綠色能源在智慧城市中的應用

摘要：建設節能減排、綠色安全的智慧城鎮，是國家能源發展轉型的重要舉措。文章提出了綠色能源公建在智慧小鎮中的建設方案，設計了“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用意義，并對綠色能源公建在智慧小鎮的應用效果進行了分析。
                                                  關鍵詞：綠色能源公建；智慧小鎮；建設方案；智慧路燈；智能照明

引言

      現代社會，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、便利性和節能性等多方面提出了更高要求。建設節能減排、綠色安全的智慧城鎮，是轉型新型社會的重要舉措，是國家能源發展轉型的先鋒。智慧小鎮將新一代信息技術應用于城市各行各業，是知識社會創新的城市信息化先進形式，實現信息化、產業化和智能化的深度融合。智慧小鎮的整體能源規劃設計，應充分結合本地資源稟賦和用能需求，充分利用區域閑置屋頂、道路、路燈、廣場等資源，開展小鎮公建與綠色能源系統融合規劃建設，規劃建設多種方式并存的新能源公建系統，引導城鎮公民參與新能源建設的積極性，實現城鎮公建的綠色清潔、低碳節能、自給自足。
1 綠色能源公建在智慧小鎮建設中的應用方案
1.1 系統架構
      綠色能源公建是基于先進的集約現代化設計技術、新能源發電技術、微網控制技術、信息技術等多種技術為基礎的創新開發，其建設目的是建設“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，創新綠色能源與小鎮公建應用場景、深化小鎮公建新能源使用體驗，展示可再生能源清潔低碳用能新模式。系統總體架構如圖1所示。綠色能源公建工程建設主要包括光伏路面、低壓光伏座椅、鋰電池儲能、智慧路燈等系統。采用政府主導建設、電網投資帶動模式，開展綠色能源公建工程合作建設。
1.2 具體建設方案
1.2.1 智慧路燈建設方案
      智慧路燈系統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、環境監測傳感器、充電樁、應急廣播系統、信息發布系統、微基站以及緊急呼叫等裝置，滿足用戶的智慧化建設需求。項目根據場地、位置等要求，計劃安裝4個的智慧路燈系統。
1.2.2 光伏路面建設方案
      光伏路面是一項挑戰性很強的技術，是將光伏發電工程與道路工程相結合，實現路面承載與發電的功能融合。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。系統在白天太陽光照射時，利用光生伏特效應進行發電，所發電通過逆變器并入低壓配電網供用戶使用。項目計劃鋪設6kW功率的光伏路面，長20m，寬3m，并接入綜合能源服務中心低壓配電網。
1.2.3 低壓光伏座椅建設方案
      低壓光伏座椅是通過定制開發將太陽能電池板覆蓋安裝在座椅上，系統配置一定數量的直流USB充電端口，供用戶的手機、平板充電，光伏座椅同時接入用戶低壓配電網。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、電池管理系統和總控柜。總控柜連接電池組后接入儲能變流器直流側；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；BMS和PCS與后臺監控系統通訊，將運行參數上傳到監控系統；監控系統下發遙控、遙調指令，對儲能變流器進行充放電控制。本項目按照用電負荷要求，計劃安裝10kWh的鋰電池儲能系統。

2 綠色能源公建項目的應用意義

2.1 提供多項高科技增值服務

      通過智慧路燈的建設，拓寬傳統路燈單一使用場景，集成多項高科技增值服務于一體，為用戶提供智能照明、無線網絡、廣告運營、視頻監控、無線基站、無線網絡等多種增值服務，實現智慧路燈與小鎮公建、生活的深度融合。
2.2 打造顛覆性智能發電路面
      首創傳統道路創新性改造，將傳統道路改造光伏收集轉換、車輛行駛平臺，系統可將小鎮的閑置道路資源進行光伏道路一體化改造，既可以滿足常規行駛需求，又可以利用太陽能進行發電，創造巨大的經濟效益。
2.3 提供多樣化充電服務
      通過光伏組件與座椅一體化設計，將傳統的座椅結合太陽能發電技術，為用戶的多種電子設備如手機、pad等提供多樣化充電服務，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
      通過建設承載式光伏路面、低壓光伏座椅、鋰電池儲能等系統，豐富了小鎮的用能方式，提高了可再生能源占比，同時，系統的建設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，達到節能減排的效果，實現能源的循環經濟和低碳經濟[10]。
3 綠色能源公建項目在智慧小鎮的應用效果
      綠色能源公建項目可通過多種方式實現項目的良好運營。光伏路面系統、低壓光伏座椅系統分別可獲取一定的發電、充電收益[11]；鋰電池儲能系統獲取一定的峰谷差價和容量補貼。項目還可以通過多媒體廣告、無線WIFI、天網、通信基站租賃、汽車充電、視頻監控、小鎮智能廣播、光伏發電等多項增值服務獲得經濟收益。
社會效益方面，本項目的實施將實現小鎮綠色能源與公建的深度融合，拓寬傳統路燈單一使用場景，實現車、道路、路燈與綠色能源四者有機結合，同時促進各類新能源的接入，提高清潔能源的利用，提高小鎮能源供應可靠性，降低生產、生活運行成本，進而提高能源使用效率，有助于生態文明特色小鎮建設的實現和提升小鎮內外在形象，推動綠色能源技術的最大化利用，對能源結構的調整、節能減排等工作開展有重大作用。
      綠色能源公建項目以建設一流智慧能源小鎮為目標，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。項目采用集約現代化設計理念，集道路、照明、休閑、廣告、通信、發電、天網等多位于一體，實現綠色能源與小鎮公建完美融合。本項目將綠色能源與智慧小鎮運行有機結合起來，新能源助力智慧小鎮建設，智慧小鎮建設促進新能源發展，兩者相輔相成、相互推動、共同發展，與全球應對氣候變化、發展低碳經濟的方向高度契合，服務經濟社會發展的戰略需求，具有廣闊的推廣前景。