太陽能光伏在道路照明中的應(yīng)用探討

張丹云 吳娟

【摘要】：隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科技技術(shù)水平不斷提高，節(jié)能減排已經(jīng)成為世界各國共同關(guān)心的一個話題。而太陽能技術(shù)的普遍推廣使得國內(nèi)各級政府都大力支持光伏發(fā)電，讓能源制造廠積極擴建。然而從太陽能光伏技術(shù)在道路照明中的運用實例來看，我國對此的運用還處于研究初級階段。相關(guān)處理技術(shù)尚未完善，道路照明成本并未得到有效降低。本文將從太陽能光伏的運用原理出發(fā)，分析其在照明中的合理應(yīng)用，以便于城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃管理。

【關(guān)鍵詞】太陽能；光伏；道路照明；應(yīng)用

引言：

城市道路照明是城市耗電較大的項目之一，行之有效的方法變式利用太陽能光伏發(fā)電。國內(nèi)關(guān)于太陽能光伏發(fā)電的實例已經(jīng)有很多。然而其造價高、技術(shù)難成為了社會相關(guān)人士廣泛關(guān)注并探討的問題。并且對于太陽能光伏發(fā)電照明的技術(shù)沒有較為全面的規(guī)范指標，引發(fā)了一系列安全問題。

一、太陽能光伏發(fā)電的技術(shù)運用背景

二十一世紀是一個經(jīng)濟飛速發(fā)展的世紀，同時也是一個能源日益短缺的世紀。隨著二次能源的大量開發(fā)，‘節(jié)能已經(jīng)成為了影響全世界的重要名詞。人類離不開能源，不管是電能、風能、核能還是其他能源，對于我們的生產(chǎn)和生活來說都起著不可替代的作用。并推動著社會的發(fā)展。隨著現(xiàn)代化工業(yè)市場的崛起，每個國家對能源的需求和消耗都在顯著增。調(diào)查得知年增長率可達到4%—6%。數(shù)據(jù)顯示，從二十世紀走向二十一世紀的過程中。世界上的燃料消耗量就增加了近二十倍，尤其是這三十多年，消耗量指數(shù)呈直線上升趨勢。有相關(guān)人士表示，預(yù)計到二十二世紀世界的能源需求將高達220億噸。這個數(shù)據(jù)告訴我們，如果還不將能源加以合理開發(fā)并運用，那么到那個時候人類便要面臨恐怖的能源危機。

（一）光伏發(fā)電原理簡析

光伏發(fā)電是在太陽能技術(shù)的沿用上創(chuàng)新而來，利用了光生伏打效應(yīng)原理。太陽能電池可以將太陽光直接轉(zhuǎn)換成電能，當光線照射在太陽能電池上并被界面層吸收，就有足夠能量的光子在硅中將電子激發(fā)，從而產(chǎn)生電子空穴。界面層附加的電子以及空穴在還原之前會通過空間電荷的電廠作用被分離開來。太陽能光伏的發(fā)電系統(tǒng)是由太陽能電池方陣、蓄電池組、充放電控制器、逆變器、交流配電柜、太陽跟蹤控制系統(tǒng)等設(shè)備組成。使用的晶體硅電池中多為單晶和多晶電池，效率在11%-14%左右，而由一個或以上的太陽能電池組成的電池板被稱為光伏組件。

（二）光伏發(fā)電技術(shù)的優(yōu)缺點

利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)能夠大大降低道路照明成本，提高安全性能；同時還具有環(huán)保、方便的優(yōu)點。為了避免沿路鋪設(shè)較長的電力電纜設(shè)備，國內(nèi)外都在極大地推廣太陽能光伏照明技術(shù)的運用。不僅能夠降低長距離建設(shè)電纜的費用，還便于市政的電力控制和管理。眾所周知，太陽能無處不在。相對于其他能源來說，其來源廣，用處大。但是目前技術(shù)人員對太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的研究尚處于初級階段，在照明的處理中還存在一些實際問題，如太陽能電池造造價高、蓄電池的泄露處理、天氣不好等，這些都有待于解決。

不可否認，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的使用范圍將越來越廣，會從以往的使用太陽能光伏發(fā)電轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量發(fā)電。太陽能電池的光能轉(zhuǎn)化效率將直接影響到光伏發(fā)電的效率，如果在未來幾年太陽能光伏技術(shù)能夠取得較大的突破，那么城市的道路照明系統(tǒng)將引來一場巨大的變革。

二、太陽能光伏在道路照明中的運用案例

城市的照明系統(tǒng)具有多種商業(yè)用途，比如廣場的商業(yè)燈照明、隧道照明、步行街亮化等。還有公園的綠地照明及室內(nèi)照明，特別是隨著當前經(jīng)濟和科學技術(shù)的高速發(fā)展，照明系統(tǒng)也在不斷地完善。市政在照明規(guī)劃中也開始重視環(huán)保節(jié)能，越來越多的‘光污染工程被取締，換用了高效長壽的太陽能光伏系統(tǒng)。

太陽能光伏的供電方式主要有兩種：一是采用單體供電法，即一個路燈和一個電池板相互獨立的組合方式。這種方式安裝和移動都比較方便，并不需要安置任何管線。單體供電運用的較為廣泛，對于城鎮(zhèn)建設(shè)和規(guī)劃來說，這種方式可以提高城市的整體美觀。另外一種采用的是集中供電的方式，一般用8——10個路燈為一組，這種方式能夠讓光伏系統(tǒng)最大限度地接觸到陽光，提高太陽能的轉(zhuǎn)化效率，并且對燈具的選擇來說更為廣泛。這種方式與單體供電不同，需要埋設(shè)簡單的管線，適用于城市中道路路燈的改造。

福州市內(nèi)有百條道路，各式各樣，在夜晚中照明路燈能帶來很美的效果，然而其供電設(shè)備卻存在很大的缺陷。如路燈的電纜是集中鋪設(shè)，由附近的路燈連接供電，這種串聯(lián)的供電方式會造成一個問題，即路燈只有在夜晚才會照明。在陰雨天時，道路上的照明效果很差，照明度極低。為了解決這個問題，市政府以及技術(shù)人員想了很多辦法，但都由于各種原因而被放棄，最后想出利用太陽能光伏發(fā)電照明來解決白日照明的問題。首先在路人通道上采用單體供電的方式，安裝了幾套太陽能燈泡，然后采用交流電源供電，這種照明效果不錯，后來在福州市中受到廣泛的運用。

太陽能光伏技術(shù)比較可用于照明系統(tǒng)，還可以研發(fā)出太陽能光伏路燈。這種路燈可以通過自動控制的工作系統(tǒng)，只需要在安裝之時設(shè)置系統(tǒng)的工作模式，就能在陰雨天或者夜晚散發(fā)光明。太陽能光伏路燈是較為美好的照明燈具，不僅可以運用在城鎮(zhèn)道路中，還可以推廣給廣大個體戶，讓居民在家也能享受太陽能光伏技術(shù)帶來的便利。太陽能作為可再生能源，具有環(huán)保、量大的優(yōu)勢，這也是其成為我國可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。目前我國的不少城市在道路照明上都應(yīng)用了太陽能光伏技術(shù)，比如08年舉辦的北京奧運會，就廣泛的使用了這種技術(shù)，充分體現(xiàn)了我國重視人文、綠色運動的精神，提高了外國對我國環(huán)保節(jié)能的認知水平。

結(jié)束語：

總而言之，太陽能光伏照明技術(shù)的運用可以大大降低城鎮(zhèn)的照明成本，在滿足節(jié)能的同時給用戶提供更好的生活體驗。伴隨著新型能源的不斷開發(fā)，太陽能光伏發(fā)電將呈現(xiàn)出控制靈活、照明效果好、低成本的趨勢。未來太陽能光伏照明技術(shù)的應(yīng)用會逐漸普遍，城鎮(zhèn)道路照明將有一個更美好的發(fā)展方向。

參考文獻：

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