一種民用直流系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種民用直流系統，其包括采能子系統和/或儲能子系統、調度控制子系統、用能子系統、以及直流用電網絡，其中調度控制子系統根據調度控制策略來控制采能子系統和/或儲能子系統的直流電輸出，從而通過直流用電網絡為用能子系統所包含的直流用電設備供電。由于采能子系統和/或儲能子系統主要采集太陽能、風能、燃料電池等可再生能源的直流電能以及波谷市電的交流電能，而不同的能源在不同的日期和時間的供電量也不同，這樣通過調度控制子系統的控制可以控制采能子系統和/或儲能子系統的直流電的輸出，以便為直流用電設備提供穩定的直流電。利用本實用新型的民用直流系統，可以有效利用太陽能、風能、燃料電池等可再生能源及波谷市電。
【專利說明】一種民用直流系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及直流用電【技術領域】，尤其涉及有效利用太陽能、風能、燃料電池等可再生能源及波谷市電的民用直流系統。
【背景技術】
[0002]能源和環境問題已成為當今世界和人類共同面臨的重大難題，開發新能源、加強可再生能源的利用及利用效率等也日益成為各國關注的熱點。以應用新能源和可再生能源為主的高效、經濟的新型電力技術，例如太陽能發電、風力發電、微型燃氣輪機發電、燃料電池發電和生物發電等，在負載處就近供電，以滿足特定用戶的需要，具有能源利用高、節能效果好、污染少等優點。
[0003]燃料電池、太陽能電池和風力發電等的直流發電設施提供的是直流電，由于我們的用電環境是交流電，所以，通常需要將直流電轉換成交流電。首先，交流電有幅值、頻率、相位的要求，需要額外的成本實現同步并網。其次，當用電設備需要直流電時，需要先將直流發電設施輸出的直流電轉換成交流電，然后再從交流電轉換成直流電，在這樣的二階段的電力轉換過程中，電力轉換引起的電力損失增加，電力的利用效率下降，另外由于需要轉換裝置進行交直流的互相轉換，因此也需要更多的成本。
[0004]另一方面，隨著家用電器的不斷發展，家電的內部用電也日趨直流化，例如逐漸普及的LED照明光源大部分以直流供電工作，現在的電視、電腦、音響、手機充電器等家用音視頻及信息通訊化設備，都是最后用各種的直流電工作；現在的空調、電冰箱、洗衣機、電風扇、洗碗機及熱水器，雖然都是交流供電，但有數據表明，隨著直流變頻技術的發展，直流供電工作會更高效。因此，家電的內部用電直流化和現在的交流用電環境存在著矛盾，而且多種能源來源的發電設備提供的電能與現在交流用電環境也存在著并網及轉換的損耗與成本。
[0005]還有，由于交流電不能直接儲存，所以其只能實時使用。當電力供給充足而用電需求小或者沒有需求時則會造成電能浪費，例如深夜用電需求小，大量電力被浪費；當沒有電力供給或電力供給不足但卻有用電需求或用電需求大時則造成無法滿足用電需求。然而，直流電可以很方便地直接儲存，無需實時使用，在電力供給大于用電需求時可以將剩余部分儲存起來，在電力供給不足時可以使用儲存的電能。
[0006]因此，直接利用直流發電設施所產生的直流電以供直流用電設備使用，不僅可以減少上述二階段的電力轉換所產生的能耗，而且可以隨時存儲所產生的直流電，根據用電需求而供電。
[0007]對于可再生能源中的太陽能的利用，在轉換為電的方式上主要使用太陽能電池板。太陽能電池板的輸出電壓及功率是隨著一天中日照情況的不同而變化的，在一定的日照的條件下，如果過多地吸取太陽能板的輸出電流，輸出電壓就會下降，以至于低于可利用的范圍之外，極限情況就是輸出電流最大，但輸出電壓為零。而這一日照情況，隨著時間從早到晚、天氣情況的陰天晴天及地域的緯度不同等都在變化，這就使太陽能的有效利用產生了一定困難。在用電系統中就要使太陽能的輸出和加在太陽能板上的負載匹配，以獲得最大功率，且這種匹配是隨著時間及日照天氣的變化而動態變化的。
[0008]風能發電的輸出特性和太陽能類似，如果加在風能發電輸出上的負載過重，就會使風葉轉速減慢，輸出電壓會下降，極限情況下，風葉會停止轉動，雖然此時輸出電流最大，但輸出電壓幾乎為零，輸出的電能也幾乎為零；所以對于風能，用電系統的設計上，也要有動態的負載匹配。
[0009]對于交流電網的交流市電，如何將用電“波谷”時的電能轉化為用電“波峰”時使用以極大地提高交流市電的使用效率也一直是人們不斷研究的課題。
實用新型內容
[0010]本實用新型的發明目的是提供一種能夠有效利用可再生能源及波谷市電的民用直流系統。
[0011]根據本發明的一個方面，提供一種民用直流系統，該民用直流系統包括:
[0012]直流用電網絡，其包括至少兩根導線，其中一根為正極，另一根為負極；采能子系統，其包括一個或多個采能模塊，所述采能模塊包括DC采能模塊和/或AC采能模塊；其中，所述DC采能模塊包括將電壓浮動的直流電轉換為預定規格的直流電的采能DC-DC轉換單元，所述采能DC-DC轉換單元的輸出端連接于所述直流用電網絡；所述AC采能模塊包括將交流電轉換為預定規格的直流電的采能AC-DC轉換單元，所述采能AC-DC轉換單元的輸出端連接于所述直流用電網絡；和/或儲能子系統，其包括一個或多個儲能模塊，所述儲能模塊包括第一儲能模塊和/或第二儲能模塊，其中，所述第一儲能模塊包括第一充電單元、第一儲電單元、和將所述第一儲電單元所提供的電壓浮動的直流電轉換為預定規格的直流電的第一放電DC-DC轉換單元；其中，所述第一充電單元包括用交流電AC為第一儲電單元充電的交流充電單元和/或用直流電DC為第一儲電單元充電的直流充電單元；所述直流充電單元的輸入端與DC能量源的輸出端電連接，交流充電單元的輸入端與AC能量源電連接；所述第二儲能模塊包括第二充電單元、第二儲電單元、和將所述第二儲電單元所提供的電壓浮動的直流電轉換為預定規格的直流電的第二放電DC-DC轉換單元；其中，所述第二充電單元的輸入端與所述第二儲能模塊的連接端連接，所述第二放電DC-DC轉換單元的輸出端與所述第二儲能模塊的連接端連接，所述第二儲能模塊的連接端與所述直流用電網絡連接，所述第二儲能模塊的連接端是第二儲能模塊的輸入端和輸出端；用能子系統，其包括一個或多個直流用電設備，所述直流用電設備的輸入端連接于所述直流用電網絡；調度控制子系統，其包括調度模塊、多個電量數據采集模塊、一個或多個分布式通信模塊、以及多個控制模塊，其中，所述電量數據采集模塊通過信號線與所述分布式通信模塊連接，所述電量數據采集模塊分別連接于所述采能模塊的AC采能模塊的輸入端和/或輸出端、和/或DC采能模塊的輸入端和/或輸出端、和/或所述儲能模塊的第一儲能模塊的第一充電單元的輸入端和/或輸出端以及第一放電DC-DC轉換單元的輸入端和/或輸出端、和/或第二儲能模塊的第二充電單元的輸入端和/或輸出端以及第二放電DC-DC轉換單元的輸入端和/或輸出端以分別采集電量相關數據，并將所述電量相關數據通過所述信號線發送到所述分布式通信模塊；所述分布式通信模塊通過通信總線分別與所述調度模塊和/或其他分布式通信模塊連接，且通過信號線與所述電量數據采集模塊、所述控制模塊連接；所述分布式通信模塊將接收到的所述電量相關數據通過通信總線發送給所述調度模塊，通過通信總線接收所述調度模塊發送的控制指令，以及將所接收到的控制指令通過信號線發送給所述控制模塊；所述調度模塊包括提供日期和時間信息的時鐘單元、通信單元以及中央處理單元，其中，所述通信單元通過通信總線與所述分布式通信模塊和/或其它調度模塊的通信單元連接，接收從所述分布式通信模塊發送來的所述電量相關數據；所述中央處理單元分別與所述通信單元和所述時鐘單元連接，根據第一信息，按照預定的調度控制策略生成針對所述采能模塊和/或所述儲能模塊的控制指令并通過通信總線發送給相關的所述分布式通信模塊，其中所述第一信息包括經通信單元接收到的所述電量相關數據及所述時鐘單元提供的日期和時間信息；所述控制模塊包括采能控制模塊和儲能控制模塊，其中，所述采能控制模塊與所述分布式通信模塊連接，經所述分布式通信模塊從所述調度模塊接收控制指令；所述儲能控制模塊與所述分布式通信模塊連接，經所述分布式通信模塊從所述調度模塊接收控制指令；其中，所述DC采能模塊的采能DC-DC轉換單元的輸入端經所述采能控制模塊與DC能量源電連接，所述AC采能模塊的采能AC-DC轉換單元的輸入端經所述采能控制模塊與AC能量源電連接；所述第一儲能模塊的第一充電單元的所述直流充電單元的輸出端和/或所述交流充電單元的輸出端經所述儲能控制模塊與第一儲電單元的輸入端電連接，所述第一儲電單元的輸出端經所述儲能控制模塊與所述第一放電DC-DC轉換單元的輸入端連接；所述第二儲能模塊的第二充電單元的輸出端經所述儲能控制模塊連接于所述第二儲電單元的輸入端，所述第二儲電單元的輸出端經所述儲能控制模塊連接于所述第二放電DC-DC轉換單元的輸入端。
[0013]根據本發明的另一方面，還提供一種民用直流系統，其包括:采能子系統，其包括一個或多個采能模塊，所述采能模塊包括DC采能模塊和/或AC采能模塊；其中，所述DC采能模塊包括將電壓浮動的直流電轉換為第一規格的直流電的采能DC-DC轉換單元；所述AC采能模塊包括將交流電轉換為第一規格的直流電的采能AC-DC轉換單元；和/或儲能子系統，其包括一個或多個第一儲能模塊，所述第一儲能模塊包括第一充電單元、第一儲電單兀、和將所述第一儲電單兀所提供的電壓浮動的直流電轉換為第一規格的直流電后輸出的第一放電DC-DC轉換單兀；其中，第一充電單兀包括用交流電AC為第一儲電單兀充電的交流充電單元和/或用直流電DC為第一儲電單元充電的直流充電單元，所述直流充電單元的輸入端與DC能量源的輸出端電連接，所述交流充電單元的輸入端與AC能量源電連接；用能子系統，其包括至少一個功率合成模塊、直流用電網絡、和一個或多個直流用電設備，其中，所述功率合成模塊包括兩個或以上的將第一規格的直流電轉換為第二規格的直流電的用能DC-DC轉換單元，一個所述用能DC-DC轉換單元的輸入端與一個所述采能模塊的采能DC-DC轉換單元的輸出端或一個所述第一儲能模塊的第一放電DC-DC轉換單元的輸出端電連接；所述兩個或以上的用能DC-DC轉換單元的輸出端并聯在一起并連接于所述直流用電網絡；所述直流用電設備的輸入端連接于所述直流用電網絡；所述直流用電網絡，包括至少兩根導線，其中一根為正極，另一根為負極；調度控制子系統，包括一個或多個調度模塊、多個電量數據采集模塊、一個或多個分布式通信模塊、以及多個控制模塊，其中，所述電量數據采集模塊通過信號線與所述分布式通信模塊連接，所述電量數據采集模塊分別連接于所述采能模塊的AC采能模塊的輸入端和/或輸出端、和/或DC采能模塊的輸入端和輸出端、和/或所述第一儲能模塊的第一充電單兀的輸入端和/或輸出端以及第一放電DC-DC轉換單元的輸入端和/或輸出端以分別采集電量相關數據，并將所述電量相關數據通過所述信號線發送到所述分布式通信模塊；所述分布式通信模塊通過通信總線分別與所述調度模塊和/或其他分布式通信模塊連接，且通過信號線與所述電量數據采集模塊、所述控制模塊連接；所述分布式通信模塊將接收到的所述電量相關數據通過通信總線發送給所述調度模塊，通過通信總線接收所述調度模塊發送的控制指令，以及將所接收到的控制指令通過信號線發送給所述控制模塊；所述調度模塊，包括提供日期和時間信息的時鐘單元、通信單元以及中央處理單元，其中，所述通信單元通過通信總線與所述分布式通信模塊和/或其它調度模塊的通信單元連接，接收從所述分布式通信模塊發送來的所述電量相關數據；所述中央處理單元分別與所述通信單元和所述時鐘單元連接，根據第一信息，按照預定的調度控制策略生成針對所述采能模塊和/或所述儲能模塊的控制指令并通過通信總線發送給相關的所述分布式通信模塊，其中所述第一信息包括經通信單元接收到的所述電量相關數據及所述時鐘單元提供的日期和時間信息；所述控制模塊包括采能控制模塊和儲能控制模塊，其中，所述采能控制模塊與所述分布式通信模塊連接，經所述分布式通信模塊從所述調度模塊接收控制指令；所述儲能控制模塊配置與所述分布式通信模塊連接，經所述分布式通信模塊從所述調度模塊接收控制指令；其中，所述DC采能模塊的采能DC-DC轉換單元的輸入端經所述采能控制模塊與DC能量源電連接，所述AC采能模塊的采能AC-DC轉換單元的輸入端經所述采能控制模塊與AC能量源電連接；所述第一儲能模塊的第一充電單元的所述直流充電單元的輸出端和/或所述交流充電單元的輸出端經所述儲能控制模塊與第一儲電單元的輸入端電連接、所述第一儲電單元的輸出端經所述儲能控制模塊與第一放電DC-DC轉換單元的輸入端電連接。
[0014]利用本實用新型的民用直流系統可以有效地利用太陽能、風能、燃料電池等新能源及高效利用波谷市電，可以解決當前能源緊張的問題，還可以減少碳的排放量，有利于改善環境污染。本發明可以用于住宅、商業建筑等局域區域。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1A示出了根據本實用新型的第一實施方式的民用直流系統的方框圖；
[0016]圖1B示出了圖1A的民用直流系統中儲能模塊與儲能控制模塊之間的連接關系的示意圖；
[0017]圖2示出了交直流充電單元的一種實現方式；
[0018]圖3 —圖5示出了采能模塊和儲能模塊采取了不同的配置方式的民用直流系統框圖。
[0019]圖6示出了根據本實用新型的第一實施方式的民用直流系統的一種分布式示圖的例子；
[0020]圖7示出了根據本實用新型的第二實施方式的民用直流系統的方框圖；
[0021]圖8示出了根據本實用新型的第二實施方式的民用直流系統的一種分布式示圖的例子。
【具體實施方式】
[0022]為充分了解本實用新型的目的、特征及功效，借由下述具體的實施方式，對本實用新型做詳細說明，但本實用新型并不僅僅限于此。
[0023]為了充分利用現有的自然能源以及現有的交流電的波谷市電，以解決民用領域的用電問題，達到節約能源以及有利于環境保護的目的，本實用新型提出一種民用直流系統。
[0024]圖1A示出了根據本實用新型的第一實施方式的民用直流系統的方框圖，如圖1A所示，本實用新型的民用直流系統包括采能子系統1000、儲能子系統2000、用能子系統3000、調度控制子系統4000、以及直流用電網絡8000。圖1B示出了圖1A的民用直流系統中儲能模塊與儲能控制模塊之間的連接關系的示意圖。
[0025]其中，采能子系統1000和儲能子系統2000從能量源6000獲取電能。所述能量源6000可以包括一個或多個AC能量源6100，也可以包括一個或多個DC能量源6200，還可以同時包括一個或多個AC能量源6100和一個或多個DC能量源6200。所述AC能量源6100，例如市電，可以是通常的市電，優選是夜間的波谷市電，通常采集夜間的利用率低的波谷市電，以減少夜間電能的浪費，另外，AC能量源6100也可以是交流風力發電機。所述AC能量源6100包括輸出端口 6110。所述DC能量源6200包括DC能量源采集單元6210。DC能量源采集單元6210采集自然能源的能量并將其轉換成電能而輸出。DC能量源采集單元6210可以是例如采集太陽能并將其轉換成為電能的太陽能板或采集風能并將風能轉換為電能的直流風力發電機，提供直流電。
[0026]采能子系統1000包括一個或多個采能模塊，用于從能量源6000采集電能。采能模塊可以是AC采能模塊1110，也可以是DC采能模塊1120，所述采能子系統1000可以包括一個或多個AC采能模塊1110，也可以包括一個或多個DC采能模塊1120，也可以同時包括一個或多個AC采能模塊1110和一個或多個DC采能模塊1120。AC采能模塊1110配置為從AC能量源6100獲得交流電，AC采能模塊1110包括采能AC-DC轉換單元1111，該采能AC-DC轉換單元與AC能量源6100的輸出端口 6110連接，配置為將從AC能量源6100獲得的交流電轉換為預定規格的直流電以供用能子系統3000使用；DC采能模塊1120配置為從DC能量源6200獲得直流電，所述DC采能模塊1120包括采能DC-DC轉換單元1121。該采能DC-DC轉換單元1121與DC能量源6200的DC能量源采集單元1122連接，配置為將從DC能量源采集單元1122獲得到的電壓浮動的直流電轉換為預定規格的直流電。所述AC采能模塊1110的輸出端(即采能AC-DC轉換單元1111的輸出端)和DC采能模塊1120的輸出端(即采能DC-DC轉換單元1121的輸出端)分別連接于直流用電網絡8000，經直流用電網絡8000為用能子系統3000供電。
[0027]特別說明的是，為了清楚起見，圖1A中僅示例性地示出了采能子系統1000包含一個AC采能模塊1110和一個DC采能模塊1120，實際上可以包含多個AC采能模塊1110和多個DC采能模塊1120。當采能子系統1000包含多個AC采能模塊1110和/或多個DC采能模塊1120時，所述多個AC采能模塊和/或多個DC采能模塊可以集中位于一個地方，也可以分散地位于不同地方。另外，所述能量源6000中也只示例性地示出了一個AC能量源6100和一個DC能量源6200，實際上能量源6000可以包含一個或多個AC能量源6100，也可包含一個或多個DC能量源6200，也可以同時包含一個或多個AC能量源6100和一個或多個DC能量源6200。當能量源6000包含兩個以上的能量源時，所述能量源可以集中位于一個地方,也可以分散地位于不同地方。
[0028]儲能子系統2000配置為從能量源6000存儲電能并根據預定的調度控制策略向用能子系統3000提供電能。如圖1B所示，所述儲能子系統2000可以包括一個或多個儲能模塊，所述儲能模塊可以是第一儲能模塊2100，也可以是第二儲能模塊2200，儲能子系統2000可以只包括第一儲能模塊2100，也可以只包括第二儲能模塊2200，還可以同時包括一個或多個第一儲能模塊2100、和一個或多個第二儲能模塊2200。特別說明的是，為了清楚起見，圖1B中的所述儲能子系統2000僅示例性地示出了一個第一儲能模塊2100和一個第二儲能模塊2200，實際上可以包含多個第一儲能模塊2100和多個第二儲能模塊2200，而且所述多個第一儲能模塊2100和多個第二儲能模塊2200可以集中位于一個地方，也可以分散地位于不同地方。
[0029]第一儲能模塊2100的輸入端與能量源6000電連接。所述第一儲能模塊2100包括第一充電單元2110、第一儲電單元2120、和第一放電DC-DC轉換單元2130。其中，第一充電單元2110可以包括交流充電單元2111,或者包括直流充電單元2112,或者包括交流充電單元2111和直流充電單元2112 二者(如圖2所示)。交流充電單元2111的輸入端與AC能量源6100電連接，可以從AC能量源6100獲取交流電電能而為第一儲電單元2120充電。直流充電單元2112的輸入端與DC能量源6200電連接，可以從DC能量源6200獲取電能而為第一儲電單元2120充電。所述第一儲電單元2120配置為接收所述第一充電單元2110的充電并存儲電能。所述第一放電DC-DC轉換單元2130的電輸出端連接于所述直流用電網絡8000，配置為將所述第一儲電單元2120所提供的電壓浮動的直流電轉換為預定規格的直流電后輸出至直流用電網絡8000，經直流用電網絡8000為用能子系統3000供電。這里的第一儲能單元2120可以是蓄電池組。
[0030]所述第二儲能模塊2200通過連接端20連接于直流用電網絡8000，該連接端20既為所述第二儲能模塊2200的輸入端又為其輸出端。根據預定的調度控制策略，在直流用電網絡8000上傳輸的電能可以存儲于第二儲能模塊2200中；用能子系統3000也可以通過直流用電網絡8000從第二儲能模塊2200獲取直流電。
[0031]所述第二儲能模塊2200包括第二充電單元2210、第二儲電單元2220、和第二放電DC-DC轉換單元2230。其中，所述第二充電單元2210配置為用直流用電網絡8000上傳輸的直流電DC為第二儲電單元2220充電，所述第二充電單元2210的輸入端與所述第二儲能模塊2200的連接端20連接。所述第二儲電單元2220配置為根據預定的調度控制策略接收所述第二充電單元2210的充電并存儲電能。所述第二放電DC-DC轉換單元2230的輸出端與所述第二儲能模塊2200的連接端20連接。所述第二放電DC-DC轉換單元2230配置為根據預定的調度控制策略將所述第二儲電單元2220所提供的電壓浮動的直流電轉換為預定規格的直流電并輸出至直流用電網絡8000，經直流用電網絡8000為用能子系統3000供電。這里的第二儲能單元2220可以是蓄電池組。
[0032]所述用能子系統3000包括一個或多個直流用電設備3100。所述直流用電設備3100連接于所述直流用電網絡8000，配置為通過所述直流用電網絡8000獲取所述采能子系統1000和/或儲能子系統2000輸出的預定規格的直流電。其中所述直流用電設備3100可以是LED照明光源、電視、電腦、音響、手機充電器等家用音視頻及信息通訊化設備、使用直流電的家用電器(例如空調、電冰箱、洗衣機、電風扇、洗碗機及熱水器等)。
[0033]可選地，在本實用新型的上述實施方式中，采能模塊和儲能模塊也可以采取不同的配置方式。如圖3所示，能量源6000具有DC能量源6200和AC能量源6100，相應地，采能模塊具有從DC能量源6200獲取電能的DC采能模塊1120和從AC能量源6100獲取電能的AC采能模塊1110。DC采能模塊1120和AC采能模塊1110的輸出端分別連接于直流用電網絡8000中，經直流用電網絡8000將直流電傳輸給用能子系統3000以為其供電。儲能子系統2000只包括連接于直流用電網絡8000的第二儲能模塊2200，其根據預定的調度控制策略獲取在直流用電網絡8000上傳輸的直流電并根據預定的調度控制策略放電而為用電子系統3000供電。
[0034]圖4與圖3的不同之處在于，圖4中的儲能子系統還包括第一儲能模塊2100，所述第一儲能模塊2100連接于DC能量源6200和AC能量源6100，能夠從DC能量源6200和/或AC能量源6100直接獲取電能并存儲。
[0035]圖5與圖4的不同之處在于，圖5中沒有配置第二儲能模塊2200。
[0036]在圖3 —圖5中，所述虛線表示通信總線。
[0037]所述調度控制子系統4000包括一個或多個調度模塊4100、多個電量數據采集模塊4300、一個或多個分布式通信模塊4200、以及多個控制模塊4400。
[0038]所述電量數據采集模塊4300通過信號線與所述分布式通信模塊4200連接，所述電量數據采集模塊4300分別連接于所述采能模塊中的AC采能模塊1110的輸入端和/或輸出端、和/或DC采能模塊1120的輸入端和/或輸出端、和/或所述第一儲能模塊2100的第一充電單兀2110的輸入端和/或輸出端、以及第一放電DC-DC轉換單兀2130的輸入端和/或輸出端、和/或第二儲能模塊2200的第二充電單元的輸入端和輸出端、第二放電DC-DC轉換單元2230的輸出端和輸出端以分別采集電量相關數據。其中，這里所采集的電量相關數據包括電壓數據、電流數據等，從而可以計算出功率和電量，并將所述電量相關數據通過所述信號線發送到所述分布式通信模塊。由此，可以知道AC采能模塊1110采集多少電能以及輸出多少電量，DC采能模塊1120采集多少電能以及輸出多少電量，多少電能為第一充電單兀2110充電以及第一充電單兀2110輸出多少電量,多少電量輸入到第一放電DC-DC轉換單元以及第一放電DC-DC轉換單元輸出多少電量，第二儲能模塊有多少電量輸入或有多少電量輸出等等。所述分布式通信模塊4200通過通信總線分別與所述調度模塊4100和/或其他分布式通信模塊4200進行通信，且通過信號線與所述電量數據采集模塊4300、所述控制模塊4400連接。具體地，所述分布式通信模塊4200將接收到的所述電量相關數據通過通信總線發送給所述調度模塊4100，通過通信總線接收所述調度模塊4100發送的控制指令，以及將所接收到的控制指令通過信號線發送給所述控制模塊4400。
[0039]可選地，所述電量數據采集模塊4300可以將所采集的電量相關數據通過所述信號線、所述分布式通信模塊4200、通信總線按照一定的時間間隔傳送給調度模塊4100。另夕卜，可選地，調度模塊4100也可以按照一定的時間間隔查詢獲取AC采能模塊1110和/或DC采能模塊1120、第一儲能模塊2100和/或第二儲能模塊2200的輸入的電量相關數據和輸出的電量相關數據。
[0040]所述調度模塊4100配置為基于所述電量數據采集模塊4300采集的電量相關數據、根據預定的調度控制策略來產生控制所述采能子系統1000對電能的采集和直流電的輸出、和/或所述儲能子系統2000對電能的采集、存儲和直流電的輸出的控制指令，并將控制指令通過通信總線、經分布式通信模塊4200、信號線發送給所述控制模塊4400。
[0041]所述調度模塊4100包括提供日期和時間信息的時鐘單元4110、通信單元4130以及中央處理單元4120。其中，對于AC能量源6100，由于分為波谷市電以及非波谷市電，而深夜的波谷市電被浪費得比較多，所以通常優選采集AC能量源6100的波谷市電而非采集非波谷市電，這時可以通過時鐘單元4110而確定何時從AC能量源6100中采集電能。另外，通過時鐘單元4110可以確定控制何時對直流用電設備供電所述通信單元4130通過通信總線與所述分布式通信模塊4200和/或其它調度模塊4100的通信單元4130連接，接收從所述分布式通信模塊4200發送來的所述電量相關數據。所述中央處理單元4120分別與所述通信單元4130和所述時鐘單元4110連接，根據第一信息，按照預定的調度控制策略生成控制采能模塊和/或儲能模塊的控制指令并通過通信總線發送給相關的分布式通信模塊4200，其中所述第一信息包括經通信單元4130接收到的所述電量相關數據及所述時鐘單元4110提供的日期和時間信息。分布式通信模塊4200將控制指令傳送給采能控制模塊4410和/或儲能控制模塊4420，由采能控制模塊4410控制采能模塊的輸入和/或輸出，由儲能控制模塊4420控制儲能模塊的儲電與放電。
[0042]所述控制I旲塊4400可以包括多個米日纟控制I旲塊4410和多個儲日纟控制I旲塊4420，其中，采能控制模塊4410與所述分布式通信模塊連接，配置為根據從調度模塊4100經分布式通信模塊4200從所述調度模塊接收控制指令，控制采能模塊對電能的采集和直流電的輸出。具體地，采能模塊的輸入端經采能控制模塊4410與能量源6000電連接，采能模塊在采能控制模塊4410的控制下從能量源6000采集電能。當采能模塊包含AC采能模塊1110和DC采能模塊1120時，AC采能模塊1110的采能AC-DC轉換單元1111的輸入端經采能控制模塊4410與AC能量源6100的輸出端口 6110電連接，DC采能模塊1120的采能DC-DC轉換單元1121的輸入端經采能控制模塊4410與DC能量源6200的DC能量源采集單元6210電連接。例如，采能控制模塊4410基于從調度模塊4100傳送來的控制指令可以控制每個AC采能模塊1110和每個DC采能模塊1120分別從AC能量源6100和DC能量源6200采集多少電能、以及是否從AC能量源和DC能量源采集電能、以及控制采能模塊是從AC能量源采集電能還是從DC能量源采集電能或者是從二者同時采集電能。通常，為了節能，采能模塊優先從DC能量源6200采集電能，只有在從DC能量源6200采集的電能不能滿足需求時再從AC能量源6100采集電能，另外，為了避免深夜電力的更多浪費，主要采集AC能量源6100的波谷市電的電能。
[0043]可選地，AC采能模塊1110和DC采能模塊1120的輸出端也可以經采能控制模塊4410連接于直流用電網絡8000，由此采能控制模塊4410可以控制AC采能模塊1110和DC采能模塊1120的直流電輸出，包括控制AC采能模塊1110和DC采能模塊1120輸出多少直流電以及是否輸出直流電。
[0044]這里，采能控制模塊4410可以放置于靠近調度模塊4100的位置，也可以放置于采能模塊側。
[0045]儲能控制模塊4420與所述分布式通信模塊4200連接，根據從分布式通信模塊4200接收的來自調度模塊4100的控制指令控制第一儲能模塊2100的輸入和/或輸出以及第二儲能模塊2200的輸入或輸出。
[0046]具體地，如圖1B所示，儲能控制模塊4420包括第一儲能控制模塊和第二儲能控制模塊，第一儲能控制模塊包括第一儲能充電控制單元以及第一儲能放電控制單元。第二儲能控制模塊包括第二儲能充電控制單元以及第二儲能放電控制單元。[0047]其中，第一儲能模塊2100的第一充電單元2110的直流充電單元的輸出端和/或所述交流充電單元的輸出端經所述儲能控制模塊4420的第一儲能充電控制模塊與第一儲電單元2120的輸入端電連接，由此儲能控制模塊4420可以控制第一充電單元2110與第一儲能單元2120之間的充電回路的接通或斷開。第一儲電單元2120的輸出端經所述儲能控制模塊4420的第一儲能放電控制模塊與第一放電DC-DC轉換單元2130的輸入端電連接，由此，儲能控制模塊4420可以控制第一儲能單元2120與第一放電DC-DC轉換單元2130之間的放電回路的導通或斷開。這樣，可以使第一儲能單元2120處于充電狀態或放電狀態或既不充電也不放電的狀態。
[0048]圖1B只示例性地示出了第一儲能控制模塊包含第一儲能充電控制單元以及第一儲能放電控制單元。可選地，第一充電單元2110的輸入端也可以經儲能控制模塊4410與能量源6000電連接，這時，第一儲能控制模塊還可以包含另一個儲能控制單元，其連接在能量源6000與第一充電單元2110的輸入端之間。當第一充電單元2110的輸入端經儲能控制模塊4410與能量源6000電連接時，儲能控制模塊4410可以控制能量源6000的電能向第一充電單元2110的輸入的接通或斷開。當第一充電單元2110包含直流充電單元和/或交流充電單元時，其中直流充電單元經儲能控制模塊4410與DC能量源6200電連接，控制DC能量源6200的接通和斷開；交流充電單元經儲能控制模塊4410與交流AC能量源6100電連接，控制AC能量源6100的接通和斷開。
[0049]可選地，第一放電DC-DC轉換單元2130的輸出端也可以經儲能控制模塊4410連接于直流用電網絡8000，這時，第一儲能控制模塊還可以包含另一個儲能控制單元，其連接在第一放電DC-DC轉換單元2130的輸出端與直流用電網絡8000之間，由此儲能控制模塊4410可以控制第一儲能模塊2100的直流電的輸出。
[0050]第二儲能模塊2200的第二充電單元2210的輸出端經儲能控制模塊4420的第二儲能充電控制模塊與第二儲電單元2220的輸入端連接，由此儲能控制模塊4420可以控制第二充電單元2210與第二儲電單元2220之間的充電回路的接通或斷開。第二儲電單元2220的輸出端經儲能控制模塊4420的第二儲能放電控制模塊與第二放電DC-DC轉換單元2230的輸入端連接，由此，儲能控制模塊4420可以控制第二儲電單元2220與第二放電DC-DC轉換單元2230之間的放電回路的導通或斷開；從而，通過儲能控制模塊4420可以使第二儲能單元2220處于充電狀態或放電狀態或既不充電也不放電的狀態。
[0051]可選地，所述調度控制子系統4000中的至少一個采能控制模塊4410、至少一個所述分布式通信模塊4200、和至少一個所述電量數據采集模塊4300可以放置于所述采能模塊側。例如，當存在多個AC采能模塊1110和多個DC采能模塊1120時，可以在每個AC采能模塊1110和每個DC采能模塊1120中分別放置至少一個采能控制模塊4410、至少一個所述分布式通信模塊4200、和至少一個所述電量數據采集模塊4300。
[0052]其中，所述調度控制子系統4000中的至少二個儲能控制模塊(其中一個放在充電回路中，一個放在放電回路中)、至少一個所述分布式通信模塊4200、和至少一個所述電量數據采集模塊4300可以放置于所述第一儲能模塊和第二儲能模塊側，也可以與調度控制子系統4000中的其它部件集中放在一起。當存在多個第一儲能模塊2100和多個第二儲能模塊2200時，可以在每個第一儲能模塊2100側和每個第二儲能模塊2200側分別放置至少兩個儲能控制模塊、至少一個所述分布式通信模塊4200、和至少一個所述電量數據采集模塊 4300。
[0053]在上面的實施方式中，采能控制模塊4410、儲能控制模塊4420、分布式通信模塊4200、和電量數據采集模塊4300被作為調度控制子系統4000的一個組成部分。可選地，采能控制模塊4410、分布式通信模塊4200、和電量數據采集模塊4300也可以分別作為AC采能模塊1110和DC采能模塊1120的一個組成部分；儲能控制模塊4420、分布式通信模塊4200、和電量數據采集模塊4300也可以分別作為第一儲能模塊2100和第二儲能模塊2200的一個組成部分。
[0054]優選地，分布式通信模塊4200還通過信號線分別與采能模塊中的采能DC-DC轉換單元1121和/或采能AC-DC轉換單元1111、以及儲能模塊中的第一儲能模塊2100的第一充電單元2110和第一放電DC-DC轉換單元2130、和/或第二儲能模塊2200的第二充電單元2210和第二放電DC-DC轉換單元2230連接。其中，采能模塊中的采能DC-DC轉換單元1121和/或采能AC-DC轉換單元1111通過分布式通信模塊4200經所述通信總線向調度模塊4100發送自身狀態信息，第一儲能模塊2100中的第一充電單元2110和第一放電DC-DC轉換單元2130和/或第二儲能模塊2200的第二充電單元2210和第二放電Dc-DC轉換單元2230通過分布式通信模塊4200經所述通信總線向調度模塊4100發送自身狀態信息。這時，調度模塊4100中的中央處理單元4120所基于的第一信息還可以包括各部件的自身狀態信息，即中央處理單元4120基于所接收到的電量相關數據、所述時鐘單元提供的時間和日期、以及所收到的上述各部件的自身狀態信息、根據預定的調度控制策略而生成控制指令，以控制采能模塊從能量源6000的采能及直流電的輸出、第一儲能模塊2100從能量源6000獲得電能而對電能的存儲及直流電的輸出、以及第二儲能模塊2200的儲電或放電。這里，自身狀態信息可以包括各部件處于工作、待機、故障等狀態信息。
[0055]另外，采能DC-DC轉換單元1121和/或采能AC-DC轉換單元1111可以從調度模塊4100經通信總線通過分布式通信模塊4200接收所述控制指令并根據所述控制指令使自身處于工作或待機狀態。第一儲能模塊2100中的第一充電單元2110可以從調度模塊4100經所述通信總線通過分布式通信模塊4200接收所述控制指令并根據所述控制指令使自身處于AC充電狀態、DC充電狀態、或待機狀態。第一放電DC-DC轉換單元2130可以根據來自調度模塊4100的控制指令使其自身處于工作或待機狀態。第二儲能模塊2200第二充電單元2210和第二放電DC-DC轉換單元2230可以根據來自調度模塊4100的控制指令使其自身處于充電或放電或待機狀態。
[0056]另外，采能DC-DC轉換單元1121和/或采能AC-DC轉換單元1111還可以根據所述控制指令調整輸出電壓。第一儲能模塊2100中的第一放電DC-DC轉換單元2130和/或第二儲能模塊2200中的第二放電DC-DC轉換單元2230也可以根據所述控制指令調整它們的輸出電壓。
[0057]可選地，本實用新型的民用直流系統還可以包括至少一個環境數據采集模塊7000。環境數據采集模塊7000包括環境傳感器7100和與該環境傳感器7100連接的數據傳輸裝置7200，其中所述環境傳感器7100放置在能量源6000附近，配置為采集所述能量源6000周圍的環境數據，例如，對于能量源為太陽能電池組件時，采集其周圍的太陽光的強度；當能量源是風力發電設備時，采集其周圍的風力強度。所述數據傳輸裝置7200直接與所述通信總線連接、或通過信號線與所述分布式通信模塊4200連接，配置為將采集的環境數據通過所述信號線、所述分布式通信模塊4200和所述通信總線、或直接通過通信總線發送給所述調度模塊4100。這時，所述調度模塊4100的中央處理單元4120所基于的第一信息還可以包括所述環境數據，即中央處理單元4120基于所述時鐘單元4110提供的日期和時間、所述環境數據以及所述電量相關數據，根據預定的調度控制策略來產生控制采能子系統1000和儲能子系統2000的控制指令，以及控制從哪個能量源獲取電能以及獲取多少電能。
[0058]例如，當能量源6000包括多個太陽能電池組件、風力發電機等能量源時，所述環境數據采集模塊7000可以包括用于測量每個太陽能電池組件的輻照度的太陽輻照度測量模塊、用于測量風力發電機周圍的風速的風力測量模塊、以及用于測量各太陽能電池組件、風力發電機周圍的環境溫度的環境溫度測量模塊，從而可以及時知道各個能量源的當前狀態。
[0059]所述用能子系統3000中的直流用電設備3100可以包括用電通信單元3110和/或用電控制單元3120，即直流用電設備3100可以只包括用電通信單元3110、也可以只包括用電控制單元3120，也可以包括用電通信單元3110和用電控制單元3120 二者。下面以直流用電設備3100包括用電通信單元3110和用電控制單元3120 二者為例進行說明，用電通信單元3110與通信總線連接，用電控制單元3120與用電通信單元3110通過信號線連接。直流用電設備3100通過其用電通信單元3110以及通信總線向調度模塊4100的中央處理單元4120發送其自身狀態信息，這時調度模塊4100可以基于預定的調度控制策略、根據直流用電設備3100的自身狀態信息、采能模塊中的采能DC-DC轉換單元1121和/或采能AC-DC轉換單元1111的自身狀態信息、第一儲能模塊2100中的第一充電單元2110和第一放電DC-DC轉換單元2130和/或第二儲能模塊2200的第二充電單元2210和第二放電DC-DC轉換單元2230的自身狀態信息、前面所述的電量相關數據、以及前面所述的環境數據(在設置有環境數據采集模塊7000時)產生控制采能子系統1000和儲能子系統1000的控制指令以及控制直流用電設備3100的控制指令，從而為直流用電設備3100提供其所需的直流電。另外，用電控制單元3120通過用電通信單元3110和所述通信總線接收從所述調度模塊4100發送的控制指令，并根據所述控制指令對所述直流用電設備3100進行控制。例如，當直流用電設備為一電視時，在該電視內部設置有用電通信單元3110和用電控制單元3120。當該電視打開時，其用電通信單元3110會將其自身狀態信息發送給調度模塊4100，調度模塊4100則根據預定的調度控制策略控制預定規格的直流電從采能模塊或儲能模塊輸出、經直流用電網絡8000傳送給該電視。這里自身狀態信息可以包括是否工作正常的信息以及出現什么樣問題的信息等。另外，當當前電能不足時，調度模塊4100可以根據各直流用電設備3100的重要程度而發送控制指令控制給哪些直流用電設備3100供電，不給哪些直流用電設備3100供電。例如，當電視與電腦在同時使用直流電而直流電電能不足時，則調度模塊4100可以發送控制指令而控制優先給電腦供電，而斷開電視的電源。當然，直流用電設備供電優先級可以由用戶根據自己的需要事先設定。
[0060]另外，當直流用電設備3100只包括用電通信單元3110時，其可以通過通信總線將其自身狀態信息發送給調度模塊4100，并將調度模塊4100產生的控制信號傳送給直流用電設備3100，直接通過控制信號來控制直流用電設備3100的使能與不使能。
[0061]另外，當直流用電設備3100只包括用電控制單元3120時，用電控制單元3120連接于通信總線，通過通信總線傳送其自身狀態信息發送給調度模塊4100，并將調度模塊4100產生的控制指令傳送給直流用電設備3100的用電控制單元3120，通過用電控制單元3120控制直流用電設備3100。
[0062]可選地，用電通信單元3110和/或用電控制單元3120也可以獨立于直流用電設備而設置于用能子系統3000中，S卩，用能子系統3000可以包括用電通信單元3110和/或用電控制單元3120、直流用電設備3100。這時，直流用電設備3100分別與用電通信單元3110和/或用電控制單元3120連接。用電通信單元3110與所述通信總線連接且通過信號線與用電控制單元3120連接。直流用電設備3100通過用電通信單元3110、所述通信總線向中央處理單元4120發送其自身狀態信息；用電控制單元3120通過用電通信單元3110和所述通信總線接收從中央處理單元4120發送的控制指令，以控制直流用電設備3100的供電和斷電。用電通信單元3110和用電控制單元3120連接于直流用電網絡8000。
[0063]另外，本實用新型的民用直流系統還可以包括信息子系統5000。所述信息子系統5000可以包括至少一個網關設備5100、和一個或多個信息終端設備5200。所述信息子系統5000適于與遠程的其它民用直流系統或上層管理系統通信，也可以與互聯網上的其它信息終端設備連接。
[0064]其中，網關設備5100和信息終端設備5200分別連接于直流用電網絡8000，以通過直流用電網絡8000獲取直流電。網關設備5100、信息終端設備5200、調度模塊4100通過單獨配置的通信網絡或所述通信總線相連接，組成一個信息網絡，形成一個信息通信的平臺。
[0065]可選地，網關設備5100可以與互聯網9000相連接。當在不同的地方設置有不同的民用直流系統時或者所有的民用直流系統具有上層管理系統時，一個民用直流系統中的調度模塊4100可以通過網關設備5100和互聯網9000與不同地方的民用直流系統和/或上層管理系統進行信息通信，便于統一、協調管理。另外，網關設備5100還可以通過互聯網與互聯網上的其它信息終端設備連接，相互交換信息、相互學習。
[0066]所述信息終端設備5200與所述網關設備5100連接，其可以包括顯示遠程的其它民用直流系統的狀態信息及其直流用電設備的信息、和/或來自上層管理系統的信息、和/或其它信息終端設備之間信息的人機界面裝置，例如可以是計算機，還可以包括播放音頻的設備和顯示視頻的設備等。
[0067]所述直流用電網絡8000可以包括兩根導線，其中一根為正極，另一根為負極。可選地，所述直流用電網絡8000還可以包括另外一根導線，其作為公共極，這樣，可以獲得正極與公共極的電壓差、負極與公共極的電壓差、以及正極與負極的電壓差，從而可以提供了兩種用電電壓，降低了正、負端對公共端的電壓，對人更安全。
[0068]另外，可選地，當存在多個DC采能模塊1120和/或多個接DC能量源的第一儲能模塊2100時，所述多個DC采能模塊1120和/或所述多個第一儲能模塊2100的輸入端可以都連接到相同的DC能量源6200，這樣，便于通過將多個DC采能模塊1120和/或所述多個第一儲能模塊2100輸出的直流電并聯在一起，這樣可以提高直流電輸出功率，滿足大功率直流電的直流用電設備3100的需求。同理，當存在多個AC采能模塊1110和/或多個接AC能量源的第一儲能模塊2100時，所述多個AC采能模塊1120和/或所述多個第一儲能模塊2100的輸入端可以都連接到相同的AC能量源6100，而輸出端并聯在一起，這樣可以提高直流電輸出功率。[0069]當然,一個或多個第一儲能模塊2100的輸入端(即第一充電單兀2110的輸入端)和一個或多個AC采能模塊1110或DC采能模塊1120的輸入端也可以分別連接到不同的能量源6000。
[0070]另外，所述通信總線可以采用有線通信技術、無線通信技術、電力線載波技術中的一種或幾種來實現。
[0071]在本實用新型的上述實施方式中，所述的預定的調度控制策略可以根據采能模塊、儲能模塊的能力(功率和容量)配置以及用能子系統的需求(功率、用電量)來設置。例如，可以設定如下調度控制策略:
[0072]策略1、當可再生能量源(例如太陽能電池組)的有效功率大于當前所有用能子系統所需的總用能功率時，確定DC采能模塊工作，從可再生能量源采集直流電為所有用能子系統供電，AC采能模塊不工作；
[0073]策略2、在策略I的基礎上，當可再生能量源的有效功率大于當前所有用能子系統所需的總用能功率且二者之差大于第一設定閾值時(此時可以認為可再生能量源還有可利用的功率)，用可再生能量源為一個或多個剩余電量最小的與所述可再生能量源連接的第一儲能模塊和/或連接于直流用電網絡的第二儲能模塊充電。這時主要根據可再生能量源的有效功率的大小和充電所需功率來決定；第一設定閾值可以根據需要而人為設定。
[0074]策略3、當可再生能量源的有效功率小于當前所有用能子系統所需的總用能功率時，用能子系統使用第一和/或第二儲能模塊的儲電，當所有儲能模塊沒有儲電時，則AC采能模塊工作以從交流市電采集交流電并將其轉換成直流電，為所述用能子系統供電；如果所有儲能模塊的輸出總功率小于所有用能子系統所需的總用能功率，則AC采能模塊部分地從交流市電采集交流電為所述用能子系統供電；
[0075]策略4、在策略3的基礎上，在需要從交流市電采集交流電為所述用能子系統供電時，如果當前處于非波谷市電時段，根據預先的設定，關閉一些允許關閉的用能子系統中的直流用電設備；
[0076]策略5、在策略3的基礎上，當可再生能量源的有效功率大于第二設定閥值時，用可再生能量源為一個或多個剩余電量最小的儲能模塊充電。其中，第二設定閾值可以根據需要而人為設定；
[0077]策略6、在需要從交流市電采集交流電為所述用能子系統供電時，如果當前處于市電波谷時段，且所有儲能模塊的儲電量總和小于所有用能子系統在設定的第一時間段Tl (例如3天)內正常使用所需的用電量總和，則用交流市電為一個或多個剩余電量最小的第一和/或第二儲能模塊充電；
[0078]策略7、如果所有儲能模塊的儲電量總和大于等于所有用能子系統在設定的第一時間段Tl (例如3天)內正常使用所需的用電量總和但小于所有用能子系統在設定的第二時間段T2(例如5天)內正常使用所需的用電量總和，則使用交流市電為所述用能子系統供電，但不給第一和/或第二儲能模塊充電，其中，Τ2大于Tl ；
[0079]策略8、設備保護策略、故障處理策略、人工(外部)干預策略等。
[0080]需要特別說明的是，為了保證上述調度控制策略的實現，采能模塊、儲能模塊的能力(包括功率、容量等)的配置須經仔細測算使之與用能子系統的需求(功率、用電量等)相適應。[0081]上述的調度控制策略只是一個例子。可選地，可以根據實際情況設定更多或更少的策略或者采用其它的調度控制策略。
[0082]調度模塊4100產生的控制指令就是基于前述的電量相關數據、前述各部件的自身狀態信息、前述的環境數據、以及調度模塊4100中的時鐘單元給出的時間和日期信息，根據上面所設定的調度控制策略而產生的，能夠隨時根據整個民用直流系統中各部件的狀態和需求而進行調整。從而使本實用新型的民用直流系統能夠節省能源、充分利用能源、并能夠保證用能子系統的直流電供電需求，實現區域范圍內直流電用電的智能化。
[0083]圖6示出了根據本實用新型的第一實施方式的民用直流系統的一種分布式示圖的例子。如圖6所示，能量源6000包括交流能量源6100和直流能量源6200，這里交流能量源6100為交流市電，直流能量源6200為太陽能電池組件。在圖6中示出位于不同位置的兩個從交流市電采集交流電的AC采能模塊1110、位于不同位置的兩個從太陽能DC能量源采集直流電的DC采能模塊1120、位于不同位置的三個可以從交流市電和太陽能DC能量源采集并儲存電能的第一儲能模塊2100，AC采能模塊1110、DC采能模塊1120、和第一儲能模塊2100的輸出端都分別連接于直流用電網絡8000，多個位于不同位置的直流用電設備3100連接于直流用電網絡8000。其中，AC采能模塊1110從交流市電采集220V的交流電，將其轉換成±24V的直流電；DC采能模塊1120從太陽能DC能量源采集電壓浮動的直流電，將其轉換成±24V的直流電；第一儲能模塊2100從交流市電采集220V的交流電和/或從太陽能DC能量源采集電壓浮動的直流電，將其轉換成為電池充電的直流電并存儲。直流用電網絡8000將AC采能模塊1110、DC采能模塊1120、和第一儲能模塊2100輸出的±24V的直流電傳輸給直流用電設備3100使用。其中這里的±24V只是一個例子，其可以是任何其它所需的電壓。
[0084]另外，圖6還示出了多個位于不同位置的連接于直流用電網絡8000的第二儲能模塊2200。第二儲能模塊2200采集直流用電網絡8000上傳輸的直流電并存儲，并且也可以為直流用電設備趴00供電。
[0085]圖6還示出了調度模塊4100，其通過通信總線分別與AC采能模塊1110、DC采能模塊1120、第一儲能模塊2100、和第二儲能模塊2200連接，用于向它們傳送控制指令。另夕卜，在圖6中，在每個AC采能模塊1110和每個DC采能模塊1120中，還可以分別設置有采能控制模塊、電量數據采集模塊4300、分布式通信模塊4200，在每個第一儲能模塊2100和每個第二儲能模塊2200中，還可以分別設置有儲能控制模塊、電量數據采集模塊4300、分布式通信模塊4200。另外，圖6中的虛線代表通信總線。
[0086]圖7示出了根據本實用新型的第二實施方式的民用直流系統的方框圖。如圖7所示，本實用新型的民用直流系統包括采能子系統1000、儲能子系統2000、用能子系統3000、調度控制子系統4000、以及直流用電網絡8000。
[0087]其中，所述采能子系統1000、調度控制子系統4000、以及直流用電網絡8000與前面圖1A和圖1B中所述的采能子系統1000、調度控制子系統4000、以及直流用電網絡8000結構相同，為了簡潔起見，這里不再重復描述。
[0088]儲能子系統2000配置為從能量源6000存儲電能以根據預設的調度控制策略向用能子系統3000提供電能。在該第二實施方式中，儲能子系統2000可以包括一個或多個第一儲能模塊2100，所述第一儲能模塊2100包括第一充電單元2110、第一儲電單元2120、和第一放電DC-DC轉換單元2130。其中，第一充電單元2110可以包括交流充電單元2111，可以包括直流充電單元2112，也可以同時包括交流充電單元2111和直流充電單元2112 (如圖2所示)。所述交流充電單元2111的輸入端與AC能量源6100連接，交流充電單元2111配置為從AC能量源6100獲取交流電AC電能而為第一儲電單元2120充電，所述直流充電單元2112的輸入端與DC能量源6200電連接，直流充電單元2112配置為從DC能量源6200獲取直流電DC電能而為第一儲電單元2120充電。所述第一儲電單元2120配置為接收所述第一充電單元2110的充電并存儲電能。所述第一放電DC-DC轉換單元2130的電輸出端連接于所述直流用電網絡8000。所述第一放電DC-DC轉換單元2130配置為將所述第一儲電單元2120所提供的電壓浮動的直流電轉換為預定規格的直流電后輸出至直流用電網絡8000，經直流用電網絡8000為用能子系統3000供電。
[0089]關于采能模塊和儲能模塊的配置方式，也可以采用圖3 —圖5中所述的配置方式。當然不限于圖3 —圖5所述的配置方式。
[0090]所述用能子系統3000包括至少一個功率合成模塊3200、直流用電網絡8000、和一個或多個直流用電設備3100。所述直流用電設備3100、直流用電網絡8000與前面圖1A和圖1B描述的第一實施方式的民用直流系統中的直流用電設備3100結構相同，這里為了簡潔起見，就不再重復描述。
[0091]所述功率合成模塊3200包括兩個或以上的將第一規格的直流電轉換為第二規格的直流電的用能DC-DC轉換單元3210，一個所述用能DC-DC轉換單元3210的輸入端與一個所述采能模塊的輸出端或一個所述第一儲能模塊2100的輸出端電連接；所述兩個或以上的用能DC-DC轉換單元3210的輸出端并聯在一起并連接于所述直流用電網絡8000 ;所述功率合成模塊3200配置為將一個或多個所述AC采能模塊1110、一個或多個所述DC采能模塊1120、和/或一個或多個第一儲能模塊2100輸出的第一規格的直流電轉換為第二規格的直流電并合并輸出至所述直流用電網絡8000。這樣，功率合成模塊3200可以將來自采能模塊和/或所述第一儲能模塊2100的輸出并聯在一起而得到大功率的直流電輸出，從而可以為各種功率需求的直流用電設備3100供電，尤其是可以為大功率的直流用電設備3100供電。所述直流用電設備3100的輸入端連接于直流用電網絡8000以獲取所述功率合成模塊3200輸出的第二規格的直流電。
[0092]調度控制子系統4000如前面圖1A和圖1B所示的第一實施方式的民用直流系統中描述的調度控制子系統4000 —樣,包括一個或多個調度模塊4100、多個電量數據米集模塊4300、一個或多個分布式通信模塊4200、以及多個控制模塊4400。調度模塊4100可以基于電量數據采集模塊4300采集的電量相關數據、根據預定的調度控制策略產生控制采能子系統1000和/或儲能子系統2000的輸入和輸出的控制指令。在設置有環境數據采集模塊7000時，調度模塊4100可以基于電量數據采集模塊4300采集的電量相關數據、環境數據采集模塊7000所采集的環境數據、根據預定的調度控制策略產生控制采能子系統1000和/或儲能子系統2000的輸入和輸出的控制指令。另外，當采能AC-DC轉換單元1111、采能DC-DC轉換單元1120、第一充電單元2110、和第一放電DC-DC轉換單元2130經分布式通信模塊4200傳送自身狀態信息給調度模塊4100時，調度模塊4100可以基于電量數據采集模塊4300采集的電量相關數據、環境數據采集模塊7000所采集的環境數據、以及上述各部件傳送的自身狀態信息、根據預定的調度控制策略產生控制采能子系統1000和/或儲能子系統2000的輸入和輸出的控制指令。
[0093]在第二實施方式中，第一儲能模塊2100中的第一充電單元2110、第一儲電單元2120、和第一放電DC-DC轉換單元2130與儲能控制模塊4420之間的連接關系與圖1B中示出的相應部件之間的連接關系相同。
[0094]另外，功率合成模塊3200的用能DC-DC轉換單元3210可以通過信號線與所述分布式通信單元4300連接，通過所述分布式通信模塊4300經所述通信總線向調度模塊4100發送自身狀態信息。這時，調度模塊4100可以基于電量數據采集模塊4300采集的電量相關數據、環境數據采集模塊7000所采集的環境數據、以及采能AC-DC轉換單元1111、采能DC-DC轉換單元1120、第一充電單元2110、第一放電DC-DC轉換單元2130和用能DC-DC轉換單元3210的自身狀態信息、根據預定的調度控制策略產生控制采能子系統1000和/或儲能子系統2000的輸入和輸出的控制指令。另外，用能DC-DC轉換單元3210也可以通過分布式通信模塊4300經所述通信總線從調度模塊4100接收控制指令并根據所述控制指令調整其輸出電壓。
[0095]另外，可選地，根據本實用新型第二實施方式的民用直流系統也可以包含信息子系統5000,所述信息子系統5000與前面第一實施方式所述的信息子系統5000相同，為了簡潔起見，這里不再重復描述。
[0096]圖8示出了根據本實用新型的第二實施方式的民用直流系統的一種分布式示圖的例子。如圖8所示，其示出了彼此連接的兩組民用直流系統。每組民用直流系統包括兩個AC采能模塊1110和兩個DC采能模塊1120、兩個第一儲能模塊2100。兩個AC采能模塊1110連接于同一 AC能量源6100，即交流市電，從交流市電采集交流電并將其轉換成48V直流電輸出。兩個DC采能模塊1120連接于同一 DC能量源6200，即太陽能電池組件，采集電壓浮動的直流電并將其轉換成48V直流電輸出。兩個第一儲能模塊2100分別連接于AC能量源6100和DC能量源6200，分別采集交流電能和/或直流電能并儲存，且可轉換成48V直流電輸出。
[0097]兩個AC采能模塊1110、兩個DC采能模塊1120、和兩個第一儲能模塊2100分別與功率合成模塊3200中的一個用能DC-DC轉換器連接，所述用能DC-DC轉換器用于將來自各采能模塊和儲能模塊的48V的直流電進一步轉換成24V的直流電，用以通過直流用電網絡8000為連接于直流用電網絡8000的各直流用電設備供電。功率合成模塊3200可以將多個用能DC-DC轉換器中的兩個或以上輸出的直流電并聯輸出，從而可以得到較大的功率，為大功率的直流用電設備供電。
[0098]在圖8所示的第二實施方式的民用直流系統中，兩組民用直流系統的直流用電網絡8000并聯連接在一起。調度控制子系統4000分別連接于兩組民用直流系統中的AC采能模塊1110、DC采能模塊1120、第一儲能模塊2100的輸出端，用以基于調度控制策略分別控制各個模塊的直流電的輸出(請確認這段的描述是否正確)。另外，其中的虛線代表信號通信總線。
[0099]根據本實用新型的民用直流系統可以用于小區內、整個建筑內的直流化用電環境的建設。
[0100]盡管已經結合特定的實施例描述了本實用新型，但是并不是限定于此處描述的特定形式。而是，本實用新型的范圍僅僅由后附的權利要求限制。在權利要求中，術語“包括”不排除存在其它部件或步驟。此外，盡管各個特征可以包括在不同的權利要求中，但是這些特征可以被有利地組合，且在不同權利要求中包含的內容不意味著特征的組合是不可行和/或不利的。此外，單個的含義不排除多個。因此，“一個”、“第一”、“第二”等的含義不排除多個。此外，權利要求中的附圖標記不應被解釋為對范圍的限制。
[0101]以上所述僅是本實用新型的【具體實施方式】，應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型精神的前提下，可以作出若干改進、修改、和變形，這些改進、修改、和變形都應視為落在本申請的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種民用直流系統，其特征在于，包括: 直流用電網絡，其包括至少兩根導線，其中一根為正極，另一根為負極， 采能子系統，其包括一個或多個采能模塊，所述采能模塊包括DC采能模塊和/或AC采能模塊；其中，所述DC采能模塊包括將電壓浮動的直流電轉換為預定規格的直流電的采能DC-DC轉換單元，所述采能DC-DC轉換單元的輸出端連接于所述直流用電網絡；所述AC采能模塊包括將交流電轉換為預定規格的直流電的采能AC-DC轉換單元，所述采能AC-DC轉換單元的輸出端連接于所述直流用電網絡；和/或 儲能子系統，其包括一個或多個儲能模塊，所述儲能模塊包括第一儲能模塊和/或第二儲能模塊，其中， 所述第一儲能模塊包括第一充電單元、第一儲電單元、和將所述第一儲電單元所提供的電壓浮動的直流電轉換為預定規格的直流電的第一放電DC-DC轉換單元；其中，所述第一充電單元包括用交流電AC為第一儲電單元充電的交流充電單元和/或用直流電DC為第一儲電單元充電的直流充電單元；所述直流充電單元的輸入端與DC能量源的輸出端電連接，交流充電單元的輸入端與AC能量源電連接； 所述第二儲能模塊包括第二充電單元、第二儲電單元、和將所述第二儲電單元所提供的電壓浮動的直流電轉換為預定規格的直流電的第二放電DC-DC轉換單元；其中，所述第二充電單元的輸入端與所述第二儲能模塊的連接端連接，所述第二放電DC-DC轉換單元的輸出端與所述第二儲能模塊的連接端連接，所述第二儲能模塊的連接端與所述直流用電網絡連接，所述第二儲能模塊的連接端是第二儲能模塊的輸入端和輸出端； 用能子系統，其包括一個或多個直流用電設備，所述直流用電設備的輸入端連接于所述直流用電網絡； 調度控制子系統，其包括調度模塊、多個電量數據采集模塊、一個或多個分布式通信模塊、以及多個控制模塊，其中， 所述電量數據采集模塊通過信號線與所述分布式通信模塊連接，所述電量數據采集模塊分別連接于所述采能模塊的AC采能模塊的輸入端和/或輸出端、和/或DC采能模塊的輸入端和/或輸出端、和/或所述儲能模塊的第一儲能模塊的第一充電單元的輸入端和/或輸出端以及第一放電DC-DC轉換單元的輸入端和/或輸出端、和/或第二儲能模塊的第二充電單元的輸入端和/或輸出端以及第二放電DC-DC轉換單元的輸入端和/或輸出端以分別采集電量相關數據，并將所述電量相關數據通過所述信號線發送到所述分布式通信模塊； 所述分布式通信模塊通過通信總線與所述調度模塊連接，且通過信號線與所述電量數據采集模塊、所述控制模塊連接；所述分布式通信模塊將接收到的所述電量相關數據通過通信總線發送給所述調度模塊，通過通信總線接收所述調度模塊發送的控制指令，以及將所接收到的控制指令通過信號線發送給所述控制模塊； 所述調度模塊包括提供日期和時間信息的時鐘單元、通信單元以及中央處理單元，其中， 所述通信單元通過 通信總線與所述分布式通信模塊連接，接收從所述分布式通信模塊發送來的所述電量相關數據； 所述中央處理單元分別與所述通信單元和所述時鐘單元連接，根據第一信息，按照預定的調度控制策略生成針對所述采能模塊和/或所述儲能模塊的控制指令并通過通信總線發送給相關的所述分布式通信模塊，其中所述第一信息包括經通信單元接收到的所述電量相關數據及所述時鐘單元提供的日期和時間信息； 所述控制模塊包括采能控制模塊和儲能控制模塊，其中， 所述采能控制模塊與所述分布式通信模塊連接，經所述分布式通信模塊從所述調度模塊接收控制指令； 所述儲能控制模塊與所述分布式通信模塊連接，經所述分布式通信模塊從所述調度模塊接收控制指令； 其中，所述DC采能模塊的采能DC-DC轉換單元的輸入端經所述采能控制模塊與DC能量源電連接，所述AC采能模塊的采能AC-DC轉換單元的輸入端經所述采能控制模塊與AC能量源電連接； 所述第一儲能模塊的第一充電單元的所述直流充電單元的輸出端和/或所述交流充電單元的輸出端經所述儲能控制模塊與第一儲電單元的輸入端電連接，所述第一儲電單元的輸出端經所述儲能控制模塊與所述第一放電DC-DC轉換單元的輸入端連接； 所述第二儲能模塊的第二充電單元的輸出端經所述儲能控制模塊連接于所述第二儲電單元的輸入端，所述第二儲電單元的輸出端經所述儲能控制模塊連接于所述第二放電DC-DC轉換單元的輸入端。
2.根據權利要求 1所述的民用直流系統，其中， 所述調度控制子系統中的至少一個采能控制模塊、至少一個所述分布式通信模塊、和至少一個所述電量數據采集模塊放置于所述采能模塊側； 所述調度控制子系統中的至少二個儲能控制模塊、至少一個所述分布式通信模塊、和至少一個所述電量數據采集模塊放置于所述儲能模塊側。
3.根據權利要求1或2所述的系統，其特征在于， 采集所述能量源周圍的環境數據的至少一個環境數據采集模塊，其包括環境傳感器和與該環境傳感器連接的數據傳輸裝置，其中所述環境傳感器放置在能量源附近，采集能量源周圍的環境數據，所述數據傳輸裝置直接與所述通信總線連接、或通過信號線與所述分布式通信模塊連接，將采集的環境數據通過所述信號線、所述分布式通信模塊、以及所述通信總線或直接通過通信總線發送給所述調度模塊， 其中，所述第一信息還包括所述環境數據。
4.根據權利要求1或2所述的系統，其特征在于， 所述分布式通信模塊還通過信號線分別與所述采能模塊中的所述采能DC-DC轉換單元和/或所述采能AC-DC轉換單元、以及所述儲能模塊中的所述第一儲能模塊的第一充電單元和第一放電DC-DC轉換單元和/或所述第二儲能模塊的第二充電單元和第二放電DC-DC轉換單元連接， 其中，所述采能模塊中的所述采能DC-DC轉換單元和/或所述采能AC-DC轉換單元通過所述分布式通信模塊經所述通信總線向所述調度模塊發送自身狀態信息，和/或從所述調度模塊經所述通信總線通過所述分布式通信模塊接收所述控制指令并根據所述控制指令使自身處于工作或待機狀態，和/或根據所述控制指令調整輸出電壓；所述儲能模塊的第一儲能模塊中的第一充電單元和第一放電DC-DC轉換單元和/或所述第二儲能模塊的第二充電單元和第二放電DC-DC轉換單元通過所述分布式通信模塊經所述通信總線向所述調度模塊發送自身狀態信息，和/或從所述調度模塊經所述通信總線通過所述分布式通信模塊接收所述控制指令并根據所述控制指令使自身處于工作或待機狀態，和/或所述第一放電DC-DC轉換單元和第二放電DC-DC轉換單元根據所述控制指令調整輸出電壓； 所述第一信息還包括各部件的自身狀態信息。
5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于中，還包括: 采集所述能量源周圍的環境數據的至少一個環境數據采集模塊，其包括環境傳感器和與該環境傳感器連接的數據傳輸裝置，其中所述環境傳感器放置在能量源附近，采集能量源周圍的環境數據，所述數據傳輸裝置直接與所述通信總線連接、或通過信號線與所述分布式通信模塊連接，將采集的環境數據通過所述信號線、所述分布式通信模塊、以及所述通信總線或直接通過通信總線發送給所述調度模塊， 其中，所述第一信息還包括所述環境數據。`
6.根據權利要求1或2所述的系統，其中， 所述直流用電設備包含用電通信單元和/或用電控制單元， 所述用電通信單元與所述通信總線連接，所述用電控制單元與所述用電通信單元通過信號線連接， 其中，所述直流用電設備通過所述通信總線、或者通過所述用電通信單元和所述通信總線向所述中央處理單元發送其自身狀態信息； 所述用電控制單元通過所述通信總線、或者通過所述用電通信單元和所述通信總線接收從所述中央處理單元發送的控制指令。
7.根據權利要求1或2所述的系統，還包括: 信息子系統，其包括至少一個網關設備、和一個或多個信息終端設備，其中， 所述網關設備連接于所述直流用電網絡，且通過互聯網與遠程的民用直流系統的信息子系統和/或上層管理系統、以及互聯網上的信息終端設備連接； 所述信息終端設備連接于所述直流用電網絡以及所述網關設備， 所述網關設備、所述信息終端設備、所述調度模塊通過單獨配置的通信網絡或所述通信總線相連接，組成一個信息網絡。
8.一種民用直流系統，其特征在于，包括: 采能子系統，其包括一個或多個采能模塊，所述采能模塊包括DC采能模塊和/或AC采能模塊；其中，所述DC采能模塊包括將電壓浮動的直流電轉換為第一規格的直流電的采能DC-DC轉換單元；所述AC采能模塊包括將交流電轉換為第一規格的直流電的采能AC-DC轉換單元；和/或 儲能子系統，其包括一個或多個第一儲能模塊，所述第一儲能模塊包括第一充電單元、第一儲電單元、和將所述第一儲電單元所提供的電壓浮動的直流電轉換為第一規格的直流電后輸出的第一放電DC-DC轉換單兀；其中，第一充電單兀包括用交流電AC為第一儲電單元充電的交流充電單元和/或用直流電DC為第一儲電單元充電的直流充電單元，所述直流充電單元的輸入端與DC能量源的輸出端電連接，所述交流充電單元的輸入端與AC能量源電連接； 用能子系統，其包括至少一個功率合成模塊、直流用電網絡、和一個或多個直流用電設備，其中，所述功率合成模塊包括兩個或以上的將第一規格的直流電轉換為第二規格的直流電的用能DC-DC轉換單元，一個所述用能DC-DC轉換單元的輸入端與一個所述采能模塊的采能DC-DC轉換單元的輸出端或一個所述第一儲能模塊的第一放電DC-DC轉換單元的輸出端電連接；所述兩個或以上的用能DC-DC轉換單元的輸出端并聯在一起并連接于所述直流用電網絡；所述直流用電設備的輸入端連接于所述直流用電網絡；所述直流用電網絡，包括至少兩根導線，其中一根為正極，另一根為負極； 調度控制子系統，包括一個或多個調度模塊、多個電量數據采集模塊、一個或多個分布式通信模塊、以及多個控制模塊，其中， 所述電量數據采集模塊通過信號線與所述分布式通信模塊連接，所述電量數據采集模塊分別連接于所述采能模塊的AC采能模塊的輸入端和/或輸出端、和/或DC采能模塊的輸入端和輸出端、和/或所述第一儲能模塊的第一充電單兀的輸入端和/或輸出端以及第一放電DC-DC轉換單元的輸入端和/或輸出端以分別采集電量相關數據，并將所述電量相關數據通過所述信號線發送到所述分布式通信模塊； 所述分布式通信模塊通過通信總線與所述調度模塊連接，且通過信號線與所述電量數據采集模塊、所述控制模塊連接；所述分布式通信模塊將接收到的所述電量相關數據通過通信總線發送給所述調度模塊，通過通信總線接收所述調度模塊發送的控制指令，以及將所接收到的控制指令通過信號線發送給所述控制模塊； 所述調度模塊，包括提供日期和時間信息的時鐘單元、通信單元以及中央處理單元，其中， 所述通信單元通過通信總線與所述分布式通信模塊連接，接收從所述分布式通信模塊發送來的所述電量相關數據； 所述中央處理單元分別與所述通信單元和所述時鐘單元連接，根據第一信息，按照預定的調度控制策略生成針對所`述采能模塊和/或所述儲能模塊的控制指令并通過通信總線發送給相關的所述分布式通信模塊，其中所述第一信息包括經通信單元接收到的所述電量相關數據及所述時鐘單元提供的日期和時間信息； 所述控制模塊包括采能控制模塊和儲能控制模塊，其中， 所述采能控制模塊與所述分布式通信模塊連接，經所述分布式通信模塊從所述調度模塊接收控制指令； 所述儲能控制模塊配置與所述分布式通信模塊連接，經所述分布式通信模塊從所述調度模塊接收控制指令； 其中，所述DC采能模塊的采能DC-DC轉換單元的輸入端經所述采能控制模塊與DC能量源電連接，所述AC采能模塊的采能AC-DC轉換單元的輸入端經所述采能控制模塊與AC能量源電連接； 所述第一儲能模塊的第一充電單元的所述直流充電單元的輸出端和/或所述交流充電單元的輸出端經所述儲能控制模塊與第一儲電單元的輸入端電連接、所述第一儲電單元的輸出端經所述儲能控制模塊與第一放電DC-DC轉換單元的輸入端電連接。
9.根據權利要求8所述的系統，其中， 所述分布式通信單元還通過信號線與所述用能DC-DC轉換單元連接，配置為通過所述分布式通信模塊經所述通信總線向所述調度模塊的中央處理單元發送自身狀態信息，和/或通過所述分布式通信模塊經所述通信總線從所述調度模塊接收控制指令并根據所述控制指令調整其輸出 電壓。
【文檔編號】H02J7/34GK203596657SQ201320614211
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】安小杰, 顏榮興 申請人:北京光景照明設計有限公司