JP2004357377A - Distributed power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機の発電電力の余剰分を充電し、不足分を放電により補足するように動作可能な蓄電システムを備えてなる分散型発電システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
発電機の発電電力の余剰分を充電し、不足分を放電により補足するように動作可能な蓄電システムを備えた分散型発電システムの一例として、例えば、特許文献1に開示されたような熱と電力を発生する熱電併給装置の電力出力線に蓄電池を接続したコージェネレーションシステムがある。
【0003】
また、このような分散型発電システムに使用可能な蓄電池としてリチウム電池を複数個直列接続したリチウム電池モジュールがある。かかるリチウム電池モジュールでは、充放電時の各電池の端子電圧を設定電圧値と比較しながらマイコンや専用制御回路等により制御し、過充電及び過放電を防止する回路が内蔵されている。このようなリチウム電池モジュールとして、例えば、特許文献2等に開示されているものがある。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−48005号公報
【特許文献2】
特開2002−223525号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の蓄電システムを備えた分散型発電システムでは、併用する蓄電システムに対して、一般的に電池寿命や信頼性の観点から、また、放電深度が浅いほど充放電のサイクル寿命が長いので、過放電に至る限界放電深度より浅い放電深度までに放電量を制限する放電制御がなされている。しかしながら、商用交流電源の停電時やその他の非常時においても、同様の放電制御を行うとすれば、蓄電システムの持つ定格容量を十分に利用しきれず、非常時の発電機の起動に備えて大きな容量の蓄電システムを準備する必要が生じる。
【0006】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記問題点を解消し、発電機の発電電力の余剰分を充電し、不足分を放電により補足するように動作可能な蓄電システムを備え、蓄電システムの寿命や信頼性を確保しつつ、商用交流電源の停電時やその他の非常時において、蓄電システムの持つ定格容量を十分に利用可能な分散型発電システムを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明に係る分散型発電システムの第一の特徴構成は、発電機と、前記発電機の発電電力の余剰分を充電し、前記発電電力の不足分を放電により補足するように動作可能な蓄電システムとを備えてなる分散型発電システムであって、前記蓄電システムの放電制御が、放電が限界放電深度より小さい第1放電深度までに制限される第1放電制御モードと、放電が限界放電深度まで許容される第2放電制御モードの2つの放電制御モードを択一的に選択して実行可能に構成されている点にある。
【0008】
上記分散型発電システムの第一の特徴構成によれば、蓄電システムの放電制御を2つの放電制御モードを択一的に選択して実行可能であるので、通常時は、蓄電システムの蓄電池の寿命を優先して第1放電制御モードを選択して制御することにより蓄電池の寿命を延ばすことができ、且つ、非常時に大きな放電量が必要なときは、第2放電制御モードを選択して当該需要を賄うことができる。
【0009】
同第二の特徴構成は、商用交流電源の停電を検知する停電検知手段と、前記停電検知手段の検知出力に基づいて、前記商用交流電源の正常時に前記第1放電制御モードを選択し、前記商用交流電源の停電時に前記第2放電制御モードを選択する放電制御モード選択手段とを備えている点にある。
【0010】
上記分散型発電システムの第二の特徴構成によれば、停電検知手段によって商用交流電源の停電を検知できるので、商用交流電源が正常時には蓄電システムの蓄電池の寿命を優先して第1放電制御モードを選択して制御することにより蓄電池の寿命を延ばすことができ、且つ、前記商用交流電源の停電時に大きな放電量が必要なときは、第2放電制御モードを選択して当該需要を賄うことができる。
【0011】
同第三の特徴構成は、商用交流電源の停電を検知する停電検知手段と、前記停電検知手段の検知出力に基づいて、前記商用交流電源の停電時に前記発電機の起動する場合に前記第2放電制御モードを選択し、その他の場合に前記第1放電制御モードを選択する放電制御モード選択手段とを備えている点にある。
【0012】
上記分散型発電システムの第三の特徴構成によれば、停電検知手段によって商用交流電源の停電を検知できるので、前記商用交流電源の停電時に発電機の起動する場合に、第2放電制御モードを選択して大きな放電量を得て発電機の起動ができ、且つ、その他の通常時には蓄電システムの蓄電池の寿命を優先して第1放電制御モードを選択して制御することにより蓄電池の寿命を延ばすことができる。
【0013】
同第四の特徴構成は、前記蓄電システムの放電電圧の低下分を補うように前記蓄電システムの出力電圧を調整する電圧調整手段を備えている点にある。
【0014】
上記分散型発電システムの第四の特徴構成によれば、蓄電システムが第2放電制御モードを選択して限界放電深度まで放電する場合に、出力電圧が低下してもその低下分を電圧調整手段によって補えるので、蓄電システムの出力電圧を入力する側で必要な最低電圧を、選択する放電制御モードに拘らず確保できる。
【0015】
同第五の特徴構成は、前記商用交流電源の停電時に前記蓄電システムが前記第2放電制御モードで限界放電深度まで放電した状態で、前記商用交流電源が停電から復電した場合、前記蓄電システムを前記発電機の発電電力によって前記第1放電深度で定まる充電レベル以上まで充電する点にある。
【0016】
上記分散型発電システムの第五の特徴構成によれば、商用交流電源が停電から復電した後、速やかに第1放電制御モードでの放電制御が可能な充電レベルに蓄電システムが復帰できるので、蓄電システムの劣化を抑制できる。
【0017】
同第六の特徴構成は、前記発電機の発電電力がインバータを介して前記商用交流電源と系統連系し、前記インバータから電力供給される負荷が遮断装置を介して前記商用交流電源に接続しており、前記商用交流電源の復電時における前記蓄電システムの充電が、前記インバータの力率が負値になるように制御されて実行される点にある。
【0018】
上記分散型発電システムの第六の特徴構成によれば、復電した商用交流電源の電力をインバータの出力側から入力側に供給して、蓄電システムの充電を速やかに行うことができる。特に、商用交流電源の停電時に蓄電システムが第2放電制御モードで限界放電深度まで放電した状態で、商用交流電源が停電から復電した場合は、速やかに第1放電制御モードでの放電制御が可能な充電レベルに蓄電システムが復帰できるので、蓄電システムの劣化を抑制できる。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明に係る分散型発電システム(以下、適宜「本発明システム」という。)の実施の形態につき、図面に基づいて説明する。
【0020】
図1に示すように、本発明システム1は、発電ユニット2、直流電圧を出力する蓄電システム9、蓄電システム9の出力電圧を調整し発電ユニット2の直流出力ラインDC2に接続する電圧調整手段10、発電ユニット2の発電機本体3の直流出力(DC1)、蓄電システム9の直流出力(DC3)、または、商用交流電源PSの交流電力をAC/DCコンバータ14で交直変換した直流電力(DC4)を択一的に選択し発電ユニット2の発電機補機4の適正電圧に調整して出力する補機電力切替手段11、商用交流電源PSの停電(系統停電時)を検知する停電検知手段12、及び、蓄電システム9の放電制御用の設定放電深度を切り替える放電深度切替手段13を備えて、構成されている。
【0021】
発電ユニット2は、天然ガス(都市ガス13A)を燃料として直流電力を直流出力ラインDC1に出力する燃料電池で構成される発電機本体3、発電機本体3の運転のために電力を消費するポンプ、ファン等の発電機補機4、発電機本体3の出力電圧を所定の直流電圧値に調整して直流出力ラインDC2に出力するDC/DCコンバータ5、直流出力ラインDC2の直流電力を所定の電気方式の出力電圧と周波数の交流電力に変換して交流出力ラインACに出力するインバータ6、発電機補機4の一部として発電ユニット2の運転並びに入出力制御を行う制御部7、及び、発電機本体3の排熱との熱交換により熱媒体(例えば水など)を加熱して排熱利用給湯暖房ユニット30に供給する熱交換部8を備えて構成されている。
【0022】
本実施形態では、発電機本体3の出力電圧が40〜60Vで、DC/DCコンバータ5が約400Vに昇圧する。インバータ6が、その直流入力電圧を一般家庭用に単相3線式正弦波出力の100V/200Vに変換して交流出力ラインACに出力し、負荷20に供給する。また、負荷20は、系統停電時に開放される遮断装置21を介して商用交流電源PSに接続され、商用交流電源PSからも同じ電気方式の交流電力を受電する。従って、インバータ6は、商用交流電源PSと系統連系する機能を有している。また、インバータ6は双方向に交流電力の電圧及び周波数を変換する機能を有し、PWM(パルス幅変調方式)により入出力電流を制御可能に構成されている。制御部7はマイクロコンピュータ等を用いて構成され、蓄電システム9に対して、DC/DCコンバータ5の出力する電力と、インバータ6が負荷20に対して出力する電力を監視しながら、両者の入出力バランスから、発電機本体4の発電電力が余剰なのか不足なのかを判断して、蓄電システム9の出力を制御する。
【0023】
蓄電システム9は、リチウム電池のような再充電可能な蓄電池の単体セルを複数個直列接続した電池モジュール9aと、単体セルの出力電圧を監視しながら過充電、過放電とならないように充放電を制御するマイクロコンピュータ等を用いて構成される充放電制御部9bとを備える。また、充放電制御部9bは、放電深度切替手段10から出力される放電深度切替信号S1に基づいて放電制御時の設定放電深度を切り替える。本実施形態では、満充電状態で最大4.2Vの開放出力電圧となるリチウム電池を96個直列接続した電池モジュール9aを用いる。
【0024】
電圧調整手段10は、蓄電システム9の出力する直流電圧が放電により低下した場合に、蓄電システム9からの放電時はインバータ6の入力電圧として必要なレベルまで昇圧し、充電時は充電電流が設定値以下になるように降圧動作する双方向DC/DCコンバータで構成される。また、電圧調整手段10には、昇圧が不必要な場合に変換損失を回避するためにDC/DCコンバータを迂回するバイパス路が設けられており、蓄電システム9の直流出力が高い場合は、バイパス路を通じて直流出力ラインDC2に直接出力される。
【0025】
補機電力切替手段11は、発電機本体3の直流出力(DC1)、蓄電システム9の直流出力(DC3)、または、AC/DCコンバータ14の直流出力(DC4)を択一的に選択する電力切替部11aと、選択した電力の入力電圧を発電機補機4の適正電圧に調整して出力する電圧調整部11bからなる。電力切替部11aは、停電検知手段12の出力する停電検知信号S2と制御部7の発電機本体3の状態信号S3に基づいて、商用交流電源PSが正常時(系統正常時)で発電機本体3が停止中には、AC/DCコンバータ14の直流出力(DC4)を選択し、発電機本体3が運転中は、発電機本体3の直流出力(DC1)を選択し、系統停電時で発電機本体3が停止中は、蓄電システム9の直流出力(DC3)を選択するように構成されている。
【0026】
停電検知手段12は、交流出力ラインACの交流波形から、インバータ6が出力正弦波に対して行う位相変動や高調波の重畳等の一時的な変調を検出することにより実行される。つまり、インバータ6が商用交流電源PSと系統連系しているので、系統正常時は、商用交流電源PSが支配的となり、上記インバータ6からの一時的な変調は顕著には検出されないが、系統停電時には、インバータ6の交流出力が当然に支配的であるため、当該一時的な変調を検出でき、これにより商用交流電源PSの停電を検知することができる。商用交流電源PSの停電を検知すると、停電検知信号S2を放電深度切替手段13と補機電力切替手段11に対して出力する。
【0027】
放電深度切替手段13は、蓄電システム9の放電時における各単体セルの設定放電深度を、各単体セルの限界放電深度(DOD=100%)より小さい第1放電深度(例えば、DOD=70%)、または、限界放電深度の何れか一方に決定する放電深度切替信号S1を、蓄電システム9に対し出力する。ここで、放電深度(DOD)は放電量/定格容量(%)で一般に定義される。具体的には、停電検知手段12から停電検知信号S2を受信したときに、つまり、系統停電時に、第2放電制御モードを選択して、設定放電深度を限界放電深度(DOD=100%)とする放電深度切替信号S1を出力し、系統正常時は、第1放電制御モードを選択して、設定放電深度を第1放電深度(例えば、DOD=70%)とする放電深度切替信号S1を出力する。ところで、本実施形態では、放電深度切替信号S1は1ビットのデジタル信号であるが、設定放電深度を直接表すデジタルデータまたはアナログデータであっても構わない。
【0028】
排熱利用給湯暖房ユニット30は、貯湯槽、補助熱源機、ヒーター、熱交換器等からなり、発電ユニット2の熱交換部8から熱供給を受けて、家庭内の浴槽、浴室、台所等への給湯、及び、各室の暖房用の循環給湯を行うように構成されている。しかし、その具体的な構成は本発明の本旨と直接関係無いので、詳細な説明は割愛する。
【0029】
次に、本発明システム1の動作につき説明する。先ず、系統正常時に発電ユニット2が運転中(発電中)の場合につき説明する。
【0030】
この場合、停電検知手段12は、停電検知信号S2を出力しないので、放電深度切替手段13は、第1放電制御モードを選択して、設定放電深度を第1放電深度(例えば、DOD=70%)とする放電深度切替信号S1を出力する。従って、図2の(A)に示すように、発電機本体3の出力する電力を超える負荷上昇が発生した場合は、第1放電深度を限度として、蓄電システム9から放電され、直流出力ラインDC3,DC2とインバータ6を経て負荷20に不足分の電力が供給される。また、図2の(B)に示すように、負荷上昇が解消し、発電ユニット2の出力する電力に余剰分が発生した場合は、DC/DCコンバータ5の出力する電力を受電して蓄電システム9の充電が行われる。この状態で、負荷変動に応じて、図2の(A)、(B)に示すように放電、充電が繰り返される。
【0031】
一方、補機電力切替手段11は、停電検知信号S2の入力が無いので、上記のように、発電機本体3の直流出力(DC1)を発電機補機4に供給し、発電ユニット2は発電機本体3からの電力供給を受けて運転を維持する。
【0032】
ここで、商用交流電源PSが停電すると(系統停電時)、停電検知手段12が放電深度切替手段13と補機電力切替手段11に対して、停電検知信号S2を出力する。また、インバータ6は系統連系機能を有しているので、一旦交流出力ラインACへの出力を遮断し、同時に、負荷20と商用交流電源PSの間に設けられている遮断装置21が遮断し、交流出力ラインACと商用交流電源PSを分離する。これにより、発電ユニット2の単独運転が可能となり、遮断装置21が遮断後に、インバータ6が復帰して、発電ユニット2の出力電力を負荷20に供給できる。
【0033】
放電深度切替手段13は、停電検知信号S2の入力により、第1放電制御モードから第2放電制御モードに切り替え、設定放電深度を限界放電深度(DOD=100%)とする放電深度切替信号S1を蓄電システム9に対し出力する。これにより、系統停電時に発電機本体3の出力電力が不足した場合、その不足分が
蓄電システム9の放電により賄われる。ここで、放電制御は第2放電制御モードで行われるため、発電機本体3の出力電力の不足する時間が長時間継続した場合は、図2の(C)に示すように、第1放電深度(例えば、DOD=70%)を超えた放電が行われる。しかし、この場合、放電電圧も低下するので、直流出力ラインDC2のレベルと整合させるべく、電圧調整手段10によって蓄電システム9の放電電圧(DC3)が昇圧され、インバータ6に供給される。但し、放電制御は過放電とならないように、限界放電深度(DOD=100%)までしか許容されない。
【0034】
一方、補機電力切替手段11は、発電機本体3の運転中に停電検知信号S2が入力されるので、上記のように、発電機本体3の直流出力(DC1)を発電機補機4に供給し、発電ユニット2は自給自足で運転を維持する。
【0035】
ここで、商用交流電源PSが停電から復電すると、系統停電時とは逆の手順で商用交流電源PSと発電ユニット2を系統連系させる。つまり、インバータ6の出力を一旦停止させて、遮断装置21を復帰させてから、商用交流電源PSの電圧位相にインバータ6の電圧位相が整合するようにインバータ6を再起動させる。
【0036】
引き続き、図2の(D)に示すように、インバータ6の力率をマイナスになるようにPWMの入力パルスの位相を制御して、商用交流電源PSの電力を直流出力ラインDC2側に逆流させ、第1放電深度(例えば、DOD=70%)を超えて放電した蓄電システム9を速やかに充電する。
【0037】
以上説明したように、本発明システム1の標準的な使用状態では、系統正常時において、1)発電機本体3の電力、2)蓄電システム9の電力、3)商用交流電源PSの電力の優先順位で負荷20に対して電力供給を行うので、一般的に、商用交流電源PSの使用を抑制した経済的な電力供給が可能となる。ここで、蓄電システム9の放電制御は、系統正常時においては、2)蓄電システム9の電力に対して、3)商用交流電源PSの電力がバックアップとして存在するため、第1放電制御モードを選択して放電量を抑制しながら、放電制御する。つまり、蓄電システム9の蓄電池の寿命を優先して第1放電制御モードを選択して制御することにより蓄電池の寿命を延ばすことができる。しかしながら、系統停電時には、3)商用交流電源PSの電力のバックアップが存在しないので、発電ユニット2の出力電力の不足に対し、設定放電深度を限界放電深度(DOD=100%)となる第2放電制御モードに切り替え、出力電力の維持を優先する。
【0038】
以下に、別の実施形態につき説明する。
〈1〉上記実施形態では、系統正常時における蓄電システム9の放電制御を、1)発電機本体3の電力、2)蓄電システム9の電力、3)商用交流電源PSの電力の優先順位で負荷20に対して電力供給を行うことを想定していたが、つまり、発電機本体3の出力する電力を超える負荷上昇が発生した場合は、第1放電深度を限度として、蓄電システム9から放電されるようになっているが、発電機本体3の出力する電力と商用交流電源PSの契約受電電力を超える負荷上昇が発生した場合に蓄電システム9の放電を行うようにしても構わない。
【0039】
〈2〉上記実施形態では、放電深度切替手段13は、系統正常時は、第1放電制御モードを選択して、設定放電深度を第1放電深度(例えば、DOD=70%)とする放電深度切替信号S1を出力し、系統停電時に、第2放電制御モードを選択して、設定放電深度を限界放電深度(DOD=100%)とする放電深度切替信号S1を出力するように構成されていたが、これに代えて、系統停電時で、且つ、発電ユニット2の発電機本体3を起動する場合にのみ、第2放電制御モードを選択して、設定放電深度を限界放電深度(DOD=100%)とする放電深度切替信号S1を出力するようにしても構わない。この場合、放電深度切替手段13に発電ユニット2の制御部7からの発電機本体3の状態信号S3を入力し、起動操作状態であることを検知するように構成するのも好ましい。
【0040】
従って、図2の(C)に示す場合において、発電機本体3が運転中であるので、系統停電時であっても、第1放電深度(例えば、DOD=70%)を超えた放電制御は許容されないことになる。これにより、蓄電システム9のサイクル寿命がより改善される方向に制限されることになる。
【0041】
〈3〉上記実施形態では、放電深度切替手段13において、第1放電制御モードの設定放電深度をDOD=70%とし、第2放電制御モードの設定放電深度をDOD=100%とした場合を例示したが、各放電制御モードにおける設定放電深度は、適宜変更可能であり上記実施例に限定されない。
【0042】
〈4〉上記実施形態では、蓄電システム9と放電深度切替手段13は別体に構成されていたが、これを一体で構成しても構わない。例えば、蓄電システム9の充放電制御部9bと放電深度切替手段13を一体化させてもよい。
【0043】
〈5〉上記実施形態では、停電検知手段12が独立して設けられているが、インバータ6に内蔵の停電検知手段と共用化して、停電検知手段12をインバータ6と一体化しても構わない。或いは、インバータ6の系統連系機能を、停電検知手段12を用いて構成しても構わない。
【0044】
〈6〉上記実施形態では、商用交流電源PSから蓄電システム9の充電を行う場合に、インバータ6の力率をマイナスに制御する方法を採用したが、必ずしも当該方法に限定されるものではない。例えば、AC/DCコンバータ14で交直変換した直流出力(DC4)を直流出力ラインDC3にスイッチを介して接続させるようにしても構わない。
【0045】
〈7〉上記実施形態では、補機電力切替手段11は、発電機本体3の直流出力(DC1)、蓄電システム9の直流出力(DC3)、または、AC/DCコンバータ14の直流出力(DC4)を択一的に選択する構成としたが、AC/DCコンバータ14の直流出力(DC4)を選択しない構成であっても構わない。この場合は、補機電力切替手段11は停電検知手段12の出力する停電検知信号S2を必ずしも必要としない。
【0046】
〈8〉上記実施形態では、発電ユニット2が商用交流電源PSと系統連系する場合を説明したが、系統正常時には発電ユニット2が完全に運転を停止し、負荷20が発電ユニット2から電力供給を受けない構成や、系統正常時か停電時に拘わらず、負荷20が商用交流電源PSから電力供給を受けない構成であっても構わない。
【0047】
〈9〉上記実施形態では、蓄電システム9の電池モジュール9aとして、リチウム電池を96個直列接続したものを例示したが、蓄電池の単体セルの組成や構造及びその直列個数等は、上記実施形態に限定されるものではない。
【0048】
〈10〉上記実施形態では、商用交流電源PS及び発電ユニット2の出力電力は、同じ電気方式で同じ出力電圧であったが、必ずしも両者の電気方式や出力電圧が同一でなくても構わない。また、上記実施形態の電気方式や出力電圧に限定されるものではない。例えば、発電ユニット2が単相3線式正弦波出力の100V/200Vと単相2線式正弦波出力の100Vの両方を出力しても構わない。
【0049】
〈11〉上記実施形態では、本発明システム1は、燃料電池を備えたコージェネレーションシステムであったが、それ以外に、ガスエンジンを備えた家庭用のガスエンジンコージェネレーションシステム等であっても構わない。また、本発明システム1は、必ずしも発電ユニット2の排熱を利用するコージェネレーションシステムである必要はなく、排熱利用給湯暖房ユニット30の無い、発電専用システムに適用しても構わない。その場合は、発電ユニット2には排熱利用を目的とした熱交換部8は不要である。
【0050】
【発明の効果】
本発明に係る分散型発電システムによれば、蓄電システムの放電制御を2つの放電制御モードを択一的に選択して実行可能であるので、例えば、系統停電時等の非常時のみ、限界放電深度までの放電制御を許容し、通常は、限界放電深度より小さい第1放電深度までに放電制御が限定されるので、通常時は、蓄電システムの寿命を優先しつつ、非常時に定格容量までの大きな放電が可能となり、分散型発電システムのより効率的な活用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る分散型発電システムの一実施形態を示す回路ブロック図
【図2】蓄電システムの充放電を模式的に説明する図
【符号の説明】
1: 本発明に係る分散型発電システム
2: 発電ユニット
3: 発電機本体
4: 発電機補機
5: DC/DCコンバータ
6: インバータ
7: 制御部
8: 熱交換部
9: 蓄電システム
9a: 電池モジュール
9b: 充放電制御部
10: 電圧調整手段
11: 補機電力切替手段
11a: 電力切替部
11b: 電圧調整部
12: 停電検知手段
13: 放電深度切替手段
14: AC/DCコンバータ
20: 負荷
21: 遮断装置
30: 排熱利用給湯暖房ユニット
AC: 交流出力ライン
DC1〜DC4:直流出力ライン
PS: 商用交流電源
S1: 放電深度切替信号
S2: 停電検知信号
S3: 発電機本体の状態信号[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a distributed power generation system including a power storage system operable to charge a surplus of generated power of a generator and supplement a shortage by discharging.
[0002]
[Prior art]
As an example of a distributed power generation system including a power storage system operable to charge a surplus of the generated power of the generator and supplement the shortage by discharging, for example, heat as disclosed in
[0003]
As a storage battery that can be used in such a distributed power generation system, there is a lithium battery module in which a plurality of lithium batteries are connected in series. Such a lithium battery module has a built-in circuit for preventing overcharge and overdischarge by controlling the terminal voltage of each battery at the time of charge and discharge with a microcomputer or a dedicated control circuit while comparing the terminal voltage with a set voltage value. As such a lithium battery module, for example, there is one disclosed in
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2002-48005 A [Patent Document 2]
JP-A-2002-223525
[Problems to be solved by the invention]
In a distributed power generation system equipped with a conventional power storage system, compared with the power storage system used in combination, generally, from the viewpoint of battery life and reliability, and the shorter the depth of discharge, the longer the charge / discharge cycle life, Discharge control is performed to limit the discharge amount to a discharge depth shallower than the limit discharge depth leading to discharge. However, if the same discharge control is performed during a power outage of a commercial AC power supply or other emergency, the rated capacity of the power storage system cannot be fully utilized, and a large amount of power is required in preparation for starting the generator in an emergency. It is necessary to prepare a power storage system having a capacity.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to solve the above-described problems, to operate by charging a surplus of power generated by a generator and supplementing the shortage by discharging. Provide a distributed power generation system that has a power storage system that can fully utilize the rated capacity of the power storage system in the event of a commercial AC power outage or other emergency, while maintaining the life and reliability of the power storage system Is to do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A first characteristic configuration of the distributed power generation system according to the present invention for achieving this object is to charge a generator and a surplus of generated power of the generator, and supplement a shortage of the generated power by discharging. And a power storage system operable to perform a first discharge control mode in which discharge control of the power storage system is limited to a first discharge depth smaller than a limit discharge depth. And the second discharge control mode in which the discharge is allowed up to the limit depth of discharge.
[0008]
According to the first characteristic configuration of the distributed power generation system, the discharge control of the power storage system can be executed by selectively selecting one of two discharge control modes. , The life of the storage battery can be prolonged by selecting and controlling the first discharge control mode, and when a large amount of discharge is required in an emergency, the second discharge control mode is selected to meet the demand. Can be covered.
[0009]
The second characteristic configuration is a power failure detection unit that detects a power failure of the commercial AC power supply, and based on a detection output of the power failure detection unit, selects the first discharge control mode when the commercial AC power supply is normal, Discharge control mode selecting means for selecting the second discharge control mode when a commercial AC power supply fails.
[0010]
According to the second characteristic configuration of the distributed power generation system, the power failure of the commercial AC power supply can be detected by the power failure detection means. Therefore, when the commercial AC power supply is normal, the first discharge control mode is given priority over the life of the storage battery of the power storage system. Can be extended by selecting and controlling, and when a large amount of discharge is required when the commercial AC power supply fails, the second discharge control mode can be selected to cover the demand. it can.
[0011]
The third characteristic configuration is a power failure detection unit that detects a power failure of the commercial AC power supply, and the second power supply unit is configured to start the generator at the time of the power failure of the commercial AC power supply based on a detection output of the power failure detection unit. Discharge control mode selecting means for selecting a discharge control mode and selecting the first discharge control mode in other cases.
[0012]
According to the third characteristic configuration of the distributed power generation system, a power failure of the commercial AC power supply can be detected by the power failure detection means. Therefore, when the generator is started when the commercial AC power supply fails, the second discharge control mode is set. The generator can be started by selectively obtaining a large discharge amount, and at other times, the life of the storage battery is extended by selecting and controlling the first discharge control mode with priority given to the life of the storage battery of the power storage system. be able to.
[0013]
The fourth characteristic configuration is that a voltage adjusting means for adjusting an output voltage of the power storage system so as to compensate for a decrease in a discharge voltage of the power storage system is provided.
[0014]
According to the fourth characteristic configuration of the distributed power generation system, when the power storage system selects the second discharge control mode and discharges to the limit discharge depth, even if the output voltage decreases, the amount of the decrease is determined by the voltage adjusting means. Therefore, the minimum voltage required on the input side of the output voltage of the power storage system can be ensured regardless of the selected discharge control mode.
[0015]
The fifth characteristic configuration is characterized in that the power storage system is discharged to a critical discharge depth in the second discharge control mode at the time of a power failure of the commercial AC power source, and the power storage system is restored when the commercial AC power source is restored from the power failure. With the power generated by the generator to a charge level determined by the first depth of discharge or higher.
[0016]
According to the fifth characteristic configuration of the distributed power generation system, the power storage system can quickly return to the charge level at which the discharge control in the first discharge control mode is possible after the commercial AC power is restored from the power failure, Deterioration of the power storage system can be suppressed.
[0017]
The sixth characteristic configuration is that the power generated by the generator is system-connected to the commercial AC power supply via an inverter, and a load supplied from the inverter is connected to the commercial AC power supply via a breaker. The point is that the charging of the power storage system when the commercial AC power is restored is controlled and executed so that the power factor of the inverter becomes a negative value.
[0018]
According to the sixth characteristic configuration of the distributed power generation system, the restored power of the commercial AC power supply is supplied from the output side of the inverter to the input side, and the power storage system can be quickly charged. In particular, when the commercial AC power supply recovers from the power failure while the power storage system has discharged to the critical discharge depth in the second discharge control mode when the commercial AC power supply fails, the discharge control in the first discharge control mode is immediately performed. Since the power storage system can return to a possible charge level, deterioration of the power storage system can be suppressed.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of a distributed power generation system according to the present invention (hereinafter, appropriately referred to as “the present invention system”) will be described with reference to the drawings.
[0020]
As shown in FIG. 1, the
[0021]
The
[0022]
In the present embodiment, the output voltage of the
[0023]
The
[0024]
When the DC voltage output from the
[0025]
The auxiliary power switching means 11 is a power for selectively selecting the DC output (DC1) of the
[0026]
The power failure detection means 12 is executed by detecting, from the AC waveform of the AC output line AC, temporary modulation such as phase fluctuation or superimposition of harmonics performed by the inverter 6 on the output sine wave. That is, since the inverter 6 is system-connected to the commercial AC power supply PS, the commercial AC power supply PS becomes dominant when the system is normal, and the temporary modulation from the inverter 6 is not significantly detected. At the time of a power failure, the AC output of the inverter 6 is naturally dominant, so that the temporary modulation can be detected, and thereby a power failure of the commercial AC power supply PS can be detected. When a power failure of the commercial AC power supply PS is detected, a power failure detection signal S2 is output to the discharge depth switching means 13 and the auxiliary power switching means 11.
[0027]
The discharge depth switching means 13 sets the set discharge depth of each unit cell at the time of discharging of the
[0028]
The waste heat utilizing hot water supply /
[0029]
Next, the operation of the
[0030]
In this case, since the power failure detection means 12 does not output the power failure detection signal S2, the discharge depth switching means 13 selects the first discharge control mode and sets the set discharge depth to the first discharge depth (for example, DOD = 70% ) Is output. Therefore, as shown in FIG. 2A, when a load increase exceeding the power output from the
[0031]
On the other hand, since there is no input of the power failure detection signal S2, the auxiliary power switching means 11 supplies the DC output (DC1) of the
[0032]
Here, when the commercial AC power supply PS loses power (at the time of system power failure), the power failure detection means 12 outputs a power failure detection signal S2 to the discharge depth switching means 13 and the auxiliary power switching means 11. Further, since the inverter 6 has a system interconnection function, the output to the AC output line AC is temporarily interrupted, and at the same time, the interrupting
[0033]
The discharge depth switching means 13 switches from the first discharge control mode to the second discharge control mode in response to the input of the power failure detection signal S2, and outputs the discharge depth switching signal S1 for setting the set discharge depth to the limit discharge depth (DOD = 100%). Output to
[0034]
On the other hand, since the power failure detection signal S2 is input during the operation of the generator
[0035]
Here, when the commercial AC power supply PS is restored from the power failure, the commercial AC power supply PS and the
[0036]
Subsequently, as shown in FIG. 2D, the phase of the PWM input pulse is controlled so that the power factor of the inverter 6 becomes negative, and the power of the commercial AC power supply PS is caused to flow back to the DC output line DC2. Then, the
[0037]
As described above, in the standard usage state of the
[0038]
Hereinafter, another embodiment will be described.
<1> In the above-described embodiment, the discharge control of the
[0039]
<2> In the above embodiment, when the system is normal, the discharge depth switching unit 13 selects the first discharge control mode and sets the set discharge depth to the first discharge depth (for example, DOD = 70%). It is configured to output the switching signal S1 and to select the second discharge control mode when a power failure occurs, and to output the discharge depth switching signal S1 that sets the set discharge depth to the limit discharge depth (DOD = 100%). Alternatively, the second discharge control mode is selected and the set discharge depth is set to the limit discharge depth (DOD = 100) only when the system is out of power and when the
[0040]
Therefore, in the case shown in FIG. 2C, since the generator
[0041]
<3> In the above embodiment, the case where the set depth of discharge in the first discharge control mode is set to DOD = 70% and the set depth of discharge in the second discharge control mode is set to DOD = 100% in the depth of discharge switching unit 13 is exemplified. However, the set depth of discharge in each discharge control mode can be changed as appropriate and is not limited to the above embodiment.
[0042]
<4> In the above embodiment, the
[0043]
<5> In the above embodiment, the power failure detection means 12 is provided independently. However, the power failure detection means 12 may be integrated with the inverter 6 by sharing with the power failure detection means built in the inverter 6. Alternatively, the system interconnection function of the inverter 6 may be configured using the power
[0044]
<6> In the above embodiment, when charging the
[0045]
<7> In the above-described embodiment, the auxiliary power switching unit 11 outputs the DC output (DC1) of the
[0046]
<8> In the above embodiment, the case where the
[0047]
<9> In the above embodiment, as the
[0048]
<10> In the above-described embodiment, the output power of the commercial AC power supply PS and the output power of the
[0049]
<11> In the above embodiment, the
[0050]
【The invention's effect】
According to the distributed power generation system of the present invention, the discharge control of the power storage system can be performed by selectively selecting one of two discharge control modes. Discharge control up to the depth is permitted, and the discharge control is usually limited to the first discharge depth smaller than the limit discharge depth. Large discharge becomes possible, and more efficient use of the distributed power generation system becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit block diagram illustrating an embodiment of a distributed power generation system according to the present invention. FIG. 2 is a diagram schematically illustrating charging and discharging of a power storage system.
1: Distributed
Claims (6)
前記蓄電システムの放電制御が、放電が限界放電深度より小さい第1放電深度までに制限される第1放電制御モードと、放電が限界放電深度まで許容される第2放電制御モードの2つの放電制御モードを択一的に選択して実行可能に構成されていることを特徴とする分散型発電システム。A distributed power generation system comprising a generator and a power storage system operable to charge a surplus of the generated power of the generator and supplement the shortage of the generated power by discharging,
The discharge control of the power storage system includes two discharge controls, a first discharge control mode in which discharge is limited to a first discharge depth smaller than a limit discharge depth, and a second discharge control mode in which discharge is allowed to the limit discharge depth. A distributed power generation system characterized by being configured to be able to execute by selectively selecting a mode.
前記停電検知手段の検知出力に基づいて、前記商用交流電源の正常時に前記第1放電制御モードを選択し、前記商用交流電源の停電時に前記第2放電制御モードを選択する放電制御モード選択手段とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の分散型発電システム。Power failure detection means for detecting a power failure of a commercial AC power supply,
Discharge control mode selection means for selecting the first discharge control mode when the commercial AC power supply is normal based on the detection output of the power failure detection means, and selecting the second discharge control mode when the commercial AC power supply fails The distributed power generation system according to claim 1, comprising:
前記停電検知手段の検知出力に基づいて、前記商用交流電源の停電時に前記発電機の起動する場合に前記第2放電制御モードを選択し、その他の場合に前記第1放電制御モードを選択する放電制御モード選択手段とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の分散型発電システム。Power failure detection means for detecting a power failure of a commercial AC power supply,
Discharging based on the detection output of the power failure detecting means, wherein the second discharge control mode is selected when the generator is started at the time of power failure of the commercial AC power supply, and the first discharge control mode is selected otherwise. The distributed power generation system according to claim 1, further comprising control mode selection means.
前記商用交流電源の復電時における前記蓄電システムの充電が、前記インバータの力率が負値になるように制御されて実行されることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の分散型発電システム。The power generated by the generator is system-connected to the commercial AC power supply via an inverter, and a load supplied with power from the inverter is connected to the commercial AC power supply via a breaker,
5. The power storage system according to claim 1, wherein charging of the power storage system during power recovery of the commercial AC power supply is performed such that a power factor of the inverter becomes a negative value. 6. A distributed power generation system as described.
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