太陽能LED路燈結合微網發電的構想

摘 要：太陽能LED路燈在道路照明的應用已經是趨于成熟的項目，特別是在“六化”政策的推動下，在鄉村道路照明上大面積應用。但是在照明最為集中的城鎮道路上如何應用？本文將簡要論述并大膽設想以“微網發電”技術融合，希望可作為城鎮道路照明節能改造的參考方向。

關鍵詞：太陽能；LED路燈；微網發電

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.067

1 緒論

隨著社會的發展，道路照明逐漸延伸到每個角落，在給人們帶來方便的同時也消耗了大量的電能。照明節能改造已經逐漸引起有關部門的重視。LED被視為節能型照明光源；太陽能是取之不盡用之不竭的清潔能源；將兩者結合，設計出科學合理的節能型照明系統是未來發展的方向。

2 采用并聯式系統供電方式的太陽能LED路燈的基礎設備與規格

并聯式系統是將太陽能發電系統并入電網。供電可靠程度高，也不需要儲能設備；缺點是控制較復雜。

2.1 太陽能電池板

（1）簡述。太陽能電池板（Solar panel）是通過吸收太陽光，將太陽輻射能通過光電效應或者光化學效應直接或間接轉換成電能的裝置。相對于普通電池和可循環充電電池來說，太陽能電池屬于更節能環保的綠色產品。其主要由鋼化玻璃、EVA膠膜、太陽能芯片、EVA膠膜、TPT背膜、鋁合金邊框、接線盒、密封膠。

（2）安裝太陽能電池板時須特別注意一下幾點：①盡量無陰影覆蓋：陰影對太陽能發電量影響極大，安裝時應避開可能得陰影。②面向正南（北半球）：最大限度的保證太陽照射時間。③傾斜角度：太陽能板應該根據工程地所處的不同維度調整相應的角度，以達到直射太陽能板的要求，通常情況以維度加上10°～15°作為傾斜角度。

2.2 微型逆變器

（1）簡述。微型逆變器，全稱是微型光伏并網逆變器。“微型”是相對于傳統的集中式逆變器而言的。傳統的光伏逆變方式是將所有的光伏電池在陽光照射下生成的直流電全部串并聯在一起，再通過一個逆變器將直流電逆變成交流電接入電網；微型逆變器則對每塊組件進行逆變。其優點是可以對每塊組件進行獨立的MPPT控制，能夠大幅提高整體效率。

（2）微型逆變器特點[1]。微逆變器技術提出將逆變器直接與單個光伏組件集成，為每個光伏組件單獨配備一個具備交直流轉換功能和最大功率點跟蹤功能的逆變器模塊，將光伏組件發出的電能直接轉換成交流電能供交流負載使用或傳輸到電網。

當電池板中有一塊不能良好工作，則只有這一塊都會受到影響。其他光伏板都將在最佳工作狀態運行，使得系統總體效率更高，發電量更大。

（3）智能雙向電表。1）簡述。智能雙向電表是智能電網的智能終端，除了具備傳統電能表基本用電量的計量功能以外，為了適應智能電網和新能源的使用它還具有雙向多種費率計量等功能，智能電表代表著未來節能型智能電網最終用戶智能化終端的發展方向[2]。2）安裝智能雙向電表的原因。由于光伏發出的電存在不能全部被用戶消耗的情況，而余下的電能則需要輸送給電網，電表需要計量一個數字，在光伏發電不能滿足用戶需求時，這又需要計量另一個數字，普通單塊表不能達到這一要求，所以要使用具有雙向電表計量功能的智能電表。

（4） LED光源模塊的選擇。發光二極管由于體積小、壽命長、耗電量小等特性，即安全又環保，因此白光發光二極管被喻為“綠色照明光源”的明日之星[3]。為減少有限能量的損失，路燈光源常選用直流光源，目前也有直接使用交流電源的LED。LED作為太陽能路燈的光源需要配合LED路燈驅動器。

3.構建太陽能LED路燈微網發電系統

3.1 系統構想

（1）簡述。對于老城鎮的道路照明來說，擁有較為完善的系統，電力電纜系統完整，控制系統也較完備，這就為構建“太陽能LED路燈微網發電系統”提供了必要的硬件條件。剩下的就是如何將原有的供電系統轉化為微網發電系統。① 將每一盞路燈配備一定功率的太陽能電池板，作為一個發電單元模塊；② 各個太陽能電池單元模塊配備“微型光伏并網逆變器”，每塊組件可單獨進行電流的轉化；③將配備有“微型光伏并網逆變器”的太陽能電池板與LED燈具連接后并入原路燈電纜系統；④在每域道路控制端接入“電力監控系統”、數據采集器，然后接入濾波器、智能雙向電表，最后接入電網。見下圖（圖1）。

（2）太陽能LED路燈微網發電系統優勢：① 微型逆變器系統會對每一塊光伏組件進行獨立的 MPPT（最大功率點跟蹤），從而可以避免因為陰影、光照不均勻、組件之間的參數不匹配等因素帶來的能量損失。 通常可增加 5～25%的系統發電量；② 模塊化結構，每兩個光伏板和一個逆變器為一個最小模組，用戶可以根據實際需要增加安裝容量，系統設計方便靈活；③ 易于擴展，日后就可以簡單靈活地增加任意數量的光伏板；④ 沒有單點故障。和集中式逆變器不同，如果有一塊太陽能電池板或板后的微逆不正常， 整個太陽能系統的其余部分不會受到任何影響， 仍可以正常運行， 冗余性更高。

參考文獻：

[1]家庭分布式光伏電站需要微逆和儲能[J].中國經濟新聞網，2015：05-07.

[2]李保瑋.智能電表簡介[J].裝備機械，2010（03）：70-73.

[3]莊賦祥.藍綠光發光二極管《科學發展》.2002，1（349）.

作者簡介：劉慶瑞（1981-），男，工程師，主要從事：LED照明產品開發工作。