CN205123675U - 能源网关、家用电器和直流微电网系统 - Google Patents

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唐文强
南树功
任鹏
黄猛
刘霞
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Abstract

本实用新型公开一种能源网关、家用电器和直流微电网系统。能源网关包括：直流输入端，用于与外部的太阳能发电装置的直流输出端连接；能源网关还包括用于向外部的直流用电器供电的第一直流输出端和/或第二直流输出端，第一直流输出端直接与直流输入端连接，第二直流输出端通过直流变压装置与直流输入端连接。本实用新型可以省去并网逆变器，减少设备投入和电能转换环节，提高新能源光伏发电的利用效率。进一步地，由于家用电器直接采用直流供电，可去除内部整流模块，从而减少了设备投入和电能转换损耗、消除家用电器给电网带来谐波污染影响电能质量等多种问题。

Description

能源网关、家用电器和直流微电网系统
技术领域
本实用新型涉及家庭能量管理领域，具体而言，涉及一种能源网关、家用电器和直流微电网系统。
背景技术
随着人们对环境问题的日益关注，光伏发电等新能源技术得到了快速发展和广泛应用，国家相关政策也大力鼓励新能源的使用，分布式微电网系统以其有利于就近利用新能源等优势在家庭供电中得到广泛应用。直流微电网具有能量变换环节少、系统效率高和控制简单等诸多优点，对于新能源应用于家庭具有非常大的优势。
目前，对于新能源光伏发电在家庭的应用，通常采取搭建小型光伏电站的方式，通过并网逆变器将光伏发电接入家庭供电系统，典型家庭微电网系统结构如图1所示。如图1所示，现有技术中的家庭微电网系统包含并网逆变器、光伏组件、和家庭中的各种负载(例如直流电器和交流电器等)等，直流电器和交流电器构成家庭用电系统12。并网逆变器将光伏组件与市电电网13并网。现有技术中的家庭微电网系统当于把小型光伏发电系统通过并网逆变器接入家庭，对整个家庭供电结构没有改进。另外，大多数家用电器内部的整流模块将交流电转换为直流电使用，存在转化损耗大、给电网带来谐波污染影响电能质量等多种问题。
实用新型内容
本实用新型实施例中提供一种能源网关、家用电器和直流微电网系统，以解决现有技术中太阳能发电的利用率低、家用电器转化损耗大、会给电网带来谐波污染，从而影响电能质量等问题。
为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种能源网关，包括：直流输入端，用于与外部的太阳能发电装置的直流输出端连接；能源网关还包括用于向外部的直流用电器供电的第一直流输出端和/或第二直流输出端，第一直流输出端直接与直流输入端连接，第二直流输出端通过直流变压装置与直流输入端连接。
作为优选，能源网关还包括市电输入端和第一DC/AC逆变器，市电输入端通过第一DC/AC逆变器与直流输入端连接。
作为优选，能源网关还包括用于向外部的交流用电器供电的交流输出端和第二DC/AC逆变器，直流输入端通过第二DC/AC逆变器与交流输出端连接。
本实用新型还提供了一种家用电器，包括上述的能源网关。
作为优选，家用电器为光伏直驱变频空调。
本实用新型还提供了一种直流微电网系统，包括：太阳能发电装置、负载、以及上述的能源网关，太阳能发电装置通过能源网关与负载连接。
本实用新型还提供了一种直流微电网系统，包括：太阳能发电装置、负载、以及上述的家用电器，太阳能发电装置通过家用电器与负载连接。
本实用新型可以省去并网逆变器，减少设备投入和电能转换环节，提高新能源光伏发电的利用效率。进一步地，由于家用电器直接采用直流供电，可去除内部整流模块，从而减少了设备投入和电能转换损耗、消除家用电器给电网带来谐波污染影响电能质量等多种问题。
附图说明
图1是现有技术中的家庭微电网系统的结构示意图；
图2是本实用新型中的直流微电网系统的结构示意图。
附图标记说明：1、直流输入端；2、太阳能发电装置；3、直流微电网系统；4、直流用电器；5、直流变压装置；6、市电输入端；7、第一DC/AC逆变器；8、交流用电器；9、交流输出端；10、第二DC/AC逆变器；11、光伏直驱变频空调；12、家庭用电系统；13、市电电网。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
目前，大多数家用电器(包括变频电器)都可以采用直流供电，其内部含有整流模块，将交流电整流为直流后使用。光伏组件所发电为直流电，典型家庭微电网系统中的光伏组件将所发直流电先转换为交流电，再接入家庭供电系统。这样，会经过多次转换，电能损耗大、利用率低，若将光伏发电直接接入家用电器设备使用，将会减少电能转换损耗和设备投入。
请参考图2，本实用新型提供了一种能源网关，特别是一种家庭能源网关，包括：直流输入端1，用于与外部的太阳能发电装置2的直流输出端连接；能源网关还包括用于向外部的直流用电器4供电的第一直流输出端和/或第二直流输出端，第一直流输出端直接与直流输入端1连接，第二直流输出端通过直流变压装置5与直流输入端1连接。例如，太阳能发电装置2可以为光伏组件等。优选地，直流变压装置5为DC/DC变流器。
由于采用了上述技术方案，本实用新型可以将太阳能发电装置2所发的直流电，直接提供给光伏直驱家用电器。例如，如果第一直流输出端的电压范围在直流用电器的承压范围内，那么可直接将直流用电器连接至第一直流输出端；否则将直流用电器连接至与直流变压装置5连接的第二直流输出端。因此，相对于现有技术中的家庭微电网系统来说，本实用新型可以省去并网逆变器，减少设备投入和电能转换环节，提高新能源光伏发电的利用效率。
进一步地，由于家用电器直接采用直流供电，可去除内部整流模块，从而减少了设备投入和电能转换损耗、消除家用电器给电网带来谐波污染影响电能质量等多种问题。
优选地，能源网关还包括市电输入端6和第一DC/AC逆变器7，市电输入端6通过第一DC/AC逆变器7与直流输入端1连接。这样，可将家用电器作为能源网关，此时，能源网关优先使用太阳能发电装置2所发电能供给家庭电器使用，当太阳能发电装置2提供的电能不够时，由电网市电补充，如果太阳能发电装置2有富余，则并入电网，从而优化了整个家庭供电系统。
优选地，能源网关还包括用于向外部的交流用电器8供电的交流输出端9和第二DC/AC逆变器10，直流输入端1通过第二DC/AC逆变器10与交流输出端9连接。
请参考图2，本实用新型还提供了一种家用电器，包括上述的能源网关。优选地，家用电器为光伏直驱变频空调11。将家用电器，例如光伏直驱变频空调11作为能源网关，可优先使用光伏新能源所发电能供给家庭电器供电，当电能不够时由电网市电补充，当电能多余时则并入电网。
本实用新型还提供了一种直流微电网系统，包括：太阳能发电装置2、负载、以及上述的能源网关，太阳能发电装置2通过能源网关与负载连接。
由于采用了上述技术，直流微电网系统3对于家用电器接入具有兼容性，对于传统交流供电的家用电器可通过第二DC/AC逆变器接入能源网关。对于直流家用电器来说，可根据其承受电压范围与能源网关输出的直流电压的匹配来确定接入方式，例如，如果直流用电器其承受电压范围在能源网关的第一直流输出端的电压范围内，内可直接接入第一直流输出端；如果直流用电器其承受电压范围不在第一直流输出端的电压范围内，可接至第二直流输出端。
请参考图2，本实用新型还提供了一种直流微电网系统，包括：太阳能发电装置2、负载、以及上述的家用电器，太阳能发电装置2通过家用电器与负载连接。
采用家用电器作为能源网关，可构建家庭直流微电网系统3，这样，可优先直接利用光伏发电，从而优化家庭供电结构，减少新能源发电及使用过程中的电能中间转换环节，从而减少供电的电能损耗。另外，当家用电器采用直流供电时，可省去内部的整流模块，从而减少设备投入和电能转换损耗、消除家用电器给电网带来谐波污染影响电能质量等多种问题。
本实用新型中的直流微电网系统将家用电器，例如光伏直驱变频空调作为能源网关，保证了家庭供电系统能量平衡，匹配的光伏组件则可直接接入光伏直驱变频空调的直流侧，同时，光伏直驱变频空调的直流侧直接与家庭直流配电主线连接，从而构成直流母线。这样，家庭内的其他家用电器则可接入直流母线，组从而成新能源供电的家庭直流微电网系统。
当然，以上是本实用新型的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种能源网关，其特征在于，包括：直流输入端(1)，用于与外部的太阳能发电装置(2)的直流输出端连接；
所述能源网关还包括用于向外部的直流用电器(4)供电的第一直流输出端和/或第二直流输出端，所述第一直流输出端直接与所述直流输入端(1)连接，所述第二直流输出端通过直流变压装置(5)与所述直流输入端(1)连接。
2.根据权利要求1所述的能源网关，其特征在于，所述能源网关还包括市电输入端(6)和第一DC/AC逆变器(7)，所述市电输入端(6)通过所述第一DC/AC逆变器(7)与所述直流输入端(1)连接。
3.根据权利要求1所述的能源网关，其特征在于，所述能源网关还包括用于向外部的交流用电器(8)供电的交流输出端(9)和第二DC/AC逆变器(10)，所述直流输入端(1)通过所述第二DC/AC逆变器(10)与所述交流输出端(9)连接。
4.一种家用电器，其特征在于，包括权利要求1至3中任一项所述的能源网关。
5.根据权利要求4所述的家用电器，其特征在于，所述家用电器为光伏直驱变频空调。
6.一种直流微电网系统，其特征在于，包括：太阳能发电装置(2)、负载、以及权利要求1至3中任一项所述的能源网关，所述太阳能发电装置(2)通过所述能源网关与所述负载连接。
7.一种直流微电网系统，其特征在于，包括：太阳能发电装置(2)、负载、以及权利要求4或5所述的家用电器，所述太阳能发电装置(2)通过所述家用电器与所述负载连接。
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