[发明专利]一种利用太阳能光伏系统供电的城市照明和应急系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用太阳能光伏供电的照明和应急系统。

背景技术

以化石能源为主的能源体系是不可持续的，化石能源资源已开始枯竭，并且大规模利用已造成严重的环境问题。随着我国城镇化和工业化进程的加快，电力消费和需求也会快速增加，必须加快可再生能源在城市的规模化发展和本地消纳。

太阳能光伏路灯已在多个城市的照明系统中得以应用。但是，目前应用的太阳能路灯均为独立的供电系统，即每盏路灯均配备太阳能光伏电池组件和储能用蓄电池。为了保证光伏路灯在连续阴雨天也能提供照明，太阳能光伏电池组件和蓄电池都设计了2-3倍的冗余量，从而增加了成本；并且，当蓄电池满充后，光伏组件发出的电力就不再充电，造成了设备利用率低和可再生能源电力的浪费；此外，存储于蓄电池中的多余电力也无其他用途，仅用于提高夜间照明。

本发明是一种集中发电、集中储能、统一配电的城市照明和应急系统，即将分散的光伏组件集中在一起构成小型光伏电站，通过控制调度中心的智能化管理将电能存储于集中的蓄电池组中，夜间为城市提供照明用电。同时，该系统还可实现与大电网的双向调节功能，即当太阳能光伏电力为蓄电池组充电至饱和满充时，其余的光伏电力可以进行并网输出，这样不仅提高了光伏发电的利用率，而且集中式的充放电管理能够大大增加蓄电池组的使用寿命；当太阳能光伏系统和储能蓄电池无法提供电能时，可从电网取电。其次，集中管理的蓄电池组还能够作为可靠的应急电源，在特殊时期保障线路沿线重要负载的应急电力需求。

专利CN 201496869U提出了一种光伏和市电互补的路灯，由太阳能电池组件、光伏市电控制器、储能蓄电池和照明灯具构成。专利CN 201028361Y提出一种高效非逆变的太阳能光伏供电的路灯系统，由市电供电体系、太阳能光伏电池板、蓄电池和路灯构成。专利CN 201518421U提出了一种太阳能光伏供电系统，由太阳能光伏阵列产生的电力经过蓄电池管理系统与蓄电池组相连接，通过微网控制器和并网控制装置后接入市电网，构成光伏发电系统独立运行供电与并网发电的微型电网系统，为负载提供电能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种既能独立供电，又能并网输出，光伏供电系统和大电网互补的城市照明系统，在满足城市照明用电需求的同时，还可满足城市应急体系的用电需求。

所述利用太阳能光伏系统供电的城市照明和应急系统，由太阳能光伏电池阵列、城市照明系统、控制调度中心、蓄电池组、应急负载和后备电源组成，控制调度中心可实现多种功能，具有光伏配电、交直流控制、并网控制、蓄电池管理、路灯控制、应急系统控制、计量管理等功能。

太阳能光伏电池阵列由电缆连接到控制调度中心的光伏配电系统，一路经过交直流控制系统和蓄电池管理系统连接；一路经过并网控制系统和计量系统与大电网相连接。蓄电池组与蓄电池管理系统相连接，实现电能的充放电控制和电池状态监测的功能。城市照明系统和照明控制系统相连接，当蓄电池组能提供电能时，照明控制系统与蓄电池管理系统连接；当蓄电池组无法提供电能时，照明控制系统通过交直流控制系统从大电网取得电能。应急负载和后备电源与应急控制系统相连接，当蓄电池组能为应急负载提供电能时，应急控制系统通过蓄电池管理系统取得电能；当蓄电池组无法提供电能时，后备电源启动通过应急控制系统为应急负载供电。

白天，太阳能光伏电池阵列产生的绿色电力由电缆连接到控制调度中心的光伏配电系统，经过交直流控制系统和蓄电池管理系统与蓄电池组连接，为蓄电池充电；当太阳能光伏电池阵列发电有富余时，通过交直流控制系统和并网控制系统，将直流电转化为电压、频率转换成符合要求的交流电，经由计量系统送入大电网。

夜晚，蓄电池组释放电能为城市照明系统供电；当连续遭遇多日阴雨或其他特殊情况，蓄电池所储电力不足以提供夜间照明时，大电网可通过计量系统、并网控制系统和交直流转换系统，为蓄电池组和城市照明系统供电，实现负载的不间断供电。

当遭遇特殊情况如需要启动应急供电系统时，大电网已不能提供电能，太阳能光伏电池阵列可在白天向应急负载和蓄电池组供电；夜晚，蓄电池组可通过蓄电池管理系统和应急控制系统向重要的应急负载提供电能；本发明中还设计有后备电源，可在太阳能光伏供电系统和蓄电池组无法提供电能的时候满足应急负载的用电需求。