CN117807364A - 基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法、系统及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法、系统及介质，包括：收集灯具光效数据和对应实际造价数据，并根据灯具光效数据和实际造价数据构建单瓦造价计算函数；根据单瓦造价计算函数计算单瓦造价成本；根据单瓦造价成本和灯具功率计算灯具投资成本；在光通量不变的情况下对灯具进行节能改造，并根据灯具投资成本和灯具改造后的功率，计算改造后灯具的年节能效益；根据年节能效益，通过结合全生命周期净现值，构建全生命周期净现值与功率的相关函数；通过相关函数求解全生命周期最大效益时对应的最佳功率值；将最佳功率值设置为灯具节能改造后的最终功率值。能够在满足照明照度值不变的条件下，确定灯具最佳功率及光效的平衡点。
Description
技术领域
本发明涉及照明领域，尤其涉及一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法、系统及介质。
背景技术
道路照明用能占全社会较多能耗，是节能减排的重点领域；传统道路照明灯具一般为高压钠灯，其光效比较低，且衰减比较大，整灯光效一般在80lw/w以下；为达到照明效果，只能提升功率，造成能耗高。半导体道路照明灯具属于绿色照明，具有光效高的特点，用其对传统灯具改造具有明显的节能效果。半导体照明灯具技术不断发展，光效不断提升，目前主流在100lm-200lm/w之间，随着光效提升，其造价成本也不断攀升。在选择半导体照明灯具对传统照明改造时，一般采用方法为根据经验，半导体灯具功率先选择为钠灯一半左右，然后进行数值分析，满足照度要求的即可采用，如果达不到照度要求，则增大功率，缺乏具体数值的计算和优化。
发明内容
本发明公开了一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法、系统及介质，能够在满足照明照度值不变的条件下，确定灯具最佳功率及光效的平衡点。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法，所述方法包括：
收集灯具光效数据和对应实际造价数据，并根据所述灯具光效数据和所述实际造价数据，构建单瓦造价计算函数；
根据所述单瓦造价计算函数计算单瓦造价成本；
根据所述单瓦造价成本和灯具功率计算灯具投资成本；
在光通量不变的情况下对灯具进行节能改造，并根据所述灯具投资成本和灯具改造后的功率，计算改造后灯具的年节能效益；
根据所述年节能效益，通过结合全生命周期净现值，构建全生命周期净现值与功率的相关函数；
通过所述相关函数求解全生命周期最大效益时对应的最佳功率值；
将所述最佳功率值设置为灯具节能改造后的最终功率值。
优选地，所述根据所述年节能效益，通过结合全生命周期净现值，构建全生命周期净现值与功率的相关函数，包括：
构建全生命周期净现值表达式；
根据所述全生命周期净现值表达式和功率的变化关系构建净现值与功率的相关函数；
其中，所述全生命周期净现值表达式为：，式中/>表示全生命周期净现值，/>表示运行年份，/>表示第/>年的节能效益，/>表示折现率，/>表示灯具投资；
所述相关函数表达式为：，式中/>表示全生命周期净现值，/>表示运行年份，/>表示改造前灯具功率，/>表示改造后功率，/>表示年运行时间，/>表示电价，/>表示单瓦造价计算函数的二次项系数，/>表示灯具光通量，/>表示单瓦造价计算函数的一次项系数。
优选地，所述通过所述相关函数求解全生命周期最大效益时对应的最佳功率值，包括：
通过所述相关函数的最大值求解全生命周期最大效益值；
将所述最大效益值对应的功率作为所述最佳功率值；
其中，所述全生命周期最大效益值表示灯具的最大经济效益值。
优选地，所述在光通量不变的情况下对灯具进行节能优化改造，并根据所述灯具投资成本和灯具的改造后功率，计算改造后灯具的年节能效益，包括：
在光通量不变的情况下，选择光效更高的灯具和低功率光源；
根据所述低功率光源的实际功率，通过年节能效益公式，计算所述年节能效益；
其中，所述年节能效益公式的表达式为：，式中/>表示年节能效益，/>表示改造前灯具功率，/>表示改造后功率，/>表示年运行时间，/>表示电价。
优选地，所述单瓦造价计算函数表达式为：，式中/>表示灯具单瓦造价成本，/>表示单瓦造价计算函数的二次项系数，/>表示单瓦造价计算函数的一次项系数，/>表示灯具光效。
优选地，所述光通量表示为，式中/>表示灯具光通量，/>表示灯具功率，表示灯具光效。
与现有技术相比，本发明公开了一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法，包括：收集灯具光效数据和对应实际造价数据，并根据灯具光效数据和实际造价数据构建单瓦造价计算函数；根据单瓦造价计算函数计算单瓦造价成本；根据单瓦造价成本和灯具功率计算灯具投资成本；在光通量不变的情况下对灯具进行节能改造，并根据灯具投资成本和灯具改造后的功率，计算改造后灯具的年节能效益；根据年节能效益，通过结合全生命周期净现值，构建全生命周期净现值与功率的相关函数；通过相关函数求解全生命周期最大效益时对应的最佳功率值；将最佳功率值设置为灯具节能改造后的最终功率值。考虑了在光通量恒定情况下，功率随灯具的关系构建了全生命周期净现值与功率的相关函数，能够准确分析经济效益和功率的关系，从而在全生命周期最大效益时确定灯具的最佳功率。因此，能够在满足照明照度值不变的条件下，确定灯具最佳功率及光效的平衡点。
为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置系统，所述系统包括：
数据采集模块，用于收集灯具光效数据和对应实际造价数据，并根据所述灯具光效数据和所述实际造价数据，构建单瓦造价计算函数；
第一计算模块，用于根据所述单瓦造价计算函数计算单瓦造价成本；
第二计算模块，用于根据所述单瓦造价成本和灯具功率计算灯具投资成本；
节能优化模块，用于在光通量不变的情况下对灯具进行节能改造，并根据所述灯具投资成本和灯具改造后的功率，计算改造后灯具的年节能效益；
函数构建模块，用于根据所述年节能效益，通过结合全生命周期净现值，构建全生命周期净现值与功率的相关函数；
第三计算模块，用于通过所述相关函数求解全生命周期最大效益时对应的最佳功率值；
功率设置模块，用于将所述最佳功率值设置为灯具节能改造后的最终功率值。
优选地，所述函数构建模块，包括：
第一构建单元，用于构建生命周期净现值表达式；
第二构建单元，用于根据所述生命周期净现值表达式和功率的变化关系构建净现值与功率的相关函数；
其中，所述全生命周期净现值表达式为：，式中/>表示全生命周期净现值，/>表示运行年份，/>表示第/>年的节能效益，/>表示折现率，/>表示灯具投资；
所述相关函数表达式为：，式中/>表示全生命周期净现值，/>表示运行年份，/>表示改造前灯具功率，/>表示改造后功率，/>表示年运行时间，/>表示电价，/>表示单瓦造价计算函数的二次项系数，/>表示灯具光通量，/>表示单瓦造价计算函数的一次项系数。
优选地，所述第三计算模块，包括：
最大效益单元，用于通过所述相关函数的最大值求解全生命周期最大效益值；
最佳功率单元，用于将所述最大效益值对应的功率作为所述最佳功率值；
其中，所述全生命周期最大效益值表示灯具的最大经济效益值。
优选地，所述节能优化模块，包括：
光源选择单元，用于在光通量不变的情况下，选择光效更高的灯具和低功率光源；
效益计算单元，用于根据所述低功率光源的实际功率，通过年节能效益公式，计算所述年节能效益；
其中，所述年节能效益公式的表达式为：，式中/>表示年节能效益，/>表示改造前灯具功率，/>表示改造后功率，/>表示年运行时间，/>表示电价。
优选地，所述单瓦造价计算函数表达式为：，式中/>表示灯具单瓦造价成本，/>表示单瓦造价计算函数的二次项系数，/>表示单瓦造价计算函数的一次项系数，/>表示灯具光效。
优选地，所述光通量表示为，式中/>表示灯具光通量，/>表示灯具功率，表示灯具光效。
为了解决上述技术问题，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行上述任一项所述的一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法。
本发明公开了一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法、系统及介质，包括：收集灯具光效数据和对应实际造价数据，并根据灯具光效数据和实际造价数据构建单瓦造价计算函数；根据单瓦造价计算函数计算单瓦造价成本；根据单瓦造价成本和灯具功率计算灯具投资成本；在光通量不变的情况下对灯具进行节能改造，并根据灯具投资成本和灯具改造后的功率，计算改造后灯具的年节能效益；根据年节能效益，通过结合全生命周期净现值，构建全生命周期净现值与功率的相关函数；通过相关函数求解全生命周期最大效益时对应的最佳功率值；将最佳功率值设置为灯具节能改造后的最终功率值。能够在满足照明照度值不变的条件下，确定灯具最佳功率及光效的平衡点。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法的流程示意图。
图2是本发明实施例提供的一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法，参见图1，是本发明实施例提供的一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法的流程示意图，包括步骤S10~S16：
S10、收集灯具光效数据和对应实际造价数据，并根据所述灯具光效数据和所述实际造价数据，构建单瓦造价计算函数；
S11、根据所述单瓦造价计算函数计算单瓦造价成本；
S12、根据所述单瓦造价成本和灯具功率计算灯具投资成本；
S13、在光通量不变的情况下对灯具进行节能改造，并根据所述灯具投资成本和灯具改造后的功率，计算改造后灯具的年节能效益；
S14、根据所述年节能效益，通过结合全生命周期净现值，构建全生命周期净现值与功率的相关函数；
S15、通过所述相关函数求解全生命周期最大效益时对应的最佳功率值；
S16、将所述最佳功率值设置为灯具节能改造后的最终功率值。
本发明公开了一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法，包括：收集灯具光效数据和对应实际造价数据，并根据灯具光效数据和实际造价数据构建单瓦造价计算函数；根据单瓦造价计算函数计算单瓦造价成本；根据单瓦造价成本和灯具功率计算灯具投资成本；在光通量不变的情况下对灯具进行节能改造，并根据灯具投资成本和灯具改造后的功率，计算改造后灯具的年节能效益；根据年节能效益，通过结合全生命周期净现值，构建全生命周期净现值与功率的相关函数；通过相关函数求解全生命周期最大效益时对应的最佳功率值；将最佳功率值设置为灯具节能改造后的最终功率值。考虑了在光通量恒定情况下，功率随灯具的关系构建了全生命周期净现值与功率的相关函数，能够准确分析经济效益和功率的关系，从而在全生命周期最大效益时确定灯具的最佳功率。因此，能够在满足照明照度值不变的条件下，确定灯具最佳功率及光效的平衡点。
本发明提供的又一实施例中，所述根据所述年节能效益，通过结合全生命周期净现值，构建全生命周期净现值与功率的相关函数，包括：
构建全生命周期净现值表达式；
根据所述全生命周期净现值表达式和功率的变化关系构建净现值与功率的相关函数；
其中，所述全生命周期净现值表达式为：，式中/>表示全生命周期净现值，/>表示运行年份，/>表示第/>年的节能效益，/>表示折现率，/>表示灯具投资；
所述相关函数表达式为：，式中/>表示全生命周期净现值，/>表示运行年份，/>表示改造前灯具功率，/>表示改造后功率，/>表示年运行时间，/>表示电价，/>表示单瓦造价计算函数的二次项系数，/>表示灯具光通量，/>表示单瓦造价计算函数的一次项系数。
在本发明具体实施时，以250W的高压钠灯为例，整灯光通量为12000lm，光效为48lm/w，经过对不同LED灯具光效数据的收集，构建光效与成本关系表，参见表1；
表1：光效与成本关系表
对上述数据进行拟合得到；假设年运行时间为365天，每天平均工作时间为10.5小时，则年运行时间/>为3832小时，电价/>取0.6元/kWh，折现率为6%，生命周期/>取8，得到全生命周期改造效益函数为：
；继续对该式取极大值，对应获得最佳功率值，最佳功率值100.43W，此时NPV最大为1611.2元；通过上述全生命周期改造效益函数能够实现整个照明改造全生命周期最为经济的灯具选择和确定照明的最佳功率，具有科学合理、经济效益明显的优点。
本发明提供的又一实施例中，所述通过所述相关函数求解全生命周期最大效益时对应的最佳功率值，包括：
通过所述相关函数的最大值求解全生命周期最大效益值；
将所述最大效益值对应的功率作为所述最佳功率值；
其中，所述全生命周期最大效益值表示灯具的最大经济效益值。
在本发明具体实施时，将功率作为相关函数的参数，能够反映出全生命周期效益值和功率之间的变化关系，由此确定全生命周期最大效益值下对应的功率大小；通过数学建模和优化算法的方法，可以避免人工试错的繁琐过程，同时能够考虑到多种因素对经济效益的影响，包括灯具的功率、成本等多个方面。因此，可以提供一种更加全面、准确的决策依据。
本发明提供的又一实施例中，所述在光通量不变的情况下对灯具进行节能优化改造，并根据所述灯具投资成本和灯具的改造后功率，计算改造后灯具的年节能效益，包括：
在光通量不变的情况下，选择光效更高的灯具和低功率光源；
根据所述低功率光源的实际功率，通过年节能效益公式，计算所述年节能效益；
其中，所述年节能效益公式的表达式为：，式中/>表示年节能效益，/>表示改造前灯具功率，/>表示改造后功率，/>表示年运行时间，/>表示电价。
在本发明具体实施时，在光通量不变的情况下，降低光源的功率从而保证在照明不变的情况下实现节能的目的。再通过年节能效益公式计算功率变化前后的节能效益，能够直观的反映出节能效果。
本发明提供的又一实施例中，所述单瓦造价计算函数表达式为：，式中/>表示灯具单瓦造价成本，/>表示单瓦造价计算函数的二次项系数，/>表示单瓦造价计算函数的一次项系数，/>表示灯具光效。
在本发明具体实施时，如上述实施例中描述的，为真实反应经济效益和光效之间的关系，通过收集不同光效和单价的数据，采用类似于一元二次方程求解的方式确定二者之间的函数关系式，提升灯具选择的科学性。
本发明提供的又一实施例中，所述光通量表示为，式中/>表示灯具光通量，/>表示灯具功率，/>表示灯具光效。
在本发明具体实施时，表示灯具光通量，在光通量不变的情况下就是表示/>恒定，则灯具功率和灯具光效呈负相关，灯具光效越强，则灯具功率越低，反之灯具光效越低，灯具功率越强。
本发明实施例还提供了一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置系统，参见图2，是本发明实施例提供的一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置系统的结构框图，所述系统包括：
数据采集模块20，用于收集灯具光效数据和对应实际造价数据，并根据所述灯具光效数据和所述实际造价数据，构建单瓦造价计算函数；
第一计算模块21，用于根据所述单瓦造价计算函数计算单瓦造价成本；
第二计算模块22，用于根据所述单瓦造价成本和灯具功率计算灯具投资成本；
节能优化模块23，用于在光通量不变的情况下对灯具进行节能改造，并根据所述灯具投资成本和灯具改造后的功率，计算改造后灯具的年节能效益；
函数构建模块24，用于根据所述年节能效益，通过结合全生命周期净现值，构建全生命周期净现值与功率的相关函数；
第三计算模块25，用于通过所述相关函数求解全生命周期最大效益时对应的最佳功率值；
功率设置模块26，用于将所述最佳功率值设置为灯具节能改造后的最终功率值。
所述系统及模块能够实现上述任一实施例所述的一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法的所有流程，系统中的各个模块、单元的作用以及实现的技术效果分别与上述实施例所述的一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法的作用以及实现的技术效果对应相同，这里不再赘述。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行上述任一项所述的一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
综上，本发明公开了一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法、系统及介质，包括：收集灯具光效数据和对应实际造价数据，并根据灯具光效数据和实际造价数据构建单瓦造价计算函数；根据单瓦造价计算函数计算单瓦造价成本；根据单瓦造价成本和灯具功率计算灯具投资成本；在光通量不变的情况下对灯具进行节能改造，并根据灯具投资成本和灯具改造后的功率，计算改造后灯具的年节能效益；根据年节能效益，通过结合全生命周期净现值，构建全生命周期净现值与功率的相关函数；通过相关函数求解全生命周期最大效益时对应的最佳功率值；将最佳功率值设置为灯具节能改造后的最终功率值。能够在满足照明照度值不变的条件下，确定灯具最佳功率及光效的平衡点。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法，其特征在于，所述方法包括：
收集灯具光效数据和对应实际造价数据，并根据所述灯具光效数据和所述实际造价数据，构建单瓦造价计算函数；
根据所述单瓦造价计算函数计算单瓦造价成本；
根据所述单瓦造价成本和灯具功率计算灯具投资成本；
在光通量不变的情况下对灯具进行节能改造，并根据所述灯具投资成本和灯具改造后的功率，计算改造后灯具的年节能效益；
根据所述年节能效益，通过结合全生命周期净现值，构建全生命周期净现值与功率的相关函数；
通过所述相关函数求解全生命周期最大效益时对应的最佳功率值；
将所述最佳功率值设置为灯具节能改造后的最终功率值。
2.如权利要求1所述的一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法，其特征在于，所述根据所述年节能效益，通过结合全生命周期净现值，构建全生命周期净现值与功率的相关函数，包括：
构建全生命周期净现值表达式；
根据所述全生命周期净现值表达式和功率的变化关系构建净现值与功率的相关函数；
其中，所述全生命周期净现值表达式为：，式中/>表示全生命周期净现值，/>表示运行年份，/>表示第/>年的节能效益，/>表示折现率，/>表示灯具投资；
所述相关函数表达式为：，式中/>表示全生命周期净现值，/>表示运行年份，/>表示改造前灯具功率，/>表示改造后功率，/>表示年运行时间，/>表示电价，/>表示单瓦造价计算函数的二次项系数，/>表示灯具光通量，/>表示单瓦造价计算函数的一次项系数。
3.如权利要求1所述的一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法，其特征在于，所述通过所述相关函数求解全生命周期最大效益时对应的最佳功率值，包括：
通过所述相关函数的最大值求解全生命周期最大效益值；
将所述最大效益值对应的功率作为所述最佳功率值；
其中，所述全生命周期最大效益值表示灯具的最大经济效益值。
4.如权利要求1所述的一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法，其特征在于，所述在光通量不变的情况下对灯具进行节能优化改造，并根据所述灯具投资成本和灯具的改造后功率，计算改造后灯具的年节能效益，包括：
在光通量不变的情况下，选择光效更高的灯具和低功率光源；
根据所述低功率光源的实际功率，通过年节能效益公式，计算所述年节能效益；
其中，所述年节能效益公式的表达式为：，式中/>表示年节能效益，表示改造前灯具功率，/>表示改造后功率，/>表示年运行时间，/>表示电价。
5.如权利要求1所述的一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法，其特征在于，所述单瓦造价计算函数表达式为：，式中/>表示灯具单瓦造价成本，/>表示单瓦造价计算函数的二次项系数，/>表示单瓦造价计算函数的一次项系数，/>表示灯具光效。
6.如权利要求1所述的一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法，其特征在于，所述光通量表示为，式中/>表示灯具光通量，/>表示灯具功率，/>表示灯具光效。
7.一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置系统，其特征在于，所述系统包括：
数据采集模块，用于收集灯具光效数据和对应实际造价数据，并根据所述灯具光效数据和所述实际造价数据，构建单瓦造价计算函数；
第一计算模块，用于根据所述单瓦造价计算函数计算单瓦造价成本；
第二计算模块，用于根据所述单瓦造价成本和灯具功率计算灯具投资成本；
节能优化模块，用于在光通量不变的情况下对灯具进行节能改造，并根据所述灯具投资成本和灯具改造后的功率，计算改造后灯具的年节能效益；
函数构建模块，用于根据所述年节能效益，通过结合全生命周期净现值，构建全生命周期净现值与功率的相关函数；
第三计算模块，用于通过所述相关函数求解全生命周期最大效益时对应的最佳功率值；
功率设置模块，用于将所述最佳功率值设置为灯具节能改造后的最终功率值。
8.如权利要求7所述的一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置系统，其特征在于，所述函数构建模块，包括：
第一构建单元，用于构建生命周期净现值表达式；
第二构建单元，用于根据所述生命周期净现值表达式和功率的变化关系构建净现值与功率的相关函数；
其中，所述全生命周期净现值表达式为：，式中/>表示全生命周期净现值，/>表示运行年份，/>表示第/>年的节能效益，/>表示折现率，/>表示灯具投资；
所述相关函数表达式为：，式中/>表示全生命周期净现值，/>表示运行年份，/>表示改造前灯具功率，/>表示改造后功率，/>表示年运行时间，/>表示电价，/>表示单瓦造价计算函数的二次项系数，/>表示灯具光通量，/>表示单瓦造价计算函数的一次项系数。
9.如权利要求7所述的一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置系统，其特征在于，节能优化模块，包括：
节能优化单元，用于在光通量不变的情况下，选择光效更高的灯具和低功率光源；
第三计算单元，用于根据所述低功率光源的实际功率，通过年节能效益公式，计算所述年节能效益；
其中，所述年节能效益公式的表达式为：，式中/>表示年节能效益，表示改造前灯具功率，/>表示改造后功率，/>表示年运行时间，/>表示电价。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如权利要求1～6任一项所述的一种基于全生命周期效益性的灯具功率设置方法。
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