JP2013179740A

JP2013179740A - 複合型自立発電システム及びその制御方法

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Publication number: JP2013179740A
Application number: JP2012041282A
Authority: JP
Inventors: Hisakazu Nakamura; 久和中村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2013-09-09

Abstract

【課題】低コスト化及び発電の高効率化が図られ、電力を安定して供給することが可能な複合型自立発電システムを提供する。
【解決手段】複合型自立発電システム１は、太陽光発電装置２と、太陽光発電の電力不足を補償する蓄電装置３及びタービン発電機４と、気象観測用カメラ６と、気象観測用カメラ６が撮像した画像に基づいて太陽の日照量を予測して太陽光発電装置２から得られる太陽光発電量を予測する太陽光発電量予測装置７と、太陽光発電量予測装置７が予測した太陽光発電量に基づいてタービン発電機４の動作を制御する、またはタービン発電機４及び蓄電装置３の動作を制御する発電制御装置５と、を備える。これにより、タービン発電機４を断続的に稼働させれば良く、蓄電装置３の容量を必要以上に大型化させなくても良い。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光エネルギーを利用して発電する太陽光発電装置に、太陽光発電の電力不足を補償する蓄電装置及びタービン発電機を組み合わせた複合型自立発電システム及びその制御方法に関する。

近年、自然エネルギーを利用する発電システム、例えば太陽光エネルギーを利用する太陽光発電システムが注目されている。しかしながら、自然エネルギーを利用する発電システムは自然環境における様々な状況の変化に起因して発電量が安定せず、変動することが懸念されている。

そこで、このような問題を解決すべく提案された太陽光発電システムを含む従来の電源システム（複合型自立発電システム）が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載された従来の電源システムは自然エネルギーの利用電源である太陽光発電システムと安定した発電出力が得られる可変速水力発電システムとを備えている。太陽光発電システムは監視カメラで捉えた雲の動きに基づく日照量の変化から出力予測が可能な出力予測機能により、その発生電力量の変動を予測できる。そして、太陽光発電システムにおいて予測された発生電力の増減量に対応させて可変速水力発電システムの発生電力の出力制御を行うことにより、電源システム全体の発生電力を平滑化している。

特開２００７−３７２２６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来の電源システム（複合型自立発電システム）は電源システム全体の発生電力を平滑化するために、太陽光発電システムの発生電力の変動を補償する可変速水力発電システムを常時稼働させておく必要がある。これにより、太陽光発電装置の発生電力の変動を補償する発電装置として例えばタービン発電機を使用する場合、燃料及び補助装置・周辺装置稼働のエネルギーを浪費する可能性が高いという課題があった。

また、太陽光発電装置の発生電力の変動を補償する発電装置としてタービン発電機を使用する場合、その補償をさらに助ける蓄電装置を必要とすることがある。蓄電装置は容量に余裕を持たせると高価になり、発電システム全体がコストアップするという課題があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、太陽光エネルギーを利用して発電する太陽光発電装置に、太陽光発電の電力不足を補償する蓄電装置及びタービン発電機を組み合わせた複合型自立発電システムに関して、低コスト化及び発電の高効率化が図られ、電力を安定して供給することが可能な複合型自立発電システム及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、太陽光エネルギーを利用して発電する太陽光発電装置に、太陽光発電の電力不足を補償する蓄電装置及びタービン発電機を組み合わせた複合型自立発電システムであって、気象観測用カメラと、前記気象観測用カメラが撮像した画像に基づいて太陽の日照量を予測して前記太陽光発電装置から得られる太陽光発電量を予測する太陽光発電量予測装置と、前記太陽光発電量予測装置が予測した太陽光発電量に基づいて前記タービン発電機の動作を制御する、または前記タービン発電機及び前記蓄電装置の動作を制御する発電制御装置と、を備えることを特徴としている。

この構成によれば、複合型自立発電システムは太陽が雲に遮られることによる太陽光発電量の低下を予測する。そして、タービン発電機や蓄電装置は予測した太陽光発電量に基づいて起動や発電、電力供給を開始する。なお、ここで述べた「タービン発電機」には、タービン発電機以外に太陽熱発電機、内燃機関、風力発電機、水力発電機を含む。

また、上記構成の複合型自立発電システムにおいて、前記発電制御装置は、太陽が雲に遮られることによる太陽光発電量の低下を前記太陽光発電量予測装置が予測したときに前記タービン発電機を起動させて発電待機状態にし、予測した太陽光発電量の低下時点で前記タービン発電機に発電を開始させることを特徴としている。

この構成によれば、タービン発電機は太陽光発電量の低下が予測されるまで停止し、太陽光発電量の低下が予測されると稼働し始める。したがって、タービン発電機を常時稼働させておく必要がなく、断続的に稼働させれば良い。

また、上記構成の複合型自立発電システムにおいて、前記発電制御装置は、太陽が雲に遮られることによる太陽光発電量の低下を前記太陽光発電量予測装置が予測したときに前記タービン発電機を起動させ、予測した太陽光発電量の低下時点で前記蓄電装置からの電力供給を開始させ、前記タービン発電機が起動でき次第発電を開始させて前記蓄電装置からの電力供給を停止させることを特徴としている。

この構成によれば、タービン発電機は太陽光発電量の低下が予測されるまで停止し、太陽光発電量の低下が予測されると起動し始める。そして、予測した太陽光発電量の低下時点で蓄電装置が電力供給を開始するので、例えば実際に太陽光発電量が低下し始めるまでにタービン発電機による発電が間に合わない場合に有効である。さらに、比較的早い段階でタービン発電機が発電を開始するので、蓄電装置の容量を必要以上に大型化させなくても良い。

また、上記構成の複合型自立発電システムにおいて、前記発電制御装置は、雲が太陽の周辺から退避して太陽光発電量が回復する兆候が見られるときに前記タービン発電機による発電を停止させて稼働を終了させることを特徴としている。

この構成によれば、タービン発電機は太陽光発電量が低下している間は発電し、太陽光発電量が回復すると発電をやめて稼働を終了する。したがって、タービン発電機を常時稼働させておく必要がなく、断続的に稼働させれば良い。

上記の課題を解決するため、本発明は、太陽光エネルギーを利用して発電する太陽光発電装置に、太陽光発電の電力不足を補償する蓄電装置及びタービン発電機を組み合わせた複合型自立発電システムの制御方法であって、太陽と太陽周辺の雲の移動を観測した結果に基づいて太陽の日照量を予測して前記太陽光発電装置から得られる太陽光発電量を予測するステップと、予測した太陽光発電量に基づいて前記タービン発電機の動作を制御する、または前記タービン発電機及び前記蓄電装置の動作を制御するステップと、を有することを特徴としている。

この方法によれば、複合型自立発電システムは太陽が雲に遮られることによる太陽光発電量の低下を予測する。そして、タービン発電機や蓄電装置は予測した太陽光発電量に基づいて起動や発電、電力供給を開始する。

また、上記構成の複合型自立発電システムの制御方法において、太陽が雲に遮られることによる太陽光発電量の低下を予測したときに前記タービン発電機を起動させて発電待機状態にするステップと、予測した太陽光発電量の低下時点で前記タービン発電機に発電を開始させるステップと、を有することを特徴としている。

この方法によれば、タービン発電機は太陽光発電量の低下が予測されるまで停止し、太陽光発電量の低下が予測されると稼働し始める。したがって、タービン発電機を常時稼働させておく必要がなく、断続的に稼働させれば良い。

また、上記構成の複合型自立発電システムの制御方法において、太陽が雲に遮られることによる太陽光発電量の低下を予測したときに前記タービン発電機を起動させるステップと、予測した太陽光発電量の低下時点で前記蓄電装置からの電力供給を開始させるステップと、前記タービン発電機が起動でき次第発電を開始させて前記蓄電装置からの電力供給を停止させるステップと、を有することを特徴としている。

この方法によれば、タービン発電機は太陽光発電量の低下が予測されるまで停止し、太陽光発電量の低下が予測されると起動し始める。そして、予測した太陽光発電量の低下時点で蓄電装置が電力供給を開始するので、例えば実際に太陽光発電量が低下し始めるまでにタービン発電機による発電が間に合わない場合に有効である。さらに、比較的早い段階でタービン発電機が発電を開始するので、蓄電装置の容量を必要以上に大型化させなくても良い。

また、上記構成の複合型自立発電システムの制御方法において、雲が太陽の周辺から退避して太陽光発電量が回復する兆候が見られるときに前記タービン発電機による発電を停止させて稼働を終了させるステップを有することを特徴としている。

この方法によれば、タービン発電機は太陽光発電量が低下している間は発電し、太陽光発電量が回復すると発電をやめて稼働を終了する。したがって、タービン発電機を常時稼働させておく必要がなく、断続的に稼働させれば良い。

本発明の構成によれば、太陽光エネルギーを利用して発電する太陽光発電装置に、太陽光発電の電力不足を補償する蓄電装置及びタービン発電機を組み合わせた複合型自立発電システムは、タービン発電機を断続的に稼働させれば良く、蓄電装置の容量を必要以上に大型化させなくても良い。したがって、低コスト化及び発電の高効率化が図られ、電力を安定して供給することが可能な複合型自立発電システム及びその制御方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る複合型自立発電システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る複合型自立発電システムの発電量の説明図である。本発明の実施形態に係る複合型自立発電システムの発電量の詳細な説明図である。比較例の複合型自立発電システムの発電量の詳細な説明図である。本発明の実施形態に係る複合型自立発電システムの発電制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図１〜図５に基づき説明する。

最初に、本発明の実施形態に係る複合型自立発電システムについて、図１〜図４を用いてその構造と動作を説明する。図１は複合型自立発電システムの構成を示すブロック図、図２は複合型自立発電システムの発電量の説明図、図３は複合型自立発電システムの発電量の詳細な説明図、図４は本実施形態に対する比較例の複合型自立発電システムの発電量の詳細な説明図である。なお、図１では実線矢印で動力線を示し、破線矢印で信号線を示している。

複合型自立発電システム１は、図１に示すように太陽光エネルギーを利用して発電する太陽光発電装置２に、太陽光発電の電力不足を補償する蓄電装置３及びタービン発電機４を組み合わせた発電システムである。複合型自立発電システム１は太陽光発電装置２、蓄電装置３、タービン発電機４、発電制御装置５、気象観測用カメラ６及び太陽光発電量予測装置７を備えている。

太陽光発電装置２は太陽光エネルギーを利用して発電する光電変換装置であり、直射日光を受けることができるよう屋外に設置されている。太陽光発電装置２から延びる出力線は発電制御装置５に設けられたＤＣ／ＤＣ変換部５ａに電気的に接続されている。

蓄電装置３は例えば鉛バッテリ３ａ等の蓄電池や、例えばＥＤＬＣ（電気２重層キャパシタ）３ｂ等のキャパシタなどといった電力を蓄積する装置により構成されている。蓄電装置３は発電制御装置５に設けられたチャージコントローラ部５ｃと電気的に接続されている。なお、蓄電装置３はチャージコントローラ部５ｃを介して必要に応じて充電、放電が繰り返される。

蓄電池は化学反応を用いて電気の蓄積、放出が可能な電池である。蓄電池としては鉛バッテリ３ａのほか、ニッケル・カドミウム蓄電池、リチウムイオン二次電池などを用いても良い。キャパシタは静電容量により電荷を蓄積、放出が可能な受動素子であって、コンデンサとも呼ばれる。キャパシタとしてはＥＤＬＣ（電気２重層キャパシタ）３ｂのほか、電解コンデンサを用いても良い。一般に、蓄電池よりキャパシタの方が内部抵抗が小さくて高速な充放電が可能であり、キャパシタより蓄電池の方が単位体積あたりの蓄電容量が大きい。

タービン発電機４は燃料を燃焼させた熱により発電を行う発電装置である。タービン発電機４の燃料としては例えば石油、石炭、天然ガス及び廃棄物などを用いることができる。タービン発電機４から延びる出力線は発電制御装置５から負荷に向かって延びる出力線に電気的に接続されている。なお、タービン発電機４は悪天候時などで太陽光発電装置２から所望の発電量が得られない状態でも安定して電力を供給できるよう十分な発電性能を有するものとする。また、タービン発電機４は必要に応じて起動、停止が繰り返される。なお、ここで述べた「タービン発電機」には、タービン発電機以外に太陽熱発電機、内燃機関、風力発電機、水力発電機を含むものとする。

発電制御装置５は太陽光発電装置２、蓄電装置３、タービン発電機４及び太陽光発電量予測装置７と電気的に接続され、それら装置の動作制御を行うとともに発電した電力を負荷へと供給する。発電制御装置５はＤＣ／ＤＣ変換部５ａ、ＤＣ／ＡＣ変換部５ｂ、チャージコントローラ部５ｃ及び制御部５ｄを備えている。

ＤＣ／ＤＣ変換部５ａは入力側が太陽光発電装置２と電気的に接続され、出力側がＤＣ／ＡＣ変換部５ｂ及びチャージコントローラ部５ｃと電気的に接続されている。ＤＣ／ＤＣ変換部５ａは太陽光発電装置２の発電特性に合わせて最大のエネルギーを得ることができるよう発電電力ポイントを制御する機能を備えている。この制御は一般にＭＰＰＴ（ＭａｘｉｍｕｍＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴｒａｃｋｉｎｇ）制御と呼ばれている。

ＤＣ／ＡＣ変換部５ｂは入力側がＤＣ／ＤＣ変換部５ａ及びチャージコントローラ部５ｃと電気的に接続され、出力側が負荷と電気的に接続されている。ＤＣ／ＡＣ変換部５ｂはＤＣ／ＤＣ変換部５ａ及びチャージコントローラ部５ｃから得られた直流の電気を交流の電気に変換する部分であって、インバータとも呼ばれる。

なお、ＤＣ／ＤＣ変換部５ａとＤＣ／ＡＣ変換部５ｂとを合わせてＰＣＳ（ＰｏｗｅｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）部、或いはパワーコンディショナー部と呼ぶこともある。

チャージコントローラ部５ｃはＤＣ／ＤＣ変換部５ａ、ＤＣ／ＡＣ変換部５ｂ及び蓄電装置３と電気的に接続されている。チャージコントローラ部５ｃは蓄電装置３からＤＣ／ＡＣ変換部５ｂへの放電、あるいはＤＣ／ＤＣ変換部５ａから蓄電装置３への充電を制御する部分である。また、チャージコントローラ部５ｃは蓄電装置３の蓄電量を監視している。

制御部５ｄはタービン発電機４、ＤＣ／ＤＣ変換部５ａ、ＤＣ／ＡＣ変換部５ｂ、チャージコントローラ部５ｃ及び太陽光発電量予測装置７と信号線によって接続されてそれら各構成要素の状態を表す情報を得ている。そして、制御部５ｄは予め記憶されたプログラム、データや、タービン発電機４、ＤＣ／ＤＣ変換部５ａ、ＤＣ／ＡＣ変換部５ｂ、チャージコントローラ部５ｃ及び太陽光発電量予測装置７から得られた情報に基づきそれら各構成要素の動作を制御し、一連の発電運転を実現する。

気象観測用カメラ６は太陽と太陽周辺の雲の移動を観測できるよう例えば屋外に設置されている。気象観測用カメラ６は太陽光発電装置２周辺の上空を観察できるように旋回動作や姿勢変更動作などを実行する図示しない変位機構を備えている。気象観測用カメラ６は例えば太陽光発電量予測装置７からの制御信号を受信して動作する。

気象観測用カメラ６は、例えば観測時の日時と予め記憶された日時に対応した太陽の方角とに基づいて太陽のほうを向くように制御される。さらに、気象観測用カメラ６は太陽の移動に追随して旋回動作や姿勢変更動作などを実行し、移動する太陽と太陽周辺の雲を撮像する。気象観測用カメラ６が撮像した画像情報は太陽光発電量予測装置７に送信される。

太陽光発電量予測装置７は制御部５ｄ及び気象観測用カメラ６と信号線によって接続されている。太陽光発電量予測装置７は図示しない画像処理部や演算回路、制御回路などを備えている。太陽光発電量予測装置７は制御部５ｄからの制御信号を受信して動作する。なお、太陽光発電量予測装置７で実行される詳細な動作を制御部５ｄが直接制御することにしても良い。

太陽光発電量予測装置７は、例えば気象観測用カメラ６の動作制御を実行する。また、太陽光発電量予測装置７は気象観測用カメラ６が撮像した画像の画像処理を実行し、太陽周辺の雲の状態を把握することができる。また、太陽光発電量予測装置７は演算により太陽周辺の雲の状態を時系列で比較することができ、その雲の移動方向と移動速度とを把握することができる。太陽周辺の雲の移動方向と移動速度とに基づいて、太陽光発電量予測装置７はどのくらいの時間の後に、太陽が雲に遮られるか否かを判別することができる。さらに、太陽光発電量予測装置７は日照量を予測し、その日照量に基づく太陽光発電装置２から得られる太陽光発電量を予測することができる。太陽光発電量予測装置７は太陽が雲に遮られるタイミングに係る情報や予測した太陽光発電量に係る情報を制御部５ｄに送信する。

上記構成の複合型自立発電システム１において、発電運転が指示されると、太陽光発電装置２、気象観測用カメラ６及び太陽光発電量予測装置７が稼働される。これにより、太陽光発電が開始される。また、太陽と太陽周辺の雲の移動が観測されて日照量と太陽光発電量とが予測される。そして、太陽光発電量予測装置７が予測した太陽光発電量に基づいて、発電制御装置５の制御部５ｄはタービン発電機４の動作を制御する、またはタービン発電機４及び蓄電装置３の動作を制御する。

具体的に言えば、例えば制御部５ｄは太陽が雲に遮られることによる太陽光発電量の低下を太陽光発電量予測装置７が予測したときにタービン発電機４を起動させて発電待機状態にする。そして、予測した太陽光発電量の低下時点でタービン発電機４に発電を開始させる。

また、例えば制御部５ｄは太陽が雲に遮られることによる太陽光発電量の低下を太陽光発電量予測装置７が予測したときにタービン発電機４を起動させる。そして、予測した太陽光発電量の低下時点で蓄電装置３からの電力供給を開始させる。さらに、タービン発電機４が起動でき次第発電を開始させて蓄電装置３からの電力供給を停止させる。

このような複合型自立発電システム１の動作により、複合型自立発電システム１の発電量は図２のようになる。図２は複合型自立発電システム１の発電量の時間的変化を示す概念図である。図２の横軸は時間を示し１日の発電量の変化を表し、図２の縦軸は電力量を表している。図２によれば、１日の複合型自立発電システム１の発電量の時間的変化は実線及び二点鎖線で描画した上方に向かって凸となる略放物線で表され、昼間に多く発電し、夜間は発電できない。

なお、図２の実線は太陽光発電量を表している。二点鎖線で描画した時間帯は太陽が雲に遮られることによる太陽光発電量の低下があり、太陽光発電の電力不足を蓄電装置３及びタービン発電機４によって補償している。

太陽光発電の電力不足を蓄電装置３及びタービン発電機４によって補償した時間帯である図２の楕円Ａの部分を詳細にした図が図３である。複合型自立発電システム１は太陽光発電量の低下を予測し、予測した太陽光発電量の低下時点でタービン発電機４の起動が間に合わない場合、ＥＤＬＣ３ｂからの電力供給を開始させる。引き続き、複合型自立発電システム１は鉛バッテリ３ａからの電力供給を開始させる。そして、タービン発電機４が起動でき次第発電を開始させてＥＤＬＣ３ｂ及び鉛バッテリ３ａからの電力供給を停止させる。なお、複合型自立発電システム１は太陽光発電量の低下を予測し、予測した太陽光発電量の低下時点でタービン発電機４の起動が間に合う場合、タービン発電機４に発電を開始させる。

一方、太陽が雲に遮られることによる太陽光発電量の低下を予測できない場合、比較例として、複合型自立発電システムの発電量の詳細を図４に示している。図３及び図４によれば、本発明の実施形態に対して、比較例は鉛バッテリによる電力供給分が大幅に増加していることが分かる。したがって、蓄電装置の容量の大型化が必須となってしまう。

次に、複合型自立発電システム１の発電に係る制御について、図５に示すフローに沿って説明する。図５は複合型自立発電システム１の発電制御を示すフローチャートである。

複合型自立発電システム１の運転が開始されると（図５のスタート）、発電制御装置５の制御部５ｄはＤＣ／ＤＣ変換部５ａ及びＤＣ／ＡＣ変換部５ｂを制御して太陽光発電装置２による太陽光発電を開始させ、太陽光発電量予測装置７を制御して気象観測用カメラ６を用いた太陽光発電量の予測を開始させる（図５のステップ＃１０１）。なお、蓄電装置３からの電力供給は停止させており、タービン発電機４も起動させていない。

そして、太陽光発電量予測装置７が太陽が雲に遮られることによる太陽光発電量の低下を予測したか否かを判定する（ステップ＃１０２）。太陽光発電量予測装置７が太陽光発電量の低下を予測していない場合（ステップ＃１０２のＮｏ）、引き続き太陽光発電量の低下の予測を継続する。

太陽光発電量予測装置７が太陽光発電量の低下を予測した場合（ステップ＃１０２のＹｅｓ）、制御部５ｄはタービン発電機４に起動指令を送信する（ステップ＃１０３）。なお、この段階ではタービン発電機４に発電指令を送信せず、発電待機状態にさせている。

続いて、制御部５ｄは太陽光発電量予測装置７が予測した太陽光発電量の低下時間に達したか否かを判定する（ステップ＃１０４）。予測した太陽光発電量の低下時間に達していない場合（ステップ＃１０４のＮｏ）、予測した太陽光発電量の低下時間に達するまで太陽光発電を継続させる。

予測した太陽光発電量の低下時間に到達した場合（ステップ＃１０４のＹｅｓ）、制御部５ｄはタービン発電機４の起動が完了したか否かを判定する（ステップ＃１０５）。タービン発電機４の起動が完了している場合（ステップ＃１０５のＹｅｓ）、制御部５ｄはタービン発電機４に発電を開始させる（ステップ＃１０６）。

一方、ステップ＃１０５においてタービン発電機４の起動が完了していない場合（ステップ＃１０５のＮｏ）、制御部５ｄは蓄電装置３からの電力供給を開始させる（ステップ＃１０７）。そして、制御部５ｄはタービン発電機４が起動したか否かを判定する（ステップ＃１０８）。タービン発電機４の起動が完了していない場合（ステップ＃１０８のＮｏ）、制御部５ｄは引き続き蓄電装置３から電力を供給させる。

タービン発電機４の起動した場合（ステップ＃１０８のＹｅｓ）、制御部５ｄはタービン発電機４に発電を開始させ、蓄電装置３からの電力供給を停止させる（ステップ＃１０９）。

タービン発電機４が発電を開始すると、制御部５ｄは雲が太陽の周辺から退避して太陽光発電量が回復する兆候があるか否かを判定する（ステップ＃１１０）。太陽光発電量が回復する兆候が見られない場合（ステップ＃１１０のＮｏ）、タービン発電機４による発電が継続される。

一方、太陽光発電量が回復する兆候が見られる場合（ステップ＃１１０のＹｅｓ）、制御部５ｄはタービン発電機４による発電を停止させて稼働を終了させる（ステップ＃１１１）。すなわち、太陽光発電装置２による太陽光発電が再開される。

上記のように、複合型自立発電システム１は気象観測用カメラ６と、気象観測用カメラ６が撮像した画像に基づいて太陽の日照量を予測して太陽光発電装置２から得られる太陽光発電量を予測する太陽光発電量予測装置７と、太陽光発電量予測装置７が予測した太陽光発電量に基づいてタービン発電機４の動作を制御する、またはタービン発電機４及び蓄電装置３の動作を制御する発電制御装置５と、を備えている。これにより、複合型自立発電システム１は太陽が雲に遮られることによる太陽光発電量の低下を予測し、タービン発電機４や蓄電装置３を用いて予測した太陽光発電量に基づく発電や電力供給を開始させることができる。

また、発電制御装置５は、太陽が雲に遮られることによる太陽光発電量の低下を太陽光発電量予測装置７が予測したときにタービン発電機４を起動させて発電待機状態にし、予測した太陽光発電量の低下時点でタービン発電機４に発電を開始させる。これにより、タービン発電機４は太陽光発電量の低下が予測されるまで停止し、太陽光発電量の低下が予測されると稼働し始める。したがって、タービン発電機４を常時稼働させておく必要がなく、断続的に稼働させることができるようになる。

また、発電制御装置５は、太陽が雲に遮られることによる太陽光発電量の低下を太陽光発電量予測装置７が予測したときにタービン発電機４を起動させ、予測した太陽光発電量の低下時点で蓄電装置３からの電力供給を開始させ、タービン発電機４が起動でき次第発電を開始させて蓄電装置３からの電力供給を停止させる。これにより、タービン発電機４は太陽光発電量の低下が予測されるまで停止し、太陽光発電量の低下が予測されると起動し始める。そして、予測した太陽光発電量の低下時点で蓄電装置３が電力供給を開始するので、例えば実際に太陽光発電量が低下し始めるまでにタービン発電機４による発電が間に合わない場合に有効である。さらに、比較的早い段階でタービン発電機４が発電を開始するので、蓄電装置３の容量を必要以上に大型化させないようにすることができる。

また、発電制御装置５は、雲が太陽の周辺から退避して太陽光発電量が回復する兆候が見られるときにタービン発電機４による発電を停止させて稼働を終了させる。これにより、タービン発電機４は太陽光発電量が低下している間は発電し、太陽光発電量が回復すると発電をやめて稼働を終了する。したがって、タービン発電機４を常時稼働させておく必要がなく、断続的に稼働させることができるようになる。

このようにして、本発明の上記実施形態の構成によれば、太陽光エネルギーを利用して発電する太陽光発電装置２に、太陽光発電の電力不足を補償する蓄電装置３及びタービン発電機４を組み合わせた複合型自立発電システム１は、タービン発電機４を断続的に稼働させれば良く、蓄電装置３の容量を必要以上に大型化させなくても良い。したがって、低コスト化及び発電の高効率化が図られ、電力を安定して供給することが可能な複合型自立発電システム１及びその制御方法を提供することができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、太陽光エネルギーを利用して発電する太陽光発電装置に、太陽光発電の電力不足を補償する蓄電装置及びタービン発電機を組み合わせた複合型自立発電システムにおいて利用可能である。

１複合型自立発電システム
２太陽光発電装置
３蓄電装置
４タービン発電機
５発電制御装置
６気象観測用カメラ
７太陽光発電量予測装置

Claims

太陽光エネルギーを利用して発電する太陽光発電装置に、太陽光発電の電力不足を補償する蓄電装置及びタービン発電機を組み合わせた複合型自立発電システムであって、
気象観測用カメラと、
前記気象観測用カメラが撮像した画像に基づいて太陽の日照量を予測して前記太陽光発電装置から得られる太陽光発電量を予測する太陽光発電量予測装置と、
前記太陽光発電量予測装置が予測した太陽光発電量に基づいて前記タービン発電機の動作を制御する、または前記タービン発電機及び前記蓄電装置の動作を制御する発電制御装置と、
を備えることを特徴とする複合型自立発電システム。
前記発電制御装置は、太陽が雲に遮られることによる太陽光発電量の低下を前記太陽光発電量予測装置が予測したときに前記タービン発電機を起動させて発電待機状態にし、予測した太陽光発電量の低下時点で前記タービン発電機に発電を開始させることを特徴とする請求項１に記載の複合型自立発電システム。
前記発電制御装置は、太陽が雲に遮られることによる太陽光発電量の低下を前記太陽光発電量予測装置が予測したときに前記タービン発電機を起動させ、予測した太陽光発電量の低下時点で前記蓄電装置からの電力供給を開始させ、前記タービン発電機が起動でき次第発電を開始させて前記蓄電装置からの電力供給を停止させることを特徴とする請求項１に記載の複合型自立発電システム。
前記発電制御装置は、雲が太陽の周辺から退避して太陽光発電量が回復する兆候が見られるときに前記タービン発電機による発電を停止させて稼働を終了させることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の複合型自立発電システム。
太陽光エネルギーを利用して発電する太陽光発電装置に、太陽光発電の電力不足を補償する蓄電装置及びタービン発電機を組み合わせた複合型自立発電システムの制御方法であって、
太陽と太陽周辺の雲の移動を観測した結果に基づいて太陽の日照量を予測して前記太陽光発電装置から得られる太陽光発電量を予測するステップと、
予測した太陽光発電量に基づいて前記タービン発電機の動作を制御する、または前記タービン発電機及び前記蓄電装置の動作を制御するステップと、
を有することを特徴とする複合型自立発電システムの制御方法。
太陽が雲に遮られることによる太陽光発電量の低下を予測したときに前記タービン発電機を起動させて発電待機状態にするステップと、
予測した太陽光発電量の低下時点で前記タービン発電機に発電を開始させるステップと、
を有することを特徴とする請求項５に記載の複合型自立発電システムの制御方法。
太陽が雲に遮られることによる太陽光発電量の低下を予測したときに前記タービン発電機を起動させるステップと、
予測した太陽光発電量の低下時点で前記蓄電装置からの電力供給を開始させるステップと、
前記タービン発電機が起動でき次第発電を開始させて前記蓄電装置からの電力供給を停止させるステップと、
を有することを特徴とする請求項５に記載の複合型自立発電システムの制御方法。
雲が太陽の周辺から退避して太陽光発電量が回復する兆候が見られるときに前記タービン発電機による発電を停止させて稼働を終了させるステップを有することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の複合型自立発電システムの制御方法。