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智慧太陽能路燈在零碳工業(yè)園區(qū)中的應用

來源:智慧桿網(wǎng) 時間:2025-09-16 09:00:00

隨著全球?qū)Νh(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的重視,零碳工業(yè)園區(qū)的建設成為趨勢。智慧太陽能路燈作為一種綠色、智能的照明設備,在零碳工業(yè)園區(qū)中具有重要的應用價值。本文探討了智慧太陽能路燈在零碳工業(yè)園區(qū)中的應用優(yōu)勢、關鍵技術以及面臨的挑戰(zhàn)與解決方案,旨在為零碳工業(yè)園區(qū)的照明系統(tǒng)規(guī)劃提供參考。

一、引言

零碳工業(yè)園區(qū)致力于實現(xiàn)能源的高效利用和碳排放的最小化,以應對全球氣候變化和能源危機。照明系統(tǒng)作為園區(qū)基礎設施的重要組成部分,其能源消耗和環(huán)境影響不容忽視。智慧太陽能路燈結(jié)合了太陽能光伏發(fā)電技術、智能控制技術和物聯(lián)網(wǎng)技術,能夠為零碳工業(yè)園區(qū)提供清潔、高效、智能的照明服務,助力園區(qū)實現(xiàn)零碳目標。

智慧太陽能路燈

二、智慧太陽能路燈在零碳工業(yè)園區(qū)的應用優(yōu)勢

1. 綠色環(huán)保:太陽能是一種清潔能源,智慧太陽能路燈以太陽能為能源,避免了傳統(tǒng)路燈對化石能源的依賴,減少了二氧化碳等溫室氣體的排放,有助于零碳工業(yè)園區(qū)的碳減排目標的實現(xiàn)。

2. 節(jié)能高效:通過智能控制技術,智慧太陽能路燈可根據(jù)環(huán)境光照強度、時間、人流量等因素自動調(diào)節(jié)亮度。例如,在深夜或無人區(qū)域降低亮度,在人流、車流高峰期提高亮度,有效減少能源浪費,提高能源利用效率。

3. 獨立供電:太陽能路燈具有獨立供電的特點,不受園區(qū)電網(wǎng)供電故障的影響,可保障照明的連續(xù)性和穩(wěn)定性,為園區(qū)的安全運行提供保障。特別是在一些偏遠的零碳工業(yè)園區(qū),電網(wǎng)鋪設成本高,太陽能路燈的獨立供電優(yōu)勢更為突出。

4. 智能管理:借助物聯(lián)網(wǎng)技術,智慧太陽能路燈可實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管理。管理人員能夠?qū)崟r了解路燈的運行狀態(tài)、電量情況、故障信息等,及時進行維護和修復,提高管理效率,降低運維成本。

三、智慧太陽能路燈的關鍵技術

1. 太陽能光伏發(fā)電技術:高效的太陽能光伏板是智慧太陽能路燈的能源獲取核心。其通過光電轉(zhuǎn)換將太陽能轉(zhuǎn)化為電能并儲存起來。為提高光電轉(zhuǎn)換效率,需要選擇合適的光伏材料和優(yōu)化光伏板的設計與安裝角度,以確保在不同季節(jié)和光照條件下都能最大限度地吸收太陽能。

2. 儲能技術:儲能系統(tǒng)用于存儲白天太陽能光伏板產(chǎn)生的電能,以供夜間或光照不足時路燈使用。常用的儲能設備有鉛酸蓄電池、鋰電池等。鋰電池具有能量密度高、壽命長、自放電率低等優(yōu)點,在智慧太陽能路燈中應用越來越廣泛,但成本相對較高。因此,需要在成本和性能之間進行權衡,選擇合適的儲能技術。

3. 智能控制技術:智能控制技術是實現(xiàn)智慧太陽能路燈節(jié)能和智能管理的關鍵。通過光敏傳感器感知環(huán)境光照強度,實現(xiàn)路燈的自動開關;利用時間控制模塊,根據(jù)不同的時間段設置不同的亮度;結(jié)合人體紅外傳感器或雷達傳感器,感知人流量和車流量,動態(tài)調(diào)整路燈亮度。此外,還可以通過遠程通信模塊,將路燈的運行數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾砥脚_,實現(xiàn)遠程控制和管理。

4. 物聯(lián)網(wǎng)技術:物聯(lián)網(wǎng)技術使智慧太陽能路燈能夠與其他設備和系統(tǒng)進行互聯(lián)互通。通過物聯(lián)網(wǎng)平臺,可對園區(qū)內(nèi)的所有路燈進行集中管理和監(jiān)控,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。例如,通過分析路燈的能耗數(shù)據(jù),優(yōu)化路燈的運行策略,進一步提高節(jié)能效果;根據(jù)故障數(shù)據(jù)及時安排維修人員進行維修,提高路燈的可靠性和可用性。

智慧太陽能路燈桿

四、智慧太陽能路燈在零碳工業(yè)園區(qū)應用面臨的挑戰(zhàn)與解決方案

1. 成本問題:智慧太陽能路燈的初始投資成本相對較高,包括太陽能光伏板、儲能設備、智能控制模塊和物聯(lián)網(wǎng)設備等。為降低成本,一方面需要推動技術創(chuàng)新,提高太陽能光伏發(fā)電效率和儲能設備性能,降低單位成本;另一方面,政府和園區(qū)管理部門可出臺相關補貼政策,鼓勵企業(yè)采用智慧太陽能路燈,分攤企業(yè)的投資成本。

2. 天氣影響:太陽能路燈的能源獲取依賴于光照條件,在陰雨天氣或冬季光照不足時,可能出現(xiàn)電量不足的情況。解決這一問題,可以采用多種能源互補的方式,如結(jié)合風能發(fā)電,構建風光互補路燈系統(tǒng);優(yōu)化儲能系統(tǒng)的設計,增加儲能容量,以應對光照不足的情況。

3. 技術標準與兼容性:目前智慧太陽能路燈行業(yè)缺乏統(tǒng)一的技術標準,不同廠家的產(chǎn)品在通信協(xié)議、接口等方面存在差異,導致系統(tǒng)集成和兼容性困難。應加強行業(yè)標準的制定和推廣,規(guī)范產(chǎn)品的技術參數(shù)和接口標準,提高產(chǎn)品的兼容性和互操作性,促進智慧太陽能路燈產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

五、結(jié)論

智慧太陽能路燈在零碳工業(yè)園區(qū)的應用具有顯著的優(yōu)勢,能夠為園區(qū)提供綠色、節(jié)能、智能的照明解決方案。通過不斷創(chuàng)新關鍵技術,克服成本、天氣影響和技術標準等方面的挑戰(zhàn),智慧太陽能路燈將在零碳工業(yè)園區(qū)的建設中發(fā)揮更加重要的作用,推動園區(qū)向可持續(xù)發(fā)展的方向邁進。未來,隨著技術的不斷進步和成本的降低,智慧太陽能路燈有望在更多的零碳園區(qū)以及其他領域得到廣泛應用。


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       目前,我國園區(qū)的供能以煤炭、天然氣等化石燃料為主,通過能源轉(zhuǎn)型,優(yōu)化現(xiàn)有能源消費結(jié)構,提升現(xiàn)有能源梯級利用率,降低能源環(huán)節(jié)的碳排放成為零碳智慧園區(qū)建設的關鍵。零碳智慧園區(qū)能源轉(zhuǎn)型重點從能源供給、能源綜合管控兩方面著手。 一、能源供給轉(zhuǎn)型         園區(qū)通過整合能源投資和能源技術,構建以可再生能源為主的零碳能源系統(tǒng),并配套智能電網(wǎng)等基礎設施,有效地進行一體化的綜合能源規(guī)劃。電能相較于其他一次能源具有綠色、安全、環(huán)保、便捷等突出優(yōu)勢,構建以電力為主的能源消費,以及配套的綜合能源(包括儲能、智慧燈桿、充電樁等)服務,可以從整體上優(yōu)化園區(qū)能源結(jié)構。結(jié)合園區(qū)用能特點,在終端能源消費環(huán)節(jié)推進“以電代煤”“以電代氣”,在物流交通環(huán)節(jié)推進“以電代油”,能夠從源頭顯著減少碳排放。在此基礎上,光伏、風電、水電等清潔可再生能源的因地制宜布局,可以降低以火電為主的市電的使用,極大程度上提高了園區(qū)能源供應的清潔度。1、關鍵技術:光伏        光伏發(fā)電技術是指利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術。光伏發(fā)電技術的關鍵元件是太陽能光伏電池,除此以外,逆變技術、并網(wǎng)技術、儲能技術、智能監(jiān)控技術等技術都關系到太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應用與發(fā)展。我國在包括太陽能組件在內(nèi)的光伏核心產(chǎn)業(yè)鏈上已經(jīng)處于世界領先的位置。據(jù)國家能源局數(shù)據(jù),2019年中國光伏總發(fā)電量2243億kW·h,占全國總發(fā)電量的3.1%,光伏利用小時數(shù)1169h,標志著我國光伏發(fā)電發(fā)展到大規(guī)模、高比例、高質(zhì)量躍升階段。其中,晶硅太陽能是光伏產(chǎn)業(yè)的主流技術,2020年所占市場份額已達95.9%。產(chǎn)業(yè)園、物流園區(qū)的工業(yè)廠房屋頂一般具有閑置屋頂面積大、遮擋物少、自身用電量大的特點,對于建設自發(fā)自用為主的分布式小型光伏電站具有特別優(yōu)勢。在國家系列政策的推動下,整合工業(yè)園工商業(yè)屋頂和立面資源建設光伏屋頂電站已經(jīng)成為園區(qū)實現(xiàn)碳中和的重要手段。二、能源綜合管控        由于風、光等清潔能源的隨機性和波動性,園區(qū)難以保證能源供應的平衡與穩(wěn)定,綜合能源系統(tǒng)由此應運而生,并成為促進清潔能源消納、增強能源梯級利用、提高能源使用效率、實現(xiàn)多種形式能源協(xié)調(diào)運行的重要解決方案,也成為零碳智慧園區(qū)能源轉(zhuǎn)型的關鍵。作為滿足終端客戶多元化能源生產(chǎn)與消費的新型能源服務方式,綜合能源系統(tǒng)依據(jù)能源互補理念構建,整合電力系統(tǒng)“發(fā)-輸-配-用-儲”的多個環(huán)節(jié),覆蓋多種類型的分布式能源,打通電、熱、氣多種能源子系統(tǒng)間,實現(xiàn)多種能源互補互濟和多系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化,有效提高園區(qū)能源利用效率和經(jīng)濟性。從能源傳遞鏈來看,零碳智慧園區(qū)綜合能源系統(tǒng)存在“源-網(wǎng)-荷-儲”多種協(xié)同互補路徑,即源端互補、源網(wǎng)互補、網(wǎng)荷互補等多種互補模式以及相互之間的協(xié)調(diào)互補模式。         能源轉(zhuǎn)換是綜合能源系統(tǒng)的核心,包括能源生產(chǎn)端和消費端不同類型能源的轉(zhuǎn)換(切換)以及不同承載方式的能源轉(zhuǎn)換(變換)。在能源生產(chǎn)端,除了通常的利用發(fā)電機等技術手段將一次能源轉(zhuǎn)換成電力二次能源外 ,還包括如電解水生成氫燃料,電熱耦合互換等多種形式。在能源消費端,能源消費者可以根據(jù)效益最優(yōu)的原則在多種可選能源中選擇消費。1、關鍵技術:氫儲能        氫能在能源、交通、工業(yè)、建筑等領域具有廣泛的應用前景,可以作為能源互聯(lián)轉(zhuǎn)化的重要媒介,推動能源清潔高效利用,實現(xiàn)大規(guī)模深度脫碳。氫儲能指將氫氣作為二次能源,在適宜的條件下將化石燃料、電能等能源轉(zhuǎn)化為氫氣儲存,并在需要的時候通過燃料電池或其他反應轉(zhuǎn)化為電能等能源的技術。對于風力、光伏等不穩(wěn)定能源發(fā)電,氫儲能是一個非常理想的解決方案。氫儲能技術能夠有效解決園區(qū)當前模式下的可再生能源發(fā)電并網(wǎng)問題,同時也可以將此過程中生產(chǎn)的氫氣分配到交通等其他領域中直接利用,提高經(jīng)濟性。目前氫能系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率較低(電轉(zhuǎn)氫效率多為60%~70%,氫轉(zhuǎn)電最高效率約為60%),因此以電能系統(tǒng)、氫能系統(tǒng)及熱能系統(tǒng)構成的儲能模型為基礎的微電網(wǎng)系統(tǒng)成為提高氫能系統(tǒng)效率的有效手段。通過氫燃料電池熱電聯(lián)供、區(qū)域電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻及建筑深度脫碳減排的應用,能夠有效避免氫能系統(tǒng)的熱能浪費并進一步提高氫能系統(tǒng)的效率,實現(xiàn)“冷-熱-電-氣”多能融合互補,提升園區(qū)能源效率和低碳化水平。2、關鍵技術:微電網(wǎng)          微電網(wǎng)技術指使用分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負荷、監(jiān)控和保護裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng),是能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng),既可以與外部電網(wǎng)運行,也可以獨立運行。園區(qū)的電力使用負荷大、強度高,對電能的質(zhì)量要求高,因此整合太陽能、風能等分布式能源,建立樓宇級的綜合能源微電網(wǎng)是園區(qū)實現(xiàn)碳中和的重要手段之一。能量平衡控制是微電網(wǎng)運行中最重要的問題,在微電網(wǎng)實際運行過程中,分布式電源種類和數(shù)量不斷增加、大量柔性電力電子裝置的出現(xiàn)將進一步增加微電網(wǎng)自身的復雜性,同時,并網(wǎng)模式下與配電網(wǎng)主網(wǎng)的協(xié)調(diào)互動又進一步增加了維持功率平衡的難度。為了精準高效地實現(xiàn)多能互補,需要高精度的發(fā)電和負荷預測技術,大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字技術的應用能夠助力微電網(wǎng)建設從建模到預測再到優(yōu)化的動態(tài)智能化系統(tǒng),實現(xiàn)資產(chǎn)和能源使用效率的最大化。         我司是一家集咨詢、規(guī)劃、設計、研發(fā)、生產(chǎn)為一體的零碳智慧路燈系統(tǒng)解決方案服務商,擁有自主研發(fā)的零碳園區(qū)智慧路燈軟硬件系統(tǒng)平臺,豐富的項目交付經(jīng)驗,可為您提供一站式整體解決方案輸出,讓您省心、省時、省錢!
2023.02.14
零碳智慧園區(qū)藍圖架構、碳中和模型和操作系統(tǒng)架構圖

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2023.02.14
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