TW201316641A

TW201316641A - 網路化直流供電系統

Info

Publication number: TW201316641A
Application number: TW100136340A
Authority: TW
Inventors: Hsing-Chung Szu
Original assignee: Gcca Inc
Priority date: 2011-10-06
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2013-04-16
Also published as: US20130088084A1; TWI437791B

Abstract

一種網路化之直流供電系統，係包含：一直流微電網路及複數個電能路由器分別連結於直流微電網路。其中，每一電能路由器係包含：一控制模組，用以控制電能路由器；一直流電接收埠，用以接收至少一直流電發電系統所供應之直流電；一交流電接收埠，用以接收一交流供電系統所供應之交流電；一電池充放電埠，用以耦接一電池系統以對此電池系統進行充放電動作；一直流電輸出埠，用以耦接並提供直流電到至少一負載端；以及一網路介面埠，用以與直流微電網路耦接來達到從直流微電網路中接收電能或是藉由直流微電網路輸出電能至其他電能路由器。

Description

網路化直流供電系統

本發明係大體上關於直流供電系統，特別係關於應用網路化之概念於直流電網系統中以進行供電之監控與分配。

目前一般家庭所使用的各種電器及應用裝置許多是以直流電進行運作，但是電力公司在輸送電力至一般家庭時，係為供應一百一十伏特六十赫茲的交流電(AC 110V)。因此，於實際使用電力時，則必需經過一道交流電轉直流電之程序，而這部分的轉換效率並不佳。

隨著電力產業運轉的進步，電力系統中電力之品質也逐漸朝智慧化及節能的方向進行。由於全球能源有限，世界各國又嚴格限制二氧化碳的排放量，因此開發新替代能源如太陽能、風力、燃料電池、潮汐、地熱、波浪等能夠重複利用且不虞匱乏之再生能源，已成為目前電力系統發展之趨勢，而一般再生能源電廠，包含太陽能發電、燃料電池、風力發電等均會建置一儲能系統，以提供穩定之電源，儲能系統之建置除了可減少遠端電源透過傳輸線供應之電量外亦可降低輸電之損失，提高供電效率。

再生能源電力系統運轉的電力品質與系統的持續供應負載時間長短及效能有關，其主要依賴再生能源系統(Renewable Energy Resource System,RERS)內部的儲存能量是否能有效控制及運用以供應負載持續運作及儲能來源之不間斷，以達成穩定供電的目標。由於再生能源之儲能系統一般以電池組組合安裝，其主要優點為充放電電壓較為平緩，且容易取得，安全性也較高。通常再生能源系統之儲能裝置會分析電池回授的電壓信號，依其不同的情況給予適當的充電及保護，以提供一穩定的直流電源，並透過穩壓裝置供電予敏感性的負載以防因電壓的變化而影響其設備的精確度，當在補償一段持續長時間系統電壓急遽變化時，須提供大容量的儲能系統，尤其當系統電壓下跌時，補償時間的長短及效能主要在再生能源系統內部的儲存能源量是否能即時的有效控制運用以達成完全補償的效果。

再者，一般區域型再生能源的電力傳輸架構往往僅利用單向儲能備用電源之裝置，其缺點是未能充分彰顯微電網電力調度的多樣性及混合運用之優點，若該區域之儲能備用電源裝置故障，則該區域便無法再透過再生能源供電。習用之交流電力傳輸之建置會有三相不平衡及分散式電源同步等問題，再加上其變壓器及電感性負載元件常因啟動或開關之切換常造成不可預期的突波。

此外，再生能源所產生的電力多為直流電，但為了配合一般家庭中現有的供電系統，必需先藉由一直流轉交流轉換器將此直流電轉換為交流電以整合於家中配電盤，接著再藉由一交流轉直流轉換器將此交流電轉換為直流電，以供家中各項應用裝置使用。看似環保的太陽能供電系統，在如此的運作機制之下，必需經過兩次轉換程序，即從直流轉換為交流，再從交流轉換為直流，實際用電效率將因此大幅降低。

本發明之一目的在於解決一般電力公司供應交流電所造成由於多次轉換的過程所造成之能源損失之問題。

本發明之另一目的在於提供一種可有效控制與管理電網(Grid)間之電力分配之系統。

為了達到上述之目的，本發明提供一種網路化直流供電系統，係包含一直流微電網路及複數電能路由器，其中複數電能路由器分別連結於該直流微電網路。每一電能路由器包含：一控制模組，用以控制該電能路由器；一直流電接收埠，係耦接於控制模組，並用以接收至少一直流發電系統所供應之直流電；一交流電接收埠，係耦接於控制模組，並用以接收一交流供電系統所供應之交流電；一電池充放電埠，係耦接於控制模組，並用以耦接一電池系統以對電池系統進行充放電動作；一直流電輸出埠，係耦接於控制模組，並用以耦接至少一負載端以提供直流電至負載端；及一網路介面埠，係耦接於控制模組，並透過網路介面埠與直流微電網路耦接，用以接收直流微電網路中電能或藉由直流微電網路輸出電能至其他電能路由器。

於本發明之一些實施例中，所述之控制模組進一步包含：一處理單元、一直流整流器、一電池狀態監控單元及一網路供電監控單元。其中，直流整流器係耦接於處理單元，且交流轉直流轉換器係耦接於交流電接收埠、處理單元與直流整流器，由處理單元接收指令，將由交流電接收埠所接收之交流電轉換為直流電後再輸出至直流整流器中。電池狀態監控單元係耦接於電池充放電埠、處理單元與直流整流器，並透過電池充放電埠監控電池系統之狀態，並將所監控之結果傳送至處理單元，處理單元輸出充電或放電指令至電池狀態監控單元及直流整流器。網路供電監控單元係耦接於直流整流器與網路介面埠，並透過直流整流器與處理單元電性耦接，並由網路介面埠接收直流微電網路中其他電能路由器之資訊後並傳至處理單元，由處理單元決定是否由直流微電網路中擷取電力至直流整流器中或是由直流整流器輸出電力至直流微電網路中。

此外，本發明亦提供另一種網路化直流供電系統，係包含：一直流微電路及複數電能路由器，其中複數電能路由器分別連結於直流微電網路。其中，每一電能路由器係包含：一第一次電能路由器、一第二次電能路由器及一網路介面埠，且第一次電能路由器與第二次電能路由器係以串聯方式連結。第一次電能路由器進一步包含：一第一控制模組，用以控制第一次電能路由器；一交流電接收埠，係耦接於第一控制模組，並用以接收一交流供電系統所供應之交流電；及一電池充放電埠，係耦接於第一控制模組，並用以耦接一電池系統以進行充放電動作。第二次電能路由器進一步包含：一第二控制模組，用以控制第二次電能路由器；一直流電接收埠，係耦接於第二控制模組，並用以接收至少一直流發電系統所供應之直流電；及一直流電輸出埠，係耦接於第二控制模組，並用以耦接至少一負載端以提供直流電至負載端。此外，網路介面埠係電性耦接於第一次電能路由器及第二次電能路由器，且網路介面埠與直流微電網路耦接，用以接收直流微電網路中電能，或藉由直流微電網路輸出電能至其他電能路由器。

於本發明之一些實施例中，所述之第一控制模組進一步包含：一第一處理單元、一第一直流整流器、一交流轉直流轉換器及一電池狀態監控單元。其中，第一直流整流器係耦接於第一處理單元，且交流轉直流轉換器係耦接於交流電接收埠、第一處理單元與第一直流整流器，由第一處理單元接收指令，將由交流電接收埠所接收之交流電轉換為直流電後再輸出至第一直流整流器中。再者，電池狀態監控單元，係耦接於電池充放電埠、第一處理單元與第一直流整流器，透過電池充放電部監控電池系統之狀態，並將所監控之結果傳送至第一處理單元，第一處理單元輸出充電或放電之指令至電池狀態監控單元及第一直流整流器。

於本發明之另一些實施例中，所述之第二控制模組進一步包含：一第二處理單元、一第二直流整流器及一網路供電監控單元。其中，第二直流整流器係耦接於第二處理單元，且網路供電監控單元係耦接於第二直流整流器與網路介面埠，並透過第二直流整流器與第二處理單元電性耦接，由網路介面埠接收直流微電網中其他電能路由器之資訊後並傳送至第二處理單元，由第二處理單元決定是否由直流微電網路中擷取電力至第二直流整流器中、或是由直流整流器輸出所接收之電力至直流微電網路中。

再者，本發明提供再一種網路化直流供電系統，係包含：一電網電能路由器及複數個直流供電系統。所述之一電網電能路由器，係包含：一處理模組，用以控制電網電能路由器；一直流整流器模組，係耦接於處理模組；及複數個連接埠，分別耦接於直流整流器模組，並透過直流整流器模組與處理模組電性連結。此外，複數個直流供電系統係分別電性連結於所對應之複數個連結埠，其中每一直流供電系統包含一直流微電網路及複數個電能路由器連結於直流微電網路，所述之直流供電系統透過電網電能路由器進行對所述之複數個直流供電系統進行電力之分配與指派，如此，則可有效地擴大供電範圍。

於本發明之一些實施例中，上述之網路介面埠之管理協定係包含RS232、RS485或區域網路(Local Area Network,LAN)。此外，於本發明之另一些實施例中，所述之直流供電系統所提供之直流電壓包含一百二十伏特(120V)、二百四十伏特(240V)、三百六十伏特(360V)，且最大可達四百伏特(400V)。

綜上所述，上述網路化直流供電系統則可去除繁複之直流電與交流電間的轉換過程，而且，由於如太陽能發電、風力發電等再生能源系統所產生之電能多為直流電之故，因而可有效地降低於直流電與交流電間轉換時所造成之能量損失。

再者，透過電能路由器及電網電能路由器之監控及指派電力，可將多餘的電力先儲存至電池系統中，之後，亦可將電力傳送至直流微電網路中，本身之電力需求不足使用之電能路由器則可由直流微電網路中擷取電力以至其負載端中。更佳的是，針對重要之負載端(例如醫院等)所需求之電力，進行優先指派之動作，以防止重要之負載端發生斷電之現象。

此外，透過太陽能發電、風力發電等再生能源系統來進行發電，係為符合現今環保綠化之概念，且由於可以現有之網路架構及現有之配電盤設備進行改裝即可達成之故，更可有效地降低供電成本。

下方之詳細說明係包含本發明之實施例等實施方式之範例並搭配圖式來進行說明，這些圖式應理解為範例之說明，而非用以限制本發明。同樣地，使用於此之圖式元件符號於一或多個「實施例」係用以理解包含於本發明中至少一實施方式所描述之特定架構、結構或特徵。因此，如「於一實施例中」或「於另一實施例中」等用語在此係用以描述本發明之各種不同實施例及實施方式，而非必須參照於同一實施例，不過，這些實施例亦不應視為彼此相互排斥。

之後所詳細描述之實施例及細節係包含圖式之說明，其可被描述於下方之一些實施例中或全部實施例中，係如同在此所呈現發明概念之其他潛在之實施例或實施方式。本發明之實施例的概述係提供如下之詳細說明，並請參照圖式來說明。

請參閱第1圖，係顯示本發明之一實施例之網路化直流供電系統之示意圖。網路化直流供電系統100係包含一直流微電網路(Micro DC Grid) 101及複數個電能路由器(Energy Router) 110，所述複數個電能路由器110分別電性連結於直流微電網路101。

請接著參閱第2A圖及第2B圖所顯示之電能路由器之電路方塊示意圖，並請搭配參閱第1圖所示之網路化直流供電系統以進行說明。每一電能路由器110係包含一控制模組111、一直流電接收埠112、一交流電接收埠113、一電池充放電埠114、一直流電輸出埠115及一網路介面埠116，其中，直流電接收埠112、交流電接收埠113、電池充放電埠114、直流電輸出埠115及網路介面埠116皆分別電性連結控制模組111。

再者，直流電接收埠112係耦接於至少一直流發電系統120，並用以從直流發電系統120接收電力。其中，直流發電系統120係可包含如太陽能發電系統、風力發電系統等再生能源系統，但不以此為限。需說明的是，雖然於第2A圖中雖僅繪製一埠來表示，對本領域中具有通常知識者而言，應可輕易得知對應於所連結之直流發電系統之數量係可於電能路由器110中增加相等或更多數量之埠以連結更多直流發電系統120獲得電能，而不應有所限制。

交流電接收埠113係耦接於一交流供電系統130，並用以從交流供電系統130接收電力。於一實施例中，交流供電系統130係為電力公司所提供之交流電網路，但並不以此為限。任何提供交流電之電源皆應被涵蓋於此，而不應僅以本說明書所述之實施例為限。

電池充放電埠114係耦接於一電池系統140，且直流電輸出埠115係耦接於至少一負載端150。於本發明之一些實施例中，此電池系統140係為用以儲存電力，並提供一百二十伏特(Volt)之電力，而且負載端150之總負載量可為三千瓦特(kW)，但不應以此為限。

於本發明之一些實施例中，電池系統140係可包含鉛蓄電池(Lead acid battery)、玻璃纖維電池(AGM battery)、膠體(態)電池(Gel battery)或是磷酸鋰鐵電池(Li-Iron battery)等，但並不以此為限。

再者，負載端150並不限制僅能對一負載裝置提供電力，而為可對複數個負載裝置提供電力，以一實施例來說明，當負載端150總負載量為三千瓦特時，則僅需全部的負載裝置之總和負載量低於三千瓦特即可，因此，第2A圖繪製一個負載端150係用以說明而非用以限制，對本領域中具有通常知識者而言，可輕易得知負載端150所連結之負載裝置之數量係由實際實施中之總負載量來決定。

控制模組111係用以控制電能路由器110之運作，控制模組111之電路結構請參閱第2B圖。控制模組111包含一處理單元1111、一直流整流器(DC-DC converter)1112、一交流轉直流轉換器(AC-DC converter)1113、一電池狀態監控單元1114及一網路供電監控單元1116。

其中，處理單元1111係與直流整流器1112、交流轉直流轉換器1113與電池狀態監控單元1114電性連結。直流整流器1112亦與交流轉直流轉換器1113、電池狀態監控單元1114及網路供電監控單元1116電性耦接，網路供電監控單元1116更透過直流整流器1112與處理單元1111電性耦接。再者，直流整流器1112亦與直流電接收埠112及直流電輸出埠115電性連結，以達由直流發電系統120獲得電力以及傳送電力至負載端115之運作。

於本發明之一些實施例中，所述之直流轉換器1113係可為雙向直流轉換器(bidirectional DC-DC converter)，但不以此為限。

再者，交流轉直流轉換器1113亦與交流電接收埠113耦接，則可由處理單元1111接收指令，將由交流電接收埠113所接收之交流電轉換為直流電後，再輸出至直流整流器1112中，由直流整流器1112來對所接收之直流電依據處理裝置1111之指令進行整合。於本發明之一些實施例中，交流轉直流轉換器1113更可包含一開關(圖未示)，並利用此開關之開啟或關閉來決定是否接收由交流供電系統中傳送之電力，如此，於電力公司提高電力費用時期，則可藉由開關裝置切斷由交流電接收埠113從交流供電系統130所提供之電力，而達到不使用由電力公司所提供之市電之功能。

電池狀態監控單元1114亦與電池充放電埠114耦接，並透過電池充放電埠114監控電池系統140之狀態，並將所監控之結果傳送至處理單元1111。在此所述之電池系統140之狀態，包含此電池系統140目前係為充滿電力或是電力已耗盡等狀態。因此，處理單元1111會依據所接收之電池系統140之狀態資訊來決定是要對直流整流器1112傳送指令要求直流整流器1112提供電力透過電池狀態監控單元1114及電池充放電埠114以對電池系統140進行充電，或是傳送指令至電池狀態監控單元1114要求電池狀態監控單元1114透過電池充放電埠114從電池系統140擷取電力後，再將此電力傳回至直流整流器1112中，進行放電。

網路供電監控單元1116係與網路介面埠116耦接，以透過網路介面埠116接收從直流微電網路101傳送之資訊及電力，其中資訊包含有其他電能路由器之狀態等，並且透過網路介面埠116係可將電力及資訊傳送至直流微電網路101中。於一些實施例中，處理裝置1111依據直流整流器1112所接收之電力狀態、所提供負載端150之電力需求狀態以及電池系統140之狀態決定電力分配，若需求之電力不足，則會傳送指令透過直流轉換器1112至網路供電監控單元1116以通過網路介面埠116由直流微電網路101擷取電力；反之，若有多出之電力，則通過網路介面埠116將電力傳送至直流微電網路101中。於此實施例中，電力分配的機制係可藉由電壓之高低差來達成，即由高電壓埠傳送電力至低電壓埠，但並不以此為限。

於另一些實施例中，處理裝置1111亦可透過網路監控單元1116與網路介面埠116與直流微電路101中其他電能路由器110進行通訊，若於其他電能路由器110中存在重要之負載端150時，則具有優先提供電力至此重要之負載端150中維持其運作。

需說明的是，在此所述之電能路由器110更可包含如記憶單元等架構用以儲存運作相關資料，例如控制介面操作軟體等，並且，亦可外接如顯示裝置、輸入裝置等以提供使用者操作，然，此等架構對本領域中具有通常知識者而言，皆可輕易透過本發明之說明進行實行，因此，在此將不再贅述。

因此，本發明所揭露之網路化直流供電系統可有效地對電網路中之電力進行分配，並具有依據負載端之重要性達到優先指派電力之能力。而且，以直流微電網之運作，則無需進行多次交流電與直流電之轉換，更可有效的減少於轉換過程間之能量損耗，以符合綠化節能之效果。再者，透過網路介面進行電力之管理，除了可傳送電力之外，亦可同步傳送各個電能路由器之資訊於直流微電網路中，以使得電力之管理更加有效率。

接著，請參閱第3圖，係顯示本發明之另一實施例之網路化直流供電系統之示意圖。與第1圖所示之實施例相似，網路化直流供電系統200係包含一直流微電網路201及複數個電能路由器210，所述複數個電能路由器210分別電性連結於直流微電網路201。

第4A圖至第4C圖所顯示之電能路由器之電路方塊示意圖，並請搭配第3圖所示之網路化直流供電系統以進行說明。每一電能路由器210係包含一第一次電能路由器211、一第二電能路由器212及一網路介面埠213。電能路由器210與第1圖中之電能路由器110最大的差異處在於藉由兩個次電能路由器211,212以串聯方式進行連結，且兩個次電能路由器211,212各自控制及處理不同之功能。網路介面埠213則再與第一次電能路由器211與第二次電能路由器212電性耦接，電能路由器210則藉由此網路介面埠213與直流微電網路201耦接以傳送及接收電力與資訊。

第一次電能路由器211係包含一第一控制模組2111、一交流電接收埠2113及一電池充放電埠2115，而且第一控制模組2111係透過交流電接收埠2113與一交流供應系統230耦接，並且透過電池充放電埠2115與一電池系統240耦接。

於一實施例中，交流供電系統230係為電力公司所提供之交流電網路，但並不以此為限。同樣地，任何提供交流電之電源皆應被涵蓋於此，而不應僅以本說明書所述之實施例為限。

於本發明之一些實施例中，此電池系統240同樣係用以儲存電力，並提供二百四十伏特之電力，但不應以此為限。此外，於本發明之另一些實施例中，電池系統240係可包含鉛蓄電池、玻璃纖維電池、膠體(態)電池或是磷酸鋰鐵電池等，但並不以此為限。

第一控制模組2111係包含一第一處理單元2112、一第一直流整流器2114、一交流轉直流轉換器2116、一電池狀態監控單元2117及一第一連接埠2118。其中，第一處理單元2112係與第一直流整流器2114及電池狀態監控單元2117耦接，並且交流轉直流轉換器2116透過第一直流整流器2114與第一處理單元2112電性耦接。在此，所述之第一處理單元2112、第一直流整流器2114、交流轉直流轉換器2116及電池狀態監控單元2117之運作皆與前述之實施例相似，因而不再贅述。

第二次電能路由器212係包含一第二控制模組2121、一直流電接收埠2123及一直流電輸出埠2125，而且第二控制模組2111係透過直流電接收埠2123與一直流發電系統220耦接，並且透過直流輸出埠2125與一負載端250耦接。

同樣地，直流發電系統220亦可包含如太陽能發電系統、風力發電系統等再生能源系統，但不以此為限。

於本發明之一些實施例中，此負載端250之總負載量可為六千瓦特(kW)，但不應以此為限。再者，負載端250並不限制僅能對一負載裝置提供電力，而為可對複數個負載裝置提供電力，因此，第4A圖繪製一個負載端250係用以說明而非用以限制，對本領域中具有通常知識者而言，可輕易得知負載端250所連結之負載裝置之數量係由實際實施中之總負載量來決定。

第二控制模組2121係包含一第二處理單元2122、一第二直流整流器2124、一網路供電監控單元2126及一第二連接埠2128，第一次電能路由器211與第二次電能路由器212則由第一連接埠2118與第二連接埠2128以串聯方式進行耦接。其中，第二處理單元2122係與第二直流整流器2124耦接，並且網路供電監控單元2126透過第二直流整流器2124與第二處理單元2112電性耦接。在此，所述之第二處理單元2122、第二直流整流器2124及網路供電監控單元2126之運作皆與前述之實施例相似，因而不再贅述。

於此實施例中，則可利用兩個次電能路由器211,212中各自設置處理單元2112,2122及直流整流器2114,2124以區分工作內容，再將之以串聯方式聯結來達到本發明之網路化直流供電系統。因此，相較於第1圖及第2A~2B圖所示之實施例，處理單元2112,2122及直流整流器2114,2124則可使用較便宜之產品，以節省成本。

另外，透過兩個次電能路由器211,212串聯而成之電能路由器210係可有效地的提高所能運作之電壓值，以使得於電力分配上更加有效率。

然而，第1圖與第3圖所示之網路化直流供電系統100,200，由於藉由各自電能路由器110,210於直流微電網101,201中其他電能路由器之狀態進行判斷以決定電力分配，因此，會造成此網路化直流供電系統100,200實際運作的範圍有所限制。

請接著參閱第5圖，係顯示本發明之再一實施例之網路化直流供電系統之示意圖。於本實施例中，網路化直流供電系統1000藉由一電網電能路由器1001作為中央控制端，並於此電網電能路由器1001連結複數個直流供電系統100,200,300,400,500,600，最多可聯結一百個直流供電系統，以進行大範圍之電力分配及管理。

第6圖係顯示本發明之再一實施例之電網電能路由器之電路方塊圖，網路電能路由器1001係包含一處理模組1011、一直流整流器模組1012及複數個連接埠1018，其中連結埠1018之數量可依據所需連結之直流供電系統數量來進行設置，最多可設置一百個連結埠1018。

處理模組1011係可包含一個、二個或多個處理器之組合，用以對電力進行管理與分配，直流整流器模組1012同樣可包含一個、二個或多個直流整流器之組合來進行對此網路化直流供電系統1000中所有直流供電系統100,200,300,400,500,600中之直流電進行整流之動作。

在此，所使用之直流供電系統100,200,300,400,500,600係可全部使用第1圖所示之直流供電系統、或者可全部使用第3圖所示之直流供電系統、又或者可部分使用第1圖所示之直流供電系統且部分使用第3圖所示之直流供電系統，而不應有所限制。

於本發明之一些實施例中，網路化直流供電系統係可透過乙太網路供電網路(Power over Ethernet,PoE)來達成。乙太網路供電網路技術採用IEEE 802.3af/802.3at標準中的所有規範，其設計既不會降低網路數據的通信性能，也不會減少網路的傳輸距離，當確認了設備相容時會被自動開啟供電，在不相容時並不會開啟電源傳送。這一特性可以讓使用者隨時地將傳統的設備和與PoE相容的設備結合在一起。

再者，於本發明之一實施例中，網路化直流供電系統1000處理之總負載量可達一百萬瓦特(1MW)，同時所運作之電壓值為二百四十伏特(240V)。於本發明之另一實施例中，網路化直流供電系統1000處理之總負載量可大於一百萬瓦特(1MW)，此時，其中各個直流供電系統係以二百四十伏特(240V)運作，而電網電能路由器1001可運作四百伏特(400V)之電量。

此外，於本發明之再一些實施例中，由於直流電係可以疊加，因此，所述之直流供電系統所提供之直流電壓包含一百二十伏特(120V)、二百四十伏特(240V)、三百六十伏特(360V)，且最大可達四百伏特(400V)。

於本發明之一最佳實施例中，網路化直流供電系統1000處理之總負載量係為一百萬瓦特(1MW)，並連結十個直流供電系統至電網電能路由器1001，每一直流供電系統更包含四十個電能路由器，且每一電能路由器更可負載二千五百瓦特(2.5kW)、平均十個負載端。因此，於此實施例中，係可包含四千個負載端或是十萬個虛擬機械裝置。

綜上所述，上述網路化直流供電系統可去除繁複之直流電與交流電間的轉換過程，而且，由於如太陽能發電、風力發電等再生能源系統所產生之電能多為直流電之故，因而可有效地降低於直流電與交流電間轉換時所造成之能量損失。

此外，透過太陽能發電、風力發電等再生能源系統來進行發電，係為符合現今環保綠化之概念，且由於可以現有之網路架構以及設置於現有之配電盤中即可達成之故，更可有效地降低供電成本。

除描述於此之外，可藉由敘述於本發明中之實施例及實施方式所達成之不同改良方式，皆應涵蓋於本發明之範疇中。因此，揭露於此之圖式及範例皆用以說明而非用以限制本發明，本發明之保護範疇僅應以列於其後之申請專利範圍為主。

100,200,300,400,500,600,1000．．．網路化直流供電系統

101．．．直流微電網路

110．．．電能路由器

111．．．控制模組

1111．．．處理單元

1112．．．直流整流器

1113．．．交流轉直流轉換器

1114．．．電池狀態監控單元

1116．．．網路供電監控單元

112．．．直流電接收埠

113．．．交流電接收埠

114．．．電池充放電埠

115．．．直流電輸出埠

116．．．網路介面埠

120．．．直流發電系統

130．．．交流供電系統

140．．．電池系統

150．．．負載端

201．．．直流微電網路

210．．．電能路由器

211．．．第一次電能路由器

212．．．第二次電能路由器

213．．．網路介面埠

2111．．．第一控制模組

2112．．．第一處理單元

2113．．．交流電接收埠

2114．．．第一直流整流器

2115．．．電池充放電埠

2116．．．交流轉直流轉換器

2117．．．電池狀態監控單元

2118．．．第一連接埠

2121．．．第二控制模組

2122．．．第二處理單元

2123．．．直流電接收埠

2124．．．第二直流整流器

2125．．．直流電輸出埠

2126．．．網路供電監控單元

2128．．．第二連接埠

220．．．直流發電系統

230．．．交流供電系統

240．．．電池系統

250．．．負載端

1011．．．處理模組

1012．．．直流整流器模組

1018．．．連接埠

第1圖係為本發明之一實施例之網路化直流供電系統之示意圖。

第2A~2B圖係為本發明之一實施例之電能路由器之電路方塊示意圖。

第3圖係為本發明之另一實施例之網路化直流供電系統之示意圖。

第4A~4C圖係為本發明之另一實施例之電路由器之電路方塊示意圖。

第5圖係為本發明之再一實施例之網路化直流供電系統之示意圖。

第6圖係為本發明之再一實施例之電網電能路由器之電路方塊示意圖。

100．．．網路化直流供電系統

101．．．直流微電網路

110．．．電能路由器

Claims

一種網路化直流供電系統，係包含：一直流微電網路；及複數電能路由器，係分別連結於該直流微電網路，每一該複數電能路由器係包含：一控制模組，用以控制該電能路由器；一直流電接收埠，係耦接於該控制模組，並用以接收至少一直流發電系統所供應之直流電；一交流電接收埠，係耦接於該控制模組，並用以接收一交流供電系統所供應之交流電；一電池充放電埠，係耦接於該控制模組，並用以耦接一電池系統以對該電池系統進行充放電動作；一直流電輸出埠，係耦接於該控制模組，並用以耦接至少一負載端以提供直流電予該負載端；及一網路介面埠，係耦接於該控制模組，並透過該網路介面埠與該直流微電網路耦接，用以接收該直流微電網路中電能或藉由該直流微電網路輸出電能至其他電能路由器。
如請求項第1項所述之網路化直流供電系統，其中該控制模組包含：一處理單元；一直流整流器，係耦接於該處理單元；一交流轉直流轉換器，係耦接於該交流電接收埠、該處理單元與該直流整流器，由該處理單元接收指令，將由該交流電接收埠所接收之交流電轉換為直流電後再輸出至該直流整流器中；一電池狀態監控單元，係耦接於該電池充放電埠、該處理單元與該直流整流器，透過該電池充放電埠監控該電池系統之狀態，並將所監控之結果傳送至該處理單元，該處理單元輸出充電或放電之指令至該電池狀態監控單元及該直流整流器；及一網路供電監控單元，係耦接於該直流整流器與該網路介面埠，並透過該直流整流器與該處理單元電性耦接，由該網路介面埠接收該直流微電網路中其他電能路由器之資訊後並傳至該處理單元，由該處理單元決定是否由該直流微電網路中擷取電力至該直流整流器中或是由該直流整流器輸出電力至該直流微電網路中。
如請求項第1項所述之網路化直流供電系統，其中該網路介面埠之管理協定係包含RS232、RS485或區域網路(Local Area Network,LAN)。
一種網路化直流供電系統，係包含：一直流微電網路；及複數電能路由器，係分別連結於該直流微電網路，每一該複數電能路由器係包含：一第一次電能路由器，係包含：一第一控制模組，用以控制該第一次電能路由器；一交流電接收埠，係耦接於該第一控制模組，並用以接收一交流供電系統所供應之交流電；及一電池充放電埠，係耦接於該第一控制模組，並用以耦接一電池系統以對該電池系統進行充放電動作；一第二次電能路由器，係與該第一次電能路由器以串聯方式連結，該第二次電能路由器包含：一第二控制模組，用以控制該第二次電能路由器；一直流電接收埠，係耦接於該第二控制模組，並用以接收至少一直流發電系統所供應之直流電；及一直流電輸出埠，係耦接於該第二控制模組，並用以耦接至少一負載端以提供直流電予該負載端；以及一網路介面埠，係電性耦接於該第一次電能路由器及該第二次電能路由器，且該網路介面埠與該直流微電網路耦接，用以接收該直流微電網路中電能或藉由該直流微電網路輸出電能至其他電能路由器。
如請求項第4項所述之網路化直流供電系統，該第一控制模組係包含：一第一處理單元；一第一直流整流器，係耦接於該第一處理單元；一交流轉直流轉換器，係耦接於該交流電接收埠、該第一處理單元與該第一直流整流器，由該第一處理單元接收指令，將由該交流電接收埠所接收之交流電轉換為直流電後再輸出至該第一直流整流器中；及一電池狀態監控單元，係耦接於該電池充放電埠、該第一處理單元與該第一直流整流器，透過該電池充放電埠監控該電池系統之狀態，並將所監控之結果傳送至該第一處理單元，該第一處理單元輸出充電或放電之指令至該電池狀態監控單元及該第一直流整流器。
如請求項第4項所述之網路化直流供電系統，該第二控制模組係包含：一第二處理單元；一第二直流整流器，係耦接於該第二處理單元；及一網路供電監控單元，係耦接於該第二直流整流器與該網路介面埠，並透過該第二直流整流器與該第二處理單元電性耦接，由該網路介面埠接收該直流微電網路中其他電能路由器之資訊後並傳至該第二處理單元，由該第二處理單元決定是否由該直流微電網路中擷取電力至該第二直流整流器中或是由該直流整流器輸出所接收之電力至該直流微電網路中。
如請求項第4項所述之網路化直流供電系統，其中該網路介面埠之管理協定係包含RS232、RS485或區域網路(Local Area Network,LAN)。
一種網路化直流供電系統，係包含：一電網電能路由器，係包含：一處理模組，用以控制該電網電能路由器；一直流整流器模組，係耦接於該處理模組；及複數個連接埠，分別耦接於該直流整流器模組，並透過該直流整流器模組與該處理模組電性連結；以及複數個直流供電系統，分別電性連結於該複數個連結埠，其中每一該直流供電系統係包含一直流微電網路及複數個電能路由器連結於該直流微電網路，該直流供電系統透過該電網電能路由器進行對該複數個直流供電系統進行電力之分配與指派。
如請求項第8項所述之網路化直流供電系統，其中部分或全部之該電能路由器係包含：一控制模組，用以控制該電能路由器；一直流電接收埠，係耦接於該控制模組，並用以接收至少一直流發電系統所供應之直流電；一交流電接收埠，係耦接於該控制模組，並用以接收一交流供電系統所供應之交流電；一電池充放電埠，係耦接於該控制模組，並用以耦接一電池系統以對該電池系統進行充放電動作；一直流電輸出埠，係耦接於該控制模組，並用以耦接至少一負載端以提供直流電予該負載端；及一網路介面埠，係耦接於該控制模組，並透過該網路介面埠與該直流微電網路耦接，用以接收該直流微電網路中電能或輸出電能至該直流微電網路中。
如請求項第8項所述之網路化直流供電系統，其中部分或全部之該電能路由器係包含：一第一次電能路由器，係包含：一第一控制模組，用以控制該第一次電能路由器；一交流電接收埠，係耦接於該第一控制模組，並用以接收一交流供電系統所供應之交流電；及一電池充放電埠，係耦接於該第一控制模組，並用以耦接一電池系統以對該電池系統進行充放電動作；一第二次電能路由器，係與該第一次電能路由器以串聯方式連結，該第二次電能路由器包含：一第二控制模組，用以控制該第二次電能路由器；一直流電接收埠，係耦接於該第二控制模組，並用以接收至少一直流發電系統所供應之直流電；及一直流電輸出埠，係耦接於該控制模組，並用以耦接至少一負載端以提供直流電予該負載端；以及一網路介面埠，係電性耦接於該第一次電能路由器及該第二次電能路由器，且該網路介面埠與該直流微電網路耦接，用以接收該直流微電網路中電能或輸出電能至該直流微電網路中。
如請求項第8項所述之網路化直流供電系統，其中該直流供電系統所提供之直流電壓係包含一百二十伏特(120V)、二百四十伏特(240V)、三百六十伏特(360V)、或四百伏特(400V)。