JP2005057841A - 発電装置の制御方法及び発電装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電池寿命を低下させずに蓄電装置を効率良く充放電して商用電力からの購入電力を低減可能な発電装置の制御方法及び発電装置を提供することを課題とする。
【解決手段】電力発生手段と、前記電力発生手段で発電した電力を蓄える蓄電装置２５と、前記電力発生手段で発電した電力及び前記蓄電装置２５で蓄電した電力を変換する電力変換装置２７と、を備え、前記電力発生手段と前記蓄電装置２５と前記電力変換装置２７とが各々電路にて接続して負荷で使用する電力を前記電力変換装置２７からの電力と商用電力で供給して、商用電力値を検出する商用電力検出部を有し、前記商用電力検出部からの検出値に基づいて前記第１の電路開閉装置及び前記第２の電路開閉装置を開閉する。
【選択図】 図１
【解決手段】電力発生手段と、前記電力発生手段で発電した電力を蓄える蓄電装置２５と、前記電力発生手段で発電した電力及び前記蓄電装置２５で蓄電した電力を変換する電力変換装置２７と、を備え、前記電力発生手段と前記蓄電装置２５と前記電力変換装置２７とが各々電路にて接続して負荷で使用する電力を前記電力変換装置２７からの電力と商用電力で供給して、商用電力値を検出する商用電力検出部を有し、前記商用電力検出部からの検出値に基づいて前記第１の電路開閉装置及び前記第２の電路開閉装置を開閉する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力発生手段の発電によって、負荷で使用する電力を賄い、前記負荷の減少により前記電力発生手段の発電電力に余剰電力が発生すればその余剰電力を蓄電装置に蓄電し、一方、前記負荷の増加により前記電力発生手段の発電電力に不足電力が発生すればその不足電力を蓄電装置に蓄電している電力から補い商用電力の使用を低減する発電装置の制御方法及び発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりエンジン等を用いた家庭用の発電装置には蓄電装置を備えており、負荷で使用する電力が発電電力より少なければ余剰電力を蓄電装置に蓄電しておき、一方負荷で使用する電力が発電電力より多ければ前記蓄電した余剰電力を蓄電装置から放電してこれを繰り返すことにより、高コストの商用電力（例えば、電力会社から供給される電力）の使用量を抑えている。
【０００３】
なお、上記説明した発電装置は従来より一般的であるので、あえて先行技術文献は記載しない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の発電装置には以下に示す課題が挙げられる。
（１）蓄電装置と接続する電路に開閉装置がないために、商用電力検出部からの検出値が逆潮流状態（電力変換装置側から商用電力に対して電力を送電している状態）であっても蓄電装置は放電状態であることもあった。
（２）蓄電装置と接続する電路に開閉装置がないために、商用電力検出部からの検出値が潮流状態であっても蓄電装置は充電状態であることもあった。
（３）蓄電装置と接続する電路に開閉装置がないために、蓄電装置は過充電過放電を繰り返し電池寿命を縮めていた。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、電池寿命を低下させずに蓄電装置を効率良く充放電して商用電力からの購入電力を低減可能な発電装置の制御方法及び発電装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発電装置の制御方法は、商用電力値を検出可能な商用電力検出部を有し、その検出した商用電力値に基づいて蓄電装置を充放電する電路を第１の電路開閉装置及び第２の電路開閉装置によって開閉している。これにより、負荷電力が減少した場合に発生する余剰電力を蓄電装置に充電しておき、一方負荷電力が増加した場合に発生する不足電力を蓄電装置からの放電にて補い商用電力の使用量を低減している。
【０００６】
請求項２に記載の発電装置の制御方法は、蓄電装置の蓄電比率を検出する蓄電電力検出部を有し、前記商用電力値及び前記蓄電電力検出部からの検出値に基づいて蓄電装置を充放電する電路を第１の電路開閉装置及び第２の電路開閉装置によって開閉している。これにより、負荷電力が減少した場合に発生する余剰電力を蓄電装置に過充電にならないように充電しておき、一方負荷電力が増加した場合に発生する不足電力を蓄電装置から過放電にならないように放電して補い商用電力の使用量を低減している。
【０００７】
請求項３に記載の発電装置の制御方法は、前記商用電力値及び前記蓄電電力検出部からの検出値に基づいて蓄電装置を充放電する電路を第１の電路開閉装置及び第２の電路開閉装置によって開閉していると共に電力発生手段への出力指令値を増減している。これにより、負荷電力が減少した場合に発生する余剰電力を蓄電装置に過充電にならないように充電すると共に電力発生手段への出力指令値を減少させ、一方負荷電力が増加した場合に発生する不足電力を蓄電装置から過放電にならないように放電すると共に電力発生手段への出力指令値を増加させて商用電力の使用量を低減している。
【０００８】
請求項４に記載の発電装置の制御方法は、検出した商用電力値及びその継続時間に基づいて電力発生手段からの発電電力を送電する電路を第３の電路開閉装置によって開閉している。これにより、負荷電力が減少した場合に発生する余剰電力を商用電力検出部が検出する検出値及びその検出値の継続した検出時間に基づいて、前記電力発生手段からの発電電力を送電する電路を開閉して商用電力への送電を防いでいる。
【０００９】
請求項５に記載の発電装置では、上述した発電装置の制御方法を使用した発電装置を提供できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例である発電装置の構成図を示す。この発電装置は、電力発生手段と前記電力発生手段にて発電した発電電力を蓄電する蓄電装置２５と、前記電力発生手段にて発電した発電電力及び前記蓄電装置２５からの放電電力を商用電力の規格電力（例えば、交流−単相３線−６０Ｈｚ−２００Ｖ−１００Ｖ）に変換する電力変換装置２７（例えば、インバータ）と、制御装置２３とで構成してある。なお前記電力発生手段は、例えば内燃機関を用いた発電機、または燃料電池等であり、本発明の実施例では所定の燃料（例えば、都市ガス）で駆動する内燃機関（図、符号なし）と前記内燃機関にて駆動する発電機（例えば、直流発電機）２１を例に説明する。そして、前記発電機２１と前記蓄電装置２５と前記電力変換装置２７は、各々電路（例えば、ケーブル）にて接続しており、前記電力変換装置２７にて変換された電力と商用電力とで負荷に電力を供給している。また、前記発電機２１と前記蓄電装置２５を接続する電路には第１の電路開閉装置（以降、「電路開閉装置１」と記す）が設けてあり、前記蓄電装置２５と前記電力変換装置２７を接続する電路には第２の電路開閉装置（以降、「電路開閉装置２」と記す）が設けてある。また、前記電力変換装置２７にて変換された電力と前記商用電力とが交わる合流点より商用電力側の電路に商用電力値を検出する商用電力検出部７及び前記合流点より電力変換装置２７側の電路に変換電力値を検出する変換電力検出部９を設けてある。
そして、前記制御装置２３は、後述する各電路開閉装置１、２からの電力量及び前記各検出部７、９からの検出電力値に基づいて、発電電力及び蓄電電力を最大限有効利用して負荷に対して安価なコストの電力を供給できるように、前記発電機２１に対しては発電出力の出力指令値の増減信号を送信すると共に各電路開閉装置１、２に対しては開閉指令を送信する制御を実施している。以下に、その詳細を説明する。
【００１１】
◆［各機器の説明］
●［電路開閉装置］
まず、電路開閉装置１、２について説明する。電路開閉装置１は、前記発電機２１と前記蓄電装置２５とを接続する電路中に設けてあると共に前記発電機２１側から前記蓄電装置２５側のみを送電する方向性を有している。また、この電路開閉装置１は、前記制御装置２３から受信する開閉指令に基づいて前記電路の開閉を行うと同時に前記電路にて送電している電力量値を積算可能な信号に変換して前記制御装置２３へ送信している。同様に、電路開閉装置２は、前記蓄電装置２５と前記電力変換装置２７とを接続する電路中に設けてあると共に前記蓄電装置２５側から前記電力変換装置２７側のみを送電する方向性を有している。また、この電路開閉装置２は、前記制御装置２３から受信する開閉指令に基づいて前記電路の開閉を行うと同時に前記電路にて送電している電力量値を積算可能な信号に変換して前記制御装置２３へ送信している。
そして、上述した電力量値が積算可能に変換された信号とは、各電路開閉装置１、２から送電する電力量値が所定の電力量（例えば、１Ｗ）ごとに所定のパルス（例えば、１パルス）を制御装置２３に送信する構成であり、制御装置２３は前記パルス数を算出すると共に換算してその電力量値を検出すると共に後述するＲＡＭに記憶している。例えば、制御装置２３は「１０パルス」を検出し換算値が「１」であれば、その電力量は「１０パルス」×「１」＝「１０Ｗ」であると検出し後述するＲＡＭに記憶する。
【００１２】
●［各検出部］
次に、各検出部について説明する。商用電力値を検出する商用電力検出部７が設けてあり前記商用電力の方向性（潮流方向、逆潮流方向）を検出すると共に、その方向性と瞬間電力値を商用電力値として常時、制御装置２３へ送信している。また、同様に電力変換装置２７で変換された電力値を検出する変換電力検出部９が設けてあり瞬間電力値を変換電力値として常時、制御装置２３へ送信している。
【００１３】
●［制御装置］
次に、制御装置２３について説明する。この制御装置２３は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭで構成されている。ＲＡＭは、上述した各検出部７、９からの商用電力値、変換電力値をそれぞれ所定時間（例えば、０．０５秒）毎に検出時間に対応付けて記憶している。またＲＡＭは上述した電路開閉装置１、２からの電力量値をそれぞれ検出時間に対応付けて記憶している。そして、この制御装置２３は前記商用電力検出部７から検出する商用電力値の方向性が潮流方向であるかもしくは逆潮流方向であるかを常時判断している。また、制御装置２３は前記商用電力値と前記変換電力値の差し引きにより負荷で使用する負荷電力値を検出できる。そして、これらの各電力値及び各電力量値に基づいて、ＲＯＭに記憶の制御ソフトによってＣＰＵは発電機２１に対しては出力指令値及び運転停止指令、そして各電路開閉装置１、２に対しては開閉指令を送信している。
【００１４】
●［蓄電装置］
次に、蓄電装置２５について説明する。この蓄電装置２５は、例えば充放電可能な鉛バッテリであり、負荷で使用する電力に対して発電機２１が発電した電力が余剰状態（発電電力値＞負荷電力値）である時には蓄電装置２５に余剰分の発電電力を供給して蓄電しておき、逆に負荷で使用する電力に対して発電機２１が発電した電力だけでは不足状態（発電電力値＜負荷電力値）である時には、上述した蓄電装置２５に蓄電しておいた蓄電電力を蓄電装置２５から放電することにより負荷へ電力を供給して補い商用電力の使用を減少する目的に用いている。
なお、この蓄電装置２５は発電機の発電電力の不足分を全て補うものでない。例えば、負荷電力が発電機２１の最大出力をはるかに超える値まで増加し、それが長時間（数分〜数時間）継続する場合に、その間の不足電力を全てを補おうとすれば蓄電装置２５に多大な蓄電容量を必要とするため経済性の観点から好ましくないので、そのような場合には幾らかをこの蓄電装置２５で補うことになる。この蓄電装置２５の蓄電容量は、蓄電装置２５の費用を考慮し適宜選定し得る。
【００１５】
そして、この蓄電装置２５に蓄電されている蓄電量は、例えば制御装置２３に蓄電電力検出部（図、符号なし）を有していて、その蓄電電力検出部は上述したＲＡＭに記憶している電路開閉装置１及び電路開閉装置２から検出した電力量値の差により算出している。これにより、制御装置２３は常に蓄電装置２５の蓄電比率（全蓄電量に対する現在の蓄電量）を検出できる。また、この蓄電装置２５に対して過充電及び過放電を繰り返せば蓄電装置２５の電池寿命の低下になるために、制御装置２３は予め蓄電装置に対して過充電及び過放電とならないように蓄電比率を常に下限値である第１の所定値（８０％）以上で且つ上限値である第２の所定値（１００％）以下となる範囲内に保たせる制御を実施しており詳細は後述する。
【００１６】
●［発電機］
次に、発電機２１について説明する。まず、発電機２１の運転条件として、商用電力より電力単価が安価となることが条件である。そこで、発電機２１の出力は０％〜１００％まで出力調整を可能としておりその発電コストは発電出力０％〜１００％におけるどの出力値においてでも商用電力より発電コストが安価であることが前提で説明する。例えば発電機２１の出力が２０％以下であれば商用電力よりも発電機２１を使用すればコスト高となるのであれば、制御装置２３は発電機２１を停止し商用電力より負荷に電力を供給する。
【００１７】
発電機２１の発電出力の形態は様々考えられるが、この実施の形態では、制御装置２３は負荷電力値の数値を発電機２１への出力指令値とする制御、以下この制御を「負荷追従制御」と記す、を実施している例を説明する。なお、負荷電力値＞最大発電電力値の場合は、発電機２１への出力指令値は最大発電電力値である。また、発電機２１は制御装置２３から受信する出力指令値を満たす出力を発するまでには通常、数秒から数十秒の時間遅れが生ずる。以下、この時間の遅れを「追従遅延時間」と記す。
【００１８】
◆［第１の実施の形態］
本実施の形態（第１の実施の形態）は、制御装置２３が商用電力検出部７から検出した商用電力が逆潮流であるか否かの判断に基づいて電路開閉装置１、２を開閉する制御であり図３のフローを参照して説明する。
【００１９】
制御装置２３は、発電機２１が運転中か否かの判断をする（ステップＳ１）。発電機２１が運転中であれば、商用電力検出部７からの検出した商用電力が逆潮流であるか否かを判断する（ステップＳ３）。そして、例えば発電機２１は負荷追従制御で運転していたとき負荷が減少して負荷電力値が減少する場合、発電機２１は追従遅延時間により追従が遅れ余剰電力を商用電力に供給するため商用電力への電力値が増加する。この場合は、商用電力が逆潮流であると判断し、制御装置２３は発電電力を負荷へ供給するだけでなく蓄電装置２５へも供給して充電するために電路開閉装置１を閉じる制御を実施する（ステップＳ５）。そして、蓄電装置２５から蓄電電力を放電しないように電路開閉装置２を開ける制御を実施する（ステップＳ７）。また、ステップ１で発電機２１が運転中でなければ制御を終了する。
【００２０】
逆に、例えば発電機２１は負荷追従制御で運転していたとき負荷が増加して負荷電力値が増加する場合、発電機２１は追従遅延時間により追従が遅れ不足電力を商用電力で賄おうとするため商用電力からの電力値が増加する。この場合は、ステップ３で商用電力が逆潮流でない（潮流）と判断し、制御装置２３は発電電力を全て負荷へ供給するために電路開閉装置１を開ける制御を実施する（ステップＳ９）。そして、蓄電装置２５からも蓄電電力を放電するように電路開閉装置２を閉じる制御を実施する（ステップＳ１１）。
以降、制御装置２３は上述したこれらの制御を繰り返す。
【００２１】
このように、制御装置２３は商用電力検出部７からの商用電力の方向性（逆潮流方向、潮流方向）に基づいて、例えば商用電力の方向性が逆潮流であるときには余剰分の発電電力を蓄電装置２５に蓄電しておくために、また商用電力の方向性が潮流であるときには前記蓄電装置２５に蓄電した余剰分の発電電力を放電するために、効率の良い充放電となる電路開閉装置１、２の開閉制御を実施することにより商用電力の使用を低減して安価なコストの電力を負荷に供給して省エネルギーを実現している。
【００２２】
◆［第２の実施の形態］
本実施の形態（第２の実施の形態）は、制御装置２３が商用電力検出部７から検出した商用電力が逆潮流であるか否かの判断をして蓄電電力検出部からの蓄電比率に基づいて電路開閉装置１、２を開閉する制御である。そのため、本実施の形態は、第１の実施の形態の構成に蓄電電力検出部からの蓄電比率に基づいて電路開閉装置１、２を開閉する制御の構成を追加している点が異なり図４のフローを参照して説明する。なお、本実施の形態では、蓄電電力検出部からの蓄電比率を下限値である第１の所定値（８０％）及び上限値である第２の所定値（１００％）に基づかせて制御装置２３は電路開閉装置１、２を開閉している。
【００２３】
制御装置２３は、発電機２１が運転中か否かの判断をする（ステップＳ２１）。発電機２１が運転中であれば、商用電力検出部７からの検出した商用電力が逆潮流であるか否かを判断する（ステップＳ２３）。そして、例えば発電機２１は負荷追従制御で運転していたとき負荷が減少して負荷電力値が減少する場合、発電機２１は追従遅延時間により追従が遅れ余剰電力を商用電力に供給するため、商用電力への電力値が増加する。この場合は、商用電力が逆潮流であると判断し、蓄電比率が上限値である第２の所定値（１００％）未満であるか否かを判断する（ステップＳ２５）。そして、蓄電比率が第２の所定値（１００％）未満であれば、蓄電装置２５は充電可能であるために制御装置２３は電路開閉装置１を閉じ電路開閉装置２を開ける制御を実施する（ステップＳ２７）。また、ステップ２１で発電機２１が運転中でなければ制御を終了する。一方、ステップＳ２５で蓄電比率が第２の所定値（１００％）未満でなければ、蓄電装置２５は充電不可能であるために制御装置２３は電路開閉装置１を開けて（ステップＳ２９）過充電を防ぐ制御を実施する。
【００２４】
逆に、例えば発電機２１は負荷追従制御で運転していたとき負荷が増加して負荷電力値が増加する場合、発電機２１は追従遅延時間により追従が遅れ不足電力を商用電力で賄おうとするため商用電力からの電力値が増加する。この場合は、ステップ２３で商用電力が逆潮流でない（潮流）と判断し、蓄電比率が下限値である第１の所定値（８０％）を超えているか否かを判断する（ステップＳ３１）。そして、蓄電比率が第１の所定値（８０％）を超えていれば、蓄電装置２５は放電可能であるために制御装置２３は電路開閉装置１を開け電路開閉装置２を閉じる制御を実施する（ステップＳ３３）。一方、ステップＳ３１で蓄電比率が第１の所定値（８０％）を超えていなければ、蓄電装置２５は放電不可能であるために制御装置２３は電路開閉装置２を開けて（ステップＳ３５）過放電を防ぐ制御を実施する。
以降、制御装置２３は上述したこれらの制御を繰り返す。
【００２５】
このように、制御装置２３は商用電力検出部７からの商用電力の方向性（逆潮流方向、潮流方向）に基づいて、例えば商用電力の方向性が逆潮流であるときには余剰分の発電電力を蓄電装置２５に蓄電しておくために、また商用電力の方向性が潮流であるときには前記蓄電装置２５に蓄電した余剰分の発電電力を放電するために、効率の良い充放電となると共に過充電過放電を防ぐ電路開閉装置１、２の開閉制御を実施することにより商用電力の使用を低減して安価なコストの電力を負荷に供給して省エネルギーを実現している。
【００２６】
◆［第３の実施の形態］
本実施の形態（第３の実施の形態）は、制御装置２３が商用電力検出部７から検出した商用電力が逆潮流であるか否かの判断をして蓄電電力検出部からの蓄電比率に基づいて電路開閉装置１、２を開閉すると共に発電機２１の出力指令値を増減する制御である。そのため、本実施の形態は、第２の実施の形態の構成に蓄電電力検出部からの蓄電比率に基づいて発電機２１の出力指令値を増減する制御の構成を追加している点が異なり図５のフローを参照して説明する。なお、本実施の形態では、第１の所定値（８０％）及び第２の所定値（１００％）は第２の実施の形態と同じとしている。
【００２７】
制御装置２３は、発電機２１が運転中か否かの判断をする（ステップＳ４１）。発電機２１が運転中であれば、商用電力検出部７からの検出した商用電力が逆潮流であるか否かを判断する（ステップＳ４３）。そして、例えば発電機２１は負荷追従制御で運転していたとき負荷が減少して負荷電力値が減少する場合、発電機２１は追従遅延時間により追従が遅れ余剰電力を商用電力に供給するため商用電力への電力値が増加する。この場合は、商用電力が逆潮流であると判断し、蓄電比率が上限値である第２の所定値（１００％）未満であるか否かを判断する（ステップＳ４５）。そして、蓄電比率が第２の所定値（１００％）未満であれば、蓄電装置２５は充電可能であるために制御装置２３は電路開閉装置１を閉じ電路開閉装置２を開ける制御を実施する（ステップＳ４７）。次に、発電機２１への出力指令値を現在の出力指令値より減少させる（ステップＳ４９）。また、ステップ４１で発電機２１が運転中でなければ制御を終了する。一方、ステップＳ４５で蓄電比率が第２の所定値（１００％）未満でなければ、蓄電装置２５は充電不可能であるために発電機２１への出力指令値を現在の出力指令値より減少させる（ステップＳ５１）。そして、電路開閉装置１を開けて（ステップＳ５３）過充電を防ぐ制御を実施する。
なお、上述した出力指令値の減少量は、例えば商用電力検出部７から検出した逆潮流の商用電力値のα倍とし、逆潮流の商用電力値が「Ｐ」であれば出力指令値の減少量は「αＰ」とする。
【００２８】
逆に、例えば発電機２１は負荷追従制御で運転していたとき負荷が増加して負荷電力値が増加する場合、発電機２１は追従遅延時間により追従が遅れ不足電力を商用電力で賄おうとするため商用電力からの電力値が増加する。この場合は、ステップ４３で商用電力が逆潮流でない（潮流）と判断し、蓄電比率が下限値である第１の所定値（８０％）を超えているか否かを判断する（ステップＳ５５）。そして、蓄電比率が第１の所定値（８０％）を超えていれば、蓄電装置２５は放電可能であるために制御装置２３は電路開閉装置１を開け電路開閉装置２を閉じる制御を実施する（ステップＳ５７）。次に、発電機２１への出力指令値を現在の出力指令値より増加させる（ステップＳ５９）。一方、ステップＳ５５で蓄電比率が第１の所定値（８０％）を超えていなければ、蓄電装置２５は放電不可能であるために発電機２１への出力指令値を現在の出力指令値より増加させる（ステップＳ６１）。そして、電路開閉装置２を開けて（ステップＳ６３）過放電を防ぐ制御を実施する。
なお、上述した出力指令値の増加量は、例えば商用電力検出部７から検出した潮流の商用電力値のβ倍とし、潮流の商用電力値が「Ｐ」であれば出力指令値の増加量は「βＰ」とする。
以降、制御装置２３は上述したこれらの制御を繰り返す。
【００２９】
このように、制御装置２３は商用電力検出部７からの商用電力の方向性（逆潮流方向、潮流方向）に基づいて、例えば商用電力の方向性が逆潮流であるときには余剰分の発電電力を蓄電装置２５に蓄電しておくために、また商用電力の方向性が潮流であるときには前記蓄電装置２５に蓄電した余剰分の発電電力を放電するために、効率の良い充放電となり過充電過放電を防ぐ電路開閉装置１、２の開閉制御を実施すると共に発電機２１の出力指令値の増減することにより商用電力の使用を低減して安価なコストの電力を負荷に供給して省エネルギーを実現している。
【００３０】
◆［第４の実施の形態］
本実施の形態（第４の実施の形態）は、第１〜３の実施の形態と比較して発電機２１と電力変換装置２７を接続する電路に第３の電路開閉装置（以降、「電路開閉装置３」と記す）を備えている点が機器の構成上異なる。そして、本実施の形態（第４の実施の形態）は、制御装置２３が商用電力検出部７から検出した商用電力の逆潮流の時間に応じて電路開閉装置３を開閉する制御である。また、その他の制御は第３の実施の形態に属する。そのため、本実施の形態は、第３の実施の形態の構成に逆潮流の検出に時間条件を設け電路開閉装置３を開閉して逆潮流を防止する構成を追加している点が異なり図６のフローを参照して説明する。なお、本実施の形態では、第１の所定値（８０％）及び第２の所定値（１００％）は第３の実施の形態と同じとしている。
【００３１】
制御装置２３は、発電機２１が運転中か否かの判断をする（ステップＳ７１）。発電機２１が運転中であれば、商用電力検出部７からの検出した商用電力が逆潮流であるか否かを判断する（ステップＳ７３）。そして、例えば発電機２１は負荷追従制御で運転していたとき負荷が減少して負荷電力値が減少する場合、発電機２１は追従遅延時間により追従が遅れ余剰電力を商用電力に供給するため商用電力への電力値が増加する。この場合は、商用電力が逆潮流であると判断し、逆潮流検出時間「Ｔ」を計時（Ｔ←Ｔ＋１）していく（ステップＳ７５）。そして、この逆潮流検出時間「Ｔ」が第３の所定値以上の時間継続したか否かを判断する（ステップＳ７７）。逆潮流検出時間「Ｔ」が第３の所定値（例えば、０．５秒）以上の時間継続していれば、逆潮流を防ぐために電路開閉装置３を開け発電機２１からの発電電力を切り離し、前記逆潮流検出時間「Ｔ」を初期化（Ｔ→０）する（ステップＳ７９）。そして、電路開閉装置３を閉じる制御を実施する（ステップＳ８１）。また、ステップ７１で発電機２１が運転中でなければ制御を終了する。一方、ステップＳ７７で逆潮流検出時間「Ｔ」が所定時間以上の継続していなければ、蓄電比率が上限値である第２の所定値（１００％）未満であるか否かを判断する（ステップＳ８３）。このステップ８３以降の制御は、第３の実施の形態に記載したステップＳ４３以降の制御と同じであるため詳細は省略するが蓄電装置２５に充電する。
【００３２】
逆に、例えば発電機２１は負荷追従制御で運転していたとき負荷が増加して負荷電力値が増加する場合、発電機２１は追従遅延時間により追従が遅れ不足電力を商用電力で賄おうとするため商用電力からの電力値が増加する。この場合は、ステップ７３で商用電力が逆潮流でない（潮流）と判断し、前記逆潮流検出時間「Ｔ」を初期化（Ｔ→０）する（ステップＳ９３）。そして、蓄電比率が下限値である第１の所定値（８０％）を超えているか否かを判断する（ステップＳ９５）。このステップ９５以降の制御は、第３の実施の形態に記載したステップＳ５５以降の制御と同じであるため詳細は省略するが蓄電装置２５からの放電により負荷に供給する。
以降、制御装置２３は上述したこれらの制御を繰り返す。
【００３３】
このように、制御装置２３は商用電力検出部７からの商用電力の方向性（逆潮流方向、潮流方向）に基づいて、例えば商用電力の方向性が逆潮流であるときには余剰分の発電電力を蓄電装置２５に蓄電しておくために、また商用電力の方向性が潮流であるときには前記蓄電装置２５に蓄電した余剰分の発電電力を放電するために、効率の良い充放電となり過充電過放電を防ぐ電路開閉装置１、２の開閉制御を実施すると共に発電機２１の出力指令値の増減することにより商用電力の使用を低減して安価なコストの電力を負荷に供給して省エネルギーを実現している。また、制御装置２３は第３の所定値以上の時間継続する逆潮流方向への電力の送電を防ぐことができる。
【００３４】
また、各実施の形態で説明した内燃機関を用いた発電機２１を、発電時に発生する排熱を回収して前記排熱の有効利用を図るコージェネレーションシステムにも適用可能である。このようにコージェネレーションシステムにも適用すれば、電力だけでなく熱の供給も安価にできるため、省エネルギーをさらに高めることが可能である。
【００３５】
上述した内容は、あくまでも本発明の一実施の形態に関するものであって、本発明が上記内容に限定されることを意味するものではない。
例えば、発明の実施の形態では、発電機２１を直流発電機である例を説明したがこれに限定されるものでなく、交流発電機であっても構わない。その場合、前記電路開閉装置１及び前記電路開閉装置２には、交流電力を直流電力に変換する電力変換機能をも有している。
また、発明の実施の形態では、電力変換装置２７を設ける例を説明したがこれに限定されるものでなく、例えば負荷が直流負荷であり発電機に直流発電機を用いて電圧の変換が不要であれば電力変換装置２７を設ける必要もない。なお、この場合は、商用電力も直流となる。
また、発明の実施の形態では、蓄電装置２５の蓄電比率を電路開閉装置１、２からの電力量により算出する例を説明したがこれに限定されるものでなく、例えば蓄電装置２５の比重や端子電圧を利用して算出しても構わない。この場合には、電路開閉装置１、２は電力量を制御装置２３へ送信しなくて良い。
また、発明の実施の形態で説明した商用電力は電力会社等によって供給される電力であっても良いし、任意の所有者が所有する自家発電装置等によって供給される電力であっても良い。
【００３６】
また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、より小さい（＜）等は、等号を含んでも含んでいなくても良い。
また、本実施の形態で使用した数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電池寿命を低下させずに蓄電装置を効率良く充放電して商用電力からの購入電力を低減可能な発電装置の制御方法及び発電装置を提供することにより、商用電力の使用量を低減して省エネルギ−実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例（第１の実施の形態〜第３の実施の形態）である発電装置の構成図である。
【図２】本発明の一実施例（第４の実施の形態）である発電装置の構成図である。
【図３】第１の実施の形態における制御装置２３で実施される処理手順の例について説明するフローである。
【図４】第２の実施の形態における制御装置２３で実施される処理手順の例について説明するフローである。
【図５】第３の実施の形態における制御装置２３で実施される処理手順の例について説明するフローである。
【図６】第４の実施の形態における制御装置２３で実施される処理手順の例について説明するフローである。
【符号の説明】
１、２、３ 電路開閉装置
７ 商用電力検出部
９ 変換電力検出部
２１ 発電機
２３ 制御装置
２５ 蓄電装置
２７ 電力変換装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力発生手段の発電によって、負荷で使用する電力を賄い、前記負荷の減少により前記電力発生手段の発電電力に余剰電力が発生すればその余剰電力を蓄電装置に蓄電し、一方、前記負荷の増加により前記電力発生手段の発電電力に不足電力が発生すればその不足電力を蓄電装置に蓄電している電力から補い商用電力の使用を低減する発電装置の制御方法及び発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりエンジン等を用いた家庭用の発電装置には蓄電装置を備えており、負荷で使用する電力が発電電力より少なければ余剰電力を蓄電装置に蓄電しておき、一方負荷で使用する電力が発電電力より多ければ前記蓄電した余剰電力を蓄電装置から放電してこれを繰り返すことにより、高コストの商用電力（例えば、電力会社から供給される電力）の使用量を抑えている。
【０００３】
なお、上記説明した発電装置は従来より一般的であるので、あえて先行技術文献は記載しない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の発電装置には以下に示す課題が挙げられる。
（１）蓄電装置と接続する電路に開閉装置がないために、商用電力検出部からの検出値が逆潮流状態（電力変換装置側から商用電力に対して電力を送電している状態）であっても蓄電装置は放電状態であることもあった。
（２）蓄電装置と接続する電路に開閉装置がないために、商用電力検出部からの検出値が潮流状態であっても蓄電装置は充電状態であることもあった。
（３）蓄電装置と接続する電路に開閉装置がないために、蓄電装置は過充電過放電を繰り返し電池寿命を縮めていた。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、電池寿命を低下させずに蓄電装置を効率良く充放電して商用電力からの購入電力を低減可能な発電装置の制御方法及び発電装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発電装置の制御方法は、商用電力値を検出可能な商用電力検出部を有し、その検出した商用電力値に基づいて蓄電装置を充放電する電路を第１の電路開閉装置及び第２の電路開閉装置によって開閉している。これにより、負荷電力が減少した場合に発生する余剰電力を蓄電装置に充電しておき、一方負荷電力が増加した場合に発生する不足電力を蓄電装置からの放電にて補い商用電力の使用量を低減している。
【０００６】
請求項２に記載の発電装置の制御方法は、蓄電装置の蓄電比率を検出する蓄電電力検出部を有し、前記商用電力値及び前記蓄電電力検出部からの検出値に基づいて蓄電装置を充放電する電路を第１の電路開閉装置及び第２の電路開閉装置によって開閉している。これにより、負荷電力が減少した場合に発生する余剰電力を蓄電装置に過充電にならないように充電しておき、一方負荷電力が増加した場合に発生する不足電力を蓄電装置から過放電にならないように放電して補い商用電力の使用量を低減している。
【０００７】
請求項３に記載の発電装置の制御方法は、前記商用電力値及び前記蓄電電力検出部からの検出値に基づいて蓄電装置を充放電する電路を第１の電路開閉装置及び第２の電路開閉装置によって開閉していると共に電力発生手段への出力指令値を増減している。これにより、負荷電力が減少した場合に発生する余剰電力を蓄電装置に過充電にならないように充電すると共に電力発生手段への出力指令値を減少させ、一方負荷電力が増加した場合に発生する不足電力を蓄電装置から過放電にならないように放電すると共に電力発生手段への出力指令値を増加させて商用電力の使用量を低減している。
【０００８】
請求項４に記載の発電装置の制御方法は、検出した商用電力値及びその継続時間に基づいて電力発生手段からの発電電力を送電する電路を第３の電路開閉装置によって開閉している。これにより、負荷電力が減少した場合に発生する余剰電力を商用電力検出部が検出する検出値及びその検出値の継続した検出時間に基づいて、前記電力発生手段からの発電電力を送電する電路を開閉して商用電力への送電を防いでいる。
【０００９】
請求項５に記載の発電装置では、上述した発電装置の制御方法を使用した発電装置を提供できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例である発電装置の構成図を示す。この発電装置は、電力発生手段と前記電力発生手段にて発電した発電電力を蓄電する蓄電装置２５と、前記電力発生手段にて発電した発電電力及び前記蓄電装置２５からの放電電力を商用電力の規格電力（例えば、交流−単相３線−６０Ｈｚ−２００Ｖ−１００Ｖ）に変換する電力変換装置２７（例えば、インバータ）と、制御装置２３とで構成してある。なお前記電力発生手段は、例えば内燃機関を用いた発電機、または燃料電池等であり、本発明の実施例では所定の燃料（例えば、都市ガス）で駆動する内燃機関（図、符号なし）と前記内燃機関にて駆動する発電機（例えば、直流発電機）２１を例に説明する。そして、前記発電機２１と前記蓄電装置２５と前記電力変換装置２７は、各々電路（例えば、ケーブル）にて接続しており、前記電力変換装置２７にて変換された電力と商用電力とで負荷に電力を供給している。また、前記発電機２１と前記蓄電装置２５を接続する電路には第１の電路開閉装置（以降、「電路開閉装置１」と記す）が設けてあり、前記蓄電装置２５と前記電力変換装置２７を接続する電路には第２の電路開閉装置（以降、「電路開閉装置２」と記す）が設けてある。また、前記電力変換装置２７にて変換された電力と前記商用電力とが交わる合流点より商用電力側の電路に商用電力値を検出する商用電力検出部７及び前記合流点より電力変換装置２７側の電路に変換電力値を検出する変換電力検出部９を設けてある。
そして、前記制御装置２３は、後述する各電路開閉装置１、２からの電力量及び前記各検出部７、９からの検出電力値に基づいて、発電電力及び蓄電電力を最大限有効利用して負荷に対して安価なコストの電力を供給できるように、前記発電機２１に対しては発電出力の出力指令値の増減信号を送信すると共に各電路開閉装置１、２に対しては開閉指令を送信する制御を実施している。以下に、その詳細を説明する。
【００１１】
◆［各機器の説明］
●［電路開閉装置］
まず、電路開閉装置１、２について説明する。電路開閉装置１は、前記発電機２１と前記蓄電装置２５とを接続する電路中に設けてあると共に前記発電機２１側から前記蓄電装置２５側のみを送電する方向性を有している。また、この電路開閉装置１は、前記制御装置２３から受信する開閉指令に基づいて前記電路の開閉を行うと同時に前記電路にて送電している電力量値を積算可能な信号に変換して前記制御装置２３へ送信している。同様に、電路開閉装置２は、前記蓄電装置２５と前記電力変換装置２７とを接続する電路中に設けてあると共に前記蓄電装置２５側から前記電力変換装置２７側のみを送電する方向性を有している。また、この電路開閉装置２は、前記制御装置２３から受信する開閉指令に基づいて前記電路の開閉を行うと同時に前記電路にて送電している電力量値を積算可能な信号に変換して前記制御装置２３へ送信している。
そして、上述した電力量値が積算可能に変換された信号とは、各電路開閉装置１、２から送電する電力量値が所定の電力量（例えば、１Ｗ）ごとに所定のパルス（例えば、１パルス）を制御装置２３に送信する構成であり、制御装置２３は前記パルス数を算出すると共に換算してその電力量値を検出すると共に後述するＲＡＭに記憶している。例えば、制御装置２３は「１０パルス」を検出し換算値が「１」であれば、その電力量は「１０パルス」×「１」＝「１０Ｗ」であると検出し後述するＲＡＭに記憶する。
【００１２】
●［各検出部］
次に、各検出部について説明する。商用電力値を検出する商用電力検出部７が設けてあり前記商用電力の方向性（潮流方向、逆潮流方向）を検出すると共に、その方向性と瞬間電力値を商用電力値として常時、制御装置２３へ送信している。また、同様に電力変換装置２７で変換された電力値を検出する変換電力検出部９が設けてあり瞬間電力値を変換電力値として常時、制御装置２３へ送信している。
【００１３】
●［制御装置］
次に、制御装置２３について説明する。この制御装置２３は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭで構成されている。ＲＡＭは、上述した各検出部７、９からの商用電力値、変換電力値をそれぞれ所定時間（例えば、０．０５秒）毎に検出時間に対応付けて記憶している。またＲＡＭは上述した電路開閉装置１、２からの電力量値をそれぞれ検出時間に対応付けて記憶している。そして、この制御装置２３は前記商用電力検出部７から検出する商用電力値の方向性が潮流方向であるかもしくは逆潮流方向であるかを常時判断している。また、制御装置２３は前記商用電力値と前記変換電力値の差し引きにより負荷で使用する負荷電力値を検出できる。そして、これらの各電力値及び各電力量値に基づいて、ＲＯＭに記憶の制御ソフトによってＣＰＵは発電機２１に対しては出力指令値及び運転停止指令、そして各電路開閉装置１、２に対しては開閉指令を送信している。
【００１４】
●［蓄電装置］
次に、蓄電装置２５について説明する。この蓄電装置２５は、例えば充放電可能な鉛バッテリであり、負荷で使用する電力に対して発電機２１が発電した電力が余剰状態（発電電力値＞負荷電力値）である時には蓄電装置２５に余剰分の発電電力を供給して蓄電しておき、逆に負荷で使用する電力に対して発電機２１が発電した電力だけでは不足状態（発電電力値＜負荷電力値）である時には、上述した蓄電装置２５に蓄電しておいた蓄電電力を蓄電装置２５から放電することにより負荷へ電力を供給して補い商用電力の使用を減少する目的に用いている。
なお、この蓄電装置２５は発電機の発電電力の不足分を全て補うものでない。例えば、負荷電力が発電機２１の最大出力をはるかに超える値まで増加し、それが長時間（数分〜数時間）継続する場合に、その間の不足電力を全てを補おうとすれば蓄電装置２５に多大な蓄電容量を必要とするため経済性の観点から好ましくないので、そのような場合には幾らかをこの蓄電装置２５で補うことになる。この蓄電装置２５の蓄電容量は、蓄電装置２５の費用を考慮し適宜選定し得る。
【００１５】
そして、この蓄電装置２５に蓄電されている蓄電量は、例えば制御装置２３に蓄電電力検出部（図、符号なし）を有していて、その蓄電電力検出部は上述したＲＡＭに記憶している電路開閉装置１及び電路開閉装置２から検出した電力量値の差により算出している。これにより、制御装置２３は常に蓄電装置２５の蓄電比率（全蓄電量に対する現在の蓄電量）を検出できる。また、この蓄電装置２５に対して過充電及び過放電を繰り返せば蓄電装置２５の電池寿命の低下になるために、制御装置２３は予め蓄電装置に対して過充電及び過放電とならないように蓄電比率を常に下限値である第１の所定値（８０％）以上で且つ上限値である第２の所定値（１００％）以下となる範囲内に保たせる制御を実施しており詳細は後述する。
【００１６】
●［発電機］
次に、発電機２１について説明する。まず、発電機２１の運転条件として、商用電力より電力単価が安価となることが条件である。そこで、発電機２１の出力は０％〜１００％まで出力調整を可能としておりその発電コストは発電出力０％〜１００％におけるどの出力値においてでも商用電力より発電コストが安価であることが前提で説明する。例えば発電機２１の出力が２０％以下であれば商用電力よりも発電機２１を使用すればコスト高となるのであれば、制御装置２３は発電機２１を停止し商用電力より負荷に電力を供給する。
【００１７】
発電機２１の発電出力の形態は様々考えられるが、この実施の形態では、制御装置２３は負荷電力値の数値を発電機２１への出力指令値とする制御、以下この制御を「負荷追従制御」と記す、を実施している例を説明する。なお、負荷電力値＞最大発電電力値の場合は、発電機２１への出力指令値は最大発電電力値である。また、発電機２１は制御装置２３から受信する出力指令値を満たす出力を発するまでには通常、数秒から数十秒の時間遅れが生ずる。以下、この時間の遅れを「追従遅延時間」と記す。
【００１８】
◆［第１の実施の形態］
本実施の形態（第１の実施の形態）は、制御装置２３が商用電力検出部７から検出した商用電力が逆潮流であるか否かの判断に基づいて電路開閉装置１、２を開閉する制御であり図３のフローを参照して説明する。
【００１９】
制御装置２３は、発電機２１が運転中か否かの判断をする（ステップＳ１）。発電機２１が運転中であれば、商用電力検出部７からの検出した商用電力が逆潮流であるか否かを判断する（ステップＳ３）。そして、例えば発電機２１は負荷追従制御で運転していたとき負荷が減少して負荷電力値が減少する場合、発電機２１は追従遅延時間により追従が遅れ余剰電力を商用電力に供給するため商用電力への電力値が増加する。この場合は、商用電力が逆潮流であると判断し、制御装置２３は発電電力を負荷へ供給するだけでなく蓄電装置２５へも供給して充電するために電路開閉装置１を閉じる制御を実施する（ステップＳ５）。そして、蓄電装置２５から蓄電電力を放電しないように電路開閉装置２を開ける制御を実施する（ステップＳ７）。また、ステップ１で発電機２１が運転中でなければ制御を終了する。
【００２０】
逆に、例えば発電機２１は負荷追従制御で運転していたとき負荷が増加して負荷電力値が増加する場合、発電機２１は追従遅延時間により追従が遅れ不足電力を商用電力で賄おうとするため商用電力からの電力値が増加する。この場合は、ステップ３で商用電力が逆潮流でない（潮流）と判断し、制御装置２３は発電電力を全て負荷へ供給するために電路開閉装置１を開ける制御を実施する（ステップＳ９）。そして、蓄電装置２５からも蓄電電力を放電するように電路開閉装置２を閉じる制御を実施する（ステップＳ１１）。
以降、制御装置２３は上述したこれらの制御を繰り返す。
【００２１】
このように、制御装置２３は商用電力検出部７からの商用電力の方向性（逆潮流方向、潮流方向）に基づいて、例えば商用電力の方向性が逆潮流であるときには余剰分の発電電力を蓄電装置２５に蓄電しておくために、また商用電力の方向性が潮流であるときには前記蓄電装置２５に蓄電した余剰分の発電電力を放電するために、効率の良い充放電となる電路開閉装置１、２の開閉制御を実施することにより商用電力の使用を低減して安価なコストの電力を負荷に供給して省エネルギーを実現している。
【００２２】
◆［第２の実施の形態］
本実施の形態（第２の実施の形態）は、制御装置２３が商用電力検出部７から検出した商用電力が逆潮流であるか否かの判断をして蓄電電力検出部からの蓄電比率に基づいて電路開閉装置１、２を開閉する制御である。そのため、本実施の形態は、第１の実施の形態の構成に蓄電電力検出部からの蓄電比率に基づいて電路開閉装置１、２を開閉する制御の構成を追加している点が異なり図４のフローを参照して説明する。なお、本実施の形態では、蓄電電力検出部からの蓄電比率を下限値である第１の所定値（８０％）及び上限値である第２の所定値（１００％）に基づかせて制御装置２３は電路開閉装置１、２を開閉している。
【００２３】
制御装置２３は、発電機２１が運転中か否かの判断をする（ステップＳ２１）。発電機２１が運転中であれば、商用電力検出部７からの検出した商用電力が逆潮流であるか否かを判断する（ステップＳ２３）。そして、例えば発電機２１は負荷追従制御で運転していたとき負荷が減少して負荷電力値が減少する場合、発電機２１は追従遅延時間により追従が遅れ余剰電力を商用電力に供給するため、商用電力への電力値が増加する。この場合は、商用電力が逆潮流であると判断し、蓄電比率が上限値である第２の所定値（１００％）未満であるか否かを判断する（ステップＳ２５）。そして、蓄電比率が第２の所定値（１００％）未満であれば、蓄電装置２５は充電可能であるために制御装置２３は電路開閉装置１を閉じ電路開閉装置２を開ける制御を実施する（ステップＳ２７）。また、ステップ２１で発電機２１が運転中でなければ制御を終了する。一方、ステップＳ２５で蓄電比率が第２の所定値（１００％）未満でなければ、蓄電装置２５は充電不可能であるために制御装置２３は電路開閉装置１を開けて（ステップＳ２９）過充電を防ぐ制御を実施する。
【００２４】
逆に、例えば発電機２１は負荷追従制御で運転していたとき負荷が増加して負荷電力値が増加する場合、発電機２１は追従遅延時間により追従が遅れ不足電力を商用電力で賄おうとするため商用電力からの電力値が増加する。この場合は、ステップ２３で商用電力が逆潮流でない（潮流）と判断し、蓄電比率が下限値である第１の所定値（８０％）を超えているか否かを判断する（ステップＳ３１）。そして、蓄電比率が第１の所定値（８０％）を超えていれば、蓄電装置２５は放電可能であるために制御装置２３は電路開閉装置１を開け電路開閉装置２を閉じる制御を実施する（ステップＳ３３）。一方、ステップＳ３１で蓄電比率が第１の所定値（８０％）を超えていなければ、蓄電装置２５は放電不可能であるために制御装置２３は電路開閉装置２を開けて（ステップＳ３５）過放電を防ぐ制御を実施する。
以降、制御装置２３は上述したこれらの制御を繰り返す。
【００２５】
このように、制御装置２３は商用電力検出部７からの商用電力の方向性（逆潮流方向、潮流方向）に基づいて、例えば商用電力の方向性が逆潮流であるときには余剰分の発電電力を蓄電装置２５に蓄電しておくために、また商用電力の方向性が潮流であるときには前記蓄電装置２５に蓄電した余剰分の発電電力を放電するために、効率の良い充放電となると共に過充電過放電を防ぐ電路開閉装置１、２の開閉制御を実施することにより商用電力の使用を低減して安価なコストの電力を負荷に供給して省エネルギーを実現している。
【００２６】
◆［第３の実施の形態］
本実施の形態（第３の実施の形態）は、制御装置２３が商用電力検出部７から検出した商用電力が逆潮流であるか否かの判断をして蓄電電力検出部からの蓄電比率に基づいて電路開閉装置１、２を開閉すると共に発電機２１の出力指令値を増減する制御である。そのため、本実施の形態は、第２の実施の形態の構成に蓄電電力検出部からの蓄電比率に基づいて発電機２１の出力指令値を増減する制御の構成を追加している点が異なり図５のフローを参照して説明する。なお、本実施の形態では、第１の所定値（８０％）及び第２の所定値（１００％）は第２の実施の形態と同じとしている。
【００２７】
制御装置２３は、発電機２１が運転中か否かの判断をする（ステップＳ４１）。発電機２１が運転中であれば、商用電力検出部７からの検出した商用電力が逆潮流であるか否かを判断する（ステップＳ４３）。そして、例えば発電機２１は負荷追従制御で運転していたとき負荷が減少して負荷電力値が減少する場合、発電機２１は追従遅延時間により追従が遅れ余剰電力を商用電力に供給するため商用電力への電力値が増加する。この場合は、商用電力が逆潮流であると判断し、蓄電比率が上限値である第２の所定値（１００％）未満であるか否かを判断する（ステップＳ４５）。そして、蓄電比率が第２の所定値（１００％）未満であれば、蓄電装置２５は充電可能であるために制御装置２３は電路開閉装置１を閉じ電路開閉装置２を開ける制御を実施する（ステップＳ４７）。次に、発電機２１への出力指令値を現在の出力指令値より減少させる（ステップＳ４９）。また、ステップ４１で発電機２１が運転中でなければ制御を終了する。一方、ステップＳ４５で蓄電比率が第２の所定値（１００％）未満でなければ、蓄電装置２５は充電不可能であるために発電機２１への出力指令値を現在の出力指令値より減少させる（ステップＳ５１）。そして、電路開閉装置１を開けて（ステップＳ５３）過充電を防ぐ制御を実施する。
なお、上述した出力指令値の減少量は、例えば商用電力検出部７から検出した逆潮流の商用電力値のα倍とし、逆潮流の商用電力値が「Ｐ」であれば出力指令値の減少量は「αＰ」とする。
【００２８】
逆に、例えば発電機２１は負荷追従制御で運転していたとき負荷が増加して負荷電力値が増加する場合、発電機２１は追従遅延時間により追従が遅れ不足電力を商用電力で賄おうとするため商用電力からの電力値が増加する。この場合は、ステップ４３で商用電力が逆潮流でない（潮流）と判断し、蓄電比率が下限値である第１の所定値（８０％）を超えているか否かを判断する（ステップＳ５５）。そして、蓄電比率が第１の所定値（８０％）を超えていれば、蓄電装置２５は放電可能であるために制御装置２３は電路開閉装置１を開け電路開閉装置２を閉じる制御を実施する（ステップＳ５７）。次に、発電機２１への出力指令値を現在の出力指令値より増加させる（ステップＳ５９）。一方、ステップＳ５５で蓄電比率が第１の所定値（８０％）を超えていなければ、蓄電装置２５は放電不可能であるために発電機２１への出力指令値を現在の出力指令値より増加させる（ステップＳ６１）。そして、電路開閉装置２を開けて（ステップＳ６３）過放電を防ぐ制御を実施する。
なお、上述した出力指令値の増加量は、例えば商用電力検出部７から検出した潮流の商用電力値のβ倍とし、潮流の商用電力値が「Ｐ」であれば出力指令値の増加量は「βＰ」とする。
以降、制御装置２３は上述したこれらの制御を繰り返す。
【００２９】
このように、制御装置２３は商用電力検出部７からの商用電力の方向性（逆潮流方向、潮流方向）に基づいて、例えば商用電力の方向性が逆潮流であるときには余剰分の発電電力を蓄電装置２５に蓄電しておくために、また商用電力の方向性が潮流であるときには前記蓄電装置２５に蓄電した余剰分の発電電力を放電するために、効率の良い充放電となり過充電過放電を防ぐ電路開閉装置１、２の開閉制御を実施すると共に発電機２１の出力指令値の増減することにより商用電力の使用を低減して安価なコストの電力を負荷に供給して省エネルギーを実現している。
【００３０】
◆［第４の実施の形態］
本実施の形態（第４の実施の形態）は、第１〜３の実施の形態と比較して発電機２１と電力変換装置２７を接続する電路に第３の電路開閉装置（以降、「電路開閉装置３」と記す）を備えている点が機器の構成上異なる。そして、本実施の形態（第４の実施の形態）は、制御装置２３が商用電力検出部７から検出した商用電力の逆潮流の時間に応じて電路開閉装置３を開閉する制御である。また、その他の制御は第３の実施の形態に属する。そのため、本実施の形態は、第３の実施の形態の構成に逆潮流の検出に時間条件を設け電路開閉装置３を開閉して逆潮流を防止する構成を追加している点が異なり図６のフローを参照して説明する。なお、本実施の形態では、第１の所定値（８０％）及び第２の所定値（１００％）は第３の実施の形態と同じとしている。
【００３１】
制御装置２３は、発電機２１が運転中か否かの判断をする（ステップＳ７１）。発電機２１が運転中であれば、商用電力検出部７からの検出した商用電力が逆潮流であるか否かを判断する（ステップＳ７３）。そして、例えば発電機２１は負荷追従制御で運転していたとき負荷が減少して負荷電力値が減少する場合、発電機２１は追従遅延時間により追従が遅れ余剰電力を商用電力に供給するため商用電力への電力値が増加する。この場合は、商用電力が逆潮流であると判断し、逆潮流検出時間「Ｔ」を計時（Ｔ←Ｔ＋１）していく（ステップＳ７５）。そして、この逆潮流検出時間「Ｔ」が第３の所定値以上の時間継続したか否かを判断する（ステップＳ７７）。逆潮流検出時間「Ｔ」が第３の所定値（例えば、０．５秒）以上の時間継続していれば、逆潮流を防ぐために電路開閉装置３を開け発電機２１からの発電電力を切り離し、前記逆潮流検出時間「Ｔ」を初期化（Ｔ→０）する（ステップＳ７９）。そして、電路開閉装置３を閉じる制御を実施する（ステップＳ８１）。また、ステップ７１で発電機２１が運転中でなければ制御を終了する。一方、ステップＳ７７で逆潮流検出時間「Ｔ」が所定時間以上の継続していなければ、蓄電比率が上限値である第２の所定値（１００％）未満であるか否かを判断する（ステップＳ８３）。このステップ８３以降の制御は、第３の実施の形態に記載したステップＳ４３以降の制御と同じであるため詳細は省略するが蓄電装置２５に充電する。
【００３２】
逆に、例えば発電機２１は負荷追従制御で運転していたとき負荷が増加して負荷電力値が増加する場合、発電機２１は追従遅延時間により追従が遅れ不足電力を商用電力で賄おうとするため商用電力からの電力値が増加する。この場合は、ステップ７３で商用電力が逆潮流でない（潮流）と判断し、前記逆潮流検出時間「Ｔ」を初期化（Ｔ→０）する（ステップＳ９３）。そして、蓄電比率が下限値である第１の所定値（８０％）を超えているか否かを判断する（ステップＳ９５）。このステップ９５以降の制御は、第３の実施の形態に記載したステップＳ５５以降の制御と同じであるため詳細は省略するが蓄電装置２５からの放電により負荷に供給する。
以降、制御装置２３は上述したこれらの制御を繰り返す。
【００３３】
このように、制御装置２３は商用電力検出部７からの商用電力の方向性（逆潮流方向、潮流方向）に基づいて、例えば商用電力の方向性が逆潮流であるときには余剰分の発電電力を蓄電装置２５に蓄電しておくために、また商用電力の方向性が潮流であるときには前記蓄電装置２５に蓄電した余剰分の発電電力を放電するために、効率の良い充放電となり過充電過放電を防ぐ電路開閉装置１、２の開閉制御を実施すると共に発電機２１の出力指令値の増減することにより商用電力の使用を低減して安価なコストの電力を負荷に供給して省エネルギーを実現している。また、制御装置２３は第３の所定値以上の時間継続する逆潮流方向への電力の送電を防ぐことができる。
【００３４】
また、各実施の形態で説明した内燃機関を用いた発電機２１を、発電時に発生する排熱を回収して前記排熱の有効利用を図るコージェネレーションシステムにも適用可能である。このようにコージェネレーションシステムにも適用すれば、電力だけでなく熱の供給も安価にできるため、省エネルギーをさらに高めることが可能である。
【００３５】
上述した内容は、あくまでも本発明の一実施の形態に関するものであって、本発明が上記内容に限定されることを意味するものではない。
例えば、発明の実施の形態では、発電機２１を直流発電機である例を説明したがこれに限定されるものでなく、交流発電機であっても構わない。その場合、前記電路開閉装置１及び前記電路開閉装置２には、交流電力を直流電力に変換する電力変換機能をも有している。
また、発明の実施の形態では、電力変換装置２７を設ける例を説明したがこれに限定されるものでなく、例えば負荷が直流負荷であり発電機に直流発電機を用いて電圧の変換が不要であれば電力変換装置２７を設ける必要もない。なお、この場合は、商用電力も直流となる。
また、発明の実施の形態では、蓄電装置２５の蓄電比率を電路開閉装置１、２からの電力量により算出する例を説明したがこれに限定されるものでなく、例えば蓄電装置２５の比重や端子電圧を利用して算出しても構わない。この場合には、電路開閉装置１、２は電力量を制御装置２３へ送信しなくて良い。
また、発明の実施の形態で説明した商用電力は電力会社等によって供給される電力であっても良いし、任意の所有者が所有する自家発電装置等によって供給される電力であっても良い。
【００３６】
また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、より小さい（＜）等は、等号を含んでも含んでいなくても良い。
また、本実施の形態で使用した数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電池寿命を低下させずに蓄電装置を効率良く充放電して商用電力からの購入電力を低減可能な発電装置の制御方法及び発電装置を提供することにより、商用電力の使用量を低減して省エネルギ−実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例（第１の実施の形態〜第３の実施の形態）である発電装置の構成図である。
【図２】本発明の一実施例（第４の実施の形態）である発電装置の構成図である。
【図３】第１の実施の形態における制御装置２３で実施される処理手順の例について説明するフローである。
【図４】第２の実施の形態における制御装置２３で実施される処理手順の例について説明するフローである。
【図５】第３の実施の形態における制御装置２３で実施される処理手順の例について説明するフローである。
【図６】第４の実施の形態における制御装置２３で実施される処理手順の例について説明するフローである。
【符号の説明】
１、２、３ 電路開閉装置
７ 商用電力検出部
９ 変換電力検出部
２１ 発電機
２３ 制御装置
２５ 蓄電装置
２７ 電力変換装置
Claims (5)
- 電力発生手段と、前記電力発生手段で発電した電力を蓄える蓄電装置と、前記電力発生手段で発電した電力及び前記蓄電装置で蓄電した電力を変換する電力変換装置と、を備える発電装置の制御方法であって、
前記電力発生手段と前記蓄電装置と前記電力変換装置とが各々電路にて接続して負荷で使用する電力を前記電力変換装置からの電力と商用電力で供給しており、
前記電力発生手段と前記蓄電装置を接続する電路を開閉し所定方向のみを通電する第１の電路開閉装置と、前記蓄電装置と前記電力変換装置を接続する電路を開閉し所定方向のみを通電する第２の電路開閉装置と、商用電力値を検出する商用電力検出部を有し、前記商用電力検出部からの検出値に基づいて前記第１の電路開閉装置及び前記第２の電路開閉装置を開閉する、発電装置の制御方法。 - 前記蓄電装置の蓄電比率を検出する蓄電電力検出部を有し、前記蓄電電力検出部からの検出値に基づいて前記第１の電路開閉装置及び前記第２の電路開閉装置を開閉する、請求項１に記載の発電装置の制御方法。
- 前記蓄電装置の蓄電比率に応じて前記電力発生手段への出力指令値を増減する、請求項２に記載の発電装置の制御方法。
- 前記電力発生手段と前記電力変換装置を接続する電路を開閉し所定方向のみを通電する第３の電路開閉装置を有し、前記商用電力検出部からの検出値及びその検出値の継続した検出時間に基づいて、前記第３の電路開閉装置を開閉する、請求項３に記載の発電装置の制御方法。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の発電装置の制御方法を使用した発電装置。
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| JP2003206310A JP2005057841A (ja) | 2003-08-06 | 2003-08-06 | 発電装置の制御方法及び発電装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2003
- 2003-08-06 JP JP2003206310A patent/JP2005057841A/ja active Pending
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