發(fā)布時(shí)間:2018/8/13 8:56:05 來源:本站
能源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活必須的重要物質(zhì)基礎(chǔ),在過去,建立在煤炭、石油、天然氣等化石燃料基礎(chǔ)上的能源體系極大的推動(dòng)了人類社會(huì)的發(fā)展。隨著不可再生的能源急劇減少,各個(gè)國家逐漸認(rèn)識(shí)到能源對(duì)人類的重要性,更認(rèn)識(shí)到常規(guī)能源利用過程中對(duì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的破壞,各國紛紛開始根據(jù)國情,治理和緩解已經(jīng)惡化的環(huán)境,并把可再生、無污染、清潔的能源開發(fā)和利用放在重要的位置,特別是太陽能使用。
為了節(jié)約能源,現(xiàn)在國家大力提倡路燈照明采用太陽能作為能源供電方案,由于太陽能路燈一次投入成本較大,給推廣普及帶來了很大難度,國家采用一次性鋪貼的方式給予施工的地方政府予以補(bǔ)助,現(xiàn)在全國各地農(nóng)村亮化工程已經(jīng)全面普及開來。
但是,經(jīng)過幾年的應(yīng)用效果來看,現(xiàn)在普遍出現(xiàn)二個(gè)問題:第一,由于采用大陽能極板在有陽光的白天發(fā)電并存儲(chǔ)在蓄電池,以供夜晚來臨時(shí)的照明使用,在我國好多農(nóng)村地區(qū)霧霾和陰天時(shí)間占一年的三分一以上的時(shí)間,蓄電池儲(chǔ)能低,照明效果達(dá)不到要求;第二,蓄電池由于過度充電和放電過程嚴(yán)重影響了自身的使用壽命,在5年內(nèi)就必須更換新的蓄電池,有些地方甚至僅僅3年就必須更換一批蓄電池,造成資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重,同時(shí)也影響了農(nóng)村道路的夜間照明。
改變?cè)瓉淼墓╇姺桨福捎霉饽芎碗娔芟嗷パa(bǔ)充的路燈照明方式,對(duì)當(dāng)前的太陽能路燈照明系統(tǒng)的改進(jìn)意義深遠(yuǎn)。其原理就是以太陽能電池發(fā)電為主,以普通220V交流電補(bǔ)充電能為輔的路燈照明系統(tǒng),用此供電方案,光伏電池組和蓄電池容量可以設(shè)計(jì)得小一些,基本上是當(dāng)天白天有陽光,當(dāng)天就用太陽能發(fā)電同時(shí)給蓄電池充電,到天黑時(shí)蓄電池放電把負(fù)載LED點(diǎn)亮。
在全年基本上都有三分二以上的晴朗天氣的農(nóng)村,全年就有三分二以上的時(shí)間用太陽能作為照明能源,剩余時(shí)間用市電補(bǔ)充,既減小了太陽能光伏照明系統(tǒng)的一次性投資,又有著顯著的節(jié)能減排效果,是太陽能LED路燈照明在現(xiàn)階段推廣和普及的有效方法之一。
以往的太陽能路燈是用蓄電池供電的,由于頻繁處于充電、放電循環(huán)中,而且會(huì)經(jīng)常發(fā)生過充或深度放電等情況,因此蓄電池工作性能和循環(huán)壽命成為主要的問題。閥控式密閉型鉛酸電池具有不需要維護(hù)、不向空氣中排出氫氣和酸霧、安全性好、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn),因而被廣泛應(yīng)用。蓄電池過充電、過放電以及蓄電池環(huán)境溫度等都是影響蓄電池壽命的重要因素,所以在控制器中要重點(diǎn)采取保護(hù)措施。并且在實(shí)際使用過程中,蓄電池的壽命明顯縮短,僅僅使用不到5年的時(shí)間,換句話說,4年前安裝的太陽能LED照明系統(tǒng),全部存在更換蓄電池的問題,如何提高其使用壽命就是一個(gè)急待解決的問題。
在光能和電能互補(bǔ)路燈照明系統(tǒng)中,是靠太陽能和市電互補(bǔ)控制器對(duì)LED路燈進(jìn)行供電的。由于太陽光隨天氣變化差別很大,白天太陽光強(qiáng)時(shí),太陽能電池板給蓄電池充電;晚上蓄電池給負(fù)載供電。陰天時(shí),負(fù)載用電從蓄電池取得,當(dāng)蓄電池放電電壓降到最低允許限度時(shí),自動(dòng)轉(zhuǎn)為市電補(bǔ)給。系統(tǒng)工作時(shí),實(shí)時(shí)檢測太陽能電池板的輸出電壓、蓄電池的電壓,并根據(jù)各個(gè)電壓值的不同狀況,控制太陽能電池對(duì)蓄電池充電與否,并根據(jù)設(shè)定的路燈時(shí)控或光控方式,控制LED路燈是否點(diǎn)亮,以及點(diǎn)亮?xí)r供電方式在蓄電池和市電之間的合理切換。
如何判斷天氣的好壞?如何判斷是使用蓄電池供電還是采用市電供電?這就需要一個(gè)合理的控制切換裝置來實(shí)施,首先對(duì)電池的充電電壓和放電電壓做到及時(shí)跟蹤,及時(shí)判斷出太陽光線充足的日子里,在太陽落山后,蓄電池的蓄電情況:電壓和瓦上是否達(dá)到夜晚使用標(biāo)準(zhǔn)?另外,在太陽光線不足的日子里,也要及時(shí)準(zhǔn)確判斷出蓄電池充電情況:電壓和電流及功率等參數(shù),當(dāng)蓄電池供電電壓低到規(guī)定值時(shí),必須及時(shí)切換成市電供電,確保路燈夜間照明效果。
采用光電互補(bǔ)技術(shù),既能提高可靠性,又能降低成本,是目前解決太陽能LED路燈照明的最佳選擇,并根據(jù)LED路燈負(fù)載計(jì)算了蓄電池容量和太陽能電池板容量的匹配關(guān)系。
太陽能路燈控制器利用蓄電池放電率特性修正的準(zhǔn)確放電控制。放電終了電壓是由放電率曲線修正的控制點(diǎn),消除了單純的電壓控制過放的不準(zhǔn)確性,符合蓄電池固有的特性,即不同的放電率具有不同的終了電壓。采用串聯(lián)式PWM充電主電路,使充電回路的電壓損失較使用二極管的充電電路降低近一半,充電效率較非PWM高3%-6%,增加了用電時(shí)間。同時(shí)使用了晶振定時(shí)控制,定時(shí)控制精確。取消了電位器調(diào)整控制設(shè)定點(diǎn),而利用了Flash存儲(chǔ)器記錄各工作控制點(diǎn),使設(shè)置數(shù)字化,消除了因電位器震動(dòng)偏位、溫漂等使控制點(diǎn)出現(xiàn)誤差降低準(zhǔn)確性、可靠性的因素使用了數(shù)字LED顯示及設(shè)置,一鍵式操作即可完成所有設(shè)置,使用極其方便直觀。
大連綠島機(jī)電自動(dòng)化有限公司,自2009年至今在大連長興島國家經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)交流島社區(qū)陸續(xù)安裝了幾百臺(tái)普通太陽能路燈,近幾年陸續(xù)更換上百塊蓄電池,主要的問題還是蓄電池?zé)o法正常工作,部分農(nóng)村地區(qū),常年霧霾陰天,太陽能路燈緊靠太陽能極板已經(jīng)無法保證夜間的照明,經(jīng)過與當(dāng)?shù)刂鞴懿块T商議,對(duì)部分地區(qū)的太陽能路燈進(jìn)行改造,采用光能和電能互補(bǔ)供電模式,改造完成至今,原來太陽能極板沒有更換,增加了蓄電池電壓和電流檢測原件,根據(jù)電壓的和功率的大小,自動(dòng)切換太陽能和市電,無論是晴天還是陰天,夜晚的照明效果都得了改善,運(yùn)行至今,無一例更換。
本方案的提出是根據(jù)我們公司在多年太陽能路燈及市電路燈施工維護(hù)中,發(fā)現(xiàn)的一些問題,為此,提出自己的一些想法,相信會(huì)一定的指導(dǎo)意義。
傳統(tǒng)的太陽能LED控制器沒有考慮蓄電池壽命這個(gè)主要問題,對(duì)過度充電和過度放電沒有采用實(shí)時(shí)、有效的控制,特別是在陰天的時(shí)候主要靠蓄電池放電來保證照明,大大的增加了蓄電池的負(fù)擔(dān),同時(shí)又缺少檢測和保護(hù)環(huán)節(jié),降低了使用壽命,采用光能和電能相互補(bǔ)充的方式以及合理的控制蓄電池的過度使用問題,將在實(shí)際應(yīng)用中得到很好的推廣。
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