登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
关键字:光伏照明 能量 管理照明
1 引言
目前,国内外在照明title=“光伏照明”光伏照明领域的研究仍局限于组件配合和状态控制等基本功能实现,而对光伏照明系统中的MPPT算法和蓄电池能量管理控制研究不够深入;另外,现有光伏照明系统大都采用节能灯等作为光源,照度不能满足交通照明等场合需求。因此,基于高强度气体放电灯的光伏路灯照明系统具有广阔的应用前景。
在独立光伏照明系统中,主要的问题是如何提高太阳能电池工作效率,以及如何尽可能地延长蓄电池寿命。针对以上问题,本文提出了一种用于独立光伏照明系统中的能量管理策略。该能量管理策略结合MPPT算法和分段式的蓄电池充电方法,实现了独立光伏照明系统的优化控制,在提高系统效率的同时,可以有效延长蓄电池的工作年限。在此独立光伏照明系统中,为了配合高压气体放电灯的稳定工作,设置了一个直流升压电路和一个高频逆变电路。配合镇流、启辉电路,250W高压气体放电灯能在高频电源下稳定工作,为照明提供了稳定、高转换效率的电光源,可以满足道路交通照明等的要求。
2 独立光伏照明系统的组成
与其它光伏照明系统相比,此系统一个主要的特点是采用250W高压钠灯作为光源。高压钠灯是第3代绿色照明节能光源,它具有发光效率高、耗电少、寿命长以及透雾能力强等优点,是太阳能照明系统实现功能性照明的理想光源。系统还包括300pW太阳能电池,3块串联的100Ah全封闭免维护铅酸蓄电池和系统控制器。控制器由充电控制和高压钠灯供电电路组成。如图1所示。
太阳能电池是光伏照明系统的输入电源,为整个系统提供照明和控制所需电能。在白天光照条件下,太阳能电池将所接收的光能转换为电能,经充电电路对蓄电池充电;天黑后,太阳能电池停止工作,输出端开路,蓄电池将储存的化学能转换成电能输出到照明负载。智能控制器的电源由蓄电池供给。系统各部分容量的选取配合,需要综合考虑成本、效率和可靠性。太阳能电池是整个系统中最昂贵的部分,它的容量选取影响着整个系统的成本。
相比较而言,蓄电池价格较为低廉,因此可以选取较大容量的蓄电池,尽可能充分利用太阳能电池所发出的功率。另外,在与照明负载配合时,应该考虑到连续阴天的情况,对系统容量留出一定裕度。
3 太阳能最大功率点跟踪
在太阳能发电应用领域中尽可能地提高太阳能电池板的输出功率一直是研究的热点。太阳能电池输出特性为非线性,而且受光照强度和环境温度影响。如图2所示,太阳能电池在任何时刻都存在一个最大功率输出的工作点,而且随着光照强度和温度的变化而变化。为了能够让太阳能电池在供电系统中充分发挥它的光电转换能力,就需要实时控制太阳能电池的工作点以获得最大的功率输出。
快充阶段,由于蓄电池的电流接受能力大于太阳能电池经充电电路后的输出能力。因此,可以只考虑如何实现太阳能电池的最大功率输出。在独立光伏照明系统中实现了太阳能电池最大功率点的跟踪。
先对太阳能电池的输出电压V和电流I进行连续的采样,并将每次采样的一组电压电流数据相乘折合成功率值P,然后减掉上一次采样得到的功率值,即为功率差分值。当功率达到最大值时满足式:
令DI=VI,DV=-IV,则当DV=DI时,即可近似认为达到最大功率点,这样就构成了最大功率点跟踪的一阶差分算法。
如果:
说明太阳能电池阵列输出功率为电压增加方向;
如果:
说明太阳能电池阵列输出功率为电压减少的方向。
4 蓄电池充电策略
4.1 概述
蓄电池的容量和寿命是蓄电池的重要参数,它们受充电方法影响很大。在独立光伏照明系统中,由于太阳能电池本身的非线性以及其输出受到光强和温度的影响,传统充电方法如恒流充电法不再适用。系统中不再仅仅关心蓄电池的充电速度;取而代之的是如何在充电的过程中既能最大限度地利用太阳能电池,又能合理地实现充电的最小损耗和蓄电池的最长寿命。在这套光伏系统中采用的策略就是以太阳能电池电压、电流和蓄电池电压、电流、容量同时作为变量和对象的综合控制策略。
蓄电池的使用,归根结底是如何利用蓄电池的充放电特性。有效、科学地使用蓄电池,对提高蓄电池的使用效率、延长蓄电池的使用寿命,起着非常关键的作用。
4.2 蓄电池分段式充电方法
对于一个蓄电池而言,选择适当的充电方法,不只可以延长蓄电池的使用寿命,而且还可以提高充电效率。这就需要准确判断蓄电池的充电状态从而选取充电电路的工作状态。控制器使用的充电电路采取了快充、过充、浮充3个阶段的充电方法:
(1) 快充阶段:在快充阶段,充电电路的输出等效于电流源。电流源的输出电流根据蓄电池的充电状态确定,为蓄电池最大可接受电流IMAX。充电过程中,电路检测蓄电池端电压。当蓄电池端电压上升到转换门限值后,充电电路转到过充阶段。
(2) 过充阶段:在过充阶段,充电电路对蓄电池提供一个较高电压Voc,同时检测充电电流。当充电电流降到低于转换门限值Ioct时,认为蓄电池电量已充满,充电电路转到浮充阶段。
(3) 浮充阶段:在浮充阶段,充电电流给蓄电池提供一个精确的、具有温度补偿功能的浮充电压VF。
4.3 浮充电压温度补偿
蓄电池在充满电后,保持电量的最好方法就是加一个恒定电压到蓄电池上。这对充电电路提出了提供合适浮充电压的要求。浮充电压值既要足够大,能补偿蓄电池的自放电电流;又不能太大,以免导致蓄电池内部因过充而发生化学成分的分解。在适当的浮充状态下,全封闭免维护铅酸蓄电池能够稳定工作6~10年。而浮充电压即使只有5%的偏差,也会使蓄电池的寿命减半。
必须考虑的是,铅酸蓄电池的电压特性具有明显的负温度系数,2V的电池约为-4.0mV/℃。也就是说,一个在25℃能够正常工作的充电器,在0℃时就不能提供和保持足够的电量;而在50℃时这个充电器会导致严重的过充。合理考虑温度变化范围,充电器应该根据蓄电池的温度系数给予某种形式的补偿。实际中利用式(2)来确定浮充电压VF。其中VF0和T0分别为基准点的电压和温度值,C为电压温度系数:
控制器中,由单片机和检测电路组成的充电控制电路有效地满足了以上要求。它同时检测充电电压、充电电流和蓄电池温度,根据蓄电池状态可以提供3种充电状态还包括有充电状态下的过流、过充保护,浮充状态下的温度补偿等功能。可以使蓄电池的寿命得到最大限度的延长。
5 控制器硬件拓扑设计
5.1 充电电路硬件设计
为实现上述充电控制策略,充电电路的硬件拓扑采用了BUCK电路,拓扑与控制示意图如图3所示。在快充阶段,充电电路连接太阳能电池与铅酸蓄电池,通过调整BUCK电路的驱动占空比,达到控制太阳能电池输出电流的目的,最终实现太阳能最大功率点跟踪;在过充和浮充阶段,充电电路仍然调整BUCK电路的驱动占空比,不同的是转为控制蓄电池的充电电流,使之不超过蓄电池的最大可接受电流。
5.2 供电电路硬件设计
光伏照明系统采用高压钠灯作为照明光源。根据高压钠灯的负载特性,系统中实现了一个高频逆变电源以及与之配合的高频电子镇流器,不仅消除了工频噪音、提高了照明效率,还有效地减小了控制器的
体积和重量。
图4是系统实现的高压钠灯照明供电电路结构框图。其中高频电子镇流器的原理示意图如图5所示。通过在镇流电感T1耦合的线圈N2上加上固定时间间隔的直流脉冲,在N1绕组上感应出3000V以上高压,将灯启辉。灯点燃后,电流感应器T2感应高压钠灯电流,产生电流检测信号,关断启辉放电电路。镇流电感采用高频磁芯绕制。提高频率的同时也大大减小了所需镇流器的电感量,从而减小了它的体积和损耗。试验证明,整个高频电子镇流器电路能够稳定、高效工作。
6 试验结果
对上述设计的独立光伏照明系统进行照明试验,系统工作稳定后,蓄电池输出功率P=274W,灯的功率PLAMP=252W,效率h?92.0%。与使用普通镇流器相比,整体效率可提高约4%。
高频电子镇流器工作的试验波形如图6所示。其中(a)为启辉脉冲电压波形;(b)为正常工作时高压钠灯的电流波形。由图可以看出,高频电子镇流器在启辉时可输出3000V,1ms宽的高压脉冲,从而可以将灯可靠启动;高压钠灯启动后,其电流频率为50kHz,超出音频范围,从而消除了音频噪音。
试验还记录了7h的充电中,充电电路在快充、过充、浮充3个阶段中转换过程中的电流、电压波形,如图7所示。从图中可以看出,系统较好的实现了本文所述的能量管理控制。应用此能量管理策略的独立光伏照明系统已经在北京同方广场连续稳定工作12个月,验证了该能量管理系统的稳定性。
7 结论
本文研究一种新型独立光伏照明能量管理系统。试验和运行结果表明,与现有光伏照明系统相比,应用此控制器的独立光伏照明系统具有以下优点:①通过充电状态的太阳能电池MPPT控制,提高了系统充电效率;②采用高效、无噪音、无频闪的高频高压钠灯电子镇流电路,实现了功能性照明;③通过检测外部环境状态和蓄电池能量,选择系统工作状态,实现了整个系统的自动、稳定运行。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
“十五五”是我国经济迈向高质量发展的关键阶段,也是全球能源格局深刻调整的重要时期。在当前和今后一段时间,我国能源电力将持续处于清洁低碳、安全高效转型的大趋势大环境中,如何更加有效地发挥电力在国民经济中的基础和先导作用,促进国家重大发展战略和目标的实现,更好地满足人民群众日益增长的
改革是电力行业发展的核心驱动力之一。进入“十四五”以来,在我国“双碳”目标的提出,以及能源安全韧性的拷问下,新一轮电力体制改革全面提速,为构建新型电力系统探索适配的“软件系统”。根据国家能源局公布的数据,2025年一季度,我国风电光伏发电合计新增装机7433万千瓦,累计装机达到14.82亿千
面向新型电力系统开展电力规划,应对“不确定性”是其中的关键命题。高比例新能源、高比例电力电子设备的“双高”特性,叠加用户侧用电结构变化和大量新型负荷的崛起,源荷双侧不可预测性显著增强,传统“源随荷动”的平衡模式难以适用,电力系统安全韧性面临的挑战在“十四五”期间已逐步显现,“十五
陕西礼泉九嵕山,因唐太宗李世民昭陵而著名,同时,这里也是陕西“旱腰带”的代表地区。陕西“旱腰带”地区是指陕西省中部一条横跨多个县区的干旱缺水地带,主要分布在渭北高原。该区域因地质构造、气候条件等因素导致水资源极度匮乏,生态环境脆弱,但光照资源丰富。陕西省针对“旱腰带”地区的特性出
国家发展改革委、国家能源局近期发布《关于有序推动绿电直连发展有关事项的通知》(以下简称《通知》),国家能源局有关负责同志接受采访,回答记者提问。问:什么是绿电直连?答:直连是指电源不直接接入公共电网,而通过与用户直接连接的电力线路向单一用户供电,供应的电量可以清晰物理溯源。一是绿
北极星输配电网整理了5月26日~5月30日的一周输配电政策动态。西安关于开展建设零碳工厂(园区)和综合能源示范项目摸底工作的通知5月30日,陕西西安市工信局发布《西安市工业和信息化局关于开展建设零碳工厂(园区)和综合能源示范项目摸底工作的通知》。为推动光伏、氢能、地热、智能微电网、新型储能
近期,多座储能电站获最新进展,北极星储能网特将2025年5月26日-2025年5月30日期间发布的储能项目动态整理如下:我国首个大型锂钠混合储能站投产5月25日,我国首个大型锂钠混合储能站——南方电网宝池储能站在文山壮族苗族自治州丘北县正式投产。宝池储能站属于国家新型储能试点示范项目,也是云南省首
技术革新是光伏行业亘古不变的核心命题。正泰新能专研TOPCon电池技术领域,推出ZBB-TOPCon系列高效产品,重构光伏组件技术方案,在效率与可靠性双重维度树立行业标杆。三大核心技术,效率与可靠性双突破正泰新能ZBB-TOPCon组件系列以高效TOPCon5.0电池技术、创新ZBB-TOPCon电池网版技术与行业领先一体
文/王海滨作者系中化能源股份有限公司正高级经济师2025年1月20日,唐纳德#x2022;特朗普宣誓成为美国第47任总统,同日签署行政令宣布美国将再次退出《巴黎气候协定》,并宣布美国进入国家能源紧急状态,将大力开发化石能源。这是世界气候治理和能源低碳转型的一个重要挫折。这一倒退有特朗普个人的原因
5月29日,重庆市能源局发布关于公开征求《重庆市分布式光伏发电开发建设管理实施细则》意见的通知,通知指出,采用自发自用余电上网的一般工商业分布式光伏项目,根据市内电力负荷分布确定不同上网电量比例,其中:位于主城都市区22个区县行政区域内的项目年自发自用电量比例原则上不低于20%,其余区县
随着电力市场化改革持续推进,电价波动与能源供需之间的错配问题日益成为行业焦点。如何在市场逻辑重塑下稳住收益预期,成为新能源企业绕不开的命题。在5月27日召开的“新能源光伏发电技术交流会”上,天合光能中国区产品市场负责人鲁晓晟以《市场化及场景化下的光储产品新机遇》为主题,系统阐释了天
12月13日,安徽宣城市交通运输局发布关于全面深入推进绿色交通发展实施方案。文件指出,因地制宜推进公路沿线、服务区等适宜区域合理布局光伏发电设施。推进内河LNG动力船舶推广应用。因地制宜推动纯电动旅游客船应用。积极探索油电混合、氢燃料、氨燃料、甲醇动力船舶应用。积极推动船舶利用光伏照明
北极星储能网获悉,近日,南网能源在2022年度业绩交流会上表示,公司主要从事节能服务,在提供节能服务过程中,整合利用包括储能、光伏、照明、生物质利用等领域先进节能技术,为工商业客户能源使用提供诊断、设计、改造、综合能源项目投资及运营维护等一站式综合服务。截至目前,公司未开展充电桩和大
日前,浙江台州市黄岩区发展和改革局印发《黄岩区新一轮支持分布式光伏发展若干意见》公开征求意见,意见指出:加大光伏建设支持。工业园区、企业建筑为坡屋面结构时,光伏组件安装最高高度与屋面距离不应超过30cm;建筑为平屋结构时,光伏组件安装最高高度应根据屋顶结构、构架和围护高度等实际情况确
2月7日,国网河北石家庄正定县供电公司员工邢书辉到塔元庄村,全面检查“光储充用”等供电设备,保障该村绿色低碳发展用电。塔元庄村位于正定滹沱河北岸,拥有“车在林中走,人在花中游,家在河边住”的新农村风光。为了助力塔元庄村绿色低碳发展,国网石家庄供电公司在塔元庄村打造绿色低碳乡村生活、
1月9日,河南省洛阳市人民政府印发《洛阳市“十四五”现代能源体系和碳达峰碳中和规划》,规划提出,“十四五”期间,全市能源综合生产能力达到1200万吨标准煤以上,电力装机达到1500万千瓦,可再生能源发电装机达到600万千瓦以上,占全市总装机比例达到40%以上。煤炭产能稳定在1050万吨/年,油气长输
北极星储能网获悉,5月9日,乌鲁木齐市科学技术局发布2022年渝乌科技合作项目的申报指南的通知。重点支持方向包含装备制造、能源化工、新材料、新能源、生物医药、纺织服装、环保建筑材料、电力设备制造、绿色食品制造、大数据等。其中新能源产业围绕光伏、风能、抽水蓄能以及储能等新能源产业发展需求
11月29日,国网甘肃综合能源服务有限公司员工来到甘肃省张掖市都城假日酒店检查用能设施。“我们酒店实施用能优化改造以来,今年减少用电量34971千瓦时。”酒店负责人陈宇峰介绍。年初,国网甘肃省电力公司制订了年内完成36栋楼宇用能优化的目标,计划接入省级智慧能源服务平台,实现楼宇客户负荷的“
截至发稿,珈伟新能跌2.0%,创年度新低,报2.94元,成交额1563万元,换手率0.69%,振幅3.00%,量比0.75。珈伟新能所在的电源设备行业,整体涨幅为1.73%。领涨股为金雷股份(18.330,1.67,10.02%)(300443),领跌股为*ST华仪(1.120,-0.06,-5.08%)(600290)。资金方面,珈伟新能近5日共流出3223.24万元,今日
光伏玻璃价格环比上涨4.6%。本周3.2mm镀膜光伏玻璃均价为27.5元/m2,较上周均价上涨1.2元/m2,这是光伏玻璃价格在稳定21周后的首次上涨,此次涨价预示着光伏旺季到来,供需拐点出现。(转载自微信投资大参考)01短期需求拐点带来各环节盈利能力改善。机构预计4Q19国内装机21.5-27.5GW,环比增加270%-30
世界银行(IFC)的一份报告显示,由于政府支持、市场经济和投资意识结合使巴布亚新几内亚成为全球离网太阳能的前沿阵地。IFC本周公布的统计数据显示,该大洋洲国家将离网光伏照明系统从2012年销售30000个增加到2017年的40万个,年增长率为68%。根据该研究,到目前为止,这些系统可供800万居民国家中60
近年来,太阳能快速发展并且普及到各个领域,很大程度得益于太阳能电池和储能成本的下降。太阳能电池作为太阳能产品的重要组成部分,其成本的降低,推动着太阳能产业的迅速发展。从我国太阳能路灯产业整体发展态势来看,有机构预计到2020年全行业产量预计在2025万盏左右。到2020年太阳能路灯市场容量将达600
2025年,浙江省平阳全县迎峰度夏有序用电工作方案共安排负荷36万千瓦,分6级执行。A级方案:6万千瓦;B级方案:12万千瓦;C级方案:18万千瓦;D级方案:24万千瓦;E级方案:30万千瓦;F级方案:36万千瓦。全县有序用电按A-F级分级启动实施,各乡镇根据本地实际情况,结合企业分类综合评价机制,科学精准编制有序
5月21日,浙江省龙港市经济发展局发布关于印发《2025年龙港市迎峰度夏有序用电工作方案》的通知。文件提出,全市有序用电按A-F级分级启动实施,根据实际情况,结合企业分类综合评价机制,科学编制有序用电错避峰方案,具体落实措施应按周一至周日分别排定。已安装光伏、储能等新型电力系统用户,在条件
日前,佛山市住房和城乡建设局与佛山市发展和改革局联合印发了《佛山市城乡建设领域碳达峰实施方案》(以下简称《方案》,明确到2030年前,佛山市城乡建设领域碳排放达到峰值,并从城市建设、村镇发展、建筑节能等多方面部署具体工作任务,推动城乡建设领域绿色低碳转型。《方案)提出,到2030年前,佛山
5月13日,佛山市住房和城乡建设局佛山市发展和改革局关于印发佛山市城乡建设领域碳达峰实施方案的通知,通知指出,逐步建立以电力消费为核心的建筑能源消费体系,提高清洁电力消费比例。推进建筑太阳能光伏一体化建设,到2025年新建公共机构建筑、厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%。加快开展建筑光伏一体
北极星售电网获悉,2月17日,福州市工业和信息化局发布关于征求《福州市2025年市级节能和循环经济专项资金申报指南》意见的通知。文件明确,绿色发展建设奖励项目支持范围和扶持标准:1.对首次通过能源管理体系认证并取得有效的认证证书的企业,市级资金给予每家5万元奖励。2.2024年单位产值能耗比上一
梧州市住房和城乡建设局梧州市发展和改革委员会2024年12月31日印发《梧州市城乡建设领域碳达峰实施方案》,制定优化城市结构和布局等二十条措施,推动切实做好城乡建设领域碳达峰工作。详情如下:梧州市城乡建设领域碳达峰实施方案为深入贯彻党中央、国务院关于碳达峰碳中和决策部署,根据《住房和城乡
北极星储能网获悉,11月27日,深圳市发展和改革委员会印发《深圳市关于促进绿色消费增长的若干措施》(以下简称《措施》)的通知。《措施》指出,鼓励绿色属性突出、消费量大的民生产品和储能设施设备、电子信息等重点产品积极开展大湾区碳足迹标识认证示范,对通过粤港澳大湾区碳足迹标识认证的且企业
近期发布的《中华人民共和国能源法》第三十四条提出“国家推动提高能源利用效率,鼓励发展分布式能源和多能互补、多能联供综合能源服务,积极推广合同能源管理等市场化节约能源服务。公共机构应当优先采购、使用可再生能源等清洁低碳能源以及节约能源的产品和服务。”(来源:IESPlaza综合能源服务网作
为深入贯彻党的二十大和二十届二中、三中全会精神,认真落实党中央、国务院决策部署,近日,经国务院同意,国家发展改革委印发《中新天津生态城建设国家绿色发展示范区实施方案(2024—2035年)》(发改环资〔2024〕1198号,以下简称《方案》),国家发展改革委有关负责同志就《方案》接受采访,回答了
近日,重庆市出现大范围连晴高温天气,较常年气温显著偏高,降雨明显偏少,气象部门连续发布高温红色预警,全市电力负荷节节攀升,电力迎峰度夏形势严峻。大家共同行动起来,从现在做起,从自身做起,从点滴做起,节约用电、科学节电,为电力安全稳定运行出一份力。致全市市民的节约用电倡议书全市各级
北极星售电网获悉,8月27日,重庆市发展改革委发布《致全市市民的节约用电倡议书》,其中提到,工业企业特别是国有企业主动履行社会责任,充分利用分时电价政策。科学合理安排生产班次,错峰用电,主动缓解用电高峰时段(11:00—17:00和20:00—22:00)供电压力,减少非生产、非必须用电,积极采用符合
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!