JP2002010495A - 電力供給システム - Google Patents

電力供給システム

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JP2002010495A
JP2002010495A JP2000180114A JP2000180114A JP2002010495A JP 2002010495 A JP2002010495 A JP 2002010495A JP 2000180114 A JP2000180114 A JP 2000180114A JP 2000180114 A JP2000180114 A JP 2000180114A JP 2002010495 A JP2002010495 A JP 2002010495A
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Kazushi Sezukuri
一志 勢造
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄電池等の直流電力供給装置を有効利用し、
しかも、その売電を防止できるようにした電力供給シス
テムを提供する。 【解決手段】 電力供給システムは、商用電源1と、太
陽電池2と、蓄電池11等を含む直流電力供給装置10
を備えている。太陽電池2および直流電力供給装置10
からの直流電力は、インバータ3により交流電力に変換
されて負荷に供給される。太陽電池2および直流電力供
給装置10は、切替スイッチ20により選択的にインバ
ータ3に接続されている。制御回路30は、切替スイッ
チ20が直流電力供給装置10を選択している状況にお
いて、電流センサ31,32からの情報に基づき、商用
電源1への売電状況とならないように、直流電力供給装
置10の出力を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄電池や燃料電池
等の直流電力供給装置を商用電源と併用した電力供給シ
ステムに関する。
【0002】
【従来の技術】特開平10−201129号公報には、
商用電源と、太陽電池と、蓄電池と、双方向インバータ
を装備した電力供給システムが開示されている。このシ
ステムでは、蓄電池が満充電の状態で消費電力が契約電
力未満の場合には、双方向インバータにより太陽電池の
全発電電力を直流から交流に変換して負荷に供給して、
商用電源からの電力消費を節減する。蓄電池が満充電で
なく、消費電力が契約電力未満の場合には、太陽電池の
電力により蓄電池の充電を行うとともに、余剰電力を双
方向インバータを介して負荷に供給する。また、消費電
力が契約電力を超える場合には、太陽電池の発電電力と
蓄電池の放電電力を双方向インバータを介して負荷に供
給する。夜間には、商用電源からの交流電力を双方向イ
ンバータで直流電力に変換して蓄電池の充電を行う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記構成では、消費電
力が契約電力を超えない限り蓄電池の電力を利用しない
ので、蓄電池を効率良く利用することができなかった。
【0004】本発明は、この蓄電池等の直流電力供給装
置を積極的に有効利用し、しかも、この直流電力供給装
置の電力が商用電源側に売電されると不都合が生じる場
合を想定して、その売電を防止できるようにした電力供
給システムを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様は、
直流電力供給装置と、この直流電力供給装置からの直流
電力を交流電力に変換するとともに商用電源と系統連系
するインバータとを備え、これら商用電源およびインバ
ータにより、負荷への電力供給を行うシステムにおい
て、さらに、商用電源に対する電力の売買を検出する検
出手段と、この検出手段での検出状態が売電とならない
ように、上記直流電力供給装置からの出力電力を制限す
る出力制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0006】本発明の第2の態様は、第1態様の電力供
給システムにおいて、上記直流電力供給装置が、蓄電池
と、夜間に商用電源からの交流電力を直流電力に変換し
て蓄電池を充電する充電手段と、この蓄電池からの直流
電力を上記インバータに向かって放電する放電手段とを
有し、上記出力制御手段が上記検出手段からの検出情報
に基づき上記放電手段の放電電力を制御することを特徴
とする。
【0007】本発明の第3の態様は、第1態様の電力供
給システムにおいて、上記直流電力供給装置が燃料電池
を含み、上記出力制御手段はこの燃料電池での発電電力
を制御することを特徴とする。本発明の第4の態様は、
第1〜第3態様の電力供給システムにおいて、さらに、
太陽電池と切替手段とを備え、この切替手段は、太陽電
池が発電能力を有している時には、太陽電池を上記イン
バータに接続して、太陽電池の発電電力を優先的にイン
バータに供給することを特徴とする。
【0008】本発明の第5の態様は、第1〜第4態様の
電力供給システムにおいて、上記インバータが最大電力
追随機能を有し、このインバータと上記直流電力供給装
置との間にインバータの入力を監視する監視手段を備
え、上記出力制御手段は、この監視手段からの情報に基
づき直流電力供給手段の出力電力を制御することを特徴
とする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1実施形態に係
わる電力供給システムについて、図1を参照しながら説
明する。このシステムは、単相3線L1,L2,Nに2
00Vの交流電力を供給する商用電源1を備えている。
上記3本の線L1,L2,Nのうち、線L1,N間、線
L2,N間に100Vの負荷Xが接続されるようになっ
ている。また、線L1,L2間に200Vの負荷Yを接
続することもできる。
【0010】本実施形態のシステムは、通常の太陽光発
電システムと同様に、太陽電池2と系統連系インバータ
3とを備えている。このインバータ3は、太陽電池2の
直流の発電電力を200Vの交流電力に変換して、線L
1,L2に供給するものであり、太陽電池用として量産
された市販のものが用いられる。このインバータ3は、
最大電力追従機能を有している。すなわち、図2に示す
ように太陽電池2から最大電力すなわち出力最大点Pm
axとなる電圧,電流を探す機能を有している。具体的
には、入力電流を漸次増大させながら電力を監視する。
太陽電池2は図2に示すように、電流が増大すると電圧
が急激に低下する特性を有しているので、入力電流の増
大に伴い電力は出力最大点Pmaxに達した後で急減に
低下する。そこで、インバータは、出力最大点Pmax
に達した時の電流と電圧を決定する。なお、インバータ
3は、電圧が閾電圧を下回る時には、発電を行わない。
【0011】本実施形態のシステムは、さらに、直流電
力供給装置10と、切替スイッチ20(切替手段)と、
制御回路30(出力制御手段)とを備えている。直流電
力供給装置10は、蓄電池11と、商用電源1からの2
00Vの交流電力を直流電力に変換して蓄電池11を充
電させる充電回路12(充電手段)と、蓄電池11で蓄
えられた電力を放電させる放電回路13(放電手段)と
を有している。
【0012】上記切替スイッチ20は、太陽電池2から
の発電電力と、蓄電池11からの放電電力のいずれかを
選択して上記インバータ3に供給するものである。制御
回路30は、線L1,L2に設けた電流センサ31,3
2(検出手段)と、切替スイッチ20とインバータ3と
の間に設けた電圧,電流センサ33(監視手段)および
内蔵するタイマに基づいて、充電回路12、放電回路1
3,切り替えスイッチ20を制御するようになってい
る。
【0013】上記システムにおいて、制御回路30は、
内蔵タイマにより、割安な深夜料金時間帯(例えば図3
に示すように午後11時から午前7時)において、充電
回路12を制御して、蓄電池11の充電を行う。この充
電は蓄電池11が飽和状態すなわち満充電状態に達した
時に終了する。この満充電は、充電電流または蓄電池1
1の端子電圧を検出することにより、検出する。
【0014】制御回路30は、内蔵タイマに基づき、上
記充電開始時刻(午後11時)に、切替スイッチ20を
太陽電池2側に切り替えておく。朝、太陽光が太陽電池
2に当たり、インバータ3が、太陽電池2からの出力電
圧が発電可能な閾値に達したと判断した時には、自動的
に発電を開始し、直流の発電電力を交流に変換し、この
交流電力を線L1,L2を介して負荷X,Yに供給す
る。この場合、負荷X,Yでの合計消費電力がインバー
タ3から供給される電力より多い場合には、不足分を商
用電源1からの電力で補う。また、合計消費電力がイン
バータ3からの供給電力より少ない場合には、この余剰
電力を商用電源1側に売電する。
【0015】制御回路30は、内蔵タイマに基づき、日
没時または太陽光が発電可能な強度をより低くなる時刻
に、切替スイッチ20を蓄電池11側に切り替える(図
3参照)。これにより、蓄電池11の直流の放電電力が
インバータ3に供給され、ここで交流に変換されて、負
荷X,Yに供給される。その結果、商用電源1からの電
力消費量を節減できる。
【0016】制御回路30は、蓄電池11がインバータ
3に接続された状態で、電圧,電流センサ33からの放
電電圧,電流を監視しながら、放電回路13を制御する
ことにより、放電電圧,放電電流を適正に制御し、蓄電
池11の過放電を防止する。この制御が無いと蓄電池1
1は過放電状態になってしまう。なぜなら、蓄電池11
は、太陽電池2と異なり、放電電流が増大した時に放電
電圧が大きく低下しないため、インバータ3で、入力電
流を増大させながら最大出力点を探す動作を実行する
と、放電電力が何の制約も受けずに増大してしまうから
である。
【0017】制御回路30では、放電回路13を制御す
ることにより、上記蓄電池11の過放電を防止するとと
もに、放電電圧が閾値電圧以下にならないようにし、イ
ンバータ2の稼動を保証している。
【0018】上記負荷X,Yでの合計消費電力が蓄電池
11の放電電力より多い場合には、不足分を商用電源1
からの電力で補う。合計消費電力が蓄電池11の放電電
力より少ない場合には、放置すれば商用電源1への売電
が行われてしまう。しかし、電力会社との契約でこの蓄
電池11の放電電力の売電が禁じられている場合があ
る。このような場合、本実施形態では、電流センサ3
1,32が売電方向(逆潮流方向)への電流の流れにな
らないように、制御回路30が放電電力を制限する。
【0019】上記第1実施形態において、制御回路30
は、切替スイッチ20を内蔵タイマに基づいて制御する
代わりに、太陽電池2に付設した電圧センサ40の検出
電圧に基づいて制御してもよい。すなわち、この電圧セ
ンサ40の検出電圧が所定値を超えた時(太陽電池2が
発電能力を回復した時)には切替スイッチ20を太陽電
池2側に切り替え、検出電圧が所定値を下回った時(太
陽電池2が発電能力を失った時)には、蓄電池11側に
切り替える。
【0020】上記第1実施形態において、太陽電池2と
切替スイッチ20を省いてもよい。この場合、蓄電池1
1と商用電源1が協力して負荷への電力供給を行う。こ
の場合でも、蓄電池11への充電を夜間に行う点は第1
実施形態と同様である。放電は、昼間時間帯に入ってす
ぐに開始してもよいし、電力消費のピークカットを確実
に行うため例えば正午から2時までのピーク時間に行う
ようにしてもよい。この場合、ピーク時間は、過去のデ
ータに基づき決定してもよい。この場合にも、制御回路
30により、蓄電池11の放電電力が商用電源1側に売
電されるのを阻止するために放電制御する点、最大電力
追従制御機能をもつインバータ3を用いても過放電を防
止するために放電制御する点は、第1実施形態と同じで
ある。
【0021】次に、本発明の第2実施形態について図4
を参照しながら説明する。この実施形態では、直流電力
供給装置50が第1実施形態と異なるが、他の構成につ
いては第1実施形態と同じであるので、同番号を付して
その詳細な説明を省略する。本実施形態の直流電力供給
装置50は、燃料電池51と水素発生装置52と昇圧回
路53とを有している。水素発生装置52は、都市ガス
等から水素を得て燃料電池51に供給するものである。
燃料電池51は水素の供給を受けて発電を行う。昇圧回
路53は、燃料電池51からの低電圧の電力を昇圧させ
てインバータ3に供給する。
【0022】本実施形態では、燃料電池51の発電コス
トが、商用電源1からの買電コストより低く、商用電源
1への売電コストより高いことを想定しており、制御回
路30は、電流センサ31,32からの検出情報に基づ
き、燃料電池51の発電電力を制御する(具体的には水
素発生装置52の水素発生量を制御する)ことにより、
燃料電池51の発電電力の売電を禁じている。また、電
圧,電流センサ33の検出情報に基づき、燃料電池51
の電流,電圧を適正に制御し、その過電流発生を防止し
ている。さらに、燃料電池51の発電コストが太陽電池
2の発電コストより高いことを想定して、太陽電池2の
発電能力がある限り、切替スイッチ20を第1実施形態
と同様に制御して、太陽電池2からの電力利用を優先し
ている。
【0023】なお、第2実施形態でも、太陽電池2と切
替スイッチ20を省いてもよい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明の第1態様に
よれば、直流電力供給装置の電力を有効に活用しても、
商用電源への売電を防止することができる。本発明の第
2態様によれば、直流電力供給装置として蓄電池を利用
することにより、電力消費コストを低下させることがで
きる。本発明の第3態様によれば、直流電力供給装置と
して燃料電池を利用することにより、電力消費コストを
低下させることができる。本発明の第4態様によれば、
太陽電池を充電池や燃料電池等の直流電力供給装置より
優先的に活用することができる。本発明の第5態様によ
れば、最大電力追随機能を有するインバータを用いて
も、充電池における過放電や燃料電池における過電流を
禁じて、直流電力供給装置の発電電力を適正範囲にする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係わる電力供給システ
ムを示す概略図である。
【図2】同システムで用いられる太陽電池の出力電圧―
電流特性と、インバータの最大電力追従機能を説明する
図である。
【図3】同システムの制御の概略を説明するタイムチャ
ートである。
【図4】本発明の第2実施形態に係わる電力供給システ
ムを示す概略図である。
【符号の説明】
1 商用電源 2 太陽電池 3 インバータ 10 直流電力供給装置 11 蓄電池 12 充電回路(充電手段) 13 放電回路(放電手段) 20 切替スイッチ(切替手段) 30 制御回路(出力制御手段) 31,32 電流センサ(検出手段) 33 電圧,電流センサ(監視手段) 50 直流電力供給装置 51 燃料電池

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直流電力供給装置と、この直流電力供給
    装置からの直流電力を交流電力に変換するとともに商用
    電源と系統連系するインバータとを備え、これら商用電
    源およびインバータにより、負荷への電力供給を行うシ
    ステムにおいて、 さらに、商用電源に対する電力の売買を検出する検出手
    段と、この検出手段での検出状態が売電とならないよう
    に、上記直流電力供給装置からの出力電力を制限する出
    力制御手段とを備えたことを特徴とする電力供給システ
    ム。
  2. 【請求項2】 上記直流電力供給装置が、蓄電池と、夜
    間に商用電源からの交流電力を直流電力に変換して蓄電
    池を充電する充電手段と、この蓄電池からの直流電力を
    上記インバータに向かって放電する放電手段とを有し、
    上記出力制御手段が上記検出手段からの検出情報に基づ
    き上記放電手段の放電電力を制御することを特徴とする
    請求項1に記載の電力供給システム。
  3. 【請求項3】 上記直流電力供給装置が燃料電池を含
    み、上記出力制御手段はこの燃料電池での発電電力を制
    御することを特徴とする請求項1に記載の電力供給シス
    テム。
  4. 【請求項4】 さらに、太陽電池と切替手段とを備え、
    この切替手段は、太陽電池が発電能力を有している時に
    は、太陽電池を上記インバータに接続して、太陽電池の
    発電電力を優先的にインバータに供給することを特徴と
    する請求項1〜3のいずれかに記載の電力供給システ
    ム。
  5. 【請求項5】 上記インバータが最大電力追随機能を有
    し、このインバータと上記直流電力供給装置との間にイ
    ンバータの入力を監視する監視手段を備え、上記出力制
    御手段は、この監視手段からの情報に基づき直流電力供
    給手段の出力電力を制御することを特徴とする請求項1
    〜4のいずれかに記載の電力供給システム。
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