引言

隨著社會經濟的快速發(fā)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(tài)功能,可以凈化空氣、減弱輻射,吸收二氧化碳,提高區(qū)域含氧量,調節(jié)區(qū)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(yǎng)護問題也隨之而來。俗話說"三分栽,七分養(yǎng)",綠化養(yǎng)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(yǎng)護過程中,有很多環(huán)節(jié)如智能澆灌等均需要電能供應。隨著資源、環(huán)境問題的日益突出,"綠色""可持續(xù)"等關鍵詞已成為現代城市發(fā)展的重要方向。在對城市綠化進行養(yǎng)護的過程中,也應將節(jié)能環(huán)保充分融入其中,推動社會的可持續(xù)發(fā)展。太陽能光伏發(fā)電是一種綠色環(huán)保的發(fā)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(yǎng)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(yǎng)護過程進行供電的應用前景,以期為未來城市綠化養(yǎng)護的發(fā)展提供參考。

1城市綠化養(yǎng)護過程的能耗現狀

在綠化養(yǎng)護過程中最突出的便是澆灌問題,水資源是綠化養(yǎng)護過程中最大的消耗品。目前城市綠化節(jié)水管理力度較弱,尚未大規(guī)模應用滴灌、微噴灌等節(jié)水灌溉技術,多是以傳統(tǒng)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(yǎng)護費用達3.4～6元/m2。并且傳統(tǒng)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(yǎng)護的發(fā)展,養(yǎng)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(tǒng)(如檢測土壤濕度、光照強度、雨量/水量等）、科學的控制系統(tǒng)以及先進的節(jié)能技術進行智能化、精細化養(yǎng)護,均需要一定的電能供應。

太陽能是一種清潔環(huán)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(tǒng)研究,通過對應用系統(tǒng)后節(jié)省的人、材、機等成本進行經濟性分析,發(fā)現每年平均收益可達6356元。廣州大學生物園在約6666.7m2(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(jié)水每年可節(jié)約費用20661.6元。王恒璽針對北方城市屋頂綠化進行了利用太陽能供電的節(jié)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,陳一鵬等進行了利用太陽能供電的溫室大棚智能管理系統(tǒng)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(yōu)勢及前景

利用太陽能發(fā)電具有安全、無污染,發(fā)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(yōu)勢,具有良好的發(fā)展前景。2017年,我國分布式光伏發(fā)電新增1944萬kw,累計達2966萬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%,具有較好的開發(fā)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(fā)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(fā)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(qū)域。本文所提在城市綠化養(yǎng)護中運用的太陽能供電系統(tǒng)均為分布式光伏發(fā)電。

2.1節(jié)約資源

工業(yè)化發(fā)展對資源大規(guī)模的開發(fā)利用加速了傳統(tǒng)能源的枯竭,也造成了一定程度的環(huán)境污染。為了應對能源及環(huán)境生態(tài)危機,從不可再生的傳統(tǒng)能源轉向開發(fā)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(tǒng)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(huán)境造成了污染:而太陽能發(fā)電過程安全清潔、無污染。運用太陽能供電在減輕環(huán)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(tǒng)化石能源的消耗。

在城市中運用太陽能發(fā)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(yǎng)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(yǎng)護過程中的耗能具有多變性。當太陽能供電在城市綠化養(yǎng)護過程中得到大范圍推廣應用、實現系統(tǒng)電能自給自足后,可減少電力系統(tǒng)供電負荷,增強電力系統(tǒng)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(fā)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(huán)境和生態(tài)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(fā)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(tǒng)計,我國太陽能年輻射總量達3340～8400MJ/m2,理論上可以等同于1700Gt的標準煤,并且2/3的國土面積上年日照時數達2200h以上,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(yǎng)護綠化更有助于生物固碳,具有很好的生態(tài)效益。

2.3有利于可持續(xù)發(fā)展

1987年,在世界環(huán)境與發(fā)展委員會發(fā)布的一份關于人類未來的著名報告《我們共同的未來》中便提到,可持續(xù)發(fā)展即在滿足現代人的發(fā)展需要的同時,保障未來人類生活的基本需求。可持續(xù)發(fā)展以長期發(fā)展為目標,而太陽能屬于可再生能源,無地域限制且蘊量巨大,每年到達地球表面的太陽輻射相當于約230萬億t煤,是目前可開發(fā)的最大能源,取之不盡,用之不竭。太陽能是安全清潔的綠色能源,發(fā)電過程對環(huán)境幾乎無污染,對太陽能的利用完全符合可持續(xù)發(fā)展觀的內涵,能夠助力人類活動與自然生態(tài)的和諧統(tǒng)一,走綠色發(fā)展道路。

3未來發(fā)展建議

(1）合理規(guī)劃、合理布局,降低水耗和能耗。在綠化建設時,考慮綠植本身特性、朝向等因素,將植物本身所需的光照與養(yǎng)護過程中需消耗的太陽能需求量結合考慮,在保證綠化效果的同時實現資源利用的最大化。如喜陰綠植種植在靠近建筑避風陰暗的位置,在花卉區(qū)風向位置設置綠化防風帶等:減緩因溫度、風速等自然因素導致的水蒸發(fā)過快,從而降低水耗。在綠化養(yǎng)護過程中,將能源、水資源等因素有機結合,打造舒適、宜人、可持續(xù)發(fā)展的城市綠化空間。

(2）因地制宜。在能源利用方面,規(guī)劃時參考當地太陽輻射、高度角等進行設計,以實現太陽能獲取、存儲以及轉化利用效率的最大化。結合城市能源利用現狀進行合理規(guī)劃,促進城市發(fā)展與資源的合理利用。在綠化建設方面,結合當地氣候條件,選擇合適的綠植以降低養(yǎng)護能耗,如干旱地區(qū)選擇耐旱植物,多雨地區(qū)則選擇喜陰植物。

（3）太陽能供電系統(tǒng)聯用,各新能源聯用。通過高效管理統(tǒng)籌,讓太陽能供電系統(tǒng)在服務城市綠化養(yǎng)護過程的同時,還可以拓展運用于城市照明、綠化景觀如噴泉等的電能供應。同時可結合當地實際情況,將太陽能和風能、生物質能等新能源聯合運用建設電力供應系統(tǒng),實現能源利用的多元化,如將風車、園林垃圾沼氣池等與太陽能板聯合建設成一個小型電力供應系統(tǒng)。

4結語

在當今的城市化建設進程中,城市綠化是其重要組成部分。隨著城市綠化覆蓋率越來越高,綠化養(yǎng)護的能耗問題隨之而來。當前,綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展等觀念已深入人心,采用太陽能供電技術為城市綠化養(yǎng)護過程供能順應了當前社會發(fā)展的潮流。太陽能是一種清潔無污染的可再生能源,以太陽能為動力,通過傳感器技術采集有關信息,融合計算機控制技術相關算法進行自動化控制,實現智能化、精細化養(yǎng)護將是當今城市綠化節(jié)水節(jié)能養(yǎng)護的發(fā)展趨勢。利用太陽能供電可以減少傳統(tǒng)化石能源的消耗,節(jié)約資源,降低二氧化碳的排放量,減輕對生態(tài)環(huán)境的污染,實現可持續(xù)發(fā)展,因而具有良好的經濟、社會及生態(tài)效益。