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    • 专利摘要:
    一種電能管理裝置係包含一電能轉換單元、一第一感測單元、一第二感測單元、一切換開關單元以及一控制單元。該電能轉換單元係轉換至少一再生能源發電裝置之輸出電能。該第一感測單元係以偵測一第一電流與一第一電壓。該第二感測單元係以偵測一第二電流與一第二電壓。當該控制單元控制該切換開關單元為導通時，該控制單元係根據該些電流與該些電壓，以得到該至少一再生能源發電裝置之輸出電能以及得到回饋至該交流市電之電能。
    公开号:TW201325004A
    申请号:TW100145495
    申请日:2011-12-09
    公开日:2013-06-16
    发明作者:Chen-Wei Ku；Lei-Ming Lee；Ho Huang
    申请人:Delta Electronics Inc；
    IPC主号:H02J3-00
    专利说明:
    電能管理裝置及其操作方法
    本發明係有關一種電能管理裝置及其操作方法，尤指一種再生能源發電之電能管理裝置及其操作方法。
    隨著人類科技的發展與經濟活動的熱絡，地球能源的消耗速度快速增加，能源危機隱然出現。基於開源困難節能必然的理念，再生能源的發展為一必要的途徑。此外，對於再生能源的使用，除了可提供自給自足之使用電能外，冗餘的電力還可以匯入公用電力線，回售給電力公司。
    以太陽能光電系統為例，主要是透過太陽能板進行光電轉換而產生直流電源，再經由電力調節器將直流電源轉換成交流電源以供負載使用或饋入市電之匯流排與市電同步並聯運轉。因此，就功能而言，小型分散式發電系統可區分為以下三種類型：(1)獨立型(stand-alone system)、(2)市電並聯型(grid-connection system)以及(3)混合型(hybrid system)。獨立型系統所指的是太陽能光電系統沒有與其他電源連接運轉，只能直接供給系統所接之負載，所以此系統較適合用於偏遠地區或海上孤島等沒有市電供應的地方。負載所有電力來源均為風力或太陽能，太陽能除了能提供負載用電外，則可將冗餘能量對蓄電池(battery)充電；當太陽能電力瞬間不足以提供負載所需電力時，則由蓄電池提供。市電並聯型系統所指的是太陽能光電系統與電力公司網路並聯，只要市電電力可正常送達之任何地點均適用此類系統。若太陽能光電系統發電量大於負載需求，則可將冗餘電力逆潮流饋入市電，反之，當太陽能光電系統發電量不足負載使用時，市電將可供應不足的部分。此外，為了因應電力品質不穩定之問題，而發展出混合型系統。太陽能光電系統於市電停止供電時，透過搭配蓄電池組使用，可立即與市電隔離，形成獨立運轉供電，以提供短暫電力。等到市電恢復供電時，太陽能光電系統則恢復與市電並聯，同時也對蓄電池組進行充電。
    請參見第一圖，係為先前技術之再生能源發電系統之方塊示意圖。由第一圖可看出，這樣的發電系統電路架構存在著系統發電量是根據再生能源(或是儲能裝置)最大輸出功率所決定，並無法根據負載使用情況來做電力調度，如此將增加電力系統在調度上的難度，甚至可能危害到系統可靠度。此外，這樣的電路架構，也存在著一旦電力系統發生異常操作時，將無法對負載進行保護。
    因此，如何設計出一種電能管理裝置及其操作方法，透過增設切換開關單元，可切換再生能源發電為市電並聯型或獨立型之發電方式，另外可配合增設電壓及電流感測器，以偵測路徑之電壓及電流，使得當偵測到該路徑上之電壓或電流發生異常時，可透過隔離交流市電與再生能源發電裝置以及負載之連接，以提供保護機制，乃為本案創作人所欲行克服並加以解決的一大課題。
    本發明之一目的在於提供一種電能管理裝置，以克服習知技術的問題。
    因此本發明之電能管理裝置，係與一再生能源發電裝置與一負載電性連接形成一第一路徑，具與一交流市電與該負載電性連接形成一第二路徑。該電能管理裝置係包含一電能轉換單元、一第一感測單元、一第二感測單元、一切換開關單元以及一控制單元。
    該電能轉換單元係轉換該再生能源發電裝置之輸出電能，以提供該交流市電與該負載。該第一感測單元係電性連接於該第一路徑上，以偵測流經該第一路徑之一第一電流與一第一電壓。該第二感測單元係電性連接於該第二路徑上，以偵測該第二路徑上之一第二電流與一第二電壓。該切換開關單元係電性連接於該第二路徑上。
    其中，當該控制單元控制該切換開關單元為導通時，該再生能源發電裝置係與該交流市電以並聯方式電性連接，且該控制單元係根據該第一電流與該第一電壓，得到該再生能源發電裝置之輸出電能，亦根據該第二電流與該第二電壓，得到回饋至該交流市電之電能，且該輸出電能與該回饋電能之差值，則提供該負載所需之電能。
    本發明之另一目的在於提供一種電能管理裝置之操作方法，以克服習知技術的問題。
    因此本發明電能管理裝置之操作方法，該電能管理裝置係與一再生能源發電裝置與該負載電性連接形成一第一路徑，且與一交流市電與該負載電性連接形成一第二路徑。該電能管理裝置操作方法之步驟係包含：(a)提供一電能轉換單元，係轉換該再生能源發電裝置之輸出電能，以提供給該交流市電與該負載；(b)提供一第一感測單元與一第二感測單元，以分別偵測該第一路徑之一第一電流與一第一電壓以及偵測該第二路徑之一第二電流與一第二電壓；(c)提供一切換開關單元與一控制單元；(d)當該控制單元控制該切換開關單元為導通時，該再生能源發電裝置係與該交流市電以並聯方式電性連接，且該控制單元係根據該第一電流與該第一電壓，得到該再生能源發電裝置之輸出電能，以及該控制單元係根據該第二電流與該第二電壓，得到回饋至該交流市電之電能，且該輸出電能與該回饋電能之差值，則提供該負載所需之電能；及(e)當該控制單元控制該切換開關單元為截止時，該再生能源發電裝置係單獨對該負載供電。
    為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
    茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：
    請參見第二圖，係為本發明再生能源發電電力潮流之方塊示意圖。其中，該再生能源發電裝置10係可為一太陽光伏發電裝置、風力發電裝置或燃料電池裝置…等等，但不以此為限。第二圖主要在於說明，當不考量系統操作過程中之功率損失為前提，假設該再生能源發電裝置10所產生之功率為一第一功率P1；饋入該交流市電20之功率為一第二功率P2；以及該負載30所接收之功率為一第三功率P3，其中三者之關係為：
    P1=P2+P3，因此，P2=P1-P3，其中，箭頭方向表示瞬間電力潮流之實功率方向，因此，在公式中，正號表示實功率方向與箭頭方向相同，反之，負號則表示實功率方向與箭頭方向相反。
    因此，就該再生能源發電裝置10所產生之該第一功率P1與該負載所接收之該第二功率P2大小關係，有以下之討論：
    (1)當P3>P1時，則P2=P1-P3為負值，因此，表示系統電力潮流之實功率方向為該再生能源發電裝置10與該交流市電20同時供應實功率給該負載30。亦即，在以再生能源為主要供電電源之市電並聯系統中，若該負載30所需之用電量大於該再生能源發電裝置10所產生之該第一功率P1時，則該負載30不足之用電量，則由該交流市電20供電，以維持該負載30正常操作。
    (2)當P3<P1時，則P2=P1-P3為正值，因此，表示系統電力潮流之實功率方向為該再生能源發電裝置10同時供應實功率給該交流市電20與該負載30。亦即，在以再生能源為主要供電電源之市電並聯系統中，若該再生能源發電裝置10所產生之該第一功率P1大於該負載30所需之用電量時，則提供給該負載30後之冗餘功率，則可再饋入該交流市電20。
    如第二圖所示，上述之電力潮流之實功率係透過一電能管理裝置40控制，至於該電能管理裝置40之詳細操作，將在後文有更進一步之說明。
    請參見第三圖，係為本發明一電能管理裝置之第一實施例方塊示意圖。如圖所示，該電能管理裝置40，係分別電性連接一再生能源發電裝置10、一交流市電20以及一負載30。該再生能源發電裝置10與該負載30電性連接形成一第一路徑L1；該交流市電20與該負載30電性連接形成一第二路徑L2。該電能管理裝置40係包含一電能轉換單元402、一第一感測單元404、一第二感測單元410、一切換開關單元406以及一控制單元408。
    該電能轉換單元402係電性連接該再生能源發電裝置10，以轉換該再生能源發電裝置10之輸出為該交流市電20與該負載30所能接收之交流輸出。也就是說，當該再生能源發電裝置10係為一直流電源發電之發電裝置時，例如為一太陽光伏(solar photovoltaic)發電裝置或一燃料電池(fuel cell)發電裝置時，但不以此為限，該電能轉換單元402為一直流-交流轉換器(DC-to-AC converter)。反之，當該再生能源發電裝置10係為一交流電源發電之發電裝置時，例如為一風力發電風機裝置時，但不以此為限，該電能轉換單元402為一交流-交流轉換器(AC-to-AC converter)。
    該第一感測單元404係電性連接於該再生能源發電裝置10與該負載30電性連接所形成之該第一路徑L1上，以偵測該第一路徑L1上之一第一電流I1與一第一電壓V1。該第二感測單元410係電性連接於該交流市電20與該負載30電性連接所形成之該第二路徑L2上，以偵測該第二路徑L2上之一第二電流I2與一第二電壓V2。其中，該第一感測單元404係具有電流與電壓感測功能之感測器；該第二感測單元410係具有電流與電壓感測功能之感測器。該切換開關單元406係電性連接於該交流市電20與該負載30電性連接所形成之該第二路徑L2上。該控制單元408係電性連接該電能轉換單元402、該第一感測單元404、該第二感測單元410以及該切換開關單元406。
    配合參見第四圖A，係為本發明該電能管理裝置之切換開關單元操作於導通時之方塊示意圖。當該控制單元408控制該切換開關單元406為導通時，該再生能源發電裝置10係為併入該交流市電20操作，亦即，形成市電並聯型(grid-connection system)之發電架構，該控制單元408係根據該第一感測單元404所偵測到該第一電流I1與該第一電壓V1，得到該再生能源發電裝置10之輸出電能，亦即，在不考慮系統操作過程中之功率損失之前提下，該第一感測單元404所偵測到之該第一電流I1與該第一電壓V1之乘積(亦即I1*V1)，則為該再生能源發電裝置10之輸出電能。並且，該控制單元408係根據該第二感測單元410所偵測到該第二電流I2與該第二電壓V2，得到回饋至該交流市電20之電能，亦即，在不考慮系統操作過程中之功率損失之前提下，該第二感測單元410所偵測到之該第二電流I2與該第二電壓V2之乘積(亦即I2*V2)，則為回饋至該交流市電20之電能。再者，該再生能源發電裝置10之輸出電能與該回饋至該交流市電20之電能兩者之電能差值，則為該負載30所使用之電能。
    此外，當該第二感測單元410偵測到該第二路徑L2上之該第二電壓V2發生異常時，則該控制單元408係截止該切換開關單元406，以隔離該交流市電20與該再生能源發電裝置10以及該負載30之連接。故此，透過截止該切換開關單元406之操作，以提供保護機制，亦即，當該交流市電20發生異常操作時，可透過斷開交流市電20與該負載30間之電性連接，以保護該負載30能獲得高可靠度與高品質之供電。
    值得一提，在實際應用中，可透過該第一感測單元404與該第二感測單元410所分別偵測到該第一電流I1與該第一電壓V1以及該第二電流I2與該第二電壓V2，所計算出該再生能源發電裝置10之輸出電能與該回饋至該交流市電20之電能，進一步提供智慧型電能管理。也就是說，由於該再生能源發電裝置10之輸出電能大小將視環境狀況而定。以太陽光伏發電裝置為例，該再生能源發電裝置10之輸出電能將受季節晝夜、日照時間、日照強度…等等因素影響；若以風力發電風機裝置為例，該再生能源發電裝置10之輸出電能將受季節晝夜、風速…等等因素影響，簡而言之，該再生能源發電裝置10之輸出電能可視為時刻在變動，也因此，在基於再生能源自給自足與冗餘電能回售電力公司之成本與供電效率考量，能以儘可能地將該再生能源發電裝置10之輸出電能全數提供給該負載30使用，乃為較佳之電能管理策略。再者，用戶端對於該負載30之電能使用，可利用轉移尖峰用電至離峰時間使用，除了可提高供電效率外，更可大幅減輕電費負擔外。因此，可透過對回饋至該交流市電20之電能加以控制，並因應該負載30之用電需求，達到智慧型電能管理。
    配合參見第四圖B，係為本發明該電能管理裝置之切換開關單元操作於截止時之方塊示意圖。當該控制單元408控制該切換開關單元406為截止時，該再生能源發電裝置10係單獨對該負載30供電，亦即，形成獨立型(stand-alone system)之發電架構，而透過該再生能源發電裝置10所產生之電能提供該負載30所使用之電量，以達到自給自足之電力供應。
    值得一提，上述該電能管理裝置40之該第一感測單元404與該第二感測單元410之設置位置，不侷限於圖示所標示之位置，只要能夠達到判斷該負載30使用之電能以及判斷回饋至該交流市電20之電能之電流感測設置位置，皆包含於本發明之範疇中。
    請參見第五圖，係為本發明該電能管理裝置之第二實施例方塊示意圖。該第二實施例與該第一實施例最大差異在於該第二實施例係具有複數個再生能源發電裝置101~10N，以形成多組輸入源之供電架構。其中，每一該再生能源發電裝置101~10N係彼此並聯電性連接，並且，每一該再生能源發電裝置101~10N係更對應電性串聯連接一外部電能轉換單元501~50N，再與該電能管理裝置40電性連接；並且，每一該外部電能轉換單元501~50N係透過該控制單元408控制，根據每一該再生能源發電裝置101~10N與該負載30狀況，提供不同之能量控制，以轉換所對應該再生能源發電裝置101~10N之輸出，使該些再生能源發電裝置101~10N能夠以並聯方式電性連接運轉。故此，透過多組輸入源之供電架構，可增加系統供電之餘裕度，可避免因單一輸入源發生異常，而造成系統輸出異常變動，如此，可提高系統供電穩定度。以太陽光伏發電裝置與風力發電風機裝置之組合為例，太陽光伏發電裝置通常在夏季與白晝可提供較高之輸出電能；反之，風力發電風機裝置則通常在冬季與黑夜可提供較高之輸出電能，因此，可透過太陽光伏發電裝置與風力發電風機裝置之供電協調與排程，可提高系統供電穩定度。
    請參見第六圖，係為本發明該電能管理裝置之第三實施例方塊示意圖。該第三實施例與該第二實施例最大差異在於該第三實施例更包含一儲能裝置60，以提供該些再生能源發電裝置101~10N之輸出冗餘電能之儲存。其中，該儲能裝置60係更電性串聯連接一雙向電能轉換單元70；當該些再生能源發電裝置101~10N產生冗餘之電能輸出時，經由該雙向電能轉換單元70對該儲能裝置60儲能，當該些再生能源發電裝置101~10N產生之電能輸出不足時，經由該雙向電能轉換單元70輸出該儲能裝置60儲所儲存之電能。
    請參見第七圖，係為本發明該電能管理裝置操作方法之流程圖。該電能管理裝置係與一再生能源發電裝置與一負載電性連接形成一第一路徑，且與一交流市電與該負載電性連接形成一第二路徑。該電能管理裝置操作方法之步驟係包含：
    提供一電能轉換單元，係轉換該再生能源發電裝置之輸出電能，以提供給該交流市電與該負載(S100)。該電能轉換單元係電性連接該再生能源發電裝置，以轉換該再生能源發電裝置之輸出為該交流市電與該負載所能接收之交流輸出。也就是說，當該再生能源發電裝置係為一直流電源發電之發電裝置時，例如為一太陽光伏(solar photovoltaic)發電裝置或一燃料電池(fuel cell) 發電裝置時，但不以此為限，該電能轉換單元為一直流-交流轉換器(DC-to-AC converter)。反之，當該再生能源發電裝置係為一交流電源發電之發電裝置時，例如為一風力發電風機裝置時，但不以此為限，該電能轉換單元為一交流-交流轉換器(AC-to-AC converter)。
    提供一第一感測單元與一第二感測單元(S200)。該第一感測單元係電性連接於該再生能源發電裝置與該負載電性連接所形成之該第一路徑上，以偵測該第一路徑之一第一電流與一第一電壓。該第二感測單元係電性連接於該交流市電與該負載電性連接所形成之該第二路徑上，以偵測該第二路徑之一第二電流與一第二電壓。
    提供一切換開關單元與一控制單元(S300)。該切換開關單元係電性連接於該交流市電與該負載電性連接所形成之該第二路徑上。該控制單元係電性連接該電能轉換單元、該第一感測單元、該第二感測單元以及該切換開關單元。
    當該控制單元控制該切換開關單元為導通時，該再生能源發電裝置係與該交流市電以並聯方式電性連接運轉，亦即，形成市電並聯型(grid-connection system)之發電架構，且該控制單元係根據該第一電流與該第一電壓，得到該至少一再生能源發電裝置之輸出電能，以及該控制單元係根據該第二電流與該第二電壓，得到回饋至該交流市電之電能，並且該輸出電能與該回饋電能之差值，則為該負載所使用之電能(S400)。
    當該控制單元控制該切換開關單元為截止時，該再生能源發電裝置係單獨對該負載供電(S500)，亦即，形成獨立型(stand-alone system)之發電架構，而透過該再生能源發電裝置10所產生之電能提供該負載30所使用之電量，以達到自給自足之電力供應。
    當該至少一再生能源發電裝置為複數個再生能源發電裝置時，每一該再生能源發電裝置係彼此並聯電性連接。其中，每一該再生能源發電裝置係更電性串聯連接一外部電能轉換單元，再與該電能管理裝置電性連接；並且，每一該外部電能轉換單元係透過該控制單元控制，以轉換所對應該再生能源發電裝置之輸出，使該些再生能源發電裝置能夠以並聯方式電性連接運轉。
    此外，更提供一儲能裝置，以儲存該些再生能源發電裝置之輸出冗餘電能。其中，該儲能裝置係更電性串聯連接一雙向電能轉換單元；當該些再生能源發電裝置產生冗餘之電能輸出時，經由該雙向電能轉換單元對該儲能裝置儲能，當該些再生能源發電裝置產生之電能輸出不足時，經由該雙向電能轉換單元輸出該儲能裝置儲所儲存之電能。
    綜上所述，本發明係具有以下之優點：
    1、增設該切換開關單元406，可切換為市電並聯型(grid-connection system)或獨立型(stand-alone system)之發電架構；
    2、透過該第一感測單元404與該第二感測單元410所分別偵測到該第一電流I1與該第一電壓V1以及該第二電流I2與該第二電壓V2，所計算出該再生能源發電裝置10之輸出電能與該回饋至該交流市電20之電能，進一步提供智慧型電能管理；
    3、透過該第二感測單元410以偵測該第二路徑L2之該第二電壓V2，使得當該第二感測單元410偵測到該第二路徑L2上之該第二電壓V2發生異常時，則該控制單元408係截止該切換開關單元406，以隔離該交流市電20與該再生能源發電裝置10以及該負載30之連接，以提供保護機制；
    4、配置複數個再生能源發電裝置101~10N，以形成多組輸入源之供電架構，可增加系統供電之餘裕度，可避免因單一輸入源發生異常，而造成系統輸出異常變動，如此，可提高系統穩定度與可靠度；及
    5、配置一儲能裝置60，以儲存該些再生能源發電裝置101~10N之輸出冗餘電能，使該再生能源發電更為彈性。
    惟，以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
    10．．．再生能源發電裝置
    20．．．交流市電
    30．．．負載
    40．．．電能管理裝置
    402．．．電能轉換單元
    404．．．第一感測單元
    406．．．切換開關單元
    408．．．控制單元
    410．．．第二感測單元
    501~50N．．．外部電能轉換單元
    60．．．儲能裝置
    70．．．雙向電能轉換單元
    101~10N．．．再生能源發電裝置
    L1．．．第一路徑
    I1．．．第一電流
    V1．．．第一電壓
    L2．．．第二路徑
    I2．．．第二電流
    V2．．．第二電壓
    Pi．．．再生能源發電裝置產生電能
    Pg．．．交流市電饋入電能
    Po．．．負載使用電能
    Pi1~PiN．．．再生能源發電裝置產生電能
    P1．．．第一功率
    P2．．．第二功率
    P3．．．第三功率
    S100~S500．．．步驟
    第一圖係為先前技術之再生能源發電系統之方塊示意圖；
    第二圖係為本發明再生能源發電電力潮流之方塊示意圖；
    第三圖係為本發明一電能管理裝置之第一實施例方塊示意圖；
    第四圖A係為本發明該電能管理裝置之切換開關單元操作於導通時之方塊示意圖；
    第四圖B係為本發明該電能管理裝置之切換開關單元操作於截止時之方塊示意圖；
    第五圖係為本發明該電能管理裝置之第二實施例方塊示意圖；
    第六圖係為本發明該電能管理裝置之第三實施例方塊示意圖；及
    第七圖係為本發明該電能管理裝置操作方法之流程圖。
    10．．．再生能源發電裝置
    20．．．交流市電
    30．．．負載
    40．．．電能管理裝置
    402．．．電能轉換單元
    404．．．第一感測單元
    406．．．切換開關單元
    408．．．控制單元
    410．．．第二感測單元
    L1．．．第一路徑
    I1．．．第一電流
    V1．．．第一電壓
    L2．．．第二路徑
    I2．．．第二電流
    V2．．．第二電壓
    Pi．．．再生能源發電裝置產生電能
    Pg．．．交流市電饋入電能
    Po．．．負載使用電能
    权利要求:
    Claims (20)
    [1] 一種電能管理裝置，係與一再生能源發電裝置與一負載電性連接形成一第一路徑，且與一交流市電與該負載電性連接形成一第二路徑；該電能管理裝置係包含：一電能轉換單元，係轉換該再生能源發電裝置之輸出電能，以提供給該交流市電與該負載；一第一感測單元，係電性連接於該第一路徑上，以偵測該第一路徑上之一第一電流與一第一電壓；一第二感測單元，係電性連接於該第二路徑上，以偵測該第二路徑上之一第二電流與一第二電壓；一切換開關單元，係電性連接於該第二路徑上；及一控制單元；其中，當該控制單元控制該切換開關單元為導通時，該再生能源發電裝置係與該交流市電以並聯方式電性連接，且該控制單元係根據該第一電流與該第一電壓，得到該再生能源發電裝置之輸出電能，亦根據該第二電流與該第二電壓，得到回饋至該交流市電之電能，且該輸出電能與該回饋電能之差值，則提供該負載所需之電能。
    [2] 如申請專利範圍第1項該電能管理裝置，其中該控制單元係電性連接該電能轉換單元、該第一感測單元、該第二感測單元以及該切換開關單元，且當該控制單元控制該切換開關單元為截止時，該再生能源發電裝置係單獨對該負載供電。
    [3] 如申請專利範圍第1項該電能管理裝置，其中當該第二感測單元偵測到該第二路徑上之該第二電壓發生異常時，則該控制單元係截止該切換開關單元，以隔離該交流市電與該再生能源發電裝置以及該負載之連接。
    [4] 如申請專利範圍第1項該電能管理裝置，其中該第一感測單元係具有電流與電壓感測功能之感測器；該第二感測單元係具有電流與電壓感測功能之感測器；該第一感測單元所偵測到之該第一電流與該第一電壓之乘積則為該再生能源發電裝置之輸出電能，該第二感測單元所偵測到之該第二電流與該第二電壓之乘積則為回饋至該交流市電之電能。
    [5] 如申請專利範圍第1項該電能管理裝置，其中該再生能源發電裝置為複數個再生能源發電裝置時，每一該複數個再生能源發電裝置係以並聯方式電性連接。
    [6] 如申請專利範圍第5項該電能管理裝置，其中每一該複數個再生能源發電裝置係進一步電性串聯連接一外部電能轉換單元，再與該電能管理裝置電性連接；且每一該外部電能轉換單元係透過該控制單元控制，以轉換所對應該再生能源發電裝置之輸出，使該複數個再生能源發電裝置能夠以並聯方式電性連接。
    [7] 如申請專利範圍第5項該電能管理裝置，其中該電能管理裝置係進一步透過一雙向電能轉換單元以電性串聯方式連接一儲能裝置，以儲存該複數個再生能源發電裝置之輸出冗餘電能。
    [8] 如申請專利範圍第7項該電能管理裝置，其中當該複數個再生能源發電裝置產生冗餘之電能輸出時，經由該雙向電能轉換單元對該儲能裝置儲能，當該複數個再生能源發電裝置產生之電能輸出不足時，經由該雙向電能轉換單元輸出該儲能裝置儲所儲存之電能。
    [9] 如申請專利範圍第1項該電能管理裝置，其中當該再生能源發電裝置係為一直流電源發電之發電裝置時，該電能轉換單元為一直流-交流轉換器(DC-to-AC converter)；當該再生能源發電裝置係為一交流電源發電之發電裝置時，該電能轉換單元為一交流-交流轉換器(AC-to-AC converter)。
    [10] 如申請專利範圍第9項該電能管理裝置，其中該直流電源發電之發電裝置係為一太陽光伏發電裝置或一燃料電池發電裝置。
    [11] 如申請專利範圍第9項該電能管理裝置，其中該交流電源發電之發電裝置係為一風力發電風機裝置。
    [12] 一種電能管理裝置之操作方法，該電能管理裝置係與一再生能源發電裝置與一負載電性連接形成一第一路徑，且與一交流市電與該負載電性連接形成一第二路徑；該電能管理裝置操作方法之步驟係包含：(a)提供一電能轉換單元，係轉換該再生能源發電裝置之輸出電能，以提供給該交流市電與該負載；(b)提供一第一感測單元與一第二感測單元，以分別偵測該第一路徑之一第一電流與一第一電壓以及偵測該第二路徑之一第二電流與一第二電壓；(c)提供一切換開關單元與一控制單元；(d)當該控制單元控制該切換開關單元為導通時，該再生能源發電裝置係與該交流市電以並聯方式電性連接，且該控制單元係根據該第一電流與該第一電壓，得到該再生能源發電裝置之輸出電能，以及該控制單元係根據該第二電流與該第二電壓，得到回饋至該交流市電之電能，且該輸出電能與該回饋電能之差值，則提供該負載所需之電能；及(e)當該控制單元控制該切換開關單元為截止時，該再生能源發電裝置係單獨對該負載供電。
    [13] 如申請專利範圍第12項該電能管理裝置之操作方法，在步驟(b)中，更包含：當該第二感測單元偵測到該第二路徑上之該第二電壓發生異常時，則該控制單元係截止該切換開關單元，以隔離該交流市電與該再生能源發電裝置以及該負載之連接。
    [14] 如申請專利範圍第12項該電能管理裝置之操作方法，在步驟(b)中，其中該第一感測單元係具有電流與電壓感測功能之感測器；該第二感測單元係具有電流與電壓感測功能之感測器；該第一感測單元所偵測到之該第一電流與該第一電壓之乘積則為該再生能源發電裝置之輸出電能，該第二感測單元所偵測到之該第二電流與該第二電壓之乘積則為回饋至該交流市電之電能。
    [15] 如申請專利範圍第12項該電能管理裝置之操作方法，其中當該再生能源發電裝置為複數個再生能源發電裝置時，每一該再生能源發電裝置係彼此以並聯方式電性連接。
    [16] 如申請專利範圍第15項該電能管理裝置之操作方法，其中每一該複數個再生能源發電裝置係進一步電性串聯連接一外部電能轉換單元，再與該電能管理裝置電性連接；且每一該外部電能轉換單元係透過該控制單元控制，以轉換所對應該再生能源發電裝置之輸出，使該複數個再生能源發電裝置能夠以並聯方式電性連接。
    [17] 如申請專利範圍第12項該電能管理裝置之操作方法，更包含：(f)提供一儲能裝置，以儲存該複數個再生能源發電裝置之輸出冗餘電能。
    [18] 如申請專利範圍第17項該電能管理裝置之操作方法，在步驟(f)中，該儲能裝置係更電性串聯連接一雙向電能轉換單元；當該複數個再生能源發電裝置產生冗餘之電能輸出時，經由該雙向電能轉換單元對該儲能裝置儲能，當該複數個再生能源發電裝置產生之電能輸出不足時，經由該雙向電能轉換單元輸出該儲能裝置儲所儲存之電能。
    [19] 如申請專利範圍第12項該電能管理裝置之操作方法，其中當該再生能源發電裝置係為一直流電源發電之發電裝置時，該電能轉換單元為一直流-交流轉換器(DC-to-AC converter)；當該再生能源發電裝置係為一交流電源發電之發電裝置時，該電能轉換單元為一交流-交流轉換器(AC-to-AC converter)。
    [20] 如申請專利範圍第19項該電能管理裝置之操作方法，其中該直流電源發電之發電裝置係為一太陽光伏發電裝置或一燃料電池發電裝置；該交流電源發電之發電裝置係為一風力發電風機裝置。
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