JP2007097310A

JP2007097310A - 系統連係システム

Info

Publication number: JP2007097310A
Application number: JP2005283327A
Authority: JP
Inventors: Yukio Tobi; 幸生鳶; Masaki Madenokoji; 正樹萬里小路
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2007-04-12
Also published as: CN1941538A; EP1777793A3; CN1941538B; EP1777793A2

Abstract

【課題】買電電力量を極力削減して、経済効率を向上させる。
【解決手段】系統連係システムは、直流電力発電手段１で発電された直流電力を交流電力に変換して系統１１に接続する。そして、直流電力発電手段の発電電力を消費する負荷１２と、直流電力発電手段の発電電力量を検出する発電電力量検出手段１６と、直流電力発電手段から前記系統に供給される売電電力量を検出する売電電力量検出手段１７と、系統から前記負荷に供給される買電電力量を検出する買電電力量検出手段１７と、負荷の電力消費量を調整する調整手段２１とを備え、この調整手段は、売電電力量が小さくなると、電力消費量が小さくなるように負荷に指示を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電システムなどの直流電力発電手段で発電された直流電力を交流電力に変換して系統に接続する系統連係システムに関する。

このような系統連係システムでは、直流電力発電手段で発電された発電電力を、エアコンなどの空気調和装置、冷蔵庫、テレビおよびビデオなどの負荷で自己消費するとともに、発電電力に余裕がある際には、発電電力の一部または全部を系統に供給している。一方、発電電力が不足している際には、系統から負荷に電力が供給されている。
特に、無し。

ところで、このような系統連係システムでは、一般的に、買電電力量に対する対価は、売電電力量に対する対価よりもかなり大きい。したがって、発電した電力をできるだけ効率よく自己消費して、買電電力量を極力小さくすることが、経済的である。

解決しようとする問題点は、直流電力発電手段の発電電力は自己消費電力に対して過不足が発生することがあり、そのため、買電を行う必要があり、不経済であるという点である。

本発明の系統連係システムは、直流電力発電手段（１）で発電された直流電力を交流電力に変換して系統（１１）に接続する。そして、直流電力発電手段の発電電力を消費する負荷（１２）と、直流電力発電手段の発電電力量を検出する発電電力量検出手段（１６）と、直流電力発電手段から前記系統に供給される売電電力量を検出する売電電力量検出手段（１７）と、系統から前記負荷に供給される買電電力量を検出する買電電力量検出手段（１７）と、負荷の電力消費量を調整する調整手段（２１）とを備え、この調整手段は、売電電力量が小さくなると、電力消費量が小さくなるように負荷に指示を出力する。

また、調整手段は、買電電力量が大きくなると、電力消費量が小さくなるように負荷に指示を出力することがある。

さらに、負荷は、空気調和装置であり、電力消費量を小さくする際には、暖房時には設定温度を暖房用の省電設定温度に下げ、冷房時には設定温度を冷房用の省電設定温度に上げることがある。

そして、調整手段は、省電設定温度の指示を出力してから、省買電期間が経過すると、負荷を元の設定温度に復帰させることがある。

さらに、調整手段は、負荷に設定されたデータを記憶しており、系統の停電復帰後、このデータを前記負荷に出力することがある。

本発明によれば、調整手段は、売電電力量が小さくなると、電力消費量が小さくなるように負荷に指示を出力するので、売電電力量に余裕があり、買電になる確率を低くすることができる。その結果、買電電力量を極力少なくすることができ、経済的である。

また、調整手段は、買電電力量が大きくなると、電力消費量が小さくなるように負荷に指示を出力するので、買電電力量を極力少なくすることができ、経済的である。

さらに、負荷は、空気調和装置であり、電力消費量を小さくする際には、暖房時には設定温度を暖房用の省電設定温度に下げ、冷房時には設定温度を冷房用の省電設定温度に上げる場合がある。この様な場合には、空気調和装置の空気調和能力を一時的に低下させても、ユーザーの体感温度には余り変化がなく、ユーザーに不快感を極力与えないで、買電電力量を削減することができる。

そして、調整手段は、省電設定温度の指示を出力してから、省買電期間が経過すると、負荷を元の設定温度に復帰させる場合には、空気調和装置の空気調和能力の低下している期間を、ユーザーに不快感を与えない時間にすることができる。

さらに、調整手段は、負荷に設定されたデータを記憶しており、系統の停電復帰後、このデータを前記負荷に出力する場合がある。ところで、系統が停電すると、負荷に電気が供給されなくなり、この電気の供給停止が続くと、負荷の記憶しているデータが消失することがある。この様な系統の停電の際にも、停電から復帰すると、調整手段から設定データが負荷に出力されるため、負荷は、消失したデータを回復させることができる。

買電電力量を極力削減して、経済効率を向上させるという目的を、売電電力量が小さくなると、調整手段が負荷に、電力消費量を小さくするように指示することで実現した。

次に、本発明における系統連係システムの一実施例について、図１ないし図４を用いて説明する。図１は本発明における系統連係システムの概略図である。図２はＬＡＮボードの説明図である。図３は買電電力量を削減するフローチャートである。図４は系統の停電復帰後の負荷への設定データの出力のフローチャートである。

図１において、住宅や事務所などには、直流電力発電手段である太陽光発電システムの太陽電池パネル１が設けられ、この太陽電池パネル１は、逆流防止用のダイオード２などを介して、パワーコンディショナ６に接続される。このパワーコンディショナ６は、太陽電池パネル１から入力された直流電力の電圧を昇圧チョッパ７で昇圧するとともに、インバータ８で所定の周波数（系統１１の周波数）と同じ周波数で系統１１の電圧より高い擬似正弦波の交流電力に変換して系統１１に出力する。なお、この系統１１には、電気を消費する空気調和装置（エアコン）、冷蔵庫やテレビなどの負荷１２が接続されている。そして、太陽光発電システムの発電した電力が、負荷１２の消費電力よりも大きい際には、太陽光発電システムからの発電電力の一部または全部が系統１１に供給（すなわち、売電）される。一方、太陽光発電システムの発電した電力が、負荷１２の消費電力よりも小さい際には、系統１１から電力が供給（すなわち、買電）される。

また、太陽光発電システムの発電電力量を検出する発電電力量計１６、および、系統１１への売電・買電の電力量を検出する売電・買電用の電力量計１７（売電用の電力量計に電子式のものを用いる場合はその出力を売電量として用い、アナログメータを用いる場合は別途電流計と電圧計との値から売電量（電力量）を算出して用いる）が設けられている。

さらに、パワーコンディショナ６は、ＬＡＮボード２１が組み込み可能に構成されている。ＬＡＮボード２１は、アドレス管理部２２、メモリー２３、時計部２４、キャパシター２６、演算部２７、無線ＬＡＮ部２８および有線ＬＡＮ部２９を具備し、サーバ機能を備えている。アドレス管理部２２はＬＡＮボード２１に付与された自己のアドレスおよび、負荷１２、パワーコンディショナ用モニター４６や接続機器４８などに付与された他者のアドレスを管理記憶する。また、メモリー２３として、揮発性のメモリーとともに、プログラムや負荷１２の設定データなどを記憶しておく書換可能な不揮発性のメモリーなどが設けられている。キャパシター２６は、時計部２４のバックアップ電源であり、時計部２４を少なくとも１日稼働させることが可能な容量を有している。

また、ＬＡＮボード２１には、太陽電池パネル１からの電力が、逆流防止用のダイオード２を介して供給され、電圧調整コンバータである昇降圧コンバータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）３１で電圧調整されて、ＬＡＮボード２１の上記各部分２２〜２９に供給される。さらに、ＬＡＮボード２１には、系統１１からの交流電力が、ＡＣ／ＤＣ（交流／直流）変換器３２で直流電力に変換されて、ＬＡＮボード２１の上記各部分２２〜２９に供給される。昇降圧コンバータ３１の出力およびＡＣ／ＤＣ変換器３２の出力は各々開閉スイッチ３６，３７でＯＮ−ＯＦＦされている。この開閉スイッチ３６，３７は、ＬＡＮボード２１の電源制御部４１で、開閉スイッチ３６，３７の両方が同時にＯＮとならないように制御されている。たとえば、夜間などの太陽電池パネル１の発電が停止している際には、開閉スイッチ３６がＯＦＦになるとともに、開閉スイッチ３７がＯＮとなる。一方、太陽電池パネル１が発電している際には、開閉スイッチ３６がＯＮになるとともに、開閉スイッチ３７がＯＦＦとなる。

ＬＡＮボード２１の有線ＬＡＮ部２９は、電力量計１６，１７と有線で通信可能に接続されており、電力量計１６，１７からその計測データを取得することができる。

また、ＬＡＮボード２１の無線ＬＡＮ部２８は、無線ＬＡＮ機能を有するエアコン、冷蔵庫やテレビなどの負荷１２や、パワーコンディショナ用モニター４６と無線で通信可能に接続されている。この通信機能により、負荷１２はＬＡＮボード２１と、その設定データ、運転状況データや消費電力データなどを入出力することができる。モニター４６は多機能モニターで、タッチパネル式の表示画面４６ａ、操作部４６ｂ、メモリー、有線・無線ＬＡＮ機能などを具備しており、ＬＡＮボード２１から、太陽光発電システムの発電電力量、売電・買電の電力量や自己消費電力量などのデータが入力されて表示画面に表示したりすることができる。

さらに、ＬＡＮボード２１は、インターネットへの接続機器（ブローバンドルータなど）４８と無線で通信可能であり、この接続機器４８を介して、インターネットなどの通信網４９に接続可能である。

この様に構成されているパワーコンディショナ６のサーバ機能付きＬＡＮボード２１では、電力量計１６，１７からの検出データに基づいて、太陽光発電システムの発電電力量、系統１１への売電・買電の電力量や自己消費電力量など算出・記憶することができる。また、インターネット４９に接続された携帯電話、携帯端末やパソコンなどおよび、パワーコンディショナ用モニター４６から、ＬＡＮボード２１を介して、エアコン、ビデオ、風呂などへの給湯設備、冷蔵庫やテレビなどの負荷１２に予約や稼働の指令などを出力することができる。さらに、ＬＡＮボード２１は、エアコン、ビデオ、風呂などへの給湯設備、冷蔵庫やテレビなどの負荷１２から運転状況のデータや設定データなどを適宜入手することができる。

パワーコンディショナ６のＬＡＮボード２１には、開閉スイッチ３６，３７の切替えにより、昼間は太陽電池パネル１の発電電力が供給され、夜間は系統１１からの電力が供給される。したがって、昼間、系統１１が停電しても、この停電に関係なく、ＬＡＮボード２１には太陽電池パネル１の発電電力が供給されており、通常に作動している。また、夜間、系統１１が停電すると、ＬＡＮボード２１への給電はなくなる。そして、ＬＡＮボード２１の時計部２４のみに、キャパシター２６が給電し、時計部２４は停止することなく稼働を維持する。この給電により、キャパシター２６は放電するが、昼間になると、太陽電池パネル１から発電電力が供給され充電される。また、エアコン、ビデオ、風呂などへの給湯設備、冷蔵庫やテレビなどの負荷１２は、停電が長時間の場合には、予約設定情報や温度設定情報などの設定データを失うことがある。この様な場合には、系統１１が停電から復帰すると、ＬＡＮボード２１は、エアコン、ビデオ、風呂などへの給湯設備、冷蔵庫やテレビなどの負荷１２へ、予約設定情報や温度設定情報などの設定データを無線で送信し、設定データを復帰させる。

ところで、太陽電池パネル１の発電電力量に余裕が無い場合には、冷蔵庫などの負荷１２が稼働を開始したためで、一時的（たとえば、１０〜２０分程度）なことがある。そして、負荷である空気調和装置（エアコン）１２は、一時的（たとえば、１０〜２０分程度）に、その設定温度を変更しても、室内の温度は急変することはなく、ユーザーに不快感を与えるおそれは小さい。そこで、発電電力量に余裕が無い場合には、一旦、空気調和装置１２の運転能力を弱め、冷蔵庫などの負荷１２が停止してから、再度、空気調和装置１２を元の通常運転モードに戻すと、ユーザーに不快感を与えずに、買電電力量を少なくすることができる。

この様に構成されている系統連係システムで、この買電電力量を削減するフローを図３のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１において、制御手段としてのサーバ機能付きＬＡＮボード２１は適宜、発電電力量計１６および売電・買電用の電力量計１７から発電電力量および売電電力量をサンプリングして入手している。ＬＡＮボード２１は、この入手した発電電力量が基準値以上であることを前提として、下記のフローを行う（すなわち、基準値以下の場合には、ステップ１に留まる）。そして、ＬＡＮボード２１は、売電電力量が予め設定されている省電開始設定値よりも小さいと、発電電力量に余裕がないと判断して、ステップ２に行く。一方、売電電力量が省電開始設定値以上の際には、ステップ１に戻る。

そして、ステップ２において、ＬＡＮボード２１は、負荷１２である空気調和装置の空調能力を小さくすべく、通常運転モードの設定温度に、冷房時（図３のフローチャートでは冷房時で図示されている）には予め設定されている省電調整値（たとえば、２℃）を加算して省電用設定温度（通常運転モードの設定温度よりも高い）を生成し、一方、暖房時には省電調整値（たとえば、２℃）を減算して省電用設定温度（通常運転モードの設定温度よりも低い）を生成する。そして、ＬＡＮボード２１は、この新しい設定温度である省電用設定温度を空気調和装置１２に無線ＬＡＮで出力し、省電モードを開始する。空気調和装置１２は、省電用設定温度に基づいてその空調能力が制御される。そして、ステップ３に行く。

ステップ３において、サーバ機能付きＬＡＮボード２１は適宜、売電・買電用の電力量計１７から売電電力量をサンプリングして入手する。ＬＡＮボード２１は、この入手した売電電力量が省電開始設定値よりも小さいと、依然として発電電力量に余裕がないと判断して、ステップ５に行く。
一方、売電電力量が省電開始設定値以上の際には、売電電力量に余裕ができたと判断して、ステップ４に行き、ＬＡＮボード２１は、通常運転モードの設定温度を空気調和装置１２に無線ＬＡＮで出力して、省電用設定温度から通常運転モードの設定温度に復帰させ、ステップ１に戻る。

ステップ５において、ＬＡＮボード２１は、省電モードの開始（すなわち、省電用設定温度の指示を出力）してから予め設定されている省買電期間（たとえば、約３０分）が経過したか否かを判断し、経過していない場合にはステップ３に戻る。一方、省買電期間を経過すると、ユーザーが設定した設定温度よりも弱い運転が継続しており、ユーザーが不快感を感じるおそれがあるので通常運転モードに戻すために、ステップ６に行く。

ステップ６において、ＬＡＮボード２１は、通常運転モードの設定温度を空気調和装置１２に無線ＬＡＮで出力して、省電用設定温度から通常運転モードの設定温度に復帰させ、ステップ７に行く。

そして、ステップ７において、ＬＡＮボード２１は、通常運転モードに復帰後、予め設定された復帰期間、通常運転モードを継続した後にステップ１に戻る。
上記フローで示すように、サーバ機能付きＬＡＮボード２１は、負荷１２の消費電力を調整する調整手段として機能している。

次に、この様に構成されている系統連係システムで、停電後、負荷１２の予約設定情報や温度設定情報などの設定データを復帰させるフローを図４のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ１１において、制御手段としてのサーバ機能付きＬＡＮボード２１は適宜無線ＬＡＮなどにより、、ビデオや給湯器などの負荷１２の予約設定情報や温度設定情報などの設定データをサンプリングして入手し、メモリに記憶する。そして、ステップ１２に行く。

ステップ１２において、ＬＡＮボード２１は、系統１１が停電か否かを判断し、停電していない場合は、ステップ１１に戻る。一方、停電の場合には、ステップ１３に行く。

ステップ１３において、ＬＡＮボード２１は、系統１１が停電から回復したか否かを判断し、回復していない場合は、ステップ１３に戻り、回復するまで待機する。一方、回復した場合には、ステップ１４に行く。

ステップ１４において、サーバ機能付きＬＡＮボード２１は、ビデオや給湯器などの負荷１２の予約設定情報や温度設定情報などの設定データを無線ＬＡＮなどにより、対応する負荷１２に出力する。負荷１２は入力された設定データをメモリなどに記憶して設定しなおす。そして、ステップ１１に戻る。

この様にして、調整手段であるサーバ機能付きＬＡＮボード２１は、１）買電電力量や売電電力量に基づいて、発電電力量に余裕があるか否かを判定する手段と、２）発電電力量に余裕がない場合には、負荷である空気調和装置の設定温度を、空調能力を低下させる省電用設定温度に設定する手段と、３）発電電力量に余裕がでてきた場合には、空気調和装置の設定温度を、元の通常運転モードの設定温度に復帰させる手段と、４）省電用設定温度に設定してから、省買電期間が経過すると、空気調和装置の設定温度を、元の通常運転モードの設定温度に復帰させる手段などを具備している。
この様に、ＬＡＮボード２１は、上記手段以外にも、実行される各作用に対応して各々、作用を実行する手段を具備している。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
（１）実施の形態においては、ステップ１において、売電電力量が予め設定されている省電開始設定値よりも小さいと、発電電力量に余裕がないと判断しているが、買電電力量が予め設定されている省電開始設定値よりも大きいと、発電電力量に余裕がないと判断することも可能である。

（２）発電電力量検出手段は、発電電力量計１６である必要は必ずしもない。そして、太陽光発電システムは、太陽電池パネル１に対して最大発電量が得られるように交流に変換する前の電圧と電流を制御しているので、この電力値を発電電力量として用いても良い。
（３）直流電力発電手段は必ずしも、太陽光発電システムである必要はなく、燃料電池などでも可能である。
（４）省電用設定温度、省買電期間や復帰期間の値や決め方などは適宜変更可能である。

売電電力量が小さくなると、調整手段が負荷に、電力消費量を小さくするように指示しているので、買電になる確率が低下し、買電電力量を削減することができる。したがって、太陽光発電システムなどの直流電力発電手段で発電された直流電力を交流電力に変換して系統に接続する系統連係システムに適用することが最適である。

図１は本発明における系統連係システムの概略図である。図２はＬＡＮボードの説明図である。図３は買電電力量を削減するフローチャートである。図４は系統の停電復帰後の負荷への設定データの出力のフローチャートである。

符号の説明

１太陽電池パネル（直流電力発電手段）
１１系統
１２負荷（空気調和装置など）
１６電力量計（発電電力量検出手段）
１７電力量計（買電電力量検出手段，売電電力量検出手段）
２１ＬＡＮボード（調整手段）

Claims

直流電力発電手段で発電された直流電力を交流電力に変換して系統に接続する系統連係システムであって、
前記直流電力発電手段の発電電力を消費する負荷と、
前記直流電力発電手段の発電電力量を検出する発電電力量検出手段と、
前記直流電力発電手段から前記系統に供給される売電電力量を検出する売電電力量検出手段と、
前記系統から前記負荷に供給される買電電力量を検出する買電電力量検出手段と、
前記負荷の電力消費量を調整する調整手段とを備え、
この調整手段は、売電電力量が小さくなると、電力消費量が小さくなるように負荷に指示を出力することを特徴とする系統連係システム。
直流電力発電手段で発電された直流電力を交流電力に変換して系統に接続する系統連係システムであって、
前記直流電力発電手段の発電電力を消費する負荷と、
前記直流電力発電手段の発電電力量を検出する発電電力量検出手段と、
前記直流電力発電手段から前記系統に供給される売電電力量を検出する売電電力量検出手段と、
前記系統から前記負荷に供給される買電電力量を検出する買電電力量検出手段と、
前記負荷の電力消費量を調整する調整手段とを備え、
この調整手段は、買電電力量が大きくなると、電力消費量が小さくなるように負荷に指示を出力することを特徴とする系統連係システム。
前記負荷は、空気調和装置であり、電力消費量を小さくする際には、暖房時には設定温度を暖房用の省電設定温度に下げ、冷房時には設定温度を冷房用の省電設定温度に上げることを特徴とする請求項１または２記載の系統連係システム。
前記調整手段は、省電設定温度の指示を出力してから、省買電期間が経過すると、負荷を元の設定温度に復帰させることを特徴とする請求項３記載の系統連係システム。
前記調整手段は、負荷に設定されたデータを記憶しており、系統の停電復帰後、このデータを前記負荷に出力することを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項記載の系統連係システム。