一种家用多能源综合互补利用系统的制作方法

本实用新型属于可再生能源的微型发电及能耗检测技术领域，尤其是涉及一种家用多能源综合互补利用系统。

背景技术：

近年来，随着城镇化道路的快速推进，建筑规模的增长及人民对住宅舒适度要求的提高，家庭用电需求量日益增大。在能源日益短缺的今天，在保证居民用电品质不下降的前提下，如何实现建筑节能，成为当今的重要课题。

传统能源具有不可再生性，面临枯竭，同时能产生废气等危害，在提倡低碳生活的今天，增加清洁能源在供电中所占的比例，降低家庭用电对电网的需求，缓解用电危机势在必行。家用发电系统具有节能、经济等优点，是零能耗建筑能源获取的趋势。采用能源监测和智能控制系统，对住宅的主动式和被动式设备进行控制，可有效降低建筑能耗。目前零能耗建筑采用的能耗监测与智能控制系统是相互独立的，限制了其在建筑节能中的作用，若能对将两个系统融合，实现数据共享，将能在建筑节能中发挥更大作用。

技术实现要素：

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种家用多能源综合互补利用系统，用以弥补现有技术不能满足家庭中用能和供能不协调，实现家用新能源发电互补调控，满足日益增高的家庭用电需求，缓解电网压力。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种家用多能源综合互补利用系统，至少包括：

用于满足家庭用电需求的能源供应模块；所述能源供应模块包括市电电网、发电模块、以及电源管理器三部分，其中：所述发电模块为太阳能发电装置、沼气池发电装置、风能发电装置中的一种或多种；所述电源管理器分别与市电电网、发电模块相连接；所述电源管理器包括直流整流器和直流配电柜；所述太阳能发电装置的电源输出端子与直流配电柜的电源输入端子电连接；所述沼气池发电装置、风能发电装置的电源输出端子通过直流整流器与直流配电柜的电源输入端子电连接；

用于监测发电模块和负载耗电信息的电能参数采集模块；所述电能参数采集模块包括双向智能电表；

应急用的能源存储模块；所述能源存储模块包括储能装置和储能变流器；所述储能装置为蓄电池，所述蓄电池与储能变流器的直流端子电连接；所述储能变流器的交流端子通过交流配电箱与家用负载电连接；

用于采集室外气象数据的环境参数采集模块，所述环境参数采集模块包括光照强度传感器、温度传感器、湿度传感器、风速传感器；

用于接收电能参数采集模块和环境参数采集模块的数据采集模块；

智能控制模块；所述智能控制模块包括用于接收数据采集模块输出信息的中央处理器、通过ZIGBEE通讯模块与中央处理器进行数据交互的后台控制中心、控制发电模块电量分配的直流配电柜、控制并网逆变器的并网控制器、控制发电模块工作状态的现场控制器；所述中央处理器通过数据采集模块分别与电能参数采集模块、环境参数采集模块电连接；

用于对发电信息、用电信息和室外气象信息进行显示的显示模块；所述显示模块包括LCD显示器；所述显示模块通过数据线与中央处理器的I/O端子电连接；

所述直流配电柜的输出端子分别与蓄电池、并网控制器的输入端子电连接；所述并网控制器的输出端子通过并网逆变器与交流配电箱电连接。

作为优选，本实用新型还采用了如下附加技术特征：

进一步：所述中央处理器为STM32单片机。

更进一步：所述电能参数采集模块还包括电能检测模块和智能储能电表。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

通过采用上述技术方案，本实用新型能够根据实时天气状态和家庭用电需求，实现家用清洁能源综合互补的协调利用，对市电进行有效补充；将对家庭用电和发电的监控等同智能控制系统相结合，保证整个系统的自动化运行，并将检测数据实时显示到LCD显示器上，方便用户实时掌握家庭用电情况，并根据实际情况，选择对系统的发布指令；将能源存储和智能控制相结合，智能控制系统根据需要实时调整能源存储模块，应对突发情况；本实用新型实现了家庭用电的智能化，简单易实现，既保证了家庭用电的正常需求，又践行节能减排的理念。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例的整体结构电路框图；

图2是本实用新型优选实施例的智能控制结构图。

其中，1、发电模块，2、直流整流器，3、储能装置，4、市电电网，5、交流配电柜，6、并网控制器，7、并网逆变器，8、双向智能电表，9、储能变流器，10、家用负载，11、电能检测模块，12、直流配电柜，13、智能储能电表，14、数据采集模块，15、中央处理器，16、LCD显示器，17、后台控制中心，18、现场控制器，19、温度传感器，20、湿度传感器，21、风速传感器，22、环境参数采集模块，23、电能参数采集模块，24、ZIGBEE通讯模块。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1和图2，一种家用多能源综合互补利用系统，包括：

用于满足家庭用电需求的能源供应模块；所述能源供应模块包括市电电网4、发电模块1、以及电源管理器三部分，其中：所述发电模块1为太阳能发电装置、沼气池发电装置、风能发电装置中的一种或多种；所述电源管理器分别与市电电网、发电模块相连接；所述电源管理器包括直流整流器2和直流配电柜12；所述太阳能发电装置的电源输出端子与直流配电柜12的电源输入端子电连接；所述沼气池发电装置、风能发电装置的电源输出端子通过直流整流器2与直流配电柜12的电源输入端子电连接；

用于监测发电模块和负载耗电信息的电能参数采集模块23；所述电能参数采集模块23包括双向智能电表8；

应急用的能源存储模块；所述能源存储模块包括储能装置3和储能变流器9；所述储能装置3为蓄电池，所述蓄电池与储能变流器9的直流端子电连接；所述储能变流器9的交流端子通过交流配电箱5与家用负载10电连接；

用于采集室外气象数据的环境参数采集模块22，所述环境参数采集模块22包括光照强度传感器、温度传感器19、湿度传感器20、风速传感器21；

用于接收电能参数采集模块23和环境参数采集模块22的数据采集模块14；

智能控制模块；所述智能控制模块包括用于接收数据采集模块输出信息的中央处理器15、通过ZIGBEE通讯模块24与中央处理器15进行数据交互的后台控制中心17、控制发电模块电量分配的直流配电柜12、控制并网逆变7的并网控制器6；控制发电模块工作状态的现场控制器18；所述中央处理器15通过数据采集模块14分别与电能参数采集模块23、环境参数采集模块22电连接；

用于对发电信息、用电信息和室外气象信息进行显示的显示模块；所述显示模块包括LCD显示器16；所述显示模块通过数据线与中央处理器15的I/O端子电连接；

所述直流配电柜12的输出端子分别与蓄电池、并网控制器6的输入端子电连接；所述并网控制器6的输出端子通过并网逆变器7与交流配电箱5电连接。

作为优选，在上述优选实施例中：所述中央处理器15选择的是STM32单片机。所述电能参数采集模块还包括电能检测模块11和智能储能电表13。

如图1所示，发电模块1中太阳能发电装置所发电力为直流电，可以直接输送到直流配电柜12，沼气发电装置和风力发电装置所发出的电为交流电，交流电需经直流整流器2处理之后，将电力输送到直流配电柜12，直流配电柜分别和储能模块3和并网控制器6相连接，储能模块和储能变流器9相连接，并网控制器和并网逆变器7相连接，储能变流器和并网逆变器均连接到交流配电柜5，同时，交流配电柜通过双向智能电表8和市电电网4相连接，电能检测模块11分别连接到直流配电柜和交流配电柜，检测净发电量和家庭总能耗。

如图2所示，环境参数采集模块22和电能参数采集模块23和数据采集模块14相连接，其功能主要包含对能源相关参数和室外坏境参数的采集，并将数据传输到中央处理器15，为正确、准确、及时的传输现场数据，模块之间的数据传输采用CC—Link和RS485现场总线。中央处理器通过ZIGBEE通讯模块24和后台控制中心17进行数据传输；LCD液晶显示器16通过数据线与中央处理器模块的I/O端子电连接；中央处理器和并网控制器6、双向智能电表8、储能变流器9、直流配电柜12、现场控制器18之间通过RS485进行数据通信。

后台控制中心17存储有以往天气数据库并配有专家系统，在中央处理器15将环境参数和电能参数传输到后台控制中心后，后台控制中心会分析处理数据，将对家用发电模块的控制指令传输回中央处理器。

LCD液晶显示器16附带有操作键盘和扬声报警器，一方面，LCD液晶显示器接收来自中央处理器15的能耗数据和室外气象数据，进行实时显示，允许用户对历史数据进行查询，并对系统故障进行报警；另一方面，LCD液晶显示器允许用户通过操作键盘对中央处理器施加相应指令，并且，该指令具有最高优先级。

现场控制器18接收来自中央处理传来的指令信号，控制家用发电模块1的运行。

直流配电柜12接收中央处理器15传来的指令信号，控制家用发电模块1产生的电能去向：向储能装置充电，经逆变后直接向家用电器供电，储能过剩时经逆变后并网向配电网回馈电能。

并网控制器6接收中央处理器15的指令信号，对并网逆变器进行控制，使回馈的电能质量满足电网要求。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。