我國(guó)社會(huì)已步入智慧城市高速建設(shè)階段，得益于一些沿海地區(qū)供應(yīng)鏈規(guī)?；a(chǎn)的低成本優(yōu)勢(shì)，我國(guó)的智慧城市發(fā)展步伐已走在世界前列。近些年有成千上萬(wàn)的工程師在將物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用做得越來(lái)越豐富，從公共汽車(chē)站的標(biāo)牌到聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)正處于一個(gè)大幅增長(zhǎng)的階段。但是，各類(lèi)終端需要電池或市電的電力支持，往往局限了應(yīng)用場(chǎng)景，尤其在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧樓宇等一些大型智慧城市項(xiàng)目中，那些由電池驅(qū)動(dòng)的終端十分受電池的耐久度的影響，更換電池的成本往往比物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的自身成本更高。
環(huán)境中有一些經(jīng)常被忽視的閑散且清潔的能源，目前也存在一些將它們轉(zhuǎn)化成電能的基礎(chǔ)技術(shù)，并且應(yīng)用到了一些諸如電燈等基礎(chǔ)電力設(shè)施上了，但由于其功率低和穩(wěn)定性不足等因素，幾乎還沒(méi)有將它們用來(lái)為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)供電。
如果通過(guò)研究對(duì)這些能量增大采集、合理存儲(chǔ)、有效釋放，能實(shí)現(xiàn)一些低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能量自給，或者是延長(zhǎng)電池耐久周期，那么不但可以節(jié)約能源開(kāi)支，還能拓展更多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，讓整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈更有生命力和可持續(xù)發(fā)展。
1
智慧城市的智能終端供電現(xiàn)狀
市電和電池是目前兩種主流的供電模式。市電能提供持續(xù)穩(wěn)定的電能，但依賴建設(shè)規(guī)劃布局和存在額外的建設(shè)成本，適合持續(xù)大功率的終端。電池是一次性投入，可預(yù)測(cè)持續(xù)周期，定期更換和維護(hù)，存在后期大額的人工成本，適合低功耗、數(shù)量大、有便攜和拆卸需求的終端。對(duì)環(huán)境能源的利用目前最多的是在光伏產(chǎn)業(yè)，被應(yīng)用于陽(yáng)光充足和少雨水氣候的地區(qū)的室外場(chǎng)景，而對(duì)不滿足或不完全滿足這些條件的場(chǎng)景，太陽(yáng)能就不能發(fā)揮作用，還是只能采用電池+人工維護(hù)定期更換的方式。
2
微能量采集技術(shù)
微能量也稱(chēng)環(huán)境能量，意指通過(guò)能量轉(zhuǎn)化技術(shù)從環(huán)境中獲取到取之不盡用之不竭的電能，可被電器作為電源使用。微能量的定義并不限于能量的大小，高至10W的光伏、低至uW的人體熱能，都可稱(chēng)之為微能量。
本文嘗試對(duì)幾種常用的能量轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)行分析，探討其在智慧城市應(yīng)用的可行性和實(shí)用性。
2.1 溫差能
半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊（制冷片）是溫差能轉(zhuǎn)化電能的關(guān)鍵元器件。利用其內(nèi)部熱交換的物理性質(zhì)，通過(guò)冷熱兩面溫差產(chǎn)生電流。一般溫差在10℃以上即會(huì)產(chǎn)生微弱電能（10mW以上），50℃以上會(huì)有穩(wěn)定的1W以上電能。
半導(dǎo)體發(fā)電模塊體積小，重量輕，便于攜帶，隨著現(xiàn)代社會(huì)保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源的呼聲越來(lái)越高，人們更多地在考慮如何有效地將太陽(yáng)熱、海洋熱、地?zé)帷⒐I(yè)廢熱和燃燒垃圾的發(fā)熱等地球上各種熱源產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為電能。獲得的電量比較可觀，還可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)成需要的形狀，成本也較低，可產(chǎn)業(yè)化，但受限于需有溫差環(huán)境的場(chǎng)景。
溫差發(fā)電優(yōu)勢(shì)是無(wú)噪音、無(wú)污染、安裝簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)和性能穩(wěn)定。
2.2 機(jī)械能
機(jī)械能轉(zhuǎn)化電能是利用電磁感應(yīng)原理，將磁感線圈繞永磁鐵軸心機(jī)械運(yùn)動(dòng)可產(chǎn)生高效的電能，是目前為止被發(fā)現(xiàn)最早用于發(fā)電的原理技術(shù)，風(fēng)力發(fā)電和水力發(fā)電都是利用的該類(lèi)技術(shù)原理。故其應(yīng)用最為廣泛，市面上已經(jīng)成熟的產(chǎn)品包括有按壓發(fā)電模塊、振動(dòng)發(fā)電模塊和軸轉(zhuǎn)發(fā)電模塊等，作為微能量采集模塊在工作狀態(tài)下通常可獲得100mW級(jí)別的電量。
優(yōu)勢(shì)是成本低、應(yīng)用場(chǎng)景廣和性能穩(wěn)定。
2.3 光能
室外傳統(tǒng)的光伏太陽(yáng)能技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，而本文討論的微能量發(fā)電技術(shù)是指新一代有機(jī)太陽(yáng)能材料石墨烯OPV。石墨烯OPV即石墨烯有機(jī)太陽(yáng)能電池，即便是微弱的光線或室內(nèi)光都可發(fā)電，可用于智能建筑、公共設(shè)施及航天等領(lǐng)域，適用場(chǎng)景非常廣泛。
國(guó)內(nèi)還沒(méi)有達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)技術(shù)，且成本高昂，離大規(guī)模商用還要很久。
2.4 電磁波
從電磁波獲取能量的概念并不新鮮，原理與目前市面上的無(wú)線充電技術(shù)相同。來(lái)自手機(jī)信號(hào)基站、行動(dòng)裝置、Wi-Fi、藍(lán)牙與5G等產(chǎn)生越來(lái)越多的微波充斥全世界，從環(huán)境中已經(jīng)存在的無(wú)線電波中獲取能量是能量收集的豐富來(lái)源，盡管它確實(shí)需要接近發(fā)射天線。國(guó)際上有幾種無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)（Qi、PMA/AirFuel-Alliance、WPC等），每種都有各種充電方法和最大充電距離。中國(guó)移動(dòng)研究院正在測(cè)試一項(xiàng)有效距離為10m的遠(yuǎn)程充電技術(shù)。
電磁波能量采集技術(shù)尚處在萌芽期，但對(duì)于微能量領(lǐng)域卻是最具潛力的技術(shù)之一。
3
微能量采集和管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
微能源的采集往往大小不穩(wěn)定且不連續(xù)，這就增加了利用的難度，本次研究設(shè)計(jì)了一套可行的方案：將物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備集成能量采集裝置，并按需對(duì)其進(jìn)行放電管理。如果設(shè)備功耗較低，而能量采集裝置可獲取較多能量，則設(shè)備可實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行甚至無(wú)限期運(yùn)行。
3.1技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)
微能量采集和管理系統(tǒng)工作原理如圖1所示，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)將環(huán)境里的能量轉(zhuǎn)化成電能，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和有效釋放，為下游端的傳感器和通信模塊供電。系統(tǒng)應(yīng)具備方便集成的特點(diǎn)，在對(duì)接下游應(yīng)用時(shí)能夠方便快捷的適用各類(lèi)能耗設(shè)備，最終形成一種為打造智慧城市而具備的領(lǐng)先理念、豐富場(chǎng)景和清潔能源的節(jié)能方案服務(wù)能力。
圖1 微能量采集和管理系統(tǒng)工作原理圖
我國(guó)社會(huì)已步入智慧城市高速建設(shè)階段，得益于一些沿海地區(qū)供應(yīng)鏈規(guī)?；a(chǎn)的低成本優(yōu)勢(shì)，我國(guó)的智慧城市發(fā)展步伐已走在世界前列。近些年有成千上萬(wàn)的工程師在將物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用做得越來(lái)越豐富，從公共汽車(chē)站的標(biāo)牌到聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)正處于一個(gè)大幅增長(zhǎng)的階段。但是，各類(lèi)終端需要電池或市電的電力支持，往往局限了應(yīng)用場(chǎng)景，尤其在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧樓宇等一些大型智慧城市項(xiàng)目中，那些由電池驅(qū)動(dòng)的終端十分受電池的耐久度的影響，更換電池的成本往往比物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的自身成本更高。
環(huán)境中有一些經(jīng)常被忽視的閑散且清潔的能源，目前也存在一些將它們轉(zhuǎn)化成電能的基礎(chǔ)技術(shù)，并且應(yīng)用到了一些諸如電燈等基礎(chǔ)電力設(shè)施上了，但由于其功率低和穩(wěn)定性不足等因素，幾乎還沒(méi)有將它們用來(lái)為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)供電。
如果通過(guò)研究對(duì)這些能量增大采集、合理存儲(chǔ)、有效釋放，能實(shí)現(xiàn)一些低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能量自給，或者是延長(zhǎng)電池耐久周期，那么不但可以節(jié)約能源開(kāi)支，還能拓展更多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，讓整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈更有生命力和可持續(xù)發(fā)展。
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智慧城市的智能終端供電現(xiàn)狀
市電和電池是目前兩種主流的供電模式。市電能提供持續(xù)穩(wěn)定的電能，但依賴建設(shè)規(guī)劃布局和存在額外的建設(shè)成本，適合持續(xù)大功率的終端。電池是一次性投入，可預(yù)測(cè)持續(xù)周期，定期更換和維護(hù)，存在后期大額的人工成本，適合低功耗、數(shù)量大、有便攜和拆卸需求的終端。對(duì)環(huán)境能源的利用目前最多的是在光伏產(chǎn)業(yè)，被應(yīng)用于陽(yáng)光充足和少雨水氣候的地區(qū)的室外場(chǎng)景，而對(duì)不滿足或不完全滿足這些條件的場(chǎng)景，太陽(yáng)能就不能發(fā)揮作用，還是只能采用電池+人工維護(hù)定期更換的方式。
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微能量采集技術(shù)
微能量也稱(chēng)環(huán)境能量，意指通過(guò)能量轉(zhuǎn)化技術(shù)從環(huán)境中獲取到取之不盡用之不竭的電能，可被電器作為電源使用。微能量的定義并不限于能量的大小，高至10W的光伏、低至uW的人體熱能，都可稱(chēng)之為微能量。
本文嘗試對(duì)幾種常用的能量轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)行分析，探討其在智慧城市應(yīng)用的可行性和實(shí)用性。
2.1 溫差能
半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊（制冷片）是溫差能轉(zhuǎn)化電能的關(guān)鍵元器件。利用其內(nèi)部熱交換的物理性質(zhì)，通過(guò)冷熱兩面溫差產(chǎn)生電流。一般溫差在10℃以上即會(huì)產(chǎn)生微弱電能（10mW以上），50℃以上會(huì)有穩(wěn)定的1W以上電能。
半導(dǎo)體發(fā)電模塊體積小，重量輕，便于攜帶，隨著現(xiàn)代社會(huì)保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源的呼聲越來(lái)越高，人們更多地在考慮如何有效地將太陽(yáng)熱、海洋熱、地?zé)帷⒐I(yè)廢熱和燃燒垃圾的發(fā)熱等地球上各種熱源產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為電能。獲得的電量比較可觀，還可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)成需要的形狀，成本也較低，可產(chǎn)業(yè)化，但受限于需有溫差環(huán)境的場(chǎng)景。
溫差發(fā)電優(yōu)勢(shì)是無(wú)噪音、無(wú)污染、安裝簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)和性能穩(wěn)定。
2.2 機(jī)械能
機(jī)械能轉(zhuǎn)化電能是利用電磁感應(yīng)原理，將磁感線圈繞永磁鐵軸心機(jī)械運(yùn)動(dòng)可產(chǎn)生高效的電能，是目前為止被發(fā)現(xiàn)最早用于發(fā)電的原理技術(shù)，風(fēng)力發(fā)電和水力發(fā)電都是利用的該類(lèi)技術(shù)原理。故其應(yīng)用最為廣泛，市面上已經(jīng)成熟的產(chǎn)品包括有按壓發(fā)電模塊、振動(dòng)發(fā)電模塊和軸轉(zhuǎn)發(fā)電模塊等，作為微能量采集模塊在工作狀態(tài)下通常可獲得100mW級(jí)別的電量。
優(yōu)勢(shì)是成本低、應(yīng)用場(chǎng)景廣和性能穩(wěn)定。
2.3 光能
室外傳統(tǒng)的光伏太陽(yáng)能技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，而本文討論的微能量發(fā)電技術(shù)是指新一代有機(jī)太陽(yáng)能材料石墨烯OPV。石墨烯OPV即石墨烯有機(jī)太陽(yáng)能電池，即便是微弱的光線或室內(nèi)光都可發(fā)電，可用于智能建筑、公共設(shè)施及航天等領(lǐng)域，適用場(chǎng)景非常廣泛。
國(guó)內(nèi)還沒(méi)有達(dá)到相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)技術(shù)，且成本高昂，離大規(guī)模商用還要很久。
2.4 電磁波
從電磁波獲取能量的概念并不新鮮，原理與目前市面上的無(wú)線充電技術(shù)相同。來(lái)自手機(jī)信號(hào)基站、行動(dòng)裝置、Wi-Fi、藍(lán)牙與5G等產(chǎn)生越來(lái)越多的微波充斥全世界，從環(huán)境中已經(jīng)存在的無(wú)線電波中獲取能量是能量收集的豐富來(lái)源，盡管它確實(shí)需要接近發(fā)射天線。國(guó)際上有幾種無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)（Qi、PMA/AirFuel-Alliance、WPC等），每種都有各種充電方法和最大充電距離。中國(guó)移動(dòng)研究院正在測(cè)試一項(xiàng)有效距離為10m的遠(yuǎn)程充電技術(shù)。
電磁波能量采集技術(shù)尚處在萌芽期，但對(duì)于微能量領(lǐng)域卻是最具潛力的技術(shù)之一。
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微能量采集和管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
微能源的采集往往大小不穩(wěn)定且不連續(xù)，這就增加了利用的難度，本次研究設(shè)計(jì)了一套可行的方案：將物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備集成能量采集裝置，并按需對(duì)其進(jìn)行放電管理。如果設(shè)備功耗較低，而能量采集裝置可獲取較多能量，則設(shè)備可實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行甚至無(wú)限期運(yùn)行。
3.1技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)
微能量采集和管理系統(tǒng)工作原理如圖1所示，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)將環(huán)境里的能量轉(zhuǎn)化成電能，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和有效釋放，為下游端的傳感器和通信模塊供電。系統(tǒng)應(yīng)具備方便集成的特點(diǎn)，在對(duì)接下游應(yīng)用時(shí)能夠方便快捷的適用各類(lèi)能耗設(shè)備，最終形成一種為打造智慧城市而具備的領(lǐng)先理念、豐富場(chǎng)景和清潔能源的節(jié)能方案服務(wù)能力。
表 1：M5312模組耗流
M5312在工作狀態(tài)下，能耗為100~500mW，主要取決于網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度，平均能耗約為200mW，如果是熱啟動(dòng)，一次通信的工作時(shí)長(zhǎng)從喚醒、注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)、完成傳輸?shù)皆俅芜M(jìn)入休眠態(tài)，時(shí)長(zhǎng)平均15~30s。
如果采用LORA通信模組，一般發(fā)射功率為10dBm，約10mW的功耗。
3.2行業(yè)應(yīng)用研究
目前各微能量采集方式提供的電量和與之對(duì)應(yīng)的通信方式，如圖2所示，可以幫助我們結(jié)合實(shí)際需求設(shè)計(jì)切實(shí)可行的微能量采集技術(shù)供電解決方案。
圖2 微能量采集方式與對(duì)應(yīng)能耗的通信方式
本文結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)為一系列智慧城市垂直行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)計(jì)了低能耗自供電終端解決方案，如熱力管道檢測(cè)系統(tǒng)的自供電智能疏水閥、自供電智能水表和無(wú)源車(chē)載定位裝置等。解決了某些場(chǎng)景下溫度過(guò)低和過(guò)高導(dǎo)致電池?zé)o法工作的問(wèn)題，還替代了需定期更換電池的環(huán)節(jié)，為應(yīng)用企業(yè)節(jié)省了人工成本。
3.3系統(tǒng)改進(jìn)研究
目前的微能量采集和管理系統(tǒng)還存在許多不足，我們還從“開(kāi)源”和“節(jié)流”兩個(gè)方向加以改進(jìn)。
3.3.1 采用5G通信技術(shù)提升能源效率
2019年是我國(guó)的5G通信建設(shè)元年，其中5G典型應(yīng)用場(chǎng)景之一mMTC是特地為海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備應(yīng)用而設(shè)計(jì)。現(xiàn)有基于LTE作為物理信道的NB-IoT通信受NPDCCH周期約束導(dǎo)致通信連接時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng)，當(dāng)設(shè)備部署密集時(shí)，NB-IoT終端設(shè)備為了完成通信任務(wù)，往往需要在IDLE（空閑態(tài)）排隊(duì)等候較長(zhǎng)時(shí)間。而5G的mMTC的標(biāo)準(zhǔn)確保了無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的低時(shí)延，真正實(shí)現(xiàn)了海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的高并發(fā)，當(dāng)終端通信模塊被喚醒后即可迅速注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)完成通信任務(wù)，隨后進(jìn)入PSM（休眠態(tài)），通過(guò)降低了系統(tǒng)的信令開(kāi)銷(xiāo)提升整體效率。本文將系統(tǒng)的通信技術(shù)升級(jí)到5G之后有效地為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“節(jié)流”。
3.3.2 挖缺新的微能量采集技術(shù)
本文通過(guò)研究一類(lèi)叫希瓦氏菌屬的產(chǎn)電菌，設(shè)計(jì)了一套植物和微生物共生發(fā)電的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，用于采集生物發(fā)電。通過(guò)對(duì)產(chǎn)電菌種群培育和繁殖對(duì)濕地進(jìn)行改造，已能夠利用該裝置獲取約1W/m2的電能，未來(lái)有望達(dá)到3W/m2?；谠撋镫娔懿杉绞桨l(fā)明了一種自供電環(huán)境監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，如圖3所示，該發(fā)明可應(yīng)用于污水處理和濕地環(huán)境監(jiān)測(cè)等應(yīng)用場(chǎng)景，為智慧城市系統(tǒng)提供了新的供能方式和新的應(yīng)用方案，為微能量采集和管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“開(kāi)源”。”
圖3基于生物能的環(huán)境檢測(cè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)
4
微能量采集技術(shù)應(yīng)用和研究的意義
4.1 為智慧城市可持續(xù)發(fā)展提供可再生的清潔能源
目前電池回收行業(yè)規(guī)范還處于起始階段，未來(lái)隨著電池市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，報(bào)廢電池量也會(huì)快速增加。中國(guó)移動(dòng)OneNet物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)統(tǒng)計(jì)的應(yīng)用電池供電的物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)，如圖4所示，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)電池應(yīng)用增長(zhǎng)速度可見(jiàn)一斑。
圖4 中國(guó)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端電池新增數(shù)
而廢舊電池被遺棄后如果不幸進(jìn)入了大自然生態(tài)系統(tǒng)，電池的外殼會(huì)慢慢腐蝕，其中的重金屬物質(zhì)會(huì)逐漸滲入水體和土壤，造成污染。重金屬污染的最大特點(diǎn)是它在自然界是不能降解，只能通過(guò)凈化作用，將污染消除。據(jù)估算，一粒紐扣電池棄入大自然后可污染60萬(wàn)升水，相當(dāng)于一個(gè)人一生的飲水量。
國(guó)際上通行的廢舊電池處理方式大致有3種：固化深埋、存放于廢礦井和回收利用。但不管哪一種都需要耗費(fèi)很大的成本。我國(guó)鋰電池回收市場(chǎng)2018年已達(dá)到50億元，業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)2020年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)156億元，社會(huì)整體支出引人注目，社會(huì)成本和環(huán)境成本驟然升高。人們一直在尋求技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上可取的科學(xué)處理方法，解決廢舊電池的問(wèn)題對(duì)保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源意義重大，是功在當(dāng)代、利在千秋的壯舉。
采用微能量采集技術(shù)替代電池恰好可以減輕智慧城市對(duì)處理廢舊電池的負(fù)擔(dān)。雖然微能量采集裝置也存在回收的問(wèn)題，如果回收不當(dāng)也會(huì)造成新的污染，但是微能量采集裝置遠(yuǎn)不及電池的危害，且回收周期要遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于電池。有些工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目整體包含有成千上萬(wàn)的點(diǎn)位，更換設(shè)備的人工成本單價(jià)一般在200~500元，這個(gè)價(jià)格甚至比設(shè)備本身的價(jià)格還高，延長(zhǎng)了使用周期就是在有效節(jié)省成本。一般電池的平均使用周期不超過(guò)3年，最長(zhǎng)的也不過(guò)是6年，但微能量采集裝置的壽命一般要求達(dá)到20年以上，所以只要在設(shè)備的回收路徑和其商業(yè)模式上達(dá)成行業(yè)共識(shí)，從整個(gè)系統(tǒng)的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看是優(yōu)于使用電池的方案。
4.2 引導(dǎo)我國(guó)新材料、半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展
微能量采集技術(shù)的應(yīng)用對(duì)新材料技術(shù)、半導(dǎo)體工藝技術(shù)提出了較高的要求。前文提到的通過(guò)光能發(fā)電和采集生物電能，其發(fā)電效率都直接同材料技術(shù)相關(guān)；而為降低單個(gè)模組的功耗，目前來(lái)看，主要的舉措就是采用更高工藝制程的芯片。這些技術(shù)我國(guó)尚且同世界先進(jìn)水平存在較大的差距。
2019年的中美貿(mào)易戰(zhàn)，美國(guó)曾發(fā)起針對(duì)中興、華為等企業(yè)的斷芯事件給我國(guó)的半導(dǎo)體行業(yè)敲響了一記警鐘，對(duì)于關(guān)鍵技術(shù)不能再被西方國(guó)家拆脖子。
微能量采集技術(shù)在智慧城市建設(shè)的應(yīng)用將產(chǎn)生極大的市場(chǎng)需求，而很多進(jìn)口部件造價(jià)昂貴，供給得不到保障，強(qiáng)大的市場(chǎng)需求將引導(dǎo)國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)于新材料、半導(dǎo)體核心技術(shù)的研發(fā)和發(fā)展。
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結(jié)束語(yǔ)
發(fā)展清潔能源對(duì)于長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有重大意義。由于成本和適用性的限制，目前微能量采集技術(shù)還不適合大范圍普及和應(yīng)用，微能量采集技術(shù)在智慧城市的應(yīng)用是一項(xiàng)前瞻性的研究，對(duì)于推動(dòng)5G通信技術(shù)應(yīng)用和智慧城市可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。
