风光互补系统在高速公路服务区应用前景的探讨

徐以升

【摘 要】通过研究云南省高速公路服务区及公路清洁能源技术的推广应用现状,提出将风光互补系统技术进一步应用于云南省“十三五”高速公路服务区建设的理念,对服务区的环保性能、节能减排、生态文明建设等方面进行研究,为云南省今后的低碳型高速公路服务区设计、建设提供借鉴. 【期刊名称】《交通世界（建养机械）》 【年(卷),期】2016(000)002 【总页数】2页(P14-15)

【关键词】风光互补系统;高速公路服务区;环保技术;生态文明建设 【作 者】徐以升

【作者单位】云南省公路科学技术研究院环保所,云南昆明650000 【正文语种】中 文 【中图分类】U491

2015年11月4日，云南省交通运输厅发布消息：在“十三五”期间，云南省公路水路建设拟完成投资4900亿元。其中高速公路建设拟投资3700亿元，新增长度超过2000公里以上。力争在2020年底，全省高速公路通车总里程达到6000公里。届时全省高速公路服务区的个数将达到120余个。由于服务区所处的环境特殊，在建设时应充分考虑节能环保技术，这对降低服务区运营成本、提高服务区的服务质量都具有重大意义。而应用了风光互补系统的服务区完全满足这一要求。

云南省作为我国西南桥头堡建设的重地，在“十三五”期间将继续加强对基础设施的建设速度。高速公路作为交通系统中一种通行能力大、连接范围广的基础设施，将占有越发重要的建设地位。

服务区作为高速公路系统的重要组成部分，历来在工程建设中占据重要地位。从2014年统计数据得出：目前全国高速公路服务区数量超过2000家，年营业总额达到1800亿元。

高速公路服务区的主要设施、服务对象及需求紧迫度如下表1所示。

由于服务区一般远离居民区，是一个较为封闭的场所，周边很少有可利用的外部能源，很多需要自己解决供水、供热等问题。通过实地调研发现很多服务区目前面临着设施老化、能源利用率低、运营成本较高、环境污染严重等问题，使顾客在花费较多的情况下并没有得到较好的服务，导致很多高速公路服务区出现信任危机。 目前，云南省各级在高速公路建设中大力推进节能环保技术的应用。例如：在对G213线刺桐关至玉溪段进行改造时，采用了沥青拌和设备煤改气技术，使沥青拌合料的生产达到低排放、低耗能、低成本目的；对G108线楚雄段进行改造时，应用了沥青温拌再生技术，共节约成本接近1000万元，每年可节约594.8t标准煤；在麻昭高速建设时将“绿色低碳”作为指导思想。在这样一个有利的大环境下，对高速公路服务区应用节能环保技术已是必然趋势[1]。

风光互补系统的本质是一套发电应用系统，主要是利用太阳能电池方阵、风力发电机发电，之后将发出的电能储存在蓄电池组中，再利用逆变器将储存的直流电变为交流电供用户使用。

风光互补系统有如下几个优点：⑴该系统白天可以利用太阳能发电，夜晚可以利用风力发电，形成昼夜互补；⑵夏季日照强烈，冬季风能较强，形成季节互补；⑶由于结合了风能和光能两种发电形式，使系统整体稳定性大为提高。

云南省地处我国西南边陲，地形以高原为主，全省平均海拔在2000m以上。特殊

的地形造就了云南省良好的光照，据统计：云南省全年太阳总辐射量为3600～6600兆焦耳/平方米，仅次于我国、青海、内蒙等地区。早在上世纪80年代，云南省的太阳能技术产品的销售和应用已位居全国第一。随着清洁能源日益受到重视，云南省的风能资源也得到了广泛关注。根据国家风电发展规划，截止到2020年，云南省风电装机容量将达到15万kW。

虽然云南省有着较为丰富的风光资源，但是在高速公路建设事业中应用情况并不乐观，主要问题为在高速公路服务区应用风光互补系统时，设计方没有充分考虑当地的环境气候条件，而这是影响风光互补系统性能的主要因素。这就造成了无法将风电能源运用的技术集成化、使用效率最大化。从而影响了设计的实际运用，影响了环保技术的使用效果，也难以在今后的项目中得到推广。

云南省马上将要迎来有一个高强度的公路建设阶段，统一高速公路服务区的规划和功能，针对当地气候环境打造生态型、环保型的服务区已成为新时期高速公路工程建设的新要求。因此风光互补系统依然具有很广阔的发展前景[2]。 3.1 可行性分析

在外部没有可利用的生活必需品（电力、水源等）时，高速公路服务区必须要自给自足。目前，太阳能已经被广泛应用在很多方面，诸如：太阳能热水系统、光伏发电系统、太阳能制冷和采暖系统等。但是如果仅仅采用太阳能技术，则服务区的正常运营受光照影响太大，而天气是变化的。风光互补系统降低了服务区对光照的依赖程度，加入风力发电后，则发电系统的稳定性、可靠性大大提高，为提高服务区的质量提供了物质基础。而且随着人们生活水平的提高，必然会有越来越多的人在服务区消费，其市场发展前景是广阔的。所以服务区对高效、完善的风光互补系统需求是很大的[3]。

3.2 风光互补系统在服务区实际的运用 3.2.1 应符合因地制宜原则

风光互补系统的产能量受太阳能和风能的直接影响，所以应用该技术的前提是有良好的环境因素。图1是我国太阳能和风能资源分布图。从图中可以看出云南省西南以及南部地区的太阳能和风能资源较为丰富，其中光能资源约为1500kWh/ m2/a；风能资源为50～100w/m2。所以在这些地区的高速公路服务区建设中可以推广应用风光互补系统。 3.2.2 系统设计应科学合理

在设计前应深入实地考察，充分了解当地的气候环境等特征，确保设计的科学合理性。而其中一项重要工作是选择合适容量的蓄电池组。如果蓄电池容量过大，则会长期处于亏电状态，从而影响电池寿命，也会增加系统投资；而如果容量过小，蓄电池会长期处于满电状态，也会影响电池寿命。而蓄电池的容量选择按照公式⑴计算[4]。

在实际应用时，应尽可能减少蓄电池的并联数量，以减少蓄电池之间不平衡现象的发生。此外在设置风光互补系统时，不应局限于公路两侧。在靠近服务区的大桥、特大桥的混凝土护栏下沿，在确保桥梁下部安全及质量的前提下，也可以进行风光互补系统的安装。

3.3 风光互补系统的效益分析 ⑴经济效益

对于一些远离居民区的服务区，风光互补系统初期投资并不比传统引入电网高出多少，而且该系统的设计使用寿命一般为20年，期间只需少量的维护费用。一个大型服务区年运行成本约为500万元，如果应用风光互补系统，则可减少20%的运行成本； ⑵环境效益

该系统可实现发电零排放，实现真正的绿色环保，符合当前社会发展要求[5]。 随着节约环保型社会的发展，风光互补系统发展前景广阔，特别是对于云南省这样

太阳能和风能资源较丰富的地区来说，新型清洁能源产业已成为的重点扶持对象。高速公路服务区作为一个特殊场合，具有推广使用风光互补系统的条件，也存在较大优势，这对建设“生态文明新云南”起到了先锋模范作用。风光互补技术对协调经济发展和环境保护有着重要意义，在应用时必须要因地制宜，不可在不具备条件的地区强行使用。

【相关文献】

[1]邢燕颖，车现法.小型风光互补供电系统的应用[J].中国交通信息产业，2010，4（11）：24-25. [2]沈珣达.太阳能（高速公路）综述[J].中国交通信息化，2015，5（3）：41-43.

[3]王毅敏.关于对高速公路服务区经营管理的几点思考[J].商业经济，2011，2（5）：-65. [4]郭少言.高速公路服务区的节能减排秘诀[J].交通建设与管理，2010，8（9）：31-32. [5]韩宝卿.高速公路服务区节能环保研究[J].科技传播，2014，17（9）：53-55.