一种分布式光伏家庭储能系统的制作方法

本实用新型涉及太阳能应用技术领域，尤其涉及一种分布式光伏家庭储能系统。

背景技术：

太阳能是最普遍的自然资源，也是取之不尽的可再生能源。太阳能转换为电能的技术称为太阳能光伏发电技术(简称PV技术)。太阳能光伏发电不仅可以部分代替化石燃料发电，而且可以减少CO₂和有害气体的排放，防止地球环境恶化，因此发展太阳能光伏产业已经成为全球各国解决能源与经济发展、环境保护之间矛盾的最佳途径之一。

分布式光伏发电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式，它倡导就近发电，就近并网、就近转换、就近使用的原则，不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量，同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。

目前应用最为广泛的分布式光伏发电系统，是建在建筑物屋顶的光伏发电项目，方便接入就近接入公共电网，与公共电网一起为附近的用户供电。从发电入网角度出发，根据家庭用电情况可以给出系统施工要求、设计方法以及光伏组件、逆变器的选择等。

现有的分布式光伏发电系统结构复杂、体积大、重量大，导致其运输困难，不易实现大范围推广普及。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：提供一种分布式光伏家庭储能系统，解决现有技术中存在的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种分布式光伏家庭储能系统，包括：

供能装置，用于对储能装置进行能源供应，包括太阳能板以及市电电源；所述太阳能板通过太阳能充放电控制器与所述储能装置连接，所述市电电源通过滤波器以及充电器与所述储能装置连接；

储能装置，包括若干磷酸铁锂电芯，若干所述磷酸铁锂电芯通过串联及并联形成所需电压及容量的储能装置；

所述市电电源以及所述太阳能板均可对所述储能装置进行储能后通过所述储能装置对用电负载进行间接供电，所述市电电源可不经过所述储能装置而对所述用电负载直接供电。

作为所述的分布式光伏家庭储能系统的一种优选的技术方案，所述磷酸铁锂电芯为矩形，其数量为30个，均采用单个电芯容量为56AH、标称电压3.2V的电芯，通过15串2并的方式进行组合。

其中15串2并指每4块磷酸铁锂电芯进行串联，2串联的磷酸铁锂电池进行并联。以下4串2并、3串2并与此结构相同，区别仅在于串联的磷酸铁锂电池的数量。

作为所述的分布式光伏家庭储能系统的一种优选的技术方案，所述市电电源与所述用电负载之间设置有第一静态开关。

作为所述的分布式光伏家庭储能系统的一种优选的技术方案，所述储能装置与所述用电负载之间依次设置有逆变器以及输出变压器。

作为所述的分布式光伏家庭储能系统的一种优选的技术方案，所述太阳能板与所述逆变器之间通过导线连接，并通过设置在所述导线上的第二静态开关选择性控制所述导线的通断。

作为所述的分布式光伏家庭储能系统的一种优选的技术方案，所述输出变压器与所述用电负载之间设置有第三静态开关。

作为所述的分布式光伏家庭储能系统的一种优选的技术方案，所述储能装置包括相串联的第一储能模块、第二储能模块、第三储能模块以及第四储能模块，所述第一储能模块、所述第二储能模块以及所述第三储能模块中均以4串2并的方式设置有8块矩形磷酸铁锂电芯，所述第四储能模块采用3串2并得方式设置有6块矩形磷酸铁锂电芯。

作为所述的分布式光伏家庭储能系统的一种优选的技术方案，所述第一储能模块、所述第二储能模块、所述第三储能模块以及所述第四储能模块均包括用于安装所述磷酸铁锂电芯的壳体以及设置在所述壳体顶部的盖板，所述第四储能模块的盖板上设置有电池管理系统(BMS)。

作为所述的分布式光伏家庭储能系统的一种优选的技术方案，所述储能模块之间通过可拆卸的方式固定连接。

作为所述的分布式光伏家庭储能系统的一种优选的技术方案，相邻的所述储能模块之间间隔设置。

本实用新型的有益效果为：采用分布式光伏家庭储能系统污染小、环保效益突出。分布式光伏家庭储能系统在发电过程中没有噪声，也不会对空气和水产生污染；能够在一定程度上缓解局地的用电紧张状况；分布式光伏家庭储能系统发电接入配电网，发电用电并存。采用磷酸铁锂电池作为储能装置有效减小分布式家庭光伏储能系统的体积以及重量，提高其运输的便利性。

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为实施例所述分布式光伏家庭储能系统结构示意图。

图2为实施例所述储能装置结构示意图。

图3为实施例所述的又一分布式光伏家庭储能系统结构示意图。

图中：

100、市电电源；101、滤波器；102、充电器；103、第一静态开关；

200、太阳能板；201、太阳能充放电控制器；202、逆变器；203、输出变压器；204、第二静态开关；205、第三静态开关；

300、储能装置；301、第一储能模块；302、第二储能模块；303、第三储能模块；304、第四储能模块；305、壳体；306、盖板；307、电池管理系统；

400、用电负载。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1、2所示，于本实施例中，本实用新型所述的分布式光伏家庭储能系统，包括：

供能装置，用于对储能装置300进行能源供应，包括太阳能板200以及市电电源100；所述太阳能板200通过太阳能充放电控制器201与所述储能装置300连接，所述市电电源100通过滤波器101以及充电器102与所述储能装置300连接；

储能装置300，包括若干磷酸铁锂电芯，若干所述磷酸铁锂电芯通过串联及并联形成所需电压及容量的储能装置300；

所述市电电源100以及所述太阳能板200均可对储能装置300进行储能后通过所述储能装置300对用电负载400进行间接供电，所述市电电源100可不经过储能装置300而对用电负载400直接供电。

供能装置包括太阳能板200以及市电电源100，作为光伏系统，本实施例中将太阳能板200作为主要的能源供应装置，在有充足光照的情况下通过太阳能板200对储能装置300进行能源补充。采用市电电源100作为辅助能源供应装置，当光照不足时太阳能板200无法满足充电需求可以通过市电电源100对储能装置300进行电量补充，同时本实施例中市电电源100还可以不经过储能装置300直接对用电负载400进行供电。

作为一种优选的技术方案，市电电源100还可以在对储能装置300进行充电的同时对用电负载400进行电能供应。

本实施例中采用磷酸铁锂电芯作为储能装置300，相较于常用的铅酸电池，磷酸铁锂电芯的体能比(电量与质量的比值)可以达到170WH/KG，是传统铅酸电池的3.5倍，在储能系统储存相同能量的前提下本实施例所述的分布式光伏家庭储能系统体积更小、重量更轻，可以有效的解决系统的运输问题，同时，磷酸铁锂电芯循环寿命更高，可以达到4000次以上，更为环保，减少对环境的污染。

于本实施例中，所述磷酸铁锂电芯为矩形，其数量为30个，均采用单个电芯容量为56AH、标称电压3.2V的电芯，通过15串2并的方式进行组合。

电芯的数量并不局限于30个，在其它实施例中电芯的数量可以采用多于30个或少于30个，电芯容量、标称电压也可以采用其它，通过相应的组合方式得到满足输出所需的性能的储能装置。

组合后储能装置300的规格为48V/100AH,能量为5.376KWH，重量约43.5KG；如采用相同的48V/100AH的铅酸电芯，重量超过100KG,解决家庭储能的运输问题。

作为所述的分布式光伏家庭储能系统的一种优选的技术方案，所述市电电源100与所述用电负载400之间设置有第一静态开关103。

为了选择性控制市电电源100对用电负载400的电能供应，在用电负载400与市电电源100之间设置第一静态开关103，当第一静态开关103闭合时市电电源100直接对用电负载400供电，当第一静态开关103断开时，市电电源100与用电负载400之间形成开路，市电电源100不对用电负载400进行供电。

作为所述的分布式光伏家庭储能系统的一种优选的技术方案，所述储能装置300与所述用电负载400之间依次设置有逆变器202以及输出变压器203。

图3为本实施例中所述的分布式光伏家庭储能系统的又一种优选的技术方案，在本方案中所述太阳能板200与所述逆变器202之间通过导线连接，并通过设置在所述导线上的第二静态开关204选择性控制所述导线的通断。

当太阳能充足的时候，可以采用太阳能板200直接对用电负载400进行供电，即将所述第二静态开关204闭合，此时太阳能板200产生的电能直接通过逆变器202以及输出变压器203连接至用电负载400，为了进一步控制太阳能板200以及储能装置300对用电负载400的电能供应，所述输出变压器203与所述用电负载400之间设置有第三静态开关205。

作为所述的分布式光伏家庭储能系统的一种优选的技术方案，所述储能装置300包括相串联的第一储能模块301、第二储能模块302、第三储能模块303以及第四储能模块304，所述第一储能模块301、所述第二储能模块302以及所述第三储能模块303中均以4串2并的方式设置有8块矩形磷酸铁锂电芯，所述第四储能模块304采用3串2并得方式设置有6块矩形磷酸铁锂电芯。

将储能装置300设置为多模块的形式可以降低每个模块的重量，便于储能装置300的运输，同时在储能装置300维护的过程中还可以避免将整个储能装置300完全拆卸，提高维护效率、降低维护成本。

作为所述的分布式光伏家庭储能系统的一种优选的技术方案，所述第一储能模块301、所述第二储能模块302、所述第三储能模块303以及所述第四储能模块304还包括用于安装所述磷酸铁锂电芯的壳体305以及设置在所述壳体305顶部的盖板306，所述第四储能模块304的盖板306上设置有电池管理系统307(BMS)。通过电池管理系统307可以准确的估测动力电池组的荷电状态，保证荷电状态维持在合理的范围内，防止由于过充或过放电对电池的损伤。同时还可以动态监测电池组的工作状态，在储能装置300充放电过程中，实时采集储能装置300中每块电芯的端电压和温度、充放电电流，挑选出有问题的电芯，包装储能装置300运行的可靠性和高效性。通过设置电池管理系统307还可以为每个电芯均衡充电，使电储能装置300中各个电芯都达到均衡一致的状态。

为了保证储能装置300组装以及运输的灵活性，同时保证其在工作状态下的稳定性，所述储能模块之间通过可拆卸的方式固定连接。在运输及维护过程中可将其拆开单独处理，在使用过程中将其固定连接，保证电连接的稳定可靠。

相邻的所述储能模块之间间隔设置，将储能装置300分隔为多个储能模块并间隔设置，可以有效的对储能装置300进行散热，避免储能装置300热量过高造成分布式光伏家庭储能系统故障。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于在描述上加以区分，不具有特殊含义。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理，在本实用新型所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。