一种微组网供电系统的制作方法

本实用新型涉及可再生能源领域，尤其涉及一种微组网供电系统。

背景技术：

随着科技的发展和社会的进步，能源已成为发展国民经济和提高人民生活水平的重要物质基础。而发展可再生能源，改变目前的能源结构，实现人类社会的可持续发展，就成为了未来社会发展的一个重要主题。风能和太阳能都是很好的可再生能源，而风光互补发电系统能够利用风能和太阳能资源的互补性，是一种具有较高性价比的新型能源发电系统，具有很好的应用前景。

目前，我国的风光互补系统在实际运用中普遍存在易受障碍物(如道路两边的树木、建筑物等)遮挡导致太阳能发电和风力发电利用率低、蓄电池寿命短、造价成本高等问题。为解决上述问题，在实际应用中采用一一对应的方式进行安装，即对于每一盏路灯配套一风光互补系统。由于风光互补系统存在着储能单元、风力发电机等，通常需要额外的占地面积，这就使得风光互补系统的安装受到限制，例如对于桥梁上的路灯而言，桥面上需要并排安装多个路灯，如果每个路灯都需要配套一风光互补系统，这需占用许多额外的桥面面积，影响道路的使用。

综上所述，如何解决现有风光互补系统安装容易受路面条件限制，不利于推广使用等问题，是可再生能源领域一个亟需解决的问题。

技术实现要素：

为此，需要提供一种新的微组网供电的技术方案，用于解决风光互补系统占地面积大、安装成本高、不利于推广使用等问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种微组网供电系统，所述系统包括至少一主灯杆和若干副灯杆，若干副灯杆相互并联于一主灯杆上，所述主灯杆上设置有发电单元、电压检测单元、逻辑比较电路、信号放大电路、控制单元、储能单元、升压单元和第一负载单元，所述副灯杆上设置有降压单元和第二负载单元；所述发电单元与电压检测单元连接，所述电压检测单元与逻辑比较电路连接，所述控制单元与逻辑比较电路连接，所述逻辑比较电路与信号放大电路连接，所述信号放大电路与控制单元连接；所述控制单元与储能单元连接，所述升压单元与发电单元连接，所述升压单元与储能单元连接，所述第一负载单元与发电单元连接，所述第一负载单元与储能单元连接，所述降压单元与第二负载单元连接；

所述电压检测单元用于检测发电单元所提供的电压，所述逻辑比较电路用于将发电单元所提供的电压与第一预设阈值进行比较，并根据比较结果发送第一信号至信号放大电路；

所述信号放大电路用于对第一信号进行放大处理，所述控制单元用于控制第一负载单元处于工作状态；

所述升压单元用于对发电单元或储能单元输出的电压进行升压处理；

所述降压单元用于对升压后的电压进行降压处理，并将降压后的电压传输至第二负载单元，使得第二负载单元处于工作状态。

进一步地，所述系统还包括计算单元，所述计算单元与逻辑比较电路连接，所述发电单元包括风力发电模块；

所述逻辑比较电路还用于判断当前风力发电模块所提供的电量与第二预设阈值进行比较，所述控制单元用于将差值电量传输至第一负载单元或将差值电路存储于储能单元，所述差值电量为计算单元所计算的风力发电模块所提供的电量与第二预设阈值的差。

进一步地，所述主灯杆还包括第一驱动单元，所述副灯杆还包括第二驱动单元，所述第一驱动单元与第一负载单元连接，所述第二驱动单元与第二负载单元连接；所述控制单元用于控制第一驱动单元驱动第一负载单元处于工作状态；所述降低单元用于将降压后的电压传输至第二驱动单元，第二驱动单元驱动第二负载单元处于工作状态。

进一步地，所述发电单元还包括太阳能发电模块，所述电压检测模块用于检测太阳能发电模块所提供的电压。

进一步地，所述太阳能发电模块为光伏电板，则第一预设阈值根据光伏电板的光照强度确定。

上述技术方案所述的微组网供电系统，所述系统包括至少一主灯杆和若干副灯杆，若干副灯杆相互并联于一主灯杆上，主灯杆上设置有发电单元、升压单元、储能单元、第一负载单元等，副灯杆上设置降压单元和第二负载单元。以桥面上安装路灯为例，可以将主灯杆设置在桥头，副灯杆设置在桥面上，电压经过主灯杆的升压单元进行升压后，经过线缆传输至副灯杆，并由副灯杆的降压单元经过降压处理后，驱使第二负载单元工作。由于副灯杆的第二负载单元在工作时是由主灯杆提供电压，副灯杆上无需另行设置发电单元和储能单元，从而大大减少了副灯杆安装时的占地面积，有效降低了安装和维护成本，有利于大面积推广使用。

附图说明

图1为本实用新型一实施例涉及的微组网供电系统示意图；

图2为本实用新型一实施例涉及的微组网供电方法流程图；

图3为本实用新型另一实施例涉及的微组网供电方法流程图。

附图标记说明：

11、主灯杆；

101、发电单元；111、风力发电模块；121、太阳能发电模块；

102、电压检测单元；

103、计算单元；

104、逻辑比较电路；

105、控制单元；

106、储能单元；

107、第一负载单元；

108、升压单元；

12、副灯杆；

121、降压单元；

122、第二负载单元。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1，为本实用新型一实施例涉及的微组网供电系统的示意图。所述系统包括至少一主灯杆11和若干副灯杆12，若干副灯杆12相互并联于一主灯杆11上，所述主灯杆11上设置有发电单元101、电压检测单元102、逻辑比较电路103、控制单元105、储能单元106、升压单元108和第一负载单元107，所述副灯杆12上设置有降压单元121和第二负载单元122；所述发电单元101与电压检测单元102连接，所述电压检测单元102与逻辑比较电路103连接，所述控制单元105与逻辑比较电路103连接，所述控制单元105与储能单元106连接，所述升压单元108与发电单元101连接，所述升压单元108与储能单元106连接，所述第一负载单元107与发电单元101连接，所述第一负载单元107与储能单元106连接，所述降压单元121与第二负载单元122连接；

所述电压检测单元102用于检测发电单元101所提供的电压，所述逻辑比较电路103用于判断发电单元101所提供的电压是否低于第一预设阈值，若是则控制单元105用于控制第一负载单元107处于工作状态；否则控制单元105用于控制第一负载单元107处于停止工作状态，并将发电单元101所提供的电量存储于储能单元106；

当第一负载单元处于工作状态时，

所述升压单元108用于对发电单元或储能单元输出的电压进行升压处理；

所述降压单元121用于对升压后的电压进行降压处理，并将降压后的电压传输至第二负载单元122，使得第二负载单元122处于工作状态。

在使用微组网供电系统时，首先电压检测单元102检测发电单元101所提供的电压。在本实施方式中，发电单元101包括风力发电模块111和太阳能发电模块121，风力发电模块111可以为风力发电机或风力发电机组，用以将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能，该电能可以用于给储能单元充电，也可以输出给第一负载单元使用。太阳能发电模块121用以将太阳能转变成电能，可以采用光伏发电、光化学发电、光感应发电或光生物发电等方式，优选的，在本实用新型的实施例中，所述太阳能发电模块为光伏电板。在本实施方式中，“电压检测单元用于检测发电单元所提供的电压”包括：电压检测模块用于检测太阳能发电模块所提供的电压。对于风光互补系统而言，通常白天和晚上周围都存在着风力，因而风力发电模块可以全天候处于工作状态，将风能转化为电能。太阳能发电模块仅在白天进行工作，当其处于工作状态时，其两侧将产生电压，因而可以通过电压检测单元来检测太阳能发电模块两端的电压，来判断当前是白天还是晚上，进而控制第一负载单元(即主灯杆对应的灯具)是否处于工作状态。

而后逻辑比较电路103判断发电单元101所提供的电压是否低于第一预设阈值，若是则控制单元105控制第一负载单元107处于工作状态；否则控制单元105控制第一负载单元107处于停止工作状态，并将发电单元101所提供的电量存储于储能单元106。第一负载单元为主灯杆对应的灯具，储能单元为具有电量存储功能的元件，如蓄电池等。在本实施方式中，所述系统还包括信号放大电路，当逻辑比较电路判定发电单元101所提供的电压低于第一预设阈值时，将发送第一信号至信号放大电路，信号放大电路对第一信号进行放大处理后发送至控制单元，控制单元接收第一信号，进而控制第一负载单元处于工作状态。

第一预设阈值可以是自定义的一个数值，也可以是根据太阳能发电模块在一定光照强度所确定的一个电压数值(太阳能发电模块在不同的光照强度下，所提供的电压不同)。在本实施例中，所述太阳能发电模块为光伏电板，则第一预设阈值根据光伏电板的光照强度确定。由于光伏电板所提供的电压与光照面积和光照强度密切相关，一般情况下光伏电板的光照面积变化不大，而白天太阳光照强度是不断变化的，即光伏电板所提供的电压是不断变化的，这种变化主要是由光照强度引起的，因此第一预设阈值根据光伏电板的光照强度确定是最合适的。光伏电板能够利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能，在工作状态时，光伏电板表面能够接收太阳光线照射，并将太阳能转化为电能进行输出，得到非常光伏的使用。光伏电板所能产生的电能就与太阳的光照强度密切相关，当太阳的光照强度越大，所产生的电能越大，光伏电板所能提供的的电压也就越大。当太阳的光照强度越小，光伏电板所能提供的的电压也就是越小。因此，光伏电板作为本实施例中的太阳能发电模块，在白天使不仅能够很好地将光能转化为电能，对储能单元进行充电；在接近晚上的时候，光伏电板也能够灵敏的感知太阳光照强度(光照强度越弱，则光伏电板所提供的电压就越低)，使得逻辑比较电路可以准确地判断光伏电板所提供的电压是否低于第一预设阈值，若是则控制单元控制负载单元处于工作状态。由于第一预设阈值根据光伏电板的光照强度确定。

当第一负载单元处于工作状态时，升压单元108对发电单元或储能单元输出的电压进行升压处理。副灯杆上不设置发电单元和储能单元，因而副灯杆的占地面积大大减少。同时，副灯杆的第二负载单元需要处于工作状态(即副灯杆上的灯具需要发亮)，则需要从主灯杆处传输电压至副灯杆。为了减少电压再传输过程中的线损，导致电量浪费，因而需要对发电单元或储能单元输出的电压进行升压处理。在本实施方式中，所述升压单元为直流升压器。

而后降压单元对升压后的电压进行降压处理，并将降压后的电压传输至第二负载单元122，使得第二负载单元122处于工作状态。优选的，所述降压单元为直流降压器。降压单元将升压后的电压降低至第二负载单元工作状态下所需的电压。

在本实施方式中，所述系统还包括计算单元，所述计算单元与逻辑比较电路连接，所述逻辑比较电路还用于判断当前风力发电模块所提供的电量是否大于第二预设阈值，若是则控制单元用于将当前风力发电模块所提供的电量传输至第一负载单元，计算单元用于计算风力发电模块所提供的电量与第二预设阈值的差，得到差值电量，控制单元还用于将差值电量存储于储能单元；否则控制单元用于将当前风力发电模块所提供的电量传输至负载单元，计算单元用于计算第二预设阈值与风力发电模块所提供的电量的差，得到差值电量，控制单元用于从储能单元中获取差值电量，并将差值电量传输至第一负载单元。具体在使用的时候，如果风力发电模块所提供的电量大于第一负载单元以及所有第二负载单元工作时的用电量，则控制单元将风力发电模块所提供的电量将第一负载单元和第二负载单元工作时的用电量传输至对应的负载单元，并将剩余的差值电量通过控制单元存储于储能单元；如果风力发电模块所提供的电量等于第一负载单元和所有第二负载单元工作时的用电量，则控制单元将风力发电模块所提供的电量直接传输至对应的负载单元；如果风力发电模块所提供的电量小于第一负载单元以及所有第二负载单元工作时的用电量，则控制单元将当前风力发电模块所提供的电量加上从储能单元中获取的差值电量传输至对应的负载单元，确保第一负载单元和所有第二负载单元有足够的电量能够正常工作。这样，一方面能够使得风光互补系统中风力发电模块所提供的电量得到充分的吸收利用，另一方面减少了蓄电池充电放电循环次数，能够有效地延长蓄电池使用寿命。

在本实施方式中，所述主灯杆还包括第一驱动单元，所述副灯杆还包括第二驱动单元，所述第一驱动单元与第一负载单元连接，所述第二驱动单元与第二负载单元连接；“所述控制单元用于控制第一负载单元处于工作状态”包括：控制单元用于控制第一驱动单元驱动第一负载单元处于工作状态；所述降压单元用于“将降压后的电压传输至第二负载单元，使得第二负载单元处于工作状态”包括：降低单元用于将降压后的电压传输至第二驱动单元，第二驱动单元驱动第二负载单元处于工作状态。例如第一负载单元和第二负载单元为LED灯，则第一驱动单元和第二驱动单元为对应的LED灯驱动器。

如图2所示，实用新型人还提供了一种微组网供电方法，所述方法应用于微组网供电系统，所述系统包括至少一主灯杆和若干副灯杆，若干副灯杆相互并联于一主灯杆上，所述主灯杆上设置有发电单元、电压检测单元、逻辑比较电路、控制单元、储能单元、升压单元和第一负载单元，所述副灯杆上设置有降压单元和第二负载单元；所述发电单元与电压检测单元连接，所述电压检测单元与逻辑比较电路连接，所述控制单元与逻辑比较电路连接，所述控制单元与储能单元连接，所述升压单元与发电单元连接，所述升压单元与储能单元连接，所述第一负载单元与发电单元连接，所述第一负载单元与储能单元连接，所述降压单元与第二负载单元连接；所述方法包括以下步骤：

首先进入步骤S201电压检测单元检测发电单元所提供的电压。在本实施方式中，发电单元包括风力发电模块和太阳能发电模块，风力发电模块可以为风力发电机或风力发电机组，用以将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能，该电能可以用于给储能单元充电，也可以输出给第一负载单元使用。太阳能发电模块用以将太阳能转变成电能，可以采用光伏发电、光化学发电、光感应发电或光生物发电等方式，优选的，在本实用新型的实施例中，所述太阳能发电模块为光伏电板。在本实施方式中，“电压检测单元用于检测发电单元所提供的电压”包括：电压检测模块用于检测太阳能发电模块所提供的电压。对于风光互补系统而言，通常白天和晚上周围都存在着风力，因而风力发电模块可以全天候处于工作状态，将风能转化为电能。太阳能发电模块仅在白天进行工作，当其处于工作状态时，其两侧将产生电压，因而可以通过电压检测单元来检测太阳能发电模块两端的电压，来判断当前是白天还是晚上，进而控制第一负载单元(即主灯杆对应的灯具)是否处于工作状态。

而后进入步骤S202逻辑比较电路判断发电单元所提供的电压是否低于第一预设阈值，若是则进入步骤S203控制单元控制第一负载单元处于工作状态；否则进入步骤S204控制单元控制第一负载单元处于停止工作状态，并将发电单元所提供的电量存储于储能单元。第一负载单元为主灯杆对应的灯具，储能单元为具有电量存储功能的元件，如蓄电池等。

当第一负载单元处于工作状态时，可以进入步骤S205升压单元对发电单元或储能单元输出的电压进行升压处理。副灯杆上不设置发电单元和储能单元，因而副灯杆的占地面积大大减少。同时，副灯杆的第二负载单元需要处于工作状态(即副灯杆上的灯具需要发亮)，则需要从主灯杆处传输电压至副灯杆。为了减少电压再传输过程中的线损，导致电量浪费，因而需要对发电单元或储能单元输出的电压进行升压处理。在本实施方式中，所述升压单元为直流升压器。

而后进入步骤S206降压单元对升压后的电压进行降压处理，并将降压后的电压传输至第二负载单元，使得第二负载单元处于工作状态。优选的，所述降压单元为直流降压器。降压单元将升压后的电压降低至第二负载单元工作状态下所需的电压。

如图3所示，在本实施方式中，所述系统还包括计算单元，所述计算单元与逻辑比较电路连接，所述方法包括：首先进入步骤S301逻辑比较电路判断当前风力发电模块所提供的电量是否大于第二预设阈值，若是则进入步骤S302控制单元将当前风力发电模块所提供的电量传输至第一负载单元，计算单元计算风力发电模块所提供的电量与第二预设阈值的差，得到差值电量，控制单元将差值电量存储于储能单元；否则进入步骤S303控制单元将当前风力发电模块所提供的电量传输至负载单元，计算单元计算第二预设阈值与风力发电模块所提供的电量的差，得到差值电量，控制单元从储能单元中获取差值电量，并将差值电量传输至第一负载单元。

具体在使用的时候，如果风力发电模块所提供的电量大于第一负载单元以及所有第二负载单元工作时的用电量，则控制单元将风力发电模块所提供的电量将第一负载单元和第二负载单元工作时的用电量传输至对应的负载单元，并将剩余的差值电量通过控制单元存储于储能单元；如果风力发电模块所提供的电量等于第一负载单元和所有第二负载单元工作时的用电量，则控制单元将风力发电模块所提供的电量直接传输至对应的负载单元；如果风力发电模块所提供的电量小于第一负载单元以及所有第二负载单元工作时的用电量，则控制单元将当前风力发电模块所提供的电量加上从储能单元中获取的差值电量传输至对应的负载单元，确保第一负载单元和所有第二负载单元有足够的电量能够正常工作。这样，一方面能够使得风光互补系统中风力发电模块所提供的电量得到充分的吸收利用，另一方面减少了蓄电池充电放电循环次数，能够有效地延长蓄电池使用寿命。

在本实施方式中，所述主灯杆还包括第一驱动单元，所述副灯杆还包括第二驱动单元，所述第一驱动单元与第一负载单元连接，所述第二驱动单元与第二负载单元连接；“所述控制单元用于控制第一负载单元处于工作状态”包括：控制单元用于控制第一驱动单元驱动第一负载单元处于工作状态；所述降压单元用于“将降压后的电压传输至第二负载单元，使得第二负载单元处于工作状态”包括：降低单元用于将降压后的电压传输至第二驱动单元，第二驱动单元驱动第二负载单元处于工作状态。例如第一负载单元和第二负载单元为LED灯，则第一驱动单元和第二驱动单元为对应的LED灯驱动器。

上述技术方案所述的微组网供电方法和系统，所述系统包括至少一主灯杆和若干副灯杆，若干副灯杆相互并联于一主灯杆上，主灯杆上设置有发电单元、升压单元、储能单元、第一负载单元等，副灯杆上设置降压单元和第二负载单元。以桥面上安装路灯为例，可以将主灯杆设置在桥头，副灯杆设置在桥面上，电压经过主灯杆的升压单元进行升压后，经过线缆传输至副灯杆，并由副灯杆的降压单元经过降压处理后，驱使第二负载单元工作。由于副灯杆的第二负载单元在工作时是由主灯杆提供电压，副灯杆上无需另行设置发电单元和储能单元，从而大大减少了副灯杆安装时的占地面积，有效降低了安装和维护成本，有利于大面积推广使用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围之内。