一种混合电能供电管理系统的制作方法

本实用新型涉及一种分布式并网电源，具体地涉及一种具有电能管理模块的混合电能供电管理系统。

背景技术：

随着分布式新能源的快速发展，可以并网、离网灵活切换的微电网系统应用越来越广泛。微电网系统是由分布式电源、用电负荷、配电设施，监控和保护装置等组成的小型发配用电系统，必要时含储能装置。当电网正常时，光储微电网系统运行在并网模式，光储微电网系统中储能变流器根据预设的运行管理策略，实现设定的运行目标。当电网故障时，光储微电网系统切换到离网模式，储能变流器提供光储微电网系统的电压和频率，保证系统内负荷用电和其他设备的正常运行。微电网的出现很好地解决了分布式新能源和配电网之间的矛盾，使分布式新能源系统输出功率可控，有效抑制并网功率快速波动，具有电网友好性。

分布式并网电源(如，光伏电站)所发的电超出用户使用的部分一般情况会传输至电网，避免多余电量的浪费。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。基于上述问题，本实用新型提供一种具有电能管理模块的混合电能供电管理系统,其可最大化的利用分布式并网电源及储能单元的电能，提高储能单元的利用率。本实用新型采用如下技术方案：

一种混合电能供电管理系统，其包含分布式并网电源、电能管理模块、储能单元、第一电流传感器、第二电流传感器、第一开关、第二开关；

所述第一电流传感器电性连接所述分布式并网电源的输出端及所述电能管理模，用以将采样所述分布式并网电源的信息传输至所述电能管理模块；

所述第二电流传感器电性连接所述第一电流传感器及市电，用以将采样市电的信息传输至所述电能管理模块；

所述第一开关的一端电性连接负载，所述第一开关的另一端电性连接至所述分布式并网电源的输出端，所述第一开关的触发端电性连接电能管理模块并基于所述电能管理模块的指令闭合所述第一开关；

所述第二开关的一端电性连接所述储能单元，所述第二开关的另一端电性连接至所述分布式并网电源的输出端，所述第二开关的触发端电性连接电能管理模块并基于所述电能管理模块的指令闭合所述第二开关。

优选的，该第一电流传感器的第一端电性连接所述分布式并网电源的输出端，所述第一电流传感器的第二端电性电性连接第二电流传感器的第一端，所述第二电流传感器的第二端电性连接至过滤单元，所述过滤单元电性连接至市电。

优选的，该电能管理模块包含，第一控制模块，所述第一控制模块具有至少2个端口其匹配连接所述第一开关的触发端及所述第二开关的触发端，基于所述电能管理模块的指令闭合所述第一开关及所述第二开关；

第一采样模块，所述第一采样模块具有至少1个端口其电性连接第一电流传感器，用以接收第一电流传感器41的采样信息；

第二采样模块，所述第二采样模块具有至少1个端口其匹配连接第二电流传感器，用以接收第二电流传感器的采样信息。

优选的，该混合电能供电管理系统的所述第一开关，所述第二开关包含继电器。

优选的，该电能管理模块还包含有第三采样模块，其电性连接市电，用以检测市电的电压、频率并将检测的信息反馈至所述电能管理模块的处理单元；所述电能管理模块还包含有通讯模块，其电性连接至所述处理单元接收所述处理单元传递的信息并通过WiFi或GPRS或以太网传送至远端服务器或智能终端。

优选的，该储能模块包含若干电芯，所述电芯的长度介于65mm～70mm，所述电芯的直径介于18mm～27mm。

优选的，该储能模块的电压不超过60V，较佳的该储能模块的电压48V电压。

优选的，该储能模块包含4个12V的子模块，该子模块间电性串联。

优选的，该储能模块配置有连接接口，所述接口插拔的连接适配器，所述适配器配置有USB接口和/或TYPE-C接口，通过所述有USB接口和/或TYPE-C 接口对外提供电能。

优选的，该电能管理模块还包含IOT模块，通过所述IOT模块电性连接智能设备或服务器。

优选的，该电能管理模块，包含并网发电功率监测模块，负载功率监测模块，储能电池功率监测模块；并网发电功率监测模块电性连接市电及分布式并网电源；其中，所述负载功率监测模块电性连负载，用以监测负载的消耗功率；储能电池功率监测模块电性电压转换模块的一端，电压转换模块的另一端电性连接储能电池，用以监测储能电池的电量。

优选的，该电能管理模块通过WiFi或GPRS或以太网连接至远端服务器或智能终端。

相对于现有技术中的方案，本实用新型的优点：

①通过对电路的拓扑进行优化，提高储能的利用率，提高整体效率；

②通过对电能管理模块的模块优化提高系统的经济效率。

③电能管理模块通过IOT的方式连接至服务器或智能设备。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型实施例的具有电能管理模块的混合电能供电的模块示意图；

图2为本实用新型一实施例电能管理模块的混合电能供电的模块示意图；

图3为本实用新型实施例的电能管理模块的功能模块示意图；

图4为本实用新型一实施例电能管理模块的混合电能供电的拓扑示意图；

图5为本实用新型实施例的智能设备与电能管理模块连接的示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本实用新型而不限于限制本实用新型的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例：

如图1所示为一种具有电能管理模块的混合电能供电的模块示意图，光伏组件产生的直流电经过分布式并网电源(逆变器)转换后转换成符合要求的交流电输送至市电或通过电能管理模块连接至负载或储能电池，光伏组件产生的电不够负载消耗时差额部分由市电提供；该系统还包含有储能电池，电压转换模块；光伏组件的产生的电能优先提供给负载及储能电池；在满足负载使用的情况下，还有剩余的电能时，这时，光伏组件产生的电能通过电压转换模块存储至储能电池；若光伏组件产生的电能在满足储能电池以及负载时，还有剩余，则剩余电能传输至市电，这样最大化的利用光伏组件产生的电能。

上述实施方式中，在光伏组件产生直流电能时光伏发电系统具有如下工作模式,第一工作模式，光伏组件产生的直流电满足储能电池及负载的要求之外还有剩余，该剩余的电能并入市电(即，并网模式)。第二工作模式，光伏组件产生的直流电满足储能电池及负载的要求之外无剩余(即，经济模式)。第三工作模式，光伏组件产生的直流电仅满足储能电池的要求。第四工作模式，光伏组件产生的直流电仅满足负载的要求。在用电高峰，优先使用储能电池的电流供给负载(第五工作模式)。在用电低谷，优先使用市电给储能电池充电(第六工作模式)

在一实施方式中，储能电池采用48V电压平台的锂电池。较佳的，储能电池采用模块化的设计，48V电压平台采用4个12V(MAX 12V，其内部由3个锂电芯间串联，这样的设计可提高供电的效率)的电池模块串联即可。这样的设计可扩展储能电池的电压(视应用场合调整电压平台)或电池的容量(采用同样规格的再并联模块化电池)。

本实施方式中采用12V模块化电池，在其他的实施方式中，则不对此作限定。电池采用18650型可充电电池或21700型或22650型可充电电池。在一实施方式中，该电池的长度小于70MM(优选的65mm或70mm)。

在一实施方式中，储能电池包可插拔的连接有适配器，适配器上具有供电接口，如USB接口，TYPE-C接口等，通过该接口给供电设备(如，手机，电脑，移动电源，充电宝等)充电或合适接口的LED照明灯提供临时电源。采用48V 电压平台的锂电池。

在一实施方式中，储能电池内的控制板(BMS板)，上配置有IOT模块，该模块可配置独立的纽扣式电池或由储能电池供电。控制板监控的信息(如，电池的，充电/放电的时间段信息，电池内部温度，过压/欠压信息通过该IOT模块传输至连接的服务器。这样用户利用该信息合理调整电能管理模块的控制方式，这样更加高效的利用光伏组件的电能。

上述实施方式中，分布式并网电源较佳的采用组串型逆变器，其输出功率 <100KW，逆变器直接与单片的光伏组件连接。在一实施方式中也将光伏组件与光伏逆变器合称为分布式并网电源。

上述实施方式中，光伏电站的系统处于第一工作模式时，光伏电站所产生的电优先提供给家庭负载，电能管理模块包含一双向计量表检测到有电流向电网的电流(即：当光伏电站发电量超过家庭负载的耗电量)，为了避免多余的电流向电网，此时双向计量表向服务器或智能控制开关发出指令。这样最大化的利用光伏电站所产生的电能。

在一实施例中，双向计量表通过无线模块将其电流采样电路检测的信息传输至所连接的服务器或智能设备(如，智能手机等)，这样用户远程接收到双向计量表发过来的信息，实时的查看逆变器，储能电池(储能单元)的信息。

图2为本实用新型一个实施例的使用分布式并网电源的电能管理模块的混合电能供电的模块示意图。该太阳能光伏发电系统包括多个光伏组件201，用以将接收太阳光转换成直流电；多个分布式并网电源202，分别与相应的光伏组件201相连接，用于分别将光伏组件201产生的直流电转换为交流电；一个电能管理模块，其一端分别与多个分布式并网电源202的输出端电性相连接，电能管理模块的另一端与市电及负载及电压转换模块相连接，其基于电能管理模块的指令决定所述系统地工作模式。本实施方式中，多个由光伏组件201和分布式并网电源202组成的交流电产生单元共用一个包括有继电器电路的控制盒(图未示，其配置于电能管理模块)。本实施方式中，分布式并网电源较佳的为光伏逆变器，其功率输出功率250W以上(如250W、500W、1.0KW、5.0KW、 7.0KW、8.0KW、50KW等)。本实施方式中，系统处于第一工作模式时，光伏组件产生的直流电满足储能电池及负载的要求之外还有剩余，该剩余的电能并入市电(即，并网模式)。处于第二工作模式时，光伏组件产生的直流电满足仅储能电池及负载的要求。处于第三工作模式时，光伏组件产生的直流电仅满足储能电池的要求。处于第四工作模式，光伏组件产生的直流电仅满足负载的要求。

在一实施例中：储能电池为多个(储能电池间电性并联)时，分别为每个储能电池配置智能控制开关；该多个智能控制开关与电能管理模块电性连接，设定开启的顺序进行充电。放电时，通过控制控制开关控制介入储能能电池的数量；这样最大化的使用光伏电站所产生的电。

图3所示为电能管理模块的功能模式示意图。电能管理模块30，包含并网发电功率监测模块31，负载功率监测模块32，储能电池功率监测模块33；

并网发电功率监测模块31电性连接市电即分布式并网电源；

负载功率监测模块32电性连负载，用以监测负载的消耗功率；

储能电池功率监测模块33电性电压转换模块，用以监测储能电池的消耗。本实施方式中，电能管理模块30通过WiFi或GPRS或以太网连接至远端服务器或智能终端。电能管理模块30分别电性连接至分布式并网电源，负载，电压转换模块。在一实施方式中，电能管理模块30还包含有IOT模块，通过该IOT模块连接至智能设备或远端服务器。

图4所示为本实用新型一实施例电能管理模块的混合电能供电的拓扑示意图。供电系统包含分布式并网电源，储能电池，电能管理模块，负载(用户负载)，市电，其中

分布式并网电源的输出端电性连接第一电流传感器41的一端，第一电流传感器41的另一端电性电性连接第二电流传感器42的一端，第二电流传感器42 的另一端电性连接至过滤单元45，过滤单元45电性连接至市电；

用户负载电性连接第一开关43的一端，第一开关43的另一端电性连接至第一电流传感器41的另一端，第一开关43的触发端电性连接电能管理模块基于指令接收光伏发电系统或市电的电能或储能单元的电能；

储能单元电性连接第二开关44的一端，第二开关44的另一端电性连接至第一电流传感器41的另一端，第二开关44的触发端电性连接电能管理模块并基于电能管理模块的指令接收光伏发电系统或市电的电能或向用户负载供电。

上述的实施方式中，第一开关43，第二开关44较佳的选取继电器，触发时第一开关43，第二开关44的线圈通电，第一开关43，第二开关44闭合。电能管理模块包含有第三采样模块其电性连接市电，用以检测市电的电压，频率并将检测的信息反馈至电能管理模块的处理单元(图未示)；电能管理模块通过WiFi或GPRS或以太网连接至远端服务器或智能终端。电能管理模块分别电性连接至逆变器，用户负载，储能电池(包含有电压转换模块)。电能管理(也称电能管理模块)包含，第一控制模块，该第一控制模块具有至少2个端口其匹配连接第一开关43及第二开关44的触发端，基于指令控制第一开关43及第二开关44的闭合断开；第一采样模块具有至少1个端口其匹配连接第一电流传感器41，用以接收第一电流传感器41的采样信息；第二采样模块具有至少1个端口其匹配连接第二电流传感器42，用以接收第二电流传感器42的采样信息。在一实施方式中还可包含通讯端口，用以连接以太网络。

在一实施方式中，电能管理模块30还包含有IOT模块，通过该IOT模块连接至智能设备或远端服务器。

在一实施方式中，分布式并网电源的输出端通过线缆电性连接至负载，储能电池及市电，电流传感器41套接在与分布式并网电源的输出端的连接的线缆上，而非直接与分布式并网电源的输出端连接，基于电磁感应原理采样输出端电流大小，这时电流传感器41包含一传输端电性连接至电能管理模块无第一端(一端)，第二端(另一端)；电流传感器42采用与电流传感器41同样的设计。

在一实施方式中，电能管理模块30还包含有IOT模块，通过该IOT模块连接至智能设备或远端服务器。

在一实施例中，如图5所示为智能设备与电能管理模块连接的示意图，用户通过智能设备连接电能管理模块，在远端进行控制，具体的如通过在智能设备 (智能手机)安装的APP进行控制或远端服务器远程控制电能管理模块，进而将负载或储能电池接入供电系统，以接收光伏电站传输的电能。这样最大化的利用光伏电站产生的电能。电能管理模块还包含；无线通讯模块，蓝牙，红外， Zigbee方式与智能控制开关连接。

在一实施例中，电能管理模块配有存储单元，用于储存监控设备检出的信息；监控设备还配有一读取该存储单元存储信息的接口。较佳的，选用USB接口，mini USB接口，Type-C接口等。只要等读取存储单元存储的信息即可。

上述实施方式中，负载也称为用户负载。储能单元称为储能模块。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。