CN117295202A - 一种基于新能源技术的城市照明控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于新能源技术的城市照明控制装置及方法，通过设置用于与市电连接的第一电力输入单元、用于与微型风力发电机连接的第二电力输入单元、用于与太阳能蓄电池连接的第三电力输入单元以及用于切换输入电源的电源切换单元，三个电力输入单元分别包括用于输出照明灯具的额定工作电压和可调电流的稳压单元，控制单元根据控制策略控制所述电源切换单元将所述第一电力输入单元、所述第二电力输入单元以及所述第三电力输入单元中的一个或多个以并联的方式与照明灯具连接，控制所述第一稳压单元、所述第二稳压单元和/或所述三稳压单元的输出电流之和等于所述LED照明灯具的额定工作电流，能够稳定高效地利用太阳能和风能为城市照明供电。

Description

一种基于新能源技术的城市照明控制装置及方法
技术领域
本发明涉及城市照明技术领域，特别涉及一种基于新能源技术的城市照明控制装置及方法。
背景技术
新能源技术通常指的是利用新能源进行发电的技术，目前较为常见的新能源技术有太阳能发电技术、风能发电技术、海洋能发电技术、地热能发电技术以及核能发电技术，其中除了地理位置比较特殊的城市外，在城市环境内能够大量获得并安全稳定地进行利用的新能源主要是太阳能和风能。随着城市公共照明设施数量的持续增长，其所消耗的电能也越来越多，如何利用新能源技术来减轻城市公共照明设施带来的电力负担也成为了人们日渐重视的问题。
由于城市照明用电主要集中在晚上，日间充足的太阳能资源没有办法直接在城市照明方面得到利用，目前常见的做法是在日间储能夜间使用，限于目前储能技术上能量转换效率差、蓄电池储能容量小、寿命短以及成本高等各方面的因素，使得一方面由太阳能提供的照明电源无法支撑公共照明设施的长时间使用，另一方过高的设备成本和维护成本也使得太阳能照明电源无法得到广泛的使用。而由于风速受到城市中密集的建筑群的影响，风能的利用在城市环境中存在先天的缺陷，另一方面大型风力发电设备占地广、噪声大以及安全隐患问题也是其不适合在城市环境中应用的主要原因，使用小型风力发电设备虽然能够解决上述问题，但小型风力发电设备发电效率较低，且城市环境风速、风向变化频繁，其不稳定的电力输出利用价值较低，同时还带来了并网难度大的问题。
发明内容
本发明正是基于上述问题，提出了一种基于新能源技术的城市照明控制装置及方法，能够稳定高效地利用太阳能和风能为城市照明供电。
有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种基于新能源技术的城市照明控制装置，包括用于与市电连接的第一电力输入单元、用于与微型风力发电机连接的第二电力输入单元、用于与太阳能蓄电池连接的第三电力输入单元以及与所述第一电力输入单元、所述第二电力输入单元、所述第三电力输入单元连接的用于切换输入电源的电源切换单元，所述电源切换单元还与LED照明灯具的驱动电路连接向以通过接通的电源向所述LED照明灯具供电，所述第一电力输入单元、所述第二电力输入单元以及所述第三电力输入单元分别包括用于输出目标电压和可调电流的第一稳压单元、第二稳压单元和第三稳压单元，所述城市照明控制装置还包括与所述电源切换单元连接的控制单元，所述控制单元根据控制策略控制所述电源切换单元将所述第一电力输入单元、所述第二电力输入单元以及所述第三电力输入单元中的一个或多个与所述驱动电路连接，当所述电源切换单元将多于一个的电源与所述驱动电路连接时，采用并联的方式接入多个电源，控制所述第一稳压单元、所述第二稳压单元和/或所述三稳压单元的输出电流之和等于所述LED照明灯具的额定工作电流，所述目标电压为所述LED照明灯具的额定工作电压。
进一步的，在上述的基于新能源技术的城市照明控制装置中，还包括与所述微型风力发电机连接的用于获取所述微型风力发电机的运行参数的参数获取单元，所述参数获取单元与所述控制单元连接，所述微型风力发电机的运行参数包括所述微型风力发电机的扇叶转速数据以及输出功率数据，所述控制单元用于根据所述微型风力发电机的扇叶转速数据以及输出功率数据预测未来一个时间段内的转速数据计算第二电力输入单元的供电能力。
进一步的，在上述的基于新能源技术的城市照明控制装置中，所述的第一稳压单元包括超级电容、与所述超级电容连接的第一双向电压变换单元以及与所述太阳能蓄电池连接的第二双向电压变换单元，所述超级电容用于过滤所述第二电力输入单元的高频波动，所述太阳能蓄电池过滤所述第二电力输入单元的低频波动。
本发明的第二方面提出了一种基于新能源技术的城市照明控制方法，包括：
接收开启LED照明灯具的控制指令，所述LED照明灯具为与城市照明控制装置连接的一个或多个城市照明灯具；
将所述城市照明控制装置中提供市电电源的第一电力输入单元与所述LED照明灯具接通以点亮所述LED照明灯具；
以预先配置的第一周期对所述城市照明控制装置中的第二电力输入单元的供电能力进行评估，所述第一电力输出单元与微型风力发电机连接以通过所述微型风力发电机供电；
判断所述第二电力输入单元的供电能力是否大于预设的第一阈值；
当所述第二电力输入单元的供电能力大于或等于预设的第一阈值时，将所述第二电力输入单元配置为临时主电源；
当所述第二电力输入单元的供电能力小于预设的第一阈值时，以预先配置的第二周期对所述城市照明控制装置中的第三电力输入单元的供电能力进行评估，所述第二电力输出单元与太阳能蓄电池连接通过所述太阳能电池供电，所述第二周期大于所述第一周期；
当所述第三电力输入单元的供电能力大于或等于预设的第二阈值时，将所述第三电力输入单元配置为临时主电源。
进一步的，在上述的基于新能源技术的城市照明控制方法中，以预先配置的第一周期对所述城市照明控制装置中的第二电力输入单元的供电能力进行评估的步骤具体包括：
在点亮所述LED照明灯具的步骤之后启动第一计时器进行计时；
所述第一计时器的计时等于所述第一周期时，获取所述微型风力发电机过去一个周期内的扇叶转速数据以及输出功率数据；
当所述微型风力发电机在过去一个周期内的平均输出功率大于预设的第三阈值时，构建所述微型风力发电机在过去一个周期内的第一扇叶转速数据序列；
将所述第一扇叶转速数据序列输入到预先训练好的转速预测模型中预测未来一个周期内的扇叶转速数据；
根据未来一个周期内的扇叶转速数据计算第二电力输入单元的供电能力；
将所述第一计时器的计时数据清零并重新开始计时。
进一步的，在上述的基于新能源技术的城市照明控制方法中，根据未来一个周期内的扇叶转速数据计算第二电力输入单元的供电能力的步骤具体包括：
构建所述微型风力发电机未来一个周期内的第二扇叶转速数据序列，所述第二扇叶转速数据序列包括个扇叶转速值/>，其中/>；
计算所述第二扇叶转速数据序列的平均值：
；
计算所述第二扇叶转速数据序列的标准差：
；
根据所述平均值和所述标准差/>计算所述第二电力输入单元的供电能力：
。
进一步的，在上述的基于新能源技术的城市照明控制方法中，将所述第二电力输入单元配置为临时主电源的步骤具体包括：
以所述LED照明灯具的额定电压为基准计算所述第二扇叶转速数据序列的平均值对应的输出电流：
，
其中为所述微型风力发电机的功率系数，/>为空气密度，/>为所述微型风力发电机的所有扇叶的展开总截面积，/>为所述LED照明灯具的额定电压；
当时，控制所述电源切换单元将所述第二电力输入单元的输出端连接到所述太阳能蓄电池的输入端以及所述LED照明灯具的驱动电路的输入端，其中/>为所述LED照明灯具的额定电流；
当时，控制所述电源切换单元将所述第二电力输入单元以及所述第三电力输入单元的输出端连接到所述LED照明灯具的驱动电路的输入端，或者控制所述电源切换单元将所述第二电力输入单元以及所述第一电力输入单元的输出端连接到所述LED照明灯具的驱动电路的输入端。
进一步的，在上述的基于新能源技术的城市照明控制方法中，在控制所述电源切换单元将所述第二电力输入单元的输出端连接到所述太阳能蓄电池的输入端以及所述LED照明灯具的驱动电路的输入端的步骤之后，还包括：
计算所述LED照明灯具的负载功率：
；
获取所述微型风力发电力的实时输出功率以及实时功率波动频率/>；
当时，计算超级电容的第一补偿功率：
；
计算所述太阳能蓄电池的第二补偿功率：
，
其中为一阶滤波函数的截止角频率；
控制所述第一双向电压变换单元和第二双向电压变换单元的工作模式以使所述超级电容和所述太阳能蓄电池分别按所述第一补偿功率和所述第二补偿功率输出到负载。
进一步的，在上述的基于新能源技术的城市照明控制方法中，以预先配置的第二周期对所述城市照明控制装置中的第三电力输入单元的供电能力进行评估的步骤具体包括：
在点亮所述LED照明灯具的步骤之后启动第二计时器进行计时；
所述第二计时器的计时等于所述第二周期时，获取所述太阳能蓄电池的剩余电量百分比、额定容量/>以及额定电压/>；
计算所述太阳能蓄电池的可用存储能量：
；
计算所述太阳能蓄电池的最大放电功率：
，
其中所述太阳能蓄电池的最大放电电流；
根据所述可用存储能量和所述最大放电功率计算所述第三电力输入单元的供电能力：
。
进一步的，在上述的基于新能源技术的城市照明控制方法中，将所述第三电力输入单元配置为临时主电源的步骤具体包括：
以所述LED照明灯具的额定电压为基准计算所述太阳能蓄电池的最大放电功率对应的最大可放电电流：
，
其中为所述LED照明灯具的额定电压；
当时，控制所述电源切换单元将所述第三电力输入单元的输出端连接到所述LED照明灯具的驱动电路的输入端，其中/>为所述LED照明灯具的额定电流；
当时，控制所述电源切换单元将所述第三电力输入单元以及所述第一电力输入单元的输出端连接到所述LED照明灯具的驱动电路的输入端。
本发明提出了一种基于新能源技术的城市照明控制装置及方法，通过设置用于与市电连接的第一电力输入单元、用于与微型风力发电机连接的第二电力输入单元、用于与太阳能蓄电池连接的第三电力输入单元以及用于切换输入电源的电源切换单元，三个电力输入单元分别包括用于输出照明灯具的额定工作电压和可调电流的稳压单元，控制单元根据控制策略控制所述电源切换单元将所述第一电力输入单元、所述第二电力输入单元以及所述第三电力输入单元中的一个或多个以并联的方式与照明灯具连接，控制所述第一稳压单元、所述第二稳压单元和/或所述三稳压单元的输出电流之和等于所述LED照明灯具的额定工作电流，能够稳定高效地利用太阳能和风能为城市照明供电。
附图说明
图1是本发明一个实施例提供的一种基于新能源技术的城市照明控制装置的示意图；
图2是本发明一个实施例提供的一种基于新能源技术的城市照明控制方法的流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施方式”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
下面参照附图来描述根据本发明一些实施方式提供的一种基于新能源技术的城市照明控制装置及方法。
如图1所示，本发明的第一方面提出了一种基于新能源技术的城市照明控制装置，包括用于与市电连接的第一电力输入单元、用于与微型风力发电机连接的第二电力输入单元、用于与太阳能蓄电池连接的第三电力输入单元以及与所述第一电力输入单元、所述第二电力输入单元、所述第三电力输入单元连接的用于切换输入电源的电源切换单元，所述电源切换单元还与LED照明灯具的驱动电路连接向以通过接通的电源向所述LED照明灯具供电，所述第一电力输入单元、所述第二电力输入单元以及所述第三电力输入单元分别包括用于输出目标电压和可调电流的第一稳压单元、第二稳压单元和第三稳压单元，所述城市照明控制装置还包括与所述电源切换单元连接的控制单元，所述控制单元根据控制策略控制所述电源切换单元将所述第一电力输入单元、所述第二电力输入单元以及所述第三电力输入单元中的一个或多个与所述驱动电路连接，当所述电源切换单元将多于一个的电源与所述驱动电路连接时，采用并联的方式接入多个电源，控制所述第一稳压单元、所述第二稳压单元和/或所述三稳压单元的输出电流之和等于所述LED照明灯具的额定工作电流，所述目标电压为所述LED照明灯具的额定工作电压。
具体的，所述微型风力发电机为扇叶长度小于1米的风力发电机，其扇叶可以根据安装环境进行灵活设计，对于为城市照明提供电源的微型风力发电机，其可以安装在路灯灯杆顶部，这个位置空间开阔风力充足，可以使用相对较长的扇叶以获得更高的发电效率。或者也可以安装在马路两侧的花槽处，此处由高速运动的车辆形成的高速气流可以为微型风力发电机提供取之不竭的风力资源。所述微型风力发电机还包括用于将所述小型风力发电机输出的交流电转换为直流电的PWM整流器，所述第二电力输入单元与所述整流单元连接以从所述整流单元接入所述微型风力发电机输出的电源。
所述电源切换单元包括若干个继电器开关，可以独立将所述第一电力输入单元、所述第二电力输入单元、所述第三电力输入单元中的其中一个与所述驱动单元连接以通过相应的电源向所述LED照明灯具供电，也可以将所述第一电力输入单元、所述第二电力输入单元、所述第三电力输入单元中的任意两个或三个都连接到所述驱动单元以通过相应的电源向所述LED照明灯具供电，将多于一个的电源与所述驱动电路连接具体为将所述第一电力输入单元、所述第二电力输入单元、所述第三电力输入单元中的任意两个或三个以并联的方式向所述LED照明灯具供电。
在本发明的技术方案中，每一个城市照明控制装置控制一个或多个LED照明灯具，具体控制的LED照明灯具的数量根据风力环境和阳光环环境的提供的供电能力配置，也跟相应的微型风力发电机和蓄电池的参数相关。
进一步的，在上述的基于新能源技术的城市照明控制装置中，还包括与所述微型风力发电机连接的用于获取所述微型风力发电机的运行参数的参数获取单元，所述参数获取单元与所述控制单元连接，所述微型风力发电机的运行参数包括所述微型风力发电机的扇叶转速数据以及输出功率数据，所述控制单元用于根据所述微型风力发电机的扇叶转速数据以及输出功率数据预测未来一个时间段内的转速数据计算第二电力输入单元的供电能力。
在本发明一些实施方式的技术方案中，所述城市照明控制装置还包括通信单元，所述城市照明控制装置通过所述通信单元与后台服务器连接，以将采集到的微型风力发电机的扇叶转速提供给所述后台服务器训练转速预测模型。
进一步的，在上述的基于新能源技术的城市照明控制装置中，所述的第一稳压单元包括超级电容、与所述超级电容连接的第一双向电压变换单元以及与所述太阳能蓄电池连接的第二双向电压变换单元，所述超级电容用于过滤所述第二电力输入单元的高频波动，所述太阳能蓄电池过滤所述第二电力输入单元的低频波动。
由于环境风速存在较强的随机性和变化性，微型风力发电机的输出功率波动较大，因此通过与第一双向电压变换单元连接的超级电容和与第二双向电压变换单元连接的蓄电池来对其输出功率进行平衡，当所述微型风力发电机的输出功率较高时，基于波动频率对所述超级电容或所述蓄电池进行充电，当所述述微型风力发电机的输出功率较低时，通过所述超级电容或所述蓄电池放电来对所述第二电力输出单元的输出功率进行补偿，以使所述第二电力输出单元的输出电压和输出电流能够达到所述LED照明灯具的额定电压和额定电流 。具体的，所述第一双向电压变换单元和所述第二双向电压变换单元均为双向直流-直流转换器。
如图2所示，本发明的第二方面提出了一种应用于本发明第一方面任一项所述的基于新能源技术的城市照明控制装置的控制方法，包括：
接收开启LED照明灯具的控制指令，所述LED照明灯具为与城市照明控制装置连接的一个或多个城市照明灯具；
将所述城市照明控制装置中提供市电电源的第一电力输入单元与所述LED照明灯具接通以点亮所述LED照明灯具；
以预先配置的第一周期对所述城市照明控制装置中的第二电力输入单元的供电能力进行评估，所述第一电力输出单元与微型风力发电机连接以通过所述微型风力发电机供电；
判断所述第二电力输入单元的供电能力是否大于预设的第一阈值；
当所述第二电力输入单元的供电能力大于或等于预设的第一阈值时，将所述第二电力输入单元配置为临时主电源；
当所述第二电力输入单元的供电能力小于预设的第一阈值时，以预先配置的第二周期对所述城市照明控制装置中的第三电力输入单元的供电能力进行评估，所述第二电力输出单元与太阳能蓄电池连接通过所述太阳能电池供电，所述第二周期大于所述第一周期；
当所述第三电力输入单元的供电能力大于或等于预设的第二阈值时，将所述第三电力输入单元配置为临时主电源。
具体的，每一个城市照明控制装置连接并控制一个或多个LED照明灯具，可以将为同一个区域提供照明的需要同时开启或者关闭的多个LED照明灯具连接到同一个城市照明控制装置上，使得每一个城市照明控制装置可以按照相同的控制策略来控制这些LED照明灯具。
将所述第二电力输入单元配置为临时主电源具体为以所述第一周期为基础，在当前周期内以所述第二电力输入单元作为主要的供电电源。同理将所述第三电力输入单元配置为临时主电源具体为以所述第二周期为基础，在当前周期内以所述第三电力输入单元作为主要的供电电源。应当知道的是，所述临时主电源是在所处周期内作为主要供电电源，根据供电策略的不同，其可以是独立对所述LED照明灯具进行供电，也可以是作为同时供电的多个电源之一，由其它电源对其进行功率补偿。
进一步的，在上述的基于新能源技术的城市照明控制方法中，以预先配置的第一周期对所述城市照明控制装置中的第二电力输入单元的供电能力进行评估的步骤具体包括：
在点亮所述LED照明灯具的步骤之后启动第一计时器进行计时；
所述第一计时器的计时等于所述第一周期时，获取所述微型风力发电机过去一个周期内的扇叶转速数据以及输出功率数据；
当所述微型风力发电机在过去一个周期内的平均输出功率大于预设的第三阈值时，构建所述微型风力发电机在过去一个周期内的第一扇叶转速数据序列；
将所述第一扇叶转速数据序列输入到预先训练好的转速预测模型中预测未来一个周期内的扇叶转速数据；
根据未来一个周期内的扇叶转速数据计算第二电力输入单元的供电能力；
将所述第一计时器的计时数据清零并重新开始计时。
具体的，所述过去一个周期是指以所述第一计时器的计时等于所述第一周期的时间点为基础往前计算的时间长度等于所述第一周期的时间段。同样的，所述未来一个周期是指以所述第一计时器的计时等于所述第一周期的时间点为起算点往后计算的时间长度等于所述第一周期的时间段。
在上述实施方式的技术方案中，针对每一个小型风力发电机训练转速预测模型，由于风力发电机的安装在固定位置，其周边包括道路、建筑、植物等静态环境因素相对固定，而动态环境因素如车流等具有一定规律性，因此由其周边环境风速带来的扇叶转速存在可以挖掘的规律性，对于每一个小型风力发电机长时间获取大量样本数据进行训练得到的转速预测模型可以有效预测其转速变化数据，从而评估其未来一段时间内的供电能力。由于扇叶转速能够直接反映环境风的风速变化规律，在本发明的技术方案中，建立扇叶转速预测模型能够精准预测风力变化从而用于评估与其直接关联的第二电力输入单元的供电能力。在本发明另一些实施方式的技术方案中，也可以建立微型风力发电机的输出功率预测模型，以通过预测的输出功率来评估第二电力输出单元的供电能力，然后由于输出功率的大小除了与环境风力资源相关外，还与微型风力发电机的自身参数相关，使用输出功率预测模型不利于后续对微型风力发电机的维修更换。
进一步的，在上述的基于新能源技术的城市照明控制方法中，根据未来一个周期内的扇叶转速数据计算第二电力输入单元的供电能力的步骤具体包括：
构建所述微型风力发电机未来一个周期内的第二扇叶转速数据序列，所述第二扇叶转速数据序列包个扇叶转速值/>，其中/>；
计算所述第二扇叶转速数据序列的平均值：
；
计算所述第二扇叶转速数据序列的标准差：
；
根据所述平均值和所述标准差/>计算所述第二电力输入单元的供电能力：
。
具体的，在上述实施方式的技术方案中，所述第二扇叶转速数据的平均值反映了所述微型风力发电机安装位置处的环境风力资源的总体情况，所述第二扇叶转速数据的标准差/>反映了所述微型风力发电机安装位置处的风力变化的波动情况，因此所述第二电力输入单元的供电能力/>数值越高表示环境风力资原越丰富且风力变化越平稳，表示对应的风力资源的质量越好。
的进一步的，在上述的基于新能源技术的城市照明控制方法中，将所述第二电力输入单元配置为临时主电源的步骤具体包括：
以所述LED照明灯具的额定电压为基准计算所述第二扇叶转速数据序列的平均值对应的输出电流：
，
其中为所述微型风力发电机的功率系数，/>为空气密度，/>为所述微型风力发电机的所有扇叶的展开总截面积，/>为所述LED照明灯具的额定电压；
当时，控制所述电源切换单元将所述第二电力输入单元的输出端连接到所述太阳能蓄电池的输入端以及所述LED照明灯具的驱动电路的输入端，其中/>为所述LED照明灯具的额定电流；
当时，控制所述电源切换单元将所述第二电力输入单元以及所述第三电力输入单元的输出端连接到所述LED照明灯具的驱动电路的输入端，或者控制所述电源切换单元将所述第二电力输入单元以及所述第一电力输入单元的输出端连接到所述LED照明灯具的驱动电路的输入端。
具体的，所述微型风力发电机的功率系数表示所述微型风力发电机将风能转换为机械能的能力，所述空气密度通常使用20摄氏度下1个标准大气压的空气密度1.204千克/立方米。
在上述实施方式的技术方案中，当时，使用所述微型风力发电机为所述LED照明灯具进行供电的同时，控制与所述太阳能蓄电池连接的双向电压变换单元使所述蓄电池进入充电模式，将所述微型风力发电机输出的多余电量存储到所述太阳能蓄电池中。当/>时，使用市电或者太阳能蓄电池对所述微型风力发电机输出的电力进行补偿。
进一步的，在上述的基于新能源技术的城市照明控制方法中，在控制所述电源切换单元将所述第二电力输入单元的输出端连接到所述太阳能蓄电池的输入端以及所述LED照明灯具的驱动电路的输入端的步骤之后，还包括：
计算所述LED照明灯具的负载功率：
；
获取所述微型风力发电力的实时输出功率以及实时功率波动频率/>；
当时，计算所述超级电容的第一补偿功率：
；
计算所述太阳能蓄电池的第二补偿功率：
，
其中为一阶滤波函数的截止角频率；
控制所述第一双向电压变换单元和所述第二双向电压变换单元的工作模式以使所述超级电容和所述太阳能蓄电池分别按所述第一补偿功率和所述第二补偿功率/>输出到负载。
具体的，所述第一双向电压变换单元和所述第二双向电压变换单元的工作模式包括升压模式和降压模式。所述超级电容和所述太阳能蓄电池分别按所述第一补偿功率和所述第二补偿功率/>输出到负载是指控制所述超级电容以第一补偿功率向所述LED照明灯具供电，控制所述太阳能蓄电池以第二补偿功率/>向所述LED照明灯具供电。
进一步的，在上述实施方式的技术方案中，在获取所述微型风力发电机的实时输出功率以及实时功率波动频率/>的步骤之后，还包括：
当时，控制所述第一双向电压变换单元和/或所述第二双向电压变换单元的工作模式以使所述微型风力发电机向所述超级电容和/或所述太阳能蓄电池充电。
进一步的，在上述的基于新能源技术的城市照明控制方法中，以预先配置的第二周期对所述城市照明控制装置中的第三电力输入单元的供电能力进行评估的步骤具体包括：
在点亮所述LED照明灯具的步骤之后启动第二计时器进行计时；
所述第二计时器的计时等于所述第二周期时，获取所述太阳能蓄电池的剩余电量百分比、额定容量/>以及额定电压/>；
计算所述太阳能蓄电池的可用存储能量：
；
计算所述太阳能蓄电池的最大放电功率：
，
其中所述太阳能蓄电池的最大放电电流；
根据所述可用存储能量和所述最大放电功率计算所述第三电力输入单元的供电能力：
。
在上述实施方式的技术方案中，所述可用存储能量反映了所述太阳能蓄电池当前可供放电使用的总能量大小，所述最大放电功率/>反映了所述太阳能蓄电池以最大放电电流进行放电时的瞬时功率的大小，所述可用存储能量/>与所述最大放电功率之间的比值可以反映出所述太阳能蓄电池以最大放电功率进行放电时的持续时间，以此作为所述第三电力输入单元的供电能力。
进一步的，在上述的基于新能源技术的城市照明控制方法中，将所述第三电力输入单元配置为临时主电源的步骤具体包括：
以所述LED照明灯具的额定电压为基准计算所述太阳能蓄电池的最大放电功率对应的最大可放电电流：
，
其中为所述LED照明灯具的额定电压；
当时，控制所述电源切换单元将所述第三电力输入单元的输出端连接到所述LED照明灯具的驱动电路的输入端，其中/>为所述LED照明灯具的额定电流；
当时，控制所述电源切换单元将所述第三电力输入单元以及所述第一电力输入单元的输出端连接到所述LED照明灯具的驱动电路的输入端。
在上述实施方式的技术方案中，当时，仅使用所述太阳能蓄电池为所述LED照明灯具进行供电的。当/>时，使用市电对所述太阳能蓄电池输出的电力进行补偿。
进一步的，所述城市照明控制装置还包括存储单元，所述控制单元被配置为执行所述存储单元中的计算机程序实现本发明第二方面任一项提供的城市照明控制方法。
应当说明的是，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种基于新能源技术的城市照明控制装置，其特征在于，包括用于与市电连接的第一电力输入单元、用于与微型风力发电机连接的第二电力输入单元、用于与太阳能蓄电池连接的第三电力输入单元以及与所述第一电力输入单元、所述第二电力输入单元、所述第三电力输入单元连接的用于切换输入电源的电源切换单元，所述电源切换单元还与LED照明灯具的驱动电路连接向以通过接通的电源向所述LED照明灯具供电，所述第一电力输入单元、所述第二电力输入单元以及所述第三电力输入单元分别包括用于输出目标电压和可调电流的第一稳压单元、第二稳压单元和第三稳压单元，所述城市照明控制装置还包括与所述电源切换单元连接的控制单元，所述控制单元根据控制策略控制所述电源切换单元将所述第一电力输入单元、所述第二电力输入单元以及所述第三电力输入单元中的一个或多个与所述驱动电路连接，当所述电源切换单元将多于一个的电源与所述驱动电路连接时，采用并联的方式接入多个电源，控制所述第一稳压单元、所述第二稳压单元和/或所述三稳压单元的输出电流之和等于所述LED照明灯具的额定工作电流，所述目标电压为所述LED照明灯具的额定工作电压。
2.根据权利要求1所述的基于新能源技术的城市照明控制装置，其特征在于，还包括与所述微型风力发电机连接的用于获取所述微型风力发电机的运行参数的参数获取单元，所述参数获取单元与所述控制单元连接，所述微型风力发电机的运行参数包括所述微型风力发电机的扇叶转速数据以及输出功率数据，所述控制单元用于根据所述微型风力发电机的扇叶转速数据以及输出功率数据预测未来一个时间段内的转速数据计算第二电力输入单元的供电能力。
3.根据权利要求1所述的基于新能源技术的城市照明控制装置，其特征在于，所述的第一稳压单元包括超级电容、与所述超级电容连接的第一双向电压变换单元以及与所述太阳能蓄电池连接的第二双向电压变换单元，所述超级电容用于过滤所述第二电力输入单元的高频波动，所述太阳能蓄电池过滤所述第二电力输入单元的低频波动。
4.一种应用于权利要求1-3任一项所述的城市照明控制装置的控制方法，其特征在于，包括：
接收开启LED照明灯具的控制指令，所述LED照明灯具为与城市照明控制装置连接的一个或多个城市照明灯具；
将所述城市照明控制装置中提供市电电源的第一电力输入单元与所述LED照明灯具接通以点亮所述LED照明灯具；
以预先配置的第一周期对所述城市照明控制装置中的第二电力输入单元的供电能力进行评估，所述第一电力输出单元与微型风力发电机连接以通过所述微型风力发电机供电；
判断所述第二电力输入单元的供电能力是否大于预设的第一阈值；
当所述第二电力输入单元的供电能力大于或等于预设的第一阈值时，将所述第二电力输入单元配置为临时主电源；
当所述第二电力输入单元的供电能力小于预设的第一阈值时，以预先配置的第二周期对所述城市照明控制装置中的第三电力输入单元的供电能力进行评估，所述第二电力输出单元与太阳能蓄电池连接通过所述太阳能电池供电，所述第二周期大于所述第一周期；
当所述第三电力输入单元的供电能力大于或等于预设的第二阈值时，将所述第三电力输入单元配置为临时主电源。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，以预先配置的第一周期对所述城市照明控制装置中的第二电力输入单元的供电能力进行评估的步骤具体包括：
在点亮所述LED照明灯具的步骤之后启动第一计时器进行计时；
所述第一计时器的计时等于所述第一周期时，获取所述微型风力发电机过去一个周期内的扇叶转速数据以及输出功率数据；
当所述微型风力发电机在过去一个周期内的平均输出功率大于预设的第三阈值时，构建所述微型风力发电机在过去一个周期内的第一扇叶转速数据序列；
将所述第一扇叶转速数据序列输入到预先训练好的转速预测模型中预测未来一个周期内的扇叶转速数据；
根据未来一个周期内的扇叶转速数据计算第二电力输入单元的供电能力；
将所述第一计时器的计时数据清零并重新开始计时。
6.根据权利要求5所述控制方法，其特征在于，根据未来一个周期内的扇叶转速数据计算第二电力输入单元的供电能力的步骤具体包括：
构建所述微型风力发电机未来一个周期内的第二扇叶转速数据序列，所述第二扇叶转速数据序列包括个扇叶转速值/>，其中/>；
计算所述第二扇叶转速数据序列的平均值：
；
计算所述第二扇叶转速数据序列的标准差：
；
根据所述平均值和所述标准差/>计算所述第二电力输入单元的供电能力：
。
7.根据权利要求6所述控制方法，其特征在于，将所述第二电力输入单元配置为临时主电源的步骤具体包括：
以所述LED照明灯具的额定电压为基准计算所述第二扇叶转速数据序列的平均值对应的输出电流：
，
其中为所述微型风力发电机的功率系数，/>为空气密度，/>为所述微型风力发电机的所有扇叶的展开总截面积，/>为所述LED照明灯具的额定电压；
当时，控制所述电源切换单元将所述第二电力输入单元的输出端连接到所述太阳能蓄电池的输入端以及所述LED照明灯具的驱动电路的输入端，其中/>为所述LED照明灯具的额定电流；
当时，控制所述电源切换单元将所述第二电力输入单元以及所述第三电力输入单元的输出端连接到所述LED照明灯具的驱动电路的输入端，或者控制所述电源切换单元将所述第二电力输入单元以及所述第一电力输入单元的输出端连接到所述LED照明灯具的驱动电路的输入端。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，在控制所述电源切换单元将所述第二电力输入单元的输出端连接到所述太阳能蓄电池的输入端以及所述LED照明灯具的驱动电路的输入端的步骤之后，还包括：
计算所述LED照明灯具的负载功率：
；
获取所述微型风力发电力的实时输出功率以及实时功率波动频率/>；
当时，计算超级电容的第一补偿功率：
；
计算所述太阳能蓄电池的第二补偿功率：
，
其中为一阶滤波函数的截止角频率；
控制所述第一双向电压变换单元和第二双向电压变换单元的工作模式以使所述超级电容和所述太阳能蓄电池分别按所述第一补偿功率和所述第二补偿功率/>输出到负载。
9.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，以预先配置的第二周期对所述城市照明控制装置中的第三电力输入单元的供电能力进行评估的步骤具体包括：
在点亮所述LED照明灯具的步骤之后启动第二计时器进行计时；
所述第二计时器的计时等于所述第二周期时，获取所述太阳能蓄电池的剩余电量百分比、额定容量/>以及额定电压/>；
计算所述太阳能蓄电池的可用存储能量：
；
计算所述太阳能蓄电池的最大放电功率：
，
其中所述太阳能蓄电池的最大放电电流；
根据所述可用存储能量和所述最大放电功率计算所述第三电力输入单元的供电能力：
。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，将所述第三电力输入单元配置为临时主电源的步骤具体包括：
以所述LED照明灯具的额定电压为基准计算所述太阳能蓄电池的最大放电功率对应的最大可放电电流：
，
其中为所述LED照明灯具的额定电压；
当时，控制所述电源切换单元将所述第三电力输入单元的输出端连接到所述LED照明灯具的驱动电路的输入端，其中/>为所述LED照明灯具的额定电流；
当时，控制所述电源切换单元将所述第三电力输入单元以及所述第一电力输入单元的输出端连接到所述LED照明灯具的驱动电路的输入端。
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