JP2003204682A - 直流配電システム - Google Patents

直流配電システム

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JP2003204682A JP2002001393A JP2002001393A JP2003204682A JP 2003204682 A JP2003204682 A JP 2003204682A JP 2002001393 A JP2002001393 A JP 2002001393A JP 2002001393 A JP2002001393 A JP 2002001393A JP 2003204682 A JP2003204682 A JP 2003204682A
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JP2002001393A
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Akira Takeuchi
章 竹内
Toshiaki Yanai
利明 谷内
Satoshi Otsu
智 大津
Mikio Yamazaki
幹夫 山崎
Nobuhiko Yamashita
暢彦 山下
Kunitoshi Tazume
國利 田爪
Yasushi Hiraoka
靖史 平岡
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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    • Y02B10/10Photovoltaic [PV]

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】一般家庭等における電力系統は商用電力による
交流配電が主体である。また、太陽電池、燃料電池ある
いは蓄電池等の直流電源を分散電源として設置した場合
でも、直流−交流、直流−直流の電力変換に伴う電力変
換損失が問題となっていた。このため、電力損失の少な
い直流配電システムの実現が課題となっていた。 【解決手段】本発明においては、燃料電池等直流発電機
出力と双方向直流−交流電力変換装置の直流出力側とを
接続し、この接続点に直流電力変換装置を介して端末の
直流コンセント群に給電する構成としている。また、直
流電力変換装置を2基並列接続し、1基は上記接続と
し、他の1基の出力には蓄電池を接続し、これらをさら
に他の1基の直流電力変換装置に入力し停電時等非常用
の直流コンセントに給電する構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流電力を配電す
るシステム、特に分散電源や直流負荷を持つ家庭等で用
いる直流配電システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、一般家庭、オフィス等における電
力系統は商用電力による交流配電が主体となっている。
これに対し、分散電源として太陽電池や燃料電池等の直
流発電装置あるいは鉛蓄電池等の蓄電装置を設置した場
合があるが、この場合は発電等により得られた直流電圧
を必要に応じて昇圧あるいは降圧し、直流−交流電力変
換装置により交流に変換して商用電力の交流給電系統に
連系していた。
【0003】一方、近年オーディオ機器、テレビ、パソ
コン等の整流器負荷すなわち直流負荷が家庭内に増加し
てきているため、例えば電気学会技術報告第818号
「家庭内情報機器用電源の技術動向と標準化−IT時代
の省エネルギー技術、給電方式技術、二次電池・充電器
技術−」13頁に記載されているように、商用の交流電
力を直流に変換して給電する低圧直流給電システムも提
案されている。この直流配電システムに太陽電池や燃料
電池等の直流発電装置を導入すると、図3に示すような
システム構成が一般的にとられる。
【0004】すなわち、直流発電用としての燃料電池1
の出力は直流−交流電力変換装置11に接続されてお
り、この直流−交流電力変換装置11の出力は交流−直
流電力変換装置12の入力側に接続されており、同時に
商用電力である交流の電力系統20および交流コンセン
ト群3とに接続されている。上記の交流−直流電力変換
装置12の出力側は直流コンセント群6に接続されてい
る。図3に示すような従来のシステムにおいては、直流
発電装置で発電した電力を一旦交流に変換した後に交流
の状態で配電し、その交流を直流に再度変換して直流負
荷に供給する構成となっているため電力変換に伴う損失
が大きいという問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、本
発明は従来システムのこのような問題を解決するため、
電力変換損失の低減を可能とした直流配電システムの提
供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、先ず、直流発電装置と、双方向
電力変換装置と、第1の直流電力変換装置とを含む直流
配電システムであって、前記直流発電装置の出力側の端
子に前記双方向電力変換装置の直流側の端子と前記第1
の直流電力変換装置の入力端子とが接続され、前記双方
向電力変換装置の交流側の端子に交流配電用の電力系統
および交流負荷を接続する交流コンセントが接続され、
前記第1の直流電力変換装置の出力端子には第1の直流
負荷を接続する直流コンセントが接続された直流配電シ
ステムの構成について開示している。
【0007】次に、上記の直流配電システムにおいて、
前記第1の直流電力変換装置の入力端子に第2の直流電
力変換装置の入力端子を接続し、前記第2の直流電力変
換装置の出力端子は蓄電池および第3の直流電力変換装
置の入力端子に接続されており、前記第3の直流電力変
換装置の出力端子は第2の直流負荷を接続する第2の直
流コンセントに接続された直流配電システムの構成につ
いて開示している。
【0008】
【発明の実施の形態】図1に、本発明における直流配電
システムにおける第一の実施の形態を示す。図1に示す
ように、本第1の実施の形態においては直流発電装置と
して例えば燃料電池1と、直流端が燃料電池1の出力に
接続され、交流端が商用電力系に接続されている電力系
統2と交流負荷用の交流コンセント群3とに接続されて
いる双方向直流−交流電力変換装置4と、入力が燃料電
池1の出力と双方向直流−交流電力変換装置4の直流端
とに接続されている直流電力変換装置5と、直流電力変
換装置5に接続されている直流負荷用の直流コンセント
群6によって構成される。ここで、直流電力変換装置5
は一つ以上の種類の電圧を出力し、異なる電圧の直流コ
ンセント群6に接続することも可能である。この際、直
流出力電圧に応じてコンセントの形状、寸法等を変えて
おくとよい。この直流コンセントヘの配電は、燃料電池
1が発電中においては直流電力変換装置5を介して行わ
れ、燃料電池が停止中あるいは起動中においては電力系
統2から双方向直流−交流電力変換装置4および直流電
力変換装置5を介して行われる。したがって、燃料電池
1の発電電力は直流コンセント群へは一段の変換装置で
効率良く供給できる。また、燃料電池1および電力系統
2の両方から給電可能なため、いずれか一方の電源系に
トラブルが生じても負荷への配電を切れ目なく続行する
ことにより、信頼性の高い安定な直流電源を提供するこ
とができるようになる。
【0009】以上述べた第一の実施の形態において、例
えば各電力変換装置の変換効率を等しいとすると、直流
負荷への配電における電力変換損失は従来のシステムに
比較して半減させることができる。一般に、直流−交流
電力変換装置は直流電力変換装置よりも高効率化が難し
いため、実際にはこれ以上の効果が見込まれる。さら
に、一日における変換損失の電力量に関しては、例えば
燃料電池を深夜の6時間発電停止させ一日18時間運転
させたとすると、発電停止中の電力変換損失は倍増する
ことを考慮しても、従来例と比較して5/7に低減する
ことができる。ただし、発電停止させている深夜におい
ては直流負荷の電力需要は少ないことを考慮すると、変
換損失の電力量の比較においてもほぼ半減が期待でき
る。
【0010】図2に、本発明による直流配電システムに
おける第二の実施の形態を示す。図2に示すように、発
電装置としての燃料電池1と、直流端が燃料電池1の出
力に接続され交流端が電力系統2と交流コンセント群3
に接続されている双方向直流−交流電力変換装置4と、
入力が燃料電池1の出力に接続されている直流電力変換
装置5と、直流電力変換装置5に接続されている直流コ
ンセント群6とで構成された部分があり、この部分は本
発明第1の実施の形態において説明したものと同様であ
る。本第2の実施の形態においては、上記部分にさら
に、燃料電池1の出力に接続されている直流電力変換装
置7と、直流変換装置7の出力に接続される蓄電池8
と、蓄電池8に接続される電力変換装置9と、電力変換
装置9に接続されているコンセント10とにより構成さ
れている部分が付加されている。
【0011】なお、コンセント10は、燃料電池1が停
止中に電源の電力系統2が停電した場合においても蓄電
池8から電力供給することができるため、ダウンさせて
はいけないような重要な負荷装置への電力供給のため、
あるいはこのような非常時に使用する機器用として用い
るものであり、必要に応じて交流とすることも可能であ
る。以上のように本実施の形態においては、燃料電池停
止時においても電力変換損失を低減できるよう蓄電池か
ら配電することができ、特別に高信頼なコンセントを設
けることができる。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように本発明の直流配電シ
ステムでは、分散電源の直流発電電圧を効率的に利用す
ることができるため、電力変換装置等における電力損失
を低減することができる。また、発電装置だけでなく蓄
電装置からも給電することができるようにすることによ
り、非常時においても高信頼な直流電源コンセントを提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る直流配電システムにおける第一の
実施形態のシステム構成を示す図である。
【図2】本発明に係る直流配電システムにおける第二の
実施形態のシステム構成を示す図である。
【図3】直流配電システムにおいて発電装置を導入した
従来のシステム構成例を示す図である。
【符号の説明】
1:燃料電池 2:電力系統 3:交流コンセント群 4:双方向直流−交
流電力変換装置 5:直流電力変換装置 6:直流コンセント
群 7:直流電力変換装置 8:蓄電池 9:電力変換装置 10:コンセント 11:直流−交流電力変換装置 12:交流−直流電
力変換装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大津 智 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 山崎 幹夫 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 山下 暢彦 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 田爪 國利 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 平岡 靖史 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 5G065 CA01 5G066 HA30 HB07 5H007 BB02 BB05 BB07 DA06 DB01 DC05 FA02 FA14

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流発電装置と、双方向電力変換装置と、
    第1の直流電力変換装置とを含む直流配電システムであ
    って、前記直流発電装置の出力側の端子に前記双方向電
    力変換装置の直流側の端子と前記第1の直流電力変換装
    置の入力端子とが接続され、前記双方向電力変換装置の
    交流側の端子に交流電力系統および交流負荷が接続さ
    れ、前記第1の直流電力変換装置の出力端子には第1の
    直流負荷が接続される構成となっていることを特徴とす
    る直流配電システム。
  2. 【請求項2】請求項1記載の直流配電システムにおい
    て、前記第1の直流電力変換装置の入力端子に第2の直
    流電力変換装置の入力端子を接続し、前記第2の直流電
    力変換装置の出力端子は蓄電池および第3の直流電力変
    換装置の入力端子に接続されており、前記第3の直流電
    力変換装置の出力端子は第2の直流負荷に接続されてい
    ることを特徴とする直流配電システム。
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