CN206742867U - 一种家用智能储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种家用智能储能系统，属于家用储能技术领域。本实用新型的家用智能储能系统，包括与电网相连的负载系统，与负载系统相连并用来向负载系统供电的储能系统，与储能系统和负载系统相连的环境监测系统，还包括与储能系统和负载系统相连并用来对储能系统和负载系统的运行参数进行采集的检测系统，还包括与储能系统、负载系统、环境监测系统、检测系统相连的信息服务系统，信息服务系统包括云服务器和中央控制系统。本实用新型的储能系统的中央控制系统能够通过控制充电开关和放电开关来实现储能系统以多种不同的方式接入电路。

Description

一种家用智能储能系统

技术领域

本实用新型涉及一种家用智能储能系统，属于家用储能技术领域。

背景技术

随着用电需求及输电方式的多样化，电网调峰技术成为了用电领域的一种重要技术。能够减少碳排放，满足人们生活对电力的需求，加大可再生能源的利用。现有技术的油、煤发电，造价高，污染环境，起停时间长，不能及时用于电网调峰。水电储能电站用于调峰，可供使用的资源有限。铅酸蓄电池由于有铅污染，其电池容量低、寿命短，不宜用作新能源调峰系统使用。锂离子电池以其质量比能量密度高和体积比能量密度高、环境友好及其使用寿命长等优点而成为家用调峰储能领域的首选。

公开号为CN105138053A的发明专利公开了一种储能系统，包含依次串联的开关柜、变压器、配电柜、变流器、断路器和电池组，与电池组相连的电池组管理系统和动环监测系统，动环检测系统包含处理器、执行单元和监测所述储能系统环境参数的环境参数监测单元，环境参数监测单元与处理器相连，执行单元与处理器相连，用于响应处理器的指令进行工作，并指示所述环境参数符合异常条件，环境监测单元包括温度传感器、湿度传感器和烟雾传感器；

上述储能系统仅使用电池组进行储能，电池组的自放电较低，能够满足长时间储能的要求，但是电池组一般充放电效率较低，充电时间较长，无法满足电网电压随时变化的使用需求，而且电池组的大电流放电性能较差。

实用新型内容

本实用新型提供一种家用智能储能系统，以解决现有技术中储能系统无法兼顾长时间储能和进行快速充电、大电流放电的问题。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种家用智能储能系统，包括与电网相连的负载系统，与负载系统相连并用来向负载系统供电的储能系统，与储能系统和负载系统相连的环境监测系统，其特征在于，还包括与储能系统和负载系统相连并用来对储能系统和负载系统的运行参数进行采集的检测系统，还包括与储能系统、负载系统、环境监测系统、检测系统相连的信息服务系统，信息服务系统包括云服务器和中央控制系统；

所述储能系统包括并联设置的钛酸锂电池模块和超级电容器模块，储能系统与电网相连的一端设置有充电开关，储能系统与负载系统相连的一端设置有放电开关，充电开关包括与钛酸锂电池模块串联的钛酸锂电池模块开关以及与超级电容器模块串联的超级电容器模块开关，所述钛酸锂电池模块开关、超级电容器模块开关及放电开关均与中央控制系统相连。

所述负载系统还包括用来与电网相连的变压器以及与变压器串联的变压器开关，变压器开关与所述中央控制系统相连。

负载系统还包括设置在变压器开关与变压器之间的滤波器。

储能系统与电网相连的一端设置有整流器，整流器上设置有电网电压传感器，电网电压传感器与中央控制系统相连。

检测系统包括与储能系统相连的储能检测装置以及与负载系统相连的负载检测装置，储能检测装置及负载检测装置均与信息服务系统相连，储能检测装置包括电压传感器、电流传感器、温度传感器，负载检测装置包括负载电压传感器、负载电流传感器、负载温度传感器。

所述信息服务系统还包括用来与移动终端通信的无线模块。

所述负载系统还包括用来对对应的负载单元进行红外控制的终端控制器。

本实用新型的储能系统包括并联设置的钛酸锂电池模块和超级电容器模块，储能系统与电网相连的一端设置有充电开关，储能系统与负载系统相连的一端设置有放电开关。中央控制系统能够通过控制充电开关和放电开关来实现储能系统以多种不同的方式接入电路。根据电网处于用电高峰时段、低谷时段或者平缓时段来控制储能系统和负载系统分别进入“谷时段、充电、离峰供电（负载由电网供电）”、“谷时段、充电、离峰供电”、“平时段、充电、离峰供电”、“平时段、不充电、离峰供电”、“峰时段、高峰供电”五种模式。

检测系统实时检测负载系统的电压、电流及其用电情况，以及外电网的电压变化情况，并将信息传递给与信息服务系统进行储存、处理、分析，并将信息传递给控制系统。

中央控制系统也可以实时根据电网电压来控制储能系统和负载系统，当市电电压小于等于设定的过低电压值时，中央控制系统根据控制储能系统放电，此时负载由市电和储能系统共同供电；当市电电压大于过低电压值且小于过高电压值时，中央控制系统控制电网对电池组充电，此时负载由市电供电。

本实用新型的储能系统还包括变压器，当市电电压大于等于过高电压值时，中央控制系统控制变压器对市电输出电压进行降压，此时负载由市电供电。

本实用新型的储能系统用电低谷时期或其他需要储存电能的时期将电能暂时储存起来，在用电高峰时期或其他需要的时间释放出来，让用户有选择地从电网获取电能，解决了电能供需不平衡的问题，作为电网的有效补充，起到了削峰填谷的作用；另外，用户可以在电价较低时储存电能，在电价较高时通过逆变对负载部分或全部供电，有效减少了用电成本。

附图说明

图1为本实用新型的家用智能储能系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更容易理解，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型的家用智能储能系统包括储能系统、负载系统、检测系统、环境监测系统、信息服务系统。

信息服务系统包括连接在一起的云计算中心和中央控制系统，云计算中心为云服务器，与储能系统、负载系统、检测系统和环境监测系统均相连，用以收集这些子系统的数据和信息，并向这些子系统发出控制指令。

云服务器包括相互连接的信息储存模块、处理分析模块、无线模块，信息储存模块能够对采集到的信息进行储存，处理分析模块能够对采集到的信息进行处理，以使采集到的原始数据转换为可以识别和传输的数据，保证在这些数据被传输到客户移动终端上时能够正确地被显示为合适的格式，还能够对采集到的数据信息进行分析，并与事先设置的各参数的设定数值范围进行比对，以确定采集到的数据信息是否处于设定范围内，并能够在采集到数据信息超出设定范围时，发出相应的指令到无线模块和中央控制系统，以便对储能系统和负载系统进行相应的控制。

无线模块能够将信息发送至客户的移动终端，也能够接收移动终端发出的指令信息，并根据指令通过控制模块对储能系统和负载系统进行控制

中央控制系统包括控制模块，控制模块包括控制器。

储能系统包括储能器件模块及用来把电网中的交流电转换为直流电以给储能器件模块充电的整流器。储能器件模块包括并联设置的钛酸锂电池模块和超级电容器模块。具体的，钛酸锂电池模块由五组钛酸锂电池组并联构成，每一组钛酸锂电池组的输出电压为48V，容量为100A。超级电容器模块由五组超级电容器组构成，每一组超级电容器组的输出电压也为48V。储能系统器件模块两端分别设置有充电开关和放电开关。充电开关设置在储能系统器件模块与整流器之间。放电开关设置在储能器件模块与负载系统之间。充电开关包括设置在钛酸锂电池模块与整流器之间的钛酸锂电池模块开关以及设置在超级电容器模块和整流器之间的超级电容器模块开关。储能器件模块上还设置有负载连接端，负载连接端上连接有逆变器，以将储能器件模块中的直流电逆变为交流电，供负载使用。

储能器件模块上还设置有电池管理系统（BMS），电池管理系统用来对钛酸锂电池和超级电容器的电压、电流、内阻进行监测，以采集相应的电压、电流、内阻等信息。

负载系统包括作为负载单元的家用电器，如空调、电热水器、电饭煲等。还包括设置在负载和电网之间的负载输入开关，负载输入开关与中央控制系统中的控制模块相连，以控制负载与电网的连接和断开。负载系统还包括设置在负载与电网之间的变压器，变压器与负载输入开关并联。变压器上设置有变压器开关，变压器开关与控制模块相连，在电网电压正常时，变压器开关断开，变压器不连入电路。

负载系统还包括一个家庭控制终端器，该控制终端器能够对所有家用电器进行红外控制，并且移动终端可以通过远程控制技术，通过控制模块控制和管理家电设备，只需要一个终端控制器就可以满足一切红外家电设备的控制。

中央控制系统中的控制模块包括用来控制钛酸锂电池模块开关和超级电容开关的开关控制器，钛酸锂电池模块开关和超级电容器开关均与开关控制器相连，在开关控制器接到相应指令后，能够控制钛酸锂电池模块开关和超级电容器开关进行开和关，以将钛酸锂电池模块和/或超级电容器模块连入电路中，实现电网对钛酸锂电池模块或超级电容器模块的单独充电或者同时充电，或者钛酸锂电池模块或超级电容器模块单独或者同时向负载供电。用户也可以通过移动终端向云服务器发送指令，由云服务器通过控制模块控制钛酸锂电池模块和超级电容器模块的连接状态。

在整流器的输入端设置有电网电压传感器，在钛酸锂电池模块上设置有钛酸锂电池模块电压传感器，超级电容器模块上设置有超级电容器电压传感器，这些电压传感器均与云服务器及中央控制系统中的控制器相连。当电压传感器检测到的电网的电压处于设定范围内时，控制器控制储能模块上的放电开关断开，同时将电网与负载系统之间的负载输入开关闭合，使电网为负载系统供电而储能模块与负载系统断开。同时，控制器模块闭合钛酸锂电池模块开关和超级电容器开关，使储能系统与整流器相连并为储能系统充电。具体的，控制器先控制超级电容器开关闭合，钛酸锂电池模块开关断开，电网仅为超级电容器模块充电，在超级电容器充满电后，超级电容器电压传感器检测到超级电容器的电压达到设定值，此时，控制模块控制超级电容器开关断开，钛酸锂电池模块开关闭合，使电网仅为钛酸锂电池模块充电。

当电网电压传感器检测到电网的电压低于设定值时，控制模块控制储能系统上的放电开关闭合，储能系统与负载系统相连，同时控制模块控制电网与负载系统之间的负载输入开关断开。此时仅由储能系统对负载进行供电。

当电压传感器检测到的电网的电压高于设定值时，控制模块控制负载输入开关断开，变压器开关闭合，使变压器连入电路，将电网中的电流变压优化后再送入负载系统。以避免电网中的电压波动对负载造成损坏。变压器与变压器开关之间还连接有滤波器，以对电网中的不同频率的电流进行过滤。

检测系统包括设置在储能系统上的储能检测装置及设置在负载上的负载检测装置。储能检测装置包括用来对钛酸锂电池和超级电容器进行检测的电压传感器、电流传感器、温度传感器，以采集相应的电压、电流、温度等信息。在实际应用时，检测系统的电压传感器和电流传感器可以和电池管理系统共用。负载检测装置包括对负载单元的电压、电流、温度进行检测的负载电压传感器、负载电流传感器、负载温度传感器。这些传感器均与云服务器相连。

检测系统与云服务器相连，并能够将采集到的信息传输至云服务器。云服务器能够对上述信息进行收集、处理、分析，并将收集到的信息或者处理后的信息通过无线模块向移动终端发送。移动终端可以显示这些信息，也可以根据这些信息，由移动终端发送指令到云服务器，云服务器根据这些指令通过控制模块对钛酸锂电池模块、超级电容器模块或者负载系统进行控制。当检测系统检测到储能系统的电压、电流或者内阻低于设定值时，控制模块控制储能系统的放电开关断开，使储能系统与负载系统断开。当检测系统检测到负载的电压、电流或者温度炒股设定值时，控制模块控制负载开关断开将负载关闭，并通过无线模块发送警报信息到移动终端，提醒用户对相应的设备进行检修。

环境监测系统包括分别设置在储能系统上和负载系统上的储能环境监测装置和负载环境监测装置，储能环境监测装置和负载环境监测装置均与云服务器相连。环境监测装置包括温度监测传感器、湿度监测传感器、烟气监测传感器。当环境监测系统监测到的温度或者烟雾浓度超过设定值时，云服务器通过无线模块向移动终端发出警报，同时云服务器根据接收到的温度或者烟气浓度数据由控制模块控制储能系统或者负载单元的开关断开，以避免可能出现的短路或者火灾导致更严重的后果。另外，当温度信息超出设定范围后，控制模块能够控制空调进行开关或者调节温度。当湿度超过设定数值后，控制模块也能够控制空调进行除湿。当有害气体如甲烷、煤气或者一氧化碳浓度超过设定值后，控制模块能够控制空调进行通风换气等。同时通过无线模块将有害气体浓度数值发送至移动终端，提醒用户关注环境安全。

移动终端为现有技术中的手机等设备，一般采用现在主流的 Android 和 IOS手机系统，并开发设置有对应的安卓和苹果客户端软件，用户安装相应软件之后，可便捷的对家庭中环境、设备进行监控。

在本实用新型的家用智能储能系统的另一实施例中，中央控制系统还包括时间控制模块，可以根据设定时间对储能系统和负载系统进行控制，由云服务器收集到的电网电压变化信息处理分析后，得到的电压变化的时间规律，由中央控制系统按照时间对储能系统和负载系统进行控制。也可以人工设定时间进行控制。

在本实用新型的家用智能储能系统的另一实施例中，钛酸锂电池模块和超级电容模块上不设置开关，钛酸锂电池模块和超级电容模块直接连入电路中。或者仅在钛酸锂电池模块上设置开关。

在本实用新型的家用智能储能系统的另一实施例中，负载系统上不设置变压器及变压器开关。

在本实用新型的家用智能储能系统的另一实施例中，滤波器、无线模块、终端控制器中的任意一个或者几个都可以不设置。

在本实用新型的家用智能储能系统的另一实施例中，钛酸锂电池模块和超级电容器模块中的电池和电容器的数量及规格可以根据实际需求进行选择。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种家用智能储能系统，包括与电网相连的负载系统，与负载系统相连并用来向负载系统供电的储能系统，与储能系统和负载系统相连的环境监测系统，其特征在于，还包括与储能系统和负载系统相连并用来对储能系统和负载系统的运行参数进行采集的检测系统，还包括与储能系统、负载系统、环境监测系统、检测系统相连的信息服务系统，信息服务系统包括云服务器和中央控制系统；

所述储能系统包括并联设置的钛酸锂电池模块和超级电容器模块，储能系统与电网相连的一端设置有充电开关，储能系统与负载系统相连的一端设置有放电开关，充电开关包括与钛酸锂电池模块串联的钛酸锂电池模块开关以及与超级电容器模块串联的超级电容器模块开关，所述钛酸锂电池模块开关、超级电容器模块开关及放电开关均与中央控制系统相连。

2.如权利要求1所述的家用智能储能系统，其特征在于，所述负载系统还包括用来与电网相连的变压器以及与变压器串联的变压器开关，变压器开关与所述中央控制系统相连。

3.如权利要求2所述的家用智能储能系统，其特征在于，所述负载系统还包括设置在变压器开关与变压器之间的滤波器。

4.如权利要求1所述的家用智能储能系统，其特征在于，储能系统与电网相连的一端设置有整流器，整流器上设置有用来检测电网电压的电网电压传感器，电网电压传感器与中央控制系统相连。

5.如权利要求1所述的家用智能储能系统，其特征在于，所述检测系统包括与储能系统相连的储能检测装置以及与负载系统相连的负载检测装置，储能检测装置及负载检测装置均与信息服务系统相连，储能检测装置包括电压传感器、电流传感器、温度传感器，负载检测装置包括负载电压传感器、负载电流传感器、负载温度传感器。

6.如权利要求1所述的家用智能储能系统，其特征在于，所述信息服务系统还包括用来与移动终端通信的无线模块。

7.如权利要求1-6任一项所述的家用智能储能系统，其特征在于，所述负载系统还包括用来对对应的负载单元进行红外控制的终端控制器。