JP2011217527A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】 回路部に何らかの不具合等が生じた状態で電源システムの運転が継続されるのを防止することができる電源システムを提供する。
【解決手段】 電源システム１においては、分電盤４に何らかの不具合等が生じることに起因して、太陽光発電装置２の発電電力が構内設備２０の負荷電力を上回っているにもかかわらず、燃料電池装置３から構内設備２０への発電電力の供給がそのまま（すなわち、電力が低減されずに）継続されていても、制御部１１によって、太陽光発電装置２の発電電力が構内設備２０の負荷電力よりも大きい場合に、燃料電池装置３の運転が停止させられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、系統電源との連系により電力を供給する電源システムに関する。

上記技術分野における従来の電源システムとして、太陽光発電装置と、燃料電池装置等その他の発電装置（以下、「所定の発電装置」という）と、を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような電源システムには、太陽光発電装置の発電電力が電力供給対象設備の負荷電力を上回った場合に、上回った分の余剰電力を系統電源に供給し、所定の発電装置の運転を停止させる分電盤が回路部として適用される場合がある。このような回路部は、所定の発電装置の発電電力よりも太陽光発電装置の発電電力を優先して電力供給対象設備に供給することを目的とするものである。

特開２００７−２０７６６１号公報

しかしながら、上述した回路部に何らかの不具合等が生じることに起因して、太陽光発電装置の発電電力が電力供給対象設備の負荷電力を上回っているにもかかわらず、所定の発電装置の運転が継続されてしまうと、上述した目的を達成することができない。

そこで、本発明は、回路部に何らかの不具合等が生じた状態で電源システムの運転が継続されるのを防止することができる電源システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る電源システムは、系統電源との連系により電力を供給する電源システムであって、第１の電力を発電する太陽光発電装置と、第２の電力を発電する所定の発電装置と、第１の電力が電力供給対象設備の負荷電力を上回った場合に、上回った分の余剰電力を系統電源に供給し、所定の発電装置から電力供給対象設備に供給される第２の電力を低減する回路部と、第１の電力が負荷電力よりも大きい場合に、所定の発電装置の運転を停止させる制御部と、を備えることを特徴とする。

この電源システムにおいては、回路部に何らかの不具合等が生じることに起因して、太陽光発電装置で発電された電力（第１の電力）が電力供給対象設備の負荷電力を上回っているにもかかわらず、所定の発電装置から電力供給対象設備への電力（第２の電力）の供給が継続されていても、制御部によって、第１の電力が負荷電力よりも大きい場合に、所定の発電装置の運転が停止させられる。よって、この電源システムによれば、回路部に何らかの不具合等が生じた状態で電源システムの運転が継続されるのを防止することができる。

このとき、制御部は、第１の電力と第２の電力との和が負荷電力よりも大きい場合に、所定の発電装置の運転を停止させることが好ましい。上述した回路部に何ら不具合等が生じていなければ、第１の電力と第２の電力との和が負荷電力を上回っているにもかかわらず、所定の発電装置から電力供給対象設備への電力の供給が継続されることは、想定されない。よって、この制御によれば、回路部に何らかの不具合等が生じた状態で電源システムの運転が継続されるのをより確実に防止することができる。

また、所定の発電装置は、燃料電池装置であることが好ましい。所定の発電装置が燃料電池装置であると、所定の発電装置から電力供給対象設備への電力の供給を安定的に効率良く実施することができる。

本発明によれば、回路部に何らかの不具合等が生じた状態で電源システムの運転が継続されるのを防止することができる電源システムを提供することが可能となる。

本発明の実施形態の電源システムのブロック図である。 図１の電源システムの制御部の処理手順を示すフローチャートである。 図１の電源システムの分電盤に不具合が生じた場合の電源システムのブロック図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示されるように、電源システム１は、系統電源１０との連系により構内設備（電力供給対象設備）２０に電力を供給するものである。電源システム１は、分散電源として、電力（第１の電力）を発電する太陽光発電装置２と、電力（第２の電力）を発電する燃料電池装置（所定の発電装置）３と、システム全体を制御する制御部１１と、を備えている。

系統電源１０は、配線Ｌ１によって分電盤（回路部）４と電気的に接続されている。構内設備２０、太陽光発電装置２及び燃料電池装置３は、それそれ、配線Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４によって分電盤４と電気的に接続されている。配線Ｌ１〜Ｌ４は、分電盤４内の接続点Ｐ１において配線Ｌ１が配線Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に分岐するように接続されている。

分電盤４は、主幹ブレーカ７を有している。主幹ブレーカ７は、配線Ｌ１上に設けられている。主幹ブレーカ７は、配線Ｌ１に過電流が流れたときに配線Ｌ１を遮断し、電源システム１から系統電源１０を解列させる。分電盤４と系統電源１０との間における配線Ｌ１上には、計量器５，６が設けられている。計量器５は、配線Ｌ１を介して分電盤４側から系統電源１０に供給される電力量を計測する。計量器６は、配線Ｌ１を介して系統電源１０から分電盤４側に供給される電力量を計測する。

更に、分電盤４は、ブレーカ８ａ，８ｂ，８ｃを有している。ブレーカ８ａ，８ｂ，８ｃは、それぞれ、配線Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４上に設けられている。ブレーカ８ａは、配線Ｌ２に過電流が流れたときに配線Ｌ２を遮断し、電源システム１から構内設備２０を解列させる。ブレーカ８ｂは、配線Ｌ３に過電流が流れたときに配線Ｌ３を遮断し、電源システム１から太陽光発電装置２を解列させる。ブレーカ８ｃは、配線Ｌ４に過電流が流れたときに配線Ｌ４を遮断し、電源システム１から燃料電池装置３を解列させる。

また、分電盤４は、電流センサ９を有している。電流センサ９は、例えば計器用変流器（ＣＴ：Current Transformer）であり、主幹ブレーカ７と計量器５，６との間における配線Ｌ１上に設けられている。電流センサ９によって、分電盤４側から系統電源１０に電力が供給されたときに配線Ｌ１を流れる電流（以下、「逆潮流」という）が検出されると、燃料電池装置３に設けられた逆電力継電器（ＲＰＲ：Reverse Power Relays）によって、燃料電池装置３から分電盤４側に供給される電力が低減される。このとき、場合によっては、燃料電池装置３の運転が停止させられたり、燃料電池装置３についてエラーが表示されたりする。このように、電流センサ９は、逆潮流防止装置として機能する。

太陽光発電装置２は、太陽電池パネル及びパワーコンディショナを有している。太陽電池パネルは、太陽光のエネルギを利用して直流電力を出力する。パワーコンディショナは、太陽電池から出力された直流電力を交流電力に変換する。これにより、太陽光発電装置２は、配線Ｌ３を介して分電盤４側に交流電力を出力する。

燃料電池装置３は、改質器、燃料電池セル及びパワーコンディショナを有している。改質器は、ＬＰガス、都市ガス、灯油等の炭化水素燃料を改質して、水素を含有する改質ガスを生成する。燃料電池セルは、改質器によって生成された改質ガス及び空気を用いた発電反応により直流電力を出力する。パワーコンディショナは、燃料電池セルから出力された直流電力を交流電力に変換する。これにより、燃料電池装置３は、配線Ｌ４を介して分電盤４側に交流電力を出力する。

以上のように構成された電源システム１の動作について説明する。ここでは、一例として、太陽光発電装置２が３０００Ｗの電力を発電しており、燃料電池装置３が７００Ｗの電力を発電しているものとする。

まず、構内設備２０の負荷電力が５０００Ｗである場合、太陽光発電装置２で発電された３０００Ｗの電力は、配線Ｌ３及び配線Ｌ２を介して構内設備２０に供給され、燃料電池装置３で発電された７００Ｗの電力は、配線Ｌ４及び配線Ｌ２を介して構内設備２０に供給される。このとき、構内設備２０において不足分となる１３００Ｗの電力は、系統電源１０から補われ、配線Ｌ１及び配線Ｌ２を介して構内設備２０に供給される。

次に、構内設備２０の負荷電力が３７００Ｗである場合、太陽光発電装置２で発電された３０００Ｗの電力は、配線Ｌ３及び配線Ｌ２を介して構内設備２０に供給され、燃料電池装置３で発電された７００Ｗの電力は、配線Ｌ４及び配線Ｌ２を介して構内設備２０に供給される。このとき、構内設備２０では過不足が生じていないため、系統電源１０から構内設備２０に電力は供給されない。

最後に、構内設備２０の負荷電力が２０００Ｗである場合、太陽光発電装置２で発電された３０００Ｗの電力のうち２０００Ｗの電力は、配線Ｌ３及び配線Ｌ２を介して構内設備２０に供給され、残りの１０００Ｗの電力は、余剰電力として、配線Ｌ３及び配線Ｌ１を介して系統電源１０に供給される。このとき、電流センサ９によって逆潮流が検出される。そのため、燃料電池装置３の逆電力継電器によって、燃料電池装置３の運転が停止させられるなどして、燃料電池装置３から分電盤４側に供給される電力が零に低減される。なお、燃料電池装置３の運転を継続して、低減すべき電力を、燃料電池装置３に設けられた貯湯ユニット内の水を加熱するために消費するなどしてもよい。

以上の電源システム１の動作から分かるように、分電盤４は、太陽光発電装置２で発電された電力が構内設備２０の負荷電力を上回った場合に、上回った分の余剰電力を系統電源１０に供給し、燃料電池装置３から構内設備２０に供給される電力を低減する。なお、太陽光発電装置２で発電された電力が構内設備２０の負荷電力を下回っていても、太陽光発電装置２で発電された電力と燃料電池装置３で発電された電力との和が構内設備２０の負荷電力を上回っていれば、電流センサ９によって逆潮流が検出される。この場合、構内設備２０で過不足が生じなくなるように、燃料電池装置３から分電盤４側に供給される電力が低減される。

続いて、制御部１１による電源システム１の誤動作防止処理について、図２を参照して説明する。

まず、制御部１１は、太陽光発電装置２の発電電力（第１の電力）Ｅ（ＰＶ）、燃料電池装置３の発電電力（第２の電力）Ｅ（ＦＣ）及び構内設備２０の負荷電力Ｅ（Ｌ）を通信等により取得する（ステップＳ１）。続いて、制御部１１は、太陽光発電装置２の発電電力Ｅ（ＰＶ）が構内設備２０の負荷電力Ｅ（Ｌ）以上であるか否かを判断する（ステップＳ２）。

その判断の結果、太陽光発電装置２の発電電力Ｅ（ＰＶ）が構内設備２０の負荷電力Ｅ（Ｌ）以上であった場合には、制御部１１は、燃料電池装置３の停止指示を出して、燃料電池装置３の運転を停止させる（ステップＳ３）。一方、太陽光発電装置２の発電電力Ｅ（ＰＶ）が構内設備２０の負荷電力Ｅ（Ｌ）未満であった場合には、制御部１１は、太陽光発電装置２の発電電力Ｅ（ＰＶ）と燃料電池装置３の発電電力Ｅ（ＦＣ）との和が構内設備２０の負荷電力Ｅ（Ｌ）以上であるか否かを判断する（ステップＳ４）。

その判断の結果、太陽光発電装置２の発電電力Ｅ（ＰＶ）と燃料電池装置３の発電電力Ｅ（ＦＣ）との和が構内設備２０の負荷電力Ｅ（Ｌ）以上であった場合には、制御部１１は、燃料電池装置３の停止指示を出して、燃料電池装置３の運転を停止させる（ステップＳ３）。一方、太陽光発電装置２の発電電力Ｅ（ＰＶ）と燃料電池装置３の発電電力Ｅ（ＦＣ）との和が構内設備２０の負荷電力Ｅ（Ｌ）未満であった場合には、制御部１１は、再びステップＳ１以降の処理を行う。

以上説明したように、電源システム１においては、分電盤４に何らかの不具合等が生じることに起因して、太陽光発電装置２の発電電力が構内設備２０の負荷電力を上回っているにもかかわらず、燃料電池装置３から構内設備２０への発電電力の供給がそのまま（すなわち、電力が低減されずに）継続されていても、制御部１１によって、太陽光発電装置２の発電電力が構内設備２０の負荷電力よりも大きい場合に、燃料電池装置３の運転が停止させられる。よって、電源システム１によれば、分電盤４に何らかの不具合等が生じた状態で電源システム１の運転が継続されるのを防止することができる。

更に、制御部１１は、太陽光発電装置２の発電電力と燃料電池装置３の発電電力との和が構内設備２０の負荷電力よりも大きい場合に、燃料電池装置３の運転を停止させる。分電盤４に何ら不具合等が生じていなければ、太陽光発電装置２の発電電力と燃料電池装置３の発電電力との和が構内設備２０の負荷電力を上回っているにもかかわらず、燃料電池装置３から構内設備２０への発電電力の供給がそのまま（すなわち、電力が低減されずに）継続されることは、想定されない。よって、電源システム１によれば、分電盤４に何らかの不具合等が生じた状態で電源システム１の運転が継続されるのをより確実に防止することができる。

例えば、図３に示されるように、分電盤４において誤配線が生じた場合に、電源システム１によれば、その誤配線の状態で電源システム１が動作し続けることが防止される。図３においては、分電盤４と構内設備２０とを電気的に接続するための配線Ｌ２が、接続点Ｐ１で配線Ｌ１，Ｌ３，Ｌ４と接続されておらず、接続点Ｐ１よりも燃料電池装置３側に位置する接続点Ｐ２で配線Ｌ４と接続されている。そして、電流センサ９が、接続点Ｐ１と接続点Ｐ２との間における配線Ｌ４上に設けられている。

このような誤配線が分電盤４に生じていると、太陽光発電装置２の発電電力が構内設備２０の負荷電力を上回っていても、配線Ｌ１において逆潮流が検出されないから、燃料電池装置３から構内設備２０への発電電力の供給がそのまま（すなわち、電力が低減されずに）継続される。また、太陽光発電装置２の発電電力と燃料電池装置３の発電電力との和が構内設備２０の負荷電力を上回っていても、燃料電池装置３の発電電力が構内設備２０の負荷電力を上回らない限り、配線Ｌ１において逆潮流が検出されないから、燃料電池装置３から構内設備２０への発電電力の供給がそのまま（すなわち、電力が低減されずに）継続されることになる。

上述した制御部１１は、このような誤配線が分電盤４に生じた状態で電源システム１の運転が継続されるのを確実に防止する。ちなみに、図３に示される分電盤４の配線においては、燃料電池装置３の発電電力が構内設備２０の負荷電力を上回った場合に、電流センサ９によって、接続点Ｐ２側から接続点Ｐ１側に電力が供給されたときに配線Ｌ４を流れる電流が検出される。その結果、燃料電池装置３の逆電力継電器によって、燃料電池装置３から分電盤４側に供給される電力が低減される。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、電源システム１は、燃料電池装置３に代えて、ガスエンジン発電装置等、所定の発電装置を備えていてもよい。ただし、所定の発電装置が燃料電池装置３であると、所定の発電装置から構内設備２０への発電電力の供給を安定的に効率良く実施することができる。

１…電源システム、２…太陽光発電装置、３…燃料電池装置（所定の発電装置）、４…分電盤（回路部）、１０…系統電源、１１…制御部、２０…構内設備（電力供給対象設備）。

Claims (3)

1. 系統電源との連系により電力を供給する電源システムであって、
   第１の電力を発電する太陽光発電装置と、
   第２の電力を発電する所定の発電装置と、
   前記第１の電力が電力供給対象設備の負荷電力を上回った場合に、上回った分の余剰電力を前記系統電源に供給し、前記所定の発電装置から前記電力供給対象設備に供給される前記第２の電力を低減する回路部と、
   前記第１の電力が前記負荷電力よりも大きい場合に、前記所定の発電装置の運転を停止させる制御部と、を備えることを特徴とする電源システム。
2. 前記制御部は、前記第１の電力と前記第２の電力との和が前記負荷電力よりも大きい場合に、前記所定の発電装置の運転を停止させることを特徴とする請求項１記載の電源システム。
3. 前記所定の発電装置は、燃料電池装置であることを特徴とする請求項１又は２記載の電源システム。

Images