用于分配和存储电能的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于分配和存储电能的系统，并且寻求例如在住宅或工业建筑中的应用，其通常被连接到固定电网并且提供有替代能源，具体为诸如光伏面板、风力系统、光伏或地热田的可再生能源。
【背景技术】
[0002]众所周知，可以通过从可再生源平行于固定网络传递电能来供应住宅或工业建筑。可再生源根据它们的性质只能在特定情况下供能。例如，光伏面板只能在白天供应电能，而风力系统只能在风存在时供应电能。当由可再生源供应的电能不足时，电流从固定电网提取。
[0003]已知的系统已被设计用于将替代源置于固定网络之前，换言之，通过从替代源提取电能来对用户供应电能(如果可能的话)。
[0004]但通常替代源的输出峰值与用户所需的峰值不同，这样的话，如果由替代源产生的能量与用户所需的能量相比是较低的，则能量必须从固定网络提取，而当存在对于用户必要的高能量输出时，剩余能量被释放到网络而未存储。
[0005]因此，当由替代源产生的能量低于用户需求并且必要时使其返还时，已知的系统通常不能存储由替代源产生的能量。因此，对于固定网络的依赖性仍然相当大。
[0006]即使已经尝试使用用于存储能量的电池，但它们的使用仍然相当麻烦。实际上，已知的电池除了通常将具有短周期使用寿命之外还需要复杂的维护，因此需要高昂的成本，这抵消了使用替代固定网络的能源的经济优势。
【发明内容】
[0007]因此，本发明的目的由使得一种用于分配和存储电能的系统可用组成，其中所述系统利用替代固定网络的能源，并且使得能够高效地利用后者，换言之，能够将由替代源产生的实际上被连接到系统的用户所使用的能量的量最大化。
[0008]本发明的另一个目的由使得一种用于分配和存储电能的系统可用组成，其中所述系统展示出足够长的持续时间。
[0009]该目的和其它目的通过根据权利要求1所述的用于分配和存储电能的系统实现。
【附图说明】
[0010]为更好地理解本发明并理解其优势，在下文中，将参考附图描述本发明及其优势的一些例示性非限制实施例。
[0011]图1为根据本发明的可能实施例的用于分配和存储电能的系统的示意图。
【具体实施方式】
[0012]参考图1，用于分配和存储电能的系统被一般示为100。系统100适于被安装在住宅建筑诸如公寓或私人住宅中，或者安装在工业建筑诸如制造厂或光伏领域中。
[0013]系统100适用于对一个或多个用户101供应电能，例如住宅建筑中的各户或工业建筑的部门，或者用于通过从不同的源提取电能而将电能转售给公共或私人能量供应商网络。为此，系统100包括至少一个用于对用户101供应电能的输出端子102。
[0014]系统100包括至少一个第一输入端子103，该第一输入端子103能够连接到固定电网以用于从该固定电网提取电能。在图1中，固定电网已通过参考编号105示意性地示出。由固定电网105供应的电流通常为交流电类型。
[0015]另外，系统100包括至少一个第二输入端子106，该第二输入端子106被连接到或者可连接到固定电网的至少一个替代电能源107，以用于从后者提取电能。具体地讲，替代能源107可包括可再生能源，诸如例如光伏面板、风力涡轮机、或地热资源等。
[0016]根据可能的实施例，系统100包括至少一个第三输入端子108，该第三输入端子108被连接到或者可连接到辅助发电系统109，以用于在故障、紧急情况、维护的情况下，或在来自其他源的能量输出不足的情况下，从辅助发电系统109提取能量。例如，辅助发电系统109可包括动力单元和供热机组，例如通过化石燃料或液化石油气供应。辅助发电系统109的激活可以例如通过辅助控制模块11进行管理。
[0017]系统100包括被连接到或者可连接到第一存储系统8以用于将电能存储在第一存储系统8中并用于从第一存储系统8提取所存储的电能的第一输入/输出端子110。另外，系统100包括被连接到或者可连接到第二存储系统9以用于将电能存储在第二存储系统9中或从第二存储系统9提取所存储的电能的第二输入/输出端子111。第一存储系统8和第二存储系统9彼此不同。优选的是，第一存储系统8的特征在于其充电率和放电率大于第二存储系统，但其存储较少量的能量。
[0018]具体来讲，第一存储系统8优选包括彼此串联和/或并联的一个或多个超级电容器。术语“超级电容器”表示本身已知的蓄能器类型，其利用电容器的容量来存储电荷。相比于化学型电池，超级电容器展示出较短的充电和放电时间；但是，它们能够比化学蓄能器中的一个存储较低的能量的量。
[0019]优选的是，第二存储系统9包括一个或多个化学型电池，这些化学型电池也是彼此串联和/或并联，更优选的是一个或多个锂电池，例如LiFeP04型电池。
[0020]有利的是，第一平衡系统112和第二平衡系统113分别与第一存储系统8和第二存储系统9相关联。这两个平衡系统112、113优选包括与存储系统8、9中每个元件相关联(例如与每个超级电容器相关联和与每个锂电池相关联)的一个或多个电子设备，并且具有在再充电步骤期间(再充电电压包含在预定值之间)、具体在对存储系统供应基本上等于额定电压的电压值的再充电步骤期间进行维护的功能。这样便避免了过电压，过电压可导致存储系统的各元件受损并缩短它们的使用寿命且降低可操作性。有利的是，平衡系统112、113是有源类型，换言之，它们可以受控的方式通过开关它们内部的电子部件(具体是MOSFET晶体管和微处理器)而被激活。平衡系统的其它特性和功能将在下文描述。
[0021]有利的是，系统I包括用于从固定网络104过滤电信号的模块I。根据可能的实施例，过滤模块I包括用于降低可能的峰值或减少噪音(例如RFI或EMI噪音)的一个或多个无源过滤器。
[0022]更有利的是，系统100包括用于将由过滤模块I输出的电压修改为适于通过系统100管理的不同电压的转换模块2。转换模块2可包括不同类型的变压器，例如本身已知的机电式变压器或电子式变压器，优选为上拉变压器(pull-up transformer)。根据可能的实施例，转换模块2包括绝缘变压器，例如在绕组之间具有电绝缘以将电网105与用户101电绝缘的环形机电变压器。另选的是，转换模块2可以包括“开关”电子式变压器。从转换模块2输出的电压优选包含在24VAC-1000VAC之间。
[0023]系统100包括控制模块3，该控制模块3被配置成另选地以将在下文描述的方式通过从替代电能源107、从第一存储系统8、从第二存储系统9、从固定电网105、或者可能从辅助发电系统109提取电能，来向用户101供应电能。另外，控制模块3以将在下文描述的方式通过从替代电能源107、固定电网105、或可能从辅助发电系统109提取必要的能量，来控制第一存储系统8和第二存储系统9的再充电。
[0024]根据可能的实施例，控制模块3包括设有微处理器的电子板。
[0025]优选的是，系统100包括用于对出自替代能源107的电流进行预处理的模块4。其具有将出自该源107的电流的电压等分的功能，并且具体是具有避免由电压差导致过载或能量损耗的功能。例如，参考光伏面板的模块，这些光伏面板中的每个可供应在不同电压