TW201411538A - 供電設備之備轉電力管控方法與管控系統 - Google Patents

供電設備之備轉電力管控方法與管控系統 Download PDF

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Abstract

本發明係提供一種供電設備之備轉電力管控方法，根據供電設備之當前時段的設備總發電量與該當前時段的尖峰負載電量，而求得當前時段的備轉電量，其後比較備轉電量和備轉預設電量，在備轉電量大於備轉預設電量時，依據備轉電量而自供電設備擷取使用電力，使這些一般情況下不被使用的電力用於生產氫氣和氧氣，產生經濟價值，達成更有效的電力使用，降低資源的浪費。

Description

供電設備之備轉電力管控方法與管控系統
本發明係關於一種電力管控的方法，特別是關於一種供電設備之備轉電力管控方法與管控系統。
自西元1879年剛發明電燈有電而進展到現代，電力已變成生活不可或缺的要素，電力供應的可靠益形重要，受到電業界、學術界、電業主管機構以及廣大用戶的重視。
為了避免電力不足造成的供電設備跳機與大規模停電，在供電時，會先預測整體的用電需求量，並提供大於整體用電需求的發電量，使電力供應更為可靠，而整體需求的發電量和用電需求量的差，便稱為備轉電量。
為了產生大於整體用電需求的發電量，供電設備通常將視情況啟動冷機中的機組進行熱機，或是將已完成熱機的機組加入供電網之中，應付用電需求。若實際的用電小於預期的用電需求量，則這些額外產生之電力將無法被有效利用而浪費。
鑒於以上所述，備轉電量越高則供電之可靠度更佳，但電力之供給為隨發隨送性質，額外發出的備轉電力並無法儲存再利用，容易造成資源浪費。
緣此，本發明之一目的是提供一種備轉電力管控方法與管控系統，以有效率使用備轉電力，進而降低資源浪費的問題。
本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段為一種供電設備之備轉電力管控方法，包含下列步驟：(a)取得供電設備之一當前時段的尖峰負載電量；(b)根據供電設備之一當前時段的設備總發電量與當前時段的尖峰負載電量而求得一當前時段的備轉電量；(c)比較當前時段的備轉電量和一當前時段的備轉預設電量；(d)在當前時段的備轉電量大於當前時段的備轉預設電量時，依據備轉電量而自供電設備擷取一使用電力；(e)將使用電力供給於一電解裝置，由電解裝置電解水而產生氫氣和氧氣。
在本發明的一實施例中，步驟(d)中更包括依據當前時段的電價而調整擷取的使用電力的大小。
在本發明的一實施例中，在使用電力為交流電之情況下，步驟(d)及步驟(e)之間更包括將使用電力整流為直流電的步驟。
在本發明的一實施例中，其中在備轉電量小於或等於備轉預設電量之情況下，步驟(c)之後更包括切斷供電設備與電解設備的電連接之步驟。
在本發明的一實施例中，步驟(e)之後更包括儲存電解裝置所產生的氧氣與氫氣之步驟。
本發明為解決習知技術之問題所採用之另一技術手段為一種供電設備之備轉電力管控系統，係連接在一供電設備與一電解裝置之間，包括：一資訊取得裝置，用於取得供電設備之一當前時段的尖峰負載電量；一運算裝置，連接資訊取得裝置，根據供電設備之一設備總發電量與來自資訊取得裝置之尖峰負載電量，而得到供電設備在當前時段的一備轉電量；一判斷裝置，連接運 算裝置，判斷備轉電量與一預設之備轉預設電量之大小；一擷取裝置，連接判斷裝置，在備轉電量大於備轉預設電量時，根據備轉電量而自供電設備擷取一使用電力；以及一供給裝置，連接在擷取裝置與電解裝置之間，將使用電力供給於電解裝置，由電解裝置電解水而產生氫氣和氧氣。
在本發明的一實施例中，其中判斷裝置更包括一調整裝置，與擷取裝置連接，依據當前時段的電價而調整擷取的使用電力的大小。
在本發明的一實施例中，更包括一整流裝置，連接在擷取裝置與供給裝置之間，將使用電力整流為直流電。
在本發明的一實施例中，更包括一開關裝置，連接在供給裝置與電解裝置之間且連接判斷裝置，依據判斷裝置之判斷結果而切斷或導通供給裝置與電解裝置的電連接。
在本發明的一實施例中，更包括一儲氧裝置和一儲氫裝置，與電解裝置連接，儲放電解裝置產生之氫氣與氧氣。
經由本發明所採用之技術手段，針對供電設備額外發出的備轉電力進行擷取，供給於電解設備，使這些一般情況下不被使用的電力用於生產氫氣和氧氣，產生經濟價值，達成更有效的電力使用，降低資源的浪費。
此外，電解之後的氫氣與氧氣儲存後，不僅能用於製造燃料電池，並且可經由販售之管道提供給加氣站。或者，在用電高峰期，利用儲存的氫氣燃燒驅動渦輪發動機發電，進而達到電力再生的效果。
再者，根據當前時段的電價而調整該擷取的使用電力的大小，使得電解裝置更有效率的使用備轉電力。
本創作所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。
請參閱第1圖及第2圖，第1圖係顯示依據本發明之一實施例之供電設備之備轉電力管控系統之示意圖。第2圖係顯示依據本發明之一實施例之供電設備備轉電力管控系統之方塊圖。
依據本發明的一實施例的一供電設備之備轉電力管控系統1連接在一供電設備2與一電解裝置3之間，其包括一資訊取得裝置10、一運算裝置11、一判斷裝置12、一擷取裝置13、一調整裝置14、一整流裝置15、一供給裝置16、一開關裝置17、一儲氫裝置18和一儲氧裝置19。其中，運算裝置11連接資訊取得裝置10，判斷裝置12連接運算裝置11，擷取裝置13連接判斷裝置12與供電設備2，供給裝置16連接於擷取裝置13與電解設備2之間，整流裝置15則連接在擷取裝置13與供給裝置16之間，開關裝置17連接在供給裝置16與電解設備2之間，儲氫設備18與儲氧設備19與電解設備2連接。在本實施例中，供電設備2為發電廠。
資訊取得裝置10用於取得供電設備2之一當前時段的尖峰負載電量E1。其中，尖峰負載電量E1是供電設備2在特定時間內輸出的最高電量，其可根據經濟因素、氣候情況、人口成長增減等變數預測而決定。舉例而言，資訊取得裝置10可自一歷史資料庫(圖未示)中取得過去同時段的尖峰負載電量作為當前時段的尖峰負載電量E1，當然，也可由操作人員根據監控供電設 備2之供電網的負載情況而人工輸入尖峰負載電量E1至資訊取得裝置10。
運算裝置11與資訊取得裝置10連接，接收由資訊取得裝置10取得的當前時段的尖峰負載電量E1，並將尖峰負載電量E1與供電設備2之一當前時刻的設備總發電量E2運算，而求得一當前時段的備轉電量E3。大致而言，設備總發電量E2減去尖峰負載電量E1所得的差值便為備轉電量E3，當然，運算裝置11也可以依據尖峰負載電量E1查表運算而得備轉電量E3。
判斷裝置12與運算裝置11相連。判斷裝置12比較經由運算裝置11所求出的當前時段的備轉電量E3和一當前時段的備轉預設電量E4的大小，並依據比較後之結果以控制訊號對擷取裝置13及開關裝置17進行控制。其中，備轉預設電量E4是作為備轉電量E3是否足以拿來使用的一標準，為評估發電能力的一設定參考值，其值可根據用電之歷史資料，或者是供電設備2的發電能力而決定，也可根據電解設備2所需要的電力或其它方式而決定。
擷取裝置13連接供電設備2。舉例而言，擷取裝置13可為一配電盤(Electricity Distribution Board)。在判斷裝置12判斷出備轉電量E3大於備轉預設電量E4的情況下，則擷取裝置13依據判斷裝置12之判斷結果供電設備2擷取一使用電力V1，再將此使用電力V1經由供給裝置16傳送至電解裝置3。
擷取裝置13所擷取的使用電力V1的大小除了依據判斷裝置12之判斷結果外，也可進一步根據其它資訊(例如，電價)而調整。在本實施例中，擷取裝置13連接有調整裝置14，以調整擷取裝置13擷取的使用電 力V1的大小。例如，調整裝置14可包括一接收單元與一處理單元。接收單元接收當前時段的電價並傳送至處理單元，處理單元則根據電價的高低而送出控制訊號至擷取裝置13，以切換擷取裝置13中的不同負載於電路，從而調整擷取裝置13擷取的使用電力V1的大小。在實際應用上，例如在電價較低(例，夜間離峰時段)時，則調整裝置14調節使擷取裝置13擷取較大的使用電力V1，反之則使擷取裝置13擷取較少的使用電力V1。
整流裝置15連接於擷取裝置13與供給裝置16之間。在本實施例中，整流裝置15為一整流器(Rectifier)。當使用電力V1為交流電時，則經過整流器整流為直流電後傳送至供給裝置16；若使用電力V1為直流電，則使用電力V1可不經整流而直接傳至供給裝置16。
在本實施例中，供給裝置16為一變壓器(Transformer)，用於將使用電力V1調壓後供給於電解裝置3。開關裝置17連接在供給裝置16與電解裝置3之間，其依據判斷裝置12的判斷結果，而切斷或導通供給裝置16與電解裝置3之間的電連接。具體而言，在備轉電量E3小於或等於備轉預設電量E4，則開關裝置17切換為斷路，切斷供給裝置16與電解裝置3之間的電連接；在備轉電量E3大於備轉預設電量E4時，開關裝置17切換為通路，導通供給裝置16與電解裝置3之間的電連接，如此可避免在備轉電力不足時進行擷取使用電力V1。
儲氫裝置18與儲氧裝置19連接於電解裝置3。電解裝置3接收使用電力V1而電解水，從而產生氫氣和氧氣。電解裝置3電解水之後而得到的氫氣和氧氣由儲 氫裝置18與儲氧裝置19分別予以儲存。
請配合參閱第3圖，其係顯示依據本發明之一實施例之供電設備之備轉電力管控方法之流程圖。本發明之實施例之供電設備之備轉電力管控方法包括下列步驟：首先，取得供電設備2之當前時段的尖峰負載電量E1(步驟S110)。尖峰負載量E1之取得方式已在前段說明，在此不再贅述。
接著，根據供電設備2之當前時段的設備總發電量E2與當前時段的尖峰負載電量E1而求得當前時段的備轉電量E3(步驟S120)。在本實施例中，設備總發電量E2係根據機組發出的電量減去廠內用電量而得，也就是發電量的淨值。若可發出的電量因機組進行維修或故障而降低，則備轉電量E3之值也隨之降低。備轉電量E3為供電設備2的供電可靠度指標之一，越大代表供電設備2的供電可靠度越好。
在求出當前時刻的備轉電量E3後，將當前時段的備轉電量E3和當前時段的備轉預設電量E4比較(步驟S130)。其中，備轉預設電量E4的值可根據歷史資料庫中過去同時刻的備轉電量乘上介於0到1之間的值而獲得。藉由比較備轉電量E3與備轉預設電量E4，能夠確保在備轉電力為充足量時才進行擷取。
在備轉電量E3小於或等於備轉預設電量E4時，則切斷供電設備2與電解設備3的電連接(步驟S135)。此步驟是為了避免在備轉電量E3不足的情況下擷取使用電力V1，從而影響正常供電。
在當前時段的備轉電量E3大於當前時段的備轉預設電量E4時，自供電設備2擷取使用電力V1(步驟S140)。其中在擷取時，可以依據當前時段的電價而調 整擷取的使用電力V1的大小，提高擷取使用電力V1的效益。
由於供電設備2的不同，其發出的電力有可能為交流電或直流電。為了確保供給電解設備3的電力為電解所須使用的直流電，在擷取使用電力V1後，需要判斷使用電力V1是否為直流電(步驟S143)。然後，在使用電力V1為交流電的情況下，將使用電力V1經整流裝置15整流為直流電(步驟S146)。
在使用電力V1為直流電的情況下，則直接將使用電力V1供給於電解裝置3，由電解裝置3電解水而產生氫氣和氧氣(步驟S150)。較佳地，在供給使用電力V1於電解裝置3時，可將使用電力V1調壓至適合電解裝置3使用的電壓，便於電解裝置3使用。
最後，為了能夠有效使用電解水之後的產物，在電解裝置3電解水而產生氫氣和氧氣之後可進行氧氣和氫氣的儲存(步驟S155)。藉由將電解之後的氫氣與氧氣儲存，不僅能用於製造燃料電池，並且可經由販售之管道提供給加氣站。再者，在用電高峰時期，可以燃燒儲存的氫氣或氧氣驅動渦輪發動機發電，進而達到電力再生。
經由上述方式，針對供電設備額外發出的備轉電力進行擷取，供給於電解設備2，使這些一般情況下不被使用的電力用於生產氫氣和氧氣，產生經濟價值，達成更有效率的電力使用，降低資源的浪費。此外，由於備轉電力管控系統1具有儲氫裝置18及儲氧裝置19，能將電解之後的氫氣與氧氣儲存後，用於製造燃料電池或者是經由販售之管道提供給加氣站。或者，在用電高峰期，利用儲存的氫氣或氧氣燃燒驅動渦輪發動機發 電，進而達到電力再生。再者，根據當前時段的電價而調整擷取的使用電力V1的大小，電解裝置3能夠更有效率的使用備轉電力。
由以上之實施例可知，本發明所提供之供電設備之備轉電力管控方法與管控系統確具產業上之利用價值，故本發明業已符合於專利之要件。惟以上之敘述僅為本發明之較佳實施例說明，凡精於此項技藝者當可依據上述之說明而作其它種種之改良，惟這些改變仍屬於本發明之發明精神及以下所界定之專利範圍中。
1‧‧‧備轉電力管控系統
10‧‧‧資訊取得裝置
11‧‧‧運算裝置
12‧‧‧判斷裝置
13‧‧‧擷取裝置
14‧‧‧調整裝置
15‧‧‧整流裝置
16‧‧‧供給裝置
17‧‧‧開關裝置
18‧‧‧儲氫裝置
19‧‧‧儲氧裝置
2‧‧‧供電設備
3‧‧‧電解裝置
第1圖係顯示依據本發明之一實施例之供電設備之備轉電力管控系統之示意圖。
第2圖係顯示依據本發明之一實施例之供電設備之備轉電力管控系統之方塊圖。
第3圖係顯示依據本發明之一實施例之供電設備之備轉電力管控方法之流程圖。
1‧‧‧備轉電力管控系統
10‧‧‧資訊取得裝置
11‧‧‧運算裝置
12‧‧‧判斷裝置
13‧‧‧擷取裝置
14‧‧‧調整裝置
15‧‧‧整流裝置
16‧‧‧供給裝置
17‧‧‧開關裝置
18‧‧‧儲氫裝置
19‧‧‧儲氧裝置
2‧‧‧供電設備
3‧‧‧電解裝置

Claims (10)

  1. 一種供電設備之備轉電力管控方法，包含下列步驟：(a)取得該供電設備之一當前時段的尖峰負載電量；(b)根據該供電設備之一當前時段的設備總發電量與該當前時段的尖峰負載電量而求得一當前時段的備轉電量；(c)比較該當前時段的備轉電量和一當前時段的備轉預設電量；(d)在該當前時段的備轉電量大於該當前時段的備轉預設電量時，依據該備轉電量而自該供電設備擷取一使用電力；(e)將該使用電力供給於一電解裝置，由該電解裝置電解水而產生氫氣和氧氣。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之供電設備之備轉電力管控方法，其中步驟(d)中更包括依據該當前時段的電價而調整該擷取的使用電力的大小。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之供電設備之備轉電力管控方法，其中在該使用電力為交流電之情況下，步驟(d)及步驟(e)之間更包括將該使用電力整流為直流電的步驟。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之供電設備之備轉電力管控方法，其中在該備轉電量小於或等於該備轉預設電量之情況下，步驟(c)之後更包括切斷該供電設備與該電解設備的電連接之步驟。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之供電設備之備轉電力管控方法，步驟(e)之後更包括儲存該電解裝置所產生的氧氣與氫氣之步驟。
  6. 一種供電設備之備轉電力管控系統，係連接在一供電 設備與一電解裝置之間，包括：一資訊取得裝置，用於取得該供電設備之一當前時段的尖峰負載電量；一運算裝置，連接該資訊取得裝置，根據該供電設備之一設備總發電量與來自該資訊取得裝置之該尖峰負載電量，而得到該供電設備在當前時段的一備轉電量；一判斷裝置，連接該運算裝置，判斷該備轉電量與一預設之備轉預設電量之大小；一擷取裝置，連接該判斷裝置，在該備轉電量大於該備轉預設電量時，根據該備轉電量而自該供電設備擷取一使用電力；以及一供給裝置，連接在該擷取裝置與該電解裝置之間，將該使用電力供給於該電解裝置，由該電解裝置電解水而產生氫氣和氧氣。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之供電設備之備轉電力管控系統，更包括一調整裝置，與該擷取裝置連接，依據該當前時段的電價而調整該擷取的使用電力的大小。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之供電設備之備轉電力管控系統，更包括一整流裝置，連接在該擷取裝置與該供給裝置之間，將該使用電力整流為直流電。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之供電設備之備轉電力管控系統，更包括一開關裝置，連接在該供給裝置與該電解裝置之間，依據該判斷裝置之判斷結果而切斷或導通該供給裝置與該電解裝置之間的電連接。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之供電設備之備轉電力管控系統，更包括一儲氧裝置和一儲氫裝置，與該電解裝置連接，儲放該電解裝置產生之氫氣與氧氣。
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