能源網(wǎng)關(guān)、家用電器、直流微電網(wǎng)系統(tǒng)及其能源管理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及家庭能量管理領(lǐng)域，具體而言，涉及一種能源網(wǎng)關(guān)、家用電器、直流微電網(wǎng)系統(tǒng)其能源管理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們對環(huán)境問題的日益關(guān)注，光伏發(fā)電等新能源技術(shù)得到了快速發(fā)展和廣泛應用，國家相關(guān)政策也大力鼓勵新能源的使用，分布式微電網(wǎng)系統(tǒng)以其有利于就近利用新能源等優(yōu)勢在家庭供電中得到廣泛應用。直流微電網(wǎng)具有能量變換環(huán)節(jié)少、系統(tǒng)效率高和控制簡單等諸多優(yōu)點，對于新能源應用于家庭具有非常大的優(yōu)勢。
[0003]目前，對于新能源光伏發(fā)電在家庭的應用，通常采取搭建小型光伏電站的方式，通過并網(wǎng)逆變器將光伏發(fā)電接入家庭供電系統(tǒng)，典型家庭微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的家庭微電網(wǎng)系統(tǒng)包含并網(wǎng)逆變器、光伏組件、和家庭中的各種負載(例如直流電器和交流電器等)等，直流電器和交流電器構(gòu)成家庭用電系統(tǒng)12。并網(wǎng)逆變器將光伏組件與市電電網(wǎng)13并網(wǎng)?，F(xiàn)有技術(shù)中的家庭微電網(wǎng)系統(tǒng)當于把小型光伏發(fā)電系統(tǒng)通過并網(wǎng)逆變器接入家庭，對整個家庭供電結(jié)構(gòu)沒有改進。另外，大多數(shù)家用電器內(nèi)部的整流模塊將交流電轉(zhuǎn)換為直流電使用，存在轉(zhuǎn)化損耗大、給電網(wǎng)帶來諧波污染影響電能質(zhì)量等多種問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例中提供一種能源網(wǎng)關(guān)、家用電器、直流微電網(wǎng)系統(tǒng)及其能源管理方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中太陽能發(fā)電的利用率低、家用電器轉(zhuǎn)化損耗大、會給電網(wǎng)帶來諧波污染，從而影響電能質(zhì)量等問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供一種能源網(wǎng)關(guān)，包括:直流輸入端，用于與外部的太陽能發(fā)電裝置的直流輸出端連接；能源網(wǎng)關(guān)還包括用于向外部的直流用電器供電的第一直流輸出端和/或第二直流輸出端，第一直流輸出端直接與直流輸入端連接，第二直流輸出端通過直流變壓裝置與直流輸入端連接。
[0006]作為優(yōu)選，能源網(wǎng)關(guān)還包括市電輸入端和第一 DC/AC逆變器，市電輸入端通過第一 DC/AC逆變器與直流輸入端連接。
[0007]作為優(yōu)選，能源網(wǎng)關(guān)還包括用于向外部的交流用電器供電的交流輸出端和第二DC/AC逆變器，直流輸入端通過第二 DC/AC逆變器與交流輸出端連接。
[0008]本發(fā)明還提供了一種家用電器，包括上述的能源網(wǎng)關(guān)。
[0009]作為優(yōu)選，家用電器為光伏直驅(qū)變頻空調(diào)。
[0010]本發(fā)明還提供了一種直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括:太陽能發(fā)電裝置、負載、以及上述的能源網(wǎng)關(guān)，太陽能發(fā)電裝置通過能源網(wǎng)關(guān)與負載連接。
[0011]本發(fā)明還提供了一種直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，包括:太陽能發(fā)電裝置、負載、以及上述的家用電器，太陽能發(fā)電裝置通過家用電器與負載連接。
[0012]本發(fā)明還提供了一種直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的能源管理方法，包括:將外部的太陽能發(fā)電裝置輸出的直流與直流母線連接；將承壓范圍在直流母線的電壓范圍內(nèi)的直流用電器直接接入直流母線，否則通過直流變壓裝置接入直流母線。
[0013]作為優(yōu)選，直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的能源管理方法還包括:將交流用電器通過第一 DC/AC逆變器接入直接母線。
[0014]作為優(yōu)選，將直流母線、直流變壓裝置和第一 DC/AC逆變器集成到一個用作能源網(wǎng)關(guān)的家用電器中。
[0015]本發(fā)明可以省去并網(wǎng)逆變器，減少設備投入和電能轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，提高新能源光伏發(fā)電的利用效率。進一步地，由于家用電器直接采用直流供電，可去除內(nèi)部整流模塊，從而減少了設備投入和電能轉(zhuǎn)換損耗、消除家用電器給電網(wǎng)帶來諧波污染影響電能質(zhì)量等多種問題。
【附圖說明】
[0016]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的家庭微電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明中的直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明中的直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的能源管理方法的流程圖。
[0019]附圖標記說明:1、直流輸入端；2、太陽能發(fā)電裝置；3、直流微電網(wǎng)系統(tǒng)；4、直流用電器；5、直流變壓裝置；6、市電輸入端；7、第一 DC/AC逆變器；8、交流用電器；9、交流輸出端；10、第二 DC/AC逆變器；11、光伏直驅(qū)變頻空調(diào)；12、家庭用電系統(tǒng)；13、市電電網(wǎng)。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0021]目前，大多數(shù)家用電器(包括變頻電器)都可以采用直流供電，其內(nèi)部含有整流模塊，將交流電整流為直流后使用。光伏組件所發(fā)電為直流電，典型家庭微電網(wǎng)系統(tǒng)中的光伏組件將所發(fā)直流電先轉(zhuǎn)換為交流電，再接入家庭供電系統(tǒng)。這樣，會經(jīng)過多次轉(zhuǎn)換，電能損耗大、利用率低，若將光伏發(fā)電直接接入家用電器設備使用，將會減少電能轉(zhuǎn)換損耗和設備投入。
[0022]請參考圖2，本發(fā)明提供了一種能源網(wǎng)關(guān)，特別是一種家庭能源網(wǎng)關(guān)，包括:直流輸入端1，用于與外部的太陽能發(fā)電裝置2的直流輸出端連接；能源網(wǎng)關(guān)還包括用于向外部的直流用電器4供電的第一直流輸出端和/或第二直流輸出端，第一直流輸出端直接與直流輸入端1連接，第二直流輸出端通過直流變壓裝置5與直流輸入端1連接。例如，太陽能發(fā)電裝置2可以為光伏組件等。優(yōu)選地，直流變壓裝置5為DC/DC變流器。
[0023]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明可以將太陽能發(fā)電裝置2所發(fā)的直流電，直接提供給光伏直驅(qū)家用電器。例如，如果第一直流輸出端的電壓范圍在直流用電器的承壓范圍內(nèi)，那么可直接將直流用電器連接至第一直流輸出端；否則將直流用電器連接至與直流變壓裝置5連接的第二直流輸出端。因此，相對于現(xiàn)有技術(shù)中的家庭微電網(wǎng)系統(tǒng)來說，本發(fā)明可以省去并網(wǎng)逆變器，減少設備投入和電能轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，提高新能源光伏發(fā)電的利用效率。
[0024]進一步地，由于家用電器直接采用直流供電，可去除內(nèi)部整流模塊，從而減少了設備投入和電能轉(zhuǎn)換損耗、消除家用電器給電網(wǎng)帶來諧波污染影響電能質(zhì)量等多種問題。
[0025]優(yōu)選地，能源網(wǎng)關(guān)還包括市電輸入端6和第一 DC/AC逆變器7，市電輸入端6通過第一 DC/AC逆變器7與直流輸入端1連接。這樣，可將家用電器作為能源網(wǎng)關(guān)，此時，能源網(wǎng)關(guān)優(yōu)先使用太陽能發(fā)電裝置2所發(fā)電能供給家庭電器使用，當太陽能發(fā)電裝置2提供的電能不夠時，由電