照明节电器产品的技术走向与技术规范

1照明节电器产品的技术走向与技术规范张华张镇强【摘要】本文简单介绍照明节电控制器在我国的发展历程，介绍我国照明节电控制器的现状、技术、产品特点，以及行业困境，同时展望和呼唤未来照明节电控制产品的理想概念、模型、技术规范以及实现，最后提出麦尼智能电感技术的解决方案，希望能为节电器产品技术发展与市场规范提供参考。关键词：节电器，照明节能，照明调光一、中国照明节电器行业历史与回顾中国早期的照明节电器产品，起源于90年代初，主要是借鉴和仿制美国、日本的可控硅SCR相控技术生产。在90年代中期，当时以SCR为代表的电力电子技术，软件控制技术，移相触发控制理论得到迅速发展，从而带动了电机动态节能，电机软启动保护，灯光照明节能保护设备与技术的发展，在中国经济高速发展的南方，崛起了一批高科技节能公司。经济的发展，国际化城市化进程的加快，能源的日趋紧张，国家“中国绿色照明工程”，以及相关的“节约能源”法律法规政策的出台，工业、商业企业开始认识到“未被控制的电费”成本的重要，使节电公司看到了希望和出路，不断投入，研发自己的节能产品，SCR照明节能控制产品得到较好的发展。2001年后，有许多资金寻找出路，也成立公司，加入节能行业，使节能正成为产业化方向发展。和其它所有行业的形成一样，节能行业以及节电器产品，也都经历过“混乱”的局面。技术层次参差不齐，门槛高的变频器行业，投入巨资却难以回报，而部分无技术含量的节电产品却能大发其财。没有技术标准，没有规范，没有行业自律，各行其是，各种“节能”概念被商业炒作，大量加盟招商，产品暴利，偷换节电概念，节电率作假，一时“节电题材”成为腐败洗钱的手段。经销商加盟利益受损，产品技术含量低下容易仿制，行业暴利，也促使各销售经理，技术人员，“另立山头”，分离出许多节电公司。大约2002年，由于照明光源的多元化，道路照明的商业化，电子镇流器节能灯，霓虹灯的大量使用，以及电力紧张，电感镇流器的就地或集中补偿，使得照明电路无法保障绝对无电容，可控硅移相的突发导通，无法适应哪怕线路上少量的容性负载，这样，SCR产品一时陷入销售困境，各厂家和经销商恨不得将路灯上的电容给“阉了”。在这种情况下，各节能公司不得不将传统电磁变压器技术，重新整合，以适应照明电路新形势和市场需要。目前市面的“省电机”，“节能线圈”，“节能电抗”，“省电霸”均是这类技术。在一定程度上为照明节能技术找到了一条可发展的道路。除SCR相控产品，电磁变压器产品外，市场还大量流行一种系统节电器及各种改进版本，号称简单并联安装，适应所有供电线路，节电显著，实际上就是并联压敏电阻，TVS管，电容等元件，作为防雷及电压浪涌吸收可以，实无节电可言。另外值得一提的是，有小部分节电公司，喜欢挂上美国、日本、德国、丹麦、新西兰、加拿大等国外技术，或称采用先进的国外运作模式等，实际上经销商和用户都知道是地道的国内公司，无外来技术背景，考虑到所谓国人心态，都极力赞成这种“崇洋”的做法，这样很不利于行业发展和壮大。借鉴和学习国外成功技术和经验，是节电行业形成的基础，但要与误导和商业炒作区分开来。目前，照明节电器不像变频器，有专业公司专业生产。节电公司生产的产品包罗一切节电领域，照明节电控制器是节电公司众多节电产品中的一个品牌。照明节电控制器的专业化生产，还有待市场的专业化和产业的分工细化。这几年，经过国家以及“节电人”的宣传努力，“环保节能”已深入人心。我们也可喜地看到，通过行业的争论，大家也越来越看清节电的本质，学会分辨商业陷阱和虚假技术，这将有利于节电行业的健康发展。2二、节电器产品实际运行情况政府的照明节能工程，由于与“财政困难”，“政府形象工程”，“美化亮化工程”，“民心工程”，“电荒”，“领导政绩”,“节能环保”，“绿色照明”等概念错综复杂地冲突，即使在全国用电告急的这两年，各地也只是小心地试验使用，没有出现大面积推广的情况。除没找到成功的“商业资金运作模式”外，更主要的原因是：国家没有明确的政策指导，没有满意的技术产品，没有行业技术标准和规范，没有成功的示范工程，没有领导决策的充分理由。最近,2004年7月16日,建设部的网站上，公布了《节约能源——城市绿色照明示范工程》的文件，并明确推进照明节电，到2008年实现城市照明节电15%的目标，力求到2010年实现建筑物室内照明节电10%的目标。“该亮的还是要亮，不该亮的不能乱亮”，并给出详细的照度规范，这给各地方政府对城市照明工程，指明了正确的发展方向。文件的精神将大大加快照明节能产业的发展，使更多的资金和人力投入到照明节能工程中，带动节能控制技术，理论研究，软件技术，远程通讯技术及协议的发展。使我国城市照明节能工作尽快走上科学、健康、可持续发展的道路。城市照明工作总是在矛盾中发展。一方面，城市经济技术的高速发展，人民生活水平不断提高，城市照明在改善城市人居环境质量和城市形象，提高城市整体素质，推动内需，拉动城市夜间经济起到了显著作用，城市照明工作在城市建设及人们生活中的地位也越来越重要，也得到了各级政府的高度关注，但庞大的电费开支和维护费用，又是各地方政府沉重的财政开支。城市照明节能工作的普及开展，还有待商业运作与资金运作的成功探讨。在城市照明节能资金商务运作方面，有些公司正进行尝试，要集中技术，生产，资本市场，政府资源，广告资讯等各方，进行优势互补。目前正在探讨的模式有，路灯广告资源第三方承包方式，BOT方式，能源合同方式，银行等第三方资金介入方式等等。与城市照明节能相比，商业照明节能工作进展情况要好些。主要不是由于技术实现上的差异，而是节能产品资金的可操作性。在工业照明、商场超市照明、学校照明等节能等实施中，只要单位领导或设备科，通过测试，认为达到节能技术要求，资金比较容易到位和兑现。这是企业行为的优势，而财政费用的使用要远远比这复杂。商业照明用户节能的积极性远远高于城市照明，工厂、超市、写字楼、酒店宾馆、学校等室内照明节能工程，明显增加，成为不可忽视的节能市场。对照明节能控制器产品的普及使用，在短时间内还难以实现，但必将是一股强劲的发展趋势，其涉及面广，市场庞大，从商业机会和社会价值而言，都是应该十分关注的。也迫切要求质监、质检部门，行业认证部门，提前做好技术和产品的规范，国家行政部门做好政策引导，使行业发展更加顺利，市场更加规范。三、现有照明节电器产品技术分析与介绍目前市面出现的照明节能控制器产品，从技术层面讲，主要有以下几种或它们的复合：1、电容就地补偿及集中补偿装置优点：简单，对电感镇流器灯具，能低成本有效降低视在电流，减少无功功率，提高电网功率因数，减轻电网负担，降低线损，减小布线线径，从而降低故障率，一定程度上可缓解电力紧张。缺点：理论上不能节约有功功率，从而对用户来说，不能“节省电费”，只能对感性灯具进行补偿，无法对光源进行照度控制。结论：电力补偿设备，更多应属电力系统设备，不能作为经济意义上的“节能设备”。2、分档调节电感镇流器：由传统电感镇流器增加绕组派生优点：对新装灯具，只需配置分档调节镇流器，正常预热后，能自动增加电感量，进一步降低灯电流，从而实现节能。缺点：技术含量不高，有机械触点，切换时对部分老化灯容易引起熄灭，对现有灯具的3改造成本过高。结论：技术和概念早已出现，最近有公司将其产品化并在部分路段实施，由于其固有的技术缺点和不可发展性，产品估计难大面积推广。3、“系统节电器”：由若干压敏电阻，TVS管组成，没有技术含量，很易仿制，主要吸收电网的瞬变电压，有一定的设备保护作用，无节能功能，其节电率和相关概念纯属商业炒作。优点：需要并联贴身安装（对浪涌电压吸收，吸收元件引线电感不可忽视），作为防雷及保护设备并切实专业设计制造，也许是一个发展方向。作为今后发展节电控制器的保护部分，值得借鉴和采纳。缺点：目前市场上的“系统节电器”无任何节电可言，作为“保护器”，其技术设计也不严谨，过长的引线，内部元件布局，对电压浪涌表现出很大的交流阻抗，即使采用纳秒级吸收元件，在实际工程中也不会有动作。对抑制瞬态电压的保护系统，应采用非常规元件，非常规设计，非常规的电路布局。结论：作为节能设备的保护电路，可以采用，但不能作为节电技术产品。4、隔盏亮，半夜灯优点：在特定路段或场所，可起到节能作用，电路简单，成本低，可靠性高，改造方便。缺点：影响正常照明，道路照度不均匀，影响社会治安和道路交通安全，属日本70年代试验并否定的方案，国内大部分城市和地区仍然沿用并保留这种方法，实际使用很少，“电荒”时有部分城市临时紧急采用。5、SCR可控硅控制产品优点：90年代电力电子新技术，体积小，效率高，噪音低，便于智能控制和嵌入控制，输出电压有效值连续可调,在照明节能中，节电率可达20％，再高引起灯灭或闪烁,价格适中，比较容易开发，产品有单灯控制和集中控制。缺点：输出电压严重畸变，有浪涌电压，污染电网，产生干扰，无法满足电磁兼容要求，影响电力调度，同时只能适应感性灯光负载，对目前的多元化照明和国家强制的电容补偿，无法适应日益广泛使用的电子镇流器光源。结论：与电源环保要求不适应，与市场照明负载不适应，属淘汰产品。6、电磁自偶变压器固定抽头接触器切换产品优点：效率比较高，噪音比较低，输出纯正弦电压，适应所有灯光负载。缺点：体积大且笨重，固定降压，只能在通电前进行分档调节，工作时无法进行电压调节（灯灭），节电率固定，无法智能化和以人为本，照度无法控制，往往是人流量最大的傍晚（用电高峰电压低）亮度最低，而后半夜（用电低谷电压高）无人时反而灯光亮度最大。结论：属50/60年代技术，也是现在路灯节电的主流产品，主要用于电力变换。采用传统电磁产品用于节能，实在没办法的选择。7、电磁自偶变压器抽头SCR切换产品优点：效率比较高，噪音比较低，输出纯正弦电压，输出电压突变式调节，适应所有灯光负载。缺点：体积大且笨重，对城市道路照明的HID灯，突变式降压有灯灭现象，电压无法精确控制，由于多SCR开关切换时，有共态导通，或短时开路引起过压，切换时有浪涌电流或浪涌电压，故障率高。结论：属电磁变压器与电力电子开关技术结合，SCR切换技术难处理或误触发，导致可靠性较低，目前没有成熟产品。8、电磁自偶变压器无级碳刷切换产品优点：效率比较高，噪音比较低，输出纯正弦电压，输出电压可连续调节，适应所有灯光负载。缺点：体积大且笨重，控制用变压器为机械碳刷式，在大电流滑动时，有强烈电火花，寿命短，过多机械部件，故障率高，同时碳刷过渡其间有电流切断现象，容易引起HID等的熄灭。结论：由于寿命短，市场没有成功的产品。9、电磁感应变压器电机伺服无级调压产品优点：输出正弦波，电压连续可调，适应所有灯光负载。4缺点：体积大且笨重，效率低，噪音大，输出电压不便于三相独立调节，无法适应三相严重不平衡负载，有机械部件，寿命短。结论：主要用于电力稳压，属当今电力稳压主流产品，由于其效率低，自耗大，作为节能目的不适合，机械部件故障率也高，产品推广困难。10、串联电感降压产品优点：简单，成本低，可靠。缺点：体积大且笨重，只能根据固定负载设计，无法采用现代控制技术控制。结论：技术太落后，产品没有市场。四、照明节能控制器技术现状与困境一方面，照明节电的客观需求和呼声越来越高，国家对照明节电的政策也十分明朗，节电企业对市场的投入和商业运作力度加大，节能企业一度企盼并积极等待着市场的启动，另一方面，城市照明节能工程的运作，总是受政府资金，目前节能技术条件，成功资本运作的的困惑，一度处于试验阶段而停滞不前。期中让市民和照明市政工程人员能接受的技术，是影响工程的主要因数之一。2002年以前，SCR单灯节电器以及SCR集中控制节电器比较好销，对纯电感照明系统的节能控制也十分稳定，电压有效值能如愿实现实时分时段平滑调节，能做到模块化小体积嵌入控制，价格也适中，在当时是近乎理想的节电控制产品，其谐波干扰也不显得十分重要。但在随后的工程中，由于市政资源的利用，路灯普遍挂上商业广告，期中大量采用电子镇流器节能灯，霓虹灯，商业室内照明也是如此，另外，由于电力的紧张，电感镇流器照明电路也要求灯具电容就地补偿