CN115102233A - 小区电网管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种小区电网管理系统，利用以太阳能和\或风能实现发电的发电装置进行发电，然后将电能存储到储能装置中，当储能装置中的电量大于预设值时，可以利用储能装置中的电能给用户配电，节约用户的用电费用。当储能装置满电时，获取小区的临近小区的用电需求，当用临近小区中存在用电需求时，将储能装置中的电能配送给对应的小区，实现短程配电，降低电能传输中的损耗，另外，还可以为小区获取相应的电费报酬。

Description

小区电网管理系统
技术领域
本发明涉及到配电管理领域，特别是涉及到一种小区电网管理系统。
背景技术
现有小区用电，基本是接收供电局等提供的电能，进入小区后通过对应电表等接入各家各户。
新能源的利用，可以节约用户的用电费用。另外，电能在进行远距离传输时，会有一定量的损耗。所以，如何节约用电费用，以及降低电能传输损耗是需要解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种小区电网管理系统，旨在解决小区用户的电费较高，以及电能远距离传输损耗较大的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提出一种小区电网管理系统，包括配电控制器、发电装置和储能装置；
所述配电控制器，用于与所述小区之外的外部电网连接，并连接所述储能装置；
所述发电装置，用于发电，并将产生的电能发送给所述储能装置，其中，所述发电装置为利用太阳能和\或风能实现发电的装置；
当所述储能装置的电能存储量大于预设值时，所述配电控制器使用所述储能装置中的电能给所述小区内的用户提供电能；
当所述储能装置的电能存储量为满电，且发电装置仍然处于发电状态时，所述配电控制器获取临近小区的用电需求，当临近小区存在用电需求时，将所述储能装置中的电能输送给用电需求的用电小区，并记录输送电量，并在指定时间与所述用电小区进行电费结算。
进一步地，所述配电控制器获取所述小区每月的总用电量，以及所述小区内各用户的每月用电量；根据各用户的每月用电量占所述小区每月的总用电量的百分比，给所述小区内各用户配送所述储能装置的电能。
进一步地，所述配电控制器实时获取所述小区内各用户的当前用电类型，并基于所述用电类型给所述用户配送所述储能装置中的电能。
进一步地，所述配电控制器实时获取所述小区内各用户的当前用电类型，包括：
所述配电控制器实时获取所述各用户的用电控制器上传的用电数据，其中，所述用电控制器用于采集对应的用户的各用电设备的用电数据；
所述配电控制器基于用电数据确定各用户的用电类型，并基于所述用电类型给所述用户配送所述储能装置中的电能。
进一步地，所述发电装置包括控制器、水塔、导水管、电控阀门、聚光镜、蒸发腔、风叶和发电机；
所述水塔通过所述导水管与所述蒸发腔连接，所述电控阀门设置在所述导水管上；所述蒸发腔上设置有一个出气孔，所述风叶固定套设在所述发电机的转轴上，且对应所述出气孔设置；所述聚光镜对应所述蒸发腔设置，用于反射太阳光至所述蒸发腔；
其中，所述发电机与所述储能装置连接；所述蒸发腔内设置第一水位传感器，所述第一水位传感器、电控阀门均与所述控制器连接，当蒸发腔内水位低于水位阈值时，所述控制器控制所述电控阀门打开以给所述蒸发腔加水。
进一步地，所述小区电网管理系统还包括导气腔体，所述导气腔体与所述出气孔密闭对接；
所述风叶为涡轮扇叶，适配设置在所述导气腔体内。
进一步地，所述蒸发腔的外壳为透明材质，所述蒸发腔内设置吸光黑体。
进一步地，所述蒸发腔的外壳为导热壳体，所述导热壳体的顶面外侧覆盖光伏板，所述光伏板连接所述储能装置。
进一步地，所述聚光镜对应所述蒸发腔的侧边或底部设置，其中，所述蒸发腔的侧边为向外侧倾斜向上延伸设置，其顶面为平面。
进一步地，所述水塔上方设置有雨水收集装置，用于将雨水引流到所述水塔顶部的进水口；所述导水管的进水口处设置有过滤装置；
所述水塔外部包裹有隔热棉，所述水塔顶部的进水口上方设置遮阳罩。
本申请的小区电网管理系统，利用以太阳能和\或风能实现发电的发电装置进行发电，然后将电能存储到储能装置中，当储能装置中的电量大于预设值时，可以利用储能装置中的电能给用户配电，节约用户的用电费用。当储能装置满电时，获取小区的临近小区的用电需求，当用临近小区中存在用电需求时，将储能装置中的电能配送给对应的小区，实现短程配电，降低电能传输中的损耗，另外，还可以为小区获取相应的电费报酬。
附图说明
图1 为本申请一实施例的小区电网管理系统结构示意图；
图2 为本申请一实施例的发电装置的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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。
参照图1，本申请实施例提供一种小区电网管理系统，包括配电控制器10、发电装置30和储能装置20；
所述配电控制器10，用于与所述小区之外的外部电网40连接，并连接所述储能装置20；
所述发电装置30，用于发电，并将产生的电能发送给所述储能装置20，其中，所述发电装置30为利用太阳能和\或风能实现发电的装置；
当所述储能装置20的电能存储量大于预设值时，所述配电控制器10使用所述储能装置20中的电能给所述小区内的用户提供电能；
当所述储能装置20的电能存储量为满电，且发电装置30仍然处于发电状态时，所述配电控制器10获取临近小区50的用电需求，当临近小区50存在用电需求时，将所述储能装置20中的电能输送给用电需求的用电小区（临近小区50中的一个或多个小区），并记录输送电量，并在指定时间与所述用电小区进行电费结算。
需要说明的是，利用发电装置30产生的电能存储到储能装置20后，其在本小区使用时，其对应的第一电价低于外部电网40的电价。上述用电小区获取到的储能装置20的配电，其对应的第二电价低于外部电网40的电价，高于第一电价。
如上所述，配电控制器10为带有控制处理芯片（控制处理芯片的具体限号在此不做具体限定，只要可以实现对应的运算控制处理即可）的配电装置，其可以进行相应的数据处理，根据具体的配电需求进行电网切换、断电、限电流等功能。
上述发电装置30为利用太阳能和\或风能实现发电的装置，即为利用自然环境和硬件设备实现发电。利用风能一般需要导电线圈和磁铁等实现发电；利用太阳能一般需要光伏板，或者将太阳能转换成热能，热能转换成动能，动能驱动导电线圈和磁铁相对运动等实现发电。
如上所述，储能装置20仅为用于存储电能的装置，可以是多个电池组成。
在本实施例中的小区电网管理系统中可能还会涉及变电器、采样电路等常用电路、设备，可以根据具体需求安装设定，在此不做过多限定。
本实施例的小区电网管理系统，利用以太阳能和\或风能实现发电的发电装置30进行发电，然后将电能存储到储能装置20中，当储能装置20中的电量大于预设值时，可以利用储能装置20中的电能给用户配电，节约用户的用电费用。当储能装置20满电时，如果发电装置30仍然在发电，则会浪费电能，此时获取小区的临近小区50的用电需求，当用临近小区50中存在用电需求时，将储能装置20中的电能配送给对应的小区，实现短程配电，降低电能传输中的损耗，同时还可以有效利用电能，另外，还可以为小区获取相应的电费报酬。
进一步地，配电控制器10与用电小区进行电费结算的指定时间可以月初1号，也可以是每月的30号等。在结算电费之后，获取其所在小区内各用户的电费账户，将结算的电费按照小区内用户的数量进行平均计算，并将平均金额打入各电费账户中，进一步地节约小区用户的用电费用。
进一步地，当配电控制器10所处的小区使用了其他小区的储能装置20中的电能，则在收缴本小区的电费之后，缴费给对应的小区。
在一个具体实施例中，各相邻小区之间在一个时间长度内极可能给不同的小区配电，同时也可能接收其他小区的配电，所以配电控制器10会记录每一次的配电数据，在结算电费时进行抵消计算等。
在一个实施例中，上述配电控制器10获取所述小区每月的总用电量，以及所述小区内各用户的每月用电量；根据各用户的每月用电量占所述小区每月的总用电量的百分比，给所述小区内各用户配送所述储能装置20的电能。
如上所述，为了让小区内用户合理公平地使用储能装置20中的电能，会根据各用户的每月的用电量和小区每月的总用电量之间的比值进行分配储能装置20中的电能，实现用电量大的用户使用储能装置20中的电能越多，用电量少的用户使用储能装置20中的电能越少。
在另一个实施例中，上述配电控制器10实时获取所述小区内各用户的当前用电类型，并基于所述用电类型给所述用户配送所述储能装置20中的电能。
如上所述，所述配电控制器10实时获取所述小区内各用户的当前用电类型，包括：所述配电控制器10实时获取所述各用户的用电控制器上传的用电数据，其中，所述用电控制器用于采集对应的用户的各用电设备的用电数据；所述配电控制器10基于用电数据确定各用户的用电类型，并基于所述用电类型给所述用户配送所述储能装置20中的电能。
具体地，每户均会安装有用电控制器，该用电控制器同样具有处理芯片等，其分别与用户家中的各用电设备连接，并记录各用电设备的用电数据。进一步地，用电控制器设置有电力载波转发功能，其可以将用电设备发出的载波信号转发给配电控制器10，配电控制器10将载波信号传输给无效发射器上，以实现电力载波物联的功能，同样，用户可以通过无线的方式发送无线信号给无线发射器，无线发射器将无线信号通过配电控制器10转换成电力载波转发给用电控制器，进而通过用电控制器控制相应的用电设备等。
在本实施例中，因为空调、热水器等用电量较大，所以是用户主要的用电设备，每月下来都是电费产生的主要源头，所以，当检测到用户的用电类型为空调、热水器等大功率耗电类型时，优选储能装置20的电能供电，以节约用户的用电费用。当然，如果储能装置20中的电量小于预设阈值时，停止给大功率耗电类型的用户供电，以保护储能装置20。
参照图2，在一个实施例中，上述发电装置30包括控制器（图中未示出）、水塔301、导水管302、电控阀门303、聚光镜304、蒸发腔305、风叶306和发电机307；所述水塔301通过所述导水管302与所述蒸发腔305连接，所述电控阀门303设置在所述导水管302上；所述蒸发腔305上设置有一个出气孔308，所述风叶306固定套设在所述发电机307的转轴309上，且对应所述出气孔308设置；所述聚光镜304对应所述蒸发腔305设置，用于反射太阳光至所述蒸发腔305；其中，所述发电机307与所述储能装置20连接；所述蒸发腔305内设置第一水位传感器310，所述第一水位传感器310、电控阀门303均与所述控制器连接，当蒸发腔305内水位低于水位阈值时，所述控制器控制所述电控阀门303打开以给所述蒸发腔305加水。
如上所述，发电装置30为利用太阳能发电的装置，其一般设置在小区的各楼房的顶盖上，可以充分地接收阳光照射。水塔301用于给蒸发腔305供水，而什么时候供水则通过控制器、第一水位传感器310和电控阀门303进行控制，具体地，当蒸发腔305内的水位降低到水位阈值之下时，第一水位传感器310将对应的信号发送给控制器，控制器控制电控阀门303打开，以使水塔301中的水通过导水管302流入蒸发腔305中，当水位满足要求时，控制器控制电控阀门303关闭。需要说明的是，电控阀门303和控制器均与储能装置20连接，以获取电能，进一步地，储能装置20可以通过外部电网40充电，配电控制器10根据实际情况选择是否通过外部电网40给储能装置20供电。需要注意的是，储能装置20每次通过外部电网40充电的电量会被配电控制器10记录，在使用的时候，该记录部分的电能电价与外部电网40的电价相同。
上述发电装置30在工作时，蒸发腔305接收阳光照射，同时聚光镜304将太阳光反射到蒸发腔305上，蒸发腔305内的温度升高，使其内部的水蒸发形成水蒸气，水蒸气在通过出气孔308溢出的时候，驱动风叶306转动，风叶306带动发电机307的转轴309转动，从而使发电机307的线圈和磁场进行相对的切割磁感线运动，以产生电能。
本实施例中，利用太阳能加热蒸发腔305中的水，然后利用水蒸气驱动发电机307发电，结构简单，占地面积小，成本低，且太阳能利用率高。
进一步地，发电装置30还包括导气腔体311和蜗壳，所述导气腔体311的一端与所述出气孔308密闭对接，另一端安装所述蜗壳；所述风叶306为涡轮扇叶，适配设置在所述蜗壳内。对应的，发电机307的转轴309深入蜗壳与所述涡轮扇叶固定安装，蜗壳与转轴309之间通过轴承连接，且进行油封处理，以使蒸汽尽可能地从蜗壳的出气端排出，提高蒸汽的利用率。
进一步地，导气腔体311的内壁上设置有螺旋凸筋，用于对蒸汽进行导流，使蒸汽在导气腔体311内形成旋风；旋风的旋转方向与涡轮扇叶的旋转方向适配，以提高涡轮扇叶的转动效率。
在一个实施例中，上述蒸发腔305的外壳为透明材质，所述蒸发腔305内设置吸光黑体。
上述吸光黑体即为黑色的物体，设置在透明的蒸发腔305内，可以充分吸收太阳光能，快速地产生相应的热量，以提高水蒸发的效率。
参照图2，在另一个实施例中，上述蒸发腔305的外壳为导热壳体，所述导热壳体的顶面外侧覆盖光伏板312，所述光伏板312连接所述储能装置20。
如上所述，蒸发腔305的外壳是导热壳体，如金属壳体等等，光伏板312为黑色吸光体，其在吸收太阳光后，其自身会产生电能，同时可以加快蒸发腔305的加热效率，提高水蒸气的蒸发效率。
进一步地，上述聚光镜304对应所述蒸发腔305的侧边或底部设置，其中，所述蒸发腔305的侧边为向外侧倾斜向上延伸设置，其顶面为平面。
如上所述，蒸发腔305的形状犹如一个大碗，当然碗口设置有密闭的导热壳体，在对应碗口的导热壳体上紧贴设置光伏板312。而聚光镜304对应大碗（蒸发腔305）的侧壁或底部。因为蒸发腔305的侧边为向外侧倾斜向上延伸设置，所以聚光镜304的光更容易照射到侧壁，同时侧壁可以有效地阻挡聚光镜304产生的光污染。在另一个实施例中，上述光伏板312的面积大于蒸发腔305顶面的面积。
进一步地，聚光镜304设置有底座，底座上设置电动转动装置313，电动转动装置313连接上述控制器和储能装置20，控制器根据其所处的纬度、经度信息、当前日期和时间、以及各聚光镜304的位置（不同经纬度、日期、时间等不同，太阳光的照射角度会不同），实时控制聚光镜304的反光角度，以使聚光镜304的反光全部照射到蒸发腔305上。当然，控制器还连接相应的环境传感器（湿度、光强等传感器，用于测量天气是否下雨、阴天等），并根据环境传感器的参数确定是否控制电动转动装置313工作，以节约电能。
参照图2，在一个实施例中，上述水塔301上方设置有雨水收集装置316，用于将雨水引流到所述水塔301顶部的进水口315；所述导水管302的进水口处设置有过滤装置318；所述水塔301外部包裹有隔热棉314，所述水塔301顶部的进水口315上方设置遮阳罩317。
本申请中，用于产生水蒸气的水采用雨水实现，可以有效利用雨水，节约水资源的使用。具体地，上述雨水收集装置316可以是导流板，将雨水导流到水塔301的进水口315，而进水口315的上方设置遮阳罩317，防止阳光照射，降低雨水被直接蒸发的效率，以提高雨水的留存时间，同时防止异物等落入水塔301。进一步地，在水塔301外部包裹有隔热棉314，可以进一步地降低雨水被直接蒸发的效率。上述过滤装置318的设置，用于过滤雨水中的杂质，提高进入蒸发腔305内的水的纯净度，从而提高蒸发腔305内的洁净度，提高其使用寿命。上述过滤装置318一般为过滤棉等。
在一个实施例中，上述蒸发腔305内设置有磁力擦块，底部设置有排水通孔和阀门，当需要清洗蒸发腔305时，通过磁性装置带动磁力擦块在蒸发腔305内擦拭其内壁，擦拭完成后，打开排水通孔处的阀门将污水排出，之后关闭阀门，且磁力擦块留在蒸发腔305。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种小区电网管理系统，其特征在于：包括配电控制器、发电装置和储能装置；
所述配电控制器，用于与所述小区之外的外部电网连接，并连接所述储能装置；
所述发电装置，用于发电，并将产生的电能发送给所述储能装置，其中，所述发电装置为利用太阳能和\或风能实现发电的装置；
当所述储能装置的电能存储量大于预设值时，所述配电控制器使用所述储能装置中的电能给所述小区内的用户提供电能；
当所述储能装置的电能存储量为满电，且发电装置仍然处于发电状态时，所述配电控制器获取临近小区的用电需求，当临近小区存在用电需求时，将所述储能装置中的电能输送给用电需求的用电小区，并记录输送电量，并在指定时间与所述用电小区进行电费结算。
2.根据权利要求1所述的小区电网管理系统，其特征在于：所述配电控制器获取所述小区每月的总用电量，以及所述小区内各用户的每月用电量；根据各用户的每月用电量占所述小区每月的总用电量的百分比，给所述小区内各用户配送所述储能装置的电能。
3.根据权利要求1所述的小区电网管理系统，其特征在于：所述配电控制器实时获取所述小区内各用户的当前用电类型，并基于所述用电类型给所述用户配送所述储能装置中的电能。
4.根据权利要求1所述的小区电网管理系统，其特征在于：所述配电控制器实时获取所述小区内各用户的当前用电类型，包括：
所述配电控制器实时获取所述各用户的用电控制器上传的用电数据，其中，所述用电控制器用于采集对应的用户的各用电设备的用电数据；
所述配电控制器基于用电数据确定各用户的用电类型，并基于所述用电类型给所述用户配送所述储能装置中的电能。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的小区电网管理系统，其特征在于：所述发电装置包括控制器、水塔、导水管、电控阀门、聚光镜、蒸发腔、风叶和发电机；
所述水塔通过所述导水管与所述蒸发腔连接，所述电控阀门设置在所述导水管上；所述蒸发腔上设置有一个出气孔，所述风叶固定套设在所述发电机的转轴上，且对应所述出气孔设置；所述聚光镜对应所述蒸发腔设置，用于反射太阳光至所述蒸发腔；
其中，所述发电机与所述储能装置连接；所述蒸发腔内设置第一水位传感器，所述第一水位传感器、电控阀门均与所述控制器连接，当蒸发腔内水位低于水位阈值时，所述控制器控制所述电控阀门打开以给所述蒸发腔加水。
6.根据权利要求5所述的小区电网管理系统，其特征在于：还包括导气腔体，所述导气腔体与所述出气孔密闭对接；
所述风叶为涡轮扇叶，适配设置在所述导气腔体内。
7.根据权利要求5所述的小区电网管理系统，其特征在于：所述蒸发腔的外壳为透明材质，所述蒸发腔内设置吸光黑体。
8.根据权利要求5所述的小区电网管理系统，其特征在于：所述蒸发腔的外壳为导热壳体，所述导热壳体的顶面外侧覆盖光伏板，所述光伏板连接所述储能装置。
9.根据权利要求8所述的小区电网管理系统，其特征在于：所述聚光镜对应所述蒸发腔的侧边或底部设置，其中，所述蒸发腔的侧边为向外侧倾斜向上延伸设置，其顶面为平面。
10.根据权利要求5所述的小区电网管理系统，其特征在于：所述水塔上方设置有雨水收集装置，用于将雨水引流到所述水塔顶部的进水口；所述导水管的进水口处设置有过滤装置；
所述水塔外部包裹有隔热棉，所述水塔顶部的进水口上方设置遮阳罩。
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