一種生態住宅電能系統及供電控制方法
2023-05-28 01:24:26
專利名稱：一種生態住宅電能系統及供電控制方法
技術領域：
本發明涉及智能住宅領域，更具體的說是涉及一種生態住宅電能系統及供電控制方法。
背景技術：
隨著科學技術、社會經濟的不斷發展，人們的物質生活不斷提高，對能源的需求量也越來越大，而與此相對的，則是不可再 生能源(如石油、煤)儲量迅速減少的趨勢，以及使用上述不可再生能源造成大氣汙染日益加重的事實。因此，為了應對能源短缺和環境惡化，各種清潔、可再生的新能源被開發，太陽能以其「取之不盡、用之不竭」且無汙染的特點，使得光伏產業得到高度重視和大量投入，從最開始的高端應用(如通信衛星供電)普及至家庭住宅應用。但是，光伏系統受到外部環境的影響較大(例如在陰雨天氣時產生的電能可能會不足)，導致供電不穩定。在此情況下發明人想到了結合採用多種發電系統的方式，例如同時設置市電系統、沼氣系統和光伏系統，有可能還包括其他發電系統，但是，這些系統如果只是隨機獨立進行工作，則有可能會出現能源浪費的問題，所以各發電系統之間的協調控制就稱為一個亟待解決的問題。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種住宅電能系統及電能控制方法，以解決現有技術中僅採用光伏系統而影響供電穩定性，以及多個供電系統共存時可能出現的能源浪費的問題。本發明的技術方案如下(與權利要求相對應，技術方案確認後再補充)從上述技術方案可以看出，本發明採用的方案通過獲取用電設備的目標用電量，將其與目前供電系統中各供電子系統的電能產出狀況進行比對分析，選擇滿足所述目標用電量的供電子系統組合，停止其他供電子系統工作，從而避免了能源浪費問題。此外，優先選擇光伏系統作為提供電能的供電子系統，可以最大程度利用資源最為充裕的太陽能。另夕卜，在選擇供電子系統時，以數量最小為原則，儘可能地減少控制各個供電子系統的信令開銷。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。圖I為本發明實施例提供的一種生態住宅電能系統的結構示意圖2為圖I所示生態住宅電能系統中選擇光伏系統和沼氣系統供電，而停止汽油發電系統工作的結構示意圖；圖3 圖6為本發明另外實施例提供的幾種生態住宅電能系統的結構示意圖；圖7為本發明實施例提供生態住宅電能系統中控制器的一種結構的示意圖；圖8、9為本發明實施例提供生態住宅電能系統中控制器的另外兩種結構的示意圖；圖10為本發明另外實施例提供 的基於上述系統的電能控制方法的流程圖。
具體實施例方式本發明通過將各供電子系統的電能產出情況與目標用電量進行比對，能夠選擇某些供電子系統工作，停止其他供電子系統工作，避免能源的浪費。下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。本發明實施例提供的一種生態住宅電能系統的一種結構如圖I所示，包括供電系統I、電能輸出接口 2和控制器3，其中供電系統I包括光伏系統11、沼氣系統12和汽油發電系統13,所述光伏系統11利用太陽能電池板(即光伏組件)直接將太陽能轉換成電能，所述沼氣系統12利用燃氣發動機或燃料發動機以沼氣作為燃料產生動力來驅動發電機產生電能，所述汽油發電系統13以汽油作為燃料產生動力驅動發電機產生電能。所述電能輸出接口 2與外部的用電設備相連，所述用電設備可以是電視機、空調、計算機、電燈、電熱水器或者其他需要電能驅動的設備。所述供電系統I中的各個供電子系統均與所述電能輸出接口 2相連，通過所述電能輸出接口 2向外部用電設備輸送電能。所述控制器3連接上述各個供電子系統與所述電能輸出接口 2之間的連接通道，其定時檢測各個供電子系統的電能產出情況，並與預先獲取的外部用電設備的目標用電量進行比對，選擇一個供電總量滿足所述目標用電量的供電子系統組合為目標供電子系統組合，切斷其他供電子系統與所述電能輸出接口 2的連接。具體的，所述供電系統I的多個供電子系統可以有各種組合形式，例如光伏系統
11和沼氣系統12形成組合I，光伏系統11和汽油發電系統13形成組合2，沼氣系統12和汽油發電系統13形成組合3。假設檢測到上述組合I、組合2、組合3均滿足目標用電量需求，則可任意選擇一個組合，保持其中的各個供電子系統正常工作，並切斷其他供電子系統與所述電能輸出接口 2的連接。在另外的實施例中，考慮到太陽能相對於其他能源的充裕性，則所述控制器3在確定組合時，優先選擇具有光伏系統11的組合，例如上述三個組合均滿足目標用電量需求時，選擇組合I或組合2作為供電組合。當然，還可以進一步綜合考慮其他供電子系統所依靠的能源的特點，例如，針對汽油是有限資源的特點，於是，所述控制器3選擇具有光伏系統11的組合的同時，排除其中具有汽油發電系統13的組合，例如上述三個組合均滿足目標用電量需求時，選擇由光伏系統11和沼氣系統12形成的組合I作為供電組合，即僅由光伏系統11和沼氣系統12供電，而汽油發電系統13則停止工作，如圖2所示。在其他實施例中，供電系統I可以包括光伏系統11、沼氣系統12、汽油發電系統
13、風力發電系統14和市電系統15的任意組合,如圖3 6所不。但是無論供電子系統的數量有多少，所述控制器3選擇供電組合的原則均是包括光伏系統且不包括由其他由有限能源作為燃料發電的系統，如果符合上述原則的組合為多個，則從中選擇數量最少的組合為供電組合。所述控制器3獲取目標用電量需求的方式可以有多種，對應不同的方式，所述控制器3的結構也有所差異，例如，所述 控制器3通過無線方式接收目標用電量數據，所述控制器3具有通信模塊(如射頻模塊或網線接口)，所述目標用電量數據由用戶通過有線設備(如計算機)發送或者，通過具有信息輸入及無線傳輸功能的電子設備(如手機)發送，如圖7所示。所述控制器3直接接收用戶輸入的目標用電量數據，即所述控制器3的通信模塊具體為數據輸入接口，例如按鍵或觸控螢幕，如圖8和9所示。本方案中，各子系統的電能產出狀況用於表不其供電能力(由供電電流表不)，控制器3檢測子系統的電能產出狀況，即可了解各供電子系統的供電能力。還可以依據子系統一段時間內平均供電電流，作為該子系統的電能產出狀況。此夕卜，還可以進一步估計各個子系統的剩餘供電量，以方便後續需要切換子系統工作時，能夠及時切換。關於所述剩餘供電量的估計，不同的子系統可以採用不同的估計方式，例如，針對光伏系統11，可通過當前日照強度、蓄電池電量及蓄電池電量的變化等參數估計，針對沼氣系統12，則可通過沼氣濃度及濃度的變化量確定，針對汽油發電系統13，則根據其發電效率、每預設單位汽油的發電量及汽油剩餘量進行確定。本發明上述生態住宅電能系統的電能控制方法過程如圖10所示，包括以下步驟步驟S101、檢測各供電子系統的電能產出情況。各子系統的電能產出狀況用於表示其供電能力，檢測子系統的電能產出狀況，SP可了解各供電子系統的供電能力。具體方式可參考前文相應內容。步驟S102、將各個供電子系統進行任意組合，形成多個供電子系統組合。例如，假設供電系統包括光伏系統、沼氣系統和汽油發電系統，則可形成由光伏系統和沼氣系統組成的組合，由光伏系統和汽油發電系統所組成的組合，由沼氣系統和汽油發電系統所組成的組合。步驟S103、將各個組合的供電總量與預先獲取的用電設備的目標用電量進行比對。例如估計各個組合(例如光伏系統和沼氣系統的組合，光伏系統和汽油發電系統的組合，沼氣系統和汽油發電系統的組合)的供電量，並與所述目標用電量進行比對，確定哪些組合的供電量滿足所述目標用電量的需求。步驟S104、選擇一個供電總量滿足所述目標用電量的供電子系統組合為目標供電子系統組合，切斷其他供電子系統向外部用電設備供電。例如選擇光伏系統和沼氣系統的組合，停止汽油發電系統工作。需要說明的是，上述步驟S904選擇目標供電子系統組合可以是隨意選取，也可以依據一定的規則，例如在某些實施例中，其選擇目標供電子系統的規則可以是包括光伏系統且不包括由其他由有限能源作為燃料發電的系統如果符合上述原則的組合為多個，則從中選擇數量最少的組合為供電組合。此方式主要是從太陽能成本交低且只在白天能夠獲取，因此，當有太陽能時，儘量使用太陽能，避免耗費有限能源(如汽油、煤氣)。並且當滿足要求的組合有多個時，選擇數量最少的組合，避免繁瑣的控制操作。上述步驟S103所述目標用電量的獲取方式可以通過有線或者無線網絡接收，也可以由操作者通過鍵盤或者觸控螢幕直接輸入。需要說明的是，本說明書中各個實施例可相互補充，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。另外，還需要說明的是，在本文 中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。另外，在本文中，術語「包括」、「包含」或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句「包括一個……」限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求
1.一種生態住宅電能系統，其特徵在於，包括 由多個供電子系統組成的供電系統； 與所述供電系統及外部用電設備連接的電能輸出接口； 連接所述供電系統的控制器，該控制器用於定時檢測各供電子系統的電能產出情況，並與預先獲取的用電設備的目標用電量進行比對，選擇一個供電總量滿足所述目標用電量的供電子系統組合為目標供電子系統組合，切斷其他供電子系統與所述電能輸出接口的連接。
2.根據權利要求1所述的電能系統，其特徵在於，多個所述供電子系統中的一個為光伏發電系統，所述控制器選擇所述目標供電子系統組合的依據為包括光伏發電系統且供電子系統數量最少。
3.根據權利要求2所述的電能系統，其特徵在於，多個所述供電子系統中其他子系統包括沼氣發電系統、風力發電系統和市電系統。
4.根據權利要求1 3任意一項所述的電能系統，其特徵在於，還包括與所述外部用電設備相連的第一數據接口，用於獲取所述用電設備的目標用電量。
5.根據權利要求1 3任意一項所述的電能系統，其特徵在於，還包括與所述外部用電設備相連的第二數據接口，用於獲取外部人為輸入的目標用電量。
6.一種用於上述權利要求I所述電能系統的供電控制方法，其特徵在於，包括 檢測各供電子系統的電能產出情況； 將各個供電子系統進行任意組合，形成多個供電子系統組合； 將各個組合的供電總量與預先獲取的用電設備的目標用電量進行比對，選擇一個供電總量滿足所述目標用電量的供電子系統組合為目標供電子系統組合，切斷其他供電子系統向外部用電設備供電。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，多個所述供電子系統中的一個為光伏發電系統，所述選擇供電總量滿足所述目標用電量的供電子系統組合為目標供電子系統組合包括在供電總量滿足目標用電量的供電子系統組合數量為多個時，從中選擇一個包括光伏發電系統的組合為目標供電子系統組合。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，當所述包括光伏發電系統的組合的數量為多個時，選擇其中供電子系統數量最少的組合。
9.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，多個所述供電子系統中其他子系統包括市電系統和沼氣發電系統。
10.根據權利要求7、8或9所述的方法，其特徵在於，獲取用電設備的目標用電量具體方式為接收人為輸入或者來自用電設備的目標用電量數據。
全文摘要
本發明涉及一種生態住宅電能系統及供電控制方法，其中，所述系統包括由多個供電子系統組成的供電系統；與所述供電系統及外部用電設備連接的電能輸出接口；連接所述供電系統的控制器，該控制器用於定時檢測各供電子系統的電能產出情況，並與預先獲取的用電設備的目標用電量進行比對，選擇一個供電總量滿足所述目標用電量的供電子系統組合為目標供電子系統組合，切斷其他供電子系統與所述電能輸出接口的連接。本發明解決了現有技術中僅採用光伏系統而影響供電穩定性，以及多個供電系統共存時可能出現的能源浪費的問題。
文檔編號H02J3/00GK102856952SQ201210275940
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月3日 優先權日2012年8月3日
發明者周奇迪 申請人:北京奇迪惠民科技投資有限公司