JP2002369406A - 系統連系形電源システム - Google Patents
系統連系形電源システムInfo
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Abstract
において、太陽光発電電力の余剰分を売電する一方で、
蓄電システムに蓄積された電力を売電しないようにす
る。また、太陽光発電と組み合せた場合でも、蓄電シス
テムからの放電により精度よく系統電力ピークを抑制で
きるようにする。 【解決手段】 太陽電池の発電電力を入力する手段と、
電源系統の電力又は太陽電池の発電電力を蓄電する蓄電
手段と、この蓄電手段に電力を充電する手段と、前記蓄
電手段から電力を放電する手段と、太陽電池又は蓄電手
段の電力を交流電力に変換し電源系統に出力する手段、
あるいは、電源系統から交流電力を入力する手段と、電
源系統側の電力を検出する手段とを有し、太陽電池の発
電電力を負荷に給電又は蓄電手段に充電し、負荷電力が
太陽光発電電力より小さい場合には、発電電力を電源系
統に売電すると共に、電源系統の電力が所定の値を超え
ないように蓄電手段に蓄電した電力を放電する系統連系
形電源システム。
Description
ムと蓄電システムとを併用した系統連系形の電源システ
ムに関し、太陽光発電電力の電源系統への売電と、夜間
電力の蓄電による電力ピークシフト、および、負荷の大
きさが急峻に変動する負荷へのピーク電力供給とを組み
合わせたシステムに好適な系統連系形電源システムに関
する。
電力を負荷に供給すると供に、余剰電力を電源系統に売
電できる。一方、電力ピークシフト手段としては、蓄電
池を用い、電気料金の安い夜間電力を蓄電し、電力の利
用度の大きい昼間に使用する蓄電システムが知られてい
る。このような、太陽光発電と蓄電とを組み合せて使用
する場合には、電気料金の安い夜間に蓄電した電力を、
昼間に売電しないようにする必要がある。
ムとしては、特開平10−201129号公報に記載さ
れているように、太陽光発電の入力に対して開閉器を介
して蓄電池を接続し、受電端の電力検出値が所定の値を
超えているとき、蓄電池に接続された開閉器をオンし、
蓄電池から電力を放電させる方式がある。これにより、
受電端の電力が所定の値を超えないようにする。
は、分電盤入力線の電力を検出するセンサ、負荷に供給
される電力を検出するセンサ、太陽電池の電力を検出す
るセンサ、蓄電池からの放電電力を検出するセンサ等を
設け、分電盤入力の電力、即ち、電源系統側電力の大き
さから蓄電池の放電を制御する方式が知られている。
開平10−201129号公報に記載されるものは、太
陽光発電の直流電力と蓄電池の直流電力とを、同じ電力
変換器で交流電力に変換して電源系統に出力する。この
ため、太陽電池の電力と蓄電池からの放電電力をと独立
に制御できず、最大電力追従制御のような太陽光発電に
固有な制御と、蓄電池の放電制御とを両立するのが難し
い。
れるものは、全負荷電力、太陽光発電電力、蓄電池から
の放電電力を常時監視し、全負荷電力から太陽光発電電
力を除いた値が所定の設定値を超える量を演算し、その
値だけ蓄電池からの放電電力を制御する。このため、電
力を検出するためのセンサや電力の演算誤差などの影響
があり、精度よく電力ピーク補償を実行するのが難し
い。
せたシステムにおいて、太陽光発電電力の余剰分を売電
する一方で、蓄電システムに蓄積された電力を売電しな
いようにする。また、太陽光発電と組み合せた場合で
も、蓄電システムからの放電により精度よく系統電力ピ
ークを抑制できるようにする。
電電力を入力する手段と、電源系統の電力又は太陽電池
の発電電力を蓄電する蓄電手段と、この蓄電手段に電力
を充電する手段と、前記蓄電手段から電力を放電する手
段と、太陽電池又は蓄電手段の電力を交流電力に変換し
電源系統に出力する手段、あるいは、電源系統から交流
電力を入力する手段と、電源系統側の電力を検出する手
段とを有し、太陽電池の発電電力を負荷に給電又は蓄電
手段に充電し、負荷電力が太陽光発電電力より小さい場
合には、発電電力を電源系統に売電すると共に、電源系
統の電力が所定の値を超えないように蓄電手段に蓄電し
た電力を放電するものであり、これにより、太陽光発電
電力の大きさに係わらず、電源系統から負荷に供給させ
る電力が所定の値を超えないように蓄電池から電力を放
電する。
電力との差分が、電源系統に対して売電される。一方、
蓄電池から放電される電力は、電源系統から負荷に供給
される電力が、所定の大きさを超えた場合に、蓄電池か
ら電力を放電し、その放電電力は、電源系統側の電力
が、所定の大きさを超えないように制御される。このた
め、太陽光発電電力が負荷の消費電力より大きく、電源
系統に売電されるような条件では、電源系統側の電力が
所定の設定値以下となるため、蓄電池からの放電はな
い。一方、夜間や朝夕、あるいは、昼間でも曇りや雨で
太陽光発電電力が少ないか無い場合には、負荷電力が大
きいときには電源系統から供給させる電力が所定の設定
値を超過する条件となる。この場合には、系統から供給
される電力が所定の設定値を超えないように、蓄電池か
らの放電電力が制御される。
せたシステムであっても、太陽光の発電電力の大きさに
係わらず、電源系統側に売電される電力は、太陽光発電
電力の余剰分のみとなり、蓄電池に蓄電された電力が売
電分に使用されることはない。また、電源系統側の電力
を常時監視し、太陽光発電電力分とは独立して、蓄電池
からの放電電力を制御するため、高精度に電源系統の電
力ピークを抑制できる。
を図1により説明する。電源系統1から負荷3に対して
系統電力が供給されている。配線2の分電盤4に電源シ
ステム5が接続されており、また、電源システム5は、
逆流防止ダイオード8を介して太陽電池7からの発電電
力を入力する。電源システム5は、平滑コンデンサ50
1、双方向AC/DC変換器502、蓄電池506、双
方向DC/DC変換器505、開閉器503、系統電圧
検出用トランス504、交流電流検出器6からの検出信
号と系統電圧検出用トランス504からの検出信号とか
ら系統電力を演算する電力検出手段507、電力検出手
段507の演算結果に応じ蓄電池506からの放電ある
いは充電を制御するための充放電制御手段508から構
成される。
は、充放電制御手段508の演算結果に基づき、蓄電池
506からの放電電流や蓄電池506への充電電流を制
御する。一方、双方向AC/DC変換器502は、太陽
電池7からの発電電力を交流電力に変換し電源系統1に
出力する。また、双方向AC/DC変換器502は、平
滑コンデンサ501の直流電圧Vdcを調整する機能を持
っており、この平滑コンデンサ501の直流電圧を調整
することで、太陽電池7から最大電力を取り出せるよう
に制御する。
検出された電源系統側の交流電流は、電力検出507に
おいて、系統電圧検出用トランス504の検出信号と乗
算され、電源系統側の電力検出値となる。充放電制御5
08では、電力検出値の大きさに応じ、蓄電池506か
らの放電電流、あるいは、蓄電池506への充電電流を
制御する。蓄電池506からの放電、あるいは充電は、
双方向DC/DC変換器505により実行される。ここ
で、平滑コンデンサ501の直流電圧Vdcは、双方向
AC/DC変換器502により、太陽電池7から取り出
せる電力が最大になるように調整される。双方向DC/
DC変換器505は、調整されたVdc値に対して、蓄電
池506からの放電、あるいは充電を行う。
成を図2に示す。双方向AC/DC変換器502は、4
個のIGBT(Insulated Gate Bipolar Transisto
r)をフルブリッジ接続した電力変換器5021、交流
リアクトル5022、フィルタコンデンサ5023、電
力変換器5021の相電流を検出するための電流検出器
5024、相電流を検出して電力変換器5021へのゲ
ートパルス信号を出力する交流電流制御手段5025、
平滑コンデンサ5011,5012の直列電圧Vdcを検
出し、その値が所定の値となるように制御する直流電圧
制御手段5026、電力変換器5021の相電流と系統
電圧の検出値を用い、電力変換器5021から出力ある
いは入力する電力を演算する電力演算手段5027を有
している。電力変換器5021は単相3線出力で、平滑
コンデンサ5011、5012の中点Nを単相3線の中
点として出力する。
成を図3に示す。双方向DC/DC変換器505は、2
個のIGBTをハーフブリッジ接続した電力変換器50
51、直流リアクトル5052、平滑コンデンサ505
3、電流検出器5054、電流制御手段5055を有し
ている。電流制御手段5055は、電力変換器5051
のゲート信号を制御し、直列接続された平滑コンデンサ
5011、5012と蓄電池506との間で、双方向
(充電/放電)に電流を制御する。
の配線2に接続された負荷3の電力が、太陽電池7の発
電電力より大きい場合、太陽電池7の出力電力は、負荷
3で使われ、不足する電力分は、電源系統側1から供給
を受ける。電源系統1の電力を検出し、その検出値が所
定のしきい値を超えないように、蓄電池506の電力を
電源系統1に出力することで、負荷3の電力から太陽電
池7の発電電力を引いた値がしきい値を超える分だけ、
蓄電池506から出力することができる。ここで、充放
電制御手段508は、電力検出手段507で検出された
電源系統側電力から所定のしきい値を引いた値がゼロに
なるように、双方向DC/DC変換器を制御して蓄電池
506からの放電電流を制御する。
力より大きい場合には、負荷で消費される電力に対する
余剰分は電源系統1に売電される。この場合は、電力検
出手段507により検出される電源系統側の電力は負の
値となり、所定のしきい値以下であるため、蓄電池50
6からの放電は行われない。
その値に応じて、蓄電池506からの放電電力を制御す
ることにより、太陽電池7の発電状態や、負荷3の負荷
状態に係わらず、電源系統側の電力を所定のしきい値を
超えないように、電力ピーク補償できる。
4(1)に負荷電力と太陽光発電電力の一例を示す。横
軸は時刻で、日中は、太陽光発電電力の大きさが日射量
の応じ、時刻とともに変化している。また、負荷電力
は、朝方と正午前後、および夕方にかけて、電力ピーク
がある場合を示す。ここで、夜間の電気料金の安い電力
を蓄電池506に蓄電したり、昼間に蓄電電力の不足分
を充電したりする場合に、電源系統1から入力する電力
を斜線で示した。更に、夜間の蓄電に備え、蓄電池50
6の余剰電力を放電する部分を、余剰電力放電分として
示す。
値が、電源系統1から供給を受ける電力、すなわち購入
する電力となる。また、負荷電力より太陽光発電電力が
大きい場合には、その差分が電源系統1に対して売電す
る電力となる。その関係を図4(2)に示す。系統側の
電力、すなわち、電源系統1から購入する電力を検出
し、その値が所定のしきい値を超えないように、図4
(3)に示すように蓄電池506からピークカット放電
することで、図4(4)に示すように、電源系統1から
購入する電力がしきい値を超えないように制御できる。
とを組み合わせたシステムにおいて、電源系統1側の電
力を交流電流検出器6より検出し、電源系統1の電力が
所定の上限値を超えないように、蓄電池506からの放
電電力を制御する。このため、太陽電池7の発電電力が
売電されるような場合であっても、蓄電池506からの
放電は、電源系統1から購入する電力が所定の値以上の
場合に行う。この状態では、電力の売電はないので、蓄
電池506からの放電電力が売電されることはない。ま
た、太陽電池7の発電電力が得られる場合でも、負荷電
力が大きく購入電力が大きくなる場合には、蓄電池50
6から放電することで、電気料金の安い夜間電力を負荷
電力のピーク時に使用することができるという利点があ
る。また、電源系統の電力値、電源系統への交流電力出
力値、電源系統からの交流電力入力値、蓄電手段から放
電される電力値、蓄電手段に充電される電力値を演算
し、表示器に表示することで、蓄電池506からのピー
クカット放電運転をモニタすることができ、本システム
の導入効果を示すことができる。更に、各電力値を積算
して電力量として表示することで、月間や年間のピーク
カット電力量を表示することができる。また、それらの
値を外部からモニタできるようにすることで、本システ
ムの導入による改善効果を数値として管理することがで
きる。
5に示す。第1の実施例との相違点は、太陽電池7の出
力電圧を、DC/DC変換器509を用いて昇圧させた
出力を、平滑コンデンサ501、および双方向DC/D
Cに供給していることにある。これにより、太陽電池7
の出力電圧が低い場合でも、DC/DC変換器509に
より太陽電池電圧を調整し、双方向AC/DC変換器5
02で交流電力に変換できる。これにより、太陽光発電
システムを広い運転領域で稼動させることができる。こ
のとき、蓄電池506からの放電電力は、第1の実施例
と同様に、双方向DC/DC変換器505により実行さ
れる。
ムを広範な運転状態で動作させることができ、蓄電池5
06による電力ピークカット補償の利用範囲を拡大する
ことができる。
6により説明する。電源系統1の分電盤4に太陽光発電
システムのパワーコンディショナー61が接続されてい
る。パワーコンディショナー61は、逆流防止ダイオー
ド8を介して太陽電池7の発電電力を入力し、電源系統
1に対し、交流に変換された太陽電池の発電電力を出力
する。パワーコンディショナー61の発電電力は、電源
系統1に接続された負荷3に供給させるとともに、発電
電力が負荷電力より大きい場合には、電源系統側に売電
する。パワーコンディショナー61は、太陽電池7の発
電電圧を昇圧するためのDC/DC変換器619、平滑
コンデンサ611、直流電力を電源系統1の位相に同期
した交流電力に変換するためのAC/DC変換器61
2、電源系統1とAC/DC変換器612とを接続する
ための開閉器613、電源系統1の電圧を検出するため
の系統電圧検出用トランス614から構成される。
コンディショナー61と同様に、電源系統1に対して連
系させる。電源システム51は、蓄電池516、双方向
DC/DC変換器515、平滑コンデンサ511、双方
向AC/DC変換器512、開閉器513、系統電圧検
出用トランス514、電力検出手段517、充放電制御
手段518、表示器91から構成されている。また、交
流電流検出器6は、パワーコンディショナー61、およ
び電源システム51の電源系統1への連系点より上流側
に設けられており、電源システム51は、交流電流検出
器6より演算させる系統側電力が、所定のしきい値を超
えないように、蓄電池516の電力を双方向DC/DC
変換器515、双方向AC/DC変換器512を介し
て、電源系統1に放電する。また、表示器91により、
そのときの電源システムから出力される電力、および電
源系統側の電力を表示する。
ナー61による発電電力を含めた負荷電力に対し電力ピ
ークカット放電を実行するため、すでに述べた実施例と
同様に、負荷電力から太陽電池の発電電力を除いた値に
対して電力ピークカット制御を行う。また、太陽電池の
発電電力が負荷の電力より大きい場合は、太陽電池の発
電電力は、電源系統1に対して売電される。この場合に
は、電源系統側の電力は負となるので、電源系統側の電
力は所定の値以下と判断され、電源システム1から蓄電
池の電力を放電することはない。
ムと分離して電源システム51を設け、電源システム5
1への電源系統の電力検出点を、太陽光発電システム、
あるいは、電源システム51の連系点より電源系統1の
上流側に設けることにより、太陽光発電システムのよう
に電源系統1に対して電力を出力する装置がある場合で
も、負荷が電源系統から供給を受ける電力が所定の設定
値以下なるように制御することができる。
7に示す。第3の実施の形態の場合と同様に、電源系統
1連系された太陽光発電システムに対し、電源システム
52が同様に電源系統1対して連系されている。ここ
で、太陽光発電システムのパワーコンディショナー62
は太陽電池7の発電電力を、AC/DC変換器622に
より、直接、交流電力に変換する。また、電源システム
52は、蓄電池526の電力を、双方向AC/DC変換
器522により、直接、交流電力に変換し電源系統1に
対して出力する。このように、蓄電池526の充電、放
電制御と、その電力の交流変換を、ひとつの電力変換器
で実行するので、電力変換効率を向上でき、蓄電池52
6による電力ピークカット制御を効率よく実行できる。
本実施の形態によれば、太陽光発電と蓄電とを組み合せ
たシステムを高効率に運転できるという利点がある。
池による電力蓄電手段とを組み合わせたようなシステム
でも、電源系統の電力を監視しながら、蓄電池からの放
電電力を制御するため、蓄電池に蓄電された電力を電源
系統に売電したりすることなく、負荷電力のピークを低
減することができる。
ム、6.交流電流検出器、7.太陽電池、502.双方
向AC/DC変換器、505.双方向AC/DC変換
器、506.蓄電池、9.表示器
Claims (4)
- 【請求項1】 太陽電池の発電電力を入力する手段と、
電源系統の電力又は太陽電池の発電電力を蓄電する蓄電
手段と、この蓄電手段に電力を充電する手段と、前記蓄
電手段から電力を放電する手段と、太陽電池又は蓄電手
段の電力を交流電力に変換し電源系統に出力する手段、
あるいは、電源系統から交流電力を入力する手段と、電
源系統側の電力を検出する手段とを有し、太陽電池の発
電電力を負荷に給電又は蓄電手段に充電し、負荷電力が
太陽光発電電力より小さい場合には、発電電力を電源系
統に売電すると共に、電源系統の電力が所定の値を超え
ないように蓄電手段に蓄電した電力を放電する系統連系
形電源システム。 - 【請求項2】 請求項1において、太陽電池の発電電力
と蓄電手段の出力電力とを直流側で連系する系統連系形
電源システム。 - 【請求項3】 請求項1において、太陽電池の発電電力
と蓄電手段の出力電力とを電源系統側で個別に連系する
系統連系形電源システム。 - 【請求項4】 請求項1において、電源系統の電力値、
電源系統への交流電力出力値、電源系統からの交流電力
入力値、蓄電手段から放電される電力値、蓄電手段に充
電される電力値又は各電力値の積算値を計測、もしくは
演算する手段を設け、前記各値を表示又は外部からモニ
タできることを特徴とする系統連系形電源システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001173359A JP2002369406A (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 系統連系形電源システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001173359A JP2002369406A (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 系統連系形電源システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002369406A true JP2002369406A (ja) | 2002-12-20 |
Family
ID=19014833
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001173359A Pending JP2002369406A (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 系統連系形電源システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002369406A (ja) |
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