CN214756142U - 家用太阳能发电存储管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了家用太阳能发电存储管理系统，太阳能模块、风能模块通过自适应充电模块与储能模组电连接，储能模组还电连接有能变压的双向逆变电源模块，双向逆变电源模块能将市电电网的电能转成合适电压输入给储能模组，双向逆变电源模块还将储能模组储存的电能进行转换供家用电器设备使用，双向逆变电源模块还能让家用电器设备直接使用市电电网的电能。本申请的储能管理系统采用主储能模块和备用储能模块的组合，能够大幅增加系统的稳定性，并能很好的满足动力锂电池二次回收利用的场景；同时能有效延缓老化，提升电池使用寿命，降低使用成本。

Description

家用太阳能发电存储管理系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能发电领域，具体涉及家用太阳能发电存储管理系统。

背景技术

全球的气候环境日益恶化，人们对清洁能源的意识及需求越来越强烈。太阳能资源作为一种清洁能源，合理使用能够有效减少碳排放，能加快实现碳中和的进度。同时太阳能发电技术日趋成熟，发电效率越来越高，而且政府也出台了相关的政策鼓励安装使用太阳能设备。

现有光伏发电系统中太阳能板寿命较长，能达到20年以上，而储能电池部分则寿命较短，一般只有5年左右，而更换储能电池成本较高。同时由于新能源汽车的快速发展，动力电池的需求量也与日俱增，而动力电池的寿命一般只有3年左右，对动力电池如何二次合理使用的需求也越来越大。当动力电池性能下降后一般还能作为储能电池进行二次使用(如果直接遗弃会对环境造成严重影响；直接回收其中的锂、钴、铜、铝等金属，分离成本较高)；二次使用前需要对电池进行检测，并根据性能状况进行拆装；即使是符合条件的动力电池在二次利用过程中，对电池管理系统的要求也更高。

目前市面上最接近本实用新型的产品具有太阳能自充电、太阳能最大功率追踪，家庭离网供电，通过人机交互设备手动控制产品的工作模式，采用单一的阈值控制容易大幅降低储能电池的使用寿命。现有的太阳能系统无法根据日常天气变化、日常用电高峰、突发自然灾害等情况智能调配太阳能对蓄储能电池的充电量，无法有效延长储能电池使用寿命，也不适合用于动力电池的二次利用。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型旨在提供一种能合理利用太阳能、并能降低用电成本的家用太阳能发电存储管理系统。

为实现该技术目的，本实用新型的方案是：家用太阳能发电存储管理系统，包括太阳能模块、风能模块和储能模组；

所述太阳能模块、风能模块通过自适应充电模块与储能模组电连接，所述储能模组还电连接有能变压的双向逆变电源模块，所述双向逆变电源模块能将市电电网的电能转成合适电压输入给储能模组，所述双向逆变电源模块还将储能模组储存的电能进行转换供家用电器设备使用，所述双向逆变电源模块还能让家用电器设备直接使用市电电网的电能；

所述储能模块还电连接有用于获取主储能模块和备用储能模块信息状态的控制器，所述控制器通过通讯模块与云端服务器通讯连接；

所述储能模组包括主储能模块和备用储能模块，主储能模块和备用储能模块之间为并联状态，控制器能对主储能模块和备用储能模块的工作状态进行切换，所述控制器还分别与自适应充电模块和双向逆变电源模块电连接。

作为优选，所述控制器还电连接有显示面板，所述显示面板上设置有工作状态灯、控制按钮和剩余能量指示灯。

作为优选，所述储能模块内还设置有用于检测电池状态的温度传感器、电压计和电流计。

作为优选，所述主储能模块为铅酸电池组，所述备用储能模块为二次回收利用的动力锂电池组。

作为优选，所述备用储能模块电池容量为主储能模块电池容量的30-80％。

本实用新型的有益效果，本申请的储能管理系统采用主储能模块和备用储能模块的组合，能够大幅增加系统的稳定性，并能很好的满足动力锂电池二次回收利用的场景；同时能有效延缓老化，提升电池使用寿命，降低使用成本；同时本申请的储能管理系统能够配合电网，在电网高峰时，主动为家用电器供电，降低电网压力，同时也降低了用电成本，一举多得。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为电池剩余容量对应电池寿命的曲线图；

图3为电网压力的曲线图；

图4为家用电器各时段的功率曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1-4所示，本实用新型所述的具体实施例为家用太阳能发电存储管理系统，包括太阳能模块、风能模块和储能模组；太阳能模块能吸收太阳光转换成电能，风能模块能将风能转换成电能的；

所述太阳能模块、风能模块通过自适应充电模块与储能模组电连接，所述储能模组还电连接有能变压的双向逆变电源模块，所述双向逆变电源模块能将市电电网的电能转成合适电压输入给储能模组，所述双向逆变电源模块还将储能模组储存的电能进行转换供家用电器设备使用，所述双向逆变电源模块还能让家用电器设备直接使用市电电网的电能；

所述储能模块还电连接有用于获取主储能模块和备用储能模块信息状态的控制器，所述控制器通过通讯模块与云端服务器通讯连接；

所述储能模组包括主储能模块和备用储能模块，主储能模块和备用储能模块之间为并联状态，控制器能对主储能模块和备用储能模块的工作状态进行切换，所述控制器还分别与自适应充电模块和双向逆变电源模块电连接。当清洁能源模组工作时且输出功率大于阈值，清洁能源模组优先为主储能模块进行充电，此时主储能模块不对外供电，直至主储能模块存储电能达到最高值则停止充电；

为了方便使用者获知系统的工作状态和剩余电能，所述控制器还电连接有显示面板，所述显示面板上设置有工作状态灯、控制按钮和剩余能量指示灯。

为了更好的监控电池的健康状况，所述储能模块内还设置有用于检测电池状态的温度传感器、电压计和电流计。

为了提升储能模组的稳定性和降低使用成本，所述主储能模块为铅酸电池组，所述备用储能模块为二次回收利用的动力锂电池组。所述备用储能模块电池容量为主储能模块电池容量的30-80％。由于采用双储能模块，能够更好的进行控制，当主储能模块进行充电时，其不对外供电，能够保持电池的稳定性同时延长使用寿命。若急需用电则此时让备用储能模块进行供电即可。同时铅酸电池组价格便宜，但是体积大，容量小；而二次回收利用的动力锂电池组，体积小，容量大，成本也能合理有效控制，还能减少污染。采用两种电池组进行配合能大幅提升系统的稳定性。

为了更好地配合峰谷电价，如图3，所述控制器能够通过云端服务器获取市电网的峰谷曲线图，在用电峰值到来前，控制器检查储能模组的电量，若低于指定值，则通过市电充电至最高值；

在用电峰值到来时，控制按照市电网的峰谷曲线图在峰谷的区间段优先为家用电器进行供电。图3为市电电网用电24小时的峰谷曲线图，为缓解市电电网的用电压力，控制器将储能模组对外放电时间段设置成了3种优先级模式。在储能模组的电力足够充足，仅为一户供电时，例如:第1优先级为控制器在电网用电高峰用电时段控制储能模组通过双向逆变电源模块对家用电器设备供电，即工作时间为14:00-22:00，第2优先级为控制器在电网用电正常时段控制储能模组通过双向逆变电源模块对家用电器设备供电，即工作时间为08:00-14:00及22:00-24:00，第3优先级为控制器在电网用电低谷时段控制储能模组通过双向逆变电源模块对家用电器设备供电，即工作时间为00:00-08:00。储能模组通过双向逆变电源模块对家用电器设备可供电的工作时间为00:00-t1，t2-24:00。控制器按照交集计算方式A∩B＝{x|x∈A,且x∈B}，第1优先级工作时间调整为14:00-22:00和00:00-t1，t2-24:00交集，即t2:00-22:00，第2优先级工作时间调整为08:00-14:00，22:00-24:00和00:00-t1，t2-24:00交集，即22:00-24:00，第3优先级工作时间调整为00:00-08:00和00:00-t1，t2-24:00交集，即00:00-t1。当储能模组为多户供电，电能不足矣支撑所有用电器时，则优先为电网峰值的的基础用电器(电灯、风扇等低功率高频必须电器供电)

如图4，家用电器设备按功率、数量、使用频率和使用时间分为至少三个优先级，当用电峰值到来后，控制器优先满足第一优先级的家用电器设备供电，并提醒用户在高峰期减少大功率设备用电；当用电峰值过去后趋向平缓时，若储能模组的电能高于预设值，则储能设备为所有家用电器供电直至低于最低值。因用户家用电器设备使用的功率大小、数量、使用频率、使用时间的差异，存储系统的控制器可以通过双向逆变电源模块工作在状态1模式下实时监测家用电器设备24小时的实时使用功率情况。家用电器设备使用时总功率小于双向逆变电源模块额定功率为状态1，家用电器设备使用时总功率大于于双向逆变电源模块额定功率为状态0。控制器控制在第1优先级开始，依次和家用电器设备使用时总功率状态进行与运算(0&0＝0；0&1＝0；1&0＝0；1&1＝1)，当第1优先级工作时间段内计算结果为1，电池组对外放电时间段执行的指令即为第1优先级时间段，当第1优先级工作时间段内计算结果为0，需进行第2优先级计算，当第2优先级工作时间段内计算结果为1，电池组对外放电时间段执行的指令即为第2优先级时间段，当第2优先级工作时间段内计算结果为0，需进行第3优先级计算，当第3优先级工作时间段内计算结果为1，电池组对外放电时间段执行的指令即为第3优先级时间段。

当收到异常天气预警时，如遇地震、台风、泥石流、洪水等自然灾害时，市电电力存在供应中断、交通及通信受阻可能时，存储系统会计算次日的总发电量，并提前将最大值提升至最高，通过市电补充未通过清洁能源充满的部分，以保障在断电时能够提供应急电力，同时限制为大功率电器供电。同时控制器会提前将储能模组的位置和性能数据上传至云端服务器，如果救灾抢险人员或政府单位急需临时供电，可以通过云端服务器下载该区域的可供应的电力清单，包括产品注册使用时的联系人姓名、联系电话以及通信中断前上传的地址定位信息及实时电量信息。有了这份清单后，救灾抢险人员或政府单位可以联系到产品的拥有者进行征用或租借，满足应急使用。

本申请的储能管理系统采用主储能模块和备用储能模块的组合，能够大幅增加系统的稳定性，并能很好的满足动力锂电池二次回收利用的场景，系统能在主储能模块和备用储能模块之间智能切换，保障主储能模块和备用储能模块充电时不对外供电，进一步提升稳定性和电池寿命；同时本系统能让电池尽可能维持在合理的能量区间，能有效延缓老化，提升电池使用寿命，降低使用成本；同时本申请的储能管理系统能够配合电网，在电网高峰时，主动为家用电器供电，降低电网压力，同时也降低了用电成本，一举多得。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.家用太阳能发电存储管理系统，其特征在于：包括太阳能模块、风能模块和储能模组；

所述太阳能模块、风能模块通过自适应充电模块与储能模组电连接，所述储能模组还电连接有能变压的双向逆变电源模块，所述双向逆变电源模块能将市电电网的电能转成合适电压输入给储能模组，所述双向逆变电源模块还将储能模组储存的电能进行转换供家用电器设备使用，所述双向逆变电源模块还能让家用电器设备直接使用市电电网的电能；

所述储能模组还电连接有用于获取主储能模块和备用储能模块信息状态的控制器，所述控制器通过通讯模块与云端服务器通讯连接；

所述储能模组包括主储能模块和备用储能模块，主储能模块和备用储能模块之间为并联状态，控制器能对主储能模块和备用储能模块的工作状态进行切换，所述控制器还分别与自适应充电模块和双向逆变电源模块电连接。

2.根据权利要求1所述的家用太阳能发电存储管理系统，其特征在于：所述控制器还电连接有显示面板，所述显示面板上设置有工作状态灯、控制按钮和剩余能量指示灯。

3.根据权利要求1所述的家用太阳能发电存储管理系统，其特征在于：所述储能模块内还设置有用于检测电池状态的温度传感器、电压计和电流计。

4.根据权利要求1所述的家用太阳能发电存储管理系统，其特征在于：所述主储能模块为铅酸电池组，所述备用储能模块为二次回收利用的动力锂电池组。

5.根据权利要求4所述的家用太阳能发电存储管理系统，其特征在于：所述备用储能模块电池容量为主储能模块电池容量的30-80％。

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