电能管理装置及其操作方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电能管理装置及其操作方法。该电能管理装置包含一电能转换单元、一第一感测单元、一第二感测单元、一切换开关单元以及一控制单元。该电能转换单元转换至少一再生能源发电装置的输出电能。该第一感测单元检测一第一电流与一第一电压。该第二感测单元检测一第二电流与一第二电压。当该控制单元控制该切换开关单元为导通时，该控制单元根据该些电流与该些电压，以得到该至少一再生能源发电装置的输出电能以及得到回馈至该交流市电的电能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤指一种再生能源发电的。
技术介绍
随着人类科技的发展与经济活动的热络，地球能源的消耗速度快速增加，能源危机隐然出现。基于开源困难节能必然的理念，再生能源的发展为一必要的途径。此外，对于再生能源的使用，除了可提供自给自足的使用电能外，冗余的电力还可以汇入公用电力线，回售给电力公司。以太阳能光电系统为例，主要是通过太阳能板进行光电转换而产生直流电源，再经由电力调节器将直流电源转换成交流电源以供负载使用或馈入市电的总线与市电同步并联运转。因此，就功能而言，小型分布式发电系统可区分为以下三种类型:(1)独立型(stand-alone system) > (2)市电并联型(grid-connection system)以及(3)混合型(hybrid system)。独立型系统所指的是太阳能光电系统没有与其它电源连接运转，只能直接供给系统所接的负载，所以此系统较适合用于偏远地区或海上孤岛等没有市电供应的地方。负载所有电力来源均为风力或太阳能，太阳能除了能提供负载用电外，则可将冗余能量对蓄电池(battery)充电；当太阳能电力瞬间不足以提供负载所需电力时，则由蓄电池提供。市电并联型系统所指的是太阳能光电系统与电力公司网络并联，只要市电电力可正常送达的任何地点均适用此类系统。若太阳能光电系统发电量大于负载需求，则可将冗余电力逆潮流馈入市电，反的，当太阳能光电系统发电量不足负载使用时，市电将可供应不足的部分。此外，为了因应电力质量不稳定的问题，而发展出混合型系统。太阳能光电系统于市电停止供电时，通过搭配蓄电池组使用，可立即与市电隔离，形成独立运转供电，以提供短暂电力。等到市电恢复供电时，太阳能光电系统则恢复与市电并联，同时也对蓄电池组进行充电。请参见图1，为现有技术的再生能源发电系统的方块示意图。由图1可看出，这样的发电系统电路架构存在着系统发电量是根据再生能源(或是储能装置)最大输出功率所决定，并无法根据负载使用情况来做电力调度，如此将增加电力系统在调度上的难度，甚至可能危害到系统可靠度。此外，这样的电路架构，也存在着一旦电力系统发生异常操作时，将无法对负载进行保护。因此，如何设计出一种，通过增设切换开关单元，可切换再生能源发电为市电并联型或独立型的发电方式，另外可配合增设电压及电流传感器，以检测路径的电压及电流，使得当检测到该路径上的电压或电流发生异常时，可通过隔离交流市电与再生能源发电装置以及负载的连接，以提供保护机制，乃为本专利技术所欲行克服并加以解决的一大课题
技术实现思路
本专利技术的一目的在于提供一种电能管理装置，以克服现有技术的问题。因此本专利技术的电能管理装置，与一再生能源发电装置与一负载电性连接形成一第一路径，与一交流市电与该负载电性连接形成一第二路径。该电能管理装置包含一电能转换单元、一第一感测单元、一第二感测单元、一切换开关单元以及一控制单元。该电能转换单元转换该再生能源发电装置的输出电能，以提供该交流市电与该负载。该第一感测单元电性连接于该第一路径上，以检测流经该第一路径的一第一电流与一第一电压。该第二感测单元电性连接于该第二路径上，以检测该第二路径上的一第二电流与一第二电压。该切换开关单元电性连接于该第二路径上。其中，当该控制单元控制该切换开关单元为导通时，该再生能源发电装置与该交流市电以并联方式电性连接，且该控制单元根据该第一电流与该第一电压，得到该再生能源发电装置的输出电能，亦根据该第二电流与该第二电压，得到回馈至该交流市电的电能，且该输出电能与该回馈电能的差值，则提供该负载所需的电能。本专利技术的另一目的在于提供一种电能管理装置的操作方法，以克服现有技术的问题。因此本专利技术电能管理装置的操作方法，该电能管理装置与一再生能源发电装置与该负载电性连接形成一第一路径，且与一交流市电与该负载电性连接形成一第二路径。该电能管理装置操作方法的步骤包含:(a)提供一电能转换单元转换该再生能源发电装置的输出电能，以提供给该交流市电与该负载；(b)提供一第一感测单元与一第二感测单元，以分别检测该第一路径的一第一电流与一第一电压以及检测该第二路径的一第二电流与一第二电压；(C)提供一切换开关单元与一控制单元；(d)当该控制单元控制该切换开关单元为导通时，该再生能源发电装置与该交流市电以并联方式电性连接，且该控制单元根据该第一电流与该第一电压，得到该再生能源发电装置的输出电能，以及该控制单元根据该第二电流与该第二电压，得到回馈至该交流市电的电能，且该输出电能与该回馈电能的差值，则提供该负载所需的电能；及(e)当该控制单元控制该切换开关单元为截止时，该再生能源发电装置单独对该负载供电。为了能更进一步了解本专利技术为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，相信本专利技术的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本专利技术加以限制。附图说明图1为现有技术的再生能源发电系统的方块示意图；图2为本专利技术再生能源发电电力潮流的方块示意图；图3为本专利技术一电能管理装置的第一实施例方块示意图；图4A为本专利技术该电能管理装置的切换开关单元操作于导通时的方块示意图；图4B为本专利技术该电能管理装置的切换开关单元操作于截止时的方块示意图；图5为本专利技术该电能管理装置的第二实施例方块示意图；图6为本专利技术该电能管理装置的第三实施例方块示意图；及图7为本专利技术该电能管理装置操作方法的流程图。其中，附图标记说明如下:10再生能源发电装置20交流市电30 负载40电能管理装置402电能转换单元404第一感测单元406切换开关单元408控制单元410第二感测单元501 50N外部电能转换单元60储能装置 70双向电能转换单元101 ION再生能源发电装置LI第一路径Il第一电流Vl第一电压L2第二路径12第二电流V2第二电压Pi再生能源发电装置产生电能Pg交流市电馈入电能Po负载使用电能Pil PiN再生能源发电装置产生电能Pl第一功率P2第二功率P3第三功率SlOO S500 步骤具体实施例方式有关本专利技术的
技术实现思路
及详细说明，配合图式说明如下:请参见图2，为本专利技术再生能源发电电力潮流的方块示意图。其中，该再生能源发电装置10可为一太阳光伏发电装置、风力发电装置或燃料电池装置…等等，但不以此为限。图2主要在于说明，当不考虑系统操作过程中的功率损失为前提，假设该再生能源发电装置10所产生的功率为一第一功率Pl ;馈入该交流市电20的功率为一第二功率P2 ;以及该负载30所接收的功率为一第三功率P3，其中三者的关系为:P1 = P2+P3，因此，P2 =P1-P3，其中，箭头方向表示瞬间电力潮流的实功率方向，因此，在公式中，正号表示实功率方向与箭头方向相同，反之，负号则表示实功率方向与箭头方向相反。因此，就该再生能源发电装置10所产生的该第一功率Pl与该负载所接收的该第二功率P2大小关系,有以下的讨论:(I)当P3 > Pl时，则P2 = P1-P3为负值，因此，表示系统电力潮流的实功率方向为该再生能源发电装置10与该交流市电20同时供应实功率给该负载30。亦即，在以再生能源为主要供电电源的市电并联系统中，若该负载30所需的用电量大于该再生能源发电装置10所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电能管理装置，与一再生能源发电装置与一负载电性连接形成一第一路径，且与一交流市电与该负载电性连接形成一第二路径；该电能管理装置包含：一电能转换单元，转换该再生能源发电装置的输出电能，以提供给该交流市电与该负载；一第一感测单元，电性连接于该第一路径上，以检测该第一路径上的一第一电流与一第一电压；一第二感测单元，电性连接于该第二路径上，以检测该第二路径上的一第二电流与一第二电压；一切换开关单元，电性连接于该第二路径上；及一控制单元；其中，当该控制单元控制该切换开关单元为导通时，该再生能源发电装置与该交流市电以并联方式电性连接，且该控制单元根据该第一电流与该第一电压，得到该再生能源发电装置的输出电能，根据该第二电流与该第二电压，得到回馈至该交流市电的电能，且该输出电能与该回馈电能的差值，则提供该负载所需的电能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾振维，李雷鸣，黄河，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：