太阳能照明在油田地面工程中的应用分析

李凤龙，张 录，罗 勇，张君臣

中国石油天然气第七建设有限公司，山东 青岛 266300

0 引言

太阳能作为新型清洁能源，因干净、清洁、无污染的独特优势逐渐被引入现代城市建设中，其中太阳能路灯就是绿色环保照明技术的一个显著表现。城市道路的夜晚离不开对路灯的需求，路灯在增加城市风采的同时，也为居民的生活带来了更多的便捷[1]。随着社会经济化的快速发展，很多城市对道路建设的要求也相应提高。但是城市路灯每天的耗电量非常大，有数据统计显示，全国使用路灯照明的耗电量可以达到所有用电项目的4%～5%，很多水电站难以负荷如此大的用电量。加上不断出现的能源危机，世界各地都希望能够找到适合代替有限能源消耗的有效方法，太阳能就是这样一种能源。太阳能是世界上最普遍且不会轻易衰竭的能源，不仅环保，而且无污染，因而得到广泛重视和使用。

伴随经济的不断发展与科技的不断进步，太阳能产品越来越多，如常见的太阳能热水器、太阳能交通指示牌等，而且这些产品种类繁多、功能齐全。与常规能源相比，太阳能的发展前景十分广阔。太阳能能源与汽油、煤油等能源相比有着显著的区别，太阳能不会枯竭，对环境不会产生任何的污染，而且从经济角度看，太阳能的使用费用并不是很高，因此更契合绿色健康发展理念的要求[2]。在诸多因素的影响下，世界各地对于太阳能的利用程度越发重视，在不久的将来，太阳能绿色健康照明技术或将迎来更加全面的创新改革与发展[3]。

1 太阳能照明技术的组成及使用

太阳能照明系统大致由太阳能照明、发电、储能三个重要部分组成，由太阳能电池组件、控制器、光源、蓄电池组等部分构成。在光照充分的天气条件下，电池方阵对蓄电池充电并且进行发电，给照明系统提供电力。但是在持续阴雨天气时，由于光照不充分，就会导致电能供应不足，这时就需要利用市电来补充照明系统。

在新疆油田某个区的供热站，就已经首次进行太阳能技术试验，并且应用太阳能照明系统实现了供热站夜间照明。应用结果显示，该供热站用电量降到了原来的十分之一。该系统合理采取了固定式太阳能离网发电，蓄电池的储能效果为照明装置提供了充足的电能，而且发电单元也可以直接为蓄电池进行充电，负载用电可在太阳能用电及市电用电之间进行合理的切换和使用。

2 太阳能照明在国内油田地面工程中的应用

电能是传统边缘井站消耗最主要也是最多的能量，大部分的电能都需要用来加热储油罐，这种传统的工艺技术费用高、耗电量大，而且用于加热的电加热棒容易损坏，导致危险系数加大。

太阳能集热器与高效储能换热器一体化的设计，使整个加热系统实现了自动化控制，其中控制器的原理就是随着储液罐内的温度变化来决定是否需要补充加热。在这个系统里，太阳能是最主要的利用能源，光照充足的情况下，利用太阳能技术可以实现持续加热；在特殊的天气条件下，如阴雨天气，就需要使用电辅助加热。

2008年，河南油田首次使用太阳能装置给油罐加热，太阳能装置利用电脑自动化控制，使得程序操作变得安全、简洁又高效。2009年，河南油田同样以太阳能作为主要能源，配合电辅助加热，创建了集群太阳能加热装置。此装置通过加热盘管替代原有的电加热棒加热的技术，从本质上解决了传统装置使用过程中出现漏电、液位低仍加热等问题造成的安全隐患问题。而且据统计，同期对比下，这一装置还节约了很多电量。

3 太阳能照明技术在国外油田地面工程中的应用

不仅在国内，国外也有很多在原油和燃油输送加热过程中使用太阳能照明技术的案例。在澳大利亚，一太阳能系统公司就成功完成了稠油管道的试验过程。在光照充足的情况下应用太阳能，原油的温度提高了约40 ℃，就算在缺乏光照的夜间，也可以提高10 ℃。在土耳其，有人研发了一种可以将储存箱和集热转换装置融为一体的太阳能热二极管中低温集热装置，该装置采取了塑料片，可以弥补夜间储存箱的对流散热损失的不足，对提高燃料预热温度有非常好的促进作用[4]。

澳大利亚太阳能系统公司研发的太阳能加热系统已经取得了专利，该系统可以有效提高管道内的运输量，让管道油温的环境一直维持在50 ℃以上，并且相应减少泵送系统工作带来的压力。该系统的原理就是利用了太阳能可以对管线伴热的功能特性，核心部分是热二极管，热二极管又包括透明保温材料和不透明保温材料，以及光谱选择层三个组成部分，这三部分共同作用，进而产生二极管效应，促进光能吸收，从而可以保持热量。

4 太阳能在油田地面工程应用过程中存在的问题及对策

（1）由于太阳能吸收强度很容易受到地域环境、气候温差、昼夜交替变化等自然因素的影响，时强时弱，时有时无，具有不确定性。同样，风能也具有类似的不稳定性。因此，可以合理利用两者之间的天然配合，如可以利用风能进行发电，再把电能运用到电加热系统，进而再利用太阳能产生的热量继续供应，这样可以保证加热系统装置能够持续稳定地工作。

（2）太阳能的能流密度比较低，往往需要足够大的采光集热面积才能满足实际的使用需求，这就产生了集热装置占地面积过大的问题。但是如果把太阳能技术和热泵技术互相配合，开发太阳能型的热泵技术，就可以有效提高太阳能集热器的工作效率并完善热泵系统的功能[5]。

（3）外界条件很容易影响太阳能供热技术，因此需要采用高质量的蓄热材料，不断加强和完善蓄热系统的结构，从而保证太阳能加热系统可以在光照充足时使蓄热结构存储充足的热量，即使是在夜晚或阴雨天气的条件下也能正常发挥作用。

（4）需要开发实用性的防垢、去垢技术，使太阳能的加热设备得到有效保护，进而改善装置的加热效果，避免出现影响加热设备使用的问题，从而延长设备的使用寿命。

5 太阳能照明技术的发展前景

综合以上叙述不难发现，太阳能技术的广泛应用必然会成为日后社会建设的重要选择方向，但是太阳能技术的应用目前处在初期阶段，很多技能尚未完善，很多功能还没有充分开发和利用，依然存在一定的不足。特别是在性能方面，太阳能的照明有时会受到天气、气候的影响，导致热能效果不稳定，照明质量较差，一旦阴雨天气持续，照明效果就会有所下降。

在太阳能照明的生产技术中，整个工序要求十分严格，相应设计步骤十分烦琐，这对日后的维修售后工作也有一定的影响。例如，设备在监管过程出现问题，导致太阳能照明设备的维护不到位，进而出现损坏等现象[6]。因此，需要强化对太阳能照明设备的维护和售后保修责任。

尽管如此，太阳能照明技术依然有非常大的挖掘潜能，这就需要研究工作者不断深入改革和创新，提高太阳能照明技术的性能，促进太阳能照明技术的全面发展[7-8]。

6 结束语

利用太阳能光照技术解决在油田工程中的应用问题，有助于减少能源的消耗，促进社会和经济的可持续发展，实现节能减排。然而，在利用太阳能解决工程生产问题的同时，需要重视太阳能辐射量的动态变化对制热效果的影响。通过太阳能技术的优势与其他能源相互配合使用，解决现实生活中存在的一些问题，在促进油田工程发展的过程中顺应现代化发展的趋势，努力实现社会发展与环境保护共同进步的目标。