專利名稱：多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力管理方法，尤其涉及一種多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法。
背景技術(shù)：
隨著科技發(fā)展與進(jìn)步，人們對于能源需求日益增加，目前世界各國的市電(electrical grid)來源包括有火力發(fā)電、水力發(fā)電、天然氣發(fā)電與核能發(fā)電等,其中核能發(fā)電的效率雖然不錯，但是核能發(fā)電的運(yùn)轉(zhuǎn)安全性是需要審慎注意的，并且其后續(xù)的廢料處理也較為復(fù)雜，所以各國目前都在朝綠色能源科技進(jìn)行研究。綠色能源科技是一種能夠取之不盡，用之不竭且不會造成環(huán)境污染的永續(xù)能源，舉例來說，太陽能發(fā)電就是一種綠色能源科技，其主要是利用光電半導(dǎo)體材料的特性將太陽光轉(zhuǎn)換為電力，進(jìn)而提供用戶的電力需求。然而，目前太陽能發(fā)電的效率仍受到材料以及自然環(huán)境參數(shù)的限制，光電轉(zhuǎn)換效率 不佳，換句話說，目前太陽能發(fā)電并不能做有效的利用。其他自然能源例如風(fēng)力能、水力能、以及地?zé)崮芤捕荚庥鱿嗤瑔栴}。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法，可根據(jù)自發(fā)電電源的發(fā)電量、負(fù)載所需的供電電量、市電電價信息、目前電池電量與安全存量，以決定多電源供電系統(tǒng)的供電模式，進(jìn)而降低用電成本。因此，本發(fā)明實(shí)施例的多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法，其多電源供電系統(tǒng)分別耦接于自發(fā)電電源、市電電源、因特網(wǎng)與服務(wù)器，以提供負(fù)載所需的供電電量，其多電源供電系統(tǒng)包括有控制模塊、電池模塊與使用者界面模塊，其電力管理方法包括有接收市電電價信息；設(shè)定電池模塊的安全存量；及依據(jù)自發(fā)電電源的發(fā)電量、負(fù)載所需的供電電量、市電電價信息、目前電池電量與安全存量，決定供電模式。本發(fā)明在未能具備自發(fā)電所需要的自然環(huán)境參數(shù)下的尖峰市電期間，使用儲存有自發(fā)電電力的電池模塊提供家庭用電，進(jìn)而讓用電成本最小化。為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說明如下。


圖I示出為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)方框圖。圖2示出為本發(fā)明實(shí)施例的用電、供電與電費(fèi)的關(guān)系示意圖。圖3示出為本發(fā)明實(shí)施例的多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法步驟流程圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下10多電源供電系統(tǒng)20控制模塊30電池模塊
40使用者界面模塊50自發(fā)電電源60其他自發(fā)電源70市電電源80負(fù)載90因特網(wǎng)
100服務(wù)器201 205曲線S30rS317方法步驟說明
具體實(shí)施例方式請參照圖1，圖I為本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)方框圖。如圖I所示，本發(fā)明實(shí)施例的多電源供電系統(tǒng)10分別耦接于自發(fā)電電源50、其他自發(fā)電電源60、市電電源70、因特網(wǎng)90與服務(wù)器100。所述的多電源供電系統(tǒng)10用以提供負(fù)載80所需的供電電量。多電源供電系統(tǒng)10包括有控制模塊20、電池模塊30與使用者界面模塊40。負(fù)載80可例如是民生用電，家庭用電，以及工業(yè)用電等，然而不以此為限.控制模塊20用以執(zhí)行電力管理程序、供電模式與/或保護(hù)機(jī)制。更進(jìn)一步說，控制模塊20依據(jù)自發(fā)電電源50以及其他自發(fā)電電源60的發(fā)電量、負(fù)載80所需的供電電量、市電電源70的電價信息、目前電池模塊30的電量與安全存量，以決定供電模式?？刂颇K20具有計時、運(yùn)算、測量與/或信號轉(zhuǎn)換(例如，模擬信號轉(zhuǎn)數(shù)字信號，或數(shù)字信號轉(zhuǎn)模擬信號)等功能。另外，控制模塊20還計算電池模塊30的安全存量，而所述的安全存量的定義與計算過程將配合圖3 —并說明。所述的控制模塊20可以使用例如特殊用途集成電路(Application-specific integrated circuit, ASIC)、現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)、微控制器(MCU)等集成電路或邏輯電路實(shí)現(xiàn)。如圖I所示，電池模塊30耦接于控制模塊20。電池模塊30由二次電池所組成。電池模塊30用以儲存來自于自發(fā)電電源50、其他自發(fā)電源60或市電電源70的電力。所述的電力可為交流電源或直流電源，并通過交/直流轉(zhuǎn)換電路將電力轉(zhuǎn)換成所需的電源類型，以輸出給負(fù)載80。電池模塊30可包括但不限制為鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰鈷電池、鋰錳電池與/或磷酸鋰鐵電池。另外，當(dāng)電池模塊30的溫度過高時，多電源供電系統(tǒng)10則停止對電池模塊30進(jìn)行充電或放電，以保護(hù)電池模塊30。使用者界面模塊40耦接于控制模塊20。使用者界面模塊40用以提供使用者進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入(例如，安全存量的數(shù)值)、數(shù)據(jù)刪除、設(shè)定變更(例如，切換供電模式)或數(shù)據(jù)更新等工作，進(jìn)而讓使用者對多電源供電系統(tǒng)10進(jìn)行控制。使用者界面模塊40可包括有數(shù)據(jù)輸入界面(例如，鍵盤、鼠標(biāo))、數(shù)據(jù)顯示界面(例如，屏幕)與/或數(shù)據(jù)傳輸界面(例如，USB端口、網(wǎng)絡(luò)端口等)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，使用者界面模塊40可例如是觸控式屏幕，但不以此為限。另外，當(dāng)使用者需要攜帶多電源供電系統(tǒng)10外出時，可先通過使用者界面模塊40切換或設(shè)定供電模式，此時，多電源供電系統(tǒng)10會將電池模塊30充電至滿電存量，以供外出使用。同樣的，當(dāng)多電源供電系統(tǒng)10接收到預(yù)警的斷電信息時，也會于市電電源斷電前預(yù)先將電池模塊30充電至滿電存量。
自發(fā)電電源50耦接于多電源供電系統(tǒng)10。自發(fā)電電源50用以將能源轉(zhuǎn)換為電力。在本發(fā)明實(shí)施例中，自發(fā)電電源50可例如是由太陽能發(fā)電模塊提供。其他自發(fā)電源60耦接于多電源供電系統(tǒng)10。其他自發(fā)電源60也是用以將能源轉(zhuǎn)換為電力。在本發(fā)明實(shí)施例中，其他自發(fā)電源60可例如是由風(fēng)力、水力、地?zé)崮芘c/或生質(zhì)能發(fā)電模塊提供，然不以此為限。市電電源70耦接于多電源供電系統(tǒng)10。市電電源70用以提供交流電源。市電電源70可提供110伏特、220伏特或其他電壓規(guī)格的交流電源。如圖I所示，因特網(wǎng)90耦接于多電源供電系統(tǒng)10。因特網(wǎng)90用以提供多電源供電系統(tǒng)10傳送或接收信息、數(shù)據(jù)與/或信號至服務(wù)器100。因特網(wǎng)90可例如是由無線網(wǎng)絡(luò)與/或有線網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成。服務(wù)器100耦接于因特網(wǎng)90。服務(wù)器100用以提供控制模塊20執(zhí)行電力管理程序與保護(hù)機(jī)制所需的信息與數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的實(shí)施中，服務(wù)器100可提供天氣信息(例如，太陽照度值、一云量值、一氣溫值、一風(fēng)速值、一風(fēng)向值與濕度值等的天氣數(shù)據(jù))與/或供電 信息(例如，市電停電信息)，或者服務(wù)器100可儲存使用者用電紀(jì)錄(例如，用戶端的使用歷程)。如上所述，本發(fā)明實(shí)施例中的多電源供電系統(tǒng)10可利用所述的天氣信息、用電信息與供電信息，并通過機(jī)器學(xué)習(xí)(Machine Learning)的方法建立預(yù)測模型。所述的預(yù)測模型可根據(jù)每日取得的隔日天氣預(yù)報數(shù)據(jù)與日期信息后，獲得到隔日的預(yù)測發(fā)電量，進(jìn)而動態(tài)調(diào)整安全存量的數(shù)值，借此可提升用電效率。接著，請參照圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例的用電、供電與電費(fèi)的關(guān)系示意圖。如圖2所示，水平軸表示的是時間，左邊的垂直軸表示的是負(fù)載80所消耗的功率，右邊的垂直軸表示的是市電電源70的電費(fèi)。首先，曲線201為單日電價曲線，在時間為7點(diǎn)之后與時間為23點(diǎn)的前的期間屬于尖峰電價，而曲線201在時間為23點(diǎn)之后與時間為7點(diǎn)的前的期間屬于離峰電價。曲線203為自發(fā)電電源50的單日發(fā)電量，曲線205為負(fù)載單日用電量。本發(fā)明實(shí)施例中的多電源供電系統(tǒng)10于凌晨的離峰電價期間，由于自發(fā)電電源50(例如，太陽能發(fā)電)在未能具備適合的自然環(huán)境參數(shù)的情況時，發(fā)電量小于負(fù)載80的用電需求，因此市電電源70提供電力給負(fù)載80，并將電池模塊30的電量維持在安全存量。借此，將具有相對便宜的電力儲存于電池模塊30中。接著，多電源供電系統(tǒng)10于尖峰電價期間，并且自發(fā)電電源50的發(fā)電量小于負(fù)載80的用電需求時(即曲線203低于曲線205的期間)，則由電池模塊30供電給負(fù)載80。借此，將原先儲存于電池模塊30中具有相對便宜的電力提供給負(fù)載80使用，以降低用電成本。另外，當(dāng)電池模塊30中的電力不足以或無法供應(yīng)給負(fù)載80使用時，則由其他自發(fā)電源60或市電電源70供電。接下來，多電源供電系統(tǒng)10于尖峰電價期間，并且自發(fā)電電源50的發(fā)電量大于負(fù)載80的用電需求時(即曲線203高于曲線205的期間)，則由自發(fā)電電源50供電給負(fù)載80使用，以降低用電成本，并且對電池模塊30進(jìn)行充電。接下來，請一并參照圖I與圖3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例的多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法步驟流程圖。如圖3所示，首先，在步驟S301中，多電源供電系統(tǒng)10可通過因特網(wǎng)90或者使用者界面模塊40接收市電電價信息。所述的市電電價信息包括有離峰電價與尖峰電價。接著，在步驟S303中，使用者可通過使用者界面模塊40輸入或更改電池模塊30的安全存量，或者，由多電源供電系統(tǒng)10經(jīng)由因特網(wǎng)90至服務(wù)器100取得安全存量信息自動設(shè)定電池模塊30的安全存量。所述的安全存量為低于滿電存量的電池儲存電量。舉例來說，當(dāng)市電電源70無預(yù)警斷電時，電池模塊30的安全存量需可以供電給負(fù)載80使用，并維持?jǐn)?shù)小時(例如，四小時)的電力。另外，在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，步驟S301與步驟S303的順序也可交換。如上所述，在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，安全存量可根據(jù)使用者用電數(shù)據(jù)進(jìn)行計算而決定，而所述的使用者用電數(shù)據(jù)包括有至少一筆周期單日用電數(shù)據(jù)與周期平均用電數(shù)據(jù)。另外，多電源供電系統(tǒng)10可通過設(shè)定過濾條件來篩選使用者用電數(shù)據(jù)。更進(jìn)一步說，符合過濾條件的至少一筆周期單日用電數(shù)據(jù)會被定義為異常數(shù)據(jù)，并于刪除異常數(shù)據(jù) 后組成所述的使用者用電數(shù)據(jù)。舉例來說，可利用平均值(average)與標(biāo)準(zhǔn)差(standardvariation)的計算公式過濾異常數(shù)據(jù)，例如是，一筆周期單日用電數(shù)據(jù)與周期平均用電數(shù)據(jù)的差大于兩倍標(biāo)準(zhǔn)差，則過濾該筆周期單日用電數(shù)據(jù)，借以避免安全存量的數(shù)值受到非常態(tài)數(shù)據(jù)的影響。如上所述，在本發(fā)明的另一個實(shí)施例中，安全存量可根據(jù)使用者用電數(shù)據(jù)與自發(fā)電發(fā)電量預(yù)測信息而決定，而使用者用電數(shù)據(jù)包括有至少一筆今日以前的用電數(shù)據(jù)。所述的用電數(shù)據(jù)也可加入權(quán)重值(weight)的概念。舉例來說，計算一個周期當(dāng)日的平均使用電量，以作為下一個周期的參考，并且可將越接近的日期的權(quán)重值設(shè)為越高。所述的自發(fā)電發(fā)電量預(yù)測信息根據(jù)包括有太陽照度值、光入射角度、云量值、氣溫值、風(fēng)速值、風(fēng)向值與濕度值的天氣數(shù)據(jù)而決定。同樣的，符合過濾條件的至少一筆今日以前的用電數(shù)據(jù)被定義為異常數(shù)據(jù)，并于刪除異常數(shù)據(jù)后組成使用者用電數(shù)據(jù)。接下來，在步驟S305中，多電源供電系統(tǒng)10判斷自發(fā)電電源50或其他自發(fā)電源60的發(fā)電量是否大于負(fù)載80所需的供電電量。舉例來說，多電源供電系統(tǒng)10可通過發(fā)電量的功率瓦數(shù)與供電電量的功率瓦數(shù)來進(jìn)行判斷。在步驟S317中，當(dāng)自發(fā)電電源50或其他自發(fā)電源60的發(fā)電量大于負(fù)載80所需的供電電量時，以自發(fā)電電源50或其他自發(fā)電源60提供負(fù)載80所需的供電電量，并且對電池模塊30進(jìn)行充電。接下來，在步驟S307中，當(dāng)自發(fā)電電源50的發(fā)電量小于負(fù)載80所需的供電電量時，則進(jìn)一步判斷目前市電電價為離峰電價或尖峰電價。如圖2所示，離峰電價低于尖峰電價。在步驟S315中，當(dāng)目前市電電價為尖峰電價時，以電池模塊30提供負(fù)載80所需的供電電量，借以降低用電成本。在步驟S309中，當(dāng)目前市電電價為離峰電價時，則進(jìn)一步判斷電池模塊30的目前電池電量是否大于安全存量。接下來，當(dāng)目前電池電量大于安全存量時，則進(jìn)入步驟S315。在步驟S313中，當(dāng)目前電池電量小于安全存量時，則由以市電電源70提供負(fù)載80所需的供電電量，并且對電池模塊30進(jìn)行充電至安全存量。綜上所述，本發(fā)明的多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法，利用在離峰市電期間，將電池模塊的電量維持在足夠備用的安全存量狀態(tài)，并保留足夠儲能空間，以儲存在具備自然電所需的自然環(huán)境參數(shù)的情況時自發(fā)電所產(chǎn)生的電力。接著，在具備自然電所需的自然環(huán)境參數(shù)的情況下的尖峰市電期間，由自發(fā)電所產(chǎn)生的電力提供家庭用電，并利用其余的自發(fā)電電力替電池充電。然后，在未能具備自發(fā)電所需要的自然環(huán)境參數(shù)下的尖峰市電期間，使用儲存有自發(fā)電電力的電池模塊提供家庭用電，進(jìn)而讓用電成本最小化。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范 圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法，該多電源供電系統(tǒng)分別耦接于至少一自發(fā)電電源、一市電電源、一因特網(wǎng)與一服務(wù)器，以提供一負(fù)載所需的供電電量，該多電源供電系統(tǒng)包括有一控制模塊、一電池模塊與一使用者界面模塊，該電力管理方法包括有 接收一市電電價信息； 設(shè)定該電池模塊的一安全存量；及 依據(jù)該自發(fā)電電源的發(fā)電量、該負(fù)載所需的供電電量、該市電電價信息、該電池模塊的一目前電池電量與該安全存量的群組中至少兩者，決定一供電模式。
2.如權(quán)利要求I所述的多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法，其中決定該供電模式的步驟包含當(dāng)該自發(fā)電電源的發(fā)電量大于該供電電量時，以該自發(fā)電電源提供該負(fù)載所需的供電電量，并且對該電池模塊進(jìn)行充電。
3.如權(quán)利要求I所述的多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法，其中決定該供電模式的步驟 包含當(dāng)該自發(fā)電電源的發(fā)電量小于該供電電量時，依據(jù)該市電電價信息與該安全存量的關(guān)系，決定該供電模式。
4.如權(quán)利要求3所述的多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法，其中該供電模式包含當(dāng)該市電電價信息為一尖峰電價時，以該電池模塊提供該負(fù)載所需的供電電量。
5.如權(quán)利要求3所述的多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法，其中該供電模式包含當(dāng)該市電電價信息為一離峰電價，且該目前電池電量大于該安全存量時，以該電池模塊提供該負(fù)載所需的供電電量。
6.如權(quán)利要求3所述的多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法，其中該供電模式包含當(dāng)該市電電價信息為一離峰電價，且該目前電池電量小于該安全存量時，以該市電電源提供該負(fù)載所需的供電電量，并且對該電池模塊進(jìn)行充電至該安全存量。
7.如權(quán)利要求I所述的多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法，還包含取得一斷電信息，用以于該市電電源斷電前預(yù)先將該電池模塊充電至滿電存量，以提供該負(fù)載所需的供電電量。
8.如權(quán)利要求I所述的多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法，其中該安全存量根據(jù)使用者經(jīng)由該使用者界面模塊輸入而決定，且該安全存量不大于一滿電存量。
9.如權(quán)利要求I所述的多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法，其中該安全存量根據(jù)一使用者用電數(shù)據(jù)決定，其中該使用者用電數(shù)據(jù)包含至少一周期單日用電數(shù)據(jù)與一周期平均用電數(shù)據(jù)。
10.如權(quán)利要求I所述的多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法，其中該安全存量根據(jù)一自發(fā)電發(fā)電量預(yù)測信息決定，其中該自發(fā)電發(fā)電量預(yù)測信息根據(jù)該因特網(wǎng)提供多個氣候參數(shù)決定。
11.如權(quán)利要求10所述的多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法，其中所述多個氣候參數(shù)包 含一光照度值、一光入射角度、一云量值、一氣溫值、一風(fēng)速值、一風(fēng)向值與一濕度值。
全文摘要
一種多電源供電系統(tǒng)的電力管理方法，其多電源供電系統(tǒng)分別耦接于自發(fā)電電源、市電電源、因特網(wǎng)與服務(wù)器，以提供負(fù)載所需的供電電量，其多電源供電系統(tǒng)包括有控制模塊、電池模塊與使用者界面模塊，其電力管理方法包括有接收市電電價信息；設(shè)定電池模塊的安全存量；及依據(jù)自發(fā)電電源的發(fā)電量、負(fù)載所需的供電電量、市電電價信息、目前電池電量與安全存量，決定供電模式。本發(fā)明可以讓用電成本最小化。
文檔編號H02J3/46GK102832645SQ20121032713
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者陳煜儒, 王慧芳, 羅惠敏 申請人:友達(dá)光電股份有限公司