专利名称：能源切换装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种能源切换装置及方法，特别是在交流市电电源与燃料电池间作能源费率自动比较，以经济调度方式切换两者间的电力能源使用与多余电力回收买卖。
背景技术：
目前干净能源(cleanenergy)成为越来越多关注的问题与焦点，特别是以往被称作干净与低耗能能源之一的核能发电，在层出不穷的核能安全问题被一一曝露后，以及，国际油价与煤价不断攀升而影响火力发电成本的不利因素下，目前所需思考的是真正安全、干净与便宜的能源使用，而这些干净能源如:风力发电(wind power)、太阳能电池(solarcell)发电、地热发电(geothermal power)、潮汝发电(Tidal power)、PEMFC (protonexchange membrane fuel cell,质子交换膜燃料电池)、S0FC(solid oxide fuel cell,固体氧化物燃料电池)、MCFC(molten carbonate fuel cell,熔融碳酸盐燃料电池)和许多其它未列举的绿色环保干净能源。
然而，在上述的各种干净能源中，如风力发电的风、太阳电池发电的太阳光线、地热发电的地热井或潮汐发电的海洋潮汐，均需仰赖大自然的气候与气象变化等环境变量影响，而使此些再生能源并不能提供给家庭、小区使用作为主要的常态电力供给来源，而仅能作为辅助电源之用。
而比较可行作为常备与使用的主要再生能源的电力，为上述所列举的PEMFC、S0FC及MCFC等燃料f斗电池电源，可以提供安全、干净与便宜的电力能源供给家庭、小区使用。
现有的燃料电池发电机的规模差别很大，燃料电池是依不同的发电能力最低可在一千瓦(IKW)左右，或最高可达几个百万瓦，不像其它类型的干净能源来源，由于经济规模一般的考虑只能依存于大规模经营的电力公司提供，家庭住宅与中小型小区经济利用天然气为燃料的固体氧化物燃料电池发电则是最理想解决方案之一。
在城市或小区中的居住环境，电力线网络和钩状的天然气管线配置相当常见的，目前电力公司用天然瓦斯来发电，一般是利用复循环技术，先将天然气燃烧产生高压气流推动瓦斯涡轮机(GAS TURBINE)，余热再利用来加热产生高湿蒸气，来推动下一个蒸气涡轮机(STEAM TURBINE)，并且，依赖瓦斯燃料为发电原料的固体氧化物燃料电池，亦可以直接在家庭或小区中产生电力，且固体氧化物燃料电池的发电效率高于上述电力公司以天然瓦斯燃烧产生高压气流或蒸气来推动涡轮发电，且可以减少更多的碳排放量，但此种直接将燃料电池安装于家庭或小区进行分布式发电的方式，并非可以直接将电力能源作有效的应用与调度，例如:当使用于燃料电池发电的瓦斯燃料的费用高于市电电源的电费，或者，市电电源的电费高于燃料电池发电的瓦斯燃料的费用，电力用户或电力公司没有良好的对策可以实时进行电力能源的经济切换调度，致使电力用户没有办法得到有效率与便宜的电力能源供应，电力公司也没有办法达到节能省电以减轻发电设备负于担与经济电力调度的目标。
如果仅是依靠电力公司劝阻电力用户在高峰时间节约用电和鼓励用户在非高峰的时段内用电的经济调度与分散用电时间的省电程序，并没有办法达到省电节能的成效，事实上，在每天或每年中的高峰用电期间，每千瓦/小时的用电率会更高，在负载需求与变动率没有得到进一步改善的前提下，用电率与电费费率变动差异将更变得更大，如需要电力公司重新建造一个新的大型燃料电池发电厂，无论由技术或使用成本上估算，至少必需花费数佰亿以上，并不符合电力使用与调度的经济效益。
在相关的先前专利技术文献方面，如中国台湾专利公报第M400153号「整合再生能源及屋内节能供电装置」新型专利案，虽有揭示含燃料电池的再生能源的第一供电端与交流市电电源的第二供电端间的自动切换节能装置，但该切换的原理是根据第一供电端与第二供电端的供电情形，亦即如第一供电端的电力中断或不足时，才投入第二供电端的电力，但这样的方式，也仅是将第二供电端作为备用电力能源的作法，事实上，并没解决燃料电池发电投入发电运转时的燃料能源费用随时变动调整的经济调度使用问题与缺点，电力用户并没有办法得到价格便宜与有效率的供电效能，对于电力公司而言电没有减轻发电设备负担与电力经济调度的目标。
另外，中国台湾专利公报第M384329号「可抑制用电尖峰的自动化电力控制系统」新型专利案，揭示利用电源自动切换开关来切换再生能源与市电电源于用电尖峰时间与离峰时间的电力调度，充其量也同前一个专利前案，只是局部省电的作法，也没有解决如燃料电池发电的再生能源投入发电运转时的燃料能源费用经济调度使用的问题与缺点，电力用户并没有办法得到价格便宜与有效率的供电效能。
除此之外，中国台湾与利公报第1333726号「燃料电池充电模块」发明专利案，则揭示关于燃料电池充电与供电模块，但并未解决燃料电池使用时的燃料能源费用的经济调度使用，而仅能流于实验性质的充电与供电模块，对于燃料电池发电实际应用于家庭或小区中作为电源供应系统的一环，仍有相当的距离。发明内容
本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种能源切换装置及方法，其可以针对燃料电池发电电源的燃料成本与市电电源的电费成本间的经济价值自动比较，再决定以何种电源进行供电与储能，而具有全面节能低成本用电的经济效益。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种能源切换装置，包含至少一切换控制微处理模块、数个电力切换控制模块与数个电源转换模块，其中，该切换控制微处理模块分别输入市电电费费率与燃料电池的发电度数、燃料费用，以计算与比较燃料电池的发电电费与燃料费用间的能源最佳切换模式，该数个电力切换控制模块，分别连结该切换控制微处理模块、燃料电池、交流市电电源、电源转换模块、至少一电力储能器与室内配电箱，以通过该切换控制微处理模块的最佳能源切换的经济调度方式，切换市电电源或燃料电池的电力通过电源转换模块给电力储能器储能与室内配电箱供应电力，或通过电力公司的智能型电表，将多余电力回收卖给电力公司。
本发明的能源切换方法，其步骤包含:
a.比较参数输入，输入燃料电池发电度数、市电每度电费费率、燃料电池发电所需的燃料费、电力储能器的储存电能、负载耗电量等参数给一能源切换装置的切换控制微处理模块；b.燃料电池发电价值是否大于燃料费？如果是，进行步骤d，如果不是，进行步骤C，由步骤a的切换控制微处理模块对该输入的燃料电池发电度数乘于市电每度电费费率的值，是否大于燃料电池发电所需的燃料费，如果是，表示燃料电池发电的经济效益大于市电电源，反之，则为燃料电池发电的经济效益小于市电电源；c.是否需储能？如果是，进行步骤Cl.如果不是，进行步骤c2，由步骤a的切换控制微处理模块依据步骤a输入的电力储能器的储存电能数据进行评估与控制，如电力储能器尚可储能，则进行储能，反之，则由电力储能器进行放电供电；Cl.由市电供电并进行电力储能，由该步骤c的切换控制微处理模块控制数个电力切换控制模块切换市电电电源为主要供电电源，供应室内负载用电，并关闭燃料电池供电，以及，对该步骤c的电力储能器进行储能；c2.由市电供电与进行放电并联辅助供电，由该步骤c的切换控制微处理模块控制数个电力切换控制模块切换市电电源为主要供电电源，供应室内负载用电，并关闭燃料电池供电，以及，使步骤c的电力储能器通过一电源转换模块进行放电与并联辅助供电；d.燃料电池发电量是否大于负载耗电量？如果是则进行步骤f，如果不是进行步骤C，由步骤a的切换控制微处理模块依燃料电池发电度数与负载耗电量予以比较，如果燃料电池发电度数大于负载耗电量，表示有剩余电力，如果燃料电池发电度数小于负载耗电量，表示燃料电池发电不足以应付负量耗电量；e.多余电力是否卖回电力公司？如果是，则进行步骤Cl，如果不是，则进行步骤e2,由该步骤a的切换控制微处理模块依剩余电力调度决定是否卖回电力公司；el.是否需储能？如果是，进行步骤ell,如果不是,进行步骤el2,由步骤a的切换控制微处理模块依据步骤a输入的电力储能器的储存电能数据进行评估与控制，如电力储能器尚可储能，则进行储能，反之，则由电力储能器进行放电供电；ell.由燃料电池供电、将剩余电力卖回与进行电力储能，由该步骤el的切换控制微处理模块控制数个电力切换控制模块切换燃料电池电源为主要供电电源，并关闭市电电源供电，以及，分别对室内负载进行供电与步骤el的电力储能器进行储能，并通过一电源转换模块转换，将多余电力回卖给电力公司；el2.由燃料电池供电、进行放电与将剩余电力卖回，由该步骤el的切换控制微处理模块控制数个电力切换控制模块切换燃料电池电源为主要供电电源，并关闭市电电源供电，以及，供应室内负载用电，使步骤el的电力储能器进行放电，该燃料电池电源并与电力储能器通过一电源转换模块转换，将多余电力回卖给电力公司；e2.是否需储能？如果是，进行步骤e21，如果不是，进行步骤e22，由步骤a的切换控制微处理模块依据步骤a输入的电力储能器的储存电能数据进行评估与控制，如电力储能器尚可储能，则进行储能，反之，则由电力储能器进行放电供电；e21.由燃料电池供电与进行电力储能，由该步骤e2的切换控制微处理模块控制数个电力切换控制模块切换燃料电池电源为主要供电电源，并关闭市电电源供电，以及，分别对室内负载进行供电与步骤e2的电力储能器进行储能；e22.由燃料电池供电与进行放电并联辅助供电，由该步骤e2的切换控制微处理模块控制数个电力切换控制模块切换燃料电池电源为主要供电电源，并关闭市电电源供电，以及，分别对室内负载进行供电，并使步骤e2的电力储能器进行放电与通过一电源转换模块转换而并联辅助供电；f.是否需储能？如果是，进行步骤fl，如果不是，进行步骤f2，由步骤a的切换控制微处理模块依据步骤a输入的电力储能器的储存电能数据进行评估与控制，如电力储能器尚可储能，则进行储能，反之，则由电力储能器进行放电供电；fl.由市电电源、燃料电池并联供电与进行电力储能，由该步骤f的切换控制微处理模块控制数个电力切换控制模块切换市电电源与燃料电池电源共同并联为主要供电电源，以及，对室内负载进行供电与步骤f的电力储能器进行储能；f2.由市电电源、燃料电池供电与电力储能器进行放电并联供电，由该步骤f的切换控制微处理模块控制数个电力切换控制模块切换市电电源、燃料电池电源为主要供电电源，以及，分别对室内负载进行供电，并使步骤f的电力储能器进行放电与通过一电源转换模块转换而并联辅助供电。本发明的能源切换装置及方法的功效，在于利用该切换装置中的切换控制微处理模块以燃料电池发电电力转成相对市电电费的费用与燃料费用自动比较，依经济效益与负载需求，而自动切换选择市电电源、燃料电池或电力储能器三者的至少一者或其组合，而提供最有经济效率与省电的电源供应模式，并进一步，可选择将多余电力通过如智能型电表回送卖给电力公司，以进一步提升本发明的产业利用价值。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1为本发明的能源切换装置第一实施例的电路方块图；图2为本发明的能源切换装置中的燃料电池的发电度数与天然瓦斯流量的关系曲线图；图3为本发明的能源切换装置第二实施例的电路方块图；图4为本发明的能源切换方法的流程图。图中标号说明:100能源切换装置10 切换控制微处理模块IOa数据传输界面IOb键盘IOc远程计算机11 第一数据输入端12 第二数据输入端13 第三数据输入端14 第四数据输入端15 第五数据输入端16 第一控制端17 第二控制端18 第三控制端19 第四控制端20 第一电力切换控制模块 20a第一连接端20b第二连接端20c第三连接端30 第二电力切换控制模块 30a第一连接端30b第二连接端30c第三连接端40 第三电力切换控制模块 40a第一连接端40b第二连接端 40c第三连接端
50第四电力切换控制模块 50a第一连接端50b第二连接端50c第三连接端50d第四连接端60 第一电源转换模块61回卖电源馈线70 第二电源转换模块200市电电源300燃料电池400电力储能器410蓄电池420电池管理装500室内配电箱510室内负载600智能型电表610电源输入端620电源回馈端151电力负载传感器Dl 电费费率资料D2发电度数资料D3 燃料费用资料D4储存电能数据D5 负载耗电量数据700比较参数输入710燃料电池发电价值是否大于燃料费720是否需储能721由市电供电并进行电力储能722由市电供电与进行放电并联辅助供电730燃料电池发电量是否大于负载耗电量740多余电力是否卖回电力公司741是否需储能741a由燃料电池供电、将剩余电力卖回与进行电力储能741b由燃料电池供电、进行放电与将剩余电力卖回742是否需储能742a由燃料电池供电与进行电力储能742b由燃料电池供电与进行放电并联辅助供电750是否需储能751由市电电源、燃料电池并联供电与进行电力储能752由市电电源、燃料电池供电与电力储能器进行放电并联供电
具体实施例方式
请参阅图1及图2所示，为本发明的能源切换装置100的第一实施例，其中，该能源切换装置100包括至少一切换控制微处理模块10，该切换控制微处理模块10具有一第一资料输入端11、第二数据输入端12、第三数据输入端13、第四数据输入端14、第五数据输入端15，以及，第一控制端16、第二控制端17、第三控制端18及第四控制端19，该第一数据输入端11供输入一市电电源200的电费费率数据Dl,即对应市电电源200的兀/每度费率数据，第二数据输入端12供输入一燃料电池300的发电度数数据D2，该第三数据输入端13供输入该燃料电池300发电所需的燃料费用数据D3，例如:燃料电池300发电一百度电所需耗用燃料的费用，该燃料电池300的发电度数数据D2与燃料费用数据D3的关系，则列举以图2的曲线L来说明，其中，纵向轴为该发电度数K，其单位为仟瓦/小时(KW/h)，横向轴为该天然瓦斯流量M，其单位为米立方/小时(M3/h)，该瓦斯流量M乘上瓦斯公司的天然瓦斯费率(元/米立方)，即为该燃料费用资料D3，由该曲线L于经某一段时间后，该发电度数K与天然瓦斯流量M会渐趋于平缓横线的值，此为便于说明燃料电池300的发电度数数据D2与燃料费用数据D3的关系而列举的例子，并非用以拘限本发明的范畴，如针对不同型态的燃料电池300，会有不同形状的曲线。该第四数据输入端14连结一电力储能器400，以供该电力储能器400的储存电能数据D4输入，该电力储能器400的型式不限，在本发明中列举包含一蓄电池410及电池管理装置420为例，该蓄电池410连结该电池管理装置420，由该电池管理装置420将该蓄电池410的电力储能状态以储存电能数据D4通过该第四数据输入端14输入该切换控制微处理模块10中。该第五数据输入端15连结一室内配电箱500,以将室内配电箱500的负载耗电量数据D5经第五资料输入端15输入该切换控制微处理模块10中，该室内配电箱500提供室内负载510的供电控制。该切换控制微处理模块10自动计算该电费费率数据Dl乘于发电度数数据D2的燃料电池300发电效益，并将所计算而得的燃料电池300发电效益结果，自动与燃料费用数据D3进行比较，如果该燃料电池300发电效益大于燃料费用数据D3，表示燃料电池300发电较具经济效益；反之，如果该燃料电池300发电效益小于燃料费用数据D3，则表示该市电电源200较具经济效益，借此燃料电池300发电效益与燃料费用数据D3的比较结果，与该储存电能数据D4、负载耗电量数据D5等数据，使该切换控制微处理模块10决定该第一控制端16、第二控制端17、第三控制端18及第四控制端19的输出状态。一第一电力切换控制模块20，具有一第一连接端20a、第二连接端20b、第三连接端20c，其中，该第一电力切换控制模块20与该切换控制微处理模块10的第一控制端16连结，以受该切换控制微处理模块10的控制而切换该第一连接端20a、第二连接端20b、第三连接端20c的连结关系，该第一连接端20a连结市电电源200，以接收输入市电电源200，该第二连接端20b连接该燃料电池300，以接收输入该燃料电池300发电电源，该第三连接端20c则输出该市电电源200或燃料电池300发电电源的任一者或二者。一第二电力切换控制模块30，具有一第一连接端30a、第二连接端30b、第三连接端30c，其中，该第二电力切换控制模块30与该切换控制微处理模块10的第二控制端17连结，以受该切换控制微处理模块10的控制而切换该第一连接端30a、第二连接端30b、第三连接端30c的连结关系，该第一连接端30a连结该第一电力切换控制模块20的第三连接端20c，以接收来自第一电力切换控制模块20切换输出的市电电源200或燃料电池300的发电电源，该第二连接端30b输出市电电源200或燃料电池300发电电源的一部份，作为多余的回馈电力，该第三连接端30c则输出该市电电源200或燃料电池300发电电源的任一者或二者。一第三电力切换控制模块40，具有一第一连接端40a、第二连接端40b、第三连接端40c，其中，该第三电力切换控制模块40与该切换控制微处理模块10的第三控制端18连结，以受该切换控制微处理模块10的控制而切换该第一连接端40a、第二连接端40b、第三连接端40c的连结关系，该第一连接端40a连结该第二电力切换控制模块30的第三连接端30c,以接收来自第二电力切换控制模块30切换输出的市电电源200或燃料电池300的发电电源，该第二连接端40b输出市电电源200或燃料电池300发电电源，该第三连接端40c则输出该市电电源200或燃料电池300发电电源的一部份作为储能电源。一第四电力切换控制模块50，具有一第一连接端50a、第二连接端50b、第三连接端50c与第四连接端50d，其中，该第四电力切换控制模块50与该切换控制微处理模块10的第四控制端19连结，以受该切换控制微处理模块10的控制而切换该第一连接端50a、第二连接端50b、第三连接端50c与第四连接端50d的连结关系，该第一连接端50a连结该第三电力切换控制模块40的第三连接端40c，以接收来自第三电力切换控制模块40切换输出的市电电源200或燃料电池300的发电电源的一部份的储能电源，该第二连接端50b则连结该电力储能器400的蓄电池410，以将第一连接端50a的储能电源充入蓄电池410，该第三连接端50c则输出该电力储能器400的一部份多余电力，作为回馈电力，该第四连接端50d则输出该电力储能器400 —部份多余的放电电力，作为室内配电箱500的供电电源。—第一电源转换模块60,具有将直流电源转换成标准的交流市电电源功能,如转换成本地电压为110伏、频率为60赫芝(Hz)的本地交流市电电源，该第一电源转换模块60连结第二电力切换控制模块30的第二连接端30b与第四电力切换控制模块50的第三连接端50c，以将来自第二电力切换控制模块30的燃料电池300发电电源与第四电力切换控制模块50的电力储能器400的蓄电池410的直流电源，转换成如同市电电源200的标准本地交流市电电源输出至一回卖电源馈线61。一第二电源转换模块70，具有将直流电源转换成标准的交流市电电源功能，连结第三电力切换控制模块40的第二连接端40b、第四电力切换控制模块50的第四连接端50d与室内配电箱500，以将来自第二电力切换控制模块30的燃料电池300发电电源与第四电力切换控制模块50的电力储能器400的蓄电池410的直流电源，转换成如同市电电源200的标准本地交流市电电源输出至该室内配电箱500进行供电。请再配合图3所示，为本发明的能源切换装置100的第二实施例，其中，显示该切换控制微处理模块10的第一数据输入端11、第二数据输入端12、第三数据输入端13连结一数据传输界面10a，该数据传输界面IOa可供连结一键盘IOb或以有线或无线网络连结至一远程计算机10c，而由该键盘IOb或远程计算机IOc将该可能随时变动的电费费率数据D1、发电度数数据D2与燃料费用数据D3予以更新输入至切换控制微处理模块10中。该第一电力切换控制模块20的第一连接端20a与第一电源转换模块60所连接的回卖电源馈线61间，连结该智能型电表600，该智能型电表600可以为本地电力公司与电力用户间的契约型电表，即具有电力用户将多余电力回卖给电力公司计费的电表，该智能型电表600设有一电源输入端610及电源回馈端620，该电源输入端610连接市电电源200，以将市电电源200输入该第一电力切换控制模块20的第一连接端20a，该电源回馈端620则将第一电源转换模块60所连接的回卖电源馈线61的回卖电力回馈至电力公司的回收电源总线中，例如:电力公司的智能型电网。另外，该切换控制微处理模块10的第五数据输入端15与室内配电箱500间跨接一电力负载传感器151,该电力负载传感器151可以为一比流器(current transformer)或一数位瓦特计，以将室内配电箱500所连结的室内负载510的实际用电量转换成负载耗电量数据D5给切换控制微处理模块10，当然，也可以直接通过上述的智能型电表600的负载传感器来感测而得。
上述图1及图3中所示的切换控制微处理模块10控制第二电力切换控制模块30或第四电力切换控制模块50切换，将多余电力投入第一电源转换模块60经回卖电源馈线61卖回电力公司或经智能型电表600卖回电力公司的时机，排除市电电源200停电或故障无法供电的情形，当市电电源200因故停电或故障无法供电时，该能源切换装置100内即使有多余的回馈电力，该切换控制微处理模块10立即停止将多余电力经该第二电力切换控制模块30或第四电力切换控制模块50切换投入该第一电源转换模块60中，而不会经由经回卖电源馈线61卖回电力公司或经智能型电表600卖回电力公司，而进行孤岛作业(isolated island operation),此一操作动作功能,是为了保护市电电源200停电或故障时的维修人员，不会因回卖电源馈线61或智能型电表600回馈电力至电力公司而受到伤害；只有当市电电源200重新送电供电时，该切换控制微处理模块10才会再控制第二电力切换控制模块30或第四电力切换控制模块50切换，将多余电力投入第一电源转换模块60，再经回卖电源馈线61卖回电力公司或经智能型电表600卖回电力公司。请再配合图4所示，为本发明的能源切换方法的流程图，其方法包括步骤700 752，其中:(700)比较参数输入，输入燃料电池发电度数、市电每度电费费率、燃料电池发电所需的燃料费、电力储能器的储存电能、负载耗电量等参数给该能源切换装置100的切换控制微处理模块10的第一数据输入端11、第二数据输入端12、第三数据输入端13、第四数据输入端14及第五数据输入端15 ；(710)燃料电池发电价值是否大于燃料费？如果是，进行步骤730，如果不是，进行步骤720，由步骤700的切换控制微处理模块10对该输入的燃料电池300发电度数乘于市电每度电费费率的值，是否大于燃料电池300发电所需的燃料费，如果是，表示燃料电池300发电的经济效益大于市电电源200，反之，则为燃料电池300发电的经济效益小于市电电源；(720)是否需储能？如果是，进行步骤721，如果不是，进行步骤722，由步骤700的切换控制微处模块依据步骤700输入的电力储能器400的储存电能数据D4进行评估与控制，如电力储能器400尚可储能，则进行储能，反之，则由电力储能器400进行放电供电；(721)由市电供电并进行电力储能，由该步骤720的切换控制微处理模块10控制数个电力切换控制模块，如第一电力切换控制模块20、第二电力切换控制模块30、第三电力切换控制模块40及第四电力切换控制模块50，而切换市电电源200为主要供电电源，供应室内配电箱500连结的室内负载510用电，并关闭燃料电池300供电，以及，对该步骤720的电力储能器400进行储能，如对该电力储能器400中的蓄电池410进行充电储能；(722)由市电供电与进行放电并联辅助供电，由该步骤720的切换控制微处理模块10控制数个电力切换控制模块，如第一电力切换控制模块20、第二电力切换控制模块30、第三电力切换控制模块40及第四电力切换控制模块50，切换市电电源200为主要供电电源，供应室内配电箱500连结的室内负载510用电，并关闭燃料电池300供电，以及，使步骤720的电力储能器400通过一电源转换模块，如第二电源转换模块70，进行放电转换电源与并联辅助供电；(730)燃料电池发电量是否大于负载耗电量？如果是则进行步骤740，如果不是进行步骤750，由步骤700的切换控制微处理模块10依燃料电池发电度数与负载耗电量予以比较，如果燃料电池300发电度数大于室内配电箱500的负载耗电量，表示有剩余电力，反之，如果燃料电池300发电度数小于负载耗电量，表示燃料电池300发电量不足以应付负
量耗电量；(740)多余电力是否卖回电力公司？如果是，则进行步骤741，如果不是，则进行步骤742，由该步骤700的切换控制微处理模块10依剩余电力调度决定剩余电力是否卖回电力公司；(741)是否需储能？如果是，进行步骤741a，如果不是，进行步骤741b，由步骤700的切换控制微处理模块10依据步骤700输入的电力储能器400的储存电能数据D4进行评估与控制，如电力储能器400尚可储能，则进行储能，反之，则由电力储能器400进行放电供电；(741a)由燃料电池供电、将剩余电力卖回与进行电力储能，由该步骤741的切换控制微处理模块10控制数个电力切换控制模块，如第一电力切换控制模块20、第二电力切换控制模块30、第三电力切换控制模块40及第四电力切换控制模块50，切换燃料电池300电源为主要供电电源,并关闭市电电源200供电，以及，分别对室内配电箱500连结的室内负载510进行供电与步骤741的电力储能器400进行储能，并通过一电源转换模块，如第一电源转换模块60转换电源，将多余电力回卖给电力公司；(741b)由燃料电池供电、进行放电与将剩余电力卖回，由该步骤741的切换控制微处理模块10控制数个电力切换控制模块，如第一电力切换控制模块20、第二电力切换控制模块30、第三电力切换控制模块40及第四电力切换控制模块50，切换燃料电池300电源为主要供电电源，并关闭市电电源200供电，以及，供应室内配电箱500连结的室内负载510用电，使步骤741的电力储能器400进行放电，该燃料电池300电源并与电力储能器400放电电源通过一电源转换模块，如第一电源转换模块60转换电源，将多余电力回卖给电力公司；(742)是否需储能？如果是，进行步骤742a，如果不是，进行步骤742b，由步骤700的切换控制微处理模块10依据步骤700输入的电力储能器400的储存电能数据D4进行评估与控制，如电力储能器400尚可储能，则进行储能，反之，则由电力储能器400进行放电供电；(742a)由燃料电池供电与进行电力储能，由该步骤742的切换控制微处理模块10控制数个电力切换控制模块，如第一电力切换控制模块20、第二电力切换控制模块30、第三电力切换控制模块40及第四电力切换控制模块50，而切换燃料电池300电源为主要供电电源，并关闭市电电源200供电，以及，分别对室内配电箱500连结的室内负载510进行供电与步骤742的电力储能器400进行储能；(742b)由燃料电池供电与进行放电并联辅助供电，由该步骤742的切换控制微处理模块10控制数个电力切换控制模块，如第一电力切换控制模块20、第二电力切换控制模块30、第三电力切换控制模块40及第四电力切换控制模块50，而切换燃料电池300电源为主要供电电源，并关闭市电电源200供电，以及，分别对室内配电箱500连结的室内负载510进行供电，并使步骤742的电力储能器400进行放电与通过一电源转换模块，如第二电源转换模块70转换电源而并联辅助供电；(750)是否需储能？如果是，进行步骤751，如果不是，进行步骤752，由步骤700的切换控制微处理模块10依据步骤10输入的电力储能器400的储存电能数据D4进行评估与控制，如电力储能器400尚可储能，则进行储能，反之，则由电力储能400器进行电源放电供电；(751)由市电电源、燃料电池并联供电与进行电力储能，由该步骤750的切换控制微处理模块10控制数个电力切换控制模块，如第一电力切换控制模块20、第二电力切换控制模块30、第三电力切换控制模块40及第四电力切换控制模块50，切换市电电源200与燃料电池300电源共同并联为主要供电电源，以及，对室内配电箱500连结的室内负载510进行供电与步骤750的电力储能器400进行储能；(752)由市电电源、燃料电池供电与电力储能器进行放电并联供电，由该步骤750的切换控制微处理模块10控制数个电力切换控制模块，如第一电力切换控制模块20、第二电力切换控制模块30、第三电力切换控制模块40及第四电力切换控制模块50，而切换市电电源200、燃料电池300电源为主要供电电源，以及，分别对室内配电箱500连结的室内负载510进行供电，并使步骤f的电力储能器进行放电与通过一电源转换模块，如第二电源转换模块70转换电源而并联辅助供电。上二述图1及图3所示的能源切换装置100，其控制切换市电电源200、燃料电池300与电力储能器400间的电力能源供应与多余电力卖回的切换调度方法，可依循上述步骤700 752所示方法，该步骤与方法可以用程序或软件型态，预先烧录或储存于该能源切换装置100的切换控制微处理模块10中，以使该切换控制微处理模块10可分别控制该第一电力切换控制模块20、第二电力切换控制模块30、第三电力切换控制模块40及第四电力切换控制模块50等数个电力切换控制模块进行切换控制，因此，可将该第一电力切换控制模块20、第二电力切换控制模块30、第三电力切换控制模块40及第四电力切换控制模块50的各连接端的开或关切换操作状态与图4所示的步骤721、722、741a、741b、742a、742b、75及752等最终选择处理步骤进行对照表列如下，以说明该切换控制微处理模块10控制切换第一电力切换控制模块20、第二电力切换控制模块30、第三电力切换控制模块40及第四电力切换控制模块50的过程及结果，其中:
权利要求
1.一种能源切换装置，其特征在于，包括: 至少一切换控制微处理模块，该切换控制微处理模块具有一第一数据输入端、第二数据输入端、第三数据输入端、第四数据输入端、第五数据输入端，以及，第一控制端、第二控制端、第三控制端及第四控制端，该第一数据输入端供输入一市电电源的电费费率数据，第二数据输入端供输入一燃料电池的发电度数数据，第三数据输入端供输入该燃料电池发电所需的燃料费用数据，该第四数据输入端连结一电力储能器，以供输入该电力储能器的储存电能数据，该第五数据输入端连结一室内配电箱，以将室内配电箱的负载耗电量数据经第五数据输入端输入，该切换控制微处理模块并自动计算该第一资料输入端的电费费率数据乘上第二数据输入端的燃料电池的发电度数数据，形成燃料电池的发电效益，并再与第三数据输入端的燃料费用数据相比较，该比较结果再与第四数据输入端的储行电能数据、第五数据输入端的负载耗电量数据，供该切换控制微处理模块决定第一控制端、第二控制端、第三控制端及第四控制端的输出状态； 一第一电力切换控制模块，具有一第一连接端、第二连接端、第三连接端，该第一电力切换控制模块与该切换控制微处理模块的第一控制端连结，以受该切换控制微处理模块的控制而切换该第一连接端、第二连接端、第三连接端的连结关系，该第一连接端连结市电电源，以输入市电电源，该第二连接端连接该燃料电池，以输入该燃料电池发电电源，该第三连接端则输出该市电电源或燃料电池发电电源的任一者或二者； 一第二电力切换控制模块，具有一第一连接端、第二连接端、第三连接端，该第二电力切换控制模块与该切换控制微处理模块的第二控制端连结，以受该切换控制微处理模块的控制而切换该第一连接端、第二连接端、第三连接端的连结关系，该第一连接端连结该第一电力切换控制模块的第三连接端，以接收来自第一电力切换控制模块切换输出的市电电源或燃料电池的发电电源，该第二连接端输出市电电源或燃料电池发电电源的电力一部份，作为多余的回馈电力，该第三连接端则输出该市电电源或燃料电池发电电源的任一者或二者； 一第三电力切换控制模块，具有一第一连接端、第二连接端、第三连接端，该第三电力切换控制模块与该切换控制微处理模块的第三控制端连结，以受该切换控制微处理模块的控制而切换该第一连接端、第二连接端、第三连接端的连结关系，该第一连接端连结该第二电力切换控制模块的第三连 接端，以接收来自第二电力切换控制模块切换输出的市电电源或燃料电池的发电电源，该第二连接端输出市电电源或燃料电池发电电源，该第三连接端则输出该市电电源或燃料电池发电电源的一部份作为储能电源； 一第四电力切换控制模块，具有一第一连接端、第二连接端、第三连接端与第四连接端，该第四电力切换控制模块与该切换控制微处理模块的第四控制端连结，以受该切换控制微处理模块的控制而切换该第一连接端、第二连接端、第三连接端与第四连接端的连结关系，该第一连接端连结该第三电力切换控制模块的第三连接端，以接收来自第三电力切换控制模块切换输出的市电电源或燃料电池的发电电源的一部份的储能电源，该第二连接端则连结该电力储能器，以将第一连接端的储能电源充入电力储能器中，该第三连接端则输出该电力储能器的一部份多余电力，作为回馈电力，该第四连接端则输出该电力储能器一部份多余的放电电力，作为室内配电箱的供电电源； 一第一电源转换模块，具有将直流电源转换成标准的交流市电电源功能，该第一电源转换模块连结第二电力切换控制模块的第二连接端与第四电力切换控制模块的第三连接端，以将来自第二电力切换控制模块的燃料电池发电电源与第四电力切换控制模块的电力储能器的蓄电池的直流电源，转换成标准本地交流市电电源输出； 一第二电源转换模块，具有将直流电源转换成标准的交流市电电源功能，连结第三电力切换控制模块的第二连接端、第四电力切换控制模块的第四连接端与室内配电箱，以将来自第二电力切换控制模块的燃料电池发电电源与第四电力切换控制模块的电力储能器的直流电源，转换成标准本地交流市电电源输出至该室内配电箱进行供电。
2.根据权利要求1所述的能源切换装置，其特征在于，所述切换控制微处理模块的第一数据输入端、第二数据输入端、第三数据输入端连结一数据传输界面。
3.根据权利要求2所述的能源切换装置，其特征在于，所述数据传输界面连结一键盘。
4.根据权利要求2所述的能源切换装置，其特征在于，所述数据传输界面连结一远程计算机。
5.根据权利要求1所述的能源切换装置，其特征在于，所述切换控制微处理模块的第四数据输入端连结的电力储能器，包括: 一蓄电池； 一电池管理装置，连结蓄电池，将该蓄电池的电力储能状态以储存电能数据通过该第四数据输入端输入该切换控制微处理模块中。
6.根据权利要求1所述的能源切换装置，其特征在于，所述切换控制微处理模块的第五数据输入端与室内配电箱间跨接一电力负载传感器。
7.根据权利要求5所述的能源切换装置，其特征在于，所述电力负载传感器为一比流器。
8.根据权利要求5所述的能源切换装置，其特征在于，所述电力负载传感器为一数字瓦特计。
9.根据权利要求1所述的能源 切换装置，其特征在于，所述第一电力切换控制模块的第一连接端与第一电源转换模块之间，连结一智能型电表。
10.一种能源切换方法，其特征在于，其步骤包含: (A)比较参数输入，输入燃料电池发电度数、市电每度电费费率、燃料电池发电所需的燃料费、电力储能器的储存电能、负载耗电量等参数给一能源切换装置的切换控制微处理模块； (B)燃料电池发电价值是否大于燃料费？如果是，进行步骤D，如果不是，进行步骤C，由步骤A的切换控制微处理模块对该输入的燃料电池发电度数乘于市电每度电费费率的值，是否大于燃料电池发电所需的燃料费，如果是，表示燃料电池发电的经济效益大于市电电源，反之，则为燃料电池发电的经济效益小于市电电源； (C)是否需储能？如果是，进行步骤Cl，如果不是，进行步骤C2，由步骤A的切换控制微处理模块依据步骤A输入的电力储能器的储存电能数据进行评估与控制，如电力储能器尚可储能，则进行储能，反之，则由电力储能器进行放电供电； (Cl)由市电供电并进行电力储能，由该步骤C的切换控制微处理模块控制数个电力切换控制模块切换市电电电源为主要供电电源，供应室内负载用电，并关闭燃料电池供电，以及，对该步骤C的电力储能器进行储能；(C2)由市电供电与进行放电并联辅助供电，由该步骤C的切换控制微处理模块控制数个电力切换控制模块切换市电电源为主要供电电源，供应室内负载用电，并关闭燃料电池供电，以及，使步骤C的电力储能器通过一电源转换模块进行放电与并联辅助供电； (D)燃料电池发电量是否大于负载耗电量？如果是则进行步骤F，如果不是进行步骤E，由步骤A的切换控制微处理模块依燃料电池发电度数与负载耗电量予以比较，如果燃料电池发电度数大于负载耗电量，表示有剩余电力，如果燃料电池发电度数小于负载耗电量，表示燃料电池发电不足以应付负量耗电量； (E)多余电力是否卖回电力公司？如果是，则进行步骤E1，如果不是，则进行步骤E2，由该步骤A的切换控制微处理模块依剩余电力调度决定是否卖回电力公司； (El)是否需储能？如果是，进行步骤E11，如果不是，进行步骤E12，由步骤A的切换控制微处理模块依据步骤A输入的电力储能器的储存电能数据进行评估与控制，如电力储能器尚可储能，则进行储能，反之，则由电力储能器进行放电供电； (Ell)由燃料电池供电、将剩余电力卖回与进行电力储能，由该步骤El的切换控制微处理模块控制数个电力切换控制模块切换燃料电池电源为主要供电电源，并关闭市电电源供电，以及，分别对室内负载进行供电与步骤El的电力储能器进行储能，并通过一电源转换模块转换，将多余电力回卖给电力公司； (E12)由燃料电池供电、进行放电与将剩余电力卖回，由该步骤El的切换控制微处理模块控制数个电力切换控制模块切换燃料电池电源为主要供电电源，并关闭市电电源供电，以及，供应室内负载用电，使步骤El的电力储能器进行放电，该燃料电池电源并与电力储能器通过一电源转换模块转换，将多余电力回卖给电力公司； (E2)是否需储能？如果是，进行步骤E21，如果不是，进行步骤E22，由步骤a的切换控制微处理模块依据步骤A输入的电力储能器的储存电能数据进行评估与控制，如电力储能器尚可储能，则进行储能，反之，则由电力储能器进行放电供电； (F)是否需储能？如果是，进行步骤F1，如果不是，进行步骤F2，由步骤A的切换控制微处理模块依据步骤A输入的电力储能器的储存电能数据进行评估与控制，如电力储能器尚可储能，则进行储能，反之，则由电力储能器进行放电供电； (Fl)由市电电源、燃料电 池并联供电与进行电力储能，由该步骤F的切换控制微处理模块控制数个电力切换控制模块切换市电电源与燃料电池电源共同并联为主要供电电源，以及，对室内负载进行供电与步骤F的电电力储能器进行储能； (F2)由市电电源、燃料电池供电与电力储能器进行放电并联供电，由该步骤F的切换控制微处理模块控制数个电力切换控制模块切换市电电源、燃料电池电源为主要供电电源，以及，分别对室内负载进行供电，并使步骤F的电力储能器进行放电与通过一电源转换模块转换而并联辅助供电。
全文摘要
本发明为一种能源切换装置及方法，包含至少一切换控制微处理模块、数个电力切换控制模块与数个电源转换模块，其中，该切换控制微处理模块分别输入市电电费费率与燃料电池的发电度数、燃料费用，以计算与比较燃料电池的发电电费与燃料费用间的能源最佳切换模式，该数个电力切换控制模块，分别连结该切换控制微处理模块、燃料电池、交流市电电源、电源转换模块、至少一电力储能器与室内配电箱，以通过该切换控制微处理模块的最佳能源切换的经济调度方式，切换市电电源或燃料电池的电力通过电源转换模块给电力储能器储能与室内配电箱供应电力，或通过电力公司的智能型电表、智能型电网，将多余电力回收卖给电力公司。
文档编号H02J3/38GK103219791SQ20121001943
公开日2013年7月24日 申请日期2012年1月21日 优先权日2012年1月21日
发明者朱明复, 陈泽宗 申请人:电联运通股份有限公司