绿色能源在施工现场中的应用

李长远

摘要：施工现场用电在能源选择方面是灵活多样的。市政用电简洁便利、随用随取，但价格相对偏高;自备发电机发电用电初期成本较高，安装复杂，介于柴油价格，自发电收益长远来看需要分析对比;而绿色能源在施工现场中尚未大面积推广，技术、安装、维护都需要尝试。

关键词：绿色能源;设计应用;成本分析

1 前言

绿色能源，即清洁能源主要有水力发电、风力发电、太阳能、海潮能等能源，不仅符合一定的排放标准，而且还清洁绿色、高效经济。在沙特吉达项目，如果想使用当地市政电，其过程复杂且漫长，然而当地的柴油价格却相对便宜，这一条件使大规模采用大型发电机自发电成为可能。简单计算，施工现场（仅11区）主要负荷共有12台塔吊，其中6台STY315 （T7530-16），计∑P1=P×6，约546kw;另6台STY250 （T7527-12），图1所示，计∑P2=P×6，约465kw（不考虑塔吊同时系数，工期紧张，仅计算峰值）;加上办公区及其他施工零星负荷，总计

P总=η（∑K1P1/cosφ+∑K2P2/cosφ+∑K3P3）

约1111kw。若考虑同时系数η=0.4，平均需要系数k=0.5，YZR系列起重三相异步电动机功率因数取cosφ=0.65，即1小时用电约400kwh，结合沙特当地电费1.7SR/kwh，1小时费用约680SR;而柴油价格0.53SR/L，1升柴油理想状态下发电量约3kwh，所以若使用柴油发电1小时费用约70SR。费用接近1：10，当然柴油发电的其他费用没有考虑在内，但是其收益还是相对客观的。

不过从环保角度来讲，现场发电机发电并不符合清洁能源的要求，远远超过排放标准。所以，如何扩大施工现场自发电的环保社会效益， 同时响应政府的环保政策号召，使绿色能源的设计应用成为重点。

2 总体设计应用

2.1总体结构

绿色能源的选择与施工地点、施工地区的环境天气以及计划承载的负荷等有关，例如多雨的地区不宜采用太阳能，少风的地区风力发电就不太合适，大功率负载就要考虑双电源模式等，所以要因地制宜。

2.2设计应用

以沙特项目为例，项目所在地是位于红海东边的沙特麦加省吉达市，该市属于热带沙漠气候，年日照时间在3400小时以上，全年平均降水量38mm，平均降水天数7天，且盛行北风-西北风。全年高温少雨的天气使得充分利用太阳能发电成为现实，且沙特拥有全球最好的日照条件，其平均日照量达到2200kwh/m2;又加上该区盛行北-西北风，也可利用风能发电;不过由于土层多粉砂且高温，所以对设备的质量也是一种考验。

项目现场计划将照明系统和监控系统做成双电源模式。监控系统在白天既可以使用绿色能源也可以使用现场发电机，如果有一方出现故障或者检修时，都不会影响系统正常工作，具体电路图如图1（a）所示。继电器K1接220V交流电，通电时S4常开触点闭合，断电时常闭点闭合;交流电经整流器输出24V直流電向监控系统供电;二极管D1起到提示和保护电路的作用;当发电机断电或者S1断开时，S4常闭点闭合，蓄电池组向系统供电;而太阳能电池板和风力发电机经过控制器后会一直给蓄电池组充电，保持电量充足。

对于照明系统，考虑到白天不工作，所以设计时加入了光控开关，可以实现手动/自动通电照明。具体电路如图1（b）所示，同样采用双电源模式，电源供电原理与监控系统类似。图中D1和D2二极管作用是保护电路;光控开关K2作为自动开关，在S4处于断开的状态时，白天K2断开，三极管Q1截止;随着天变暗，到晚上K2闭合，三极管Q1导通，照明系统工作;而开关S4可以作为手动开关，在K2故障或者计划提前开灯时，可以闭合S4，此时K2被短路，三极管Q1经S4导通，系统工作。

2.3 应用实例

照明、监控系统在施工现场运行正常，达到了初期的双电源供电、以清洁能源为主的目标。设备在当地采购，具体维护、保养等成本，以当地为准。该系统解决了保安晚上没有电的情况，并且高效的利用了当地的太阳能，一举多得。监控系统运行正常，可实现电源自动切换，确保了重要负荷不断电，实现了清洁能源随时用的功能。

3 结语

绿色清洁能源在施工现场的应用尝试取得了功能性成果，同时，随着时间的推移，使用清洁能源也大大降低了用电成本。绿色能源的应用设计，不仅仅包含上面几种，由于用电设备的广泛性，更多的系统需要我们在现场中不断地尝试开发，在不久的未来，相信清洁能源在施工现场的应用的比重会越来越大。当然，要想实现大比重的应用，也离不开技术的支撑，硬件的升级，环境的因素，成本的考量等等，这需要因地制宜，取长补短，需要我们到市场去考察、计算。