CN206422586U - 一种家庭能量管理系统的智能调度设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种家庭能量管理系统的智能调度设备，包括家庭能量管理系统控制器、光伏发电系统、开关、储能设备、智能电表、电力供应商、家用负载，其中家庭能量管理系统控制器与各个单元分别连接，智能电表一端连接电力供应商，另一端通过户内变电箱和家用负载相连，光伏发电系统、储能设备将实时状态反馈给家庭能量管理系统控制器，家庭能量管理系统控制器根据实时反馈信息和用户预先输入偏好，对家用电器工作及分布式储能设备充放电进行集中控制和管理，该装置将家庭用户、电网、光伏系统和储能设备有机联系起来，实现了能量的流动。

Description

一种家庭能量管理系统的智能调度设备

技术领域

本实用新型涉及一种家庭能量管理系统的智能调度设备。

背景技术

21世纪以来，依托科技的发展、经济水平的提升，人民的生活水平越来越高，生活需求也越来越广泛。伴随着大量电子设备的广泛使用，家庭中的能源消费出现急剧的增加，近年来我国的家庭用户用电总量增加迅速，每年增加量达数百亿千瓦时。国家致力于建设的“资源节约型”还处于初始阶段，在能耗的有效利用和减少无故浪费上，还主要依赖大家主观形成的良好习惯。减少能耗，特别是家庭减能近来己逐渐成为应对能源危机和全球变暖问题的一个重要解决途径。

在电力公司，电网与家庭用户的信息交换愈加的频繁，用户对供给稳定和使用体验的要求越来越高，分布式光伏发电等新型清洁能源和储能设备在家庭中的逐渐部署，配电网在用户侧的重要组成部分——家庭能量管理系统也应运而生。

在家庭能量优化方面，前人曾尝试过是把分布式发电、储能装置以及负荷通过控制系统协调控制，形成单一可控单元，直接接在用户侧，并采用灵活的网络结构，构建以PV发电为主的分布式发电系统、主动配电负荷和储能设备的微电网架构，运用智能化技术手段协调三者之间的运行,既可以实现与外部电网并网运行，也可以实现孤立运行。虽然能够实现自我控制、保护和管理,为负载提供多种能源形式的可靠供给,但是由于家庭负载与系统容量的不匹配性,PV发电所发电量在储能电池满电量的情况下，无法被负载完全消化，最终会造成一定程度的电量损失，或者在PV发电所发电量不足时，不能保证负载的稳定供电。也即，传统家庭能量优化不能够针对家庭的负载情况来控制PV发电系统，同样，也不能根据PV发电系统的发电状态控制家庭负载,最终导致系统的运行效率和经济效益较低。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种家庭能量管理系统的智能调度设备，用于解决现有技术中家庭能量管理存在家庭负载与系统容量的不匹配性导致电量损失或无法稳定供电的技术问题。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种家庭能量管理系统的智能调度设备，其特征在于：包括家庭能量管理系统控制器、光伏发电系统、储能设备、开关和双向电表；

所述家庭能量管理系统控制器包括分布式发电控制器和家庭负载控制器；

所述家庭负载控制器与家庭负载连接，家庭负载控制器实时获取家庭负载的负荷信息并反馈给家庭能量管理系统控制器，家庭能量管理系统控制器向家庭负载控制器发送负载控制信号，家庭负载控制器按照上述负载控制信号对所连接的家庭负载的运行状态进行控制；

所述家庭负载的能量输入端依次通过户内变电箱、双向电表后同时连接至电力供应商和光伏发电系统；所述光伏发电系统包括光伏电源和光伏逆变器；所述光伏电源的输出端与光伏逆变器的能量输入端连接，所述光伏逆变器的能量输出端一方面连接至储能设备的能量输入端、一方面通过开关与双向电表连接；所述储能设备的能量输出端通过上述开关与双向电表连接；

所述分布式发电控制器分别与光伏逆变器的控制端以及储能设备的控制端连接，并实时获取光伏发电系统的输出功率以及储能设备内的电量并反馈给家庭能量管理系统控制器；所述家庭能量管理系统控制器接收分布式发电控制器的反馈信息，向分布式发电控制器发送能源控制信号，所述分布式发电控制器按照上述能源控制信号对所连接的光伏逆变器、储能设备的运行状态进行控制。

进一步的，在本实用新型中，所述储能设备为蓄电池组，所述储能设备的能量输出端设置有逆变器。

进一步的，在本实用新型中，所述开关为刀闸式机械开关或电子开关。

有益效果：

本实用新型提供的一种家庭能量管理系统的智能调度设备通过分布式发电控制器实现对光伏发电系统以及储能设备的控制，通过家庭负荷控制器实现对家庭负载的信号采集和状态控制；这样能够根据家庭负载的用电状态进而控制光伏发电系统以及储能设备的使用情况，实现了能源的高效管理；同时,当家庭电网系统离网运行时，能够根据光伏发电系统以及储能装置电量,控制家庭负载的使用，从而保证敏感负载的稳定运行，最终实现家庭电网的安全运行。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电路原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。

参照图1所示，为本实用新型提供的一种家庭能量管理系统的智能调度设备的结构示意图。所述一种家庭能量管理系统的智能调度设备包括：光伏电源1简称PV电源，并具体为光伏电池，光伏逆变器2简称PV逆变器、储能设备3并具体选用蓄电池组、开关4、双向电表5、电力供应商6、户内变电箱7、家庭负载8和家庭能量管理系统控制器9。

所述家庭负载8的能量输入端依次通过户内变电箱7、双向电表5后连接至电力供应商6形成家庭用电网络。所述光伏电源1的输出端与光伏逆变器2的能量输入端连接，光伏逆变器2将所述光伏电源1输出的直流电转换成交流电，所述光伏逆变器2的能量输出端一方面连接至储能设备3的能量输入端用于给储能设备充电、一方面通过开关4与双向电表5连接，从而将光伏电源1通过电线接入到家庭用电网络中。

所述储能设备3的能量输出端设置有逆变器将储能设备3的直流电变为交流电后通过上述开关4与双向电表5连接，储能设备3既能够作为电源向家庭负载8进行供电，又可以作为储能装置接收来自光伏电源1的发电进行蓄电。所述双向电表5能够分别计量直接或间接来自光伏电源1并入家庭电网中的输出电量、家庭负载8的下网电量即耗电量,以及光伏电源1反馈入电力供应商6的电量。

本装置通过家庭能量管理系统控制器9，对光伏电源1、储能设备3和家庭负载8的综合控制。具体的，所述家庭能量管理系统控制器9选择松下的AiSEG，其内部包括分布式发电控制器91和家庭负载控制器92，所述分布式发电控制器91分别与光伏逆变器2和储能设备3的控制端连接，直接控制光伏电源1的供电状态以及控制储能设备3是放电、待机还是充电，并实时获取光伏发电系统的发电功率以及储能设备3内的电量并反馈给家庭能量管理系统控制器9；所述家庭负载控制器92与家庭负载8连接，采集家庭负载8的负荷情况并反馈给家庭能量管理系统控制器9，同时直接控制家庭负载8的工作状态。

从能源节约的角度出发，一般用户预期的整体运行状态如下：当并网运行时，尽可能的优先使用光伏电源1和储能设备3输出的电量,若有剩余电量，则反馈进入电力供应商6可产生一定的经济效益；当离网运行时，根据光伏电源1和储能设备3的电量，控制家庭负载8的运行状态，例如：当光伏电源1和储能设备3的电量不足时，允许切断不重要的负载，保证重要敏感负载的正常、可靠供电。在本装置使用前，参照家庭能量管理系统控制器9的设定方法将上述用户需求预先设定好后，则可以按照用户需求进行相应的家庭能量管理。

更为细化的，有的用户考虑电网不同时段的电价不同，可以设定更为细化的用户需求。以一天调度周期为例进行说明，家庭用户对大电网购电价格分为峰、平、谷3个不同的时段，所以依照分时电价所确定的峰时段、平时段和谷时段,将其依次划分为峰时段、平时段和谷时段三种情况。

在峰时段和平时段，考虑到家庭电网系统的经济性，此时，应避免从电力供应商6获取电能。当光伏电源1的输出功率大于家庭负载8需求功率时，查看储能设备3的剩余量的百分比若小于储能设备3容量的最大阈值，在光伏电源1优先满足家庭负载8供电的前提下，同时将多余的电能储存在储能设备3中，若进一步储能设备3电荷量达到最大阈值，则将光伏电源1多余功率馈入电力供应商6。当光伏电源1的输出功率小于家庭负载8需求功率时，计算此时储能设备3可提供的最大电量是否能满足多余的家庭负载8的需求，若能满足则由光伏电源1与储能设备3同时为家庭负载8供电；若储能设备3最大放电功率不能满足剩余家庭负载8的需求，为了提高系统运行的可靠性，则不足的电量部分应由电力供应商6补充。

在谷时段，为了使储能设备3在峰时段和平时段有足够电能,因此,在谷时段时储能设备3没有达到容量上限应尽量对储能设备3充电，部分家庭负载8可由市电提供。出于经济性和稳定性考虑，当家庭电网供能不足而向电网购电时，市电不允许对储能设备3充电。当光伏电源1的输出功率大于家庭负载8的需求时，原则与峰时段和平时段相同,此处不再重复描述。当光伏电源1的输出功率小于家庭负载8的需求，且储能设备3的电荷量小于设定的最小阈值时，则由电力供应商6单独为家庭负载8供电，光伏电源1只为储能设备3充电；若储能设备3的电荷量大于设定的最小阈值，则光伏电源1、储能设备3、电力供应商6共同为家庭负8载提供电能。

参照图2所述，为本实用新型的电路原理示意图。所述储能设备3通过一个逆变器10接入家庭电网系统中，且在每个装置或家庭负载8与电网之间均设置有开关装置，使得出现意外时，各个部分均能够单独脱离家庭电网，进而保证装置及系统的使用安全。

以上所述仅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，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种家庭能量管理系统的智能调度设备，其特征在于：包括家庭能量管理系统控制器(9)、光伏发电系统、储能设备(3)、开关(4)和双向电表(5)；

所述家庭能量管理系统控制器(9)包括分布式发电控制器(91)和家庭负载控制器(92)；

所述家庭负载控制器(92)与家庭负载(8)连接，家庭负载控制器(92)实时获取家庭负载(8)的负荷信息并反馈给家庭能量管理系统控制器(9)，家庭能量管理系统控制器(9)向家庭负载控制器(92)发送负载控制信号，家庭负载控制器(92)按照上述负载控制信号对所连接的家庭负载(8)的运行状态进行控制；

所述家庭负载(8)的能量输入端依次通过户内变电箱(7)、双向电表(5)后同时连接至电力供应商(6)和光伏发电系统；所述光伏发电系统包括光伏电源(1)和光伏逆变器(2)；所述光伏电源(1)的输出端与光伏逆变器(2)的能量输入端连接，所述光伏逆变器(2)的能量输出端一方面连接至储能设备(3)的能量输入端、一方面通过开关(4)与双向电表(5)连接；所述储能设备(3)的能量输出端通过上述开关(4)与双向电表(5)连接；

所述分布式发电控制器(91)分别与光伏逆变器(2)的控制端以及储能设备(3)的控制端连接，并实时获取光伏发电系统的输出功率以及储能设备(3)内的电量并反馈给家庭能量管理系统控制器(9)；所述家庭能量管理系统控制器(9)接收分布式发电控制器(91)的反馈信息，向分布式发电控制器(91)发送能源控制信号，所述分布式发电控制器(91)按照上述能源控制信号对所连接的光伏逆变器(2)、储能设备的运行状态进行控制。

2.根据权利要求1所述的家庭能量管理系统的智能调度设备，其特征在于：所述储能设备(3)为蓄电池组，所述储能设备(3)的能量输出端设置有逆变器(10)。

3.根据权利要求1所述的家庭能量管理系统的智能调度设备，其特征在于：所述开关(4)为刀闸式机械开关或电子开关。

4.根据权利要求1所述的家庭能量管理系统的智能调度设备，其特征在于：所述家庭负载控制器(92)上设置有能耗采集装置。

5.根据权利要求1所述的家庭能量管理系统的智能调度设备，其特征在于：所述光伏逆变器(2)上设置有断路器。