CN111095716A - 分布式电源系统 - Google Patents
分布式电源系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111095716A CN111095716A CN201880055054.4A CN201880055054A CN111095716A CN 111095716 A CN111095716 A CN 111095716A CN 201880055054 A CN201880055054 A CN 201880055054A CN 111095716 A CN111095716 A CN 111095716A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- power
- voltage
- output
- solar cell
- conversion device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 130
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 99
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 22
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 276
- 238000000034 method Methods 0.000 description 60
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 57
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 52
- 230000008569 process Effects 0.000 description 38
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 30
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 21
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 16
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 15
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 description 13
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 11
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 11
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 11
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 9
- 208000037309 Hypomyelination of early myelinating structures Diseases 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000013135 deep learning Methods 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 3
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 2
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/70—Regulating power factor; Regulating reactive current or power
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/12—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load
- H02J3/16—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks for adjusting voltage in ac networks by changing a characteristic of the network load by adjustment of reactive power
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
- H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
- H02J3/50—Controlling the sharing of the out-of-phase component
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/32—Electrical components comprising DC/AC inverter means associated with the PV module itself, e.g. AC modules
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
- H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
- H02S40/30—Electrical components
- H02S40/38—Energy storage means, e.g. batteries, structurally associated with PV modules
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/22—The renewable source being solar energy
- H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/22—The renewable source being solar energy
- H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
- H02J2300/26—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin involving maximum power point tracking control for photovoltaic sources
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
- H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
- H02J3/322—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means the battery being on-board an electric or hybrid vehicle, e.g. vehicle to grid arrangements [V2G], power aggregation, use of the battery for network load balancing, coordinated or cooperative battery charging
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Abstract
太阳能电池电力变换装置(2)在互连点(N)的交流电压的有效值超过第1阈值电压时,以使互连点的电压成为第1目标有效电压的方式控制输出的无效电力。蓄电池用电力变换装置(4)在能源创造器具(111)的发电电力超过第1基准电力并且互连点的交流电压的有效值超过第2阈值电压的情况下,以使互连点(N)的电压成为第2目标有效电压的方式控制输出的无效电力。
Description
技术领域
本发明涉及分布式电源系统,特别是涉及太阳能电池等利用可再生能源的能源创造器具(energy creation apparatus)以及蓄电池等蓄能器具以交流进行协作的分布式电源系统的尤其是能源创造器具及蓄能器具的控制方法。
背景技术
近年来,面向环境负荷的降低,不排放二氧化碳的太阳能电池等利用自然能源的发电系统正在普及到各家庭。另外,为了应对东日本大地震灾害以后的电力不足等,具备蓄电池的系统、将电动汽车作为蓄电池来利用的系统、将太阳能电池和蓄电池进行组合而成的系统等的产品化得到发展。另外,政府为了大幅地削减二氧化碳的排放量,促进如下的零排放住宅(以下记载为ZEH住宅或者简单记载为ZEH)的普及:提高住宅等的隔热性能等,并且设置太阳能电池等利用可再生能源的能源创造器,使在住宅中使用的1年期间的电力收支成为零。
如上所述,在太阳能电池等可再生能源被大量地投入时,在太阳能电池的情况下发生如下等的问题:在白天的日照量多的时间段,配电系统的电压上升。作为为此的对策而采取如下等对策:抑制太阳能电池的发电电力并抑制反向电力,或者使用SVC(Static VarCompensator(静止型无效电力补偿装置))或者系统稳定化用的蓄电池设备来进行补偿。但是,上述对策存在如下等的问题:无法最大限度地灵活运用太阳能电池能够发电的电力,或者SVC等系统稳定化设备昂贵。作为上述对策,日本政府计划从2016年度开始实施面向发电电力的自用消耗率的提高(本地生产本地消费)的辅助事业并在今后持续促进。同样地,关于上述ZEH住宅的促进事业,也为了实现本地生产本地消费,对于与ZEH条件没有关系的蓄电池也从2016年度开始提供津贴,谋求促进普及。
另外最近,称为空地开发(vacant lot development)的利用工厂(例如,神奈川县藤泽市的可持续发展智慧城镇等)、九州大学等的空地的大规模的城镇开发得到发展。在这样的开发中,还出现了对各户设置太阳能电池的事例,另外如上所述根据政府的方针,也预测出在今后的城镇开发中ZEH住宅(对各户设置几kW的能源创造器具(太阳能电池等))会成为前提。在该情况下,在成为300户程度的城镇规模时,形成兆级太阳能。在以往技术中,如上所述为了配电系统的稳定化(抑制系统电压的上升),需要将昂贵的SVC、蓄电池等的系统用设备设置于城镇内来进行应对。另外,作为单独住宅的应对,控制为如果配电系统的电压上升则与太阳能电池连接的电力变换装置(以下记载为功率转换装置)输出无效电力,抑制系统电压,但在实施这个控制的情况下还发生如下情况:伴随由无效电力引起的视在功率的上升,必须抑制太阳能电池的发电电力。此外,在如上所述的城镇(以下记载为智慧城镇)中,为了抑制由设置于各需求方的太阳能电池的发电电力引起的系统电压上升,如上所述导入SVC、配电系统用蓄电池等配电系统电压稳定化设备,但在导入这些设备时,有时需求方也要负担一部分费用。
在专利文献1中记载有一种发电系统,具备:发电装置,利用可再生能源;第一逆变器,与发电装置;蓄电池;第二逆变器,与蓄电池连接;以及控制器。在该发电系统中,第一逆变器与第二逆变器在互连点(interconnection point)处连接,控制器控制经由互连点向负荷进行的电力供给。控制器根据从与蓄电池连接的第二逆变器输出的有效电力,使从第一逆变器输出的无效电力与从第二逆变器输出的无效电力的比变化。在专利文献1记载的系统电压的稳定化控制方式中,根据来自蓄电池功率转换装置的有效电力信息来决定能源创造器具的无效电力量。具体而言,作为能源创造器具设想风力发电等,能源创造器具控制器在蓄电池功率转换装置所输出的有效电力接近蓄电池功率转换装置的额定电力的情况下,通过能源创造器具与蓄电池功率转换装置的无效电力比率调整而使能源创造器具的无效电力输出增加。其结果,能够避免蓄电池功率转换装置的过负荷,改善逆变器的利用率。
现有技术文献
专利文献1:日本特开2014-192992号公报
发明内容
(发明要解决的课题)
根据系统互连规定,低压系统的功率因数被规定为0.85以上。因此,在将额定电力设为Pmax时,从太阳能电池功率转换装置能够输出的无效电力最大成为(1.0-0.85×0.85)1/2×Pmax(即,0.526×Pmax)。例如,在太阳能电池的功率转换装置的额定电力为6kW、蓄电池的功率转换装置的额定电力为2kW(蓄电池为2kWh)的情况下,蓄电池功率转换装置最大能够输出2kW的无效电力。因此,在以直至2kW为止的无效电力来抑制系统电压的上升的情况下,太阳能电池能够将发电得到的电力全部作为有效电力来输出。然而,在专利文献1的控制中,即便在这样的实例中也构成为作为能源创造器具的太阳能电池输出无效电力,因此有时无法将能源创造器具的发电电力全部作为有效电力来输出,必须抑制能源创造器具的发电电力。
因此,本发明是为了解决上述的课题而完成的,其目的在于提供一种能够使能源创造器具的发电电力的抑制不易发生的分布式电源系统。
(用于解决课题的手段)
本发明提供一种分布式电源系统,在该分布式电源系统中,包括能源创造器具的多个分布式电源在一处的互连点与配电系统协作地向电力系统供给电力,多个分布式电源中的至少一个分布式电源具有蓄电池以及将蓄电池的直流电力变换为交流电力的逆变器部,其中,分布式电源系统包括:电压测量部,测量系统互连点的交流电压;发电电力测量部,测量能源创造器具所发电的发电电力;以及控制部,控制将蓄电池的直流电力变换为交流电力的逆变器部。在控制部控制逆变器部时,具有在系统互连点处的交流电压为预定的范围时使用的第1系统电压目标值、在判断是否为了抑制系统互连点处的交流电压的上升而从逆变器部输出无效电力时使用的第2系统电压目标值、以及根据发电电力测量部的输出来判断是否由逆变器部进行系统电压的控制的第1系统电压的阈值电压。构成为在发电电力测量部的输出为预定值以上且电压测量部的输出超过第1系统电压的阈值电压的情况下,以使系统电压成为第2系统电压目标值的方式控制从逆变器部输出的无效电力。
(发明的效果)
根据本发明,构成为在发电电力测量部的输出为预定值以上且电压测量部的输出超过第1系统电压的阈值电压的情况下,以使系统电压成为第2系统电压目标值的方式控制从逆变器部输出的无效电力,因此与仅能源创造器具输出无效电力的情况相比,能够使能源创造器具的发电电力的抑制不易发生。
附图说明
图1是示出实施方式1的分布式电源系统的结构的图。
图2是示出需求方设备18的结构的图。
图3是示出太阳能电池用电力变换装置2以及蓄电池用电力变换装置4的结构的图。
图4是示出第1控制电路204的结构的图。
图5是示出第2控制电路209的结构的图。
图6是示出第3控制电路404的结构的图。
图7是示出第4控制电路409的结构的图。
图8是用于对基于无效电力的系统电压的控制方式的概念进行说明的图。
图9是示出太阳能电池用控制信息以及蓄电池用控制信息向需求方设备18的转送过程的时序图。
图10是示出在太阳能电池用电力变换装置2以及蓄电池用电力变换装置4中收集到的测量数据向CEMS15的转送过程的时序图。
图11是用于对包括有效电流以及无效电流的交流电流目标值的生成方法进行说明的图。
图12是示出太阳能电池用电力变换装置2的动作过程的流程图。
图13是示出太阳能电池用电力变换装置2的动作过程的流程图。
图14是示出蓄电池用电力变换装置4的动作过程的流程图。
图15是示出蓄电池用电力变换装置4的动作过程的流程图。
图16是示出蓄电池用电力变换装置4的动作过程的流程图。
图17是用于对蓄电池的无效电力控制的开始以及结束的条件进行说明的图。
图18是示出图16的步骤S174中的蓄电池用电力变换装置4的无效电力模式的复位判定的过程的流程图。
图19是示意性地示出蓄电池用电力变换装置4的无效电力模式的复位判定方法的图。
(符号说明)
1:太阳能电池;2:太阳能电池用电力变换装置;3:蓄电池;4:蓄电池用电力变换装置;5:负荷;6:配电盘;7:HEMS;8:智能仪表;9:杆式安装变压器(pole-mounttransformer);10:住宅内配电系统;11:住宅内通信网络;12:信号线;13:住宅外通信网络;14:配电系统;15:CEMS;17:商用系统;18:需求方设备;19:划区;51:节能生态设备(EcoCute);52:空调;53:冰箱;54:照明;55:IH烹调加热器;61:电力测量电路;111:能源创造器具;201、206、210、401、406、410:电压计;202、207、211、402、407、411:电流计;203:第1DC/DC变换电路;204:第1控制电路;205、405:直流母线;208:第1DC/AC变换电路;209:第2控制电路;333:蓄能器具;403:第2DC/DC变换电路;404:第2控制电路;408:第2DC/AC变换电路;409:第4控制电路;900:互连线;2041:MPPT控制电路;2042:电压控制电路;2043、4043:切换电路;2044:第5控制电路;2091、4091:相位检测电路;2092、4092:无效电流振幅计算电路;2093、4093:无效电流波形产生电路;2094、4094:有效电流振幅计算电路;2095、4095:有效电流波形产生电路;2096、4096:加法器;2097:第6控制电路;4041:充电控制电路;4042:放电控制电路;4044:第7控制电路;4097:第8控制电路。
具体实施方式
以下,使用附图来说明实施方式。
实施方式1.
图1是示出实施方式1的分布式电源系统的结构的图。在该分布式电源系统中,多个分布式电源在互连点处与商用系统互连。
参照图1,分布式电源系统具备杆式安装变压器9-1~9-m、多个划区19-1~19-m、用于向多个划区供给电力的配电系统14-1~14-m、CEMS(Community Energy ManagementSystem,社区能源管理系统)15以及住宅外通信网络13。划区的数量m例如是30。
CEMS15对划区19-1~19-m内的供求电力进行管理。
划区19-j包括设置于需求方住宅的需求方设备18-j-1~18-j-n。1个划区内的需求方住宅的数量n例如是10。
关于杆式安装变压器9-1~9-m,以下说明将由多个需求方(例如,10户左右)构成的划区汇总多个划区(例如30个划区)来构成智慧城镇的情况。
需求方住宅设为由ZEH(Zero Emission House,零排放房屋)住宅构成。ZEH住宅是指如下住宅:为了大幅地削减二氧化碳的排放量,提高住宅等的隔热性能等,并且设置太阳能电池等利用可再生能源的能源创造器,使所使用的1年期间的电力收支成为零。说明在所有住宅中设置太阳能电池1(容量为4~6kW程度)而构成兆级太阳能的情况。
需求方设备18-j-1~18-j-n构成为能够利用互连点N-j-1~N-j-n与商用系统17互连。
需求方设备18-j-i具备太阳能电池1-j-i、太阳能电池用电力变换装置2-j-i、蓄电池3-j-i、蓄电池用电力变换装置4-j-i、需求方住宅内的负荷5-j-i、配电盘6-j-i、HEMS7-j-i、智能仪表8-j-i、住宅内配电系统10-j-i、住宅内通信网络11-j-i、信号线12-j-i。
住宅外通信网络13将CEMS15和HEMS7-j-i(j=1~m,i=1~n)进行连接。
多个需求方设备18-j-1~18-j-m经由杆式安装变压器9-j而连接到互连线900。互连线900与商用系统17连接。由此,多个需求方设备18-j-1~18-j-n中包含的1个以上的分布式电源与商用系统17互连。
在以下的说明中,在对上述的结构要素X-j-i进行总称时记载为X。
图2是示出需求方设备18的结构的图。在图2中,设为标记相同编号的部件是相同部件。在需求方设备18中,作为分布式电源具备能源创造器具111和蓄能器具333。
能源创造器具111包括作为能源创造装置的太阳能电池1以及太阳能电池用电力变换装置2。能源创造装置不限于太阳能电池1,还包括风力发电装置或者水力发电装置等。太阳能电池用电力变换装置2相当于第1电力变换装置。
太阳能电池1的容量为4~6kW程度,如图1所示在由10户的需求方构成的划区集齐到30个划区时构成兆级太阳能。
太阳能电池用电力变换装置2将从太阳能电池1供给的直流电力变换为交流电力,供给到住宅内配电系统10。
蓄能器具333包括蓄电池3和蓄电池用电力变换装置4。
蓄电池3构成为能够进行电力的充放电。
蓄电池用电力变换装置4将从蓄电池3放电的直流电力变换为交流电力,供给到住宅内配电系统10。蓄电池用电力变换装置4将从住宅内配电系统10供给的交流电力变换为直流电力,对蓄电池3进行充电。蓄电池用电力变换装置4相当于第2电力变换装置。蓄电池用电力变换装置4相当于逆变器部。
负荷5包括节能生态设备51、空调52、冰箱53、照明54、IH烹调加热器55等。
HEMS7经由住宅外通信网络13而与CEMS15连接。
配电盘6将从杆式安装变压器9供给的商用系统17的电力供给到住宅内配电系统10。配电盘6具备电力测量电路61。电力测量电路61测量各断路器的电力。
智能仪表8测量商用系统17的电力使用量。
住宅内配电系统10向住宅内的器具供给电力。
住宅内通信网络11在HEMS7与住宅内的器具之间传送控制信息等。
信号线12传送表示由配电盘6内的电力测量电路测量的电力的信号。
图3是示出太阳能电池用电力变换装置2以及蓄电池用电力变换装置4的结构的图。
太阳能电池用电力变换装置2具备电压计201、电流计202、第1DC/DC变换电路203、第1控制电路204、直流母线205、电压计206、电流计207、第1DC/AC变换电路208、第2控制电路209、电压计210以及电流计211。
电压计201测量从太阳能电池1输出的第1直流电压。
电流计202测量从太阳能电池1输出的第1直流电流。
第1DC/DC变换电路203将从太阳能电池1输出的第1直流电压变换为第2直流电压。
直流母线205将从第1DC/DC变换电路203输出的第2直流电压供给到第1DC/AC变换电路208。
电压计206测量直流母线205的第2直流电压。
电流计207测量直流母线205的第2直流电流。
第1DC/AC变换电路208将从第1DC/DC变换电路203输出的第2直流电压(直流电力)变换为交流电压(交流电力),输出到住宅内配电系统10。
电压计210测量住宅内配电系统10的交流电压作为互连点N的交流电压。
电流计211测量流过住宅内配电系统10的交流电流。
第1控制电路204根据电压计201的输出、电流计202的输出、电压计206的输出等,控制第1DC/DC变换电路203。
第2控制电路209根据电压计206的输出、电流计207的输出、电压计210的输出以及电流计211的输出等,控制第1DC/AC变换电路208。
蓄电池用电力变换装置4具备电压计401、电流计402、第2DC/DC变换电路403、第3控制电路404、直流母线405、电压计406、电流计407、第2DC/AC变换电路408、第4控制电路409、电压计410以及电流计411。
电压计401测量从蓄电池3输出的第3直流电压。
电流计402测量从蓄电池3输出的第3直流电流。
第2DC/DC变换电路403将从蓄电池3输出的第3直流电压变换为第4直流电压。
直流母线405将第4直流电压供给到第2DC/AC变换电路408。
电压计406测量直流母线405的第4直流电压。
电流计407测量直流母线405的第4直流电流。
第2DC/AC变换电路408将从第2DC/DC变换电路403输出的第4直流电压(直流电力)变换为交流电压(交流电力),输出到住宅内配电系统10。
电压计410测量住宅内配电系统10的交流电压作为互连点N的交流电压。
电流计411测量流过住宅内配电系统10的交流电流。
第3控制电路404根据电压计401的输出、电流计402的输出、电压计406的输出等,控制第2DC/DC变换电路403。
第4控制电路409根据电压计406的输出、电流计407的输出、电压计410的输出以及电流计411的输出等,控制第2DC/AC变换电路408。
图4是示出第1控制电路204的结构的图。
第1控制电路204具备MPPT(Maximum Power Point Tracking,最大功率点跟踪)控制电路2041、电压控制电路2042、切换电路2043以及第5控制电路2044。
MPPT控制电路2041为了最大限度地取出从太阳能电池1供给的电力,根据电压计201的输出和电流计202的输出,搜索太阳能电池1的最大电力点,生成用于进行取出其电力的控制的控制指令值。
电压控制电路2042根据电压计206的输出来控制太阳能电池1的电压,生成用于对从太阳能电池1取出的电力进行控制的控制指令值。
切换电路2043切换将MPPT控制电路2041的输出和电压控制电路2042的输出中的哪一个作为控制指令值输出到第1DC/DC变换电路203。
第5控制电路2044向MPPT控制电路2041以及电压控制电路2042输出控制参数以及控制目标值等,并且管理太阳能电池1的发电状态等。第5控制电路2044还输出切换电路2043的控制信号。
图5是示出第2控制电路209的结构的图。
第2控制电路209具备相位检测电路2091、无效电流振幅计算电路2092、无效电流波形产生电路2093、有效电流振幅计算电路2094、有效电流波形产生电路2095、加法器2096以及第6控制电路2097。
相位检测电路2091检测由电压计210测量的交流的电压波形的相位,输出交流电压的相位检测信息。
无效电流振幅计算电路2092根据由第6控制电路2097计算出的交流电压的有效值,计算第1DC/AC变换电路208所输出的无效电流的目标振幅。
无效电流波形产生电路2093根据从相位检测电路2091输出的交流电压的相位检测信息以及从无效电流振幅计算电路2092输出的无效电流的目标振幅,产生第1DC/AC变换电路208所输出的无效电流波形。
有效电流振幅计算电路2094根据由第6控制电路2097计算出的有效电流信息,计算有效电流的目标振幅。
有效电流波形产生电路2095根据从相位检测电路2091输出的交流电压的相位检测信息以及从有效电流振幅计算电路2094输出的有效电流的目标振幅,产生从第1DC/AC变换电路208输出的有效电流波形。
加法器2096将从无效电流波形产生电路2093输出的无效电流波形和从有效电流波形产生电路2095输出的有效电流波形进行相加,生成从第1DC/AC变换电路208输出的交流电流目标值。
第6控制电路2097根据由电压计210测量的交流电压来计算交流电压的有效值,并输出到无效电流振幅计算电路2092。
第6控制电路2097根据由电压计206测量的直流母线205的电压来计算有效电流信息,并输出到有效电流振幅计算电路2094。
第6控制电路2097根据从加法器2096输出的交流电流目标值和由电流计211测量的交流电流,生成对第1DC/AC变换电路208进行控制的电流指令值。
图6是示出第3控制电路404的结构的图。
第3控制电路404具备充电控制电路4041、放电控制电路4042、切换电路4043以及第7控制电路4044。
充电控制电路4041根据电流计402的输出和电压计401的输出,计算进行蓄电池3的充电控制时的指令值。
放电控制电路4042根据电流计402的输出和电压计401的输出,计算进行从蓄电池3的放电控制时的指令值。
切换电路4043切换充电控制电路4041的输出和放电控制电路4042的输出。
第7控制电路4044向充电控制电路4041以及放电控制电路4042输出控制参数以及控制目标值等,并且对蓄电池3的充电量、充电电流、放电电力量等进行管理。第7控制电路4044还输出切换电路4043的控制信号。
图7是示出第4控制电路409的结构的图。
第4控制电路409具备相位检测电路4091、无效电流振幅计算电路4092、无效电流波形产生电路4093、有效电流振幅计算电路4094、有效电流波形产生电路4095、加法器4096以及第8控制电路4097。
相位检测电路4091检测由电压计410测量的交流的电压波形,输出交流电压的相位检测信息。
无效电流振幅计算电路4092根据由第8控制电路4097计算出的交流电压的有效值,计算第2DC/AC变换电路408所输出的无效电流的目标振幅。
无效电流波形产生电路4093根据从相位检测电路4091输出的交流电压的相位检测信息以及从无效电流振幅计算电路4092输出的无效电流的目标振幅,产生从第2DC/AC变换电路408输出的无效电流波形。
有效电流振幅计算电路4094根据由第8控制电路4097计算出的有效电流信息,计算有效电流的目标振幅。
有效电流波形产生电路4095根据从相位检测电路4091输出的交流电压的相位检测信息以及从有效电流振幅计算电路4094输出的有效电流的目标振幅,产生从第2DC/AC变换电路408输出的有效电流波形。
加法器4096将从无效电流波形产生电路4093输出的无效电流波形和从有效电流波形产生电路4095输出的有效电流波形进行相加,生成从第2DC/AC变换电路408输出的交流电流的目标值。
第8控制电路4097根据由电压计410测量的交流电压来计算交流电压的有效值,并输出到无效电流振幅计算电路4092。
第8控制电路4097根据由电压计406测量的直流母线405的电压来计算有效电流信息,并输出到有效电流振幅计算电路4094。
第8控制电路4097根据从加法器4096输出的交流电流目标值和由电流计411测量的交流电流,生成控制第2DC/AC变换电路408的电流指令值。
接下来,对实施方式1的分布式电源系统的具体的动作进行说明。以下,说明以太阳能电池1、太阳能电池用电力变换装置2、蓄电池3以及蓄电池用电力变换装置4为中心的分布式电源系统的动作。
在HEMS7启动时,HEMS7确认与住宅内通信网络11连接的太阳能电池用电力变换装置2、蓄电池用电力变换装置4以及负荷5的状态。此时,HEMS7如果从CEMS15被通知针对太阳能电池用电力变换装置2的控制用的信息,则将该被通知的控制用的信息经由住宅内通信网络11通知给太阳能电池用电力变换装置2。HEMS7如果从CEMS15被通知针对蓄电池用电力变换装置4的控制用的信息,则将该被通知的控制用的信息经由住宅内通信网络11通知给蓄电池用电力变换装置4。
此外,在实施方式1中,设为使用Echonet Lite作为住宅内通信网络11的协议,并使用Ethernet(注册商标)作为物理层而进行说明。此外,住宅内通信网络11的协议不限于Echonet Lite,也可以是其它协议或者单独的协议。另外,物理层也不限于Ethernet,而也可以是WISM(Wireless Services Module,无线服务模块)或特小无线等无线网络或者利用电灯线的PLC(Power Line Communication,电力线通信)网络、光网络等。
CEMS15和HEMS7之间通过住宅外通信网络13来连接。关于CEMS15和HEMS7之间的信息的交换,在后面叙述。
HEMS7在结束太阳能电池用电力变换装置2、蓄电池用电力变换装置4以及负荷5的状态的确认时,对太阳能电池用电力变换装置2、蓄电池用电力变换装置4以及负荷5的动作进行监视。具体而言,HEMS7对负荷5的消耗电力、能源创造器具111的发电电力、蓄能器具333的充放电电力进行管理。HEMS7在从CEMS15被通知指令的情况下,按照其指令内容,向太阳能电池用电力变换装置2、蓄电池用电力变换装置4以及负荷5通知指示。HEMS7将管理的电力量发送给CEMS15。
接下来,说明对商用系统17的交流电压的上升进行抑制的控制的具体的动作原理。
在太阳能电池1的发电电力增加而住宅外的商用系统17的交流电压的有效值上升的情况下,从太阳能电池用电力变换装置2输出无效电力,从而能够抑制交流电压的上升。因此,太阳能电池用电力变换装置2对与商用系统17连接的互连点N的交流电压的有效值进行监视,在交流电压的有效值上升的情况下,输出无效电力。
图8(a)以及(b)是用于对基于无效电力的系统电压的控制方式的概念进行说明的图。
以下,使用图8(a)以及(b)来说明实施方式1的商用系统17的交流电压的上升抑制控制的具体的动作原理。在太阳能电池1等的分布式电源的发电电力量增加而住宅外的商用系统17的交流电压的有效值上升的情况下,从太阳能电池用电力变换装置2等输出无效电力,从而能够抑制交流电压的上升。因此,在太阳能电池用电力变换装置2中有具备如下功能的部件:对住宅内配电系统10的交流电压的有效值进行监视,在交流电压的有效值上升的情况下,输出无效电力。
在图8(a)中,说明以原点0为中心的圆图形。在圆图形中,横轴是有效电力(或者有效电流),纵轴是无效电力(或者无效电流)。一般而言,作为与太阳能电池1连接的太阳能电池用电力变换装置2能够输出的最大电力的额定电力往往与太阳能电池1的最大的发电电力相同。例如,在搭载有4kW的太阳能电池1的情况下,太阳能电池用电力变换装置2的额定电力为4kW。图8(a)的圆图形表示太阳能电池用电力变换装置2能够输出的最大电力(与圆图形的半径的大小相当)。即,如果是圆图形的内侧,则太阳能电池用电力变换装置2能够对住宅内配电系统10供给电力。
更详细地对图8(a)的圆图形进行说明。例如,在无效电力为零的情况下,如图8(a)所示,太阳能电池用电力变换装置2能够输出太阳能电池1的最大的发电电力(在图中,参照记载为有效电力(最大)的箭头的大小)。但是,在太阳能电池1发电出最大电力时,为了抑制系统电压的上升,如果太阳能电池用电力变换装置2输出无效电力,则将无效电力和有效电力相加得到的电力的坐标被包含于图8(a)的圆图形的外侧的区域。太阳能电池用电力变换装置2无法输出圆图形的外侧的电力。因此,在太阳能电池用电力变换装置2输出无效电力的情况下,如图8(a)所示,必须抑制有效电力的输出而相加无效电力。
在系统互连规定中,功率因数被规定为0.85以上。在图8(a)中,θ是成为cosθ=0.85的角度。因此,太阳能电池用电力变换装置2能够输出直至太阳能电池用电力变换装置2的额定电力×sinθ为止的无效电力。该无效电力在图8(a)中相当于与纵轴并行地记载的虚线的箭头的大小。
因此,在实施方式1中,从太阳能电池用电力变换装置2最大限度地输出太阳能电池1的发电电力,因此在通过输出无效电力来抑制太阳能电池1的发电电力(在图8中记载为有效电力)的情况下,通过从蓄电池用电力变换装置4输出无效电力来抑制商用系统17(住宅内配电系统10)的交流电压的上升。
具体而言,在太阳能电池1的当前的发电电力为太阳能电池用电力变换装置2的额定电力(最大输出电力)的85%以下的情况下,即便太阳能电池用电力变换装置2输出无效电力,也不会抑制太阳能电池1的发电电力。即,将无效电力和有效电力相加得到的输出电力位于图8(a)的圆图形的内侧。在该情况下,太阳能电池用电力变换装置2以使互连点N的交流电压成为所决定的电压以下的方式输出无效电力。
另一方面,在太阳能电池1的当前的发电电力超过太阳能电池用电力变换装置2的额定电力(最大输出电力)的85%的情况下,如果太阳能电池用电力变换装置2产生无效电力,则从太阳能电池用电力变换装置2输出的电力的坐标有时出现在图8(a)所示的圆图形的外侧。在该情况下,太阳能电池用电力变换装置2抑制有效电力,因此抑制太阳能电池1的发电量。因此,在实施方式1中,启动蓄电池用电力变换装置4,以将无效电力输出至作为蓄电池用电力变换装置4的最大输出电力的额定电力的方式进行控制,抑制住宅内配电系统10的电压上升。
接下来,说明如上所述对蓄电池用电力变换装置4进行控制的理由。例如,在太阳能电池1的发电电力充分且蓄电池3为充满电状态的情况下,蓄电池用电力变换装置4有时为了抑制自身的消耗电力而以休眠模式进行待机。休眠模式是几乎不产生待机电力的待机模式。在启动这样的状态的蓄电池用电力变换装置4而产生无效电力的情况下,会不必要地消耗蓄电池用电力变换装置4的待机电力。在待机电力中包括:向用于将蓄电池3与蓄电池用电力变换装置4之间、住宅内配电系统10与蓄电池用电力变换装置4之间进行连接的未图示的继电器电路供给的电力、以及向对蓄电池用电力变换装置4进行控制的第3控制电路404及第4控制电路409供给的电力等。另外,在使用待机中的蓄电池用电力变换装置4的情况下,也为了产生无效电力而使第2DC/AC变换电路408动作,由此产生开关损失以及导通损失,不必要地消耗电力。
因此,在太阳能电池1的当前的发电电力为第1基准电力PS以下的情况下,从太阳能电池1输出的发电电力不会被抑制,而能够经由住宅内配电系统10输出到互连点N,因此不利用蓄电池用电力变换装置4,太阳能电池用电力变换装置2内的第1DC/DC变换电路203产生无效电力。由此,不会产生上述不必要的消耗电力而抑制住宅内配电系统10的电压上升,能够抑制互连点N的电压上升。
另一方面,在太阳能电池1的当前的发电电力超过第1基准电力PS的情况下,启动蓄电池用电力变换装置4,太阳能电池用电力变换装置2和蓄电池用电力变换装置4生成无效电力。由此,抑制住宅内配电系统10的电压上升,抑制住宅内配电系统10的电压上升,从而能够防止不必要地抑制从太阳能电池1输出的发电电力。
在系统互连规定中,在功率因数被决定为固定值R以上的情况下,第1基准电力PS是将太阳能电池用电力变换装置2的额定电力与功率因数R进行相乘得到的值以下的数值。例如,在功率因数被决定为0.85以上的情况下,第1基准电力PS是太阳能电池用电力变换装置2的额定电力的0.85倍以下的数值。在实施方式1中,将第1基准电力PS设为太阳能电池用电力变换装置2的额定电力的0.85倍而进行说明,但例如也可以考虑电压计、电流计等测定器的误差、太阳能电池用电力变换装置2中的损失等,将第1基准电力PS决定为太阳能电池用电力变换装置2的额定电力的0.82倍等。
而且,能够利用配置于各需求方住宅内的分布式电源来抑制商用系统17的电压上升,因此无需在商用系统17中配置SVC或者系统用蓄电池等昂贵的配电系统稳定化设备。即便配置配电系统稳定化设备,也能够实现小容量化,因此能够削减成本。
此外,在实施方式1中,在住宅内配电系统10中进行配电系统内的交流电压的检测,但不限于此,只要能够进行测量,显然也可以使用例如智能仪表8的输入、杆式安装变压器9的正下方等的交流电压。
在太阳能电池用电力变换装置2与蓄电池用电力变换装置4之间并非经由通信线直接交换相互的信息,而是各自独立地动作。为了使得不交换相互的信息而独立地动作,HEMS7将控制信息发送到太阳能电池用电力变换装置2和蓄电池用电力变换装置4。
太阳能电池用电力变换装置2不用考虑蓄电池用电力变换装置4的动作,而能够在互连点N的电压上升的情况下自主地生成无效电力,抑制系统电压的上升。由于即便对太阳能电池用电力变换装置2不安装特别的功能也没有问题,因此能够使用安装有对由无效电力引起的系统电压的上升进行抑制的功能的市面销售的太阳能电池用电力变换装置2。蓄电池用电力变换装置4通过对太阳能电池用电力变换装置2的输出电力进行监视,能够自主地进行无效电力生成的可否判断。
具体而言,HEMS7向太阳能电池用电力变换装置2发送太阳能电池用控制信息。太阳能电池用控制信息包括第1目标有效电压VT1以及第1阈值电压VH1。
第1阈值电压VH1是太阳能电池用电力变换装置2开始输出无效电力时的交流有效电压。
第1目标有效电压VT1是太阳能电池用电力变换装置2产生无效电力时的交流有效电压的目标值。也有将第1目标有效电压VT1称为第1系统电压目标值的情况。
HEMS7向蓄电池用电力变换装置4发送蓄电池用控制信息。蓄电池用控制信息包括第1基准电力PS、第2基准电力PE、第2阈值电压VH2以及第2目标有效电压VT2。
第1基准电力PS如上所述,是为了抑制系统电压而由蓄电池用电力变换装置4开始产生无效电力时的太阳能电池1的发电电力、即从太阳能电池用电力变换装置2输出的有效电力。
第2基准电力PE是蓄电池用电力变换装置4结束产生无效电力时的太阳能电池1的发电电力、即从太阳能电池用电力变换装置2输出的有效电力。
第2阈值电压VH2是蓄电池用电力变换装置4开始输出无效电力时的交流有效电压。也有将第2阈值电压VH2称为第1系统电压的阈值电压的情况。
第2目标有效电压VT2是蓄电池用电力变换装置4产生无效电力时的交流有效电压的目标值。也有将第2目标有效电压VT2称为第2系统电压目标值的情况。
在实施方式1中,在从太阳能电池用电力变换装置2输出的太阳能电池1的发电电力大于第1基准电力PS的情况下,如图8(b)所示,设为具有第1基准电力PS>第2基准电力PE的关系、以及第1阈值电压VH1>第2阈值电压VH2>第1目标有效电压VT1>第2目标有效电压VT2的关系。此外,第1目标有效电压VT1和第2目标有效电压VT2的关系不限于上述情况。
通过将第2阈值电压VH2设定得低于第1阈值电压VH1,从而在太阳能电池1的当前的发电电力超过第1基准电力PS时,优先地输出来自蓄电池用电力变换装置4的无效电力。即,即便互连点N的交流有效电压上升到超过第2阈值电压VH2的程度,也从蓄电池用电力变换装置4输出无效电力,只要互连点N的交流有效电压不上升至第1阈值电压VH1,就不会从太阳能电池用电力变换装置2输出无效电力。
另外,通过将第2目标有效电压VT2设定得低于第1目标有效电压VT1,从而在太阳能电池1的当前的发电电力超过第1基准电力PS时,抑制太阳能电池用电力变换装置2的无效电力的输出,优先地输出来自蓄电池用电力变换装置4的无效电力。在只是通过优先地输出蓄电池用电力变换装置4的无效电力而无法抑制互连点N的交流有效电压的情况下,太阳能电池用电力变换装置2也产生无效电力。由此,无需不必要地抑制太阳能电池1的发电电力,而能够实现互连点N的电压的稳定化。
图9是示出太阳能电池用控制信息以及蓄电池用控制信息向需求方设备18的转送过程的时序图。
参照图9,CEMS15除了智慧城镇以外,还管理周边的大厦、公寓、工厂、医院等的供求状况,并且构筑用于系统电压稳定化的数据库。CEMS15根据日照量、风速以及气温等的预测结果,预测需求方的消耗电力以及太阳能电池1的发电电力。CEMS15根据预测结果,针对各需求方生成最优的控制信息并进行通知。具体而言,CEMS15在太阳能电池用控制信息、蓄电池用控制信息有变更的情况下,将新的太阳能电池用控制信息以及蓄电池用控制信息发送到各需求方设备18的HEMS7。
HEMS7向太阳能电池用电力变换装置2通知新的太阳能电池用控制信息。
太阳能电池用电力变换装置2在接收到新的太阳能电池用控制信息时,向未图示的第2控制电路209内的第6控制电路2097内的寄存器写入其数值。太阳能电池用电力变换装置2在数值的写入完成时,将其意思通知给HEMS7。此时,太阳能电池用电力变换装置2还通知接收到的太阳能电池用控制信息。HEMS7在接收到该通知时,对接收到的太阳能电池用控制信息进行确认,确认太阳能电池用控制信息是否被正常地发送。然后,在未被正常地发送的情况下,HEMS7再次发送太阳能电池用控制信息。
另一方面,在被正常地发送的情况下,HEMS7向蓄电池用电力变换装置4发送新的蓄电池用控制信息。
蓄电池用电力变换装置4在接收到新的蓄电池用控制信息时,向未图示的第4控制电路409内的第8控制电路4097内的寄存器写入其数值。蓄电池用电力变换装置4在数值的写入完成时,将其意思通知给HEMS7。此时,蓄电池用电力变换装置4还通知接收到的蓄电池用控制信息。HEMS7在接收到该通知时,对接收到的蓄电池用控制信息进行确认,确认蓄电池用控制信息是否被正常地发送。然后,在未被正常地发送的情况下,HEMS7再次发送蓄电池用控制信息。
之后,HEMS7将设定变更完成的情况与接收到的太阳能电池用控制信息以及蓄电池用控制信息一起通知给CEMS15。CEMS15对被通知的太阳能电池用控制信息以及蓄电池用控制信息进行确认,确认太阳能电池用控制信息以及蓄电池用控制信息是否被正常地发送。然后,在未被正常地发送的情况下,CEMS15再次发送太阳能电池用控制信息以及蓄电池用控制信息。在被正常地发送的情况下,结束处理。
图10是示出在太阳能电池用电力变换装置2以及蓄电池用电力变换装置4中收集到的测量数据向CEMS15的转送过程的时序图。此外,虽未图示,但设为HEMS7将由配电盘6内的电力测量电路61测量的包括负荷5的消耗电力在内的各断路器的电力经由信号线12进行收集以及管理。
CEMS15向各需求方设备18的HEMS7发送数据收集请求。
HEMS7在接收到数据收集请求时,根据由电力测量电路61测量的电力测量结果,确认HEMS7内的未图示的存储器中存储的需求方设备18内的负荷5的每单位时间的消耗电力量。HEMS7在确认结束时,针对太阳能电池用电力变换装置2,以通知各种测量结果的方式发送请求通知。
太阳能电池用电力变换装置2在从HEMS7接收到请求通知时,从第6控制电路2097内的未图示的存储器读出测量结果并通知给HEMS7,其中,该测量结果包括太阳能电池1的每单位时间的发电电力、所输出的每单位时间的有效电力及无效电力、每单位时间的发电电力抑制的有无。
HEMS7在从太阳能电池用电力变换装置2接收到测量结果的通知时,在确认其内容之后,向蓄电池用电力变换装置4以通知各种测量结果的方式发送请求通知。
蓄电池用电力变换装置4在从HEMS7接收到请求通知时,从第8控制电路4097内的未图示的存储器读出测量结果并通知给HEMS7,其中,该测量结果包括蓄电池3的每单位时间的充放电电力量、所输出的每单位时间的有效电力及无效电力。
HEMS7在从蓄电池用电力变换装置4接收到测量结果通知时,在确认其内容之后,向CEMS15发送包括负荷5的消耗电力量在内的各种测量结果。
CEMS15在接收到各种测量结果时,进行向太阳能电池用电力变换装置2通知的太阳能电池用控制信息和太阳能电池用电力变换装置2的测量结果的关联,并且进行向蓄电池用电力变换装置4通知的蓄电池用控制信息和蓄电池用电力变换装置4的测量结果的关联,并存储到未图示的系统电压稳定化用数据库。
此时,CEMS15除了时刻信息以外,对于月、星期、日照量实际数据、风速实际数据以及气温实际数据信息也进行关联,并存储到系统电压稳定化用数据库。向太阳能电池用电力变换装置2以及蓄电池用电力变换装置4通知的太阳能电池用控制信息、蓄电池用控制信息针对每个需求方设备18而不同。CEMS15根据设置于商用系统17的各测量点的系统电压的测量结果,在检测到系统电压的上升的情况或者预测到系统电压的上升的情况下,实时地计算各需求方设备18的太阳能电池用控制信息、蓄电池用控制信息并进行通知。此处,测量点例如能够设为杆式安装变压器9-1~9-m。
另外,CEMS15对于各需求方设备18的消耗电力量信息,也构筑未图示的消耗电力用数据库。此时,消耗电力量数据除了时刻信息以外,还与月、星期、天气实际数据以及气温实际数据关联地被存储到消耗电力用数据库。
说明CEMS15构筑上述数据库的理由。CEMS15所管理的智慧社区内的配电系统的结构、分布式电源的配置以及负荷的配置等有各种各样。设置于商用系统17的各测量点的系统电压的上升量也根据各测量点而不同。因此,CEMS15使用包括气温的预报的天气预报信息、系统电压稳定化用数据库以及消耗电力用数据库,预测当前时刻以后的太阳能电池1的发电电力、负荷5的消耗电力量。然后,CEMS15根据当前的各测量点的系统电压的测量结果、发电电力预测结果以及消耗电力量预测结果,预测今后的系统电压的上升。
能够利用深度学习等学习对系统电压稳定化用数据库以及消耗电力用数据库中存储的各种测量结果进行学习,并根据学习结果来预测配电系统电压的上升。
CEMS15在预测到配电系统电压的上升的情况下,根据系统电压稳定化用数据库以及消耗电力用数据库中存储的各种测量结果,与系统电压上升预测的情况同样地利用深度学习等学习,生成需求方设备18内的太阳能电池用控制信息以及蓄电池用控制信息。
此外,在实施方式1中,关于CEMS15的具体的学习方法(基于机器学习、深度学习的学习方法),能够利用公知的方法。
如上所述,学习各种测量结果,根据学习结果而生成各需求方设备18内的太阳能电池控制信息以及蓄电池用控制信息,因此即使在社区内也能够有效地并且最优地管理进行不同的动作的配电系统电压。
蓄电池用电力变换装置4(控制部)也可以构成为从HEMS7(通信接口部)取入用于决定第2阈值电压VH2(第1系统电压的阈值电压)以及第2目标有效电压VT2(第2系统电压目标值)的条件。
蓄电池用电力变换装置4(控制部)也可以具备取入与配电系统连接的能源创造器具111的变换器容量的变换器容量取入部,根据所取入的变换器容量取入部的输出、第1目标有效电压VT1(第1系统电压目标值),进行控制以使得生成第2阈值电压VH2(第1系统电压的阈值电压)以及第2目标有效电压VT2(第2系统电压目标值)。
再次参照图3,在来自HEMS7的控制用的信息的通知的确认完成时,第1控制电路204确认太阳能电池1是否能够发电。具体而言,第1控制电路204确认从电压计201输出的太阳能电池1的电压是否超过规定值X。在太阳能电池1的电压超过规定值X的情况下,第1控制电路204针对第2控制电路209通知太阳能电池1能够发电。
第2控制电路209在接收到该通知时,确认由电压计210测量的住宅内配电系统10的交流电压,确认是否对杆式安装变压器9以下的配电系统14供给有交流电力。第2控制电路209确认电压计210的输出,如果确认得到规定量Y以上的振幅的交流电压并且商用系统17未停电,则启动第1DC/AC变换电路208,并且针对第1控制电路204发出指示(以下记载为发电开始指示)以使太阳能电池1开始发电。
第1控制电路204中的第5控制电路2044在从第2控制电路209被通知太阳能电池1的发电开始指示时,针对MPPT控制电路2041发出指示以使太阳能电池1的最大电力点追随控制开始。以下,简单说明最大电力点追随控制方法。
MPPT控制电路2041管理上次的指令值与上上次的指令值相比是变大还是变小。MPPT控制电路2041比较本次测量的太阳能电池1的发电电力与上次测量的太阳能电池1的发电电力,在发电电力增加的情况下,向与上次相同的方向改变指令值。具体而言,本次的发电电力的测量的结果,在太阳能电池1中的发电电力增加的情况下,当上次的指令值相对于上上次的指令值而增大时,MPPT控制电路2041以使本次的指令值增大的方式进行控制,当上次的指令值相对于上上次的指令值而减小时,MPPT控制电路2041以使本次的指令值减小的方式进行控制。
另一方面,MPPT控制电路2041比较本次测量的太阳能电池1的发电电力与上次测量的太阳能电池1的发电电力,在发电电力减少的情况下,向与上次相反的方向改变指令值。具体而言,本次的发电电力的测量的结果,在太阳能电池1中的发电电力减少的情况下,当上次的指令值相对于上上次的指令值而增大时,MPPT控制电路2041以使本次的指令值减小的方式进行控制,当上次的指令值相对于上上次的指令值而减小时,MPPT控制电路2041以使本次的指令值增大的方式进行控制。
通过这样进行控制,太阳能电池1被控制为使输出电力成为最大。
第1DC/DC变换电路203根据从第1控制电路204输出的指令值来控制内置的升压电路,将从太阳能电池1输出的第1直流电压变换为第2直流电压并输出。
第2控制电路209在从第1DC/DC变换电路203开始供给来自太阳能电池1的电力时,控制第1DC/AC变换电路208,将由太阳能电池1发电的电力输出到住宅内配电系统10。具体而言,第2控制电路209对直流母线205的直流电压进行监视,在直流电压超过控制目标值的情况下,与从住宅内配电系统10供给的交流电压波形同步地输出电力。
接下来,参照图5,说明第2控制电路209的动作。
相位检测电路2091检测由电压计210测量的住宅内配电系统10的交流电压波形的零交叉点。相位检测电路2091将零交叉点的检测结果输出到无效电流波形产生电路2093以及有效电流波形产生电路2095。
第6控制电路2097测量从电压计210输出的交流电压,确认商用系统17是否停电。第6控制电路2097在商用系统17未停电的情况下,将从电压计206输出的直流母线205的直流电压与直流母线205的控制目标的差分电压信息输出到有效电流振幅计算电路2094。第6控制电路2097根据从电压计210输出的住宅内配电系统10的交流电压来计算交流有效电压,并输出到无效电流振幅计算电路2092。
无效电流振幅计算电路2092在接收到交流有效电压时,与图8(b)所示的第1阈值电压VH1进行比较。在无效电流振幅计算电路2092中,比较的结果,在判断为交流有效电压是第1阈值电压VH1以下的情况下,以使从第1DC/DC变换电路208输出的无效电流的振幅成为零的方式向无效电流波形产生电路2093进行输出。无效电流振幅计算电路2092在交流有效电压超过第1阈值电压VH1的情况下,根据交流有效电压与第1目标有效电压VT1之差来计算无效电流的目标振幅,并将计算结果输出到无效电流波形产生电路2093。
有效电流振幅计算电路2094在从第6控制电路2097被输入上述差分电压信息时,计算有效电流的目标振幅,并将计算结果输出到有效电流波形产生电路2095。
图11是用于对包括有效电流以及无效电流的交流电流目标值的生成方法进行说明的图。
参照图11,说明包括向第2控制电路209以及第4控制电路409输入的有效电流以及无效电流的交流电流目标值的生成方法。
有效电流波形产生电路2095或者4095根据在相位检测电路2091或者4091中检测到的零交叉点信息,如图11(a)所示,产生与住宅内配电系统10的交流电压相位相同的相位的正弦波作为有效电流基准波形。有效电流波形产生电路2095或者4095将从有效电流振幅计算电路2094或者4094输出的有效电流振幅信息与有效电流基准波形进行相乘,生成图11(b)所示的有效电流目标值。
无效电流波形产生电路2093或者4093根据零交叉点信息,如图11(c)所示产生相对于住宅内配电系统10的交流电压相位而超前π/2的余弦波作为无效电流基准波形。无效电流波形产生电路2093或者4093将从无效电流振幅计算电路2092或者4092输出的无效电流振幅信息与无效电流基准波形进行相乘,生成图11(d)所示的无效电流目标值。
加法器2096或者4096通过将从有效电流波形产生电路2095或者4095输出的有效电流目标值与从无效电流波形产生电路2093或者4093输出的无效电流目标值进行相加,生成图11(e)所示的交流电流目标值。
第6控制电路2097在从加法器2096被输入交流电流目标值时,根据对流过住宅内配电系统10的电流进行测量的电流计211的输出和交流电流目标值,向第1DC/AC变换电路208输出控制指令值。第6控制电路2097将第1DC/DC变换电路203的状态信息也存储到未图示的存储器并进行管理。在实施方式1中,在状态信息中包括从第1DC/DC变换电路203发送的太阳能电池1的输出抑制信息、有效电流振幅信息以及无效电流振幅信息。第6控制电路2097根据来自HEMS7的通知请求,从存储器读出状态信息并进行加工后通知给HEMS7。
接下来,参照图6,说明第3控制电路404的动作。依照从HEMS7输出的蓄电池3的充放电指示,由第3控制电路404控制蓄电池3的充放电。
HEMS7经由住宅内通信网络11对蓄电池用电力变换装置4通知充放电指示。
第4控制电路409内的第8控制电路4097在接收到来自HEMS7的充放电指示时,对第3控制电路404内的第7控制电路4044发出指示以使得通知蓄电池3的充放电的可否、蓄电量等状态信息。此时,第8控制电路4097还通知从HEMS7接收到的充放电指示。
第7控制电路4044在接收到该指示时,从未图示的存储器读出蓄电电力量,判断可否充放电。此时,第7控制电路4044通过对从未图示的温度计输出的气温也进行确认,从而判定可否充放电。具体而言,在实施方式1中,在蓄电电力量超过90%的情况下设为不可充电以及可放电,在外部气温超过35℃的情况或者低于0℃的情况下为了抑制蓄电池3的劣化而设为不可充放电,在充电电力量为零的情况下判断为可充电以及不可放电。此外,用于进行判断的阈值不限于上述事例,也可以将施加充电限制的蓄电电力量设为超过90%的值或者小于90%的值。另外,设为不可充放电的外部气温也不限于上述数值,也可以将蓄电池3的劣化一下子加重的温度等蓄电池3的特性设为阈值。而且,关于不进行蓄电池3的充放电而对住宅内配电系统10供给无效电流的情况,作为特例措施而启动蓄电池用电力变换装置4。
充放电的可否判断结果、蓄电电力量等蓄电池3的状态信息从第7控制电路4044被通知给第8控制电路4097。第8控制电路4097在接收到该状态信息时,经由住宅内通信网络11将该信息通知给HEMS7。第7控制电路4044如果完成向第8控制电路4097进行的状态信息的通知,则在判断为是可充放电或者生成无效电流的情况下,将蓄电池用电力变换装置4从休眠模式切换为充放电模式。另一方面,在判断为不可充放电时,继续休眠模式。
第7控制电路4044在确认切换到充放电模式时充放电指示是放电的情况下,针对放电控制电路4042输出放电开始指示以及放电电力量指示值。设为放电电力量指示值是从HEMS7与充放电指令一起被通知的。此时,第7控制电路4044针对切换电路43也输出指示以使得选择来自放电控制电路42的控制指令值。
放电控制电路4042在被输入放电开始指示时,根据从电压计401以及电流计402输入的电压信息以及电流信息,计算来自蓄电池3的放电电力。放电控制电路4042以使计算结果成为放电电力量指示值的方式生成控制指令值,并输出到切换电路4043。
切换电路4043将从放电控制电路4042输出的控制指令值输出到第2DC/DC变换电路403。第2DC/DC变换电路403在接收到控制指令值时,根据指令值将从蓄电池3输出的直流电压变换为直流母线405的直流电压,由此从蓄电池3放出电力。此时,放电控制电路4042收集第2DC/DC变换电路403的状态信息(具体而言是放电电力量),经由第7控制电路4044将收集结果通知给第8控制电路4097。从第2DC/DC变换电路403输出的直流电力通过第2DC/AC变换电路408而被变换为交流电力后供给到住宅内配电系统10。
第4控制电路409在从HEMS7被通知充电指示时,针对第3控制电路404通知充电指示以及充电电力量或充电电流。
第3控制电路404内的第7控制电路4044在从第4控制电路409被通知充电指示时,针对充电控制电路4041输出充电开始指示以及充电电力量。此时,第7控制电路4044针对切换电路4043也输出指示以使得选择来自充电控制电路4041的控制指令值。
充电控制电路4041在被输入充电开始指示时,根据从电流计402输入的电流信息以及从电压计401输出的蓄电池电压,以使向蓄电池3的充电电力或者充电电流成为所通知的充电电力量或者充电电流值的方式生成控制指令值,并输出到切换电路4043。
切换电路4043将从充电控制电路4041输出的控制指令值输出到第2DC/DC变换电路403。第2DC/DC变换电路403根据受理控制指令值的指令值,将从蓄电池3输出的直流电压变换为直流母线405的直流电压,从而使蓄电池3进行电力的充电。此时,充电控制电路4041收集第2DC/DC变换电路403的状态信息、具体而言为充电电力量,经由第7控制电路4044将收集结果通知给第8控制电路4097。此外,在仅输出无效电流的情况下,在实施方式1中作为放电电力为“0”的放电模式而启动。
接下来,参照图7,说明第4控制电路409的动作。
相位检测电路4091检测由电压计410测量的住宅内配电系统10的交流电压波形的零交叉点。相位检测电路4091将零交叉点的检测结果输出到无效电流波形产生电路4093以及有效电流波形产生电路4095。
第8控制电路4097测量从电压计410输出的交流电压,确认商用系统17是否停电,在未停电的情况下,将从电压计406输出的直流母线405的直流电压与直流母线405的控制目标的差分电压信息输出到有效电流振幅计算电路4094。第8控制电路4097根据从电压计410输出的住宅内配电系统10的交流电压计算交流有效电压,并输出到无效电流振幅计算电路4092。
无效电流振幅计算电路4092在接收到交流有效电压时,与图8(b)所示的第2阈值电压VH2进行比较。在无效电流振幅计算电路4092中,比较的结果,在判断为交流有效电压为第2阈值电压VH2以下的情况下,将从第2DC/DC变换电路408输出的无效电流的目标振幅设为零,并将目标振幅输出到无效电流波形产生电路4093。无效电流振幅计算电路4092在交流有效电压超过第2阈值电压VH2的情况下,根据交流有效电压与第2目标有效电压VT2之差来计算无效电流的目标振幅,并将计算结果输出到无效电流波形产生电路4093。
有效电流振幅计算电路4094在从第8控制电路4097被输入上述差分电压信息时计算有效电流的目标振幅,并将计算结果输出到有效电流波形产生电路4095。
第8控制电路4097在从加法器4096被输入交流电流目标值时,根据对流过住宅内配电系统10的电流进行测量的电流计411的输出和交流电流目标值,向第2DC/DC变换电路408输出控制指令值。第8控制电路4097将第2DC/DC变换电路403的状态信息也存储到未图示的存储器并进行管理。在状态信息中包括从第2DC/DC变换电路403发送的蓄电池3的充放电电力信息、有效电流振幅信息以及无效电流振幅信息。第8控制电路4097根据来自HEMS7的通知请求从存储器读出状态信息,并进行加工后通知给HEMS7。
接下来,更详细地说明太阳能电池用电力变换装置2以及蓄电池用电力变换装置4的动作。在实施方式1中,如上所述太阳能电池用电力变换装置2和蓄电池用电力变换装置4相互独立地动作。即,太阳能电池用电力变换装置2和蓄电池用电力变换装置4以并非相互实时地提供内部状态的信息的方式进行动作。蓄电池用电力变换装置4使用从配电盘6内的电力测量电路61输出的太阳能电池1的发电电力的测量结果。太阳能电池1的发电电力并非是通过通信等从太阳能电池用电力变换装置2被传送到蓄电池用电力变换装置4。
图12以及图13是示出太阳能电池用电力变换装置2的动作过程的流程图。
在步骤S101中,第1控制电路204确认从电压计201输出的太阳能电池1的电压是否超过规定值X。第1控制电路204如果确认太阳能电池1的电压超过规定值X,则对第2控制电路209通知能够进行太阳能电池1的发电。第2控制电路209根据从电压计210输出的住宅内配电系统10的交流电压的测量结果,确认商用系统17是否停电。如果确认未停电,则处理进入到步骤S103。
在步骤S103中,第1控制电路204确认是否从HEMS7接收到太阳能电池用控制信息的变更的通知。确认的结果,在未从HEMS7接收到变更通知的情况下(S103:“否”),处理进入到步骤S105。在从HEMS7接收到变更通知的情况下(S103:“是”),处理进入到步骤S104。
在步骤S104中,第2控制电路209内的第6控制电路2097将从HEMS7发送过来的新的太阳能电池用控制信息设定到未图示的寄存器。
在步骤S105中,第2控制电路209内的第6控制电路2097确认太阳能电池用电力变换装置2的当前的控制模式。在太阳能电池用电力变换装置2的控制模式中有普通动作模式和无效电力模式。普通动作模式是太阳能电池用电力变换装置2不输出无效电力的动作模式。无效电力模式是太阳能电池用电力变换装置2输出无效电力的模式。在太阳能电池用电力变换装置2的当前的控制模式为无效电力模式的情况下,处理进入到步骤S110。在太阳能电池用电力变换装置2的当前的控制模式为普通动作模式的情况下,处理进入到步骤S106。
在步骤S110中,无效电流振幅计算电路2092根据第1目标有效电压VT1以及由第2控制电路209基于对住宅内配电系统10的交流电压进行测量的电压计210的测量结果而计算出的住宅内配电系统10的交流有效电压,计算无效电流的目标振幅。有效电流振幅计算电路2094根据对直流母线205的直流电压进行测量的电压计206的测量结果,计算有效电流的目标振幅。无效电流波形产生电路2093根据无效电流的目标振幅,生成无效电流的目标值。有效电流波形产生电路2095根据有效电流的目标振幅,生成有效电流的目标值。通过在加法器2096中将无效电流的目标值与有效电流的目标值进行相加,从加法器2096输出太阳能电池用电力变换装置2所输出的交流电流的目标值。
在步骤S106中,判断是否将太阳能电池用电力变换装置2的模式转移到无效电力模式。具体而言,第2控制电路209内的第6控制电路2097根据对住宅内配电系统10的交流电压进行测量的电压计210的测量结果,计算住宅内配电系统10的交流有效电压,确认交流有效电压是否超过第1阈值电压VH1。在交流有效电压超过第1阈值电压VH1的情况下,处理进入到步骤S107,在交流有效电压为第1阈值电压VH1以下的情况下,处理进入到步骤S109。
在步骤S107中,第6控制电路2097对太阳能电池用电力变换装置2内的未图示的寄存器设置无效电力模式标志,转移到无效电力模式。
在步骤S108中,无效电流振幅计算电路2092根据第1目标有效电压VT1以及由第2控制电路209基于对住宅内配电系统10的交流电压进行测量的电压计210的测量结果而计算出的住宅内配电系统10的交流有效电压,计算无效电流的目标振幅。有效电流振幅计算电路2094根据对直流母线205的直流电压进行测量的电压计206的测量结果,计算有效电流的目标振幅。无效电流波形产生电路2093根据无效电流的目标振幅,生成无效电流的目标值。有效电流波形产生电路2095根据有效电流的目标振幅,生成有效电流的目标值。通过在加法器2096中将无效电流的目标值和有效电流的目标值进行相加,从加法器2096输出太阳能电池用电力变换装置2所输出的交流电流的目标值。
在步骤S109中,有效电流振幅计算电路2094根据对直流母线205的直流电压进行测量的电压计206的测量结果,计算有效电流的目标振幅。有效电流波形产生电路2095根据有效电流的目标振幅,生成有效电流的目标值。无效电流的目标值是零。通过向加法器2096输入有效电流的目标值,从加法器2096输出太阳能电池用电力变换装置2所输出的交流电流的目标值。
通过步骤S110、S108或者S109而得到的交流电流的目标值被输入到第6控制电路2097。
在步骤S111中,第6控制电路2097根据交流电流的目标值,生成第1DC/AC变换电路208的控制指令值,并输出到第1DC/AC变换电路208。第1DC/AC变换电路208在被输入控制指令值时,根据输入的指令值,将从第1DC/DC变换电路203供给的直流电力变换为交流电力并输出到住宅内配电系统10。
在步骤S112中,如果对第1DC/AC变换电路208输出控制指令值,则第1控制电路204根据从电压计201输出的太阳能电池1的电压以及从电流计202输出的由太阳能电池1供给的电流的测量结果,计算太阳能电池1的发电电力。第2控制电路209利用设置于住宅内配电系统10的电压计210以及电流计211,计算太阳能电池用电力变换装置2所输出的有效电力以及无效电力。
在步骤S113中,第2控制电路209将作为步骤S112中的计算结果的太阳能电池1的发电电力、太阳能电池用电力变换装置2所输出的有效电力以及无效电力存储到未图示的存储器。
在步骤S114之后,第2控制电路209内的第6控制电路2097判断是否继续太阳能电池用电力变换装置2的无效电力模式。
在步骤S114中,第6控制电路2097判断在步骤S112中测量的无效电力是否为规定值TH1以下。此外,在实施方式1中,使用在步骤S112中测量的无效电力,但也可以取而代之,使用从无效电流振幅计算电路2092输出的无效电流的振幅值。在步骤S112中测量的无效电力超过规定值TH1的情况下(S114:“否”),处理返回到步骤S101。在步骤S112中测量的无效电力为规定值TH1以下的情况下(S114:“是”),处理进入到步骤S115。
在步骤S115中,第6控制电路2097确认太阳能电池用电力变换装置2的当前的模式是否为无效电力模式。在太阳能电池用电力变换装置2不是无效电力模式的情况下(S115:“否”),处理返回到步骤S101。另一方面,在太阳能电池用电力变换装置2是无效电力模式的情况下(S115:“是”),处理进入到步骤S116。
在步骤S116中,第6控制电路2097测量无效电力为规定值TH1以下的期间。
在步骤S117中,第6控制电路2097确认无电电力为规定值TH1以下的期间是否持续了规定期间TH2以上。在无电电力为规定值TH1以下的期间持续了规定期间TH2以上的情况下(S117:“是”),处理进入到步骤S118。在无电电力为规定值TH1以下的期间未持续规定期间TH2以上的情况下(S117:“否”),处理返回到步骤S101。
在步骤S118中,第6控制电路2097清除对太阳能电池用电力变换装置2内的未图示的寄存器设置的无效电力模式标志,转移到普通动作模式。
接下来,简单地说明在步骤S117中确认所测量的无效电力为规定值TH1以下的期间是否持续了规定期间TH2以上的理由。
以太阳能电池1等为代表的利用可再生能源的发电系统有时发电电力发生骤变。在智慧城镇的情况下,例如在云经过上空而发生日照骤变时,设置于各户的太阳能电池1由于被集中地配置于狭小的区域,因此太阳能电池1的发电电力几乎同时降低,所以系统电压的上升被抑制。但是,在上空的云越过后,设置于各户的太阳能电池1的发电电力恢复,因此系统电压一下子上升。因此,在实施方式1中,为了在这样的日照骤变下也抑制系统电压的上升,而设为仅在无效电力为规定值TH1以下的期间持续规定期间TH2以上的情况下才停止太阳能电池1的无效电力的输出。
另外,在实施方式1中,构成为由太阳能电池用电力变换装置2自身判断来自太阳能电池用电力变换装置2的无效电力的输出。通过这样构成,能够有效地实现系统电压的上升。特别是,无需根据蓄电池用电力变换装置4的有无来改变太阳能电池用电力变换装置2的控制,在系统电压上升的情况下,通过太阳能电池用电力变换装置2的无效电力控制,能够可靠地抑制住宅内配电系统10的电压上升。
图14~图16是示出蓄电池用电力变换装置4的动作过程的流程图。
在步骤S151中,第4控制电路409取得对住宅内配电系统10的交流电压进行测量的电压计410的值以及由配电盘6内的电力测量电路61测量的值。第4控制电路409根据来自电压计410的输出,计算住宅内配电系统10的交流有效电压。配电盘6内的电力测量电路61将利用未图示的电压计和电流计来测量的太阳能电池用电力变换装置2所输出的有效电力,计算为太阳能电池1的发电电力。将计算出的发电电力按照固定周期(例如以10秒为周期)经由信号线12通知给第4控制电路409。
在步骤S153中,第4控制电路409在测量结果的取得完成时,确认是否从HEMS7被通知蓄电池用控制信息的变更。确认的结果,在未从HEMS7接收到变更通知的情况下(S153:“否”),处理进入到步骤S155。在从HEMS7接收到变更通知的情况下(S153:“是”),处理进入到步骤S154。
在步骤S154中,第4控制电路409内的第8控制电路4097将从HEMS7发送过来的新的蓄电池用控制信息设定到未图示的寄存器。
在步骤S155中,第4控制电路409确认蓄电池用电力变换装置4的当前的控制模式。在蓄电池用电力变换装置4的控制模式中有普通动作模式、无效电力模式以及休眠模式。普通动作模式是蓄电池用电力变换装置4不输出无效电力的动作模式。无效电力模式是蓄电池用电力变换装置4输出无效电力的模式。休眠模式是不进行来自蓄电池3的充放电、并且几乎不发生用于待机的电力的待机模式。
在蓄电池用电力变换装置4的当前的控制模式是无效电力模式的情况下(S155:“是”),处理进入到步骤S162。在蓄电池用电力变换装置4的当前的控制模式不是无效电力模式的情况下(S155:“否”),处理进入到步骤S156。
在步骤S162中,第4控制电路409进行无效电力模式解除的一次判定。由于尽量地抑制蓄电池用电力变换装置4中的待机电力、开关损失以及导通损失,因此在不用抑制太阳能电池1的发电电力而太阳能电池用电力变换装置2能够产生无效电力的情况下,不使蓄电池用电力变换装置4产生无效电力。但是,在太阳能电池1的发电电力成为第1基准电力PS以下的时间点使蓄电池用电力变换装置4的无效电力模式的动作结束,蓄电池用电力变换装置4例如转移到休眠模式的情况下,发生如下的问题。在太阳能电池1的发电电力由于日照量的骤变而急剧地增加的情况下,在直至蓄电池用电力变换装置4从休眠模式切换到普通动作模式为止的期间,蓄电池用电力变换装置4无法输出无效电力。在该情况下,为了抑制配电系统的电压上升,需要采取实施太阳能电池1的输出抑制等的措施,或者在太阳能电池1的发电电力为第1基准电力PS附近的情况下,有时导致蓄电池用电力变换装置4的运转模式发生振荡。
图17是用于对蓄电池的无效电力控制的开始以及结束的条件进行说明的图。
如图17所示,通过使蓄电池用电力变换装置4转移到无效电力模式时的第1基准电力PS大于解除无效电力模式而转移到普通动作模式时的第2基准电力PE,从而使得在切换模式时具有滞后。此外,在切换模式时,如图17所示,还切换住宅内配电系统10的第1目标有效电压VT1以及第2目标有效电压VT2。由此,能够抑制使无效电力模式和普通动作模式交替地切换这样的模式的振荡。其结果,无需使未图示的继电器等不必要地进行通断(ON/OFF),因此能够防止器具劣化。
在步骤S162中,第4控制电路409判断从太阳能电池用电力变换装置2输出的太阳能电池1的发电电力是否为第2基准电力PE以下。在从太阳能电池用电力变换装置2输出的太阳能电池1的发电电力为第2基准电力PE以下的情况下(S162:“是”),处理进入到步骤S164。在从太阳能电池用电力变换装置2输出的太阳能电池1的发电电力超过第2基准电力PE的情况下(S162:“否”),处理进入到步骤S163。
在步骤S164中,第4控制电路409内的第8控制电路4097清除对未图示的寄存器设置的无效电力模式标志。
在蓄电池用电力变换装置4进行充放电的情况下,第3控制电路404将住宅内配电系统10的交流电压的目标值变更为第1目标有效电压VT1,继续来自蓄电池3的充放电控制。
另一方面,在蓄电池用电力变换装置4未进行充放电的情况下,蓄电池用电力变换装置4转移到休眠模式。即,第3控制电路404停止向连接未图示的蓄电池3和蓄电池用电力变换装置4的继电器进行的电力供给,并且断开蓄电池3和蓄电池用电力变换装置4。而且,第3控制电路404除了与HEMS7进行通信的第8控制电路4097内的一部分电路以外停止电源的供给,或者使得转移到低消耗电力模式。在低消耗电力模式中,例如在CPU(CentralProcessing Unit,中央处理单元)等数字电路中所输入的时钟的频率变低。此外,图15所示的流程图示出有来自蓄电池3的充放电、且未向休眠模式转移的情况。另外,在向休眠模式转移的情况下,在转移到休眠模式后结束图15所示的流程图的处理。然后,在从HEMS7被输入休眠模式解除指示时,如上所述对蓄电池用电力变换装置4进行普通启动,连接将蓄电池3和蓄电池用电力变换装置4进行连接的未图示的继电器而恢复为普通动作模式。
在步骤S165中,第8控制电路4097根据对直流母线405的直流电压进行测量的电压计406的测量结果,使有效电流振幅计算电路4094计算有效电流的目标振幅。有效电流波形产生电路4095根据有效电流的目标振幅,生成有效电流的目标值。有效电力的目标值被输入到加法器4096,从加法器4096输出蓄电池用电力变换装置4所输出的交流电流的目标值。此外,第3控制电路404根据从HEMS7通知的充放电电力量,控制充放电电力量。
在步骤S163中,无效电流振幅计算电路4092根据第2目标有效电压VT2以及由第4控制电路409基于对住宅内配电系统10的交流电压进行测量的电压计410的测量结果而计算出的住宅内配电系统10的交流有效电压,计算无效电流的目标振幅。有效电流振幅计算电路4094根据对直流母线405的直流电压进行测量的电压计406的测量结果,计算有效电流的目标振幅。无效电流波形产生电路4093根据无效电流的目标振幅,生成无效电流的目标值。有效电流波形产生电路4095根据有效电流的目标振幅,生成有效电流的目标值。通过在加法器4096中将无效电流的目标值和有效电流的目标值进行相加,从加法器4096输出蓄电池用电力变换装置4所输出的交流电流的目标值。
在步骤S156中,第4控制电路409判断由配电盘6内的电力测量电路61测量的太阳能电池1的发电电力是否超过第1基准电力PS。在太阳能电池1的发电电力超过第1基准电力PS的情况下(S156:“是”),处理进入到步骤S158。在太阳能电池1的发电电力为第1基准电力PS以下的情况下(S156:“否”),处理进入到步骤S161。
在步骤S158中,第4控制电路409确认住宅内配电系统10的交流有效电压是否超过第2阈值电压VH2。在住宅内配电系统10的交流有效电压超过第2阈值电压VH2的情况下(S158:“是”),处理进入到步骤S159。在住宅内配电系统10的交流有效电压为第2阈值电压VH2以下的情况下(S158:“否”),处理进入到步骤S161。
在步骤S159中,第4控制电路409内的第8控制电路4097对未图示的寄存器设置无效电力模式标志,转移到无效电力模式。
在步骤S160中,无效电流振幅计算电路4092根据第2目标有效电压VT2以及由第4控制电路409基于对住宅内配电系统10的交流电压进行测量的电压计410的测量结果而计算出的住宅内配电系统10的交流有效电压,计算无效电流的目标振幅。有效电流振幅计算电路4094根据对直流母线405的直流电压进行测量的电压计406的测量结果,计算有效电流的目标振幅。无效电流波形产生电路4093根据无效电流的目标振幅,生成无效电流的目标值。有效电流波形产生电路4095根据有效电流的目标振幅,生成有效电流的目标值。通过在加法器4096中将无效电流的目标值和有效电流的目标值进行相加,从加法器4096输出蓄电池用电力变换装置4所输出的交流电流的目标值。
在步骤S161中,有效电流振幅计算电路4094根据对直流母线405的直流电压进行测量的电压计406的测量结果,计算有效电流的目标振幅。有效电流波形产生电路4095根据有效电流的目标振幅,产生有效电流的目标值。经由加法器4096输出有效电流的目标值作为蓄电池用电力变换装置4所输出的交流电流的目标值。此外,第3控制电路404根据从HEMS7通知的充放电电力量,控制充放电电力量。
在步骤S165、S163、S160或者S161中得到交流电流的目标值时,处理进入到步骤S166。
在步骤S166中,第4控制电路409内的第8控制电路4097生成第2DC/AC变换电路408的控制指令值,并输出到第2DC/AC变换电路408。第2DC/AC变换电路408在被输入控制指令值时,根据被输入的指令值,在放电的情况下将从第2DC/DC变换电路403供给的直流电力变换为交流电力后输出到住宅内配电系统10,在充电的情况下将住宅内配电系统10变换为直流电力后,经由第2DC/DC变换电路403对蓄电池3进行充电。
在步骤S167中,在对第2DC/AC变换电路408输出控制指令值时,第3控制电路404根据从电压计401输出的蓄电池3的电压以及从电流计402输出的蓄电池3的充放电电流的测量结果,计算蓄电池3的充放电电力。第4控制电路409利用设置于住宅内配电系统10的电压计410以及电流计411,计算从蓄电池3的充放电电力输出的有效电力以及无效电力。
在步骤S168中,第4控制电路409将作为步骤S167中的计算结果的蓄电池3的充放电电力、蓄电池3的充放电电力所输出的有效电力以及无效电力存储到未图示的存储器。
在步骤S169之后,第4控制电路409内的第8控制电路4097判断是否继续无效电力模式。
在步骤S169中,第8控制电路4097判断在S167中测量的无效电力是否为规定值TH1以下。在无效电力为规定值TH1以下的情况下(S169:“是”),处理进入到步骤S171。在无效电力超过规定值TH1的情况下(S169:“否”),处理进入到步骤S170。此外,在实施方式1中,使用在步骤S167中测量的无效电力,但也可以与太阳能电池1的情况同样地,例如使用从无效电流振幅计算电路4092输出的无效电流的振幅。
在步骤S170中,在蓄电池用电力变换装置4的无效电力复位模式标志被设置于未图示的寄存器的情况下,第8控制电路4097清除蓄电池用电力变换装置4的无效电力复位模式标志,并且使第2目标有效电压VT2恢复为初始值V0。然后,处理返回到步骤S151。
在步骤S171中,第8控制电路4097确认蓄电池用电力变换装置4的当前的模式是否为无效电力模式。在蓄电池用电力变换装置4的当前的模式不是无效电力模式的情况下(S171:“否”),处理返回到步骤S151。在蓄电池用电力变换装置4的当前的模式是无效电力模式的情况下(S171:“是”),处理进入到步骤S172。
在步骤S172中,第8控制电路4097测量无效电力为规定值TH1以下的期间。
在步骤S173中,第8控制电路4097确认无效电力为规定值TH1以下的期间是否持续了规定期间TH2以上。在无效电力为规定值TH1以下的期间持续了规定期间TH2以上的情况下(S173:“是”),处理进入到步骤S174。在无效电力为规定值TH1以下的期间未持续规定期间TH2以上的情况下(S173:“否”),处理返回到步骤S151。
在步骤S174中,第8控制电路4097进行蓄电池用电力变换装置4的无效电力模式的复位判定。
图18是示出图16的步骤S174中的蓄电池用电力变换装置4的无效电力模式的复位判定的过程的流程图。图19是示意性地示出蓄电池用电力变换装置4的无效电力模式的复位判定方法的图。
第8控制电路4097并非立即解除蓄电池用电力变换装置4的无效电力模式,而是如图19所示,通过使对无效电流的振幅进行控制的住宅内配电系统10的电压的目标值逐渐地从第2目标有效电压VT2变化为第1目标有效电压VT1,从而解除无效电力模式。
在步骤S191中,第8控制电路4097确认当前的模式是否转移到蓄电池用电力变换装置4的无效电力复位模式。在当前的模式未转移到蓄电池用电力变换装置4的无效电力复位模式的情况下(S191:“否”),处理进入到步骤S192。
在步骤S192中,第8控制电路4097对未图示的寄存器设置无效电力复位模式标志。
在步骤S192之后或者在步骤S171中为“否”的情况下,处理进入到步骤S193。
在步骤S193中,第8控制电路4097确认第2目标有效电压VT2是否成为第1目标有效电压VT1以上。在第2目标有效电压VT2成为第1目标有效电压VT1以上的情况下(S193:“是”),处理进入到步骤S194。在第2目标有效电压VT2小于第1目标有效电压VT1的情况下(S193:“否”),处理进入到步骤S197。
在步骤S194中,第8控制电路4097使第2目标有效电压VT2恢复为初始值V0。
在步骤S195中,第8控制电路4097复位对未图示的寄存器设置的蓄电池用电力变换装置4的无效电力复位模式标志。
在步骤S196中,第8控制电路4097复位对未图示的寄存器设置的蓄电池用电力变换装置4的无效电力模式标志。由此,蓄电池用电力变换装置4的无效电力模式结束。
在步骤S197中,第8控制电路4097使在无效电流振幅计算电路4092中使用的第2目标有效电压VT2增加固定量ΔV。之后,处理返回到步骤S193。
即使在由于太阳能电池1的发电电力的骤变或者负荷5的使用电力的骤变等而系统电压临时地返回到低值的情况下,也通过控制第2目标有效电压VT2,从而使无效电力模式继续。在日照恢复到原来的情况下,能够立即执行由无效电力引起的系统电压的抑制,并且蓄电池用电力变换装置4还能够可靠地应对由于日照骤变或者负荷骤变而引起的临时性的系统电压降低,并且能够可靠地判断无效电力模式的解除。
如以上那样,在本实施方式中,在根据从太阳能电池用电力变换装置2输出的太阳能电池1的发电电力,即使太阳能电池用电力变换装置2输出按照系统互连规定给出的功率因数成为最小的无效电力也不会对从太阳能电池用电力变换装置2输出的有效电力施加抑制的情况下,太阳能电池用电力变换装置2输出无效电力。由于不利用蓄电池用电力变换装置4,因此不会产生不必要的消耗电力而能够抑制住宅内配电系统10的电压上升。
在预测为对从太阳能电池用电力变换装置2输出的有效电力施加抑制的情况下,蓄电池用电力变换装置4优先地输出无效电力。由于从太阳能电池用电力变换装置2仅输出有效电力,因此无需对太阳能电池1施加输出抑制,太阳能电池用电力变换装置2能够输出所有的发电电力。
在即便蓄电池用电力变换装置4输出最大的无效电力也无法抑制住宅内配电系统10的系统电压的交流有效电压的情况下,太阳能电池用电力变换装置2也产生无效电力,因此能够抑制系统电压的上升。
能够通过配置于各需求方住宅内的分布式电源来抑制商用系统17的电压上升,因此无需对商用系统17配置SVC或者系统用蓄电池等昂贵的配电系统稳定化设备,或者即便配置配电系统稳定化设备也能够小容量化。
实施方式2.
在实施方式2中,根据太阳能电池1的发电电力来切换第2阈值电压VH2。在太阳能电池1的发电电力低至不易施加输出抑制的程度的情况下,通过将第2阈值电压VH2设定得高,易于使蓄电池用电力变换装置4转移到待机模式。由此,能够抑制待机电力。另一方面,在太阳能电池1的发电电力高至易于施加输出抑制的程度而需要基于无效电力的系统电压抑制的情况下,通过将第2阈值电压VH2设定得低,能够使蓄电池用电力变换装置4可靠地产生无效电力。
具体而言,第8控制电路4097在由配电盘6内的电力测量电路61测量的太阳能电池1的发电电力为阈值THX以上的情况下,将第2阈值电压VH2设为V1。第8控制电路4097在由配电盘6内的电力测量电路61测量的太阳能电池1的发电电力小于阈值THX的情况下,将第2阈值电压VH2设为V2。V2>V1。
或者,第8控制电路4097也可以使第2阈值电压VH2相对于由配电盘6内的电力测量电路61测量的太阳能电池1的发电电力,线性地减少。
实施方式3.
在实施方式1中,将第2目标有效电压VT2设定得比第1目标有效电压VT1低,但不限于此。
在本实施方式中,HEMS7将第1目标有效电压VT1设定得比第2目标有效电压VT2低。在这样设定的情况下,当太阳能电池用电力变换装置2开始产生无效电力时,无效电力比来自蓄电池用电力变换装置4的无效电力更优先地被供给到住宅内配电系统10。由此,迅速地开始太阳能电池1的输出抑制。
一般而言,在通过蓄电池用电力变换装置4所输出的无效电力无法抑制系统电压的上升的情况下,基本上设想如下情况:由于太阳能电池1的发电电力过多,因此通过蓄电池用电力变换装置4的无效电力控制无法抑制系统电压的上升。因此,通过将第1目标有效电压VT1设定得比第2目标有效电压VT2低,从而在通过蓄电池用电力变换装置4的无效电力控制无法抑制系统电压的上升的情况下,使太阳能电池用电力变换装置2的无效电力的输出优先,自发地进行太阳能电池1的输出的抑制,从而迅速地进行配电系统的电压的稳定化。
具体而言,HEMS7在系统电压上升时需要迅速地进行太阳能电池1的输出抑制的情况下,如本实施方式那样将第1目标有效电压VT1设定得比第2目标有效电压VT2低。另一方面,HEMS7在配电系统有余量而使太阳能电池1的发电电力优先的情况下,如实施方式1那样将第2目标有效电压VT2设定得比第1目标有效电压VT1低。另外,如果是其中间,则也可以将第1以及第2系统电压的目标值设为相同。
变形例.
本发明不限于上述实施方式,例如还包括如下的变形例。
(1)在实施方式1中,设为在各需求方住宅内设置能源创造器具111和蓄能器具333,但不限于此。也可以在各需求方住宅内具有任意一方。
在该情况下,仅具备能源创造器具111的需求方设备18和仅具备蓄能器具333的需求方设备18构成配对。
例如,在需求方设备18-1具备能源创造器具111、且需求方设备18-2具备蓄能器具333的情况下,需求方设备18-1和需求方设备18-2构成配对。设为需求方设备18-2内的蓄电池用电力变换装置4经由HEMS7以及CEMS15取得从需求方设备18-1内的配电盘6内的电力测量电路61输出的太阳能电池1的发电电力的测量结果即可。
(2)在实施方式1中,设为能源创造器具111包括灵活运用自然能源的作为分布式电源的太阳能电池1,但不限于此。例如,也可以设为能源创造器具111包括风力发电装置或者燃料电池。
(3)在实施方式1中,使用固定式电池作为蓄电池3,但不限于此。也可以使用电动汽车的电池作为蓄电池3。
(4)在使用锂离子电池作为蓄电池3的情况下,也可以由内置于电池侧的电池管理单元管理蓄电量、充放电的可否、充电时的最大充电电流等,并通知给第3控制电路404。
(5)在实施方式1中,设为蓄能器具333包括蓄电池3,但不限于此。也可以设为蓄能器具333包括与电动车辆、混合动力车辆或者燃料电池车辆连接的电力变换装置。此时,只是产生无效电力,因此电动车辆、混合动力车辆或者燃料电池车辆也可以不与电力变换装置连接。
(6)在实施方式1中,以使用1台固定型蓄电池作为蓄电池3的情况为前提,但不限于此。也可以协作地使用2台以上的多个蓄电池,或者与其它分布式电源器具协作地使用。在协作地使用多台蓄电池的情况下,其中的1个或者多个蓄电池也可以是与电动车辆、混合动力车辆或者燃料电池车辆连接的电力变换装置。
(7)在实施方式1中,设为通过硬件来实施各种控制,但不限于此。也可以将用于各种控制的所有的电路或者一部分电路通过在CPU上动作的软件来实现。
(8)在实施方式1中,在图18的步骤S197中控制成按照预先确定的电压幅度使第2目标有效电压VT2接近第1目标有效电压VT1,但不限于此。也可以控制成在预先确定的时间使第2目标有效电压VT2接近第1目标有效电压VT1。
(9)在实施方式1中,通过检测住宅内配电系统10的交流电压来检测互连点N的交流电压,但不限于此。例如也可以将输入到智能仪表8的交流电压、在杆式安装变压器9的正下方等测量的交流电压或者商用系统17的电压作为互连点N的交流电压。
(10)在实施方式1中,蓄电池用电力变换装置4取得表示从CEMS15发送的蓄电池用控制信息中包含的第1基准电力PS的信息,但不限于此。
也可以设为蓄电池用电力变换装置4从CEMS15等取得表示太阳能电池用电力变换装置2的额定电力以及按照系统互连规定来决定的功率因数的信息,计算第1基准电力PS。
(11)在实施方式1中,在图15的步骤S162以及S156中,配电盘6内的电力测量电路61将使用未图示的电压计和电流计来测量的太阳能电池用电力变换装置2所输出的有效电力计算为太阳能电池1的发电电力,但不限于此。也可以将太阳能电池用电力变换装置2所输出的有效电力(例如10秒期间的平均值)计算为太阳能电池1的发电电力。在该情况下,需要还变更第1基准电力PS以及第2基准电力PE。或者,第1控制电路204也可以根据从电压计201输出的太阳能电池1的电压以及从电流计202输出的由太阳能电池1供给的电流的测量结果,计算太阳能电池1的发电电力。
上述公开还包括如下的发明。
(技术方案A)
一种分布式电源系统,多个分布式电源各自在互连点与商用系统互连,其中,
所述多个分布式电源包括能源创造器具和蓄能器具,
所述能源创造器具包括能源创造装置以及将所述能源创造装置的直流电力变换为交流电力的第1电力变换装置,
所述蓄能器具包括蓄电池以及将所述蓄电池的直流电力变换为交流电力的第2电力变换装置,
在所述互连点的交流电压的有效值超过第1阈值电压时,所述第1电力变换装置以使所述互连点的电压成为第1目标有效电压的方式控制输出的无效电力,
在所述能源创造器具的发电电力超过所述第1基准电力并且所述互连点的交流电压的有效值超过第2阈值电压的情况下,所述第2电力变换装置以使所述互连点的电压成为第2目标有效电压的方式控制输出的无效电力。
(技术方案B)
在技术方案A记载的分布式电源系统中,在所述能源创造器具的发电电力为所述第1基准电力以下的情况下,所述第2电力变换装置使得不从所述蓄电池输出无效电力。
(技术方案C)
在技术方案A记载的分布式电源系统中,在系统互连规定中功率因数被决定为固定值以上的情况下,所述第1基准电力是将所述第1电力变换装置的额定电力和所述固定值相乘得到的值以下的数值。
(技术方案D)
在技术方案A记载的分布式电源系统中,所述第1阈值电压大于所述第2阈值电压。
(技术方案E)
在技术方案A记载的分布式电源系统中,
所述第1电力变换装置根据所述交流电压的有效值与第1目标有效电压之差,求出无效电流的目标振幅,
所述第2电力变换装置根据所述交流电压的有效值与第2目标有效电压之差,求出无效电流的目标振幅,
所述第2目标有效电压小于所述第1目标有效电压。
(技术方案F)
在技术方案A记载的分布式电源系统中,
所述第1电力变换装置根据所述交流电压的有效值与第1目标有效电压之差,求出无效电流的目标振幅,
所述第2电力变换装置根据所述交流电压的有效值与第2目标有效电压之差,求出无效电流的目标振幅,
所述第2目标有效电压大于所述第1目标有效电压。
(技术方案G)
在技术方案A记载的分布式电源系统中,在所述蓄电池输出所述无效电力时,在所述能源创造器具的发电电力变化到比所述第1基准电力小的第2基准电力以下的情况下,所述第2电力变换装置使所述蓄电池的所述无效电力的输出停止。
(技术方案H)
在技术方案G记载的分布式电源系统中,
所述第1电力变换装置取得从CEMS(Community Energy Management System)发送的包括所述第1阈值电压以及所述第1目标有效电压的第1控制信息,
所述第2电力变换装置取得从所述CEMS发送的包括所述第1基准电力、所述第2基准电力、所述第2阈值电压以及所述第2目标有效电压的第2控制信息。
(技术方案I)
在技术方案H记载的分布式电源系统中,
在各需求方住宅中设置所述能源创造器具和所述蓄能器具,
从所述CEMS发送的所述第1控制信息以及所述第2控制信息根据需求方住宅而不同。
(技术方案J)
在技术方案A记载的分布式电源系统中,在所述蓄能器具输出的无效电力成为规定值以下的状态持续规定期间时,所述第2电力变换装置使所述第2目标有效电压按照固定的电压幅度逐渐地变化至所述第1目标有效电压。
(技术方案K)
在技术方案A记载的分布式电源系统中,所述第2阈值电压根据所述能源创造器具的发电电力而变化。
应认为本次公开的实施方式在所有的点只是例示而并非是限制性的内容。本发明的范围并非是上述的说明而是通过权利要求书示出,并旨在包括与权利要求书同等的意义以及范围内的所有变更。
Claims (6)
1.一种分布式电源系统,在该分布式电源系统中,包括能源创造器具的多个分布式电源在一处的互连点与配电系统协作地向电力系统供给电力,该多个分布式电源中的至少一个分布式电源具有蓄电池以及将该蓄电池的直流电力变换为交流电力的逆变器部,所述分布式电源系统的特征在于,包括:
电压测量部,测量系统互连点的交流电压;
发电电力测量部,测量能源创造器具所发电的发电电力;以及
控制部,控制将该蓄电池的直流电力变换为交流电力的逆变器部,
在该控制部控制该逆变器部时,
具有在系统互连点处的交流电压为预定的范围时使用的第1系统电压目标值、在判断是否为了抑制系统互连点处的交流电压的上升而从该逆变器部输出无效电力时使用的第2系统电压目标值、根据该发电电力测量部的输出来判断是否由该逆变器部进行系统电压的控制的第1系统电压的阈值电压,
构成为在该发电电力测量部的输出为预定值以上且该电压测量部的输出超过该第1系统电压的阈值电压的情况下,以使系统电压成为该第2系统电压目标值的方式控制从该逆变器部输出的无效电力。
2.根据权利要求1所述的分布式电源系统,其特征在于,
该控制部在进行使该逆变器部以该第2系统电压目标值为目标而输出无效电力的控制时,控制为在从该逆变器部输出的无效电力量成为预定值以下时使该第2系统电压目标值按照预定的电压幅度逐渐地接近该第1系统电压目标值。
3.根据权利要求1所述的分布式电源系统,其特征在于,
以根据该发电电力测量部的输出来改变该第1系统电压的阈值电压的方式进行控制。
4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的分布式电源系统,其特征在于,
该控制部具有与外部的通信接口部,在从该通信接口部被输入该第1系统电压目标值的情况下,使用被输入的该第1系统电压目标值来控制该逆变器部。
5.根据权利要求4所述的分布式电源系统,其特征在于,
该控制部构成为从该通信接口部取入用于决定所述第1系统电压的阈值电压以及所述第2系统电压目标值的条件。
6.根据权利要求1~5中的任意一项所述的分布式电源系统,其特征在于,
该控制部具有变换器容量取入部,该变换器容量取入部取入与配电系统连接的该能源创造器具的变换器容量,所述控制部控制为根据该取入的变换器容量取入部的输出、所述第1系统电压目标值而生成所述第1系统电压的阈值电压以及所述第2系统电压目标值。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017-174718 | 2017-09-12 | ||
JP2017174718 | 2017-09-12 | ||
PCT/JP2018/018174 WO2019053941A1 (ja) | 2017-09-12 | 2018-05-10 | 分散電源システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111095716A true CN111095716A (zh) | 2020-05-01 |
CN111095716B CN111095716B (zh) | 2023-05-02 |
Family
ID=65723324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201880055054.4A Active CN111095716B (zh) | 2017-09-12 | 2018-05-10 | 分布式电源系统 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11233398B2 (zh) |
JP (1) | JP6972143B2 (zh) |
CN (1) | CN111095716B (zh) |
SG (1) | SG11202000413TA (zh) |
WO (1) | WO2019053941A1 (zh) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019016991A1 (ja) * | 2017-07-21 | 2019-01-24 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置および電力変換システム |
CN110571781B (zh) * | 2018-06-05 | 2022-10-21 | 台达电子工业股份有限公司 | 直流母线电压控制方法与系统 |
US10951021B2 (en) * | 2018-11-22 | 2021-03-16 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion system |
WO2020121362A1 (ja) * | 2018-12-10 | 2020-06-18 | 三菱電機株式会社 | 電力変換システム及びその管理装置、並びに、分散電源装置 |
WO2020136700A1 (ja) * | 2018-12-25 | 2020-07-02 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
US11309807B2 (en) | 2019-01-11 | 2022-04-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Power conversion system and power conversion device |
AU2021352697A1 (en) * | 2020-09-30 | 2023-05-11 | Daikin Industries, Ltd. | Power control system, device, and information processing system |
JP2023169014A (ja) * | 2022-05-16 | 2023-11-29 | ダイキン工業株式会社 | 電力制御システム、負荷装置、制御方法および情報処理装置 |
CN115528745A (zh) * | 2022-09-29 | 2022-12-27 | 华为数字能源技术有限公司 | 电站电力系统以及电站电力系统的功率控制方法 |
CN116505628B (zh) * | 2023-06-28 | 2024-01-19 | 深圳市澳博森科技有限公司 | 一种智能多端口适配器充电控制方法及系统 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007060328A1 (fr) * | 2005-11-25 | 2007-05-31 | Schneider Electric Industries Sas | Méthode et dispositif de régulation pour un dispositif de production décentralisée d'énergie, et installation comportant au moins deux dispositifs de production dotés dudit dispositif de régulation |
JP2009044839A (ja) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Panasonic Corp | 系統連系インバータ装置 |
JP2009207225A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 分散型電源 |
CN103138290A (zh) * | 2013-02-19 | 2013-06-05 | 广西电网公司 | 对等模式下基于改进相位控制的微网无缝切换控制方法 |
JP2014192992A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Hitachi Ltd | 無効電力比率制御器、無効電力比率制御方法、およびこれを用いた発電システム |
CN105431992A (zh) * | 2013-07-23 | 2016-03-23 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 太阳能发电用逆变器的控制装置 |
US20160149413A1 (en) * | 2014-11-21 | 2016-05-26 | Tabuchi Electric Co., Ltd. | Distributed power source system with storage battery |
CN105633998A (zh) * | 2014-11-04 | 2016-06-01 | 国家电网公司 | 风力发电机组高电压穿越控制方法和装置 |
AU2016200827A1 (en) * | 2016-02-09 | 2017-08-24 | Li, Rui DR | Converter Topologies for AC-to-AC and AC-to-DC Power Transferring through Solid-state Transformer and their Control Methods |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5426969B2 (ja) | 2009-09-02 | 2014-02-26 | 東京瓦斯株式会社 | 燃料電池装置、太陽光発電装置及び分散型電源システム |
KR20120083848A (ko) * | 2010-11-25 | 2012-07-26 | 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 | 풍력 발전 설비의 출력 제어 방법 및 출력 제어 장치 |
JP2012249500A (ja) * | 2011-05-31 | 2012-12-13 | Nec Corp | 電力系統管理システム及び電力系統の管理方法 |
JP5893544B2 (ja) * | 2011-10-31 | 2016-03-23 | パナソニック株式会社 | 電圧制御装置、電圧制御方法、電力調整装置、及び電圧制御プログラム |
JP2014158327A (ja) * | 2013-02-14 | 2014-08-28 | Hot Plan:Kk | 電力供給装置 |
JP2014220941A (ja) * | 2013-05-09 | 2014-11-20 | 株式会社東芝 | 電力変換装置、それを備える蓄電システムおよび電源システム |
CN105379046B (zh) * | 2013-06-26 | 2018-01-23 | 三菱电机株式会社 | 电压监视控制系统、电压监视控制装置、测量装置和电压监视控制方法 |
JP5885711B2 (ja) | 2013-08-19 | 2016-03-15 | オリジン電気株式会社 | 分散電源設備システム |
-
2018
- 2018-05-10 CN CN201880055054.4A patent/CN111095716B/zh active Active
- 2018-05-10 WO PCT/JP2018/018174 patent/WO2019053941A1/ja active Application Filing
- 2018-05-10 JP JP2019541637A patent/JP6972143B2/ja active Active
- 2018-05-10 SG SG11202000413TA patent/SG11202000413TA/en unknown
- 2018-05-10 US US16/635,629 patent/US11233398B2/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007060328A1 (fr) * | 2005-11-25 | 2007-05-31 | Schneider Electric Industries Sas | Méthode et dispositif de régulation pour un dispositif de production décentralisée d'énergie, et installation comportant au moins deux dispositifs de production dotés dudit dispositif de régulation |
JP2009044839A (ja) * | 2007-08-08 | 2009-02-26 | Panasonic Corp | 系統連系インバータ装置 |
JP2009207225A (ja) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 分散型電源 |
CN103138290A (zh) * | 2013-02-19 | 2013-06-05 | 广西电网公司 | 对等模式下基于改进相位控制的微网无缝切换控制方法 |
JP2014192992A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Hitachi Ltd | 無効電力比率制御器、無効電力比率制御方法、およびこれを用いた発電システム |
CN105431992A (zh) * | 2013-07-23 | 2016-03-23 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | 太阳能发电用逆变器的控制装置 |
CN105633998A (zh) * | 2014-11-04 | 2016-06-01 | 国家电网公司 | 风力发电机组高电压穿越控制方法和装置 |
US20160149413A1 (en) * | 2014-11-21 | 2016-05-26 | Tabuchi Electric Co., Ltd. | Distributed power source system with storage battery |
AU2016200827A1 (en) * | 2016-02-09 | 2017-08-24 | Li, Rui DR | Converter Topologies for AC-to-AC and AC-to-DC Power Transferring through Solid-state Transformer and their Control Methods |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019053941A1 (ja) | 2019-03-21 |
CN111095716B (zh) | 2023-05-02 |
US20200274357A1 (en) | 2020-08-27 |
JPWO2019053941A1 (ja) | 2020-08-13 |
JP6972143B2 (ja) | 2021-11-24 |
US11233398B2 (en) | 2022-01-25 |
SG11202000413TA (en) | 2020-04-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111095716B (zh) | 分布式电源系统 | |
Yoldaş et al. | Enhancing smart grid with microgrids: Challenges and opportunities | |
Matayoshi et al. | Islanding operation scheme for DC microgrid utilizing pseudo Droop control of photovoltaic system | |
CN103997058B (zh) | 一种风光储微电网系统的控制方法 | |
KR101379343B1 (ko) | 에너지 저장 시스템,및 에너지 저장 시스템의 제어 방법 | |
CN104022527B (zh) | 直流微网系统 | |
Hong et al. | Design and implementation of intelligent energy distribution management with photovoltaic system | |
KR101863141B1 (ko) | 리튬이온배터리와 슈퍼캐패시터를 이용한 전력제어형 에너지관리시스템 | |
KR101845166B1 (ko) | 미니 태양광 발전시스템의 제어 방법 및 그 장치 | |
JP2013207933A (ja) | 制御装置、制御システム、及び制御方法 | |
CN102668297A (zh) | 电力供给系统 | |
CN104092236A (zh) | 混合型再生能源与储能系统供电系统及其控制方法 | |
CN105244909A (zh) | 一种直流微网系统及并网自平衡控制策略 | |
CN112020807A (zh) | 电力变换装置 | |
CN104578137A (zh) | 一种家用风光互补并网发电系统 | |
Khattak et al. | Smart energy management system for utility source and photovoltaic power system using FPGA and ZigBee | |
US20130271078A1 (en) | Charging device, control method of charging device, electric-powered vehicle, energy storage device and power system | |
KR101682412B1 (ko) | 에너지저장시스템 및 그의 운용 방법 | |
KR101571439B1 (ko) | 가정용 태양광 에너지 거래를 위한 시스템 및 방법 | |
Ghai et al. | DC picogrids: a case for local energy storage for uninterrupted power to DC appliances | |
JP6145312B2 (ja) | 制御装置及び制御方法 | |
Sakagami et al. | Simulation to optimize a DC microgrid in Okinawa | |
JP2016025830A (ja) | 電力供給システム | |
JP5872353B2 (ja) | エネルギー管理システム及びエネルギー管理方法 | |
Leite et al. | Analysis of the operation of a microgrid with renewable distributed generation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
REG | Reference to a national code |
Ref country code: HK Ref legal event code: DE Ref document number: 40020669 Country of ref document: HK |
|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |