[发明专利]能源切换装置及方法

说明书

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(clean energy)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(solar cell)发电、地热发电(geothermal power)、潮汐发电(Tidal power)、PEMFC(proton exchange membrane fuel cell，质子交换膜燃料电池)、SOFC(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、SOFC及MCFC等燃料电池电源，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(1KW)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。