TWM625387U - 區域離網式混合電力直流充電系統 - Google Patents

Abstract

本申請為一種區域離網式混合電力直流充電系統，其包括一電壓轉換 器、一混和電力直流發電系統以及一總管理系統，該混和電力直流發電系統不與一中央電網併網，且用以提供一輸出直流電力至該電壓轉換器，且該總管理系統用以監控該混和電力直流發電系統以及該電壓轉換器的負載狀況，藉此提升建置區域離網式混合電力直流充電系統的方便性及效率。

Description

區域離網式混合電力直流充電系統

本申請是有關於一種充電系統，尤指一種區域性的離網式混合電力直流充電系統。

隨著環保意識抬頭以及石化資源的短缺，再生能源已成為熱門的發展趨勢之一，並漸漸成為主要能源來源，同時，以電力作為動力來源的交通工具亦蓬勃發展。因此，為了提供電動交通工具所需的動力來源，充電站已成為不可或缺的設備之一。

一般來說，充電站可以混和式電網架構來構成，而混和式電網架構主要需仰賴電力公司的中央電網，並採行與中央電網併網的架構，但此架構不具備移動及擴充的彈性，因此這類充電站在投入建置後就無法移動。此外，在此架構下，再生能源需要經過二次直流電與交流電的轉換，最後才能輸出直流電至充電站，同時，併網以及電力轉換的需求，亦增加了整體架構體積。

綜上所述，由於現有技術之充電站採行與中央電網併網的架構，其不具備移動及擴充的彈性，又需要經過多次電力轉換才可提供直流電，且因為上述架構更佔據了較大的體積及空間，因此，現有技術中所存在上述諸多問題，確實有待提出更加解決方案的必要性。

有鑑於上述現有技術之不足，本新型的主要目的在於提供一區域離網式混合電力直流充電系統，其利用混和電力直流發電系統建置區域性的充電系統，且不與中央電網併網直接產生直流電力，藉此提升建置區域離網式混合電力直流充電系統的方便性及效率。

為達成上述目的所採取的一主要技術手段係令前述之區域離網式混合電力直流充電系統包括：一電壓轉換器，與一負載電力連接，用以提供一充電電力至該負載；一混和電力直流發電系統，不與一中央電網併網，且與該電壓轉換器連接，用以提供一輸出直流電力至該電壓轉換器；以及一總管理系統，與該電壓轉換器以及該混和電力直流發電系統連接，其中，該總管理系統用以監控該混和電力直流發電系統及該電壓轉換器的狀況。

藉由上述構造，該區域離網式混合電力直流充電系統利用該混和電力直流發電系統與該電壓轉換器以及該總管理系統來建置區域性的充電系統，藉由不與中央電網併網並直接產生直流電力來提升移動及擴充的彈性，同時有效減少建置的體積以及空間，提升建置該區域離網式混合電力直流充電系統的方便性及效率。

1:區域離網式混合電力直流充電系統

100:混和電力直流發電系統

110:太陽能發電模組

120:燃料電池發電模組

130:電池模組

200:總管理系統

210:能源管理系統

211:管理調配模組

212:電池狀況監測模組

213:需量反應模組

220:場域端管理系統

300:電壓轉換器

圖1為根據本申請實施例之區域離網式混合電力直流充電系統之系統架構示意圖；圖2為根據本申請實施例之總管理系統之系統架構示意圖；以及圖3為根據本申請實施例之混和電力直流發電系統以及能源管理系統之系統架構示意圖。

關於本申請區域離網式混合電力直流充電系統之較佳實施例，請參閱圖1所示，其包括一混和電力直流發電系統100、一總管理系統200以及至少一電壓轉換器300，其中該混和電力直流發電系統100與該電壓轉換器300電力連接，且該總管理系統200與該混和電力直流發電系統100以及該至少一電壓轉換器300為連接，並於一有限場域內形成區域性的充電系統。舉例來說，於一停車場內形成該區域離網式混合電力直流充電系統1，且本申請不以此為限制。

該混和電力直流發電系統100不與中央電網併網，並用以藉由一種以上的直流發電方式提供一輸出直流電力至該至少一電壓轉換器300。該至少一電壓轉換器300係用以與一負載電力連接，用以提供充電電力至電力連接的該負載。該總管理系統200用以監控該混和直流電力發電系統100以及該電壓轉換器300的運作狀況。

於此實施例中，該至少一電壓轉換器300可以一個電壓轉換器300或多個電壓轉換器300來實現，且本申請不以此為限制。

進一步地，該總管理系統200更包括一能源管理系統210以及一場域端管理系統220，如圖2所示。該能源管理系統210與該至少一電壓轉換器300以及該混和電力直流發電系統100連接，以管理該混和電力直流發電系統100的產電狀態以及直流電力的儲存狀態，並根據該至少一電壓轉換器300的負載狀態來調整該輸出直流電力。該場域端管理系統220與該至少一電壓轉換器300連接，可監控該至少一電壓轉換器300的負載狀態，該場域端管理系統220並用以與一使用者的一行動裝置通訊連接，透過一應用軟體來接收該使用者的充電請求資訊，以於連線成功後使該至少一電壓轉換器300提供充電電力至電力連接的該負載，並於該負載充電完成後與一金融機構連線並即時進行線上付費扣款。

在一實施例中，該總管理系統200與該混和電力直流發電系統100以及該至少一電壓轉換器300透過多個電力纜線以及訊號線彼此連接，且本申請不以此為限制。

在一實施例中，該至少一電壓轉換器300為一直流充電機(converter)或一逆變器(inverter)，且本申請不以此為限制。

在一實施例中，該負載為一電動機車、一電動汽車等以電力為動力輸出之電動車輛或一用電設施，且本申請不以此為限制。

藉此，該區域離網式混合電力直流充電系統可利用該混和電力直流發電系統、該電壓轉換器以及該總管理系統來建置區域性的充電系統，並藉由不與該中央電網併網並直接產生直流電力的方式來提升系統的移動及擴充彈性，同時因為不與該中央電網併網直接產生直流電力，輸出的該輸出直流電力不須經過多次交直流轉換，不僅減少能源損失，更有效減少系統建置的體積以及空間，提升建置該區域離網式混合電力直流充電系統的方便性及效率。

為了進一步說明該混和電力直流發電系統100，請參考圖3，該混和電力直流發電系統100包括一太陽能發電模組110、一燃料電池發電模組120以及一電池模組130，其中，該太陽能發電模組110以及該燃料電池發電模組120與該電池模組130電力連接，且該太陽能發電模組110、該燃料電池發電模組120以及該電池模組130與該能源管理系統210電性連接。

該太陽能發電模組110用以接收太陽光，並利用光電效應將太陽光轉換為直流電。該燃料電池發電模組120是將化學能轉換成直流電的發電裝置。該電池模組130用以儲存該太陽能發電模組110以及該燃料電池發電模組120所產生的直流電，並輸出提供給該負載的該輸出直流電力。藉此，該太陽能發電模組110以及該燃料電池發電模組120的至少其中一者可根據該電池模組130的電量狀態(State-Of-Charge；SOC)及/或該至少一電壓轉換器300的負載狀態及該太陽能發電模組110以及該燃料電池發電模組120的至少其中一者的產電狀態來提供直流電。

在一實施例中，該太陽能發電模組110至少包括一太陽能板以及一電力調節電路，且本申請不以此為限制。

在一實施例中，該燃料電池發電模組120例如為甲醇水燃料電池發電模組，由於不需要汽化程序，便於攜帶及使用，藉此提升該混和電力直流發電系統100建置的彈性及便利性，且本申請不以此為限制。

在一實施例中，該電池模組130為一儲能(二次)電池模組，藉此，可有效提升該混和電力直流發電系統100的充放電能力，且本申請不以此為限制。

在一實施例中，該混和電力直流發電系統100更可包括一風力發電模組及/或一生質能發電模組，且本申請不以此為限制。

為了進一步說明該能源管理系統210，請繼續參考圖3，於此實施例中，該能源管理系統210包括一管理調配模組211、一電池狀況監測模組212以及一需量反應模組213。該管理調配模組211與該太陽能發電模組110、該燃料電池發電模組120、該電池狀況監測模組212以及該需量反應模組213電性連接，用以監控該太陽能發電模組110以及該燃料電池發電模組120的產電狀態，並使該太陽能發電模組110以及該燃料電池發電模組120所產生的直流電儲存於該電池模組130，並視需求管理調配該太陽能發電模組110、該燃料電池發電模組120以及該電池模組130的供電。該電池狀況監測模組212與該燃料電池發電模組120及該電池模組130電性連接，其用以監控該燃料電池發電模組120的電池的健康狀況、燃料桶存量及該電池模組130的電量狀態等資訊，並用以將感測到的資訊透過網路傳送至一雲端伺服器，藉此，一管理人員可以隨時以該雲端伺服器監控管理該燃料電池發電模組120及該電池模組130的狀態。該需量反應模組213與該至少一電壓轉換器300以及該管理調配模組211電性連接，用以進行需量反應(Demand Response)負載管理，即時監控該至少一電壓轉換器300的負載狀態，並在該至少一電壓轉換器300請求用電時，提供訊號給管理調配模組211，使該混和電力直流發電系統100提供該負載所需輸出的直流電力。

在一實施例中，該管理調配模組211可以一管理調配電路來實現，該電池狀況監測模組212可以一電池狀況監測電路來實現，該需量反應模組213可以一需量反應電路來實現，且本申請不以此為限制。

綜上所述，該區域離網式混合電力直流充電系統可利用該混和電力直流發電系統、該電壓轉換器以及該總管理系統來建置區域性的充電系統，並藉由不與中央電網併網並直接產生直流電力的方式來提升系統的移動及擴充彈性，同時因為直接產生直流電力，不須經過多次交直流轉換，不僅減少能源損失，更有效減少系統建置的體積以及空間，提升建置該區域離網式混合電力直流充電系統的方便性及效率。

1:區域離網式混合電力直流充電系統

100:混和電力直流發電系統

200:總管理系統

300:電壓轉換器

Claims (10)

1. 一種區域離網式混合電力直流充電系統，其包括：一電壓轉換器，與一負載電力連接，用以提供一充電電力至該負載；一混和電力直流發電系統，可獨立發電，且與該電壓轉換器連接，用以提供一輸出直流電力至該電壓轉換器；以及一總管理系統，與該電壓轉換器以及該混和電力直流發電系統連接，其中，該總管理系統用以監控該混和電力直流發電系統的電力狀態及該電壓轉換器的狀況。
2. 如請求項1所述之區域離網式混合電力直流充電系統，其中，該混和電力直流發電系統包括：一太陽能發電模組；一燃料電池發電模組；以及一電池模組，與該太陽能發電模組以及該燃料電池發電模組電力連接，用以接收該太陽能發電模組以及該燃料電池發電模組所輸出的直流電。
3. 如請求項2所述之區域離網式混合電力直流充電系統，其中，該總管理系統包括：一能源管理系統，與該混和電力直流發電系統以及該電壓轉換器電性連接；以及一場域端管理系統，與該電壓轉換器電性連接，用以監控該電壓轉換器的負載狀況，並用以與一使用者的一行動裝置通訊連接，且透過一應用軟體來接收一充電請求資訊，使該電壓轉換器提供該充電電力至該負載。
4. 如請求項1所述之區域離網式混合電力直流充電系統，其中，該電壓轉換器為一直流充電機或一逆變器。
5. 如請求項2所述之區域離網式混合電力直流充電系統，其中，該燃料電池發電模組為一甲醇水燃料電池發電模組。
6. 如請求項2所述之區域離網式混合電力直流充電系統，其中，該電池模組為一儲能電池模組。
7. 如請求項3所述之區域離網式混合電力直流充電系統，其中，該能源管理系統包括：一管理調配模組，與該太陽能發電模組以及該燃料電池發電模組電性連接，用以監控該太陽能發電模組以及該燃料電池發電模組的產電狀態，並使該太陽能發電模組以及該燃料電池發電模組所產生的直流電儲存於該電池模組，並視需求管理與調配該太陽能發電模組、該燃料電池發電模組以及該電池模組的供電；一電池狀況監測模組，與該燃料電池發電模組、該電池模組以及該管理調配模組電性連接，其用以監控該燃料電池發電模組的健康狀況以及燃料桶存量，並用以將感測到的資訊傳送至一雲端伺服器；以及一需量反應模組，與該管理調配模組以及該電壓轉換器電性連接，用以進行一需量反應負載管理，即時監控該電壓轉換器的負載狀態，並在該電壓轉換器請求用電時，使該混和電力直流發電系統提供該輸出直流電力。
8. 如請求項7所述之區域離網式混合電力直流充電系統，其中，該管理調配模組為一管理調配電路，該電池狀況監測模組為一電池狀況監測電路，該需量反應模組為一需量反應電路。
9. 如請求項1所述之區域離網式混合電力直流充電系統，其中，該負載為一電動車輛或一用電設施。
10. 如請求項1所述之區域離網式混合電力直流充電系統，該區域離網式混合電力直流充電系統更可包括多個電壓轉換器，該等電壓轉換器與該混和電力直流發電系統以及該總管理系統電力連接。

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