CN108591945A - 快速公路太阳能通道 - Google Patents

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陈健
李豪义
李科伟
谢昌
徐良林
裘杭斌
沈佳焕
王力
童镓渝
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Abstract

本发明公开了快速公路太阳能通道,包括太阳电池组件、光伏控制器、蓄电池、光源和监控模块,所述太阳电池组件将太阳能转换为电能,然后由光伏控制器经DC/DC变换后将电能存储至蓄电池并为监控系统和光源供电,与现有技术相比,通过光伏控制器的作用,可以相对地延长蓄电池组的使用寿命,从而保证蓄电池组的正常工作,同时具有过流过压保护,灯泡的开路和短路保护,使其食用更加安全,本系统可以对公路外场监控模块进行供电,这一方式使得在不宜实施传统电缆供电方式的尴尬情况得到了有效的解决,同时后期维护便利,资源节约率高,降低建设成本及防盗机率,具有良好的社会效益和经济效益。

Description

快速公路太阳能通道
技术领域
本发明涉及太阳能通道技术领域,具体为快速公路太阳能通道。
背景技术
随着地球资源的日益贫乏,基础能源的投资成本日益攀高,各种安全和污染隐患可谓无处不在,太阳能作为一种“取之不尽、用之不竭”的安全、环保新能源越来越受重视,同时,也随着太阳能光伏技术的发展和进步,太阳能灯具产品在环保节能的双重优势,一体化太阳能路灯在快速公路上的应用已经逐渐形成规模。
但是目前市场上的快速公路太阳能通道在功率、光效和使用寿命上还是存在一些问题,据调查,对于路面比较窄、对照明要求不高的乡村道路而言,小功率的太阳能路灯能够满足,但是对于路灯照明要求较高的城市而言,太阳能路灯却还是存在学点:光线覆盖率低,亮度不均匀,太阳能电池组件转换率低、造价高。
发明内容
本发明提供快速公路太阳能通道,可以有效解决上述背景技术中提出在功率、光效和使用寿命上还是存在一些问题,据调查,对于路面比较窄、对照明要求不高的乡村道路而言,小功率的太阳能路灯能够满足,但是对于路灯照明要求较高的城市而言,太阳能路灯却还是存在学点:光线覆盖率低,亮度不均匀,太阳能电池组件转换率低、造价高的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:快速公路太阳能通道,包括太阳电池组件、光伏控制器、蓄电池、光源和监控模块,所述太阳电池组件将太阳能转换为电能,然后由光伏控制器经DC/DC变换后将电能存储至蓄电池并为监控系统和光源供电,整个过程中是无污染的绿色转换。
根据上述技术方案,所述光伏控制器为光伏发电储能系统进行充或放电管理,太阳能光伏阵列发出的直流电力经过光伏控制器对储能系统充电,在储能器件未充满时,光伏控制器将最大限度地对其充电,当储能器件被充满时,光伏控制器切断充电电路,使储能系统处于停充状态,当储能器件放电至接近过放电压时,光伏控制器将发出储能器件电量不足警告并切断放电回路,以保护储能器件和整个系统,所述光伏控制器包括有过充保护、过放保护、蓄电池短路、反接保护、防反充、过载保护和温度补偿,从而保护系统的安全性与稳定性。
根据上述技术方案,所述过充保护是蓄电池组已经充满时,光伏控制器应能自动切换为浮充状态为蓄电池组充电,过充保护电压在设置默认值得基础上,也可以在手持式控制面板或远程设置,达到自动化;
所述过放保护是蓄电池组放电至过放电压时,光伏控制器应能切断负载,以保护蓄电池组不受损坏,延长蓄电池组使用寿命;
所述蓄电池组短路或反接保护是蓄电池组短路或反接时,光伏控制器熔丝应能快速熔断,不损坏其他任何器件,更换熔丝后光伏控制器能正常工作;
所述防反充在太阳能电池电压低于蓄电池组电压时保证蓄电池组不向太阳能电池反向充电;
所述过载保护是负载输出电流大于设定值时,光伏控制器应能切断负载;排除故障后,光伏控制器能正常工作;
所述温度补偿在不同的温度下,蓄电池组应有不同的充放电终止电压。
根据上述技术方案,所述蓄电池组应遵循以下几个原则:
(1)在能满足夜晚照明的前提下,把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来,同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明所需要的电能量,蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要,而蓄电池过大,一方面蓄电池始终处在亏电状态,影响蓄电池寿命,同时也会造成浪费;
(2)蓄电池组应与太阳电池组件和用电负荷相匹配,太阳能电池组件功率必须比负载功率高出4倍以上,系统才能正常工作。
(3)太阳电池组件的电压要超过蓄电池组的工作电压20~30%,才能保证给蓄电池组正常负电,蓄电池组容量必须比负载日耗量高6倍以上为好。
根据上述技术方案,所述光源包括LED光源、低压节能灯、低压钠灯和无极灯。
根据上述技术方案,所述监控模块包括有负载负荷分析、蓄电池组容量配置和太阳电池组件方阵的配置。
根据上述技术方案,所述负载负荷分析包括有加热器、解码器、光端机、摄像机、云台和镜头,所述太阳能电池组件提供的是直流电压,而逆变器一般有一定的功率损耗,为了尽量减小非负荷用电,使得太阳能电池组件发出的电得到充分的利用,负荷设备中应将加热器、解码器、光端机、摄像机等设备尽量电压选择为DC12V供电;
所述蓄电池组容量配置的公式为:
BC=A×QL×NL×To/CC(Ah)
公式中:A为安全系数,取1.1~1.4之间;QL为负载日平均耗电量,为工作电流乘以日工作小时数;NL为最长连续阴雨天数;To为温度修正系数,一般在0℃以上取1,-10℃以上取1.1,-10℃以下取1.2;CC为蓄电池放电深度,一般铅酸蓄电池取0.75,碱性镍镉蓄电池取0.85;
按照监控设备的重要程度,本方案设计整个系统的后备工作时间达到15天时间,当安全系数为A=1.1,To=1.1时,经过计算可得,负载日平均耗电量QL=33,当供电电压为12V时,设备每天连续24小时工作等情况下,折算出设备功率为16.5w,但一般监控摄像机功率为30W左右,为了保证在15天阴雨天气情况下的正常供电,蓄电池的容量设计为1400AH左右。
所述太阳电池组件方阵的配置的公式为:
P=PPo×Ns×Np=140×1×4=560W
公式中:Np为太阳能电池组件并联数,本系统中Np=4;Ns为太阳能电池组件串联数,本系统中Ns=1;Po为太阳能电池组件的额定功率,本系统中Po=140W。
与现有技术相比,本发明的有益效果:通过光伏控制器的作用,可以相对地延长蓄电池组的使用寿命,从而保证蓄电池组的正常工作,同时具有过流过压保护,灯泡的开路和短路保护,使其食用更加安全,本系统可以对公路外场监控模块进行供电,这一方式使得在不宜实施传统电缆供电方式的尴尬情况得到了有效的解决,同时后期维护便利,资源节约率高,降低建设成本及防盗机率,具有良好的社会效益和经济效益,同时具有很高的可靠性、稳定性、连续性和安全性,随着监控点离市电提供点的距离越长,建设成本节省越具优势,而且光伏发电施工和维护相对方便,不受距离远近、地形差异和跨线桥的影响,设备主部件使用寿命长,后期维护管理相对方便,光源覆盖率更加广泛。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。
在附图中:
图1是本发明的示意图;
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例:如图1所示,本发明提供太阳能通道技术方案,快速公路太阳能通道,包括太阳电池组件、光伏控制器、蓄电池、光源和监控模块,太阳电池组件将太阳能转换为电能,然后由光伏控制器经DC/DC变换后将电能存储至蓄电池并为监控系统和光源供电。
根据上述技术方案,光伏控制器为光伏发电储能系统进行充或放电管理,太阳能光伏阵列发出的直流电力经过光伏控制器对储能系统充电,在储能器件未充满时,光伏控制器将最大限度地对其充电,当储能器件被充满时,光伏控制器切断充电电路,使储能系统处于停充状态,当储能器件放电至接近过放电压时,光伏控制器将发出储能器件电量不足警告并切断放电回路,以保护储能器件和整个系统,光伏控制器包括有过充保护、过放保护、蓄电池短路、反接保护、防反充、过载保护和温度补偿。
根据上述技术方案,过充保护是蓄电池组已经充满时,光伏控制器应能自动切换为浮充状态为蓄电池组充电,过充保护电压在设置默认值得基础上,也可以在手持式控制面板或远程设置;
过放保护是蓄电池组放电至过放电压时,光伏控制器应能切断负载,以保护蓄电池组不受损坏,延长蓄电池组使用寿命;
蓄电池组短路或反接保护是蓄电池组短路或反接时,光伏控制器熔丝应能快速熔断,不损坏其他任何器件,更换熔丝后光伏控制器能正常工作;
防反充在太阳能电池电压低于蓄电池组电压时保证蓄电池组不向太阳能电池反向充电;
过载保护是负载输出电流大于设定值时,光伏控制器应能切断负载;排除故障后,光伏控制器能正常工作;
温度补偿在不同的温度下,蓄电池组应有不同的充放电终止电压。
根据上述技术方案,蓄电池组应遵循以下几个原则:
(1)在能满足夜晚照明的前提下,把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来,同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明所需要的电能量,蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要;
(2)蓄电池组应与太阳电池组件和用电负荷相匹配,太阳能电池组件功率必须比负载功率高出4倍以上。
(3)太阳电池组件的电压要超过蓄电池组的工作电压20~30%。
根据上述技术方案,光源包括LED光源、低压节能灯、低压钠灯和无极灯。
根据上述技术方案,监控模块包括有负载负荷分析、蓄电池组容量配置和太阳电池组件方阵的配置。
根据上述技术方案,负载负荷分析包括有加热器、解码器、光端机、摄像机、云台和镜头,太阳能电池组件提供的是直流电压,而逆变器一般有一定的功率损耗,为了尽量减小非负荷用电,使得太阳能电池组件发出的电得到充分的利用,负荷设备中应将加热器、解码器、光端机、摄像机等设备尽量电压选择为DC12V供电;
蓄电池组容量配置的公式为:
BC=A×QL×NL×To/CC(Ah)
公式中:A为安全系数,取1.1~1.4之间;QL为负载日平均耗电量,为工作电流乘以日工作小时数;NL为最长连续阴雨天数;To为温度修正系数,一般在0℃以上取1,-10℃以上取1.1,-10℃以下取1.2;CC为蓄电池放电深度,一般铅酸蓄电池取0.75,碱性镍镉蓄电池取0.85;
太阳电池组件方阵的配置的公式为:
P=PPo×Ns×Np=140×1×4=560W
公式中:Np为太阳能电池组件并联数,本系统中Np=4;Ns为太阳能电池组件串联数,本系统中Ns=1;Po为太阳能电池组件的额定功率,本系统中Po=140W。
与现有技术相比,本发明的有益效果:通过光伏控制器的作用,可以相对地延长蓄电池组的使用寿命,从而保证蓄电池组的正常工作,同时具有过流过压保护,灯泡的开路和短路保护,使其食用更加安全,本系统可以对公路外场监控模块进行供电,这一方式使得在不宜实施传统电缆供电方式的尴尬情况得到了有效的解决,同时后期维护便利,资源节约率高,降低建设成本及防盗机率,具有良好的社会效益和经济效益,同时具有很高的可靠性、稳定性、连续性和安全性,随着监控点离市电提供点的距离越长,建设成本节省越具优势,而且光伏发电施工和维护相对方便,不受距离远近、地形差异和跨线桥的影响,设备主部件使用寿命长,后期维护管理相对方便,光源覆盖率更加广泛。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.快速公路太阳能通道,包括太阳电池组件、光伏控制器、蓄电池、光源和监控模块,其特征在于:所述太阳电池组件将太阳能转换为电能,然后由光伏控制器经DC/DC变换后将电能存储至蓄电池并为监控系统和光源供电。
2.根据权利要求1所述的快速公路太阳能通道,其特征在于,所述光伏控制器为光伏发电储能系统进行充或放电管理,太阳能光伏阵列发出的直流电力经过光伏控制器对储能系统充电,在储能器件未充满时,光伏控制器将最大限度地对其充电,当储能器件被充满时,光伏控制器切断充电电路,使储能系统处于停充状态,当储能器件放电至接近过放电压时,光伏控制器将发出储能器件电量不足警告并切断放电回路,以保护储能器件和整个系统,所述光伏控制器包括有过充保护、过放保护、蓄电池短路、反接保护、防反充、过载保护和温度补偿。
3.根据权利要求2所述的快速公路太阳能通道,其特征在于,所述过充保护是蓄电池组已经充满时,光伏控制器应能自动切换为浮充状态为蓄电池组充电,过充保护电压在设置默认值得基础上,也可以在手持式控制面板或远程设置;
所述过放保护是蓄电池组放电至过放电压时,光伏控制器应能切断负载,以保护蓄电池组不受损坏,延长蓄电池组使用寿命;
所述蓄电池组短路或反接保护是蓄电池组短路或反接时,光伏控制器熔丝应能快速熔断,不损坏其他任何器件,更换熔丝后光伏控制器能正常工作;
所述防反充在太阳能电池电压低于蓄电池组电压时保证蓄电池组不向太阳能电池反向充电;
所述过载保护是负载输出电流大于设定值时,光伏控制器应能切断负载;排除故障后,光伏控制器能正常工作;
所述温度补偿在不同的温度下,蓄电池组应有不同的充放电终止电压。
4.根据权利要求1所述的快速公路太阳能通道,其特征在于,所述蓄电池组应遵循以下几个原则:
(1)在能满足夜晚照明的前提下,把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来,同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明所需要的电能量,蓄电池容量过小不能够满足夜晚照明的需要;
(2)蓄电池组应与太阳电池组件和用电负荷相匹配,太阳能电池组件功率必须比负载功率高出4倍以上。
(3)太阳电池组件的电压要超过蓄电池组的工作电压20~30%。
5.根据权利要求1所述的快速公路太阳能通道,其特征在于,所述光源包括LED光源、低压节能灯、低压钠灯和无极灯。
6.根据权利要求1所述的快速公路太阳能通道,其特征在于,所述监控模块包括有负载负荷分析、蓄电池组容量配置和太阳电池组件方阵的配置。
7.根据权利要求6所述的快速公路太阳能通道,其特征在于,所述负载负荷分析包括有加热器、解码器、光端机、摄像机、云台和镜头,所述太阳能电池组件提供的是直流电压,而逆变器一般有一定的功率损耗,为了尽量减小非负荷用电,使得太阳能电池组件发出的电得到充分的利用,负荷设备中应将加热器、解码器、光端机、摄像机等设备尽量电压选择为DC12V供电;
所述蓄电池组容量配置的公式为:
BC=A×QL×NL×To/CC(Ah)
公式中:A为安全系数,取1.1~1.4之间;QL为负载日平均耗电量,为工作电流乘以日工作小时数;NL为最长连续阴雨天数;To为温度修正系数,一般在0℃以上取1,-10℃以上取1.1,-10℃以下取1.2;CC为蓄电池放电深度,一般铅酸蓄电池取0.75,碱性镍镉蓄电池取0.85;
所述太阳电池组件方阵的配置的公式为:
P=PPo×Ns×Np=140×1×4=560W
公式中:Np为太阳能电池组件并联数,本系统中Np=4;Ns为太阳能电池组件串联数,本系统中Ns=1;Po为太阳能电池组件的额定功率,本系统中Po=140W。
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