TWI798703B - 智慧節能系統 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種智慧節能系統，其至少包括：一儲能模組及一節 能模組，該節能模組具有一中央處理單元及一斷電單元及一電力轉換單元及一儲存單元，該中央處理單元電性連接所述斷電單元，該斷電單元具有一斷電開關且電性連接所述電力轉換單元及一建築插座，並該斷電單元經由該建築插座接收一配電盤之市電，而該電力轉換單元另電性連接所述儲能模組及一負載調控單元，該負載調控單元電性連接所述斷電單元及一系統插座，又該節能模組更具有一回電單元電性連接至所述電力轉換單元及所述建築插座，而該斷電單元接收所述建築插座之市電時，該斷電單元將其市電交由該電力轉換單元轉換電力且由該儲能模組儲存及傳輸電力至該系統插座上之至少一系統設備，而該建築插座停止供應市電時，該斷電單元控制該儲能模組之電力由所述電力轉換單元傳輸至系統插座，另該中央處理單元可依照儲存單元之一節能設定指令使該回電單元可將儲能模組之電力由電力轉換單元傳輸至建築插座。

Description

智慧節能系統

本發明係有關於一種節能系統，尤指一種免配線且可依照電費狀況配置用電狀態並具不斷電功能及回電功能之智慧節能系統。

按，電力是一般生活中不可或缺的重要能源之一，舉凡各種電器皆必須使用電力做為運轉動力來源，不論是住宅、工業或商業等等不同領域需要電力，因此電力供需的穩定與可靠度相對的重要，因此儲能的整合系統便是社會發展重要的研究議題，目前市面上有許多能量儲存系統可有效的儲存電能，但其能量儲存系統在配置時需要裝置在電力源頭處且需要透過複雜的配線，更且其能量儲存系統僅具有儲存電力且供電至連接在能量儲存系統之電器設備，但其他未使用能量儲存系統之電器設備並無法直接或間接被供電，相對更無法因為用電尖峰時減少未使用能量儲存系統之電器設備之用電量，導致用電費用無法因為裝置能量儲存系統而有效管控。

所以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本發明之發明人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

爰此，為有效解決上述之問題，本發明之主要目的在於提供一種免配線且可依照電費狀況配置用電狀態並具不斷電功能及回電功能之智慧節能系統。

為達上述目的，本發明係提供一種智慧節能系統，其至少包括：一儲能模組，該儲能模組內可儲存有電力；以及一節能模組，該節能模組具有一中央處理單元及一斷電單元及一電力轉換單元及一儲存單元，該中央處理單元電性連接所述斷電單元，該斷電單元具有一斷電開關且電性連接所述電力轉換單元及一建築插座，並該斷電單元經由該建築插座接收一配電盤之市電，而該電力轉換單元另電性連接所述儲能模組及一負載調控單元，該負載調控單元電性連接所述斷電單元及一系統插座，又該節能模組更具有一回電單元電性連接所述中央處理單元及所述電力轉換單元及所述建築插座，而該斷電單元接收所述建築插座之市電時，該斷電單元將其市電交由該電力轉換單元轉換電力且由該儲能模組儲存或傳輸電力至該系統插座上之至少一系統設備，而該建築插座停止供應市電時，該斷電單元控制該儲能模組之電力由所述電力轉換單元傳輸至系統插座，另該中央處理單元可依照儲存單元之一節能設定指令使該回電單元可將儲能模組之電力由電力轉換單元傳輸至建築插座，亦可依該節能設定指令使該儲能模組輸出電力，而該負載調控模組可依節能設定指令調控市電及儲能模組之電力輸出之配比

根據本發明之一實施例，其中該配電盤另電性連接至少一電器設備，而該回電單元接收經由儲能模組透過電力轉換單元傳輸之電力，並透過該建築插座傳送至該配電盤，再由該配電盤傳輸至電器設備，藉此將可用一台儲能模組將電力回饋至同一電網其他電器設備，使其他電器設備可使用較便宜之電力，亦可於停電時，維持不斷電，相較現有系統則需於各電器設備都設置儲能模組或於電網拉不同配線至各儲能模組或，減少配線及統設置成本，又可達到減省電費之功效。

根據本發明之一實施例，其中該節能模組更包括有一無線傳輸單元，該無線傳輸單元電性連接所述中央處理單元，且該無線傳輸單元訊號連接至一遠端控制模組，該遠端控制模組可產生所述節能設定指令至無線傳輸模組並經由該中央處理單元儲存於儲存單元，如，遠端控制模組可為電腦、可攜帶裝置等等...，將設定好的節能設定指令透過無線傳輸至節能模組，達到遠端操作、及時更新的設定彈性。

根據本發明之一實施例，其中該中央處理單元可讀取所述儲存單元之節能設定指令，且該中央處理單元經由該節能設定指令控制斷電單元將市電交由電力轉換單元轉換電力並儲存於儲能模組內。

根據本發明之一實施例，其中該斷電單元可透過中央處理單元接收所述儲存單元之節能設定指令，且該斷電單元經由所述節能設定指令產生所述停止供電訊號且停止傳輸市電並控制其儲能模組之電力由電力轉換單元通過負載調控單元傳輸至系統設備。

根據本發明之一實施例，其中該節能模組更包括有一電力偵測單元，該電力偵測單元電性連接所述中央處理單元與儲能模組，且該電力偵測單元偵測儲能模組之儲存電力並產生有一偵測訊號，而該中央處理單元依照偵測訊號控制斷電單元將市電交由電力轉換單元轉換電力並儲存於儲能模組內。

根據本發明之一實施例，其中該節能模組更包括有至少一操控面板，該操控面板電性連接所述中央處理單元，且該操控面板可產生有至少一操控設定指令傳送至中央處理單元，該中央處理單元將其操控設定指令轉換成所述節能設定指令並儲存於儲存單元。

根據本發明之一實施例，其中該無線傳輸單元訊號連接至一電力通訊模組，該電力通訊模組電性連接至所述電器設備並可偵測該電器 設備之運作電力且產生一運作電力訊號，且該電力通訊模組將其運作電力訊號傳輸至無線傳輸單元，該無線傳輸單元將該運作電力訊號傳送至中央處理單元且由中央處理單元儲存於儲存單元，而該中央處理單元可依照儲存單元之運作電力訊號使該回電單元可將儲能模組之電力由電力轉換單元傳輸至建築插座。

根據本發明之一實施例，其中該負載調控單元電性連接所述電力轉換單元，當需同時供應市電及儲能模組之電力時，該斷電開關關閉，阻斷由該電力轉換單元至斷電單元之電力，直接由所述電力轉換單元傳輸電力至所述負載調控單元並送至該系統插座，而市電由該斷電單元傳輸所述負載調控單元並送至該系統插座。

根據本發明之一實施例，其中當需同時供應市電及儲能模組之電力時，該斷電單元控制該儲能模組之電力經由所述電力轉換單元傳輸所述斷電單元，該斷電單元再將其電力經由該負載調控單元傳輸至所述系統插座，而市電亦由該斷電單元傳輸所述負載調控單元並送至該系統插座。

1:智慧節能系統

2:儲能模組

3:節能模組

30:中央處理單元

31:斷電單元

32:斷電開關

32:電力轉換單元

321:直流/直流轉換器

322:隔離變壓器

323:直流/交流轉換器

33:儲存單元

34:負載調控單元

35:系統插座

351:系統設備

36:回電單元

37:無線傳輸單元

38:操控面板

39:電力偵測單元

4:建築插座

41:配電盤

42:電器設備

5:遠端控制模組

6:電力通訊模組

第1圖係本發明智慧節能系統之方塊圖。

第2圖係本發明智慧節能系統之示意圖。

第3圖係本發明智慧節能系統之電力轉換單元方塊圖。

第4圖係本發明智慧節能系統之實施示意圖一。

第5圖係本發明智慧節能系統之實施示意圖二。

第6圖係本發明智慧節能系統之實施示意圖三。

本發明之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。

在以下，針對本發明有關智慧節能系統之構成及技術內容等，列舉各種適用的實例並配合參照隨文所附圖式而加以詳細地說明；然而，本發明當然不是限定於所列舉之該等的實施例、圖式或詳細說明內容而已。

再者，熟悉此項技術之業者亦當明瞭：所列舉之實施例與所附之圖式僅提供參考與說明之用，並非用來對本發明加以限制者；能夠基於該等記載而容易實施之修飾或變更而完成之發明，亦皆視為不脫離本發明之精神與意旨的範圍內，當然該等發明亦均包括在本發明之申請專利範圍。

首先，請參閱第1圖及第2圖及第3圖，其為顯示本發明智慧節能系統之方塊圖及示意圖及電力轉換單元方塊圖。如第1圖及第2圖所示，該智慧節能系統1係包括有一儲能模組2及一節能模組3。

其中該儲能模組2內可儲存有電力，並該儲能模組2係為可儲存48V直流電電力之電池。

其中該節能模組具有一中央處理單元30及一斷電單元31及一電力轉換單元32及一儲存單元33，該中央處理單元30電性連接所述斷電單元31，該斷電單元31具有一斷電開關311，且該斷電單元31電性連接所述電力轉換單元32及一建築插座4，該建築插座4係與一配電盤41電性連接且接收配電盤41之市電或發電機之電力，該配電盤41上則另外電性連接有複數電器設備42，並該斷電單元31經由該建築插座4接收所述配電盤41之市電，而該電力轉換單元32可包括有依序電性連接之直流/直流轉換器321、隔離變壓器322、直流/交流轉換器323，其中該直流/直流轉換器321另電性 連接所述儲能模組2，而該直流/交流轉換器323另電性連接所述斷電單元31或負載調控單元34。

而該電力轉換單元32另電性連接所述儲能模組2及一負載調控單元34，該負載調控單元34電性連接所述斷電單元31及一系統插座35，又該節能模組3更具有一回電單元36電性連接所述中央處理單元30及所述電力轉換單元32及所述建築插座4，另該節能模組3更包括有一無線傳輸單元37及至少一操控面板38及一電力偵測單元39，該無線傳輸單元37訊號連接至一遠端控制模組5並電性連接至所述中央處理單元30，而該儲存單元33內儲存有至少一節能設定指令，其中該節能設定指令係儲能模組2充電或放電、市電強制斷電及回電等...指令，而該遠端控制模組5可產生所述節能設定指令至無線傳輸單元37並經由中央處理單元30儲存於儲存單元33，另該操控面板係電性連接所述中央處理單元30，且該操控面板38可產生有至少一操控設定指令傳送至中央處理單元30，該中央處理單元30將其操控設定指令轉換成所述節能設定指令並儲存於儲存單元33，另該電力偵測單元39電性連接所述中央處理單元30與儲能模組2且偵測儲能模組2之儲存電力並產生有一偵測訊號。

再請同時參閱第4圖所示，係為本發明智慧節能系統之實施示意圖一，首先，一般市電供電時，該斷電單元31接收其建築插座4之電力時，其斷電單元31之斷電開關311開啟且將其電力直接送往系統插座35，且透過所述系統插座35對所述系統設備351進行供電。又儲能模組2儲、放電時，其中所述市電或發電機的電力由配電盤41送至建築插座4時，該斷電單元31接收其建築插座4之電力，而該斷電單元31接收有市電或發電機的電力時，其斷電單元31之斷電開關311開啟且將其電力直接送往電力轉換單元32，該電力轉換單元32接收市電且將市電由交流電轉換成直流電後由儲能模組2儲存，例如，其中該電力轉 換單元32接收100V交流電之市電後，其100V之電力送往直流/交流轉換器323，該直流/交流轉換器323將100V交流電升壓並轉換成200V直流電而後送往隔離變壓器322，該隔離變壓器322則進行隔離其市電與儲能模組2之電路，再送往直流/直流轉換器321將200V直流電進行降壓成48V直流電而由儲能模組2儲存；反之，將電從儲能模組2輸出，則該電力轉換單元32接收其儲能模組2之48V直流電後，該直流/直流轉換器321進行升壓成200V直流電而後送往隔離變壓器322，該隔離變壓器322則進行隔離其市電與儲能模組2之電力，再送往直流/交流轉換器323轉換成100V交流電而由斷電單元31或負載調控單元34傳輸至所述系統插座35，以使該系統設備351可在尖峰時刻時使用儲能模組2之電力。

另外，本系統可依照不同情況進行儲能，該電力偵測單元39偵測儲能模組2之儲存電力並產生有所述偵測訊號，而該中央處理單元30依照偵測訊號及節能控制指令控制斷電單元31將市電交由電力轉換單元32轉換電力並儲存於儲能模組2內，如，當電力偵測單元39偵測儲能模組2之儲存電力剩餘50%(偵測訊號)，此時電力偵測單元39將此偵測訊號傳送至中央處理單元30，中央處理單元30比對節能控制指令，此時節能設定指令若設定為電力低於60%則開始充電，則中央處理單元30控制斷電單元31將市電交由電力轉換單元32轉換電力並儲存於儲能模組2內。

又或者該中央處理單元30可讀取所述儲存單元33之節能設定指令，且該中央處理單元30經由該節能設定指令控制斷電單元31將市電交由電力轉換單元32轉換電力並儲存於儲能模組2內，又其中，該儲能模組2所儲存電力之時刻係依照所述節能設定指令，而其節能設定指令則為依照電費離尖峰狀況、時間、使用者用電習慣或環境溫度、電力來源是否為綠能等會影響電力與電費等因素所配置產生，如，以時間為例：晚上11點至 早上6點為電力離峰時段，節能設定指令便可設定為晚上11點至早上6點進行儲能，因此便可於電費離峰時間或電價低時間或者適合儲電等狀況進行儲存電力，於電價高時將儲存電力釋放，進而達到有效減少電費成本之功效者。

再請同時參閱第5圖所示，係為本發明智慧節能系統之實施示意圖二，其中該儲能模組2供應電力至系統插座35可區分有多種狀況，一、依照節能設定指令強制切斷市電後供電：中央處理單元30接收所述儲存單元33之節能設定指令控制該斷電單元31，且該斷電單元31停止傳輸市電並控制其儲能模組2之電力由電力轉換單元32通過該斷電單元31至該負載調控單元34傳輸至系統插座35，或該斷電單元31停止傳輸市電並控制其儲能模組2之電力由電力轉換單元32至該負載調控單元34傳輸至系統插座35，例，當節能設定指令為電力尖峰時段早上9點至晚上8點啟動儲能模組供電，則中央處理單元30依照節能設定指令控制該斷電單元31強制切斷市電，並將儲能模組2之電力傳輸至系統插座35，如此便可減少電費成本。

市電停電時供電：該建築插座4停止供應市電時，該斷電開關311關閉且由該斷電單元31控制其儲能模組2之電力由電力轉換單元32通過該斷電單元31至該負載調控單元34傳輸至系統插座35，或該斷電開關311關閉且由該斷電單元31控制該儲能模組2之電力直接由所述電力轉換單元32傳輸至所述負載調控單元34並送至該系統插座35，避免電器受停電影響而停止，達到不斷電之功效。

於負載調控單元調配電力時：該斷電單元31連接市電且由該斷電單元31控制該儲能模組2之電力經由所述電力轉換單元32傳輸電力至所述斷電單元31，該斷電單元31再將其電力經由該負載調控單元34傳輸至所述系統插座35，如，此時斷電單元31同時引入市電及儲能模組2之電力並 供給至系統插座35連接之電器，如此可藉由市電與儲電供應比例之分配，更有彈性達到節能之功效，如，電力尖峰時，但電池電力不足，可使市電供應負載70%，儲電供應負載30%。

另一種負載調控單元調配電力之方式為：儲能模組2亦可不經斷電單元31將電力傳輸至負載調控單元34，如下：該斷電單元31連接市電且由該斷電單元31控制該儲能模組2之電力經由所述電力轉換單元32傳輸電力至所述該負載調控單元34，該負載調控單元34將電力傳輸至所述系統插座35連接之電器，與上述調配電力方式差別在於，前述方式之斷電單元可同時連接儲能模組2及市電之電力，而此種無法同時連接，前者成本高但方便，後這成本低但需多一條電力傳輸線，可依實際情況選擇之。

另外，再請同時參閱第6圖所示，係為本發明智慧節能系統之實施示意圖四，其中所述無線傳輸單元37訊號連接至一電力通訊模組6，該電力通訊模組6係為智慧電表，該電力通訊模組6電性連接至所述電器設備42，該電器設備42係為未電性連接至系統插座35之設備，並該電力通訊模組6可偵測該電器設備42之運作電力且產生一運作電力訊號，且該電力通訊模組6將其運作電力訊號傳輸至無線傳輸單元37，該無線傳輸單元37將該運作電力訊號傳送至中央處理單元30且由中央處理單元30儲存於儲存單元33，該回電單元36接收經由儲能模組2透過電力轉換單元32傳輸之電力，並透過該建築插座4傳送至該配電盤41，再由該配電盤41傳輸至電器設備42，藉此將可用一台儲能模組將電力回饋至同一電網其他電器設備，使其他電器設備可使用較便宜之電力，亦可於停電時，維持不斷電，相較現有系統則需於各電器設備都設置儲能模組，我們可達到減少配線及系統設置成本，又可達到減省電費之功效。如，智慧電表偵測到電器設備42使用電力為300W，則將此300W之電力訊號傳輸至儲能模組，後由中央處理單元 30操作儲能模組2將300W之電力傳輸至回電單元36，由回電單元36傳輸至建築插座4，再透過配電盤至電器設備42，又或者可依該儲存單元33內之節能設定指令回電，而該中央處理單元30可依照儲存單元33之節能設定指令使該回電單元36可將儲能模組2之電力由電力轉換單元32傳輸至建築插座4，以使配電盤41上之電器設備42可使用其儲能模組2之電力，如，節能設定指令為：下午1：00~3：00由儲能模組回電300W，則時間到即回電，如此，進而可減少該市電或發電機傳送至電器設備42之電力，以使該電器設備42可在尖峰時刻時使用儲能模組2之電力，亦能於停電時回電給同一電網之電器設備42，進而達到以一台儲能模組2減少電費成本即不斷電之功效者。

藉此，本發明智慧節能系統可達到以下優點：

1.於停電時，具有不斷電之效果。

2.於電價高的時段，可提供電力以節省電費。

3.可減少配線成本及系統設置成本。

4.單一智慧節能系統可供應整個電網負載之電力。

以上，雖然已經以如上的實施例舉例而詳細說明了本發明的內容，然而本發明並非僅限定於此等實施方式而已。本發明所屬技術領域中具有通常知識者應當能夠明瞭並理解：在不脫離本發明的精神和範圍內，當可再進行各種的更動與修飾；例如，將前述實施例中所例示的各技術內容加以組合或變更而成為新的實施方式，此等實施方式也當然視為本發明所屬內容。因此，本案所欲保護的範圍也包括後述的申請專利範圍及其所界定的範圍。

1:智慧節能系統

2:儲能模組

3:節能模組

30:中央處理單元

31:斷電單元

32:斷電開關

32:電力轉換單元

33:儲存單元

34:負載調控單元

35:系統插座

351:系統設備

36:回電單元

37:無線傳輸單元

38:操控面板

39:電力偵測單元

4:建築插座

41:配電盤

42:電器設備

5:遠端控制模組

Claims (10)

1. 一種智慧節能系統，係包括：一儲能模組，該儲能模組內可儲存有電力；以及一節能模組，該節能模組具有一中央處理單元及一斷電單元及一電力轉換單元及一儲存單元，該中央處理單元電性連接所述斷電單元，該斷電單元具有一斷電開關且電性連接所述電力轉換單元及一建築插座，並該斷電單元經由該建築插座接收一配電盤之市電，而該電力轉換單元另電性連接所述儲能模組及一負載調控單元，該負載調控單元電性連接所述斷電單元及一系統插座，又該節能模組更具有一回電單元電性連接所述中央處理單元及所述電力轉換單元及所述建築插座，與該電力轉換單元包括有依序電性連接之一直流/直流轉換器及一隔離變壓器及一直流/交流轉換器，該直流/直流轉換器另電性連接所述儲能模組，而該直流/交流轉換器另電性連接所述斷電單元及負載調控單元，而該斷電單元接收所述建築插座之市電時，該斷電單元將其市電交由該電力轉換單元轉換電力且由該儲能模組儲存或傳輸電力至該系統插座上之至少一系統設備，而該建築插座停止供應市電時，該斷電開關關閉且由該斷電單元控制該儲能模組之電力由所述電力轉換單元通過該斷電單元至該負載調控單元傳輸至系統插座，或該斷電開關關閉且由該斷電單元控制該儲能模組之電力直接由所述電力轉換單元傳輸至所述負載調控單元並送至該系統插座，並其中斷電開關開啟，阻斷由該電力轉換單元至斷電單元之電力，直接由所述電力轉換單元傳輸儲能模組之電力至負載調控單元並送至該系統插座，而市電由該斷電單元傳輸所述負載調控單元並送至該系統插座，使該系統插座同時具有市電及儲能模組之電力，另該中央 處理單元可依照儲存單元之一節能設定指令使該回電單元接收經由儲能模組透過電力轉換單元傳輸之電力傳輸至建築插座。
2. 如請求項1所述之智慧節能系統，其中所述配電盤另電性連接至少一電器設備，而該回電單元接收經由儲能模組透過電力轉換單元傳輸之電力，並透過該建築插座傳送至該配電盤，再由該配電盤傳輸至電器設備。
3. 如請求項1所述之智慧節能系統，其中所述節能模組更包括有一無線傳輸單元，該無線傳輸單元電性連接所述中央處理單元。
4. 如請求項3所述之智慧節能系統，其中所述且該無線傳輸單元訊號連接至一遠端控制模組，該遠端控制模組可產生所述節能設定指令至無線傳輸模組並經由該中央處理單元儲存於儲存單元。
5. 如請求項1所述之智慧節能系統，其中所述中央處理單元可讀取所述儲存單元之節能設定指令，且該中央處理單元經由該節能設定指令控制斷電單元將市電交由電力轉換單元轉換電力並儲存於儲能模組內。
6. 如請求項1所述之智慧節能系統，其中所述斷電單元可透過中央處理單元接收所述儲存單元之節能設定指令，且該斷電單元經由所述節能設定指令產生所述停止供電訊號且停止傳輸市電並控制其儲能模組之電力由電力轉換單元通過負載調控單元傳輸至系統設備。
7. 如請求項1所述之智慧節能系統，其中所述節能模組更包括有一電力偵測單元，該電力偵測單元電性連接所述中央處理單元與儲能模組，且該電力偵測單元偵測儲能模組之儲存電力並產生有一偵測訊號，而該中央處理單元依照偵測訊號及節能設定指令控制斷電單元將市電交由電力轉換單元轉換電力並儲存於儲能模組內。
8. 如請求項1所述之智慧節能系統，其中所述節能模組更包括有至少一操控面板，該操控面板電性連接所述中央處理單元，且該操控面板可產生有至少一操控設定指令傳送至中央處理單元，該中央處理單元將其操控設定指令轉換成所述節能設定指令並儲存於儲存單元。
9. 如請求項3所述之智慧節能系統，其中所述無線傳輸單元訊號連接至一電力通訊模組，該電力通訊模組電性連接至所述電器設備並可偵測該電器設備之運作電力且產生一運作電力訊號，且該電力通訊模組將其運作電力訊號傳輸至無線傳輸單元，該無線傳輸單元將該運作電力訊號傳送至中央處理單元且由中央處理單元儲存於儲存單元，而該中央處理單元可依照儲存單元之運作電力訊號使該回電單元可將儲能模組之電力由電力轉換單元傳輸至建築插座。
10. 如請求項1所述之智慧節能系統，其中該斷電單元控制該儲能模組之電力經由所述電力轉換單元傳輸所述斷電單元，該斷電單元再將其電力經由該負載調控單元傳輸至所述系統插座，而市電亦由該斷電單元傳輸所述負載調控單元並送至該系統插座，以使該系統插座同時具有市電及儲能模組之電力。

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