太阳能LED路灯结合微网发电的构想

摘 要：太阳能LED路灯在道路照明的应用已经是趋于成熟的项目，特别是在“六化”政策的推动下，在乡村道路照明上大面积应用。但是在照明最为集中的城镇道路上如何应用？本文将简要论述并大胆设想以“微网发电”技术融合，希望可作为城镇道路照明节能改造的参考方向。

关键词：太阳能；LED路灯；微网发电

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

1 绪论

随着社会的发展，道路照明逐渐延伸到每个角落，在给人们带来方便的同时也消耗了大量的电能。照明节能改造已经逐渐引起有关部门的重视。LED被视为节能型照明光源；太阳能是取之不尽用之不竭的清洁能源；将两者结合，设计出科学合理的节能型照明系统是未来发展的方向。

2 采用并联式系统供电方式的太阳能LED路灯的基础设备与规格

并联式系统是将太阳能发电系统并入电网。供电可靠程度高，也不需要储能设备；缺点是控制较复杂。

2.1 太阳能电池板

（1）简述。太阳能电池板（Solar panel）是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置。相对于普通电池和可循环充电电池来说，太阳能电池属于更节能环保的绿色产品。其主要由钢化玻璃、EVA胶膜、太阳能芯片、EVA胶膜、TPT背膜、铝合金边框、接线盒、密封胶。

（2）安装太阳能电池板时须特别注意一下几点：①尽量无阴影覆盖：阴影对太阳能发电量影响极大，安装时应避开可能得阴影。②面向正南（北半球）：最大限度的保证太阳照射时间。③倾斜角度：太阳能板应该根据工程地所处的不同维度调整相应的角度，以达到直射太阳能板的要求，通常情况以维度加上10°～15°作为倾斜角度。

2.2 微型逆变器

（1）简述。微型逆变器，全称是微型光伏并网逆变器。“微型”是相对于传统的集中式逆变器而言的。传统的光伏逆变方式是将所有的光伏电池在阳光照射下生成的直流电全部串并联在一起，再通过一个逆变器将直流电逆变成交流电接入电网；微型逆变器则对每块组件进行逆变。其优点是可以对每块组件进行独立的MPPT控制，能够大幅提高整体效率。

（2）微型逆变器特点[1]。微逆变器技术提出将逆变器直接与单个光伏组件集成，为每个光伏组件单独配备一个具备交直流转换功能和最大功率点跟踪功能的逆变器模块，将光伏组件发出的电能直接转换成交流电能供交流负载使用或传输到电网。

当电池板中有一块不能良好工作，则只有这一块都会受到影响。其他光伏板都将在最佳工作状态运行，使得系统总体效率更高，发电量更大。

（3）智能双向电表。1）简述。智能双向电表是智能电网的智能终端，除了具备传统电能表基本用电量的计量功能以外，为了适应智能电网和新能源的使用它还具有双向多种费率计量等功能，智能电表代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端的发展方向[2]。2）安装智能双向电表的原因。由于光伏发出的电存在不能全部被用户消耗的情况，而余下的电能则需要输送给电网，电表需要计量一个数字，在光伏发电不能满足用户需求时，这又需要计量另一个数字，普通单块表不能达到这一要求，所以要使用具有双向电表计量功能的智能电表。

（4） LED光源模块的选择。发光二极管由于体积小、寿命长、耗电量小等特性，即安全又环保，因此白光发光二极管被喻为“绿色照明光源”的明日之星[3]。为减少有限能量的损失，路灯光源常选用直流光源，目前也有直接使用交流电源的LED。LED作为太阳能路灯的光源需要配合LED路灯驱动器。

3.构建太阳能LED路灯微网发电系统

3.1 系统构想

（1）简述。对于老城镇的道路照明来说，拥有较为完善的系统，电力电缆系统完整，控制系统也较完备，这就为构建“太阳能LED路灯微网发电系统”提供了必要的硬件条件。剩下的就是如何将原有的供电系统转化为微网发电系统。① 将每一盏路灯配备一定功率的太阳能电池板，作为一个发电单元模块；② 各个太阳能电池单元模块配备“微型光伏并网逆变器”，每块组件可单独进行电流的转化；③将配备有“微型光伏并网逆变器”的太阳能电池板与LED灯具连接后并入原路灯电缆系统；④在每域道路控制端接入“电力监控系统”、数据采集器，然后接入滤波器、智能双向电表，最后接入电网。见下图（图1）。

（2）太阳能LED路灯微网发电系统优势：① 微型逆变器系统会对每一块光伏组件进行独立的 MPPT（最大功率点跟踪），从而可以避免因为阴影、光照不均匀、组件之间的参数不匹配等因素带来的能量损失。 通常可增加 5～25%的系统发电量；② 模块化结构，每两个光伏板和一个逆变器为一个最小模组，用户可以根据实际需要增加安装容量，系统设计方便灵活；③ 易于扩展，日后就可以简单灵活地增加任意数量的光伏板；④ 没有单点故障。和集中式逆变器不同，如果有一块太阳能电池板或板后的微逆不正常， 整个太阳能系统的其余部分不会受到任何影响， 仍可以正常运行， 冗余性更高。

参考文献：

[1]家庭分布式光伏电站需要微逆和储能[J].中国经济新闻网，2015：05-07.

[2]李保玮.智能电表简介[J].装备机械，2010（03）：70-73.

[3]庄赋祥.蓝绿光发光二极管《科学发展》.2002，1（349）.

作者简介：刘庆瑞（1981-），男，工程师，主要从事：LED照明产品开发工作。