[发明专利]电能管理装置及其操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电能管理装置及其操作方法，尤指一种再生能源发电的电能管理装置及其操作方法。

背景技术

随着人类科技的发展与经济活动的热络，地球能源的消耗速度快速增加，能源危机隐然出现。基于开源困难节能必然的理念，再生能源的发展为一必要的途径。此外，对于再生能源的使用，除了可提供自给自足的使用电能外，冗余的电力还可以汇入公用电力线，回售给电力公司。

以太阳能光电系统为例，主要是通过太阳能板进行光电转换而产生直流电源，再经由电力调节器将直流电源转换成交流电源以供负载使用或馈入市电的总线与市电同步并联运转。因此，就功能而言，小型分布式发电系统可区分为以下三种类型：(1)独立型(stand-alone system)、(2)市电并联型(grid-connection system)以及(3)混合型(hybrid system)。独立型系统所指的是太阳能光电系统没有与其它电源连接运转，只能直接供给系统所接的负载，所以此系统较适合用于偏远地区或海上孤岛等没有市电供应的地方。负载所有电力来源均为风力或太阳能，太阳能除了能提供负载用电外，则可将冗余能量对蓄电池(battery)充电；当太阳能电力瞬间不足以提供负载所需电力时，则由蓄电池提供。市电并联型系统所指的是太阳能光电系统与电力公司网络并联，只要市电电力可正常送达的任何地点均适用此类系统。若太阳能光电系统发电量大于负载需求，则可将冗余电力逆潮流馈入市电，反的，当太阳能光电系统发电量不足负载使用时，市电将可供应不足的部分。此外，为了因应电力质量不稳定的问题，而发展出混合型系统。太阳能光电系统于市电停止供电时，通过搭配蓄电池组使用，可立即与市电隔离，形成独立运转供电，以提供短暂电力。等到市电恢复供电时，太阳能光电系统则恢复与市电并联，同时也对蓄电池组进行充电。

请参见图1，为现有技术的再生能源发电系统的方块示意图。由图1可看出，这样的发电系统电路架构存在着系统发电量是根据再生能源(或是储能装置)最大输出功率所决定，并无法根据负载使用情况来做电力调度，如此将增加电力系统在调度上的难度，甚至可能危害到系统可靠度。此外，这样的电路架构，也存在着一旦电力系统发生异常操作时，将无法对负载进行保护。

因此，如何设计出一种电能管理装置及其操作方法，通过增设切换开关单元，可切换再生能源发电为市电并联型或独立型的发电方式，另外可配合增设电压及电流传感器，以检测路径的电压及电流，使得当检测到该路径上的电压或电流发生异常时，可通过隔离交流市电与再生能源发电装置以及负载的连接，以提供保护机制，乃为本发明所欲行克服并加以解决的一大课题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种电能管理装置，以克服现有技术的问题。

因此本发明的电能管理装置，与一再生能源发电装置与一负载电性连接形成一第一路径，与一交流市电与该负载电性连接形成一第二路径。该电能管理装置包含一电能转换单元、一第一感测单元、一第二感测单元、一切换开关单元以及一控制单元。

该电能转换单元转换该再生能源发电装置的输出电能，以提供该交流市电与该负载。该第一感测单元电性连接于该第一路径上，以检测流经该第一路径的一第一电流与一第一电压。该第二感测单元电性连接于该第二路径上，以检测该第二路径上的一第二电流与一第二电压。该切换开关单元电性连接于该第二路径上。

其中，当该控制单元控制该切换开关单元为导通时，该再生能源发电装置与该交流市电以并联方式电性连接，且该控制单元根据该第一电流与该第一电压，得到该再生能源发电装置的输出电能，亦根据该第二电流与该第二电压，得到回馈至该交流市电的电能，且该输出电能与该回馈电能的差值，则提供该负载所需的电能。

本发明的另一目的在于提供一种电能管理装置的操作方法，以克服现有技术的问题。