綠色能源在智慧城市中的應(yīng)用

摘要：建設(shè)節(jié)能減排、綠色安全的智慧城鎮(zhèn)，是國家能源發(fā)展轉(zhuǎn)型的重要舉措。文章提出了綠色能源公建在智慧小鎮(zhèn)中的建設(shè)方案，設(shè)計了“智慧路燈+光伏路面+低壓光伏座椅+鋰電池儲能”的具體方案，分析了綠色公建項目的應(yīng)用意義，并對綠色能源公建在智慧小鎮(zhèn)的應(yīng)用效果進(jìn)行了分析。
                                                  關(guān)鍵詞：綠色能源公建；智慧小鎮(zhèn)；建設(shè)方案；智慧路燈；智能照明

引言

      現(xiàn)代社會，隨著人類的需求不斷增長，人們對城市在信息交換、安全性、舒適性、便利性和節(jié)能性等多方面提出了更高要求。建設(shè)節(jié)能減排、綠色安全的智慧城鎮(zhèn)，是轉(zhuǎn)型新型社會的重要舉措，是國家能源發(fā)展轉(zhuǎn)型的先鋒。智慧小鎮(zhèn)將新一代信息技術(shù)應(yīng)用于城市各行各業(yè)，是知識社會創(chuàng)新的城市信息化先進(jìn)形式，實(shí)現(xiàn)信息化、產(chǎn)業(yè)化和智能化的深度融合。智慧小鎮(zhèn)的整體能源規(guī)劃設(shè)計，應(yīng)充分結(jié)合本地資源稟賦和用能需求，充分利用區(qū)域閑置屋頂、道路、路燈、廣場等資源，開展小鎮(zhèn)公建與綠色能源系統(tǒng)融合規(guī)劃建設(shè)，規(guī)劃建設(shè)多種方式并存的新能源公建系統(tǒng)，引導(dǎo)城鎮(zhèn)公民參與新能源建設(shè)的積極性，實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)公建的綠色清潔、低碳節(jié)能、自給自足。
1 綠色能源公建在智慧小鎮(zhèn)建設(shè)中的應(yīng)用方案
1.1 系統(tǒng)架構(gòu)
      綠色能源公建是基于先進(jìn)的集約現(xiàn)代化設(shè)計技術(shù)、新能源發(fā)電技術(shù)、微網(wǎng)控制技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為基礎(chǔ)的創(chuàng)新開發(fā)，其建設(shè)目的是建設(shè)“智慧路燈+光伏路面+低壓光伏座椅+鋰電池儲能”的綠色能源公建工程，創(chuàng)新綠色能源與小鎮(zhèn)公建應(yīng)用場景、深化小鎮(zhèn)公建新能源使用體驗(yàn)，展示可再生能源清潔低碳用能新模式。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。綠色能源公建工程建設(shè)主要包括光伏路面、低壓光伏座椅、鋰電池儲能、智慧路燈等系統(tǒng)。采用政府主導(dǎo)建設(shè)、電網(wǎng)投資帶動模式，開展綠色能源公建工程合作建設(shè)。
1.2 具體建設(shè)方案
1.2.1 智慧路燈建設(shè)方案
      智慧路燈系統(tǒng)可滿足用戶照明需求，同時利用路燈在用戶的遍布特性，充分利用路燈的高度空間，集成智能照明、高清攝像、環(huán)境監(jiān)測傳感器、充電樁、應(yīng)急廣播系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)、微基站以及緊急呼叫等裝置，滿足用戶的智慧化建設(shè)需求。項目根據(jù)場地、位置等要求，計劃安裝4個的智慧路燈系統(tǒng)。
1.2.2 光伏路面建設(shè)方案
      光伏路面是一項挑戰(zhàn)性很強(qiáng)的技術(shù)，是將光伏發(fā)電工程與道路工程相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)路面承載與發(fā)電的功能融合。光伏路面組件表面采用特殊材料和工藝處理，最上層是可透光承重的玻板，中層是光伏電池板，底層是基板，最底層是混凝土路面。系統(tǒng)在白天太陽光照射時，利用光生伏特效應(yīng)進(jìn)行發(fā)電，所發(fā)電通過逆變器并入低壓配電網(wǎng)供用戶使用。項目計劃鋪設(shè)6kW功率的光伏路面，長20m，寬3m，并接入綜合能源服務(wù)中心低壓配電網(wǎng)。
1.2.3 低壓光伏座椅建設(shè)方案
      低壓光伏座椅是通過定制開發(fā)將太陽能電池板覆蓋安裝在座椅上，系統(tǒng)配置一定數(shù)量的直流USB充電端口，供用戶的手機(jī)、平板充電，光伏座椅同時接入用戶低壓配電網(wǎng)。擬選取合適位置安裝4個的低壓光伏座椅。
1.2.4 鋰電池儲能建設(shè)方案
      鋰電池儲能包含儲能變流器（PCS）及連接的電池組、電池管理系統(tǒng)和總控柜?？偪毓襁B接電池組后接入儲能變流器直流側(cè)；BMS與PCS通訊，上傳主要電池組電壓、電流、溫度、可充放功率等主要參數(shù)；BMS和PCS與后臺監(jiān)控系統(tǒng)通訊，將運(yùn)行參數(shù)上傳到監(jiān)控系統(tǒng)；監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)遙控、遙調(diào)指令，對儲能變流器進(jìn)行充放電控制。本項目按照用電負(fù)荷要求，計劃安裝10kWh的鋰電池儲能系統(tǒng)。

2 綠色能源公建項目的應(yīng)用意義

2.1 提供多項高科技增值服務(wù)

      通過智慧路燈的建設(shè)，拓寬傳統(tǒng)路燈單一使用場景，集成多項高科技增值服務(wù)于一體，為用戶提供智能照明、無線網(wǎng)絡(luò)、廣告運(yùn)營、視頻監(jiān)控、無線基站、無線網(wǎng)絡(luò)等多種增值服務(wù)，實(shí)現(xiàn)智慧路燈與小鎮(zhèn)公建、生活的深度融合。
2.2 打造顛覆性智能發(fā)電路面
      首創(chuàng)傳統(tǒng)道路創(chuàng)新性改造，將傳統(tǒng)道路改造光伏收集轉(zhuǎn)換、車輛行駛平臺，系統(tǒng)可將小鎮(zhèn)的閑置道路資源進(jìn)行光伏道路一體化改造，既可以滿足常規(guī)行駛需求，又可以利用太陽能進(jìn)行發(fā)電，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
2.3 提供多樣化充電服務(wù)
      通過光伏組件與座椅一體化設(shè)計，將傳統(tǒng)的座椅結(jié)合太陽能發(fā)電技術(shù)，為用戶的多種電子設(shè)備如手機(jī)、pad等提供多樣化充電服務(wù)，解決用戶休閑娛樂時用電焦慮問題。
2.4 提高可再生能源占比
      通過建設(shè)承載式光伏路面、低壓光伏座椅、鋰電池儲能等系統(tǒng)，豐富了小鎮(zhèn)的用能方式，提高了可再生能源占比，同時，系統(tǒng)的建設(shè)可減少化石能源的消耗及溫室氣體的排放，提高能源利用效率，從而降低能源消耗量，達(dá)到節(jié)能減排的效果，實(shí)現(xiàn)能源的循環(huán)經(jīng)濟(jì)和低碳經(jīng)濟(jì)[10]。
3 綠色能源公建項目在智慧小鎮(zhèn)的應(yīng)用效果
      綠色能源公建項目可通過多種方式實(shí)現(xiàn)項目的良好運(yùn)營。光伏路面系統(tǒng)、低壓光伏座椅系統(tǒng)分別可獲取一定的發(fā)電、充電收益[11]；鋰電池儲能系統(tǒng)獲取一定的峰谷差價和容量補(bǔ)貼。項目還可以通過多媒體廣告、無線WIFI、天網(wǎng)、通信基站租賃、汽車充電、視頻監(jiān)控、小鎮(zhèn)智能廣播、光伏發(fā)電等多項增值服務(wù)獲得經(jīng)濟(jì)收益。
社會效益方面，本項目的實(shí)施將實(shí)現(xiàn)小鎮(zhèn)綠色能源與公建的深度融合，拓寬傳統(tǒng)路燈單一使用場景，實(shí)現(xiàn)車、道路、路燈與綠色能源四者有機(jī)結(jié)合，同時促進(jìn)各類新能源的接入，提高清潔能源的利用，提高小鎮(zhèn)能源供應(yīng)可靠性，降低生產(chǎn)、生活運(yùn)行成本，進(jìn)而提高能源使用效率，有助于生態(tài)文明特色小鎮(zhèn)建設(shè)的實(shí)現(xiàn)和提升小鎮(zhèn)內(nèi)外在形象，推動綠色能源技術(shù)的最大化利用，對能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、節(jié)能減排等工作開展有重大作用。
      綠色能源公建項目以建設(shè)一流智慧能源小鎮(zhèn)為目標(biāo)，打造含智慧路燈、光伏路面、低壓光伏座椅、鋰電池儲能等綠色能源公建工程。項目采用集約現(xiàn)代化設(shè)計理念，集道路、照明、休閑、廣告、通信、發(fā)電、天網(wǎng)等多位于一體，實(shí)現(xiàn)綠色能源與小鎮(zhèn)公建完美融合。本項目將綠色能源與智慧小鎮(zhèn)運(yùn)行有機(jī)結(jié)合起來，新能源助力智慧小鎮(zhèn)建設(shè)，智慧小鎮(zhèn)建設(shè)促進(jìn)新能源發(fā)展，兩者相輔相成、相互推動、共同發(fā)展，與全球應(yīng)對氣候變化、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的方向高度契合，服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的戰(zhàn)略需求，具有廣闊的推廣前景。