一种多能源互补型共享电单车供电系统及供电方法与流程

1.本发明涉及一种多能源互补型共享电单车供电系统及供电方法，属于输电线路、新能源发电与充电技术领域。


背景技术：

2.架空输电线路分布广、可塑性强的特点可成为资源共享、空间共享的主要载体。然而传统的输电杆塔除了电能输送外鲜有与其他行业结合的案例，因此在基于输电杆塔研究新能源发电、电单车充换电是很有必要的。
3.目前市面共享电单车充电方式以前端换电方式为主，即车身与电池为可插拔可分离状态，电单车没电后由运维人员统一取出电池就近选择换电网点进行电池更换。然而，传统的换电方式效率低下，费用较高，因此在某些方面不能很好的契合共享电动车绿色、自动化的发展方向，具体表现在：1.换电网点多采用系统内市电供电，此类供电方式投资较高、且后续使用维护费用较高，不能响应可持续发展、绿色发展的能源发展号召。
4.2.换电网点目前只能提供换电池服务，不可以实时对共享电单车充电，大部分共享电单车闲置时间不能利用。
5.3.目前换电网点的方式蓄电池循环次数多且未设置低温补偿，会导致共享电单车蓄电池寿命缩短。
6.4.目前，共享电单车充换电均依赖运维人员协调，作业过程原始且容易出错，且换电网点对外部用户不开放，导致骑行里程受限，其换电、充电工作效率有待提升。
7.因此，亟需开发一种基于输电杆塔的多能源互补型共享电单车供电方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多能源互补型共享电单车供电系统及供电方法，具有组网灵活、接口丰富、能源清洁、节资降费，能够改善传统换电网点的布置方式、降低运维人员工作强度、大幅提高共享电单车的供电效率的特点。为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：第一方面，本发明提供了一种多能源互补型共享电单车供电系统，包括：输电杆塔模块和设于所述输电杆塔模块上的光伏供电子系统、能源控制模块、市电供电子系统、蓄电池储能模块和共享电单车供电模块；所述光伏供电子系统和市电供电子系统的输出端分别与能源控制模块的输入端连接；所述能源控制模块根据光伏供电子系统状态调整市电供电子系统的市电引入，根据蓄电池储能模块状态输出充放电工作的指令；所述能源控制模块的输出端连接蓄电池储能模块，输出直流电为蓄电池储能模块充电，所述能源控制模块的输出端连接共享电单车供电模块，输出交流电为共享电单车供
电模块充电；所述蓄电池储能模块连接所述共享电单车供电模块，响应于能源控制模块的指令放电，为所述共享电单车供电模块供电。
9.结合第一方面，进一步地，所述光伏供电子系统包括：光伏组件发电模块，用于将太阳光辐射能转换为电能，并保证其安全运行；汇流模块，用于汇集若干光伏组件发电模块的电能；逆变模块，用于将若干光伏组件发电模块汇集的直流电转换为交流电。
10.结合第一方面，进一步地，所述市电供电子系统包括：配电箱市电引入模块，用于引入周边专线交流电保证负荷供电并实时上传用电信息；整流模块，用于将配电箱市电引入模块引入的交流电转换为直流电。
11.结合第一方面，进一步地，所述能源控制模块包括监控单元和控制单元，所述控制单元连接所述监控单元，所述监控单元监测光伏供电子系统的发电功率和蓄电池储能模块状态，所述控制单元根据所述共享单车供电系统新能源出力情况及光伏供电子系统的发电功率调整市电供电子系统的市电引入，根据蓄电池储能模块状态输出充放电工作的指令。
12.结合第一方面，优选地，所述能源控制模块还包括防雷单元，用于为交流输入侧、光伏输入侧、直流侧、信号侧提供防雷保护。
13.结合第一方面，进一步地，所述监控单元监测光伏供电子系统的发电功率，包括：实时监测光伏供电子系统的输出电压，追踪最高电压电流值，以实现对光伏供电子系统的发电功率的监测。
14.结合第一方面，进一步地，所述蓄电池储能模块包括蓄电池组、充放电监控单元和过电流保护单元，所述蓄电池组与共享电单车电池组型号匹配，用于为共享电单车换电，并为所述共享电单车供电模块供电；所述充放电监控单元监控蓄电池组电量；所述过电流保护单元在蓄电池组充满电时自动切断充电回路，将蓄电池组充电状态转换为浮充模式，在蓄电池组过放电时发出报警执行保护动作。
15.结合第一方面，优选地，所述输电杆塔模块包括铁塔和新能源设备平台，所述铁塔用于支撑架空输电线路并便于架空输电线路运行的维护；所述新能源设备平台为所述共享单车供电系统提供安全稳定运行的空间；所述输电杆塔模块满足新增新能源设备时，载荷满足所述铁塔的使用条件。
16.结合第一方面，优选地，所述光伏组件发电模块设于铁塔上；所述光伏供电子系统的其他模块、能源控制模块、市电供电子系统、蓄电池储能模块和共享电单车供电模块设于所述新能源设备平台上。
17.结合第一方面，优选地，所述共享电单车供电模块包括：充电桩、用户信息屏幕，用户通过a用户信息屏幕查询可供换电使用蓄电池数量、电量百分比、电费等资讯，完成付费后，选择换电/充电服务。
18.第二方面，基于第一方面的一种多能源互补型共享电单车供电方法，包括：能源控制模块获取光伏供电子系统状态；能源控制模块根据共享单车供电系统新能源出力情况和光伏供电子系统状态调整市电供电子系统的市电引入；根据蓄电池储能模块状态输出充放电工作的指令。
19.结合第二方面，进一步地，所述调整市电供电子系统的市电引入，包括：当光伏供电子系统正常运行时，能源控制模块在并联浮充状态运行，光伏供电子系统为共享电单车供电模块供电、为蓄电池储能模块提供浮充电流；当光伏供电子系统出力不足时，能源控制模块在能源互补状态运行，引入市电供电子系统作为补充能源，和光伏供电子系统一起为共享电单车供电模块供电、为蓄电池储能模块提供电流；当光伏供电子系统停止运行时，能源控制模块在市电引入状态运行，断开光伏供电子系统，市电供电子系统为共享电单车供电模块供电、为蓄电池储能模块提供电流。
20.结合第二方面，进一步地，所述能源控制模块在能源互补状态运行时，根据换电或充电的负荷要求，结合峰谷电价，在电价为谷电价时引入市电和光伏供电子系统一起为共享电单车供电模块供电、为蓄电池储能模块提供电流，在电价为峰电价时蓄电池组放电。
21.结合第二方面，优选地，如果当地电网运行部门同意余电上网的模式，所述能源控制模块采取“自发自用，余电上网”的控制逻辑。
22.结合第二方面，进一步地，所述能源控制模块在市电引入状态运行时，基于峰谷电价，在电价为谷时电价时为蓄电池组充电，在电价为峰时电价时蓄电池组放电。
23.与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种多能源互补型共享电单车供电系统及供电方法，所达到的有益效果包括：本发明包括输电杆塔模块和设于所述输电杆塔模块上的光伏供电子系统、能源控制模块、市电供电子系统、蓄电池储能模块和共享电单车供电模块；本发明在物理结构上利用输电杆塔的空余位置，相当于“输电 电单车供电”的共享铁塔；本发明引入光伏供电子系统为共享电单车供电，实现了电力企业与其他行业的绿色、开放、协调、共享的发展理念；本发明光伏供电子系统和市电供电子系统的输出端分别与能源控制模块的输入端连接；能源控制模块根据光伏供电子系统状态调整市电供电子系统的市电引入，根据蓄电池储能模块状态调整蓄电池充放电；能源控制模块的输出端连接蓄电池储能模块，输出直流电为蓄电池储能模块充电，能源控制模块的输出端连接共享电单车供电模块，输出交流电为共享电单车供电模块充电；本发明通过光伏供电、市电引入、蓄电池储能为后备的供电模式，既保证共享电单车供电系统的可靠性，又起到节能降费的作用；借助光伏供电子系统进行发电，实现共享电单车供电的绿色发展、可持续发展；本发明蓄电池储能模块连接共享电单车供电模块，响应于能源控制模块的指令放电，为共享电单车供电模块供电；本发明针对目前共享电单车换电网点只能换不能充的痛点，通过蓄电池储能模块、共享电单车供电模块，能够满足共享电单车的换电、充电的需求，提高运维人员工作效率，方便用户使用并提升共享电单车的充换电效率；本发明具有组网灵活、接口丰富、能源清洁、节资降费，能够改善传统换电网点的布置方式、降低运维人员工作强度、大幅提高共享电单车的供电效率的特点。
附图说明
24.图1是本发明提供的一种多能源互补型共享电单车供电系统的示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
26.实施例一：如图1所示，本实施例包括：输电杆塔模块、光伏供电子系统、能源控制模块、市电供电子系统、蓄电池储能模块和共享电单车供电模块。光伏供电子系统和市电供电子系统的输出端分别与能源控制模块的输入端连接；能源控制模块根据光伏供电子系统状态调整市电供电子系统的市电引入，根据蓄电池储能模块状态输出充放电的工作指令；能源控制模块的输出端连接蓄电池储能模块，输出直流电为蓄电池储能模块充电，所述能源控制模块的输出端连接共享电单车供电模块，输出交流电为共享电单车供电模块充电。蓄电池储能模块连接所述共享电单车供电模块，响应于能源控制模块的指令放电，为所述共享电单车供电模块供电。
27.光伏供电子系统包括：光伏组件发电模块，用于将太阳光辐射能转换为电能，并保证其安全运行；汇流模块，用于汇集若干光伏组件发电模块的电能；逆变模块，用于将若干光伏组件发电模块汇集的直流电转换为交流电。汇流模块的能够将汇集的直流电直接输入能源控制模块，也能够通过逆变模块转换为交流电后输入能源控制模块。
28.输电杆塔模块包括铁塔和新能源设备平台，铁塔用于支撑架空输电线路并便于架空输电线路运行的维护，新能源设备平台为所述共享单车供电系统提供安全稳定运行的空间。输电杆塔模块满足新增新能源设备时，载荷满足所述铁塔的使用条件。光伏组件发电模块设于铁塔上；光伏供电子系统的其他模块、能源控制模块、市电供电子系统、蓄电池储能模块和共享电单车供电模块设于所述新能源设备平台上。本发明在物理结构上利用输电杆塔的空余位置，相当于“输电 电单车供电”的共享铁塔。
29.具体的，光伏组件发电模块包括光伏板、防雷模块和空气开关，防雷模块用于泄放雷电流；光伏板输出的电能通过所述空气开关输入汇流模块。汇流模块包括汇流电缆与汇流箱，实现若干组光伏组件电能汇集。逆变模块，包括组串式逆变器与开关柜。在本实施例中，光伏板采用太阳电池半导体材料。
30.市电供电子系统包括：配电箱市电引入模块，用于引入周边专线交流电保证负荷供电并实时上传用电信息；整流模块，用于将配电箱市电引入模块引入的交流电转换为直流电。配电箱市电引入模块能够将引入的交流电直接输入能源控制模块，也能够通过整流模块转换为直流电后输入能源控制模块。
31.具体的，配电箱市电引入模块包括配电变压器和电能计量箱。整流模块包括整流器和开关柜。
32.能源控制模块包括监控单元、控制单元和防雷单元，控制单元连接监控单元，监控单元监测光伏供电子系统的发电功率和蓄电池储能模块状态，控制单元根据所述共享单车供电系统新能源出力情况及光伏供电子系统的发电功率调整市电供电子系统的市电引入，根据蓄电池储能模块状态输出蓄电池充放电的工作指令。防雷单元用于为交流输入侧、光
伏输入侧、直流侧、信号侧提供防雷保护。监控单元监测光伏供电子系统的发电功率，包括：实时监测光伏供电子系统的输出电压，追踪最高电压电流值，以实现对光伏供电子系统的发电功率的监测。
33.能源控制模块包括以下功能：（1）按照太阳能优先，市电补充，电池后备的模式运行；（2）具备全方位防雷保护，为交流输入侧、光伏输入侧，直流侧、信号侧提供全方位防雷保护；（3）具备实时监测光伏组件输出电压，追踪最高vi（电压电流值）值功能，并根据输出电压控制市电接入。
34.蓄电池储能模块包括蓄电池组、充放电监控单元、过电流保护单元和温度补偿单元。蓄电池组与共享电单车电池组型号匹配，用于为共享电单车换电，并为所述共享电单车供电模块供电。充放电监控单元监控蓄电池组电量。过电流保护单元在蓄电池组充满电时自动切断充电回路，将蓄电池组充电状态转换为浮充模式，在蓄电池组过放电时发出报警执行保护动作。温度补偿模块在恶劣天气情况下对蓄电池组进行低温保护，可有效提升蓄电池组充电速度及使用寿命。
35.蓄电池储能模块包括以下功能：（1）具备充放电监控功能、过电流保护功能，当蓄电池组充满电时，自自动切断充电回路或将充电转换为浮充模式，使蓄电池组不致过充电。当蓄电池组发生过放电时，应及时发出报警及相关保护动作运行，保证蓄电池组长期可靠运行；（2）具备温度补偿功能，共享电单车目前阀控免维护铅酸蓄电池占有率较高，低温地区部分时段应启动温度补偿，保证蓄电池组寿命。
36.共享电单车供电模块包括：充电桩、用户信息屏幕，用户通过a用户信息屏幕查询可供换电使用蓄电池数量、电量百分比、电费等资讯，完成付费后，选择换电/充电服务。
37.本发明引入光伏供电子系统为共享电单车供电，实现了电力企业与其他行业的绿色、开放、协调、共享的发展理念。通过光伏供电、市电引入、蓄电池储能为后备的供电模式，既保证共享电单车供电系统的可靠性，又起到节能降费的作用；借助光伏供电子系统进行发电，实现共享电单车供电的绿色发展、可持续发展。针对目前共享电单车换电网点只能换不能充的痛点，通过蓄电池储能模块、共享电单车供电模块，能够满足共享电单车的换电、充电的需求，提高运维人员工作效率，方便用户使用并提升共享电单车的充换电效率。
38.实施例二：基于实施例一的一种多能源互补型共享电单车供电方法，包括：能源控制模块获取光伏供电子系统状态；能源控制模块根据共享单车供电系统新能源出力情况和光伏供电子系统状态调整市电供电子系统的市电引入；根据蓄电池储能模块状态输出蓄电池充放电的指令。
39.调整市电供电子系统的市电引入，包括：当光伏供电子系统正常运行时，能源控制模块在并联浮充状态运行，光伏供电子系统为共享电单车供电模块供电、为蓄电池储能模块提供浮充电流；当光伏供电子系统出力不足时，能源控制模块在能源互补状态运行，引入市电供电子系统作为补充能源，和光伏供电子系统一起为共享电单车供电模块供电、为蓄电池储能模块提供电流；当光伏供电子系统停止运行时，能源控制模块在市电引入状态运行，断开光伏供电子系统，市电供电子系统为共享电单车供电模块供电、为蓄电池储能模块提供电流。
40.具体的，能源控制模块在能源互补状态运行时，根据换电或充电的负荷要求，结合峰谷电价，在电价为谷电价时引入市电和光伏供电子系统一起为共享电单车供电模块供电、为蓄电池储能模块提供电流，在电价为峰电价时蓄电池组放电。如果当地电网运行部门同意余电上网的模式，所述能源控制模块采取“自发自用，余电上网”的控制逻辑。
41.具体的，能源控制模块在市电引入状态运行时，基于峰谷电价，在电价为谷时电价时为蓄电池组充电，在电价为峰时电价时蓄电池放电。
42.本发明具有组网灵活、接口丰富、能源清洁、节资降费，能够改善传统换电网点的布置方式、降低运维人员工作强度、大幅提高共享电单车的供电效率的特点。
43.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。