户用能量路由器、能量管理系统和分布式电力交易系统的制作方法

1.本发明涉及纳米电网领域，具体涉及一种户用能量路由器、能量管理系统和分布式电力交易系统。


背景技术：

2.随着光伏、小型风机、燃料电池等直流分布式发电，和电动汽车、直流家电等直流负载类型的兴起和普及，以及储能技术经济性的提高，正推动在诸如工业、商业和住宅领域的不同应用中实施直流，在单个家庭或建筑物的用户层面，形成纳米电网(nanogrid)，具有较强的实用性，成为国内外新的技术研究和应用的热点。纳米电网比微电网功率更低，一般在2～20kw，一般作为微电网的子网。纳米电网更灵活，复杂程度更低，投资成本相对低廉，有直流、交流、交直流混合的不同结构形式，可并网或离网运行。纳米电网的建设有利于降低电网的峰谷差，提高本地供电的电能质量和可靠性，降低用电成本、增加收益、提高用电能效。
3.当前的住宅供能系统是交流系统，然而，随着电力半导体、it技术、变频技术及直流电机的发展，常用家用电器逐步趋向于使用直流电或含直流环节的电能变换器。实际上，大部分的家用电器属于直流负荷，其本身已经采用直流供电工作，例如家用电子电器、led照明，为了接入现行交流电网，现有的直流家电各自配备了电源适配器，将电网供给的交流电转化为直流电使用，还包括变频设备如变频空调，这增加了家电制造成本，降低了能效，而且由于造价、体积等原因，各自配置的变流器通常控制性能较差，造成了电能质量问题。并且家电行业人士表示，当前家用电器，如冰箱、洗衣机、空调等由交流改为直流技术上基本可行，各家电巨头在前期已经做了相应的技术储备，甚至开发出了相关的电器产品。并且，随着电动汽车等新型直流负载兴起，未来住宅中直流负荷占主导地位将成为不可避免的发展趋势。面临着能源危机与负荷需求的增长，越来越多的家庭安装了光伏和电池系统，如别墅和自建房的屋顶光伏，普通城市公寓楼的屋顶、阳台、幕墙光伏，自发自用，节约公用电网能源消耗，但光伏和电池的接入需要分别安装dc/dc变流器、并网逆变器以及控制器，设备多，控制复杂。综上，未来的住宅供能系统将演变为直流供能系统或交直流混合系统。
4.此外，家庭中的众多电器设备，因为当前有线电能传输的方式，一方面造成线路多、线路混乱缠绕，影响了家居环境的整洁；另一方面造成了一定的安全隐患，当前已有一些基于无线电能传输技术的家用电器设备，比如无线手机充电、无线电动汽车充电、无线充电扫地机器人、无尾电视、无尾厨房电器等。
5.总而言之，当前的家庭供能系统，如附图1所示，为了适应当前需求需要安装许多变流器、并网逆变器、电源适配器和电动汽车充电器，这些数量多、分散、安装复杂的变流器不仅增加了能源消耗，还增加了设备制造成本，甚至影响电能质量，因此对于住宅供能系统，单一的交流供电模式，整体能效不是最优。
6.随着分布式光伏的不断发展和壮大，全球上网电价持续下降，探索多样化的商业模式和市场机制是分布式光伏逐步摆脱补贴依赖的关键，传统的分布式配电网络市场已从
第一阶段(自用为先，剩余的电力以并网价格售回到电网)迅速过渡到第二阶段(首先是自用，剩余的电力则交易给附近的消费者)，需要提供一种消费者之间进行的电力交易的技术方案。


技术实现要素：

7.为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供了一种户用能量路由器，包括：
8.多个直流电压等级接口、储能单元、直流母线、新能源接口、控制芯片和并网接口；
9.所述直流母线的一端通过新能源接口与新能源发电装置连接，所述直流母线的另一端通过并网接口与交/直流电网连接；
10.所述储能单元和多个直流电压等级接口并联于直流母线上；各用户的家用电器根据各自的电压等级分别通过多个直流电压等级接口接入所述户用能量路由器，由所述控制芯片控制所述储能单元、所述新能源发电装置和/或所述交/直流电网为所述用户的各家用电器供电。
11.优选的，所述并网接口为第一双向dc/ac变换器；
12.所述户用能量路由器通过第一双向dc/ac变换器与交流电网连接。
13.优选的，所述户用能量路由器还包括：交流充电单元；
14.所述交流充电单元的一端并联接入第一双向dc/ac变换器与交流电网之间，所述交流充电单元的另一端作为电动汽车交流充口。
15.优选的，所述户用能量路由器还包括：交流负荷接口；
16.在第一双向dc/ac变换器与交流电网之间通过导线提供交流负荷接口。
17.优选的，所述并网接口为第四双向dc/dc变换器；
18.所述户用能量路由器通过第四双向dc/dc变换器与直流电网连接。
19.优选的，所述户用能量路由器还包括：第三dc/ac变换器；
20.所述第三dc/ac变换器的一端并联接入直流母线，另一端作为交流负荷接口。
21.优选的，所述户用能量路由器还包括：与直流电网相同电压等级的直流负荷接口；
22.在第四双向dc/dc变换器与直流电网之间通过导线提供所述直流负荷接口。
23.优选的，所述新能源接口包括光伏接口和/或风机接口，所述光伏接口为第一dc/dc变换器，所述风机接口为第四dc/ac变换器。
24.优选的，所述直流电压等级接口，包括：中压直流负荷接口、低压直流负荷接口；所述户用能量路由器还包括：第三双向dc/dc变换器；
25.所述中压直流负荷接口为动力母线；
26.所述低压直流负荷接口为安全母线的一端，所述安全母线的另一端与第二dc/dc变换器的一端连接，所述第二dc/dc变换器的另一端并联在直流母线上；
27.所述第三双向dc/dc变换器的一端并联在直流母线上，另一端与储能单元连接。
28.优选的，所述户用能量路由器还包括：第二高频dc/ac变换器、补偿电路和发射电感线圈；
29.所述第二高频dc/ac变换器的一端并联接入直流母线，所述第二高频dc/ac变换器的另一端与所述补偿电路的一端连接；
30.所述补偿电路的另一端与所述发射电感线圈连接，所述发射电感线圈作为家用电器的无线充电接口。
31.优选的，所述控制芯片与第一双向dc/ac变换器、第二高频dc/ac变换器、第三dc/ac变换器、第四dc/ac变换器、第一dc/dc变换器、第二dc/dc变换器、第三双向dc/dc变换器和/或第四双向dc/dc变换器通信连接，用于基于接收的分时电价和户用能量路由器内的供用能数据生成控制指令，由所述控制指令控制所述储能单元、新能源发电装置和/或交/直流电网为用户的各家用电器供电，还通过所述控制指令控制新能源发电装置的过剩电能通过所述并网接口向电网或周围用户售电。
32.优选的，所述户用能量路由器中的第一双向dc/ac变换器、第二高频dc/ac变换器、第三dc/ac变换器、第四dc/ac变换器、第一dc/dc变换器、第二dc/dc变换器、第三双向dc/dc变换器和/或第四双向dc/dc变换器之间通信连接，用于基于户用能量路由器内的供用能数据确定由所述储能单元、新能源发电装置和/或交/直流电网为用户的各家用电器供电。
33.优选的，所述户用能量路由器还包括：扩展接口；
34.所述扩展接口接入直流母线，发电装置通过所述扩展接口接入所述户用能量路由器。
35.基于同一发明构思，本发明还提供了一种基于户用能量路由器的能量管理系统，包括：户用能量路由器、云服务器、家庭网关和电器控制模块；
36.所述户用能量路由器，用于将电网、新能源、储能和家用电器的供用能数据发送到所述家庭网关；
37.所述家庭网关，用于将所述供用能数据转发到所述云服务器；
38.所述云服务器，用于向用户端推送所述供用能数据，并向所述电器控制模块转发所述用户端下发的控制指令；
39.所述电器控制模块，用于利用所述控制指令控制所述家用电器；
40.其中，所述户用能量路由器为如权利要求1-7、9、10、12或13任一项所述的户用能量路由器。
41.基于同一发明构思，本发明还提供了一种基于户用能量路由器的分布式电力交易系统，包括：
42.物理供用能层、通讯网络层、能量管理层和电力交易层；
43.所述物理供用能层，用于各用户通过对应的户用能量路由器以点对点的形式对等连接，各户用能量路由器通过所述通讯网络层向所述能量管理层发送各用户的购售电需求；
44.所述能量管理层，用于向所述电力交易层发送各用户的购售电需求；
45.所述电力交易层，用于基于交易电价匹配各用户的购售电需求，生成电力零售订单，并将电力零售订单发送给所述能量管理平台；
46.所述能量管理层，用于基于所述电力零售订单通过信息处理生成功率流控制指令控制各户用能量路由器进行电能交易；
47.其中，所述户用能量路由器为如权利要求1-7、9、10、12或13任一项所述的户用能量路由器。
48.优选的，所述物理供用能层，包括：
49.多个交流并网型户用能量路由器和多个直流并网型户用能量路由器；
50.各交流并网型户用能量路由器之间通过380v交流线路形成点对点对等连接；
51.各直流并网型户用能量路由器之间通过750v直流线路形成点对点对等连接。
52.优选的，所述物理供用能层，还包括：园区能量路由器；
53.所述园区能量路由器，用于通过交流配电线路和直流配电线路，使各交流并网型户用能量路由器和各直流并网型户用能量路由器之间联通，并协调交流并网型户用能量路由器和直流并网型户用能量路由器之间的电能交易。
54.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
55.本发明提供的户用能量路由器，包括：多个直流电压等级接口、储能单元、直流母线、新能源接口、控制芯片和并网接口；所述直流母线的一端通过新能源接口与新能源发电装置连接，所述直流母线的另一端通过并网接口与交/直流电网连接；所述储能单元和多个直流电压等级接口并联于直流母线上；各用户的家用电器根据各自的电压等级分别通过多个直流电压等级接口接入所述户用能量路由器，由所述控制芯片控制所述储能单元、所述新能源发电装置和/或所述交/直流电网为所述用户的各家用电器供电。本发明提供的户用能量路由器将单一的交流供电模式，转化为交直流混合的供电模式提高了电能利用效率，省去了直流家用电器为了适应交流电网配置的电源适配器，降低了直流家用电器的制造成本，还由控制芯片控制储能单元、新能源发电装置和/或交/直流电网为用户的各家用电器进行供电，实现了当任意一个电源发生故障时，不间断的为家用电器进行供电，通过调整供电电源降低用电费用。
56.本发明提供的分布式电力交易系统，包括：物理供用能层、通讯网络层、能量管理层和电力交易层；所述物理供用能层，用于各用户通过对应的户用能量路由器以点对点的形式对等连接，各户用能量路由器通过所述通讯网络层向所述能量管理层发送各用户的购售电需求；所述能量管理层，用于向所述电力交易层发送各用户的购售电需求；所述电力交易层，用于基于交易电价匹配各用户的购售电需求，生成电力零售订单，并将电力零售订单发送给所述能量管理平台；所述能量管理层，用于基于所述电力零售订单通过信息处理生成功率流控制指令控制各户用能量路由器进行电能交易，为实现消费者之间进行电力交易提供了基础。
附图说明
57.图1为当前家庭供能系统架构示意图；
58.图2为本发明中户用能量路由器的结构示意图；
59.图3为本发明实施例中交流并网型的户用能量路由器结构示意图；
60.图4为本发明实施例中直流并网型的户用能量路由器结构示意图；
61.图5为本发明实施例中交流并网型的户用能量路由器提供电动汽车交流慢充口的结构示意图；
62.图6为本发明实施例中家庭用户能量路由器应用实例示意图；
63.图7为本发明实施例中户用能量路由器的系统架构示意图；
64.图8为本发明实施例中基于户用能量路由器的能量管理系统架构示意图；
65.图9为本发明实施例中基于户用能量路由器的分布式电力交易系统架构示意图。
具体实施方式
66.为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
67.本发明针对低压小容量用户需求，提出一种户用能量路由器拓扑结构，用于构建纳米电网。户用能量路由器是一种利用电力电子变换技术实现将一种电力特征的电能转变为另一种电力特征的电力设备。如图2所示，本发明提供的一种用于纳米电网的户用能量路由器，包括：
68.多个直流电压等级接口、储能单元、直流母线、新能源接口、控制芯片和并网接口；
69.所述直流母线的一端通过新能源接口与新能源发电装置连接，所述直流母线的另一端通过并网接口与交/直流电网连接；
70.所述储能单元和多个直流电压等级接口并联于直流母线上；各用户的家用电器根据各自的电压等级分别通过多个直流电压等级接口接入所述户用能量路由器，由所述控制芯片控制所述储能单元、所述新能源发电装置和/或所述交/直流电网为所述用户的各家用电器供电。
71.本发明提供的户用能量路由器将单一的交流供电模式，转化为交直流混合的供电模式提高了电能利用效率，省去了直流家用电器为了适应交流电网配置的电源适配器，降低了直流家用电器的制造成本，将改变用户的用电方式，推动家庭直流用电时代的到来。另外由控制芯片控制储能单元、新能源发电装置和/或交/直流电网为用户的各家用电器进行供电，实现了当任意一个电源发生故障时，不间断的为家用电器进行供电，通过调整供电电源降低用电费用。
72.本实施例提出的户用能量路由器基于模块化设计，便于功能和功率扩展，各模块之间可以根据家庭需求进行自由组合，因此不仅限于下列实施例及附图中的组合。
73.本实施例中的户用能量路由器包括交流并网型户用能量路由器和直流并网型户用能量路由器，即接入交流电网的为交流并网型户用能量路由器，接入直流电网的为直流并网型户用能量路由器。
74.为了说明本实施例提供的户用能量路由器，以图3为例进行说明，图3所示的是交流并网型户用能量路由器，包括：双向dc/ac变换器1、dc/dc变换器1、dc/dc变换器2、双向dc/dc变换器3、储能单元、高频dc/ac变换器2、补偿电路、发射电感线圈，以及动力母线和直流母线等多个模块，多个变流器通过直流链路相连。
75.其中，直流母线由直流电容组成，dc/dc变换器1经直流母线与dc/ac变换器1相连，dc/dc变换器2和dc/dc变换器3、高频dc/ac变换器2并联接入直流母线。通过直流电容实现能量的传递，直流母线电压的稳定，代表着系统功率的平衡。同时直流母线可隔离电网和用户间的干扰和故障，例如存在非线性负荷时，保证并网点的电能质量，不会对电网产生干扰，同时电网出现电压暂降等问题时，负荷侧的电能质量不会受到影响，可离网运行。
76.双向dc/ac变换器1为交流并网模块，用于接入低压交流配电网，通过并网模块统一进行并网、离网控制，是控制从电网取电或向电网馈电的主要模块。在孤岛模式下，由光伏等分布式电源和储能单元通过与该模块连接的交流负荷接口给重要交流负荷供电。
77.dc/dc变换器1作为光伏变流模块，提供光伏接口，使得光伏经过汇流箱后即插即用接入，有较宽的电压适应范围，简化了光伏接口设备的结构，并且集成了储能，根据用户
负荷大小，对光伏容量、储能容量进行合理的配置，通过户用能量路由器统一协调管理、统一并网控制，而无需任何外加的调频调压装置。
78.dc/dc变换器2作为低压直流供电模块，通过安全母线提供低压直流负荷接口，可以直接给低压直流负荷供电。
79.动力母线提供中压直流负荷接口，可以给中压直流负荷供电。
80.可以看出该户用能量路由器可提供多种电压等级的直流负荷接口，即不同电压等级的直流线路，例如中压直流负荷接口和低压直流负荷接口，根据负荷对供电电压的不同需求由不同的直流线路供电，提供高品质电能。
81.dc/dc变换器3和储能单元共同构成储能级，储能单元可以实时的平衡分布式发电和用电的差异，提升电能质量控制和能量管理性能；同时由于储能单元的存在，具备不间断电源的功能。
82.高频dc/ac变换器2为电动汽车无线充电的高频逆变电源模块，与补偿电路和谐振电感共同构成电动汽车无线充电的发射端，其中补偿电路和谐振电感可不配置在户用能量路由器本体内，外设于户用能量路由器，摆放在实用的位置。
83.可定制扩展模块可以根据实际用户需求进行定制，比如风机接入模块、柴油发电机等，该风机接入模块中包括dc/ac变换器4，风机通过dc/ac变换器4自动汇入户用能量路由器的控制和管理。
84.本实施例中的控制芯片与双向dc/ac变换器1、高频dc/ac变换器2、dc/ac变换器3、dc/ac变换器4、dc/dc变换器1、dc/dc变换器2、双向dc/dc变换器3和/或双向dc/dc变换器4通信连接，用于基于接收的分时电价和户用能量路由器内的供用能数据生成控制指令，由控制指令控制储能单元、新能源发电装置和/或交/直流电网为用户的各家用电器供电。
85.同时双向dc/ac变换器1、高频dc/ac变换器2、dc/ac变换器3、dc/ac变换器4、dc/dc变换器1、dc/dc变换器2、双向dc/dc变换器3和/或双向dc/dc变换器4之间通信连接，用于基于户用能量路由器内的供用能数据确定由所述储能单元、新能源发电装置和/或交/直流电网为用户的各家用电器供电。
86.一般情况下双向dc/ac变换器1、高频dc/ac变换器2、dc/ac变换器3、dc/ac变换器4、dc/dc变换器1、dc/dc变换器2、双向dc/dc变换器3和/或双向dc/dc变换器4中设置的供电顺序为：优先利用新能源为各家用电器供电，其次为储能单元，最后为交/直电网，控制芯片下发的控制指令优先级比双向dc/ac变换器1、高频dc/ac变换器2、dc/ac变换器3、dc/ac变换器4、dc/dc变换器1、dc/dc变换器2、双向dc/dc变换器3和/或双向dc/dc变换器4中设置的供电顺序的优先级高，当各变换器接收到控制芯片的控制指令时优先执行控制指令，由于控制指令是基于公用电网分时电价信息和内部电力交易信息，优化电网、光伏、电池系统和负荷之间的供用电交互，比如控制电动汽车无线充电模块，可以自动在电价经济时给电动汽车充电，帮助用户节省电费开支。
87.本实施例中的控制芯片可以通过fpga实现，但不限于fpga，可以选择能够实现控制功能的现有芯片。
88.基于同样的发明构思，根据当地配电网情况提供了直流并网型户用能量路由器，如图4所示，通过双向dc/dc变换器4接入低压直流配电网。
89.如图4所示，当户用能量路由器接入直流电网时，在dc/dc变换器4与直流电网并网
接口pcc之间设置直流负荷接口，且该直流负荷接口设置在靠近户用能量路由器的一端，用于为与直流电网等级相同的负荷供电，同时，当直流电网断电时，通过新能源或储能单元为连接在该直流接口的直流家用负荷供电。
90.当户用能量路由器接入交流电网时，如图5所示，交流充电单元为电动汽车有线充电提供充电接口，即电动汽车交流慢充口；其中交流充电单元支持电动汽车交流充电，具备充电的控制功能。因此该户用能量路由器不仅具备电动汽车无线充电功能，还可以根据用户需要提供交流慢充接口。
91.当户用能量路由器接入交流电网时，如图5所示，还提供了交流负荷接口，该交流负荷接口设置在户用能量路由器与交流并网接口pcc之间，靠近户用能量路由器的一端，用于为与交流电网等级相同的负荷供电，同时，当交流电网断电时，通过新能源或储能单元为连接在该交流接口的交流家用负荷供电。
92.由于户用能量路由器中接入了光伏/风机或柴油发电机，结合储能单元可离网运行具备不间断电源功能，当电网故障时，对于重要交流负荷，由光伏/风机/柴油发电机和/或储能电池经逆变器供电，对于重要直流负荷，由光伏/风机/柴油发电机和/或储能电池供电。
93.该户用能量路由器将家庭部分电路改用低压直流供电的方式，以低压直流器件替换传统交流器件，降低使用人员、维护人员意外接触到工频交流电压所导致伤害的风险，用电安全可靠；还可大幅降低因线路老化导致的拉弧起火事故。
94.该户用能量路由器可以直接提供直流用电，简化了光伏、电动汽车接口设备的结构，各个直流家电可以省掉各自配置的电源适配器，降低家电制造成本，将会增加生活的便利性；省掉诸多变流环节，提高电能利用效率，节能高效。
95.如图6所示为本实施例提供的户用能量路由器在典型家庭中的应用，dc/dc变换器2为低压直流供电模块，可以直接接入加湿器、风扇、冰箱、电视、照明、电脑等；
96.动力母线可以给中压直流负荷供电，可以直接接入热水器、空调外机、洗衣机、电磁炉、电饭煲等负荷；
97.本发明提供的户用能量路由器，即插即用的接入光伏和储能电池，以简化设备构成，降低控制复杂度；通过户用能量路由器构建一种交直流混合纳米电网，将传统的单一交流供电系统改造为交直流混合系统，直流负荷可直接通过直流线路获得电能，不必再各自配备电源适配器，减少交直流多次变换过程的能量损耗，提高能效。并且，户用能量路由器可以为电动汽车提供无线充电方式，充电方便，节省电动汽车充电器的占地空间，提高家居环境的整洁性与安全性。
98.本实施例提供的户用能量路由器是硬件和软件相结合的信息物理融合的智能体，集成了嵌入式能量管理系统(eems，embedded energy management system)，即控制芯片。如附图7所示为户用能量路由器的系统结构，包括电力电子电能变换模块、电能变换模块控制器、储能模块、通信模块、电能接口模块、嵌入式能量管理系统。其中，电力电子电能变换模块即为图3中所示的ac/dc变换器、dc/dc变换器，电能变换模块控制器实现各电力电子变换模块的基本控制，实现户用能量路由器功率平衡、稳定运行；嵌入式能量管理系统，通过优化分析决策，对电力电子变换模块进行优化控制，实现户用能量路由器的运行优化。
99.本技术与现有技术相比，一方面，大多数现有的能量路由器采用的是交流家用供
电方式，且现有能量路由器一般通过连接多绕组变压器提供了多个电压等级(380v/220v/24v/5v)的交流输出端口，给不同电压等级负载提供交流形式的电能，没有改变供电形式，增加了电压等级序列。而未来住宅中直流负荷占主导地位将成为不可避免的发展趋势，本技术所提出的户用能量路由器采用的是交直流混合的家用供电方式，接入交流电网，同时给直流负荷和少量交流负荷供电，减少诸多变流环节，有利于降低家电的制造成本、提高家庭供能系统的能效，适用于未来直流家居改造的过渡时期。此外，本发明还提出了直流并网型的户用能量路由器拓扑，接入直流配电网，适用于未来直流家居场景。
100.另一方面，有些现有的能量路由器是针对交流10kv配电变压器台区的电压等级和容量范畴，而本技术提供的能量路由器是针对交流380v用电等级的用户场景，针对用户场景进行了细致、全面的设计，不仅包括能量路由器的设备拓扑，还包括能量路由器的系统，如能量管理系统架构和电能交易系统架构，从设备的形态、电能流的管理、电能的交易方面，为户用的场景提供了系统化的解决方案。
101.基于同一发明构思，本实施例融合物联网技术、嵌入式技术、传感器技术，提供了基于户用能量路由器的能量管理系统架构如图8所示，包括：户用能量路由器、云服务器、家庭网关和电器控制模块；
102.所述户用能量路由器，用于将电网、新能源、储能和家用电器的供用能数据发送到所述家庭网关；
103.所述家庭网关，用于将所述供用能数据转发到所述云服务器；
104.所述云服务器，用于向用户端推送所述供用能数据，并向所述电器控制模块转发所述用户端下发的控制指令；
105.所述电器控制模块，用于利用所述控制指令控制所述家用电器。
106.具体的，基于户用能量路由器中的嵌入式能量管理系统(eems，embedded energy management system)与家庭网关和电器控制模块进行数据交互。以典型的家庭用户为例，户用能量路由器的能量管理系统，结合智能家居控制，对家庭中供能、用能元素进行优化管理。户用能量路由器底层控制实现电网、光伏、储能、电动汽车等负荷的功率平衡；在户用能量路由器中eems接收各端口的运行数据、各传感器数据，并基于分时电价信息优化电网、光伏、电池系统和负荷之间的供用电交互。优先消纳分布式发电，通过储能的协调配合，对洗衣机、洗碗机、热水器、电动汽车充电等可调度负荷进行管理，把负荷尽可能从由新能源出少的时段转移到新能源出力多的时段，由高电价的时间段向电价较低的时间段转移，减少从公网购电的费用，也降低对市电电网的压力，增加新能源的就地消纳。它可以根据分时电价信息为用户制定经济用能计划，通过智能控制模块对负荷智能管控。控制电动汽车无线充电模块，自动在电价经济时给电动汽车充电，帮助用户节省电费开支，甚至在高电价时段利用v2h(vehicle to home)功能向负载供电。
107.在能量管理系统中可通过wifi、zigbee等无线通讯方式将收集到的网关数据，上传至云服务层，同时还可以通过云服务平台下发控制指令至各种控制器。
108.能量管理系统中的智能控制模块包括智能插座、智能开关、红外遥控等。智能电器直接通过内置的wifi模块上传用电信息，非智能电器也可通过相连的智能插座/智能开关进行电能的计量和统计，每个智能插座都有电源线和通信线，向能量管理系统传送用电数据，用户可以通过智能插座对负荷进行远程控制。
109.在能量管理系统中用户通过手机app监控家用电器。通过家庭网关、云平台，获取嵌入式能量管理系统数据。通过app可以方便地向用户展示家庭能源的生产情况和消费情况，查看电费账单，掌握各种负荷的用电、电费数据，并开展经济分析，指导用户改善用电习惯，针对关键耗能设备进行有效的节能。无论是居家或是外出，用户都能够方便地对自家供用能情况进行管控，通过智能控制模块，对家用电器的运行进行智能控制，实现经济用能。此外，可开放用户端交互app的端口，集成智能家居设备的控制系统，实现整个家居的智能交互控制、节能用电。真正实现家庭的每个成员不受时间、地点的限制，便捷智能的监管家庭环境中的电器设备，充分发掘用户在节约家庭能源方面的可能性，降低电费支出。
110.基于同一发明构思，本发明实施例提供的户用能量路由器为用户间的电能交易的实现提供物理基础。如图9所示，一种基于户用能量路由器的分布式电力交易系统，包括：
111.物理供用能层、通讯网络层、能量管理层和电力交易层；
112.所述物理供用能层，用于各用户通过对应的户用能量路由器以点对点的形式对等连接，各户用能量路由器通过所述通讯网络层向所述能量管理层发送各用户的购售电需求；
113.所述能量管理层，用于向所述电力交易层发送各用户的购售电需求；
114.所述电力交易层，用于基于交易电价匹配各用户的购售电需求，生成电力零售订单，并将电力零售订单发送给所述能量管理平台；
115.所述能量管理层，用于基于所述电力零售订单通过信息处理生成功率流控制指令控制各户用能量路由器进行电能交易。
116.户用能量路由器中的嵌入式能量管理系统，与上层能量管理平台和电能交易平台进行信息交互，多余的电能可以直接与本地的其他用户共享，通过户用能量路由器作为电能交易的基本物理节点，实现本地电能路由与共享交易，降低本地的负荷峰谷差。
117.分布式电力交易系统中的物理供用能层，是实现电能交易的物理基础，各用户配备户用能量路由器，多台能量路由器间可形成点对点(p2p，peer-to-peer)对等连接，可以有多种能量路径选择，各用户可以通过户用能量路由器进行电能流的协调进行电能交易，实现分布式电源就地消纳。其中，交流并网型户用能量路由器之间(如附图3所示)通过380v交流线路形成点对点对等连接，通过电能流的协调进行电能交易；直流并网型户用能量路由器之间(如附图6所示)通过750v直流线路形成点对点对等连接，通过电能流的协调进行电能交易；其中园区能量路由器为中压能量路由器，具有ac10kv、ac380v、dc750v等多个端口，提供交流380v配电线路和直流750v配电线路，交流并网型户用能量路由器和直流并网型户用能量路由器接入园区能量路由器所提供的交流配电线路和直流配电线路，通过园区能量路由器进行电能流的协调，进行电能交易；此外该园区能量路由器可与其他园区能量路由器进行电能交易。
118.分布式电力交易系统中的通讯网络层，构建以产消用户为通讯节点的“去中心化”网络架构，可实时交互用户间电力零售交易的全部数据信息。
119.分布式电力交易系统中的能量管理层，以单个户用能量路由器构建的纳米电网为基本节点，能量管理层是对多个纳米电网节点间进行管理调度的系统，能量管理层衔接物理供用能层和电力交易层，能量管理层接收上层电力交易层的电力交易订单指令，通过信息处理生成功率流控制指令，协调控制各个户用能量路由器，最终实现电能分配共享。
120.分布式电力交易系统中的电力交易层，电力交易层是基于p2p对等交易机制的分布式电能交易平台，产消用户在交易电价的引导下，生成电力零售订单，电力交易平台将电力零售订单信息发送给能量管理平台，能量管理平台根据电力零售订单对各户用能量路由器进行调度控制，实现电能交易配送。
121.分布式发电存在随机波动，可能会有一些用户发电量过剩，而另一些用户发电量不足，一些用户通过户用能量路由器与其他用户进行电能交易，卖方以高于余电上网的价格出售电能，买方以低于公网电价的价格购入电能，一方面通过交易可减少用户开支，促进分布式发电的普及，另一方面这些用户之间相互进行电能交易以减少本地能源供需之间的不匹配，降低本地电网的负荷峰谷差，提升电网运行经济性。
122.基于本实施例提供的户用能量路由器，使得用户可以向电网或附近其他用户售电，通过售电获得收入。
123.通过户用能量路由器的使用提高清洁能源利用率，有望减少45％的家庭能源消耗，大大降低二氧化碳排放，改善能源危机和环境污染。
124.户用能量路由器为用户间点对点电能交易提供了物理载体，通过点对点电能交易，为扩大小型分布式电源的普及性做出贡献。
125.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
126.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
127.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
128.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
129.以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。