CN110928332A - 一种集成一体化光伏发电景观灯的节能管控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种集成一体化光伏发电景观灯的节能管控方法，包括以下步骤：步骤一，获取环境光强度；S2，伺服电机驱动二级光伏板在可展开范围扫略；S3，入射角度位置调节；S4，计时；S5，同步更新日落时间，对夜间环境进行判断；S6，在夜间环境下伺服电机驱动二级光伏板收回；S7，检测电池电压，对低压工况进行判断；S8，以低电压值与正常工作电压的比值作为关闭率对LED部分关闭。通过上述方式，本发明提供一种集成一体化光伏发电景观灯的节能管控方法，主要通过对光照入射角度的调节，实现光伏转化的最大优化，充分保障景观灯的长时间高效续航，最大化实现节能管控。
Description
技术领域
本发明涉及景观灯节能领域，尤其涉及一种集成一体化光伏发电景观灯的节能管控方法。
背景技术
景观灯是现代景观中不可缺少的部分，它不仅自身具有较高的观赏性，还强调艺术灯的景观与景区历史文化、周围环境的协调统一。景观灯利用不同的造型、相异的光色与亮度来造景。例如红色光的灯笼造型景观灯为广场带来一片喜庆气氛，绿色椰树灯在池边立出一派热带风情。景观灯适用于广场、居住区、公共绿地等景观场所。
目前市场上大量产的单晶与多晶硅的太阳电池平均效率约在15％上下，也就是说，这样的太阳电池只能将入射太阳光能转换成15％可用电能，其余的85％都转换成了无法利用的热能。超高效率的太阳电池的技术发展，除了运用新颖的元件结构设计，来尝试突破其物理限制外，也尝试新材料的引进，以达成大幅增加转换效率的目的。另外，也有许多后续的封装技术和光学技术，例如聚光型太阳能电池，透过光学的方式将太阳光聚集于太阳能面板上，而此类型的太阳能电池必须能承受高温环境。
太阳能的使用受天气影响极之大，因此只能辅助发电。而且生产过程中需要用强酸和强碱清洗，容易造成环境污染。
太阳能电池夜间无法发电，更大的缺点是容易受云层移动干扰(夜间无法发电可以预测，但云层移动干扰不好预测、因此是更严重的缺点)。但由于太阳能电池的发电尖峰通常接近电力使用尖峰，因此要到较高的安装量才会造成问题：目前多采取可以在短时间内改变发电量的天然气发电来调节，太阳能可以降低天然气使用量(成本)、天然气发电则可以弥补太阳能的不稳定性，互补性极佳；而大部分的地区，太阳能与风能具有互补性，太阳能电池与水力发电、抽水蓄能电站的互补性更高。未来的应变方案为研发高效能的电池技术以储存太阳能，例如蓄电池、飞轮储能、压缩空气等；若将能源储存系统与太阳能电池装置在社区或家庭，则可以大幅增加供电稳定性。
景观灯群组造就了城市的繁华夜景，数量庞大的景观灯群消耗的电能是一笔庞大的经济开支。光伏景观灯较好地解决了上述痛点问题。但由于光伏蓄电本身存在较大的环境因素影响限制，光伏景观灯的实际使用效果不佳，稳定性与可靠性无法得到有效保障。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种集成一体化光伏发电景观灯的节能管控方法，主要通过对光照入射角度的调节，实现光伏转化的最大优化，充分保障景观灯的长时间高效续航，最大化实现节能管控。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种集成一体化光伏发电景观灯的节能管控方法，包括以下步骤：
S1，获取环境光强度，判断阴天弱光环境；
S2，伺服电机驱动二级光伏板在可展开范围扫略，记录展开过程输入电压变化曲线；
S3，伺服电机驱动二级光伏板回位，根据变化曲线确定最优光伏板角度，伺服电机驱动二级光伏板至电压变化曲线最大输入电压对应的入射角度位置；
S4，计时，在单位时间内重复执行S3操作，优化二级光伏板角度，保持最大输入电压；
S5，同步更新日落时间，对夜间环境进行判断；
S6，在夜间环境下伺服电机驱动二级光伏板收回；
S7，检测电池电压，对低压工况进行判断；
S8，以低电压值与正常工作电压的比值作为关闭率，在低压工况下关闭部分LED模块，LED模块数量为LED模块总数乘以关闭率的整数值，用于延长照明时间。
在本发明一个较佳实施例中，所述弱光环境为6000lux及以下环境。
在本发明一个较佳实施例中，所述关闭率范围为30％～70％。
在本发明一个较佳实施例中，所述S4的单位时间为30分钟。
在本发明一个较佳实施例中，所述二级光伏板的翻转角度调节范围为180度～270度。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种集成一体化光伏发电景观灯的节能管控方法，主要通过对光照入射角度的调节，实现光伏转化的最大优化，充分保障景观灯的长时间高效续航，最大化实现节能管控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明一种十字轴式光伏发电汇流箱的热管理控制方法的一较佳实施例的流程图；
图中，S1检测光照强度过程，S2光伏板扫略过程，S3回位校准过程，S4优化角度偏转过程，S5昼夜交替检测过程，S6回收光伏板过程，S7电池工况判断过程，S8开启节能照明过程。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例包括：
一种集成一体化光伏发电景观灯的节能管控方法，包括以下步骤：
S1，获取环境光强度，判断阴天弱光环境；在实际应用环境中，不同地区的白昼照度不同，例如高原地区云层对光照强度的遮蔽影响较弱，而平原地区云层对光照强度的遮蔽影响较强。因此可通过增加气压传感器，通过对气压的检测判断相应的海拔高度，根据不同海报高度的自然条件差异调整阴天光照强度的判断逻辑。例如，在平原地区可将弱光环境定义为6000lux及以下环境，而在高原地区可将弱光环境定义为4000lux。
S2，伺服电机驱动二级光伏板在可展开范围扫略，记录展开过程输入电压变化曲线；例如，二级光伏板的翻转角度可调节范围为180度～270度，即在具备阳光直射的条件下，改变入射角度更偏向于90度，能充分扩大光伏转换效率。在各角度范围的定时扫略会导致各角度条件下的输出电压发生瞬时变化，瞬时变化值作为某一特定的二级光伏板处于特定翻转角度条件下的关联项进行记忆。可在24小时内保持最优节能管控效率。在一个特定的实施过程中，可以50hz的频率记录变化值，使节能管控精度达到毫秒级的性能提升。若在阴雨较多的地区可适当降低数据采集频率，比如一1hz的频率采集实时数据，在保证基础的节能管控效率的前提下极大缓解高频采集数据造成的高能耗问题。
S3，伺服电机驱动二级光伏板回位，根据变化曲线确定最优光伏板角度，伺服电机驱动二级光伏板至电压变化曲线最大输入电压对应的入射角度位置；由于伺服电机具备精确的定位能力，配合远程PLC的智能化管理，可实现全年的角度微调能力。例如夏季和冬季的光照角度存在明显的偏移，为了实现对不同季节偏差的校准，避免夏季光照条件下采集的伺服电机运转位置在冬季光照条件下发生角度偏移问题，一种较佳的节能管控方式为令每隔24小时对伺服电机驱动的二级光伏板进行回位操作，以实现重新校准。
S4，计时，在单位时间内重复执行S3操作，优化二级光伏板角度，保持最大输入电压；
S5，同步更新日落时间，对夜间环境进行判断；
S6，在夜间环境下伺服电机驱动二级光伏板收回；
S7，检测电池电压，对低压工况进行判断；
S8，以低电压值与正常工作电压的比值作为关闭率，在低压工况下关闭部分LED模块，LED模块数量为LED模块总数乘以关闭率的整数值，用于延长照明时间。
进一步的，所述关闭率范围为30％～70％。
进一步的，所述S4的单位时间为30分钟。
具体地，以下列场景为例阐述本发明的节能管控方法的原理：
将集成一体化光伏发电景观灯(下文简单描述为景观灯)安装到外墙上，接通电源，电性连接远程工控机。在景观灯上独立挂载环境光传感器，接入远程工控机，从而实时获得环境光强度，用于判断当前天气是否是光照欠佳的阴天。工控机根据光照度阈值，如检测到环境光小于6000lux，则工控机远程控制景观灯展开二级光伏板，从而有效增加光伏蓄电效率。由于太阳在不同时间点对景观灯照射的角度不同，需要实时控制伺服电机的角度，从而实现二级光伏板输入电压的最大化，进一步保障光伏蓄电效率，即具体方法是：对二级光伏板在有效展开范围进行扫略，扫略过程中光纤的入射角度不断变化，过程中产生的输入电压也同时强弱变化，以60hz的评率输入远程共恐惧，绘制电压曲线，取输入电压最大值所对应的伺服电机的运转位置作为最优充电角度进行蓄电。由于扫略过程能耗大，工控机每隔至少30分钟扫略一次重新优化充电电压。当日落后，工控机控制伺服电机回位，开始进行夜间景观照明。在照明上电之前，为了保障夜间12小时的有效照明续航时间，工控机参考实时检测到的电池电压以及LED灯组的数量等因素，关闭30％～70％的LED灯组来降低能耗，维持12小时的照明时间，避免因亏电造成全部灯组关闭。
综上所述，本发明提供了一种集成一体化光伏发电景观灯的节能管控方法，主要通过对光照入射角度的调节，实现光伏转化的最大优化，充分保障景观灯的长时间高效续航，最大化实现节能管控。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种集成一体化光伏发电景观灯的节能管控方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，获取环境光强度，判断阴天弱光环境；
S2，伺服电机驱动二级光伏板在可展开范围扫略，记录展开过程输入电压变化曲线；
S3，伺服电机驱动二级光伏板回位，根据变化曲线确定最优光伏板角度，伺服电机驱动二级光伏板至电压变化曲线最大输入电压对应的入射角度位置；
S4，计时，在单位时间内重复执行S3操作，优化二级光伏板角度，保持最大输入电压；
S5，同步更新日落时间，对夜间环境进行判断；
S6，在夜间环境下伺服电机驱动二级光伏板收回；
S7，检测电池电压，对低压工况进行判断；
S8，以低电压值与正常工作电压的比值作为关闭率，在低压工况下关闭部分LED模块，LED模块数量为LED模块总数乘以关闭率的整数值，用于延长照明时间。
2.根据权利要求1所述的集成一体化光伏发电景观灯的节能管控方法，其特征在于，所述弱光环境为6000lux及以下环境。
3.根据权利要求1所述的集成一体化光伏发电景观灯的节能管控方法，其特征在于，所述关闭率范围为30％～70％。
4.根据权利要求1所述的集成一体化光伏发电景观灯的节能管控方法，其特征在于，所述S4的单位时间为30分钟。
5.根据权利要求1所述的集成一体化光伏发电景观灯的节能管控方法，其特征在于，所述二级光伏板的翻转角度调节范围为180度～270度。
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