CN102983621A - 生态住宅电能系统及供电控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的住宅电能系统及供电控制方法中，系统包括由多个供电子系统组成的供电系统，其中，有一个供电子系统为光伏发电系统；与供电系统及用电设备连接的电能输出接口；与用户的用电设备相连接以获取用电设备的目标用电量的目标用电量获取单元；与供电系统和目标用电量获取单元相连的控制器，控制器用于保持所述光伏发电系统与电能输出接口导通，并定时检测各个供电子系统的电能产出量，与目标用电量进行比对，当光伏发电系统的发电量无法满足目标用电量的需求时，选择进行电量补偿的其它供电子系统并导通其与电能输出接口。本发明提供的技术方案解决了现有的家庭住宅用电过程中，光伏发电系统电量不足时导致的用电设备无法正常工作的问题。

Description

生态住宅电能系统及供电控制方法

技术领域

本发明涉及住宅新能源利用技术领域，更具体地说，涉及一种生态住宅电能系统及供电控制方法。

背景技术

随着科学技术、社会经济的不断发展，人们的物质生活不断提高，对能源的需求量也越来越大，而与此相对的，则是不可再生能源(如石油、煤)储量迅速减少的趋势，以及使用上述不可再生能源造成大气污染日益加重的事实。

因此，为了应对能源短缺和环境恶化，各种清洁、可再生的新能源被开发，太阳能以其“取之不尽、用之不竭”且无污染的特点，使得光伏产业得到高度重视和大量投入，从最开始的高端应用(如通信卫星供电)普及至家庭住宅应用。

但是，在实际的工作过程中，光伏系统受到外部的环境的影响较大(例如在阴雨天气时产生的电能可能会不足)或者用电设备用电量超过了光伏系统能够提供的最高电量时，会导致供电不稳定，严重时甚至断电，最终导致用电设备无法正常工作。上述情况下光伏系统的供电量无法满足用户的用电量需求导致设备无法正常工作。虽然现在的家庭住宅采用多种供电系统，例如市电系统、沼气系统，有可能还包括其它种类的供电系统，例如采用汽油机发电系统。但是上述系统之间只是随机独立进行工作，一旦光伏系统提供的电量不足时其它的供电系统无法起到补充作用，最终导致设备的无法正常进行。

因此，如何对现有的住宅供电系统进行改进，以确保光伏发电系统的产电量不够时进行补充，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种住宅电能系统及供电控制方法，解决了现有的家庭住宅用电过程中，光伏发电系统电量不足时导致用电设备无法正常工作的问题。

以实现选择供电系统协调工作以保证供电量充足的情况下供电量与用于的用电量进行更加精确的匹配。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

生态住宅电能系统，包括：

由多个供电子系统组成的供电系统，其中，有一个供电子系统为光伏发电系统；

与所述供电系统及用电设备连接的电能输出接口；

与用户的用电设备相连接以获取用电设备的目标用电量的目标用电量获取单元；

与所述供电系统和目标用电量获取单元相连的控制器，所述控制器用于保持所述光伏发电系统与电能输出接口导通，并定时检测各个供电子系统的电能产出量，与所述目标用电量进行比对，当所述光伏发电系统的发电量无法满足目标用电量的需求时，选择进行电量补偿的其它供电子系统并导通其与所述电能输出接口。

优选的，上述生态住宅电能系统中，用于进行电量补偿的其它供电子系统为沼气发电系统、汽油发电机发电系统或市电系统。

优选的，上述生态住宅电能系统中，所述选择进行电量补偿的其它供电子系统为按照优先级从高到低的顺序选择所述沼气发电系统、汽油发电机发电系统和市电系统作为进行电量补偿的供电系统。

优选的，上述生态住宅电能系统中，还包括设置在所述控制器和所述电能输出接口之间的蓄电池。

优选的，上述生态住宅电能系统中，所述目标用电量获取单元包括与所述用电设备相连的第一数据接口和第二数据接口，所述第一数据接口用于获取所述用电设备的目标用电量，第二数据接口用于获取外部人为输入的目标用电量。

基于上述提供的住宅电能系统，本发明还提供了一种用于上述所述的住宅电能系统的供电控制方法，包括以下步骤：

实时检测各个供电子系统的电能产出量，所述各个供电子系统中有一个供电子系统为光伏发电系统；

获取用电设备的目标用电量；

保持光伏发电系统与电能输出接口导通，并将各个供电子系统的电能产出量与所述目标用电量进行比对，当光伏发电系统的发电量无法满足目标用电量的需求时，选择进行电量补偿的其它供电子系统并导通其与所述电能输出接口。

优选的，上述住宅电能系统的供电控制方法中，多个所述供电子系统中其它供电子系统包括市电系统、沼气发电系统或者汽油发电机发电系统。

优选的，上述住宅电能系统的供电控制方法中，所述选择进行电量补偿的其它供电子系统具体操作为：按照优先级从高到低的顺序选择所述沼气发电系统、汽油发动机发电系统和市电系统进行电量补偿。

优选的，上述住宅电能系统的供电控制方法中，在所述控制器和电能输出口之间设置蓄电池。

优选的，上述住宅电能系统的供电控制方法中，获取用电设备的目标用电量具体方式为：接收人为输入或者来自用电设备的目标用电量数据。

相对于现有技术而言，本发明采用的方案中，由多个供电子系统组成的供电系统中有一个供电子系统为光伏发电系统，目标用电量获取单元与用户的用电设备相连接获取用电设备的目标用电量后，控制器保证光伏发电系统与电能输出接口导通，通过定时检测各个供电子系统的电能产出量，并与目标用电量进行比对，当光伏发电系统的发电量无法满足目标用电量的需求时，选择进行电量补偿的其他供电子系统并导通其与电能输出接口。该种方式保证了对光伏发电系统的有效补充，满足了用电设备的用电需求，保证了设备的正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种生态住宅电能系统的结构示意图；

图2为图1所示生态住宅电能系统中选择光伏系统和沼气系统供电，而停止汽油发电系统工作的结构示意图；

图3～图6为本发明另外实施例提供的几种生态住宅电能系统的结构示意图；

图7为本发明实施例提供生态住宅电能系统中控制器的一种结构的示意图；

图8、9为本发明实施例提供生态住宅电能系统中控制器的另外两种结构的示意图；

图10为本发明另外实施例提供的基于上述系统的电能控制方法的流程图。

具体实施方式

本发明的核心改进点是一种住宅电能系统及供电控制方法，解决了现有的家庭住宅用电过程中，光伏发电系统供电量不足时导致用电设备无法正常工作的问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的一种生态住宅电能系统的一种结构如图1所示，包括供电系统1、电能输出接口2、控制器3和目标电量获取单元4，其中：

供电系统1包括光伏发电系统11、沼气发电系统12、汽油发电机发电系统13和市电系统等多个供电子系统，本实施例中的供电系统的多个供电子系统中必须有光伏发电系统，所述光伏发电系统11利用太阳能电池板(即光伏组件)直接将太阳能转换成电能，所述沼气发电系统12利用燃气发动机或燃料发动机以沼气作为燃料产生动力来驱动发电机产生电能，所述汽油发电机发电系统13以汽油作为燃料产生动力驱动发电机产生电能，市电系统直接来源于电网系统。

所述电能输出接口2与外部的用电设备相连，所述用电设备可以是电视机、空调、计算机、电灯、电热水器或者其他需要电能驱动的设备。所述供电系统1中的各个供电子系统均与所述电能输出接口2相连，通过所述电能输出接口2向外部的用电设备输送电能。

所述的目标用电量获取单元4用于获取用户的用电设备的目标用电量，该目标用电量可以为人为预设的用电设备的用电量，也可以为直接从用电设备处获取的目标用电量；

所述控制器3连接上述各个供电子系统与所述电能输出接口2之间的连接通道，并与目标用电量获取单元4相连，其定时检测各个供电子系统的电能产出情况，保持光伏发电系统与电能输出接口导通，将各个供电子系统的电能产出量与预先获取的用电设备的目标用电量进行比对，当所述光伏发电系统的发电量无法满足目标用电量的需求时，选择进行电量补偿的其他供电子系统并导通其与电能输出接口2。

具体的，所述供电系统1的多个供电子系统可以有各种组合形式，例如：光伏发电系统11和沼气发电系统12形成组合1，光伏发电系统11和汽油发电机发电系统13形成组合2，只要是光伏发电系统11的供电量不能满足目标用电量的需求，那么就可以采取上述组合，即选择其它的供电子系统作为补偿并导通该供电子系统与电能输出接口。

当然上述多个供电子系统中的其他供电子系统并不限于沼气发电系统、汽油发动机发电系统、市电系统，还可以为风电系统等。

在另外的实施例中，考虑到资源的充裕性，在选择进行电量补偿的其它供电子系统时的原则是，按照优先级从高到低的顺序选择所述沼气发电系统、汽油发电机发电系统和市电系统作为进行电量补偿的供电系统。当然，选择由光伏发电系统11和沼气发电系统12形成的组合1作为供电组合，即仅由光伏发电系统11和沼气发电系统12供电，而汽油发电机发电系统13则停止工作，如图2所示。

在其他实施例中，供电系统1可以包括光伏发电系统11、沼气发电系统12、汽油发电机发电系统13、风力发电系统14和市电系统15的任意包括光伏发电系统11的组合，如图3～6所示。但是无论供电子系统的数量有多少，所述控制器3选择供电组合的原则均是：包括光伏系统且不包括由其他由有限能源作为燃料发电的系统，如果符合上述原则的组合为多个，在满足本发明实施例的要求的前提下，则从中选择数量最少的组合为供电组合。

所述目标用电量获取单元4获取目标用电量需求的方式可以有多种，对应不同的方式，所述目标用电量获取单元4的结构也有所差异，例如，所述目标用电量获取单元4通过无线方式接收目标用电量数据，所述控制器3具有通信模块(如射频模块或网线接口)，所述目标用电量数据由用户通过有线设备(如计算机)发送或者，通过具有信息输入及无线传输功能的电子设备(如手机)发送，如图7所示。所述目标用电量获取单元4直接接收用户输入的目标用电量数据，即所述目标用电量获取单元4的通信模块具体为数据输入接口，例如按键或触摸屏，如图8和9所示，当然上述目标用电量获取单元4可以包括与所述用电设备相连的第一数据接口和第二数据接口，所述第一数据接口用于获取所述用电设备的目标用电量，第二数据接口用于获取外部人为输入的目标用电量。

本方案中，各供电子系统的电能产出状况用于表示其供电能力(由供电电流表示)，控制器3检测子系统的电能产出状况，即可了解各供电子系统的供电能力。

还可以依据供电子系统一段时间内平均供电电流，作为该供电子系统的电能产出状况。此外，还可以进一步估计各个供电子系统的剩余供电量，以方便后续需要切换供电子系统工作时，能够及时切换。关于所述剩余供电量的估计，不同的子系统可以采用不同的估计方式，例如，针对光伏发电系统11，可通过当前日照强度、蓄电池电量及蓄电池电量的变化等参数计算蓄电池的剩余电量，针对沼气发电系统12，则可通过沼气浓度及浓度的变化量确定计整个沼气池的体积计算出沼气池的能够提供的剩余电量，针对汽油发电机发电系统13，则根据其发电效率、每预设单位汽油的发电量及汽油剩余量进行确定进而计算出汽油发电机发电系统13能提供的剩余电量。在实际的应用过程中用电设备的目标用电量一般情况下不变化，控制器定时检测各个供电子系统的电能产出量，同时也实时检测当前的供电子系统组合的剩余供电量，并在剩余供电量不足以支撑用电设备在有效时间段内工作时，所述控制器还用于在剩余供电量消耗完之前的预设时间内切换到供电量大于当前供电子系统组合的供电子系统组合上，以确保供电的连续性，当然更换的新的供电子系统组合必须包括光伏发电系统。

本发明上述生态住宅电能系统的电能控制方法过程如图10所示，包括以下步骤：

步骤S101、实时检测各个供电子系统的电能产出量，所述各个供电子系统中有一个供电子系统为光伏发电系统。

各子系统的电能产出量用于表示其供电能力，检测子系统的电能产出量，即可了解各供电子系统的供电能力。具体方式可参考前文相应内容。

例如，假设供电系统包括光伏系统、沼气系统和汽油发电系统，则可形成由光伏系统和沼气系统组成的组合，由光伏系统和汽油发电系统所组成的组合，当然本发明实施例中的供电子系统不仅限于光伏系统、沼气系统和汽油发电系统，还可以为市电系统、风力发电系统等。

步骤S102、获取用电设备的目标用电量。

用电设备的目标用电量可以为设备固有的目标用电量，也可以为人为设定的目标用电量，所述目标用电量的获取方式可以通过有线或者无线网络接收，也可以由操作者通过键盘或者触摸屏直接输入。具体的获取方式请参考上述系统部分的描述即可。

步骤S103、保持光伏发电系统与电能输出接口导通，并将各个供电子系统的电能产出量与所述目标用电量进行比对，当光伏发电系统的发电量无法满足目标用电量的需求时，选择进行电量补偿的其它供电子系统并导通其与所述电能输出接口。

例如估计各个组合(例如光伏系统和沼气系统的组合，光伏系统和汽油发电系统的组合)的供电量，并与所述目标用电量进行比对，确定哪些组合的供电量满足所述目标用电量的需求。

需要说明的是，上述步骤S104选择目标供电子系统组合可以是随意选取的包括光伏发电系统的组合，也可以依据一定的规则，例如在某些实施例中，其选择目标供电子系统的规则可以是：包括光伏系统且不包括由其他由有限能源作为燃料发电的系统，如果符合上述原则的组合为多个，则从中选择数量最少的组合为供电组合。此方式主要是从太阳能成本交低且只在白天能够获取，因此，当有太阳能时，尽量使用太阳能，避免耗费有限能源(如汽油、煤气)。并且当满足要求的组合有多个时，选择数量最少的组合，避免繁琐的控制操作。

需要说明的是，本说明书中各个实施例可相互补充，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

另外，还需要说明的是，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。另外，在本文中，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。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.生态住宅电能系统，其特征在于，包括：

由多个供电子系统组成的供电系统，其中，有一个供电子系统为光伏发电系统；

与所述供电系统及用电设备连接的电能输出接口；

与用户的用电设备相连接以获取用电设备的目标用电量的目标用电量获取单元；

与所述供电系统和目标用电量获取单元相连的控制器，所述控制器用于保持所述光伏发电系统与电能输出接口导通，并定时检测各个供电子系统的电能产出量，与所述目标用电量进行比对，当所述光伏发电系统的发电量无法满足目标用电量的需求时，选择进行电量补偿的其它供电子系统并导通其与所述电能输出接口。

2.根据权利要求1所述的生态住宅电能系统，其特征在于，用于进行电量补偿的其它供电子系统为沼气发电系统、汽油发电机发电系统或市电系统。

3.根据权利要求2所述的生态住宅电能系统，其特征在于，所述选择进行电量补偿的其它供电子系统为按照优先级从高到低的顺序选择所述沼气发电系统、汽油发电机发电系统和市电系统作为进行电量补偿的供电系统。

4.根据权利要求1所述的生态住宅电能系统，其特征在于，还包括设置在所述控制器和所述电能输出接口之间的蓄电池。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的生态住宅电能系统，其特征在于，所述目标用电量获取单元包括与所述用电设备相连的第一数据接口和第二数据接口，所述第一数据接口用于获取所述用电设备的目标用电量，第二数据接口用于获取外部人为输入的目标用电量。

6.用于上述权利要求1所述的住宅电能系统的供电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

实时检测各个供电子系统的电能产出量，所述各个供电子系统中有一个供电子系统为光伏发电系统；

获取用电设备的目标用电量；

保持光伏发电系统与电能输出接口导通，并将各个供电子系统的电能产出量与所述目标用电量进行比对，当光伏发电系统的发电量无法满足目标用电量的需求时，选择进行电量补偿的其它供电子系统并导通其与所述电能输出接口。

7.根据权利要求6所述的住宅电能系统的供电控制方法，其特征在于，多个所述供电子系统中其它供电子系统包括市电系统、沼气发电系统或者汽油发电机发电系统。

8.根据权利要求7所述的住宅电能系统的供电控制方法，其特征在于，所述选择进行电量补偿的其它供电子系统具体操作为：按照优先级从高到低的顺序选择所述沼气发电系统、汽油发动机发电系统和市电系统进行电量补偿。

9.根据权利要求8所述的住宅电能系统的供电控制方法，其特征在于，在所述控制器和电能输出口之间设置蓄电池。

10.根据权利要求7、8或9所述的住宅电能系统的供电控制方法，其特征在于，获取用电设备的目标用电量具体方式为：接收人为输入或者来自用电设备的目标用电量数据。

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