专利名称：多电源供电系统的电力管理方法
技术领域：
本发明涉及一种电力管理方法，尤其涉及一种多电源供电系统的电力管理方法。
背景技术：
随着科技发展与进步，人们对于能源需求日益增加，目前世界各国的市电(electrical grid)来源包括有火力发电、水力发电、天然气发电与核能发电等,其中核能发电的效率虽然不错，但是核能发电的运转安全性是需要审慎注意的，并且其后续的废料处理也较为复杂，所以各国目前都在朝绿色能源科技进行研究。绿色能源科技是一种能够取之不尽，用之不竭且不会造成环境污染的永续能源，举例来说，太阳能发电就是一种绿色能源科技，其主要是利用光电半导体材料的特性将太阳光转换为电力，进而提供用户的电力需求。然而，目前太阳能发电的效率仍受到材料以及自然环境参数的限制，光电转换效率 不佳，换句话说，目前太阳能发电并不能做有效的利用。其他自然能源例如风力能、水力能、以及地热能也都遭遇相同问题。
发明内容
本发明提出一种多电源供电系统的电力管理方法，可根据自发电电源的发电量、负载所需的供电电量、市电电价信息、目前电池电量与安全存量，以决定多电源供电系统的供电模式，进而降低用电成本。因此，本发明实施例的多电源供电系统的电力管理方法，其多电源供电系统分别耦接于自发电电源、市电电源、因特网与服务器，以提供负载所需的供电电量，其多电源供电系统包括有控制模块、电池模块与使用者界面模块，其电力管理方法包括有接收市电电价信息；设定电池模块的安全存量；及依据自发电电源的发电量、负载所需的供电电量、市电电价信息、目前电池电量与安全存量，决定供电模式。本发明在未能具备自发电所需要的自然环境参数下的尖峰市电期间，使用储存有自发电电力的电池模块提供家庭用电，进而让用电成本最小化。为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
图I示出为本发明实施例的系统方框图。图2示出为本发明实施例的用电、供电与电费的关系示意图。图3示出为本发明实施例的多电源供电系统的电力管理方法步骤流程图。其中，附图标记说明如下10多电源供电系统20控制模块30电池模块
40使用者界面模块50自发电电源60其他自发电源70市电电源80负载90因特网
100服务器201 205曲线S30rS317方法步骤说明
具体实施例方式请参照图1，图I为本发明实施例的系统方框图。如图I所示，本发明实施例的多电源供电系统10分别耦接于自发电电源50、其他自发电电源60、市电电源70、因特网90与服务器100。所述的多电源供电系统10用以提供负载80所需的供电电量。多电源供电系统10包括有控制模块20、电池模块30与使用者界面模块40。负载80可例如是民生用电，家庭用电，以及工业用电等，然而不以此为限.控制模块20用以执行电力管理程序、供电模式与/或保护机制。更进一步说，控制模块20依据自发电电源50以及其他自发电电源60的发电量、负载80所需的供电电量、市电电源70的电价信息、目前电池模块30的电量与安全存量，以决定供电模式。控制模块20具有计时、运算、测量与/或信号转换(例如，模拟信号转数字信号，或数字信号转模拟信号)等功能。另外，控制模块20还计算电池模块30的安全存量，而所述的安全存量的定义与计算过程将配合图3 —并说明。所述的控制模块20可以使用例如特殊用途集成电路(Application-specific integrated circuit, ASIC)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、微控制器(MCU)等集成电路或逻辑电路实现。如图I所示，电池模块30耦接于控制模块20。电池模块30由二次电池所组成。电池模块30用以储存来自于自发电电源50、其他自发电源60或市电电源70的电力。所述的电力可为交流电源或直流电源，并通过交/直流转换电路将电力转换成所需的电源类型，以输出给负载80。电池模块30可包括但不限制为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂钴电池、锂锰电池与/或磷酸锂铁电池。另外，当电池模块30的温度过高时，多电源供电系统10则停止对电池模块30进行充电或放电，以保护电池模块30。使用者界面模块40耦接于控制模块20。使用者界面模块40用以提供使用者进行数据输入(例如，安全存量的数值)、数据删除、设定变更(例如，切换供电模式)或数据更新等工作，进而让使用者对多电源供电系统10进行控制。使用者界面模块40可包括有数据输入界面(例如，键盘、鼠标)、数据显示界面(例如，屏幕)与/或数据传输界面(例如，USB端口、网络端口等)。在本发明的实施例中，使用者界面模块40可例如是触控式屏幕，但不以此为限。另外，当使用者需要携带多电源供电系统10外出时，可先通过使用者界面模块40切换或设定供电模式，此时，多电源供电系统10会将电池模块30充电至满电存量，以供外出使用。同样的，当多电源供电系统10接收到预警的断电信息时，也会于市电电源断电前预先将电池模块30充电至满电存量。
自发电电源50耦接于多电源供电系统10。自发电电源50用以将能源转换为电力。在本发明实施例中，自发电电源50可例如是由太阳能发电模块提供。其他自发电源60耦接于多电源供电系统10。其他自发电源60也是用以将能源转换为电力。在本发明实施例中，其他自发电源60可例如是由风力、水力、地热能与/或生质能发电模块提供，然不以此为限。市电电源70耦接于多电源供电系统10。市电电源70用以提供交流电源。市电电源70可提供110伏特、220伏特或其他电压规格的交流电源。如图I所示，因特网90耦接于多电源供电系统10。因特网90用以提供多电源供电系统10传送或接收信息、数据与/或信号至服务器100。因特网90可例如是由无线网络与/或有线网络所构成。服务器100耦接于因特网90。服务器100用以提供控制模块20执行电力管理程序与保护机制所需的信息与数据。在本发明的实施中，服务器100可提供天气信息(例如，太阳照度值、一云量值、一气温值、一风速值、一风向值与湿度值等的天气数据)与/或供电 信息(例如，市电停电信息)，或者服务器100可储存使用者用电纪录(例如，用户端的使用历程)。如上所述，本发明实施例中的多电源供电系统10可利用所述的天气信息、用电信息与供电信息，并通过机器学习(Machine Learning)的方法建立预测模型。所述的预测模型可根据每日取得的隔日天气预报数据与日期信息后，获得到隔日的预测发电量，进而动态调整安全存量的数值，借此可提升用电效率。接着，请参照图2，图2为本发明实施例的用电、供电与电费的关系示意图。如图2所示，水平轴表示的是时间，左边的垂直轴表示的是负载80所消耗的功率，右边的垂直轴表示的是市电电源70的电费。首先，曲线201为单日电价曲线，在时间为7点之后与时间为23点的前的期间属于尖峰电价，而曲线201在时间为23点之后与时间为7点的前的期间属于离峰电价。曲线203为自发电电源50的单日发电量，曲线205为负载单日用电量。本发明实施例中的多电源供电系统10于凌晨的离峰电价期间，由于自发电电源50(例如，太阳能发电)在未能具备适合的自然环境参数的情况时，发电量小于负载80的用电需求，因此市电电源70提供电力给负载80，并将电池模块30的电量维持在安全存量。借此，将具有相对便宜的电力储存于电池模块30中。接着，多电源供电系统10于尖峰电价期间，并且自发电电源50的发电量小于负载80的用电需求时(即曲线203低于曲线205的期间)，则由电池模块30供电给负载80。借此，将原先储存于电池模块30中具有相对便宜的电力提供给负载80使用，以降低用电成本。另外，当电池模块30中的电力不足以或无法供应给负载80使用时，则由其他自发电源60或市电电源70供电。接下来，多电源供电系统10于尖峰电价期间，并且自发电电源50的发电量大于负载80的用电需求时(即曲线203高于曲线205的期间)，则由自发电电源50供电给负载80使用，以降低用电成本，并且对电池模块30进行充电。接下来，请一并参照图I与图3，图3为本发明实施例的多电源供电系统的电力管理方法步骤流程图。如图3所示，首先，在步骤S301中，多电源供电系统10可通过因特网90或者使用者界面模块40接收市电电价信息。所述的市电电价信息包括有离峰电价与尖峰电价。接着，在步骤S303中，使用者可通过使用者界面模块40输入或更改电池模块30的安全存量，或者，由多电源供电系统10经由因特网90至服务器100取得安全存量信息自动设定电池模块30的安全存量。所述的安全存量为低于满电存量的电池储存电量。举例来说，当市电电源70无预警断电时，电池模块30的安全存量需可以供电给负载80使用，并维持数小时(例如，四小时)的电力。另外，在本发明的另一个实施例中，步骤S301与步骤S303的顺序也可交换。如上所述，在本发明的另一个实施例中，安全存量可根据使用者用电数据进行计算而决定，而所述的使用者用电数据包括有至少一笔周期单日用电数据与周期平均用电数据。另外，多电源供电系统10可通过设定过滤条件来筛选使用者用电数据。更进一步说，符合过滤条件的至少一笔周期单日用电数据会被定义为异常数据，并于删除异常数据 后组成所述的使用者用电数据。举例来说，可利用平均值(average)与标准差(standardvariation)的计算公式过滤异常数据，例如是，一笔周期单日用电数据与周期平均用电数据的差大于两倍标准差，则过滤该笔周期单日用电数据，借以避免安全存量的数值受到非常态数据的影响。如上所述，在本发明的另一个实施例中，安全存量可根据使用者用电数据与自发电发电量预测信息而决定，而使用者用电数据包括有至少一笔今日以前的用电数据。所述的用电数据也可加入权重值(weight)的概念。举例来说，计算一个周期当日的平均使用电量，以作为下一个周期的参考，并且可将越接近的日期的权重值设为越高。所述的自发电发电量预测信息根据包括有太阳照度值、光入射角度、云量值、气温值、风速值、风向值与湿度值的天气数据而决定。同样的，符合过滤条件的至少一笔今日以前的用电数据被定义为异常数据，并于删除异常数据后组成使用者用电数据。接下来，在步骤S305中，多电源供电系统10判断自发电电源50或其他自发电源60的发电量是否大于负载80所需的供电电量。举例来说，多电源供电系统10可通过发电量的功率瓦数与供电电量的功率瓦数来进行判断。在步骤S317中，当自发电电源50或其他自发电源60的发电量大于负载80所需的供电电量时，以自发电电源50或其他自发电源60提供负载80所需的供电电量，并且对电池模块30进行充电。接下来，在步骤S307中，当自发电电源50的发电量小于负载80所需的供电电量时，则进一步判断目前市电电价为离峰电价或尖峰电价。如图2所示，离峰电价低于尖峰电价。在步骤S315中，当目前市电电价为尖峰电价时，以电池模块30提供负载80所需的供电电量，借以降低用电成本。在步骤S309中，当目前市电电价为离峰电价时，则进一步判断电池模块30的目前电池电量是否大于安全存量。接下来，当目前电池电量大于安全存量时，则进入步骤S315。在步骤S313中，当目前电池电量小于安全存量时，则由以市电电源70提供负载80所需的供电电量，并且对电池模块30进行充电至安全存量。综上所述，本发明的多电源供电系统的电力管理方法，利用在离峰市电期间，将电池模块的电量维持在足够备用的安全存量状态，并保留足够储能空间，以储存在具备自然电所需的自然环境参数的情况时自发电所产生的电力。接着，在具备自然电所需的自然环境参数的情况下的尖峰市电期间，由自发电所产生的电力提供家庭用电，并利用其余的自发电电力替电池充电。然后，在未能具备自发电所需要的自然环境参数下的尖峰市电期间，使用储存有自发电电力的电池模块提供家庭用电，进而让用电成本最小化。虽然本发明已以实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范 围当视所附的权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种多电源供电系统的电力管理方法，该多电源供电系统分别耦接于至少一自发电电源、一市电电源、一因特网与一服务器，以提供一负载所需的供电电量，该多电源供电系统包括有一控制模块、一电池模块与一使用者界面模块，该电力管理方法包括有 接收一市电电价信息； 设定该电池模块的一安全存量；及 依据该自发电电源的发电量、该负载所需的供电电量、该市电电价信息、该电池模块的一目前电池电量与该安全存量的群组中至少两者，决定一供电模式。
2.如权利要求I所述的多电源供电系统的电力管理方法，其中决定该供电模式的步骤包含当该自发电电源的发电量大于该供电电量时，以该自发电电源提供该负载所需的供电电量，并且对该电池模块进行充电。
3.如权利要求I所述的多电源供电系统的电力管理方法，其中决定该供电模式的步骤 包含当该自发电电源的发电量小于该供电电量时，依据该市电电价信息与该安全存量的关系，决定该供电模式。
4.如权利要求3所述的多电源供电系统的电力管理方法，其中该供电模式包含当该市电电价信息为一尖峰电价时，以该电池模块提供该负载所需的供电电量。
5.如权利要求3所述的多电源供电系统的电力管理方法，其中该供电模式包含当该市电电价信息为一离峰电价，且该目前电池电量大于该安全存量时，以该电池模块提供该负载所需的供电电量。
6.如权利要求3所述的多电源供电系统的电力管理方法，其中该供电模式包含当该市电电价信息为一离峰电价，且该目前电池电量小于该安全存量时，以该市电电源提供该负载所需的供电电量，并且对该电池模块进行充电至该安全存量。
7.如权利要求I所述的多电源供电系统的电力管理方法，还包含取得一断电信息，用以于该市电电源断电前预先将该电池模块充电至满电存量，以提供该负载所需的供电电量。
8.如权利要求I所述的多电源供电系统的电力管理方法，其中该安全存量根据使用者经由该使用者界面模块输入而决定，且该安全存量不大于一满电存量。
9.如权利要求I所述的多电源供电系统的电力管理方法，其中该安全存量根据一使用者用电数据决定，其中该使用者用电数据包含至少一周期单日用电数据与一周期平均用电数据。
10.如权利要求I所述的多电源供电系统的电力管理方法，其中该安全存量根据一自发电发电量预测信息决定，其中该自发电发电量预测信息根据该因特网提供多个气候参数决定。
11.如权利要求10所述的多电源供电系统的电力管理方法，其中所述多个气候参数包 含一光照度值、一光入射角度、一云量值、一气温值、一风速值、一风向值与一湿度值。
全文摘要
一种多电源供电系统的电力管理方法，其多电源供电系统分别耦接于自发电电源、市电电源、因特网与服务器，以提供负载所需的供电电量，其多电源供电系统包括有控制模块、电池模块与使用者界面模块，其电力管理方法包括有接收市电电价信息；设定电池模块的安全存量；及依据自发电电源的发电量、负载所需的供电电量、市电电价信息、目前电池电量与安全存量，决定供电模式。本发明可以让用电成本最小化。
文档编号H02J3/46GK102832645SQ20121032713
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月6日 优先权日2012年6月21日
发明者陈煜儒, 王慧芳, 罗惠敏 申请人:友达光电股份有限公司