太阳能光伏发电技术在市政照明中的应用

太阳能光伏发电技术在市政照明中的应用

许志文

中国电建集团海南电力设计研究院有限公司   海南海口 570100

摘要：随着我国社会经济的持续发展，城市的基础设施建设日益完善。在市政照明方面，市政照明不仅要满足基本的照明需求，还增加了城市亮化、美化的功能，且在此基础上，还要求市政照明融入保护环境、节能减排的理念。太阳能光伏发电技术是绿色环保的发电技术，

同时也是推动我国可持续发展战略全面落实的重要举措。本文以太阳能光伏发电技术在市政照明中的应用意义入手，阐述太阳能光伏发电技术，并对太阳能光伏发电技术在市政照明中的具体应用作了分析与探究。

关键词：太阳能光伏发电；市政照明；应用意义

1太阳能光伏发电技术在市政照明中的应用意义

随着能源需求的不断增长和环保意识的提升，太阳能光伏发电技术的应用正成为市政照明的发展趋势。传统的市政照明多依赖于化石燃料发电，不仅消耗大量资源，还会产生温室气体和其他污染物，而太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生的能源，其应用能有效减少对传统能源的依赖，推动能源多元化，从而优化城市的能源结构，通过太阳能利用，城市能源供应更加绿色和可持续，有助于减轻传统能源带来的环境压力，应对资源枯竭问题[1]。太阳能光伏发电在保护环境和实现可持续发展方面扮演着关键角色。

太阳能作为照明的主要能源，可以显著减少碳排放和环境污染，与传统照明方式相比，太阳能照明的碳足迹极低，这对于应对全球气候变化和推进生态文明建设至关重要，太阳能在市政照明中的应用有助于实现长期可持续的发展战略，为人类提供一个更加清洁、健康的生活环境。

2太阳能光伏技术

2.1太阳能电池工艺

太阳能光伏发电技术的最大特点就是利用光伏效应，把光能转化成电能供给各个用电设备，如果有大量的电能还可以进行存储。在多种类型的太阳光电系统中，使用最多的是太阳能电池技术，时至今日关于太阳能电池技术的研究仍在不断地深化，已有很多新概念、新结构的电池问世，并使其光电转换效率得到更大的提升，相关数据表明最高的光伏转换效率已达到93%。但是，目前该技术仍有一些缺点，例如制造费用比较高。但是，太阳能电池需要采用硅基材料，硅基材料价格昂贵，所以价格昂贵。然而，尽管硅基材料具有很强的储能能力，但其光伏转化效率仍有待提高。

2.2太阳能聚光发电技术

太阳光在到达地表时具有很大的分散特性不能被直接使用，要实现高效的太阳光转换，需要增加太阳光的辐照密度。聚光光伏技术与传统的太阳能发电技术有很大的相似之处，唯一的区别就是它通过将相对便宜的聚光器放置到具有更大优势的太阳能板上，从而提高其吸收能量的能量浓度，从而达到更高的光电转化效率。从实践上来看，目前聚光光伏技术的使用规模已相当大，而聚光器也在不断进步，可以通过热光伏、全息、反射和折射等多种照明模式实现聚集。

3太阳能光伏发电技术在市政照明中的具体应用

3.1独立式太阳能街灯

独立式太阳能街灯是市政照明中太阳能光伏发电技术应用的一种常见形式，每个灯具都是一个自给自足的单元，包含太阳能电池板、储能电池、LED灯具和控制器。这种街灯的设计不依赖于传统电网，极大提高了其灵活性和适应性，尤其适用于偏远地区或电网覆盖不足的区域。在设计时要考虑的是太阳能电池板的安装位置和角度，以确保日照接收的最大化，通常这些电池板被安装在灯杆顶部，面向南方（在北半球），以获取充足的阳光。在储能电池的选择和配置上，也必须确保电池容量足以支持连续几天的照明需求，以应对连续阴雨天气。同时，为便于维护，电池通常被置于灯杆底部的安全箱内。LED灯具的亮度和照明范围要根据实际道路和环境需求来选择，以实现最佳的照明效果。

3.2集中供电系统

在市政照明的太阳能光伏发电技术应用中，集中供电系统采用一个或多个大型太阳能电池板阵列为多个照明点提供电力，这种系统设计使太阳能发电和电能存储集中化，从而提高了能源管理的效率和便捷性。适合安装太阳能电池板的地点通常是空旷、阳光充足且接近照明区域的地方。太阳能电池板的安装和配置要根据所需总电量进行精确计算，以确保足够的能源供应，即使在连续阴雨天也能保持照明设备正常运行。在电池存储和太阳能电池板之间，需要高效的能量传输系统，这可能包括高品质的电缆和保护装置，以确保电能安全稳定地输送到每个照明点。集中供电系统的控制器通常更为复杂和先进，可对整个系统状态实时监控和调节，包括电池充放电管理、故障诊断和遥控操作等，集中管理方式不仅提高了系统的可靠性和稳定性，还极大地简化了维护和监控工作。集中供电系统因其规模和效率优势，特别适合大型市政照明项目，提供经济、高效且环保的照明解决方案。

3.3智能太阳能照明系统

智能太阳能照明系统通过集成智能控制技术，提高了能源利用效率和用户体验，系统通常包括配备传感器的太阳能电池板、高效储能电池、智能控制器以及LED照明装置。传感器的作用是实时监测环境光照条件和人流动态，这些数据被传输至智能控制器，控制器根据收集的信息调整LED灯具的亮度和运行模式，实现按需照明，从而优化能源消耗。例如，在夜间人流量少时，系统可以自动降低亮度或关闭部分灯具，而在交通高峰期或有行人经过时，灯光则会自动开启或提高亮度。在安装此类系统时，考虑到不同地区和道路的特定需求，合理规划灯具位置和密度至关重要。系统还能通过无线网络与城市照明管理中心相连，实现远程监控和控制，包括故障检测、维护提醒和系统优化等，不仅提高了运维效率，也有助于快速响应和解决问题。

3.4太阳能装饰性照明

太阳能装饰性照明在为公共空间如公园、广场、步行街等增添独特魅力的同时可实现能源的可持续利用，这类照明系统通常包括具有艺术设计感的LED灯具、小型太阳能电池板和储能电池。为确保实用性又兼具观赏价值，设计师需要考虑灯具的造型和布局，使其与周围环境完美融合，并创造出愉悦的视觉效果。太阳能电池板被巧妙地集成在装饰灯具中，或者以不显眼的方式放置，以捕捉日间的阳光。储能电池的选择和配置应确保足够的储电容量以支持夜间照明的需要，这些装饰性照明设备通常还包括智能控制系统，可以根据环境光线自动调整亮度，或在特定节日和活动中变换不同的灯光模式，增添节日气氛。

3.5应急照明系统

应急照明系统的主要作用是在传统电力供应中断时提供可靠的照明，保障公共安全和城市运行，系统一般包括独立运行的太阳能电池板、足够容量的储能电池和高效率的LED灯具。在部署应急照明系统时，要确保太阳能电池板的充足曝光，通常选择安装在建筑物顶部或其他开阔区域。电池板应具备足够的能量收集能力，即使在连续阴雨天气下也能为应急照明提供必要的电力。储能电池的选择至关重要，需要具备高能量密度和长期稳定放电的能力，以确保在紧急情况下持续供电。LED灯具则应选用高亮度、低能耗的型号，并且具备一定的防水防尘功能，以适应各种环境条件，在系统设计中还应加入智能控制模块，能在电力中断时自动启动应急照明，并且可以手动或远程控制灯具的开关和亮度。

结语

综上所述，在市政照明中应用太阳能光伏发电技术能有效提升城市能源效率，促进环境保护，推动可持续发展。从独立式太阳能街灯到智能太阳能照明系统，各种应用形式展现了太阳能技术的多样性和灵活性，同时也揭示了在实施过程中需要考虑的诸多因素，如成本效益、技术成熟度以及与现有基础设施的融合问题。未来，太阳能光伏发电技术在市政照明领

域的应用将更加广泛，需要政策制定者、专家和社会各界共同努力，推动技术创新，加强公众意识，共同推进城市照明向更加绿色、高效和智能的方向发展。

参考文献

[1]姜浩浩,金光,郭少朋.浅谈太阳能光伏发电技术现状[J].黑龙江工业学院学报(综合版),

2021,21(10):83-87.

[2]张连源.太阳能光伏发电技术现状与发展探讨[J].光源与照明,2021(07):60-61.

[3]李辛阳,高阳.枢纽机场光伏发电项目的应用现状与效益分析[J].太阳能,2022(02):5-11.

[4] 范文慧.民用建筑中应用太阳能光伏发电系统的思考[J].智能建筑与智慧城市,2022(6):130-132.