用于分配和存儲電能的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于分配和存儲電能的系統(tǒng)，并且尋求例如在住宅或工業(yè)建筑中的應(yīng)用，其通常被連接到固定電網(wǎng)并且提供有替代能源，具體為諸如光伏面板、風(fēng)力系統(tǒng)、光伏或地?zé)崽锏目稍偕茉础?br>【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，可以通過從可再生源平行于固定網(wǎng)絡(luò)傳遞電能來供應(yīng)住宅或工業(yè)建筑?？稍偕锤鶕?jù)它們的性質(zhì)只能在特定情況下供能。例如，光伏面板只能在白天供應(yīng)電能，而風(fēng)力系統(tǒng)只能在風(fēng)存在時供應(yīng)電能。當(dāng)由可再生源供應(yīng)的電能不足時，電流從固定電網(wǎng)提取。
[0003]已知的系統(tǒng)已被設(shè)計用于將替代源置于固定網(wǎng)絡(luò)之前，換言之，通過從替代源提取電能來對用戶供應(yīng)電能(如果可能的話)。
[0004]但通常替代源的輸出峰值與用戶所需的峰值不同，這樣的話，如果由替代源產(chǎn)生的能量與用戶所需的能量相比是較低的，則能量必須從固定網(wǎng)絡(luò)提取，而當(dāng)存在對于用戶必要的高能量輸出時，剩余能量被釋放到網(wǎng)絡(luò)而未存儲。
[0005]因此，當(dāng)由替代源產(chǎn)生的能量低于用戶需求并且必要時使其返還時，已知的系統(tǒng)通常不能存儲由替代源產(chǎn)生的能量。因此，對于固定網(wǎng)絡(luò)的依賴性仍然相當(dāng)大。
[0006]即使已經(jīng)嘗試使用用于存儲能量的電池，但它們的使用仍然相當(dāng)麻煩。實際上，已知的電池除了通常將具有短周期使用壽命之外還需要復(fù)雜的維護(hù)，因此需要高昂的成本，這抵消了使用替代固定網(wǎng)絡(luò)的能源的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的由使得一種用于分配和存儲電能的系統(tǒng)可用組成，其中所述系統(tǒng)利用替代固定網(wǎng)絡(luò)的能源，并且使得能夠高效地利用后者，換言之，能夠?qū)⒂商娲串a(chǎn)生的實際上被連接到系統(tǒng)的用戶所使用的能量的量最大化。
[0008]本發(fā)明的另一個目的由使得一種用于分配和存儲電能的系統(tǒng)可用組成，其中所述系統(tǒng)展示出足夠長的持續(xù)時間。
[0009]該目的和其它目的通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于分配和存儲電能的系統(tǒng)實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0010]為更好地理解本發(fā)明并理解其優(yōu)勢，在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明及其優(yōu)勢的一些例示性非限制實施例。
[0011]圖1為根據(jù)本發(fā)明的可能實施例的用于分配和存儲電能的系統(tǒng)的示意圖。
【具體實施方式】
[0012]參考圖1，用于分配和存儲電能的系統(tǒng)被一般示為100。系統(tǒng)100適于被安裝在住宅建筑諸如公寓或私人住宅中，或者安裝在工業(yè)建筑諸如制造廠或光伏領(lǐng)域中。
[0013]系統(tǒng)100適用于對一個或多個用戶101供應(yīng)電能，例如住宅建筑中的各戶或工業(yè)建筑的部門，或者用于通過從不同的源提取電能而將電能轉(zhuǎn)售給公共或私人能量供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)。為此，系統(tǒng)100包括至少一個用于對用戶101供應(yīng)電能的輸出端子102。
[0014]系統(tǒng)100包括至少一個第一輸入端子103，該第一輸入端子103能夠連接到固定電網(wǎng)以用于從該固定電網(wǎng)提取電能。在圖1中，固定電網(wǎng)已通過參考編號105示意性地示出。由固定電網(wǎng)105供應(yīng)的電流通常為交流電類型。
[0015]另外，系統(tǒng)100包括至少一個第二輸入端子106，該第二輸入端子106被連接到或者可連接到固定電網(wǎng)的至少一個替代電能源107，以用于從后者提取電能。具體地講，替代能源107可包括可再生能源，諸如例如光伏面板、風(fēng)力渦輪機(jī)、或地?zé)豳Y源等。
[0016]根據(jù)可能的實施例，系統(tǒng)100包括至少一個第三輸入端子108，該第三輸入端子108被連接到或者可連接到輔助發(fā)電系統(tǒng)109，以用于在故障、緊急情況、維護(hù)的情況下，或在來自其他源的能量輸出不足的情況下，從輔助發(fā)電系統(tǒng)109提取能量。例如，輔助發(fā)電系統(tǒng)109可包括動力單元和供熱機(jī)組，例如通過化石燃料或液化石油氣供應(yīng)。輔助發(fā)電系統(tǒng)109的激活可以例如通過輔助控制模塊11進(jìn)行管理。
[0017]系統(tǒng)100包括被連接到或者可連接到第一存儲系統(tǒng)8以用于將電能存儲在第一存儲系統(tǒng)8中并用于從第一存儲系統(tǒng)8提取所存儲的電能的第一輸入/輸出端子110。另外，系統(tǒng)100包括被連接到或者可連接到第二存儲系統(tǒng)9以用于將電能存儲在第二存儲系統(tǒng)9中或從第二存儲系統(tǒng)9提取所存儲的電能的第二輸入/輸出端子111。第一存儲系統(tǒng)8和第二存儲系統(tǒng)9彼此不同。優(yōu)選的是，第一存儲系統(tǒng)8的特征在于其充電率和放電率大于第二存儲系統(tǒng)，但其存儲較少量的能量。
[0018]具體來講，第一存儲系統(tǒng)8優(yōu)選包括彼此串聯(lián)和/或并聯(lián)的一個或多個超級電容器。術(shù)語“超級電容器”表示本身已知的蓄能器類型，其利用電容器的容量來存儲電荷。相比于化學(xué)型電池，超級電容器展示出較短的充電和放電時間；但是，它們能夠比化學(xué)蓄能器中的一個存儲較低的能量的量。
[0019]優(yōu)選的是，第二存儲系統(tǒng)9包括一個或多個化學(xué)型電池，這些化學(xué)型電池也是彼此串聯(lián)和/或并聯(lián)，更優(yōu)選的是一個或多個鋰電池，例如LiFeP04型電池。
[0020]有利的是，第一平衡系統(tǒng)112和第二平衡系統(tǒng)113分別與第一存儲系統(tǒng)8和第二存儲系統(tǒng)9相關(guān)聯(lián)。這兩個平衡系統(tǒng)112、113優(yōu)選包括與存儲系統(tǒng)8、9中每個元件相關(guān)聯(lián)(例如與每個超級電容器相關(guān)聯(lián)和與每個鋰電池相關(guān)聯(lián))的一個或多個電子設(shè)備，并且具有在再充電步驟期間(再充電電壓包含在預(yù)定值之間)、具體在對存儲系統(tǒng)供應(yīng)基本上等于額定電壓的電壓值的再充電步驟期間進(jìn)行維護(hù)的功能。這樣便避免了過電壓，過電壓可導(dǎo)致存儲系統(tǒng)的各元件受損并縮短它們的使用壽命且降低可操作性。有利的是，平衡系統(tǒng)112、113是有源類型，換言之，它們可以受控的方式通過開關(guān)它們內(nèi)部的電子部件(具體是MOSFET晶體管和微處理器)而被激活。平衡系統(tǒng)的其它特性和功能將在下文描述。
[0021]有利的是，系統(tǒng)I包括用于從固定網(wǎng)絡(luò)104過濾電信號的模塊I。根據(jù)可能的實施例，過濾模塊I包括用于降低可能的峰值或減少噪音(例如RFI或EMI噪音)的一個或多個無源過濾器。
[0022]更有利的是，系統(tǒng)100包括用于將由過濾模塊I輸出的電壓修改為適于通過系統(tǒng)100管理的不同電壓的轉(zhuǎn)換模塊2。轉(zhuǎn)換模塊2可包括不同類型的變壓器，例如本身已知的機(jī)電式變壓器或電子式變壓器，優(yōu)選為上拉變壓器(pull-up transformer)。根據(jù)可能的實施例，轉(zhuǎn)換模塊2包括絕緣變壓器，例如在繞組之間具有電絕緣以將電網(wǎng)105與用戶101電絕緣的環(huán)形機(jī)電變壓器。另選的是，轉(zhuǎn)換模塊2可以包括“開關(guān)”電子式變壓器。從轉(zhuǎn)換模塊2輸出的電壓優(yōu)選包含在24VAC-1000VAC之間。
[0023]系統(tǒng)100包括控制模塊3，該控制模塊3被配置成另選地以將在下文描述的方式通過從替代電能源107、從第一存儲系統(tǒng)8、從第二存儲系統(tǒng)9、從固定電網(wǎng)105、或者可能從輔助發(fā)電系統(tǒng)109提取電能，來向用戶101供應(yīng)電能。另外，控制模塊3以將在下文描述的方式通過從替代電能源107、固定電網(wǎng)105、或可能從輔助發(fā)電系統(tǒng)109提取必要的能量，來控制第一存儲系統(tǒng)8和第二存儲系統(tǒng)9的再充電。
[0024]根據(jù)可能的實施例，控制模塊3包括設(shè)有微處理器的電子板。
[0025]優(yōu)選的是，系統(tǒng)100包括用于對出自替代能源107的電流進(jìn)行預(yù)處理的模塊4。其具有將出自該源107的電流的電壓等分的功能，并且具體是具有避免由電壓差導(dǎo)致過載或能量損耗的功能。例如，參考光伏面板的模塊，這些光伏面板中的每個可供應(yīng)在不同電壓