中節能綠洲(北京)太陽能科技有限公司的研究人員吳敏，在2015年第11期《電氣技術》雜志上撰文，給出了基于光/儲一體化智能逆變器的家庭微電網系統的基礎構架，對智能逆變器的拓撲和功能進行了介紹;設計了一套家庭微電網系統，對系統組成與信息采集方式進行了詳細說明;從家庭能效管理的電源、負荷之間的關系中，提出等效的數學模型，并對其抽象方法和等效關系進行了詳細介紹;提出一套基于調節儲能蓄電池充放電功率的能效管理算法，給出數字控制的具體實現方法，并結合實際峰谷電價例子，給出了經濟性最好的能效管理控制策略。

最后通過matlab/Simulink利用實際發電和用電數據，對算法進行仿真，驗證了算法的正確性。

隨著新能源行業的快速發展和智能電網技術的不斷實踐，分布式發電技術得到大力的發展。為推動分布式發電的應用，國家發展改革委2013年印發關于《分布式發電管理暫行辦法》，提出對于分布式發電，電網企業應提供并網服務，政府給一定補貼等規定。

家庭供電網絡不在是單一的用電負荷的角色，而兼有發電的角色。家庭負載也不是單一的由交流電網供電，而是還有本地的分布式電源供電。家庭能效管理與能源消費也不在是簡單的用電管理，智能電網與家庭能效的管理是一種雙向互動的方式，有很強的關聯性。

家庭能效管理會主動參與到智能電網的綜合控制中，達到電網可以給用戶更經濟更好的服務，同時家庭負荷可以通過避免電網高峰時段運行等方法確保電網更加安全有效的運行。

智能電網與分布式電源的結合，催生了家庭微電網能效管理概念的提出和發展。近幾年來已經有大量的研究和實踐，分布式電源在家庭中的不斷應用帶動了整個行業發展模式的改變。戶用分布式發電中應用最多的是光伏發電，分布式光伏發電與儲能結合起來可以實現對家庭能效的優化利用。

光/儲一體化智能逆變器可以實現光伏電池板和儲能蓄電池同時接入電網運行，并通過對電池板和蓄電池的協調管理，實現最大功率并網發電、功率可調度并網發電和離網運行三種工作模式。將智能家庭能效管理策略與光/儲一體化智能逆變系統結合可以實現家庭用電的優化控制，提高家庭用電經濟性。

本文提出一種基于光/儲一體化智能逆變器的家庭能效管理策略，給出了家庭微電網系統的整體架構圖，做了詳細的介紹。通過對家庭能效管理的數學模型的分析提出一種針對分時電價的能效管理策略，達到家庭用電費用最低的目標，通過Matlab/Simulink仿真分析驗證了控制算法的正確性。

1、基于智能逆變器的家庭微電網的系統整體架構模式

由各種分布式電源、儲能單元、負荷以及監控和保護裝置組成的集合，具有靈活的運行方式和可調度性能，能在并網運行和離網運行兩種模式間切換，這是微電網的定義。而家庭微電網可以理解，在一戶人家的用電網絡具備上述定義中的功能和特點，我們就可以稱之為家庭微電網。

本文設計一種基于智能逆變器的家庭微電網系統，可以實現微電網的相關功能，并且使用設備數量很少，便于應用于安裝分布式發電的用戶家庭中。

1.1光/儲一體化智能逆變器功能簡介

分布發電中用的并網逆變器的特點是功率等級小，但集成的功能較多，較傳統并網逆變器更智能。光/儲一體化智能逆變器可接入兩路獨立的光伏發電單元，和一路儲能單元，具體結構示意圖如圖1所示。

圖1 智能逆變器系統結構

這里設計的系統，光伏電池板的電壓一般在150V到300V左右，儲能蓄電池系統的電壓一般在45V到65V左右。逆變器主要有4部分組成，兩個BOOST升壓DC/DC變換器，用來接兩路獨立的光伏發電，可以實現升壓、MPPT等功能;一個雙向DC/DC變換電路，采用DAB拓撲結構，可以實現升、降壓和對于蓄電池的充放電，通過對電池的充放電兼顧穩定直流BUS電壓等功能;一個單相逆變電路，采用H橋結構，可以實現逆變并網、離網、PQ可調節等功能。

1.2家庭微電網系統架構

圖2為一個家庭微電網的系統柜圖。從圖中系統可以看出，本文設計的家庭微電網系統可以接入分布式光伏發電和儲能蓄電池，并且應用智能逆變器，可以實現并網運行模式和離網運行兩種工作模式。在并網工作的時候，輸出的有功功率和無功功率的大小可以接受上層的控制指令。雙向計量裝置可以實現對用戶與電網之間功率交換進行雙向計量。

如果光伏發電的功率大于本地負載的用電功率，并且蓄電池的電量也充足的情況下，可以將多余的電量送到電網。在偏遠山區或者電網不穩定的地區，可能出現電網故障或者電網不穩定的情況，此時系統可以斷開并網開關，工作在獨立模式，由光伏發電和蓄電池來提供電能，智能逆變器工作在電壓源模式。

微電網監控系統和能量管理系統可以實現對系統中設備的監測與控制，根據具體目標和實際情況會加入能理管理策略在微電網的監控平臺中。LabVIEW以其入門簡單，開發周期短，開發成本低等優點在中國得到了越來越多的應用，本文中監控系統采用LabVIEW軟件開發。

智能逆變器通過485通訊線與數據采集卡連接，本地負載或者控制本地負載的開關與通過485通訊線與數據采集卡連接，能效管理系統直接與采集卡進行數據傳輸，最終實到對整個系統的綜合管理。

圖2 家庭微電網系統框圖

2、家庭電力消費的數學模型(略)

3、家庭能效管理控制策略(略)

4、仿真結果與分析(略)

5、結論

本文對家庭系統的構建給出了詳細的說明，對于智能逆變器的組成和功能進行了介紹。在此基礎上，通過對家庭用電電源和負荷的深入分析，得到數學模式。并且以數學模型的形式，給出了能效管理的控制策略。最后用Matlab/Simulink對實際數據進行仿真計算，驗證了能量管理算法的正確性和可行性。

本文中為了不影響用戶對負載的使用，對于負載沒有進行管理，下一步工作可以進一步對負載進行分類，對于負載的工作功率大小和工作時段進行調節，實現更優化的能效管理策略。