CN117353454A - 一种电网用户侧能耗管理系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电网用户侧能耗管理系统及其控制方法，将智能插座系统、光伏发电系统、双向逆变器、云端服务器和控制终端APP以及家庭的储能系统进行组合，实现多系统融合智能控制，多个智能检测插座用于检测该插座的用电情况，根据插座的使用位置配置为不同的用电器种类，采集到的用电数据上传到云端服务器进行远程监控和管理，同时根据本地用电情况进行通断控制；光伏发电系统连接到储能系统，在光照充足的情况下将电能存储到储能系统，储能系统根据当前用电情况、发电情况以及电价情况自行判断对负载供电方式，实现光伏储能，电价低谷储能，电价高峰放能，实现削峰填谷，为用户节省电费以及减小电网压力。

Description

一种电网用户侧能耗管理系统及其控制方法
技术领域
本发明属于家庭用户能耗管理技术领域，具体为一种电网用户侧能耗管理系统及其控制方法。
背景技术
传统的电网系统在面对能源安全、全球气候变化和经济可持续发展等挑战时，存在着智能化程度不高、刚性系统等问题。为了解决这些问题，人们提出了智能电网的发展战略。智能电网是一种基于信息技术、通信技术和能源技术的新型电力系统，它具有高度的智能化、自适应性、互联互通性和可靠性，能够实现电力的高效、安全、清洁和可持续供应。
智能电网的发展战略旨在提高电网的智能化程度，实现电力的优化调度、能源的高效利用和电力市场的公平竞争，从而促进能源的可持续发展和经济的繁荣，以满足人们对能源安全、环境保护和经济可持续发展的需求。但是传统的智能电网接入退出电源、传输电能等缺乏良好的灵活性，电网内用户需求的协调控制能力不高；对用户仅能提供信息单向、形式简单的服务；系统内部区域间缺乏信息共享，存在多个信息孤岛，不能够构成实时的、统一的有机整体；难以应对来自能源供应或网络攻击的威胁；难以实现供电高可靠性，满足用户对电能质量的高度要求。
同时，小型家庭储能设备也发展迅速，削峰填谷是目前微电网内储能装置的主要运行方式。削峰填谷是指储能装置在用电低谷期充电，在用电高峰期放电给用户使用，在缓解高峰期电网供电压力的同时，提高低谷期电网利用率。现有的储能系统都是按时段或者人工切换进行充电和放电，无法针对不同的用电状况进行智能切换。
另一方面，随着社会进步，常规能源面临枯竭的风险，寻找和利用可再生能源是一个紧迫的课题，太阳能是一种方便大规模利用的清洁能源，但是太阳能在普通用户家庭应用有一些缺点。太阳的照射强度不稳定导致太阳能发电功率不稳定，无法直接驱动家庭负载，必须要在太阳能板之后加装特殊的控制电路和储能系统，才能进一步利用电能。传统的家庭太阳能发电系统通常采用手动控制，需要人工调节发电功率、充电状态等参数，需要人工巡检，以便及时发现和解决问题。这种方式存在一定的局限性，因为人工控制和巡检容易出现误差，而且需要耗费大量的时间和精力。此外，在一些高峰期，家庭用电需求过高时，发电系统也无法满足需求。最后，传统的家庭太阳能发电系统无法与其他智能设备进行交互，这意味着家庭用电管理的智能化程度较低，无法实现更加高效和便捷的用电管理。
相比之下，智能化的能耗管理系统具有更加智能化、高效、准确、节能和便捷的特点。系统可以通过智能控制系统实现自动化控制，通过智能监控系统实现实时监测，通过智能储能系统实现更加高效和智能化的储能管理，通过智能交互系统实现与其他智能设备的互联互通。这些特点可以更好地满足家庭用电的需求，提高太阳能发电系统的效率和可靠性。智能化的太阳能发电系统可以自动调节发电功率和充电状态，根据家庭用电需求进行优化调节，提高发电效率和满足家庭用电需求。此外，智能化的能耗管理系统采用智能储能设备，可以更好地满足家庭用电的需求。最后，能耗管理系统可以与其他智能设备进行交互，实现更加高效和便捷的用电管理，提高家庭用电管理的智能化程度。
为了实现电网智能化，一些公司提供带有显示器的智能电表，用户可以根据不同时间的电价，在高峰期减少用电，将高峰期的能耗需求转移到低估时期。但是这种措施只能以账单的形式告知用户，用户只能知道一定时期内的总用电量，不能获得详细的能耗信息，智能化程度较低，无法给予用户精确的调整建议，而且用电设备之间没有形成通信和控制，达不到智能电网的要求。
传统方案的缺点是：
1.数据采集不全面：传统的能耗管理系统通常只能采集部分数据，无法全面了解能耗情况，难以进行精细化管理。
2.缺乏智能化分析：传统的能耗管理系统缺乏智能化分析能力，无法进行数据挖掘和分析，难以发现潜在的能耗优化机会
3.固定控制策略：传统的能耗管理系统通常采用固定的控制策略，无法根据实际情况进行动态调整，导致能耗浪费或者无法满足需求。
4.组织松散：传统能耗管理系统一般只会有部分管理，比如单一控制家电使用状态或者单一控制光伏储能系统，没有形成统一整体，即使硬件系统完备，系统化的软件管理也没有形成统一整体，组件相互独立，智能化程度弱。
导致原因：
常规的能耗管理系统没有进行物联网层次的融合，各系统内部逻辑简单，相互独立成为信息孤岛，对人工操作的依赖程度较大。传统的能耗管理系统需要人工干预，例如手动调节温度、开关灯光等，这样会增加人力成本和管理难度。其次，传统的能耗管理系统通常采用固定的控制策略，无法根据实际情况进行动态调整，导致能耗浪费或者无法满足需求。第三，传统的能耗管理系统通常只能采集部分数据，无法全面了解能耗情况，难以进行精细化管理。最后，传统的能耗管理系统缺乏智能化分析能力，无法进行数据挖掘和分析，难以发现潜在的能耗优化机会。这些缺点的原因在于传统的能耗管理系统缺乏自动化和智能化的特点，无法根据实际情况进行动态调整和优化，难以满足现代能耗管理的需求。因此，需要采用智能化的能耗管理系统来解决这些问题，提高能耗管理的效率和精度。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种融合了多种能耗管理方式，将能耗的检测、控制与光伏储能系统向结合，改善了单一储能或者单一能耗检测的局限性，使得整个能耗控制系统成为一个有机整体，用电方案更加智能化；首先，通过光伏发电系统和储能系统的协同作用，可以实现对家庭用电的自给自足，减少对传统能源的依赖，从而实现节能减排的目的；其次，通过家庭能耗管理系统的智能化控制，可以实现对家庭用电的精细化管理，避免能源的浪费，从而降低能耗成本；此外，通过家庭能耗管理系统的智能化监控，可以实时监测家庭用电的状态，及时发现和解决问题，提高用电安全性。通过智能插座控制系统的智能化控制，可以实现对家庭电器的智能化控制，根据家庭成员的需求和习惯进行调节，提高用电舒适度；最后，通过家庭能耗管理系统的智能化控制和监控，可以实时监测系统的运行状态，及时发现和解决问题，提高系统的可靠性；综上所述，家庭能耗管理系统融合储能系统、光伏发电系统和智能插座控制系统之后，可以为家庭用电提供更加智能化、高效、安全和舒适的解决方案，实现节能减排、降低能耗成本、提高用电安全性、提高用电舒适度和提高系统可靠性等多个优点；根据现有家庭无线网络的覆盖情况，选择网络形式接入服务器，可以充分利用家庭无线路由器，无需专门配置网关节点，实现手机或PC的远程管理，具有远程操控简单，新设备接入灵活方便的优点；系统监控方法成本较低，并且采用低功耗设计，结合光伏发电和储能系统，对于家庭用电的优化以及对电网负载的优化具有显著意义的电网用户侧能耗管理系统及其控制方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电网用户侧能耗管理系统，将智能插座系统、光伏发电系统、双向逆变器、云端服务器和控制终端APP以及家庭的储能系统进行组合，实现多系统融合智能控制，多个智能检测插座用于检测该插座的用电情况，根据插座的使用位置配置为不同的用电器种类，采集到的用电数据上传到云端服务器进行远程监控和管理，同时根据本地用电情况进行通断控制；光伏发电系统连接到储能系统，在光照充足的情况下将电能存储到储能系统，储能系统根据当前用电情况、发电情况以及电价情况自行判断对负载供电方式，实现光伏储能，电价低谷储能，电价高峰放能，实现削峰填谷，为用户节省电费以及减小电网压力；系统各组成部分连接到云端服务器，向服务器上传数据，同时由服务器统一控制，可以实现能源的存储，用电策略的控制，用电量的详细统计和分析功能；智能插座系统可以实现对家庭电器的远程控制和定时开关，从而实现用电策略的优化和节能减排。
优选地，其由配电网入户进入双向逆变器，双向逆变器与储能系统和家庭负载连接，双向逆变器可以自动设置为市电优先模式或者电池优先模式，即电能来源设置为市电系统或者储能系统，光伏发电系统根据光照情况为储能系统充电，在夜间电价低谷时期也可以设置双向逆变器为储能系统充电，智能插座通过无线网络与远程服务器连接，在控制终端即可显示整个家庭用电情况，同时可以对不同用电器进行开关控制和对家庭能耗系统进行参数配置；储能系统同时也通过网络与服务器连接，可以根据服务器指令设置充电来源为光伏系统或者逆变器；智能插座可采集接入电器的用电功率以及耗电总量，内部装有控制系统和继电器，可以根据指令控制电源的通断；光伏系统通过网络将当前光伏发电情况发送给服务器，服务器根据不同的发电情况控制储能电池的充电模式以及负载供电方式口。
优选地，其中双向逆变器一共包含4个电力接口和通信控制模块，四个电力接口分别是市电输入接口、储能电池接口、光伏系统接口以及输出接口。通信控制模块可通过WiFi连接服务器，同时可以根据服务器指令控制逆变器系统中继电器的开关；同时包含AC-DC电路和DC-AC电路；AC-DC电路负责将交流电转换为直流电，在特定状态下通过储能接口为储能电池充电；DC-AC负责将储能电池提供的直流电转化为交流电，从而供给家庭负载；逆变系统可以在服务器远程指令的控制下，将不同输入接口与负载接口连接；将市电接口与负载接口连接则由市电提供负载的电能，将储能电池系统与DC-AC电路连接，则由储能电池为家庭负载提供电能；在需要为储能电池充电时，可以控制光伏发电系统与储能电池连接，或者控制AC-DC电路与储能系统连接，实现为储能电池的充电。
优选地，其中光伏发电系统包含太阳能板，光强传感器，以及通信控制模块；通信控制模块通过光强传感器检出当前的光照强度，并将数据发送到服务器，使整个系统能够对光伏发电能力做出准确判断；同时控制模块可以接受服务器的控制命令从而开启或者关闭光伏发电系统。
优选地，其中智能插座系统主要组成部分有通信控制模块，显示模块，按键操作模块，电能计量模块，温度采集块；由于智能插座直接接入家庭用电器，若用电器功率较大可能会导致插座发热，因此增加温度采集模块可以检测到温度发热情况，并及时向服务器报告，避免发生火灾危险。电能计量模块负责采集用电情况，包含当前负载的电流、电压，从而得出用电器的用电功率，同时包含继电器，可以在由控制模块管脚控制电路的通断；显示模块可显示智能插座当前的工作模式，用电器能耗等信息；同时按键操作模块可由用户操作，主动控制电源的通断和模式设置；由上述模块组成的智能插座是整个用户侧能耗系统的重要组成部分，可以检测电量，控制用电器启动状态，确保用电安全。
优选地，智能插座系统、光伏发电系统、双向逆变器以及家庭的储能系统通过WiFi局域网组网，统一连接到远程服务器上传本地数据以及接收服务器控制指令；终端APP可以通过连接到服务器获得整体用电情况以及设置用户用电策略。
一种电网用户侧能耗管理系统的控制方法，包含以下步骤：
步骤一：智能插座开启，检测接入负载消耗功率，并将自身设备编号以及数据上传到服务器系统，从服务器更新时间等必须数据，同时根据服务器指令判断是否需要开关电源；
步骤二：云端服务器对智能插座上传数据进行解析，获得智能插座上传的能耗以及工作状态等数据，并将整个系统的状态数据更新到控制终端APP；
步骤三：在控制终端设置不同智能插座对应的用电器类型，不同用电器的使用时间，以及电网峰谷电价实施时间，以便系统按照时间进行相应供电策略调整，参数设置完成后将数据上传到云端服务器；
步骤四：云端服务器根据终端设置的相关参数，控制智能插座的通断开关；如果判断在此时某个用电器可以关闭，即给对应插座发送关闭指令；相反的，相应用电器应该开启则发送开启指令；同时根据光伏发电系统的发电功率以及储能电池电量控制双向逆变器的输入切换、储能电池的充电来源；若当前处于电价波峰，且储能电池电量充足，则优先使用储能电池电量，若储能电池电量不足，则使用市电输入，同时开启光伏系统给储能电池充电；若当前处于电价波谷，则开启逆变器给储能电池充电，同时使用市电向负载供电；同时若太阳光照不足且此时电价处于非高峰期，则开启市电为储能电池充电，为之后的用电高峰期储备能量，达到削峰平谷的作用；
步骤五：智能插座实时记录用电数据、检测用电安全状态，同时检查是否有服务器指令以及按键指令触发，根据服务器逻辑实现电源的开启或者关闭，同时将工作状态通过显示模块进行显示；智能插座作为电器的电源关卡，在服务器的统一调控下，实现主动节电措施，无需人工干预，自主实现用电方案优化。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：融合了多种能耗管理方式，将能耗的检测、控制与光伏储能系统向结合，改善了单一储能或者单一能耗检测的局限性，使得整个能耗控制系统成为一个有机整体，用电方案更加智能化。首先，通过光伏发电系统和储能系统的协同作用，可以实现对家庭用电的自给自足，减少对传统能源的依赖，从而实现节能减排的目的。其次，通过家庭能耗管理系统的智能化控制，可以实现对家庭用电的精细化管理，避免能源的浪费，从而降低能耗成本。此外，通过家庭能耗管理系统的智能化监控，可以实时监测家庭用电的状态，及时发现和解决问题，提高用电安全性。通过智能插座控制系统的智能化控制，可以实现对家庭电器的智能化控制，根据家庭成员的需求和习惯进行调节，提高用电舒适度。最后，通过家庭能耗管理系统的智能化控制和监控，可以实时监测系统的运行状态，及时发现和解决问题，提高系统的可靠性。综上所述，家庭能耗管理系统融合储能系统、光伏发电系统和智能插座控制系统之后，可以为家庭用电提供更加智能化、高效、安全和舒适的解决方案，实现节能减排、降低能耗成本、提高用电安全性、提高用电舒适度和提高系统可靠性等多个优点。根据现有家庭无线网络的覆盖情况，选择网络形式接入服务器，可以充分利用家庭无线路由器，无需专门配置网关节点，实现手机或PC的远程管理，具有远程操控简单，新设备接入灵活方便的优点。系统监控方法成本较低，并且采用低功耗设计，结合光伏发电和储能系统，对于家庭用电的优化以及对电网负载的优化具有显著意义。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1为本发明的系统架构图；
图2为本发明中双向逆变器的架构图；
图3为本发明中光伏发电系统的架构图；
图4为本发明中智能插座系统的架构图；
图5为本发明系统的流程示意图。
具体实施方式
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。
实施例1
如图1-4所示，一种电网用户侧能耗管理系统，一种电网用户侧能耗管理系统，将智能插座系统、光伏发电系统、双向逆变器、云端服务器和控制终端APP以及家庭的储能系统进行组合，实现多系统融合智能控制，多个智能检测插座用于检测该插座的用电情况，根据插座的使用位置配置为不同的用电器种类，采集到的用电数据上传到云端服务器进行远程监控和管理，同时根据本地用电情况进行通断控制；光伏发电系统连接到储能系统，在光照充足的情况下将电能存储到储能系统，储能系统根据当前用电情况、发电情况以及电价情况自行判断对负载供电方式，实现光伏储能，电价低谷储能，电价高峰放能，实现削峰填谷，为用户节省电费以及减小电网压力；系统各组成部分连接到云端服务器，向服务器上传数据，同时由服务器统一控制，可以实现能源的存储，用电策略的控制，用电量的详细统计和分析功能；智能插座系统可以实现对家庭电器的远程控制和定时开关，从而实现用电策略的优化和节能减排。由配电网入户进入双向逆变器，双向逆变器与储能系统和家庭负载连接，双向逆变器可以自动设置为市电优先模式或者电池优先模式，即电能来源设置为市电系统或者储能系统，光伏发电系统根据光照情况为储能系统充电，在夜间电价低谷时期也可以设置双向逆变器为储能系统充电，智能插座通过无线网络与远程服务器连接，在控制终端即可显示整个家庭用电情况，同时可以对不同用电器进行开关控制和对家庭能耗系统进行参数配置；储能系统同时也通过网络与服务器连接，可以根据服务器指令设置充电来源为光伏系统或者逆变器；智能插座可采集接入电器的用电功率以及耗电总量，内部装有控制系统和继电器，可以根据指令控制电源的通断；光伏系统通过网络将当前光伏发电情况发送给服务器，服务器根据不同的发电情况控制储能电池的充电模式以及负载供电方式口。其中双向逆变器一共包含4个电力接口和通信控制模块，四个电力接口分别是市电输入接口、储能电池接口、光伏系统接口以及输出接口。通信控制模块可通过WiFi连接服务器，同时可以根据服务器指令控制逆变器系统中继电器的开关；同时包含AC-DC电路和DC-AC电路；AC-DC电路负责将交流电转换为直流电，在特定状态下通过储能接口为储能电池充电；DC-AC负责将储能电池提供的直流电转化为交流电，从而供给家庭负载；逆变系统可以在服务器远程指令的控制下，将不同输入接口与负载接口连接；将市电接口与负载接口连接则由市电提供负载的电能，将储能电池系统与DC-AC电路连接，则由储能电池为家庭负载提供电能；在需要为储能电池充电时，可以控制光伏发电系统与储能电池连接，或者控制AC-DC电路与储能系统连接，实现为储能电池的充电。其中光伏发电系统包含太阳能板，光强传感器，以及通信控制模块；通信控制模块通过光强传感器检出当前的光照强度，并将数据发送到服务器，使整个系统能够对光伏发电能力做出准确判断；同时控制模块可以接受服务器的控制命令从而开启或者关闭光伏发电系统。其中智能插座系统主要组成部分有通信控制模块，显示模块，按键操作模块，电能计量模块，温度采集块；由于智能插座直接接入家庭用电器，若用电器功率较大可能会导致插座发热，因此增加温度采集模块可以检测到温度发热情况，并及时向服务器报告，避免发生火灾危险。电能计量模块负责采集用电情况，包含当前负载的电流、电压，从而得出用电器的用电功率，同时包含继电器，可以在由控制模块管脚控制电路的通断；显示模块可显示智能插座当前的工作模式，用电器能耗等信息；同时按键操作模块可由用户操作，主动控制电源的通断和模式设置；由上述模块组成的智能插座是整个用户侧能耗系统的重要组成部分，可以检测电量，控制用电器启动状态，确保用电安全。智能插座系统、光伏发电系统、双向逆变器以及家庭的储能系统通过WiFi局域网组网，统一连接到远程服务器上传本地数据以及接收服务器控制指令；终端APP可以通过连接到服务器获得整体用电情况以及设置用户用电策略。
如图5所示，一种电网用户侧能耗管理系统的控制方法，包含以下步骤：
步骤一：智能插座开启，检测接入负载消耗功率，并将自身设备编号以及数据上传到服务器系统，从服务器更新时间等必须数据，同时根据服务器指令判断是否需要开关电源；
步骤二：云端服务器对智能插座上传数据进行解析，获得智能插座上传的能耗以及工作状态等数据，并将整个系统的状态数据更新到控制终端APP；
步骤三：在控制终端设置不同智能插座对应的用电器类型，不同用电器的使用时间，以及电网峰谷电价实施时间，以便系统按照时间进行相应供电策略调整，参数设置完成后将数据上传到云端服务器；
步骤四：云端服务器根据终端设置的相关参数，控制智能插座的通断开关；如果判断在此时某个用电器可以关闭，即给对应插座发送关闭指令；相反的，相应用电器应该开启则发送开启指令；同时根据光伏发电系统的发电功率以及储能电池电量控制双向逆变器的输入切换、储能电池的充电来源；若当前处于电价波峰，且储能电池电量充足，则优先使用储能电池电量，若储能电池电量不足，则使用市电输入，同时开启光伏系统给储能电池充电；若当前处于电价波谷，则开启逆变器给储能电池充电，同时使用市电向负载供电；同时若太阳光照不足且此时电价处于非高峰期，则开启市电为储能电池充电，为之后的用电高峰期储备能量，达到削峰平谷的作用；
步骤五：智能插座实时记录用电数据、检测用电安全状态，同时检查是否有服务器指令以及按键指令触发，根据服务器逻辑实现电源的开启或者关闭，同时将工作状态通过显示模块进行显示；智能插座作为电器的电源关卡，在服务器的统一调控下，实现主动节电措施，无需人工干预，自主实现用电方案优化
实施例2
本发明设置了5个智能插座，分别接入热水器，电冰箱，电视机，电饭锅，空调。热水器需要保证早晨洗漱用水，晚上洗澡用水，因储水式电热水器内的热水可以较长时间保温，可以提前烧热水保存在热水器中，避免在用电高峰期烧水。电冰箱要保证冰箱内的温度维持低温，同样的，冰箱也有一定的保温功能，1-2小时的断电不会导致冰箱内物品融化。电视机在晚饭过后提供娱乐，电饭锅需要在中午做饭使用，空调需要在有人在室内时维持室内温度。电池电量为满电状态，系统启动时间为9:00。
设置峰谷电价时段分配，尖峰时段:20:00-22:00(共2小时)，高峰时段:9:00-15:00(共6小时)，平段:7:00-9:00、15:00-20:00、22:00-23:00(共8小时)，低谷时段:23:00-次日7:00(共8小时)。
首先智能插座上电，进行初始化，每个智能插座有唯一编号，与服务器连接，初次上电，服务器等待终端app设置相关参数，在终端APP中，依次设置指定编号的智能插座连接用电器种类，在终端设置峰谷电价分段时间节点，设置热水器需要在6:00-8:00，20:00-22:00有大量热水，设置完毕，将参数同步到服务器。
服务器判断时间，当前时间为9:10，处于高峰用电时段，启动储能电池供电模式，同时开启光伏发电系统为储能系统持续充电。
保持状态不变直到11:00，开始使用电饭锅做饭，电饭锅功率较大，可能会使得储能电池电量快速耗尽，在12:00(时间与用电功率和储能电池容量相关)检测到电池电压低于预定值，储能电池系统向服务器发出告警信号，服务器控制双向逆变器停止储能电池电量输入，转而使用市电供电。
保持上述状态到12:30，电饭锅停止使用，此时通过智能插座检测到整体负载较小，可以通过储能电池提供电能，整个系统切换到储能电池供电模式，并一直保持光伏发电系统的充电状态。
保持状态到17:00，储能系统电量为80％(剩余电量与光伏发电效果和用电量相关)，此时光伏发电系统已经无法为储能系统充电，此时电价状态处于平段，而20:00就要进入用电最为紧张的尖峰时段，因此从17:00开始，关闭光伏充电系统，通过市电供电，同时市电给储能电池系统充电，为尖峰时段用电准备，同时开启电热水器全功率加热整个水箱的热水，以备高峰时段热水供应。
保持状态到20:00，到达尖峰时段，此时关闭热水器供电，关闭电冰箱电源，供电方式转换为储能电池供电，提供夜间灯光以及电视运行需要的电能。
保持状态到22:00，尖峰时段结束，开启冰箱电源，若储能电池还有剩余电量，则继续使用储能电池供电，否则使用市电供电。
保持状态到23:00，进入低谷时段，开启市电供电，同时利用市电给储能电池充电。
保持状态到次日5:00，开启电热水器全功率加热整个水箱的热水，为早晨用水做准备。
保持状态到次日7:00，进入平段，关闭热水器电源，停止市电给储能电池充电，开启光伏系统充电。
以此完成24小时运行，在运行的同时，各个智能插座在保持检测用电功率以及耗电量，实时同步到服务器，通过终端APP连接到服务器即可获得当前的用电数据和历史用电数据，可以方便得知各个用电器的耗电量，从而进一步优化用电方式。
上面对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述的实施方式，整体智能插座的使用数量以及峰谷电价时间，用电控制策略都可以自由设置，都可以不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
本发明的主要创新点如下：
1.在传统储能系统和光伏发电系统的基础上融合了智能插座系统、云端服务器和控制终端APP。系统各组成部分连接到云端服务器，向服务器上传数据，同时由服务器统一控制，可以实现能源的存储，用电策略的控制，用电量的详细统计和分析等功能。
智能插座系统可以实现对家庭电器的远程控制和定时开关，从而实现用电策略的优化和节能减排。控制终端APP可以实现用户对系统的远程监控和控制，包括实时查看用电量、储能状态、光伏发电量等信息，以及设置用电策略和控制家电开关等操作。整个系统的融合可以实现能源的高效利用和智能管理，为用户提供更加便捷、舒适、节能的用电体验。
2.在第1点的基础上，能耗管理系统可通过服务器做统一的灵活控制，智能系统可以自主决策，根据当前的电池容量，用电功率，光伏系统发电状态决策当前的供电模式，充电模式以及智能插座的通断状态。同时，能耗管理系统还可以根据用户的用电习惯和需求，制定个性化的用电策略，实现用电的智能化和个性化。例如，可以根据用户的工作和生活时间安排家电的开关时间，避免浪费电能；可以根据光伏发电预测，调整充电和供电模式，最大限度地利用可再生能源，降低用电成本和碳排放。此外，能耗管理系统还可以实时监测用电量和储能状态，提供详细的用电报告和分析，帮助用户了解自己的用电情况，发现用电问题，优化用电行为，实现节能减排的目标。。
3.在第1点的基础上，系统工作逻辑以及工作方式可以由终端APP自由控制，包括电池供电有限或者市电供电优先，太阳能充电优先或者市电充电优先，家庭用电器是否需要定时开启关闭或是否允许系统控制启停等都可以根据用户喜好自主设置。例如，用户可以选择电池供电有限或者市电供电优先，根据自己的用电需求和电池储能状态来决定供电模式；可以选择太阳能充电优先或者市电充电优先，根据天气情况和光伏发电状态来决定充电模式；可以设置家庭用电器的定时开启关闭时间，避免浪费电能；可以选择是否允许系统控制启停家电，根据自己的用电习惯和需求来决定是否需要智能控制。终端APP还可以提供实时的用电数据和储能状态，帮助用户了解自己的用电情况和储能状态，做出更加明智的用电决策。
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。而且，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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种电网用户侧能耗管理系统，其特征在于：将智能插座系统、光伏发电系统、双向逆变器、云端服务器和控制终端APP以及家庭的储能系统进行组合，实现多系统融合智能控制，多个智能检测插座用于检测该插座的用电情况，根据插座的使用位置配置为不同的用电器种类，采集到的用电数据上传到云端服务器进行远程监控和管理，同时根据本地用电情况进行通断控制；光伏发电系统连接到储能系统，在光照充足的情况下将电能存储到储能系统，储能系统根据当前用电情况、发电情况以及电价情况自行判断对负载供电方式，实现光伏储能，电价低谷储能，电价高峰放能，实现削峰填谷，为用户节省电费以及减小电网压力；系统各组成部分连接到云端服务器，向服务器上传数据，同时由服务器统一控制，可以实现能源的存储，用电策略的控制，用电量的详细统计和分析功能；智能插座系统可以实现对家庭电器的远程控制和定时开关，从而实现用电策略的优化和节能减排。
2.根据权利要求1所述的一种电网用户侧能耗管理系统，其特征在于：其由配电网入户进入双向逆变器，双向逆变器与储能系统和家庭负载连接，双向逆变器可以自动设置为市电优先模式或者电池优先模式，即电能来源设置为市电系统或者储能系统，光伏发电系统根据光照情况为储能系统充电，在夜间电价低谷时期也可以设置双向逆变器为储能系统充电，智能插座通过无线网络与远程服务器连接，在控制终端即可显示整个家庭用电情况，同时可以对不同用电器进行开关控制和对家庭能耗系统进行参数配置；储能系统同时也通过网络与服务器连接，可以根据服务器指令设置充电来源为光伏系统或者逆变器；智能插座可采集接入电器的用电功率以及耗电总量，内部装有控制系统和继电器，可以根据指令控制电源的通断；光伏系统通过网络将当前光伏发电情况发送给服务器，服务器根据不同的发电情况控制储能电池的充电模式以及负载供电方式口。
3.根据权利要求1所述的一种电网用户侧能耗管理系统，其特征在于：其中双向逆变器一共包含4个电力接口和通信控制模块，四个电力接口分别是市电输入接口、储能电池接口、光伏系统接口以及输出接口。通信控制模块可通过WiFi连接服务器，同时可以根据服务器指令控制逆变器系统中继电器的开关；同时包含AC-DC电路和DC-AC电路；AC-DC电路负责将交流电转换为直流电，在特定状态下通过储能接口为储能电池充电；DC-AC负责将储能电池提供的直流电转化为交流电，从而供给家庭负载；逆变系统可以在服务器远程指令的控制下，将不同输入接口与负载接口连接；将市电接口与负载接口连接则由市电提供负载的电能，将储能电池系统与DC-AC电路连接，则由储能电池为家庭负载提供电能；在需要为储能电池充电时，可以控制光伏发电系统与储能电池连接，或者控制AC-DC电路与储能系统连接，实现为储能电池的充电。
4.根据权利要求1所述的一种电网用户侧能耗管理系统，其特征在于：其中光伏发电系统包含太阳能板，光强传感器，以及通信控制模块；通信控制模块通过光强传感器检出当前的光照强度，并将数据发送到服务器，使整个系统能够对光伏发电能力做出准确判断；同时控制模块可以接受服务器的控制命令从而开启或者关闭光伏发电系统。
5.根据权利要求1所述的一种电网用户侧能耗管理系统，其特征在于：其中智能插座系统主要组成部分有通信控制模块，显示模块，按键操作模块，电能计量模块，温度采集块；由于智能插座直接接入家庭用电器，若用电器功率较大可能会导致插座发热，因此增加温度采集模块可以检测到温度发热情况，并及时向服务器报告，避免发生火灾危险。电能计量模块负责采集用电情况，包含当前负载的电流、电压，从而得出用电器的用电功率，同时包含继电器，可以在由控制模块管脚控制电路的通断；显示模块可显示智能插座当前的工作模式，用电器能耗等信息；同时按键操作模块可由用户操作，主动控制电源的通断和模式设置；由上述模块组成的智能插座是整个用户侧能耗系统的重要组成部分，可以检测电量，控制用电器启动状态，确保用电安全。
6.根据权利要求1所述的一种电网用户侧能耗管理系统，其特征在于：智能插座系统、光伏发电系统、双向逆变器以及家庭的储能系统通过WiFi局域网组网，统一连接到远程服务器上传本地数据以及接收服务器控制指令；终端APP可以通过连接到服务器获得整体用电情况以及设置用户用电策略；实现用户对系统的远程监控和控制，包括实时查看用电量、储能状态、光伏发电量等信息，以及设置用电策略和控制家电开关操作。
7.一种如权利要求1所述的电网用户侧能耗管理系统的控制方法，其特征在于：其包含以下步骤：
步骤一：智能插座开启，检测接入负载消耗功率，并将自身设备编号以及数据上传到服务器系统，从服务器更新时间等必须数据，同时根据服务器指令判断是否需要开关电源；
步骤二：云端服务器对智能插座上传数据进行解析，获得智能插座上传的能耗以及工作状态等数据，并将整个系统的状态数据更新到控制终端APP；
步骤三：在控制终端设置不同智能插座对应的用电器类型，不同用电器的使用时间，以及电网峰谷电价实施时间，以便系统按照时间进行相应供电策略调整，参数设置完成后将数据上传到云端服务器；
步骤四：云端服务器根据终端设置的相关参数，控制智能插座的通断开关；如果判断在此时某个用电器可以关闭，即给对应插座发送关闭指令；相反的，相应用电器应该开启则发送开启指令；同时根据光伏发电系统的发电功率以及储能电池电量控制双向逆变器的输入切换、储能电池的充电来源；若当前处于电价波峰，且储能电池电量充足，则优先使用储能电池电量，若储能电池电量不足，则使用市电输入，同时开启光伏系统给储能电池充电；若当前处于电价波谷，则开启逆变器给储能电池充电，同时使用市电向负载供电；同时若太阳光照不足且此时电价处于非高峰期，则开启市电为储能电池充电，为之后的用电高峰期储备能量，达到削峰平谷的作用；
步骤五：智能插座实时记录用电数据、检测用电安全状态，同时检查是否有服务器指令以及按键指令触发，根据服务器逻辑实现电源的开启或者关闭，同时将工作状态通过显示模块进行显示；智能插座作为电器的电源关卡，在服务器的统一调控下，实现主动节电措施，无需人工干预，自主实现用电方案优化。
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CN117856314A (zh) * 2024-03-04 2024-04-09 泉州亿力电气技术设备有限公司 一种分布式储能管理方法
CN118449141A (zh) * 2024-07-05 2024-08-06 深圳康普盾科技股份有限公司 基于云监测的基站电源和储能电池节能调控方法及系统

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