独立光伏照明中的能量管理

1 引言

　　随着传统能源的日益枯竭，太阳能已经成为一种十分具有潜力的新能源，而光伏发
电是当前利用太阳能的主要方式。光伏发电系统可分为并网系统和独立供电系统两种。前
者可以看作集中式或者分布式的太阳能电站；后者则不与电网相连，直接向负载提供电
力。独立光伏照明系统属于后一种。

　　独立光伏照明系统一般使用蓄电池作为储能设备，白天将太阳能电池输出的电能储
存起来，夜间为照明负载供电。这样的独立光伏照明系统在偏远地区、沙漠、边疆哨所等
电网仍未覆盖的区域有很高的实用价值。

　　目前，国内外在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