[发明专利]基于风光分布式电源的楼宇建筑节能综合利用系统及控制方法

说明书

基于风光分布式电源的楼宇建筑节能综合利用系统及控制方法，涉及电力系统和新能源领域。主要由多能互补分布式电源系统、家庭用电管理系统、太阳能供暖系统和太阳能制冷系统构成。本发明首先实现了热能、化学能、光能、电能和风能在楼宇建筑系统的合理分配和综合利用。然后实现了光伏系统始终工作于最大功率点，接着利用蓄电池储能装置减少了风力发电和太阳能光伏发电自身随机性所带来的功率波动问题。最后通过家庭用电管理系统调节多能互补系统中分布式电源和常规家庭负载用电分配比例，解决太阳能供暖和制冷系统所存在的波动问题，更充分发挥了分布式电源所具有的灵活性高，绿色环保的特点，避免了一定的能量损失，节约了电能成本。

技术领域

本发明涉及电力系统和新能源领域，具体是涉及一种基于风光分布式电源的楼宇建筑节能综合利用系统及控制方法。

背景技术

随着常规能源的紧缺，楼宇供电源逐步朝多种类、可持续的方向发展，以清洁的、可再生的太阳能为能源的光伏发电技术受到世界各国的普遍关注，得到了飞速的发展。如光伏建筑一体化(Building Integrated PV，BIPV)、建筑用风力涡轮发电、家用燃料电池发电系统等分布式发电源(distributed energy resource，DER)均取得了长足发展，这些电源产生的电能均为直流电或可经过简单整流后变为直流电。

现代楼宇用电设备逐步趋向于使用直流电或含有直流环节的电能变换器。如IT设备、娱乐视听设备、LED照明和个人电子设备等均直接使用直流电工作；而空调、洗衣机、打印机等旋转类设备使用含直流环节的变频器驱动已成为一种发展趋势。

本发明为解决分布式电源在楼宇用电设备上综合利用的问题，提供了一种基于风光分布式电源在楼宇建筑中的节能综合管理系统，针对楼宇的供电问题，提出了一种由负荷和微电源(即楼宇中的分布式电源，如光伏发电、风力发电和蓄电池等)共同组成的直流供电体系，它可同时为楼宇提供电能、热能和冷能，楼宇内部的电源主要由电力电子设备负责能量的转换，并提供必须的控制系统。

发明内容

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种基于风光分布式电源的楼宇建筑节能综合利用系统，主要由多能互补分布式电源系统、家庭用电管理系统、太阳能供暖系统和太阳能制冷系统构成。

进一步的，所述多能互补分布式电源系统主要包括太阳能光伏阵列发电装置、风电发电装置和蓄电池储能装置，通过蓄电池储能装置存储和释放由太阳能光伏阵列发电装置和风力发电装置所产生的电能，经过升降压斩波电路并联到同一条直流母线上，并输出至家庭用电管理系统。

优选的，所述风力发电装置选择永磁直驱风力发电机。

优选的，所述太阳能光伏阵列发电装置和风力发电装置的并网选择单向Boost电路，蓄电池储能装置选择双向升降压斩波电路。

进一步地，所述太阳能供暖系统主要包括太阳能集热器、蓄热水箱、电热水器、地源热泵、地源换热器组和室内冷暖柜机组成，室内冷暖柜机、蓄热水箱向用户提供稳定的供暖和卫浴热水。

进一步地，所述太阳能制冷系统采用吸附式太阳能制冷，主要包括太阳能集热器、吸收器、发生器、冷凝器、蒸发器组成，冷凝器实现用户室内空调制冷。

进一步地，所述家庭用电管理系统调节多能互补分布式电源系统中分布式电源和常规家庭负载用电分配比例，以保障用户用电安全稳定为前提，安全等级不高的设备优先使用分布式电源，保证家庭用电的利用最大化和安全可靠。

本发明还提供了一种基于风光分布式电源的楼宇建筑节能综合利用系统的控制方法，步骤如下：

①、太阳能供暖系统，在白天太阳辐射充足的情况下太阳光照的热能转移到民居取暖和卫浴热水，整个过程转移的热量用Q_j表示；阳光辐射不足或夜间时太阳能供暖系统出力不足，所需的剩余热量由电网电力提供，用P_heat表示；