[发明专利]基于光伏微电网的道路融冰雪供电控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种供电控制系统，具体地说是一种基于光伏微电网的道路融冰雪供电控制系统及控制方法，属于供电控制系统领域。

背景技术

在我国北方，冬季气候寒冷，道路路面的积雪及坡道结冰给交通畅通和行车安全造成严重影响，给人民生活和国民经济造成损失。传统的融雪除冰方式主要是人工清除法和机械清除法。人工清除主要采用的撒盐融化法,会造成钢筋锈蚀、路面龟裂，严重影响了道路桥梁的使用寿命，融雪剂也对周围环境和大气造成严重污染，直接威胁我们懒以生存的环境；机械清除耗时耗力，且成本较高。融化法有化雪融雪法和加热融雪法。这些方法因其明显的缺陷性而得不到长足的发展。

于是，无污染、节能、易操作的融雪除冰碳纤维发热电缆应运而生，并得到业界的认可和广泛的推广。发热电缆加热融雪法是目前世界发达国家采用的最新方法。发热材料碳纤维应用到路面融雪除冰领域，通过热传导将热能传导物体表面进行融雪化冰。这种方法无污染，运行费用低，热稳定性好，而且控制方便，安全。发热电缆加热融雪法多数都是采用接入市电方式，鲜少利用太阳能发电的供电方式。考虑部分区域道路分布广且面积巨大，发热电缆加热融雪法全部采用市电供电，存在市电电网不稳或无法满足城市供电的情况，而单纯的采用太阳能发电的供电方式，受天气情况的影响较大，如遇连续数阴天或降雪的情况，将无法保证供电的持续性及可靠性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明设计了一种基于光伏微电网的道路融冰雪供电控制系统及控制方法，利用太阳能储备电能，既保证达到了道路融雪除冰的目的，保证了道路发热电缆加热融雪用电的可靠性，又节约了能源，增加盈利，实现了自发自用、余电上网。

本发明的技术方案为：

一种基于光伏微电网的道路融冰雪供电控制系统，包括太阳能电池组件如太阳能电池板，所述太阳能电池组件通过太阳能控制模块与逆变器连接，所述太阳能控制模块并对蓄电池进行充电、放电进行控制；所述逆变器通过道路融雪除冰控制模块与市电连接，实现多路电源的切换；所述道路融雪除冰控制模块与路面环境监测模块、雨雪传感模块及加热装置连接，实现道路融雪除冰系统的启停。

其中，所述太阳能控制模块包括蓄电池的电流信息检测装置，太阳能供电（蓄电池供电和太阳能电池板供电）电路的电压信息检测装置，所述的电流信息检测装置和电压信息检测装置设有与所述的逆变器、太阳能电池板及蓄电池连接的接口。

进一步地，所述道路融雪除冰供电控制模块包括电源管理模块及信息处理模块；所述电源管理模块具有与所述的市电和逆变器连接及切换的功能，实现对加热装置的供电；所述信息处理模块接收所述路面环境监测模块信息及所述雨雪传感模块信息，所述信息处理模块对这些信息进行判断处理，并将处理结果反映给电源管理模块，所述电源管理模块根据处理结果做出相应反应，以控制市电的通断、蓄电池的投入使用，以及太阳能电池板的使用状态，进一步提高了本系统的智能化程度，确保道路融冰雪系统的正常用电。

上述基于光伏微电网的道路融冰雪供电控制方法，具体如下：太阳能电池组件所发的电能在太阳能控制模块的控制下，先存储在蓄电池中。在雨雪天气情况下，路面温度大于0℃时，太阳能供电与市电同时断开，此时道路冰雪借助自然太阳辐射能及地热清除；路面温度小于0℃时且有冰雪时，道路融雪除冰供电控制模块控制加热装置（发热电缆），优先使用太阳能系统供电，断开市电。一旦受天气影响，太阳能电池板无法发电，由蓄电池放电为道路融雪除冰系统供电；当蓄电池供电电路电压低于保护电压的情况下，切换到市电模式，直至太阳能供电电路电压恢复正常，再切回太阳能供电模式。若遇极端寒冷天气，用电负荷太大，太阳能发电不能满足需求时，可同时接通太阳能供电和市电；

当道路融雪除冰装置不工作时如夏季或无冰雪期，断开与加热装置的连接，实现太阳能发电余电上网；

如此循环，实现连续、实时清除道路冰雪，保证交通持续安全畅通。

进一步地，考虑连续数阴天、降雪及夜晚光伏系统无法发电的情况，结合用电负荷、用电小时数等选用相应容量的储能系统，既保证了道路发热电缆加热融雪用电的可靠性，又节约了能源，在夏季或不需要对道路除冰雪时，利用光伏电池组件发电后通过逆变器直接并入电网系统。

本发明的优点在于：

1．弥补了市政供电的不足；将市电作为备用电源，使整个供电系统更具可靠性；

2．正常情况下，优先利用太阳能所发电力，达到融雪除冰的目的，减少公共电网的用电量，采用余电上网模式，可带来一定的经济效益；