太陽能供電在城市綠化養護中的應用前景分析

周安鸝 陳敏敏 彭安娜

摘 要：隨著我國城市化發展，綠化已成為城市建設中必不可少的一部分。傳統的綠化養護方式需耗費大量人力、物力及水資源;采用科學、先進的自動控制及節水技術則需要電能供應。現立足于城市綠化養護過程中的能耗問題，分析綠化養護過程的能耗現狀，探究利用太陽能對城市綠化養護過程進行電能供應的優勢及應用前景。利用可再生能源太陽能對城市綠化養護過程進行供電，清潔無污染，有利于減少二氧化碳的排放量，推動社會的可持續發展，具有良好的經濟、社會及生態效益。

關鍵詞：太陽能供電;綠化養護;節能減排

0 引言

隨著社會經濟的快速發展，人民生活質量不斷提高，綠化已成為生活中必不可少的條件之一。城市綠化在一定程度上影響著一個城市的形象和精神風貌，已成為城市建設中的重要組成部分，其不僅具有良好的生態功能，可以凈化空氣、減弱輻射，吸收二氧化碳，提高區域含氧量，調節區域溫濕度，還具有較好的景觀功能，可以陶冶情操、改善心情，滿足市民的審美需求，提升城市的精神風貌。

隨著城市綠化覆蓋率越來越高，城市綠化的養護問題也隨之而來。俗話說“三分栽，七分養”，綠化養護的好壞將直接影響耗費高成本建設的城市綠化的保持程度。在現代化城市綠化的養護過程中，有很多環節如智能澆灌等均需要電能供應。隨著資源、環境問題的日益突出，“綠色”“可持續”等關鍵詞已成為現代城市發展的重要方向。在對城市綠化進行養護的過程中，也應將節能環保充分融入其中，推動社會的可持續發展。太陽能光伏發電是一種綠色環保的發電方式，其利用太陽能進行光電轉換從而輸出電能。本文將基于綠化養護過程中的能耗問題，探討利用可再生能源太陽能對綠化養護過程進行供電的應用前景，以期為未來城市綠化養護的發展提供參考。

1 城市綠化養護過程的能耗現狀

在綠化養護過程中最突出的便是澆灌問題，水資源是綠化養護過程中最大的消耗品。目前城市綠化節水管理力度較弱，尚未大規模應用滴灌、微噴灌等節水灌溉技術，多是以傳統的灑水車配以人工澆灌，需耗費大量的人力、物力，成本較高，如草坪類綠化，年平均養護費用達3.4～6元/m2[1]。并且傳統的澆灌方式主要依靠人的主觀經驗來判斷植物的長勢好壞，缺乏科學性，因而水利用率不高。隨著現代化綠化養護的發展，養護過程已逐步從人工過渡到半自動，再向現代化全自動過程推進。而采用精密的檢測系統（如檢測土壤濕度、光照強度、雨量/水量等）、科學的控制系統以及先進的節能技術進行智能化、精細化養護，均需要一定的電能供應。

太陽能是一種清潔環保的可再生能源，且不受地域限制。目前，太陽能在城市綠化建設中已有一些應用。如呂中中[2]進行了針對高架橋底綠化的太陽能壓力罐雨水收集灌溉系統研究，通過對應用系統后節省的人、材、機等成本進行經濟性分析，發現每年平均收益可達6 356元。廣州大學生物園在約6 666.7 m2（10畝）的綠地上運用了太陽能自動噴灌，不僅具有較好的社會效益，還取得了一定的經濟效益;相較于人工澆灌，太陽能自動節水每年可節約費用20 661.6元[3]。王恒璽[4]針對北方城市屋頂綠化進行了利用太陽能供電的節水自動灌溉技術應用研究，效果較好。此外，還有將太陽能運用于溫室大棚的研究，陳一鵬等[5]進行了利用太陽能供電的溫室大棚智能管理系統設計，解決了戶外溫室大棚供電難的問題。

2 利用太陽能供電的優勢及前景

利用太陽能發電具有安全、無污染，發電過程無廢氣廢渣及廢水產生，不受地域限制，維護方便，便于與各種應用場景結合等優勢，具有良好的發展前景。2017年，我國分布式光伏發電新增1 944萬kW，累計達2 966萬kW，同比增長了3.7倍;據國際能源署預計，到2050年，太陽能供電將達到全球電力供應的27%[6]，具有較好的開發應用基礎，同時還具備大力的政策支持。

我國對太陽能光伏的利用目前主要有集中式及分布式兩種。分布式光伏發電在電力負荷附近建設，減少了電能在輸送過程中的損耗，自發自用，多余電量上網，分散布局，相比于集中式更適用于城市區域。本文所提在城市綠化養護中運用的太陽能供電系統均為分布式光伏發電。

2.1? ? 節約資源

工業化發展對資源大規模的開發利用加速了傳統能源的枯竭，也造成了一定程度的環境污染。為了應對能源及環境生態危機，從不可再生的傳統能源轉向開發應用安全清潔的太陽能、風能、生物質能等可再生能源勢在必行。傳統化石能源煤、石油、天然氣等在使用過程中會產生大量的廢渣廢氣，對環境造成了污染;而太陽能發電過程安全清潔、無污染。運用太陽能供電在減輕環境壓力的同時，可以改變能源結構，緩解對不可再生能源的依賴，減少對傳統化石能源的消耗。

在城市中運用太陽能發電，與用電負荷距離近，可以減少電能在傳輸過程中的損耗。并且綠植養護過程受氣候、土質特點以及人為活動等因素影響，會導致養護過程中的耗能具有多變性。當太陽能供電在城市綠化養護過程中得到大范圍推廣應用、實現系統電能自給自足后，可減少電力系統供電負荷，增強電力系統可靠性。

2.2? ? 減少二氧化碳排放

利用化石燃料煤、石油、天然氣發電會產生大量的二氧化碳，大量二氧化碳排入空氣會造成溫室效應，使得全球變暖，對環境和生態造成巨大影響。目前我國電力供應主要還是依靠煤電，采用太陽能發電則可以改變電力結構，降低煤電比例，從而減少碳排放量。據統計，我國太陽能年輻射總量達3 340～8 400 MJ/m2，理論上可以等同于1 700 Gt的標準煤，并且2/3的國土面積上年日照時數達2 200 h以上[7]，太陽能資源豐富。此外，綠化本身具有固碳性能，可以吸收二氧化碳、釋放氧氣，更好地養護綠化更有助于生物固碳，具有很好的生態效益。

2.3? ? 有利于可持續發展