專利名稱：一種家庭多能源系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種家庭多能源系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
近年來，大量使用不可再生能源的弊病日漸凸顯，能源缺乏以及環(huán)境污染、溫室效應(yīng)等迫使人們開始注重新能源開發(fā)。美國等國家也相應(yīng)出臺(tái)了鼓勵(lì)使用新能源的補(bǔ)貼政策。在此背景下，能夠分布式大面積利用太陽能風(fēng)能等新能源的家庭多能源系統(tǒng)被研發(fā)出來?，F(xiàn)有的家庭用多能源系統(tǒng)大多通過變壓穩(wěn)壓裝置直接將太陽能等新能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芄┘译娛褂?。這種方式使用新能源供電受到天氣等因素約束，產(chǎn)生的電能不能保證完全滿足客戶用電情況，而且客戶沒用到的電能也白白浪費(fèi)了。現(xiàn)有的家庭多能源系統(tǒng)控制策略比較簡單，不用考慮用電高峰時(shí)期的工作差異和對(duì)儲(chǔ)能裝置的保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有家庭多能源系統(tǒng)不夠理想的技術(shù)問題，提供一種理想的家庭多能源系統(tǒng)及其控制方法。本發(fā)明一方面提供了一種家庭多能源系統(tǒng)，所述家庭多能源系統(tǒng)與電網(wǎng)以及家用電器電連接，其中，該家庭多能源系統(tǒng)包括并網(wǎng)逆變器、儲(chǔ)能裝置、離網(wǎng)逆變器、新能源發(fā)電模塊以及監(jiān)控器；所述并網(wǎng)逆變器用于將儲(chǔ)能裝置的電能輸送給電網(wǎng)以及將電網(wǎng)的電能輸送給所述儲(chǔ)能裝置，所述新能源發(fā)電模塊用于利用新能源發(fā)電并給所述儲(chǔ)能裝置充電，所述離網(wǎng)逆變器用于將所述儲(chǔ)能裝置的電能輸送給家用電器，所述監(jiān)控器用于根據(jù)儲(chǔ)能裝置的狀態(tài)、電網(wǎng)用電狀態(tài)以及新能源發(fā)電條件控制所述家庭多能源系統(tǒng)工作在并網(wǎng)逆變器工作模式、離網(wǎng)逆變器工作模式和新能源發(fā)電模式。進(jìn)一步地，所述監(jiān)控器包括人機(jī)界面，所述人機(jī)界面用于設(shè)定參數(shù)以及輸入手動(dòng)操作命令。本發(fā)明另一方面還提供了一種家庭多能源系統(tǒng)的控制方法，其中，所述控制方法包括控制所述家庭多能源系統(tǒng)工作在以下工作模式a)新能源發(fā)電模式根據(jù)新能源發(fā)電條件，控制新能源發(fā)電模塊發(fā)電并給儲(chǔ)能裝置充電或控制新能源發(fā)電模塊停止發(fā)電；b)并網(wǎng)逆變器工作模式根據(jù)電網(wǎng)用電狀態(tài)和儲(chǔ)能裝置的狀態(tài)，控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)放電或控制并網(wǎng)逆變器使電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置充電；c)離網(wǎng)逆變器工作模式根據(jù)儲(chǔ)能裝置的狀態(tài)，控制離網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置給家用電器供電或停止供電。
進(jìn)一步地，所述控制方法還包括以下工作模式d)手動(dòng)操作模式根據(jù)是監(jiān)控器否有手動(dòng)操作命令的輸入，控制所述家庭多能源系統(tǒng)執(zhí)行手動(dòng)操作命令或執(zhí)行工作模式a)、b)或c)中的任意一個(gè)或多個(gè)工作模式。所述工作模式d)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的d-Ι)如果監(jiān)控器有手動(dòng)操作命令的輸入，則執(zhí)行該操作命令；d-2)如果監(jiān)控器沒有手動(dòng)操作命令的輸入，則執(zhí)行所述工作模式a)、b)或C)中的任意一個(gè)或多個(gè)工作模式。所述步驟d-Ι)還包括以下步驟d-1-a)判斷手動(dòng)操作命令是否與新能源發(fā)電模式?jīng)_突；d-1-a-l)如果手動(dòng)操作命令與新能源發(fā)電模式?jīng)_突，則執(zhí)行手動(dòng)操作命令，同時(shí)停止新能源發(fā)電模式運(yùn)行；d-l-a-2)如果手動(dòng)操作命令與新能源發(fā)電模式不沖突，則既執(zhí)行手動(dòng)操作命令又運(yùn)行新能源發(fā)電模式；d-1-b)判斷手動(dòng)操作命令是否與并網(wǎng)逆變器工作模式?jīng)_突；d-1-b-l)如果手動(dòng)操作命令與并網(wǎng)逆變器工作模式?jīng)_突，則執(zhí)行手動(dòng)操作命令， 同時(shí)停止并網(wǎng)逆變器工作模式運(yùn)行；d-l-b-2)如果手動(dòng)操作命令與并網(wǎng)逆變器工作模式不沖突，則既執(zhí)行手動(dòng)操作命令又運(yùn)行并網(wǎng)逆變器工作模式；d-1-c)判斷手動(dòng)操作命令是否與離網(wǎng)逆變器工作模式?jīng)_突；d-1-c-l)如果手動(dòng)操作命令與離網(wǎng)逆變器工作模式?jīng)_突，則執(zhí)行手動(dòng)操作命令， 同時(shí)停止離網(wǎng)逆變器工作模式運(yùn)行；d-l-c-2)如果手動(dòng)操作命令與離網(wǎng)逆變器工作模式不沖突，則既執(zhí)行手動(dòng)操作命令又運(yùn)行離網(wǎng)逆變器工作模式。所述步驟d-Ι)中的沖突是指手動(dòng)操作命令與工作模式a)、工作模式b)或工作模式c)相同或影響工作模式a)、工作模式b)或工作模式c)的運(yùn)行。所述控制方法在執(zhí)行所述工作模式a)、工作模式b)工作模式C)和工作模式d)之前還執(zhí)行以下工作模式s)故障判斷模式檢測儲(chǔ)能裝置的溫度、濕度、電壓以及SOC并判斷儲(chǔ)能裝置是否存在故障。所述工作模式S)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的S-1)如果儲(chǔ)能裝置存在故障，則報(bào)警并控制所述家庭多能源系統(tǒng)停止運(yùn)行；s-2)如果儲(chǔ)能裝置不存在故障，則執(zhí)行所述工作模式a)、工作模式b)、工作模式 c)和工作模式d)中的任意一個(gè)或多個(gè)工作模式。所述工作模式a)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的a-Ι)判斷是否滿足新能源發(fā)電條件；a-1-l)如果滿足新能源發(fā)電條件，則控制新能源發(fā)電模塊發(fā)電并給儲(chǔ)能裝置充電；a-1-2)如果不滿足新能源發(fā)電條件，則控制新能源發(fā)電模塊停止發(fā)電。所述工作模式b)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的
b-Ι)根據(jù)電網(wǎng)用電狀態(tài)判斷電網(wǎng)處于用電高峰還是處于用電低峰；b-1-l)當(dāng)電網(wǎng)處于用電高峰時(shí)，根據(jù)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)放電或控制并網(wǎng)逆變器利用電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置間歇充電；b-1-2)當(dāng)電網(wǎng)處于用電低峰時(shí)，根據(jù)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC控制并網(wǎng)逆變器使電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置充電或控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)間歇放電。所述步驟b-1-l)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的b-1-l-l)當(dāng)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC大于儲(chǔ)能裝置設(shè)定的下限值SOCmin時(shí)，控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)放電；b-1-1-2)當(dāng)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC不大于下限值SOCmin時(shí)，控制并網(wǎng)逆變器使電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置間歇充電，使當(dāng)前的SOC大于下限值SOCmin。所述步驟b-1-l-l)還包括以下步驟b-1-l-l-l)當(dāng)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC大于儲(chǔ)能裝置設(shè)定的上限值SOCmax時(shí)，控制新能源發(fā)電模塊停止發(fā)電。所述步驟b-1-2)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的b-l-2-l)當(dāng)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC小于儲(chǔ)能裝置的上限值SOCmax時(shí)，控制并網(wǎng)逆變器使電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置充電；b-1-2-2)當(dāng)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC不小于上限值SOCmax時(shí)，控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)間歇放電，使當(dāng)前的SOC小于上限值SOCmax。所述步驟b-l-2-l)還包括以下步驟b-l-2-l-l)當(dāng)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC小于儲(chǔ)能裝置設(shè)定的安全值SOClow時(shí)，控制離網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置停止向家用電器供電并報(bào)警同時(shí)切換市電。所述工作模式C)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的C-1)檢測儲(chǔ)能裝置的溫度、濕度、電壓以及SOC并判斷儲(chǔ)能裝置是否存在故障；c-1-l)如果儲(chǔ)能裝置不存在故障，則控制離網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置給家用電器供電；c-1-2)如果儲(chǔ)能裝置存在故障，則報(bào)警并停止系統(tǒng)運(yùn)行同時(shí)切換市電。本發(fā)明的家庭多能源系統(tǒng)及其控制方法，由于增加了儲(chǔ)能裝置，因此可以將新能源發(fā)電模塊的多余電能儲(chǔ)存起來，從而可以根據(jù)外界條件合理控制該多能源系統(tǒng)運(yùn)行，有效提高了家庭多能源系統(tǒng)的應(yīng)用水平，有利于合理利用新能源，從而可以更好的保護(hù)環(huán)境。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的家庭多能源系統(tǒng)的示意圖，其中，虛線表示通訊關(guān)系， 實(shí)心箭頭表示電能流動(dòng)方向；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的家庭多能源系統(tǒng)的控制方法的流程圖；圖3是圖2中離網(wǎng)逆變器工作模式實(shí)施例提供的流程圖；圖4是圖2中并網(wǎng)逆變器工作模式實(shí)施例提供的流程圖；圖5是圖2中新能源發(fā)電模式實(shí)施例提供的流程圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例，如圖1所示，一種家庭多能源系統(tǒng)，該家庭多能源系統(tǒng)與電網(wǎng)以及家用電器電連接，其中，該家庭多能源系統(tǒng)包括并網(wǎng)逆變器、儲(chǔ)能裝置、離網(wǎng)逆變器、新能源發(fā)電模塊以及監(jiān)控器；并網(wǎng)逆變器用于將儲(chǔ)能裝置的電能輸送給電網(wǎng)以及將電網(wǎng)的電能輸送給儲(chǔ)能裝置，新能源發(fā)電模塊用于利用新能源發(fā)電并給儲(chǔ)能裝置充電，離網(wǎng)逆變器用于將儲(chǔ)能裝置的電能輸送給家用電器，監(jiān)控器用于根據(jù)儲(chǔ)能裝置的狀態(tài)、電網(wǎng)用電狀態(tài)以及新能源發(fā)電條件控制該家庭多能源系統(tǒng)工作在并網(wǎng)逆變器工作模式、離網(wǎng)逆變器工作模式和新能源發(fā)電模式。儲(chǔ)能裝置可以為各種合適的電能存儲(chǔ)裝置，如各種電池組等。并網(wǎng)逆變器可以為各種合適的雙向逆變器，即該并網(wǎng)逆變器既可以將儲(chǔ)能裝置的電能輸送給電網(wǎng)從而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)放電，又可以將電網(wǎng)的電能輸送給儲(chǔ)能裝置從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置充電。離網(wǎng)逆變器為普通逆變器，即將儲(chǔ)能裝置的電能輸送給家用電器以供家用電器使用。正常情況下離網(wǎng)逆變器可以一直處于電路導(dǎo)通狀態(tài)，這樣就能保證只要操作家用電器的開關(guān)即可通電工作。為了適應(yīng)不同地區(qū)的移用以及系統(tǒng)的調(diào)試，進(jìn)一步地，監(jiān)控器包括人機(jī)界面，人機(jī)界面用于設(shè)定參數(shù)以及輸入手動(dòng)操作命令。監(jiān)控器還可以包括除了人機(jī)界面的其他控制模塊，用以輔助數(shù)據(jù)處理或作人機(jī)界面與其他模塊通信的網(wǎng)關(guān)。如可以包括各種合適的控制裝置，如單片機(jī)、各種控制芯片等。為了防止非專業(yè)人員隨意設(shè)定該家庭多能源系統(tǒng)的各種與控制相關(guān)的參數(shù)，監(jiān)控器中可以設(shè)定管理員密碼，只有專業(yè)人員輸入正確的密碼才能進(jìn)入手動(dòng)操作模式從而設(shè)定各種控制參數(shù)，如系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，新能源發(fā)電模塊的運(yùn)行時(shí)間或運(yùn)行條件；儲(chǔ)能裝置的荷電量SOC的上限值SOCmax，下限值SOCmin等各種參數(shù)。儲(chǔ)能裝置的荷電量SOC的上限值SOCmax，下限值SOCmin可以根據(jù)需要自由設(shè)定， 如上限值SOCmax可以設(shè)定為90% -100%，下限值SOCmin為5% -10%。為了防止儲(chǔ)能裝置過放電，設(shè)定安全值SOClow，該安全值SOClow為低于下限值 SOCmin的一個(gè)值，該值為出廠設(shè)定值，后期不可更改。如SOClow可以設(shè)定為4% _9%。關(guān)于儲(chǔ)能裝置的荷電量SOC的上限值SOCmax，下限值SOCmin以及安全值SOClow 的設(shè)定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)不同的儲(chǔ)能裝置而做出合理選擇。新能源又稱非常規(guī)能源，是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式，指剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等。新能源發(fā)電模塊對(duì)應(yīng)可以包括太陽能發(fā)電模塊、地?zé)崮馨l(fā)電模塊、風(fēng)能發(fā)電模塊等。根據(jù)不同地域的自然條件或自然能源如地?zé)崮堋⒑Ｑ竽芮闆r，根據(jù)技術(shù)人員可以設(shè)定新能源模塊發(fā)電的時(shí)間或自動(dòng)運(yùn)行條件。如設(shè)定10:00-15:00為太陽能發(fā)電時(shí)間；當(dāng)風(fēng)力在2. 2 15. 5m/s時(shí)，進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電等。
本發(fā)明另一方面還提供了一種家庭多能源系統(tǒng)的控制方法，根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例，如圖2-5所示，其中，該控制方法包括控制家庭多能源系統(tǒng)工作在以下工作模式a)新能源發(fā)電模式根據(jù)新能源發(fā)電條件，控制新能源發(fā)電模塊發(fā)電并給儲(chǔ)能裝置充電或控制新能源發(fā)電模塊停止發(fā)電；b)并網(wǎng)逆變器工作模式根據(jù)電網(wǎng)用電狀態(tài)和儲(chǔ)能裝置的狀態(tài)，控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)放電或控制并網(wǎng)逆變器使電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置充電；c)離網(wǎng)逆變器工作模式根據(jù)儲(chǔ)能裝置的狀態(tài)，控制離網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置給家用電器供電或停止供電。進(jìn)一步地，該控制方法還包括以下工作模式d)手動(dòng)操作模式根據(jù)是監(jiān)控器否有手動(dòng)操作命令的輸入，控制所述家庭多能源系統(tǒng)執(zhí)行手動(dòng)操作命令或執(zhí)行工作模式a)、b)或c)中的任意一個(gè)或多個(gè)工作模式。其中，工作模式d)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的d-Ι)如果監(jiān)控器有手動(dòng)操作命令的輸入，則執(zhí)行該操作命令；d-2)如果監(jiān)控器沒有手動(dòng)操作命令的輸入，則執(zhí)行所述工作模式a)、b)或C)中的任意一個(gè)或多個(gè)工作模式。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例，如圖2所示，步驟d-Ι)還包括以下步驟d-1-a)判斷手動(dòng)操作命令是否與新能源發(fā)電模式?jīng)_突；d-1-a-l)如果手動(dòng)操作命令與新能源發(fā)電模式?jīng)_突，則執(zhí)行手動(dòng)操作命令，同時(shí)停止新能源發(fā)電模式運(yùn)行；d-l-a-2)如果手動(dòng)操作命令與新能源發(fā)電模式不沖突，則既執(zhí)行手動(dòng)操作命令又運(yùn)行新能源發(fā)電模式；此時(shí)手動(dòng)操作命令與并網(wǎng)逆變器工作模式、離網(wǎng)逆變器工作模式是否沖突，可以繼續(xù)進(jìn)行判斷，也可以不判斷，此時(shí)可以讓并網(wǎng)逆變器工作模式、離網(wǎng)逆變器工作模式繼續(xù)運(yùn)行，但并網(wǎng)逆變器工作模式和離網(wǎng)逆變器工作模式不滿足運(yùn)行條件時(shí)即自動(dòng)結(jié)束該工作模式的運(yùn)行。尤其當(dāng)手動(dòng)操作命令是修改了系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)時(shí)，當(dāng)保存退出手動(dòng)模式后系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行模式即按照新的參數(shù)運(yùn)行，在修改的參數(shù)未保存前系統(tǒng)可以按照原有的參數(shù)繼續(xù)運(yùn)行。d-1-b)判斷手動(dòng)操作命令是否與并網(wǎng)逆變器工作模式?jīng)_突；d-1-b-l)如果手動(dòng)操作命令與并網(wǎng)逆變器工作模式?jīng)_突，則執(zhí)行手動(dòng)操作命令， 同時(shí)停止并網(wǎng)逆變器工作模式運(yùn)行；d-l-b-2)如果手動(dòng)操作命令與并網(wǎng)逆變器工作模式不沖突，則既執(zhí)行手動(dòng)操作命令又運(yùn)行并網(wǎng)逆變器工作模式；d-1-c)判斷手動(dòng)操作命令是否與離網(wǎng)逆變器工作模式?jīng)_突；d-1-c-l)如果手動(dòng)操作命令與離網(wǎng)逆變器工作模式?jīng)_突，則執(zhí)行手動(dòng)操作命令， 同時(shí)停止離網(wǎng)逆變器工作模式運(yùn)行；d-l-c-2)如果手動(dòng)操作命令與離網(wǎng)逆變器工作模式不沖突，則既執(zhí)行手動(dòng)操作命令又運(yùn)行離網(wǎng)逆變器工作模式。以上的步驟d-1-a)、步驟d-1-b)和d-1-c)也可以按照一定順序依次判斷，即完成這三個(gè)判斷之后再確定新能源發(fā)電模式、并網(wǎng)逆變器工作模式和離網(wǎng)逆變器工作模式中的一個(gè)或多個(gè)工作(與手動(dòng)操作命令不沖突的)。其中，步驟d-Ι)中的沖突是指手動(dòng)操作命令與工作模式a)、工作模式b)或工作模式c)相同或影響工作模式a)、工作模式b)或工作模式c)的運(yùn)行。該家庭多能源系統(tǒng)可以分為手動(dòng)操作模式和自動(dòng)運(yùn)行模式，正常情況下該系統(tǒng)處于自動(dòng)運(yùn)行模式，當(dāng)有手動(dòng)操作命令輸入時(shí)即進(jìn)入手動(dòng)操作模式。此時(shí)自動(dòng)運(yùn)行模式可以停止運(yùn)行，也可以正常運(yùn)行(只要不與手動(dòng)操作命令沖突)。當(dāng)手動(dòng)操作命令執(zhí)行完之后即自動(dòng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行模式。進(jìn)一步地，該控制方法在執(zhí)行工作模式a)、工作模式b)工作模式C)和工作模式 d)之前還執(zhí)行以下工作模式s)故障判斷模式檢測儲(chǔ)能裝置的溫度、濕度、電壓以及SOC并判斷儲(chǔ)能裝置是否存在故障。進(jìn)一步地，工作模式S)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的S-1)如果儲(chǔ)能裝置存在故障，則報(bào)警并控制所述家庭多能源系統(tǒng)停止運(yùn)行；s-2)如果儲(chǔ)能裝置不存在故障，則執(zhí)行所述工作模式a)、工作模式b)、工作模式
c)和工作模式d)中的任意一個(gè)或多個(gè)工作模式。對(duì)于儲(chǔ)能裝置是否存在故障是通過檢測儲(chǔ)能裝置的溫度、濕度、電壓以及SOC等參數(shù)實(shí)現(xiàn)的。儲(chǔ)能裝置如電池組的故障檢測參數(shù)以及方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，例如儲(chǔ)能裝置的荷電量SOC的檢測。所檢測的參數(shù)與正常的參數(shù)范圍進(jìn)行比較，如果在正常范圍內(nèi)則認(rèn)為儲(chǔ)能裝置正常；如果不在正常參數(shù)范圍內(nèi)則認(rèn)為儲(chǔ)能裝置出現(xiàn)故障，如儲(chǔ)能裝置的當(dāng)前SOC小于下限值SOCmin或者大于上限值SOCmax，則認(rèn)為儲(chǔ)能裝置出現(xiàn)故障。一般情況下，系統(tǒng)先進(jìn)行工作模式S)即判斷儲(chǔ)能裝置是否存在故障，當(dāng)儲(chǔ)能裝置不存在故障時(shí)，才進(jìn)行下一步操作運(yùn)行工作模式a)、工作模式b)、工作模式c)或工作模式
d)中的任意一個(gè)或多個(gè)工作模式。工作模式a)、工作模式b)、工作模式c)或工作模式d) 可以按照一定得順序依次執(zhí)行，也可以同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)工作模式或三個(gè)工作模式。如同時(shí)進(jìn)行工作模式a)和工作模式b)。當(dāng)工作模式a)、工作模式b)、工作模式c)與工作模式d)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，工作模式a)、工作模式b)、工作模式c)不執(zhí)行工作模式d)中的具體操作，工作模式d)的運(yùn)行不影響其它工作模式的正常進(jìn)行。如工作模式d)中的操作為控制新能源發(fā)電模塊發(fā)電，此時(shí)可以同時(shí)控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)放電；工作模式d)中的操作為設(shè)定新能能源發(fā)電模塊中太陽能發(fā)電的工作時(shí)間，此時(shí)依然可以利用其他新能源發(fā)電模塊發(fā)電以及控制并網(wǎng)逆變器使電網(wǎng)向儲(chǔ)能裝置充電。進(jìn)一步地，為了保障系統(tǒng)安全，在工作模式a)、工作模式b)、工作模式C)與工作模式d)運(yùn)行的同時(shí)也可以進(jìn)行工作模式s)，即防止儲(chǔ)能裝置出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)仍運(yùn)行從而損害儲(chǔ)能裝置等情況的出現(xiàn)。更進(jìn)一步的，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)還可以檢測新能源發(fā)電模塊、并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)逆變器是否出現(xiàn)故障，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以停止某一部分的運(yùn)行，也可以停止整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。對(duì)于新能源發(fā)電模塊、并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)逆變器的故障檢測，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況具體設(shè)定檢測條件以及判斷條件。另外，當(dāng)家庭多能源系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，依靠儲(chǔ)能裝置給家用電器提供用電，當(dāng)儲(chǔ)能裝置出現(xiàn)故障時(shí)可以切換電網(wǎng)供電或者利用新能源發(fā)電模塊直接給家用電器供電。對(duì)于用電高峰和用電低峰，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)當(dāng)?shù)匾话闱闆r下的電網(wǎng)用電情況設(shè)定用電高峰和用電低峰的時(shí)間段，如8 00-21 00為用電高峰時(shí)段，21 00-次日8 00 為用電低峰時(shí)段。或者可以通過檢測電網(wǎng)當(dāng)前的電壓情況進(jìn)行判斷，如一段時(shí)間內(nèi)電網(wǎng)的電壓明顯下降時(shí)則判斷電網(wǎng)處于用電高峰；當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)電網(wǎng)電壓保持不變時(shí)，則判斷電網(wǎng)處于用電低峰。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例，如圖5所示，工作模式a)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的a-Ι)判斷是否滿足新能源發(fā)電條件；a-1-l)如果滿足新能源發(fā)電條件，則控制新能源發(fā)電模塊發(fā)電并給儲(chǔ)能裝置充電； a-1-2)如果不滿足新能源發(fā)電條件，則控制新能源發(fā)電模塊停止發(fā)電。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例，如圖4所示，工作模式b)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的b-Ι)根據(jù)電網(wǎng)用電狀態(tài)判斷電網(wǎng)處于用電高峰還是處于用電低峰；b-1-l)當(dāng)電網(wǎng)處于用電高峰時(shí)，根據(jù)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)放電或控制并網(wǎng)逆變器利用電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置間歇充電；b-1-2)當(dāng)電網(wǎng)處于用電低峰時(shí)，根據(jù)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC控制并網(wǎng)逆變器使電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置充電或控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)間歇放電。其中，步驟b-1-l)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的b-1-l-l)當(dāng)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC大于儲(chǔ)能裝置設(shè)定的下限值SOCmin時(shí)，控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)放電；b-1-1-2)當(dāng)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC不大于下限值SOCmin時(shí)，控制并網(wǎng)逆變器使電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置間歇充電，使當(dāng)前的SOC大于下限值SOCmin。在步驟b-1-1-2)中，使當(dāng)前的SOC大于下限值SOCmin，可以設(shè)定一個(gè)比下限值 SOCmin稍大的值如為1. 1倍的下限值SOCmin，從而可以控制當(dāng)前的SOC處于下限值SOCmin 到1. 1倍的下限值SOCmin之間。步驟b-1-l-l)還包括以下步驟b-1-l-l-l)當(dāng)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC大于儲(chǔ)能裝置設(shè)定的上限值SOCmax時(shí)，控制新能源發(fā)電模塊停止發(fā)電；當(dāng)儲(chǔ)能裝置的SOC不大于儲(chǔ)能裝置的上限值SOCmax時(shí)，只要SOC大于儲(chǔ)能裝置的下限值SOCmin即可控制儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)放電。進(jìn)一步地，步驟b-1-2)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的b-l-2-l)當(dāng)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC小于儲(chǔ)能裝置的上限值SOCmax時(shí)，控制并網(wǎng)逆變器使電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置充電；b-1-2-2)當(dāng)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC不小于上限值SOCmax時(shí)，控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)間歇放電，使當(dāng)前的SOC小于上限值SOCmax。在步驟b-1-2-2)中，使當(dāng)前的SOC小于上限值SOCmax，可以設(shè)定一個(gè)比上限值 SOCmax稍小的值如為0. 9倍的上限值SOCmax，從而可以控制當(dāng)前的SOC處于0. 9倍的上限值SOCmax到上限值SOCmax之間。步驟b-l-2-l)還包括以下步驟b-l-2-l-l)當(dāng)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC小于儲(chǔ)能裝置設(shè)定的安全值SOClow時(shí)，控制離網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置停止向家用電器供電并報(bào)警同時(shí)切換市電。當(dāng)儲(chǔ)能裝置的SOC不小于儲(chǔ)能裝置的設(shè)定安全值SOClow時(shí)，尤其是不小于儲(chǔ)能裝置的下限值SOCmin時(shí)，控制電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置充電。進(jìn)一步地，為了防止儲(chǔ)能裝置的SOC小于SOClow，可以隨時(shí)監(jiān)測儲(chǔ)能裝置的S0C， 只要當(dāng)前的SOC達(dá)到SOCmin就可以控制離網(wǎng)逆變器停止向家用電器供電并報(bào)警，同時(shí)控制電網(wǎng)給家用電器供電。進(jìn)一步地，根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例，如圖3所示，工作模式C)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的C-1)檢測儲(chǔ)能裝置的溫度、濕度、電壓以及SOC并判斷儲(chǔ)能裝置是否存在故障；c-1-l)如果儲(chǔ)能裝置不存在故障，則控制離網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置給家用電器供電；c-1-2)如果儲(chǔ)能裝置存在故障，則報(bào)警并停止系統(tǒng)運(yùn)行同時(shí)切換市電。即只要儲(chǔ)能裝置不出現(xiàn)故障，一般情況均依靠儲(chǔ)能裝置給家用電器供電，只有當(dāng)儲(chǔ)能裝置出現(xiàn)故障時(shí)，才切換電網(wǎng)給家用電器供電?；蛘咭揽啃履茉窗l(fā)電模塊直接給家用電器供電，這也是本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到的方案。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例，如圖2-5所示，本發(fā)明的家庭多能源系統(tǒng)的控制方法的具體過程如下檢測儲(chǔ)能裝置是否存在故障，當(dāng)儲(chǔ)能裝置存在故障時(shí)，就報(bào)警并停止整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。當(dāng)儲(chǔ)能裝置不存在故障時(shí)如果監(jiān)控器有手動(dòng)操作命令的輸入，則執(zhí)行該操作命令，此時(shí)系統(tǒng)的其他部分只要不與手動(dòng)操作命令沖突即可正常運(yùn)行，當(dāng)手動(dòng)操作命令執(zhí)行完之后即自動(dòng)退出手動(dòng)操作模式并轉(zhuǎn)入系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行模式(除手動(dòng)操作模式外，一般情況下，整個(gè)家庭多能源系統(tǒng)均自動(dòng)運(yùn)行)。當(dāng)監(jiān)控器沒有手動(dòng)操作命令時(shí)則系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)滿足新能源發(fā)電模塊的發(fā)電條件時(shí)，新能源發(fā)電模塊發(fā)電并給儲(chǔ)能裝置充電； 當(dāng)不滿足發(fā)電條件時(shí)，則控制新能源發(fā)電模塊停止發(fā)電。當(dāng)電網(wǎng)處于用電高峰時(shí)，如果儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC大于下限值SOCmin，則控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)放電，此時(shí)如果儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC大于上限值SOCmax，則控制新能源發(fā)電模塊停止發(fā)電；如果儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC不大于上限值SOCmax則控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)放電。如果儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC不大于下限值SOCmin，則控制并網(wǎng)逆變器使電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置間隙充電，使得當(dāng)前的SOC大于下限值SOCmin，從而可以有效降低用電成本。當(dāng)電網(wǎng)處于用電低峰時(shí)，如果儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC小于上限值SOCmax，則控制并網(wǎng)逆變器使電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置充電，此時(shí)如果儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC小于設(shè)定的安全值 SOClow，則控制離網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置停止向家用電器供電并報(bào)警；如果儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的 SOC不小于安全值SOClow尤其是不小于下限值SOCmin，則控制并網(wǎng)逆變器使電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置充電。如果儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC不小于上限值SOCmax，則控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)間歇放電，使當(dāng)前的SOC小于上限值SOCmax，從而儲(chǔ)能裝置過充電。在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，以上各個(gè)步驟可以依次進(jìn)行，也可以同時(shí)進(jìn)行，優(yōu)選地，以上各個(gè)步驟同時(shí)進(jìn)行，只要各個(gè)步驟之間不存在沖突即可。本發(fā)明的家庭多能源系統(tǒng)及其控制方法，由于增加了儲(chǔ)能裝置，因此可以將新能源發(fā)電模塊的多余電能儲(chǔ)存起來，從而可以根據(jù)外界條件合理控制該多能源系統(tǒng)運(yùn)行，有效提高了家庭多能源系統(tǒng)的應(yīng)用水平，有利于合理利用新能源，從而可以更好的保護(hù)環(huán)境。
權(quán)利要求
1.一種家庭多能源系統(tǒng)，所述家庭多能源系統(tǒng)與電網(wǎng)以及家用電器電連接，其特征在于，該家庭多能源系統(tǒng)包括并網(wǎng)逆變器、儲(chǔ)能裝置、離網(wǎng)逆變器、新能源發(fā)電模塊以及監(jiān)控器；所述并網(wǎng)逆變器用于將儲(chǔ)能裝置的電能輸送給電網(wǎng)以及將電網(wǎng)的電能輸送給所述儲(chǔ)能裝置，所述新能源發(fā)電模塊用于利用新能源發(fā)電并給所述儲(chǔ)能裝置充電， 所述離網(wǎng)逆變器用于將所述儲(chǔ)能裝置的電能輸送給家用電器， 所述監(jiān)控器用于根據(jù)儲(chǔ)能裝置的狀態(tài)、電網(wǎng)用電狀態(tài)以及新能源發(fā)電條件控制所述家庭多能源系統(tǒng)工作在并網(wǎng)逆變器工作模式、離網(wǎng)逆變器工作模式和新能源發(fā)電模式。
2.如權(quán)利要求1所述的家庭多能源系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控器包括人機(jī)界面，所述人機(jī)界面用于設(shè)定參數(shù)以及輸入手動(dòng)操作命令。
3.一種家庭多能源系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括控制所述家庭多能源系統(tǒng)工作在以下工作模式a)新能源發(fā)電模式根據(jù)新能源發(fā)電條件，控制新能源發(fā)電模塊發(fā)電并給儲(chǔ)能裝置充電或控制新能源發(fā)電模塊停止發(fā)電；b)并網(wǎng)逆變器工作模式根據(jù)電網(wǎng)用電狀態(tài)和儲(chǔ)能裝置的狀態(tài)，控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)放電或控制并網(wǎng)逆變器使電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置充電；c)離網(wǎng)逆變器工作模式根據(jù)儲(chǔ)能裝置的狀態(tài)，控制離網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置給家用電器供電或停止供電。
4.如權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法還包括以下工作模式d)手動(dòng)操作模式根據(jù)是監(jiān)控器否有手動(dòng)操作命令的輸入，控制所述家庭多能源系統(tǒng)執(zhí)行手動(dòng)操作命令或執(zhí)行工作模式a)、b)或c)中的任意一個(gè)或多個(gè)工作模式。
5.如權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述工作模式d)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的d-Ι)如果監(jiān)控器有手動(dòng)操作命令的輸入，則執(zhí)行該操作命令； d-2)如果監(jiān)控器沒有手動(dòng)操作命令的輸入，則執(zhí)行所述工作模式a)、b)或c)中的任意一個(gè)或多個(gè)工作模式。
6.如權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步驟d-Ι)還包括以下步驟 d-1-a)判斷手動(dòng)操作命令是否與新能源發(fā)電模式?jīng)_突；d-1-a-l)如果手動(dòng)操作命令與新能源發(fā)電模式?jīng)_突，則執(zhí)行手動(dòng)操作命令，同時(shí)停止新能源發(fā)電模式運(yùn)行；d-l-a-2)如果手動(dòng)操作命令與新能源發(fā)電模式不沖突，則既執(zhí)行手動(dòng)操作命令又運(yùn)行新能源發(fā)電模式；d-1-b)判斷手動(dòng)操作命令是否與并網(wǎng)逆變器工作模式?jīng)_突；d-1-b-l)如果手動(dòng)操作命令與并網(wǎng)逆變器工作模式?jīng)_突，則執(zhí)行手動(dòng)操作命令，同時(shí)停止并網(wǎng)逆變器工作模式運(yùn)行；d-l-b-2)如果手動(dòng)操作命令與并網(wǎng)逆變器工作模式不沖突，則既執(zhí)行手動(dòng)操作命令又運(yùn)行并網(wǎng)逆變器工作模式；d-1-c)判斷手動(dòng)操作命令是否與離網(wǎng)逆變器工作模式?jīng)_突；d-1-c-l)如果手動(dòng)操作命令與離網(wǎng)逆變器工作模式?jīng)_突，則執(zhí)行手動(dòng)操作命令，同時(shí)停止離網(wǎng)逆變器工作模式運(yùn)行；d-l-c-2)如果手動(dòng)操作命令與離網(wǎng)逆變器工作模式不沖突，則既執(zhí)行手動(dòng)操作命令又運(yùn)行離網(wǎng)逆變器工作模式。
7.如權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步驟d-Ι)中的沖突是指手動(dòng)操作命令與工作模式a)、工作模式b)或工作模式c)相同或影響工作模式a)、工作模式b)或工作模式c)的運(yùn)行。
8.如權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法在執(zhí)行所述工作模式a)、 工作模式b)工作模式c)和工作模式d)之前還執(zhí)行以下工作模式s)故障判斷模式檢測儲(chǔ)能裝置的溫度、濕度、電壓以及SOC并判斷儲(chǔ)能裝置是否存在故障。
9.如權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述工作模式s)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的S-1)如果儲(chǔ)能裝置存在故障，則報(bào)警并控制所述家庭多能源系統(tǒng)停止運(yùn)行； s-2)如果儲(chǔ)能裝置不存在故障，則執(zhí)行所述工作模式a)、工作模式b)、工作模式c)和工作模式d)中的任意一個(gè)或多個(gè)工作模式。
10.如權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述工作模式a)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的a-Ι)判斷是否滿足新能源發(fā)電條件；a-1-l)如果滿足新能源發(fā)電條件，則控制新能源發(fā)電模塊發(fā)電并給儲(chǔ)能裝置充電； a-1-2)如果不滿足新能源發(fā)電條件，則控制新能源發(fā)電模塊停止發(fā)電。
11.如權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述工作模式b)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的b-D根據(jù)電網(wǎng)用電狀態(tài)判斷電網(wǎng)處于用電高峰還是處于用電低峰； b-1-l)當(dāng)電網(wǎng)處于用電高峰時(shí)，根據(jù)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)放電或控制并網(wǎng)逆變器利用電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置間歇充電；b-1-2)當(dāng)電網(wǎng)處于用電低峰時(shí)，根據(jù)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC控制并網(wǎng)逆變器使電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置充電或控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)間歇放電。
12.如權(quán)利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述步驟b-1-l)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的b-1-l-l)當(dāng)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC大于儲(chǔ)能裝置設(shè)定的下限值SOCmin時(shí)，控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)放電；b-1-1-2)當(dāng)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC不大于下限值SOCmin時(shí)，控制并網(wǎng)逆變器使電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置間歇充電，使當(dāng)前的SOC大于下限值SOCmin。
13.如權(quán)利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述步驟b-1-l-l)還包括以下步驟b-1-l-l-l)當(dāng)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC大于儲(chǔ)能裝置設(shè)定的上限值SOCmax時(shí)，控制新能源發(fā)電模塊停止發(fā)電。
14.如權(quán)利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述步驟b-1-2)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的b-l-2-l)當(dāng)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC小于儲(chǔ)能裝置的上限值SOCmax時(shí)，控制并網(wǎng)逆變器使電網(wǎng)給儲(chǔ)能裝置充電；b-1-2-2)當(dāng)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC不小于上限值SOCmax時(shí)，控制并網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置向電網(wǎng)間歇放電，使當(dāng)前的SOC小于上限值SOCmax。
15.如權(quán)利要求14所述的控制方法，其特征在于，所述步驟b-l-2-l)還包括以下步驟b-l-2-l-l)當(dāng)儲(chǔ)能裝置當(dāng)前的SOC小于儲(chǔ)能裝置設(shè)定的安全值SOClow時(shí)，控制離網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置停止向家用電器供電并報(bào)警同時(shí)切換市電。
16.如權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述工作模式c)是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的C-1)檢測儲(chǔ)能裝置的溫度、濕度、電壓以及SOC并判斷儲(chǔ)能裝置是否存在故障； c-1-l)如果儲(chǔ)能裝置不存在故障，則控制離網(wǎng)逆變器使儲(chǔ)能裝置給家用電器供電； c-1-2)如果儲(chǔ)能裝置存在故障，則報(bào)警并停止系統(tǒng)運(yùn)行同時(shí)切換市電。
全文摘要
一種家庭多能源系統(tǒng)，其與電網(wǎng)以及家用電器電連接，該家庭多能源系統(tǒng)包括并網(wǎng)逆變器、儲(chǔ)能裝置、離網(wǎng)逆變器、新能源發(fā)電模塊以及監(jiān)控器；監(jiān)控器用于根據(jù)儲(chǔ)能裝置的狀態(tài)、電網(wǎng)用電狀態(tài)以及新能源發(fā)電條件控制家庭多能源系統(tǒng)工作在并網(wǎng)逆變器工作模式、離網(wǎng)逆變器工作模式和新能源發(fā)電模式。本發(fā)明還提供了一種家庭多能源系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明由于增加了儲(chǔ)能裝置，因此可以將新能源發(fā)電模塊的多余電能儲(chǔ)存起來，從而可以根據(jù)外界條件合理控制該多能源系統(tǒng)運(yùn)行，有效提高了家庭多能源系統(tǒng)的應(yīng)用水平，有利于合理利用新能源，從而可以更好的保護(hù)環(huán)境。
文檔編號(hào)H02J9/04GK102208815SQ201010141039
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者張建華, 李渤, 沈曉峰 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司