一种新型家用分布式太阳能发电储能系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型揭露了一种新型家用分布式太阳能发电储能系统，包括太阳能电池板、锂电池组、太阳能控制器、主控制器、逆变器、市电充电器，所述主控制器与太阳能控制器、锂电池模组、逆变器、市电充电器均相连接，逆变器的输入端与锂电池组、市电交流电网选择性连接，所述锂电池组由多个锂电池模组串联或并联连接组成，每个锂电池模组包括由多个锂电电芯串并联而成的电池包、与所述电池包连接的电池监控管理单元、与电池包及电池监控单元连接的充电限流单元，本实用新型将间歇性的、相对不稳定的太阳能转变为持续稳定的电力供应，而且最大经济效益地利用了市电，还解决了储能单元容量计量不准确、储能单元模组并联时电压不相等而需要分容的问题。
【专利说明】
—种新型家用分布式太阳能发电储能系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种太阳能发电储能系统，尤其涉及一种新型家用分布式太阳能发电储能系统。
【背景技术】
[0002]目前，电力构成主要有水电和火电，而火电占据很大一部分，随着煤炭资源日益减少，而环境问题越来越严重，因此必须考虑用无污染的能源替代，太阳能作为取之不尽用之不竭的绿色无污染能源成为首选。光伏太阳能发电已经成为趋势，然而太阳能在白天有太阳时候可以发电，到了晚上或阴雨天无太阳时不能发电或者发电少，而且即使在有太阳时候发电也很不稳定，因此需要将太阳能发的电储存到电池单元中，然后由电池稳定的输出电能。
[0003]在新型家用分布式储能领域，目前主要采用铅酸电池作为储能单元，铅酸电池能量密度低，体积大，在寸土寸金的当今社会，体积也会考虑在整个成本当中；而且铅酸电池寿命短，对环境有污染，在环境问题日趋严峻的社会，铅酸电池已经越来越不适用了。
[0004]目前储能模组在组成整个储能单元前都需要对模组进行分容，即将相同电压的模组并联到一起，如果出现电压不相等的模组，模组之间就会相互充放电，而这个充放电电流不可控，容易造成充放电电流过大而损坏模组；若要将不同电压的模组并联到一起，需要先将电压高的模组放电到平均电压，将容量低的模组充电到平均，这样就会浪费很长时间和资源。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服上述技术问题的缺点，提供一种新型家用分布式太阳能发电储能系统。
[0006]为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:
[0007]—种新型家用分布式太阳能发电储能系统，包括将太阳能转化为电能的太阳能电池板、汇流箱、作为储能单元的锂电池组、将太阳能电池板发的电储存到锂电池组的太阳能控制器、控制电能流向的主控制器、逆变器、市电充电器，所述汇流箱一端连接太阳能电池板，另外一端连接太阳能控制器的输入端，所述太阳能控制器的输出端与锂电池组连接，所述主控制器与太阳能控制器、锂电池模组、逆变器、市电充电器均相连接，所述逆变器的输入端与锂电池组、市电交流电网选择性连接，所述市电充电器的输入端与市电交流电网连接，输出端与锂电池组连接，所述锂电池组由多个锂电池模组串联或并联连接组成，所述每个锂电池模组包括由多个锂电电芯串并联而成的电池包、与所述电池包连接的电池监控管理单元、与所述电池包以及电池监控单元连接的充电限流单元。
[0008]所述主控制器包括相连接的显示屏单元、单片机。
[0009]所述主控制器还设置有串行通讯接口，主控制器通过串行通讯接口连接太阳
[0010]能控制器、逆变器、锂电池组。
[0011]所述太阳能电池板设置有多个，并组成串并联阵列。
[0012]所述太阳能控制器通过串行通讯RS232或RS485与主控制器通讯连接。
[0013]所述逆变器为离网逆变器，自带有bypass开关，在主控制器的控制下，所
[0014]述逆变器可选择地与市电交流网或者锂电池组接通。
[0015]所述市电充电器为交流转直流转换器。
[0016]所述太阳能控制器、市电充电器、主控制器设置于一 3U机箱中作为主控制箱，所述逆变器设置于一 3U机箱中，所述两锂电池模组分别设置于两3U机箱中，所述主控制箱通过串行通讯接口与逆变器以及两锂电池模组连接，所述逆变器可选择地与市电或者两锂电池模组连接，所述汇流箱与所述主控制箱连接。
[0017]本实用新型的有益效果为:本实用新型能将间歇性的、相对不稳定的太阳能转变为持续稳定的电力供应，解决了边远的山区、海岛上、游牧地区以及市电不稳定地区的供电困难问题，而且最大经济效益地利用了市电；此外，解决现有储能单元容量计量不准确以及现有储能单元模组并联时电压不相等而需要分容的问题；且能量密度高，体积小，不需要占地太大，方便安装，从而更有利于在边远的山区、海岛上、游牧地区等这些比较分散的地区安装，避免在分散地区建造大中型电站造成资源的闲置浪费。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型家用分布式太阳能发电储能系统结构示意图；
[0019]图2为本实用新型家用分布式太阳能发电储能系统锂电池模组结构示意图；
[0020]图3为本实用新型家用分布式太阳能发电储能系统的一种实施方案示意图。
【具体实施方式】
[0021]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0022]如图1、2所示，本实用新型家用分布式太阳能发电储能系统包括将太阳能转化为电能的太阳能电池板1、汇流箱2、作为储能单元的锂电池组3、将太阳能电池板I发的电储存到锂电池组3的太阳能控制器4、控制电能流向的主控制器5、逆变器6、市电充电器7，所述汇流箱2 —端连接太阳能电池板1，另外一端连接太阳能控制器4的输入端，所述太阳能控制器5的输出端与锂电池组3连接，所述主控制器5与太阳能控制器4、锂电池组3、逆变器6、市电充电器7均相连接，所述逆变器6的输入端与锂电池组3、市电交流电网8选择性连接，所述市电充电器7的输入端与市电交流电网8连接，输出端与锂电池组3连接，所述锂电池组3由多个锂电池模组30串联或并联连接组成，所述每个锂电池模组30包括由多个锂电电芯31串并联而成的电池包、与所述电池包连接的电池监控管理单元32、与所述电池包以及电池监控单元连接的充电限流单元33。
[0023]所述太阳能电池板I可设置多个，并可组成串并联阵列，并可根据用电需求增减阵列个数。
[0024]所述汇流箱2用于将太阳能电池板I发的电汇聚到一起。
[0025]所述锂电池组3通过串行通讯接口与主控制器5通讯，所述锂电池模组30的个数可根据需求来决定，只需在连接时设置每个锂电池模组30的通讯地址，主控制器5即可自动识别。在本实施例中，较佳的，所述锂电池模组30设置为两个。相比公知的铅酸电池，锂电池环保，能量密度高，体积小，而且使用寿命长。
[0026]所述电池监控管理单元32用于检测锂电电芯31的电压、温度，并控制锂电电芯31容量的均衡，保护锂电电芯31工作在安全电压及温度范围，监控充放电电流大小，并控制充电恒流。且所述电池监控管理单元32具有容量管理功能，可任意设置初始容量信息，并通过容量自学习，准确估算电池容量。所述电池监控管理单元32设置有串行通讯接口，通过该接口电池监控管理单元32将获取的电池信息传递给主控制器5。从而所述电池监控管理单元解决了现有储能单元容量计算不准确的问题。
[0027]所述充电限流单元33为一个直流-直流转换器，当充电电流大于预设电流阈值时，在主控制器5的控制下，开启充电限流单元33，将电流恒定在预设值充电，如此，即解决了不同电压的电池组并联时的分容问题。
[0028]所述太阳能控制器4可以是升压、降压或者其他类型的直流-直流转换器，太阳能控制器4可以检测太阳能电池板I的电压、电流以及锂电池组3的电压、充电电流、内部工作参数。所述太阳能控制器4通过串行通讯RS232或RS485与主控制器5通讯连接。
[0029]所述主控制器5控制整个系统的能量流动方向，可设置工作模式，控制为优先电池供电还是市电供电模式。所述主控制器5包括相连接的显示屏单元、单片机(图未示)，所述显示屏单元显示整个系统的工作状态以及电池信息(包括太阳能电池板I的电压、电流、太阳能控制器4的工作参数、锂电池组的电压、电流、温度、容量、状态等参数、交流电压、电流、频率、逆变电压、电流、频率、状态等参数以及市电充电器7开启状态)，可接受用户设置信息并控制系统运行；单片机是整个系统的决策运算中心，其读取与其连接的模组的参数并下发控制命令，控制各个模块的工作运行；且主控制器5还设置有串行通讯接口，主控制器5通过串行通讯接口连接太阳能控制器4、逆变器6、锂电池组3。
[0030]在本实施例中，所述逆变器6为离网逆变器，自带有bypass开关，在主控制器5的控制下，所述逆变器6可选择地与市电交流网或者锂电池组3接通，从而更改市电供电模式或锂电池组3供电模式。所述逆变器6具有市电输入、直流输入、交流输出。
[0031]所述市电充电器7为交流转直流转换器，输入交流市电，输出直流，受主控制器5控制给锂电池组3充电或者停止充电。
[0032]在实施实例中，较佳的，在所述主控制器5上设置有时段控制装置，比如说定时控制器，从而可根据需要设置市电充电器7开启和关闭时刻、市电供电或锂电池组3供电时亥IJ，从而到了设定时间比如说用电高峰时开启电池供电，用电低峰时开启市电供电。
[0033]本系统的能量可由太阳能电池板I流向锂电池组3，或者由市电交流电网8经市电充电器7后流向锂电池组3，锂电池组3的电经逆变器6供给负载9，或者市电直接经逆变器6供给负载9。经主控制器5控制，在市电不稳定的时候，白天由太阳能电池板I将太阳能转化成电能后给锂电池组3充电，在无市电或者晚上时，锂电池组3储存的电经逆变器6逆变给负载9供电；在市电充足的时候，白天太阳能给锂电池组3充电，当锂电池组3容量较高时可用锂电池组3经逆变器6供电，到晚上用电低峰时，可采用市电直接供电，而且可将富余或低价市电经市电充电器7储存到锂电池组3中，供用电高峰或高价电时使用。如此，本系统将间歇性的、相对不稳定的太阳能转变为持续稳定的电力供应，解决了边远的山区、海岛上、游牧地区以及市电不稳定地区的供电困难问题，而且最大经济效益地利用了市电。
[0034] 如图3所述，在实际运用中，将所述太阳能控制器4、市电充电器7、主控制器5设置于一 3U机箱中作为主控制箱，逆变器6设置于一 3U机箱中，标准配置两个锂电池模组30，两锂电池模组30分别设置于两3U机箱中，所述主控制箱通过串行通讯接口与逆变器6以及两锂电池模组30连接，所述逆变器6可选择地与市电或者两锂电池模组30连接，总共组成12U机箱的机柜，所述汇流箱2与所述主控制箱连接，该12U机箱的机柜加上设置在室外的太阳能电池板I与汇流箱2可组成一套独立的发电储能系统，相对其他储能方式做到能量密度高，体积小，不需要占地太大，方便安装，从而更有利于在边远的山区、海岛上、游牧地区等这些比较分散的地区安装，避免在分散地区建造大中型电站造成资源的闲置浪费。
【权利要求】
1.一种新型家用分布式太阳能发电储能系统，其特征在于:包括将太阳能转化为电能的太阳能电池板、汇流箱、作为储能单元的锂电池组、将太阳能电池板发的电储存到锂电池组的太阳能控制器、控制电能流向的主控制器、逆变器、市电充电器，所述汇流箱一端连接太阳能电池板，另外一端连接太阳能控制器的输入端，所述太阳能控制器的输出端与锂电池组连接，所述主控制器与太阳能控制器、锂电池模组、逆变器、市电充电器均相连接，所述逆变器的输入端与锂电池组、市电交流电网选择性连接，所述市电充电器的输入端与市电交流电网连接，输出端与锂电池组连接，所述锂电池组由多个锂电池模组串联或并联连接组成，所述每个锂电池模组包括由多个锂电电芯串并联而成的电池包、与所述电池包连接的电池监控管理单元、与所述电池包以及电池监控单元连接的充电限流单元。
2.根据权利要求1所述的新型家用分布式太阳能发电储能系统，其特征在于:所述主控制器包括相连接的显示屏单元、单片机。
3.根据权利要求2所述的新型家用分布式太阳能发电储能系统，其特征在于:所述主控制器还设置有串行通讯接口，主控制器通过串行通讯接口连接太阳能控制器、逆变器、锂电池组。
4.根据权利要求3所述的新型家用分布式太阳能发电储能系统，其特征在于:所述太阳能电池板设置有多个，并组成串并联阵列。
5.根据权利要求4所述的新型家用分布式太阳能发电储能系统，其特征在于:所述太阳能控制器通过串行通讯RS232或RS485与主控制器通讯连接。
6.根据权利要求5所述的新型家用分布式太阳能发电储能系统，其特征在于:所述逆变器为离网逆变器，自带有bypass开关，在主控制器的控制下，所述逆变器可选择地与市电交流网或者锂电池组接通。
7.根据权利要求6所述的新型家用分布式太阳能发电储能系统，其特征在于:所述市电充电器为交流转直流转换器。
8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的新型家用分布式太阳能发电储能系统，其特征在于:所述太阳能控制器、市电充电器、主控制器设置于一 3U机箱中作为主控制箱，所述逆变器设置于一 3U机箱中，所述两锂电池模组分别设置于两3U机箱中，所述主控制箱通过串行通讯接口与逆变器以及两锂电池模组连接，所述逆变器可选择地与市电或者两锂电池模组连接，所述汇流箱与所述主控制箱连接。
【文档编号】H02S40/38GK204156804SQ201420579658
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】周元瑞, 杨月全, 蒋敏, 王景德 申请人:深圳市力通威电子科技有限公司