淺談智能照明控制系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的運用研究

劉細鳳

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定201801

摘要：新時期，科學(xué)技術(shù)不斷進步，促進照明系統(tǒng)逐漸向智能化趨勢發(fā)展，并有取代傳統(tǒng)照明方式的趨向。尤其近年來，我國堅持貫徹落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，技能環(huán)保已經(jīng)成為社會發(fā)展大勢所趨，照明系統(tǒng)作為火力發(fā)電廠能源消耗大戶，要做到與時俱進，積極尋求節(jié)能方法，以此來減少電能的不必要消耗和浪費。火力發(fā)電廠作為面向社會提供電能服務(wù)的主要陣地，在電能生產(chǎn)中對照明系統(tǒng)要求較高，建設(shè)智能化照明系統(tǒng)已經(jīng)成為火電廠現(xiàn)代化發(fā)展的趨勢。基于此，本文將對智能照明系統(tǒng)進行概述，深入研究其在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用優(yōu)勢。并結(jié)合實踐提出幾點注意事項，旨在為提高火力發(fā)電廠用電效率，改善照明環(huán)境、降低環(huán)境污染程度貢獻一己之力。

關(guān)鍵詞：智能照明系統(tǒng)；火力發(fā)電廠；節(jié)能；網(wǎng)絡(luò)控制

0、引言

近年來，我國工業(yè)化進程持續(xù)深入，在一定程度上突出了照明系統(tǒng)的重要性。營造良好的照明環(huán)境能夠為各項工作有條不紊進行奠定基礎(chǔ)。同時對照明系統(tǒng)進行合理布局，還能夠降低電能的不必要消耗，有利于提高電能綜合利用率。新形勢下，科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，將自動化智能技術(shù)與照明系統(tǒng)融合成為大勢所趨。結(jié)合實踐來看，智能化照明系統(tǒng)不僅具備照度適宜、節(jié)約用電等優(yōu)勢，還能夠提高照明安全水平，降低電力管理成本，并且光源具有可調(diào)節(jié)功能，有利于延長照明系統(tǒng)使用壽命。在火力發(fā)電廠電能生產(chǎn)中，照明系統(tǒng)的作用不容小覷。電廠發(fā)電的中心樞紐是集控中心，在實際生產(chǎn)中員工需要長時間聚集在此處。由于電廠以往使用的照明系統(tǒng)耗能較高，所以不僅增加電力成本，還會造成嚴重的電能浪費。而引入智能照明系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)對照明系統(tǒng)中鎮(zhèn)流器進行合理管控，能夠在保證照明效果的同時達到節(jié)約電能的目標(biāo)，從而為火電廠有序生產(chǎn)提供保障。

1、智能照明系統(tǒng)概述

1.1 智能照明系統(tǒng)內(nèi)涵

智能照明系統(tǒng)是在微電子、計算機、移動通信等多種科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，這些技術(shù)的聯(lián)合使用在一定程度上豐富了照明系統(tǒng)的功能性，使系統(tǒng)能夠自動化采集照明環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過邏輯分析形成明確的控制指令，而后結(jié)合用戶需求對照明系統(tǒng)進行合理調(diào)控。另外，與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比，智能照明系統(tǒng)還能夠?qū)嶋H照明效果進行實時反饋，也就是將實際照明效果與標(biāo)準(zhǔn)化光源效果進行合理對比，為照明系統(tǒng)控制提供準(zhǔn)確依據(jù)。

1.2 智能照明系統(tǒng)控制方式

智能照明系統(tǒng)投入使用后，能夠通過多種方式控制光效，常見控制方式可以歸納為以下幾種：一，在控制中心集中控制照明系統(tǒng)的開關(guān)；二，通過設(shè)備輔助方式間歇性控制照明系統(tǒng)的光源，常見輔助設(shè)備包括定時器、時鐘等；三，利用控制面板對智能照明系統(tǒng)的光源進行控制；四，智能化燈具結(jié)合照明環(huán)境自動化調(diào)節(jié)燈光強度；五，對監(jiān)測器等元器件進行跟蹤監(jiān)控，并自動化控制照明燈具的開關(guān)；六，通過控制系統(tǒng)控制應(yīng)急區(qū)域的燈具，并且燈具可以結(jié)合所處環(huán)境實際情況指導(dǎo)調(diào)整光源亮度。

1.3 智能照明宗旨

1.3.1 減少能源消耗

傳統(tǒng)照明系統(tǒng)主要通過消耗電能，使其轉(zhuǎn)換為光能。結(jié)合 2000 年國際照明委員會數(shù)據(jù)調(diào)查結(jié)果來看，16 個發(fā)達國家照明系統(tǒng)消耗的電能占總電能消耗量的11%左右，平均每個人每年的用電量為 1200KWh。而我國照明系統(tǒng)消耗的電能占總電能消耗量的 10%-12%，但每年人均用電量相對較少，僅在 180KWh 左右。

1.3.2 保護生態(tài)環(huán)境

盡可能減少電能的浪費，是提高環(huán)境保護水平的措施，因為將電能轉(zhuǎn)換為光能的過程需要消耗大量水、煤炭等資源。以火力發(fā)電廠為例進行分析，在電能生產(chǎn)過程中需要長時間開啟照明系統(tǒng)，這也意味著電廠耗電量較大。而引入智能照明系統(tǒng)不僅能夠節(jié)約電能，還可以為環(huán)境保護工作奠定良好基礎(chǔ)。

1.3.3 提高照明效果

照明系統(tǒng)投入使用后，須在達到照明要求的基礎(chǔ)上考慮如何節(jié)約能源，并為保護生態(tài)環(huán)境。為了營造良好的照明環(huán)境，其實滿足視力保護、提高工作效率等要求，就要合理選擇照明燈具，并對光源強度進行科學(xué)調(diào)整，這也是我國大力發(fā)展節(jié)能照明系統(tǒng)的重要原因之一。

1.3.4 提高火電廠設(shè)備運維效率

在火力發(fā)電廠主廠房和鍋爐本體等生產(chǎn)區(qū)域引入智能化照明系統(tǒng)，不僅能夠達到節(jié)能降耗目標(biāo)，還能夠提高照明設(shè)備的運維效率。因為所有設(shè)備都有內(nèi)置未處理單元，對系統(tǒng)依賴程度較小，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，只需要對故障位置進行維修即可，其他設(shè)備依然能夠獨立完成控制功能。

2、智能照明系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用優(yōu)勢

智能照明系統(tǒng)與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比，其應(yīng)用優(yōu)勢不僅是具備靈活調(diào)整亮度的功能，還能夠增強光源穩(wěn)定性，同時達到節(jié)約電能目標(biāo)。具體來說：

2.1 改善火力發(fā)電廠照明環(huán)境

新時期，我國火力發(fā)電廠大多采用集控運行模式，作為電能生產(chǎn)的核心區(qū)域，集控中心對照明條件要求較高，所以引入智能照明系統(tǒng)已經(jīng)成為大勢所趨。通常情況下，火電廠在建設(shè)集控中心前，就已經(jīng)明確提出了光源選擇要求，規(guī)定了嚴禁使用哪種光源。例如：熒光燈與白熾燈混用模式不適合應(yīng)用到集控中心照明系統(tǒng)中，因為這種光源長期使用會產(chǎn)生斑點，無法達到理想的照明效果；另外，單一的熒光燈由于光源色調(diào)較冷，長期使用容易為員工造成視覺疲勞，所以也不適合應(yīng)用到集控中心照明系統(tǒng)中。與此同時，傳統(tǒng)照明系統(tǒng)在調(diào)整燈具亮度時往往需要依賴于電感式鎮(zhèn)流器，由于這種設(shè)備體型較大，散熱性不佳、成本較高。加上時常出現(xiàn)閃頻現(xiàn)象，所以無法充分保證照明系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看，即便鎮(zhèn)流器處于正常運行狀態(tài)，閃頻也大多在 100Hz 左右。在火力發(fā)電廠電能生產(chǎn)中，員工長時間處于這種照明環(huán)境下，容易出現(xiàn)頭暈、嘔吐等不良反應(yīng)。而采用智能照明系統(tǒng)，使用閃頻在 70Hz 以內(nèi)的鎮(zhèn)流器，并應(yīng)用白色、暖白色等低色溫光源，能夠切實彌補傳統(tǒng)照明系統(tǒng)損害人體的弊端，有利于改善電廠集控中心的照明環(huán)境。

2.2 增強火力發(fā)電廠光源穩(wěn)定性

室內(nèi)光源會在墻體反射作用下會增強光源強度，并且墻面越光滑，反射率越高。但隨著墻體使用年限的不斷增加，老化現(xiàn)象也越來越嚴重，導(dǎo)致墻面平滑度下降，反射率降低，從而嚴重影響照明效果，無法充分滿足照明系統(tǒng)的設(shè)計要求。另外，燈具長期投入使用，受環(huán)境、自身磨損等因素影響也會降低照明效果。很多設(shè)計人員在照明系統(tǒng)設(shè)計階段，并沒有考慮上述問題，導(dǎo)致照明效果降低后沒有任何措施應(yīng)對，不僅會為員工作業(yè)造成不便，還會嚴重影響火電廠工作效率。通常情況下，火力發(fā)電廠遇到這些問題，只能通過更換燈具等方式解決，如此不僅增加成本，還會形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致電能大量浪費。而引入智能化照明系統(tǒng)，通過電子鎮(zhèn)流器調(diào)整光源，可以提高光源穩(wěn)定性和安全性，不僅能夠達到照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，還可以延長燈具使用壽命。

2.3 提高火力發(fā)電廠光源節(jié)能水平

火力發(fā)電廠的照明系統(tǒng)普遍是為夜間作業(yè)提供服務(wù)的，但如果電廠采光不良，白天光照效果較差，也需要通過照明燈具補光。由于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)光源功率是固定不變的，所以白天在補光條件下開燈消耗的電力與夜間相同，如此不僅浪費電能，還會增加用電成本。而使用智能照明系統(tǒng)，能夠?qū)庠戳炼冗M行調(diào)節(jié)，如果白天采光較差，需要通過燈具彌補自然光線不足的問題，可以將光源調(diào)暗降低電能損耗。另外，智能照明系統(tǒng)中使用的光源濾波技術(shù)可以減少諧波數(shù)量，這對于節(jié)約電能而言有積極意義，有利于促進火力發(fā)電廠可持續(xù)發(fā)展。

2.4 提升火力發(fā)電廠光源使用壽命

智能照明系統(tǒng)與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比，在供電過程中能夠通過電子鎮(zhèn)流器抑制電壓浪涌問題，可以從源頭減少欠電壓或高電壓對系統(tǒng)造成的危害。尤其新時期，市面上的電子鎮(zhèn)流器普遍具備軛流濾波及穩(wěn)定電壓的作用，可以通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制供電系統(tǒng)，降低沖擊電流對光源造成的不良影響。結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看，使用智能照明系統(tǒng)，能夠延長燈具使用壽命，與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比至少延長 2-4 倍。與此同時，智能照明系統(tǒng)還能夠減少后期維護檢修費用，有利于為企業(yè)創(chuàng)造更高經(jīng)濟效益。

3、智能照明系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的實際運用

3.1 合理選擇照度標(biāo)準(zhǔn)值

火力發(fā)電廠在智能照明系統(tǒng)設(shè)計中，需要從技術(shù)性、經(jīng)濟性等角度綜合考慮問題，并對照《火力發(fā)電廠和變電站照明設(shè)計技術(shù)規(guī)定》中提到的照度參考值開展設(shè)計工作。從而為后期照明方式和照明光源的選擇提供準(zhǔn)確依據(jù)。

3.2 采用科學(xué)的照明方式

混合照明方式。以上提到，集控中心是火電廠電力生產(chǎn)的核心樞紐，該區(qū)域人員集中，作業(yè)密度較大，對照明條件要求較高，如果選擇單一的照明方式不僅會加大照明安裝功率，還會造成嚴重的電能浪費。而使用混合照明方式，通過局部照明方式滿足亮度需求，能夠提高電能利用率。

分區(qū)照明方式。火電廠不同區(qū)域的照明要求不盡相同，為了在改善照明環(huán)境的同時盡可能節(jié)約電能，需要采用分區(qū)照明方式，也就是結(jié)合不同區(qū)域的特點和需求，針對性選擇照明方式。

加強照明方式。如果火力發(fā)電廠的建筑工程規(guī)模較大，可以選擇一般照明與加強照明相融合的設(shè)計方式。簡單來說，就是建筑場所的上部分可以采用一般照明方式，而后在下部分墻壁或柱體上安裝加強照明燈具，主要用于補光。

間接照明方式。這種方式就是利用高強氣體放電燈改善照明環(huán)境，這種燈具發(fā)光體積較小、光通量較大，如果安裝在低空間內(nèi)，會產(chǎn)生嚴重的眩光現(xiàn)象。所以在照明系統(tǒng)設(shè)計中，可以將燈具的光纖投向墻壁或棚頂，而后通過反射作用改善工作面照明條件，一方面解決眩光問題，另一方面節(jié)約電能。

3.3 采用高質(zhì)量照明光源

不同燈具的光源、光效、色溫、使用壽命不盡相同，需要火力發(fā)電廠結(jié)合技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)合理選擇光源，一方面要保證照明效果達標(biāo)，另一方面要實現(xiàn)節(jié)電目標(biāo)。在照明光源選擇時，可以從以下方面入手：

用節(jié)能燈具代替白熾燈。通常情況下，火力發(fā)電廠照明系統(tǒng)中的燈具不應(yīng)使用普通白熾燈。如果特殊條件下要使用，則需要選擇 100KW 以下的燈泡。近年來，在科學(xué)技術(shù)推動下，越來越多節(jié)能燈具應(yīng)運而生，將其應(yīng)用到火電廠智能照明系統(tǒng)中，不僅能夠滿足照明要求，還可以節(jié)約電源。例如：火電廠中使用的 LED 等，以相同亮度進行比較，3W 的 LED 等運行 333小時僅消耗 1 度電，普通 60W 白熾燈 17 小時就能消耗1 度電。并且 LED 等使用壽命較長，無玻璃泡、無燈絲、不易碎、使用時間超過五萬小時。而普通白熾燈的使用時間僅在 1000 小時左右。與此同時，LED 燈不含汞和氙等有害元素，利于回收，普通燈管中含有汞和鉛等元素。

使用金屬鹵化物燈具或高壓鈉燈。金屬鹵化物燈具普遍具有顯色性較好、使用壽命較長的特點，在規(guī)模較大的廠房中使用效果更加。而高壓鈉燈雖然顯色性較差，但成本較低，并且光效較好，可以應(yīng)用到火電廠變色要求較低的區(qū)域。在智能照明系統(tǒng)中，按照發(fā)光原理對光源進行分類，可以分為氣體放電光源和熱輻射放電光源兩種，其中高壓鈉燈的發(fā)光率是國內(nèi)現(xiàn)有光源中較高的，可應(yīng)用到火電廠樓梯等照明場所。

4、智能照明系統(tǒng)應(yīng)用到火力發(fā)電廠中需要注意的問題

4.1 突發(fā)事故下照明系統(tǒng)控制問題

火力發(fā)電廠照明系統(tǒng)中，不能直接使用直流長明燈。并且在系統(tǒng)穩(wěn)定運行狀態(tài)下，電廠照明區(qū)域的光源須通過合理控制方式調(diào)節(jié)。一旦系統(tǒng)受各種因素影響產(chǎn)生故障，要避免使用自動調(diào)光功能，確保照明功率能夠達到 100%。

4.2 合理選擇控制系統(tǒng)的問題

首先，火力發(fā)電廠需要明確照明區(qū)域的規(guī)模和要求，在滿足照明條件的同時充分考慮技術(shù)性和成本性特點，并采用行之有效的控制方式。另外，當(dāng)前市面上涌現(xiàn)出多樣化智能控制系統(tǒng)，但質(zhì)量良莠不齊，火電廠需要充分考慮照明系統(tǒng)在實際生產(chǎn)中發(fā)揮的作用，并慎重選擇控制系統(tǒng)。

5、應(yīng)用場景

系統(tǒng)功能：

1、開關(guān)控制：對通道、走廊、公共區(qū)域、樓梯間、會議室按照單個照明回路、區(qū)域、樓層等實現(xiàn)對應(yīng)照明的開關(guān)燈控制，監(jiān)視受控回路的開關(guān)狀態(tài)。

2、調(diào)光控制：滿足區(qū)域照度和亮度調(diào)節(jié)要求，支持在通道、走廊、公共區(qū)域、樓梯間、會議室等場所監(jiān)測照度或亮度，并根據(jù)需要自動/手動調(diào)節(jié)開燈數(shù)量和燈光亮度，充分利用自然光源，滿足節(jié)約了能源，營造了舒適的生活工作環(huán)境。

3、場景控制：支持不同的場景模式控制，根據(jù)不同區(qū)域的功能需求，設(shè)定場景，完成相關(guān)照明燈具的控制組合，滿足美化工作環(huán)境、提高舒適度需求。

4、照明回路電路監(jiān)測：實時監(jiān)視各照明支路/回路的運行電流、開關(guān)狀態(tài)，并自動分析回路是否有故障狀態(tài)并預(yù)警。

5、分區(qū)、總控：支持運行管理人員實時監(jiān)視各區(qū)域、樓層、樓棟的照明狀態(tài)，并根據(jù)需要進行分區(qū)、分層、分樓棟按需要分區(qū)控制、總控制。

6、實時報警：當(dāng)發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關(guān)設(shè)備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中，提示內(nèi)容為故障時間、模塊位置、故障說明。

7、歷史記錄查詢：查詢?nèi)我鈺r段內(nèi)的事件記錄，支持“當(dāng)日"“最近7天"“自定義時段"方式查詢歷史事件。

6、現(xiàn)場圖片

7、產(chǎn)品選型

8、結(jié)束語

綜上所述，火電廠在電能生產(chǎn)中，離不開照明系統(tǒng)的支撐，由于不同區(qū)域的照明要求不盡相同，所以需要設(shè)計人員針對性設(shè)計。由于傳統(tǒng)照明系統(tǒng)普遍為額定功率，所以無論白天還是夜間開啟照明系統(tǒng)，都會產(chǎn)生同樣的電能消耗。對此，需要火電廠引入智能照明系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)控制方式對照明燈具的亮度、光源等進行合理調(diào)節(jié)，從而節(jié)約電能，改善照明環(huán)境。

【參考文獻】

[1]徐向偉,韓峰,楊慧強,張健,陳宇,智能照明系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的運用研究。

[2]李奇,發(fā)電廠智能照明系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J],光源與照明,2021(12):27-28。

[3]田創(chuàng)新,某自備電廠智能照明控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J],中國設(shè)備工程,2020(13):36-37。

[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版。

作者介紹：

劉細鳳，女，現(xiàn)任職于江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要從事無線測溫系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用。