[发明专利]能量接口系统

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案根据35U.S.C.119(e)与37C.F.R.1.78(a)(4)要求基于2011年1月31日提交的关于能量接口系统的共同未决美国临时申请案第61/438,179号的优先权，该临时申请案以全文引用的方式并入本文中；并要求基于2012年1月26日提交的关于能量接口系统电路的美国临时申请案第61/591,035号的优先权，该临时申请案以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明的实施例涉及与连接到公用电源上有关的系统与方法。更确切地说，本发明涉及一种用于在用电场所中将替代能源与公用电源连接起来的能量接口系统和方法。

背景技术

住宅、办公楼、公寓楼等建筑通常连接到为这些建筑提供电力的区域公用事业。通常，到公用事业的这种连接一般是通过计量器实现的，该计量器对连接的客户所消耗的能量数额进行计量以便进行计费。然而，最近的趋势包括：通过连接再生性能源、备用电源和/或电动车等等这种方式而添加至用电场所的典型公用电源，从而减少从公用事业接收的能量数额并且/或者对在公用事业连接处所发生的电力损耗进行补偿。例如，可以在用电场所产生诸如风能、太阳能和水电之类的再生性能源，从而能够减少必须从公用事业获取的电量。诸如化石燃料电动发电机与电池式电源之类的备用电源，可以在公用电力连接发生故障时用作后备能源。

此外，许多这些再生性或备用电源可以将能量提供回至公用事业，之后这些能量又可以被提供给公用事业的其他客户。例如，电动车可以作为用电场所的电源，与此同时它也消耗电力，类似于蓄电池。同样地，风能、太阳能或水电源产生的能量可以提供回至公用事业，从而被记入以抵消在用电场所消耗的能量的费用。

图1A、图1B与图1C图示了在添加任何额外的替代能源之前的典型现有公用电源安装。图1A代表了当前在美国最为常见的构造。图1B与图1C代表了不太常见的构造，但仍然可能出现。图1A、图1B与图1C描述的各个系统包括连接到负载中心2上的计量器插座与计量器1。负载中心2可以包括提供接入公用电力的接入点的一个主断路器3与多个分支断路器4。在图1A中，主断路器3位于负载中心内，而在图1B中主断路器位于计量器1内。在图1C中，计量器与负载中心2被组合成一个器件，该器件在行业内被称为“计量器主负载中心”或“一体化件（all-in-one）”5。美国国家电气规程（NEC）中最近的修改规定：添加的额外电源不得超过仪板额定值的20%，且仅允许在距正常输入的最远点处进行添加。因此，这些修改将额外电源限制到了两个源。

图2图示了现有技术公用电源安装方式，其包括连接到多个分支断路器4中若干个分支断路器上的若干替代能源。在此实例中，替代能源6通过外部切断开关7连接到用电场所电气系统上，通常该开关由美国国家电气规程做出规定。各个开关7通过导电线9以及诸如保险丝或断路器之类的过电流保护装置8，连接到负载中心2中的分支断路器4上。因此，替代能源6通过切断开关7、过电流保护装置8和导电线9连接到负载中心2上。图2所示为以此方式连接到分支断路器4上的三个独立的替代能源6。

图3所示为本领域中已知的另一种连接方法。在一些实例中，分支断路器4中的空位可能并不可用，例如，当多个分支断路器中的每一个都已连接或留作备用时。在此实例中，替代能源6可以如上文参照图2论述那样使用切断开关7、过电流保护装置8和导电线9，而连接到主断路器3的线路侧。然而，在此配置中，通过计量器插座1提供的公用供电很可能会使电路供应能量，这样一来此配置便不能满足期望。

上述的现有技术安装配置中存在若干缺点。例如，上述连接配置中，每个替代能源装置都需要独立的可从外部触的切断开关7。同样地，在典型的负载中心2中，用于连接的断路器4占用了负载中心2的空位，而该空位可能原来是供装置的用电场所负载连接使用的。结果，负载中心2中存在的空位可能不足以连接所有装置。现有技术的另一个潜在缺点是可能无法向用户提供关于在用电场所消耗或产生的能量数额的信息。

另外，将替代能源连接到公用事业接头的现有技术系统是“硬接线的”，因此该系统无法与变化参数适配，所述变化参数例如，在特定的时间与电力的消耗或产生有关的公用事业费率、替代化石燃料成本以及可能产生的公用事业附加费。而且，现有技术连接系统通常无法使负载（如电动车充电）推迟到低电力需求的时间，从而未能帮助减轻公用电网的负载。尽管可以对系统重新布线以与变化参数适配，但这将涉及电工的使用、更多的硬件，以及客户要付出的巨大成本。

发明内容