JP2010193693A - Power-generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽電池などの直流電源から入力される直流電力を直流電力または交流電力に変換し、出力負荷や商用電力系統に電力を供給する複数台の電力変換装置から構成される発電システムに関するものであり、特に、複数台の電力変換装置の直流電力制御及び運転台数制御に関する。 The present invention relates to a power generation system including a plurality of power conversion devices that convert DC power input from a DC power source such as a solar cell into DC power or AC power and supply power to an output load or a commercial power system. In particular, the present invention relates to DC power control and operation number control of a plurality of power converters.
太陽電池は、太陽光による自然エネルギーを利用して直流電力を出力するものであり、地球温暖化ガスを排出しないシンプルでクリーンなエネルギー源として知られている。特に、近年では、太陽電池モジュールを既存建造物の屋根や敷地内に設置し、この太陽電池パネルで得られた直流電力を交流電力に変換して、商用電力系統を含む交流負荷に電力を供給する大規模な太陽光発電システムが実用化されている。 A solar cell outputs direct-current power using natural energy from sunlight, and is known as a simple and clean energy source that does not emit global warming gas. In particular, in recent years, solar cell modules are installed on the roofs and grounds of existing buildings, and the DC power obtained from these solar cell panels is converted to AC power to supply power to AC loads including commercial power systems. Large-scale solar power generation systems that have been put into practical use.
図5は、太陽光発電システムの一従来例を示す回路ブロック図である。図5に示すように、本従来例の発電システム101は、太陽電池発電部102(図5の例では複数の太陽電池102a、102b)と、太陽電池発電部102から入力される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置103(図5の例では複数の電力変換装置103a、103b)と、商用電力系統104と、電力変換装置103と商用電力系統104とを機械的に接続/解列する交流接続/解列部105と、複数の太陽電池102a、102bを電気的に一つの太陽電池発電部102としてまとめる集電部106と、電力変換装置103と太陽電池発電部102とを機械的に接続/解列する直流接続解列部107と、を有して成る。
FIG. 5 is a circuit block diagram showing a conventional example of a photovoltaic power generation system. As shown in FIG. 5, the
発電システム101の太陽電池発電部102は、例えば、太陽電池容量100[kW]を最小単位として2系統の太陽電池102a、102bから構成されている。また、電力変換装置103は、例えば、出力容量100[kW]を最小単位として2台の電力変換装置103a、103bから構成されている。
The solar cell
太陽電池発電部102を構成する2系統の太陽電池102a、102bは、集電部106で一まとめに集電されており、その集電された出力電力が電力変換装置103a、103bに対して各々並列に入力されている。このような接続を行うことにより、例えば、2台の電力変換装置103a、103bのうち、電力変換装置103aのみを運転させて電力変換装置103bを停止させると、1台の電力変換装置103aに対して2系統分の太陽電池102a、102bの出力電力を集中させることができる。
The two systems of
なお、電力変換装置103の変換効率((出力電力/入力電力)×100[%])は、入力電力に応じて変化するものであり、一般的には、図6に示すように、入力電力が小さいほど変換効率が低くなり、入力電力が大きいほど変換効率が大きくなる。
Note that the conversion efficiency ((output power / input power) × 100 [%]) of the
2台の電力変換装置103a、103bのうち、電力変換装置103aは、主電力変換装置であり、電力変換装置103bは、主電力変換装置からの出力指令信号を受けて出力変化または運転停止を行う。昼間時において、太陽電池発電部102に太陽日射が当たると、まず主電力変換装置103aに太陽電池発電部102から電力が供給されて、主電力変換装置103aは自動的に運転を開始する。
Of the two
太陽日射強度が大きい場合には、主電力変換装置103aが直流電力制御を行った結果を副電力変換装置103bに送信し、送信された出力指令信号に基づいて副電力変換装置103bが運転する。すなわち、電力変換装置103a、103bは2台とも運転する。一方、太陽日射強度が小さい場合には、太陽電池発電部102の総発電電力量が小さく、電力変換装置103a、103bとも運転すると、1台あたりの入力電力が小さくなり、電力変換効率が小さくなってしまう。そこで、運転台数を1台に減らして、太陽電池発電部102の発電電力を主電力変換装置103aのみに集中させた上で、主電力変換装置103aが直流電力制御を行って運転すると、1台あたりの入力電力が大きくなるので、電力変換効率を大きくすることができる。
When the solar radiation intensity is high, the
なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献1や特許文献2を挙げることができる。
しかしながら、上記の従来技術では、太陽日射強度に応じて電力変換装置の運転台数を変化させているので、電力変換装置の必要設置台数が多い大規模な太陽光発電システムにおいて、太陽日射強度が頻繁に変化する場合には、電力変換装置の起動と停止が頻繁に繰り返されるという課題があった。例えば、システム容量が1[MW]を超える大規模発電システムにおいては、1台あたりの出力容量が100[kW]である電力変換装置の必要設置台数が10台と多くなるので、上記課題が顕在化するおそれがあった。 However, in the above prior art, since the number of operating power converters is changed according to the solar solar radiation intensity, in a large-scale solar power generation system having a large number of necessary power converters installed, the solar solar radiation intensity is frequent. When it changes to, there existed the subject that starting and a stop of a power converter device were repeated repeatedly. For example, in a large-scale power generation system with a system capacity exceeding 1 [MW], the required number of power converters with an output capacity of 100 [kW] per unit increases to 10 units, and thus the above problem is apparent. There was a risk of becoming.
また、このような電力変換装置が多数台で構成される大規模発電システムにおいて、太陽日射強度が大きく変化する場合には、電力変換装置の運転台数が大きく変化するので、その運転台数制御が太陽日射強度の変化に追従できずに、運転中の電力変換装置に対する太陽電池の接続数が過剰となって、電力変換装置の許容入力電力を超えてしまい、結果として電力変換装置が正常に動作しなくなるおそれがあった。 Also, in a large-scale power generation system composed of a large number of such power conversion devices, when the solar solar radiation intensity changes greatly, the number of power conversion devices operating greatly changes. Unable to follow the change in solar radiation intensity, the number of solar cells connected to the operating power converter exceeds the allowable input power of the power converter, resulting in normal operation of the power converter. There was a risk of disappearing.
本発明は、上記の問題点に鑑み、電力変換装置の運転台数を適切に制御して発電システムの発電量をできるだけ増加することが可能な発電システムを提供することを主たる目的とするものである。 In view of the above-described problems, the present invention mainly aims to provide a power generation system capable of appropriately controlling the number of operating power converters and increasing the power generation amount of the power generation system as much as possible. .
上記目的を達成するために、本発明に係る発電システムは、太陽電池発電部から入力される直流電力を直流電力または交流電力に変換して出力負荷部に電力を供給する複数台の電力変換装置を有して成る発電システムにおいて、1日の時間帯によって運転する電力変換装置の台数を変化させる構成(第1の構成)とされている。このように構成された発電システムによれば、太陽日射強度の大小にかかわらず、発電システムの発電電力量をできるだけ増加することができる。 In order to achieve the above object, a power generation system according to the present invention includes a plurality of power conversion devices that convert DC power input from a solar cell power generation unit into DC power or AC power and supply the output load unit with power. In the power generation system having the above configuration, the number of power conversion devices to be operated is changed (first configuration) according to the time period of one day. According to the power generation system configured as described above, the amount of power generated by the power generation system can be increased as much as possible regardless of the solar radiation intensity.
また、上記第1の構成から成る発電システムは、前記発電システムが発電可能となってから第1の時刻となるまでの時間帯、及び、第1の時刻よりも遅い第2の時刻から前記発電システムが発電不可能となるまでの時間帯において、前記電力変換装置の運転台数を所定の最小運転台数とする構成(第2の構成)にするとよい。このように構成された発電システムによれば、太陽日射強度が小さい場合においても、発電システムの発電電力量をできるだけ増加することができる。 In addition, the power generation system having the first configuration includes the time period from when the power generation system is capable of generating power to the first time, and from the second time later than the first time. In a time zone until the system becomes unable to generate power, a configuration (second configuration) may be adopted in which the number of operating power converters is a predetermined minimum number of operating units. According to the power generation system configured as described above, the amount of power generated by the power generation system can be increased as much as possible even when the solar radiation intensity is small.
また、上記第2の構成から成る発電システムは、前記第1の時刻から第2の時刻までの時間帯において、前記電力変換装置の運転台数を全数とする構成(第3の構成)にするとよい。このように構成された発電システムによれば、日射強度の急変が生じた場合でも、日中における電力変換装置の運転台数が固定されるので、電力変換装置の起動と停止が頻繁に繰り返される事態を防止することが可能となる。また、日中の運転台数を全数とすることにより、運転中の電力変換装置に対する太陽電池の接続数が過剰となることはなく、電力変換装置の許容入力電力を超えてしまうこともないので、電力変換装置を正常に動作させることが可能となる。 The power generation system having the second configuration may have a configuration (third configuration) in which the number of operating power converters is the total number in the time zone from the first time to the second time. . According to the power generation system configured in this way, even when a sudden change in solar radiation intensity occurs, the number of operating power converters during the day is fixed, so that the power converters are frequently started and stopped repeatedly. Can be prevented. In addition, by setting the total number of operating units during the day, the number of solar cells connected to the operating power converter will not be excessive, and the allowable input power of the power converter will not be exceeded. It becomes possible to operate the power converter normally.
また、上記第3の構成から成る発電システムは、前記電力変換装置の運転台数が全数とされている時間帯において、前記太陽電池発電部の動作点電圧をその出力が最大となる最適動作点電圧と一致するように制御する構成(第4の構成)にするとよい。このように構成された発電システムによれば、太陽日射強度が大きい場合において、発電システムの発電電力量をできるだけ増加することができる。 In the power generation system having the third configuration, the operating point voltage of the solar cell power generation unit is the optimum operating point voltage at which the output is maximized in the time zone in which the number of operating power converters is the total number. It is preferable to adopt a configuration (fourth configuration) that is controlled so as to match. According to the power generation system configured as described above, the amount of power generated by the power generation system can be increased as much as possible when the solar radiation intensity is high.
また、上記第4の構成から成る発電システムは、前記電力変換装置の運転台数が最小運転台数とされている時間帯において、前記太陽電池発電部から供給可能な直流電力が運転中の電力変換装置の入力容量を上回る場合には、前記太陽電池発電部の動作点電圧を前記最適動作点電圧からずらすように制御する構成(第5の構成)にするとよい。このように構成された発電システムによれば、日射強度が小さい場合において、最小運転台数による運転を継続することができるので、電力変換装置の運転台数が不必要に変化されなくなるので、電力変換装置の起動と停止が頻繁に繰り返される事態を防止することができる。 Further, the power generation system having the fourth configuration includes a power conversion device in which the DC power that can be supplied from the solar battery power generation unit is operating in a time zone in which the number of operation of the power conversion devices is the minimum operation number. When the input capacity is exceeded, it is preferable to adopt a configuration (fifth configuration) in which the operating point voltage of the solar cell power generation unit is controlled to be shifted from the optimum operating point voltage. According to the power generation system configured in this way, when the solar radiation intensity is small, the operation with the minimum number of operating units can be continued, so the number of operating units of the power conversion device is not unnecessarily changed. It is possible to prevent a situation where the start and stop of the system are frequently repeated.
また、上記第5の構成から成る発電システムにおいて、前記第1の時刻及び前記第2の時刻は、1年を通して変更される構成(第6の構成)にするとよい。このように構成された発電システムによれば、太陽日射強度が小さい場合においても、発電システムの発電電力量をできるだけ増加することができる。 In the power generation system having the fifth configuration, the first time and the second time may be changed throughout the year (sixth configuration). According to the power generation system configured as described above, the amount of power generated by the power generation system can be increased as much as possible even when the solar radiation intensity is small.
また、上記第6の構成から成る発電システムは、前記電力変換装置の運転台数が最小運転台数とされている時間帯において、前記太陽電池発電部の動作点電圧を前記最適動作点電圧からずらすように制御している時間が日々増加する場合には、前記第1の時刻から前記第2の時刻までの時間帯を長くするように、前記第1の時刻、及び、前記第2の時刻を変更する構成(第7の構成)にするとよい。このように構成された発電システムによれば、1年の季節変化に伴う日射強度の変化に応じて1日の太陽日射強度が増加する場合において、発電システムの発電電力量をできるだけ増加することができる。 In the power generation system having the sixth configuration, the operating point voltage of the solar battery power generation unit is shifted from the optimum operating point voltage in a time zone in which the number of operating power converters is the minimum operating number. When the time being controlled increases day by day, the first time and the second time are changed so that the time period from the first time to the second time is lengthened. It is preferable to adopt a configuration (seventh configuration). According to the power generation system configured as described above, the amount of power generated by the power generation system can be increased as much as possible when the daily solar radiation intensity increases according to the change in the solar radiation intensity according to the seasonal change of the year. it can.
また、前記電力変換装置の運転台数が最小運転台数とされている時間帯において、前記太陽電池発電部の動作点電圧が前記最適動作点電圧に到達しない日々が続いた場合には、前記第1の時刻から第2の時刻までの時間帯を短くするように、前記第1の時刻及び前記第2の時刻を変更する構成(第8の構成)にするとよい。このように構成された発電システムによれば、1年の季節変化に伴う日射強度の変化に応じて1日の太陽日射強度が減少する場合において、発電システムの発電電力量をできるだけ増加することができる。 In addition, when the operating point voltage of the solar battery power generation unit continues to reach the optimum operating point voltage in a time zone in which the number of operating power converters is the minimum operating number, the first It is preferable to adopt a configuration (eighth configuration) in which the first time and the second time are changed so as to shorten the time period from the first time to the second time. According to the power generation system configured as described above, the amount of power generated by the power generation system can be increased as much as possible when the daily solar solar radiation intensity decreases in accordance with the change in solar radiation intensity according to the seasonal change of the year. it can.
上記したように、本発明に係る発電システムであれば、電力変換装置の運転台数を変化する際に、電力変換装置の起動と停止が頻繁に繰返されることがなく、また、太陽日射強度の大小に関わらずに、発電システムの発電電力量をできるだけ増加することができ、さらには、1年の季節変化に伴う太陽日射強度の変化に応じて、発電システムの発電電力量をできるだけ増加することが可能となる。 As described above, in the power generation system according to the present invention, when the number of operating power converters is changed, the power converters are not frequently started and stopped repeatedly, and the solar radiation intensity is large or small. Regardless of this, the amount of power generated by the power generation system can be increased as much as possible, and further, the amount of power generated by the power generation system can be increased as much as possible in response to changes in solar solar radiation intensity due to seasonal changes in the year. It becomes possible.
以下では、本発明に係る発電システムの一実施形態について、図面を参照しながら詳細な説明を行う。図1は、太陽電池を直流電源とする大規模な発電システムの一実施形態を示す回路ブロック図である。図1に示したように、本実施形態の発電システム1は、太陽電池発電部2(図1の例では複数の太陽電池2a〜2j)と、太陽電池発電部2から入力される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置3(図1の例では複数の電力変換装置3a〜3j)と、電力変換装置3に接続される商用電力系統4と、電力変換装置3と商用電力系統4を機械的に接続/解列する交流接続/解列部5と、複数の太陽電池2a〜2jを一つの太陽電池発電部2としてまとめる集電部6と、電力変換装置3と太陽電池発電部2とを機械的に接続/解列する直流接続/解列部7と、を有して成る。
Hereinafter, an embodiment of a power generation system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit block diagram showing an embodiment of a large-scale power generation system using a solar cell as a DC power source. As shown in FIG. 1, the power generation system 1 of the present embodiment uses a solar cell power generation unit 2 (a plurality of solar cells 2 a to 2 j in the example of FIG. 1) and DC power input from the solar cell
発電システム1の太陽電池発電部2は、例えば、太陽電池容量100[kW]を最小単位として10台の太陽電池2a〜2jから構成されている。また、電力変換装置3は、例えば、出力容量100[kW]を最小単位として10台の電力変換装置3a〜3jから構成されている。
The solar cell
太陽電池発電部2を構成する10台の太陽電池2a〜2jは、集電部6で一まとめに集電されており、その集電された出力電力が電力変換装置3a〜3jに対して各々並列に入力されている。このような接続を行うことにより、例えば、電力変換装置3aのみを運転させ、残りの電力変換装置3b〜3jを停止させると、1台の電力変換装置3aに対して10台の太陽電池2a〜2jの出力電力を集中させることができる。
The ten solar cells 2a to 2j constituting the solar cell
図2は、電力変換装置3a〜3jの一構成例を示すブロック図である。図2に示すように、10台の電力変換装置3a〜3jのうち、電力変換装置3aは、発電システム1全体の運転及び停止を決定する主電力変換装置に相当し、電力変換装置3b〜3jは、それぞれ、主電力変換装置3aから送られる指令信号に基づいて、個々の運転及び停止を行う副電力変換装置に相当する。また、主電力変換装置3aは、太陽電池発電部2からの直流電力に関する制御を自ら行い、副電力変換装置3b〜3jは、主電力変換装置3aから送られる指令信号に基づいて上記制御を行う。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the
主電力変換装置3aは、電力変換部8と、制御部9aと、電源部10と、系統接続/遮断部11と、送信回路部12と、を有して成る。また、副電力変換装置3b〜3jはそれぞれ、電力変換部8と、制御部9b〜9jと、電源部10と、系統接続/遮断部11と、受信回路部13と、を有して成る。
The main
図3は、主電力変換装置3aに搭載される制御部9aの一構成例を示すブロック図である。図3に示す通り、制御部9aは、電力演算部21と、動作点制御部22と、運転停止制御部23と、PWM[Pulse Width Modulation]制御部24と、ドライブ信号生成部25と、系統接続/遮断制御部26と、時刻設定部27と、タイマ28と、を有して成る。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the
図4は、副電力変換装置3b〜3jに各々搭載される制御部9b〜9jの一構成例を示すブロック図である。図4に示す通り、制御部9b〜9jは、それぞれ、運転停止制御部30と、動作点制御部31と、PWM制御部32と、ドライブ信号生成部33と、系統接続/遮断制御部34と、を有して成る。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of the
次に、上記構成から成る発電システム1の動作について詳細な説明を行う。本実施形態の発電システム1では、図1で示したように、容量1[MW]を超える太陽電池発電部2が建造物の屋根や敷地内に設置されており、これが集電部6を介して電力変換装置3と接続されている。また、電力変換装置3は、交流接続/解列部5を介して商用電力系統4と接続されている。
Next, the operation of the power generation system 1 having the above configuration will be described in detail. In the power generation system 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the solar cell
朝方に太陽からの日射が太陽電池発電部2に当たると、全ての電力変換装置3a〜3jの電源部10に直流電力が供給され、制御部9a〜9jが自動的に動作を開始する。このとき、制御部9aの電力演算部21は、太陽電池発電部2から入力される入力電圧と入力電流に基づいて、太陽電池発電部2の出力電力を演算する。そして、主電力変換装置3aの制御部9aは、電力演算部21で算出された太陽電池発電部2の出力電力が主電力変換装置3aを運転するために十分な大きさであると判断すると、系統接続/遮断制御部26を介して、系統接続/遮断部11をオンする。
When solar radiation from the sun hits the solar cell
また、制御部9aの動作点制御部22は、電力演算部21で算出された太陽電池発電部2の出力電力に基づいて、電力変換装置3aに入力するための太陽電池2a〜2jの太陽電池動作点電圧を決定する。制御部9aのPWM制御部24は、動作点制御部22で決定された太陽電池動作点電圧に基づいてドライブ信号生成部25のPWM制御を行う。ドライブ信号生成部25は、太陽電池2a〜2jの動作点電圧が決定された電圧となるように、PWM制御部24で決定された制御量に基づいて電力変換部8を駆動させる。その結果、太陽電池2a〜2jの動作点電圧が最適動作点電圧に達して、太陽電池発電部2からできるだけ出力を取り出すことができる。
In addition, the operating
太陽からの日射が安定していると、動作点制御部22で決定された太陽電池動作点電圧に応じた直流電力が太陽電池発電部2から電力変換装置3aに入力され、これが電力変換部8で交流電力に変換される。そして、電力変換装置3aの出力電力が商用電力系統4に供給される。また、太陽電池からの日射が変化すると、電力演算部21で新たに算出された太陽電池2の出力電力に基づいて、動作点電圧制御部22で新たな太陽電池動作点電圧が決定され、太陽電池2a〜2jの動作点電圧が新たに決定された太陽電池動作点電圧となるように、PWM制御部24で決定された制御量に基づいて、ドライブ信号生成部25を介した電力変換部8の駆動制御が行われる。その結果、太陽電池2a〜2jの動作点電圧が最適動作点電圧に達して、太陽電池発電部2からできるだけ出力を取り出すことができる。
When the solar radiation is stable, direct-current power corresponding to the solar cell operating point voltage determined by the operating
このように、主電力変換装置3aは、太陽からの日射に応じて、太陽電池発電部2から最大出力を得るように制御を行う。このとき、副電力変換装置3b〜3jは、主電力変換装置3aの時刻設定部27で設定されている第1の時刻になるまで、主電力変換装置3aから運転許可の信号を受信しないため、各々の動作が停止された状態となっている。この結果として、1台の主電力変換装置3aに10台の太陽電池2a〜2jの出力電力を集中させることが可能となる。そして、主電力変換装置3aは、変換効率の高い出力において運転するため、朝夕の低日射強度時においても、発電効率をできるだけ増加することができる。
Thus, the
次に、太陽からの日射強度が徐々に増加していくと、太陽電池2a〜2jで発電した直流電力が運転中の主電力変換装置3aの最大入力電力に達するようになり、さらには、最大入力電力を超えるようになる。このように、太陽電池発電部2から供給可能な直流電力が運転中の主電力変換装置3aの入力容量を上回る場合、制御部9aの動作点制御部22は、強制的に太陽電池2の動作点電圧を最大出力点からずらすように制御する。太陽電池2a〜2jの出力は、気象条件により日射強度が刻々と変化するため、動作点制御部22で決定される太陽電池動作点電圧は、太陽電池2a〜2jの最大出力点から外れたり、一致したりするが、日射強度の増加に伴い、動作点制御部22では、太陽電池2a〜2jの動作点電圧を最大出力点から強制的にずらす状態が継続するようになる。
Next, when the solar radiation intensity gradually increases, the DC power generated by the solar cells 2a to 2j reaches the maximum input power of the main
そして、主電力変換装置3aの時刻設定部27で設定されている第1の時刻になると、主電力変換装置3aの運転停止制御部23は、送信回路部12を介して、他9台の副電力変換装置3b〜3jの受信回路部13に運転許可信号及び動作点電圧指令値を送信する。さらに、副電力変換装置3b〜3jでは、受信回路部13を介して、運転停止制御部30に運転許可信号及び動作点電圧指令値が伝達される。
Then, when the first time set by the
副電力変換装置3b〜3jの制御部9b〜9j各々において、まず、運転停止制御部30は、系統接続/遮断制御部34に対して、系統接続/遮断部11をオンするように指令を出す。また、運転停止制御部30は、受信回路部13を介して入力された動作点電圧指令値を動作点制御部31に伝達する。これにより、動作点制御部31では、副電力変換装置3b〜3jに入力するための太陽電池動作点電圧が決定され、太陽電池2a〜2jの動作点電圧が決定された電圧になるように、PWM制御部32で決定された制御量に基づいて、ドライブ信号生成部33を介した電力変換部8の駆動制御が行われる。
In each of the
その結果、動作点制御部31で決定された太陽電池動作点電圧に応じた直流電力が電力変換装置3b〜3jに各々入力され、これらが電力変換部8で交流電力に変換される。すなわち、発電システム1は、電力変換装置3b〜3jと商用電力系統4とを電気的に接続して連系運転を開始し、電力変換装置3a〜3jの出力電力が商用電力系統4に供給されることになる。
As a result, DC power corresponding to the solar cell operating point voltage determined by the operating
日中は、主電力変換装置3aの制御部9aに内蔵されている時刻設定部27で設定された第2の時刻になるまで、全ての電力変換装置3a〜3jが運転を行う。すなわち、主電力変換装置3aで太陽電池出力制御を行い、副電力変換装置3b〜3jに動作点電圧指令値を送信することにより、主電力変換装置3aと副電力変換装置3b〜3jは、太陽電池2a〜2jから同じ直流電力の入力を受ける形となる。そして、これらの直流電力は、主電力変換装置3a及び副電力変換装置3b〜3jで各々交流電力に変換された後、商用電力系統4に供給される。このように、日中は、全ての電力変換装置3a〜3jが運転されるので、運転台数の変化がなく、副電力変換装置3b〜3jは、気象条件の変化による日射の急変においても、起動や停止を繰り返すことはない。
During the day, all the
一方、夕方に太陽からの日射が少なくなり、主電力変換装置3aの制御部9aに内蔵されている時刻設定部27で設定された第2の時刻になると、主電力変換装置3aは、運転を継続するが、副電力変換装置3b〜3jは運転を停止する。すなわち、第2の時刻になると、主電力変換装置3aの運転停止制御部23は、送信回路部12を介して、他9台の副電力変換装置3b〜3jの受信回路部13に停止信号を送信する。副電力変換装置3b〜3jでは、受信回路部13を介して、制御部9b〜9j内の運転停止制御部30に停止信号が伝達される。
On the other hand, when the solar radiation in the evening decreases and the second time set by the
この場合、運転停止制御部30は、まず電力変換部8を停止させるべく、動作点制御部31を介してPWM制御部32に指令を出し、ドライブ信号生成部33を介して電力変換部8を停止させる。次に、運転停止制御部30は、系統接続/遮断制御部34に対して、系統接続/遮断部11をオフするように指令を出す。このような制御により、副電力変換装置3b〜3jは、商用電力系統4と切り離されて動作を停止する。
In this case, the operation
その後、副電力変換装置3b〜3jは、主電力変換装置3aの制御部9aに内蔵されている時刻設定部27で設定された第1の時刻になるまで、その動作が停止されたままとなる。従って、1台の主電力変換装置3aに10台の太陽電池2a〜2jの出力電力を集中させることが可能となる。
Thereafter, the
このとき、主電力変換装置3aは、太陽からの日射に応じて太陽電池2から最大出力を得るような制御を行う。なお、太陽電池2a〜2jで発電された直流電力が主電力変換装置3aの最大入力電力を超えるようになる場合、制御部9aの動作点制御部22は、先にも述べたように、太陽電池2a〜2jの動作点電圧を最大出力点からずらすように制御を行う。太陽電池2a〜2jの出力は、気象条件により日射強度が刻々と変化するため、動作点制御部22で決定される太陽電池動作点電圧は、太陽電池2a〜2jの最大出力点から外れたり一致したりするが、第2の時刻以降は、太陽からの日射強度が徐々に減少していくので、太陽電池2a〜2jの動作点電圧は最大出力点と一致する状態が継続するようになる。
At this time, the
そして、主電力変換装置3aの制御部9aは、電力演算部21で算出された太陽電池発電部2の出力電力が主電力変換装置3aを運転するために十分な大きさでないと判断すると、運転停止制御部23は、まず電力変換部8を停止させるべく、動作点制御部22を介してPWM制御部24に指令を出し、ドライブ信号生成部25を介して電力変換部8を停止させる。次に、運転停止制御部23は、系統接続/遮断制御部26に対して、系統接続/遮断部11をオフするように指令を出す。このような制御により、主電力変換装置3aは、商用電力系統4と切り離されて動作を停止する。
And if the
なお、主電力変換装置3aの制御部9aは、毎日、起動してから第1の時刻になるまでの期間中において、動作点制御部22が太陽電池2a〜2jの動作点電圧を最大出力からずらすように制御している時間をカウントしている。すなわち、主電力変換装置3aに入力される太陽電池2a〜2jからの電力が、その日初めて主電力変換装置3aの最大入力電力量を超えたことにより、動作点制御部22が強制的に太陽電池2a〜2jの動作点電圧を最大出力点からずらすように制御し始めた時点から、第1の時刻になるまでの時間をカウントしている。
In addition, the
そして、上記の計測時間が所定期間(例えば1週間)において増加した場合には、太陽日射強度が徐々に大きくなっており、1日における太陽日射時間が増加していると判断して、第1の時刻から第2の時刻までの期間を長くするように、例えば、第1の時刻を10分早めて第2の時刻を10分遅らせるように、時刻設定部27の設定内容を更新する。具体的には、1年において季節が冬至から夏至に移行している場合は、この処理が継続される。
And when said measurement time increases in a predetermined period (for example, 1 week), it is judged that the solar solar radiation intensity | strength becomes large gradually, and the solar solar radiation time in one day is increasing, 1st For example, the setting content of the
一方、上記の計測時間がゼロである状態(すなわち、上記制御の結果、太陽電池2の動作点電圧が最大出力点に到達しない状態)が所定期間(例えば1週間)において連続した場合には、太陽日射強度が徐々に小さくなっており、1日における太陽日射時間が減少していると判断して、第1の時刻から第2の時刻までの期間を短くするように、例えば、第1の時刻を10分遅らせて第2の時刻を10分早めるように、時刻設定部27の設定内容を更新する。具体的には、1年において季節が夏至から冬至に移行している場合は、この処理が継続される。
On the other hand, when the measurement time is zero (that is, as a result of the control, the operating point voltage of the
このような構成とすることにより、1年の季節変化に対応して発電システム1の発電電力量をできるだけ増加させることが可能となる。 With such a configuration, it is possible to increase the amount of generated power of the power generation system 1 as much as possible in response to seasonal changes of one year.
なお、本実施形態では、1台の電力変換装置3aを主電力変換装置とし、残り9台の電力変換装置3b〜3jを副電力変換装置とした構成を例に挙げて説明を行ったが、主電力変換装置の設置台数(発電システム1の最小運転台数に相当)はこれに限定されるものではなく、発電システム1の出力容量に応じて適宜変更しても構わない。
In the present embodiment, the description has been given by taking as an example a configuration in which one
また、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。 The configuration of the present invention can be variously modified within the scope of the present invention in addition to the above embodiment.
本発明は、例えば、電力変換装置の必要設置台数が多い大規模な太陽光発電システムの安定動作や効率改善を実現する上で有用な技術である。 For example, the present invention is a useful technique for realizing stable operation and efficiency improvement of a large-scale photovoltaic power generation system having a large number of necessary power converters.
1 発電システム
2 太陽電池発電部
2a〜2j 太陽電池
3 電力変換装置
3a 主電力変換装置
3b〜3j 副電力変換装置
4 商用電力系統
5 交流接続/解列部
6 集電部
7 直流接続/解列部
8 電力変換部
9a〜9j 制御部
10 電源部
11 系統接続/遮断部
12 送信回路部
13 受信回路部
21 電力演算部
22 動作点制御部
23 運転停止制御部
24 PWM制御部
25 ドライブ信号制御部
26 系統接続/遮断制御部
27 時刻設定部
28 タイマ
30 運転停止制御部
31 動作点制御部
32 PWM制御部
33 ドライブ信号制御部
34 系統接続/遮断制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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