專利名稱：一種利用太陽能光伏系統(tǒng)供電的城市照明和應(yīng)急系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用太陽能光伏供電的照明和應(yīng)急系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
以化石能源為主的能源體系是不可持續(xù)的，化石能源資源已開始枯竭，并且大規(guī)模利用已造成嚴重的環(huán)境問題。隨著我國城鎮(zhèn)化和工業(yè)化進程的加快，電力消費和需求也會快速增加，必須加快可再生能源在城市的規(guī)模化發(fā)展和本地消納。太陽能光伏路燈已在多個城市的照明系統(tǒng)中得以應(yīng)用。但是，目前應(yīng)用的太陽能路燈均為獨立的供電系統(tǒng)，即每盞路燈均配備太陽能光伏電池組件和儲能用蓄電池。為了保證光伏路燈在連續(xù)陰雨天也能提供照明，太陽能光伏電池組件和蓄電池都設(shè)計了 2-3倍的冗余量，從而增加了成本；并且，當蓄電池滿充后，光伏組件發(fā)出的電力就不再充電，造成了設(shè)備利用率低和可再生能源電力的浪費；此外，存儲于蓄電池中的多余電力也無其他用途，僅用于提高夜間照明。本發(fā)明是一種集中發(fā)電、集中儲能、統(tǒng)一配電的城市照明和應(yīng)急系統(tǒng)，即將分散的光伏組件集中在一起構(gòu)成小型光伏電站，通過控制調(diào)度中心的智能化管理將電能存儲于集中的蓄電池組中，夜間為城市提供照明用電。同時，該系統(tǒng)還可實現(xiàn)與大電網(wǎng)的雙向調(diào)節(jié)功能，即當太陽能光伏電力為蓄電池組充電至飽和滿充時，其余的光伏電力可以進行并網(wǎng)輸出，這樣不僅提高了光伏發(fā)電的利用率，而且集中式的充放電管理能夠大大增加蓄電池組的使用壽命；當太陽能光伏系統(tǒng)和儲能蓄電池無法提供電能時，可從電網(wǎng)取電。其次，集中管理的蓄電池組還能夠作為可靠的應(yīng)急電源，在特殊時期保障線路沿線重要負載的應(yīng)急電力需求。專利CN 201496869U提出了一種光伏和市電互補的路燈，由太陽能電池組件、光伏市電控制器、儲能蓄電池和照明燈具構(gòu)成。專利CN 201(^8361Y提出一種高效非逆變的太陽能光伏供電的路燈系統(tǒng)，由市電供電體系、太陽能光伏電池板、蓄電池和路燈構(gòu)成。專利CN 201518421U提出了一種太陽能光伏供電系統(tǒng)，由太陽能光伏陣列產(chǎn)生的電力經(jīng)過蓄電池管理系統(tǒng)與蓄電池組相連接，通過微網(wǎng)控制器和并網(wǎng)控制裝置后接入市電網(wǎng)，構(gòu)成光伏發(fā)電系統(tǒng)獨立運行供電與并網(wǎng)發(fā)電的微型電網(wǎng)系統(tǒng)，為負載提供電能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種既能獨立供電，又能并網(wǎng)輸出，光伏供電系統(tǒng)和大電網(wǎng)互補的城市照明系統(tǒng)，在滿足城市照明用電需求的同時，還可滿足城市應(yīng)急體系的用電需求。所述利用太陽能光伏系統(tǒng)供電的城市照明和應(yīng)急系統(tǒng)，由太陽能光伏電池陣列、 城市照明系統(tǒng)、控制調(diào)度中心、蓄電池組、應(yīng)急負載和后備電源組成，控制調(diào)度中心可實現(xiàn)多種功能，具有光伏配電、交直流控制、并網(wǎng)控制、蓄電池管理、路燈控制、應(yīng)急系統(tǒng)控制、計
量管理等功能。
太陽能光伏電池陣列由電纜連接到控制調(diào)度中心的光伏配電系統(tǒng)，一路經(jīng)過交直流控制系統(tǒng)和蓄電池管理系統(tǒng)連接；一路經(jīng)過并網(wǎng)控制系統(tǒng)和計量系統(tǒng)與大電網(wǎng)相連接。 蓄電池組與蓄電池管理系統(tǒng)相連接，實現(xiàn)電能的充放電控制和電池狀態(tài)監(jiān)測的功能。城市照明系統(tǒng)和照明控制系統(tǒng)相連接，當蓄電池組能提供電能時，照明控制系統(tǒng)與蓄電池管理系統(tǒng)連接；當蓄電池組無法提供電能時，照明控制系統(tǒng)通過交直流控制系統(tǒng)從大電網(wǎng)取得電能。應(yīng)急負載和后備電源與應(yīng)急控制系統(tǒng)相連接，當蓄電池組能為應(yīng)急負載提供電能時， 應(yīng)急控制系統(tǒng)通過蓄電池管理系統(tǒng)取得電能；當蓄電池組無法提供電能時，后備電源啟動通過應(yīng)急控制系統(tǒng)為應(yīng)急負載供電。白天，太陽能光伏電池陣列產(chǎn)生的綠色電力由電纜連接到控制調(diào)度中心的光伏配電系統(tǒng)，經(jīng)過交直流控制系統(tǒng)和蓄電池管理系統(tǒng)與蓄電池組連接，為蓄電池充電；當太陽能光伏電池陣列發(fā)電有富余時，通過交直流控制系統(tǒng)和并網(wǎng)控制系統(tǒng)，將直流電轉(zhuǎn)化為電壓、 頻率轉(zhuǎn)換成符合要求的交流電，經(jīng)由計量系統(tǒng)送入大電網(wǎng)。夜晚，蓄電池組釋放電能為城市照明系統(tǒng)供電；當連續(xù)遭遇多日陰雨或其他特殊情況，蓄電池所儲電力不足以提供夜間照明時，大電網(wǎng)可通過計量系統(tǒng)、并網(wǎng)控制系統(tǒng)和交直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，為蓄電池組和城市照明系統(tǒng)供電，實現(xiàn)負載的不間斷供電。當遭遇特殊情況如需要啟動應(yīng)急供電系統(tǒng)時，大電網(wǎng)已不能提供電能，太陽能光伏電池陣列可在白天向應(yīng)急負載和蓄電池組供電；夜晚，蓄電池組可通過蓄電池管理系統(tǒng)和應(yīng)急控制系統(tǒng)向重要的應(yīng)急負載提供電能；本發(fā)明中還設(shè)計有后備電源，可在太陽能光伏供電系統(tǒng)和蓄電池組無法提供電能的時候滿足應(yīng)急負載的用電需求。與傳統(tǒng)太陽能路燈相比，本發(fā)明可實現(xiàn)綠色電力在城市照明系統(tǒng)中的最大化應(yīng)用，不僅節(jié)約了化石能源的消耗，保護了環(huán)境，同時提高了光伏發(fā)電系統(tǒng)的利用效率，并兼具應(yīng)急保障功能。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明利用太陽能光伏供電的城市照明和應(yīng)急系統(tǒng)將照明系統(tǒng)和應(yīng)急系統(tǒng)與可再生能源有效的結(jié)合起來，可實現(xiàn)綠色電力的最大化和經(jīng)濟化應(yīng)用。并且，本發(fā)明將分散的光伏組件集中在一起構(gòu)成小型光伏電站，實現(xiàn)光伏組件的集中化管理。再次，控制調(diào)度中心的智能化管理可具備太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)管理、并網(wǎng)控制、蓄電池管理、路燈和應(yīng)急系統(tǒng)管理、孤島運行和管理等多種功能。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1太陽能光伏電池陣列，2蓄電池組，3城市照明系統(tǒng)，4應(yīng)急負載，5后備電源，6控制調(diào)度中心，7大電網(wǎng)，8光伏配電系統(tǒng)，9交直流控制系統(tǒng)，10蓄電池管理系統(tǒng)，11 照明控制系統(tǒng)，12應(yīng)急控制系統(tǒng)，13并網(wǎng)控制系統(tǒng)，14計量系統(tǒng)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明如圖1所示，太陽能光伏電池陣列1產(chǎn)生的電力由電纜連接到控制調(diào)度中心6的光伏配電系統(tǒng)8，一路經(jīng)過交直流控制系統(tǒng)9和蓄電池管理系統(tǒng)10與蓄電池組2相連接，為蓄電池組2進行充電，蓄電池管理系統(tǒng)10具有控制過充過放和電池狀態(tài)監(jiān)測的功能。當蓄電池組2達到滿充狀態(tài)時，光伏電池陣列1產(chǎn)生的電力將經(jīng)由光伏配電系統(tǒng)8、交直流控制系統(tǒng)9、并網(wǎng)控制系統(tǒng)13和計量系統(tǒng)14，將直流電轉(zhuǎn)化為電壓、頻率轉(zhuǎn)換成符合并網(wǎng)要求的綠色電力送至大電網(wǎng)7。另一路經(jīng)并網(wǎng)控制系統(tǒng)13和計量系統(tǒng)14與大電網(wǎng)7連接；照明控制系統(tǒng)11與蓄電池管理系統(tǒng)10和交直流控制系統(tǒng)9連接為城市照明系統(tǒng)3供電；后備電源5和蓄電池管理系統(tǒng)10與應(yīng)急控制系統(tǒng)12連接，為應(yīng)急負載4提供電能。由于太陽能光伏電池陣列1的特性，無光照時不能產(chǎn)生電能。而城市照明系統(tǒng)則需要在晚間提供照明，則蓄電池組2釋放電能為城市照明系統(tǒng)3供電；當蓄電池組2所儲電力不足以提供城市照明系統(tǒng)3的夜間照明時，大電網(wǎng)7可通過計量系統(tǒng)14、并網(wǎng)控制系統(tǒng) 13和交直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)9，為城市照明系統(tǒng)3和蓄電池組2供電。當遭遇特殊情況需要啟動應(yīng)急供電系統(tǒng)時，太陽能光伏電池陣列1和蓄電池組2 可通過蓄電池管理系統(tǒng)10和應(yīng)急控制系統(tǒng)12向重要的應(yīng)急負載4提供電能。當太陽能光伏電池陣列1和蓄電池組2無法為應(yīng)急負載4提供電能時，后備電源5可經(jīng)由應(yīng)急控制系統(tǒng)12為應(yīng)急負載4提供電能。
權(quán)利要求
1.一種利用太陽能光伏系統(tǒng)供電的城市照明和應(yīng)急系統(tǒng)，其特征是，由太陽能光伏電池陣列(1)、城市照明系統(tǒng)(3)、控制調(diào)度中心(6)、蓄電池組O)、應(yīng)急負載(4)和后備電源(5)組成；控制調(diào)度中心(6)由光伏配電系統(tǒng)(8)、交直流控制系統(tǒng)(9)、并網(wǎng)控制系統(tǒng) (13)、蓄電池管理系統(tǒng)(10)、照明控制系統(tǒng)(11)、應(yīng)急控制系統(tǒng)(12)和計量系統(tǒng)(14)組成；太陽能光伏電池陣列⑴由電纜連接到控制調(diào)度中心(6)內(nèi)的光伏配電系統(tǒng)(8)，一路經(jīng)交直流控制系統(tǒng)(9)和蓄電池管理系統(tǒng)(10)連接，為蓄電池組(2)充電；另一路經(jīng)并網(wǎng)控制系統(tǒng)(13)和計量系統(tǒng)(14)與大電網(wǎng)(7)連接；照明控制系統(tǒng)(11)與蓄電池管理系統(tǒng) (10)和交直流控制系統(tǒng)(9)連接為城市照明系統(tǒng)(3)供電；后備電源(5)和蓄電池管理系統(tǒng)(10)與應(yīng)急控制系統(tǒng)(12)連接為應(yīng)急負載(4)提供電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用太陽能光伏系統(tǒng)供電的城市照明和應(yīng)急系統(tǒng)，其特征是，優(yōu)先利用太陽能光伏電池陣列(1)產(chǎn)生的綠色電力，為城市照明系統(tǒng)C3)和蓄電池組 ⑵充電，同時富余電力通過交直流控制系統(tǒng)(9)、并網(wǎng)控制系統(tǒng)(13)和計量系統(tǒng)(14)送入大電網(wǎng)(7)；當蓄電池組(2)所儲電力不能滿足城市照明系統(tǒng)(3)的要求時，大電網(wǎng)(7) 可通過計量系統(tǒng)(14)、并網(wǎng)控制系統(tǒng)(13)和交直流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(9)為城市照明系統(tǒng)(3)和蓄電池組O)實現(xiàn)不間斷供電。
全文摘要
一種利用太陽能光伏系統(tǒng)供電的城市照明和應(yīng)急系統(tǒng)，由太陽能光伏電池陣列(1)、城市照明系統(tǒng)(3)、控制調(diào)度中心(6)、蓄電池組(2)、應(yīng)急負載(4)和后備電源(5)組成?？刂普{(diào)度中心具備光伏發(fā)電系統(tǒng)配電管理、交直流控制、并網(wǎng)控制、蓄電池管理、照明控制、應(yīng)急系統(tǒng)控制和計量等多種功能。這種光伏供電系統(tǒng)和大電網(wǎng)互補的城市照明系統(tǒng)，其中的光伏發(fā)電系統(tǒng)既能為城市照明系統(tǒng)獨立供電、又可實現(xiàn)并網(wǎng)輸出，提高了光伏發(fā)電系統(tǒng)的利用率；城市照明系統(tǒng)可從光伏發(fā)電系統(tǒng)和大電網(wǎng)取電；集中式的充放電管理可增加蓄電池的使用壽命。同時，太陽能光伏系統(tǒng)、蓄電池組和后備電源還能夠在特殊時期作為城市重要負載的應(yīng)急供電系統(tǒng)。
文檔編號F21S9/03GK102313237SQ201110235329
公開日2012年1月11日 申請日期2011年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月16日
發(fā)明者劉鑫, 尚永紅, 馬勝紅 申請人:中國科學院電工研究所