JP2007049855A - Power supply system for electrical equipment inside tunnel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はトンネル内電気設備の電力供給システムに関し、特に商用電源、自然エネルギーを利用した発電装置、及び電力貯蔵用二次電池を電源とする場合に適用されるものである。 The present invention relates to a power supply system for electrical equipment in a tunnel, and is particularly applied when a commercial power source, a power generation device using natural energy, and a secondary battery for power storage are used as a power source.
トンネル内には、照明や換気ファンなど種々の電気設備があり、それらを稼動させるために安定して電力を供給しなければならない。また、トンネル内の照明は、昼間においては自然光との照度差を小さくするために、より明るくする必要があり、夜間の照度よりも高くなるという特殊な電力消費パターンとなる。 There are various electrical facilities such as lighting and ventilation fans in the tunnel, and it is necessary to supply power stably in order to operate them. The illumination in the tunnel has a special power consumption pattern that needs to be brighter in the daytime in order to reduce the difference in illuminance from natural light and is higher than the illuminance at night.
一方、風力発電装置に代表されるような自然エネルギーを利用する発電は地球環境問題への対策手段として、その普及拡大が期待されている。しかし、自然エネルギーを利用した発電は、気象条件等により安定した電力が得られないことがあり、この問題に対処するために、例えば特開平11−69893号公報(特許文献1)や特開平9−72273号公報(特許文献2)、特開平6−133472号公報(特許文献3)などに見られるように、電力貯蔵用二次電池と併用することにより、自然エネルギー利用発電の出力変動を吸収するような電力供給システムが提案されている。 On the other hand, power generation using natural energy such as a wind power generation device is expected to be widely used as a countermeasure against global environmental problems. However, power generation using natural energy may not be able to obtain stable power due to weather conditions or the like. In order to deal with this problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-69893 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. -72273 (Patent Document 2), Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-133472 (Patent Document 3), etc., absorb fluctuations in the output of natural energy-based power generation by using it together with a secondary battery for power storage. Such a power supply system has been proposed.
さらに、特開2003−158825号公報(特許文献4)には、自然エネルギー利用発電装置と電力貯蔵用二次電池、及び商用電源を併用すること、及び負荷における消費電力のピークカット位置を設定し制御することにより、自然エネルギー利用発電装置又は電力貯蔵用二次電池の電力を供給することで安定した電力を供給しつつ、より安価な電力を供給する電力供給システムが提案されている。 Furthermore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-158825 (Patent Document 4), a combination of a natural energy generation power generation device, a secondary battery for power storage, and a commercial power source, and a peak cut position of power consumption in a load are set. There has been proposed a power supply system that supplies cheaper power while supplying stable power by supplying power from a natural energy-use power generation device or a secondary battery for power storage by controlling.
上述したように、トンネル内の照明の消費電力は、夜間よりも昼間の照度を高くすることから特殊な電力消費パターンとなり、消費電力は昼間の方が高くなること、及び夜間の割安な電気料金のメリットを生かせないという理由から、コスト増に直結するという問題がある。また、電力供給会社との契約形態上、契約時に決めた消費電力のピークを超えて電力を使用できないという制約がある。 As mentioned above, the power consumption of the lighting in the tunnel is a special power consumption pattern because the illuminance is higher in the daytime than at night, and the power consumption is higher in the daytime, and the cheap electricity bill at night There is a problem that it leads directly to an increase in cost because it is not possible to make use of the benefits of. In addition, the contract form with the power supply company has a restriction that power cannot be used beyond the peak of power consumption determined at the time of contract.
すなわち、消費電力のピークを高く設定して契約すれば、トンネル内電気設備で必要とされる消費電力を賄えるものの電力料金が増大し、逆に消費電力のピークを低く設定して契約すれば電力料金は抑えられるものの、トンネル内電気設備での消費電力の増大に対応できない問題がある。 In other words, if the contract is set with a high peak power consumption, the power charge will increase although the power consumption required by the electrical equipment in the tunnel can be covered. Conversely, if the contract is set with a low peak power consumption, Although the charge can be reduced, there is a problem that it cannot cope with the increase in power consumption in the electrical equipment in the tunnel.
したがって、トンネル内電気設備で消費電力のピークを上回る電力需要が発生した場合に備え、その不足分を手当する必要がある。 Therefore, it is necessary to pay for the shortage in preparation for the occurrence of power demand exceeding the peak of power consumption in the electrical equipment in the tunnel.
上記特開2003−158825号公報(特許文献4)においては、そのようなトンネル内電気設備の消費電力の特性に応じて電力を供給するための配慮はなされていない。 In the said Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-158825 (patent document 4), consideration for supplying electric power according to the characteristic of the power consumption of such an electrical equipment in a tunnel is not made | formed.
本発明はこのような事情に鑑み、照明、その他の電気設備を含むトンネル内電気設備の消費電力の特性に考慮しつつ、自然エネルギーを利用した発電装置による発電電力及び商用電源からの安価な夜間電力を電力貯蔵用電池と併用することによって、昼間の商用電力の使用量を抑え、より安価で安定した電力を供給できるトンネル内電気設備の電力供給システムを提供することを課題とする。 In view of such circumstances, the present invention takes into account the power consumption characteristics of the electrical equipment in the tunnel including lighting and other electrical equipment, and is inexpensive at night from the power generated by the power generator using natural energy and the commercial power supply. It is an object of the present invention to provide a power supply system for electrical equipment in a tunnel that can reduce the amount of commercial power used in the daytime and supply cheaper and more stable power by using power together with a power storage battery.
上記課題を解決するための本発明の第1の態様は、トンネル内で使用する電力を賄うためのトンネル内電気設備の電力供給システムであって、自然エネルギーを利用した発電手段と、前記発電手段による発電電力及び商用電源からの受電した電力を充電し、又は充電した電力を放電して前記トンネル内電気設備に給電する電力貯蔵用二次電池と、許容されるピーク電力量の範囲内で前記商用電源からの受電量を調節して前記電力貯蔵用二次電池を充電すると共に、前記発電手段の発電電力量を合わせた供給電力量が前記トンネル内電気設備での消費電力量に満たない場合は前記電力貯蔵用二次電池を放電し、余裕がある場合は前記発電手段の発電電力量を前記電力貯蔵用二次電池に充電して、前記商用電源から供給される電力が前記ピーク電力量を越えないようにする制御手段とを備えることを特徴とするトンネル内電気設備の電力供給システムにある。 A first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problem is a power supply system for electrical equipment in a tunnel for covering power used in a tunnel, the power generation means using natural energy, and the power generation means The secondary battery for power storage that charges the generated power and the power received from the commercial power source, or discharges the charged power and supplies the electrical equipment in the tunnel, and within the allowable peak power amount When adjusting the amount of power received from a commercial power source to charge the secondary battery for power storage, and the amount of power supplied by combining the amount of power generated by the power generation means is less than the amount of power consumed by the electrical equipment in the tunnel Discharges the secondary battery for power storage, and when there is a margin, charges the secondary battery for power storage with the amount of power generated by the power generation means, so that the power supplied from the commercial power source is the peak power. Lying in the power supply system of the tunnel in an electrical equipment, characterized in that a control means for so as not to exceed the amount.
かかる第1の態様では、自然エネルギー利用発電装置及び電力貯蔵用二次電池を併用することによって、商用電源からの電力を予め決めた量以上を消費することなく、かつ、トンネル内電気設備で消費される電力を満たすことが可能となる。 In the first aspect, the combined use of the natural energy utilization power generation device and the secondary battery for power storage consumes more than a predetermined amount of power from the commercial power source and is consumed by the electrical equipment in the tunnel. Can be satisfied.
本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記制御手段は、前記トンネル内電気設備での消費電力量特性及び前記電力貯蔵用二次電池の放電特性に基づいたピークカットの位置を決定することが可能であることを特徴とするトンネル内電気設備の電力供給システムにある。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the control unit determines a peak cut position based on a power consumption characteristic in the electrical equipment in the tunnel and a discharge characteristic of the secondary battery for power storage. The power supply system of the electrical equipment in the tunnel is characterized in that it can be determined.
かかる第2の態様では、トンネル内電気設備での実際の消費電力パターンと電力貯蔵用二次電池の放電特性に基づいて、ピークカット位置を設定することが可能となる。 In the second aspect, the peak cut position can be set based on the actual power consumption pattern in the electrical equipment in the tunnel and the discharge characteristics of the secondary battery for power storage.
本発明の第3の態様は、第1又は2の態様において、前記電力貯蔵用二次電池は、前記商用電源及び前記発電手段が供給する電力が不足した場合に、無停電電源装置の電源として機能することを特徴とするトンネル内電気設備の電力供給システムにある。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the secondary battery for power storage is used as a power source for the uninterruptible power supply when the power supplied by the commercial power source and the power generation unit is insufficient. It is in the power supply system of the electrical equipment in the tunnel characterized by functioning.
かかる第3の態様では、電力不足という不測の事態が生じても、トンネル内電気設備に対して一定期間電力を供給することができる。 In the third aspect, even if an unexpected situation of power shortage occurs, power can be supplied to the electrical equipment in the tunnel for a certain period.
本発明の第4の態様は、第1〜3の何れかの態様において、前記発電電力のうち、余剰分を商用電源側に売電するように構成したことを特徴とするトンネル内電気設備の電力供給システムにある。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the electric power in the tunnel is configured to sell a surplus portion of the generated power to the commercial power source side. In the power supply system.
かかる第4の態様では、余剰分を商用電源側に供給することで、電力会社に売電し対価を得ることが可能となり、最終的な消費電力にかかるコストを低減することができる。 In the fourth aspect, by supplying the surplus to the commercial power supply side, it becomes possible to sell the power to the power company and obtain the consideration, and the cost for the final power consumption can be reduced.
本発明の第5の態様は、第1〜4の何れかの態様において、前記発電手段は、風力発電装置であることを特徴とするトンネル内電気設備の電力供給システムにある。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the power generation means is a wind power generator, and there is an electric power supply system for electrical equipment in a tunnel.
かかる第5の態様では、風力発電を電力供給源として用い、電力貯蔵用二次電池と併用することにより、風力発電装置を単体で用いた場合の電力供給の不安定さを解消し、全体として安定し、安価な電力を供給することができる。 In the fifth aspect, wind power generation is used as a power supply source, and in combination with a secondary battery for power storage, the instability of power supply when the wind power generator is used alone is eliminated, and as a whole Stable and inexpensive power can be supplied.
本発明のトンネル内電気設備の電力供給システムによれば、自然エネルギーを利用した発電装置の発電状況、及び電力貯蔵用二次電池の放電容量に基づいてピークカット位置を設定することができる。商用電力から、そのピークカット位置を超える電力を受電しないよう制御されることにより、ピークカット位置を小さくして契約し電力が不足した場合でも、その不足分を電力貯蔵用二次電池に蓄えられた電力又は自然エネルギーを利用した発電装置からの電力によって補うため、全体としてトンネル内電気設備が必要とする電力需要を満たすことができる。 According to the power supply system for electrical equipment in a tunnel of the present invention, the peak cut position can be set based on the power generation status of the power generation device using natural energy and the discharge capacity of the secondary battery for power storage. By controlling not to receive power exceeding the peak cut position from commercial power, even if the contract is made with a reduced peak cut position and power is insufficient, the shortage can be stored in the secondary battery for power storage. Therefore, it is possible to meet the power demand required by the electrical equipment in the tunnel as a whole.
また、電力貯蔵用二次電池に蓄えられる電力は、電力料金の安い夜間電力であるか、自然エネルギー利用発電の電力であるので、コストを削減することが可能となる。 Moreover, since the electric power stored in the secondary battery for power storage is night electric power with a low electric power charge or electric power using natural energy generation, the cost can be reduced.
さらに、自然エネルギー利用発電設備は気象条件等により、発電される電力量が変動して不安定であるという問題も、電力貯蔵用二次電池の利用により解消される。さらに発電した電力量のうち余剰分を電力会社へ供給できる構成をとっているので、売電も可能である。 Furthermore, the problem that the natural energy generation power generation facility is unstable due to fluctuations in the amount of generated power due to weather conditions or the like can be solved by using a secondary battery for power storage. Furthermore, since it has the structure which can supply the surplus part of the generated electric energy to an electric power company, electric power sale is also possible.
以上より、本発明のトンネル内電気設備の電力供給システムによれば、より安価な安定した電力供給を行うことが可能となる。 As mentioned above, according to the power supply system of the electrical equipment in a tunnel of this invention, it becomes possible to perform cheaper and stable power supply.
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described. The description of the present embodiment is an exemplification, and the present invention is not limited to the following description.
<実施形態1>
図1は、本発明の実施形態1に係る電力供給システムのシステム構成図である。
<
FIG. 1 is a system configuration diagram of a power supply system according to
図1に図示するように、トンネル内電気設備6の電力供給システム1は少なくとも、商用電源7、受電・給電装置2、風力発電装置3、電力貯蔵用二次電池4、トンネル内電気設備6、制御装置5から構成されている。
As shown in FIG. 1, the
受電・給電装置2は商用電源7と接続され、制御装置5の制御の下、所定のピークカット位置を越えないように商用電源7からの電力を受電し、電力貯蔵用二次電池4に充電する。また、電力供給システム1に余剰な電力がある場合は、電力会社へ売電するために、商用電源7側へ給電を行う。
The power receiving /
風力発電装置3によって発電された電力は、制御装置5の制御の下、トンネル内電気設備6の消費電力量がピークカット位置を越えるような場合はトンネル内電気設備6に給電され、逆にピークカット位置に満たない場合は電力貯蔵用二次電池4に充電される。
The electric power generated by the
電力貯蔵用二次電池4に蓄えられた電力は、制御装置5の制御の下、風力発電装置3の電力ではトンネル内電気設備6の消費電力を賄いきれないときに、トンネル内電気設備6へ放電される。
The electric power stored in the
トンネル内電気設備6は、トンネル内に設置された照明や換気ファンなどの電気的な設備をいう。
The
制御装置5は風力発電装置3の発電電力を電力貯蔵用二次電池4へ充電させるか、又はトンネル内電気設備6へ給電させるかを制御し、電力貯蔵用二次電池4に蓄えられた電力をトンネル内電気設備6において消費される電力に応じて出力を制御し、及び予め定めたピークカット位置に応じて商用電源7からの受電量を調節する装置である。
The control device 5 controls whether the power generation
図2は本発明の実施形態1に係る電力供給システム1の動作を示すフローチャート図である。制御装置5は、商用電源7との受電・給電装置2で受電する電力(S1)が、予め設定したピークカット位置を上限とするように調節する(S2)。そのピークカット位置を設定する際に、電力貯蔵用二次電池4の放電容量(D3)及び負荷の消費電力パターン(D4)の観測値を参酌して設定する。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the
制御装置5は、昼間又は夜間であるかに基づき(S5)、夜間ならば受電した商用電力で電力貯蔵用二次電池4を充電するよう制御する(S6)。夜間の安価な電力を有効利用するためである。夜間でないならば電力貯蔵用二次電池4を放電する(S7)。
Based on whether it is daytime or nighttime (S5), the control device 5 performs control to charge the
制御装置5は、風力発電装置3の発電電力(S8)を計測し(S9)、トンネル内電気設備6の消費電力と比較する(S10)。比較した結果、発電電力が消費電力を上回る場合は、電力貯蔵用二次電池4の充電容量に空きがあるかを検知する(S11)。空きがある場合は、消費電力を上回った発電電力を電力貯蔵用二次電池4に充電するよう制御する(S6)。電力貯蔵用二次電池4の充電容量に空きがなく、かつ発電電力がトンネル内電気設備6における消費電力を上回る場合は(S12)、電力会社へ売電することが可能である(S13)。
The control device 5 measures the generated power (S8) of the wind power generator 3 (S9) and compares it with the power consumption of the
制御装置5は、S10の、発電電力と消費電力の比較において、発電電力が消費電力を下回った場合、電力貯蔵用二次電池4の電力を不足分に充てるよう制御する。その際、風力発電装置3の発電電力と電力貯蔵用二次電池4の電力の和がトンネル内電気設備6での消費電力に満たない場合には、その不足分を補うべく商用電源7から受電した電力をトンネル内電気設備6に供給するよう制御する。このことにより、ピークカット位置を超えない範囲で受電する。
In the comparison between the generated power and the consumed power in S10, the control device 5 performs control so that the power stored in the
風力発電装置3及び電力貯蔵用二次電池4の電力を用いて商用電力の消費を低減し(S14)、商用電源7からの電力をピークカットすること(S15)、余剰電力を電力会社へ供給することによって得られる対価(S13)によって、電気料金の低減を図ることができる(S16)。
The power consumption of the
最終的に、トンネル内電気設備6は、トンネル内電気設備6の電力供給システム1によって、風力発電装置3の発電電力が不足する場合には、電力貯蔵用二次電池4の出力や商用電源7からの電力が合わせて供給されるため、安定した電力供給を受けることができる。
Eventually, in the
図3及び図4は、本発明の実施形態1に係る電力供給システムのピークカットを伴う運転パターン例を示す図である。
FIG.3 and FIG.4 is a figure which shows the example of an operation pattern with the peak cut of the electric power supply system which concerns on
図3及び図4の各グラフはピークカットの例を示し、縦軸は電力、横軸は1日の時刻である。図3(a)はトンネル内電気設備6における消費電力、図3(b)は風力発電装置3の発電電力、図4(a)は図3(a)と図3(b)を合成し、各時刻における消費電力と発電電力の差、図4(b)は電力貯蔵用二次電池4の充電または放電した電力、図4(c)は図4(a)と図4(b)を合成し、各時刻における商用電源7からの受電量または商用電源7への売電量をそれぞれ表している。
Each graph in FIG. 3 and FIG. 4 shows an example of peak cut, where the vertical axis represents power and the horizontal axis represents the time of one day. 3 (a) is the power consumption in the
図4(a)において、102で示される線が縦軸のゼロを下回って負になっている部分は、風力発電装置3の発電電力でトンネル内電気設備6での消費電力を賄いきれている状態を示している。すなわち風力発電による電力が余っている状態を示している。
In FIG. 4 (a), the portion where the line indicated by 102 is below zero on the vertical axis and is negative covers the power consumed by the
この余剰電力は原則として電力貯蔵用二次電池4に充電されるが、電力貯蔵用二次電池4がフル充電されている場合は、商用電源7へ売電される。その売電量は、106で示される線が縦軸のゼロを下回って負になっている部分に示されている。すなわち風力発電の余剰電力は、電力貯蔵用二次電池4がフル充電されているために充電することができず、電力供給システム1全体で、電力が余っていることを示している。その余剰電力は商用電源7に売電し対価を得ることでトンネル内電気設備6に電力を供給するためのコストを低減することができる。
In principle, this surplus power is charged in the power storage
103で示される線が縦軸のゼロを上回って正になっている部分は、トンネル内電気設備6での消費電力が風力発電装置3の発電電力を上回り、時間によってはピークカット位置である40kWを越える場合があることを示している。すなわち風力発電の電力を用いてもまだ必要となる電力量がある。従来では、他の電力供給源から電力を得なければ電力不足を引き起こす状態である。
In the portion where the line indicated by 103 exceeds the zero on the vertical axis and becomes positive, the power consumption in the
107で示される線が縦軸のゼロを上回って正になっている部分は、商用電源7から受電した電力量を表している。その受電した量は、上述の103で示された必要となる電力量から104に示す電力貯蔵用二次電池4が放電した電力量を引いた分となっている。すなわち、風力発電装置3の発電電力だけでは不足する分を、電力貯蔵用二次電池4からの放電で補い、さらに不足する分を商用電源7からピークカット位置105を上限として受電している状態が示されている。
The portion where the line indicated by 107 is more positive than zero on the vertical axis represents the amount of power received from the
なお、本発明において、自然エネルギーを利用した発電手段としては、風力発電装置3に限定されず、太陽光発電装置を用いることも可能である。太陽光発電装置を用いるため、夜間は発電することはできないが、昼間はトンネル内電気設備6に給電するか電力貯蔵用二次電池4に充電して利用することが可能であり、ピークカット位置を超える需要を補う電力供給源として機能することが可能である。
In the present invention, the power generation means using natural energy is not limited to the
本発明はトンネル内の電気設備に電力を供給する場合に関連する産業分野で利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in industrial fields related to supplying power to electrical equipment in a tunnel.
1 電力供給システム
2 受電・給電装置
3 風力発電装置
4 電力貯蔵用二次電池
5 制御装置
6 トンネル内電気設備
7 商用電源
100 消費電力パターン
101 発電電力パターン
104 充放電パターン
105 ピークカット位置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
自然エネルギーを利用した発電手段と、
前記発電手段による発電電力及び商用電源からの受電した電力を充電し、又は充電した電力を放電して前記トンネル内電気設備に給電する電力貯蔵用二次電池と、
許容されるピーク電力量の範囲内で前記商用電源からの受電量を調節して前記電力貯蔵用二次電池を充電すると共に、前記発電手段の発電電力量を合わせた供給電力量が前記トンネル内電気設備での消費電力量に満たない場合は前記電力貯蔵用二次電池を放電し、余裕がある場合は前記発電手段の発電電力量を前記電力貯蔵用二次電池に充電して、前記商用電源から供給される電力が前記ピーク電力量を越えないようにする制御手段と
を備えることを特徴とするトンネル内電気設備の電力供給システム。 A power supply system for electrical equipment in a tunnel to cover power used in the tunnel,
Power generation means using natural energy;
Rechargeable power generated by the power generation means and power received from a commercial power source, or a secondary battery for power storage for discharging the charged power and feeding the electrical equipment in the tunnel;
The power storage secondary battery is charged by adjusting the amount of power received from the commercial power source within the range of the allowable peak power amount, and the supply power amount combined with the power generation amount of the power generation means is within the tunnel. When the amount of power consumed by the electrical equipment is not satisfied, the secondary battery for power storage is discharged, and when there is a margin, the amount of power generated by the power generation means is charged to the secondary battery for power storage. A power supply system for electrical equipment in a tunnel, comprising: control means for preventing power supplied from a power source from exceeding the peak power amount.
前記制御手段は、前記トンネル内電気設備での消費電力量特性及び前記電力貯蔵用二次電池の放電特性に基づいたピークカットの位置を決定することが可能であることを特徴とするトンネル内電気設備の電力供給システム。 In claim 1,
The control means is capable of determining a peak cut position based on a power consumption characteristic in the electrical equipment in the tunnel and a discharge characteristic of the secondary battery for power storage. Equipment power supply system.
前記電力貯蔵用二次電池は、前記商用電源及び前記発電手段が供給する電力が不足した場合に、無停電電源装置の電源として機能することを特徴とするトンネル内電気設備の電力供給システム。 In claim 1 or 2,
The power storage system for electrical equipment in a tunnel, wherein the secondary battery for power storage functions as a power source for an uninterruptible power supply when power supplied from the commercial power source and the power generation means is insufficient.
前記発電電力のうち、余剰分を商用電源側に売電するように構成したことを特徴とするトンネル内電気設備の電力供給システム。 In any one of Claims 1-3,
A power supply system for electrical equipment in a tunnel, wherein a surplus portion of the generated power is sold to a commercial power source.
前記発電手段は、風力発電装置であることを特徴とするトンネル内電気設備の電力供給システム。
In any one of Claims 1-4,
The power generation system of the electrical equipment in a tunnel, wherein the power generation means is a wind power generator.
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