绿色能源在智慧城市中的应用

摘要：建设节能减排、绿色安全的智慧城镇，是国家能源发展转型的重要举措。文章提出了绿色能源公建在智慧小镇中的建设方案，设计了“智慧路灯+光伏路面+低压光伏座椅+锂电池储能”的具体方案，分析了绿色公建项目的应用意义，并对绿色能源公建在智慧小镇的应用效果进行了分析。
                                                  关键词：绿色能源公建；智慧小镇；建设方案；智慧路灯；智能照明

引言

      现代社会，随着人类的需求不断增长，人们对城市在信息交换、安全性、舒适性、便利性和节能性等多方面提出了更高要求。建设节能减排、绿色安全的智慧城镇，是转型新型社会的重要举措，是国家能源发展转型的先锋。智慧小镇将新一代信息技术应用于城市各行各业，是知识社会创新的城市信息化先进形式，实现信息化、产业化和智能化的深度融合。智慧小镇的整体能源规划设计，应充分结合本地资源禀赋和用能需求，充分利用区域闲置屋顶、道路、路灯、广场等资源，开展小镇公建与绿色能源系统融合规划建设，规划建设多种方式并存的新能源公建系统，引导城镇公民参与新能源建设的积极性，实现城镇公建的绿色清洁、低碳节能、自给自足。
1 绿色能源公建在智慧小镇建设中的应用方案
1.1 系统架构
      绿色能源公建是基于先进的集约现代化设计技术、新能源发电技术、微网控制技术、信息技术等多种技术为基础的创新开发，其建设目的是建设“智慧路灯+光伏路面+低压光伏座椅+锂电池储能”的绿色能源公建工程，创新绿色能源与小镇公建应用场景、深化小镇公建新能源使用体验，展示可再生能源清洁低碳用能新模式。系统总体架构如图1所示。绿色能源公建工程建设主要包括光伏路面、低压光伏座椅、锂电池储能、智慧路灯等系统。采用政府主导建设、电网投资带动模式，开展绿色能源公建工程合作建设。
1.2 具体建设方案
1.2.1 智慧路灯建设方案
      智慧路灯系统可满足用户照明需求，同时利用路灯在用户的遍布特性，充分利用路灯的高度空间，集成智能照明、高清摄像、环境监测传感器、充电桩、应急广播系统、信息发布系统、微基站以及紧急呼叫等装置，满足用户的智慧化建设需求。项目根据场地、位置等要求，计划安装4个的智慧路灯系统。
1.2.2 光伏路面建设方案
      光伏路面是一项挑战性很强的技术，是将光伏发电工程与道路工程相结合，实现路面承载与发电的功能融合。光伏路面组件表面采用特殊材料和工艺处理，最上层是可透光承重的玻板，中层是光伏电池板，底层是基板，最底层是混凝土路面。系统在白天太阳光照射时，利用光生伏特效应进行发电，所发电通过逆变器并入低压配电网供用户使用。项目计划铺设6kW功率的光伏路面，长20m，宽3m，并接入综合能源服务中心低压配电网。
1.2.3 低压光伏座椅建设方案
      低压光伏座椅是通过定制开发将太阳能电池板覆盖安装在座椅上，系统配置一定数量的直流USB充电端口，供用户的手机、平板充电，光伏座椅同时接入用户低压配电网。拟选取合适位置安装4个的低压光伏座椅。
1.2.4 锂电池储能建设方案
      锂电池储能包含储能变流器（PCS）及连接的电池组、电池管理系统和总控柜。总控柜连接电池组后接入储能变流器直流侧；BMS与PCS通讯，上传主要电池组电压、电流、温度、可充放功率等主要参数；BMS和PCS与后台监控系统通讯，将运行参数上传到监控系统；监控系统下发遥控、遥调指令，对储能变流器进行充放电控制。本项目按照用电负荷要求，计划安装10kWh的锂电池储能系统。

2 绿色能源公建项目的应用意义

2.1 提供多项高科技增值服务

      通过智慧路灯的建设，拓宽传统路灯单一使用场景，集成多项高科技增值服务于一体，为用户提供智能照明、无线网络、广告运营、视频监控、无线基站、无线网络等多种增值服务，实现智慧路灯与小镇公建、生活的深度融合。
2.2 打造颠覆性智能发电路面
      首创传统道路创新性改造，将传统道路改造光伏收集转换、车辆行驶平台，系统可将小镇的闲置道路资源进行光伏道路一体化改造，既可以满足常规行驶需求，又可以利用太阳能进行发电，创造巨大的经济效益。
2.3 提供多样化充电服务
      通过光伏组件与座椅一体化设计，将传统的座椅结合太阳能发电技术，为用户的多种电子设备如手机、pad等提供多样化充电服务，解决用户休闲娱乐时用电焦虑问题。
2.4 提高可再生能源占比
      通过建设承载式光伏路面、低压光伏座椅、锂电池储能等系统，丰富了小镇的用能方式，提高了可再生能源占比，同时，系统的建设可减少化石能源的消耗及温室气体的排放，提高能源利用效率，从而降低能源消耗量，达到节能减排的效果，实现能源的循环经济和低碳经济[10]。
3 绿色能源公建项目在智慧小镇的应用效果
      绿色能源公建项目可通过多种方式实现项目的良好运营。光伏路面系统、低压光伏座椅系统分别可获取一定的发电、充电收益[11]；锂电池储能系统获取一定的峰谷差价和容量补贴。项目还可以通过多媒体广告、无线WIFI、天网、通信基站租赁、汽车充电、视频监控、小镇智能广播、光伏发电等多项增值服务获得经济收益。
社会效益方面，本项目的实施将实现小镇绿色能源与公建的深度融合，拓宽传统路灯单一使用场景，实现车、道路、路灯与绿色能源四者有机结合，同时促进各类新能源的接入，提高清洁能源的利用，提高小镇能源供应可靠性，降低生产、生活运行成本，进而提高能源使用效率，有助于生态文明特色小镇建设的实现和提升小镇内外在形象，推动绿色能源技术的最大化利用，对能源结构的调整、节能减排等工作开展有重大作用。
      绿色能源公建项目以建设一流智慧能源小镇为目标，打造含智慧路灯、光伏路面、低压光伏座椅、锂电池储能等绿色能源公建工程。项目采用集约现代化设计理念，集道路、照明、休闲、广告、通信、发电、天网等多位于一体，实现绿色能源与小镇公建完美融合。本项目将绿色能源与智慧小镇运行有机结合起来，新能源助力智慧小镇建设，智慧小镇建设促进新能源发展，两者相辅相成、相互推动、共同发展，与全球应对气候变化、发展低碳经济的方向高度契合，服务经济社会发展的战略需求，具有广阔的推广前景。