CN106936146B - 一种家庭太阳能储能发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于家庭发电领域，提供了一种家庭太阳能储能发电系统。该家庭太阳能储能发电系统与电网及家用负载连接，包括至少一个光伏储能发电设备、人机交互设备以及云端服务子系统；光伏储能发电设备包括光伏阵列和电池；光伏储能发电设备与人机交互设备连接，并通过互联网与云端服务子系统连接；光伏储能发电设备接收人机交互设备发送的发电策略控制指令，并根据发电策略控制指令控制光伏阵列、电池、电网以及家用负载之间的能量平衡，同时通过所述互联网将运行数据发送至所述云端服务子系统。因此，本发明中的家庭太阳能储能发电系统具备功能完善的优势、同时具备有效的人机交互以及后台服务的支撑。
Description
技术领域
本发明属于家庭发电领域，尤其涉及一种家庭太阳能储能发电系统。
背景技术
全球环境日益恶化，已严重影响到人们的身体健康、工作和生活环境。各国政府也纷纷制定政策鼓励新能源技术的研究和产业化。近年来，以太阳能热水器为代表的太阳能产品得到了快速发展。与此同时，政府推出的一系列新能源发展措施，也带动了光伏产业的蓬勃发展。随着家用太阳能技术的进一步发展，人们提出了“家庭电站”的概念，意在打造出利用太阳能发电技术给家用电器提供电力的绿色电厂，围绕“家庭电站”，传统电源厂商纷纷推出相关零部件产品，如光伏逆变器、家用储能电池等等。
但纵观整个家庭电站行业市场，仍缺乏功能齐全、完善的家庭太阳能储能发电系统。美国电动汽车领军企业特斯拉推出针对家庭用的储能电池，虽然配套了先进的电池管理系统(BMS)，但是仅仅是作为家庭太阳能储能发电系统中一个储能部件，而非真正意义的太阳能发电系统。国内资深家电企业海尔推出了一套家庭光伏发电系统，但该家庭光伏发电系统也仅仅是作为分布式、独立的太阳能发电系统，缺乏后台服务的支撑以及有效的人机交互。
因此，现有的家庭太阳能储能发电系统存在功能不完善、缺乏后台服务支撑以及缺乏有效人机交互的问题。
发明内容
本发明提供一种家庭太阳能储能发电系统，旨在解决现有的家庭太阳能储能发电系统存在的功能不完善、缺乏后台服务支撑以及缺乏有效人机交互的问题。
本发明提供一种家庭太阳能储能发电系统，与电网及家用负载连接，所述家庭太阳能储能发电系统包括至少一个光伏储能发电设备、人机交互设备以及云端服务子系统；所述光伏储能发电设备包括光伏阵列和电池，所述光伏储能发电设备与所述人机交互设备连接，并通过互联网与所述云端服务子系统连接；所述光伏储能发电设备接收所述人机交互设备发送的发电策略控制指令，并根据所述发电策略控制指令控制所述光伏阵列、所述电池、所述电网以及所述家用负载之间的能量平衡，同时通过所述互联网将运行数据发送至所述云端服务子系统。
进一步的，当所述发电策略控制指令为储能优先控制指令时，所述光伏储能发电设备根据所述储能优先控制指令控制所述光伏阵列输出电能供所述电池充电，大于第一预设电能值时，所述光伏储能发电设备将超出所述第一预设电能值的电能输出至所述家用负载使用或者输出至所述电网。
进一步的，当所述发电策略控制指令为家用负载卖电优先控制指令时，所述光伏储能发电设备根据所述家用负载卖电优先控制指令控制所述光伏阵列输出电能供所述家用负载使用，当所述光伏阵列输出的电能不大于第二预设电能值时，所述电池输出电能供所述家用负载使用，当所述光伏阵列输出的电能大于所述第二预设电能值时，所述光伏储能发电设备将超出所述第二预设电能值的电能输出至所述电网。
进一步的，当所述发电策略控制指令为负载储能优先控制指令时，所述光伏储能发电设备根据所述负载储能优先控制指令控制所述光伏阵列输出电能至所述家用负载使用，当所述光伏阵列输出的电能大于所述第二预设电能值时，所述光伏储能发电设备将超出所述第二预设电能值的电能输出至所述电池以对所述电池进行充电，当所述光伏阵列输出的电能超出所述第一预设电能值与所述第二预设电能值之和时，所述光伏储能发电设备将超出所述第一预设电能值与所述第二预设电能值之和的电能输出至所述电网。
进一步的，当所述发电策略控制指令为并网卖电优先控制指令时，所述光伏储能发电设备根据所述并网卖电优先控制指令控制所述光伏阵列输出电能至所述电网。
进一步的，所述人机交互设备为计算机，所述计算机通过串行总线与所述光伏储能发电设备连接；
或者所述人机交互设备为触控一体机，所述触控一体机通过串行总线与所述光伏储能发电设备连接；
或者所述人机交互设备为移动终端，所述移动终端通过无线网络与所述光伏储能发电设备连接。
进一步的，所述光伏储能发电设备还包括主控制模块、光伏阵列功率追踪模块、母线交叉点、双向DC/DC变换器以及储能变流器；
所述光伏阵列连接所述功率追踪模块，所述功率追踪模块、所述双向DC/DC变换器以及所述储能变流器均连接所述母线交叉点，所述电池连接所述双向DC/DC变换器，所述功率追踪模块、所述双向DC/DC变换器、所述电池以及所述储能变流器均连接所述主控制模块，所述主控制模块连接所述人机交互设备，所述储能变流器连接所述电网和所述家用负载；
所述主控制模块协调和控制所述功率追踪模块、所述双向DC/DC变换器、所述电池以及所述储能变流器的运行，并监控所述光伏储能发电设备的运行状态，所述光伏阵列将太阳能转换为电能输出，所述功率追踪模块通过追踪所述光伏阵列的最大功率点，以使所述光伏储能发电设备获得最大能量输出，所述电池用于储能或者释能，所述双向DC/DC变换器对母线端和电池端的直流电进行升降处理，所述储能变流器将母线的直流电转换为交流电输出至所述家用负载，或者将所述电网输入的交流电转换为直流电加载到母线上，所述主控制模块接收所述人机交互设备发送的发电策略控制指令，并将所述发电策略控制指令解析成具体的控制序列，以使所述光伏储能发电设备按照所述控制序列发电。
进一步的，所述光伏储能发电设备还包括电池管理系统，所述电池管理系统连接所述电池，所述电池管理系统监控所述电池的运行状态，并优化所述电池的性能。
进一步的，所述光伏储能发电设备还包括工频隔离变压器，所述工频隔离变压器连接所述储能变流器，并连接所述电网及所述家用负载，所述工频隔离变压器用于隔离所述光伏储能发电设备与所述电网或者所述家用负载，防止漏电流流入或者流出所述光伏储能发电设备。
进一步的，所述功率追踪模块为最大功率点追踪太阳能控制器。
在本发明中，该家庭太阳能储能发电系统与电网及家用负载连接，其包括至少一个光伏储能发电设备、人机交互设备以及云端服务子系统；所述光伏储能发电设备包括光伏阵列和电池，所述光伏储能发电设备与所述人机交互设备连接，并通过互联网与所述云端服务子系统连接；所述光伏储能发电设备接收所述人机交互设备发送的发电策略控制指令，并根据所述发电策略控制指令控制所述光伏阵列、所述电池、所述电网以及所述家用负载之间的能量平衡，同时通过所述互联网将运行数据发送至所述云端服务子系统。在本发明中，光伏储能发电设备接收人机交互设备发送的发电策略控制指令，并根据该发电策略控制指令控制该家庭太阳能储能发电系统的能量平衡，同时通过互联网将运行数据发送至云端服务子系统。因此，本发明中的家庭太阳能储能发电系统具备功能完善的优势、同时具备有效的人机交互以及后台服务的支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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他的附图。
图1是本发明实施例提供的家庭太阳能储能发电系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的家庭太阳能储能发电系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的家庭太阳能储能发电系统的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的家庭太阳能储能发电系统的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的家庭太阳能储能发电系统的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的家庭太阳能储能发电系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1示出了本发明实施例提供的家庭太阳能储能发电系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
如图1所示，该家庭太阳能储能发电系统1与电网2以及家用负载3连接，其包括至少一个光伏储能发电设备10、人机交互设备20以及云端服务子系统30；光伏储能发电设备10包括光伏阵列101和电池102，光伏储能发电设备10与人机交互设备20连接，并通过互联网与云端服务子系统30连接；光伏储能发电设备10接收人机交互设备20发送的发电策略控制指令，并根据发电策略控制指令控制光伏阵列101、电池102、电网2以及家用负载3之间的能量平衡，同时通过互联网将运行数据发送至云端服务子系统30。
在本发明实施例中，光伏储能发电设备10接收人机交互设备20发送的发电策略控制指令，并根据发电策略控制指令控制光伏阵列101、电池102、电网2以及家用负载3之间的能量平衡，同时通过互联网将运行数据发送至云端服务子系统30。例如，用户可以通过人机交互设备20向该家庭太阳能储能发电系统1发送不同的发电策略控制指令，该发电策略控制指令可以是储能优先控制指令或者家用负载3卖电优先控制指令或者负载储能优先控制指令或者并网卖电优先控制指令。该家庭太阳能储能发电系统1中的光伏储能发电设备10根据不同的发电策略控制在指令控制光伏阵列101、电池102、电网2以及家用负载3这些用电设备和发电设备之间的能量平衡。在本发明实施例中，发电设备包括光伏阵列101、电网2以及电池102；用电设备包括电池102和家用负载3；即电池102既可以作为发电设备，也可以作为用电设备。该家庭太阳能储能发电系统1根据不同的发电策略控制指令，解构出不同的发电设备和用电设备之间的组合并对发电设备和用电设备之间进行平衡控制。因此，本发明中的家庭太阳能储能发电系统1可以在满足用户基本的用电需求的前提下，根据不同地区的用电情况和用户设置选择最佳的发电策略，最大限度的提高用户的经济效益。
用户可以通过人机交互设备20中的用户界面直观方便的查看、浏览该家庭太阳能储能发电系统1的运行状态以及参数信息。在本发明实施例中，例如，该运行状态包括该家庭太阳能储能发电系统1的工作状态以及工作模式。该工作状态可以包括上线工作状态、维护状态以及检修状态等；该工作模式包括储能优先模式、家用负载3卖电优先模式、负载储能优先模式以及并网卖电优先模式。在储能优先控制指令下、家用负载3卖电优先控制指令下、负载储能优先控制指令下以及并网卖电优先控制指令下该家庭太阳能储能发电系统1的工作模式分别为储能优先模式、家用负载3卖电优先模式、负载储能优先模式以及并网卖电优先模式。该参数信息包括系统中的温度参数信息、功率参数信息、电压参数信息、电流参数信息以及电池102单体电压参数信息(在由多个单体电池102组成的电池102组中每一个单体电池102的电压参数信息为电池102单体电压参数信息)。同时，用户也可以通过人机交互设备20中的用户界面设置参数信息，例如用户通过人机交互设备20中的人机交互界面对温度参数信息或者功率参数信息或者电压参数信息进行设置，更加丰富了该家庭太阳能储能发电系统1的功能。
在本发明实施例中，如图1所示，该家庭太阳能储能发电系统1包括了一个光伏储能发电设备10，光伏储能发电设备10通过互联网将运行状态以及参数信息传送至云端服务子系统30，该云端服务子系统30包括基于云平台设计的服务程序和数据库，以及移动终端。在本发明实施例中，该移动终端可以是智能平板电脑或者智能手机等智能移动设备。该云端服务子系统30对接收到的运行状态以及参数信息进行分析处理与保存。用户还可以利用移动终端随时随地的通过互联网访问云端服务子系统30中保存的数据，通过移动终端实时掌控该家庭太阳能储能发电系统1的运行状态以及参数信息，用户利用移动终端通过互联网建立了用户与光伏储能发电设备10之间以及用户与云端服务子系统30之间的远程交互连接，云端服务子系统30将用户、光伏储能发电设备10以及光伏储能发电设备10服务商三者联系起来，在提供数据存储、信息中转等基本服务的同时，利用大数据计算分析，为光伏储能发电设备10服务商提供光伏储能发电设备10改进、市场布局等的科学决策信息，并作为光伏储能发电设备10的预警判断依据；为用户提供及时的售后服务与技术支持，提高用户体验。另外，在较优的实施例中，该家庭太阳能储能发电系统1包括了多个光伏储能发电设备10，该多个光伏储能发电设备10通过互联网分别将各自的运行状态以及参数信息传送至云端服务子系统30，该云端服务子系统30分别对接收到的各个光伏储能发电设备10的运行状态以及参数信息分别进行分析处理与分别保存。
作为本发明一实施例，当发电策略控制指令为储能优先控制指令时，光伏储能发电设备10根据储能优先控制指令控制光伏阵列101输出电能供电池102充电，当光伏阵列101输出的电能大于第一预设电能值时，光伏储能发电设备10将超出第一预设电能值的电能输出至家用负载3使用或者输出至电网2。
例如，发电策略控制指令为储能优先控制指令，家庭太阳能储能发电系统1将光伏阵列101作为发电设备，电池102作为第一用电设备，家用负载3和电网2作为第二用电设备。在本发明实施例中，假设光伏阵列101输出120伏至360伏的直流电压，电池102的额定电压为96伏。光伏储能发电设备10根据储能优先控制指令控制光伏阵列101输出的直流电压120伏至360伏转换为电池102的额定电压96伏，对电池102进行充电。当光伏阵列101输出的电能大于第一预设电能值时，光伏储能发电设备10控制光伏阵列101输出的直流电压120伏至360伏转换为电压为110伏至240伏、频率为50赫兹至60赫兹的交流电至家用负载3使用或者电网2。在本发明实施例中，该第一预设电能值为电池102充满电量所需要的电能，即光伏储能发电设备10在满足电池102充满电的情况下，将超出第一预设电能值的电能转换为交流电后输出至家用负载3或者电网2使用。该交流电的具体电压值和频率值取决于电网2所在区域的电网2规格。例如，当电网2所在区域的电网2规则接受电压为220伏、频率为50赫兹的交流电时，光伏储能发电设备10控制光伏阵列101输出的直流电压120伏至360伏转换为电压为220伏、频率为50赫兹的交流电至家用负载3使用或者电网2。例如，假设光伏阵列101输出的电能的功率为2千瓦特，电池102充满电需要的电能的功率为1.2千瓦特，则在本发明实施例中，该功率为1.2千瓦特的电能即为第一预设电能值，超出的0.8千瓦特即为超出第一预设电能值的电能，此时光伏阵列101输出的电能1.2千瓦特用于充电，0.8千瓦特输出至家用负载3使用或者输出至电网2。
作为本发明一实施例，当发电策略控制指令为家用负载3卖电优先控制指令时，光伏储能发电设备10根据家用负载3卖电优先控制指令控制光伏阵列101输出电能供家用负载3使用，当光伏阵列101输出的电能不大于第二预设电能值时，电池102输出电能供家用负载3使用，当光伏阵列101输出的电能大于第二预设电能值时，光伏储能发电设备10将超出第二预设电能值的电能输出至电网2。
例如，发电策略控制指令为家用负载3卖电优先控制指令，家庭太阳能储能发电系统1将光伏阵列101作为第一发电设备、将电池102作为第二发电设备，将家用负载3作为第一用电设备，将电网2作为第二用电设备。在本发明实施例中，光伏储能发电设备10根据家用负载3卖电优先控制指令控制光伏阵列101输出电能供家用负载3使用，但是当太阳光照较弱或者负载功率较大时，光伏阵列101输出的电能不大于第二预设电能值时，这时电池102输出电能供家用负载3使用。在本发明实施例中，该第二预设电能值为满足家用负载3使用所需的电能。例如，假设光伏阵列101输出的功率为1.2千瓦特，而负载的功率为2千瓦特，即该第二预设电能值为2千瓦特，即第一发电设备光伏阵列101输出的电能1.2千瓦特小于第二预设电能值2千瓦特，则第二发电设备电池102将输出功率为0.8千瓦特的电能供家用负载3使用。在这个过程当中，第二发电设备电池102处于放电过程，此时电池102输出的直流电经过升压以及转换后转换成交流电供家用负载3使用。另外，当光伏阵列101输出的电能大于第二预设电能值时，光伏储能发电设备10将超出第二预设电能值的电能输出至电网2。例如，假设光伏阵列101输出的功率为1.2千瓦特，家用负载3的功率为0.6千瓦特，则该第二预设电能值为0.6千瓦特，则光伏储能发电设备10将超出第二预设电能值(0.6千瓦特)的0.6(1.2-0.6)千瓦特电能输出至电网2进行并网卖电。
作为本发明一实施例，当发电策略控制指令为负载储能优先控制指令时，光伏储能发电设备10根据负载储能优先控制指令控制光伏阵列101输出电能至家用负载3使用，当光伏阵列101输出的电能大于第二预设电能值时，光伏储能发电设备10将超出第二预设电能值的电能输出至电池102以对电池102进行充电，当光伏阵列101输出的电能超出第一预设电能值与第二预设电能值之和时，光伏储能发电设备10将超出第一预设电能值与第二预设电能值之和的电能输出至电网2。
例如，发电策略控制指令为家用负载3储能优先控制指令，家庭太阳能储能发电系统1将光伏阵列101作为第一发电设备，将家用负载3作为第一用电设备，将电池102作为第二用电设备。在本发明实施例中，光伏储能发电设备10根据家用负载3储能优先控制指令控制光伏阵列101输出电能供家用负载3使用，当光伏阵列101输出的电能大于第二预设电能值时，即在满足家用负载3使用的情况下，光伏储能发电设备10将超出第二预设电能值的电能输出至电池102以对电池102进行充电。例如，在本发明实施例中，假设光伏阵列101输出的功率为1.2千瓦特，家用负载3的功率为0.6千瓦特，在该例子中，该第二预设电能值为0.6千瓦特，则光伏储能发电设备10将超出第二预设电能值的0.6千瓦特电能输出至电池102以对电池102进行充电。当光伏阵列101输出的电能超出第一预设电能值与第二预设电能值之和时，光伏储能发电设备10将超出第一预设电能值与第二预设电能值之和的电能输出至电网2输出至电网2。例如，假设电池102充电只使用了0.3千瓦特的电能，则光伏阵列101输出的电能1.2千瓦特在满足家用负载3使用以及满足电池102充电后(即家用负载3使用0.6千瓦特，电池102充电使用0.3千瓦特)仍有0.3千瓦特的电能，则光伏储能发电设备10将超出第一预设电能值与第二预设电能值之和的0.3千瓦特的电能输出至电网2进行并网卖电。
作为本发明一实施例，当发电策略控制指令为并网卖电优先控制指令时，光伏储能发电设备10根据并网卖电优先控制指令控制光伏阵列101输出电能至电网2。例如，发电策略控制指令为并网卖电优先控制指令，家庭太阳能储能发电系统1将光伏阵列101作为发电设备。在本发明实施例中，光伏储能发电设备10根据并网卖电优先控制指令控制光伏阵列101输出电能至电网2进行并网卖电。即在本发明实施例中，不管光伏阵列101输出的电能的功率是多少，光伏储能发电设备10将光伏阵列101输出的电能全部输出至电网2进行并网卖电。
图2示出了本发明实施例提供的家庭太阳能储能发电系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
作为本发明一实施例，如图2所示，该人机交互设备20为计算机201，计算机201通过串行总线与光伏储能发电设备10连接。在本发明实施例中，计算机201通过RS485串行总线和USB通用串行总线与光伏储能发电设备10连接。在本发明实施例中，用户可以通过计算机201的软件程序查看、浏览该光伏储能发电设备10的运行状态和参数信息等，同时，用户也可以通过计算机201设置参数信息。
图3示出了本发明实施例提供的家庭太阳能储能发电系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
作为本发明一实施例，如图3所示，该人机交互设备20为触控一体机202，触控一体机202通过串行总线与光伏储能发电设备10连接。在本发明实施例中，该触控一体机202包含了LCD操作显示屏，该LCD操作显示屏采用工业级的触控TFT屏幕，触控一体机202通过工业级的RS232串行总线的通讯接口与光伏储能发电设备10连接。用户可以通过触控一体机202内部的软件程序查看、浏览该光伏储能发电设备10的运行状态和参数信息等，该软件程序同时能够支持IAP(In Application Programming，即在线程序更新方式)升级。同时，用户也可以通过触控一体机202上的LCD操作显示屏的用户界面设置参数信息。
图4示出了本发明实施例提供的家庭太阳能储能发电系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
作为本发明一实施例，如图4所示，该人机交互设备20为移动终端203，移动终端203通过无线网络与光伏储能发电设备10连接。在本发明实施例中，移动终端203可以为智能平板电脑或者智能手机。在本发明实施例中，该无线网络为Wifi网络或者WLAN网路等无线网络。例如，移动终端203通过Wifi无线网络与光伏储能发电设备10连接。用户可以通过移动终端203内部的软件程序查看、浏览该光伏储能发电设备10的运行状态和参数信息等，同时，用户也可以通过移动终端203设置参数信息。
图5示出了本发明实施例提供的家庭太阳能储能发电系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
作为本发明一实施例，如图5所示，该光伏储能发电设备10还包括主控制模块103、光伏阵列101功率追踪模块104、母线交叉点105、双向DC/DC变换器106以及储能变流器107。光伏阵列101连接功率追踪模块104，功率追踪模块104、双向DC/DC变换器106以及储能变流器107均连接母线交叉点105，电池102连接双向DC/DC变换器106，功率追踪模块104、双向DC/DC变换器106、电池102以及储能变流器107均连接主控制模块103，主控制模块103连接人机交互设备20，储能变流器107连接电网2和家用负载3。
主控制模块103协调和控制功率追踪模块104、双向DC/DC变换器106、电池102以及储能变流器107的运行，并监控光伏储能发电设备10的运行状态，光伏阵列101将太阳能转换为电能输出，功率追踪模块104通过追踪光伏阵列101的最大功率点，以使光伏储能发电设备10获得最大能量输出，电池102用于储能或者释能，双向DC/DC变换器106对母线端和电池102端的直流电进行升降处理，储能变流器107将母线的直流电转换为交流电输出至家用负载3，或者将电网2输入的交流电转换为直流电加载到母线上，主控制模块103接收人机交互设备20发送的发电策略控制指令，并将发电策略控制指令解析成具体的控制序列，以使光伏储能发电设备10按照控制序列发电。
在本发明实施例中，该主控制模块103采用ARM芯片进行控制，负责协调和控制功率追踪模块104、双向DC/DC变换器106、电池102以及储能变流器107的运行，同时监控光伏储能发电设备10的运行状态。主控制模块103接收人机交互设备20发送的发电策略控制指令，并将发电策略控制指令解析成具体的控制序列，以使光伏储能发电设备10按照控制序列发电。光伏阵列101将太阳能转换为电能输出，在本发明实施例中，光伏阵列101输出的电压范围为120～360伏特的直流电。作为本发明一实施例，该功率追踪模块104为最大功率点追踪太阳能控制器。该最大功率点追踪太阳能控制器与光伏阵列101的输出单向连接，并且可以支持4路的光伏输入。该最大功率点追踪太阳能控制器可以通过追踪光伏阵列101的最大功率点，可以使得光伏储能发电设备10时刻获得最大限度的光伏能量输出。母线交叉点105为至少两条母线的交叉。在本发明实施例中，该母线交叉点105是多条母线的交叉点。该储能变流器107为PCS(Power Control System，简称PCS)双向DC/AC变换器，该PCS双向DC/AC变换器将母线的直流电转换为交流电输出至家用负载3，或者将电网2输入的交流电转换为直流电加载到母线上。双向DC/DC变换器106对母线端和电池102端的直流电进行升降处理，使得光伏储能发电设备10能够兼容额定电压范围为48伏特至220伏特的电池102，同时也允许母线工作在110伏特至440伏特的宽电压的工作环境中。
图6示出了本发明实施例提供的家庭太阳能储能发电系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
作为本发明一实施例，如图6所示，在上述图5所示的结构的基础上，该光伏储能发电设备10还包括电池管理系统108，电池管理系统108连接电池102，电池管理系统108监控电池102的运行状态，并优化电池102的性能。在本发明实施例中，该电池管理系统108(Battery Management System，简称BMS)分别有主动均衡和被动均衡两种方式，能够保证电池102在使用的过程中时刻保持高度的一致性，提升电池102的使用性能和效率，延长电池102的使用寿命。
作为本发明一实施例，如图6所示，在上述结构的基础上，该光伏储能发电设备10还包括工频隔离变压器109，工频隔离变压器109连接储能变流器107，并连接电网2及家用负载3，工频隔离变压器109用于隔离光伏储能发电设备10与电网2或者家用负载3，防止漏电流流入或者流出光伏储能发电设备10。在本发明实施例中，出于安全性的考虑，为了防止共模漏电电流流入电网2，同时隔离电网2的直流灌入，双向保障光伏储能发电设备10以及电网2的安全，在光伏储能发电设备10中增加了工频隔离变压器109。
在本发明实施例中，该家庭太阳能储能发电系统1与电网2及家用负载3连接，其包括至少一个光伏储能发电设备10、人机交互设备20以及云端服务子系统30；光伏储能发电设备10包括光伏阵列101和电池102，光伏储能发电设备10与人机交互设备20连接，并通过互联网与云端服务子系统30连接；光伏储能发电设备10接收人机交互设备20发送的发电策略控制指令，并根据发电策略控制指令控制光伏阵列101、电池102、电网2以及家用负载3之间的能量平衡，同时通过互联网将运行数据发送至云端服务子系统30。在本发明实施例中，光伏储能发电设备10接收人机交互设备20发送的发电策略控制指令，并根据该发电策略控制指令控制该家庭太阳能储能发电系统1的能量平衡，同时通过互联网将运行数据发送至云端服务子系统30。因此，本发明实施例中的家庭太阳能储能发电系统1具备功能完善的优势、同时具备有效的人机交互以及后台服务的支撑。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种家庭太阳能储能发电系统，与电网及家用负载连接，其特征在于，所述家庭太阳能储能发电系统包括至少一个光伏储能发电设备、人机交互设备以及云端服务子系统；所述光伏储能发电设备包括光伏阵列和电池，所述光伏储能发电设备与所述人机交互设备连接，并通过互联网与所述云端服务子系统连接；所述光伏储能发电设备接收所述人机交互设备发送的发电策略控制指令，并根据所述发电策略控制指令解构出不同的发电设备和用电设备之间的组合并控制所述光伏阵列、所述电池、所述电网以及所述家用负载之间的能量平衡，同时通过所述互联网将运行数据发送至所述云端服务子系统，其中，所述云端子服务系统接收所述光伏储能发电设备的运行状态和参数信息并进行分析与保存，以及将用户、光伏储能发电设备和光伏储能发电设备服务商三者相联系；当所述发电策略控制指令为储能优先控制指令时，所述光伏阵列作为发电设备，所述电池、所述家用负载以及所述电网作为用电设备；当所述发电策略控制指令为家用负载卖电优先控制指令时，所述光伏阵列以及所述电池作为发电设备，所述家用负载以及所述电网作为用电设备；当所述发电策略控制指令为负载储能优先控制指令时，所述光伏阵列作为发电设备，所述家用负载以及所述电池为作为用电设备；
当所述发电策略控制指令为储能优先控制指令时，所述光伏储能发电设备根据所述储能优先控制指令控制所述光伏阵列输出电能供所述电池充电，当所述光伏阵列输出的电能大于第一预设电能值时，所述光伏储能发电设备将超出所述第一预设电能值的电能输出至所述家用负载使用或者输出至所述电网；
当所述发电策略控制指令为家用负载卖电优先控制指令时，所述光伏储能发电设备根据所述家用负载卖电优先控制指令控制所述光伏阵列输出电能供所述家用负载使用，当所述光伏阵列输出的电能不大于第二预设电能值时，所述电池输出电能供所述家用负载使用，当所述光伏阵列输出的电能大于所述第二预设电能值时，所述光伏储能发电设备将超出所述第二预设电能值的电能输出至所述电网；
当所述发电策略控制指令为负载储能优先控制指令时，所述光伏储能发电设备根据所述负载储能优先控制指令控制所述光伏阵列输出电能至所述家用负载使用，当所述光伏阵列输出的电能大于所述第二预设电能值时，所述光伏储能发电设备将超出所述第二预设电能值的电能输出至所述电池以对所述电池进行充电，当所述光伏阵列输出的电能超出所述第一预设电能值与所述第二预设电能值之和时，所述光伏储能发电设备将超出所述第一预设电能值与所述第二预设电能值之和的电能输出至所述电网。
2.如权利要求1所述的家庭太阳能储能发电系统，其特征在于，当所述发电策略控制指令为并网卖电优先控制指令时，所述光伏储能发电设备根据所述并网卖电优先控制指令控制所述光伏阵列输出电能至所述电网。
3.如权利要求1所述的家庭太阳能储能发电系统，其特征在于，所述人机交互设备为计算机，所述计算机通过串行总线与所述光伏储能发电设备连接；
或者所述人机交互设备为触控一体机，所述触控一体机通过串行总线与所述光伏储能发电设备连接；
或者所述人机交互设备为移动终端，所述移动终端通过无线网络与所述光伏储能发电设备连接。
4.如权利要求1所述的家庭太阳能储能发电系统，其特征在于，所述光伏储能发电设备还包括主控制模块、功率追踪模块、母线交叉点、双向DC/DC变换器以及储能变流器；
所述光伏阵列连接所述功率追踪模块，所述功率追踪模块、所述双向DC/DC变换器以及所述储能变流器均连接所述母线交叉点，所述电池连接所述双向DC/DC变换器，所述功率追踪模块、所述双向DC/DC变换器、所述电池以及所述储能变流器均连接所述主控制模块，所述主控制模块连接所述人机交互设备，所述储能变流器连接所述电网和所述家用负载；
所述主控制模块协调和控制所述功率追踪模块、所述双向DC/DC变换器、所述电池以及所述储能变流器的运行，并监控所述光伏储能发电设备的运行状态，所述光伏阵列将太阳能转换为电能输出，所述功率追踪模块通过追踪所述光伏阵列的最大功率点，以使所述光伏储能发电设备获得最大能量输出，所述电池用于储能或者释能，所述双向DC/DC变换器对母线端和电池端的直流电进行升降处理，所述储能变流器将母线的直流电转换为交流电输出至所述家用负载，或者将所述电网输入的交流电转换为直流电加载到母线上，所述主控制模块接收所述人机交互设备发送的发电策略控制指令，并将所述发电策略控制指令解析成具体的控制序列，以使所述光伏储能发电设备按照所述控制序列发电。
5.如权利要求4所述的家庭太阳能储能发电系统，其特征在于，所述光伏储能发电设备还包括电池管理系统，所述电池管理系统连接所述电池，所述电池管理系统监控所述电池的运行状态，并优化所述电池的性能。
6.如权利要求4所述的家庭太阳能储能发电系统，其特征在于，所述光伏储能发电设备还包括工频隔离变压器，所述工频隔离变压器连接所述储能变流器，并连接所述电网及所述家用负载，所述工频隔离变压器用于隔离所述光伏储能发电设备与所述电网或者所述家用负载，防止漏电流流入或者流出所述光伏储能发电设备。
7.如权利要求4所述的家庭太阳能储能发电系统，其特征在于，所述功率追踪模块为最大功率点追踪太阳能控制器。
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