河南高速公路發(fā)展有限責(zé)任公司利用太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，在連霍高速公路成功實(shí)施了太陽能供電的全程視頻監(jiān)控系統(tǒng)示范工程，為解決高速公路監(jiān)控電網(wǎng)供電建設(shè)成本高、線路損耗大、電能利用率低等問題探索出了一條新途徑。經(jīng)過近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58.3%，平均每公里節(jié)省3.13萬元;5年來節(jié)省電費(fèi)22萬元、汽油費(fèi)96萬元，減少二氧化碳排量402噸，效果顯著。

　　據(jù)了解，隨著河南高速公路路網(wǎng)的逐步形成，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管轄的220千米范圍內(nèi)實(shí)施道路全程監(jiān)控。

　　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2千米，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。如在中央隔離帶鋪設(shè)電力電纜，則影響通信及其他弱電信號(hào)。因此，攝像機(jī)供電問題成為項(xiàng)目實(shí)施單位面臨的難點(diǎn)問題。

　　太陽能是一種取之不盡、用之不竭的清潔環(huán)保型能源，利用太陽能光伏技術(shù)將太陽能轉(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。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)為上述問題提供了解決方案。而且鄭洛路處于河南省中部，位于北緯34.7度，全年日照2000到2600小時(shí)，年均日照率為45%到55%，年太陽輻射總量110到125千卡/平方厘米，沿線日平均輻照時(shí)間約4.1小時(shí)，屬于三級(jí)太陽能資源地區(qū)中光能資源較豐富的區(qū)域。因此，鄭洛路實(shí)現(xiàn)太陽能全程監(jiān)控具有較好的自然條件。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段道路監(jiān)控系統(tǒng)了采用太陽能供電方式，為全線100套視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)供電。

　　優(yōu)化關(guān)鍵設(shè)備提高發(fā)電效率

　　太陽能供電的高速公路全程監(jiān)控系統(tǒng)由太陽能電池陣列、蓄電池組、太陽能充放電控制器、逆變器、變壓器、攝像機(jī)和光端機(jī)等設(shè)備組成。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是通過太陽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。太陽能電池產(chǎn)生的電流通過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。交流負(fù)載可通過逆變器、變壓器轉(zhuǎn)換成適用的交流電供電。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。為了提高供電系統(tǒng)的可靠性，通過光端機(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。

　　太陽能光伏發(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)。因此，該項(xiàng)目針對(duì)系統(tǒng)主要部件進(jìn)行如下優(yōu)化。

　　攝像機(jī)：為降低太陽能供電系統(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)全天候帶工作的攝像機(jī)的額定功率限定在30瓦以內(nèi)，并且采用直流24伏供電方式。

　　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。通過技術(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。

　　太陽能電池板：太陽電池板是太陽能供電系統(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。經(jīng)試驗(yàn)，該項(xiàng)目太陽能電池板最佳安裝傾角為41.7度，朝向正南。在太陽能供電系統(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能電池板。

　　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，是太陽能供電系統(tǒng)中的儲(chǔ)能裝置。其主要技術(shù)