隨著城市的快速發展以及人口密度不斷增大，城市供電呈現需求增長快、供電可靠性要求逐步提高、峰谷差持續增長的趨勢。越來越大的峰谷差對發電機組和電力穩定性提出了更高的挑戰。通常情況下，電網依賴火電機組和燃氣輪機組等發電機組進行調峰，在用電高峰提高發電機組的出力，在用電低谷時降低機組出力，達到調峰的目的。但是隨著新能源發電的快速發展，電網中火電機組和燃氣輪機組的比例逐年下降，未來電網調峰能力下降，電網的穩定性和安全性充滿挑戰。

儲能技術作為能量轉移的技術可以將低谷時新能源發電機組發的電能儲存起來，在用電高峰時將電能以合理的形式釋放出來從而達到削峰填谷的目的。目前家庭儲能還處于一個初步發展的階段，家庭儲能參與電網的削峰填谷將對電網資源的優化配置起到一個極大的作用。家庭儲能對儲能系統的安全性提出了更高的要求，而傳統的鋰離子電池存在一定安全隱患。

問題拆分

包括家用儲能系統管理平臺、DC?AC模塊、DC?DC模塊、熱水裝置和若干固態電池儲能模組；固態電池儲能模組包括若干固態電池單體，每個固態電池儲能模組均分別與一個DC?DC模塊連接，所有DC?DC模塊相互并聯后與DC?AC模塊連接；熱水裝置通過水循環系統與若干固態電池儲能模組連接；固態電池儲能模組內設有若干溫度傳感器；家用儲能系統管理平臺通過儲能電池開關與DC?AC模塊連接、通過交流電源開關與電網連接、通過家庭負載開關與家庭負載連接。本發明能夠在降低用戶側用電成本同時提供應急電源，解決城市峰谷差給電網帶來較大壓力的問題；在保證用電安全性的同時，提高經濟性并保障電網的安全性。

問題解決

一種家用式固態電池儲能系統，包括家用儲能系統管理平臺1、DC-AC模塊2、DC-DC模塊3、熱水裝置7和若干固態電池儲能模組13。

固態電池儲能模組13包括若干固態電池單體，固態電池單體可以采用硫化物固態電池、氧化物固態電池、聚合物固態電池或復合固態電池。每個固態電池儲能模組13均分別與一個DC-DC模塊3連接，所有DC-DC模塊3相互并聯后與DC-AC模塊2連接；熱水裝置8通過水循環系統與若干固態電池儲能模組13連接；固態電池儲能模組13內設有若干溫度傳感器6，溫度傳感器6與家用儲能系統管理平臺1連接；家用儲能系統管理平臺1通過儲能電池開關11與DC-AC模塊2連接、通過交流電源開關10與電網連接、通過家庭負載開關12與家庭負載4連接。

具體地，水循環系統包括輸水管道5、水泵8和閥門9，輸水管道5分別與每個固態電池儲能模組13連接，水泵8和閥門9設在輸水管道5上。

在本發明的一個較優的實施例中，輸水管道5包括總管和若干支管，每個支管分別連接一個固態電池儲能模組13，所有支管連接至總管，每個支管上均設有支管閥門。進一步優選地，支管在固態電池儲能模組13中迂回設置，考慮支管能夠較為均勻地作用到固態電池儲能模組13的每一個固態電池單體。優選地，輸水管道5、熱水裝置8和固態電池儲能模組13外部均設有保溫層。

在本發明的一個較優的實施例中，熱水裝置8包括太陽能熱水器，太陽能熱水器設在轉動支架上，轉動支架連接有光照傳感器。優選地，熱水裝置8還包括與太陽能熱水器并聯的備用熱水器。進一步優選地，備用熱水器為燃氣熱水器或電熱水器。

在本發明的一個較優的實施例中，家庭負載4連接有UPS裝置(不間斷電源)，UPS裝置與家用儲能系統管理平臺1連接。當電網輸入正常時，UPS裝置將電網供電穩壓后供應給家庭負載4使用，同時向機內電池充電；當電網中斷或事故停電時，UPS裝置立即將電池的直流電能，通過逆變器切換轉換的方法向家庭負載4繼續供應220V交流電，使家庭負載4維持正常工作并保護家庭負載4軟、硬件不受損壞；而且，UPS裝置通常對電壓過高或電壓過低都能提供保護。

下面以一個具體的實施例對本發明的工作原理進行進一步解釋：

對于一個10kW/50kWh的家用式固態電池儲能系統，采用氧化物和聚合物復合的固態電池儲能模組13，復合固態電池單體通過串聯或者并聯的方式組成2kW/10kWh的固態電池模組13，5個固態電池模組13與DC-DC模塊3連接，DC-DC支路匯聚到DC-AC模塊2端與電網相連。

由于固態電池在常溫下的電池內阻較大，需要提高電池的運行環境溫度來提高電池的電化學性能。出于節能環保的考慮，本實施例采用太陽能熱水循環系統來保證固態電池的運行溫度，通過太陽輻射加熱太陽能熱水器中的水并儲存起來。太陽能熱水器可有效接受太陽輻射，可根據時間和季節轉動太陽能熱水器的角度，充分接受光照。需要運轉的時候通過家用儲能系統管理平臺1控制水泵8和閥門9來控制熱水在輸水管道5中的流量和流速，并根據固態電池周圍的溫度傳感器6實時反饋電池的溫度。太陽能熱水器、輸水管道5以及固態電池模組13外部均包覆有隔熱保溫層，充分利用太陽能熱量，且輸水管道5可以承受高溫。該模式可以有效節約能耗，充分利用太陽能加熱固態電池，從而使固態電池滿足充放電運行狀態，例如將氧化物和聚合物復合的固態電池的運行溫度控制在60℃左右，保證電池在恒定的較高溫度下高效運行。

當夜晚谷電的時候可對固態電池儲能模組13進行充電，將儲能電池開關11和交流電源開關10閉合，交流電網通過DC-AC模塊2和DC-DC模塊3轉換后對固態電池儲能模組13進行充電，此時采用谷電進行充電可以降低用電成本。當白天需要用電時，可以將交流電源開關10斷開，儲能電池開關11和家庭負載開關12閉合，則儲能系統可直接對家庭負載4進行供電，避開高峰用電，緩解電網壓力。

當儲能系統的供電功率不足以滿足家庭負載4運作時，通過家用儲能系統管理平臺1引入電網進行補充供電，采用固態電池儲能模組13和電網同時供電的模式保障。當儲能系統低電量時將儲能電池開關11斷開，直接采用電網供電的模式對家庭電網進行供電。

當電網出現緊急故障時，家用儲能系統管理平臺1可即時讓固態電池儲能系統緊急啟動，恢復家庭用電，假設一個家庭的平均用電功率為5kW，則50kWh的儲能系統按80％的可用容量計算可維持至少8小時的緊急供電需求。當電網恢復供電時，儲能系統可停止供電或者讓電網對儲能系統進行充電。

儲能系統采用分散式的接入方式，每個固態電池儲能模組13與一個DC-DC模塊3連接，獨立控制每個固態電池儲能模組13。固態電池本身具有不可燃性，具備高安全性，分散式的接入方式進一步提高了整個儲能系統的安全性。對于家用的場景通常對儲能系統會有較高的安全要求，分散式的固態小型儲能系統則完全滿足這樣的要求。

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