JP2010219336A - 電気鉄道用太陽光発電システム - Google Patents

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Abstract

【課題】太陽電池パネルの新設、更新、補修作業、点検作業が容易で、レールの更新、補修作業などの際に太陽電池パネルの損傷などの危険性が少なく、太陽電池パネルで発電された電力を交流に変換し送電する過程において損失が少なく、不具合が発生した場合にその場所を特定し、不具合内容を把握する事ができる電気鉄道用太陽光システムを提供する。
【解決手段】電気鉄道の電車用トロリー線の上部に屋根構造を作り、その上部に太陽電池パネルを設置する。その太陽電池パネルを直列あるいは並列に複数台逆流防止ダイオードを介して相互接続して得た直流電力の電圧の昇圧および電流の逆流防止用のＤＣ／ＤＣコンバータ装置と、で構成される複数の分散太陽電池電源装置の出力を電車に電力を供給する電車用き電線に接続する。分散太陽電池電源装置の故障時などにおいては主回路の自動切断を可能とする。中央監視装置による遠隔監視及び遠隔制御を可能とする。
【選択図】図２

Description

本発明は電気鉄道用電力に関する。太陽電池パネルの設置場所に関する。分散太陽電池電源装置に関する。監視制御に関する。電力送電に関する。
電気鉄道軌道内において２本のレール間に敷設した太陽電池パネル（例えば特開２００４−３１１５０２、特開２００５−１０１０５７）が発明されているが、電気鉄道の電車駆動用の電源としては交流あるいは交流電源を整流することによって得られた直流電源を使用している（例えば特開２００８−２２０００６）。
特開２００４−３１１５０２号公報 特開２００５−１０１０５７号公報 特開２００８−２２０００６号公報
先行技術においては、各太陽電池パネルは電気鉄道軌道内において２本のレール間に敷設している。太陽電池パネルの新設、更新、補修作業あるいは点検作業などの際に鉄道の運行スケジュールとの調整が必要である。更にレールの更新、補修作業などの際に太陽電池パネルの損傷などの危険性がある。
先行技術においては、太陽電池パネルで発電された電力は交流に変換後、直流電車の場合は電気鉄道用直流変電所において再度直流に変換して電気鉄道用の電力として、電車用き電線経由で電車に供給される。各変換と送電の過程において損失が発生する。
請求項１に記載の電気鉄道用太陽光発電システムの発明は太陽電池パネルを電気鉄道の電車用トロリー線の上部に屋根構造を作り、その上部に設置する。
請求項１に記載の電気鉄道用太陽光発電システムの発明は分散太陽電池電源装置出力部のＤＣ／ＤＣコンバータ装置で電圧を昇圧することによって、前記分散太陽電池電源装置の出力を電車用き電線に直接接続可能とする。
請求項１に記載の電気鉄道用太陽光発電システムの発明は各分散太陽電池電源装置内太陽電池パネルの発生電圧の違いは出力部のＤＣ／ＤＣコンバータ装置で出力電圧などを制御することによって、電車用き電線上における出力電流の分担を制御することを可能とする。
請求項４、請求項５に記載の電気鉄道用太陽光発電システムの発明は分散太陽電池電源装置内部状態を監視情報として送信し、制御情報を受信することによって、分散太陽電池電源装置内部の監視と制御を遠隔より可能とし、保守を容易にする。
請求項３に記載の電気鉄道用太陽光発電システムの発明は分散太陽電池電源装置の内部において不具合が発生した時、その不具合の内容によって自動的にあるいは制御入力情報によって、共通電源より切離す手段を持つ事によって、被害の拡大を防止すると同時に、保守を容易にする。
請求項４、請求項５に記載の電気鉄道用太陽光発電システムの発明は広範囲に分散する電気鉄道用太陽光発電システムの個々の装置のデータとシステムの運用データを蓄積することを可能とする。
太陽電池パネルを電気鉄道の電車用トロリー線の上部に屋根構造を作り、その上部に設置する。太陽電池パネルの新設、更新、補修作業あるいは点検作業などの際に鉄道の運行スケジュールとの調整が軽減される。更にレールの更新、補修作業などの際に太陽電池パネルの損傷などの危険性がない。
分散太陽電池電源装置出力部のＤＣ／ＤＣコンバータ装置で電圧を昇圧することによって、分散太陽電池電源装置の出力を電車用き電線に直接接続可能とする。直流交流変換、電圧変換、送電の際に発生する電力損失を低減する。
分散太陽電池電源装置は複数台広範囲に分散設置される。分散太陽電池電源装置において故障が発生した場合に故障の影響によって他設備に被害を及ぼさないことが必要である。迅速で自動的に故障した装置を切離すことによって保守が容易になる。
分散太陽電池電源装置は複数台広範囲に設置される。装置の遠隔監視及び遠隔制御が可能になるので保守が容易になる。
本発明の実施例による機器配置図 本発明の実施例によるブロック図
以下、本発明に係わる電気鉄道用太陽光発電システムの実施形態について図２に従って説明する。近年問題になっている地球温暖化は二酸化炭素の排出が大きな原因の一つである。運輸関係における二酸化炭素排出量は日本国の全排出量の約２０%を占めている。一方太陽電池はクリーンなエネルギーであるが、発電効率は２０%前後と低く電力密度が低いために大きな面積が必要である。電気鉄道の電車駆動用の電力は運輸関係における電力使用量の大きな割合占めている。この電気鉄道の電車駆動用のエネルギー源として太陽電池は有効である。
太陽電池パネルを電気鉄道の電車用トロリー線の上部に屋根構造を作り広範囲に設置する。この広範囲に分散設置した太陽電池パネルの発生した電力の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ装置で昇圧することによって、太陽電池パネルとＤＣ／ＤＣコンバータ装置などで構成される分散太陽電池電源装置の出力を電車用き電線に直接接続可能とする。直流交流変換、電圧変換、送電の際に発生する電力損失を低減する。
商用交流電源系統に連系することによって、余剰電力を商用交流電源系統に売電すること、夜間・雨天などの分散太陽電池電源装置の発電電力が不十分な場合においても不足電力を商用交流電源系統より買電すること、によって安定した電気鉄道の電車駆動用電力の供給を可能にする。
電気鉄道用太陽光発電システムの稼動状況を監視あるいは／および稼動状態を制御する中央監視制御装置を備え、分散太陽電池電源装置内の故障情報などの監視情報を分散太陽電池電源装置より中央監視制御装置に送信し、運転状況を決定する制御情報を中央監視制御装置より分散太陽電池電源装置へ送信する通信手段を持つことによって、電気鉄道用太陽光発電システムの保守を容易となる。有線伝送の場合のブロック図を図２に示す。
太陽電池パネルなどの機器配置図を図１に示す。分散太陽電池電源装置１０ａ〜１０ｎの太陽電池パネル電源装置太陽電池パネル１２ａ〜１２ｎを除く部分は分散電源太陽電池電源制御盤１６ａ〜１６ｎに収納される。太陽電池パネル１２ａ〜１２ｎを電気鉄道の電車用き電線２０、電車用トロリー線２１の上部に屋根構造を作り、その上部に設置する。
分散太陽電池電源装置１０ａ〜１０ｎは電気鉄道の電車用き電線２０、電車用トロリー線２１の上部に設置した電源装置太陽電池パネル１２ａ〜１２ｎとＤＣ／ＤＣコンバータ装置１３ａ〜１３ｎと、伝送制御回路１５ａ〜１５ｎと、で構成されている。上記分散太陽電池電源装置１０ａ〜１０ｎの直流出力電圧は電車用き電線２０に直接接続するためにＤＣ／ＤＣコンバータ装置１３ａ〜１３ｎで昇圧される。分散太陽電池電源装置１０ａ〜１０ｎの電力は電車用き電線２０と電車用トロリー線２１を経由して電車に供給される。
電車用き電線２０上において余剰電力あるいは不足電力が発生した場合、ＤＣ／ＡＣコンバータ装置５１と整流器装置５３と電磁接触器５２，５４で構成される系統連系装置５０を介して商用交流電源系統９０と連系することによって商用電源との間で電力授受を行う。分散太陽電池電源装置１０ａ〜１０ｎ内の伝送制御回路１５ａ〜１５ｎと、系統連系装置５０内の伝送制御回路５５と、中央監視制御装置４０内の伝送制御回路４５と、は伝送線路３０で接続されている。
伝送線路３０を介して各装置間で監視情報、制御情報を送受信する。中央監視制御装置４０に監視情報を入力し、中央監視制御装置４０より制御信号を出力する事によって、電気鉄道用太陽光発電システム全体を中央監視制御装置４０より監視制御可能である。
１ 電車
２ 車輪
３ レール
４ 通路
５ 碍子
６ 鉄柱
１０ 分散電源太陽電池電源制御盤
１０ａ〜１０ｎ 分散太陽電池電源装置
１２ａ〜１２ｎ 太陽電池パネル
１３ａ〜１３ｎ ＤＣ／ＤＣコンバータ装置
１５ａ〜１５ｎ 伝送制御回路
２０ 電車用き電線
２１ 電車用トロリー線
３０ 伝送線路
４０ 中央監視制御装置
４５ 伝送制御回路
５０ 系統連系装置
５１ ＤＣ／ＡＣコンバータ装置
５２、５４ 電磁接触器
５３ 整流器
５５ 伝送制御回路
９０ 商用交流電源系統

Claims (5)

  1. 電気鉄道の電車に給電するための電車用トロリー線の上部に屋根構造を作り、その上部に設置された太陽電池パネルと、その太陽電池パネルを直列あるいは並列に複数台逆流防止ダイオードを介して相互接続して得た直流電力の電圧の昇圧および電流の逆流防止を目的とするＤＣ／ＤＣコンバータ装置と、で構成される複数の分散太陽電池電源装置と、複数の前記分散太陽電池電源装置の出力を並列に接続して、前記分散太陽電池電源装置の電力を直流送電する電車用き電線と、前記電車用き電線と接続された前記電車用トロリー線と、前記電車用き電線上において電力に余剰が発生した場合に交流電源系統側に供給し、前記電力に不足が発生した場合は前記交流電源系統側より受電する系統連系装置と、を備えることを特徴とする電気鉄道用太陽光発電システム。
  2. 前記分散太陽電池電源装置の各主回路と、前記電車用き電線との電気的接続を切離す手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の電気鉄道用太陽光発電システム。
  3. 前記分散太陽電池電源装置の内部に不具合が発生した場合、その不具合の内容によって自動的に、前記分散太陽電池電源装置の各主回路と、前記電車用き電線との接続を前記分散太陽電池電源装置の内部において切離す手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の電気鉄道用太陽光発電システム。
  4. 電気鉄道用太陽光発電システムの稼動状況を監視および稼動状態を制御する中央監視制御装置を備え、前記分散太陽電池電源装置内の故障情報などの監視情報を前記分散太陽電池電源装置より前記中央監視制御装置に送信し、前記分散太陽電池電源装置の主回路遮断指令などの制御情報を前記中央監視制御装置より前記分散太陽電池電源装置へ送信する通信手段を持つことを特徴とする請求項１に記載の電気鉄道用太陽光発電システム。
  5. 前記通信手段によって、更に前記分散太陽電池電源装置内の前記ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の出力電圧、出力電流などの監視情報を前記分散太陽電池電源装置より前記中央監視制御装置に送信し、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ装置の前記出力電流、前記出力電圧を制御する制御定数などのＤＣ／ＤＣコンバータ装置の制御情報を前記中央監視制御装置より前記分散太陽電池電源装置へ送信することによって、前記中央監視制御装置において複数の前記分散太陽電池電源装置間の前記電車用き電線上における出力電流の分担を制御することを特徴とする請求項１に記載の電気鉄道用太陽光発電システム。
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