一种适用于严寒地区架空隧道桥顶棚的光伏除雪系统技术方案

本实用新型专利技术属于光伏融雪技术领域，具体涉及一种适用于严寒地区架空隧道桥顶棚的光伏除雪系统，包括逆变器、配电箱以及布设于顶棚顶部的电伴热带和光伏组件，电伴热带处于顶棚和光伏组件之间；光伏组件与逆变器的直流输入端电性连接，配电箱与逆变器的交流输出端电性连接，配电箱上设置有伴热配电接口，电伴热带通过伴热配电接口与配电箱电性连接。本技术方案很好的利用了周边资源，并利用光伏组件隔绝了电伴热带与雪的接触，以延长电伴热带的使用寿命，电伴热带上产生的热量可上升到光伏组件的顶部，既可有效解决棚顶部的积雪问题，又可防止积雪影响光伏组件的运行，一举两得，结构设计简单巧妙，且易于实现。且易于实现。且易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于严寒地区架空隧道桥顶棚的光伏除雪系统


[0001]本技术属于光伏融雪
，具体涉及一种适用于严寒地区架空隧道桥顶棚的光伏除雪系统。

技术介绍

[0002]随着我们高速公路建设能力的增加，逢山开路、遇水搭桥，很多以往交通难以到达的高寒高海拔的崇山峻岭之间架起了高速公路，在这样的寒冷区域，冬季气温低且降雪量大，为了防止路面积雪影响隧道桥上的车辆安全通行，一般会在隧道桥上架设顶棚以遮挡雨雪，但如此一来，由于架空隧道桥海拔较高，冬季降雪量很大，顶棚上常会有大量积雪或冰凌堆积，长时间无法融化，如不及时清理，堆积的冰凌或积雪还会增加顶棚的荷载，进一步产生顶棚坍塌的安全隐患，给交通安全带来潜在的威胁。
[0003]现有技术中的存在使用融雪剂的方式除雪，但由于顶棚面积大，需要的融雪剂用量大，成本较高；且由于隧道桥地势险要，人工喷洒融雪剂耗时较长、存在一定安全隐患，因此，人工除雪没有实施的可能性。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于针对目前严寒地区高速公路的建设需要，提出一种适用于严寒地区架空隧道桥顶棚的光伏除雪系统，系统组成结构简单、易于实现，充分利用绿色能源，提高严寒地区高速公路交通安全性，具有较大的实用意义，尤其适用于海拔高、没有山体阴影遮挡、光照条件充足的地方。
[0005]具体通过以下技术方案实现：
[0006]一种适用于严寒地区架空隧道桥顶棚的光伏除雪系统，其特征在于：包括逆变器、配电箱以及布设于顶棚顶部的电伴热带和光伏组件，其中，配电箱是一个电源分配箱,内部包含电源开关和保险装置，具体的，要求将开关设备、测量仪表、保护电器和辅助设备组装在封闭或半封闭金属柜中或屏幅上，构成低压配电箱。正常运行时可借助手动或自动开关接通或分断电路，且配电箱具有体积小、安装简便，技术性能特殊、位置固定，配置功能独特、不受场地限制，应用比较普遍，操作稳定可靠，空间利用率高，占地少且具有环保效应的特点。光伏组件的设置，很好的利用了顶棚顶部的空间，所述电伴热带处于顶棚和光伏组件之间，即，将电伴热带隐藏在光伏组件的下方，既不影响光伏组件的工作，同时利用光伏组件隔绝了电伴热带与雪的接触，以延长电伴热带的使用寿命，且电伴热带上产生的热量可到达光伏组件的顶部，既可有效解决棚顶部的积雪问题，又可防止积雪影响光伏组件的运行，进一步的，考虑到较大的顶棚面积，优选的，电伴热带以蛇形曲线的结构进行布设。所述光伏组件与逆变器的直流输入端电性连接，所述配电箱与逆变器的交流输出端电性连接，且配电箱上设置有伴热配电接口，所述电伴热带通过伴热配电接口与配电箱电性连接。
[0007]考虑到光伏组件晚间不能为负载提供有效的电源，而晚间在光伏组件上积雪会影响白天光伏组件上的光生伏打效应，因此，优选的，所述光伏组件与逆变器之间还设置有电
源切换装置和晚间供电单元；晚间供电单元和光伏组件分别通过电源切换装置与逆变器的直流输入端电性连接，电源切换装置根据当地的黑夜白昼，在光伏组件与晚间供电单元之间来回切换，实现全天无间断运行，确保本技术方案的可靠性。
[0008]优选的，所述夜间供电单元包括充电控制器和蓄电池，蓄电池通过电源切换装置与逆变器的直流输入端电性连接，光伏组件通过充电控制器与蓄电池电性连接。其中，充电控制器是一类为了保护蓄电池、防止过充电而在绝大部分的太阳能发电系统中安装的自动充放电控制器件，其最基本功能为当蓄电池饱满时切断充电电流，由于各种蓄电池的充电特性不同，所以，应根据电池类型来选择所使用的充电控制器。
[0009]优选的，所述电源切换装置中设置有光敏控制电路，即，电源切换装置是通过光照来控制电源切换的。具体的，在天亮时接通光伏组件与逆变器，光伏组件作为电源直接为负载供电；晚间来临时，电源切换装置将线路切换至晚间供电单元，晚间供电单元作为电源为负载供电。
[0010]基于环境条件的需求，顶棚的结构需要便于雪堆和雪水滑落，因此目前隧道桥设置的皆为曲面型顶棚。光伏组件是利用光生伏打效应将太阳能辐射光转变为直流电的设备，为本技术方案提供电能来源。考虑到高速公路隧道桥梁顶棚为曲面，为了提高与顶棚的建筑钢梁结构曲面贴合度，根据屋顶形式，选用柔性光伏组件进行铺装设计，并采用结构胶固定使柔性光伏组件与顶棚固定连接。柔性光伏组件为兼顾轻、柔、薄特性的高效背接触光伏组件，正面无主栅无焊带，光伏组件效率可达到20%以上，正面和背面均采用特殊有机柔性高分子材料，保证光伏组件高效可靠，使光伏组件塑性更高，以配合建筑曲面、拐角等不规则布设场地。
[0011]优选的，所述逆变器为组串式逆变器。在本技术方案中，组串式逆变器是用于将光伏组件和蓄电池发出的直流电通过电力电子器件逆变为交流电的设备，为提高转换效率，采用MPPT电压范围较宽的组串式逆变器，在阴雨天气采用组串式逆变器可延长发电时间，而且自耗电较低，组串式逆变器体积较小，搬运和安装方便，能够挂装到钢架立柱上。组串式逆变器带智能信号采集和通信模块，可以利用移动终端监测光伏发电量及设备故障信息，适合偏远地区无人值守光伏发电系统，因此本项目选用组串式逆变器。
[0012]优选的，所述配电箱上还设置有照明配电接口，以便于隧道照明电路的接入，进一步提高了本技术方案的实用性。
[0013]优选的，所述配电箱和逆变器设置于顶棚立柱上，在确保安装结构稳定的同时，通过限制系统中对应线缆（即已连接光伏组件与逆变器的线缆，以及连接电伴热带和配电箱的线缆）的布设距离，缩短对应线缆的使用长度，不仅降低了投入成本，而且简化电路布设结构，降低了系统故障率，更加方便了对系统的维护。
[0014]优选的，所述电伴热带为自限温伴热带。自限温伴热带即为自限温伴热电缆，是新一代唯一带状恒温电加热器，其发热原件的电阻率具有很高的正温度系数“PTC”(Positive Temperature Coefficent)且相互并联。且自限温伴热带能够自动限制加热时的温度，并随被加热体的温度自动调节输出功率而无任何附加设备；可以任意裁短或在一定长度范围内接长使用，并允许多次交叉重叠而无高温过热点及烧毁之虑，这些特点使电伴热具有：防止过热，使用维护简便及节约电能等优点。
[0015]相对于现有技术，本技术方案具有以下有益效果：
[0016]1）本技术方案很好的利用了周边资源，即，光伏组件的设置，很好的利用了顶棚顶部的空间资源以及现场太阳能资源，并利用光伏组件遮挡电伴热带，既不影响光伏组件的工作，同时利用光伏组件隔绝了电伴热带与雪的接触，以延长电伴热带的使用寿命，且电伴热带上产生的热量可上升到光伏组件的顶部，既可有效解决棚顶部的积雪问题，又可防止积雪影响光伏组件的运行，一举两得，结构设计简单巧妙，且易于实现；
[0017]2）本技术方案综合考虑了光伏组件晚间不能为负载提供有效的电源，而晚间在光伏组件上积雪会影响白天光伏组件上的光生伏打效应，通过设置夜间供电单元和电源切换装置实现实现全天无间断运行，确保本技术方案的可靠性。且本技术方案中的夜间供电单元采用了利用光伏组件充电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于严寒地区架空隧道桥（6）顶棚（5）的光伏除雪系统，其特征在于：包括逆变器（1）、配电箱（2）以及布设于顶棚（5）顶部的电伴热带（3）和光伏组件（4），且所述电伴热带（3）处于顶棚（5）和光伏组件（4）之间；所述光伏组件（4）与逆变器（1）的直流输入端电性连接，所述配电箱（2）与逆变器（1）的交流输出端电性连接，且配电箱（2）上设置有伴热配电接口（2.1），所述电伴热带（3）通过伴热配电接口（2.1）与配电箱（2）电性连接。2.如权利要求1所述一种适用于严寒地区架空隧道桥（6）顶棚（5）的光伏除雪系统，其特征在于：所述光伏组件（4）与逆变器（1）之间还设置有电源切换装置（9）和夜间供电单元（7）；夜间供电单元（7）和光伏组件（4）分别通过电源切换装置（9）与逆变器（1）的直流输入端电性连接。3.如权利要求2所述一种适用于严寒地区架空隧道桥（6）顶棚（5）的光伏除雪系统，其特征在于：所述夜间供电单元包括充电控制器（7.1）和蓄电池（7.2），蓄电池（7.2）通过电源切换装置（9）与逆变器（1）的直流输入端电性连...

【专利技术属性】
技术研发人员：王颖，王愚，张明丽，阎勇，田建，高卫，马勇，
申请(专利权)人：东方电气成都工程设计咨询有限公司，
类型：新型
国别省市：