本實用新型屬于太陽能光伏發(fā)電及能耗監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于太陽能供電的家用配電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著城鎮(zhèn)化道路的快速發(fā)展，隨著建筑規(guī)模的增長及人民對住宅舒適度要求的提高，建筑能耗問題日益凸顯。目前，我國建筑單位面積采暖能耗為發(fā)達(dá)國家新建建筑的3倍以上，建筑能耗已占社會總能耗的近l/3。在能源日益短缺的今天，在保證居住舒適的前提下，如何實現(xiàn)建筑節(jié)能，成為當(dāng)今的重要課題。隨光伏發(fā)電技術(shù)和住宅智能化節(jié)能監(jiān)控技術(shù)的迅速發(fā)展，建筑低能耗、零能耗，甚至負(fù)能耗受到了越來越多的關(guān)注。

光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有節(jié)能、經(jīng)濟等優(yōu)點，是零能耗建筑能源獲取的趨勢。采用能耗監(jiān)測和智能控制系統(tǒng)，對住宅的主動式和被動式設(shè)備進(jìn)行控制，可有效降低建筑能耗。目前零能耗建筑采用的能耗監(jiān)測與智能控制系統(tǒng)是相互獨立的，限制了其在建筑節(jié)能中的作用，若能對將兩個系統(tǒng)融合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，將能在建筑節(jié)能中發(fā)揮更大作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種基于太陽能供電的家用配電系統(tǒng)，該基于太陽能供電的家用配電系統(tǒng)不僅可以降低建筑能耗，性能穩(wěn)定，而且可以將能耗監(jiān)測與智能控制系統(tǒng)融合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

一種基于太陽能供電的家用配電系統(tǒng)，至少包括：

將光能轉(zhuǎn)換為電能的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；所述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)包括依次電連接的光伏組件、直流配電箱、光伏并網(wǎng)逆變器、以及交流配電箱；所述交流配電箱分別與電網(wǎng)和負(fù)載電連接；

用于監(jiān)測光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)能耗參數(shù)的發(fā)電能耗監(jiān)測模塊；

用于監(jiān)測家用配電系統(tǒng)總能耗的總用電能耗監(jiān)測模塊；

用于監(jiān)測多間屋內(nèi)負(fù)載耗電量的多個回路能耗監(jiān)測模塊；

用于監(jiān)測室外環(huán)境參數(shù)的室外環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，所述室外環(huán)境監(jiān)測設(shè)備包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照強度傳感器；

用于監(jiān)測室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，所述室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測設(shè)備包括溫度傳感器、濕度傳感器、CO₂濃度傳感器；

用于接收發(fā)電能耗監(jiān)測模塊、總用電能耗監(jiān)測模塊、多個回路能耗監(jiān)測模塊、室外環(huán)境監(jiān)測設(shè)備、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測設(shè)備輸出信號的控制裝置；所述控制裝置包括與發(fā)電能耗監(jiān)測模塊、總用電能耗監(jiān)測模塊、多個回路能耗監(jiān)測模塊、室外環(huán)境監(jiān)測設(shè)備、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測設(shè)備輸出端子電連接的可編程控制器；

用于信號輸出的顯示屏；所述顯示屏通過數(shù)據(jù)線與可編程控制器的I/O端子電連接；

以及與可編程控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的服務(wù)器。

作為優(yōu)選，本實用新型還采用了如下附加技術(shù)特征：

進(jìn)一步：所述發(fā)電能耗監(jiān)測模塊包括與交流配電器電連接的電能檢測模塊。

進(jìn)一步：所述總用電能耗監(jiān)測模塊包括與電網(wǎng)電連接的雙向智能電表。

本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是：

(1)本實用新型將能耗監(jiān)測與智能控制系統(tǒng)相融合，構(gòu)建了一個能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理系統(tǒng)，有利于用戶對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理和綜合節(jié)能分析。(2)能耗監(jiān)測及智能控制系統(tǒng)對用負(fù)載電器及光伏組件進(jìn)行實時檢測，不僅有利于光伏組件保持較高的工作效率，而且能夠保證系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性與安全性。

附圖說明

圖1是本實用新型優(yōu)選實施例的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本實用新型優(yōu)選實施例的網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)圖。

其中，1、光伏組件，2、直流配電箱，3、光伏并網(wǎng)逆變器，4、交流配電箱，5、電能檢測模塊，6、雙向智能電表，7、電網(wǎng)，8、負(fù)載，9、服務(wù)器，10、顯示屏，11、發(fā)電能耗監(jiān)測模塊，12、總用電能耗監(jiān)測模塊，13、回路能耗監(jiān)測模塊，14、室外環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，15、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，16、可編程控制器。

具體實施方式

為能進(jìn)一步了解本實用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

請參閱圖1和圖2，一種基于太陽能供電的家用配電系統(tǒng)，包括：

將光能轉(zhuǎn)換為電能的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)；所述光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)包括依次電連接的光伏組件1、直流配電箱2、光伏并網(wǎng)逆變器3、以及交流配電箱4；所述交流配電箱4分別與電網(wǎng)7和負(fù)載8電連接；本優(yōu)選實施例中的光伏發(fā)電組件1的型號為NOVA-CHSM6610M，這種型號的光伏發(fā)電組件效率是15.2％；光伏并網(wǎng)逆變器3選用SMA公司生產(chǎn)的15kWp的SunnyTripower15000TL，光伏并網(wǎng)逆變器3的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)98.2％；

用于監(jiān)測光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)能耗參數(shù)的發(fā)電能耗監(jiān)測模塊11；

用于監(jiān)測家用配電系統(tǒng)總能耗的總用電能耗監(jiān)測模塊12；

用于監(jiān)測多間屋內(nèi)負(fù)載耗電量的多個回路能耗監(jiān)測模塊13；

用于監(jiān)測室外環(huán)境參數(shù)的室外環(huán)境監(jiān)測設(shè)備14，所述室外環(huán)境監(jiān)測設(shè)備包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照強度傳感器；上述多個傳感器使用的是Modbus標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，這些環(huán)境數(shù)據(jù)采集設(shè)備都通過RS485用帶屏蔽雙絞線與PLC上的Modbus擴展模塊QJ71C24一R4相連；

用于監(jiān)測室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測設(shè)備15，所述室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測設(shè)備包括溫度傳感器、濕度傳感器、CO₂濃度傳感器；上述多個傳感器使用的是Modbus標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，這些環(huán)境數(shù)據(jù)采集設(shè)備都通過RS485用帶屏蔽雙絞線與PLC上的Modbus擴展模塊QJ71C24一R4相連；

用于接收發(fā)電能耗監(jiān)測模塊、總用電能耗監(jiān)測模塊、多個回路能耗監(jiān)測模塊、室外環(huán)境監(jiān)測設(shè)備、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測設(shè)備輸出信號的控制裝置；所述控制裝置包括與發(fā)電能耗監(jiān)測模塊、總用電能耗監(jiān)測模塊、多個回路能耗監(jiān)測模塊、室外環(huán)境監(jiān)測設(shè)備、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測設(shè)備輸出端子電連接的可編程控制器PLC16；

用于信號輸出的顯示屏10；所述顯示屏10通過數(shù)據(jù)線與可編程控制器的I/O端子電連接；顯示屏10采用的是GOTl000。

以及與可編程控制器PLC16進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的服務(wù)器9。

作為優(yōu)選，在上述優(yōu)選實施例中：

進(jìn)一步：所述發(fā)電能耗監(jiān)測模塊包括與交流配電器電連接的電能檢測模塊5。

進(jìn)一步：所述總用電能耗監(jiān)測模塊包括與電網(wǎng)電連接的雙向智能電表6。

主要包括光伏組件1、直流配電箱2、光伏并網(wǎng)逆變器3、交流配電箱4、電能檢測模塊5、雙向智能電表6。發(fā)電能耗監(jiān)測模塊11、總用電能耗監(jiān)測模塊12、主要回路能耗監(jiān)測模塊13與PLC16等構(gòu)成能耗監(jiān)測系統(tǒng)；室外環(huán)境監(jiān)測設(shè)備14、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測設(shè)備15與PLC16等構(gòu)成智能監(jiān)控系統(tǒng)。

上述優(yōu)選實施例中的家用配電系統(tǒng)主要包括各類能耗采集模塊、環(huán)境參數(shù)采集設(shè)備及執(zhí)行機構(gòu)，其主要功能包括：能耗采集模塊、環(huán)境參數(shù)采集設(shè)備對現(xiàn)場能耗和環(huán)境數(shù)據(jù)的進(jìn)行實時采集，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂茖?；?zhí)行機構(gòu)接收控制層發(fā)出的指令，并按照指令進(jìn)行相應(yīng)的操作。智能控制、能耗分析、節(jié)能優(yōu)化等所有功能都建立在設(shè)備層反饋的獲取現(xiàn)場的能耗及環(huán)境數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，為正確、準(zhǔn)確、及時的傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)，設(shè)備層采用了CC—Link和RS485現(xiàn)場總線。

控制層主要設(shè)備是技術(shù)比較成熟的可編程控制器PLC，其主要任務(wù)包括：通過CC—Link，RS485擴展模塊，接收設(shè)備層發(fā)送的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和存儲；執(zhí)行智能控制層序，根據(jù)現(xiàn)場反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行運算，得出操作指令，并通過網(wǎng)絡(luò)或I/O信號線對設(shè)備層的執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出；將處理過的現(xiàn)場數(shù)據(jù)經(jīng)過CC-Link和網(wǎng)絡(luò)分別發(fā)送給節(jié)能服務(wù)器和觸摸顯示終端。

信息層的主要設(shè)備是節(jié)能服務(wù)器和終端，其主要任務(wù)包括：節(jié)能服務(wù)器通過CC—Link接收控制層發(fā)送的現(xiàn)場能耗數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分類存儲、統(tǒng)計分析、生成報表，最終進(jìn)行發(fā)布，用戶可通過對能耗統(tǒng)計結(jié)果及實時能耗進(jìn)行查詢；顯示屏通過以太網(wǎng)接收設(shè)備層發(fā)送的現(xiàn)場能耗及環(huán)境數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分類與顯示，同時，顯示屏還通過以太網(wǎng)，向PLC發(fā)送手動控制指令。

光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體設(shè)計思路是：光伏組件陣列產(chǎn)生的直流電經(jīng)過串/并聯(lián)后匯總到光伏并網(wǎng)逆變器直流輸入端，經(jīng)逆變后產(chǎn)生的交流電一方面可供負(fù)載使用，另一方面可將多余的電能直接饋入電網(wǎng)。在電網(wǎng)進(jìn)線側(cè)、逆變器輸出側(cè)及負(fù)載側(cè)分別安裝了電能監(jiān)測設(shè)備。其中雙向智能電表，是監(jiān)測小屋凈能耗的計量設(shè)備；兩個電能監(jiān)測模塊，用于監(jiān)測小屋光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電數(shù)據(jù)及小屋總能耗數(shù)據(jù)。

能耗監(jiān)測系統(tǒng)的總體設(shè)計思路是：將能耗監(jiān)測系統(tǒng)與智能控制系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行有機融合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，將智能控制系統(tǒng)由傳統(tǒng)的開環(huán)系統(tǒng)變?yōu)殚]環(huán)系統(tǒng)。具體實施方案：電能監(jiān)測模塊采集到的光伏發(fā)電、總用電、主要回路用電等實時能耗數(shù)據(jù)；溫濕度傳感器、CO2傳感器采集到的實時環(huán)境數(shù)據(jù)都通過同一系統(tǒng)進(jìn)行分類存儲，形成一個集成數(shù)據(jù)中心。能耗監(jiān)測系統(tǒng)可通過訪問該中心，獲取實時能耗和歷史能耗數(shù)據(jù)，并通過可視化節(jié)能設(shè)備，實現(xiàn)實時能耗顯示、歷史能耗查詢、能耗分類存儲、節(jié)能方案制定等功能；

以上對本實用新型的實施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定本實用新型的實施范圍。凡依本實用新型申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。