CN115053429A - 包括能量管理系统的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种能量管理系统，并且所述能量管理系统包括：智能开关，所述智能开关包括输入端，所述输入端被配置为连接到服务入口处的仪表或主负载面板中的一者；存储系统，其连接到所述智能开关；以及组合器，其连接到所述智能开关或所述主负载面板中的一者以及一个或多个光伏电池(PV)。

Description

包括能量管理系统的方法和设备
技术领域
本公开的实施例总体上涉及电力系统，并且更具体地，涉及包括能量管理系统的方法和设备，该能量管理系统管理包括但不限于太阳能、存储装置、负载、电网和/或发电机的多种能量资源。
背景技术
并网太阳能PV系统是连接(或连接)到公用电网并且仅在电网可用时操作的太阳能系统。在断电期间，并网PV系统停止发电，并且在电网电力成为可用以前保持关闭状态。
发明内容
根据至少一些实施例，提供了一种能量管理系统，并且该能量管理系统包括：智能开关，该智能开关包括输入端，该输入端被配置为连接到服务入口处的仪表或主负载面板中的一者；存储系统，其连接到智能开关；以及组合器，其连接到智能开关或主负载面板中的一者以及一个或多个光伏电池(PV)。
根据至少一些实施例，提供了一种能量管理系统，并且该能量管理系统包括：智能开关，该智能开关包括输入端，该输入端被配置为连接到服务入口处的仪表或主负载面板中的一者，其中该智能开关被配置为支持整个住所备用(backup)、部分住所备用和子面板备用中的一者；存储系统，其连接到该智能开关，其中该存储系统包括连接到该智能开关的三相AC耦合电池或单相AC耦合电池中的一者；以及组合器，其连接到智能开关或主负载面板中的一者以及一个或多个光伏电池(PV)。
附图说明
为了能够详细理解本公开的上述特征的方式，通过参考实施例，可以得到上面简要概述的本公开的更具体的描述，其中一些实施例在附图中示出。然而，要注意的是，附图仅示出了本公开的典型实施例，因此不应被认为是对其范围的限制，因为本公开可以允许其他等效的实施例。
图1是根据本公开的至少一些实施例的由能量管理系统支持的备用配置的示意图。
图2是根据本公开的至少一些实施例的由能量管理系统支持的备用配置的示意图。
图3是根据本公开的至少一些实施例的由能量管理系统支持的备用配置的示意图。
图4是根据本公开的至少一些实施例的由能量管理系统支持的备用配置的示意图。
图5是根据本公开的至少一些实施例的能量管理系统的智能开关的示意图。
图6包括根据本公开的至少一些实施例的用于智能开关的断路器设置、主断路器位置处的接线片以及安装在主断路器位置处的断路器的示意图。
图7A至图7D是根据本公开的至少一些实施例的能量管理系统的线现场连接的示意图。
图8是根据本公开的至少一些实施例的用于安装图5的智能开关的壁安装件的示意图。
图9是根据本公开的至少一些实施例的与图8的壁安装件一起使用的智能开关支架的示意图。
图10是示出根据本公开的至少一些实施例的使用壁安装件和智能开关支架安装在安装表面上的智能开关的示意图。
图11是根据本公开的至少一些实施例的用于容纳具有网关和无线套件的组合器的壳体的示意图。
图12是根据本公开的至少一些实施例的两种类型的AC电池的示意图，相应地在顶部和底部上示出了单相AC电池和三相AC电池的后面。
图13是根据本公开的至少一些实施例的供能量管理系统使用的云接口的屏幕截图的示意图。
具体实施方式
本文描述的方法和设备提供了一种管理多种能源的能源管理系统(技术)，包括太阳能、存储系统、负载、电网或发电机。本文描述的能量管理系统可以无缝地管理包括资源中的一个或多个的能量环境。此外，能量管理系统被配置为防止在断电期间可能继续向公用电网馈送电力的能量孤岛(这可能潜在地伤害试图恢复电网服务的工人/技术人员)，被称为“反孤岛”。
本文描述的能量管理系统与一个或多个微型逆变器(诸如可从加利福尼亚州佩塔卢马的Enphase Energy公司获得的
Figure BDA0003671235610000031
系列PV微型逆变器)兼容，用于现有的(例如，改造的)和新的安装两者，并且可以连接到或包括存储系统、电源和无线通信套件，从而使用户的住所电网独立。
该能量管理系统使用户能够完全或部分地为住所提供备用，高达40kWh的额定能量容量和超过15kW的额定功率，为用户提供最大的灵活性。
本文描述的能量管理系统可以被配置为用于IQ系列并且可以适用于向后兼容M系列或S系列微型逆变器系统。
智能开关提供微型电网互联装置(MID)功能，其允许住所与公用电网隔离，从而使能电网独立。智能开关还提供连接，以便更容易地将电池存储装置、PV和发电机集成到住所能源系统中，并且可以被配置为用于管理住所中的负载不平衡。
微型电网系统可以限定为场所布线系统，其具有发电装置、能量存储装置和负载或其任意组合，其包括与主要源断开和并联的能力。此类系统也被称为“有意孤岛系统”(intentional islanded systems)。
根据本公开，MID装置可以符合以下要求：(1)微型电网系统和主要电源之间的任何连接都需要；(2)为应用列出或标记字段；(3)使足够数量的过电流装置定位为提供来自所有源的过流保护。
在至少一些实施例中，多个智能开关可以被配置为支持单独的200A负载面板。在此类实施例中，每个智能开关还可以包括通信网关并且可以设置为备用操作中的独立系统。在备用操作期间，每个智能开关可以与关联的负载面板形成单独的孤岛，例如，每个孤岛被配置为表现为两个单独的系统。在至少一些实施例中，孤岛在备用操作期间不相互连接，并且每个孤岛内的负载、能量存储装置和PV可以经由每个智能开关与系统的其余部分分离。
万一智能开关发生故障，太阳能系统可以退回到并网模式。当能量管理系统连接到应用软件，例如使用应用编程接口(API)的基于云的第三级控件时，能量管理系统远程故障检修能力可以被配置为识别和修复此类事件。
存储系统和智能开关在一个或多个合适的无线接口(例如，使用IEEE 802.15.4规范来创建个人区域网，该个人区域网需要低数据传送速率、高能效且安全联网)上与网关通信。为此目的，提供无线适配器(USB加密狗)并且将其配置为连接到网关的USB端口(例如，存在于组合器盒内)。作为故障保护机制，无线适配器被配置为在两个频带中操作：2.4GHz和915MHz。前者频带是通信的主要频带，如果主要通信故障，则能量管理系统建立与后者的通信。
能量管理系统部件被配置为使用标准的加密消息和认证来相互通信以及与云通信。
在至少一些实施例中，在能量管理系统中，每个面板、每个微型逆变器和每个电池存储基本单元的监测特征都是可用的。此外，在至少一些实施例中，实时监测特征在能量管理系统中可用。
图1是根据本公开的至少一些实施例的由能量管理系统100支持的备用配置的示意图。在至少一些实施例中，能量管理系统100包括存储系统108、智能开关110、包括无线适配器(其可以是连接到通信网关的USB加密狗)的组合器107、一个或多个PV 106和第三级控件112(例如，使用应用编程接口(API)的基于云的第三级控件)，该第三级控件可以提供空中固件升级。
组合器107可以经由无线连接(或有线连接，诸AC电源线)与智能开关110和存储系统108连接/通信并且经由WiFi或蜂窝连接与互联网和/或云连接/通信。例如，组合器107包括通信网关(图11)，无线适配器连接到该通信网关并且与智能开关110、存储系统108、互联网和/或云通信。组合器107连接到一个或多个PV 106，并且可以在AC电源线上经由电力线通信(PLC)与PV 106通信，并且能量管理系统100的其他部件可以经由AC电源线相互连接。适用于能量管理系统100的组合器是可从加利福尼亚州佩塔卢马的Enphase Energy公司获得的
Figure BDA0003671235610000051
系列组合器。
图1的能量管理系统100被配置为整个住所备用(home backup)(或部分住所备用和子面板备用)，其中能量管理系统100的智能开关110(例如，转换开关)位于服务入口(例如，连接到仪表105，该仪表连接到公用电网101)。用户可以支持整个主负载面板104(例如，西门子MC3010B1200SECW或MC1224B1125SEC、GE 200Amp 20/40等)，该整个主负载面板连接到一个或多个负载103(例如，关键或备用负载)。在此类配置中，智能开关110可以支持高达80A断路器用于连接到组合器107(例如，PV组合器，(太阳能))的PV 106电路，以及80A断路器用于电池存储电路(例如，用于存储系统108)。
当现有的组合器107电路连接到主负载面板104(图2)时，用户可以保持组合器107连接到主负载面板104，仅将存储系统108连接到智能开关110，并且智能开关110中用于组合器107的空间可以保留空置，并且用于另外的电池存储装置。
智能开关110被配置为：通过为用户(例如，住宅用户)提供一致的预连线解决方案，将互连装备合并到单个外壳中并且简化(streamline)PV和电池存储装备的独立于电网的能力。连同智能开关110的功能，智能开关110还包括PV 106、存储系统108和发电机109输入电路。智能开关110包括输入端，该输入端被配置为连接到服务入口的仪表105或主负载面板104中的一者。
适用于能量管理系统100的智能开关可以是可从加利福尼亚州佩塔卢马的Enphase Energy公司获得的
Figure BDA0003671235610000061
系列智能开关。智能开关110可以使用壁安装件支架来安装并且可以遵照国家和地方电气规范和标准来安装，如下面更详细描述的。
图3是根据本公开的至少一些实施例的由能量管理系统100支持的备用配置的示意图。例如，当PV 106电路大于80A时，能量管理系统100可以被配置为进行部分住所备用，其使用子面板300备用用于负载103(例如，关键或备用负载)，主负载面板104在服务入口处，其连接到其他负载111(例如，非关键/非必要负载)，组合器107连接到子面板300。能量管理系统100的智能开关110中用于组合器106连接的可用空间可以保留空置。
图4是根据本公开的至少一些实施例的由能量管理系统100支持的备用配置的示意图。例如，当PV 106电路和存储系统108小于80A时，能量管理系统100可以被配置为进行部分住所备用，其使用子面板300(例如，关键负载)备用，主负载面板104在服务入口并且组合器107连接到能量管理系统100的智能开关110。
根据至少一些实施例，当能量管理系统100被配置为用于整体备用时，由于PV 106和存储系统108连接到主负载面板104的公用(utility)侧上的智能开关110，所以不需要主负载面板104升级，并且主负载面板104由主负载面板104主断路器保护，该主断路器在连接PV 106和存储系统108之前保护主负载面板104，例如，不违反120％规则。类似地，当能量管理系统100被配置为用于部分备用时，通过缩小主负载面板104中的公用断路器的尺寸，也可以避免主负载面板升级。例如，对于200A主负载面板，通过将200A断路器缩小到150A，PV106和存储系统108的90A容量是可用的，而无需主负载面板升级。此外，由于能量管理系统100符合用于电力控制系统的UL认证要求决定(CRD)1741，所以也可以避免主负载面板升级。
图5包括根据本公开的至少一些实施例的智能开关110的各种视图的示意图。智能开关110包括可靠、耐用的NEMA 3R型外壳，并且被配置为向电网101提供安全控制连接，自动检测电网101断电，并且向备用提供无缝过渡。智能开关110可以连接到一个或多个负载103或主负载面板104(图1)的服务入口侧，其包括中心安装支架以支持安装到一个或多个安装表面，支持从底部、底部左侧和/或底部右侧的导管入口，支持整个住所备用、部分住所备用和子面板备用，可以提供高达200A的主断路器支持，并且包括用于分相120/240V备用操作的中性形成变压器。智能开关110简化了PV 106和存储系统108安装的独立于电网的能力。智能开关110可以包括具有前覆盖件501的壳体500，该前覆盖件具有约19.7英寸的宽度和约36英寸的高度。智能开关110可以包括具有的宽度约为18.8英寸、高度约为33.8英寸、深度约为7.2英寸的主外壳502，并且外壳502的后表面504与前覆盖件501的前表面503之间的距离约为9.7英寸。
如上所述，智能开关110是MID(例如，按照NEC 705)。智能开关110可以被配置为用于100A、150A或200A的断开电流容量用于备用。智能开关110可在公用电网断电期间提供无缝过渡到备用，包括支持备用的120V/240V负载的自动变压器，支持单相AC耦合电池、三相AC耦合电池、组合器107、备用负载面板的互连，支持整个住所和子面板备用，包括用于室内和室外安装的NEMA-3R外壳，可以支持2.4GHz和900MHz无线通信，并且支持发电机集成。
图6包括根据本公开的至少一些实施例的用于智能开关110的断路器设置、主断路器位置处的接线片以及安装在主断路器位置处的断路器的示意图。智能开关110包括后表面600，该后表面被配置为支撑智能开关110的电气部件并且暴露主断路器602(例如，200A)。主断路器602连接到主接线片壳体604，主接线片壳体包括主断路器602连接到的连接区域606。主接线片壳体604支撑在后表面600上。主断路器602包括开关608和两个电连接区域610，该两个电连接区域被配置为接收对应的线(未示出)。
图7A至图7D是根据本公开的至少一些实施例的包括智能开关110的电气细节的电气面板700的示意图。图7A示出了部分覆盖智能开关110的电气面板700的后覆盖件702。后覆盖件702包括覆盖控制PCBA 706(图7B)和自耦变压器(未示出)的门704。后覆盖件702包括开口，一个或多个断路器、伊顿断路器、继电器、MID继电器、连接器、汇流条和电气面板700的其他电气部件延伸穿过该开口(图7A)。例如，电气面板700可以包括AC组合器断路器708、电池存储系统断路器710、自动变压器断路器712、发电机断路器714、主负载断路器602、主继电器716(例如200A)、用于服务断开的主断路器718、I/O连接器720以及用于组合器107、存储系统108和发电机109的一个或多个连接器722(图7A和图7C)。来自电气面板700的布线可从智能开关110馈送到能量管理系统100的各种部件(例如，组合器107、存储系统108、发电机109等)或连接到能量管理系统100的部件，例如主负载面板104(图7D)。
根据本公开的至少一些实施例，图8是用于安装能量管理系统100的智能开关110的壁安装件800的示意图，图9是智能开关110的支架900的示意图，并且图10是示出安装在安装表面1000上的智能开关110的示意图。壁安装件800包括多个孔802。孔802被配置为接收穿过其中的一个或多个紧固件，用于将壁安装件800安装到安装表面1000。支架900被配置为连接到智能开关110的后面和壁安装件800。例如，在至少一些实施例中，支架800包括多个大体上L形的锁定凸片902，该多个大体上L形的锁定凸片被配置为接合智能开关110的侧表面。在安装期间，用户将支架900的多个孔904与壁安装件800的多个孔802对准，并且驱动一个或多个紧固件(例如，螺栓、螺钉等，未示出)穿过孔802、904，并且进入安装表面1000，例如单个立柱、木材、砖或混凝土墙等。接下来，用户可以通过将智能开关110压入支架900中直到锁定凸片902接合智能开关110的壳体500的侧表面来将智能开关110附接/连接到支架900。
图11是根据本公开的至少一些实施例的具有网关1100和无线通信套件1102(例如，诸如可从加利福尼亚州佩塔卢马的Enphase Energy公司获得的
Figure BDA0003671235610000081
系列通信套件)的组合器107的示意图。网关1100还包括网关控制器1104，该网关控制器经由断路器1108耦合到总线1106并且与例如功率调节器通信(例如，经由PLC和/或其他类型的有线和/或无线技术)。网关控制器1104包括收发器、支持电路和存储器，每者都耦合到CPU(未示出)。CPU可以包括一个或多个常规可用的微型处理器或微型控制器。替代地，CPU可以包括一个或多个专用集成电路(ASIC)。网关控制器1104可以向存储系统108、智能开关110、PV106和功率调节器中的一个或多个发送命令和控制信号，且/或从存储系统108、智能开关110、PV 106和功率调节器中的一个或多个接收数据(例如，状态信息、性能数据等)。在一些实施例中，网关控制器1104可以是通过无线和/或有线技术经由通信网络(例如，互联网)进一步耦合到主控制器(例如，第三级控件112)的网关，用于向主控制器传递数据/从主控制器接收数据(例如，性能信息、固件更新等)。
具有网关1110和无线套件1102(例如，USB加密狗)的组合器107被配置为用于支持高达4个电路——太阳能和存储装置，使用伊顿母线，并且需要BR断路器，太阳能配电断路器可以单独添加，包括10A网关断路器，包括网关控件和通信网关，其被配置为用于单立柱安装，这简化了安装，接受沿着外壳侧面、底部和/或后面的导管进入，并且被配置为用于无线通信套件，例如，2.4GHz和900MHz。
住所通常建造有主负载面板，该主负载面板大小适于连接到特定数量的资源负载和公用连接。此具体数量由防止在每次安装时安装超出主面板能力的资源的美国国家电气规范(NEC)第705节确定。向现有住所添加新的PV或电池存储装置可能导致连接到主负载面板的资源总量超过主负载面板的限制的情况。传统上，有两种方法来处理主负载面板的此限制：(1)仅安装PV和电池存储装置，直到负载主面板的最大限制，这可能是非常限制性的；以及(2)将主负载面板升级到可以接受更多PV和电池存储装置的更大大小的面板，这可能导致另外的支出。
因此，能量管理系统100通过将另外的PV和电池存储装置连接到智能开关110而不是连接到主负载面板，为主负载面板升级提供创新的解决方案，从而避免了整个住所和子面板备用系统的主负载面板升级。在整个住所备用的情况下，智能开关110连接在仪表105和主负载面板104之间，具有过电流保护装置，该过流保护装置限制流向主负载面板的电流量，从而避免主负载面板升级。对于子面板300备用，用户可以将尽可能多的负载电路从主负载面板104移动到子面板300，直到满足705.12(D)(2)(3)(c)的要求。
在电源以并网模式使用时的情况下，例如，用于自消耗、无备用的即时使用优化，可能不需要智能开关110。
可在能量管理系统100的安装期间预先选择在电网断电期间将被支持的负载103电路。如果用户选择备用子面板300，用户可以选择在安装能量管理系统100期间他们想要备用哪些电路。在此情况下，仅选择的负载103电路将被支持并且其他非关键/非必要负载111在断电期间将不被通电。在此类情况下，如果用户选择子面板300备用选项，则不需要手动断开主负载面板的断路器。
如果用户选择整个住所备用选项，则房屋的所有负载103电路都将被支持。如果用户希望在断电期间限制支持负载103电路，则用户可能需要不使用那些特定负载或手动断开特定负载103电路的断路器。
当能量管理系统100被配置为备用系统时，将能量管理系统100的智能开关110从电网101断开将不会切断到房屋的电力，例如，因为能量管理系统100在断电期间向房屋提供电力。单相AC耦合电池和三相AC耦合电池是能量管理系统100的电网形成元件，并且它们将需要与能量管理系统100隔离或关闭以使场所断电。
智能开关110内的所有断路器将需要被断开以使能量管理系统100断电。通过断开智能开关110内的主断路器602，能量管理系统100将关闭。
一些AHJ(具有管辖权的当局)期望另外的机械断开器。因此，安装者需要了解用于安装PV和电池存储系统的特定本地法规要求并且设计能量管理系统100以完全符合它们。
在至少一些实施例中，如上所述，能量管理系统100可以被配置为用于三相应用。
在至少一些实施例中，包括硬件和软件能力的发电机(例如，发电机109)可以集成到能量管理系统100中。
图12是根据本公开的至少一些实施例的单相AC耦合电池1200和三相AC耦合电池1202的示意图。单相AC耦合电池1200和三相AC耦合电池1202可以是存储系统108的一部分。
存储系统108可以是具有即时使用和备用能力的模块化AC耦合电池存储系统。适用于能量管理系统100的一种类型的存储系统是可从加利福尼亚州佩塔卢马的EnphaseEnergy公司获得的ENCHARGE
Figure BDA0003671235610000111
和ENCHARGE
Figure BDA0003671235610000112
系列存储系统。存储系统可以包括单相AC耦合电池1200(例如，3.36kWh容量和1.28kVA额定连续输出功率)或三相AC耦合电池1202(例如，10.08kWh和3.84kVA额定连续输出功率)。在内部，三相AC耦合电池1202具有三个单相AC耦合电池1200基本单元。在至少一些实施例中，模块化允许用户安装尽可能多的单相AC耦合电池1200基本单元并且根据需要添加更多的单相AC耦合电池1200基本单元，从而允许系统无缝运行。最小的AC电源是3.36kWh，并且因为存储系统是模块化的和可扩展的存储产品，所以用户可以安装所需数量的存储系统来为用户想要的器具供电，最多十二个单相AC耦合电池1200或四个三相AC耦合电池1202。
在至少一些实施例中，至少四个三相AC耦合电池1202或十二个单相AC耦合电池1200(例如，总计40kWh)可以连接到智能开关110。此外，高达两个三相AC耦合电池1202可以菊花链式连接并且直接连接到智能开关110。对于更多的单元，可能需要外部子面板(未示出)来组合电路并且将它们连接到智能开关110。在具有10.08kWh可用能量容量的三相AC耦合电池1202中，如果一个3.36kWh的基本单元发生故障，存储系统108将继续操作并且利用其其余的基本单元提供备用电力。
每个单相AC耦合电池1200包括四个集成微型逆变器1206、LFP电池单元和电池管理单元(BMU)(未示出)。因此，即使一个微型逆变器发生故障(存储系统108具有小于-1000的DPPM值)，存储系统108也将继续操作并且用其余的微型逆变器提供备用。有故障的微型逆变器可以容易更换。
单相AC耦合电池1200可以被配置为用于3∶3.36kWh/1.28kW的操作，可以重约45.3kg(100lbs)，并且可以具有约26.1"x14.4"x12.5"(HxLxD)的尺寸。三相AC耦合电池1202可以被配置为用于10.08kWh/3.84kW的操作，可以重约3x45.3kg(136kg，300lbs)，并且可以具有约26.1"x42.1"x12.5"(HxLxD)的尺寸。单相AC耦合电池1200和三相AC耦合电池1202可以与集成的PV微型装置AC耦合并且可以支持备用操作和黑启动(例如，无电力)。在至少一些实施例中，单相AC耦合电池1200和三相AC耦合电池1202可以是磷酸亚铁锂(LFP)类型，可以被配置为用于被动冷却，可以被配置为用于室内和/或室外安装，可以被配置为用于无线通信(例如Zigbee、Wi-Fi、Bluetooth等)并且可以被配置有模块化和可扩展的功率和能量额定值。
利用能量管理系统100的存储系统108的全AC架构和LFP化学，能量管理系统108提供安全且成本高效的住所能量管理系统。当公用电网关闭时，存储系统108内存在的微型逆变器形成用户家中的电网。
单相AC耦合电池1200和每个三相AC耦合电池1202可以具有240V的AC输入/输出，以及5.3A的AC最大控制输入/输出电流，60Hz的操作频率，约-0.85到约+0.85的输出功率因数，其可以是可调节的AC最大控制输入/输出功率1.28kVA，最大短路电流23.2Arms 3个周期，单相240V，最大能量输出3.36k Wh，环境操作温度约为-15℃至+55℃，并且可以连接到高达20A的专用分支电路。
存储系统的被动冷却特征消除了任何移动零件(例如，机械风扇、冷却剂等)的存在，从而使存储系统不容易发生故障。例如，被动冷却使用自然对流来冷却单相AC耦合电池1200和三相AC耦合电池1202。
与常规系统相比，能量管理系统100的单相AC耦合电池1200和三相AC耦合电池1202的一些优点包括：a)高达5.7kWac的光伏电池(PV)可以与一个三相AC耦合电池配对用于备用，并且如果配对PV的大小大于此值，则可以安装另外的电池；b)单相AC耦合电池可以用于PV自消耗、PV非输出和其他，并网应用；c)单相AC耦合电池也可以用于增加备用系统中的三相AC耦合电池，并且提供与PV配对所需的另外的单相AC耦合电池，超出三相AC耦合电池的限制；d)每个单相AC耦合电池可以用于使能备用大小小于1.9kWac的小型PV系统，并且可为更大的PV系统大小添加更多的单相AC耦合电池或三相AC耦合电池；e)使用每个单相AC耦合电池，可以支持高达1.9kWac的PV用于备用；f)可靠性，包括高可靠性PV微型装置、分布式AC架构与串逆变器单点故障、DC耦合解决方案、被动冷却(无高故障率的移动零件、风扇和泵)、可扩展性，包括用于新安装和改造安装的灵活PV和存储装置解决方案；g)3.36kWh/1.28kW增量的电池存储装置和AC耦合，便于将来扩展；h)智能性，包括简单、易于设计和安装以及集成控制、无缝过渡到备用和无线通信；以及i)安全性，包括AC电压的安全性、LFP电池的安全性以及电池储存的安全性(例如，UN38.3、UL1973、UL1998、UL991、9540、9540A)。
图13是根据本公开的至少一些实施例的云接口的示意图。如屏幕截图1300所示，云接口提供具有电网连接状态和控制的实时功率流，提供各种可配置的电池配置文件以优化各种使用情况(例如，自消耗或即时使用或仅备用模式)，并且提供用于存储装置+PV大小调整的房主系统估计工具。
在至少一些实施例中，能量管理系统100可以作为套件提供。例如，对于与电网无关的能量管理系统100，该套件可以包括单相AC耦合电池、三相AC耦合电池、智能开关110和无线通信套件1102。此外，可以提供用于电源的供应侧和负载侧连接的两个主断路器，以及用于PV 106和电池存储系统110的连接的断路器。
除了上述之外，能量管理系统100提供具有备用(离网)能力的电池存储装置，例如，3.36kWh和10.08kWh产品，支持无缝转换的备用(例如，<100ms)，并且提供与现有PV微型装置的兼容性(例如，诸如IQ6和IQ7系列的PV微型逆变器，两者都可从加利福尼亚州佩塔卢马的Enphase Energy公司获得)。例如，能量管理系统100被配置为用于PV新安装、PV改造、高达200A的整个房屋备用操作、高达200A的子面板备用操作、并网操作：TOU、自消耗和/或日常循环、没有PV的独立安装。
在至少一些实施例中，用于部分备用的能量管理系统100可以配置有不同的公用断路器降级。例如，对于200A的主面板母线(例如，120％容量其是240A)，对于200A公用断路器的断路器降级可以使用240A-200A＝40A的PV和存储装置可用总容量来计算，并且对于150A公用断路器的断路器降级，则可以使用240A-150A＝90A的PV和存储装置可用总容量来计算。其他计算也可以用于确定公用断路器降级。
根据本公开，能量管理系统100可以被配置为用于快速关闭(例如，根据NEC 201，690.12(C)提供的指南)。
尽管前述内容针对本公开的实施例，但是在不脱离本公开的基本范围的情况下，可以设计出本公开的其他和进一步的实施例，并且本公开的范围由所附权利要求来确定。

Claims (20)

1.一种能量管理系统，其包括：
智能开关，所述智能开关包括输入端，所述输入端被配置为连接到服务入口的仪表或主负载面板中的一者；
存储系统，其连接到所述智能开关；以及
组合器，其连接到所述智能开关或所述主负载面板中的一者以及一个或多个光伏电池(PV)。
2.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中所述智能开关被配置为将互连装备合并到单个外壳中并且包括预连线解决方案，所述预连线解决方案包括用于以下至少一者的输入电路：一个或多个PV、所述存储系统和发电机，所述发电机被配置为连接到所述智能开关。
3.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中所述能量管理系统被配置为套件并且包括：
所述智能开关；
所述存储系统，其包括单相AC耦合电池或三相AC耦合电池中的至少一者；以及
所述组合器，其包括无线通信套件，所述无所述线通信套件在约2.4GHz和900MHz的频率上传输。
4.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中所述智能开关、存储系统和组合器经由AC电源线连接，其中所述一个或多个PV在所述AC电源线上经由电力线通信(PLC)与所述组合器通信，其中所述存储系统、所述组合器和所述智能开关经由网关使用无线连接相互通信。
5.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中所述智能开关被配置为在所述服务入口处连接到电网，自动检测电网断电，并且过渡到备用。
6.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中所述智能开关被配置为连接到一个或多个负载。
7.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中所述智能开关包括居中的安装支架以支持到一个或多个安装表面的安装。
8.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中所述智能开关被配置为支持从底部、底部左侧或底部右侧中的至少一者进入导管。
9.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中所述智能开关被配置为支持整个住所备用、部分住所备用和子面板备用中的一者，并且其中所述智能开关被配置为能够提供高达200A的主断路器支持，并且包括用于分相120/240V备用操作的中性形成变压器。
10.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中所述智能开关被配置为管理一个或多个负载的负载不平衡。
11.根据权利要求1所述的能量管理系统，其还包括第二智能开关，其中所述智能开关和所述第二智能开关中的每一者都被配置为连接到对应的200A主负载面板，并且其中所述智能开关和所述第二智能开关中的每一者都包括对应的通信网关，并且被配置为备用模式下的独立系统。
12.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中所述能量管理系统被配置为用于三相应用。
13.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中所述能量管理系统被配置为用于单相应用。
14.根据权利要求1所述的能量管理系统，其还包括具有硬件和软件能力的发电机。
15.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中所述存储系统包括连接到所述智能开关的至少四个三相AC耦合电池或十二个单相AC耦合电池中的一者，其中所述四个三相AC耦合电池或十二个单相AC耦合电池提供高达40kWh。
16.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中所述存储系统包括两个三相AC耦合电池，所述两个三相AC耦合电池相互菊花链式连接并且连接到所述智能开关。
17.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中所述存储系统包括具有10.08kWh可用能量容量的三相AC耦合电池，所述三相AC耦合电池包括三个单AC耦合电池基本单元，每个具有3.36kWh可用能量容量，并且如果所述单AC耦合电池基本单元中的一个发生故障，所述存储系统被配置为继续用其余的AC耦合电池基本单元提供备用电力。
18.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中所述存储系统包括单相AC耦合电池，所述单相AC耦合电池包括四个集成微型逆变器、磷酸亚铁锂(LFP)电池单元和电池管理单元，并且其中如果所述四个集成微型逆变器中的一个集成微型逆变器发生故障，则所述存储系统被配置为继续操作，并且用其余的微型逆变器提供备用。
19.根据权利要求1所述的能量管理系统，其中所述智能开关包括多个断路器，所述多个断路器包括主断路器，并且所述智能开关被配置为使得所述多个断路器需要被断开以使所述能量管理系统断电，并且通过断开所述主断路器，所述能量管理系统被配置为关闭。
20.一种能量管理系统，其包括：
智能开关，所述智能开关包括输入端，所述输入端被配置为连接到服务入口处的仪表或主负载面板中的一者，其中所述智能开关被配置为支持整个住所备用、部分住所备用和子面板备用中的一者；
存储系统，其连接到所述智能开关，其中所述存储系统包括连接到所述智能开关的三相AC耦合电池或单相AC耦合电池中的一者；以及
组合器，其连接到所述智能开关或所述主负载面板中的一者以及一个或多个光伏电池(PV)。
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