一种分布式家庭储能系统技术方案

本发明专利技术提出了一种分布式家庭储能系统(Distributed Home Energy Storage System，简称DHESS)技术方法，该系统由与民电网连接的智能化家庭储能单元(Intelligent Home Energy Storage Unit，简称IHESU)、可信物联网网关和分布式储能管理中心构成，通过各联网的智能化家庭储能单元按照设定的策略在用电低谷时充电，用电高峰时逆变输出向电网缺电区域送电。在此类单元达到一定数量时，即可实现电网的精准区域负荷均衡，同时可架构成一个极大节省投资，减少能耗、碳排放量和极低环境污染的安全可信的巨型分布式智能储能体系。提高了电网的平稳性和系统抗风险能力。极大地降低了平均社会能源使用成本和碳排放总量等多重综合社会优化效益。合社会优化效益。合社会优化效益。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式家庭储能系统


[0001]本专利技术涉及电力、储能及物联网
，提供一种分布式家庭储能系统技术方法。

技术介绍

[0002]当前，电力已经成为维系社会运转所需的主要能源。由于整个电力系统一直采用即发即用模式，缺少储能环节，因此只能按照大负荷设计供电能力，由于电厂建设往往滞后用电的增长以及特殊因素造成的波动，在用电高峰时供电会出现短缺，不得不对局部地区拉闸限电，而用电低谷时又有大量电力资源被浪费。据统计，一个千万级人口的城市高峰用电缺口量级可达百万千瓦时，峰谷差更达数百万千瓦时。此外，由于目前全国火电仍占整个发电量的75％以上，每年不仅消耗大量的煤炭资源，而且造成严重的环境污染及巨量的碳排放量。
[0003]目前，针对电网负载均衡和低谷电力浪费问题提出了两种解决方案：一是建立抽水蓄能电站，二是建立大型电池储能站。建设一个120万千瓦级的抽水储能电站总费用在130亿左右，且换能比(效率)在75％以下。不仅建设费用高、周期长、效益低，而且受到环境条件和城市配电容量的限制；而建设大型电池储能站是新的尝试，技术难度和风险大，需要长时间的发展成熟过程，特别是对其自身的安全性及对环境的影响需要做科学深入的评估。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出了一种分布式家庭储能系统技术方法，该系统由与电网连接的智能化家庭储能单元(IHESU)、可信物联网网关和分布式家庭储能管理中心构成，通过众多联网的智能家庭储能单元按照规定策略或在分布式家庭储能管理中心的统一控制下，在用电低谷时充电，用电高峰时逆变向电网缺电区域送电。实现电网的精准区域负荷均衡，同时可架构成一个极大节省投资，减少能耗、碳排放量和极低环境污染的安全可信的巨型分布式智能储能体系。提高了电网的平稳性和系统抗风险能力。极大地降低了平均社会能源使用成本和碳排放总量等多重综合社会优化效益。
附图说明
[0005]附图用于更好地理解本专利技术，不构成对本专利技术的不当限定。其中：
[0006]图1.分布式家庭储能系统；
[0007]图2.智能家庭储能单元(IHESU)；
[0008]图3.自主模式示意；
[0009]图4.集控模式示意。
具体实施方式
[0010]以下结合附图对本专利技术的示范实施例做说明，其中包括本专利技术实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域技术人员可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改而不会背离本专利技术的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
[0011]本专利技术实施步骤如下：系统构建
[0012]分布式家庭储能系统(DHESS)由智能化家庭储能单元(IHESU)、可信物联网网关和分布式家庭储能管理中心构成。
[0013]IHESU采用软硬结合的体系化、模块化设计，包括空气开关、充电模块、逆变模块、储能电池组、智能控制单元、电力线载波单元、状态显示与功能开关以及与家用网络连接的网口和与分布式家庭储能管理中心通过电力线载波/网口相连的可信物联网网关。
[0014]IHESU支持自主和集控两种工作模式：采用自主模式时用户可根据国家阶梯电价政策通过电源管理模块设定充电时段，用电高峰时自主逆变给自己供电。在享受电价优惠的同时客观上也稳定了电网，达负荷均衡消峰填谷。为减少能源浪费做出了贡献。而集控模式是将IHESU作为整个电网的有机组成部分，并按照中心的指令实施精准到每一个储能单元的充电/逆变。由于其对稳定供电的贡献更大，因此应采取更大的优惠政策。
[0015]自主模式实施步骤如下：a.将IHESU的输入端与电网入户电源口连接，接入点位于电表之后；输出端与家用总电源相接，并由电表记录实际用电量计费；b.用户利用IHESU的状态显示与功能开关模块设定并控制经济充电时间段，以及优先使用存储电能逆变输出的时段，并记录储能单元的状态情况；c.IHESU通过智能控制单元网络接口与家用网络连接，让用户能够随时了解IHESU工作状况，发现异常及时处理，包括手工或自动开通旁路，切断IHESU与电网和入户端的连接。
[0016]集控模式实现步骤如下：a.将IHESU输入端与电网用户电表前端端口连接，其中入户接入位于用户电表的前端，用户电表不涉及智能化家庭储能单元的电量仅仅记录用户实际用电量。b.IHESU通过智能控制单元利用电力载波单元或网络接口与分布式家庭储能管理中心的可信物联网网关互联，并按照分布式家庭储能管理中心的指令根据电网负载均衡要求完成分布式家庭储能单元的充电和逆变的操作。c.IHESU通过智能控制单元，网络接口和状态显示与功能开关模块可让用户随时了解IHESU工作状况，发现异常及时处理，切断IHESU与电网和用户的连接。
[0017]为了保证电网和用户的安全，采用集控模式的IHESU将用智能控制单元通过电力线载波单元或网络接口与有可信标识的可信物联网网关相联。实现步骤如下：a.分布式家庭储能管理中心的可信物联网网关为自身和每个IHESU配发唯一的可信标识，作为在网络中的唯一识别标识，并通过标识公钥算法生成标识私钥写入专用密钥装置作为其电子身份证用于数字签名和解密，加密验证方可采用对应的方法生成标识公钥用于签名/验证和加密；
b.IHESU与分布式家庭储能管理中心的可信物联网网关利用可信标识以及基于标识的认证登录和密钥交换协议，构建可信、安全的物联网系统。实施步骤如下：1)IHESU正确连接开始工作后将自动发送应答信号与分布式家庭储能管理中心的可信物联网网关建联，并用双方的标识密钥进行数字签名/验证；2)验证通过，双方通过密钥交换协议协商生成会话密钥，并对传输内容进行加密。
[0018]以上所述仅为本专利技术的优选并不用于限制本专利技术，显然，本领域的技术人员可以对本专利技术进行各种改动和变型而不脱离本专利技术的精神和范围。这样，倘若本专利技术的这些修改和变型属于本专利技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本专利技术也意图包含这些改动和变型在内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式家庭储能系统技术方法，其特征在于：该系统由与电网连接的智能化家庭储能单元(Intelligent Home Energy Storage Unit，简称IHESU)、可信物联网(Trusted Web of things简称TWT)和分布式家庭储能管理中心(Grid Manage Center简称GMC)构成，通过众多联网的智能化家庭储能单元按照规定的策略或在分布式家庭储能管理中心统一控制下，在用电低谷时充电，用电高峰时逆变输出向电网送电，实现电网的区域精准负荷均衡，同时可架构成一个极大节省投资，减少能耗、碳排放和极低环境污染的安全可信的巨型分布式智能储能体系。提高了电网的平稳性和系统抗风险能力。极大地降低了平均社会能源使用成本和碳排放总量等多重综合社会优化效益。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：IHESU采用软硬结合的体系化、模块化设计，包括空气开关、充电模块、逆变模块、储能电池组、智能控制单元、电力线载波单元、状态显示与功能开关以及与家用网络连接的网口和与分布式家庭储能管理中心通过电力线载波/网口相连的可信物联网网关。3.根据权利要求1和2所述方法，其特征在于：IHESU支持自主和集控两种工作模式。4.根据权利要求1、2和3所述方法，其特征在于：自主模式实施步骤如下：a.将IHESU的输入端与电网入户电源口连接，接入点位于用户电表下空气开关之后；输出端与家用总电源相接，并由用户电表记录实际用电量。b.用户利用IHESU的状态显示与功能开关模块设定并控制经济充电时间段，以及优先使用存储电能逆变输出的时段，并记录储能单元的状态情况。c.IHESU通过智能控制单元网络接口与家用网络连接，让用户能够随时了解IHESU工作状况，发现异常及时处理，包括手工或自动开通旁路，切断IHESU与电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈谦，赵建国，易兴旺，陈晰，
申请(专利权)人：成都市伏羲科技有限公司，
类型：发明
国别省市：