CN102598458A - 并网型供电系统 - Google Patents

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Abstract

并网型供电系统具备：利用自然能量进行发电，并与商用电力系统并联连接的并网型的发电装置；将由上述商用电力系统供给的交流电转换成直流电来进行充电，且将放出的直流电转换成交流电对负载进行供电的蓄电装置；和对上述蓄电装置的充放电进行控制的控制装置。控制装置预测次日的发电装置的发电量以及负载的电力需求并进行如下控制：当发电量的预测值小于电力需求的预测值时，在上述商用电力系统的电费相对便宜的时间段对上述蓄电装置充电，当发电量的预测值不小于电力需求的预测值时，在上述时间段不对上述蓄电装置充电。

Description

并网型供电系统
技术领域
本发明涉及使如太阳能发电、风力发电那样利用自然能量的发电装置与商用电力并网(日文：系統連系)而进行供电的并网型供电系统。
背景技术
作为以往的并网型供电系统，例如提供了一种将太阳能发电装置与商用电力系统进行并网，并且设置能够由双方进行充电的蓄电装置，在电费相对低(便宜)的夜间(深夜)以商用电力系统的供给电力对蓄电装置进行充电，在电费相对高的白天当太阳能发电装置的发电量不足时对负载供给从蓄电装置放出的电力的并网型太阳能发电系统(参照专利文献1或者专利文献2)。在该现有系统中，通过在如阴天时或雨天时那样太阳能发电装置的发电量少而无法满足负载的电力需求时，将蓄电装置中蓄积的电力向负载供给，能够抑制来自商用电力系统的供电所需要的费用(电费)。
但是，上述现有的蓄电装置需要将由商用电力系统供给的交流电转换成直流电进行存储，并且在对负载供给时再次从直流电转换成交流电，会产生交流-直流转换时的电力损失与直流-交流转换时的电力损失加在一起的电力损失。因此，与在太阳能发电装置能够发出足够电力的晴天时，与利用前夜充电后的蓄电装置的电力来弥补稍微不足的电量相比，从商用电力系统直接供电有时比较节电(节能)，而且电费较便宜。
专利文献1：日本特开平10-201129号公报
专利文献2：日本特开2002-369406号公报
发明内容
本发明鉴于上述情况而提出，提供一种能够在降低电力成本(电费)的同时实现节电(节能)的并网型供电系统。
根据本发明的方式，并网型供电系统具备：利用自然能量进行发电，并与商用电力系统并联连接的并网型的发电装置；将由上述商用电力系统供给的交流电转换成直流电来进行充电，且将放出的直流电转换成交流电对负载进行供电的蓄电装置；和对上述蓄电装置的充放电进行控制的控制装置；上述控制装置预测次日的发电装置的发电量以及负载的电力需求，当发电量的预测值小于电力需求的预测值时，在上述商用电力系统的电费相对便宜的时间段对上述蓄电装置充电，当发电量的预测值不小于电力需求的预测值时，在上述时间段不对上述蓄电装置充电。
根据这样的构成，通过当发电量的预测值小于电力需求的预测值时，在商用电力系统的电费相对便宜的时间段对蓄电装置充电，能够降低电力成本(电费)，相反，当发电量的预测值不低于电力需求的预测值时，通过在上述时间段不对蓄电装置充电，能够消除与对蓄电装置的充放电相伴的电力损失，可实现电力的节省(节能)。
另外，上述控制装置可以在商用电力系统的电费相对低的时间段对蓄电装置充电，在电费相对高的时间段使蓄电装置放电。
根据这样的构成，通过优先于商用电力系统的电费相对低的时间段，而在电费相对高的时间段使蓄电装置放电，能够降低电力成本(电费)。
另外，上述并网型供电系统还可以具备受理与负载的电力需求相关联的操作输入的操作输入受理单元，上述控制装置基于由操作输入受理单元受理的操作输入来预测负载的电力需求。
根据这样的构成，由于控制装置基于例如因不在家而使得电力需求比平时少、或因很多人聚集而使得电力需求比平时多之类的与负载的电力需求相关联的操作输入，来预测负载的电力需求，所以能够准确地预测与平时不同的状况下的负载的电力需求。
另外，上述控制装置可以将使蓄电装置放电时蓄电装置能够放出的电量与负载的电力需求的预测值进行比较，当预测为能够放出的电量在规定时间内小于负载的电力需求时，报告该情况。
根据这样的构成，对利用者通知例如在几小时后利用来自蓄电装置的放电不能承担负载的电力需求这一信息，能够使利用者意识到抑制负载的电力消耗。
另外，上述控制装置可以具有对作为负载的多个电气设备的动作进行控制的功能，当预测为能够放出的电量在规定时间内小于负载的电力需求时，从预先决定的优先顺序低的电气设备开始依次进行动作的控制，以便减少电力消耗。
根据这样的构成，通过强制性减少电气设备的电力消耗，可以延长蓄电装置能够供电的时间。
另外，上述控制装置可以在发电量的预测值小于电力需求的预测值时，生成用于使发电量的预测值不小于电力需求的预测值的负载的电力需求预定并提示给利用者。
根据这样的构成，能够启发利用者的节电(节能)意识。
发明效果
根据本发明，能够在降低电力成本(电费)的同时实现节电(节能)。
附图说明
根据以下的附图以及后述的优选实施方式的说明可清楚本发明的目的以及特征。
图1是表示本发明的实施方式的系统构成图。
图2是用于对上述系统构成中的控制装置的动作进行说明的流程图。
图3是上述系统构成中的控制装置的电力需求预定规划表的生成例。
具体实施方式
以下，参照构成本说明书的一部分的附图，对本发明的实施方式更详细地进行说明。在附图整体中，针对相同或者类似的部分赋予相同的部件标记而省略其重复的说明。
以下，参照附图，对具备太阳能发电装置作为利用自然能量的发电装置而被设置于住宅的实施方式详细进行说明。其中，本发明涉及的并网型供电系统中的发电装置并不限定于太阳能发电装置，例如也可以是风力发电装置等其他的利用自然能量的发电装置。而且，本实施方式的并网型供电系统被设置的场所不限定于住宅，也可以是公寓或写字楼等。
本实施方式的并网型供电系统如图1所示，具备：与商用电力系统AC并联连接的并网型的太阳能发电装置1、对由商用电力系统AC供给的交流电进行蓄电(被充电)并且将蓄电后的交流电对负载6供电的蓄电装置2、对蓄电装置2的充放电进行控制的控制装置3、和显示操作装置4。其中，太阳能发电装置1的太阳电池阵列(未图示)与蓄电装置2被设于住宅外，其他的太阳能发电装置1的功率调节器(power conditioner)(未图示)、控制装置3、显示操作装置4等被设置在住宅内。
太阳能发电装置1是以往公知的设备，由具备多个太阳电池所形成的太阳电池阵列、将从太阳电池阵列输出的直流电转换成交流电的逆变器等的功率调节器等构成。其中，太阳能发电装置1发出的电力的多余量还能够卖给(日文：逆潮流)商用电力系统AC。
蓄电装置2具备：铅蓄电池等蓄电池20；和将由商用电力系统AC以及太阳能发电装置1供给的交流电转换成直流电来对蓄电池20进行充电，并且将由蓄电池20放出的直流电转换成交流电的直流/交流双方向电力转换部21。其中，直流/交流双方向电力转换部21如后述那样，能够根据从控制装置3经由信号线Ls传送来的控制信号，择一地切换动作停止、充电动作(从交流电向直流电的转换)、放电动作(从直流电向交流电的转换)。另外，由于在直流/交流双方向电力转换部21中从交流向直流的电力转换时以及从直流向交流的电力转换时分别会发生损失，所以与蓄电时由商用电力系统AC供给的电力相比，放电时对负载6供给的电力变少。
配电盘5具有初级侧与商用电力系统AC连接且次级侧与太阳能发电装置1(功率调节器的输出端)以及蓄电装置2并联连接的主干电流断路器(未图示)、和与主干电流断路器的次级侧分支连接的多个分支电流断路器(未图示)，经由分支电流断路器从商用电力系统AC、太阳能发电装置1、蓄电装置2分别对各负载6供给交流电。负载6例如是空调设备或电视接收机、电磁烹调器、冰箱等电气设备。其中，如后述那样，多个负载6之中混有能够通过经由信号线Ls从控制装置3传送来的控制信号进行动作控制的负载6。
控制装置3具备：以微型计算机作为主要构成要素的控制部30；由能够以电气方式进行改写的半导体存储器(例如闪存)构成，存储由控制部30的微型计算机执行的程序和各种数据等的存储部31；经由信号线Ls向蓄电装置2、负载6传送控制信号的控制信号传送部32；和经由电话线、CATV同轴线或者光纤等的通信线路Lx与互联网7进行网络通信的网络通信部33。
控制部30通过由控制信号传送部32经由信号线Ls传送来的控制信号，对蓄电装置2所具备的直流/交流双方向电力转换部21的动作(停止、充电、放电)进行控制，并且，控制一部分的能控制的负载6的动作。此外，控制信号传送部32并不限定于经由专用的信号线Ls来传送控制信号，例如也可以经由在宅内布线的供电用的电力线，通过电力线传输通信来传送控制信号，或者如小功率无线的无线电台那样将电波作为通信介质来传送控制信号。网络通信部33除了具有利用将对绞线缆(LAN线缆)作为通信介质(通信路Lx)的有线LAN(100BASE-TX等)的通信设备(LAN控制器)之外，还具有经由电话线路、光纤线路或者CATV线路与互联网7连接而与各种网站进行数据通信的调制解调器(ADSL调制解调器、ONU、有线电视调制解调器等)。其中，由于通过互联网7与网站进行数据通信，所以上述调制解调器被分配了固有的IP地址(全球IP地址)。
在控制部30中，预测了太阳能发电装置1的次日发电量、和负载6次日要消耗的电力(电力需求)。作为预测太阳能发电装置1的次日发电量的方法，有基于通过互联网7从提供天气预报等气象信息的网站(例如气象局、各地方的地方管区气象台的主页等)取得的次日的预料最高气温、预料日照量来进行预测的方法。另外，作为预测次日的电力需求的方法，有基于过去的电力消耗的实际情况以及天气等的历史记录信息来进行预测的方法。
显示操作装置4具备：以微型计算机作为主要构成要素的控制部40；液晶显示器或有机EL显示器等显示设备和驱动该显示设备来提示(显示)文字、图形、符号等视觉信息的显示部41；由与显示设备组合的触摸面板构成，基于利用者(居住者)对触摸面板进行触碰来受理各种操作输入，并将该操作输入向控制部40传递的操作输入受理部42；和由与控制装置3的网络通信部33公用的通信设备(LAN控制器)构成，经由通信路Lx(LAN线缆)与控制装置3之间进行分包通信的网络通信部43。其中，为了进行该分包通信，控制装置3以及显示操作装置4被分别分配了固有的IP地址(私有IP地址)。
接下来，参照图2的流程图，对作为本发明主旨的控制装置3的控制动作进行说明。这里，预先对商用电力系统AC设定了不同时间段的电费，例如上午7时～上午10时的早晨时间段与午后5时～午后11时的傍晚时间段被设定为相同的费用，上午10时～午后5时的白天时间段被设定为最高的费用，午后11时～第二天上午7时的深夜时间段被设定为最便宜的费用。即，如果由商用电力系统AC供给的电量相同，则深夜时间段的电费最低(最便宜)，白天时间段的电费最高。
例如，如果成为向商用电力系统AC的电费最便宜的时间段切换的时刻(午后11时)，则控制部30基于由网络通信部33从网站取得的次日的预料最高气温以及预料日照量，来预测太阳能发电装置1的次日的发电量P1(步骤S1)，并且，基于过去的电力需求的实际情况等来预测次日的负载6的电力需求P2(步骤S2)，然后将预测出的次日的发电量P1与次日的电力需求P2进行比较(步骤S3)。
在次日的发电量P1低于次日的电力需求P2的情况下，控制部30对蓄电装置2(直流/交流双方向电力转换部21)进行控制，以便在电费最便宜的时间段(午后11时～第二天的上午7时)蓄积由商用电力系统AC供给的交流电(步骤S4)。另一方面，在次日的发电量P1不低于次日的电力需求P2的情况下，控制部30不进行在深夜的时间段使蓄电装置2蓄电的控制(步骤S5)。
如上述那样，在本实施方式中，控制装置3的控制部30预测太阳能发电装置1的次日的发电量以及负载6的次日的电力需求，并且将发电量与电力需求进行比较，在发电量的预测值P1小于电力需求的预测值P2的情况下，通过在商用电力系统AC的电费相对便宜的时间段(深夜的时间段)对蓄电装置2进行充电，能够降低电力成本(电费)，相反，在发电量的预测值P1不小于电力需求的预测值P2的情况下，通过不在上述时间段对蓄电装置2进行充电，能够消除与对蓄电装置2的充放电相伴的电力损失，从而实现电力的节省(节能)。
这里，控制装置3的存储部31预先存储有如过去的电力需求的实际情况等那样的信息，由于控制部30基于存储部31中存储的过去的电力需求的实际情况等预测次日的电力需求，所以如果成为与平常不同的状况，例如由于不在家而使得电力需求比平时少、或由于很多人聚集而使得电力需求比平时多等状况，电力需求的预测值P2与实际的电力需求大幅不同。
鉴于此，当通过显示操作装置4的操作输入受理部42接收到与负载6的电力需求相关联的操作输入，例如上述那样的不定期(不规则)的对电力需求的增减进行指示的操作输入时，将该指示的内容从显示操作装置4的控制部40经由网络通信部43传递给控制装置3的控制部30。然后，在控制装置3的控制部30中基于从显示操作装置4接收到的指示内容、即次日的电力需求比平时多(或者少)这一信息来预测负载6的电力需求，因此，能够更准确地预测与平时不同的状况下的负载6的电力需求。
另外，在太阳能发电装置1的次日的预测发电量小于负载6的次日的预测电力需求时，控制装置3的控制部30通过在商用电力系统AC的电费相对低的时间段(例如早晨以及夜间的时间段)进行充电，在次日电费相对高的时间段(例如白天的时间段)对蓄电装置3进行放电，来降低电力成本(电费)。
在蓄电装置2的直流/交流双方向电力转换部21中，基于蓄电池20的电池电压等来检测蓄电池20的剩余电量(能够放出的电量)，当从控制装置3的控制部30接收到询问剩余电量的控制信号时，发回该剩余电量的信息。然后，控制装置3的控制部30将使蓄电装置2放电时蓄电装置2能够放出的电量(蓄电池20的剩余电量)与负载6的电力需求的预测值P2进行比较，当预测为能够放出的电量在规定时间(例如1～2小时)内小于负载6的电力需求时，使显示操作装置4的显示部41显示该内容的消息，例如按目前的状况蓄电装置2在数小时后将不能进行供电这一消息，对利用者(居住者)报告该情况，使利用者意识到对负载6的电力消耗进行抑制。此外，在本实施方式中仅通过视觉进行报告，但也可以对显示操作装置4安装扬声器，从该扬声器发出声音消息，在视觉报告的同时进行听觉的报告。
并且，当如上述那样预测为蓄电装置2能够放出的电量在规定时间内低于负载6的电力需求时，控制装置3的控制部30从预先决定的优先顺序低的负载6(电气设备)开始依次进行动作控制以便减少电力消耗，例如若变更空调的温度设定或者使空调停止，则能够强制减少电气设备的电力消耗，从而延长蓄电装置2能够供电的时间。
另外，控制装置3的控制部30在发电量的预测值P1小于电力需求的预测值P2的情况下，生成用于使发电量的预测值P1不低于电力需求的预测值P2的负载6的电力需求预定(规划表)并提示给利用者。例如，在平时(1天)的电力需求预定(规划表)如图3的实线A所示那样的情况下，控制部30生成如图3的虚线B所示那样的电力需求预定(规划表)，并且生成用于对平时的电力需求预定和新生成的电力需求预定进行显示的页面内容，发送给显示操作装置4。在显示操作装置4中，利用控制部40的网络浏览器功能再生由控制装置3发出的页面内容，使显示部41的画面显示如图3所示那样的电力需求预定(实线A以及虚线B)。由此，对看到显示部41上显示的电力需求预定的利用者能够启示节电(节能)的意识。
在上述的实施方式中，蓄电装置的充放电用的时间信息例如通过使用公知的计时IC来获知。
以上，说明了本发明的优选实施方式，但本发明并不限定于这些特定的实施方式，在不脱离技术方案的范畴能够进行多样的变更以及变形，这些变更及变形也属于本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种并网型供电系统，其特征在于，具备：
利用自然能量进行发电，并与商用电力系统并联连接的并网型的发电装置；
将由上述商用电力系统供给的交流电转换成直流电来进行充电，且将放出的直流电转换成交流电对负载进行供电的蓄电装置；和
对上述蓄电装置的充放电进行控制的控制装置；
上述控制装置预测次日的发电装置的发电量以及负载的电力需求，当发电量的预测值小于电力需求的预测值时，在上述商用电力系统的电费相对便宜的时间段对上述蓄电装置充电，当发电量的预测值不小于电力需求的预测值时，在上述时间段不对上述蓄电装置充电。
2.根据权利要求1所述的并网型供电系统，其特征在于，
上述控制装置在商用电力系统的电费相对低的时间段对蓄电装置充电，在电费相对高的时间段使蓄电装置放电。
3.根据权利要求1或2所述的并网型供电系统，其特征在于，
还具备受理与负载的电力需求相关联的操作输入的操作输入受理单元，上述控制装置基于由操作输入受理单元受理的操作输入来预测负载的电力需求。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的并网型供电系统，其特征在于，
上述控制装置将使蓄电装置放电时蓄电装置能够放出的电量与负载的电力需求的预测值进行比较，当预测出能够放出的电量在规定时间内小于负载的电力需求时，报告该情况。
5.根据权利要求4所述的并网型供电系统，其特征在于，
上述控制装置具有对作为负载的多个电气设备的动作进行控制的功能，当预测出能够放出的电量在规定时间内小于负载的电力需求时，从预先决定的优先顺序低的电气设备开始依次进行动作控制，以便减少电力消耗。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的并网型供电系统，其特征在于，
上述控制装置在发电量的预测值小于电力需求的预测值时，生成用于使发电量的预测值不小于电力需求的预测值的负载的电力需求预定，并提示给利用者。
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