【正文】 優(yōu)化選型以及后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)方面的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步提煉、 總結(jié)，盡快制定出相關(guān)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)試用后進(jìn)而升級(jí)為地方標(biāo)準(zhǔn)，以利于在更大范圍中推廣應(yīng)用。采用太陽(yáng)能供電，每年節(jié)約市電 43800kWh，相當(dāng)于減少標(biāo)準(zhǔn)煤 噸，減少排放二氧化碳 噸、二氧化硫 、氮氧化物 。 5 年來(lái)累計(jì)減少二氧化碳排放 385 噸。 節(jié)約建設(shè)費(fèi)用表 供電方式 建設(shè)成本 電網(wǎng)供電 計(jì)算方法（含工程費(fèi)，以每千米計(jì)）： 電纜材料費(fèi)： 35 元 /米 1 千米 = 萬(wàn)元 電纜挖溝、敷設(shè)費(fèi)： 16 元 /米 1 千米 = 萬(wàn)元 鋼管材料費(fèi)（每千米 約敷設(shè)鋼管 50 米）： 27 元 /米 50 米 = 萬(wàn)元 鋼管敷設(shè)費(fèi)： 27 元 /米 50 米 = 萬(wàn)元 小計(jì)：電網(wǎng)供電每公里成本為： 萬(wàn)元 全線電網(wǎng)供電成本 =電網(wǎng)供電成本 /千米 220 千米 = 萬(wàn)元 /千米 220 千米= 萬(wàn)元 太陽(yáng)能供電 計(jì)算方法（含工程費(fèi)，以每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)計(jì)）： 太陽(yáng)能板（ 2 塊 240W）： 萬(wàn)元 蓄電池（ 24V 420AH）： 萬(wàn)元 充放電控制器： 1 個(gè) 萬(wàn)元 保溫箱： 1 個(gè) 萬(wàn)元 防護(hù)箱： 1 個(gè) 萬(wàn)元 小計(jì)：?jiǎn)蝹€(gè)監(jiān)控點(diǎn)太陽(yáng)能供電成本 = 萬(wàn)元 全線 采用太陽(yáng)能供電成本 = 萬(wàn)元 /處 100 處 =493 萬(wàn)元 成本比較 節(jié)約 = 萬(wàn)元 建設(shè)成本降低： （ 2）節(jié)約電費(fèi) 節(jié)約電費(fèi)： 43800kWh/年， 5 年節(jié)電 219000 kWh，計(jì) 22 萬(wàn)元。 5 年來(lái)共節(jié)約人民幣 萬(wàn)元。 五、項(xiàng)目成效 該項(xiàng)目在全長(zhǎng)約 220km 的路段實(shí)施了 100 套太陽(yáng)能全程道路監(jiān)控系統(tǒng)， 5年來(lái)產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著。 （二）精心組織 項(xiàng)目組經(jīng)歷了調(diào)研、太陽(yáng)能自然條件分析與測(cè)試、方案論證、試驗(yàn)驗(yàn)證、施工設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工安裝、調(diào)試驗(yàn)收、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等全過(guò)程，對(duì)每一步都設(shè)定目標(biāo)，落實(shí)到人，做到記錄完整、論述充分、數(shù)據(jù)可靠，確保整個(gè)項(xiàng)目目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。 四、保障措施 （一）領(lǐng)導(dǎo)重視 對(duì)于節(jié)能減排和新能源的 應(yīng)用，公司領(lǐng)導(dǎo)高度重視，專門成立了項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)小組，為項(xiàng)目實(shí)施提供了有力的組織保障。本項(xiàng)目選用了 1 2 48VDC 自適應(yīng)的 20A 太陽(yáng)能充放電控制器，設(shè)置過(guò)放電壓為 ，以保證極端惡劣氣候條件下可靠供電。運(yùn)行 5 年來(lái)，經(jīng)抽樣檢測(cè)，蓄電池工作狀態(tài)良好。 溫度對(duì)鉛酸蓄電池的性能影響明顯，在室外應(yīng)對(duì)鉛酸蓄電池進(jìn)行恒溫處理，工程上通常將蓄電池放置在地井或地上的基礎(chǔ)建筑中。其主要技術(shù)指標(biāo)包括容量、循環(huán)使用壽命、浮充使用壽命等；主要控制參數(shù)包括放電深度、浮充電壓、最大充放電電流等。 在太陽(yáng)能供電系統(tǒng)中，單晶硅型電池光電轉(zhuǎn)換效率優(yōu)于多晶硅和非晶硅，雖然非單晶硅太陽(yáng)能電池板在特殊條件下可以作為補(bǔ)充電源應(yīng)用，但考慮到其供電能力較低，老化速度較快的特點(diǎn)，該項(xiàng)目選用了單晶硅太陽(yáng)能電池板。 太陽(yáng)能電池板 太陽(yáng)電池板是太陽(yáng)能供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，安裝角度對(duì)發(fā)電效率影響較大，并盡量避免水平安裝或垂直放置。 電源變換系統(tǒng) 為適應(yīng)負(fù)載的直流供電模式，對(duì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中用電負(fù)載進(jìn)行系列技術(shù)改造，將多數(shù)交流負(fù)載改為直流負(fù)載。 因此，本項(xiàng)目針對(duì)系統(tǒng)主要部件進(jìn)行如下優(yōu)化。 三、實(shí)施方案 （一）太陽(yáng)能全程監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu) 成 太陽(yáng)能供電的高速公路道路全程監(jiān)控系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池陣列、蓄電池組、太陽(yáng)能充放電控制器、逆變器、變壓器、攝像機(jī)和光端機(jī)等設(shè)備組成，如圖 2 所示。 圖 1 太陽(yáng)能供電技術(shù)原理示意圖 （二）自然條件分析 鄭洛路處于河南省中部，位于北緯 度，全年日照 20202600 小時(shí)，年均日照率為 4555%，年太陽(yáng)輻射總量 110125 千卡 /平方厘米，沿線日平均輻照時(shí)間約 小時(shí)，屬于三級(jí)太陽(yáng)能資源地區(qū)中光能資源較豐富的區(qū)域。為了提高供電系統(tǒng)的可靠性通過(guò)光端機(jī)將光伏系統(tǒng)的 運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)上傳至監(jiān)控中心，以便及時(shí)采取人工維護(hù)措施。交流負(fù)載可通過(guò)逆變器、變壓器轉(zhuǎn)換成適用的交流電供電。 二、基本原理 （一）系統(tǒng)原理 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)是通過(guò)太陽(yáng)能電池組件在日照輻射下產(chǎn)生光伏電流，為用電負(fù)載提供電力能源。太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)為上述問(wèn)題提供了解決方案。因此，攝像機(jī)供電問(wèn)題已成為項(xiàng) 目實(shí)施單位面臨的難點(diǎn)問(wèn)題。同時(shí)，該路段即將實(shí)施不中斷運(yùn)營(yíng)的道路兩側(cè)拓寬工程（四改八），外場(chǎng)攝像機(jī)需設(shè)置在中央隔離帶。 隨著河南高速公路路網(wǎng)的逐步形成，對(duì)道路設(shè)施和交通狀況進(jìn)行全面監(jiān)控，為制定和實(shí)施應(yīng)急預(yù)案，減少道路擁堵、預(yù)防交通事故、提高服務(wù)水平，河南高速公路發(fā)展有限責(zé)任公司決定在連（運(yùn)港）霍（爾果斯）高速公路鄭州和洛陽(yáng)管轄的 220km 范圍內(nèi)（ K528+881K748+136）實(shí)施道路全程監(jiān)控。公司目前下設(shè)鄭州、商丘、開(kāi)封、洛陽(yáng)、三門峽等 15 個(gè)管理分公司， 9 個(gè)項(xiàng)目建設(shè)公司， 15 個(gè)多種經(jīng)營(yíng)公司，控股河南中原高速公路股份有限公司，公司機(jī)關(guān)設(shè)辦公室、工程管理部、養(yǎng)護(hù)管理部、路產(chǎn)管理部等職能部門。主營(yíng)高速公路、特大型獨(dú)立橋梁等交通基礎(chǔ)設(shè) 施的開(kāi)發(fā)建設(shè)、養(yǎng)護(hù)和經(jīng)營(yíng)管理，是河南省高速公路建設(shè)管理的投資主體。建議行業(yè)主管部門以實(shí)施單位在建設(shè)和維護(hù)過(guò)程中的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，盡快制定出相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在全國(guó)推廣應(yīng)用。該示范工程成功的關(guān)鍵在于示范單位領(lǐng)導(dǎo)重視以科技創(chuàng)新為引領(lǐng)，以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，在技術(shù)上通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)大大減少了攝像機(jī)等部件的功耗，通過(guò)地埋恒溫技術(shù)保證了蓄電池的最佳工作狀態(tài)，通過(guò)應(yīng)急充電及電源在線管理等維護(hù)措施保障了整個(gè)系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定。河南高速公路發(fā)展有限責(zé)任公司利用太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)，在連霍高速公路鄭州和洛陽(yáng)段全程 220km 范圍內(nèi) 100 個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，成功實(shí)施了太陽(yáng)能供電的全程視頻監(jiān)控系統(tǒng)示范工程，為解決上述問(wèn)題探索出了一條新途徑。 太陽(yáng)能監(jiān)控 方案 高速公路全程視頻監(jiān)控技術(shù)是現(xiàn)代交通管理的有效手段，通過(guò)視頻監(jiān)控可實(shí)時(shí)掌握道路交通運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)突發(fā)事件做出快速響應(yīng)。但是公路的線性分布特點(diǎn)導(dǎo)致了監(jiān)控外場(chǎng)攝像機(jī)的電網(wǎng)供電建設(shè)成本高、線路損耗大、電能利用率低等問(wèn)題，影響了全程視頻監(jiān)控技術(shù)的推廣應(yīng)用。經(jīng)過(guò)近 5 年的實(shí)際運(yùn)行證明該示范工 程技術(shù)方案成熟可靠，與電網(wǎng)供電相比，可節(jié)省供配電工程建設(shè)投資 %，平均每公里節(jié)省 萬(wàn)元； 5 年來(lái)節(jié)省電費(fèi) 22 萬(wàn)元、汽油費(fèi) 96 萬(wàn)元，減少 CO2 排量 402 噸，效果顯著。該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能光照條件三級(jí)以上的公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)外場(chǎng)攝像機(jī)或 50W 以下的類似負(fù)載，在現(xiàn)代交通管理 中具有廣闊的應(yīng)用前景。 ________________________________________ “太陽(yáng)能技術(shù)在連霍高速公路鄭州至洛陽(yáng)段道路全程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用”推廣材料 —— 交通運(yùn)輸部節(jié)能減排專家工作組 一、概況 河南高速公路發(fā)展有限責(zé)任公司是河南省人民政府授權(quán)省交通運(yùn)輸廳組建的國(guó)有獨(dú)資企業(yè)，公司管理資產(chǎn)總額達(dá) 1100 億元，員工總數(shù)近 2 萬(wàn)人。成立以來(lái)，累計(jì)建成通車高速公路 2540 公里，約占全省通車高速公路的 53%；管養(yǎng)已通車高速公路 2069 公里，為全省高速公路通車總里程的 46%；在建高速公路 404 公里。經(jīng)營(yíng)范圍涉及高速公路工程施工、道路養(yǎng)護(hù)、交通機(jī)電運(yùn)營(yíng)維護(hù)、服務(wù)區(qū)經(jīng)營(yíng)、油品供應(yīng)等領(lǐng)域 。 為擴(kuò)展監(jiān)視范圍，有效實(shí)施全程監(jiān)控，外場(chǎng)攝像機(jī)的設(shè)置間隔約為 2km,處于一種線狀的非集中布局，若采用電網(wǎng)供電方式，存在線路損耗大、建設(shè)投資成本高、施工復(fù)雜和運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用高等問(wèn)題。如在中央隔離帶敷設(shè)電力電纜，則影響通信及其它弱電信號(hào)。 太陽(yáng)能是一種取之不盡、用之不竭的清潔環(huán)保型能源，利用太陽(yáng)能光伏技術(shù)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航空航天、氣象站、遙測(cè)遙感、航道燈塔、鐵路信號(hào)、通信以及偏遠(yuǎn)地區(qū)、海島居民的供電等領(lǐng)域。 因此，根據(jù)鄭洛路全程監(jiān)控實(shí)際需要，從經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保、縮短工期的角度考慮，連霍高速公路鄭州至洛 陽(yáng)段道路監(jiān)控系統(tǒng)了采用太陽(yáng)能供電方式，為全線 100 套視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)供電。太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電流通過(guò)充放電控制器一方面對(duì)負(fù)載直接供電，另一方面將多余的電能儲(chǔ)存在蓄電池中以備光照不足時(shí)向負(fù)載供電。為應(yīng)對(duì)惡劣氣象條件造成蓄電池電量不足的情況，系統(tǒng)可配置市電或自發(fā)電應(yīng)急充電接口。 太陽(yáng)能供電技術(shù)原理示意圖如圖 1 所示。因此，鄭洛路實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能全程監(jiān)控具有較好的自然條件。 圖 2 道路全程監(jiān)控系統(tǒng)太陽(yáng)能供電組成圖 （二）優(yōu)化設(shè)計(jì) 太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)在公路交通行業(yè)中應(yīng)用的主要障礙是供電負(fù)載的適用性問(wèn)題，如何結(jié)合高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)的用電負(fù)載特性，優(yōu)化供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，降低用電負(fù)載功耗，提高太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)效率則是該項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。 攝像機(jī) 為降低太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的初期投資成本，在滿足交通監(jiān)控圖像質(zhì)量要求的前提下，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)與研究，對(duì)攝像機(jī)用電功率提出具體要求并進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，將一臺(tái)全天候帶云臺(tái)攝像機(jī)的額定功率限定在 30W 以內(nèi)，并且采用直流 24V 供電方式。通過(guò)技術(shù)改造，節(jié)省了逆變器和變壓器的設(shè)備投資，降低了電源系統(tǒng)的故障風(fēng)險(xiǎn)，減少了逆變器和變壓器自身的用電損耗，提高了太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的可靠性和電源系統(tǒng)的利用 率，同時(shí)也降低了供電系統(tǒng)對(duì)太陽(yáng)能電池陣列和蓄電池的容量需求，從而進(jìn)一步節(jié)省建設(shè)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)試驗(yàn)，該項(xiàng)目太陽(yáng)能電池板最佳安裝傾角為 度，朝向正南。 蓄電池 利用電化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)換，是太陽(yáng)能供電系統(tǒng)中的儲(chǔ)能裝置。 綜合考慮各種類型蓄電池的特點(diǎn)，結(jié)合成本分析，該項(xiàng)目選用免維護(hù)膠體型鉛酸蓄電池。本項(xiàng)目經(jīng)過(guò)多種實(shí)驗(yàn)手段充分驗(yàn)證溫度對(duì)蓄電池性能的影響，將蓄電池放入保溫防護(hù)箱并埋入凍土層以下，保證了 蓄電池最佳工作狀態(tài)。 太陽(yáng)能充放電控制器 為了實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池、蓄電池和負(fù)載之間的合理匹配，保障供電質(zhì)量，提高太陽(yáng)能供電系統(tǒng)效率和延長(zhǎng)蓄電池使用壽命。并配置數(shù)據(jù)采集模塊，將蓄電池電壓、充電電流、放電電流等參數(shù)實(shí)時(shí)上傳至監(jiān)控中心電源管理系統(tǒng)。此外，在人力、物力、財(cái)力方面也給予了積極支持，并提供了充足的研究試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。 （三）技術(shù)支持 如此大規(guī)模地實(shí)施太陽(yáng)能供電系統(tǒng)，在公路交通領(lǐng)域尚無(wú)先例，一個(gè)小的技術(shù)細(xì)節(jié)都可能影響整 個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，公司委托了具有豐富設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)的國(guó)內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)每個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)都進(jìn)行充分的技術(shù)論證，針對(duì)鄭洛路實(shí)際情況搭建了試驗(yàn)平臺(tái)，按照設(shè)計(jì)原理圖對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)都進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，在此基礎(chǔ)上篩 選出符合要求的系統(tǒng)部件和施工方案，確保了項(xiàng)目順利實(shí)施。 （一）經(jīng)濟(jì)效益 太陽(yáng)能全程監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益 該系統(tǒng)投入運(yùn)行后，值班人員定時(shí)利用攝像機(jī)進(jìn)行人 工巡查，每天可減少路政人員兩次路巡計(jì) 880 公里，以百公里耗油 10 升計(jì)算，每年可節(jié)約汽油 32120 升，以每升汽油 6 元計(jì)，每年節(jié)省 萬(wàn)元人民幣。 采用太陽(yáng)能供電產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益 （ 1）節(jié)約建設(shè)費(fèi)用 節(jié)約建設(shè)費(fèi)用： 萬(wàn)元，詳見(jiàn)下表。 （二）社會(huì)效益 每燃燒 1 升汽油可產(chǎn)生 二氧化碳，實(shí)施全程監(jiān)控每年節(jié)約汽油 32120升，每年可減少二氧化碳排放 77 噸。 經(jīng)測(cè)算道路監(jiān)控系統(tǒng)每套每天耗電 、全線共布設(shè) 100 套，每年耗