淺談智能照明控制系統在火力發電廠中的運用研究

任運業

安科瑞電氣股份有限公司  201801

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

關鍵詞：智能照明系統；火力發電廠；節能；網絡控制

0、引言

近年來，我國工業化進程持續深入，在一定程度上突出了照明系統的重要性。營造良好的照明環境能夠為各項工作有條不紊進行奠定基礎。同時對照明系統進行合理布局，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，科學技術發展日新月異，將自動化智能技術與照明系統融合成為大勢所趨。結合實踐來看，智能化照明系統不僅具備照度適宜、節約用電等優勢，還能夠提高照明安全水平，降低電力管理成本，并且光源具有可調節功能，有利于延長照明系統使用壽命。在火力發電廠電能生產中，照明系統的作用不容小覷。電廠發電的中心樞紐是集控中心，在實際生產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，通過網絡控制技術對照明系統中鎮流器進行合理管控，能夠在保證照明效果的同時達到節約電能的目標，從而為火電廠有序生產提供保障。

1、智能照明系統概述

1.1 智能照明系統內涵

智能照明系統是在微電子、計算機、移動通信等多種科學技術基礎上發展而來的，這些技術的聯合使用在一定程度上豐富了照明系統的功能性，使系統能夠自動化采集照明環境相關數據，并通過邏輯分析形成明確的控制指令，而后結合用戶需求對照明系統進行合理調控。另外，與傳統照明系統相比，智能照明系統還能夠對實際照明效果進行實時反饋，也就是將實際照明效果與標準化光源效果進行合理對比，為照明系統控制提供準確依據。

1.2 智能照明系統控制方式

智能照明系統投入使用后，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的開關；二，通過設備輔助方式間歇性控制照明系統的光源，常見輔助設備包括定時器、時鐘等；三，利用控制面板對智能照明系統的光源進行控制；四，智能化燈具結合照明環境自動化調節燈光強度；五，對監測器等元器件進行跟蹤監控，并自動化控制照明燈具的開關；六，通過控制系統控制應急區域的燈具，并且燈具可以結合所處環境實際情況指導調整光源亮度。

1.3 智能照明宗旨

1.3.1 減少能源消耗

傳統照明系統主要通過消耗電能，使其轉換為光能。結合 2000 年國際照明委員會數據調查結果來看，16 個發達國家照明系統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 保護生態環境

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

1.3.3 提高照明效果

照明系統投入使用后，須在達到照明要求的基礎上考慮如何節約能源，并為保護生態環境。為了營造良好的照明環境，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調整，這也是我國大力發展節能照明系統的重要原因之一。

1.3.4 提高火電廠設備運維效率

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

2、智能照明系統在火力發電廠中的應用優勢

智能照明系統與傳統照明系統相比，其應用優勢不僅是具備靈活調整亮度的功能，還能夠增強光源穩定性，同時達到節約電能目標。具體來說：

2.1 改善火力發電廠照明環境

新時期，我國火力發電廠大多采用集控運行模式，作為電能生產的核心區域，集控中心對照明條件要求較高，所以引入智能照明系統已經成為大勢所趨。通常情況下，火電廠在建設集控中心前，就已經明確提出了光源選擇要求，規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用到集控中心照明系統中，因為這種光源長期使用會產生斑點，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較冷，長期使用容易為員工造成視覺疲勞，所以也不適合應用到集控中心照明系統中。與此同時，傳統照明系統在調整燈具亮度時往往需要依賴于電感式鎮流器，由于這種設備體型較大，散熱性不佳、成本較高。加上時常出現閃頻現象，所以無法充分保證照明系統的安全性和穩定性。據相關數據統計來看，即便鎮流器處于正常運行狀態，閃頻也大多在 100Hz 左右。在火力發電廠電能生產中，員工長時間處于這種照明環境下，容易出現頭暈等不良反應。而采用智能照明系統，使用閃頻在 70Hz 以內的鎮流器，并應用白色、暖白色等低色溫光源，能夠切實彌補傳統照明系統損害人體的弊端，有利于改善電廠集控中心的照明環境。

2.2 增強火力發電廠光源穩定性

       室內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，老化現象也越來越嚴重，導致墻面平滑度下降，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的設計要求。另外，燈具長期投入使用，受環境、自身磨損等因素影響也會降低照明效果。很多設計人員在照明系統設計階段，并沒有考慮上述問題，導致照明效果降低后沒有任何措施應對，不僅會為員工作業造成不便，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，導致電能大量浪費。而引入智能化照明系統，通過電子鎮流器調整光源，可以提高光源穩定性和安全性，不僅能夠達到照明設計標準，還可以延長燈具使用壽命。

2.3 提高火力發電廠光源節能水平

火力發電廠的照明系統普遍是為夜間作業提供服務的，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。由于傳統照明系統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，能夠對光源亮度進行調節，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，可以將光源調暗降低電能損耗。另外，智能照明系統中使用的光源濾波技術可以減少諧波數量，這對于節約電能而言有積極意義，有利于促進火力發電廠可持續發展。

2.4 提升火力發電廠光源使用壽命

智能照明系統與傳統照明系統相比，在供電過程中能夠通過電子鎮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造成的危害。尤其新時期，市面上的電子鎮流器普遍具備軛流濾波及穩定電壓的作用，可以通過網絡系統控制供電系統，降低沖擊電流對光源造成的不良影響。結合相關數據統計來看，使用智能照明系統，能夠延長燈具使用壽命，與傳統照明系統相比至少延長 2-4 倍。與此同時，智能照明系統還能夠減少后期維護檢修費用，有利于為企業創造更高經濟效益。

3、智能照明系統在火力發電廠中的實際運用

3.1 合理選擇照度標準值

火力發電廠在智能照明系統設計中，需要從技術性、經濟性等角度綜合考慮問題，并對照《火力發電廠和變電站照明設計技術規定》中提到的照度參考值開展設計工作。從而為后期照明方式和照明光源的選擇提供準確依據。

3.2 采用科學的照明方式

混合照明方式。以上提到，集控中心是火電廠電力生產的核心樞紐，該區域人員集中，作業密度較大，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。

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

加強照明方式。如果火力發電廠的建筑工程規模較大，可以選擇一般照明與加強照明相融合的設計方式。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境，這種燈具發光體積較小、光通量較大，如果安裝在低空間內，會產生嚴重的眩光現象。所以在照明系統設計中，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，另一方面節約電能。

3.3 采用高質量照明光源

不同燈具的光源、光效、色溫、使用壽命不盡相同，需要火力發電廠結合技術參數標準合理選擇光源，一方面要保證照明效果達標，另一方面要實現節電目標。在照明光源選擇時，可以從以下方面入手：

用節能燈具代替白熾燈。通常情況下，火力發電廠照明系統中的燈具不應使用普通白熾燈。如果特殊條件下要使用，則需要選擇 100KW 以下的燈泡。近年來，在科學技術推動下，越來越多節能燈具應運而生，將其應用到火電廠智能照明系統中，不僅能夠滿足照明要求，還可以節約電源。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，可以應用到火電廠變色要求較低的區域。在智能照明系統中，按照發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，其中高壓鈉燈的發光率是國內現有光源中較高的，可應用到火電廠樓梯等照明場所。

4、智能照明系統應用到火力發電廠中需要注意的問題

4.1 突發事故下照明系統控制問題

火力發電廠照明系統中，不能直接使用直流長明燈。并且在系統穩定運行狀態下，電廠照明區域的光源須通過合理控制方式調節。一旦系統受各種因素影響產生故障，要避免使用自動調光功能，確保照明功率能夠達到 100%。

4.2 合理選擇控制系統的問題

首先，火力發電廠需要明確照明區域的規模和要求，在滿足照明條件的同時充分考慮技術性和成本性特點，并采用行之有效的控制方式。另外，當前市面上涌現出多樣化智能控制系統，但質量良莠不齊，火電廠需要充分考慮照明系統在實際生產中發揮的作用，并慎重選擇控制系統。

5、應用場景

系統功能：

1、開關控制：對通道、走廊、公共區域、樓梯間、會議室按照單個照明回路、區域、樓層等實現對應照明的開關燈控制，監視受控回路的開關狀態。

2、調光控制：滿足區域照度和亮度調節要求，支持在通道、走廊、公共區域、樓梯間、會議室等場所監測照度或亮度，并根據需要自動/手動調節開燈數量和燈光亮度，充分利用自然光源，滿足節約了能源，營造了舒適的生活工作環境。

3、場景控制：支持不同的場景模式控制，根據不同區域的功能需求，設定場景，完成相關照明燈具的控制組合，滿足美化工作環境、提高舒適度需求。

4、照明回路電路監測：實時監視各照明支路/回路的運行電流、開關狀態，并自動分析回路是否有故障狀態并預警。

5、分區、總控：支持運行管理人員實時監視各區域、樓層、樓棟的照明狀態，并根據需要進行分區、分層、分樓棟按需要分區控制、總控制。

6、實時報警：當發生模塊離線、網關設備掉線或者狀態反饋和下發控制命令不一致時會發生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中，提示內容為故障時間、模塊位置、故障說明。

7、歷史記錄查詢：查詢任意時段內的事件記錄，支持“當日"“最近7天"“自定義時段"方式查詢歷史事件。

6、現場圖片

7、產品選型

8、結束語

綜上所述，火電廠在電能生產中，離不開照明系統的支撐，由于不同區域的照明要求不盡相同，所以需要設計人員針對性設計。由于傳統照明系統普遍為額定功率，所以無論白天還是夜間開啟照明系統，都會產生同樣的電能消耗。對此，需要火電廠引入智能照明系統，通過網絡控制方式對照明燈具的亮度、光源等進行合理調節，從而節約電能，改善照明環境。

【參考文獻】

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

[2]李奇,發電廠智能照明系統的設計與應用[J],光源與照明,2021(12):27-28。

[3]田創新,某自備電廠智能照明控制系統的應用[J],中國設備工程,2020(13):36-37。

[4]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2022.05版。

作者介紹：

任運業，男，現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的研發與應用。