第三批交通节能减排经验示范材料之四西安市交通门户

第三批节能减排示范项目推广材料之四河南高速公路发展有限责任公司“太阳能技术在连霍高速公路郑州至洛阳段道路全程监控系统中的应用”推广材料高速公路全程视频监控技术是现代交通管理的有效手段，通过视频监控可实时掌握道路交通运行状态，对突发事件做出快速响应。但是公路的线性分布特点导致了监控外场摄像机的电网供电建设成本高、线路损耗大、电能利用率低等问题，影响了全程视频监控技术的推广应用。河南高速公路发展有限责任公司利用太阳能光伏发电技术，在连霍高速公路郑州和洛阳段全程220km范围内100个监控点，成功实施了太阳能供电的全程视频监控系统示范工程，为解决上述问题探索出了一条新途径。经过近5年的实际运行证明该示范工程技术方案成熟可靠，与电网供电相比，可节省供配电工程建设投资58.3%，平均每公里节省3.13万元；5年来节省电费22万元、汽油费96万元，减少CO2排量402吨，效果显著。该示范工程成功的关键在于示范单位领导重视以科技创新为引领，以科学实验为基础，在技术上通过优化设计大大减少了摄像机等部件的功耗，通过地埋恒温技术保证了蓄电池的最佳工作状态，通过应急充电及电源在线管理等维护措施保障了整个系统的长期稳定。该技术可广泛应用于太阳能光照条件三级以上的公路视频监控系统外场摄像机或50W以下的类似负载，在现代交通管理中具有广阔的应用前景。建议行业主管部门以实施单位在建设和维护过程中的先进经验为基础，尽快制定出相应技术标准，在全国推广应用。一、概况河南高速公路发展有限责任公司是河南省人民政府授权省交通运输厅组建的国有独资企业，公司管理资产总额达1100亿元，员工总数近2万人。主营高速公路、特大型独立桥梁等交通基础设施的开发建设、养护和经营管理，是河南省高速公路建设管理的投资主体。成立以来，累计建成通车高速公路2540公里，约占全省通车高速公路的53%；管养已通车高速公路2069公里，为全省高速公路通车总里程的46%；在建高速公路404公里。公司目前下设郑州、商丘、开封、洛阳、三门峡等15个管理分公司，9个项目建设公司，15个多种经营公司，控股河南中原高速公路股份，公司机关设办公室、工程管理部、养护管理部、路产管理部等职能部门。经营范围涉及高速公路工程施工、道路养护、交通机电运营维护、服务区经营、油品供应等领域。随着河南高速公路路网的逐步形成，对道路设施和交通状况进行全面监控，为制定和实施应急预案，减少道路拥堵、预防交通事故、提高服务水平，河南高速公路发展有限责任公司决定在连（运港）霍（尔果斯）高速公路郑州和洛阳管辖的220km范围内（K528+881-K748+136）实施道路全程监控。为扩展监视范围，有效实施全程监控，外场摄像机的设置间隔约为2km,处于一种线状的非集中布局，若采用电网供电方式，存在线路损耗大、建设投资成本高、施工复杂和运营维护费用高等问题。同时，该路段即将实施不中断运营的道路两侧拓宽工程（四改八），外场摄像机需设置在中央隔离带。如在中央隔离带敷设电力电缆，则影响通信及其它弱电信号。因此，摄像机供电问题已成为项目实施单位面临的难点问题。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁环保型能源，利用太阳能光伏技术将太阳能转换为电能，现已广泛应用于航空航天、气象站、遥测遥感、航道灯塔、铁路信号、通信以及偏远地区、海岛居民的供电等领域。太阳能光伏发电技术为上述问题提供了解决方案。因此，根据郑洛路全程监控实际需要，从经济、节能、环保、缩短工期的角度考虑，连霍高速公路郑州至洛阳段道路监控系统采用太阳能供电方式，为全线100套视频监控摄像机供电。二、基本原理（一）系统原理太阳能光伏发电系统是通过太阳能电池组件在日照辐射下产生光伏电流，为用电负载提供电力能源。太阳能电池产生的电流通过充放电控制器一方面对负载直接供电，另一方面将多余的电能储存在蓄电池中以备光照不足时向负载供电。交流负载可通过逆变器、变压器转换成适用的交流电供电。为应对恶劣气象条件造成蓄电池电量不足的情况，系统可配置市电或自发电应急充电接口。为了提高供电系统的可靠性通过光端机将光伏系统的运行状态实时上传至监控中心，以便及时采取人工维护措施。（二）自然条件分析郑洛路处于河南省中部，位于北纬34.7度，全年日照2000-2600小时，年均日照率为45-55%，年太阳辐射总量110-125千卡/平方厘米，沿线日平均辐照时间约4.1小时，属于三级太阳能资源地区中光能资源较丰富的区域。因此，郑洛路实现太阳能全程监控具有较好的自然条件。雾三、验实施仗方案平（一委）太充阳能级全程闪监控爸系统么构成匙太阳笛能供豆电的着高速诵公路伞道路染全程茫监控萄系统杯由太你阳能诸电池汤阵列宜、蓄例电池卸组、宇太阳炒能充假放电纽控制炊器、局逆变果器、移变压时器、昏摄像贯机和败光端炎机等昼设备省组成耀，如幼图2最所示胳。护图2智道路写全程合监控确系统咏太阳根能供尊电组件成图匪（二抵）优侧化设坡计语太阳状能光折伏发鲜电技却术在摄公路迫交通险行业看中应之用的尚主要淡障碍淡是供雄电负耍载的谢适用扫性问么题，傻如何枪结合艘高速钳公路役全程拐监控育系统化的用匠电负咱载特助性，监优化疼供电思系统追设计窗，降皂低用羡电负樱载功勤耗，匠提高廊太阳荡能发钳电系批统效虚率则锤是该镰项目喘的关所键技古术环铅节。给因此套，本颈项目围针对索系统图主要慰部件掀进行韵如下腔优化舍。剖1、贼摄像春机挖为降柏低太执阳能骡供电僵系统响的初能期投楚资成孔本，博在满功足交汪通监本控图摔像质记量要阵求的半前提上下，伶经过撇试验稠与研耻究，辉对摄丢像机瞧用电语功率蛾提出界具体舌要求拨并进镰行技急术改株进，幻将一辫台全汁天候览带云傲台摄忘像机宁的额黄定功训率限舰定在扬30敢W以用内，哑并且岭采用训直流痒24执V供疏电方对式。搏2、哭电源丑变换窃系统白为适殖应负婶载的督直流充供电稀模式韵，对屠视频群监控浩系统秃中用逼电负辨载进扛行系缘列技益术改饺造，流将多沫数交扩流负灯载改管为直键流负慕载。魔通过盐技术打改造顷，节代省了痛逆变沃器和送变压胳器的乓设备绩投资眉，降供低了砌电源编系统杆的故接障风疼险，数减少疼了逆广变器帮和变耍压器庆自身此的用姐电损思耗，倚提高驱了太网阳能悄供电摄系统卧的可西靠性林和电牙源系仍统的恶利用夜率，喘同时牢也降含低了志供电垫系统译对太覆阳能轧电池攀阵列角和蓄银电池言的容谢量需葱求，志从而凶进一直步节哨省建必设成膊本，贱提高胳经济恭效益暑。若3、植太阳施能电皇池板软太阳叫电池千板是心太阳纳能供榆电系抱统中射的关蚊键设推备，渡安装瓜角度迁对发芝电效周率影针响较荒大，直并尽嗽量避饿免水肝平安裤装或庄垂直离放置雪。经鸽试验聪，该迅项目然太阳绝能电荣池板潮最佳敢安装犯倾角型为4新1.奶7度掌，朝构向正浙南。而在太爱阳能司供电蜻系统咐中，贪单晶丈硅型吉电池巡光电炒转换谷效率扛优于车多晶藏硅和章非晶出硅，秋虽然白非单逢晶硅旅太阳学能电叫池板输在特欢殊条黎件下揭可以百作为宰补充谱电源纲应用很，但鹊考虑事到其丈供电猜能力桶较低狠，老球化速势度较茧快的丘特点中，该颗项目瞧选用霜了单范晶硅际太阳熄能电塑池板伍。帆4、笼蓄电阻池皇利用季电化沙学反炭应实渗现电贷能和闭化学侵能的粮相互故转换狮，是哈太阳魄能供尼电系槽统中吴的储他能装手置。泳其主惭要技悄术指艇标包汁括容立量、唇循环坑使用蹄寿命淋、浮稻充使闹用寿州命等材；主储要控挑制参俱数包游括放台电深椅度、供浮充洞电压帽、最杨大充贡放电长电流获等。筹综合暖考虑萌各种茎类型执蓄电火池的捡特点京，结精合成思本分绑析，科该项苦目选狐用免祥维护唱胶体商型铅亚酸蓄泰电池结。忆温度择对铅困酸蓄炒电池纹的性孔能影半响明织显，剃在室下外应找对铅黄酸蓄泽电池田进行象恒温垃处理灵，工鸡程上瓦通常寒将蓄零电池贵放置布在地欢井或请地上茫的基井础建摸筑中普。本运项目级经过小多种法实验芳手段仅充分覆验证罚温度治对蓄晴电池怜性能侧的影朴响，管将蓄皇电池迹放入屯保温蜘防护驼箱并辜埋入绕冻土逝层以爸下，迟保证忘了蓄米电池处最佳拐工作麻状态筋。运它行5哄年来贵，经绘抽样查检测很，蓄馅电池假工作析状态哀良好胖。猎5、购太阳庆能充评放电路控制影器披为了域实现碰太阳薪能电责池、灶蓄电充池和声负载紧之间舰的合意理匹饱配，暗保障快供电砌质量珠，提产高太国阳能竞供电盐系统垄效率犬和延捷长蓄呼电池让使用取寿命荐。本亦项目范选用接了1篮2、泉24价、4划8V令DC末自适生应的沉20猴A绢太阳栽能充旬放电甲控制挽器，煤设置拆过放察电压谊为2蛛1.较6V遮DC过，以望保证僵极端摘恶劣录气候渔条件暴下可伶靠供此电。箭并配悼置数郊据采球集模她块，敞将蓄笨电池傅电压黎、充身电电件流、皮放电贴电流金等参活数实但时上荐传至姑监控青中心牧电源省管理泽系统鼻。医四、喘保障搅措施臭（一你）领足导重年视粥对于听节能并减排废和新袄能源猛的应明用，庆公司伴领导古高度窝重视际，专腐门成欢立了法项目博领导捉小组盛，为于项目秒实施匠提供义了有向力的耀组织训保障失。此虎外，贿在人超力、皂物力黑、财晃力方施面也必给予临了积冈极支嚼持，装并提六供了廉充足津的研坝究试敌验经坟费。阁（二叶）精奋心组槐织职项目莫组经候历了瞎调研当、太讽阳能愤自然纺条件册分析袜与测尸试、贡方案吸论证揉、试卷验验斯证、鹿施工玉设计冰、采需购、吃施工免安装杀、调蔑试验等收、患运营宪维护倦等全串过程唇，对干每一廊步都婚设定均目标多，落返实到脂人，苍做到钉记录虏完整酱、论介述充叶分、虑数据忆可靠般，确丢保整伏个项喝目目脏标的止实现脉。胜（三雁）技拍术支场持炮如此变大规租模地英实施愿太阳帝能供级电系鸟统，谦在公毕路交钓通领盯域尚站无先要例，奸一个高小的厦技术侄细节跨都可却能影窗响整谢个系瞎统的蛾运行余，公夜司委挑托了蕉具有旬丰富世设计葬、实忆验、沈检测笼经验搭的国厚内权震威机也构对楼每个怪关键沈技术豆点都照进行炊充分睁的技伍术论护证，饲针对穷郑洛娇路实股际情眠况搭开建了桂试验哥平台初，按摊照设班计原到理图棍对每熄个节香点都杯进行偷了实窃验分本析，育在此楼基础鼓上筛适选出讲符合色要求融的系慈统部短件和参施工邪方案筐，确拾保了债项目次顺利命实施挺。摩五、启项目睡成效役该项竭目在星全长蜡约渔22石0k把m座的路基段实乏施了龙10妙0套身太阳拔能全芦程道看路监恰控系玉统，京5年屯来产按生的然直接腹经济蛮效益增和社矿会效斧益十担分显舒著。裹（一额）经环济效给益菊1、觉太阳非能全答程监狱控系搞统产财生的点直接孩经济静效益贤该系勺统投这入运印行后锁，值糖班人饱员定砖时利贴用摄体像机骡进行侨人工知巡查狸，每授天可朵减少仙路政组人员薯两次曾路巡父计慢88啊0公物里泼，以缩百公吸里耗救油但10掌升泪计算未，每颈年可漫节约胸汽油西32弦12敏0升毁，以结每升踏汽油虎6元五计，监每年纱节省乎19米.2亩7万足元人景民币块。5臣年来评共节半约人艰民币壁96贞.3眼5万等元。步2、机采用既太阳恢能供线电产衔生的克直接矿经济牲效益努（1另）节警约建赛设费捷用寺节约念建设盐费用嚷：6挖88帐.4拿万元南，详逗见下扬表。陈节约喇建设鸡费用吗表面供电橡方式典建设闪成本斯电网租供电盗计算缠方法扯（含疾工程捡费，卷以每蛾千米舞计）加：定电缆齿材料厕费：纱35失元/盖米×躺1千就米寄=3捧.5拐万元僻电缆贱挖沟蓄、敷驶设费高：1伞6元慈/米缩×文1千裳米静=1湾.6吃万元蛋钢管乔材料楼费（材每千纷米约呢敷设吗钢管戏50桨米症）：秩27庙元/蔽米×夸50尽米楚=0义.1颤35兔万元陈钢管角敷设斤费：断27脑元/软米×踩50子米亩=0爱.1孙35巾万元珍小计进：电召网供报电每彩公里潜成本珍为：确5.寻37栏万元鸣全线山电网多供电茄成本事=电虏网供旨电成律本/强千米福×嚷22敏0千绵米趋=5蚁.3闪7万系元/煮千米漫×核22桂0千慎米偷=1岛18收1.洗4万乡元剑太阳雨能供锹电挣计算辰方法兽（含叶工程丛费，冲以每赶个监既控点币计）疾：吧太阳陶能板丰（2笨块×明24犬0W皇）：穴2.竹6万仓元圈蓄电鸟池（楼24讽V祥42伴0A匙H）坐：1拐.2脱万元险充放李电控有制器驶：1县个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