CN107465194A - 多元多群组区域互助型发电*** - Google Patents

多元多群组区域互助型发电*** Download PDF

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CN107465194A CN201610395637.4A CN201610395637A CN107465194A CN 107465194 A CN107465194 A CN 107465194A CN 201610395637 A CN201610395637 A CN 201610395637A CN 107465194 A CN107465194 A CN 107465194A
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Abstract

本发明公开了一种能提高单一自然能源发电***性能与用户用电经济效益的多元多群组区域互助型发电***，包括：多元多群组区域互助型发电***，其包括中央控制***及至少两个混合型发电***；中央控制***包括一互助式中央电力调度控制器及至少一电力调度开关；混合型发电***包括自然能源、充放电控制器、蓄电池、独立型换流器及电力切换装置；互助式中央电力调度控制器能依据各个混合型发电***传递来的相关信息判断各个混合型发电***的运作状态，以进行电力的调配，让各个混合型发电***在独立供电模式、至少一个其他混合型发电***协助并联供电模式、市电供电模式间做切换；本发明可依用户数量需求向上叠加扩增为多元多群组的电力互助***。

Description

多元多群组区域互助型发电***
技术领域
本发明涉及一种多元多群组区域互助型发电***，尤指一种能通过交流电网电力传输及切换调控技术，及可依用户数量需求向上叠加扩增为多元多群组的电力互助***，整合区域内自然能源发电电源，有效降低地球资源消耗的环保电力***。
背景技术
工业革命后，世界各国大量使用化石燃料，随着科技发展，核能的使用也日渐普及，但使用这些能源对环境造成极大的影响，包括核能的外泄灾害、大量二氧化碳排放造成的温室效应，造成海洋平均温度上升，及产生的废气与雨水化合所形成的酸雨等问题，导致环境污染、大量生物死亡、气候发生巨变，百年来种下的因果终会回报到人们身上。
同时，近年来，人类开始思索以再生能源替代非再生能源，包括水力、风力、地热、海洋能、废物转换、太阳能和生质能；但在再生能源研发过程中，技术上的不纯熟和原料来源等问题，导致再生能源使用的比率并未达到预期的理想值。
发展再生能源，迈向低碳社会，已是无可避免的趋势，因此未来的电力***，势必要降低石化能源比例，扩大再生能源利用，由于再生能源大多属间歇性能源，具规模小而分散的特性，与目前占比极高的集中式发电***有所差别，未来的电力***，势必得加强分布式电源与区域电网技术，才能应未来的挑战与需求。
目前微型电网是将一系列的负载与发电电源，整合成为单一可控制的***，提供电力与热能，主要由微型电源、电力设备、静态切换开关及自动监控***所组成；微型电网可与大电网并联运转，由大电网平衡微型电网内的电力供需，在大电网故障时，亦可独立运转。
微型电网的实际应用情境，必须整合电力传输、资通讯控制及能源管理技术(如发电预估、负载预测及电能调度)，可以根据每天的用电所需及价格变化，整合分布式电源的供应状况。
但是，虽然目前各国都纷纷投入分布式能源微型电网技术，且近年来更是大力投入技术发展，但目前尚无专属技术规范，导致相关设备缺乏可交换性及共享性，缺乏***整合，而且每增加一发电***，就需要重新评估、设计微型电网，建置成本居高不下，应用性低下，最重要的是，虽然能降低整体耗电量，但效能仍然有限，消费者较为无感，难以享受到实际的好处，而目前的太阳光发电***通常都属并网型回售电力给电网，申请签约手续及发电***安装施工，不但耗时且所费用很高。
有鉴于此，如何提供一种能便于应用，建置成本低，有别于传统微型电网及并网型回售电力的电网，且能让消费者真正感受到，整体性能与经济效益的提升的多元多群组区域互助型发电***，便成为本发明欲改进的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能提高单一(单位)自然能源发电***性能与提升单位用户用电经济效益的多元多群组区域互助型发电***，本发明的技术手段方法有别于本人先前发明的中国台湾申请案号103142456号(区域互助型电力***)，其中国台湾申请案号103142456号中技术特征之一为运用DC直流电做为电力调度的输送电源；而本发明技术特征，则为运用较高电压的AC交流侧做为电力调度的输送电源，其具有降低电力调度时输送电源的电流与压降等优点，能有效的减少***的电力损耗，以进一步提升整体***效能及降低电力配线材料的成本；本发明并可依用户数量需求向上叠加扩增为多元多群组的电力互助***，增进实用性及应用层面。
为解决上述问题及达到本发明的目的，本发明的技术手段，是这样实现的，为一种多元多群组区域互助型发电***，包括：多元多群组区域互助型发电***(100)，其包含有至少一中央控制***(1)、及至少两个与所述中央控制***(1)电连接的混合型发电***(2)；
所述中央控制***(1)，其包含有一能控制所述混合型发电***(2)的运作方式的互助式中央电力调度控制器(11)及对应于所述混合型发电***(2)而设置且能相互电连接的至少一电力调度开关(12)；
所述混合型发电***(2)，其包含有一自然能源(22)、一充放电控制器(23)、一蓄电池(24)、一独立型换流器(25)、及一电力切换装置(26)，所述充放电控制器(23)为与所述自然能源(22)和对应的所述电力调度开关(12)电连接，且所述充放电控制器(23)还与所述互助式中央电力调度控制器(11)通讯连接，能侦测所述混合型发电***(2)整体运作状态，并通过信息传输线(4)传递相关信息至所述互助式中央电力调度控制器(11)，所述蓄电池(24)与所述充放电控制器(23)电连接，所述独立型换流器(25)与对应的所述电力调度开关(12)电连接，所述电力切换装置(26)与所述独立型换流器(25)和市电(27)、交流负载(28)电连接；
所述互助式中央电力调度控制器(11)，其能依据各个所述混合型发电***(2)通过所述信息传输线(4)传递来的相关信息，来判断各个所述混合型发电***(2)的运作状态，以进行电力的调配，让各个所述混合型发电***(2)在独立供电模式、至少一个其他所述混合型发电***(2)协助并联供电模式和所述市电(27)供电模式间做切换。
如上所述的多元多群组区域互助型发电***，其中，优选的是，包含至少一个所述中央控制***(1)及与相对应的至少两个所述混合型发电***(2)之间的电力调度传输为交流电。
如上所述的多元多群组区域互助型发电***，其中，优选的是，所述中央控制***(1)的电力调度判断是发生于至少两个个体户的其一个个体户蓄电池(24)达到饱充，且另一组个体户的蓄电池(24)未饱充且具备足够蓄电空间，此时将达到蓄电池(24)饱充的个体户的电力分配给本身负载与另一个体户的负载，经此提高耗电量来降低***发电损失，而蓄电池(24)未饱充的个体户的负载则由蓄电池(24)饱充的个体户供应。
如上所述的多元多群组区域互助型发电***，其中，优选的是，所述互助式中央电力调度控制器(11)所控制而运作的所述电力调度开关(12)与下层两个相对应的所述混合型发电***(2)中的所述电力切换装置(26)相互电连接，电力调度开关Ⅱ(13)与上层所述中央控制***(1)相互电连接。
如上所述的多元多群组区域互助型发电***，其中，优选的是，所述中央控制***(1)，能将至少两个所述混合型发电***(2)的个体户形成一个电网单位的多元多群组区域互助型发电***(100)，其中每两套所述多元多群组区域互助型发电***(100)亦能再经由一个所述中央控制***(1)相连接，以此方式由下往上叠加扩增多元多群组的电力互助***架构，形成金字塔结构的电力***。
如上所述的多元多群组区域互助型发电***，其中，优选的是，所述信息传输线(4)通讯连接相关信息，所述相关信息包含有负载信息、电网信息及电池信息，通过利用所述相关信息，让所述中央控制***(1)能准确的判断当前的运作状态，以有效的进行电力调配；
所述负载信息至少包括负载电流值及负载电压值，所述电网信息至少包括电网电流值及电网电压值，所述电池信息至少包括电池电流值及电池电压值。
如上所述的多元多群组区域互助型发电***，其中，优选的是，所述自然能源(22)，其为下列之一：太阳能板(22PV)发电装置、风力发电装置、水力发电装置或潮汐发电装置。
如上所述的多元多群组区域互助型发电***，其中，优选的是，所述电力调度开关(12)、电力调度开关Ⅱ(13)、电力切换装置(26)其三者皆是继电器。与现有技术相比，本发明的作用及效果如下：
第一点：通过中央控制***及混合型发电***的应用，通过上层的中央控制***，进行各单位混合型发电***间的互助分配调控，在维持单位相同的混合型发电***建置成本下，能够提升整体效能，进而提升单位混合型发电***的市电替代率，使太阳能发电取代市电比率提升，最后提升单位混合型发电***的性能与经济效益。
第二点：本发明多元多群组区域互助型发电***，相较于独立型和并网型的太阳能发电电力***，能避免在蓄电池满载且负载不大的情况下(例如白天人员外出未启用负载时)，所造成的太阳能发电电力无法蓄电的损失浪费，亦可以避免一般并网型太阳能发电***于发电时的尖峰时刻，回售市电电网造成的冲击，而本发明则不会影响到市电电网的稳定性，并且不需要扩增市电电网设备规模而耗费经费。
第三点：通过中央控制***，能将至少两个混合型发电***的个体户形成一个基本型二元型式的电网单位，若有两个以上混合型发电***个体户就形成了多元型的电网单位，也就是多元多群组区域互助型发电***，其中每两套基本型或多元型的多元多群组区域互助型发电***能再经由一个中央控制***相连接，以此方式由下往上叠加自由扩增型成金字塔结构的多元多群组区域互助型发电***，与传统由上而下需经由整体规划上层电网与其控制器繁杂步骤的电网概念不同，本发明能自由往上叠加型成群组，既本发明所述的多元多群组区域互助型发电***，设计简单化，容易应用，不用担心会影响到原有市电电网的稳定性问题。
第四点：本发明多元多群组区域互助型发电***，其技术特征之一则是利用各混合型发电***的AC交流电力做为电力调度的输送电源，其更具有降低电力调度时输送电源的电流与压降等优点，能更有效的减少***的电力损耗，以进一步更提升整体***效能及降低电力配线材料的成本。
附图说明
图1：本发明的***架构示意图。
图2：本发明的扩充整合与通讯架构示意图。
图3：本发明的多元叠加整合架构示意图。
符号说明:
100 多元多群组区域互助型发电***
1 中央控制***
1a 中央控制***a
1b 中央控制***b
1c 中央控制***c
11 互助式中央电力调度控制器
12 电力调度开关
13 电力调度开关Ⅱ
2 混合型发电***
2A 混合型发电***子***A
2B 混合型发电***子***B
2C 混合型发电***子***C
2D 混合型发电***子***D
2E 混合型发电***子***E
2F 混合型发电***子***F
2G 混合型发电***子***G
2H 混合型发电***子***H
21 客户端控制器
22 自然能源
22PV 太阳能板
23 充放电控制器
24 蓄电池
25 独立型换流器
26 电力切换装置
27 市电
28 交流负载
3 电力传输线
4 信息传输线
5 向上扩充连接示意线
具体实施方式
以下依据图面所示的实施例详细说明如后：
如图1至图3所示，图中揭示出一种多元多群组区域互助型发电***100，所述多元多群组区域互助型发电***100，其包含有一中央控制***1、及至少两个与该中央控制***1电连接的混合型发电***2；所述中央控制***1，其包含有一能控制该混合型发电***2的运作方式的互助式中央电力调度控制器11、及对应于该混合型发电***2而设置且能相互电连接的至少一电力调度开关12；如图1所示的混合型发电***2，其包含有一自然能源22、及一客户端控制器21；其中客户端控制器21包含有一充放电控制器23、一蓄电池24、一独立型换流器25、及一电力切换装置26，该充放电控制器23为与该自然能源22和独立型换流器25电连接，且该独立型换流器25还与电力切换装置26及中央控制***1内部的电力调度开关12电连接，当有两个混合型发电***2与中央控制***1相互连接时，就形成一套基本型的多元多群组区域互助型发电***100；该互助式中央电力调度控制器11与各个混合型发电***2通过信息传输线4做通讯连接，收集与传输相关信息，能侦测该混合型发电***2整体运作状态并传递相关信息至该互助式中央电力调度控制器11；该蓄电池24与该充放电控制器23电连接，该独立型换流器25与对应的该电力切换装置26电连接，该电力切换装置26再与市电27、交流负载28电连接；所述互助式中央电力调度控制器11，其能依据各个该混合型发电***2由信息传输线4所传递而来的该相关信息，来判断各个该混合型发电***2的运作状态，做为判断电力调度的依据以进行电力的调配，让各个该混合型发电***2在独立供电模式、至少一个其他该混合型发电***2协助并联供电模式、市电10供电模式间做切换；本发明并可依用户数量需求向上叠加扩增多元多群组的电力互助***架构。
其中，最主要的核心概念，如图2、图3所示通过中央控制***1，能将至少两个混合型发电***2的个体户形成一个电网单位，也就是一套多元多群组区域互助型发电***100，其中每两组多元多群组区域互助型发电***100能再经由一个中央控制***1相连接，以此方式由下往上叠加形成金字塔结构的多元多群组区域互助型发电***100，与传统由上而下需经由整体规划上层电网与其控制器繁杂步骤的电网概念不同，本发明能自由往上叠加多元多群组区域互助型发电***100，设计简单，容易应用，不用担心会影响到原有市电电网的稳定性问题，通过中央控制***1调度多个混合型发电***2的电力，提升整体性能与经济效益，建置成本不会因而增加，同时，还能经由互相支持混合型发电***2剩余的电力，降低蓄电成本，进而提升单位混合型发电***2的效能以及其市电替代率，能降低互相支持区域内的市电耗电量，也就是说，能降低消费者所付出的市电电费，能让消费者真正感受到，再生能源的优点，整体性能与经济效益的提升，最重要的是，本发明多元多群组区域互助型发电***100，虽然会使用到市电，但却不会回售电力至市电电网，所以不用担心会影响到原有市电电网，也就是说，与传统电网互不影响。
再者，本发明是利用各混合型发电***2的AC交流电力做为电力调度的输送电源，其更具有降低电力调度时输送电源的电流与压降等优点，能更有效的减少***的电力损耗，以进一步提升整体***效能及降低电力配线材料的成本。
再其次，如图2所示本发明以一套多元多群组区域互助型发电***100为单位，其包含一中央控制***1、至少两个混合型发电***2的个体户组成，其基本运作分为两种模式，第一种为独立运转模式，表示中央控制***1上连接至少两个个体户混合型发电***2的电力调度开关12为断路，因此可由混合型发电***2独立判断由市电或是自然能源供应给交流负载28；第二种模式为支持模式，表示中央控制***1上连接至少两个个体户混合型发电***2的电力调度开关12为接通，此时至少两个混合型发电***2的个体户其中一个体户混合型发电***2负责进行电力调度给另一个体户混合型发电***2，而上述第二种模式其是发生于至少两个个体户的其一个体户蓄电池24达到饱充此时产生发电损失，且另一组个体户的蓄电池24未饱充且具备足够蓄电空间，此时将达到蓄电池24饱充的个体户的电力分配给本身负载与另一个体户的负载，借此提高耗电量来降低***发电损失，而蓄电池24未充饱的个体户的负载则由蓄电池24充饱的个体户供应，因此其自然能源22的发电量则可全数充入蓄电池24中，以达到提升整体效能的目的，使自然能源22发电取代市电比率提高和促进经济效益。
如图2、图3所示，本发明能自由多元往上叠加多元多群组区域互助型发电***100的方法是这样实现的，每至少两个体户混合型发电***2能经由连接上一层的CCU-a中央控制***a1a达到扩展电网的效果型成一套多元多群组区域互助型发电***100，而两套多元多群组区域互助型发电***100能再经由连接上一层的CCU-b中央控制***b1b达到扩展电网的效果，以此方法向上类推，而达往上叠加的目的及扩展效果；再如图2所示，当CCU-b中央控制***b1b连接两套多元多群组区域互助型发电***100的电力调度开关12为断路，则各别两套多元多群组区域互助型发电***100可独立运作；而当混合型发电***子***A2A蓄电池24达到饱充产生发电损失、混合型发电***子***B2B蓄电池24蓄电空间不足、混合型发电***子***C2C蓄电池24蓄电空间充足、混合型发电***子***D2D蓄电池24蓄电空间不足，则此时CCU-b中央控制***b1b的电力调度开关12为接通，混合型发电***子***A2A会将电力调度给混合型发电***子***C2C，而不影响混合型发电***子***B2B及混合型发电***子***D2D的独立运作。
如图1所示，市电供电模式：当所有混合型发电***2的蓄电池24，皆处于低电压保护点LVP状态时，即混合型发电***2提供的电力不足，中央控制***1会作动使电力调度开关12切开，将所有混合型发电***2间的电路切断，再让各混合型发电***2的客户端控制器21中电力切换装置26作动，使用市电27来供电，以免影响到交流负载28的运作。
上述中，所述自然能源22电源其是为下列之一：太阳能板22PV发电装置、风力发电装置、水力发电装置、潮汐发电装置，其中，又以太阳能板22PV发电装置，为较优、较佳的应用选择，相对于其他种自然发电方式，成本较低，且安装设置较为便利，维护上问题也较少。
如图2所示，上述中CCU-a中央控制***a1a的电力调度开关12为对下层子***的电力调度开关，电力调度开关Ⅱ13为对上层的电力调度开关，且该电力调度开关12能与邻近的该混合型发电***2电连接及该电力调度开关Ⅱ13能与邻近的CCU-b中央控制***b1b电连接。
如图1所示，上述中，所述信息传输线4所做通讯连接相关信息，其包含有负载信息、电网信息、及电池信息，所述负载信息至少包括负载电流值、及负载电压值，前述电网信息至少包括电网电流值、及电网电压值，前述电池信息至少包括电池电流值、及电池电压值，通过利用这些相关信息，让中央控制***1能准确的判断本发明多元多群组区域互助型发电***100当前的运作状态，以有效的进行电力调配，相对于传统型电网，能更为简洁的运作，降低整体构置的成本与时间并可提升整体效能和提高经济效益，能快速地投入应用，更具实用性。
以上，依据图式所示的实施例详细说明本发明的构造、特征及作用效果；惟以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，因此举凡与本发明意旨相符的修饰性变化，只要在均等范围内都应涵属于本发明专利范畴。

Claims (8)

1.一种多元多群组区域互助型发电***，其特征在于：
所述多元多群组区域互助型发电***(100)，其包含有至少一中央控制***(1)、及至少两个与所述中央控制***(1)电连接的混合型发电***(2)；
所述中央控制***(1)，其包含有一能控制所述混合型发电***(2)的运作方式的互助式中央电力调度控制器(11)及对应于所述混合型发电***(2)而设置且能相互电连接的至少一电力调度开关(12)；
所述混合型发电***(2)，其包含有一自然能源(22)、一充放电控制器(23)、一蓄电池(24)、一独立型换流器(25)、及一电力切换装置(26)，所述充放电控制器(23)为与所述自然能源(22)和对应的所述电力调度开关(12)电连接，且所述充放电控制器(23)还与所述互助式中央电力调度控制器(11)通讯连接，能侦测所述混合型发电***(2)整体运作状态，并通过信息传输线(4)传递相关信息至所述互助式中央电力调度控制器(11)，所述蓄电池(24)与所述充放电控制器(23)电连接，所述独立型换流器(25)与对应的所述电力调度开关(12)电连接，所述电力切换装置(26)与所述独立型换流器(25)和市电(27)、交流负载(28)电连接；
所述互助式中央电力调度控制器(11)，其能依据各个所述混合型发电***(2)通过所述信息传输线(4)传递来的相关信息，来判断各个所述混合型发电***(2)的运作状态，以进行电力的调配，让各个所述混合型发电***(2)在独立供电模式、至少一个其他所述混合型发电***(2)协助并联供电模式和所述市电(27)供电模式间做切换。
2.如权利要求1所述的多元多群组区域互助型发电***，其特征在于：包含至少一个所述中央控制***(1)及与相对应的至少两个所述混合型发电***(2)之间的电力调度传输为交流电。
3.如权利要求1所述的多元多群组区域互助型发电***，其特征在于：所述中央控制***(1)的电力调度判断是发生于至少两个个体户的其一个个体户蓄电池(24)达到饱充，且另一组个体户的蓄电池(24)未饱充且具备足够蓄电空间，此时将达到蓄电池(24)饱充的个体户的电力分配给本身负载与另一个体户的负载，经此提高耗电量来降低***发电损失，而蓄电池(24)未饱充的个体户的负载则由蓄电池(24)饱充的个体户供应。
4.如权利要求1所述的多元多群组区域互助型发电***，其特征在于：所述互助式中央电力调度控制器(11)所控制而运作的所述电力调度开关(12)与下层两个相对应的所述混合型发电***(2)中的所述电力切换装置(26)相互电连接，电力调度开关Ⅱ(13)与上层所述中央控制***(1)相互电连接。
5.如权利要求1所述的多元多群组区域互助型发电***，其特征在于：所述中央控制***(1)，能将至少两个所述混合型发电***(2)的个体户形成一个电网单位的多元多群组区域互助型发电***(100)，其中每两套所述多元多群组区域互助型发电***(100)亦能再经由一个所述中央控制***(1)相连接，以此方式由下往上叠加扩增多元多群组的电力互助***架构，形成金字塔结构的电力***。
6.如权利要求1所述的多元多群组区域互助型发电***，其特征在于：所述信息传输线(4)通讯连接相关信息，所述相关信息包含有负载信息、电网信息及电池信息，通过利用所述相关信息，让所述中央控制***(1)能准确的判断当前的运作状态，以有效的进行电力调配；
所述负载信息至少包括负载电流值及负载电压值，所述电网信息至少包括电网电流值及电网电压值，所述电池信息至少包括电池电流值及电池电压值。
7.如权利要求1所述的多元多群组区域互助型发电***，其特征在于：所述自然能源(22)，其为下列之一：太阳能板(22PV)发电装置、风力发电装置、水力发电装置或潮汐发电装置。
8.如权利要求4所述的多元多群组区域互助型发电***，其特征在于：所述电力调度开关(12)、电力调度开关Ⅱ(13)、电力切换装置(26)其三者皆是继电器。
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