风光互补LED路灯控制器的设计.docx
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风光互补LED路灯控制器的设计
风光互补LED路灯控制器的设计
摘要
本文主要首先介绍了产生新能源的必要性及风能和太阳能快速发展的背景。
其次介绍了什么是风光互补及风光互补的技术原理、技术结构及技术优势和风光互补系统的组成、风光互补路灯的优势。
然后介绍了什么是风光互补控制器,风光互补控制器的特点,风光互补控制器的工作原理及风光互补路灯控制器的结构图和电路原理图。
关键词:
控制器,工作原理,路灯,风能,太阳能
1、绪论1
2、风光互补的概述1
、风光互补的技术原理2
、风光互补的技术构成2
、风光互补的技术优势2
、风光互补的典型案例3
3、风光互补系统3
、风光互补系统的组成3
、风光互补路灯的优势3
4、风光互补控制器5
、风光互补控制器的槪述5
、风光互补控制器的特点及功能5
、风光互补路灯控制器的结构图6
、风光互补控制器的原理图7
、风光互补控制器的工作原理7
总结11
致谢12
参考文献13
1、绪论
随着世界人口的持续增长和经济的不断发展,对于能源的需求日益增加,目前的能源消费结构中,煤炭、石油和天然气等化石燃料虽然仍占有很重要的地位,但是化石燃料的燃烧造成环境污染,致使全球气候变暖、冰山融化、海平面上升等自然灾害频繁发生和能源危机日益临近,新能源已经成为今后世界上的主要能源之一。
其中,风能、太阳能等洁净能源备受关注。
太阳能、风能作为未来的能源是一种非常理想的清洁能源。
近年来由于人们对能源、环境问题的日益关注,太阳能、风能的应用与普及越来越受到人们的重视。
若能合理地利用太阳能、风能将会为人类提供充足的能源。
对太阳能、风能技术而言,照明应用并非是其最主要的应用领域,也不是最能体现应用优势的领域,但就其作为能源的表现形式来说,太阳能、风能在照明领域的互补应用最直观。
而在当前技术水平下,太阳能、风能技术作为能源的高成本、低效率是不容回避的问题,特别是在单体照明应用中,如不与LED技术相结合,按照常规设计太阳能、风能照明系统,往往要面对系统变换效率低及经济效益不佳等问题。
LED因具有低能耗、直流工作等优势,成为配合风光互补路灯照明光源的理想产品。
就目前技术和政策而言,在我国最有希望快速普及应用太阳能、风能发电技术的领域,应是风光互补LED路灯照明工程。
LED是一种可将电能转变为光能的半导体发光器件,属于固态光源。
在通用照明领域,LED照明灯具有体积小、重量轻、方向性好、节能、寿命长、容易控制、耐受各种恶劣环境条件等优点,是典型的绿色照明光源。
尤其随着大功率白光LED的研发成功,使它在照明领域应用更加广泛。
LED作为新型固态绿色光源与风光互补发电技术结合应用于路灯领域,是可再生能源与高新固态绿色光源的结合,与其他电能变换技术和照明技术相比更加符合产业政策及推广应用的市场。
2、风光互补的概述
风光互补,是一套发电应用系统,该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机(将交流电转化为直流电)将发出的电能存储到蓄电池组中,当用户需要用电时,逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电,通过输电线路送到用户负载处。
是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。
其中,风光互补发电站是针对通信基站、微波站、边防哨所、边远牧区、无电户地区及海岛,在远离大电网,处于无电状态、人烟稀少,用电负荷低且交通不便的情况下,利用本地区充裕的风能、太阳能建设的一种经济实用性发电站。
、风光互补的技术原理
风光互补是一套发电应用系统,该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机(将交流电转化为直流电)将发出的电能存储到蓄电池组中,当用户需要用电时,逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电,通过输电线路送到用户负载处。
是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。
风光互补发电站采用风光互补发电系统,风光互补发电站系统主要由风力发电机、太阳能电池方阵、智能控制器、蓄电池组、多功能逆变器、电缆及支撑和辅助件等组成一个发电系统,将电力并网送入常规电网中。
夜间和阴雨天无阳光时由风能发电,晴天由太阳能发电,在既有风又有太阳的情况下两者同时发挥作用,实现了全天候的发电功能,比单用风机和太阳能更经济、科学、实用。
适用于道路照明、农业、牧业、种植、养殖业、旅游业、广告业、服务业、港口、山区、林区、铁路、石油、部队边防哨所、通讯中继站、公路和铁路信号站、地质勘探和野外考察工作站及其它用电不便地区。
、风光互补的技术构成
1.发电部分:
由1台或者几台风力发电机和太阳能电池板矩阵组成,完成风一电;光一电的转换,并且通过充电控制器与直流中心完成给蓄电池组自动充电的工作。
2.蓄电部分:
由多节蓄电池组成,完成系统的全部电能储备任务。
3.充电控制器及直流中心部分:
由风能和太阳能充电控制器、直流中心、控制柜、避雷器等组成。
完成系统各部分的连接、组合以及对于蓄电池组充电的自动控制。
4.供电部分:
由一台或者几台逆变电源组成,可把蓄电池中的直流电能变换成标准的220Y交流电能,供给各种用电器。
、风光互补的技术优势
风光互补发电系统由太阳能光电板、小型风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成,发电系统各部分容量的合理配置对保证发电系统的可靠性非常重要。
由于太阳能与风能的互补性强,风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。
同时,风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的,所以风光互补发电系统的造价可以降低,系统成本趋于合理。
、风光互补的典型案例
2009年中国兵器装备集团自主研制了一套具有国内先进水平的40千瓦风光互补示范发电站,风光互补发电站成功建成并投入运行。
该系统为兵器装备集团自主开发生产,拥有完全自主知识产权,除了实现风光互补发电,还具有以下三方面优势:
一是高精度实时跟踪太阳位置,使光伏系统日发电量比传统的固定式系统提高了30%以上;二是自主研制的并网逆变器技术水平先进,部分指标达到国际领先水平,确保发电站可靠高效运行;三是采用了风光合一的调度与控制系统,实现了柔性并网发电,减少对电网的冲击。
这标志着兵器装备集团成功进入风力发电新能源领域,并同时拥有了太阳能、风能两大绿色能源产业,为两大绿色能源产业找到了一个结合点,对兵器装备集团进入国内外风光合一发电市场打下了坚实基础。
3、风光互补系统
、风光互补系统的组成
风光互补路灯系统完全利用风力和太阳光能为路灯供电,无需外接市电网。
系统兼具风能和太阳能产品的双重优点,由风力和太阳能协同发电,电能储存于蓄电池中,自动感应外界光线变化,无需人工操作。
主要适用于道路供电以及景观照明灯。
风光互补路灯系统主要由风力发电机、太阳能电池板、风光互补路灯控制器、风光互补专用蓄电池与LED路灯光源几个主要部件和灯杆,太阳能电池板支架等相关配件组合而成,利用风能和太阳能环保能源作为动力的新型节能路灯系统。
风力发电机与太阳能电池板,充分利用风力和太阳能资源,为路灯系统提供源源不断的能源。
当夜幕降临时,路灯控制器向LED光源发出亮灯指令,LED风光互补路灯光源通过蓄电池所储存的电能自动点亮,当LED风光光源亮灯时间到达控制器预先设定的时间丄ED光源自动熄灭,由充电到亮灯到最后关灯,整个过程完全由风光互补路灯控制器自动完成,无需人工干预。
、风光互补路灯的优势
传统的风能或太阳能单一发电系统会造成我国的大部分地区在特定的时候就会出现能源部够用的枯竭,而如果采用风光互补就可以解决单一能源的不足。
了解了大部分城市,我国在风光互补的路灯上面运用的几乎没有,现在路灯已经成为我们城市建设的必不可少的设施,然而我国目前所用的绝大多数都是单一的传统供给电能。
城市的发展,道路的建设,路灯的架设,这是多么庞大的能源消耗,在这个能源短缺的时代,怎能如此消耗寻去新的措施减少能源的消耗但又不能影响城市的发展,就要寻找能够代替的能源,这也成为我所写的课题的重要关键所在,根据上述的介绍也能初步了解了风光互补能源的利用,既不浪费大量的能源消耗,又不污染环境的风光互补新型路灯就成为我们新型城市的环保低碳生活的大势所需。
风电和光电系统都存在一个共同的缺陷,就是资源的不确定性导致发电与用电负荷的不平衡,风电和光电系统都必须通过蓄电池储能才能稳定供电,但每天的发电量受天气的影响很大,会导致系统的蓄电池组长期处于亏电状态,这也是引起蓄电池组使用寿命降低的主要原因。
风光互补发电系统可以根据用户的用电负荷情况和资源条件进行系统容量的合理配置,即可保证系统供电的可靠性,又可降低发电系统的造价。
无论是怎样的环境和怎样的用电要求,风光互补发电系统都可作出最优化的系统设计方案来满足用户的要求。
应该说,风光互补发电系统是最合理的独立电源系统。
目前,推广风光互补发电系统的最大障碍是小型风力发电机的可靠性问题。
风光互补LED路灯与传统路灯相比,LED风光互补路灯具备以下优势:
日夜发电、智能控制、节能减排、独立发电、安装简单、符合节能型社会的发展方向。
节能减排,集约环保,无后期大量电费支出。
资源节约型和环境友好型社会正成为大势所趋。
对比传统路灯,风光互补路灯以自然中可再生的太阳能和风能为原料,不消耗任何燃料,间接将排放空气中的污染降低为零。
长久下来,对环境的保护不言而喻,同时也免除了后期大量电费支出的成本。
免除电缆铺线工程,无需大量供电设施建设。
市电照明工程作业程序复杂,缆沟开挖、敷设暗管、管内穿线、回填等基础工程,需要大量人工;同时,变压器、配电柜、配电板等大批量电气设备,也要耗费大量财力。
风光互补路灯则不会,每个路灯都是单独个体,无需铺缆,无需大批量电气设备,省人力又省财力。
个别损坏不影响全局,不受大面积停电影响。
由于常规路灯是电缆连接,很可能会因为个体的问题,而影响整个供电系统;风光互补发电路灯则不会出现这种情况。
分布式独立发电系统,个别损坏不会影响其他路灯的正常运行,即使遇到大面积停电,亦不会影响照明,不可控制损失因此大幅降低。
节约大量电缆开销,更免受电缆被盗的损失。
电网普及不到的偏远地区安装路灯,架线安装成本高,并会有严重的偷盗现象。
一旦偷盗,影响整个电力输出,损失巨大。
使用风光互补路灯则不会有此顾虑,每个路灯独立,免去电缆连接,即使发生偷盗现象也不会影响其他路灯的正常运作,将损失降到最低。
智能控制,免除人工操作,施工简单,维护方便。
风光互补路灯由智能控制器控制,可分为时控、光控二种自动控制方式,兼具安全性和经济性;自身独立一体的供电系统,不受大面积电路施工干扰,工序简单,工期短,维护更加方便。
4、风光互补控制器
、风光互补控制器的概述
风光互补控制器是专门为风能、太阳能发电系统设计的;集风能控制、太阳能于一体的智能型控制器。
充分利用风能和光能资源发电,可减少采用单一能源可能造成的电力供应不足或不平衡的情况。
设备不仅能够高效率地转化风力发电机和太阳能电池板所发出的电能对蓄电池进行充电,而且还提供了强大的控制功能。
风光互补路灯控制器,风光互补路灯系统内最主要的部件,起着对其它部件发号师令与协同工作的主要作用,尚能系列风光互补控制器,集光控亮灯,时控关灯,自动功率跟踪,自动泄荷,过充过放保护功能于一身,性能稳定可靠,得到客户的一致好评。
太阳能电池板采用目前转换率最高的单晶硅太阳能电池板,大大提升了太阳能的发电效能,有效改善了当风资源不足的情况下,太阳能电池板因转换率不足,导致充电不足,无法保证灯正常亮灯的问题。
尚能风光互补路灯采用高性能大容量免维护铅酸电池,为风光互补路灯提供充足的电能,保证了阴雨天时LED风光互补路灯光源的亮灯时间,大大提升了系统的稳定性。
、风光互补控制器的特点及功能
采用先进的\IPPT功率跟踪技术,可电脑远程监控,软件升级和参数设置,时控模式下自动学
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