一种光伏供电分布式景观亮化系统

技术领域

本申请属于光伏供电技术领域，具体涉及一种光伏供电分布式景观亮化系统。

背景技术

随着社会的发展，能源越来越成为国民经济和人民生活所必须的物质基础，同时也是推动社会、经济发展和人们生活水平提高的关键因素。伴随着全球工业化的发展，世界各国对能源的需求急剧扩大，能源的需求量已经成为衡量一个国家或地区经济发展状况的标准，然而，一方面，传统的煤、石油、天然气等一次性能源的储量不断减少，另一方面，传统的化石类能源日益枯竭，由化石能源消费产生的环境污染日益严重。这不仅严重制约了人类经济社会的发展空间，而且越来越多的环境问题已经威胁到人类的生命健康。针对以上情况，开发利用可再生能源和各种绿色能源以实现经济的可持续发展，已经成为人类社会必须面对的课题。一般来说，可再生能源主要有水能、风能、太阳能、地热能、生物质能等能源形势，其最大的特点就是具备自我恢复能力。目前，水能应用最为广泛，但它受地理条件、天气影响很大，利用范围有限。经过专家学者的研究与论证，普遍认为太阳能是解决能源危机和环境污染最有效的能源类型，因此，太阳能及其光伏发电的应用，以其独特的优点越来越多的受到人们关注。光伏发电与并网也必将成为一个朝阳产业蓬勃发展。

发明内容

本申请提出了一种光伏供电分布式景观亮化系统，通过利用光伏组件直接将太阳能转化为电能的优势，不仅提高了能源利用率还节能环保，同时移动充电蓄电池还能够保证另一种形式的电池饱和，达到了双重供电效果。

为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

一种光伏供电分布式景观亮化系统，包括：太阳能供电系统和用电组件，所述太阳能供电系统包括太阳能电池组件、太阳能控制器、蓄电池组；

所述太阳能电池组件和所述蓄电池组都与所述太阳能控制器连接；

所述用电组件与所述太阳能供电系统电连接；

所述太阳能电池组件用于将太阳能的辐射能量转化为电能；

所述太阳能控制器用于控制所述太阳能供电系统的运行状态；

所述蓄电池组用于将所述太阳能电池组件的电能存储。

优选的，所述太阳能供电系统还包括逆变器，所述逆变器用于进行电流的转换。

优选的，所述太阳能供电系统还包括与所述太阳能控制器电连接的充放电控制单元，所述充放电控制单元与所述太阳能电池组件和所述蓄电池组连接；所述充放电控制单元用于对所述蓄电池进行保护，控制电压。

优选的，所述太阳能供电系统还包括能源监测器，所述能源监测器用于监测所述蓄电池组储存电量。

优选的，所述蓄电池组用于基于所述能源监测器选取移动充电蓄电池，所述移动充电蓄电池用于对所述蓄电池组中剩余蓄电池进行充电。

优选的，所述移动充电蓄电池设有距离传感器、接触传感器和测距系统；所述距离传感器用于监测剩余蓄电池的位置；

所述接触传感器用于检测是否存在障碍物；

所述测距系统用于检测到剩余蓄电池的位置。

优选的，所述移动充电蓄电池的充电过程包括：

建立轮廓，得到剩余蓄电池的位置；

基于所述位置，划分区域并进行区域合并；

基于所述区域，建立树搜索策略进行探测；

基于探测结果，进行全局处理，确定剩余蓄电池位置。

优选的，建立所述树搜索策略进行探测的过程包括：通过广度优先搜索深度优先遍历法找到剩余蓄电池的位置，同时也能搜索到障碍物的位置。

本申请的有益效果为：

本申请公开了一种光伏供电分布式景观亮化系统，通过利用光伏组件直接将太阳能转化为电能的优势，不仅提高了能源利用率还节能环保，光伏发电系统相互独立，可自行控制，避免发生大规模停电事故，安全性高；弥补大电网稳定性的不足，在意外发生时继续供电，成为集中供电不可或缺的重要补充；可对区域电力的质量和性能进行实时监控；输配电损耗低，甚至没有，无需建配电站，降低或避免附加的输配电成本，土建和安装成本低；调峰性能好，操作简单；由于参与运行的系统少，启停快速，便于实现全自动。同时移动充电蓄电池还能够保证另一种形式的电池饱和，达到了双重供电效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的一种光伏供电分布式景观亮化系统结构示意图；

图2为本申请实施例的最大功率点能量示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

如图1所示，为本申请实施例的一种光伏供电分布式景观亮化系统结构示意图；包括：太阳能供电系统和用电组件，太阳能供电系统包括太阳能电池组件、太阳能控制器和蓄电池组；太阳能电池组件和蓄电池组都与太阳能控制器连接；

太阳能电池组件用于将太阳能的辐射能量转化为电能；太阳电池使用的多晶硅材料，多半是含有大量单晶颗粒的集合体，或用废次单晶硅料和冶金级硅材料熔化浇铸而成。其选择电阻率为100～3000·cm的多晶块料或单晶硅头尾料，经破碎，用1：5的氢氟酸和硝酸混合液进行适当的腐蚀，然后用去离子水冲洗呈中性，并烘干。用石英埚装好多晶硅料，加入适量硼硅，放人浇铸炉，在真空状态中加热熔化。熔化后应保温约20min，然后注入石墨铸模中，待慢慢凝固冷却后，即得多晶硅锭。多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，其光电转换效率约12％左右。

用电组件与太阳能供电系统电连接；在太阳能供电系统运行中，太阳能电池组件在发电后，将通过直流电缆将电流汇流到汇流箱，在直流电汇流之后，经电缆引入到逆变器当中，在经过逆变器处理后，将直流电实现三相交流电的转变，同时通过低压电力电缆将其引到用电组件中，实现景观照明。

太阳能供电系统中太阳能电池组件直接将太阳能转变成电能，太阳能电池组件的输出由多种因素决定，如日照情况、温度等，在不同的环境中，太阳能电池组件的输出曲线是不同的，相应的最大功率点也不同。日照越强，太阳能电池组件能够输出的功率也就越大，而温度刚好相反，太阳能电池组件本身温度越高，太阳能电池组件能够输出的功率越小。

本实施例中，采用恒定电压跟踪法检测太阳能电池组件最大功率。当温度达到一定时，太阳能电池组件的最大功率点几乎落在同一根垂直线的两侧附近。如图2所示，这表明最大功率点对应的工作电压相差不大，那么就有可能把最大功率点的轨迹线近似的看成电压不变的一根垂直线，只要保持光伏电池的输出电压为常数且等于某一光照强度下相应于最大功率点的电压，就可以大致保证光伏电池输出最大功率。

太阳能控制器用于控制太阳能供电系统的运行状态；并对蓄电池组起到充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的太阳能控制器还应具备温度补偿的功能。

蓄电池组用于将太阳能电池组件的发射的电能进行存储，到需要的时候再释放出来。由于太阳能电池组件的输出能量极不稳定，所以必须配置蓄电池后才能工作。一般有铅酸蓄电池、Ni-Cd蓄电池、Ni-H蓄电池，它们的容量选择直接影响系统的可靠性以及系统价格。

太阳能供电系统还包括与太阳能控制器电连接的充放电控制单元，充放电控制单元与太阳能电池组件和蓄电池组连接，充放电控制单元对蓄电池起到保护作用，防止蓄电池出现电饱和、低压等现象。

太阳能供电系统还包括能源监测器，能源监测器用于监测蓄电池储存电量。首先在能够满足夜晚照明的前提下，把白天太阳能电池组件的能量尽量存储下来，同时还要能够存储满足连续阴雨天夜晚照明需要的电能。如果长时间阴雨天，能源监测器检测到蓄电池电量不足，蓄电池组用于基于能源监测器监测的电量饱和的蓄电池，选取移动充电蓄电池，移动充电蓄电池用于对蓄电池组中剩余蓄电池进行充电。

移动充电蓄电池设有距离传感器、接触传感器和测距系统；距离传感器用于监测剩余蓄电池的位置；

接触传感器用于检测是否存在障碍物；

测距系统用于检测到剩余蓄电池的位置。

移动充电蓄电池的充电方法包括：

建立轮廓，得到剩余蓄电池的位置；让移动充电蓄电池从左下方开始向右直线移动，根据移动充电蓄电池的距离传感器获得的数据，判断移动充电蓄电池的移动方向，但始终保持移动充电蓄电池右侧为障碍物，移动充电蓄电池与剩余蓄电池建立的轮廓是一个封闭的曲线，在它的外部移动充电蓄电池认为是不可达区域，内部是可达区域，即自由空间。

基于位置，划分区域并进行区域合并；在建立轮廓的过程中，所有左转和右转点都被记录下来，这些点无论是在地图处理还是二次搜索过程中都有重要的作用。把剩余自由空间划分为若干不重叠的方形区域，并且可以与划分线的交点一起用来确定区域。

基于区域，建立树搜索策略进行探测；

按照方形自由区域的总体分布可表示为一个图结构。把图结构转化成树结构，其中已出发点所在的区域为根，相邻区域为枝，在确定树的过程中，按照广度优先策略搜索完自由区域图以后就转化成了一个自由区域树，可以用来进行二次搜索。在二次搜索的过程中，应该按照树的深度优先遍历策略搜索各个方形自由区域，移动充电蓄电池与剩余蓄电池用测距系统测量距离，并且接触传感器检测是否存在障碍物。若不存在，则立即左转，围绕障碍物行走，移动充电蓄电池处于检测障碍物的运行状态。由于孤立的障碍物具有封闭的轮廓线，移动充电蓄电池绕其行走一周后必然回到初始点；然后把障碍物内部的区域标示为不可达区域，然后转向，按照“之”字形路线继续搜索剩余区域。按照深度优先策略遍历各个方形自由区域，最终可以把移动充电蓄电池可达区域的所有障碍物探测到并在地图上标示出来。在整个二次搜索的过程中，检测到障碍物围绕其行走的过程中，仍要记录移动蓄电池所有的左转和右转点，便于二次分区搜索剩余蓄电池的位置。

基于探测结果，进行全局处理，确定剩余蓄电池位置，得到剩余蓄电池位置，移动充电蓄电池为剩余蓄电池进行充电，保证剩余蓄电池电量饱和，实现阴雨天的景观亮化。

以上所述的实施例仅是对本申请优选方式进行的描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。