太陽能光伏在道路照明中的應用探討

張丹云 吳娟

【摘要】：隨著經濟的發展和科技技術水平不斷提高，節能減排已經成為世界各國共同關心的一個話題。而太陽能技術的普遍推廣使得國內各級政府都大力支持光伏發電，讓能源制造廠積極擴建。然而從太陽能光伏技術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。相關處理技術尚未完善，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，分析其在照明中的合理應用，以便于城鎮建設規劃管理。

【關鍵詞】太陽能；光伏；道路照明；應用

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電。國內關于太陽能光伏發電的實例已經有很多。然而其造價高、技術難成為了社會相關人士廣泛關注并探討的問題。并且對于太陽能光伏發電照明的技術沒有較為全面的規范指標，引發了一系列安全問題。

一、太陽能光伏發電的技術運用背景

二十一世紀是一個經濟飛速發展的世紀，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，‘節能已經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，對于我們的生產和生活來說都起著不可替代的作用。并推動著社會的發展。隨著現代化工業市場的崛起，每個國家對能源的需求和消耗都在顯著增。調查得知年增長率可達到4%—6%。數據顯示，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，消耗量指數呈直線上升趨勢。有相關人士表示，預計到二十二世紀世界的能源需求將高達220億噸。這個數據告訴我們，如果還不將能源加以合理開發并運用，那么到那個時候人類便要面臨恐怖的能源危機。

（一）光伏發電原理簡析

光伏發電是在太陽能技術的沿用上創新而來，利用了光生伏打效應原理。太陽能電池可以將太陽光直接轉換成電能，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，從而產生電子空穴。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。太陽能光伏的發電系統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、太陽跟蹤控制系統等設備組成。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）光伏發電技術的優缺點

利用太陽能光伏發電技術能夠大大降低道路照明成本，提高安全性能；同時還具有環保、方便的優點。為了避免沿路鋪設較長的電力電纜設備，國內外都在極大地推廣太陽能光伏照明技術的運用。不僅能夠降低長距離建設電纜的費用，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。但是目前技術人員對太陽能光伏發電技術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，太陽能光伏發電技術的使用范圍將越來越廣，會從以往的使用太陽能光伏發電轉變為質量發電。太陽能電池的光能轉化效率將直接影響到光伏發電的效率，如果在未來幾年太陽能光伏技術能夠取得較大的突破，那么城市的道路照明系統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

城市的照明系統具有多種商業用途，比如廣場的商業燈照明、隧道照明、步行街亮化等。還有公園的綠地照明及室內照明，特別是隨著當前經濟和科學技術的高速發展，照明系統也在不斷地完善。市政在照明規劃中也開始重視環保節能，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。

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，對于城鎮建設和規劃來說，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最大限度地接觸到陽光，提高太陽能的轉化效率，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，需要埋設簡單的管線，適用于城市中道路路燈的改造。

福州市內有百條道路，各式各樣，在夜晚中照明路燈能帶來很美的效果，然而其供電設備卻存在很大的缺陷。如路燈的電纜是集中鋪設，由附近的路燈連接供電，這種串聯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。

太陽能光伏技術比較可用于照明系統，還可以研發出太陽能光伏路燈。這種路燈可以通過自動控制的工作系統，只需要在安裝之時設置系統的工作模式，就能在陰雨天或者夜晚散發光明。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帶來的便利。太陽能作為可再生能源，具有環保、量大的優勢，這也是其成為我國可持續發展的重要途徑。目前我國的不少城市在道路照明上都應用了太陽能光伏技術，比如08年舉辦的北京奧運會，就廣泛的使用了這種技術，充分體現了我國重視人文、綠色運動的精神，提高了外國對我國環保節能的認知水平。

結束語：

總而言之，太陽能光伏照明技術的運用可以大大降低城鎮的照明成本，在滿足節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，太陽能光伏發電將呈現出控制靈活、照明效果好、低成本的趨勢。未來太陽能光伏照明技術的應用會逐漸普遍，城鎮道路照明將有一個更美好的發展方向。

參考文獻：

[1]徐國平.試論太陽能光伏發電在城市照明系統中的應用及前景[B]；國網湖南電力公司株洲供電分公司；512000.

[2]杜亮，蘇蓓蓓.太陽能發電系統研究[J]；科技創新導報，2011（23）.