太阳能家庭系统技术方案

技术编号:16401421 阅读:419 留言:0更新日期:2017-10-17 21:39
一种太阳能家庭系统包括光伏面板(1)、可再充电电池(2)、系统控制器(3)和一个或多个负载,并提供智能且自适应的操作。该操作优化太阳能充电,然后调整系统上每个设备的输出,以匹配通过跟踪典型用途所开发的预期使用模式。

Solar home system

A solar home system consists of a photovoltaic panel (1), a rechargeable battery (2), a system controller (3) and one or more loads, and provides intelligent and adaptive operation. The operation optimizes solar charging, and then adjusts the output of each device on the system to match the expected usage patterns developed by tracking typical use.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能家庭系统
本专利技术涉及为消费者提供照明和电力的太阳能家用能源系统。具体地,所述系统被设计用于没有国家电网供电或间歇接入国家电网供电的地区中的消费者。
技术介绍
据估计,超过16亿人无法获得电力,在这种情况下,照明不足对生活质量有很大的影响。对于大多数发展中国家而言,仅有的光源是燃烧木材、粪便、蜡烛或煤油,这是有害且不可持续的。为了克服这个问题,许多离网农村地区现在可以使用太阳能家庭系统(SHS)。典型的SHS由光伏(PV)面板、电池、充电控制器和若干负载(设备)组成。电池存储由面板收集的能量,充电控制器防止电池过度充电,并且负载(通常是一个或多个灯、移动电话充电能力和诸如小型收音机、电视机、平板电脑、笔记本电脑或类似产品的其他消费者电子设备的一些组合)从系统中获取电力。这些系统例如在以下文献中进行了描述:SIMbaLink:TowardsaSustainableandFeasibleSolarRuralElectrificationSystem;NahanaSchelling等人;ProceedingsoftheInternationalConferenceonCommunicationTechnologiesandDevelopment(ICTD);London,UK,December2010。许多SHS安装是按现收现付(PAYG)或逐步购买方式提供的,因为消费者无法直接购买设备,而是为该单元支付名义金额,然后以小的增量来支付他们对该单元的使用,通常是他们同等购买煤油的成本的一半。可以使用用于进行收款的各种机制,例如通过US2013212005中所描述的移动电话。本专利技术要解决的问题SHS的主要问题之一是可用功率并不总是足以提供对系统中的所有设备的充分利用。这可能是因为随着时间的推移,电池电量不足,PAYG信用额度可能即将用尽,或者因为有些日子多云,太阳能面板无法将电池充满电以为夜间做准备。在这些情况下,通常SHS将运行直至电池放完电,然后关闭。然而,从终端用户的角度来看,并非所有的设备的地位都是相同的。例如,获得少量的光可能比额外的几分钟的电话充电更重要。因此,非常期望具有某种形式的电力管理来预测典型的照明和电力需求并且分配能量资源,使得设备可以在其所需的使用时间段内操作。然而,为了优化电池充电的方式和消耗能量的方式,期望基于对历史充电和使用模式的估计来调整充电和放电策略。
技术实现思路
专利技术人开发了一种使用SHS的组件来随时间的推移监控消费者使用模式并将其与一种或多种特征模式相匹配的系统,所述特征模式可以以模板形式或其他方式来表示。SHS从其可用的各种输出的参数(例如面板电压、面板电流、电池充电电流、电池电压和放电电流)来推断信息。该信息用于估计一天中的时间、天气条件、一年中的时间和历史可用阳光水平,以动态估计该系统可用的充电电流的模式和可能量。然后使用该信息来修改电池的充电方式。例如,在可以预期阳光延长的条件下,减小充电速率,以使电池寿命最大化。然而,在预期阳光将仅在短时间内可用(这通常会导致电池接收不足电荷)的情况下,增加充电速率以使存储的能量最大化。类似地,对输出的历史电流消耗进行监控,该系统使用该信息来估计可能的使用情况-区分主要光源(通常在晚上和早晨开启较长时间)、卧室光(通常在晚上和早晨开启较短时间)和外部光(通常在整个晚上开启)。该信息与使用量一起用于为系统提供性能目标,即理想的典型用途。该系统使用对可用充电能量的估计和所述理想典型用途来做出关于系统操作的决定。在可用电量低于理想操作所需的电量的情况下,该系统使用其对典型需求简档的知识来选择向哪些地方分配电力。例如,如果每天通常使用6小时照明,则该系统将选择调整光强度以保持此持续时间,而不是在较短时间内提供全功率照明。类似地,该系统将对电力的路由进行选择,例如附件设备或电话充电相对于照明电力。以类似的方式,如果该系统是根据能量使用收费的现收现付SHS,则当可用能量额度小于在给定时间段内对所有输出供电所需的量时,该系统可以调整系统的电力输出,以便相比于诸如电视等的更自由裁量的服务,优先处理诸如照明之类的基本服务。将理解,以上在现收现付SHS的上下文中对“收费”的引用是指金钱收费。对“可用能量额度”的引用是指与SHS相关联的用户的金钱余额。根据本专利技术的一个方面,提供了一种太阳能家庭系统,包括光伏(PV)面板阵列、可再充电电池组、系统控制器和一个或多个连接设备,其特征在于:(a)具有用于监控所述PV面板阵列的输出的跟踪装置和每个连接设备的使用模式,以建立在一天或多天的时间内的操作简档,以及(b)根据所述系统在一时间段内的使用来定期地适配所述操作简档。所述系统控制器可以使用所述操作简档从表示用于所述系统的典型气候条件和设备使用模式的多个内置模板中选择匹配。所述系统控制器可以被配置为根据所述操作简档将电力分配给所述一个或多个连接设备。所述系统控制器可以使用用于将所述PV面板的操作简档与一组典型气候条件之一相匹配的算法。所述系统控制器可以使用用于将典型气候条件与自适应电池充电策略和预期的电池充电结果相匹配的算法。所述系统控制器可以使用用于将每个设备的使用模式与一组典型使用简档模板之一相匹配的算法。所述系统控制器可以适配所述自适应电池充电策略以实现期望的电池充电。所述系统控制器可以使用用于基于相应设备的使用模式为每个设备创建理想的消费者需求目标的算法。所述系统控制器可以基于可用电力和关于使用简档和消费者需求目标的信息来调整向每个设备的输出。所述系统控制器可以与远程设备进行通信,以聚合来自一个区域内运行的一个或多个单元的数据。连接设备中的一个或多个可以是光源。在该实施例中,所述系统控制器可以通过脉冲宽度调制来调整输出以增加或减少光输出。连接设备中的一个或多个可以是移动电话或其他类似计算设备。连接设备中的一个或多个可以是电视机或收音机或其他类似通信设备。所述系统控制器可以调整所述设备中的一个或多个能够运行的时间段和持续时间。可以根据所述系统的日常使用来定期地适配所述操作简档。所述系统控制器可以调整针对一个或多个设备的电力以优先处理日间电池充电。当预期的电池电量小于夜间运行所需的电量时,所述系统控制器可以调整针对一个或多个设备的电力。所述系统控制器可以从表示典型气候条件和设备使用模式的多个模板中选择操作简档。所述系统控制器可以使用用于将所述光伏阵列的操作简档与一组典型气候条件之一相匹配的算法。所述系统控制器可以使用用于将典型气候条件与自适应电池充电策略和预期的电池充电结果相匹配的算法。所述系统控制器可以使用用于将每个设备的使用模式与一组典型使用简档模板之一相匹配的算法。所述系统控制器可以使用用于基于所测量的设备的使用模式为所述太阳能家庭系统上的每个设备创建目标消费者使用简档的算法。所述系统控制器可以基于预期的电池电量和关于所述目标消费者使用简档的信息来向每个设备分配电力。根据本公开的另一方面,提供了一种太阳能家庭系统,包括光伏面板阵列、可再充电电池组、一个或多个连接设备以及系统控制器,所述系统控制器被配置为:监控所述光伏面板阵列的至少一个输出、所述可再充电电池组的至少一个输出以及每个连接设备的需求电流;使用所述光伏面板阵列的所述至少一个输出本文档来自技高网
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太阳能家庭系统

【技术保护点】
一种太阳能家庭系统,包括光伏PV面板阵列、可再充电电池组、系统控制器和一个或多个连接设备,其特征在于:(a)具有用于监控所述PV面板阵列的输出的跟踪装置和每个连接设备的使用模式,以建立在一天或多天的时间内的操作简档,以及(b)根据所述系统在一时间段内的使用来定期地适配所述操作简档。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.27 GB 1503332.71.一种太阳能家庭系统,包括光伏PV面板阵列、可再充电电池组、系统控制器和一个或多个连接设备,其特征在于:(a)具有用于监控所述PV面板阵列的输出的跟踪装置和每个连接设备的使用模式,以建立在一天或多天的时间内的操作简档,以及(b)根据所述系统在一时间段内的使用来定期地适配所述操作简档。2.根据权利要求1所述的系统,还包括:使用所述操作简档从表示用于所述系统的典型气候条件和设备使用模式的多个内置模板中选择匹配。3.根据权利要求1或2所述的系统,其中,所述系统控制器被配置为根据所述操作简档将电力分配给所述一个或多个连接设备。4.根据前述任一权利要求所述的系统,其中,所述系统控制器使用用于将所述PV面板的操作简档与一组典型气候条件之一相匹配的算法。5.根据前述任一权利要求所述的系统,其中,所述系统控制器使用用于将典型气候条件与自适应电池充电策略和预期的电池充电结果相匹配的算法。6.根据前述任一权利要求所述的系统,其中,所述系统控制器使用用于将每个设备的使用模式与一组典型使用简档模板之一相匹配的算法。7.根据权利要求5所述的系统,其中,所述系统控制器适配自适应电池充电策略以实现期望的电池充电。8.根据权利要求6所述的系统,其中,所述系统控制器使用用于基于相应设备的使用模式为每个设备创建理想的消费者需求目标的算法。9.根据权利要求8所述的系统,其中,所述系统控制器基于可用电力和关于使用简档和消费者需求目标的信息来调整向每个设备的输出。10.根据前述任一权利要求所述的系统,其中,所述系统控制器与远程设备进行通信,以聚合来自在一个区域内运行的一个或多个单元的数据。11.根据前述任一权利要求所述的系统,其中,连接设备中的一个或多个是光源。12.根据前述任一权利要求所述的系统,其中,连接设备中的一个或多个是移动电话或其他类似计算设备。13.根据前述任一权利要求所述的系统,其中,连接设备中的一个或多个是电视机或收音机或其他类似通信设备。14.根据权利要求11所述的系统,其中,所述系统控制器通过脉冲宽度调制来调整输出以增加或减少光输出。15.根据前述任一权利要求所述的系统,其中,所述系统控制器调整所述设备中的一个或多个能够运行的时间段和持续时间。16.根据前述任一权利要求所述的系统,其中,根据所述系统的每日使用定期地适配所述操作简档。17.根据前述任一权利要求所述的系统,其中,所述系统控制器调整针对一个或多个设备的电力,以优先处理日间电池充电。18.根据前述任一权利要求所述的系统,其中,当预期的电池电量小于夜间运行所需的电量时,所述系统调整针对一个或多个设备的电力。19.根据前述任一权利要求所述的系统,其中,所述系统控制器从表示典型气候条件和设备使用模式的多个模板中选择操作简档。20.根据前述任一权利要求所述的系统,其中,所述系统控制器使用用于将所述光伏阵列的操作简档与一组典型气候条件之一相匹配的算法。21.根据前述任一权利要求所述的系统,其中,所述系统控制器使用用于将典型气候条件与自适应电池充电策略和预期的电池充电结果相匹配的算法。22.根据前述任一权利要求所述的系统,其中,所述系统控制器使用用于将每个设备的使用模式与一组典型使用简档模板之一相匹配的算法。23.根据前述任一权利要求所述的系统,其中,所述系统控制器使用用于基于所测量的设备的使用模式为所述太阳能家庭系统上的每个设备创建目标消费者使用简档的算法。24.根据权利要求23所述的系统,其中,所述系统控制器基于预期的电池电量和关于所述目标消费者使用简档的信息来向每个设备分配电力。25.一种太阳能家庭系统,包括光伏面板阵列、可再充电电池组、一个或多个连接设备以及系统控制器,所述系统控制器被配置为:监控所述光伏面板阵列的至少一个输出、所述可再充电电池组的至少一个输出以及每个连接设备的需求电流;使用所述光伏面板阵列的所述至少一个输出和每个连接设备的所述需求电流来建立在...

【专利技术属性】
技术研发人员:西蒙·布兰斯菲尔德加思迈克尔·詹姆斯·塞尔斯奈杰尔·普雷斯顿邓肯·巴克利
申请(专利权)人:阿祖里技术有限公司
类型:发明
国别省市:英国,GB

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