一种用于家庭配电系统的能源路由器技术方案

本发明专利技术涉及一种用于家庭配电系统的能源路由器，其特征在于，该能源路由器包括直流端口、交流端口、第一～第三电能变换模块、第一～第二电能计量模块、第一～第二可控开关、直流总线、交流总线、信息总线、信息监测模块、智能控制模块、信息存储模块和通信模块，智能控制模块通过信息存储模块对各个部件的信息进行存储，智能控制模块通过通信模块与外部装置进行信息交互并实时获取电价信息，智能控制模块还通过信息总线实现对第一～第三电能变换模块、第一～第二电能计量模块、第一～第二可控开关和信息监测模块的智能控制和信息交互，智能控制模块根据获取的实时电价信息及实时统计的电能信息确定家庭配电方式。

Energy router for household power distribution system

The invention relates to a method for router energy distribution system family, which is characterized in that the energy router port, including DC AC port, first to third can transform module, the first to the second electric energy metering module, the first to the second controllable switch, DC bus, bus, bus information exchange, information monitoring module, intelligent control module, information storage module and communication module, intelligent control module to store all the parts of the information through the information storage module, intelligent control module and real-time access to price information through the mutual communication module and external device information, intelligent control module is also the first to third can transform module, the first to the second electric power intelligent control and information interactive measurement module, the first to the second controllable switch and information monitoring module through CAN bus information, Chi The power control module can be used to determine the household power distribution mode according to the real-time electricity price information and real-time statistics.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于家庭配电系统的能源路由器，属于家庭配电系统中的分布式新能源发电及智能用电管理领域。
技术介绍
为解决能源危机和日益加重的环境污染问题，提高能源利用效率和加强可再生能源的利用已经成为未来社会发展的必经之路。一些专家学者提出“两个替代”，即在能源开发上实施清洁替代，以可再生的太阳能和风能等清洁能源替代化石能源，形成清洁能源为主导的新格局；在能源消费上实施电能替代，以电能替代煤炭和石油等化石能源直接消费，提高电能在终端能源中的比重。分布式新能源发电方法可以利用各种可再生能源进行发电供能，能够充分利用各地区丰富的可再生能源，从而向用户提供清洁能源。随着人们环境保护意识提高和分布式新能源发电技术发展，越来越多的分布式新能源发电装置进入到普通家庭用户，如家用太阳能光伏发电装置和家用小型风力发电装置等，都可以方便的接入家庭配电网中与家庭负载、储能装置一起形成一个家庭能源局域网。然而，由于分布式新能源自身的随机性、不确定性和间歇性等特点导致分布式新能源发电不稳定，如太阳能光伏发电装置会受到白天夜晚、光照强度等因素的影响，风力发电装置会受到风速、风向和天气等因素影响，在这些分布式新能源发电装置接入家庭配电网后，会影响家庭配电系统的稳定性和家庭用电质量，对现有的家庭配电系统提出新的挑战。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够提高家庭配电系统稳定性和家庭用电质量的用于家庭配电系统的能源路由器。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种用于家庭配电系统的能源路由器，其特征在于，该能源路由器包括直流端口、交流端口、第一～第三电能变换模块、第一～第二电能计量模块、第一～第二可控开关、直流总线、交流总线、信息总线、信息监测模块、智能控制模块、信息存储模块和通信模块，其中，所述直流端口包括直流供电端口和直流负载端口，所述交流端口包括交流供电端口、电网接入端口和交流负载端口；直流发电装置或储能装置通过所述直流供电端口经所述第一电能变换模块、第一电能计量模块和第一可控开关将电能传递到所述直流总线，所述直流总线通过所述第一可控开关和第一电能计量模块将电能经所述直流负载端口传递到直流负载，所述直流总线还通过第三电能变换模块将电能传递到所述交流总线；交流发电装置通过所述交流供电端口经所述第二电能变换模块、第二电能计量模块和第二可控开关将电能传递到所述交流总线，电网通过所述电网接入端口经所述第二电能计量模块和第二可控开关将电能传递到所述交流总线，所述交流总线通过所述第二可控开关、第二电能计量模块和第二电能变换模块将电能经所述交流负载端口传递到交流负载，所述交流总线还通过所述第三电能变换模块将电能传递到所述直流总线；所述第一/和第二电能计量模块用于实时统计通过所述直流/和交流供电端口接入电源的供电总量和通过所述直流/和交流负载端口接入负载的用电总量；所述信息监测模块用于将所述直流总线的电压及电流信息和所述交流总线的电压、电流、频率及相位信息通过所述信息总线实时传输到所述智能控制模块；所述信息存储模块用于对所述智能控制模块发送的信息进行存储，所述智能控制模块通过所述通信模块与外部装置进行信息交互并实时获取电价信息，所述智能控制模块还通过所述信息总线实现对所述第一～第三电能变换模块、第一～第二电能计量模块、第一～第二可控开关和信息监测模块的智能控制和信息交互，并实时统计所述第一电能计量模块和第二电能计量模块获取的电能信息，所述智能控制模块根据获取的实时电价信息及实时统计的电能信息确定家庭配电方式。优选地，该能源路由器还包括人机交互模块，所述人机交互模块用于人工设置家庭配电方式，并将设置的家庭配电方式发送到所述智能控制模块完成家庭配电。优选地，所述第一电能变换模块采用双向DC/DC变换模块和单向DC/DC变换模块，所述第二电能变换模块采用AC/AC变换模块，所述第三电能变换模块采用双向AC/DC变换模块或双向DC/AC变换模块。优选地，所述第一可控开关包括若干与每一所述直流供电端口连接的第一可控开关和一与所述直流负载端口连接的第一可控开关；所述第二可控开关包括若干与每一所述交流供电端口连接的第二可控开关、一与所述电网接入端口连接的第二可控开关和一与所述交流负载端口连接的第二可控开关。优选地，当所述外部装置为网络服务器时，所述通信模块通过以太网接口连接所述网络服务器，实现所述智能控制模块与网络服务器之间的通信；或当所述外部装置为远程终端时，所述通信模块连接所述远程终端，实现所述智能控制模块与远程终端之间的通信。优选地，所述智能控制模块通过所述信息总线实现对所述第一～第三电能变换模块、第一～第二电能计量模块、第一～第二可控开关和信息监测模块的智能控制，具体过程为：所述智能控制模块通过所述信息总线控制与每一所述直流供电端口连接的第一可控开关和与每一所述交流供电端口连接的可控开关的开/闭，实现任意供电端口的连接与断开；所述智能控制模块通过所述信息总线控制与所述电网接入端口连接的第二可控开关的开/闭，实现家庭局域配电网的并网运行；所述智能控制模块通过所述信息总线控制与所述直流负载端口连接的第一可控开关和与所述交流负载端口连接的第二可控开关的开/闭，实现任意负载端口的连接与断开；所述智能控制模块通过所述信息总线将控制信息实时传输到所述第三电能变换模块，实现所述直流总线和交流总线之间的电能双向传递。优选地，所述直流负载端口通过直流负载母线经一输出电压可调的DC/DC变换模块分别连接USB供电接口、计算机用电接口和电池充电接口，所述直流负载端口还通过所述直流负载母线连接其他直流负载。优选地，所述直流发电装置采用分布式新能源发电装置中的直流发电装置，所述直流发电装置为太阳能光伏发电装置；所述交流发电装置采用小型汽、柴油发电机和分布式新能源发电装置中的交流发电装置，所述交流发电装置为风力发电装置。优选地，所述智能控制模块根据获取的实时电价信息及实时统计的电能信息确定家庭配电方式，具体为：若分布式新能源发电装置发电总量大于负载用电总量，则所有负载通过分布式新能源发电装置进行供电，若此时储能装置还有储能空间，则通过分布式新能源发电装置对储能装置进行充电直到储能装置充满电，若此时电能仍有富余则将多余的电能进行并网售卖；若分布式新能源发电装置发电总量小于负载用电总量，但储能装置储有能量且大于储能容量的10％，则通过分布式新能源发电装置和储能装置同时对负载进行供电；若分布式新能源发电装置发电总量和储能装置储存的电量总量小于负载用电总量，则断开储能装置通过分布式新能源发电装置和电网对负载进行供电；若此时电价较低且储能装置未充满电，则通过电网对储能装置进行充电。优选地，当电网发生故障或电价较高时，所述智能控制模块通过所述信息总线和交流总线控制与所述电网接入端口连接的第二可控开关关闭采用孤岛运行模式工作模式，具体为：若分布式新能源发电装置发电总量大于负载用电总量，则所有负载通过分布式新能源发电装置供电，若此时储能装置还有储能空间，则通过分布式新能源对储能装置进行充电；若分布式新能源发电装置发电总量小于负载用电总量且储能装置储有电量，则通过分布式新能源发电装置和储能装置同时对负载进行供电；若分布式新能源发电装置发电总本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于家庭配电系统的能源路由器，其特征在于，该能源路由器包括直流端口、交流端口、第一～第三电能变换模块、第一～第二电能计量模块、第一～第二可控开关、直流总线、交流总线、信息总线、信息监测模块、智能控制模块、信息存储模块和通信模块，其中，所述直流端口包括直流供电端口和直流负载端口，所述交流端口包括交流供电端口、电网接入端口和交流负载端口；直流发电装置或储能装置通过所述直流供电端口经所述第一电能变换模块、第一电能计量模块和第一可控开关将电能传递到所述直流总线，所述直流总线通过所述第一可控开关和第一电能计量模块将电能经所述直流负载端口传递到直流负载，所述直流总线还通过第三电能变换模块将电能传递到所述交流总线；交流发电装置通过所述交流供电端口经所述第二电能变换模块、第二电能计量模块和第二可控开关将电能传递到所述交流总线，电网通过所述电网接入端口经所述第二电能计量模块和第二可控开关将电能传递到所述交流总线，所述交流总线通过所述第二可控开关、第二电能计量模块和第二电能变换模块将电能经所述交流负载端口传递到交流负载，所述交流总线还通过所述第三电能变换模块将电能传递到所述直流总线；所述第一/和第二电能计量模块用于实时统计通过所述直流/和交流供电端口接入电源的供电总量和通过所述直流/和交流负载端口接入负载的用电总量；所述信息监测模块用于将所述直流总线的电压及电流信息和所述交流总线的电压、电流、频率及相位信息通过所述信息总线实时传输到所述智能控制模块；所述信息存储模块用于对所述智能控制模块发送的信息进行存储，所述智能控制模块通过所述通信模块与外部装置进行信息交互并实时获取电价信息，所述智能控制模块还通过所述信息总线实现对所述第一～第三电能变换模块、第一～第二电能计量模块、第一～第二可控开关和信息监测模块的智能控制和信息交互，并实时统计所述第一电能计量模块和第二电能计量模块获取的电能信息，所述智能控制模块根据获取的实时电价信息及实时统计的电能信息确定家庭配电方式。...

【技术特征摘要】
1.一种用于家庭配电系统的能源路由器，其特征在于，该能源路由器包括直流端口、交流端口、第一～第三电能变换模块、第一～第二电能计量模块、第一～第二可控开关、直流总线、交流总线、信息总线、信息监测模块、智能控制模块、信息存储模块和通信模块，其中，所述直流端口包括直流供电端口和直流负载端口，所述交流端口包括交流供电端口、电网接入端口和交流负载端口；直流发电装置或储能装置通过所述直流供电端口经所述第一电能变换模块、第一电能计量模块和第一可控开关将电能传递到所述直流总线，所述直流总线通过所述第一可控开关和第一电能计量模块将电能经所述直流负载端口传递到直流负载，所述直流总线还通过第三电能变换模块将电能传递到所述交流总线；交流发电装置通过所述交流供电端口经所述第二电能变换模块、第二电能计量模块和第二可控开关将电能传递到所述交流总线，电网通过所述电网接入端口经所述第二电能计量模块和第二可控开关将电能传递到所述交流总线，所述交流总线通过所述第二可控开关、第二电能计量模块和第二电能变换模块将电能经所述交流负载端口传递到交流负载，所述交流总线还通过所述第三电能变换模块将电能传递到所述直流总线；所述第一/和第二电能计量模块用于实时统计通过所述直流/和交流供电端口接入电源的供电总量和通过所述直流/和交流负载端口接入负载的用电总量；所述信息监测模块用于将所述直流总线的电压及电流信息和所述交流总线的电压、电流、频率及相位信息通过所述信息总线实时传输到所述智能控制模块；所述信息存储模块用于对所述智能控制模块发送的信息进行存储，所述智能控制模块通过所述通信模块与外部装置进行信息交互并实时获取电价信息，所述智能控制模块还通过所述信息总线实现对所述第一～第三电能变换模块、第一～第二电能计量模块、第一～第二可控开关和信息监测模块的智能控制和信息交互，并实时统计所述第一电能计量模块和第二电能计量模块获取的电能信息，所述智能控制模块根据获取的实时电价信息及实时统计的电能信息确定家庭配电方式。2.如权利要求1所述的一种用于家庭配电系统的能源路由器，其特征在于，该能源路由器还包括人机交互模块，所述人机交互模块用于人工设置家庭配电方式，并将设置的家庭配电方式发送到所述智能控制模块完成家庭配电。3.如权利要求2所述的一种用于家庭配电系统的能源路由器，其特征在于，所述第一电能变换模块采用双向DC/DC变换模块和单向DC/DC变换模块，所述第二电能变换模块采用AC/AC变换模块，所述第三电能变换模块采用双向AC/DC变换模块或双向DC/AC变换模块。4.如权利要求2所述的一种用于家庭配电系统的能源路由器，其特征在于，所述第一可控开关包括若干与每一所述直流供电端口连接的第一可控开关和一与所述直流负载端口连接的第一可控开关；所述第二可控开关包括若干与每一所述交流供电端口连接的第二可控开关、一与所述电网接入端口连接的第二可控开关和一与所述交流负载端口连接的第二可控开关。5.如权利要求4所述的一种用于家庭配电系统的能源路由器，其特征在于，当所述外部装置为网络服务器时，所述通信模块通过以太网接口连接所述网络服务器，实现所述智能控制模块与网络服务器之间的通信；或当所述外部装置为远程终端...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏斓，王玉东，辛培哲，梁云，王瑶，胡紫巍，张承畅，罗建昌，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网北京经济技术研究院，国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11