JP2013013174A

JP2013013174A - 電力供給システム

Info

Publication number: JP2013013174A
Application number: JP2011142581A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Ozaki; 哲也尾崎; Hiroyuki Nakagawa; 広幸中川
Original assignee: Eishin KK
Current assignee: Eishin KK
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2013-01-17

Abstract

【課題】商用電力系統と連系する太陽光発電設備において得られた電力の一部をバッテリに充電し、この電力と太陽電池からの電力とを併用して、常に安定した電源供給を可能とする。
【解決手段】系統連系した太陽光発電設備１において、太陽電池３と接続箱４の間に太陽電池３からの電力供給を接続箱４側と別途電力供給ルート９とに切替可能な切替器10を設け、別途電力供給ルート９には、切替器10に接続される変圧器11と、充電器13と、これに直接接続すると共にバッテリ12を介して接続するインバータ14とを備え、インバータ14には、バッテリ12の蓄電量を検知し、別途電力供給ルート９と分電盤６の一方と電力負荷側とを交互に切替可能に接続し、切替器10と別途電力供給ルート９中の各機器11〜14を制御してバッテリ12と太陽電池３の一方又は両方からの電力を電力負荷側へ供給するか、又は商用電力系統７からの電力を電力負荷15側へ供給するコントローラ16を接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、既存若しくは新設の太陽光発電設備に組み込まれ、太陽電池で発電した電力の一部をバッテリに充電し、この充電した電力と太陽電池からの電力を併用して電力負荷側へ供給する電力供給システムに関する。

従来、太陽光発電による分散型電源と電気事業者の商用電力系統を連系し、家庭内のコンセント（電力負荷側）に電力を供給し、その余剰電力を商用電力系統へ逆潮流し、太陽光発電だけでは電力が不足する場合には、その電力を商用電力系統から供給する太陽光発電設備が見受けられる（例えば、特許文献１参照）。
この太陽光発電設備は、太陽電池から直流電力が出力されると、インバータにて交流電力に変換され、商用電源系統に接続された（系統連系）状態において、分岐ブレーカ及び非常用負荷分岐ブレーカを介して分岐回路及び非常用分岐回路に接続された負荷及び非常用負荷に、商用電力系統からの電力と共に太陽電池の出力した電力が配電される。
又、商用電力系統の停電の場合、解列開閉器および第２解列開閉器が解列された後、解列開閉器のみが閉路され第２解列開閉器のみが解列状態となって、太陽電池によって発電された電力が、非常用分岐ブレーカを介して非常用分岐回路に接続された非常用負荷としての電気配線用コンセントに配電される。

特開平９−２１５２０６号公報

しかしながら、発電出力が天候や日照時間に左右されて大きく変動する上記の様な太陽光発電設備では、その発電中に必ずしも商用電力系統が停電するとは限らない。
そこで、本発明では、商用電力系統と連系する太陽光発電設備において得られた電力の一部をバッテリに充電して、このバッテリの電力を商用電力系統の停電時のみならず、太陽電池から得られる電力と随時併用できる様にして、常に安定した電源供給が可能で、しかも電気事業者からの買電を抑制して電力料金を軽減する様にした電力供給システムを提供することを目的としている。

上記課題に鑑み、本発明の電力供給システムは、太陽電池を接続箱及びパワーコンディショナを介して分電盤に接続し、該分電盤を商用電力系統に接続した太陽光発電設備において、太陽電池と接続箱の間に、太陽電池からの直流電力の供給の一部を接続箱側と別途電力供給ルートとに切替え可能な無接点式のＤＣパワーリレーから成る切替器を設け、別途電力供給ルートには、切替器に接続され、太陽電池からの直流電力を所望電圧に降圧させる変圧器と、該変圧器に接続され、これにより降圧された直流電力をバッテリへ充電する充電器と、該充電器に直接接続すると共にバッテリを介して接続するインバータとを備え、該インバータには、バッテリの蓄電量を検知することにより、別途電力供給ルートと分電盤の一方と電力負荷側とを交互に切替可能に接続し、別途電力供給ルートとの接続中では、切替器を含む別途電力供給ルート中の各機器を制御してバッテリと太陽電池の一方又は両方からの電力を電力負荷側へ供給し、分電盤との接続中では、商用電力系統からの電力を電力負荷側へ供給するコントローラを接続したことを特徴とする。

要するに本発明は、太陽電池を接続箱及びパワーコンディショナを介して分電盤に接続し、該分電盤を商用電力系統に接続した太陽光発電設備において、太陽電池と接続箱の間に、太陽電池からの直流電力の供給の一部を接続箱側と別途電力供給ルートとに切替え可能な切替器を設けたので、該切替器によって必要に応じて太陽電池から得られる直流電力の一部を別途電力供給ルートへ供給できる。
そして、切替器は無接点式のＤＣパワーリレーから成るので、切替器による接続箱側と別途電力供給ルート側とへの太陽電池からの直流電力の供給切替時に、太陽電池からの直流電力が高電圧であっても、スパークすることがなく、安全に切替操作できる。
又、別途電力供給ルートには、切替器に接続され、太陽電池からの直流電力を所望電圧に降圧させる変圧器と、該変圧器に接続され、これにより降圧された直流電力をバッテリへ充電する充電器と、該充電器に直接接続すると共にバッテリを介して接続するインバータとを備えたので、別途電力供給ルートヘ供給された太陽電池からの直流電力は変圧器にてバッテリの充電に適した電圧まで降圧され、バッテリへの安定した充電が可能であり、電力負荷側への電力供給時には、バッテリ又は充電器から直接に流れる直流電力はインバータによって交流電力へ変換され使用できる。
又、インバータには、バッテリの蓄電量を検知することにより、別途電力供給ルートと分電盤の一方と電力負荷側とを交互に切替可能に接続し、別途電力供給ルートとの接続中では、切替器を含む別途電力供給ルート中の各機器（変圧器、充電器、バッテリ、インバータ）を制御してバッテリと太陽電池の一方又は両方からの電力を電力負荷側へ供給し、分電盤との接続中では、商用電力系統からの電力を電力負荷側へ供給するコントローラを接続したので、通常はバッテリと太陽電池の一方又は両方からの電力を使用し、これらの電力が不足の場合は、商用電力を使用することにより、継続して安定した電源供給が可能となる。
この様に、本発明によれば、太陽電池とバッテリからの電力を交流変換して電力負荷（コンセント）へ優先的に供給できるため、商用電力系統（電気事業者）側が停電しても、かかる停電に影響されない。
しかも、バッテリの電力は、太陽電池からの電力を充電したものであるから、商用電力系統からの買電を抑制して電力料金を軽減できる等その実用的効果甚だ大である。

本発明に係る電力供給システムを備えた太陽光発電設備の概略構成図である。

以下本発明の実施の一形態例を図面に基づいて説明する。
図１に示す様に、既存又は新設の太陽光発電設備１に、本発明に係る電力供給システム２（図において一点鎖線内）は組み込まれている。

太陽光発電設備１は、住宅等の施設に設置された太陽電池３を接続箱４及びパワーコンディショナ５を介して分電盤６に接続し、該分電盤６を商用電力系統７に接続している。
接続箱４は太陽電池３からの複数の配線3a、3b（図においては便宜上、二配線3a、3bとしている。）をまとめ、接続箱４から供給される直流電力をパワーコンディショナ５で適正な電圧の交流電力に変換し、この交流電力を分電盤６から施設内の各電力負荷（コンセント）８を介して各種電気機器に分配供給し、余剰電力は商用電力系統７へ送電される。

太陽光発電設備１において、太陽電池３と接続箱４の間の複数配線3a、3bの一部（図においては便宜上、一配線3aとしている。）に、太陽電池３からの直流電力の供給を接続箱４側と別途電力供給ルート９とに切替え可能な無接点式のＤＣパワーリレーから成る切替器10を設け、該切替器10により必要に応じて太陽電池３からの直流電力の一部を別途電力供給ルート９へ供給する。
この切替器10は無接点式のＤＣパワーリレーから成るので、切替器10による接続箱４側と別途電力供給ルート９側とへの太陽電池３からの直流電力供給の切替時に、太陽電池３からの直流電力が高電圧（一般に太陽電池出力はＤＣ１００Ｖ〜４００Ｖの範囲で結線されている。）であっても、スパークすることはなく、安全である。

別途電力供給ルート９には、切替器10に接続され、太陽電池３からの直流電力を所望電圧に降圧させる変圧器11と、該変圧器11に接続され、これにより降圧された直流電力をバッテリ12へ充電する充電器13と、該充電器13に直接接続すると共にバッテリ12を介して接続するインバータ14とを備えている。
この様に構成することにより、別途電力供給ルート９ヘ供給された太陽電池３からの直流電力は変圧器11にてバッテリ12の充電に適した電圧（ＤＣ３０Ｖ）まで降圧され、充電器13によるバッテリ12への安定した充電を可能としている。
そして、後述の別途電力供給ルート９の電力負荷（コンセント）15側への電力供給時には、バッテリ12と充電器13（太陽電池３）の一方又は両方から直接に流れる直流電力はインバータ14によって交流電力へ変換される。

インバータ14には、バッテリ12の蓄電量を検知することにより、別途電力供給ルート９と分電盤６の一方と電力負荷15側とを交互に切替可能に接続し、別途電力供給ルート９との接続中では、切替器10を含む別途電力供給ルート９中の各機器（変圧器11、充電器13、バッテリ12、インバータ14）11、12、13、14を制御してバッテリ12と太陽電池３の一方又は両方からの電力を電力負荷15側へ供給し、分電盤６との接続中では、商用電力系統７からの電力を電力負荷15側へ供給するコントローラ16を接続している。
このコントローラ16は、通常は別途電力供給ルート９と電力負荷15とを接続し、バッテリ12と太陽電池３の一方又は両方からのインバータ14で変換された交流電力を使用する様に設定され、これらの電力が不足の場合は、別途電力供給ルート９と電力負荷15との接続を遮断し、該電力負荷15と分電盤６とを接続して商用電力系統７からの商用電力を使用する様に設定され、この様にして電力負荷15への継続して安定した電源供給を可能としている。

尚、図１において、破線はコントローラ16による各機器11〜14を制御する信号線を示している。
又、電力負荷（コンセント）15は、電力負荷８が設置される施設に同様に設置されるものであるが、電力負荷８の設置部屋とは別室に設置されるのが望ましい。

次に本発明に係る電力供給システムの作動について説明する。
太陽電池３の発電中において、コントローラ16がバッテリ12の残量が少ないと検知した時は、切替器10により太陽電池３と別途電力供給ルート９とを接続して、該別途電力供給ルート９へ太陽電池３から得られた直流電力を供給し、充電器13を介してバッテリ12を充電する。

バッテリ12の蓄電量が充分に満たされ、この充電完了がコントローラ16にて検知されると、コントローラ16は充電器13によるバッテリ12への充電操作を解除する。
同時に、コントローラ16は切替器10により太陽電池３と別途電力供給ルート９との接続を遮断すると共に、太陽電池３と接続箱４を接続する。
そして、バッテリ12に蓄電された直流電力は、電力負荷（コンセント）15に各種電気機器が接続されると、インバータ12で交流電力に変換され、電力負荷15を介して各種電気機器へ供給される。

又、電力負荷15が各種電気機器に接続され、電力が消費されている場合において、コントローラ16がバッテリ12の残量（蓄電量）が少ないと検知し、バッテリ12の残量と太陽電池３の出力と合わせて直流出力が充分と判断した時には、コントローラ16は、切替器10により太陽電池３と別途電力供給ルート９を接続し、これらの直流電力をインバータ14で交流電力に変換し、該交流電力を電力負荷15を介して各種電気機器に供給する。

この場合において、夜間など太陽電池３の発電停止中では、コントローラ16は、切替器10により太陽電池３と別途電力供給ルート９との接続を遮断し、電力負荷15と別途電力供給ルート９との接続を遮断すると共に、分電盤６と電力負荷15とを接続し、商用電力系統７と連系することにより分電盤６からの商用電力を電力負荷15を介して各種電気機器に供給する。

以上の様に、本発明に係る電力供給システムは、設置済み若しくは新規設置の太陽光発電設備１に組み込まれ、太陽電池３で発電した電力をバッテリ12に充電し、太陽電池３及びバッテリ12からの電力を交流変換して電力負荷15へ優先的に供給できる。
したがって、点検時や地震などの災害や事故の発生時に商用電力系統７（電気事業者）からの電源供給が途絶え（停電し）ても、かかる停電に影響されることはなく、別途電力供給ルート９からの電源供給を受けられる。
しかも、バッテリ12の電力は、太陽電池３から得た電力を充電したものであるから、商用電力系統７からの買電を抑制して電力料金を軽減できる。

尚、電力供給システム２を組み込んだ太陽光発電設備１にあっては、切替器10により太陽電池３と接続箱４との配線3aが接続又は遮断されていても、太陽電池３からの電力は、配線3bを通じて接続箱３へ供給され、これに接続されたパワーコンディショナ５では接続箱４から供給される直流電力を適正な電圧の交流電力に変換し、この交流電力を分電盤６から施設内の各電力負荷（コンセント）８を介して各種電気機器に分配供給し、余剰電力を商用電力系統７へ送電する。

１太陽光発電設備
２電力供給システム
３太陽電池
４接続箱
５パワーコンディショナ
６分電盤
７商用電力系統
８電力負荷（コンセント）
９別途電力供給ルート
10 切替器
11 変圧器
12 バッテリ
13 充電器
14 インバータ
15 電力負荷（コンセント）
16 コントローラ

Claims

太陽電池を接続箱及びパワーコンディショナを介して分電盤に接続し、該分電盤を商用電力系統に接続した太陽光発電設備において、太陽電池と接続箱の間に、太陽電池からの直流電力の供給の一部を接続箱側と別途電力供給ルートとに切替え可能な無接点式のＤＣパワーリレーから成る切替器を設け、別途電力供給ルートには、切替器に接続され、太陽電池からの直流電力を所望電圧に降圧させる変圧器と、該変圧器に接続され、これにより降圧された直流電力をバッテリへ充電する充電器と、該充電器に直接接続すると共にバッテリを介して接続するインバータとを備え、該インバータには、バッテリの蓄電量を検知することにより、別途電力供給ルートと分電盤の一方と電力負荷側とを交互に切替可能に接続し、別途電力供給ルートとの接続中では、切替器を含む別途電力供給ルート中の各機器を制御してバッテリと太陽電池の一方又は両方からの電力を電力負荷側へ供給し、分電盤との接続中では、商用電力系統からの電力を電力負荷側へ供給するコントローラを接続したことを特徴とする電力供給システム。