CN102948032A

CN102948032A - 住宅用电力系统

Info

Publication number: CN102948032A
Application number: CN2011800096348A
Authority: CN
Inventors: 尾崎大治郎; 君付政春
Original assignee: Misawa Homes Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Misawa Homes Co Ltd
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2031-02-16
Also published as: JP2011172334A; US9008849B2; EP2538516A1; JP5539750B2; EP2538516A4; WO2011102374A1; US20120323387A1; CN102948032B

Abstract

根据在过去发生系统侧电压抑制时的系统侧电压变动状况、日期时刻、外部气温、气象状况等历史数据，以及现在的系统侧电压变动状况、日期时刻、外部气温、气象状况等现在的数据，预测系统侧电压抑制的发生的有无。预测为发生系统侧电压抑制的情况下，系统设置有将由所述太阳能发电装置（2）发电的剩余的发电电力在所述能量存储装置（3）中存储的电力控制部件（6）。因此能够将由太阳能发电装置（2）发电的剩余的发电电力的用途由向系统侧的售电切换为作为能量的存储。

Description

住宅用电力系统

技术领域

本发明涉及具有外部的系统侧电源、与该系统侧电源协同（連糸）的太阳能发电装置和能够将由太阳能发电装置发电的发电电力作为能量存储的能量存储装置的住宅用电力系统。

背景技术

作为与商用电力系统等外部电源（系统侧电源）协同的太阳能发电系统的一个例子，知道专利文献1中记载的系统。

该太阳能发电系统的特征在于，具有：太阳能电池模块；蓄电装置；控制蓄电装置放电的放电控制装置；控制从外部电源向蓄电装置充电的充电控制装置；输入来自太阳能电池模块或者蓄电装置的电力，并对外部电源或者负荷供给电力的变换器；所述太阳能电池模块将其发电电力以输入上述变换器的方式连接在该变换器上，上述蓄电装置通过上述放电控制装置将其输出电力以输入上述变换器的方式连接在该变换器上，而且通过上述充电控制装置连接在上述外部电源上，上述放电控制装置在上述变换器工作时，将从上述太阳能电池模块或者上述蓄电装置向该变换器的输入电力总以规定值以上的方式来控制上述蓄电装置的放电。

而且，在太阳能发电系统中，变换器总在规定值以上的输入电力的基础上工作，所以能够维持变换器的高的变换效率，此外，向蓄电装置的充电由充电控制装置从外部电源进行，从而不受太阳能电池模块的输出影响，所以总能够确保按照预先计划的充电电量，能够防止充电电力的不足。

专利文献

专利文献1：特开平11-46458号公报

发明内容

可是，在上述的太阳能发电系统中，如果持续销售（逆潮流）发电电力，就会使外部的电力系统发生电压上升。因此，在太阳能发电系统中，在系统侧电压比规定值更高时，由于以限制输出电力或者使太阳能发电系统停止的方式进行系统侧电压抑制，因此无法向系统侧销售剩余的发电电力，即使对于自家消耗部分的电力，也必须从电力公司购买。

本发明是鉴于上述情况而提出的，其主旨在于提供一种住宅用电力系统，该住宅用电力系统能够预先预测系统侧电压抑制的发生，将太阳能发电装置的剩余的发电电力的用途由向系统侧的售电切换为作为能量的存储。

为了解决上述问题，例如如图1和图2所示，权利要求1记载的发明是一种住宅用电力系统，该住宅用电力系统包括，外部的系统侧电源1、与系统侧电源1协同的太阳能发电装置2、以及能够将由太阳能发电装置2发电的发电电力作为能量存储的能量存储装置3；

其特征在于，该住宅用电力系统还包括电力控制部件6，该电力控制部件6根据在过去发生系统侧电压抑制时的系统侧电压变动状况、日期时刻、外部气温、气象状况等历史数据，以及现在的系统侧电压变动状况、日期时刻、外部气温、气象状况等现在的数据，预测系统侧电压抑制的发生的有无，在预测为发生系统侧电压抑制的情况下，将由所述太阳能发电装置2发电的剩余的发电电力在所述能量存储装置3中存储。

根据权利要求1记载的发明，电力控制部件6根据过去发生系统侧电压抑制时的系统侧电压变动状况、日期时刻、外部气温、气象状况等历史数据，以及现在的系统侧电压变动状况、日期时刻、外部气温、气象状况等现在的数据，预测系统侧电压抑制的发生的有无，在预测为发生系统侧电压抑制的情况下，能够将所述太阳能发电装置2的剩余的发电电力的用途由向系统侧的售电切换为作为能量的存储。

权利要求2记载的发明，在权利要求1所述的住宅用电力系统中，其特征在于，所述电力控制部件6在预测为不发生系统侧电压抑制的情况下，选择将由太阳能发电装置2发电的剩余的发电电力对系统侧售电，或者在所述能量存储装置中存储。

这里，基于所述电力控制部件6的选择能够通过连接在控制装置6上的显示装置14的输入部件由使用者预先选择、登记。

根据权利要求2记载的发明，电力控制部件6在预测为不发生系统侧电压抑制的情况下，能够自由选择将由太阳能发电装置2发电的剩余的发电电力对系统侧售电，或者在所述能量存储装置3中存储。

权利要求3记载的发明，在权利要求1或2所述的住宅用电力系统中，其特征在于，

所述能量存储装置3具有多个蓄电池7…；

所述电力控制部件6将由所述太阳能发电装置2发电的发电电力对所述多个蓄电池7…中的至少一个蓄电池7充电，使剩余的充电完毕的蓄电池7用于对家庭内负荷5供电而放电。

根据权利要求3记载的发明，电力控制部件6一方面将由太阳能发电装置2发电的发电电力对多个蓄电池7…中的至少一个蓄电池7充电，另一方面，使剩余的充电完毕的蓄电池7用于对家庭内负荷5供电而放电，因此，将发电电力对蓄电池7充电时，作为家庭内负荷5的稳定电力的供给源，没有必要依赖从系统侧电源1买电。因此，能够比以往更稳定、无浪费地利用太阳能发电装置2的发电电力。

权利要求4记载的发明，在权利要求3所述的住宅用电力系统中，其特征在于，

构成所述能量存储装置3的多个蓄电池7…中的至少一个与移动体10所具有的蓄电池11具有兼容性。

此外，也可以从系统侧电源1、太阳能发电装置2、能量存储装置3中的至少一个经由移动体10向移动体10所具有的蓄电池11充电。

根据权利要求4记载的发明，移动体10即使在外出中，也能在住宅侧将具有兼容性的蓄电池7进行充电和准备。此外，在停电时和非常时刻，能够将移动体10的蓄电池11作为向住宅内的供电源使用。

权利要求5记载的发明，在权利要求3或4所述的住宅用电力系统中，其特征在于，

所述能量存储装置3除了蓄电池7，还具有将电能作为热能蓄热的蓄热装置8。

根据权利要求5记载的发明，能够将太阳能发电装置2的剩余的发电电力在蓄热装置8作为热能蓄热。

根据本发明，电力控制部件根据在过去发生系统侧电压抑制时的历史数据和现在的现在数据，预测系统侧电压抑制的发生的有无，在预测为发生系统侧电压抑制的情况下，将由太阳能发电装置发电的剩余的发电电力在能量存储装置中存储，因此能够将太阳能发电装置的剩余的发电电力的用途由向系统侧的售电切换为作为能量的存储，因此，能够无浪费地使用能量。

附图说明

下面简要说明附图。

图1是表示本发明所涉及的住宅用电力系统的概略结构的框图。

图2是用于说明在本发明所涉及的住宅用电力系统中的控制方法的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明所涉及的住宅用电力系统的一个例子进行说明。

图1是表示本发明所涉及的住宅用电力系统的概略结构的框图，图2是用于说明相同的住宅用电力系统中的控制方法的图。

如图1所示，住宅用电力系统包括，系统侧电源1、与系统侧电源1协同的太阳能发电装置2、能够将由太阳能发电装置2发电的发电电力作为能量存储的能量存储装置3。

系统侧电源1供给来自电力公司的交流电力，与设置在住宅内的分电盘4连接。分电盘4连接有电器（家庭内负荷）5…。电器（家庭内负荷）5…是在住宅内具有的冰箱、洗衣机、空调、电视、电灯等家电。

太阳能发电装置2与连接在分电盘4上的电力控制部件6连接。

能量存储装置3具有多个蓄电池7…和蓄热装置8，连接在所述电力控制部件6上。

蓄电池7将由太阳能发电装置2发电的剩余的发电电力、比较便宜的夜间的系统电力蓄电，而且根据需要能够进行放电。

蓄热装置8是电热水器，能将电力作为热能蓄热。

构成所述能量存储装置3的多个蓄电池7分别与移动体10所具有的蓄电池11具有兼容性。该蓄电池11能够与电力控制部件6连接，能够从住宅侧的系统侧电源1或太阳能发电装置2用电缆充电。

移动体10是插电式混合动力汽车（PHV）和电动汽车（EV）等用电能行驶的汽车，具有所述蓄电池11。另外，移动体10并不局限于4轮的汽车，也可以是摩托车或小型摩托车（スク一タ)。

而且，在所述电力控制部件6中，从系统侧电源1、太阳能发电装置2、能量存储装置3、移动体10所具有的蓄电池11中的至少一个对电器5…供电，此外，选择其优先级，还能够选择包含进行充放电的蓄电池11的多个蓄电池7的优先级。此外，本住宅用电力系统中的至少一个电力供给系统包含移动体10的蓄电池11。

所述电力控制部件6具有下述功能：根据在过去发生系统侧电压抑制时的系统侧电压变动状况、日期时刻、外部气温、气象状况等历史数据，以及现在的系统侧电压变动状况、日期时刻、外部气温、气象状况等现在的数据，预测系统侧电压抑制的发生的有无，在预测为发生系统侧电压抑制的情况下，将由所述太阳能发电装置2发电的剩余的发电电力在所述能量存储装置3中存储。

以下，就基于电力控制部件6对预测系统侧电压抑制发生的方法加以说明。

首先，电力控制部件6存储（积蓄）在过去发生的系统侧电压抑制的历史数据。

在系统侧设置有能够监视系统侧电压的电压检测器12，该电压检测器12连接在电力控制部件6上。而且，通过电压检测器12监视系统侧的电压，如果发生系统侧电压抑制，电力控制部件6就存储此时的“日期时刻”、“外部气温”、“气象状况”等历史数据。

“日期时刻”还包含季节、平日和休息日、时间带的数据。电力控制部件6具有时钟功能，通过该时钟功能，获得发生系统侧电压抑制时的“日期时刻”、“季节”、“平日和休息日”、“时间带”的数据，将该数据得分化，存储到电力控制部件6。

此外，电力控制部件6连接有能够检测外部气温的温度传感器13，通过温度传感器13获得发生系统侧电压抑制时的外部气温的数据，将该数据得分化，存储到电力控制部件6。

“气象状况”为晴天、阴天、雨等状况的数据，例如在电力控制部件6上连接有气象传感器，通过该气象传感器，获得发生系统侧电压抑制时的气象状况的数据，将该数据得分化，存储到电力控制部件6。此外，也可以将电力控制部件6与因特网连接，从通知天气情况的站点取得发生系统侧电压抑制时的气象状况的数据，将该数据得分化，存储到电力控制部件6。

例如电力控制部件6按如下方式进行对所述数据的得分化。

如果基于天气（气象状况）的得分为a，则晴天时，a=1分，阴天时，a=0.5分，下雨时，a=0分，进行得分化。

如果基于外部气温T的得分为b，则T<10℃或者30℃≤T时，b=1分，10℃≤T<15℃或者25℃≤T<30℃时，b=0.5分，15℃≤T<25℃时，b=0分，进行得分化。

如果基于平日和休息日的得分为c，则平日时，c=1分，休息日时，c=0分，进行得分化。

如果基于季节的得分为d，则6月至9月时，d=1分，12月至4月时，d=0.5分，5月以及10月至11月时，d=0分，进行得分化。

如果基于时间带的得分为e，则10点至16点时，e=1分，7点至10点以及16点至19点时，e=0.5分，0点至7点以及19点至24点时，e=0分，进行得分化。

电力控制部件6以下述的方式获得“系统侧电压变动状况”的数据，并存储。

首先，如果发生系统侧电压抑制的日子的太阳能发电开始时的系统侧电压Vs的得分为f，则Vs≥105V时，f＝1分，103V≤Vs<105时，f＝10.5分，Vs<103V时，f＝10分，进行得分化。接着，如果对于发生系统侧电压抑制的日子的经过时间的系统侧电压变化量的得分为g，则发生系统侧电压抑制时的电压为V1，时刻为T1，从开始当日的太阳能发电开始到发生系统侧电压抑制之间的系统侧最低电压为V0，系统侧最低电压变为V0的时刻为T0的情况下，对于经过时间的系统侧电压变化量dV/dt为dV/dt=（V1-V0）/（T1-T0）[V/h]。

而且，dV/dt≥3时，g=1分，0≤dV/dt<3时，g=0.5分，dV/dt<0时，g=0分，进行得分化。

而且，如果系统侧电压抑制的发生得分例如为P（发生），就定义为P（发生）=（a+b+c+d+e）α+fβ+gγ。

这里，α、β、γ是加权系数（影响系数），由住宅的生态环境条件和地区固有的变动特性等决定，此外，是使用者可变的系数。例如，在某地区的某住宅，α=1，β=0.5，γ=2。

接着，电力控制部件6将现在的系统侧电压变动状况、日期时刻、外部气温、气象状况等现在的数据以与上述同样的方法求出，得分化。

这时，根据当日的日期时刻、外部气温、气象状况等，求出所述a~e。

此外，如果当日的太阳能发电开始时的系统侧电压的得分为f，就与上述同样地求出f。

此外，如果对于当日的经过时间的系统侧电压变化量的得分为g，就与上述同样地求出g。

而且，如果系统侧电压抑制的发生预测得分例如为P（预测），就定义为P（预测）=（a+b+c+d+e）α+fβ+gγ。

而且，在该P（预测）和过去的该当日发生的n次系统侧电压抑制中，与此时的发生得分P（发生）的平均值=Pn比较，进行预测。

例如，某时刻的发生预测得分P（预测）超过Pn的80%的状态持续一定时间以上的情况下，电力控制部件6发出警告，同样，超过90%的状态持续一定时间以上的情况下，电力控制部件6预测为发生系统侧电压抑制，执行将由太阳能发电装置2发电的剩余的发电电力在能量存储装置3存储的控制。即电力控制部件6进行自动由售电切换为“住宅内的蓄电和蓄热”的控制。

另外，在电力控制部件6连接有设置在住宅内的内壁等上的显示装置14，对显示装置14发出警告。例如，使显示装置14的警告灯闪烁，或者从扬声器发出警告声。

在具有上述的电力控制部件6的住宅用电力系统中，能够选择自动运行（委托运行）模式和任意运行（基于使用者的设定）模式，能够从所述显示装置14的选择画面进行该选择。选择自动模式时，如上述一样由电力控制部件6进行控制。而在任意运行模式下，使用者能够任意变更所述得分a~e的设定内容和得分设定、进而能够任意变更所述加权系数α、β、γ，能够考虑地区和所在条件等个别要素而设定。

另一方面，电力控制部件6在某时刻的发生预测得分P（预测）以低于Pn的80%的状态持续一定时间以上的情况下，预测不发生系统侧电压抑制，选择由太阳能发电装置2发电的剩余的发电电力销售给系统侧，或者在能量存储装置3中存储。

在该选择中具有自动模式和手动模式，自动模式时，电力控制部件6对蓄电池7充电，直到构成能量存储装置3的蓄电池7充满电，如果蓄电池7充满电，或者蓄电池7充满电后，就将电力销售（卖电）给系统侧。此外，手动模式时，使用者能够通过所述显示装置14的选择画面，进行将所述剩余的发电电力销售给系统侧，或者在能量存储装置3存储的选择、或者进行将所述剩余的发电电力对移动体10的蓄电池11充电的选择。

而且，电力控制部件6选择将来自系统侧电源1的电力在能量存储装置3中存储，或者对移动体10的蓄电池11充电，使用者能够从所述显示装置14的选择画面预先设定该选择的优先级。

此外，电力控制部件6将由太阳能发电装置2发电的发电电力对构成能量存储装置3的多个蓄电池7…中的至少一个蓄电池7充电，使剩余的充电完毕的蓄电池7用于对电器（家庭内负荷）5供电而放电。该放电的电力通过分电盘4提供给所述电器（家庭内负荷）5。

此外，所述显示装置14一直显示有如何通过电力控制部件6控制电力。例如，在显示装置14显示基于电压检测器12的监视电压、基于电力控制部件6的系统侧电压抑制发生预测结果、向系统侧的售电状况、基于太阳能发电装置2的发电状况以及至少一个电力供给系统的蓄电池7的蓄电量。

而且，显示装置14能够显示蓄电量最少的第一蓄电池7和蓄电量其次少的第二蓄电池7的蓄电量。

接着，参照图1和图2，说明本实施方式的住宅用电力系统的控制方法的一个例子。

在住宅用电力系统中，如果从系统侧电源1供给电力，同时太阳能发电装置2进行发电，电力控制部件6就根据在过去发生系统侧电压抑制时的系统侧电压变动状况、日期时刻、外部气温、气象状况等历史数据，以及现在的系统侧电压变动状况、日期时刻、外部气温、气象状况等现在的数据，来预测系统侧电压抑制的发生的有无。另外，通过电压检测器12一直检测、监视系统侧的电压。

电力控制部件6预测为发生系统侧电压抑制的情况下，中止向系统侧售电，同时电力控制部件6进行控制，从而将由太阳能发电装置2发电的剩余的发电电力在所述能量存储装置3中存储。

这时，电力控制部件6决定将剩余的发电电力在能量存储装置3的蓄电池7…中蓄电或者在蓄热装置8中作为热能蓄热的优先级。而且，根据该决定，对蓄电池7充电，在蓄热装置8中作为热能蓄热（运行蓄热装置8）。使用者能从显示装置14预先设定所述优先级。

另外，电力控制部件6识别蓄电量最少的蓄电池7，让该蓄电池7优先进行向蓄电池7…的充电。

另一方面，电力控制部件6预测为不发生系统侧电压抑制的情况下，电力控制部件6决定由太阳能发电装置2发电的剩余的发电电力的使用方法（用途）。即选择（决定）将由太阳能发电装置2发电的剩余的发电电力销售给系统侧，或者在能量存储装置3存储，或者对移动体10的蓄电池11充电。

而且，根据该决定，进行售电、充电、蓄热。在售电、充电、蓄热过程中，也能够选择优先级，使用者能够从显示装置14预先设定所述优先级。

例如，将由太阳能发电装置2发电的剩余的发电电力优先销售给系统侧，而且第一蓄电池7的蓄电量变为规定量以下时，中止太阳能发电装置2的电力的销售，将太阳能发电装置2的电力提供给第一蓄电池7，而且能够从第二蓄电池7对家庭内的电器5…供给电力。

另外，在上述的电力控制过程中，来自系统侧电源1的电力通过分电盘4提供给电器（家庭内负荷）5，但是将足以让电器（家庭内负荷）5运行的电力向蓄电池7充电时，电力控制部件6进行控制，从而由蓄电池7对电器（家庭内负荷）5供电。

此外，电力控制部件6也能够进行控制，从而从系统侧电源1存储比较便宜的深夜电力。即本住宅用电力系统至少具有一个在夜间用深夜电力充电的蓄电池7的电力供给系统。

根据本实施方式，电力控制部件6根据在过去发生系统侧电压抑制时的系统侧电压变动状况、日期时刻、外部气温、气象状况等历史数据，以及现在的系统侧电压变动状况、日期时刻、外部气温、气象状况等现在的数据，预测系统侧电压抑制的发生的有无，预测为发生系统侧电压抑制的情况下，将由太阳能发电装置2发电的剩余的发电电力在能量存储装置3中存储，因此有利于系统侧的电力稳定化。

此外，电力控制部件6在预测不发生系统侧电压抑制的情况下，使用者能够预先选择将由太阳能发电装置2发电的剩余的发电电力对系统侧售电，或者在能量存储装置3中存储，或者对移动体10的蓄电池11充电，即在不发生系统侧电压抑制的情况下，能够自由选择太阳能发电装置2的剩余的发电电力的用途。

而且，电力控制部件6将由太阳能发电装置2发电的剩余的发电电力对多个蓄电池7…中至少一个蓄电池7充电，使剩余的蓄电池7用于对电器（家庭内负荷）5供电而放电，因此在将发电电力对蓄电池7充电时，作为家庭内负荷5的稳定电力的供给源，没有必要依赖从系统侧电源1买电。因此，能比以往更稳定、无浪费地利用太阳能发电装置2的发电电力。

此外，构成能量存储装置3的多个蓄电池7中的至少一个与移动体10所具有的蓄电池11具有兼容性，因此移动体10即使在外出中，也能够在住宅侧将具有兼容性的蓄电池7进行充电和准备。此外，在停电时和非常时刻，能够将移动体10的蓄电池11作为向住宅内的供电源使用。

此外，能量存储装置3除了蓄电池7，还具有将电能作为热能蓄热的蓄热装置8，所以能够将太阳能发电装置2的剩余的发电电力在蓄热装置8作为热能蓄热。

工业实用性

根据本发明，电力控制部件根据过去发生系统侧电压抑制时的历史数据，以及现在的现在数据，预测系统侧电压抑制的发生的有无，预测为发生系统侧电压抑制的情况下，能够将由太阳能发电装置发电的剩余的发电电力在能量存储装置中存储，因此能够将太阳能发电装置的剩余的发电电力的用途由向系统侧的售电切换为作为能量的存储，因此，能够没有浪费地使用能量。

附图标记说明

1 系统侧电源

2 太阳能发电装置

3 能量存储装置

5 电器（家庭内负荷）

6 电力控制部件

7 蓄电池

8 蓄热装置

10 移动体

11 蓄电池

Claims

1.一种住宅用电力系统，该住宅用电力系统包括：外部的系统侧电源、与该系统侧电源协同的太阳能发电装置、以及能够将由所述太阳能发电装置发电的发电电力作为能量存储的能量存储装置；

其特征在于，该住宅用电力系统还包括电力控制部件，该电力控制部件根据在过去发生系统侧电压抑制时的系统侧电压变动状况、日期时刻、外部气温、气象状况等历史数据，以及现在的系统侧电压变动状况、日期时刻、外部气温、气象状况等现在的数据，预测系统侧电压抑制的发生的有无，在预测为发生系统侧电压抑制的情况下，将由所述太阳能发电装置发电的剩余的发电电力在所述能量存储装置中存储。

2.根据权利要求1所述的住宅用电力系统，其特征在于，所述电力控制部件在预测为不发生系统侧电压抑制的情况下，选择将由所述太阳能发电装置发电的剩余的发电电力对系统侧售电，或者在所述能量存储装置中存储。

3.根据权利要求1或2所述的住宅用电力系统，其特征在于，

所述能量存储装置具有多个蓄电池；

所述电力控制部件将由所述太阳能发电装置发电的剩余的发电电力向所述多个蓄电池中的至少一个蓄电池充电，使剩余的蓄电池用于对家庭内负荷供电而放电。

4.根据权利要求3所述的住宅用电力系统，其特征在于，构成所述能量存储装置的所述多个蓄电池中的至少一个蓄电池与移动体所具有的蓄电池具有兼容性。

5.根据权利要求3或4所述的住宅用电力系统，其特征在于，能量存储装置除了蓄电池之外，还具有将电能作为热能蓄热的蓄热装置。