太阳能供电在城市绿化养护中的应用前景分析

引言

随着社会经济的快速发展,人民生活质量不断提高,绿化已成为生活中必不可少的条件之一。城市绿化在一定程度上影响着一个城市的形象和精神风貌,已成为城市建设中的重要组成部分,其不仅具有良好的生态功能,可以净化空气、减弱辐射,吸收二氧化碳,提高区域含氧量,调节区域温湿度,还具有较好的景观功能,可以陶冶情操、改善心情,满足市民的审美需求,提升城市的精神风貌。

随着城市绿化覆盖率越来越高,城市绿化的养护问题也随之而来。俗话说"三分栽,七分养",绿化养护的好坏将直接影响耗费高成本建设的城市绿化的保持程度。在现代化城市绿化的养护过程中,有很多环节如智能浇灌等均需要电能供应。随着资源、环境问题的日益突出,"绿色""可持续"等关键词已成为现代城市发展的重要方向。在对城市绿化进行养护的过程中,也应将节能环保充分融入其中,推动社会的可持续发展。太阳能光伏发电是一种绿色环保的发电方式,其利用太阳能进行光电转换从而输出电能。本文将基于绿化养护过程中的能耗问题,探讨利用可再生能源太阳能对绿化养护过程进行供电的应用前景,以期为未来城市绿化养护的发展提供参考。

1城市绿化养护过程的能耗现状

在绿化养护过程中最突出的便是浇灌问题,水资源是绿化养护过程中最大的消耗品。目前城市绿化节水管理力度较弱,尚未大规模应用滴灌、微喷灌等节水灌溉技术,多是以传统的洒水车配以人工浇灌,需耗费大量的人力、物力,成本较高,如草坪类绿化,年平均养护费用达3.4～6元/m2。并且传统的浇灌方式主要依靠人的主观经验来判断植物的长势好坏,缺乏科学性,因而水利用率不高。随着现代化绿化养护的发展,养护过程已逐步从人工过渡到半自动,再向现代化全自动过程推进。而采用精密的检测系统(如检测土壤湿度、光照强度、雨量/水量等）、科学的控制系统以及先进的节能技术进行智能化、精细化养护,均需要一定的电能供应。

太阳能是一种清洁环保的可再生能源,且不受地域限制。目前,太阳能在城市绿化建设中已有一些应用。如吕中中进行了针对高架桥底绿化的太阳能压力罐雨水收集灌溉系统研究,通过对应用系统后节省的人、材、机等成本进行经济性分析,发现每年平均收益可达6356元。广州大学生物园在约6666.7m2(10亩）的绿地上运用了太阳能自动喷灌,不仅具有较好的社会效益,还取得了一定的经济效益:相较于人工浇灌,太阳能自动节水每年可节约费用20661.6元。王恒玺针对北方城市屋顶绿化进行了利用太阳能供电的节水自动灌溉技术应用研究,效果较好。此外,还有将太阳能运用于温室大棚的研究,陈一鹏等进行了利用太阳能供电的温室大棚智能管理系统设计,解决了户外温室大棚供电难的问题。

2利用太阳能供电的优势及前景

利用太阳能发电具有安全、无污染,发电过程无废气废渣及废水产生,不受地域限制,维护方便,便于与各种应用场景结合等优势,具有良好的发展前景。2017年,我国分布式光伏发电新增1944万kw,累计达2966万kw,同比增长了3.7倍:据国际能源署预计,到2050年,太阳能供电将达到全球电力供应的27%,具有较好的开发应用基础,同时还具备大力的政策支持。

我国对太阳能光伏的利用目前主要有集中式及分布式两种。分布式光伏发电在电力负荷附近建设,减少了电能在输送过程中的损耗,自发自用,多余电量上网,分散布局,相比于集中式更适用于城市区域。本文所提在城市绿化养护中运用的太阳能供电系统均为分布式光伏发电。

2.1节约资源

工业化发展对资源大规模的开发利用加速了传统能源的枯竭,也造成了一定程度的环境污染。为了应对能源及环境生态危机,从不可再生的传统能源转向开发应用安全清洁的太阳能、风能、生物质能等可再生能源势在必行。传统化石能源煤、石油、天然气等在使用过程中会产生大量的废渣废气,对环境造成了污染:而太阳能发电过程安全清洁、无污染。运用太阳能供电在减轻环境压力的同时,可以改变能源结构,缓解对不可再生能源的依赖,减少对传统化石能源的消耗。

在城市中运用太阳能发电,与用电负荷距离近,可以减少电能在传输过程中的损耗。并且绿植养护过程受气候、土质特点以及人为活动等因素影响,会导致养护过程中的耗能具有多变性。当太阳能供电在城市绿化养护过程中得到大范围推广应用、实现系统电能自给自足后,可减少电力系统供电负荷,增强电力系统可靠性。

2.2减少二氧化碳排放

利用化石燃料煤、石油、天然气发电会产生大量的二氧化碳,大量二氧化碳排入空气会造成温室效应,使得全球变暖,对环境和生态造成巨大影响。目前我国电力供应主要还是依靠煤电,采用太阳能发电则可以改变电力结构,降低煤电比例,从而减少碳排放量。据统计,我国太阳能年辐射总量达3340～8400MJ/m2,理论上可以等同于1700Gt的标准煤,并且2/3的国土面积上年日照时数达2200h以上,太阳能资源丰富。此外,绿化本身具有固碳性能,可以吸收二氧化碳、释放氧气,更好地养护绿化更有助于生物固碳,具有很好的生态效益。

2.3有利于可持续发展

1987年,在世界环境与发展委员会发布的一份关于人类未来的著名报告《我们共同的未来》中便提到,可持续发展即在满足现代人的发展需要的同时,保障未来人类生活的基本需求。可持续发展以长期发展为目标,而太阳能属于可再生能源,无地域限制且蕴量巨大,每年到达地球表面的太阳辐射相当于约230万亿t煤,是目前可开发的最大能源,取之不尽,用之不竭。太阳能是安全清洁的绿色能源,发电过程对环境几乎无污染,对太阳能的利用完全符合可持续发展观的内涵,能够助力人类活动与自然生态的和谐统一,走绿色发展道路。

3未来发展建议

(1）合理规划、合理布局,降低水耗和能耗。在绿化建设时,考虑绿植本身特性、朝向等因素,将植物本身所需的光照与养护过程中需消耗的太阳能需求量结合考虑,在保证绿化效果的同时实现资源利用的最大化。如喜阴绿植种植在靠近建筑避风阴暗的位置,在花卉区风向位置设置绿化防风带等:减缓因温度、风速等自然因素导致的水蒸发过快,从而降低水耗。在绿化养护过程中,将能源、水资源等因素有机结合,打造舒适、宜人、可持续发展的城市绿化空间。

(2）因地制宜。在能源利用方面,规划时参考当地太阳辐射、高度角等进行设计,以实现太阳能获取、存储以及转化利用效率的最大化。结合城市能源利用现状进行合理规划,促进城市发展与资源的合理利用。在绿化建设方面,结合当地气候条件,选择合适的绿植以降低养护能耗,如干旱地区选择耐旱植物,多雨地区则选择喜阴植物。

（3）太阳能供电系统联用,各新能源联用。通过高效管理统筹,让太阳能供电系统在服务城市绿化养护过程的同时,还可以拓展运用于城市照明、绿化景观如喷泉等的电能供应。同时可结合当地实际情况,将太阳能和风能、生物质能等新能源联合运用建设电力供应系统,实现能源利用的多元化,如将风车、园林垃圾沼气池等与太阳能板联合建设成一个小型电力供应系统。

4结语

在当今的城市化建设进程中,城市绿化是其重要组成部分。随着城市绿化覆盖率越来越高,绿化养护的能耗问题随之而来。当前,绿色环保、可持续发展等观念已深入人心,采用太阳能供电技术为城市绿化养护过程供能顺应了当前社会发展的潮流。太阳能是一种清洁无污染的可再生能源,以太阳能为动力,通过传感器技术采集有关信息,融合计算机控制技术相关算法进行自动化控制,实现智能化、精细化养护将是当今城市绿化节水节能养护的发展趋势。利用太阳能供电可以减少传统化石能源的消耗,节约资源,降低二氧化碳的排放量,减轻对生态环境的污染,实现可持续发展,因而具有良好的经济、社会及生态效益。