимание затраты по каждому из вариантов в течение расчетного периода в 6 лет. С целью оптимизации объёма вычислений при оценке эффективности учитывалась разница в показателях между каждым конкретным вариантом и типовым вариантом (вариант-1). При этом имелось в виду, что в типовом варианте «ночной» режим с пофазным отключением не используется. Кроме упомянутых выше показателей энерго- и ресурсосбережения в оценке учтены прогнозы по росту тарифов на электроэнергию по РФ [16] и цена «выделяемой» мощности[17]. Расчет проводился по фрагменту системы НО участка магистрали, имеющему 328 светильников, 8,2км линий освещения и обслуживаемому одной ТП и 2-мя ПВ. Сравнение вариантов произведено по чистому дисконтированному доходу (ЧДД) от дополнительных (относительно типового варианта-1) вложений. Ставка дисконтирования принята равной 20%. Предварительные результаты оценки ограниченного круга вариантов с учетом меньшего числа возможностей энергоресурсосбережения были представлены в табличном виде в [18]. Для большей наглядности и информативности результаты оценки представлены в графическом виде на рис.5.

По каждому из вариантов приводится только один под вариант с наилучшим ЧДД. Лучшие характеристики варианта 8в (ЭлПРАпт +PLC модем) объясняются реализацией максимальной экономии электроэнергии при высокой надежности ЭлПРАпт. Очевидно, что варианты 4 (с автотрансформатором) и 5 (фазорегулятором) из-за меньшей экономии электроэнергии существенно проигрывают вариантам 7в (ЭлПРА+PLC модем) и 8в. Что касается варианта 7в, то его худшие в сравнении с вариантом 8в показатели могут быть объяснены относительно большей ценой ЭлПРА и меньшей его надежностью. Системы наружного освещения со светодиодными светильниками (варианты 9 и 10) имеют большие начальные затраты (высокая цена светильников). Очевидно, что при существующих показателях решения с СБС в области НО смогут найти наибольшее применение в архитектурно-художественной подсветке, где они имеют преимущества в других светотехнических характеристиках. В целом, как уже было отмечено, при очевидном лидерстве технологии по варианту 8в с ЭлПРАпт приемлемые результаты дают и три её ближайших преследователя (варианты 7в, 4 и 5). Неудовлетворительные показатели имеют варианты 3г (двухрежимный ЭмПРА+таймер), 6 (конвертер), 2 (двойное число светильников), 9 и 10 (СБС), причем оценку последних двух вариантов, ввиду быстрого их прогресса, потребуется  корректировать при каждом технологическом нововведении в области СБС. Необходимо отметить, что потенциальная сфера применения такого рода энергосберегающих технологий гораздо шире НО, они распространятся везде, где в настоящее время используются ЛВД. Расчеты вариантов проводились для нового строительства или капитальной реконструкции линий НО.

Внедрение технологий энергосбережения на действующих линиях НО без их реконструкции линий потребует уточнений в расчетах. Авторский проект «Энергоэффективная и ресурсосберегающая система городского освещения «АВРОРА+», базирующийся на применении технологий 7в, 8в и 9, на II открытом межрегиональном конкурсе по энергосбережению, проведённом в мае 2010г в г. Новосибирске Ассоциацией Сибирских и Дальневосточных городов и Сибирским отделением Российской Академии Наук завоевал диплом I степени в номинации «Энергосберегающие осветительные устройства». Авторы с большим удивлением констатируют, что 125-летняя «война» переменного и постоянного токов, символически законченная в 2007г перерезанием в Нью-Йорке последнего питающего кабеля постоянного напряжения главным инженером компании Consolidated Edison [19], вполне может разгореться с новой силой. Есть веские основания считать, что массовое внедрение электроники в светильники НО при известной обособленности сетей НО в конце концов приведёт к обратному переходу от четырёхпроводных линий НО трёхфазного напряжения М.О. Доливо-Добровольского [20] к двухпроводным линиям НО постоянного тока Томаса А.Эдисона [21].

Заключение

1. В области наружного освещения происходит поиск новых решений в управлении, связанных с большим потенциалом возможной экономии энергопотребления.
2. Проведена сравнительная технико-экономическая оценка различных видов технологий энергоресурсосбережения на конкретном примере фрагмента участка автодороги.
3. Показана перспективность систем освещения постоянного тока с электронными ПРА, обеспечивающими быструю окупаемость и экономию электроэнергии до 40-45%.

Благодарности

Выражаем признательность коллегам из ГУП "Ленсвет", ООО "Светосервис" и ОАО "НИИ ТМ" за их поддержку и участие в работе.

Литература:

1. Martino, Joseph. Technological Forecasting for Decision Making (2nd edition ed.). North-Holland. ISBN 0-444-00722-9, 1983
2. OSRAM. Energy saving in lighting. O-RUS/N. Dianov. May 2009.
3. Справочная книга по светотехнике. Под ред. проф. Ю.Б. Айзенберга, 3-е изд. М.: 2008г, 952с: ил.
4. Энергосбережение  в освещении. Под ред. проф. Ю.Б. Айзенберга, М.: «Знак», 1999г, 264с., ил.
5. CIE,  «Recommendations for the lighting of roads for motor and pedestrian traffic». CIE Publication 115-1995.
6. СНиП 23-05-95.Строительные  нормы  и  правила Российской  Федерации.  Естественное  и  искусст-венное освещение.
7. Прикупец Л.Б., Меркулова А.П., Георгобиани С.А., Клыков М.Е., Лобанов М.В., Исследование изменения световых и электрических параметров НЛВД в процессе эксплуатации в уличных ОУ. Доклад на Российской национальной светотехнической интернет конференции, апрель 2009г.
8. А.Евстифеев, Особенности построения балластов для ламп высокого давления (HID lamp ballasts). Силовая электроника, №3’2008.
9. Stevens RG, Light-at-night, circadian disruption and breast cancer assessment of existing evidence. Depart-ment of Community Medicine, University of Connecti-cut Health Center, USA, 2009.
10. International Dark-Sky Association, Visibility, Environmental, and Astronomical Issues Associated with Blue-Rich White Outdoor Lighting, May 4, 2010.
11. Voltage Stabilizer & Step-Down Light Dimmer for Street lightning.
12. Tom Ribarich, Shedding Light on HID Ballast Control, Power Electronics Tecnology, Oct 1, 2006. 13. Патент РФ на полезную модель "Ресурсо - и энергосберегающая система освещения постоянного тока" № 80087.
14. F. Javier Díaz, Francisco J. Azcondo, Rosario Casanueva, Christian Brañas, Regan Zane, Digital Control of a Low-Frequency Square-Wave Electronic Ballast With Resonant Ignition, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 55, NO. 9, September 2008.
15. В.Поляков, Д. Рожков, Интеллектуальный электронный балласт комбинированного светотехнического прибора. Силовая электроника, № 2’ 2010.
16. Прогноз социально-экономического развития Российской Федерации на 2009г и плановый период 2010 и 2011 годов. Министерство экономического развития Российской Федерации. Москва, август 2008г.
17. Постановление Правительства РФ от 13 апреля 2010г. N238 "Об определении ценовых параметров торговли мощностью на оптовом рынке электрической энергии /мощности/ переходного периода".
18.Зотин О.Т., Морозова Н.О., Анализ эффективности управления энергосбережением в наружном освещении. Современная светотехника, №2’2010.
19. A/C but no D/C: last Con Edison direct current customer is history.
20. М.О.Доливо-Добровольский, Современное развитие техники трехфазного тока, СПб, 1900; Избранные труды (о трехфазном токе).
21. Thomas A. Edison. System of electric lightning. Patent No. 239,152, March 22, 1881.