[发明专利]分布式并网太阳能路灯控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能路灯系统及其检测与控制领域，尤其是涉及分布式光伏微网的路灯控制系统。

背景技术

随着经济的发展，能源短缺是全世界各个国家都面临的问题。同时作为最重要的可利用的石化能源物质如煤炭、石油、天然气等正面临着枯竭的危险，能源短缺问题正变得越来越严重，并影响到人们的生活水平。另一方面，石化能源所带来的环境污染、气候变暖等问题已无法忽视，影响了可持续发展、节能环保理念的发展与推广，正越来越受到人们的关注。在众多的新型能源中，太阳能具有清洁无污染、安全可靠、制约少、用之不尽取之不竭、可持续利用等优点，从而具有不可比拟的优势。分布式发电能就地消化电力，节省输变电投资和运行费用，减少集中输电的线路损耗；而且与大电网供电互为补充，减少电网容量，改善电网峰谷性能，提高供电可靠性。

我国太阳能资源非常丰富，在我国研究太阳能、微型电网等相关技术不仅具有现实的经济、社会、环境等效益，也具有优良的条件。太阳能作为清洁新能源正被广泛地应用于各个领域。太阳能路灯系统在运行过程中节能、经济且环保，具有显著的经济效益和社会效益，日益受到政府的重视和社会的认可。政府各界正积极加大太阳能路灯照明的推广力度，不断完善制度和管理，实现太阳能路灯照明事业的健康、可持续发展，为节能减排可持续性发展做出贡献。现有的太阳能路灯系统都是独立的系统，如专利申请号为：201010152706.1、200910106054.5等中国发明专利申请公开说明，通常包括光伏电池板、控制器、蓄电池、照明灯具、灯杆及相关防护装置等，如附图1所示。若照明灯具是使用交流电，该系统还需包括一个微型逆变器。该独立系统将光伏电池板固定在灯杆的顶端，蓄电池和控制器被安装在灯杆中间或埋在路面下。光伏电池板在光照度强时将阳光转为电能给蓄电池充电。光线度渐弱时，控制器自动起动开关，蓄电池为照明灯供电；光照度渐强时，蓄电池停止为照明灯供电，光伏电池板重新开始转化太阳能为电能，蓄电池继续充电。由于太阳能路灯具有环保，施工无须开挖路面，适宜偏远地区等优点，受到了各地特别是政府部门的青睐。然而在具体的实施过程中，现有的太阳能路灯系统方案存在着许多缺陷：

1)每盏路灯都独立成一个微型光伏系统，成本高不经济。目前光伏电池和蓄电池是整个光伏系统中成本最高的组件，大规模的光伏系统可以提高光伏电池和蓄电池的利用效率，降低应用成本。

2)考虑到连续阴雨天气的因素，蓄电池的容量和光伏电池的功率必须在负载日耗量的6倍以上，初期投资也被放大6倍。同时由于冬季和夏季光照强度和时间差异的影响，能源和设备存在巨大的浪费，而且在冬季蓄电池常常处于过放的运行状态，缩短了蓄电池的使用寿命。

3)每盏灯的控制系统都分散独立，由于传感器件和光控不稳定因素的影响，路灯的开关时间不一致，无法统一控制，而且不能满足城市防空或其他方面的灯光管制要求。

4)在灯杆高处安装大面积的光伏电池和蓄电池，由于风力的剪切作用对灯杆的应力极大，存在安全隐患，而且灯杆的制作成本高于普通灯杆，也加大了初期投入。

5)由于路灯分散，且光伏电池和蓄电池在高处，日常维护不方便，光伏电池板和蓄电池被盗严重。

6)现有方案只能应用于新的路灯系统中，无法利用现有的路灯系统设施将其改造为太阳能供电的系统。

综上所述，现有的太阳能路灯系统方案并不经济实用。

发明内容

为了克服已有的太阳能路灯的稳定性差、光伏电池和蓄电池利用率较低、应用成本较高、维护性较差的不足，本发明提供一种稳定性高、光伏电池和蓄电池利用率较高、应用成本较低、维护方便的分布式并网太阳能路灯控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种分布式并网太阳能路灯控制系统，包括光伏电池阵列、集中控制系统、蓄电池阵列和逆变器。所述光伏电池阵列、蓄电池阵列分别与所述集中控制系统连接，所述集中控制系统与所述逆变器连接，所述逆变器的交流输出端与安装在道路上的路灯序列电源连接，所述集中控制系统包括：传感器子系统，包括用以检测光伏电池阵列工作环境的光照强度的日照传感器；上位机控制中心子系统，用以根据接收传感器子系统采集的信号，当日照传感器检测的光照度大于预设阈值时，控制光伏电池阵列将太阳能转换为电能储存在蓄电池阵列中，当日照传感器检测的光照度小于等于预设阈值时，控制蓄电池阵列放电并通过逆变器向路灯序列供电。