市政照明中太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用

楊慶峰

摘 要：利用太陽能進(jìn)行發(fā)電不僅可以節(jié)約燃料，而且在發(fā)電過程中無污染且不受地域因素的限制，屬于綠色、環(huán)保、健康的發(fā)電技術(shù)，隨著人們對環(huán)境要求的日益提高，近幾年以來，在對太陽能的相關(guān)開發(fā)與運(yùn)用過程中，光伏發(fā)電越來越受到人們的關(guān)注，所具有的市場潛力也不可限量。

關(guān)鍵詞：市政照明 太陽能 光伏發(fā)電

中圖分類號：TK511 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）10（b）-0032-02

伴隨科學(xué)技術(shù)的日新月異，社會經(jīng)濟(jì)水平也不斷提升，然而能源資源則不斷地減少而且被污染嚴(yán)重。為了市政照明的可持續(xù)健康發(fā)展，我們必須選擇健康、環(huán)保的綠色能源，而太陽能發(fā)電技術(shù)之中的光伏發(fā)電便是最佳選擇。伴隨利用太陽能進(jìn)行發(fā)電的相關(guān)技術(shù)的誕生，市政照明相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)也迎來了新的變革，將此技術(shù)應(yīng)用于市政照明中不但可以節(jié)約能源，還可以提升市政電能在利用方面的效率，使市政照明可以更加科學(xué)、更加合理地進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。

1 光伏發(fā)電技術(shù)具有的優(yōu)勢

（1）先進(jìn)的發(fā)電原理。其發(fā)電原理是將光子和電子之間不發(fā)生中間過程以及相關(guān)機(jī)械運(yùn)動而直接進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所謂中間過程是指從熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再由機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電磁能等，這種發(fā)電形式十分方便、快捷。相較原有發(fā)電技術(shù)，光伏發(fā)電更加高效、更加便捷、更加環(huán)保、更加綠色。（2）太陽能具有的無限性特征及分布性特性。眾所周知，太陽能屬于可以再生性的綠色能源，每天它都會得到重生，所以太陽能這種資源具有無限性特征，取之不盡，用之不竭。而且，太陽光幾乎無處不在，唯一的區(qū)別只是世界各地日照時(shí)間與日照強(qiáng)度有所差別，所以太陽能不會受到地域因素、氣候因素等自然因素的限制。

2 光伏發(fā)電相關(guān)系統(tǒng)的構(gòu)成及作用

2.1 太陽電池部分

光伏發(fā)電相關(guān)系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的便是太陽電池。其中光能和電能相互轉(zhuǎn)換的基本單元便是太陽電池的各個(gè)單體，通常最小尺寸僅為4 cm2，最大為200 cm2，其工作電壓一般約在0.5 V左右，工作電流一般在20～25 mA之間，通常情況下不可以單獨(dú)形式進(jìn)行使用。所謂電池組件便是把單個(gè)太陽電池串聯(lián)或并聯(lián)然后進(jìn)行封裝，組件功率通常最小為幾瓦，最大為幾十瓦，能夠單獨(dú)進(jìn)行使用。然后再將這些組件進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)進(jìn)行安裝，便組成了方陣，其輸出功率可以達(dá)到負(fù)載對功率方面的要求。

2.2 具有儲備能量功能的蓄電池部分

儲能作用的蓄電池對于光伏發(fā)電而言是極其重要的構(gòu)成部分，其作用也非常重要。由于蓄電池具有儲備電能的功能，故而可以不停地進(jìn)行運(yùn)作，具有效率較高、污染較低的優(yōu)點(diǎn)。

2.3 具有控制充電和放電功能的控制器

對蓄電池而言，特別是鉛酸性質(zhì)的蓄電池，運(yùn)作時(shí)充電放點(diǎn)對其產(chǎn)生的影響極大，假如不能好好解決這個(gè)問題，不但會減少電池使用的年限，還影響其發(fā)電效果，因此防止蓄電池被過度充電或過度放電，就需要有相應(yīng)的控制系統(tǒng)來預(yù)防此問題，即充電放電方面的控制器。該控制器的工作原理是對蓄電池具有的電壓方面或者荷電狀態(tài)進(jìn)行檢測來判斷其是不是已達(dá)到充放電的臨界點(diǎn)，并且依據(jù)檢測出來的結(jié)果對蓄電池發(fā)號指令，控制其是否繼續(xù)充放電。

2.4 具有將直流電轉(zhuǎn)換為交流電功能的逆變器

我們知道，整流器的作用便是把交流電變?yōu)橹绷麟?。然而逆變器的功能則恰恰與之相反，把直流電向交流電進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這樣將整流過程進(jìn)行逆向工作的形式便是所謂的“逆變”。太陽電池經(jīng)過太陽照射以后便形成了直流電，但是在供電系統(tǒng)中通過直流電進(jìn)行供電十分有限。除此以外，如果供電系統(tǒng)要將電壓進(jìn)行升高或降低的時(shí)候，只用在交流系統(tǒng)之中加上變壓器就可以了，而對于直流系統(tǒng)而言，要想對其電壓進(jìn)行升高或降低時(shí)所需的技術(shù)就太過復(fù)雜。對于光伏系統(tǒng)而言，對逆變器方面的要求也比較高，尤其在逆變效率方面及可靠性方面，要求其對直流輸入時(shí)產(chǎn)生的電壓有比較寬泛的適應(yīng)范圍。

3 太陽能相關(guān)技術(shù)在我國市政照明系統(tǒng)中的運(yùn)用

例如：某市共有過百的人行道，其夜晚照明效果很好，然而在路燈配電方面的設(shè)計(jì)還有缺陷，路燈在進(jìn)行電纜鋪設(shè)的時(shí)候沒有單獨(dú)設(shè)計(jì)，而是從鄰近地區(qū)的路燈處進(jìn)行接電，這便使得這些路燈只有在晚上才能發(fā)揮功效，白天卻形同擺設(shè)。在天氣狀況不好的時(shí)候，這些路燈的照明效果便不是很好，對于較長通道而言特別是中間部分則效果更差，根本無法發(fā)揮其照明功能，導(dǎo)致此處治安較差。所以，該市對其人行道的相關(guān)照明問題和道路安全相關(guān)問題特別重視。為解決問題該市也曾費(fèi)勁腦汁，然而不是因?yàn)橘M(fèi)用過高，就是不利于地面平整和交通，使得許多辦法都行不通。經(jīng)過全面考慮以后，決定使用太陽能進(jìn)行發(fā)電。該市先在主干道上進(jìn)行試點(diǎn)，取得了很好的效果，隨后又不斷進(jìn)行擴(kuò)充，受到一致好評。

此主干道長度為73 m，寬度為7 m，高度約為2.4 m左右，且在通道的中部未設(shè)采光口。在這里安裝太陽能形式的路燈，其中節(jié)能燈共安裝了8套，主要依靠太陽能形式的電池板進(jìn)行供電。當(dāng)初設(shè)計(jì)的時(shí)候，原本計(jì)劃以12 V電壓的直流電源進(jìn)行供電，然而由于通道距離太長，使得電壓的損耗也過大，所以便通過逆變器把原本12 V電壓的直流電向220 V電壓的交流電進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

人行通道中安置的太陽能形式的路燈使用僅限于白天，夜間則還從鄰近地區(qū)的路燈處進(jìn)行接電，其中太陽能形式的路燈每天12 h進(jìn)行照明。當(dāng)太陽能形式的路燈停止工作后，控制器便向太陽能形式的蓄電池發(fā)出指令，蓄電池隨后開始供電，直至傍晚時(shí)間，傍晚時(shí)候市政路燈進(jìn)行供電的時(shí)候，便向控制器發(fā)出指令，蓄電池便停止供電。利用此方法太陽能形式的蓄電池便和市政電纜之間相互交替為路燈進(jìn)行供電，使其可以24 h對道路照明。

4 市政照明系統(tǒng)中太陽能相關(guān)技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

將在城市道路照明中采用太陽能進(jìn)行發(fā)電的相關(guān)技術(shù)，不但安全性高、節(jié)約能源、具有環(huán)保功能，還不再需要電纜進(jìn)行長距離鋪設(shè)。最近不論是國內(nèi)還是國外都出現(xiàn)了許多利用太陽能技術(shù)，并將此技術(shù)廣泛應(yīng)用于道路照明中，市政部門在鋪設(shè)太陽能發(fā)電的電纜時(shí)可以利用普通電纜的溝，這樣既避免浪費(fèi)也便于管控。太陽能主要通過兩種方式轉(zhuǎn)換為電能：其一為將太陽產(chǎn)生的輻射能向熱能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即通過太陽產(chǎn)生的輻射能進(jìn)行發(fā)電；其二為將太陽光向電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，此方法需要經(jīng)過光電器件，即所謂的 “光伏發(fā)電”。就目前市政照明而言，利用太陽能進(jìn)行發(fā)電所采取的主要技術(shù)便是光伏技術(shù)，此技術(shù)是通過將光能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，將半導(dǎo)體置于其中按照光伏效應(yīng)相關(guān)原理將太陽光向電能進(jìn)行直接轉(zhuǎn)換。市政部門利用太陽能進(jìn)行照明的相關(guān)系統(tǒng)共有4個(gè)構(gòu)成部分，即太陽能形式的電池板部分、具有控制充放電功能的控制器部分、蓄電池部分和燈泡部分，利用太陽能進(jìn)行發(fā)電不但能夠直接以直流電形式產(chǎn)生，亦可經(jīng)逆變器將其進(jìn)行轉(zhuǎn)變，形成220 V電壓的交流電，太陽能形式的電池板具有的面積和具有的轉(zhuǎn)換率是決定其照明系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。太陽能屬于再生能源，存在于世界的各個(gè)角落，然而目前關(guān)于利用太陽能進(jìn)行發(fā)電的相關(guān)研究還剛剛起步。伴隨科技的飛速發(fā)展，利用太陽能進(jìn)行發(fā)電的領(lǐng)域也會日益擴(kuò)大，亦會從重量轉(zhuǎn)變?yōu)橹刭|(zhì)，提升太陽能在轉(zhuǎn)換方面的效率可以促進(jìn)其在發(fā)電方面相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展，推動市政部門在照明系統(tǒng)方面的突破性發(fā)展。

5 結(jié)語

總之，市政照明采用太陽能形式的路燈不但節(jié)約了成本，還給市民生活提供了一種更好的體驗(yàn)方式，伴隨社會的不斷進(jìn)步，太陽能相關(guān)技術(shù)也會被應(yīng)用于更多的領(lǐng)域，而利用太陽能進(jìn)行發(fā)電的光伏發(fā)電也會更加普及，市政照明也會設(shè)計(jì)得越來越科學(xué)、越來越合理。

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