本发明涉及风光互补发电设施设备领域，具体涉及一种基于风光互补和混合储能的隧道智能供电系统。
背景技术：
在供配电方面，据调查表明现今几乎所有隧道电力供给全部依靠国家电网，而绝大多数隧道位于偏远山区，电网供电配电系统施工难度较大，供电电压不稳定。虽然早在2010年就有地区进行了隧道太阳能供电照明系统试点，但是敷设的太阳能电池板占用了周围大量植被的面积，虽节约了能源却对生态环境造成了破坏。同时采用太阳能电池组件把太阳能直接转变为电能，再通过并网逆变器把能量直接输送到低压电网，存在电能质量较差及对电网有较大损害的问题。且在光照条件不好的情况下只能由大电网进行供电，隧道的安全运行也可能会受到影响，就现今单一的太阳能供电并无法很好的从根本上达到节能的目的。其次能耗降低与行车安全之间存在一定的矛盾，以目前有限的供电照明技术，要实现灯具的节能改造，就不可避免地导致隧道照明质量降低，这会导致司机在隧道中的行驶安全性降低，视线距离缩短，同时如果减少了入口处灯光的辅助，还会使司机产生黑洞、白洞效应，事故的发生率增大。
太阳能和风能作为一种可再生的、具有极大应用潜力及经济效益的可持续发展能源，其在交通行业内的有效利用对于促进我国“可持续发展”行业建设具有重要意义。对于隧道照明等高能耗系统而言，风光互补发电技术的应用不仅响应了国家节能减排号召，而且将带来可观的经济效益。因此，本设计将着手研究如何更好地将太阳能及风能应用到隧道照明通风系统中，从新理论、新技术和新装置方面对隧道照明供电控制系统进行优化，从而实现安全环保、绿色节能的隧道照明。
技术实现要素：
本发明的目的是要提供一种具有自发电以及并网功能的用于隧道中设备供电的供电系统，它能解决现有技术在采用太阳能电池组件把太阳能直接转变为电能再通过并网逆变器把能量直接输送到低压电网的过程中，存在电能质量较差及对电网有较大损害，且单一的太阳能供电并无法很好的从根本上达到节能的目的的技术问题。
发明的目的是这样实现的：
一种基于风光互补和混合储能的隧道智能供电系统，它包括太阳能过渡光棚，所述的太阳能过渡光棚设置在隧道本体的两端出入口，太阳能过渡光棚包括玻璃背板，在玻璃背板上敷设有太阳能电池板，在隧道本体上设有风力发电机，在隧道进出口段设有车速检测及预警装置、光照强度检测器以及车辆通过检测装置，在隧道本体内部设有换气轴流风机、照明灯单元以及空气质量传感器，车速检测及预警装置、光照强度检测器、换气轴流风机、照明灯、空气质量传感器、温湿度传感器均与控制器连接，车辆通过检测装置包括激光测量装置以及红外传感器。
所述玻璃背板和太阳能电池板间隔呈三角形收缩排列。
太阳能电池板、风力发电机通过充电模块与电池组的充电端连接，电池组的供电端分别与照明灯单元、轴流风机的供电端连接。
在使用时采用以下步骤：
1)当有车辆通过隧道口太阳能过渡光棚时，激光测量装置感应车辆；
2)在有车辆驶入隧道时，照明灯单元点亮；
3)此时车辆驶入隧道，隧道中等间隔安装有红外感应装置，每当车辆经过一处红外传感器，其斜前方另一侧隧道壁上的照明灯点亮；
4)当车辆驶离该处传感器时，相应的照明灯熄灭，下一处照明灯点亮，直至车辆驶出隧道。
上述电池组通过可并网离网式逆变器与交流电网连接。
上述电池组通过双向DC-DC逆变器与超级电容模组连接。
包括升压模块，电池组的供电端依次与升压模块、照明灯单元连接，控制器的数据口与升压模块的受控端连接。
包括变频模块，电池组的供电端依次与变频模块、轴流风机连接，控制器的数据口与变频模块的受控端连接。
采用上述技术方案，能带来以下技术效果：
本发明通过激光和红外感应装置相结合的方式检测车辆，并通过控制电路实现隧道照明灯单元的开关，以达到“车来灯亮，车走灯熄”的效果；利用空气质量及温湿度传感器检测隧道内通风情况，从而智能控制隧道风机工作，达到降低能耗目的。
本发明能将太阳能和风能转换为电能储存在电池组和超级电容中，当天气晴朗时，经Boost升压模块和逆变模块直接用于隧道照明及风机负载供电，并将多余电能并网，向外界输送电能；当阴雨天气时，光伏发电产生电能减少，此时混合储能装置中超级电容经双向DC/DC变换器向电池组供电，从而维持隧道系统正常工作。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明的正视图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的纵截面图；
图4为本发明的系统框图；
图5为本发明的系统能量分配示意图；
图6为本发明混合储能系统结构图。
具体实施方式
如图1和图2所示一种基于风光互补和混合储能的隧道智能供电系统，它包括太阳能过渡光棚，所述的太阳能过渡光棚设置在隧道本体的两端出入口，太阳能过渡光棚包括玻璃背板1，在玻璃背板1上敷设有太阳能电池板2，在隧道本体上设有风力发电机3，在隧道进出口段设有车速检测及预警装置6、光照强度检测器7以及车辆通过检测装置，在隧道本体内部设有换气轴流风机8、照明灯单元9以及空气质量传感器10，车速检测及预警装置6、光照强度检测器7、换气轴流风机8、照明灯9、空气质量传感器10、温湿度传感器5均与控制器4连接，车辆通过检测装置包括激光测量装置以及红外传感器。
所述玻璃背板1和太阳能电池板2间隔呈三角形收缩排列。
具体的，玻璃背板1优选蓝色有机玻璃，玻璃背板1和太阳能电池板2间隔呈三角形收缩排列，形成一条自然光过渡带，代替了原有的隧道出入口处采用高压钠灯加强照明的方式,有效解决了“黑洞”和“白洞”问题，使得车辆进入隧道前光变快速，使驾驶员很快的适应，有效的实现了隧道口光照过渡性安全，从而降低事故发生率，提高了减光效果和空间利用率，在保证道路采光的同时进行光伏发电；在山体的上方适当的位置设置风力发电机，将风能转换为电能，这两者产生的电能经稳压升压模块储存在电池组和超级电容中，电池组优选磷酸铁锂电池。
太阳能过渡光棚的建设规模需合理控制，既能满足其功能要求，又能节约投资成本。过渡光棚可采用环形、矩形门框式、开敞式等结构，但其横断面必须满足行车建筑限界要求，对于强度及安全要求，本设计中光棚采用现浇钢筋混凝土板结构，对于蓝色有机玻璃背板可采用镂空设计，兼顾通风、采光功能，并且开洞尺寸应兼顾人员逃生紧急出口要求。过渡光棚在检修道路上应设置防撞墙，在支撑拱及防撞护墙下设置条形基础，支撑拱及防撞护墙与条形基础整浇。
如图3和图4所示，太阳能电池板2、风力发电机3通过充电模块12与电池组11的充电端连接，电池组11的供电端分别与照明灯单元9、轴流风机13的供电端连接。
为了改善灯光条件，照明灯单元9优选节能灯，灯光亮度能随着司机进入隧道逐渐增亮，在司机驶出隧道过程中灯光亮度逐渐减暗。
在使用时采用以下步骤：
1)当有车辆通过隧道口太阳能过渡光棚时，激光测量装置感应车辆；
2)在有车辆驶入隧道时，照明灯单元9点亮；
3)此时车辆驶入隧道，隧道中等间隔安装有红外感应装置，每当车辆经过一处红外传感器，其斜前方另一侧隧道壁上的照明灯点亮；
4)当车辆驶离该处传感器时，相应的照明灯熄灭，下一处照明灯点亮，直至车辆驶出隧道。
在隧道进出口段设置光照强度检测器用于感应外界光强，从而在白天调节隧道内照明灯亮度与隧道外光照强度同步变化；而隧道内部的温湿度传感器及空气质量传感器实时检测内部空气质量变化，反馈给控制器控制换气轴流风机的运转及停止，照明通风的同时达到节省电能的目的。
所述电池组11通过可并网离网式逆变器18与交流电网14连接。
所述电池组11通过双向DC-DC逆变器19与超级电容模组15连接。
包括升压模块16，电池组11的供电端依次与升压模块16、照明灯单元9连接，控制器4的数据口与升压模块16的受控端连接。
包括变频模块17，电池组11的供电端依次与变频模块17、轴流风机13连接，控制器4的数据口与变频模块17的受控端连接。
整个系统的能量流动关系如图5所示，其中Psource为发电单元的功率总和(含风光互补发电和储能)；Pinv为逆变器输出的功率；Pdc为保持直流母线稳定所需要的功率和直流负载消耗功率之和；Ppv为光伏电池组输出功率；Pwp为风力发电机组输出功率；Psto为储能装置的功率；Pbat为锂电池输出功率，Psc为超级电容输出功率。各单元之间功率满足以下关系式：
Psource＝Pinv+Pdc (1)
Psto＝Psource-Ppv-Pwp (2)
Psc＝Psto-Pbat (4)
如图6所示，在孤岛模式下，需维持供电电压幅值和频率的稳定；并网模式下，系统向电网提供相应有功和无功功率。利用碳酸铁锂电池组和超级电容充放电互补特性平抑负载突变时对直流母线造成的冲击,电池组和超级电容分别通过双向DC/DC变换器与直流母线连接。在并网时，混合储能系统需要根据能量管理系统指令输出指定功率或电流，一般工作在恒流充电和恒流放电模式，超级电容充放电变流器控制策略与锂电池组完全相同，因此下面仅给出电池组恒流充放电的变流器控制策略。