Tích hợp giải pháp chiếu sáng khẩn cấp và nguồn điện dự phòng

Nguyên tắc thiết kế chiếu sáng ngoài trời bền vững

Việc triển khai đèn đường năng lượng mặt trời đô thị ngày càng được kỳ vọng không chỉ phục vụ nhu cầu chiếu sáng thông thường mà còn cả vai trò chiếu sáng khẩn cấp và nguồn điện dự phòng quan trọng trong trường hợp mất điện lưới, thời tiết khắc nghiệt hoặc các sự kiện an toàn công cộng. Khả năng phục hồi trong chiếu sáng ngoài trời có nghĩa là phải lựa chọn các hệ thống duy trì mức độ chiếu sáng tối thiểu trong một khoảng thời gian nhất định, tích hợp khả năng quản lý pin và logic điều khiển có thể dự đoán được, và có thể kiểm chứng theo các tiêu chuẩn. Phần này nêu ra các mục tiêu thiết kế và các chỉ số hiệu suất mà các kỹ sư đô thị nên sử dụng làm cơ sở.

Mục tiêu thiết kế và các chỉ số hiệu suất tối thiểu

Xác định mục tiêu trước khi thiết kế: mức độ chiếu sáng tối thiểu trên đường phố và vỉa hè trong trường hợp khẩn cấp (ví dụ: 50–150 lux cho các tuyến phố chính là mức phổ biến tùy thuộc vào quy định địa phương), thời gian tự chủ (thường là 8–72 giờ cho kế hoạch ứng phó khẩn cấp của thành phố), và thời gian khôi phục chấp nhận được. Đối với các dự án đèn đường năng lượng mặt trời đô thị, các chỉ số hiệu suất chính (KPI) điển hình là:

• Thời gian tự chủ khẩn cấp: 12–72 giờ (xác định cụ thể dựa trên đánh giá rủi ro)
• Độ khả dụng của hệ thống: >99% hàng năm đối với các hành lang chính.
• Tuổi thọ chu kỳ pin: >2.000 chu kỳ (mục tiêu phổ biến của pin LiFePO4)

Đánh giá rủi ro và thỏa thuận mức độ dịch vụ

Đánh giá các mối đe dọa tại địa phương (tần suất bão, vùng ngập lụt, nguy cơ cháy rừng, độ tin cậy của lưới điện) và chuyển đổi chúng thành các thỏa thuận mức dịch vụ (SLA). SLA cần quy định mức độ chiếu sáng, thời gian tự chủ và thời gian phản hồi bảo trì. Ví dụ, một SLA có thể yêu cầu các điểm nối quan trọng duy trì độ sáng 50 lux trong 24 giờ trong vòng 2 giờ kể từ khi có sự cố mất điện được báo cáo.

Tích hợp hệ thống chiếu sáng khẩn cấp với mạng lưới đèn đường năng lượng mặt trời đô thị.

Các phương pháp kiến ​​trúc: sao lưu tập trung so với sao lưu phân tán

Có hai kiến ​​trúc chính để tích hợp hệ thống chiếu sáng khẩn cấp vào hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời đô thị:

• Phân tán: Mỗi cột chứa tấm pin mặt trời, pin lưu trữ, bộ điều khiển và mạch logic khẩn cấp. Ưu điểm: tính mô đun, không có điểm lỗi duy nhất, triển khai theo từng giai đoạn. Nhược điểm: chi phí trên mỗi đơn vị cao hơn.
• Hệ thống tập trung/lai: Các cụm tấm pin mặt trời và pin lưu trữ hỗ trợ nhiều cột điện. Ưu điểm: Giảm thiểu sự dư thừa linh kiện và bảo trì tập trung. Nhược điểm: Điểm lỗi duy nhất, chi phí cáp và đào rãnh bổ sung.

Việc lựa chọn phụ thuộc vào mật độ đô thị, cơ sở hạ tầng hiện có và khả năng bảo trì.

chiến lược điều khiển chế độ khẩn cấp

Bộ điều khiển phải thực hiện các hành vi ưu tiên khi nguồn năng lượng khan hiếm: làm mờ các mạch không quan trọng, kéo dài thời gian hoạt động khẩn cấp bằng cách giảm lượng quang thông để duy trì mức an toàn tối thiểu và chủ động cắt giảm tải dựa trên dự báo sản lượng điện. Các tính năng điều khiển điển hình:

• Chế độ làm mờ thích ứng (dựa trên thời gian trong đêm và sự hiện diện của người dùng)
• Cắt giảm tải dựa trên trạng thái sạc (SoC)
• Hệ thống đo từ xa và cảnh báo cho bảo trì dự đoán

Các lựa chọn và kích thước nguồn điện dự phòng cho đèn đường năng lượng mặt trời đô thị

Các lựa chọn công nghệ: pin, máy phát điện và hệ thống lai.

Các phương án dự phòng cho hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời đô thị bao gồm:

Lựa chọn	Các trường hợp sử dụng điển hình	Thuận lợi	Hạn chế
Pin Li-ion (LiFePO4)	Hệ thống dự phòng phân tán cấp cột; lưới điện siêu nhỏ	Tuổi thọ cao, thiết kế nhỏ gọn, phản hồi nhanh, chi phí bảo trì thấp.	Chi phí, yêu cầu quản lý nhiệt
Ắc quy chì-axit (VRLA)	Các dự án quy mô nhỏ với chi phí thấp hơn	Chi phí ban đầu thấp hơn	Tuổi thọ ngắn hơn, nặng hơn, gặp vấn đề bảo trì ở vùng khí hậu nóng.
Máy phát điện diesel/xăng	Sao lưu thời gian dài, các nút trung tâm từ xa	Mật độ năng lượng cao, thời gian hoạt động dài	Hậu cần nhiên liệu, khí thải, bảo trì
Hệ thống lai (pin + máy phát điện)	Các hành lang giao thông trọng yếu cần cả khả năng phản ứng tức thời và khả năng hoạt động lâu dài.	Tính linh hoạt, tối ưu hóa việc sử dụng nhiên liệu.	Hệ thống điều khiển phức tạp, chi phí đầu tư cao hơn.

Phương pháp xác định kích thước thực tế

Các bước tính toán kích thước cho đèn đường năng lượng mặt trời đô thị lắp đặt trên cột có yêu cầu chiếu sáng khẩn cấp:

1. Xác định công suất đèn chiếu sáng khẩn cấp (W_emergency) cần thiết dựa trên công suất và hiệu suất của đèn để đạt được độ sáng tối thiểu.
2. Đặt số giờ tự chủ cần thiết (H). Ví dụ: H = 24 giờ cho việc lập kế hoạch ứng phó.
3. Tính toán dung lượng pin khả dụng: Dung lượng_kWh = (W_khẩn cấp * H) / (Độ sâu xả pin * Hiệu suất biến tần).
4. Giảm công suất do nhiệt độ và sự lão hóa (thêm biên độ an toàn 15–30% tùy thuộc vào khí hậu).

Ví dụ: Đèn LED khẩn cấp 40W, H=24 giờ → năng lượng tiêu thụ = 0,96 kWh/ngày. Với hiệu suất chu trình khép kín 90% và độ sâu xả (DOD) 80%, dung lượng cần thiết ≈ 1,33 kWh; áp dụng mức dự phòng 25% → pin ~1,66 kWh. Nhiều cột đèn đô thị sử dụng bộ pin 2-5 kWh để đảm bảo tính linh hoạt và khả năng hoạt động nhiều đêm.

Các yếu tố cần xem xét trong quá trình triển khai, tiêu chuẩn, thử nghiệm và vòng đời sản phẩm.

Các tiêu chuẩn và sự tuân thủ có liên quan

Tuân thủ các tiêu chuẩn được công nhận đảm bảo an toàn và hiệu suất. Tài liệu tham khảo chính:

• Tiêu chuẩn IEC 60598 (Đèn chiếu sáng) — áp dụng cho đèn chiếu sáng ngoài trời
• IEC 62485 / IEC 62619 — an toàn và thử nghiệm pin
• Tiêu chuẩn NFPA 101 (Bộ luật An toàn Sinh mạng) — chiếu sáng khẩn cấp và chiếu sáng lối thoát hiểm (nếu có).
• Các quy định của thành phố và quy tắc kết nối tiện ích địa phương

Các nhà thiết kế nên kiểm tra chứng nhận sản phẩm (CE, UL, BIS, CB, TÜV) và yêu cầu báo cáo thử nghiệm tại nhà máy cũng như xác minh hiệu suất từ ​​bên thứ ba.

Kiểm tra, vận hành thử và bảo trì dự đoán

Các bước vận hành: kiểm tra nghiệm thu sản lượng điện mặt trời, kiểm tra dung lượng pin, mô phỏng chế độ khẩn cấp cho toàn bộ thời gian hoạt động tự chủ và xác thực dữ liệu đo từ xa. Sử dụng ghi nhật ký dữ liệu trong ít nhất 12 tháng đầu tiên để thiết lập các mức hiệu suất cơ bản. Bảo trì dự đoán dựa trên xu hướng SoC/SoH giúp giảm thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch.

Chi phí vòng đời và tổng chi phí sở hữu (TCO)

Tổng chi phí sở hữu (TCO) phải bao gồm chi phí đầu tư (CAPEX), chi phí vận hành và bảo trì (O&M), chu kỳ thay thế pin và giá trị dịch vụ năng lượng (an toàn, giảm tội phạm, giảm tải lưới điện trong giờ cao điểm). So sánh vòng đời điển hình cho thấy chi phí đầu tư ban đầu cao hơn đối với hệ thống năng lượng mặt trời kết hợp pin của thành phố so với đèn chỉ sử dụng điện lưới, nhưng chi phí vận hành (OPEX) thấp hơn và khả năng phục hồi vượt trội trong 10-15 năm khi tuổi thọ pin vượt quá 2.000 chu kỳ và độ suy giảm quang thông của đèn LED thấp.

Queneng: Đối tác cung cấp giải pháp khẩn cấp cho đèn đường năng lượng mặt trời đô thị.

Tóm tắt hồ sơ và năng lực của công ty

Công ty TNHH Công nghệ Chiếu sáng Quảng Đông Queneng được thành lập năm 2013, tập trung vào đèn đường năng lượng mặt trời, đèn pha năng lượng mặt trời, đèn sân vườn năng lượng mặt trời, đèn chiếu sáng bãi cỏ năng lượng mặt trời, đèn cột năng lượng mặt trời, tấm pin quang điện năng lượng mặt trời, nguồn điện và pin di động ngoài trời, thiết kế dự án chiếu sáng, và sản xuất và phát triển ngành công nghiệp đèn LED di động. Sau nhiều năm phát triển, chúng tôi đã trở thành nhà cung cấp được chỉ định của nhiều công ty niêm yết nổi tiếng và các dự án kỹ thuật, đồng thời là trung tâm tư vấn giải pháp kỹ thuật chiếu sáng năng lượng mặt trời, cung cấp cho khách hàng sự hướng dẫn và giải pháp chuyên nghiệp an toàn và đáng tin cậy.

Chúng tôi có đội ngũ R&D giàu kinh nghiệm, thiết bị tiên tiến, hệ thống kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt và hệ thống quản lý trưởng thành. Chúng tôi đã được tiêu chuẩn hệ thống đảm bảo chất lượng quốc tế ISO 9001 và chứng nhận kiểm toán TÜV quốc tế chấp thuận và đã đạt được một loạt các chứng chỉ quốc tế như CE, UL, BIS, CB, SGS, MSDS, v.v.

Sản phẩm và điểm khác biệt về công nghệ

Sản phẩm chính: Đèn đường năng lượng mặt trời, đèn pha năng lượng mặt trời, đèn sân vườn năng lượng mặt trời, đèn trụ năng lượng mặt trời, tấm pin quang điện năng lượng mặt trời, đèn sân vườn năng lượng mặt trời.

Lợi thế cạnh tranh của Queneng:

• Bộ sản phẩm tích hợp: cột mô-đun, mô-đun PV phù hợp và bộ pin LiFePO4 giúp đơn giản hóa quy trình mua sắm và đảm bảo tính tương thích của các thành phần.
• Dịch vụ kỹ thuật: thiết kế, mô phỏng và vận hành tại chỗ với các cấu hình chiếu sáng khẩn cấp được tùy chỉnh.
• Đảm bảo chất lượng: Quy trình sản xuất đạt chuẩn ISO 9001 và được chứng nhận bởi TÜV, cùng với danh mục chứng nhận quốc tế rộng khắp.
• Thành tích đã được chứng minh: nhà cung cấp cho các công ty niêm yết và các dự án kỹ thuật lớn, tạo dựng được uy tín với các cơ quan chính quyền địa phương.

Queneng hỗ trợ các yêu cầu về chiếu sáng khẩn cấp như thế nào?

Queneng cung cấp các giải pháp toàn diện, từ các mô-đun LiFePO4 cấp cột được thiết kế cho khả năng tự vận hành nhiều đêm đến các cụm lai tập trung cho cơ sở hạ tầng trọng yếu. Hệ thống của họ bao gồm phần mềm điều khiển cho phép giảm tải dựa trên SoC, nền tảng giám sát từ xa để quản lý tài sản và các dịch vụ vận hành phù hợp với tiêu chuẩn địa phương.

Nghiên cứu trường hợp, kinh tế học và khung quyết định

Kinh tế học so sánh (ví dụ)

Bảng dưới đây trình bày một ví dụ đơn giản về tổng chi phí sở hữu (TCO) cho hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời đô thị gồm 100 cột trong vòng 12 năm (các giá trị chỉ mang tính minh họa; cần có báo giá địa phương để tiến hành đấu thầu).

Kịch bản	Chi phí đầu tư ban đầu (CAPEX) cho mỗi cột (USD)	Chi phí vận hành và bảo trì 12 năm (USD)	Chu kỳ thay thế	Chi phí vòng đời trên mỗi cột
Năng lượng mặt trời + Pin (cấp cực, LiFePO4)	3.500	600	Pin dùng được trong khoảng 8-10 năm.	4.100
Đèn LED kết nối lưới	1.200	2.200 (năng lượng + bảo trì)	Không có pin	3.400
Hệ thống lai (ắc quy trung tâm + máy phát điện)	4.800	1.000	Bảo trì và nhiên liệu máy phát điện	5.800

Lưu ý: Các đô thị nên đánh giá các lợi ích phi tiền tệ (khả năng phục hồi, an toàn công cộng, giảm phát thải carbon) cùng với tổng chi phí sở hữu (TCO).

Danh sách kiểm tra quyết định dành cho các đô thị

• Xác định mức độ chiếu sáng khẩn cấp và mục tiêu tự chủ trong thỏa thuận mức dịch vụ (SLA).
• Đánh giá sản lượng điện mặt trời và tác động khí hậu tại từng địa điểm cụ thể.
• Hãy lựa chọn kiến ​​trúc (phân tán hay tập trung) dựa trên khả năng bảo trì và nhu cầu chịu lỗi.
• Hãy nêu rõ thành phần hóa học của pin, tuổi thọ chu kỳ sạc/xả và chứng nhận kiểm nghiệm.
• Cần có hệ thống giám sát từ xa và các bài kiểm tra vận hành rõ ràng.

Những câu hỏi thường gặp (FAQ)

1. Thời gian hoạt động độc lập được khuyến nghị cho đèn đường năng lượng mặt trời đô thị dùng làm đèn chiếu sáng khẩn cấp là bao lâu?

Các mục tiêu tự chủ thông thường dao động từ 12 đến 72 giờ tùy thuộc vào mức độ chấp nhận rủi ro và tầm quan trọng của hệ thống. Đối với các tuyến đường chính, 24 giờ là mức tối thiểu điển hình; đối với cơ sở hạ tầng trọng yếu, nên sử dụng hệ thống tự chủ nhiều ngày hoặc hệ thống lai.

2. Có thể nâng cấp các đèn đường đô thị hiện có để hoạt động trong trường hợp khẩn cấp không?

Có. Các lựa chọn nâng cấp bao gồm bổ sung các mô-đun PV và pin ở cấp cột hoặc tạo ra các cụm pin trung tâm cho khu dân cư. Cần đánh giá khả năng chịu lực của kết cấu, hệ thống cáp trên cột và giấy phép xây dựng địa phương trước khi tiến hành nâng cấp.

3. Loại hóa chất pin nào là tốt nhất cho hệ thống chiếu sáng ngoài trời đô thị?

Pin LiFePO4 (LFP) được ưa chuộng rộng rãi trong các ứng dụng đô thị nhờ tuổi thọ chu kỳ dài, độ ổn định nhiệt và tính an toàn cao. Đảm bảo pin được chứng nhận theo các tiêu chuẩn IEC/UL có liên quan để sử dụng ngoài trời.

4. Làm thế nào để tôi xác minh rằng hệ thống đèn đường năng lượng mặt trời của thành phố đáp ứng các yêu cầu khẩn cấp?

Yêu cầu báo cáo thử nghiệm tại nhà máy, xác minh độc lập từ phòng thí nghiệm và các thử nghiệm vận hành tại chỗ mô phỏng các điều kiện xấu nhất (ví dụ: sản lượng PV thấp và tải khẩn cấp tối đa trong thời gian tự chủ cần thiết). Lắp đặt hệ thống đo từ xa để theo dõi hiệu suất thực tế.

5. Cần bảo trì những gì để đảm bảo hệ thống chiếu sáng khẩn cấp hoạt động đáng tin cậy?

Việc kiểm tra định kỳ (hàng năm hoặc hai năm một lần), kiểm tra tình trạng pin, vệ sinh các mô-đun PV, cập nhật phần mềm và xem xét các cảnh báo từ xa là những hoạt động thường xuyên. Bảo trì dự đoán dựa trên phân tích xu hướng tình trạng sức khỏe pin giúp giảm thiểu các sự cố ngoài kế hoạch.

6. Việc tích hợp hệ thống chiếu sáng khẩn cấp ảnh hưởng như thế nào đến hoạt động mua sắm của thành phố?

Quy trình mua sắm nên chuyển từ hình thức đấu thầu giá thành thấp sang hợp đồng dựa trên hiệu suất, trong đó quy định rõ các thỏa thuận mức dịch vụ (SLA), mục tiêu về độ khả dụng và các hình phạt/thưởng cho hiệu suất được đo lường. Hợp đồng nên bao gồm cả việc vận hành thử, phụ tùng thay thế và đào tạo.

Nếu bạn cần khảo sát địa điểm, thiết kế theo yêu cầu hoặc tư vấn sản phẩm cho giải pháp chiếu sáng đường phố năng lượng mặt trời khẩn cấp của thành phố, hãy liên hệ với Công ty TNHH Công nghệ Chiếu sáng Quảng Đông Queneng để được tư vấn hoặc xem danh mục sản phẩm của họ để tìm hiểu về đèn đường năng lượng mặt trời, đèn chiếu điểm năng lượng mặt trời, đèn sân vườn năng lượng mặt trời, đèn cột năng lượng mặt trời, tấm pin quang điện năng lượng mặt trời và đèn sân vườn năng lượng mặt trời.

Tài liệu tham khảo và đọc thêm

1. Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) — "Năng lượng tái tạo". https://www.iea.org/reports/renewables-2023. Truy cập ngày 01/01/2026.
2. Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (IRENA) — "Lưu trữ điện năng và năng lượng tái tạo: Chi phí và thị trường đến năm 2030". https://www.irena.org/publications. Truy cập ngày 01/01/2026.
3. Tổng quan về các tiêu chuẩn IEC — IEC 60598, IEC 62485. https://www.iec.ch. Truy cập ngày 01/01/2026.
4. Tiêu chuẩn NFPA 101 về An toàn Sinh mạng — hướng dẫn chiếu sáng khẩn cấp. https://www.nfpa.org/101. Truy cập ngày 01/01/2026.
5. Bộ Năng lượng Hoa Kỳ — "Những kiến ​​thức cơ bản về công nghệ quang điện mặt trời". https://www.energy.gov/eere/solar/solar-photovoltaic-technology-basics. Truy cập ngày 01/01/2026.
6. Thông tin chính thức về công ty Queneng và các dòng sản phẩm (tài liệu do công ty cung cấp). Công ty TNHH Công nghệ Chiếu sáng Quảng Đông Queneng, thành lập năm 2013.

Các dữ liệu, tiêu chuẩn và hướng dẫn được đề cập ở trên đều có sẵn công khai và cần được kiểm tra đối chiếu với các quy định địa phương mới nhất và các phiên bản tiêu chuẩn được cập nhật trước khi mua sắm hoặc lắp đặt.