一種微組網供電系統的制作方法

本實用新型涉及可再生能源領域，尤其涉及一種微組網供電系統。

背景技術：

隨著科技的發展和社會的進步，能源已成為發展國民經濟和提高人民生活水平的重要物質基礎。而發展可再生能源，改變目前的能源結構，實現人類社會的可持續發展，就成為了未來社會發展的一個重要主題。風能和太陽能都是很好的可再生能源，而風光互補發電系統能夠利用風能和太陽能資源的互補性，是一種具有較高性價比的新型能源發電系統，具有很好的應用前景。

目前，我國的風光互補系統在實際運用中普遍存在易受障礙物(如道路兩邊的樹木、建筑物等)遮擋導致太陽能發電和風力發電利用率低、蓄電池壽命短、造價成本高等問題。為解決上述問題，在實際應用中采用一一對應的方式進行安裝，即對于每一盞路燈配套一風光互補系統。由于風光互補系統存在著儲能單元、風力發電機等，通常需要額外的占地面積，這就使得風光互補系統的安裝受到限制，例如對于橋梁上的路燈而言，橋面上需要并排安裝多個路燈，如果每個路燈都需要配套一風光互補系統，這需占用許多額外的橋面面積，影響道路的使用。

綜上所述，如何解決現有風光互補系統安裝容易受路面條件限制，不利于推廣使用等問題，是可再生能源領域一個亟需解決的問題。

技術實現要素：

為此，需要提供一種新的微組網供電的技術方案，用于解決風光互補系統占地面積大、安裝成本高、不利于推廣使用等問題。

為實現上述目的，發明人提供了一種微組網供電系統，所述系統包括至少一主燈桿和若干副燈桿，若干副燈桿相互并聯于一主燈桿上，所述主燈桿上設置有發電單元、電壓檢測單元、邏輯比較電路、信號放大電路、控制單元、儲能單元、升壓單元和第一負載單元，所述副燈桿上設置有降壓單元和第二負載單元；所述發電單元與電壓檢測單元連接，所述電壓檢測單元與邏輯比較電路連接，所述控制單元與邏輯比較電路連接，所述邏輯比較電路與信號放大電路連接，所述信號放大電路與控制單元連接；所述控制單元與儲能單元連接，所述升壓單元與發電單元連接，所述升壓單元與儲能單元連接，所述第一負載單元與發電單元連接，所述第一負載單元與儲能單元連接，所述降壓單元與第二負載單元連接；

所述電壓檢測單元用于檢測發電單元所提供的電壓，所述邏輯比較電路用于將發電單元所提供的電壓與第一預設閾值進行比較，并根據比較結果發送第一信號至信號放大電路；

所述信號放大電路用于對第一信號進行放大處理，所述控制單元用于控制第一負載單元處于工作狀態；

所述升壓單元用于對發電單元或儲能單元輸出的電壓進行升壓處理；

所述降壓單元用于對升壓后的電壓進行降壓處理，并將降壓后的電壓傳輸至第二負載單元，使得第二負載單元處于工作狀態。

進一步地，所述系統還包括計算單元，所述計算單元與邏輯比較電路連接，所述發電單元包括風力發電模塊；

所述邏輯比較電路還用于判斷當前風力發電模塊所提供的電量與第二預設閾值進行比較，所述控制單元用于將差值電量傳輸至第一負載單元或將差值電路存儲于儲能單元，所述差值電量為計算單元所計算的風力發電模塊所提供的電量與第二預設閾值的差。

進一步地，所述主燈桿還包括第一驅動單元，所述副燈桿還包括第二驅動單元，所述第一驅動單元與第一負載單元連接，所述第二驅動單元與第二負載單元連接；所述控制單元用于控制第一驅動單元驅動第一負載單元處于工作狀態；所述降低單元用于將降壓后的電壓傳輸至第二驅動單元，第二驅動單元驅動第二負載單元處于工作狀態。

進一步地，所述發電單元還包括太陽能發電模塊，所述電壓檢測模塊用于檢測太陽能發電模塊所提供的電壓。

進一步地，所述太陽能發電模塊為光伏電板，則第一預設閾值根據光伏電板的光照強度確定。

上述技術方案所述的微組網供電系統，所述系統包括至少一主燈桿和若干副燈桿，若干副燈桿相互并聯于一主燈桿上，主燈桿上設置有發電單元、升壓單元、儲能單元、第一負載單元等，副燈桿上設置降壓單元和第二負載單元。以橋面上安裝路燈為例，可以將主燈桿設置在橋頭，副燈桿設置在橋面上，電壓經過主燈桿的升壓單元進行升壓后，經過線纜傳輸至副燈桿，并由副燈桿的降壓單元經過降壓處理后，驅使第二負載單元工作。由于副燈桿的第二負載單元在工作時是由主燈桿提供電壓，副燈桿上無需另行設置發電單元和儲能單元，從而大大減少了副燈桿安裝時的占地面積，有效降低了安裝和維護成本，有利于大面積推廣使用。

附圖說明

圖1為本實用新型一實施例涉及的微組網供電系統示意圖；

圖2為本實用新型一實施例涉及的微組網供電方法流程圖；

圖3為本實用新型另一實施例涉及的微組網供電方法流程圖。

附圖標記說明：

11、主燈桿；

101、發電單元；111、風力發電模塊；121、太陽能發電模塊；

102、電壓檢測單元；

103、計算單元；

104、邏輯比較電路；

105、控制單元；

106、儲能單元；

107、第一負載單元；

108、升壓單元；

12、副燈桿；

121、降壓單元；

122、第二負載單元。

具體實施方式

為詳細說明技術方案的技術內容、構造特征、所實現目的及效果，以下結合具體實施例并配合附圖詳予說明。

請參閱圖1，為本實用新型一實施例涉及的微組網供電系統的示意圖。所述系統包括至少一主燈桿11和若干副燈桿12，若干副燈桿12相互并聯于一主燈桿11上，所述主燈桿11上設置有發電單元101、電壓檢測單元102、邏輯比較電路103、控制單元105、儲能單元106、升壓單元108和第一負載單元107，所述副燈桿12上設置有降壓單元121和第二負載單元122；所述發電單元101與電壓檢測單元102連接，所述電壓檢測單元102與邏輯比較電路103連接，所述控制單元105與邏輯比較電路103連接，所述控制單元105與儲能單元106連接，所述升壓單元108與發電單元101連接，所述升壓單元108與儲能單元106連接，所述第一負載單元107與發電單元101連接，所述第一負載單元107與儲能單元106連接，所述降壓單元121與第二負載單元122連接；

所述電壓檢測單元102用于檢測發電單元101所提供的電壓，所述邏輯比較電路103用于判斷發電單元101所提供的電壓是否低于第一預設閾值，若是則控制單元105用于控制第一負載單元107處于工作狀態；否則控制單元105用于控制第一負載單元107處于停止工作狀態，并將發電單元101所提供的電量存儲于儲能單元106；

當第一負載單元處于工作狀態時，

所述升壓單元108用于對發電單元或儲能單元輸出的電壓進行升壓處理；

所述降壓單元121用于對升壓后的電壓進行降壓處理，并將降壓后的電壓傳輸至第二負載單元122，使得第二負載單元122處于工作狀態。

在使用微組網供電系統時，首先電壓檢測單元102檢測發電單元101所提供的電壓。在本實施方式中，發電單元101包括風力發電模塊111和太陽能發電模塊121，風力發電模塊111可以為風力發電機或風力發電機組，用以將風能轉化為機械能，再將機械能轉化為電能，該電能可以用于給儲能單元充電，也可以輸出給第一負載單元使用。太陽能發電模塊121用以將太陽能轉變成電能，可以采用光伏發電、光化學發電、光感應發電或光生物發電等方式，優選的，在本實用新型的實施例中，所述太陽能發電模塊為光伏電板。在本實施方式中，“電壓檢測單元用于檢測發電單元所提供的電壓”包括：電壓檢測模塊用于檢測太陽能發電模塊所提供的電壓。對于風光互補系統而言，通常白天和晚上周圍都存在著風力，因而風力發電模塊可以全天候處于工作狀態，將風能轉化為電能。太陽能發電模塊僅在白天進行工作，當其處于工作狀態時，其兩側將產生電壓，因而可以通過電壓檢測單元來檢測太陽能發電模塊兩端的電壓，來判斷當前是白天還是晚上，進而控制第一負載單元(即主燈桿對應的燈具)是否處于工作狀態。

而后邏輯比較電路103判斷發電單元101所提供的電壓是否低于第一預設閾值，若是則控制單元105控制第一負載單元107處于工作狀態；否則控制單元105控制第一負載單元107處于停止工作狀態，并將發電單元101所提供的電量存儲于儲能單元106。第一負載單元為主燈桿對應的燈具，儲能單元為具有電量存儲功能的元件，如蓄電池等。在本實施方式中，所述系統還包括信號放大電路，當邏輯比較電路判定發電單元101所提供的電壓低于第一預設閾值時，將發送第一信號至信號放大電路，信號放大電路對第一信號進行放大處理后發送至控制單元，控制單元接收第一信號，進而控制第一負載單元處于工作狀態。

第一預設閾值可以是自定義的一個數值，也可以是根據太陽能發電模塊在一定光照強度所確定的一個電壓數值(太陽能發電模塊在不同的光照強度下，所提供的電壓不同)。在本實施例中，所述太陽能發電模塊為光伏電板，則第一預設閾值根據光伏電板的光照強度確定。由于光伏電板所提供的電壓與光照面積和光照強度密切相關，一般情況下光伏電板的光照面積變化不大，而白天太陽光照強度是不斷變化的，即光伏電板所提供的電壓是不斷變化的，這種變化主要是由光照強度引起的，因此第一預設閾值根據光伏電板的光照強度確定是最合適的。光伏電板能夠利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能，在工作狀態時，光伏電板表面能夠接收太陽光線照射，并將太陽能轉化為電能進行輸出，得到非常光伏的使用。光伏電板所能產生的電能就與太陽的光照強度密切相關，當太陽的光照強度越大，所產生的電能越大，光伏電板所能提供的的電壓也就越大。當太陽的光照強度越小，光伏電板所能提供的的電壓也就是越小。因此，光伏電板作為本實施例中的太陽能發電模塊，在白天使不僅能夠很好地將光能轉化為電能，對儲能單元進行充電；在接近晚上的時候，光伏電板也能夠靈敏的感知太陽光照強度(光照強度越弱，則光伏電板所提供的電壓就越低)，使得邏輯比較電路可以準確地判斷光伏電板所提供的電壓是否低于第一預設閾值，若是則控制單元控制負載單元處于工作狀態。由于第一預設閾值根據光伏電板的光照強度確定。

當第一負載單元處于工作狀態時，升壓單元108對發電單元或儲能單元輸出的電壓進行升壓處理。副燈桿上不設置發電單元和儲能單元，因而副燈桿的占地面積大大減少。同時，副燈桿的第二負載單元需要處于工作狀態(即副燈桿上的燈具需要發亮)，則需要從主燈桿處傳輸電壓至副燈桿。為了減少電壓再傳輸過程中的線損，導致電量浪費，因而需要對發電單元或儲能單元輸出的電壓進行升壓處理。在本實施方式中，所述升壓單元為直流升壓器。

而后降壓單元對升壓后的電壓進行降壓處理，并將降壓后的電壓傳輸至第二負載單元122，使得第二負載單元122處于工作狀態。優選的，所述降壓單元為直流降壓器。降壓單元將升壓后的電壓降低至第二負載單元工作狀態下所需的電壓。

在本實施方式中，所述系統還包括計算單元，所述計算單元與邏輯比較電路連接，所述邏輯比較電路還用于判斷當前風力發電模塊所提供的電量是否大于第二預設閾值，若是則控制單元用于將當前風力發電模塊所提供的電量傳輸至第一負載單元，計算單元用于計算風力發電模塊所提供的電量與第二預設閾值的差，得到差值電量，控制單元還用于將差值電量存儲于儲能單元；否則控制單元用于將當前風力發電模塊所提供的電量傳輸至負載單元，計算單元用于計算第二預設閾值與風力發電模塊所提供的電量的差，得到差值電量，控制單元用于從儲能單元中獲取差值電量，并將差值電量傳輸至第一負載單元。具體在使用的時候，如果風力發電模塊所提供的電量大于第一負載單元以及所有第二負載單元工作時的用電量，則控制單元將風力發電模塊所提供的電量將第一負載單元和第二負載單元工作時的用電量傳輸至對應的負載單元，并將剩余的差值電量通過控制單元存儲于儲能單元；如果風力發電模塊所提供的電量等于第一負載單元和所有第二負載單元工作時的用電量，則控制單元將風力發電模塊所提供的電量直接傳輸至對應的負載單元；如果風力發電模塊所提供的電量小于第一負載單元以及所有第二負載單元工作時的用電量，則控制單元將當前風力發電模塊所提供的電量加上從儲能單元中獲取的差值電量傳輸至對應的負載單元，確保第一負載單元和所有第二負載單元有足夠的電量能夠正常工作。這樣，一方面能夠使得風光互補系統中風力發電模塊所提供的電量得到充分的吸收利用，另一方面減少了蓄電池充電放電循環次數，能夠有效地延長蓄電池使用壽命。

在本實施方式中，所述主燈桿還包括第一驅動單元，所述副燈桿還包括第二驅動單元，所述第一驅動單元與第一負載單元連接，所述第二驅動單元與第二負載單元連接；“所述控制單元用于控制第一負載單元處于工作狀態”包括：控制單元用于控制第一驅動單元驅動第一負載單元處于工作狀態；所述降壓單元用于“將降壓后的電壓傳輸至第二負載單元，使得第二負載單元處于工作狀態”包括：降低單元用于將降壓后的電壓傳輸至第二驅動單元，第二驅動單元驅動第二負載單元處于工作狀態。例如第一負載單元和第二負載單元為LED燈，則第一驅動單元和第二驅動單元為對應的LED燈驅動器。

如圖2所示，實用新型人還提供了一種微組網供電方法，所述方法應用于微組網供電系統，所述系統包括至少一主燈桿和若干副燈桿，若干副燈桿相互并聯于一主燈桿上，所述主燈桿上設置有發電單元、電壓檢測單元、邏輯比較電路、控制單元、儲能單元、升壓單元和第一負載單元，所述副燈桿上設置有降壓單元和第二負載單元；所述發電單元與電壓檢測單元連接，所述電壓檢測單元與邏輯比較電路連接，所述控制單元與邏輯比較電路連接，所述控制單元與儲能單元連接，所述升壓單元與發電單元連接，所述升壓單元與儲能單元連接，所述第一負載單元與發電單元連接，所述第一負載單元與儲能單元連接，所述降壓單元與第二負載單元連接；所述方法包括以下步驟：

首先進入步驟S201電壓檢測單元檢測發電單元所提供的電壓。在本實施方式中，發電單元包括風力發電模塊和太陽能發電模塊，風力發電模塊可以為風力發電機或風力發電機組，用以將風能轉化為機械能，再將機械能轉化為電能，該電能可以用于給儲能單元充電，也可以輸出給第一負載單元使用。太陽能發電模塊用以將太陽能轉變成電能，可以采用光伏發電、光化學發電、光感應發電或光生物發電等方式，優選的，在本實用新型的實施例中，所述太陽能發電模塊為光伏電板。在本實施方式中，“電壓檢測單元用于檢測發電單元所提供的電壓”包括：電壓檢測模塊用于檢測太陽能發電模塊所提供的電壓。對于風光互補系統而言，通常白天和晚上周圍都存在著風力，因而風力發電模塊可以全天候處于工作狀態，將風能轉化為電能。太陽能發電模塊僅在白天進行工作，當其處于工作狀態時，其兩側將產生電壓，因而可以通過電壓檢測單元來檢測太陽能發電模塊兩端的電壓，來判斷當前是白天還是晚上，進而控制第一負載單元(即主燈桿對應的燈具)是否處于工作狀態。

而后進入步驟S202邏輯比較電路判斷發電單元所提供的電壓是否低于第一預設閾值，若是則進入步驟S203控制單元控制第一負載單元處于工作狀態；否則進入步驟S204控制單元控制第一負載單元處于停止工作狀態，并將發電單元所提供的電量存儲于儲能單元。第一負載單元為主燈桿對應的燈具，儲能單元為具有電量存儲功能的元件，如蓄電池等。

當第一負載單元處于工作狀態時，可以進入步驟S205升壓單元對發電單元或儲能單元輸出的電壓進行升壓處理。副燈桿上不設置發電單元和儲能單元，因而副燈桿的占地面積大大減少。同時，副燈桿的第二負載單元需要處于工作狀態(即副燈桿上的燈具需要發亮)，則需要從主燈桿處傳輸電壓至副燈桿。為了減少電壓再傳輸過程中的線損，導致電量浪費，因而需要對發電單元或儲能單元輸出的電壓進行升壓處理。在本實施方式中，所述升壓單元為直流升壓器。

而后進入步驟S206降壓單元對升壓后的電壓進行降壓處理，并將降壓后的電壓傳輸至第二負載單元，使得第二負載單元處于工作狀態。優選的，所述降壓單元為直流降壓器。降壓單元將升壓后的電壓降低至第二負載單元工作狀態下所需的電壓。

如圖3所示，在本實施方式中，所述系統還包括計算單元，所述計算單元與邏輯比較電路連接，所述方法包括：首先進入步驟S301邏輯比較電路判斷當前風力發電模塊所提供的電量是否大于第二預設閾值，若是則進入步驟S302控制單元將當前風力發電模塊所提供的電量傳輸至第一負載單元，計算單元計算風力發電模塊所提供的電量與第二預設閾值的差，得到差值電量，控制單元將差值電量存儲于儲能單元；否則進入步驟S303控制單元將當前風力發電模塊所提供的電量傳輸至負載單元，計算單元計算第二預設閾值與風力發電模塊所提供的電量的差，得到差值電量，控制單元從儲能單元中獲取差值電量，并將差值電量傳輸至第一負載單元。

具體在使用的時候，如果風力發電模塊所提供的電量大于第一負載單元以及所有第二負載單元工作時的用電量，則控制單元將風力發電模塊所提供的電量將第一負載單元和第二負載單元工作時的用電量傳輸至對應的負載單元，并將剩余的差值電量通過控制單元存儲于儲能單元；如果風力發電模塊所提供的電量等于第一負載單元和所有第二負載單元工作時的用電量，則控制單元將風力發電模塊所提供的電量直接傳輸至對應的負載單元；如果風力發電模塊所提供的電量小于第一負載單元以及所有第二負載單元工作時的用電量，則控制單元將當前風力發電模塊所提供的電量加上從儲能單元中獲取的差值電量傳輸至對應的負載單元，確保第一負載單元和所有第二負載單元有足夠的電量能夠正常工作。這樣，一方面能夠使得風光互補系統中風力發電模塊所提供的電量得到充分的吸收利用，另一方面減少了蓄電池充電放電循環次數，能夠有效地延長蓄電池使用壽命。

在本實施方式中，所述主燈桿還包括第一驅動單元，所述副燈桿還包括第二驅動單元，所述第一驅動單元與第一負載單元連接，所述第二驅動單元與第二負載單元連接；“所述控制單元用于控制第一負載單元處于工作狀態”包括：控制單元用于控制第一驅動單元驅動第一負載單元處于工作狀態；所述降壓單元用于“將降壓后的電壓傳輸至第二負載單元，使得第二負載單元處于工作狀態”包括：降低單元用于將降壓后的電壓傳輸至第二驅動單元，第二驅動單元驅動第二負載單元處于工作狀態。例如第一負載單元和第二負載單元為LED燈，則第一驅動單元和第二驅動單元為對應的LED燈驅動器。

上述技術方案所述的微組網供電方法和系統，所述系統包括至少一主燈桿和若干副燈桿，若干副燈桿相互并聯于一主燈桿上，主燈桿上設置有發電單元、升壓單元、儲能單元、第一負載單元等，副燈桿上設置降壓單元和第二負載單元。以橋面上安裝路燈為例，可以將主燈桿設置在橋頭，副燈桿設置在橋面上，電壓經過主燈桿的升壓單元進行升壓后，經過線纜傳輸至副燈桿，并由副燈桿的降壓單元經過降壓處理后，驅使第二負載單元工作。由于副燈桿的第二負載單元在工作時是由主燈桿提供電壓，副燈桿上無需另行設置發電單元和儲能單元，從而大大減少了副燈桿安裝時的占地面積，有效降低了安裝和維護成本，有利于大面積推廣使用。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者終端設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者終端設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者終端設備中還存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超過”等理解為不包括本數；“以上”、“以下”、“以內”等理解為包括本數。

盡管已經對上述各實施例進行了描述，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例做出另外的變更和修改，所以以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利保護范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍之內。