本實用新型屬于可再生能源的微型發(fā)電及能耗檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種家用多能源綜合互補利用系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，隨著城鎮(zhèn)化道路的快速推進，建筑規(guī)模的增長及人民對住宅舒適度要求的提高，家庭用電需求量日益增大。在能源日益短缺的今天，在保證居民用電品質(zhì)不下降的前提下，如何實現(xiàn)建筑節(jié)能，成為當(dāng)今的重要課題。

傳統(tǒng)能源具有不可再生性，面臨枯竭，同時能產(chǎn)生廢氣等危害，在提倡低碳生活的今天，增加清潔能源在供電中所占的比例，降低家庭用電對電網(wǎng)的需求，緩解用電危機勢在必行。家用發(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。采用能源監(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)問題而提供一種家用多能源綜合互補利用系統(tǒng)，用以彌補現(xiàn)有技術(shù)不能滿足家庭中用能和供能不協(xié)調(diào)，實現(xiàn)家用新能源發(fā)電互補調(diào)控，滿足日益增高的家庭用電需求，緩解電網(wǎng)壓力。

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：

一種家用多能源綜合互補利用系統(tǒng)，至少包括：

用于滿足家庭用電需求的能源供應(yīng)模塊；所述能源供應(yīng)模塊包括市電電網(wǎng)、發(fā)電模塊、以及電源管理器三部分，其中：所述發(fā)電模塊為太陽能發(fā)電裝置、沼氣池發(fā)電裝置、風(fēng)能發(fā)電裝置中的一種或多種；所述電源管理器分別與市電電網(wǎng)、發(fā)電模塊相連接；所述電源管理器包括直流整流器和直流配電柜；所述太陽能發(fā)電裝置的電源輸出端子與直流配電柜的電源輸入端子電連接；所述沼氣池發(fā)電裝置、風(fēng)能發(fā)電裝置的電源輸出端子通過直流整流器與直流配電柜的電源輸入端子電連接；

用于監(jiān)測發(fā)電模塊和負載耗電信息的電能參數(shù)采集模塊；所述電能參數(shù)采集模塊包括雙向智能電表；

應(yīng)急用的能源存儲模塊；所述能源存儲模塊包括儲能裝置和儲能變流器；所述儲能裝置為蓄電池，所述蓄電池與儲能變流器的直流端子電連接；所述儲能變流器的交流端子通過交流配電箱與家用負載電連接；

用于采集室外氣象數(shù)據(jù)的環(huán)境參數(shù)采集模塊，所述環(huán)境參數(shù)采集模塊包括光照強度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、風(fēng)速傳感器；

用于接收電能參數(shù)采集模塊和環(huán)境參數(shù)采集模塊的數(shù)據(jù)采集模塊；

智能控制模塊；所述智能控制模塊包括用于接收數(shù)據(jù)采集模塊輸出信息的中央處理器、通過ZIGBEE通訊模塊與中央處理器進行數(shù)據(jù)交互的后臺控制中心、控制發(fā)電模塊電量分配的直流配電柜、控制并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)控制器、控制發(fā)電模塊工作狀態(tài)的現(xiàn)場控制器；所述中央處理器通過數(shù)據(jù)采集模塊分別與電能參數(shù)采集模塊、環(huán)境參數(shù)采集模塊電連接；

用于對發(fā)電信息、用電信息和室外氣象信息進行顯示的顯示模塊；所述顯示模塊包括LCD顯示器；所述顯示模塊通過數(shù)據(jù)線與中央處理器的I/O端子電連接；

所述直流配電柜的輸出端子分別與蓄電池、并網(wǎng)控制器的輸入端子電連接；所述并網(wǎng)控制器的輸出端子通過并網(wǎng)逆變器與交流配電箱電連接。

作為優(yōu)選，本實用新型還采用了如下附加技術(shù)特征：

進一步：所述中央處理器為STM32單片機。

更進一步：所述電能參數(shù)采集模塊還包括電能檢測模塊和智能儲能電表。

本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是：

通過采用上述技術(shù)方案，本實用新型能夠根據(jù)實時天氣狀態(tài)和家庭用電需求，實現(xiàn)家用清潔能源綜合互補的協(xié)調(diào)利用，對市電進行有效補充；將對家庭用電和發(fā)電的監(jiān)控等同智能控制系統(tǒng)相結(jié)合，保證整個系統(tǒng)的自動化運行，并將檢測數(shù)據(jù)實時顯示到LCD顯示器上，方便用戶實時掌握家庭用電情況，并根據(jù)實際情況，選擇對系統(tǒng)的發(fā)布指令；將能源存儲和智能控制相結(jié)合，智能控制系統(tǒng)根據(jù)需要實時調(diào)整能源存儲模塊，應(yīng)對突發(fā)情況；本實用新型實現(xiàn)了家庭用電的智能化，簡單易實現(xiàn)，既保證了家庭用電的正常需求，又踐行節(jié)能減排的理念。

附圖說明

圖1是本實用新型優(yōu)選實施例的整體結(jié)構(gòu)電路框圖；

圖2是本實用新型優(yōu)選實施例的智能控制結(jié)構(gòu)圖。

其中，1、發(fā)電模塊，2、直流整流器，3、儲能裝置，4、市電電網(wǎng)，5、交流配電柜，6、并網(wǎng)控制器，7、并網(wǎng)逆變器，8、雙向智能電表，9、儲能變流器，10、家用負載，11、電能檢測模塊，12、直流配電柜，13、智能儲能電表，14、數(shù)據(jù)采集模塊，15、中央處理器，16、LCD顯示器，17、后臺控制中心，18、現(xiàn)場控制器，19、溫度傳感器，20、濕度傳感器，21、風(fēng)速傳感器，22、環(huán)境參數(shù)采集模塊，23、電能參數(shù)采集模塊，24、ZIGBEE通訊模塊。

具體實施方式

為能進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，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1和圖2，一種家用多能源綜合互補利用系統(tǒng)，包括：

用于滿足家庭用電需求的能源供應(yīng)模塊；所述能源供應(yīng)模塊包括市電電網(wǎng)4、發(fā)電模塊1、以及電源管理器三部分，其中：所述發(fā)電模塊1為太陽能發(fā)電裝置、沼氣池發(fā)電裝置、風(fēng)能發(fā)電裝置中的一種或多種；所述電源管理器分別與市電電網(wǎng)、發(fā)電模塊相連接；所述電源管理器包括直流整流器2和直流配電柜12；所述太陽能發(fā)電裝置的電源輸出端子與直流配電柜12的電源輸入端子電連接；所述沼氣池發(fā)電裝置、風(fēng)能發(fā)電裝置的電源輸出端子通過直流整流器2與直流配電柜12的電源輸入端子電連接；

用于監(jiān)測發(fā)電模塊和負載耗電信息的電能參數(shù)采集模塊23；所述電能參數(shù)采集模塊23包括雙向智能電表8；

應(yīng)急用的能源存儲模塊；所述能源存儲模塊包括儲能裝置3和儲能變流器9；所述儲能裝置3為蓄電池，所述蓄電池與儲能變流器9的直流端子電連接；所述儲能變流器9的交流端子通過交流配電箱5與家用負載10電連接；

用于采集室外氣象數(shù)據(jù)的環(huán)境參數(shù)采集模塊22，所述環(huán)境參數(shù)采集模塊22包括光照強度傳感器、溫度傳感器19、濕度傳感器20、風(fēng)速傳感器21；

用于接收電能參數(shù)采集模塊23和環(huán)境參數(shù)采集模塊22的數(shù)據(jù)采集模塊14；

智能控制模塊；所述智能控制模塊包括用于接收數(shù)據(jù)采集模塊輸出信息的中央處理器15、通過ZIGBEE通訊模塊24與中央處理器15進行數(shù)據(jù)交互的后臺控制中心17、控制發(fā)電模塊電量分配的直流配電柜12、控制并網(wǎng)逆變7的并網(wǎng)控制器6；控制發(fā)電模塊工作狀態(tài)的現(xiàn)場控制器18；所述中央處理器15通過數(shù)據(jù)采集模塊14分別與電能參數(shù)采集模塊23、環(huán)境參數(shù)采集模塊22電連接；

用于對發(fā)電信息、用電信息和室外氣象信息進行顯示的顯示模塊；所述顯示模塊包括LCD顯示器16；所述顯示模塊通過數(shù)據(jù)線與中央處理器15的I/O端子電連接；

所述直流配電柜12的輸出端子分別與蓄電池、并網(wǎng)控制器6的輸入端子電連接；所述并網(wǎng)控制器6的輸出端子通過并網(wǎng)逆變器7與交流配電箱5電連接。

作為優(yōu)選，在上述優(yōu)選實施例中：所述中央處理器15選擇的是STM32單片機。所述電能參數(shù)采集模塊還包括電能檢測模塊11和智能儲能電表13。

如圖1所示，發(fā)電模塊1中太陽能發(fā)電裝置所發(fā)電力為直流電，可以直接輸送到直流配電柜12，沼氣發(fā)電裝置和風(fēng)力發(fā)電裝置所發(fā)出的電為交流電，交流電需經(jīng)直流整流器2處理之后，將電力輸送到直流配電柜12，直流配電柜分別和儲能模塊3和并網(wǎng)控制器6相連接，儲能模塊和儲能變流器9相連接，并網(wǎng)控制器和并網(wǎng)逆變器7相連接，儲能變流器和并網(wǎng)逆變器均連接到交流配電柜5，同時，交流配電柜通過雙向智能電表8和市電電網(wǎng)4相連接，電能檢測模塊11分別連接到直流配電柜和交流配電柜，檢測凈發(fā)電量和家庭總能耗。

如圖2所示，環(huán)境參數(shù)采集模塊22和電能參數(shù)采集模塊23和數(shù)據(jù)采集模塊14相連接，其功能主要包含對能源相關(guān)參數(shù)和室外壞境參數(shù)的采集，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚砥?5，為正確、準確、及時的傳輸現(xiàn)場數(shù)據(jù)，模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸采用CC—Link和RS485現(xiàn)場總線。中央處理器通過ZIGBEE通訊模塊24和后臺控制中心17進行數(shù)據(jù)傳輸；LCD液晶顯示器16通過數(shù)據(jù)線與中央處理器模塊的I/O端子電連接；中央處理器和并網(wǎng)控制器6、雙向智能電表8、儲能變流器9、直流配電柜12、現(xiàn)場控制器18之間通過RS485進行數(shù)據(jù)通信。

后臺控制中心17存儲有以往天氣數(shù)據(jù)庫并配有專家系統(tǒng)，在中央處理器15將環(huán)境參數(shù)和電能參數(shù)傳輸?shù)胶笈_控制中心后，后臺控制中心會分析處理數(shù)據(jù)，將對家用發(fā)電模塊的控制指令傳輸回中央處理器。

LCD液晶顯示器16附帶有操作鍵盤和揚聲報警器，一方面，LCD液晶顯示器接收來自中央處理器15的能耗數(shù)據(jù)和室外氣象數(shù)據(jù)，進行實時顯示，允許用戶對歷史數(shù)據(jù)進行查詢，并對系統(tǒng)故障進行報警；另一方面，LCD液晶顯示器允許用戶通過操作鍵盤對中央處理器施加相應(yīng)指令，并且，該指令具有最高優(yōu)先級。

現(xiàn)場控制器18接收來自中央處理傳來的指令信號，控制家用發(fā)電模塊1的運行。

直流配電柜12接收中央處理器15傳來的指令信號，控制家用發(fā)電模塊1產(chǎn)生的電能去向：向儲能裝置充電，經(jīng)逆變后直接向家用電器供電，儲能過剩時經(jīng)逆變后并網(wǎng)向配電網(wǎng)回饋電能。

并網(wǎng)控制器6接收中央處理器15的指令信號，對并網(wǎng)逆變器進行控制，使回饋的電能質(zhì)量滿足電網(wǎng)要求。

以上對本實用新型的實施例進行了詳細說明，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記視為限制所涉及的權(quán)利要求。