[實用新型]一種集中儲能式太陽能LED路燈系統

有效

• 申請號: 201420523760.6
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN204062816U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 袁建華;代春燕
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: F21S9/03
• 分類號: F21S9/03;F21V23/00;H05B37/02;F21W131/103;F21Y101/02
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

技術領域

本實用新型一種集中儲能式太陽能LED路燈系統，涉及太陽能光伏應用領域。

背景技術

太陽能是安全可靠、方便靈活的可再生清潔能源，太陽能光伏技術的應用規模和范圍在迅速擴大，在太空、交通、照明、通信中應用及其廣泛。太陽能LED路燈是一種利用太陽能作為能源的燈，只要陽光充足就可以就地安裝，不必遠距離連接公共電網，十分方便，已經開始大量推廣，是目前太陽能光伏發電技術應用最多的領域之一。太陽能路燈主要由太陽能電池組件部分（包括支架）、LED燈頭、控制器、鉛酸蓄電池組和燈桿幾部分構成。太陽能LED路燈的工作原理是白天太陽能路燈在控制器控制下，太陽電池板經過太陽光的照射，吸收太陽光轉換成電能，白天光伏組件向鉛酸蓄電池組充電，晚上鉛酸蓄電池組提供電力給LED燈供電，實現照明功能。控制器確保鉛酸蓄電池組不因過充或過放而被損壞，同時具備光控、時控、溫度補償及防雷、反極性保護等功能。

太陽能LED路燈是集光、電、機械控制等技術為一體化的藝術品，要與周圍的環境相統一協調，要考慮其外形美觀、結構合理，同時還要恰當確定太陽能電池組件、鉛酸蓄電池組的容量及負載功率的大小，以保證系統可靠地工作，達到最好的經濟效益。目前，現有的太陽能LED路燈采用的是單燈獨立儲能供電模式，即每一盞路燈分別配備一組鉛酸蓄電池進行儲能供電。實際上，在太陽能LED路燈系統中，光伏電池組件的壽命約為20年，LED燈頭的平均壽命能達到10年，而鉛酸蓄電池組實際壽命一般只有2-3年的壽命，鉛酸蓄電池組的壽命相比系統其它部件要短的多。

太陽能LED路燈在安裝過程中，燈桿之間的距離同路的寬度和地理位置等因素有關，大致設為30米左右，目前道路太陽能LED路燈系統采用單燈獨立儲能供電模式的。鉛酸蓄電池組因體積、重量等原因一般采取就近安放在路燈地下，然后使用導線外接控制器。道路路燈系統每隔30米左右就需要在燈桿下挖砌一個水泥防水槽專門用來安置鉛酸蓄電池組，由于鉛酸蓄電池組經常需要維護，壽命相對較短，以及埋于地下的特殊安裝形式，都給太陽能LED路燈的基本維護和故障檢修造成了較大影響，從而增加了維護成本。

針對以上問題，本實用新型提出使用太陽能LED路燈系統集中儲能供電模式來替代單燈獨立儲能供電模式的解決方案。以下主要對城鎮街道太陽能LED路燈系統如何實施集中儲能供電模式進行簡要說明：城鎮街道主要道路的長度一般為8-12km，燈桿之間的距離大致在30米左右，因此一條主要道路大致擁有533-800盞的路燈。

若把這些路燈儲能裝置——鉛酸蓄電池組全部進行集中儲能，則所需集中儲能鉛酸蓄電池組的容量非常大。

實際太陽能LED路燈產品設計中，為確保儲能和供電的可靠性，一般每盞太陽能LED路燈所需儲能元件的容量為12V，38-150AH。鉛酸蓄電池組產品都按一定標稱容量來進行批量生產，在太陽能LED路燈系統中常用閥控式密封鉛酸蓄電池容量的規格為12V，100AH，而負載電壓一般為24V，所以對于采用單燈獨立儲能供電模式時通常使用兩臺12V，100AH的鉛酸蓄電池串聯使用給負載供電。不同廠家生產的蓄電池在外觀設計和尺寸大小上有所不同，但尺寸差異不大，以“奧特多”閥控密封式鉛酸電池為例，對于12V，100AH型號的蓄電池其尺寸為335*172*214mm。

在對集中儲能的太陽能LED路燈數量進行確定時，需要考慮以下幾個因素。第一，鉛酸蓄電池組的并聯數目。參與集中儲能的太陽能LED路燈數量越多，所需的儲能鉛酸蓄電池組的容量越大，而鉛酸蓄電池組的并聯數目不宜太多，是為了盡量減少鉛酸蓄電池組之間的不平衡造成的影響。第二，輸電距離。太陽能LED路燈系統工作條件為低壓直流電，加之LED光源節能高效，供電電流不大，采用普通的輸電線便能可靠實現能量傳遞，線路造價較低，有利于太陽能LED路燈的集中儲能設計。但當輸電距離過大時，用于集中儲能設計的蓄電線路的傳輸成本是不能被忽略的，因此不宜將相距很遠的太陽能LED路燈進行集中儲能。第三，蓄電池安裝空間。對鉛酸蓄電池進行集中設計時，為了安裝與維護的方便可以建設蓄電池房來安放蓄電池從而代替將蓄電池埋于地下的方式。受地理環境限制，蓄電池房的體積不宜過大。

發明內容

本實用新型提供一種集中儲能式太陽能LED路燈系統，在不增加總的設計成本的基礎上，對太陽能LED路燈分段進行集中儲能，并對該段系統采用集中控制器，實現能量合理分配。既有利于減小鉛酸蓄電池組更換難度，方便施工，又提高能量的利用率。