导入暗发酵生物质能电力于再生能源电网的供电系统技术方案

一种导入暗发酵生物质能电力于再生能源电网的供电系统，第一电能储存装置的输入端与再生能源发电装置的电能输出端连接，输出端与直交流转换装置输入端连接；所述暗发酵生物质能发电装置的电能输出端与第一电能储存装置的输入端连接，所述控制装置包含有处理单元及控制单元，其中，处理单元电性连接第一电能储存装置及控制单元，控制单元设在暗发酵生物质能发电装置的电能输出端；当再生能源供电系统中，受风力与光照等气候影响的多个再生能源发电装置的发电量不足时，透过控制装置可以将暗发酵生物质能发电装置所转换的电能导入到再生能源供电系统的电网中，使电网负载率及电力倾倒率降低，达到电网稳定供电及提升再生能源利用率的功效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及绿色电力
，特别是指一种再生能源电网中导入暗发酵生物质能电力，用以降低电网负载率，达到电网稳定供电功效的一种导入暗发酵生物质能电力于再生能源电网的供电系统。
技术介绍
在能源价格高涨且能源需求大增的时代，预期全球能源需求将持续成长，各国的能源政策开始极力寻求可取自行再生的能源，例如水力、风能、太阳能及生质能电力等再生能源。其中，太阳能与风能是最为方便的绿色能源，且较不受地区限制，因此较受到瞩目，且发展也较为迅速与成熟。目前运用太阳能与风力的风光互补再生能源供电系统有3种：1.离线型(off-grid)，使用于无市电供应地区，其不与市电电网并联，而负载完全由再生电力提供。2.并联型(grid-connect)，使用于有市电供应地区，其与市电电网并联，负载以再生电力为主。3.混合型(hybrid)，使用于有市电供应地区，其与市电电网并联，而再生电力是并入市电，负载以市电为主。图1所示为离线型(off-grid)的完全再生电力的电网，主要是将太阳能发电装置及风能发电装置所产生的电能充入到电能储存装置，再经直交流转换装置，将直流电转换成交流电后，提供负载使用的一种再生能源供电系统。此种供电系统通常使用在市电无法送达地区的高山、偏远地区或独立岛屿。由于该供电系统受风力与光照等气候及昼夜的影响很大，因而存在着以下缺点：(1)再生能源利用率低：供电系统当电能储存装置的蓄电池充饱时，太阳能与风能等再生能源就无法再对电能储存装置充电，形成再生能源电网的电
力倾倒率(dumping rate,DP)过高，造成过多电力浪费。(2)电网供电品质不稳定：当供电系统受气候与昼夜影响时，使供应端发电量来不及使用端负载使用时，会形成再生能源电网的负载率过高，造成电网供电不稳。图2所示，其为并联型(grid-connect)的再生电力与市电电网并联的供电系统，由于离线型的太阳能发电装置及风能发电装置太阳能发电装置及风能发电装置等再生能源电网易受天候、季节和设置地点等影响，导致发电量不稳定，因此，在有市电电网地区，透过市电并入离线型再生电力电网，以及市电的备源系统的设置，可以提供负载稳定的供电。此种系统负载以再生电力为主，当再生电力输出电力不足时，则由市电电网对电能储存装置充电，或可直接切换为市电电网供电。在有市电供应地区使用，可以改善离线型(off-grid)再生能源电网供电系统的供电不稳定的缺点；但是，再生能源电网的电力倾倒率过高，使再生能源利用率无法提升的缺点，却未有获得改善。图3所示为混合型(hybrid)的再生电力与市电电网并联的供电系统，此种系统主要是将再生能源供电系统与市电电网并联，而再生电力是通过混合器并入市电，其负载以市电为主。此种系统的缺点为：在白天无负载情况下，当电能储存装置中蓄电池充饱时，太阳能发电装置及风能发电装置等再生能源就无法再对电能储存装置的蓄电池充电，形成能源浪费仍未改善。有鉴于此，本专利技术人针对使用在市电无法送达地区的完全再生能源供电系统上述缺陷与不足，经过长期研究，并配合学理的运用，终于设计出一种解决上述不足与缺陷的设计方案。
技术实现思路
本专利技术决现有技术课题在于：针对现有风光互补再生能源供电系统的电网负载率与电力倾倒率过高，所造成电网供电品质不稳定及再生能源利用率低的主要技术缺点，提供一种导入暗发酵生物质能电力于再生能源电网的供
电系统，其主要目的在于，通过本供电系统所导入暗发酵生物质能电力，可以降低电网负载率，达到电网稳定供电功效。本专利技术的另一目的在于，通过本供电系统所导入暗发酵生物质能电力的规划设计，可以降低再生能源的电力倾倒率，达到提升再生能源利用率功效。一般再生能源供电系统建置时须考虑再生能源利用率与电网供电稳定性，当再生能源利用率愈高时，电网负载率越低，电网供电就越稳定；因此，降低再生能源的电力倾倒率，是可以有效提升再生能源利用率；降低电网的负载率，也可以有效提升电网供电稳定性。本专利技术若能防止或降低习用再生能源供电系统中，当电能储存装置中的蓄电池充饱时，无法再对蓄电池充电所形成的能源浪费，即可有效降低电力倾倒率，达到提升再生能源利用率目的。本专利技术为了降低习用再生能源供电系统的电力倾倒率，达到提升再生能源利用率的目的，可以通过下述二种方法实现：(1)使用较大容量的蓄电池设备来增加储存量。(2)降低太阳能与风能发电装置的发电量来减少电力倾倒率。在上述方法(1)中，使用较大容量的蓄电池设备，虽然可以降低电力倾倒率及电网负载率；但是，却增加蓄电池设备的建置成本。在上述方法(2)中，虽然降低了减少发电量的发电设备建置成本，可以降低电网电力倾倒率，提升再生能源利用率；但是，当再生能源供电系统受到气候及昼夜影响时，再生能源的供应端发电量来不及使用端负载使用时，会形成再生能源电网的负载率过高，造成电网供电不稳。由上述方法中得知，专利技术人采用方法(2)的方案设计，更改原有习用再生能源发电设备设计，让发电设备的发电量降低到可以供给离峰用电时段负载使用即可，使原有减少的发电设备建置成本，转为配置一组暗发酵生物质能发电装置，其可以24小时不受气候或昼夜影响，连续产生暗发酵生物质能电
力；在尖峰时段，当再生能源供电系统中，受风力与光照等气候影响的风能发电装置及太阳能发电装置等再生能源发电装置的发电量不足时，透过暗发酵生物质能发电装置所转换的电能导入到再生能源供电系统的电网中，即可降低电网负载率及电力倾倒率，达到电网稳定供电及提升再生能源利用率的功效。根据文献可知，氢气的热值约142百万焦耳/公斤，是汽油的3倍，天然气的3.5倍，燃烧时可产生较高密度的能量及水，不会产生二氧化碳等温室气体，是一种洁净的能源。氢气的生产方法有热化学法、电化学法及生物法。热化学法包括蒸气重组法、煤炭气化法及部分氧化法；电化学法包括电解法及光电解法。热化学法需要消耗大量的矿物资源及能源，同时会产生破坏地球的污染物，因此不利于未来的发展。电化学法产氢虽没有污染的顾虑，但效率低、耗能高，且电极稳定性欠佳，并不符合经济效益。相对于上述二种方法，利用生物法产氢可在常温常压下进行，也可应用于废水与废弃物处理来获得氢气，同时有干净、节能、不消耗资源等优点，是一种符合永续发展的方法。以微生物生产氢气，可分为光发酵反应和暗发酵反应两种。光发酵反应的微生物需要光能来累积生长所需的能量，才能把有机物质分解产生氢气，此种产氢方法受到光照限制。暗发酵反应的微生物则藉由有机质厌氧发酵生产氢气，因不需光源，所以产氢不受气候与光照限制。本专利技术要解决上述技术问题及其所采用的技术手段在于：提供一种导入暗发酵生物质能电力于再生能源电网的供电系统，包含有再生能源供电系统、
暗发酵生物质能发电装置及控制装置，其中，再生能源供电系统包含有再生能源发电装置、第一电能储存装置及直交流转换装置，其中，第一电能储存装置的输入端与再生能源发电装置的电能输出端连接，输出端与直交流转换装置输入端连接；其特征在于，所述暗发酵生物质能发电装置的电能输出端与第一电能储存装置的输入端连接，所述控制装置包含有处理单元及控制单元，其中，处理单元电性连接第一电能储存装置及控制单元，控制单元设在暗发酵生物质能发电装置的电能输出端；当处理单元感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导入暗发酵生物质能电力于再生能源电网的供电系统，包含一再生能源供电系统、一暗发酵生物质能发电装置及一控制装置，其中，所述再生能源供电系统包含多个再生能源发电装置、第一电能储存装置及一直交流转换装置，其中，所述第一电能储存装置的输入端与再生能源发电装置的电能输出端连接，输出端与直交流转换装置输入端连接；其特征在于，所述暗发酵生物质能发电装置的电能输出端与第一电能储存装置的输入端连接，所述控制装置包含一处理单元及一控制单元，其中，所述处理单元电性连接第一电能储存装置及控制单元，所述控制单元设在暗发酵生物质能发电装置的电能输出端；当处理单元感测到第一电能储存装置的电能低于处理单元低位设定位准时，通过控制单元将所述暗发酵生物质能发电装置所转换的电能导入到再生能源供电系统的第一电能储存装置中。

【技术特征摘要】
1.一种导入暗发酵生物质能电力于再生能源电网的供电系统，包含一再生能源供电系统、一暗发酵生物质能发电装置及一控制装置，其中，所述再生能源供电系统包含多个再生能源发电装置、第一电能储存装置及一直交流转换装置，其中，所述第一电能储存装置的输入端与再生能源发电装置的电能输出端连接，输出端与直交流转换装置输入端连接；其特征在于，所述暗发酵生物质能发电装置的电能输出端与第一电能储存装置的输入端连接，所述控制装置包含一处理单元及一控制单元，其中，所述处理单元电性连接第一电能储存装置及控制单元，所述控制单元设在暗发酵生物质能发电装置的电能输出端；当处理单元感测到第一电能储存装置的电能低于处理单元低位设定位准时，通过控制单元将所述暗发酵生物质能发电装置所转换的电能导入到再生能源供电系统的第一电能储存装置中。2.依据权利要求1所述导入暗发酵生物质能电力于再生能源电网的供电系统，其特征在于，所述暗发酵发生物质能发电装置包含一暗发酵生物反应器、一储氢罐及一燃料电池，其中，所述暗发酵生物反应器利用微生物将有机质料源进行厌氧发酵生产生质气体，所述储氢罐入口端与暗发酵生物反应器的燃料出口端连接，出口端与燃料电池入口端连接，燃料电池的电能输出端通过所述控制单元与第一电能储存装置输入端连接。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：林秋裕，朱正永，赖铭伟，
申请(专利权)人：逢甲大学，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71