TWI528681B - 電能管理系統 - Google Patents

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TWI528681B TW103114704A TW103114704A TWI528681B TW I528681 B TWI528681 B TW I528681B TW 103114704 A TW103114704 A TW 103114704A TW 103114704 A TW103114704 A TW 103114704A TW I528681 B TWI528681 B TW I528681B
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林聖梁
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林聖梁
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
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    • H—ELECTRICITY
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Description

電能管理系統
本發明係關於一種管理系統，尤指一種兼具管理、紀錄、分析與配送預定度數電能之功效的電能管理系統。
隨著全世界自然資源的日益匱乏，在生活中如何減少能源的消耗，已經成為全球各國的首要議題，在節能的前提下，資源消耗的降低則成為必須達成的目標。
習知電能用戶供電網路為單向供電系統，從實體發電廠經輸電線路以如345仟伏(KV)超高壓輸送至一次變電所或二次變電所，轉換成較低之22仟伏(KV)電壓後，再經由區域或市區配電網路以單向三線之220伏特電壓供應至各個用戶端，此種習知以實體發電廠為主的供電系統，在輸電及配電系統中，因為電能在冗長輸、配電線路及多層變電所或配電所的電能轉換過程中，通常會損耗電能4-5%，不但損耗太多無效之電能，且需花費大量之火力、核能、水力、汽電或風力等實體發電廠之建置成本，並且，上述冗長的輸、配電線路架設成本、電能損耗及各變電所、配電所之建置成本，亦是使發電成本及用戶端每度用電電費高居不下之主要原因，尤其是國際原油、煤炭及天然氣等習知實體發電廠所主要仰賴之發電原料頻頻喊漲，發電成本及用戶端每度用電電 費向上調漲，已是不可避免之趨勢。
又，電力公司在供應電能時，為了減少線路上的損失以及考慮線路末端之壓降，會在電能輸送過程中提高相對百分比的電壓，此時高電壓在客戶端中的使用將造成電器損壞、使用年限縮短以及能源浪費。
本發明提供一種電能管理系統，以節省電能。
為達上述優點，本發明一實施例提出一種電能管理系統，其包括至少一發電單元、至少一蓄電裝置以及一中央管控單元。發電單元用以產生一第一電能，而蓄電裝置電性連接至發電單元，並用以儲存第一電，且蓄電裝置具有至少一輸出端。中央管控單元包括至少一電能分流模組及至少一運算處理模組，其中運算處理模組與電能分流模組電性連接。電能分流模組與蓄電裝置電性連接，並控制蓄電裝置從輸出端輸出至少一第二電能至至少一用戶端。運算處理模組係紀錄發電單元產生之第一電能之度數與用戶端使用第二電能之度數，並輸出至少一分析資訊。
在本發明之一實施例中，上述之中央管控單元更包括至少一省電模組，電性連接於蓄電裝置之輸出端與用戶端之間，且運算處理模組紀錄用戶端使用第二電能之度數及藉由省電模組所節省之第二電能之度數，並與分析資訊整合。
在本發明之一實施例中，上述之省電模組包括分流單元與分壓單元。分流單元與用戶端並聯相接，其中分流單元之一輸出端電性連接至用戶端之一輸入端，而分流單元之一輸入端則電性連接至用戶端之一輸出端。分壓單元與用 戶端串聯相接，其中分壓單元之一輸出端電性連接至用戶端之輸入端，而分壓單元之一輸入端則電性連接至蓄電裝置之輸出端。
在本發明之一實施例中，上述之蓄電裝置所輸出之第二電能具有預定電壓，此預定電壓為110或220伏特。
在本發明之一實施例中，上述之電能分流模組更電性連接至一外部電能供應網。
在本發明之一實施例中，上述之發電單元包括太陽能發電裝置、風力發電裝置及水力發電裝置至少其中之一。
本發明之電能管理系統因具有中央管控單元，能夠提供最大效益的評估，透過整體規劃與電能分配，整合管理大樓或賣場整體之用電量與節能。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
1‧‧‧電能管理系統
10‧‧‧發電單元
12‧‧‧蓄電裝置
20‧‧‧中央管控單元
21‧‧‧運算處理模組
22‧‧‧電能分流模組
23‧‧‧省電模組
231‧‧‧分流單元
232‧‧‧分壓單元
30‧‧‧用戶端
40‧‧‧外部電能供應網
VL、VS、V2‧‧‧電壓
iL、i1、i2‧‧‧電流
O1、O2、O3、O4‧‧‧輸出端
P2、P3、P4‧‧‧輸入端
圖1係本發明一實施例電能管理系統之結構方塊圖。
圖2係本發明一實施例電能管理系統之省電模組結構方塊圖。
圖3係延續圖2之使用狀態電路示意圖。
請參照圖1，本實施例之電能管理系統1包括至少一發電單元10、至少一蓄電裝置12及中央管控單元20。
發電單元10係於運作時產生一預定之第一電能，並將第一電能儲存至蓄電裝置12，其中蓄電裝置12具有至少一輸出端O1。發電單元10可包括太陽能發電裝置、風力發電裝置及水力發電裝置至少其中之一，但本發明不限制發電裝置的種類。
中央管控單元20包括運算處理模組21及至少一電能分流模組22。運算處理模組21係與電能分流模組22電性連接。電能分流模組22更與蓄電裝置12電性連接，並控制蓄電裝置12由輸出端O1輸出至少一第二電能至至少一用戶端30，其中用戶端30包括所有需依靠電能運轉的電器產品。蓄電裝置12所輸出之第二電能係具有一預定電壓，例如為110或220伏特，但不以此為限。第一電能的電壓力如是高於第二電能的電壓。另外，為了避免發電單元10產生的第一電能無法滿足使用需求，電能分流模組22也可進一步電性連接至外部電能供應網40，如電力公司架設的電能網路(簡稱市電)。如此，電能分流模組22可根據用戶端30的電能使用需求而選擇搭配使用來自外部電能供應網40的外部電能。
運算處理模組21紀錄發電單元10產生之第一電能之度數、用戶端30使用第二電能之度數，並輸出至少一分析資訊。此分析資訊除了包括第一電能之度數及第二電能之度數外，還可包括各用戶端30的用電時間及用電量等，以供分析用電狀況，進而有效管理電能的使用，並有利於採取節電措施。此外，在電能分流模組22進一步電性連接至外部電能供應網40的實施例中，運算處理模組21更進一步紀錄使用外部電能的度數，而上述之分析資訊亦包括外部電能的度數。
為了進一步節省電能，中央管控單元20可進一步 包括省電模組23，其電性連接於蓄電裝置12之輸出端O1與用戶端30之間，而運算處理模組21可進一步紀錄藉由省電模組23所節省之第二電能之度數。上述分析資訊也包括藉由省電模組23所節省之第二電能之度數。
以下將進一步說明本實施例之省電模組23的具體結構，但本發明並不限制省電模組的具體結構。請參照圖2，上述省電模組23具有分流單元231及分壓單元232，分流單元231係與用戶端30並聯相接，其中分流單元231之輸出端O2電性連接至用戶端30之輸入端P3，而分流單元231之輸入端P2則電性連接至用戶端30之輸出端O3。
分壓單元232係與用戶端30串聯相接，其中分壓單元232之輸出端O4電性連接至用戶端30之輸入端P3，而分壓單元232之輸入端P4則電性連接至蓄電裝置12之輸出端O1。
如圖3所示，根據克希荷夫電壓電流定律，用戶端30之電壓VL為蓄電裝置12之總電壓VS減去分壓單元232之電壓V2，是以達到了降壓之目的；而流入用戶端30的輸入端P3之電流iL則為流出分流單元231之電流iL加上流經分壓單元232之電流i2，是以流入用戶端30之電流iL並未損耗；即本實施例之省電模組23可藉由分壓單元232來調降用戶端30之電壓VL，並以分流單元231增加流入用戶端30之電流iL，進而達到節能之目的。
本實施例之電能管理系統1能夠運用在大樓、賣場或其他場所，由於電價與環保意識提升，除了鼓勵民眾節約能源之外，更能使用風力或太陽能發電設備做為居家或大樓之電能來源，藉此降低使用市電度數，而達到節能目的。此外，利用中央管控單元20分配、紀錄與分析至少下列三項 數據：1.發電單元10之發電量，即第一電能；2.將第一電能分流為至少一第二電能並分配給各用戶端30使用，同時記錄用戶端30之用電量；3.於使用省電裝置23後所節省之電量。並且，交叉分析比對，俾令使用者能夠明確得知用戶端30所使用的電量以及所節省的電能與費用。藉由本實施例之電能管理系統1能夠提供最大效益的評估，透過整體規劃與電能分配，整合管理大樓、賣場或其他場所整體之用電量。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧電能管理系統
10‧‧‧發電單元
12‧‧‧蓄電裝置
20‧‧‧中央管控單元
21‧‧‧運算處理模組
22‧‧‧電能分流模組
23‧‧‧省電模組
30‧‧‧用戶端
40‧‧‧外部電能供應網
O1‧‧‧輸出端

Claims (4)

  1. 一種電能管理系統，包括：至少一發電單元，用以產生一第一電能；至少一蓄電裝置，電性連接至該發電單元，並用以儲存該第一電能，該蓄電裝置具有至少一輸出端；以及一中央管控單元，包括：至少一電能分流模組，與該蓄電裝置電性連接，並控制該蓄電裝置從該輸出端輸出至少一第二電能至至少一用戶端；至少一運算處理模組，與該電能分流模組電性連接，而該運算處理模組係紀錄該發電單元產生之該第一電能之度數與該用戶端使用該第二電能之度數，並輸出至少一分析資訊；以及至少一省電模組，電性連接於該蓄電裝置之該輸出端與該用戶端之間，且該運算處理模組紀錄該用戶端使用該第二電能之度數及藉由該省電模組所節省之該第二電能之度數，並與該分析資訊整合，其中該省電模組包括一分流單元以及一分壓單元，該分流單元與該用戶端並聯相接，該分流單元之一輸出端電性連接至該用戶端之一輸入端，而該分流單元之一輸入端則電性連接至該用戶端之一輸出端，該分壓單元與該用戶端串聯相接，該分壓單元之一輸出端電性連接至該用戶端之該輸入端，而該分壓單元之一輸入端則電性連接至該蓄電裝置之該輸出端。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電能管理系統，其中該蓄電裝置所輸出之該第二電能具有一預定電壓，該預定電壓為110或220伏特。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電能管理系統，其中該電能分流模組更電性連接至一外部電能供應網。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電能管理系統，其中該發電單元包括一太陽能發電裝置、一風力發電裝置及一水力發電裝置至少其中之一。
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