JP2006149037A - 電力貯蔵システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】蓄電池30への充電時はコンバータとして、放電時はインバータとして機能する双方向電力変換器2と、商用電力と双方向電力変換器2と負荷40との間に設けられて電力の選択を行う電力選択手段1と、その電力選択手段1の制御を行う制御手段4と、太陽光発電A51を有し、夜間料金適用時間帯は商用電力から蓄電池30に充電を行うとともに負荷40に電力を供給し、デイタイムは、負荷40の消費電力に応じて蓄電池30からのみの電力供給を行うとともに太陽光発電A51の余剰電力を商用電力側に逆潮流させ、負荷の消費電力が所定の値以上のときは、その値までは蓄電池30から電力供給し、不足分は商用電原や太陽光発電A51から電力供給する電力貯蔵システム。
【選択図】 図1
Description
このような、蓄電容量以上の電力供給を負荷に行う場合の対策としては、例えば特開2000−308282号公報(特許文献1)や特開2000−295784号公報(特許文献2)に開示されているように系統切替手段を設け、負荷が蓄電池の容量を超えると、負荷への電力供給を蓄電池から商用電力に切り替えるものがある。
このシステムでは、
(1)蓄電池の満充電時もしくは商用交流電源の停電時には、直流電力源および蓄電池からの直流電力を双方向DC−DCコンバータと二巻線電子変圧器を用いて正弦波交流出力を生成して交流専用負荷に供給し、
(2)蓄電池の放電進行時には風力発電装置、太陽光発電装置および燃料電池から蓄電池への電力補給を行い、
(3)夜間・深夜電力供給時間帯には商用交流電源からの交流電力を交流専用負荷へ供給するとともに、蓄電池の充電を行い、
(4)軽負荷時で蓄電池が満充電に近く且つ商用交流電源が停電でないときは直流電力を交流に変換して商用交流電源側に逆潮流させる
ようにしている。
また、特許文献6において開示された分散給電システムでは、自然エネルギー系電力(風力発電装置、太陽光発電装置)及び燃料電池等の安定電力は蓄電池の充電のために用いられ、蓄電池が満充電になるまで自然エネルギー系電力による充電を行い、充電中は商用電力にて負荷供給し、商用交流電源側への逆潮流は、軽負荷時に蓄電池から行うようにしている。そのため、蓄電池からは、負荷への電力供給の他に逆潮流のための電力が消費され、日没後に負荷に供給すべき電力も消費することになる。そうすると、夜間電気料金帯に入る前のまだ通常料金の時間帯に、蓄電池の容量が低下して商用電力で賄わなければならない状況となり、デイタイム電力の使用量が多くなるという問題がある。また、現在、国内の売電契約の中では蓄電した夜間・深夜電力を商用へ逆潮流することは許容されていない。このため、自然エネルギー系電力や燃料電池等による蓄電電力と商用電力を同じ蓄電池に充電して、これを商用へ逆潮流することは認められない。
(1)スイッチング素子15に入り切り指令を与えてスイッチング動作を行い、入力電圧をパルス状にする。
(2)このパルスが任意区間において正弦波になるように制御を行う。
(3)この正弦波は充電時にはスイッチングにより発生した波形をコンデンサ(図示せず)で平滑することで直流電流とし、放電時には出力電圧を正弦波にする。
(4)この制御により双方向電力変換器2において双方向の電力変換を可能にする。
なお、太陽光発電B52は、商用/太陽光発電A51による運転とは切り離して、日照条件を満たすときに、常時蓄電池30に充電を行うことができる。
図5に示すステップ200において、停電が発生すると、ステップ210で現在の運転状況を判定する。充電モードであれば、ステップ220で充電運転時非定常処理を行う。放電モード(系統補充運転モードも含む)であれば、ステップ230で放電運転時非定常処理を行う。商用運転モードであれば、ステップ240で商用運転時非定常処理を行う。ステップ250では、放電深度を判断する。放電深度が超過であれば、ステップ260で均等充電要求フラグをセットする。
(1)非定常運転において、蓄電池より負荷へ電力供給することで蓄電容量が減り、放電深度まで達するとステップ260の動作を実行する。この間、商用は停電中である。
(2)商用電力が停電から復帰した場合、本システムは非定常運転から定常運転(商用運転)へ移行する。この時フラグがセットされている場合、充電時間帯に充電を行う。
ステップ270では、停電発生記録を行う。
図6に示すステップ300において、充電時間帯かどうかを判定する。充電時間帯であれば、ステップ310で充電の要否を判定し、充電要であればステップ320で電力選択手段1の切替スイッチMS1、電子スイッチQ5,6を投入して双方向電力変換器2を介して商用電力からの充電を行う。
図7のステップ400において、充電開始時の温度を記録する。ステップ410において、温度センサ(図示せず)で計測した電池温度現在値と充電開始時の温度とを比較する。
ステップ420では充電終了かどうかを判断し、充電未終了の場合は、6℃以上の温度上昇があったかどうかを判定し、温度上昇があれば、ステップ440で充電停止フラグをセットし、充電を停止する。
図8のステップ500において、電池電圧検出、電池温度検出処理を行う。ステップ510で充電諸量をセットする。
ここで、充電諸量とは、充電運転を行う場合、充電電気量に達するまでに段階的に充電電流値を減らして充電を行うときの電流値設定のことをいう。
次いで、ステップ520で定電流充電を行う。ステップ530では充電電気量に到達したかどうかを判定し、到達したら、ステップ540で電池電圧判定処理を行う。
2 双方向電力変換器
3 蓄電手段
4 制御手段
5 マグネットスイッチ
6 スイッチング駆動部
10 分電盤
13 コンデンサ
14 トランス
15 スイッチング素子
30 蓄電池
40 負荷
50 受電装置
51 太陽光発電A
52 太陽光発電B
53 逆潮流防止回路
54 太陽光充電回路
55 太陽電池モジュールアレイ
56 パワーコンディショナー
Claims (5)
- 商用電力を直流電力に変換する整流手段と、整流された直流電力を貯蔵する蓄電手段と、前記蓄電手段に蓄電された直流電力を前記商用電力の電圧および周波数にほぼ等しい交流電力に変換する電力変換手段と、前記商用電力と前記電力変換手段により変換された交流電力とを複数のスイッチを切り替えて選択的に負荷に供給する電力選択手段と、前記電力選択手段の複数のスイッチの制御を行う制御手段と、前記商用電力の受電装置と前記電力選択手段との間に接続され、太陽光発電による電力を前記商用電力の電圧および周波数にほぼ等しい交流電力に変換する太陽光発電手段を有し、
前記制御手段は、夜間料金適用時間帯は前記商用電力から前記整流手段を介して前記蓄電手段に電力を供給するとともに前記負荷に電力を供給する夜間運転モードと、前記夜間料金適用時間帯以外の時間帯においては、前記負荷の消費電力が所定の値未満のときは前記蓄電手段からのみの前記負荷への電力供給を行うとともに、前記太陽光発電手段からの余剰電力を商用電力側に逆潮流させる放電運転モードと、前記負荷の消費電力が前記所定の値以上のときは、前記所定の値までの消費電力は前記蓄電手段から電力供給し、前記所定の値以上の消費電力は前記商用電力および前記太陽光発電手段から電力供給する系統補充運転モードの各モードに応じて前記複数のスイッチを制御するものであることを特徴とする電力貯蔵システム。 - 前記整流手段および前記電力変換手段は、両者の機能を備えた双方向電力変換器である請求項1記載の電力貯蔵システム。
- 前記電力選択手段は、商用電力と前記電力変換手段との間に接続される第1のスイッチと、商用電力と負荷との間に接続される第2のスイッチと、前記電力変換手段と前記第1のスイッチとの間に設けられる電子スイッチ手段とからなり、前記電力変換手段は前記負荷に常時接続され、かつ前記制御手段により、前記各スイッチおよび電子スイッチ手段を前記各モードにしたがって切り替えるようにしたことを特徴とする請求項1または2に記載の電力貯蔵システム。
- 前記蓄電手段の出力部と商用電力との接続点の商用電力側に電力変換手段と商用電力を遮断する電子スイッチ手段を設けたことを特徴とする請求項1から3のいずれかの項に記載の電力貯蔵システム。
- 前記蓄電手段に、太陽光発電、風力発電等の外部発電手段からの電力を供給する構成としたことを特徴とする請求項1から4のいずれかの項に記載の電力貯蔵システム。
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