风光互补路灯的发展前景研究

刘鑫 郭锐强 魏子贺

[摘 要]近年来随着石化能源的大量使用，并对世界环境造成巨大的污染同时石化能源的储量也正在减少。因此，节能和环保成为世界能源所要面对的主要问题。我国是世界大国，幅员辽阔，物产丰富。对能源的需求和使用量大，进而环境污染问题也比较严重。所以在我国推广使用风光互补路灯是很有必要的节能手段。

[关键词]风能太阳能 风光互补路灯

我国地大物博、幅员辽阔受日照时间长。早在三千年前就开始利用太阳能了。西周时，我们的祖先就利用带有凹面铜镜汇聚阳光点燃艾绒取得火种，即“阳燧取火”技术，这就是人类对太阳能应的最早记载。而太阳能充当可利用的清洁能源和在人类历史上仅三百多年。至与将太阳能作为“未来能源的主要方向”则是近年来提出的能源战略！

二十世纪70年代太阳能科技的应用突飞猛进，对太阳能利用的方式日新月异。法国工程师所罗门·德·考克斯在1615年发明第一台太阳能驱动的发动机。他是一台利用太阳能加热空气使其膨胀作功来抽水的机器。1615年至20世纪初，世界上又研制出多台太阳能动力装置和其它一些太阳能装置。但是这些动力机器装置大部分都是用聚光方式利用太阳能，输出功率不大，且价格昂贵，没有太大实用价值。

我国自从在1958年开始研制第一片硅晶体光伏电池，直到现在可以说走过已经大半个世纪。“中国的硅光太阳能电池经历了从无到有、由小到大、由军到民、从空间到地面、由单品种直到多品种再到光电转换率由低至高的艰难且辉煌的历程。”据统计，自从2002年至今，中国的硅光太阳能电池生产量迅猛增长了七十七倍。2008年，我国硅光太阳能光伏电池总产量已占世界总产量的三分之一强，已经连续两年被评成为世界第一大硅光伏太阳能电池生产大国。

风能是地球表面大量空气流动所产生的动能。在地理位置上我国临近太平洋，位于亚洲东部，内陆还有众多山系，地形复杂，季风风力强，并且我国西部耸立着青藏高原，进而改变了海陆影响引起的大气环流和气压分布，使我国季风分布变的很复杂。因东南季风的影响已遍及我国东部，而西南季风则已影响西南部各省和南部边沿海，夏季风是来自太平洋的东南风、西南风则是从印度洋和南海吹来的。但是风速远远不及上东南的季风大。而热带强风暴则是全西部太平洋及热带大部海洋已在南海上空形成的强空气涡漩，属于极破坏力强大的超海洋风暴。当登陆我国南海之滨和东南沿海后，每年夏季和秋季频频侵袭我国，热带强风暴也会在上海的北部登陆，但是次数非常少。是因为青藏高原地势高亢开阔，冬季东南部盛行偏南风，且东北部大多为东北风，而其他地区则一般为偏西风。夏季以唐古拉山为边界，以北向东为东北风，以后向南则盛行东南部季风。在西伯利亚及蒙古等中及高纬度的内大陆，那里空气则十分严寒且干燥当强冷空气被积累到大一定程度，就会形成了向冬季风。并在有利的高空环流风引导下，就会很快变成向南下俗称为的寒潮。并在此后强冷空气控制及影响下，形成寒冷干燥的西北风来侵袭我国的北方各省（直辖市、自治区）。每年冬季则总会有多次很大幅度的降温强冷空气南下，直到次年的春夏之交后才消失。其为主要影响我国大西北、东北及华北。我国幅员辽阔，有一万八千多公里的海岸线，有岛屿五千多个，风能资源十分丰富。我国风电场现有的场址的每年平均风速都能达到 6米/秒以上。风力发电场的风况分为三类：年平均风速达到6米/秒以上时为较好；达到7米/秒以上为好；达到8米/秒以上为很好。估算国际标准大气状态下该机组的年发电量，可按风速频率曲线和机组功率曲线来设计。我国达到6米/秒以上平均风速的地区，全国范围内仅有较少数几个地带。从内陆算起，仅占全国陆地总面积的百分之一，主要分布在长江到南澳岛之间的东南沿海及其岛屿，包括辽东半岛、山东、黄海之滨，南澳岛以西的南海沿海、海南岛和南海诸岛，这些地区是我国最大的风能资源区以及风能资源丰富区，新疆达板城，阿拉山口，河西走廊，松花江下游，内蒙古从阴山山脉以北到大兴安岭以北，分布各地的高山山口和山顶以及张家口北部等地区。

从全国气象台提供的风能资料的计算统计，太阳辐射出的能量到达地球表面上约有2%转化为风能，风能是地球上重要的自然能源的一部分，我国潜在风能估算如下：风能理论可开发总量（R），全国为32.26亿千瓦，实际可开发利用量（R），按总量的 l/ 10估计，并考虑到风轮实际扫掠面积为计算气流正方形面积的 0.785倍〔1米直径风轮面积为 0.52 Xπ= 0.785（平方米）〕，故实际可开发量为： R=0.785R/10=2.53（亿千瓦）。

我国的太阳能资源和风能资源虽然都很丰富。但却具有典型的季节差异。在春季和秋季太阳能和风能相对适中，而冬季全国大部分地区的风比较多。在夏季则全国大部分地区太阳光照时间较冬季要长很多。因此，太阳能要比风能强很多。如果我们用单一型的风能或太阳能就可能出现某地区在每年特定时段季节性能源不足。进而给社会的生产和生活带来不便。如果我们能将太阳能和风能结合在一起组成风光互补型能源，就能解决这种因季节而造成的能源阶段性不足。

我们以经讨论了我国太阳能和风能的地区性分布和季节性差异。这种不足可以利用风光互补能源方式进行解决。而随着我国城市化进程的加快，公路也越建越多。这就要在路两边修建大量路灯，而这些路灯的耗电量就很大啦！如果将路灯从传统的固定线路供电改成风光互补型能源供电，充分利用地域性风能和太阳能就能节约很多电能。因此，我们有必要对风光互补路灯进行深入研究进而在我国各地进行风光互补路灯的普及工作。