市政照明中太陽能光伏發電的應用范文
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摘要:
利用太陽能進行發電不僅可以節約燃料,而且在發電過程中無污染且不受地域因素的限制,屬于綠色、環保、健康的發電技術,隨著人們對環境要求的日益提高,近幾年以來,在對太陽能的相關開發與運用過程中,光伏發電越來越受到人們的關注,所具有的市場潛力也不可限量。
關鍵詞:
伴隨科學技術的日新月異,社會經濟水平也不斷提升,然而能源資源則不斷地減少而且被污染嚴重。為了市政照明的可持續健康發展,我們必須選擇健康、環保的綠色能源,而太陽能發電技術之中的光伏發電便是最佳選擇。伴隨利用太陽能進行發電的相關技術的誕生,市政照明相關系統設計也迎來了新的變革,將此技術應用于市政照明中不但可以節約能源,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、更加合理地進行規劃設計。
1光伏發電技術具有的優勢
(1)先進的發電原理。其發電原理是將光子和電子之間不發生中間過程以及相關機械運動而直接進行轉換,所謂中間過程是指從熱能轉換為機械能,再由機械能轉換為電磁能等,這種發電形式十分方便、快捷。相較原有發電技術,光伏發電更加高效、更加便捷、更加環保、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,唯一的區別只是世界各地日照時間與日照強度有所差別,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光伏發電相關系統的構成及作用
2.1太陽電池部分
光伏發電相關系統中最為關鍵的便是太陽電池。其中光能和電能相互轉換的基本單元便是太陽電池的各個單體,通常最小尺寸僅為4cm2,最大為200cm2,其工作電壓一般約在0.5V左右,工作電流一般在20～25mA之間,通常情況下不可以單獨形式進行使用。所謂電池組件便是把單個太陽電池串聯或并聯然后進行封裝,組件功率通常最小為幾瓦,最大為幾十瓦,能夠單獨進行使用。然后再將這些組件進行串聯或并聯進行安裝,便組成了方陣,其輸出功率可以達到負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電而言是極其重要的構成部分,其作用也非常重要。由于蓄電池具有儲備電能的功能,故而可以不停地進行運作,具有效率較高、污染較低的優點。
2.3具有控制充電和放電功能的控制器
對蓄電池而言,特別是鉛酸性質的蓄電池,運作時充電放點對其產生的影響極大,假如不能好好解決這個問題,不但會減少電池使用的年限,還影響其發電效果,因此防止蓄電池被過度充電或過度放電,就需要有相應的控制系統來預防此問題,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進行檢測來判斷其是不是已達到充放電的臨界點,并且依據檢測出來的結果對蓄電池發號指令,控制其是否繼續充放電。
2.4具有將直流電轉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為直流電。然而逆變器的功能則恰恰與之相反,把直流電向交流電進行轉換。這樣將整流過程進行逆向工作的形式便是所謂的“逆變”。太陽電池經過太陽照射以后便形成了直流電,但是在供電系統中通過直流電進行供電十分有限。除此以外,如果供電系統要將電壓進行升高或降低的時候,只用在交流系統之中加上變壓器就可以了,而對于直流系統而言,要想對其電壓進行升高或降低時所需的技術就太過復雜。對于光伏系統而言,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產生的電壓有比較寬泛的適應范圍。
3太陽能相關技術在我國市政照明系統中的運用
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計還有缺陷,路燈在進行電纜鋪設的時候沒有單獨設計,而是從鄰近地區的路燈處進行接電,這便使得這些路燈只有在晚上才能發揮功效,白天卻形同擺設。在天氣狀況不好的時候,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,根本無法發揮其照明功能,導致此處治安較差。所以,該市對其人行道的相關照明問題和道路安全相關問題特別重視。為解決問題該市也曾費勁腦汁,然而不是因為費用過高,就是不利于地面平整和交通,使得許多辦法都行不通。經過全面考慮以后,決定使用太陽能進行發電。該市先在主干道上進行試點,取得了很好的效果,隨后又不斷進行擴充,受到一致好評。此主干道長度為73m,寬度為7m,高度約為2.4m左右,且在通道的中部未設采光口。在這里安裝太陽能形式的路燈,其中節能燈共安裝了8套,主要依靠太陽能形式的電池板進行供電。當初設計的時候,原本計劃以12V電壓的直流電源進行供電,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12V電壓的直流電向220V電壓的交流電進行轉換。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的路燈處進行接電,其中太陽能形式的路燈每天12h進行照明。當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出指令,蓄電池隨后開始供電,直至傍晚時間,傍晚時候市政路燈進行供電的時候,便向控制器發出指令,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行供電,使其可以24h對道路照明。
4市政照明系統中太陽能相關技術具有的優點及缺點
將在城市道路照明中采用太陽能進行發電的相關技術,不但安全性高、節約能源、具有環保功能,還不再需要電纜進行長距離鋪設。最近不論是國內還是國外都出現了許多利用太陽能技術,并將此技術廣泛應用于道路照明中,市政部門在鋪設太陽能發電的電纜時可以利用普通電纜的溝,這樣既避免浪費也便于管控。太陽能主要通過兩種方式轉換為電能:其一為將太陽產生的輻射能向熱能進行轉換,即通過太陽產生的輻射能進行發電;其二為將太陽光向電能進行轉換,此方法需要經過光電器件,即所謂的“光伏發電”。就目前市政照明而言,利用太陽能進行發電所采取的主要技術便是光伏技術,此技術是通過將光能轉換為電能的裝置,將半導體置于其中按照光伏效應相關原理將太陽光向電能進行直接轉換。市政部門利用太陽能進行照明的相關系統共有4個構成部分,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,利用太陽能進行發電不但能夠直接以直流電形式產生,亦可經逆變器將其進行轉變,形成220V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換率是決定其照明系統的關鍵因素。太陽能屬于再生能源,存在于世界的各個角落,然而目前關于利用太陽能進行發電的相關研究還剛剛起步。伴隨科技的飛速發展,利用太陽能進行發電的領域也會日益擴大,亦會從重量轉變為重質,提升太陽能在轉換方面的效率可以促進其在發電方面相關技術的飛速發展,推動市政部門在照明系統方面的突破性發展。
5結語
總之,市政照明采用太陽能形式的路燈不但節約了成本,還給市民生活提供了一種更好的體驗方式,伴隨社會的不斷進步,太陽能相關技術也會被應用于更多的領域,而利用太陽能進行發電的光伏發電也會更加普及,市政照明也會設計得越來越科學、越來越合理。
參考文獻：
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[2]羅海華.我國民用太陽能光伏發電技術應用[J].企業科技與發展,2015(15):15-16.
作者:楊慶峰 單位:章丘市城建設施養護工程隊
