CN106402786A - 光伏电池减光照明发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种光伏电池减光照明发电系统，包括：顶部光伏电池减光照明发电系统在竖直方向上沿顺时针方向朝南倾斜地架设在公路隧道上方；其设有若干个棋状排列并分别向东向西倾斜的光伏电池板组；每个光伏电池板组设有在竖直方向上沿逆时针向东倾斜的第一光伏电池板和在竖直方向上沿顺时针向西倾斜的第二光伏电池板，南侧光伏电池减光照明发电系统安装到顶部光伏电池减光照明发电系统南端下方；第一光伏电池板与第二光伏电池板、光伏电池板组之间间距连接。本发明同时实现自然光减光照明和光伏发电，可全部或是部分替代传统公路隧道的入口段加强灯光照明段落，光伏电池产生的电力可供隧道其它灯光照明段落使用。

Description

光伏电池减光照明发电系统
技术领域
本发明涉及公路隧道照明的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种光伏电池减光照明发电系统。
背景技术
为了减轻驾驶人从高亮的隧道外环境高速驶入全黑的隧道内环境而产生的视觉不适甚至短暂失明，公路隧道照明需设计和建设灯光照明系统。传统采用隧道明洞照明技术，可以实现自然光减光照明。随着新能源技术的发展，将太阳能光伏发电技术应用到公路隧道灯光照明系统中，在保证公路隧道内照明亮度达到相关标准的前提下，公路隧道灯光照明系统的用能完全由新能源(例如太阳能、风能或太阳能加风能)发电供应，运营期间公路隧道照明系统不再有照明电费的支出；如果条件允许，在整个系统接入电网的情况下还可向电网逆向输出多余的电能(余电上网)。
但是，传统公路隧道灯光照明系统中的“入口段加强照明”是整个系统的核心，也是整个公路隧道照明系统设计照明亮度最高、运营能耗最高的部分。入口段加强照明的设计装机容量占整个照明系统的58％，如果按照相关规范和设计的要求在运营期间开启此段的照明，其年能耗占整个照明系统能耗的48％。而公路隧道洞内灯光照明的需求与洞外的亮度，即太阳能辐射的强度成严格正比，因此公路隧道灯光照明系统有采用太阳能光伏供电的基础。但是，公路隧道灯光照明系统能耗巨大，需要切实降低其照明装机功率和实际用电量才能够实现其照明用电完全由太阳能光伏发电提供。因此，如何降低ASP LED(adjustable solar powered LED，自动调节的太阳能驱动的LED)公路隧道新能源供电照明一体技术中照明的能耗是该技术可行性和实用性的核心。另外，中国幅员辽阔，太阳能辐射条件不同，而隧道的走向也各异，因此怎样实现在不同气候和地理条件下提高光伏发电系统发电量对于ASP LED技术也非常重要。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种基于ASP LED的公路隧道的光伏电池减光照明发电系统，通过顶部光伏电池减光照明发电系统与南侧光伏电池减光照明发电系统两个组成部分之间的倾斜安装、光伏电池板与光伏电池板之间的倾斜安装，实现自然光减光照明和光伏发电同时进行，可全部或是部分替代传统公路隧道照明系统中的入口段加强灯光照明段落，降低能耗、节省工程成本。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明通过以下技术方案实现：
本发明提供一种光伏电池减光照明发电系统，其包括：
顶部光伏电池减光照明发电系统，其在竖直方向上以隧道拱顶为圆心整体沿顺时针方向朝南倾斜地架设在公路隧道上方；所述顶部光伏电池减光照明发电系统设有若干个棋状排列的光伏电池板组；每个所述光伏电池板组设有在竖直方向上沿逆时针向东倾斜的第一光伏电池板以及在竖直方向上沿顺时针向西倾斜的第二光伏电池板，所述第一光伏电池板与所述第二光伏电池板连接；以及，
南侧光伏电池减光照明发电系统，其安装到所述顶部光伏电池减光照明发电系统朝南端的下方；
其中，所述第一光伏电池板与所述第二光伏电池板之间的连接、所述光伏电池板组之间的连接均存在间距。
优选的是，所述顶部光伏电池减光照明发电系统在竖直方向上以公路隧道顶部中心为圆心整体沿顺时针方向朝南倾斜的角度为5°～20°。
优选的是，所述第一光伏电池板在竖直方向上沿逆时针向东倾斜的为10°～30°；所述第二光伏电池板在竖直方向上沿顺时针向西倾斜的角度为10°～30°。
优选的是，所述南侧光伏电池减光照明发电系统具有均匀排布的透气孔。
优选的是，所述南侧光伏电池减光照明发电系统在竖直方向沿逆时针方向朝北倾斜连接到所述顶部光伏电池减光照明发电系统朝南端下方；
所述南侧光伏电池减光照明发电系统具有若干个棋状连接的第三光伏电池板；若干个所述第三光伏电池板之间的连接存在间距。
优选的是，若干个所述第三光伏电池板之间的连接存在5mm～500mm的间距。
优选的是，所述南侧光伏电池减光照明发电系统在竖直方向上沿逆时针方向朝北倾斜20°～60°。
优选的是，所述顶部光伏电池减光照明发电系统在水平方向沿顺时针方向或逆时针方向整体转动45°。
优选的是，所述第一光伏电池板与所述第二光伏电池板之间的连接、所述光伏电池板组之间的连接均存在5mm～500mm的间距。
本发明至少包括以下有益效果：
1)本发明采用基于ASP LED公路隧道新能源供电照明一体化技术，顶部光伏电池减光照明发电系统在竖直方向上沿顺时针方向朝南倾斜地架设在公路隧道上方，每个光伏电池板组设有在竖直方向上沿逆时针向东倾斜的第一光伏电池板以及在竖直方向上沿顺时针向西倾斜的第二光伏电池板；第一光伏电池板与第二光伏电池板间距连接，保证了公路隧道照明系统的发电量以及隧道顶部的自然光减光照明；
2)南侧光伏电池减光照明发电系统在竖直方向沿逆时针方向朝北倾斜安装到顶部光伏电池减光照明发电系统朝南端，保证了隧道侧面的自然光减光照明的效果，节省工程成本。
3)南侧光伏电池减光照明发电系统具有均匀排布的透气孔，保证车辆行驶时高速气流的迅速排出；
4)南侧光伏电池减光照明发电系统是具有若干个棋状连接的第三光伏电池板；若干个第三光伏电池板之间的连接存在间隙，保证车辆行驶时高速气流的迅速排出、自然光减光的照明效果，也进一步增加公路隧道照明系统的发电量。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明所述的光伏电池减光照明发电系统的主视图
图2为本发明所述的光伏电池减光照明发电系统的俯视图；
图3为本发明所述的顶部光伏电池减光照明发电系统的右视图。
图中：
10-光伏电池板装置；11-光伏电池板组；111-第一光伏电池板；112-第二光伏电池板；20-遮光板；21-第三光伏电池板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1至图3所示，本发明基于ASP LED公路隧道新能源供电照明一体化技术，提供一种光伏电池减光照明发电系统，包括顶部光伏电池减光照明发电系统10以及南侧光伏电池减光照明发电系统20。顶部光伏电池减光照明发电系统10在竖直方向上以公路隧道顶部中心为圆心整体沿顺时针方向朝南倾斜地架设在公路隧道上方。南侧光伏电池减光照明发电系统20安装到顶部光伏电池减光照明发电系统10朝南端的下方。顶部光伏电池减光照明发电系统10设有若干个棋状排列的光伏电池板组11；每个光伏电池板组11设有在竖直方向上沿逆时针向东倾斜的第一光伏电池板111以及在竖直方向上沿顺时针向西倾斜的第二光伏电池板112；第一光伏电池板111与第二光伏电池板112之间的连接、光伏电池板组11之间的连接均存在间距。
上述实施方式中，以东西走向的公路隧道为例，东西走向的公路隧道所处的地理位置一年四季的太阳能辐射角度和能量均不同。为了保证顶部光伏电池减光照明发电系统10的发电量满足公路隧道的照明需求，顶部光伏电池减光照明发电系统10在竖直方向上沿顺时针方向朝南倾斜地架设在公路隧道上方。更具体地，顶部光伏电池减光照明发电系统10中设有若干个棋状排列的光伏电池板组11。每个光伏电池板组11设有在竖直方向上沿逆时针向东倾斜的第一光伏电池板111以及在竖直方向上沿顺时针向西倾斜的第二光伏电池板112。由图3可知，一个第一光伏电池板111与一个第二光伏电池板112连接成近似A型；若干个光伏电池板组11沿东西方向交替连接起来呈波浪型。因此，相对于普通的顶部光伏电池减光照明发电系统连接成片、平铺在公路隧道上方的安装方式，顶部光伏电池减光照明发电系统10在竖直方向上沿顺时针方向朝南倾斜地架设在公路隧道上方，并且若干个光伏电池板组11沿东西方向交替连接呈波浪型，有利于顶部光伏电池减光照明发电系统10在一年四季中不同的太阳能辐射角度和能量情况下尽量获取较多的太阳能辐射进行发电，以保证公路隧道的供电量。
考虑到顶部光伏电池减光照明发电系统10朝南的一端没有遮挡的情况下，顶部光伏电池减光照明发电系统10下方的路面在日间都会被阳光照射，根本不存在自然光减光照明。因此，光伏电池减光照明发电系统设有南侧光伏电池减光照明发电系统20，南侧光伏电池减光照明发电系统20连接到顶部光伏电池减光照明发电系统10朝南端的下方，并且第一光伏电池板111与第二光伏电池板112之间的连接、光伏电池板组11之间的连接均存在间距。其中，第一光伏电池板111与第二光伏电池板112之间、光伏电池板组11之间的连接存在间距，间距用于透光，以满足自然光减光照明。但是，该间距设置，仅仅满足公路隧道顶部的自然光减光照明，没有考虑到侧边进入的阳光。因此，还需设置有连接到顶部光伏电池减光照明发电系统10朝南端的下方的南侧光伏电池减光照明发电系统20，用于解决了夏季阳光直射路面的问题，冬季阳光直射路面的区域面积和时间也大幅缩减；再加上第一光伏电池板111与第二光伏电池板112之间、光伏电池板组11之间均存在间距用于透光，可以实现光伏电池减光照明发电系统整体的自然光减光照明。因此，本发明提供的ASP LED公路隧道的光伏电池减光照明发电系统可同时实现自然光减光照明和光伏发电，可全部或是部分替代传统公路隧道照明系统中的入口段加强灯光照明段落，不再需要市电输入，降低能耗，节省工程成本。
作为优选，顶部光伏电池减光照明发电系统10采用在竖直方向上以公路隧道顶部中心为圆心整体沿顺时针方向朝南倾斜角度5°～20°的安装方式，该倾斜角度设置，避免了前排光伏电池板组11对后排光伏电池板组11遮挡的同时，保证了架设在公路隧道上的顶部光伏电池减光照明发电系统10的支架结构平衡性。如图1所示，作为一种具体的实施方式，顶部光伏电池减光照明发电系统10整个沿南北方向的长度为15.21米，单个第一光伏电池板111或第二光伏电池板112的长度为1.65米，宽度为0.8682米。顶部光伏电池减光照明发电系统10两端距离隧道地面的高度分别是9.32米和6.68米。该长度、宽度以及倾斜角度的设置，前排光伏电池板组11对后排光伏电池板组11无遮挡，顶部光伏电池减光照明发电系统10架设在公路隧道上的顶部光伏电池减光照明发电系统10的支架结构平衡性好。
作为可变换的实施方式，顶部光伏电池减光照明发电系统10在水平方向沿顺时针方向或逆时针方向整体转动45°，对应的公路隧道可沿东西方向、也可随着顶部光伏电池减光照明发电系统10的角度进行旋转，此时再配合第二光伏电池板112与第一光伏电池板111与连接成近似A型、若干个光伏电池板组11沿东西方向交替连接呈波浪型，可以在一年四季中不同的太阳能辐射角度和能量情况下尽量获取较多的太阳能辐射进行发电以保证公路隧道的供电量。因此，本发明提供的ASP LED公路隧道的光伏电池减光照明发电系统，可适用于多方向的公路隧道。
作为优选，第一光伏电池板111与第二光伏电池板112之间、光伏电池板组11之间的连接均存在5mm～500mm的间距。5mm～500mm的间距设置，光伏电池减光照明发电系统的隧道顶部可实现自然光减光照明，隧道顶部透光率可达到19.61％。
作为优选，如图3所示，第一光伏电池板111在竖直方向上沿逆时针向东倾斜的为10°～30°；第二光伏电池板112在竖直方向上沿顺时针向西倾斜的角度为10°～30°。该倾斜角度设置，有利于第一光伏电池板111和第二光伏电池板112在一年四季中不同的太阳能辐射角度和能量情况下尽量获取较多的太阳能辐射。长期使用情况下，该倾斜角度设置的第一光伏电池板111与第二光伏电池板112也不易因为积灰而影响发电量。
作为本发明的一种具体的实施方式，南侧光伏电池减光照明发电系统20是全部封闭或是半透板封闭的遮挡板，实现简单地遮光即可。考虑到车辆行驶时高速气流需要迅速排出，而公路隧道一般仅仅设置了距地面高度1.5米面积非常有限的透气孔，因此，南侧光伏电池减光照明发电系统20优选为具有均匀排布的透气孔。在实现自然光减光照明的同时，有利于车辆行驶时高速气流的迅速排出。
作为本发明的另一种具体的实施方式，南侧光伏电池减光照明发电系统20在竖直方向沿逆时针方向朝北倾斜连接到顶部光伏电池减光照明发电系统10朝南端下方；南侧光伏电池减光照明发电系统20是具有若干个棋状连接的第三光伏电池板21；若干个第三光伏电池板21之间的连接存在间距。第三光伏电池板21可以实现遮光、采集光能发电的功能；若干个第三光伏电池板21之间的连接存在间距可以用于透光，从而为公路隧道的光伏电池减光照明发电系统的自然光减光照明和供电提供协助。若干个第三光伏电池板21之间的连接存在间距，即若干个第三光伏电池板21之间的连接存在缝隙，也有利于车辆行驶时高速气流的迅速排出。作为优选，若干个第三光伏电池板21之间的连接存在5mm～500mm的间距，南侧光伏电池减光照明发电系统20的长度是5米，南侧光伏电池减光照明发电系统20在竖直方向上沿逆时针方向朝北倾斜20°～60°，使得南侧光伏电池减光照明发电系统20的底端与地面距离超过1.5米；既满足遮光、发电以及自然光减光照明的需求，又利于车辆行驶时高速气流的迅速排出。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种光伏电池减光照明发电系统，其特征在于，包括：
顶部光伏电池减光照明发电系统，其在竖直方向上以公路隧道顶部中心为圆心整体沿顺时针方向朝南倾斜地架设在公路隧道上方；所述顶部光伏电池减光照明发电系统设有若干个棋状排列的光伏电池板组；每个所述光伏电池板组设有在竖直方向上沿逆时针向东倾斜的第一光伏电池板以及在竖直方向上沿顺时针向西倾斜的第二光伏电池板，所述第一光伏电池板与所述第二光伏电池板连接；以及，
南侧光伏电池减光照明发电系统，其安装到所述顶部光伏电池减光照明发电系统朝南端的下方；
其中，所述第一光伏电池板与所述第二光伏电池板之间的连接、所述光伏电池板组之间的连接均存在间距。
2.如权利要求1所述的光伏电池减光照明发电系统，其特征在于，
所述顶部光伏电池减光照明发电系统在竖直方向上以公路隧道顶部中心为圆心整体沿顺时针方向朝南倾斜的角度为5°～20°。
3.如权利要求1所述的光伏电池减光照明发电系统，其特征在于，
所述第一光伏电池板在竖直方向上沿逆时针向东倾斜的为10°～30°；所述第二光伏电池板在竖直方向上沿顺时针向西倾斜的角度为10°～30°。
4.如权利要求1所述的光伏电池减光照明发电系统，其特征在于，
所述南侧光伏电池减光照明发电系统具有均匀排布的透气孔。
5.如权利要求1所述的光伏电池减光照明发电系统，其特征在于，
所述南侧光伏电池减光照明发电系统在竖直方向沿逆时针方向朝北倾斜连接到所述顶部光伏电池减光照明发电系统朝南端下方；
所述南侧光伏电池减光照明发电系统具有若干个棋状连接的第三光伏电池板；若干个所述第三光伏电池板之间的连接存在间距。
6.如权利要求5所述的光伏电池减光照明发电系统，其特征在于，
若干个所述第三光伏电池板之间的连接存在5mm～500mm的间距。
7.如权利要求4或5所述的光伏电池减光照明发电系统，其特征在于，
所述南侧光伏电池减光照明发电系统在竖直方向上沿逆时针方向朝北倾斜20°～60°。
8.如权利要求1所述的光伏电池减光照明发电系统，其特征在于，
所述顶部光伏电池减光照明发电系统在水平方向沿顺时针方向或逆时针方向整体转动45°。
9.如权利要求1-8中任一项所述的光伏电池减光照明发电系统，其特征在于，
所述第一光伏电池板与所述第二光伏电池板之间的连接、所述光伏电池板组之间的连接均存在5mm～500mm的间距。
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