承德地区高速公路短隧道小型太阳能光伏设备应用

承德地区高速公路短隧道小型太阳能光伏设备应用
【摘要】本文从承德地区使用太阳能光伏技术的可行性、太阳能光伏技术的优势及承德地区的实际使用效果三方面阐述了小型太阳能光伏设备的应用条件及前景。

【关键词】太阳能光伏设备高速公路短隧道LED 诱导标志
能源危机已成为世界各国发展面临的一个主要问题。

十届全国人大四次会议已通过了我国的第十一个五年规划，向全党、全国提出了明确要求，要把节约资源作为基本国策，发展循环经济，保护生态环境，加快建设资源节约型、环境友好型社会，促进经济发展与人口、资源、环境相协调。

因此，如何利用可再生能源成为隧道建设和运营单位迫切需要解决的问题。

一、承德地区可利用的太阳能资源
我国地处北半球，土地辽阔，有着丰富的太阳能资源，全国各地的年太阳辐射总量为928～2333KWh/m2，中值为1626kWh/m2。

由上图可知，承德地区的太阳能资源非常丰富，年太阳辐射总量在5000兆焦耳／平方米以上，高于除西部部分地区外的其他地区，太阳能光伏发电有着巨大的发展潜力。

二、太阳能光伏技术
我国自20世纪70年代便已经开始探索太阳能光伏发电技术，太阳能光伏系统是利用以“光生伏特效应”原理制成的太阳能电池将太阳辐射能直接转换成电能，供给负载。

目前光伏发电系统中典型的部件包括太阳能电池阵列、太阳能充放电控制器、蓄电池组、直流/交流逆变器、负载等部分组成。

太阳能光伏技术具有的优点主要有：
（1）结构简单、系统大小灵活：独立供电的太阳能组件和方阵的结构都较简单，并且可根据用户需要选择和调整发电系统容量大小，灵活方便。

（2）易运输、安装，建设周期短：太阳电池只要选择好适当的方位、角度，用简单的支架支撑，适当连线，即可与控制器等组成光伏发电系统。

（3）小型光伏系统维护简单，只需要周期性的检查和很少的维护工作量。

（4）清洁、安全无噪音：太阳能电池发电不需要燃料，无废物排放，无转动，无噪声，是理想的清洁安全能源。

（5）可靠性高、寿命长：太阳电池组件设计鉴定要经过严格的各种环境实验，在恶劣的环境和气候条件下，光伏你系统很少产生故障。

目前，多数晶体硅太阳能电池寿命可达20-35年。

三、太阳能光伏设备在承德地区短隧道的应用
目前，太阳能光伏设备在隧道照明系统的应用还存在一定的局限性。

以一座500米的短隧道为例，即使采用LED照明系统，其系统总功率仍约20KW，太阳能电池方阵安装面积约为5000m2，机房约为150m2，依然存在建设困难和总投资巨大的问题，还不适宜大规模采用。

然而，太阳能光伏技术在交通诱导设施上的应用有突出的优势。

以承唐高速雹神庙隧道为例，该隧道位于承唐高速承德段K73+835～K74＋035处，隧道长200米，隧道形式为双洞，单向三车道，为比较典型的高速公路短隧道。

隧道内设置了照明灯具，但由于车流量较小，开启数量较少；于隧道两侧电缆沟侧壁对称布置，15米间距设置LED双面反光诱导标（功率按2W/个计算），总功率为100W，非常适合利用小型太阳能光伏设备供电。

LED诱导灯系统主要由诱导灯控制器、LED诱导灯及电源线缆构成。

控制器由供电单元和控制单元组成，控制单元用于调节LED模块的亮度。

控制器输入电压为交流220V，输出电压为直流24V，采用太阳能供电的LED诱导灯系统图如下所示：
承唐高速公路共有短隧道11座，均在隧道内车道两侧设置了主动发光的LED诱导灯（由小型太阳能光伏设备供电）和反光轮廓标标示行车前方道路线形，行车条件和道路安全情况良好，自10年11月通车至今隧道内未发生一起交通事故，且经对过往驾驶员的调查询问，均反映主动发光的LED诱导灯具备良好的视线诱导效果和警示作用，能够直观地提示司机提高警觉、降低车速，而且对隧道内部环境起到了较好的美化作用。

利用小型太阳能光伏设备为LED诱导灯供电即达到了节能减排的要求，也节约了运营成本，并且，太阳供电设备供电稳定，几乎可提供不间断电源，使LED诱导灯的运营稳定性也大大得到了保障。

综合分析承德地区的地理环境条件、技术发展成熟性、经济性等因素，承德地区具备太阳能光伏技术的应用条件。

特别是对于高速公路短隧道，利用太阳能
光伏技术为LED诱导灯供电具有较大的发展潜力。