南京地區(qū)光伏景觀照明現(xiàn)狀研究與前景分析

曹吉梁 趙博聞 張 荷 帥 凱 劉玉月 管雪松 朱 潤

（南京林業(yè)大學(xué) 210000）

南京地區(qū)光伏景觀照明現(xiàn)狀研究與前景分析

曹吉梁 趙博聞 張 荷 帥 凱 劉玉月 管雪松 朱 潤

（南京林業(yè)大學(xué) 210000）

隨著我國城市化進(jìn)程的逐步發(fā)展，新技術(shù)的不斷應(yīng)用，太陽能光伏照明也將因其可靠性和節(jié)能性成為未來景觀照明的一種新趨勢(shì)。本課題組希望通過實(shí)踐調(diào)研，對(duì)南京地區(qū)光伏照明技術(shù)在景觀照明中的應(yīng)用進(jìn)行預(yù)估與分析，以促進(jìn)光伏照明這項(xiàng)“新”技術(shù)與古城南京相融合，打造更加絢爛的南京夜名片。

光伏照明；景觀照明；南京市貌；應(yīng)用前景

南京作為人文歷史和現(xiàn)代化氣息相融合的國際化大都市，新能源的應(yīng)用一直走在前列。目前新型的光伏照明技術(shù)在南京僅僅應(yīng)用于路燈照明領(lǐng)域，而景觀照明作為城市光環(huán)境的重要組成部分，引入光伏技術(shù)具有重要意義。本課題旨在通過對(duì)南京地區(qū)地理、氣候、光伏照明現(xiàn)狀及發(fā)展戰(zhàn)略等信息的搜集，來分析光伏照明技術(shù)運(yùn)用于南京市景觀照明領(lǐng)域的意義與可行性。

一、國內(nèi)外光伏景觀照明現(xiàn)狀

2015年，全球光伏市場強(qiáng)勁增長，傳統(tǒng)市場如日本、美國、歐洲等國家地區(qū)依然保持強(qiáng)勁發(fā)展勢(shì)頭；同時(shí)，東南亞、拉丁美洲諸國等新興市場不斷涌現(xiàn)，發(fā)展迅猛；我國光伏業(yè)制造業(yè)總產(chǎn)值超過2000億元，光伏發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到4300萬千瓦左右，成為全球光伏累計(jì)裝機(jī)量最大的國家。

結(jié)合以上數(shù)據(jù)可以看出，現(xiàn)階段光伏照明雖不是主流發(fā)電模式，但因其技術(shù)的先進(jìn)性已開始高速發(fā)展。而作為新興市場的我國，更是有著廣闊的發(fā)展前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

二、光伏照明技術(shù)簡介

光伏照明作為一項(xiàng)新的技術(shù)應(yīng)用，已發(fā)展出不同的技術(shù)種類以滿足不同層次、不同地域、不同經(jīng)濟(jì)環(huán)境的需要。作為人類可持續(xù)能源的一個(gè)重要發(fā)展方向，光伏發(fā)電有利于解決能源問題、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，具有安全無毒、環(huán)保低耗、建設(shè)周期短、維護(hù)成本低，且與周邊景觀融合度高等優(yōu)點(diǎn)。其原理主要是通過硅光電池，把太陽能裝換成電能，電能通過儲(chǔ)能控制器對(duì)儲(chǔ)能裝置充電，轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，需要電時(shí)，化學(xué)能再轉(zhuǎn)換成電能，施加于熒光燈、高壓鈉燈或LED等。（如圖一）

三、南京的整體氣候條件

光伏照明依靠太陽輻射進(jìn)行發(fā)電照明，受季節(jié)、地理位置、大氣的物理化學(xué)狀況（云量、濕度、溫度、氣溶膠濃度）等影響,因此光伏發(fā)電系統(tǒng)具有很強(qiáng)的季節(jié)變化周期和日變化周期,具有不連續(xù)和不確定特點(diǎn),其波動(dòng)可能影響電網(wǎng)的穩(wěn)定。

南京地處江南，屬丘陵地區(qū)，自然環(huán)境與氣候變化具有多樣性。光照條件并不是特別理想，光照強(qiáng)度在全國屬于較低的水平。所以大面積的光伏發(fā)電并不能夠?qū)崿F(xiàn)。但是對(duì)于小片區(qū)域的照明，尤其是景觀照明來說，光伏照明的模式還是有很大的實(shí)施空間的。

四、南京光伏景觀照明現(xiàn)狀

從南京城市管理局、規(guī)劃局等部門了解到，目前南京市大部分的供電情況，仍以傳統(tǒng)的火力和水力發(fā)電為主。2016年，南京市開始實(shí)施夜景照明三年規(guī)劃，將在原有夜景照明的基礎(chǔ)上，保留一部分、改善一部分、補(bǔ)充一部分，結(jié)合南京城市獨(dú)有的氣質(zhì)，通過典雅大氣的燈光布局，呈現(xiàn)南京主城“江、河、湖、城”的繁華夜景，打造最美“夜南京”。

通過實(shí)地調(diào)查，在夜景照明三年規(guī)劃先期完成的玄武湖景區(qū)，夜景照明改造的主要方向?yàn)楦鼡Q照明燈具。即傳統(tǒng)照明燈具改換為更加省電，更加多樣的LED照明設(shè)備，其主要的供電方式仍為傳統(tǒng)照明方式。在光伏照明的技術(shù)應(yīng)用上，進(jìn)度仍然較為緩慢。

隨后，我們就《夜景照明三年規(guī)劃》向南京市城管局路燈管理處進(jìn)行了咨詢，了解到此規(guī)劃旨在保證照明效果的前提下，在光色的運(yùn)用、燈具選擇上，確保白天燈具的外形不會(huì)影響建筑物及景觀的整體性，晚上也不會(huì)對(duì)綠植及夜空造成紫外線傷害，更可通過控制將夜景表現(xiàn)得美輪美奐。總體而言，《規(guī)劃》主要改變的是光源模式，而不是供電模式。現(xiàn)階段南京地區(qū)光伏照明主要用于部分路段以及小區(qū)市民活動(dòng)區(qū)域的照明，景觀照明應(yīng)用較少。其原因歸結(jié)如下：

1.目前南京夜景照明呈點(diǎn)線狀分布，整體照明網(wǎng)絡(luò)，尤其是景觀照明網(wǎng)絡(luò)框架、脈絡(luò)體系不清晰；

2.原先的供電線路和供電模式等基礎(chǔ)設(shè)施并不能適應(yīng)新的照明技術(shù)，更新?lián)Q代的時(shí)間跨度較長；

3.光伏照明技術(shù)三大技術(shù)：控制器、鎮(zhèn)流器、儲(chǔ)能裝置的技術(shù)要求并未達(dá)到需要；

五、民意調(diào)查

景觀光伏照明的推進(jìn)是一項(xiàng)關(guān)乎民生的項(xiàng)目，對(duì)此，課題組設(shè)置了相應(yīng)的調(diào)查問卷，內(nèi)容如下：

1、對(duì)目前南京景觀照明的整體效果是否滿意？

2、對(duì)光伏技術(shù)（太陽能技術(shù)）了解么？

3、對(duì)現(xiàn)階段南京景觀光伏的應(yīng)用是否滿意？

4、對(duì)景觀光伏應(yīng)用的場地選擇？（交通樞紐、文化古跡、景點(diǎn)公園、生活小區(qū)、商業(yè)景觀。多選）

課題組一共分發(fā)了500份調(diào)查問卷，在南京市區(qū)隨機(jī)采訪路人，并收集他們對(duì)景觀光伏的看法。其中收回有效問卷427份，廢卷73份，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：

六、總結(jié)與建議

經(jīng)課題組的資料收集及調(diào)研分析，我們認(rèn)為相較于內(nèi)陸省份發(fā)展大規(guī)模光伏照明來說，南京需要的是發(fā)電效率高，占地面積小的光伏發(fā)展模式。從整體上看南京發(fā)展景觀光伏照明具有如下優(yōu)勢(shì)：

1.經(jīng)濟(jì)富足，足夠支撐大規(guī)模的建設(shè)性項(xiàng)目。光伏照明為一個(gè)較大的社會(huì)性工程，資金的充裕程度很大程度會(huì)影響到這個(gè)項(xiàng)目的未來發(fā)展。作為坐落在長三角地區(qū)、中國最富饒省份之一的江蘇，南京有著充足的資金支持，保證了這種大規(guī)模的市政工程建設(shè)的順利和完善；

2.氣候條件適宜。南京處在溫潤的江南地帶，周邊環(huán)境適宜，無極端惡劣的氣候條件影響；

3.高校林立，新技術(shù)與新科技的發(fā)明加速光伏產(chǎn)業(yè)的前進(jìn)。南京是中國高等教育資源最集中的五大城市之一，國家三大高等教育中心，國家四大科研教育中心，科教綜合實(shí)力僅次于北京、上海，居全國第三位 。

4.國內(nèi)外交流廣泛，便于科學(xué)技術(shù)的探討和更新。南京與16座國際城市，12座國內(nèi)城市互結(jié)為友好城市，我們認(rèn)為以此為跳板將會(huì)使我們的眼界更加開闊，技術(shù)的引進(jìn)和使用將會(huì)更加熟練和成熟。

當(dāng)然，優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)通常都是相互伴隨的，我們?cè)跒槟暇┯腥绱吮姸嗟淖陨韮?yōu)勢(shì)而感到驕傲的同時(shí)，我們也不能忽略其包含的一些劣勢(shì)：

1.自然光照不足，光能轉(zhuǎn)換效率需給予關(guān)注。南京地處長江中下游，并不是我國光照特別強(qiáng)烈的地方。這就使得光伏轉(zhuǎn)換效率打上了問號(hào)。如何在不算高強(qiáng)光照的條件下創(chuàng)造較高的轉(zhuǎn)換效能，這需要我們?cè)诳茖W(xué)發(fā)展上取得突破；

2.建造選址必須妥善處理周圍關(guān)系。南京多丘陵，多植被。而光伏照明需要較大的場地來提供充足光照。這勢(shì)必在工廠選址上加以多方比較。或許我們可以考慮將南京較為陳舊的工廠進(jìn)行現(xiàn)在改造，把整塊的光伏照明用地打碎，散落周邊，并加強(qiáng)建設(shè)時(shí)的環(huán)境保護(hù)，妥善處理好周圍環(huán)境問題；

3.景觀照明與居民休憩問題處理。景觀照明為夜間的點(diǎn)綴，使得城市的夜晚更加豐富。南京在今年已經(jīng)出臺(tái)《南京市城市照明管理辦法》。城市夜間的景觀照明不得影響居民休息。這勢(shì)必需要我們?cè)贚ED照明技術(shù)上綜合辦法，取得事半功倍的效果。

總之，我們認(rèn)為在南京這座城市，在大政策和大背景下，將光伏這項(xiàng)新型能源技術(shù)用于景觀照明是值得期待的。項(xiàng)目小組成員一致認(rèn)為，無論是何時(shí)何地，以怎樣的方式去實(shí)現(xiàn)，都可能出現(xiàn)上述提及或其他難以預(yù)料的問題，妥善處理好這些問題，并加以較為完善的管理機(jī)制，南京的夜晚將會(huì)因?yàn)榫坝^光伏照明而更具科技感、時(shí)尚感，也將更加多姿多彩，愈夜愈美麗。

[1]張昕.《景觀照明工程》.中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[2]毛學(xué)軍.《LED應(yīng)用技術(shù)》.電子工業(yè)出版社，2012.

[3]劉祖明.《LED照明技術(shù)與燈具設(shè)計(jì)》.機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[4]時(shí)少英，劉式達(dá)，付遵濤等.《天氣和氣候的時(shí)間序列特征分析》.地球物理學(xué)報(bào)，2005，48（2）：259-264.

[5]國家統(tǒng)計(jì)局城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查司.《中國城市統(tǒng)計(jì)年鑒》2006[M].北京:中國統(tǒng)計(jì)出版社，2007.

[6]馮新靈，羅隆誠，邱麗麗等.《青藏高原至中國東部年雨日變化趨勢(shì)的分形研究》.地理研究，2007, 26(4): 83 5- 843.

[7]唐國利，丁一匯.《近44年南京溫度變化的特征及其可能原因的分析》.大氣科學(xué)，2006, 30(1): 56-68.

[8]南京實(shí)施夜景照明三年規(guī)劃 打造“夜名片”.人民網(wǎng)2016年10月25日[引用日期2017-1-25]

[9]孟昭淵《光伏照明技術(shù)三大技術(shù)瓶頸》2012年2月13日

[10]南京簡介.中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng).2010年12月02日[引用日期2013-09-27].

曹吉梁，南京林業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院。

趙博聞，南京林業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院。

張荷，南京林業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院。

劉玉月，南京林業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院。

帥凱，南京林業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院。

管雪松，南京林業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，副教授，研究方向：室內(nèi)藝術(shù)設(shè)計(jì)、室內(nèi)照明藝術(shù)設(shè)計(jì)。

朱潤，南京林業(yè)大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：城市景觀設(shè)計(jì)、環(huán)境照明藝術(shù)設(shè)計(jì)。

2015年度大學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（省級(jí)指導(dǎo)項(xiàng)目）（201510298107x）