一种光伏路灯装置及系统的制作方法

1.本技术涉及光伏路灯技术领域，具体而言是一种光伏路灯装置及系统


背景技术：

2.随着钝化发射极和背面电池(passivated emitter and rear cell，perc)技术的逐渐成熟，光伏电池板的转换效率突破了20％，已经被运用于各种不同的场景中。在公共照明领域，路灯每天都会消耗大量的能源，越来越多的路灯通过配置光伏供电，来降低路灯的能源消耗。由于光伏发电的时间是在白天，所以通常会配储能系统将光伏板白天的发电储存起来，晚上再将电用于路灯照明。
3.现有的光伏路灯普遍会配置锂电池进行储能，以达到光伏发电自发自用的目的。然而锂电池的循环次数在2000～3000次之间，使用寿命普遍小于10年，运用于光伏路灯时，与系统的使用寿命不匹配。此外在为光伏路灯装置及系统配置锂电池时，还要兼顾安全性问题，需为锂电池专门配置安全监测系统。相比锂电池，液流电池在寿命和安全性都更符合光伏路灯的需求。以全钒液流电池为例，充放电的循环次数在15000～20000次，使用寿命可达到光伏路灯的20年需求。然而液流电池需维持液体才能进行充放电的运作，对工作温度要求高，难以在室外低温环境下使用。以全钒液流电池为例，当温度低于5℃时就无法工作，直接运用于光伏路灯装置及系统时，会限制光伏路灯的使用场景。
4.因此，有必要提供一种新的光伏路灯装置及系统，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本技术的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
6.本技术提供了一种光伏路灯装置，所述光伏路灯装置包括：光电元件，所述光电元件用于将太阳能转换为电能；液流电池组，所述液流电池组用于将所述光电元件产生的电能转换为化学能进行储存，并且为所述光伏路灯装置供电；逆变器，所述逆变器与所述光电元件和所述液流电池组电连接，用于将所述液流电池组产生的直流电转换为交流电；保温箱，所述保温箱内具有容置空间，所述液流电池组设置于所述容置空间内；所述保温箱设置有温度传感器，所述温度传感器用于采集所述液流电池组的温度；所述保温箱还设置有电加热元件，用于所述保温箱内的升温；控制系统，所述控制系统与所述保温箱通信地连接，所述控制系统用于：获取所述温度传感器采集的温度；基于获取的温度，以确定所述保温箱内是否需要升温；控制所述保温箱进行升温。
7.示例地，所述控制系统还包括本地控制器，所述本地控制器用于接收指令以启动所述电加热元件进行所述保温箱内的升温。
8.示例地，所述控制系统还包括云端，所述云端用于接收所述温度传感器采集的温度数据；并且基于接收的温度数据，向所述本地控制器发送指令，以使所述本地控制器启动
所述电加热元件进行所述保温箱内的升温。
9.示例地，所述控制系统包括网关，所述网关用于通信连接所述云端与所述本地控制器以及通信连接所述温度传感器与所述云端。
10.示例地，所述控制系统还用于管理所述液流电池组的预留电量，其中基于接收的温度数据，所述云端进行时序性分析以预测所述液流电池组的温度变化，并得出预测后的温度结果；基于温度结果，所述云端计算所述液流电池组的预留电量值；并且经由所述网关，所述云端发送指令至所述本地控制器，以使所述本地控制器根据预留电量值管理所述液流电池组的预留电量。
11.示例地，当所述温度结果小于所述液流电池组的工作温度阈值时，所述控制系统还用于控制所述液流电池组放出预留电量，并且启动所述电加热元件以进行所述保温箱内的升温，其中所述云端经由所述网关发送指令至所述本地控制器；所述本地控制器接收指令，并控制所述液流电池组放出预留电量，以使所述液流电池组对所述电加热元件供电；所述本地控制器启动所述电加热元件进行所述保温箱内的升温。
12.示例地，所述光电元件包括光伏电池板。
13.示例地，所述液流电池组包括全钒液流电池、锌溴液流电池和/或钠溴液流电池。
14.示例地，所述保温箱还设置有隔热保温材料，所述隔热保温材料包裹所述高温箱。
15.一种光伏路灯系统，包括上述的任一项光伏路灯装置。
16.本技术公开的的光伏路灯装置及系统为液流电池组配置了保温箱和控制系统，以确保液流电池组在低温环境下仍可维持运作，不受外界温度的干扰。本技术的光伏路灯装置及系统适用性广，具有长寿命和安全可靠的特点，对气候的耐受度优于配备锂电池的光伏路灯。
附图说明
17.本技术的下列附图在此作为本技术的一部分用于理解本技术。附图中示出了本技术的实施例及其描述，用来解释本技术的原理。
18.附图中：
19.图1是根据本发明的一实施例的光伏路灯装置的结构示意图；
20.附图标记说明：
21.1光伏电池板
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2照明元件
22.3液流电池组
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4逆变器
23.5保温箱
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6温度传感器
24.7本地控制器
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8网关
25.9云端
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10电加热元件。
具体实施方式
26.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
27.应当理解的是，本技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
28.应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
29.空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。
30.在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本技术的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
31.这里参考作为本技术的理想实施例(和中间结构)的示意图的横截面图来描述发明的实施例。这样，可以预期由于例如制造技术和/或容差导致的从所示形状的变化。因此，本技术的实施例不应当局限于在此所示的区的特定形状，而是包括由于例如制造导致的形状偏差。因此，图中显示的区实质上是示意性的，它们的形状并不意图显示器件的区的实际形状且并不意图限定本技术的范围。
32.下面参照图1示出的本技术的一实施例来具体描述光伏路灯装置。
33.如图1所述，在本实施例中，所述光伏路灯装置包括：光电元件1、照明元件2、液流电池组3、逆变器4、保温箱5、温度传感器6、本地控制器7、网关8、云端9、电加热元件10。在本实施例中，所述光电元件1用于将太阳能转换为电能，所述光电元件1设置在所述光伏路灯装置的顶部。示例地，所述光电元件1包括光伏电池板。
34.液流电池(flow battery)是一种蓄电池，通常包含两个容器，其中储存着液体化学溶液，两种化学溶液间的连接部分是发电区，该发电区以一个薄膜隔开。上述两种化学溶液，由它们所在容器分别流动到发电区，在薄膜处发生离子交换，液流电池通过这种方式来进行放电或储电。在本实施例中，所述液流电池组3用于将所述光电元件1产生的电能转换为化学能进行储存，并且为所述光伏路灯装置供电，示例地，所述液流电池组3为所述照明元件2供电。示例地，所述液流电池组3包括全钒液流电池、锌溴液流电池和/或钠溴液流电池。
35.在本实施例中，所述逆变器4与所述光电元件1和所述液流电池组3电连接，用于将所述液流电池组3产生的直流电转换为交流电。逆变器4把液流电池组3产生的直流电变成交流电，保证照明元件2的正常使用。同时逆变器4还具有自动稳压功能，可改善液流电池组3的供电质量。在本实施例中，白天时，由光电元件1产生的电能，通过逆变器4整流储存至液
流电池组3中；夜晚时，液流电池组3再将储存的电能供给照明元件2。
36.在本实施例中，如图1所示，所述保温箱5内具有容置空间，所述液流电池组3设置于所述容置空间内，所述光电元件1和所述液流电池组3均可供电给所述保温箱5；所述保温箱5设置有温度传感器6，所述温度传感器6用于采集所述液流电池组3的温度；所述保温箱5还设置有电加热元件10，用于所述保温箱5内的升温。示例地，所述保温箱5还设置有隔热保温材料(未示出)，所述隔热保温材料包裹所述高温箱5，所述隔热保温材料能够减少环境温度对所述保温箱5内的温度影响，降低所述保温箱5消耗电量。
37.在本实施例中，所述本地控制器7、所述网关8和所述云端9组成控制系统(未示出)，所述控制系统与所述保温箱5通信地连接，所述控制系统用于：获取所述温度传感器6采集的温度；基于获取的温度，以确定所述保温箱5内是否需要升温；控制所述保温箱5进行升温。
38.在本实施例中，所述本地控制器7用于接收指令以启动所述电加热元件10进行所述保温箱5内的升温。在本实施例中，所述云端9用于：接收所述温度传感器6采集的温度数据；并且基于接收的温度数据，向所述本地控制器7发送指令，以使所述本地控制器7启动所述电加热元件10进行所述保温箱5内的升温。在本实施例中，所述网关8用于通信连接所述云端9与所述本地控制器7以及通信连接所述温度传感器6与所述云端9。
39.在本实施例中，所述控制系统还用于管理所述液流电池组3的预留电量，其中，基于接收的温度数据，所述云端9进行时序性分析以预测所述液流电池组的温度变化，并得出预测后的温度结果；基于温度结果，所述云端9计算所述液流电池组3的预留电量值；并且经由所述网关8，所述云端发送指令至所述本地控制器7，以使所述本地控制器7根据预留电量值管理所述液流电池组3的预留电量。
40.在本实施例中，当所述温度结果小于所述液流电池组3的工作温度阈值时，所述控制系统还用于控制所述液流电池组3放出预留电量，并且启动所述电加热元件10以进行所述保温箱5内的升温，其中所述云端9经由所述网关8发送指令至所述本地控制器7；所述本地控制器7接收指令，并控制所述液流电池组3放出预留电量，以使所述液流电池组3对所述电加热元件10供电；所述本地控制器7启动所述电加热元件10进行所述保温箱5内的升温。
41.本技术提供了一种光伏路灯装置及系统，解决了低温时液流电池如何持续为光伏路灯供电的问题。通过为液流电池设置保温箱和控制系统后，可以确保液流电池工作时不受外界温度影响，并确保液流电池在低温环境下仍可维持运作。本技术的光伏路灯装置及系统适用性广，具有长寿命和安全可靠的特点，且易于更换，能替代寿命较短(小于5年)的锂电池用于光伏路灯中。
42.尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本技术的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本技术的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本技术的范围之内。
43.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及指令，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申
请的范围。
44.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。
45.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本技术的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本技术的理解。
46.类似地，应当理解，为了精简本技术并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本技术的示例性实施例的描述中，本技术的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本技术的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本技术要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本技术的单独实施例。
47.本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本技术(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本技术(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。
48.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本技术的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
49.应该注意的是上述实施例对本技术进行说明而不是对本技术进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本技术可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。“第一”、“第二”、以及“第三”等词语的使用不表示任何顺序。可将这些词语解释为名称。