CZ2017200A3 - Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie - Google Patents
Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2017200A3 CZ2017200A3 CZ2017-200A CZ2017200A CZ2017200A3 CZ 2017200 A3 CZ2017200 A3 CZ 2017200A3 CZ 2017200 A CZ2017200 A CZ 2017200A CZ 2017200 A3 CZ2017200 A3 CZ 2017200A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- power
- consumption
- module
- battery
- storage
- Prior art date
Links
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims description 25
- 230000005611 electricity Effects 0.000 title claims description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 55
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 40
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 13
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 2
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 12
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 10
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 9
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 101150093547 AUX1 gene Proteins 0.000 description 2
- 101100125299 Agrobacterium rhizogenes aux2 gene Proteins 0.000 description 2
- 101100367246 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) SWA2 gene Proteins 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B6/00—Internal feedback arrangements for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral or differential
- G05B6/02—Internal feedback arrangements for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral or differential electric
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/66—Regulating electric power
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
- H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/32—Electrical components comprising DC/AC inverter means associated with the PV module itself, e.g. AC modules
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/38—Energy storage means, e.g. batteries, structurally associated with PV modules
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/40—Thermal components
- H02S40/44—Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
- H10F19/90—Structures for connecting between photovoltaic cells, e.g. interconnections or insulating spacers
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/10—Plc systems
- G05B2219/15—Plc structure of the system
- G05B2219/15097—Power supply
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/10—Plc systems
- G05B2219/15—Plc structure of the system
- G05B2219/15121—Plc build into application, like power invertor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/22—The renewable source being solar energy
- H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/388—Islanding, i.e. disconnection of local power supply from the network
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/60—Thermal-PV hybrids
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Zařízení obsahuje zdroj (1) elektrické energie, k
němuž je silově připojen invertor (4), jehož výstup
je třífázový se symetrickým rozdělením výkonu.
Dále obsahuje modul (5) pro mezifázový převod
výkonu, který je silově připojen k invertoru (4) a
zahrnuje alespoň jednu první výkonovou desku
(5.5) obsahující alespoň tři výkonové tranzistory.
Modul (5) pro mezifázový převod výkonu má
datové rozhraní (5.3) a má první výstup (5.1) s
nesymetrickým rozdělením výkonu do tří fází, kde
první výstup (5.1) je dále propojen s význačným
uzlovým bodem (U1), přičemž tento význačný
uzlový bod (Ul)je silově propojen se zátěží (6).
Přes měřící modul (9) je s význačným uzlovým
bodem spojení i PLC řídící systém (11), dále
propojený i s invertorem (4) a s datovým rozhraním
(5.3). Toto uspořádání zajišťuje, že výkon
dodávaný zátěží (6) v každé fázi kopíruje výkon
zátěží (6) odebíraný. Zařízení navíc poskytuje další
komplexní možnosti řízení výroby, spotřeby a
ukládání energie.
Description
Předkládaný vynález, kterým je zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie ze zdrojů, které vyrábějí energii nezávisle na distribuční síti, umožňuje úplnou nebo částečnou nezávislost připojeného spotřebního místa nebo míst na distribuční síti elektrické energie při maximálním využití vlastní vyrobené energie. Výkon dodávaný zátěži v každé ze tří fází L1, L2, L3 je optimalizován a kopíruje spotřebu odebíranou zátěží v každé z těchto fází. Zařízení dokáže pracovat jak s využitím distribuční sítě, tak i v případě jejího výpadku. Jeho cílem je maximální využití vlastní vyrobené energie (v případě fotovoltaických elektráren dokáže využít až 7θ|% vyrpbené energie oproti klasickým fotovoltaickým elektrárnám, které mají běžné f 7 využití 30i%) a hlavně energetická nezávislost na distribuční síti. Například v případě A výpadku distribuční sítě systém přejde na dodávku energie z bateriových modulů. Možnosti řízení výroby, spotřeby a ukládání energie jsou ale ještě daleko širší a velmi komplexní.
Dosavadní stav techniky
V elektrárnách využívajících zdroje, které vyrábějí energii nezávisle na distribuční síti, a zejména v elektrárnách s obnovitelnými zdroji energie je potřeba řešit celé spektrum problémů týkajících se řízení výroby a hospodaření s vyrobenou energií. Často je například důležité, aby se maximum vyrobené energie spotřebovalo na připojeném spotřebním místě a nebylo nutné vyrobené přebytky vracet do distribuční sítě. Přebytky, které by se daly spotřebovat na místě, přitom často vznikají například v důsledku nerovnoměrné spotřeby vyrobeného výkonu v jednotlivých fázích v situaci, kdy zdroj dodává výkon rovnoměrně rozložený do všech 3 fází L1, L2, L3, přičemž L1, L2, L3 je běžné elektrotechnické značení fází v elektrotechnice. Pak se může stát například to, že zátěž například ve fázi L1 odebírá větší výkon, než je výkon dodávaný ze zdroje, a « · · * * » « »
9 * * • <
» « • 9 · · *· »· musí tak čerpat chybějící část výkonu z distribuční sítě nebo záložního zdroje.
Současně se ale může stát, že spotřeba zátěže například ve fázích L2 a L3 je naopak nižší než vyrobený výkon v těchto fázích, a přebytečný vyrobený výkon v těchto dvou fázích je pak odváděn do distribuční sítě, což je často neefektivní a pro provozovatele zařízení nevýhodné.
Jqdno z běžných řešení je popsáno^ např. v obr. 1 v patentové přihlášce
US20130038993 firmy Fronius. Systém zahrnuje alternativní zdroj elektrické energie, A k němu připojený invertor, který zahrnuje vstupní DC/DC konvertor a výstupní DC/AC konvertor. Výstup invertoru je přitom napojen na veřejnou nebo soukromou elektrickou distribuční síť a na elektrickou zátěž.
Na výstupu z invertoru je přitom výkon rozložen do fází L1, L2, L3 rovnoměrně, rovnoměrné rozložení výkonu do fází L1, L2, L3 je tedy i na vstupu zátěže, a to bez ohledu na to, že výkon je v jednotlivých fázích L1, L2, L3 spotřebováván nerovnoměrně.
Firma Fronius nabízí také komerčně dostupné systémy pro solární elektrárny, například systém Fronius Hybrid, jehož technická dokumentace je dostupná z: https://www.fronius.com/cps/rde/xbcr/SID-22D54973-
56647F95/fronius_intemational/1235402_snapshot_42_0426_0209_EN.pdf. Ani tento systém ale neřeší výše uvedený problém s nerovnoměrným odběrem energie ve fázích L1, L2 a L3.
Kromě toho systém Fronius Hybrid neumožňuje provádět ani další operace, které jsou důležité pro efektivní fungování fotovoltaické elektrárny. Zdrojové fotovoltaické panely jsou například nedostatečně regulovány a jejich regulace není individuální, při výpadku nebo zhoršené činnosti jednoho z nich je tedy ovlivněna činnost celého systému^ěření výkonu v jednotlivých fázích L1, L2, L3 je součtové, tzn. nereflektuje nerovnoměrné rozdělení výkonu do fází L1, L2, L3, navíc má pomalou reakční odezvu. Řízení ukládání přebytků energie do baterií je uplatňováno na celý bateriový bank zahrnující soubor bateriových modulů, nelze tedy řídit jednotlivé moduly individuálně, což činí ukládání energie méně efektivním, navíc není možný individuální monitoring jednotlivých bateriových modulů a systém je tak citlivý k poruchám. Systém Fronius Hybrid také nepočítá s jiným ukládáním přebytků energie než do baterií. Chybí mu komunikační rozhraní, které by umožňovalo, aby se k systému připojila další zařízení, jako například tepelné čerpadlo, klimatizace, rekuperační jednotky, dobíječi stanice elektromobilu.
9 9 ·
- 3 Rovněž není vybaven bezdrátovým rozhraním, které by umožnilo dálkové spínání ohmických spotřebičů, jako je např. bojler, topné žebříky, akumulační kamna, akumulační nádrže a jiné. Chybí možnost spolehlivého centrálního odpojení fotovoltaických systému v nouzové situaci, jako např. při požáru. Další nevýhodou je, že dochází k vnějšímu vybíjení bateriového banku do distribučního panelu distribuční sítě.
Existuje také zařízení firmy GreenBono, jehož dokumentace je dostupná například z http://www.yorix.cz/cz/greenbono/greenbono.htm. Toto zařízení sice měří výkon v jednotlivých fázích, ale pouze pro účely ukládání přebytečné energie do akumulačních nádrží. Měřící modul použitý pro toto měření výkonu je jen velmi jednoduchý, nemá mikroprocesor, neměří zdánlivý a jalový výkon, účiník cos φ. Měření je nepřesné a reakční odezva pomalá. Při detekci přebytečného výkonu v některé z fází L1, L2, L3 začnou pracovat regulační prvky, které přesměrují tento přebytečný výkon do akumulačních nádrží. Výstup z invertoru i vstup do zátěže, kde zátěží rozumíme ostatní elektrické spotřebiče, má symetrické rozložení výkonu ve fázích L1, L2, L3, a systém tedy neumožňuje efektivně reagovat na obecně různou spotřebu energie v těchto fázích připojenými spotřebiči.
Podobně jako v případě zařízení Fronius Hybrid jsou i zde zdrojové fotovoltaické panely nedostatečně regulovány a jejich regulace není individuální, při výpadku nebo zhoršené činnosti jednoho z nich je tedy ovlivněna činnost celého systému. Chybí možnost ukládání přebytků energie do bateriového banku s bateriovými moduly.
Podobně jako v zařízení Fronius Hybrid i zde chybí komunikační rozhraní, které by umožňovalo, aby se k systému připojila další zařízení, jako například tepelné čerpadlo, klimatizace, rekuperační jednotky, dobíječi stanice elektromobilu. Zařízení GreenBono rovněž není vybaveno bezdrátovým rozhraním, které by umožnilo dálkové spínání ohmických spotřebičů. Chybí možnost spolehlivého centrálního odpojení fotovoltaických systému v nouzové situaci, jako např. při požáru. Chybí možnost omezení činného výkonu.
» 5» -> » i
Podstata vynálezu
Tyto nevýhody odstraňuje zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání energie z obnovitelných zdrojů nebo ze zdrojů na konvenční paliva, které vyrábějí elektrickou energii nezávisle na distribuční síti. Jedním z podstatných znaků zařízení je to, že na rozdíl od řešení známých ze stavu techniky je mezi invertor a zátěž vložen nový prvek, kterým je modul pro mezifázový převod výkonu. Zařízení dále nabízí mj. propracované možnosti individuálního řízení bateriových modulů a komplexní systém efektivního řízení výroby energie z obnovitelného zdroje i jejího využití.
Zařízení dle předkládaného vynálezu obsahuje zdroj elektrické energie, k němuž je svým vstupním koncem elektricky silově připojen invertor, který je hybridní nebo síťový^ a jehož výstup je třífázový se symetrickým rozdělením výkonu rovnoměrně do všech tří fází. K zařízení je připojena zátěž. Zařízení obsahuje rovněž měřící modul pro měření dodávaného výkonu a výkonu odebíraného zátěží, přičemž měření dodávaného i odebíraného výkonu jsou prováděna pro každou ze tří fází zvlášť. Podstatou tohoto zařízení je, že v sobě obsahuje modul pro mezifázový převod výkonu a řídící programovatelný logický automat, který budeme dále značit jako PLC řídící systém, kde PLC je zkratka z anglického Programmable Logic Controller, česky volně programovatelný automat Modul pro mezifázový převod výkonu je přitom svým vstupem přímo nebo prostřednictvím dalších dílů silově připojen k výstupu invertoru a podstatné je rovněž to, že zahrnuje alespoň jednou první výkonovou desku obsahující alespoň tri výkonové tranzistory pro řízení výkonu. Na každé ze tří fází je přitom zapojen alespoň jeden výkonový tranzistor. Modul pro mezifázový převod výkonu má datové rozhraní a má první výstup s nesymetrickým rozdělením výkonu do tří fází. Tento první výstup je dále propojen s význačným uzlovým bodem obvodu, přičemž tento význačný uzlový bod je silově propojen se zátěží. Význačný uzlový bod je rovněž silově propojen s měřícím modulem, přičemž tento měřící modul je dále datově propojen s PLC řídícím systémem. PLC řídící systém je navíc rovněž datově propojen v jedné další větvi s datovým rozhraním modulu pro mezifázový převod výkonu. V druhé další větvi je PLC řídící systém propojen s invertorem.
Je výhodné, když výkonové tranzistory použité v první výkonové desce modulu pro mezifázový převod výkonu jsou bipolární tranzistory s izolovaným hradlem. Tyto » í S « Ϊ» • litlil
II Λ «9 * ««·«<«* rit ««·«·· ·
- 5tranzistory budeme nadále označovat zkratkou IGBT odvozenou z anglického Insulated Gate Bipolar Transistor.
Je výhodné, když zařízení dále obsahuje také alespoň jeden bateriový modul, jemuž je předřazen alespoň jeden bateriový řídící blok. Modul pro mezifázový převod výkonu má pro tento účel druhý výstup, jemuž je předřazen AC/DC převodník, a tento druhý výstup je přes bateriový řídící blok silově propojen s bateriovým modulem. AC je přitom běžná zkratka pro střídavý proud a DC běžná zkratka pro stejnosměrný proud. Bateriový řídící blok je navíc datově propojen s PLC řídícím systémem.
Bateriový řídící blok s výhodou zahrnuje aktivní balancer obsahující druhou výkonovou desku osazenou výkonovými tranzistory, vazebním trafem, výkonovou tlumivkou, spínaným zdrojem, měřícími obvody pro měření proudu, napětí, izolace a teploty a bateriový komunikační modul pro spojení s PLC řídícím systémem a záznam dat o bateriovém modulu.
V některých výhodných provedeních je v zařízení zahrnut také DC/DC konvertor pro odpojováni a regulaci výkonu zdroje elektrické energie a pro transformaci napětí ze zdroje^ Tento DC/DC konvertor je v obvodu vložen mezi zdroj elektrické energie a invertor a je s nimi silově propojen. Dále je tento DC/DC konvertor také datově spojen s PLC řídícím systémem.
V případě, že zařízení obsahuje bateriový řídící blok, je výhodné, když je DC/DC konvertor silově spojen také s bateriovým řídícím blokem.
V jednom možném provedení vynálezu je zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie silově propojeno s distribučním panelem distribuční sítě, přičemž toto propojení je realizováno přes význačný uzlový bod.
V jednom možném provedení zdroj elektrické energie zahrnuje alespoň jeden fotovoltaický panel.
Je výhodné, když je každý fotovoltaický panel osazen dedikovaným výkonovým optimizérem pro individuální monitoring stavu a/nebo regulaci výkonu a/nebo odpojení příslušného fotovoltaického panelu v případě poškození nebo požáru. Každý tento výkonový optimizér je přitom datově spojen s PLC řídícím systémem 11.
« > β « « » 9 « * · < « · ·
9 9 9 9 9
19 9999 19 9 · · · · · · ·
V jednom výhodném provedení vynálezu je obsaženo také zařízení pro akumulaci tepelné energie, které je silově připojeno k význačnému uzlovému bodu je datově spojeno s PLC řídícím PLC systémem.
Další výhody předkládaného vynálezu budou patrné z Příkladů uskutečnění.
Objasnění výkresů
V obr. 1 je znázorněno blokové schéma zařízení v jednom zmožných provedení dle předkládaného vynálezu.
Příklady uskutečnění vynálezu
V obr. 1 je znázorněna jedna z možných verzí zařízení dle předkládaného vynálezu. Propojení mezi jednotlivými bloky je znázorněno schématicky, plná čára představuje silové propojení, čárkovaná čára znázorňuje propojení datové. Silové propojení je obecně třífázové, pod datovým propojením rozumíme propojení drátové i bezdrátové, u něhož dochází primárně k přenosu dat. Silové propojení dvou bloků znamená, že mezi propojenými bloky existuje silové elektrické propojení v běžném elektrotechnickém smyslu slova, nemusí se ale jednat jen o propojení přímé, mezi dané dva bloky mohou být vloženy ještě další díly nebo části obvodu. Termín silové propojení připojení nebo spojení tedy znamená jak propojení přímé, tak i propojení prostřednictvím dalších dílů, a zahrnuje jak propojení jednofázové, tak i třífázové.
Datové propojení, připojení nebo spojení rovněž zahrnuje jak propojení, připojení, tak i propojení přes další vložené prvky. Příkladné uspořádání v obr. 1 znázorňuje případ, kdy zdrojem 1 elektrické energie jsou solární panely. Možné jsou ale také varianty s použitím jiného typu zdroje 1 elektrické energie, může se jednat o obnovitelné zdroje i zdroje na konvenční paliva, které jsou schopny dodávat energii nezávisle na distribuční síti. Jako příklad lze uvést například zařízení fungující na větrný či vodní pohon, mikrokogeneraci, či dieselagregát, případně kombinace těchto zdrojů.
V příkladném provedení dle obr. 1 je silové propojení AC třífázové mezi invertorem 4 a modulem 5 pro mezifázový převod výkonu a přes jeho první výstup 5.1 i dále propojení s význačným uzlovým bodem U1. AC třífázové silové propojení je dále rovněž na spojnicích mezi význačným uzlovým bodem U1, zátěží 6, měřícím modulem 9 a zařízením 10 pro akumulaci elektrické energie. Připojení k distribučnímu panelu 12 distribuční sítě je rovněž třífázové.
V příkladném provedení dle obr. 1 je silové propojení DC mezi fotovoltaickými panely
1.1, 1.2, 1,3, výkonovými optimizéry 2,1, 2.2, 2.3, a vstupem invertoru 4. Silové propojení DC je rovněž mezi druhým výstupem 5.2 modulu 5 pro mezifázový převod výkonu, bateriovým řídícím blokem 7 a bateriovým modulem 8.
Zde popsaná provedení ukazují pouze některá z mnoha možných řešení, která spadají do ochrany vynálezu a ilustrují vynálezeckou myšlenku. Jde pouze o vybraná výhodná uspořádání, která nijak neomezují rozsah ochrany vynálezu. Mezi jednotlivé bloky zařízení mohou například být vloženy další díly, speciálně například různé odpínače, spínače, jističe apod., které ale nic nemění na základních znacích zařízení dle předkládaného vynálezu.
Obr. 1 ukazuje příklad provedení, kde jsou zdrojem fotovoltaické panely 1.1, 1,2, 1,3 a silové propojení zdroje 1 elektrické energie s dalšími částmi obvodu je realizováno prostřednictvím optimizérů 2.1, 2.2, 2.3 připojených k fotovoltaickými panelům 1.1, 1,2,
1.3. V případě jiného typu zdroje, než je znázorněn v obr. 1, by silové propojení zdroje 1 elektrické energie s dalšími částmi obvodu, např. DC/DC konvertorem 3 nebo invertoremjL proběhlo přímější cestou bez optimizérů.
Zařízení poskytuje komplexní a kompaktní řešení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie ze zdroje vyrábějícího elektrickou energii nezávisle na distribuční síti a pro řízené ukládání přebytků vyrobené elektrické energie buď do baterií, nebo do zařízení akumulujících tepelnou energii s následnou řízenou fázovou spotřebou těchto přebytků.
Spotřebič nebo soubor spotřebičů, které odebírají energii vyrobenou zdrojem 1 elektrické energie, budeme pro stručnost značit jako zátěž 6. Pro značení fází budeme používat standardní značení používané v elektrotechnice, tedy L1, L2 a L3.
V obvodu zařízení dle je zdroj 1 elektrické energie silově připojen k invertoru 4, což je standardně využívané řešení. Tento invertor 4 může být buď síťový, tedy s potřebou připojení k distribučnímu panelu 12 distribuční sítě, nebo hybridní, tedy takový, který je schopen fungovat i bez tohoto připojení v tzv. ostrovním neboli off grid režimu.
• * · · 9 4 · » · ΐ · » · « « « * ««·<·«· · » · « « · «9· *
-8Distribuční sítí přitom rozumíme veřejnou nebo soukromou elektrickou síť. Invertor 4 převádí stejnosměrné napětí ze zdroje 1 elektrické energie nebo ze za něj zařazeného DC/DC konvertoru 3 na střídavé napětí, obvykle 3x230V/400V, a to za pomocí polovodičových prvků. Výstup invertoru 4 je tedy třífázový a vyznačuje se symetrickým rozdělením výkonu rovnoměrně do všech tri fází L1, L2, L3.
Podstatným znakem zařízení je, že k výstupu invertoru 4 je přímo nebo přes další díly silově připojen vstup modulu 5 pro mezifázový převod výkonu, který obsahuje alespoň jednu první výkonovou desku 5.5 obsahující alespoň tři výkonové tranzistory pro řízení výkonu, přičemž na každé z fází L1, L2 L3 je zapojen alespoň jeden výkonový tranzistor. Celkový počet výkonových tranzistorů je dán výkonem, čím větší výkon, tím více tranzistorů. Výkonovými tranzistory vhodnými pro osazení do první výkonové desky
5.5 jsou přitom nejvýhodněji výkonové IGBT tranzistory, ale zařízení funguje i s jinými typy výkonových tranzistorů, jako například BJT nebo MOSFET, kde BJT je zkratka z anglického Bipolar Junction Transistor, tedy bipolární tranzistor, a MOSFET je zkratka z anglického Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, tedy polem řízený tranzistor. Ve výhodném provedení první výkonová deska 5.5 obsahuje tři výkonové tranzistory, z nichž každý je zapojen na jiné ze tri fází, tedy první výkonový tranzistor na fázi L1, druhý výkonový tranzistor na fázi L2 a třetí výkonový tranzistor na fázi L3. Modul 5 pro mezifázový převod výkonu může obsahovat také více těchto prvních výkonových desek 5.5. Modul 5 pro mezifázový převod výkonu má první výstup 5.1, který je totožný s výstupem prvních výkonových desek 5.5.
Tento první výstup 5.1 modulu 5 pro mezifázový převod výkonu je dále silově propojen svýznačným uzlovým bodem U1, přičemž tento význačný uzlový bod U1 je silově propojen i se zátěží 6.
V obvodu je zapojen také měřící modul 9 pro měření dodávaného výkonu a individuální měření výkonu odebíraného zátěží 6 v každé z fází L1, L2, L3 zvlášť. Měřící modul 9 je v typickém provedení elektronicky programovatelný elektroměr pro sledování odběru i dodávky činné elektrické energie. Základem technického řešení měřícího modulu 9 je mikroprocesor, který zastává následující hlavní funkce: převádí analogový signál ze senzorů proudu a napětí na digitální, provádí výpočty, komunikuje typicky po sběrnici RS485 s PLC řídícím systémem 11.. Kalibrace měřicího modulu 9 se uskutečňuje programově a měřicí modul 9 neobsahuje žádné mechanické nastavovací prvky. Měřicí modul 9 zabezpečuje,
-g- y a to s rezervou, deklarovanou přesnost, která je do 1%. Měřící modul 9 měří zdánlivý i jalový výkon, účiník cos φ, měření je přesné a rychlé.
Měřící modul 9 je vybaven komunikačním rozhraním RS485. Komunikační část měřícího modulu 9 je galvanicky oddělena od jeho silové části. Měřící modul 9 nevyžaduje napájení z externího zdroje. Tento měřící modul 9 je silově připojen k význačnému uzlovému bodu U1. S měřícím modulem 9 je datově propojen PLC řídící systém 11.. Modul 5 pro mezifázový převod výkonu má datové rozhraní 5.3, s nímž je PLC řídící systém 11 v jedné další větvi obvodu rovněž datově propojen. Dochází zde tedy k propojení prvního výstupu 5.1 modulu 5 pro mezifázový převod výkonu, zátěže 6 a měřícího modulu 9, který datově komunikuje s PLC řídícím systémem 11, přes nějž je prostřednictvím datového rozhraní 5.3 zajištěna zpětná vazba mezi odběrem zátěže 6 a modulem 5 pro mezifázový převod výkonu. V případě nižšího odběru v určité fázi dá PLC řídící systém 11 výkonovému tranzistoru nebo tranzistorům zapojeným na této fázi signál k utlumení výkonu a obráceně, v případě vyššího odběru v určité fázi dá PLC řídící systém 11 výkonovému tranzistoru nebo tranzistorům zapojeným na této fázi signál ke zvednutí výkonu. Díky tomuto uspořádání je rozložení výkonu na prvním výstupu 5.1 modulu 5 pro mezifázový převod výkonu obecně asymetrické, tedy s obecně různým výkonem v každé z fází L1, L2, L3, přičemž rozložení výkonu na prvním výstupu 5.1 kopíruje odběr zátěže 6. PLC řídící systém je v druhé další větvi obvodu propojen rovněž s invertorem 4, díky čemuž je zajištěna aktuální regulace výkonu. Díky této komunikaci je známo, jaký součtový výkon je na vstupu modulu 5 pro mezifázový převod výkonu.
Zátěž 6 obvykle odebírá výkon v jednotlivých fázích nerovnoměrně, např. odběr zátěže ve fázi L1 může být 750W, ve fázi L2 např. 750W a ve fázi L3 např. OW. Zdroj 1_ elektrické energie je obvykle připojen k invertoru 4, na jehož výstupu je ale rozdělení výkonu do fází rovnoměrné, tedy v každé z fází stejný výkon.
V systému dle stavu techniky bez vloženého modulu 5 pro mezifázový převod výkonu bude docházet k neefektivnímu řízení odběru, přetokům výkonu v některých fázích a nedostatkům výkonu v jiných fázích na straně zátěže 6, a to i v případě, kdy by byl celkový odběr zátěže 6 roven dodávanému výkonu na straně invertoru 4. V tomto případě bude s využitím hodnot dle výše uvedeného příkladu dodávaný výkon na straně invertoru 4 roven 750W+750W=1500W, což je ekvivalent celkového odběru zátěže 6.
* * · · · 4 · · · ·
11»· · » 4 4 » »♦ «4 »4 »» » · 4 4 · 4· • 4 4 4 44 ··»»««« »44 4 4 4 i ♦ 4»
- 10Tento součtový výkon 1500 W, který by celkově pro napájení zátěže postačoval, bude ovšem na výstupu invertorů 4 rozložen rovnoměrně do všech 3 fází, tedy v tomto příkladu bude na výstupu invertorů 4 ve fázi L1 1500:3=500W, ve fází L2 rovněž 500 W a totéž ve fázi L3. Zátěži 6 bude tedy ve fázích L1 a L2 chybět vždy po 250W a tato energie bude v systému bez vloženého modulu 5 pro mezifázový převod výkonu odebírána z distribučního panelu 12 distribuční sítě. Ve fázi L3 bude naopak 500 W přebývat a tento přebytek bude naopak přes distribuční panel 12 do distribuční sítě dodáván. Tento způsob řízení je velmi neefektivní.
Vložení modulu 5 pro mezifázový převod výkonu mezi zátěž 6 a invertor 4 a datová komunikace s PLC řídícím systémem 11 naproti tomu zajistí, že výkon v jednotlivých fázích na prvním výstupu 5.1 z modulu 5 pro mezifázový převod výkonu bude kopírovat odběr zátěže 6, ve výše uvedeném případě tedy na prvním výstupu 5,1 modulu 5 pro mezifázový převod výkonu bude ve fázi L1 výkon 750W, ve fázi L2 výkon 750W a ve fázi L3 výkon 0W. Odběr z distribučního panelu 12 distribuční sítě bude přitom v tomto případě 0W.
Zařízení podle předkládaného vynálezu může fungovat buď v ostrovním off grid systému bez připojení k distribuční síti, nebo může být silově propojeno s distribučním panelem 12 distribuční sítě. V tomto druhém případě je propojení s distribučním panelem 12 distribuční sítě realizováno přes význačný uzlový bod U1, jak je znázorněno v obf
V systémech s obnovitelnými zdroji energie většinou dochází k nerovnováze mezi výrobou a spotřebou elektrické energie. Není vždy optimální nebo možné dodávat přebytečnou energii do distribuční sítě. V opačném případě nedostatku vyrobené energie v důsledku momentálního slabšího výkonu alternativního zdroje by mohlo docházet k výpadkům připojených spotřebičů. Ze všech těchto důvodů je zařízení doplněno také alespoň jedním bateriovým modulem 8, jemuž je předřazen alespoň jeden bateriový řídící blok 7. Bateriovým modulem 8 přitom rozumíme jednu baterii neboli jeden bateriový článek. Za účelem připojení bateriových modulů 8 má modul 5 pro mezifázový převod výkonu má také druhý výstup 5.2, jemuž je předřazen AC/DC převodník 54. Tento druhý výstup 5.2 je přes bateriový řídící blok 7 silově propojen s bateriovým modulem 8, přičemž bateriový řídící blok 7 je navíc datově propojen s PLC řídícím systémem 11_. V případě více bateriových modulů 8 je každý z nich vybaven .-11svým vlastním bateriovým řídícím blokem 7_a každý z řídících bloků 7 je datově spojen s PLC řídícím systémem 11. Počet bateriových modulů 8 je určen celkovou kapacitou. V nejobvyklejších provedeních vynálezu se počet bateriových modulů 8 pohybuje od 1 do 6.
Bateriový modul 8 je typový výrobek. Hlavní podmínkou pro správnou volbu bateriového modulu 8 je, aby umožňoval vícebodové měření teploty (minimálně 4 body), měl dostatečnou kapacitu a vyšší limit napětí.
Bateriový řídící blok 7 představuje naproti tomu nové řešení a ve výhodném provedení zahrnuje aktivní balancer, který obsahuje druhou výkonovou desku, na které jsou umístěny výkonové tranzistory, vazební trafo, výkonová tlumivka, spínaný zdroj, měřící obvody pro měření proudu, napětí, izolace a teploty a komunikační modul pro spojení s PLC řídícím systémem 11. Veškerá data o bateriovém modulu 8 jsou tak posílána z balanceru do PCL řídícího systému 11 a jsou zaznamenávána. Ve výhodném provedení jsou jako výkonové tranzistory v balanceru použity IGBT tranzistory, lze ale použít i jiné typy výkonových tranzistorů.
Reakční doba zařízení je krátká a balancování tedy rychlé.
Jedním z použitelných typů baterií jsou baterie typu LiFePO4, které lze balancovat al st '/ cca posledních 5-ti % nabíjecího procesu, rychlost balancování spojená s velikostí balancovacího proudu zde tedy získává zásadně na významu.
Balancer obsažený v bateriovém řídicím bloku 7 představuje precizní ochranu a velmi vyspělou diagnostiku bateriového modulu 8. Monitoruje všechny důležité veličiny bateriového modulu 8, komunikuje s nadřízeným PLC řídícím systémem 11 a ukládá podstatné informace i s reálným časem. Je tedy zpětně možné identifikovat, co přesně a v jakém čase se s konkrétním bateriovým modulem 8 dělo. To je naprosto neocenitelný nástroj pro diagnostiku různých poruch nekorektního zacházení s bateriovým modulem 8 nebo výskytu vadného bateriového modulu 8 a jeho následné reklamace. Naprosto jedinečným způsobem zajišťuje měření teploty výkonového prvku, takže je absolutně eliminováno přehřátí a destrukce. Jedná se tedy o excelentní systém, plný inovativních technologií a algoritmů. Hlavním principem je přelévání výkonu mezi libovolnými bateriovými moduly 8 a to, že bateriové banky bateriových modulů 8 jsou řízeny na úrovni jednotlivých bateriových modulů 8 takovým způsobem, « « t i t tt i I * · · · li ti· í ** i í♦ c ·t lit tli♦
-12že lze celý bank nabíjet a vybíjet v rozsahu 0fÍ00% kapacity každého jednotlivého bateriového modulu 8, i když je třeba rozdíl v kapacitách jednotlivých článků mezi sebou třeba 2(j%.
Pro správný návrh balanceru je zapotřebí přibližně určit, jaká je hranice poklesu kapacity jednoho bateriového modulu 8 k jeho označení za slabý článek, který je určen k výměně, ale dočasně ponechán v provozu. I v tomto stavu by bank bateriových modulů 8 mohl být v provozu, ale jeho celkový výkon by už byl částečně omezen kapacitou nejslabšího článku.
Souhrnně řečeno, balancer balancuje s vysokými proudy, zajišťuje jedinečnou péči a prodloužení životnosti bateriových systémům. To představuje nezanedbatelný ekonomický přínos.
Díky tomuto originálnímu způsobu propojení a řízení může případně slabší bateriový modul 8_samostatně přejít do režimu odpojení, tzv. centrál stop, nebo nabíjení, přičemž ostatní bateriové moduly 8 jsou ještě v režimu vybíjení. Je rovněž možné řízené nabíjet bateriové moduly 8 pouze částečně, nikoli do plného nabití, a v případě potřeby přejít do režimu vybíjení. Rovněž je možné provést vyřazení některého z bateriových modulů 8, který by byl diagnostikován jako vadný, z banku bateriových modulů 8, bez vlivu na funkci zbytku bateriového banku. Veškerou diagnostiku, měření, řízené odpojováni a řízení nabíjení a vybíjení provádí bateriový řídící blok 7.
Z důvodu bezpečnosti může být někdy nutné zcela odpojit zdroj 1 elektrické energie. Může být rovněž třeba regulovat jeho výkon. Bývá také nutné transformovat napětí ze zdroje 1 elektrické energie na napětí použitelné pro připojení zátěže 6. Pro tyto účely je výhodné vložit mezi zdroj 1 elektrické energie a invertor 4 s nimi silově propojený DC/DC konvertor 3. Tento DC/DC konvertor 3 je rovněž datově spojen s řídícím PLC kontrolérem 11..
Funkce DC/DC konvertoru 3 je následující:
Na vstup DC/DC konvertoru 3 je přivedeno DC napětí od zdroje 1 elektrické energie, například v případě solárního zdroje od fotovoltaických panelů 1.1, 1,2, 1,3, které jsou zapojeny do sériové sekce. DC/DC konvertor 3 převede tuto energii na svůj první konvertorový výstup 3.1, přes který napájí vstup do invertoru 4 včetně zátěže 6. Pokud
I < i « t * ‘ ** • J * t 4* « t < ‘♦ <
«···«« * *<« Í t t « * · <
-13je energie dodaná ze zdroje 1 elektrické energie větší než odběr zátěže 6, vznikne přebytek elektrické energie, kterou DC/DC konvertor 3 převede na svůj druhý konvertorový výstup 3.2,wpřes který bude napájet bateriový řídící blok 7 a bateriový modul 8, pokud je zařízení vybaveno větví s bateriovými moduly 8. Vše je řízeno přes PLC řídící systém 11., který má informace o zdroji 1 elektrické energie. V případě fotovoltaických panelů 1.1, 1.2, 1,3 osazených optimizéry 2.1, 2.2, 2.3, které budou popsány níže, má pak i informace o každém jednotlivém fotovoltaickém panelu 1.1, 1.2,
1.3. PLC řídící systém 11 má dále informace o velikosti spotřeby zátěže 6 od měřícího modulu 9 a řídí oba výstupy 3.1 a 3.2 DC/DC konvertoru 3, napájející v uvedeném pořadí vstup invertoru 4 a vstup bateriového modulu 8 přes bateriový řídící blok 7.
Pokud je výkon odebíraný z invertoru 4 větší než výkon vyrobený obnovitelným zdrojem 1 elektrické energie, bateriový bank složený z bateriových modulů 8 přímo napájí DC/DC konvertor 3. Pokud jsou bateriové moduly 8 nabité na 100^/ó, případně nejsou v zařízení vůbec přítomny a není možná žádná další regulace, např. formou ohřevu vody, napájením tepelného čerpadla apod, DC/DC konvertor 3 zajistí omezení výkonu na straně zdroje 1 elektrické energie.
Při aktivaci funkce centrál stopu, která bude blíže popsána níže, PLC řídící systém 11 vyšle signál do DC/DC konvertoru 3 a ten odpojí zdroj 1 elektrické energie i druhý konvertorový výstup 3.2 na bateriový modul 8 a první konvertorový výstup 3.1 na invertor 4. Tím je zaručené bezpečnostní odpojení.
DC/DC konvertor 3 může v případě, že obnovitelný zdroj 1 elektrické energie zahrnuje fotovoltaické panely 1.1, 1.2, 1.3, fungovat jako snižující/zvyšující invertor, kdy jmenovité napětí stringu fotovoltaických panelů 1.1, 1.2, 1.3, které je například 800 V DC, maximálně pak 1000 V DC, transformuje na nižší hodnotu napětí v rozsahu 100+jůX 350V DC, a to za pomocí polovodičových prvků.
DC/DC konvertor 3 rovněž reguluje napětí na svůj první konvertorový výstup 3.1 a napájí vstup invertoru 4 (typicky 300V) a na svůj druhý konvertorový výstup 3.2 a napájí vstup bateriového řídícího bloku 7 (typicky 48V).
DC/DC konvertor 3 ovšem může fungovat i v zařízení, které neobsahuje bateriové moduly 8 a bateriové řídící bloky 7.
« · · _14V jednom možném uspořádání zdroj 1 elektrické energie zahrnuje alespoň jeden fotovoltaický panel, přičemž v obr. 1 jsou pro příklad zakresleny tři fotovoltaické panely
1.1, 1.2, 1.3. Běžně se v případě malých solárních elektráren, na které se však vynález neomezuje, může počet panelů pohybovat v řádu od jednoho až po několik desítek.
Ve výhodném uspořádání je pak každý fotovoltaický panel 1.1, 12, 1,3 osazen svým dedikovaným výkonovým optimizérem 2.1, 2.2, 2.3 pro individuální monitoring stavu a/nebo regulaci výkonu a/nebo odpojení příslušného fotovoltaického panelu 1.1, 12, 12 v případě poškození nebo požáru. Každý tento výkonový optimizér 2.1, 2.2, 2.3 je přitom datově spojen s PLC řídícím systémem 11..
Díky tomuto propojení a propojením výše popsaným a v obr. 1 zakresleným je možný individuální monitoring každého fotovoltaického panelu 1.1, 1.2, 1.3. Optimizéry 2.1,
2.2, 2.3 využívají funkce sledování bodu maximálního výkonu, neboli MPP regulace (z anglického Maximum Power Point) na úrovni fotovoltaických panelů 1,1, 12, 1,3. Tato regulace dovoluje vytěžit maximum energie ze solárních panelů. Každý optimizér 2.1, 22, 2.3 obsahuje svůj vlastní MPP regulátor. MPP regulátor pracuje jako invertor, to znamená, že vyšší vstupní napětí a nižší proud dokáže zpracovat na nižší napětí a zvýší proud s vysokou účinností. Každý optimizér 2.1, 22, 2.3 má na svém vstupu napětí od sobě příslušného fotovoltaického panelu 1.1. 12. 1.3 (cca 40V, záleží na výkonu fotovoltaických panelů) a na svém výstupu konstantní napětí podle voltampérové křivky MPP regulátoru. Toto konstantní napětí se sčítá podle počtu optimizérů 2.1, 22, 2.3 na napětí, které bude napájet vstup DC/DC konvertoru 3, které může být např. 550 V.
Prostřednictvím optimizérů 2.1, 22, 2.3 jsou nepřetržitě získávány a zaznamenávány informace o výkonu každého fotovoltaického panelu 1.1, 12, 1,3 a jeho stavu, je proto možná rychlejší identifikace problémů a závad. Komunikace probíhá současně po DC vodičích mezi fotovoltaickým panelem 1.1, 12, 1.3 a DC/DC konvertorem 3. Informace o stavu každého fotovoltaického panelu 1.1, 12, 1.3 mohou být zobrazeny na LCD panelu, kterým je ve výhodném provedení osazen invertor 4.
Díky osazení výkonových optimizérů 2.1, 22, 2.3 je rovněž možné v obnovitelném zdroji 1. elektrické energie kombinovat různé výkony jednotlivých fotovoltaických panelů
1.1, 12, 1.3 a/nebo kombinovat fotovoltaické panely 1.1, 12, 1.3 od různých výrobců a přitom udržovat konstantní napětí na celé smyčce neboli stringu sériově propojených
-15panelů 1.1, 1.2, 1.3. Fotovoltaické panely 1.1, 1.2, 1,3 je díky optimizérům za stejného důvodu možné také umísťovat na různých světových stranách nebo na různých plochách střechy s různým osvětlením či přistíněním. Výkonové optimizéry 2.1, 2.2, 2.3 zamezí vyrovnávání výkonu mezi různě osvětlenými panely. Lze rovněž po vyhodnocení PLC řídícím systémem 11 individuálně automaticky odpojit některý z fotovoltaických panelů 1.1, 1.2, 1.3, u něhož by bylo případně diagnostikováno poškození, aniž by došlo k narušení funkčnosti zbytku systému. Osazení optimizérů 2.1,
2.2, 2.3 výrazně napomáhá k lepší údržbě, chrání a zvyšuje návratnost investic a snižuje ztráty vzniklé opotřebením panelů.
Je řešena rovněž požární bezpečnost a bezpečná instalace. Nebezpečí úrazu el. proudem při údržbě, požáru apod. se eliminuje přepnutím na bezpečné dotykové napětí pomocí tlačítka centrál stopu neboli emergency, které je umístěno na přístupném místě. Po stisknutí centrál stopu je signál přiveden na binární vstup PLC řídícího systému 11, který to vyhodnotí a provede softwarové odpojení všech výkonových dílu AC i DC, včetně fotovoltaických panelů 1.1, 1.2, 1.3 , pomoci optimizérů 2.1, 2,2, 2.3 Odpojení je provedeno přes komunikační rozhraní PLC,
Optimizéry 2.1, 2.2, 2.3 rovněž slouží k zamezení přebytků do distribuční sítě. Díky propojení s PLC řídícím systémem 11 zajišťují plynulou regulaci výkonu fotovoltaických panelů 1.1, 1.2, 1.3 v době, kdy přebytečná elektrická energie nebude mít kam směrovat (např: plná kapacita bateriového banku, minimální spotřeba objektu apod.).
Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání energie dle předkládaného vynálezu ve výhodném uspořádání obsahuje rovněž zařízení 10 pro akumulaci tepelné energie, které je silově připojeno k význačnému uzlovému bodu U1 a datově spojeno s PLC řídícím systémem 11.
Akumulace tepelné energie probíhá často formou ohřevu vody. Zařízení 10 pro akumulaci tepelné energie je vybaveno PWM regulací, kde PWM (z anglického Pulse Width Modulation) je zkratka pro pulzně šířkovou modulaci. PWM regulace spolu s IGBT tranzistory, kterými je zařízení 10 rovněž vybaveno, slouží pro plynulé řízení ohmické zátěže do výkonu 3x2kW. Plynulá regulace probíhá na základě velikosti přebytků do distribuční sítě a předem definovaných priorit. Princip PWM regulace: Jde o plynulé řízení střídavého výkonu spotřebiče s využitím PWM a sinusového filtru v každé ·
-16 fázi samostatně s plynulým náběhem a snížením výkonu spotřebiče v rozsahu y
qýíoo%.
Nastavení hodnoty výkonu a rychlosti změny výkonu na nastavenou hodnotu probíhá na základě velikosti přebytků do distribuční sítě a předem definovaných priorit.
PLC řídící systém 11 má ve výhodném provedení sedm vnitřních komunikací a pět vnějších komunikací. Ze 7 komunikačních rozhraní pro vnitřní komunikaci první slouží pro komunikaci s výkonovými optimizéry 2.1, 2.2, 2.3, druhé s pro komunikaci s DC/DC konvertorem 3, třetí pro komunikaci s invertorem 4, čtvrté pro komunikaci s modulem 5 pro mezifázový převod výkonu, páté pro komunikaci s bateriovým řídícím blokem 7, šesté pro komunikaci s měřícím modulem 9 a sedmé pro komunikaci se zařízením 10 pro akumulaci tepelné energie. Díky datovému propojení v tomto odstavci uvedených zařízení s PLC řídícím systémem 11 a dříve popsaným silovým propojením dochází k harmonické souhře všech funkcí systému, viz též znázornění těchto propojení v obr.
Dalších pět implementovaných komunikačních rozhraní slouží ve výhodném provedení pro vnější komunikaci s tepelným čerpadlem, klimatizací, rekuperací, dobíječi stanicí a bezdrátovým spojením.
PLC řídící systém 11 má dále ve výhodném provedení 2 binární vstupy, jeden pro tzv. HDO neboli signál nízkého tarifu elektrické energie, druhý pro centrál stop.
Po aktivaci centrál stopu dojde k vypnutí všech živých částí zařízení na bezpečné dotykové napětí.
Při aktivaci signálu nízkého tarifu může docházet k dobití bateriového banku, pokrytí špiček vlastní spotřeby objektu, pokrytí špiček výkonu chodu tepelného čerpadla či klimatizační jednotky a k pokrytí špiček výkonu rychlonabíjecí stanice.
PLC řídící systém 11 má ve výhodném provedení také 3x binární výstup: programovatelné kontakty AUX 1,2,3.
Výstupy AUX jsou typicky volně programovatelné. V příkladném provedení jsou využity tři tyto výstupy: AUX1, AUX2 a AUX3. Při aktivaci výstupního signálu AUX1, včetně jeho zapojení, se mohou vypínat velké zátěže spotřebičů. Při aktivaci výstupního signálu AUX2, včetně jeho zapojení, se může spínat alarmové hlášení (např.: úplné vybití, s » ♦
- 17popřípadě přebití bateriového banku, nebo různé poruchové stavy). Výstupní signál
AUX 3 je volně programovatelný.
PLC řídící systém 11 v sobě sdružuje tyto komunikační protokoly:
- komunikační protokol výkonových optimizérů 2.1, 2.2. 2.3 pro monitoring, diagnostika, servisní zprávy, centrál stop, regulace výkonu fotovoltaických panelů 1.1,1.2,1.3 j
- komunikační protokol DC/DC konvertoru 3 pro monitoring, diagnostiku, servisní zprávy, centrál stop, regulaci DC napětí
- Komunikační protokol invertoru 4 pro monitoring, diagnostiku, servisní zprávy, centrál stop, regulaci výkonu
- Komunikační protokol pro modul 5 pro mezifázový převod výkonu zahrnující monitoring, diagnostiku, servisní zprávy, centrál stop, fázovou regulaci
- Komunikační protokol pro bateriový řídící blok 7 zahrnující monitoring, diagnostiku, servisní zprávy, centrál stop, regulaci nabíjení a vybíjení, odpojení vadného bateriového modulu 8 [
- Komunikační protokol pro měřící modul 9 pro monitoring odebíraného a dodávaného výkonu|
- Komunikační protokol pro zařízení 10 pro akumulaci tepelné energie zahrnující řízení ohmické zátěže typicky 3x2kW /
- Komunikační protokol pro řízení tepelného čerpadla
- Komunikační protokol pro řízení výkonu klimatizační jednotky t
Komunikační protokol pro řízení výkonu rychlonabíjecí stanice elektromobilu
- Komunikační protokol pro řízení předem definovaných spotřebičů pomocí bezdrátové sítě
- Komunikační protokol pro rekuperaci /
- Komunikační protokol pro řízení vypínání živých částí systému na bezpečné dotykové napětí
- Komunikační protokol pro HDO nízký tarif zahrnující řízení předem definovaných priorit zařízení
- Komunikační protokoly pro programovatelné výstupy AUX - řízení výstupního kontaktu AUX 1 (blokace spotřebičů), AUX 2 (alarm), AUX 3 (volně programovatelný) t
Jak je uvedeno výše, PLC řídící systém 11 může být vybaven i komunikačním rozhraním pro řízení výkonu tepelného čerpadla, klimatizační jednotky a rekuperační jednotky. Řízení výkonu probíhá prostřednictvím invertorů, jimiž jsou osazeny všechny uvedené elementy, tedy jak tepelné čerpadlo, tak i klimatizační jednotka a rekuperační jednotka. Regulace probíhá na základě pokynů z řídící jednotky tepelného čerpadla, klimatizační jednotky a rekuperační jednotky, velikosti přebytků do distribuční sítě a předem definovaných priorit. Tepelné čerpadlo, klimatizační jednotka nebo rekuperační jednotka primárně odebírá el. energii invertorů 4. K pokrytí špiček výkonu bude elektrická energie pokryta z místní distribuční sítě, zejména při signálu nízkého tarifu.
PLC řídící systém 11 může být dále vybaven komunikačním rozhraním pro řízení výkonu dobíjení rychlonabíjeci stanice elektromobilu. Regulace dobíjení probíhá na základě aktuálního výkonu dodávaného zdrojem 1 elektrické energie, přebytků do distribuční sítě, velikosti kapacity bateriového banku obsahujícího bateriové moduly 8 nebo předem definovaných priorit. Rychlonabíjeci stanice primárně odebírá el. energii invertorů 4. K pokrytí špiček výkonu je elektrická energie pokryta z místní distribuční sítě, zejména při signálu nízkého tarifu.
- 19 PLC řídící systém 11 může být rovněž vybaven bezdrátovým komunikačním rozhraním pro dálkové spínání / regulaci spotřebičů (např. přímotopy, topné žebříky a pod.).
PLC řídící systém 11 je ve výhodném provedení vybaven také hlavním zobrazovacím panelem LCD.
Zařízení dle předkládaného vynálezu tedy poskytuje komplexní řešení pro efektivní využití energie z obnovitelných zdrojů i ze zdrojů na konvenční paliva, která vyrábějí energii nezávisle na distribuční síti.
Lze kombinovat různé typy obnovitelných i neobnovitelných zdrojů 1. elektrické energie. Typickým příkladem jsou střešní fotovoltaické panely např. na rodinném domku. Výstupní energie je optimalizována. Lze monitorovat výkon a parametry každého zdrojového elementu a udržovat konstantní napětí na stringu elementů obnovitelného zdroje 1 elektrické energie. Podle odebíraného výkonu zátěží 6 ve fázích L1, L2, L3 je upraven výkon dodávaný modulem 5 pro mezifázový převod výkonu tak, že dodávaný výkon v každé z fází L1, L2, L3 kopíruje ten odebíraný. Získána elektrická energie se přímo spotřebuje v daném objektu a přebytek se uloží do bateriového banku s bateriovými moduly 8. Pokud je přebytek energie větší než kapacita bateriového banku, energie je směrována do zařízení 10 pro akumulaci tepelné energie, případně do dalších zařízení připojených přes rozhraní pro vnější komunikaci, která byla uvedena výše, např. tepelné čerpadlo, klimatizace aj. Teprve v krajním případě, kdy byly všechny tyto možnosti spotřebování či uložení energie na místě využity, dochází k odvádění přebytků přes distribuční panel 12 do distribuční sítě.
Elektrické spotřebiče v daném objektu, neboli zátěž 6, vždy čerpají nejdříve energii z obnovitelného zdroje 1. elektrické energie a následně z bateriového banku s bateriovými moduly 8.
Pokud vyrobená energie ze zdroje 1 ani energie z bateriových modulů 8 nepostačují, je elektrická energie odebrána z distribučního panelu 12 distribuční sítě.
Ze zařízení dle předkládaného vynálezu je možné také plynule řídit ohmickou zátěž ohřevu vody (např.: akumulační nádrž, bojler), řídit výkon invertoru tepelného čerpadla, řídit výkon invertoru klimatizační jednotky, řídit výkon dobíjení rychlonabíjecí stanice elektromobilu či dálkové spínání domácích spotřebičů pomocí bezdrátové sítě.
.- 20Průmyslová využitelnost
Zařízení podle předkládaného vynálezu poskytuje komplexní řešení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie z obnovitelných zdrojů i ze zdrojů na konvenční paliva, které vyrábějí energii nezávisle na veřejné distribuční síti. Využít lze všude tam, kde je třeba efektivně hospodařit s vyrobenou energií, zejména řešit problém nerovnoměrného rozdělení výkonu odebíraného zátěží do fází L1, L2, L3. Je navržen také systém efektivního řízení přebytků energie a jejího zpětného odběru při poklesu výkonu zdroje.
Seznam vztahových značek zdroj elektrické energie
1.1,1.2,1.3 fotovoltaické panely
2.1,2.2, 2.3 výkonové optimizéry
DC/DC konvertor
3.1 první konvertorový výstup
3.2 druhý konvertorový výstup invertor (hybridní nebo síťový) modul pro mezifázový převod výkonu
5.1. první výstup (modulu pro mezifázový převod výkonu)
5.2 druhý výstup (modulu pro mezifázový převod výkonu)
5.3 datové rozhraní (modulu pro mezifázový převod výkonu)
5.4 AC/DC převodník (předřazený druhému výstupu 5.2 modulu pro
5.5
U1 mezifázový převod výkonu) první výkonová deska (v modulu pro mezifázový převod výkonu) zátěž bateriový řídící blok bateriový modul měřící modul zařízení pro akumulaci tepelné energie
PLC řídící systém distribuční panel distribuční sítě význačný uzlový bod (v elektrickém obvodu zařízení)
Claims (11)
1. Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie z obnovitelných zdrojů nebo zdrojů na konvenční paliva obsahující zdroj (1) elektrické energie, k němuž je svým vstupním koncem silově připojen invertor (4), který je hybridní nebo síťovýma jehož výstup je třífázový se symetrickým rozdělením výkonu rovnoměrně do všech tří fází, přičemž k zařízení je připojena zátěž (6) a zařízení obsahuje také měřící modul (9) pro měření dodávaného výkonu a výkonu odebíraného zátěží (6) individuálně v každé ze tří fází zvlášť, vyznačující se tím, že dále obsahuje modul (5) pro mezifázový převod výkonu a PLC řídící systém (11), přičemž modul (5) pro mezifázový převod výkonu je svým vstupem přímo nebo prostřednictvím dalších dílů silově připojen k výstupu invertoru (4) a zahrnuje alespoň jednu první výkonovou desku (5.5) obsahující alespoň tři výkonové tranzistory pro řízení výkonu, přičemž na každé ze tří fází je zapojen alespoň jeden výkonový tranzistor, a dále modul (5) pro mezifázový převod výkonu má datové rozhraní (5.3) a má první výstup (5.1) s nesymetrickým rozdělením výkonu do tří fází, kde tento první výstup (5.1) je dále propojen s význačným uzlovým bodem (U1), přičemž tento význačný uzlový bod (U1) je silově propojen se zátěží (6) a k význačnému uzlovému bodu (U1) je také silově připojen měřící modul (9), který je dále datově propojen s PLC řídícím systémem (11), kde tento PLC řídící systém (11) je rovněž datově propojen v jedné další větvi s datovým rozhraním (5.3) modulu (5) pro mezifázový převod výkonu a v druhé další větvi s invertorem (4).
2. Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie podle nároku 1, vyznačující se tím, že modul (5) pro mezifázový převod výkonu obsahuje výkonové IGBT tranzistory.
3. Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dále obsahuje také alespoň jeden bateriový modul (8), jemuž je předřazen alespoň jeden bateriový řídící blok (7), a že modul (5) pro mezifázový převod výkonu má také druhý výstup (5.2), jemuž je předřazen AC/DC převodník (5.4), a tento druhý výstup (5.2) je přes bateriový řídící blok (7) silově propojen s bateriovým modulem (8), přičemž bateriový řídící blok (7) je navíc datově propojen s PLC řídícím systémem (11).
« » » · : . : ‘ : ,,,<<< ··· ··« ···
4. Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie podle nároku 3, vyznačující se tím, že bateriový řídící blok (7) zahrnuje aktivní balancer obsahující druhou výkonovou desku osazenou výkonovými tranzistory, vazebním trafem, výkonovou tlumivkou, spínaným zdrojem, měřícími obvody pro měření proudu, napětí, izolace a teploty a bateriový komunikační modul pro spojení s PLC řídícím systémem (11) a záznam dat o bateriovém modulu (8).
5. Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že dále zahrnuje DC/DC konvertor (3) pro odpojování a regulaci výkonu zdroje (1) elektrické energie a pro transformaci napětí ze zdroje (1) elektrické energie, přičemž tento DC/DC konvertor (3) je v obvodu vložen mezi obnovitelný zdroj (1) elektrické energie a invertor (4) a je s nimi silově propojen a přičemž tento DC/DC konvertor (3) je dále datově spojen s PLC řídícím systémem (11).
6. Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že dále zahrnuje DC/DC konvertor (3) pro odpojování a regulaci výkonu zdroje (1) elektrické energie a pro transformaci napětí ze zdroje (1) elektrické energie, přičemž tento DC/DC konvertor (3) je v obvodu vložen mezi obnovitelný zdroj (1) elektrické energie a invertor (4) a je s nimi silově propojen a přičemž tento DC/DC konvertor (3) je dále datově spojen s PLC řídícím systémem (11).
7. Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie podle nároku 6, vyznačující se tím, že DC/DC konvertor (3) je silově spojen také s bateriovým řídícím blokem (7).
8. Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie podle kteréhokoli z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že je silově propojeno s distribučním panelem (12) veřejné elektrické sítě, přičemž toto propojení je realizováno přes význačný uzlový bod (U1).
9. Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie podle kteréhokoli z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že obnovitelný zdroj (1) elektrické energie zahrnuje alespoň jeden fotovoltaický panel (1.1, 1.2, 1.3).
10. Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie podle nároku 9, vyznačující se tím, že každý fotovoltaický panel (1.1, 1.2, 1.3) je osazen dedikovaným výkonovým optimizérem (2.1, 2.2, 2.3) pro individuální monitoring stavu a/nebo regulaci výkonu a/nebo odpojení příslušného fotovoltaického panelu (1.1, 1.2, 1.3) v případě poškození nebo požáru, přičemž každý tento výkonový optimizér (2.1, 2.2, 2.3) je datově spojen s PLC řídícím systémem (11).
11. Zařízení optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie podle kteréhokoli z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že obsahuje zařízení (10) pro akumulaci tepelné energie, které je silově připojeno k význačnému uzlovému bodu (U1) a datově spojeno s PLC řídícím systémem (11).
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-200A CZ2017200A3 (cs) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie |
| US16/604,500 US10938212B2 (en) | 2017-04-10 | 2018-04-04 | Device for optimizing production, consumption, and storage of electric energy |
| PCT/CZ2018/050016 WO2018188678A1 (en) | 2017-04-10 | 2018-04-04 | Device for optimizing production, consumption, and storage of electric energy |
| EP18784283.6A EP3596797A4 (en) | 2017-04-10 | 2018-04-04 | DEVICE FOR OPTIMIZING THE PRODUCTION, CONSUMPTION AND STORAGE OF ELECTRICAL ENERGY |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2017-200A CZ2017200A3 (cs) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ307222B6 CZ307222B6 (cs) | 2018-04-04 |
| CZ2017200A3 true CZ2017200A3 (cs) | 2018-04-04 |
Family
ID=61756352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2017-200A CZ2017200A3 (cs) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10938212B2 (cs) |
| EP (1) | EP3596797A4 (cs) |
| CZ (1) | CZ2017200A3 (cs) |
| WO (1) | WO2018188678A1 (cs) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110391671B (zh) * | 2018-04-23 | 2023-03-10 | 台达电子工业股份有限公司 | 用于光伏逆变系统的优化器、控制方法及其并联结构 |
| CN112075004B (zh) * | 2018-05-04 | 2024-08-23 | 奈克斯跟踪器有限公司 | 用于太阳能领域的dc功率转换和传输的系统和方法 |
| EP3657409A1 (en) * | 2018-11-23 | 2020-05-27 | Total Solar | Computer-implemented method of providing technical sizing parameters of an energy supply system, computer program product for providing such technical sizing parameters, and computer system for providing such an energy supply system |
| TWI744836B (zh) * | 2020-03-24 | 2021-11-01 | 新加坡商鴻運科股份有限公司 | 電流監測系統及方法 |
| JP2021166418A (ja) * | 2020-04-06 | 2021-10-14 | トヨタ自動車株式会社 | 電力制御システム |
| US11081887B1 (en) | 2020-05-04 | 2021-08-03 | 8Me Nova, Llc | Systems and methods utilizing AC overbuilt renewable electric generation resource and charge storage device providing desired capacity factor |
| TWI730802B (zh) * | 2020-06-05 | 2021-06-11 | 安沛科技股份有限公司 | 充電裝置的控制系統及其方法 |
| EP3972080A1 (en) * | 2020-09-21 | 2022-03-23 | Fronius International GmbH | Storage unit for a photovoltaic system |
| CN114123255B (zh) * | 2021-11-29 | 2025-02-11 | 珠海格力电器股份有限公司 | 光储用电系统及其负载三相功率控制方法、装置和设备 |
| CN114885458A (zh) * | 2022-05-31 | 2022-08-09 | 广东奥普特科技股份有限公司 | 一种光源亮度的快速切换电路 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8473250B2 (en) * | 2006-12-06 | 2013-06-25 | Solaredge, Ltd. | Monitoring of distributed power harvesting systems using DC power sources |
| US7612466B2 (en) | 2008-01-28 | 2009-11-03 | VPT Energy Systems | System and method for coordinated control and utilization of local storage and generation, with a power grid |
| EP2325970A3 (en) | 2009-11-19 | 2015-01-21 | Samsung SDI Co., Ltd. | Energy management system and grid-connected energy storage system including the energy management system |
| CN201639515U (zh) * | 2009-12-25 | 2010-11-17 | 闫金升 | 太阳能光电转换控制系统 |
| AT509891B1 (de) * | 2010-06-08 | 2011-12-15 | Fronius Int Gmbh | Wechselrichter |
| JP2012019652A (ja) * | 2010-07-09 | 2012-01-26 | Sony Corp | 電力コントロール装置および電力コントロール方法 |
| JP2012157106A (ja) | 2011-01-24 | 2012-08-16 | Sanyo Electric Co Ltd | 電力制御装置および電力システム |
| CZ305568B6 (cs) * | 2012-12-03 | 2015-12-16 | Vysoké Učení Technické V Brně | Způsob zrovnoměrnění okamžité spotřeby elektrické energie v čase |
| US9502903B2 (en) * | 2013-02-03 | 2016-11-22 | Mccalmont Corporation | Energy management systems and methods |
| US9997995B2 (en) * | 2013-02-28 | 2018-06-12 | Hewlett-Packard Enterprise Development LP | Three-phase parallel power converter load adjustment |
| US10089641B2 (en) * | 2013-08-28 | 2018-10-02 | San Diego Gas & Electric Company | Interconnect socket adapter for adapting one or more power sources and power sinks |
| US9904308B2 (en) * | 2013-08-28 | 2018-02-27 | San Diego Gas & Electric Company | Managing power source interaction through an interconnect socket adapter configured with an electric vehicle sink |
| US10101730B2 (en) * | 2014-05-01 | 2018-10-16 | Johnson Controls Technology Company | Incorporating a load change penalty in central plant optimization |
| US9964832B2 (en) * | 2015-05-28 | 2018-05-08 | Futurewei Technologies, Inc. | Distributed mach-zehnder modulator (MZM) driver delay compensation |
| DE102015009086B4 (de) | 2015-07-17 | 2017-10-19 | Cta Anlagenbau Dienstleistungs Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Mini/Mikro-Blockheizkraftwerkes für Einfamilienhäuser |
| CZ2015672A3 (cs) * | 2015-09-30 | 2016-07-07 | Technická univerzita v Liberci | Zařízení k symetrizaci zatížení třífázové elektrické sítě |
| US10177575B2 (en) * | 2015-10-09 | 2019-01-08 | LT Lighting (Taiwan) Corp. | Maximum energy utilization point tracking technologies |
| CN205992797U (zh) * | 2016-08-17 | 2017-03-01 | 武贺兴 | 配电变压器间断供电集中器的不间断电源系统 |
| CZ30775U1 (cs) * | 2017-04-10 | 2017-06-20 | Česká energeticko-auditorská společnost, s. r. o. | Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energ |
-
2017
- 2017-04-10 CZ CZ2017-200A patent/CZ2017200A3/cs unknown
-
2018
- 2018-04-04 EP EP18784283.6A patent/EP3596797A4/en active Pending
- 2018-04-04 US US16/604,500 patent/US10938212B2/en active Active
- 2018-04-04 WO PCT/CZ2018/050016 patent/WO2018188678A1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2018188678A1 (en) | 2018-10-18 |
| CZ307222B6 (cs) | 2018-04-04 |
| US20200059099A1 (en) | 2020-02-20 |
| EP3596797A4 (en) | 2020-05-06 |
| US10938212B2 (en) | 2021-03-02 |
| EP3596797A1 (en) | 2020-01-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ2017200A3 (cs) | Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energie | |
| CN106816884B (zh) | 能量存储系统 | |
| US8587251B2 (en) | Switching circuit, control apparatus, and power generation system | |
| TWI430534B (zh) | 替代來源能量管理技術 | |
| TWI470893B (zh) | 電能供應系統 | |
| AU2021204455B2 (en) | Utility meter for use with distributed generation device | |
| US9711967B1 (en) | Off grid backup inverter automatic transfer switch | |
| TWI524618B (zh) | 電能管理裝置及其操作方法 | |
| US20180054064A1 (en) | Smart main electrical panel for energy generation systems | |
| US20130169064A1 (en) | Energy storage system and controlling method of the same | |
| CN110679054A (zh) | 蓄电系统 | |
| JP2013090436A (ja) | 電力制御装置、電力供給システム、電力制御方法およびプログラム | |
| JP6369803B2 (ja) | 蓄電装置 | |
| JP2015070746A (ja) | 制御装置および蓄電システム | |
| JP2020061850A (ja) | 発電制御システム、発電制御方法及びプログラム | |
| KR20170074631A (ko) | 스마트 그리드 환경에서 에너지 분전 시스템 | |
| Kester et al. | A smart MV/LV-station that improves power quality, reliability and substation load profile | |
| CZ30775U1 (cs) | Zařízení pro optimalizaci výroby, spotřeby a ukládání elektrické energ | |
| WO2014122691A1 (ja) | 蓄電システム | |
| JP2017099183A (ja) | 開閉切替ユニット、及びこれを備える充放電制御装置、並びにそれらの切替制御システム | |
| CN222215193U (zh) | 供电系统 | |
| US20230369861A1 (en) | Storage system configured for use with an energy management system | |
| JP2023032989A (ja) | 電力制御システム、電力制御装置及び電力制御方法 | |
| JP2024001427A (ja) | 電力変換装置、電力供給システム及び制御方法 | |
| JP2020202735A (ja) | 蓄電池利用システム |