基于家庭能源管理的户用微电网系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于家庭能源管理的户用微电网系统，包括：光伏电源、光伏逆变器、储能装置、开关、单向电表、双向电表、市电电网、户内变电箱、家庭负载和控制器；光伏电源、光伏逆变器、开关、单向电表、双向电表依次串联连接；储能装置接入光伏逆变器与开关之间；双向电表的一端连接到市电电网，另一端通过户内变电箱与家庭负载连接；控制器包括与光伏逆变器和储能装置连接的分布式发电控制器和与家庭负载连接的家庭负荷控制器。所述户用微电网系统通过分布式发电控制器和家庭负荷控制器能够根据家庭负载的用电状态、光伏电源以及储能装置的使用情况实现电能与负荷的协调控制。既保证了电网的安全运行，又提高了微电网系统的用电效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及基于新能源的微电网
，特别是指一种基于家庭能源管理的户用微电网系统。
技术介绍
随着光伏发电技术的不断发展，越来越多的家庭开始采用光伏发电系统进行供能，但是由于光伏发电电量的不足，往往还需要市电电网进行补充配合使用，这样就导致了户用微电网系统的产生。传统智能户用微电网是把分布式发电、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，构建以太阳能光伏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。例如：参考文献CN 203774835 U中公开了一种户用型微电网系统，其解决了光伏发电的间歇性及不稳定性的问题；又如参考文献CN 202841012 U中公开了一种家庭微电网供电系统，其将光伏发电对大电网的扰动减少到最低程度，并改善了光伏发电系统的用电效率。这些传统户用微电网虽然能够实现自我控制、保护和管理，为负荷提供多种能源形式的可靠供给，但是由于系统负载与系统容量的不匹配性，光伏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，或者在光伏发电所发电量不足时，不能保证负载的稳定供电。也即，传统户用微电网不能够针对家庭的负载情况来控制光伏发电系统，同样，也不能根据光伏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。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提出一种基于家庭能源管理的户用微电
网系统，能够根据家庭负载和光伏发电的状态实现家庭能源的高效管理。基于上述目的本技术提供的一种基于家庭能源管理的户用微电网系统，包括：光伏电源、光伏逆变器、储能装置、开关、单向电表、双向电表、市电电网、户内变电箱、家庭负载和控制器；所述光伏电源、光伏逆变器、开关、单向电表、双向电表依次串联连接；所述储能装置接入所述光伏逆变器与所述开关之间；所述双向电表的一端连接到市电电网，另一端通过户内变电箱与家庭负载连接；所述控制器包括分布式发电控制器和家庭负荷控制器，所述分布式发电控制器分别与光伏逆变器和储能装置连接，所述家庭负荷控制器与家庭负载连接。优选的，所述家庭负荷控制器包括用于采集家庭负载能耗状态的能耗采集装置。优选的，所述基于家庭能源管理的户用微电网系统还包括浪涌保护装置；所述浪涌保护装置接入所述光伏逆变器与所述开关之间。进一步，所述基于家庭能源管理的户用微电网系统还包括熔断器；所述浪涌保护装置通过所述熔断器接入所述光伏逆变器与所述开关之间。优选的，所述基于家庭能源管理的户用微电网系统还包括断路器；所述光伏逆变器通过所述断路器与开关连接；所述断路器与所述分布式发电控制器连接。进一步，所述基于家庭能源管理的户用微电网系统还包括过压-欠压保护器；所述断路器通过所述过压-欠压保护器连接到开关；所述过压-欠压保护器与所述分布式发电控制器连接。从上面所述可以看出，本技术提供的基于家庭能源管理的户用微电网系统通过分布式发电控制器实现光伏发电逆变器以及储能装置的控制，通过家庭负荷控制器实现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电源以及储能装置的使用情况，实现了能源的高效管理。同时，当微电网系统离网运行时，能够根据光伏电源以及储能装置电量，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为本技术提供的基于家庭能源管理的户用微电网系统的一个实
施例的结构示意图；图2为本技术提供的基于家庭能源管理的户用微电网系统的另一个实施例的结构示意图；图3为本技术提供的基于家庭能源管理的户用微电网系统的电路原理示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。参照图1所示，为本技术提供的基于家庭能源管理的户用微电网系统的一个实施例的结构示意图。所述基于家庭能源管理的户用微电网系统通过家庭可控负荷参与电网能量响应，考虑了负荷的多样性和不同时段家庭用电负荷的需求，最终实现了家庭微电网电能与负荷的协调控制。所述基于家庭能源管理的户用微电网系统包括：光伏电源1、光伏逆变器2、储能装置3、开关4、单向电表5、双向电表6、市电电网7、户内变电箱8、家庭负载9和控制器10。所述光伏电源1、光伏逆变器2、开关4、单向电表5、双向电表6依次串联连接，进而将光伏电源1通过电线接入到家庭用电网络中。所述储能装置3接入所述光伏逆变器2与所述开关3之间，既能够作为电源进行供电，又可以作为储能装置进行蓄电。所述双向电表6的一端连接到市电电网7中，另一端通过户内变电箱8与家庭负载9连接，能够分别统计家庭用户的上网电量和下网电量。所述控制器10包括分布式发电控制器101和家庭负荷控制器102，所述分布式发电控制器101分别与光伏逆变器2和储能装置3连接，用于控制光伏电源1的供电状态以及控制储能装置3是放电、待机还是充电；所述家庭负荷控制器102与家庭负载9连接，用于采集家庭负载9的负荷情况，同时能够控制家庭负载9的用电状态。其中，所述光伏逆变器2能够将所述光伏电源1输出的直流电转换成交流电供负载使用，然后再通过开关4和单、双向电表并入家庭用电网络中。所述光伏电源1既可以是光伏电池、太阳能电池、风电发电装置等可持续的发电设备，还可以是小型发电机等辅助发电装置。所述储能装置3优选为蓄电池组，当所述储能装置3输出直流电时，所述储能装置3还包括一个逆变器。所述开
关4可以为刀闸式机械开关，也可以为电子开关。所述单向电表5用于统计光伏电源1并入家庭微电网中的输出电量。所述双向电表6能够分别计量家庭负载9的下网电量，即耗电量，以及光伏电源1反馈入市电电网7的电量。所述分布式发电控制器101实现家庭微电网的整体协同控制，包括独立家庭微电网稳态、动态、暂态控制、家庭微电网并网和离网控制、家庭微电网组件控制以及家庭微电网能效管理决策的下达。家庭负荷控制器102通过有限或无线连接家庭负载9的能效管理设备，实现信息汇集以及根据协同控制策略远程控制家电设备的功能，并通过网络将数据上传至控制器10。由上述实施例可知，所述基于家庭能源管理的户用微电网系统通过包含分布式发电控制器101和家庭负荷控制器102的所述控制器10，实现了光伏电源1侧和家庭负载9的双向综合控制，使得系统能够在并网运行时，根据家庭负载9的用电状态，动态调节光伏电源1和储能装置3的使用状态；在离网运行时，能够根据光伏电源1和储能装置3的电量，控制家庭负载9的用电状态，既保证了微电网系统的安全可靠运行，而且实现了电网电能与家庭负荷的协调控制，最终提高了户用微电网系统的用电效率，同时降低了家庭负载9对市电电网7的用电量，为市电电网7降低了用电负担。进一步，所述基于家庭能源管理的户用微电网系统的工作原理为：当所述基于家庭能源管理的户用微电网系统并网运行时，尽可能的使用光伏电源1和储能装置3输出的电量，若有剩余电量，还可以反馈进入市电电网7。当所述基于家庭能源管理的户用微电网系统离网运行时，根据所述光伏电源1和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于家庭能源管理的户用微电网系统，其特征在于，包括：光伏电源、光伏逆变器、储能装置、开关、单向电表、双向电表、市电电网、户内变电箱、家庭负载和控制器；所述光伏电源、光伏逆变器、开关、单向电表、双向电表依次串联连接；所述储能装置接入所述光伏逆变器与所述开关之间；所述双向电表的一端连接到市电电网，另一端通过户内变电箱与家庭负载连接；所述控制器包括分布式发电控制器和家庭负荷控制器，所述分布式发电控制器分别与光伏逆变器和储能装置连接，所述家庭负荷控制器与家庭负载连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于家庭能源管理的户用微电网系统，其特征在于，包括：光伏电源、光伏逆变器、储能装置、开关、单向电表、双向电表、市电电网、户内变电箱、家庭负载和控制器；所述光伏电源、光伏逆变器、开关、单向电表、双向电表依次串联连接；所述储能装置接入所述光伏逆变器与所述开关之间；所述双向电表的一端连接到市电电网，另一端通过户内变电箱与家庭负载连接；所述控制器包括分布式发电控制器和家庭负荷控制器，所述分布式发电控制器分别与光伏逆变器和储能装置连接，所述家庭负荷控制器与家庭负载连接。2.根据权利要求1所述的基于家庭能源管理的户用微电网系统，其特征在于，所述家庭负荷控制器包括用于采集家庭负载能耗状态的能耗采集装置。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李思维，刘晓丹，王茜，王英杰，刘茁出，王思宁，岳靓，
申请(专利权)人：北京中电飞华通信股份有限公司，北京国电通网络技术有限公司，国家电网公司，国网浙江省电力公司，
类型：新型
国别省市：北京;11