JP2013247838A - Power control method, power control system, and control device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently restrain output of generated power to a grid.SOLUTION: A power control method includes: a process in which generated power is extracted by following up the maximum operating point of a power generation device and the extracted power is output to a grid; and a control process in which, when the grid voltage reaches a reference voltage, an input current from the generated power to an input load is increased, whereby the input current is adjusted so that the grid voltage equals a target voltage less than the reference voltage. This power control method makes it possible to restrain output to the grid without frequently repeating output restraint to stop MPPT control and lifting of the restraint.

Description

本発明は、発電装置の発電電力を系統に出力する電力制御方法、電力制御システム、及び制御装置に関する。   The present invention relates to a power control method, a power control system, and a control device that output generated power of a power generation device to a system.

環境問題や安全性への要求を背景として、太陽光や風力による発電が注目されている。たとえば、各家庭に太陽光発電システムを導入する例が増加しつつある（たとえば、特許文献１）。太陽光発電システムでは、太陽電池による発電電力が家庭内の電気製品などの電力負荷に供給される。そして、発電電力が負荷の消費電力を上回るときには、余剰な発電電力は商用電源系統（以下、単に系統という）に対し逆潮流により売却される。   With the background of environmental issues and safety requirements, solar and wind power generation is attracting attention. For example, an example of introducing a photovoltaic power generation system into each home is increasing (for example, Patent Document 1). In a solar power generation system, power generated by a solar battery is supplied to a power load such as an electric product in the home. When the generated power exceeds the power consumption of the load, surplus generated power is sold to the commercial power system (hereinafter simply referred to as the system) by reverse power flow.

多数の家庭の太陽光発電システムが同一の系統に対し同時に逆潮流を行うと、その系統の電圧の過度な上昇をまねく。これを抑制するために、各太陽光発電システムにおいて出力抑制制御を行う方法が提案されている。たとえば、太陽光発電システムでは、太陽電池のＰ−Ｖ特性を利用して最大動作点を追従し、常時最大可能な発電電力を取り出す最大動作点追従（MPPT: Maximum Power Point Tracking）制御が行われるところ、系統電圧が基準値以上になると、ＭＰＰＴ制御を停止し、太陽電池から取り出す発電電力を低下させる方法が提案されている。   When a large number of household photovoltaic power generation systems perform reverse power flow to the same system at the same time, the voltage of the system will increase excessively. In order to suppress this, a method of performing output suppression control in each photovoltaic power generation system has been proposed. For example, in a solar power generation system, maximum power point tracking (MPPT) control is performed in which the maximum operating point is tracked by using the PV characteristics of the solar cell and the maximum possible power generation is always obtained. However, a method has been proposed in which the MPPT control is stopped and the generated power taken out from the solar cell is reduced when the system voltage exceeds a reference value.

特開２０１１−１１４９３０号公報JP 2011-114930 A

上記のような出力抑制制御では、電力を売却することで得られていたはずの利益を得られないという問題がある。そこで、出力抑制を行った結果系統電圧が低下したら抑制を解除し、再度逆潮流を行うようにして、系統電圧を監視しながら出力抑制と逆潮流とを交互に繰り返すような制御も考えられる。しかし、たとえば日照量が少なく、ＭＰＰＴ制御の応答性が低い場合には、出力抑制を解除してから最大発電電力が得られるまでにタイムラグが生じ、効率が悪い。   In the output suppression control as described above, there is a problem that the profit that should have been obtained by selling the electric power cannot be obtained. Therefore, it is also conceivable to perform control such that when the system voltage decreases as a result of the output suppression, the suppression is canceled and the reverse power flow is performed again, and the output suppression and the reverse power flow are alternately repeated while monitoring the system voltage. However, for example, when the amount of sunlight is small and the responsiveness of MPPT control is low, a time lag occurs after the output suppression is canceled until the maximum generated power is obtained, and the efficiency is poor.

また、ＭＰＰＴ制御の停止に代わり、あるいはこれに加え、発電電力で蓄電池を充電することで逆潮流する電力を減らし、系統電圧を監視しながら、かかる充電の開始と停止とを繰り返す方法も考えられる。しかし、この方法では、充電の開始と停止が交互に繰り返されることで、いわゆるピンポン現象が生じ、充電の開始タイミングによっては、逆潮流により売却できたかもしれない電力を売却できない場合が生じる。また、系統連係リレーを完全に遮断したり、再接続したりすることでも出力抑制が可能であるが、電気事業者の系統連係規定によれば、系統電源との連係点には機械式のリレー装置の設置が求められるところ、頻繁なリレーの開閉を行うと、装置の劣化が促進される懸念がある。また、蓄電池を用いる場合に、充電の開始と停止の際、蓄電池と系統との連係リレーの頻繁な開閉が行われる。すると、この場合も、リレー部品の劣化が早まるおそれがある。   In addition to or in addition to stopping the MPPT control, a method of reducing the power flowing backward by charging the storage battery with the generated power and monitoring the system voltage while repeating the start and stop of such charging is also conceivable. . However, in this method, charging is started and stopped alternately, so that a so-called ping-pong phenomenon occurs. Depending on the charging start timing, there may be a case where the power that may have been sold due to the reverse power flow cannot be sold. In addition, it is possible to suppress the output by completely disconnecting or reconnecting the grid connection relay. However, according to the grid connection regulations of the electric power company, the mechanical relay is at the link point with the grid power supply. When installation of the device is required, there is a concern that deterioration of the device is promoted when the relay is frequently opened and closed. Moreover, when using a storage battery, when the charge is started and stopped, the linkage relay between the storage battery and the system is frequently opened and closed. Then, also in this case, there is a risk that the deterioration of the relay parts is accelerated.

そこで、上記のような点に鑑みてなされた本発明の目的は、ＭＰＰＴ制御を停止することなく系統への出力電力を抑制できる、電力制御方法、電力制御システム、及び制御装置を提供することにある。   Then, the objective of this invention made | formed in view of the above points is to provide the power control method, power control system, and control apparatus which can suppress the output electric power to a system | strain, without stopping MPPT control. is there.

上記課題を解決するための本発明の一側面における電力制御方法は、発電装置の最大動作点に追従して発電電力を取り出し、当該発電電力を系統に出力する行程と、系統電圧が基準電圧に達すると、前記発電電力から入力負荷への入力電流を増加させ、前記系統電圧が前記基準電圧未満の目標電圧になるように前記入力電流を調節する制御工程と、を有する。   The power control method according to one aspect of the present invention for solving the above-described problem is a process of extracting generated power following the maximum operating point of the power generator, outputting the generated power to the system, and the system voltage as the reference voltage. A control step of increasing the input current from the generated power to the input load and adjusting the input current so that the system voltage becomes a target voltage lower than the reference voltage.

前記制御工程では、前記系統電圧が前記基準電圧に達したときの系統電流より小さい目標電流を設定し、前記系統電流が前記目標電流に一致するように前記入力電流を調節することも可能である。   In the control step, a target current smaller than the system current when the system voltage reaches the reference voltage is set, and the input current can be adjusted so that the system current matches the target current. .

本発明の別の側面における電力制御システムは、発電装置の最大動作点に追従して発電電力を取り出し、当該発電電力を系統に出力する出力装置と、系統電圧が基準電圧に達すると、前記発電電力から入力負荷への入力電流を増加させ、前記系統電圧が前記基準電圧未満の目標電圧になるように前記入力電流を調節する制御部と、を有する。   The power control system according to another aspect of the present invention includes: an output device that takes out generated power following the maximum operating point of the power generation device and outputs the generated power to the system; and when the system voltage reaches a reference voltage, the power generation system A control unit that increases an input current from power to an input load and adjusts the input current so that the system voltage becomes a target voltage lower than the reference voltage.

本発明の別の側面における電力制御装置は、発電装置の最大動作点に追従して発電電力を取り出し、当該発電電力を系統に出力する出力部と、系統電圧が基準電圧に達すると、前記発電電力から入力負荷への入力電流を増加させ、前記系統電圧が前記基準電圧未満の目標電圧になるように前記入力電流を調節する制御部と、を有する。   The power control device according to another aspect of the present invention is configured to extract generated power following the maximum operating point of the power generation device, output the generated power to the system, and when the system voltage reaches a reference voltage, the power generation A control unit that increases an input current from power to an input load and adjusts the input current so that the system voltage becomes a target voltage lower than the reference voltage.

本発明によれば、系統電圧が基準電圧に達すると、系統電圧が基準電圧未満になるように電力負荷への入力電流を制御できるので、出力抑制制御が最適化される。   According to the present invention, when the system voltage reaches the reference voltage, the input current to the power load can be controlled so that the system voltage becomes less than the reference voltage, so that the output suppression control is optimized.

本実施形態における発電システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the electric power generation system in this embodiment. 発電システムの動作手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the operation | movement procedure of an electric power generation system. 発電システムの動作手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the operation | movement procedure of an electric power generation system. 各種電圧、電流の推移例を説明する図である。It is a figure explaining the transition example of various voltages and electric current.

以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the matters described in the claims and equivalents thereof.

図１は、本実施形態における発電システムの構成例を示す。この発電システム１００は、たとえば、家庭や各種商工業施設に設けられる、太陽光発電システムである。発電システム１００は、発電電力を系統に出力（逆潮流）して売却する。発電システム１００は、単一の系統に複数の同様の発電システムが連係した状態で動作する。発電システム１００が、本実施形態における「電力制御システム」の例である。   FIG. 1 shows a configuration example of a power generation system in the present embodiment. The power generation system 100 is a solar power generation system provided in a home or various commercial and industrial facilities, for example. The power generation system 100 outputs the generated power to the system (reverse power flow) and sells it. The power generation system 100 operates in a state where a plurality of similar power generation systems are linked to a single system. The power generation system 100 is an example of a “power control system” in the present embodiment.

発電システム１００は、太陽電池１０２、制御装置１０４、蓄電池１０８、及び制御装置１１０を有する。   The power generation system 100 includes a solar cell 102, a control device 104, a storage battery 108, and a control device 110.

太陽電池１０２は、たとえば、光電変換セルを有する発電部がマトリクス状に接続され、所定の短絡電流（たとえば１０Ａ）を出力するように構成される。太陽電池１０２は、シリコン系多結晶太陽電池、シリコン系単結晶太陽電池、あるいはＣＩＧＳ等薄膜系太陽電池等、光電変換可能なものであればその種類は制限されない。太陽電池１０２が、本実施形態における「発電装置」の例である。   The solar battery 102 is configured, for example, such that power generation units having photoelectric conversion cells are connected in a matrix and output a predetermined short-circuit current (for example, 10 A). The type of solar cell 102 is not limited as long as it is capable of photoelectric conversion, such as a silicon-based polycrystalline solar cell, a silicon-based single crystal solar cell, or a thin-film solar cell such as CIGS. The solar cell 102 is an example of a “power generation device” in the present embodiment.

制御装置１０４は、太陽電池１０２の発電電力を取り出して出力する、いわゆるパワーコンディショナである。制御装置１０４が、本実施形態における「出力装置」の例である。   The control device 104 is a so-called power conditioner that extracts and outputs the generated power of the solar battery 102. The control device 104 is an example of an “output device” in the present embodiment.

制御装置１０４では、インバータ１１６が、太陽電池１０２による直流の発電電力を所定の電圧（たとえば、ＡＣ２００Ｖ）の交流電力に変換する。インバータ１１６の前段に、太陽電池の発電電力を一定の電圧まで昇圧するコンバータを設けてもよい。リレー１１８は、機械式のスイッチであり、インバータ１１６からの交流電力の出力経路を開放・短絡する。インバータ１１６、リレー１１８が、本実施形態における「出力部」の例である。電力センサ１２０は、系統１０６との連係点における電力を計測する。電力センサ１２０は、たとえば、電圧センサと電流センサとを有し、系統の電圧である系統電圧と、制御装置１０４から系統１０６への出力電流が計測対象に含まれる。なお、電力センサ１２０は、制御装置１０４内部、または制御装置１１０内部に設けてもよい。また、電流センサ１２１は、系統１０６との連係点における電流（系統１０６への、または系統１０６からの電流。以下、系統電流）を計測する。電流センサ１２１は、制御装置１０４内部、または制御装置１１０内部に設けてもよい。   In control device 104, inverter 116 converts direct-current generated power from solar battery 102 into alternating-current power having a predetermined voltage (for example, AC 200V). A converter that boosts the generated power of the solar cell to a certain voltage may be provided in the preceding stage of the inverter 116. Relay 118 is a mechanical switch, and opens / shorts the output path of AC power from inverter 116. The inverter 116 and the relay 118 are examples of the “output unit” in the present embodiment. The power sensor 120 measures the power at the connection point with the system 106. The power sensor 120 includes, for example, a voltage sensor and a current sensor, and the system voltage that is the system voltage and the output current from the control device 104 to the system 106 are included in the measurement target. The power sensor 120 may be provided inside the control device 104 or inside the control device 110. In addition, the current sensor 121 measures a current at a connection point with the system 106 (current to or from the system 106; hereinafter, system current). The current sensor 121 may be provided inside the control device 104 or inside the control device 110.

制御部１１４は、太陽電池１０２の出力電圧を制御して、太陽電池１０２の最大動作点に追従して最大可能な発電電力を取り出す。また、制御部１１４は、リレー１１８の開閉制御を行う。制御部１１４は、たとえば、制御プログラムを格納したメモリと、制御プログラムを実行するプロセッサとを備えたマイクロコンピュータである。また、後述するように、制御装置１１０と連繋して動作するために、制御部１１４は、制御装置１１０とデータ通信を行う機能を有する。データ通信は、無線通信であってもよいし、有線通信であってもよい。また、制御部１１４は、電力センサ１２０から系統電圧を取得できる。あるいは、制御部１１４は、電流センサ１２１から系統電流を取得できる。   The control unit 114 controls the output voltage of the solar cell 102 and takes out the maximum possible generated power following the maximum operating point of the solar cell 102. Further, the control unit 114 performs opening / closing control of the relay 118. The control unit 114 is, for example, a microcomputer that includes a memory that stores a control program and a processor that executes the control program. As will be described later, in order to operate in conjunction with the control device 110, the control unit 114 has a function of performing data communication with the control device 110. Data communication may be wireless communication or wired communication. Further, the control unit 114 can acquire the system voltage from the power sensor 120. Alternatively, the control unit 114 can acquire the system current from the current sensor 121.

制御装置１０４からの出力電力は、電力消費負荷１１２に向けて出力されるとともに、電力消費負荷１１２の電力消費を上回る分が系統１０６に向けて出力される。電力消費負荷１１２は、発電システム１００が設置される家庭や構内で使用される、照明器具、空調設備、情報処理装置といった各種電気製品である。これらの電気製品は、所定の機能を発揮するために所定の電力を消費することから、電力消費負荷と称し、後述する蓄電池１０８が本実施形態における電力を吸収する「電力負荷」であることと区別する。   The output power from the control device 104 is output toward the power consumption load 112, and the amount exceeding the power consumption of the power consumption load 112 is output toward the system 106. The power consumption load 112 is various electric products such as a lighting fixture, an air conditioning facility, and an information processing device used in a home or a premises where the power generation system 100 is installed. Since these electric products consume predetermined electric power in order to perform predetermined functions, they are referred to as electric power consuming loads, and the storage battery 108 described later is an “electric power load” that absorbs electric power in the present embodiment. Distinguish.

制御装置１１０は、蓄電池１０８への入力電流（すなわち充電電流）を制御するための制御装置である。制御装置１１０では、リレー１２６が、制御装置１０４からの交流電力の入力経路を開放・短絡する。リレー１２６は、機械式のスイッチである。インバータ１２４は、交流電力を直流電力に変換して蓄電池１０８に出力する。これにより、蓄電池１０８が充電され、発電電力を吸収する。蓄電池１０８は、たとえば、複数のセルが直列接続されたリチウム電池や、鉛電池等であり、本実施形態における「電力負荷」の例である。なお、本実施形態における「電力負荷」は、調整可能な入力電力を吸収する負荷であればよく、蓄電池以外にも、たとえば、給湯装置等が含まれる。電圧センサ１２８は、蓄電池１０８の電圧（充電量）を計測する。電圧センサ１２８は、制御装置１００の外部であってもよく、たとえば、蓄電池１０８に付随して設けてもよいし、制御装置１０４内部に設けてもよい。   The control device 110 is a control device for controlling an input current (that is, a charging current) to the storage battery 108. In the control device 110, the relay 126 opens / shorts the AC power input path from the control device 104. The relay 126 is a mechanical switch. The inverter 124 converts alternating current power into direct current power and outputs it to the storage battery 108. Thereby, the storage battery 108 is charged and absorbs generated electric power. The storage battery 108 is, for example, a lithium battery in which a plurality of cells are connected in series, a lead battery, or the like, and is an example of “electric power load” in the present embodiment. The “power load” in the present embodiment may be a load that absorbs adjustable input power, and includes, for example, a hot water supply device in addition to the storage battery. The voltage sensor 128 measures the voltage (charge amount) of the storage battery 108. The voltage sensor 128 may be external to the control device 100, for example, may be provided along with the storage battery 108, or may be provided inside the control device 104.

制御部１２２は、リレー１２６の開閉を制御して、蓄電池１０８の充放電を制御する。ただし、リレー１１８は、制御装置１１０の制御から独立して設けてもよい。また、制御部１２２は、制御装置１０４の制御部１１４とデータ通信（無線通信、または有線通信）を行う機能を有する。制御部１２２は、それ自体単独で、あるいは、制御部１１４から通信されるデータに基づいて、リレー１２６の開閉を制御する。リレー１２６が閉じられることで、制御装置１０４から出力される太陽電池１０２の発電電力で蓄電池１０８が充電される。一方、リレー１２６が開放されることで、蓄電池１０８の充電が停止される。リレー１２６の開閉に加え、制御部１２２は、インバータ１２４の電流を制御して、蓄電池１０８の充電電流を調節する。制御部１２２は、インバータ１２４から、電流の値とその向きを取得する。また、制御部１２２は、電圧センサ１２８の計測結果に基づいて、蓄電池１０８の電圧を監視する。なお、日照量が少なく発電電力が少ない場合には、インバータ１２４に蓄電池１０８の直流電力を交流電力に変換させ、それと同時にリレー１２６を閉じることで、蓄電池１０８から電力消費負荷１１２に放電が行われる。また、制御部１２２は、制御部１１４とのデータ通信機能を有し、制御部１１４からら系統電圧を取得できる。あるいは、制御部１２２は、電流センサ１２１から系統電流を取得できる。   The control unit 122 controls charging / discharging of the storage battery 108 by controlling opening / closing of the relay 126. However, the relay 118 may be provided independently from the control of the control device 110. The control unit 122 has a function of performing data communication (wireless communication or wired communication) with the control unit 114 of the control device 104. The control unit 122 controls the opening and closing of the relay 126 by itself or based on data communicated from the control unit 114. By closing relay 126, storage battery 108 is charged with the generated power of solar battery 102 output from control device 104. On the other hand, the charging of the storage battery 108 is stopped by opening the relay 126. In addition to opening / closing relay 126, control unit 122 controls the current of inverter 124 to adjust the charging current of storage battery 108. The control unit 122 acquires the current value and the direction from the inverter 124. Further, the control unit 122 monitors the voltage of the storage battery 108 based on the measurement result of the voltage sensor 128. When the amount of sunshine is small and the generated power is small, the inverter 124 converts the DC power of the storage battery 108 into AC power, and at the same time, the relay 126 is closed to discharge the storage battery 108 to the power consumption load 112. . Further, the control unit 122 has a data communication function with the control unit 114 and can acquire the system voltage from the control unit 114. Alternatively, the control unit 122 can acquire the system current from the current sensor 121.

上記のような発電システム１００において、制御装置１０４が、太陽電池１０２の最大動作点に追従して発電電力を取り出して出力する。発電電力は、蓄電池１０８が充電状態でないとき（たとえば、放電モードときや、リレー１２６が開放され充放電いずれのモードでもないとき）に、系統１０６と電力消費負荷１１２へ出力される（経路１３２）。このとき、系統１０６と連係する同様の他のシステムから発電電力が逆潮流されて系統電圧が上昇し、系統電圧が予め設定される基準電圧（たとえば、ＡＣ２１２Ｖ）に達すると、制御部１２２は、蓄電池１０８の充電を開始し（たとえば、リレー１２６を閉じてインバータ１２４の出力の方向を蓄電地１０８へ向け）、系統１０６への出力を抑制する。すると、発電電力は、系統１０６、電力消費負荷１１２に出力されるとともに、蓄電池１０８へ入力される（経路１３０）。よって、蓄電池１０８へ出力される分、系統１０６への出力電力が低下する。さらに、制御部１２２は、インバータ１２４を通過する電流を制御して、充電電流を調節する。同様の他のシステムでも同じ動作を実行することで、系統電圧が低下する。ただし、他のシステムの発電量はそれぞれの日照条件により左右され、また、電力消費負荷の電力消費量も一様でないため、全体的な系統電圧は単独の発電システム１００では制御できない。よって、制御部１２２は、系統電圧の上昇を抑えるべく、蓄電池１０８への充電電流を増減させる。これにより、系統電流が制御される。このとき、制御部１１４または１２２が、系統電圧を監視し、系統電圧が基準電圧未満の目標電圧（たとえば、基準電圧―数Ｖで、任意に設定される）になるような制御を行う。または、系統電流を監視して、系統電圧が基準電圧未満になるような目標電流になるような制御が行われる。このようにして、ＭＰＰＴ制御を停止することなく、最大の発電電力を得ながら系統への出力を抑制できる。   In the power generation system 100 as described above, the control device 104 follows the maximum operating point of the solar cell 102 to extract and output the generated power. The generated power is output to the grid 106 and the power consumption load 112 when the storage battery 108 is not in a charged state (for example, when in the discharge mode or when the relay 126 is opened and not in any charge / discharge mode) (path 132). . At this time, when the generated power is reversely flowed from another similar system linked to the system 106 and the system voltage rises and the system voltage reaches a preset reference voltage (for example, AC212V), the control unit 122 Charging of the storage battery 108 is started (for example, the relay 126 is closed and the direction of the output of the inverter 124 is directed to the storage location 108), and the output to the system 106 is suppressed. Then, the generated power is output to the grid 106 and the power consumption load 112 and also input to the storage battery 108 (path 130). Therefore, the output power to the grid 106 is reduced by the amount output to the storage battery 108. Furthermore, the control unit 122 controls the current passing through the inverter 124 to adjust the charging current. By executing the same operation in other similar systems, the system voltage decreases. However, the power generation amount of other systems depends on the sunshine conditions, and the power consumption of the power consuming load is not uniform, so that the overall system voltage cannot be controlled by the single power generation system 100. Therefore, the control unit 122 increases or decreases the charging current to the storage battery 108 in order to suppress an increase in the system voltage. Thereby, the system current is controlled. At this time, the control unit 114 or 122 monitors the system voltage, and performs control so that the system voltage becomes a target voltage lower than the reference voltage (for example, a reference voltage minus several V is set). Alternatively, the system current is monitored, and control is performed such that the system voltage becomes a target current that is less than the reference voltage. In this way, output to the system can be suppressed while obtaining maximum generated power without stopping MPPT control.

一つの態様において、制御装置１０４では、制御部１１４が、系統電圧が基準電圧に達したときに系統１０６に出力される電流より小さい電流を、目標電流として設定する。かかる目標電流は、電流センサ１２１が計測した系統電流からある程度のマージンを差し引いた電流値を制御部１１４内のメモリに記憶することで設定される。そして、制御装置１０４は、系統電流を監視しながら、系統電流が目標電流に一致するように、制御装置１１０の制御部１２２に充電電流を増減する指示を送信する。   In one aspect, in the control device 104, the control unit 114 sets, as a target current, a current smaller than the current output to the system 106 when the system voltage reaches the reference voltage. Such a target current is set by storing a current value obtained by subtracting a certain margin from the system current measured by the current sensor 121 in a memory in the control unit 114. And the control apparatus 104 transmits the instruction | indication which increases / decreases charging current to the control part 122 of the control apparatus 110 so that a system | strain current may correspond with a target current, monitoring a system | strain current.

次に、具体的な発電システムの動作手順を説明する。まず、制御装置１０４が、電力センサ１２１から系統電流を取得して、その系統電流に基づき蓄電池１０８の充電電流の制御を制御装置１１０に指示する態様（第１の態様）について説明する。次いで、制御装置１０４が、電力センサ１２１から系統電流を取得して制御装置１１０に送信し、制御装置１１０が送信された系統電流に基づき蓄電池１０８の充電電流の制御を行う態様（第２の態様）について説明する。   Next, a specific operation procedure of the power generation system will be described. First, a mode (first mode) in which the control device 104 acquires the system current from the power sensor 121 and instructs the control device 110 to control the charging current of the storage battery 108 based on the system current will be described. Next, the control device 104 acquires the system current from the power sensor 121 and transmits it to the control device 110, and the control device 110 controls the charging current of the storage battery 108 based on the transmitted system current (second mode). ).

[第１の態様]
図２は、第１の態様における発電システム１００の動作手順を説明するフローチャート図である。図２には、制御装置１０４、１１０が連繋して制御動作を実行するときの手順が示される。制御装置１０４、１１０の動作は、それぞれ制御部１１４、１２２の制御動作に対応する。また、図２の手順は、たとえば、制御装置１０４が定期的に（たとえば、数十ミリ〜数秒ごとに）起動される。 [First aspect]
FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation procedure of the power generation system 100 in the first aspect. FIG. 2 shows a procedure when the control devices 104 and 110 are linked to execute a control operation. The operations of the control devices 104 and 110 correspond to the control operations of the control units 114 and 122, respectively. In the procedure of FIG. 2, for example, the control device 104 is activated periodically (for example, every several tens of millimeters to several seconds).

制御装置１０４は、太陽電池１０２の発電を制御する（Ｓ２０２）。たとえば、制御装置１０４は最大動作点追従制御を実行する。一方、制御装置１１０は、放電モードに初期設定する（Ｓ２２０）。   The control device 104 controls the power generation of the solar cell 102 (S202). For example, the control device 104 performs maximum operating point tracking control. On the other hand, the controller 110 initializes the discharge mode (S220).

次いで、制御装置１０４は、系統電圧が基準電圧を超えたことを確認する（Ｓ２０４）。そして、制御装置１０４は、一旦出力抑制モードに移行する（Ｓ２０６）。すなわち、ＭＰＰＴ制御が停止される。そして、制御装置１０４は、系統電流Ｉａｃを記憶し、目標電流Ｉｔｈを設定する（Ｓ２０８）。そして、制御装置１０４は、制御装置１１０に、出力抑制開始を通知する（Ｓ２０９）。これに応答して、制御装置１１０は、充電モードを開始する（Ｓ２２２）。   Next, the control device 104 confirms that the system voltage exceeds the reference voltage (S204). And the control apparatus 104 once transfers to output suppression mode (S206). That is, the MPPT control is stopped. The control device 104 stores the system current Iac and sets the target current Ith (S208). And the control apparatus 104 notifies the output suppression start to the control apparatus 110 (S209). In response to this, the control device 110 starts the charging mode (S222).

次いで、制御装置１０４は、系統電流Ｉａｃを取得し、系統電流Ｉａｃが目標電流Ｉｔｈに一致するように、充電電流の増加または減少を決定し（Ｓ２１０）、増減のいずれかを制御装置１１０に指示する（Ｓ２１１）。たとえば、系統電流Ｉａｃが目標電流Ｉｔｈより大きければ、系統電流Ｉａｃを減少させるために充電電流を増加させ、系統電流Ｉａｃが目標電流Ｉｔｈより小さければ、系統電流Ｉａｃを増加させるために充電電流を減少させる。   Next, the control device 104 acquires the system current Iac, determines an increase or decrease in the charging current so that the system current Iac matches the target current Ith (S210), and instructs the control device 110 to either increase or decrease. (S211). For example, if the system current Iac is larger than the target current Ith, the charging current is increased to decrease the system current Iac, and if the system current Iac is smaller than the target current Ith, the charging current is decreased to increase the system current Iac. Let

これに応答して、制御装置１１０は、充電電流を増減して制御する（Ｓ２２４）。増減量は、たとえば、予め制御部１２２に任意の所定量が設定されている。あるいは、制御部１１４が算出して制御部１２２に指示してもよいし、制御部１１４の指示を受けて制御部１２２が算出してもよい。そして、制御装置１１０は、蓄電池１０８が満充電状態になるまで手順Ｓ２２４を実行し（Ｓ２２６のＮ）、満充電状態になったら（Ｓ２２６のＹ）、充電を停止し（Ｓ２２８）、充電停止を制御装置１０４に通知して（Ｓ２２８）、今回の制御サイクルを終了する。   In response to this, the control device 110 increases and decreases the charging current (S224). As the increase / decrease amount, for example, an arbitrary predetermined amount is set in the control unit 122 in advance. Alternatively, the control unit 114 may calculate and instruct the control unit 122, or the control unit 122 may calculate in response to an instruction from the control unit 114. And the control apparatus 110 performs procedure S224 until the storage battery 108 will be in a full charge state (N of S226), if it will be in a full charge state (Y of S226), will stop charge (S228) and will stop charge. The control device 104 is notified (S228), and the current control cycle is terminated.

制御装置１０４側では、充電停止通知を受信したときは（Ｓ２１２のＹ）、それ以上充電ができないので、出力抑制モードに設定して（Ｓ２１８）今回の制御サイクルを終了する。この場合、ＭＰＰＴ制御が停止され、太陽電池１０２からは抑制された電力が取り出され、系統１０６への逆潮流が抑えられる。   On the control device 104 side, when a charge stop notification is received (Y in S212), no further charging is possible, so the output suppression mode is set (S218), and the current control cycle is terminated. In this case, the MPPT control is stopped, the suppressed power is taken out from the solar cell 102, and the reverse power flow to the system 106 is suppressed.

一方、充電停止通知を受信しないときは（Ｓ２１２のＮ）、制御装置１１０の入力電流の向きに基づいて充電の継続か否かを判断する。すなわち、入力電流が負の場合（Ｓ２１４のＮ）、充電が継続されているので、系統１０６への出力電流は抑えられている。よって、制御装置１０４は、出力抑制モードを解除して（Ｓ２１６）、今回の制御サイクルを終了する。これにより、ＭＰＰＴ制御が実行されて最大発電電力が取り出される。それとともに、発電電力の一部を蓄電池１０８に引くことで、系統１０６への出力が抑えられる。 反対に、入力電流が正の場合（Ｓ２１４のＹ）、放電が行われているので、電力消費負荷１１２が発電電力より多くの電力を消費しており、発電電力が系統１０６へ出力されていない。この場合、制御装置１０４は、手順Ｓ２１０に戻って処理を継続する。   On the other hand, when the charge stop notification is not received (N in S212), it is determined whether or not the charge is continued based on the direction of the input current of the control device 110. That is, when the input current is negative (N in S214), the charging is continued, so the output current to the system 106 is suppressed. Therefore, the control device 104 cancels the output suppression mode (S216) and ends the current control cycle. Thereby, MPPT control is performed and the maximum generated power is taken out. At the same time, by drawing a part of the generated power to the storage battery 108, the output to the system 106 is suppressed. On the other hand, when the input current is positive (Y in S214), since the discharge is performed, the power consumption load 112 consumes more power than the generated power, and the generated power is not output to the grid 106. . In this case, the control device 104 returns to step S210 and continues processing.

なお、上記の手順Ｓ２０８を省略するとともに、手順Ｓ２１０では系統の出力電圧が予め設定された目標電圧になるように、充電電流の増減を決定する手順としてもよい。目標電圧は、基準電圧未満の任意に設定される電圧である。そして、手順Ｓ２１１では、系統電圧を取得し、たとえば、系統電圧が目標電圧より高ければ、系統電流を減少させるために充電電流を増加させ、系統電圧が目標電圧より低ければ、系統電流を増加させるために充電電流を減少させる。この手順によれば、電流センサ１２１から系統電流を取得する構成を省略することが可能となる。   In addition, while omitting said procedure S208, it is good also as a procedure which determines increase / decrease in charging current so that the output voltage of a system | strain may become the preset target voltage in procedure S210. The target voltage is an arbitrarily set voltage lower than the reference voltage. In step S211, the system voltage is acquired. For example, if the system voltage is higher than the target voltage, the charging current is increased to decrease the system current. If the system voltage is lower than the target voltage, the system current is increased. In order to reduce the charging current. According to this procedure, the configuration for acquiring the system current from the current sensor 121 can be omitted.

[第２の態様]
図３は、第２の態様における発電システム１００の動作手順を説明するフローチャート図である。この手順は、たとえば、制御装置１０４が定期的に（たとえば、数十ミリ〜数秒ごとに）起動される。図２と重複する手順には、図２と同じ符号を付してある。 [Second embodiment]
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation procedure of the power generation system 100 in the second mode. In this procedure, for example, the control device 104 is started periodically (for example, every several tens of millimeters to several seconds). The same reference numerals as those in FIG. 2 are attached to the procedures overlapping with those in FIG.

制御装置１０４は、太陽電池１０２の発電を制御する（Ｓ２０２）。一方、制御装置１１０は、放電モードに初期設定する（Ｓ２２０）。次いで、制御装置１０４は、系統電圧が基準電圧を超えたことを確認する（Ｓ２０４）。そして、制御装置１０４は、出力抑制に移行する（Ｓ２０６）。ここで、ＭＰＰＴ制御が一旦停止する。そして、制御装置１０４は、系統電流を記憶し、目標電流Ｉｔｈを設定する。そして、制御装置１０４は、制御装置１１０に、出力抑制開始を通知する（Ｓ２０９）。さらに、制御装置１０４は、制御装置１１０に、手順Ｓ２０８で設定した目標電流Ｉｔｈを通知する（Ｓ３００）。これに応答して、制御装置１１０は、充電モードを開始する（Ｓ２２２）。   The control device 104 controls the power generation of the solar cell 102 (S202). On the other hand, the controller 110 initializes the discharge mode (S220). Next, the control device 104 confirms that the system voltage exceeds the reference voltage (S204). And the control apparatus 104 transfers to output suppression (S206). Here, the MPPT control is temporarily stopped. Then, the control device 104 stores the system current and sets the target current Ith. And the control apparatus 104 notifies the output suppression start to the control apparatus 110 (S209). Further, the control device 104 notifies the control device 110 of the target current Ith set in step S208 (S300). In response to this, the control device 110 starts the charging mode (S222).

次いで、制御装置１１０は、制御装置１０４に充電開始を通知し（Ｓ３０１）、出力抑制解除を指示する（Ｓ３０２）すると、制御装置１０４は、出力抑制を解除し（Ｓ２１６）、抑制解除を制御装置１１０に通知する（Ｓ３０４）。これにより、ＭＰＰＴ制御が再開される。   Next, when the control device 110 notifies the control device 104 of the start of charging (S301) and instructs to cancel the output suppression (S302), the control device 104 cancels the output suppression (S216), and the control device cancels the suppression suppression. 110 is notified (S304). Thereby, MPPT control is resumed.

制御装置１１０側では、系統電流Ｉａｃを電流センサ１２１から取得し、系統電流Ｉａｃが目標電流Ｉｔｈに一致するように、充電電流の増減を決定し（Ｓ３０６）、充電を実行する。増減量は、たとえば、予め制御部１２２に設定されているか、または制御部１２２が算出してもよい。そして、制御装置１１０は、蓄電池１０８が満充電状態になるまで（Ｓ２２６のＮ）、または充電電流が正になるまで、すなわち放電が行われるまで（Ｓ３１０のＮ）手順Ｓ３０６を繰り返し実行する。満充電状態になったら（Ｓ２２６のＹ）、制御装置１１０は充電を停止し（Ｓ２２８）、出力抑制を制御装置１０４に指示して（Ｓ３０８）、制御サイクルを終了する。すると、制御装置１０４は、これに応答して出力抑制を開始する（Ｓ２１８）。また、制御装置１１０は、充電電流が正になり、放電が開始されると（Ｓ３１０のＮ）、制御装置１０４に充電終了を通知して（Ｓ３１２）、今回の制御サイクルを終了する。なお、この場合、出力抑制の必要がないので、制御装置１１０は、再度出力抑制を解除してもよい。   On the control device 110 side, the system current Iac is acquired from the current sensor 121, the increase / decrease of the charging current is determined so that the system current Iac matches the target current Ith (S306), and charging is executed. The increase / decrease amount may be preset in the control unit 122 or calculated by the control unit 122, for example. Then, control device 110 repeatedly executes step S306 until storage battery 108 is fully charged (N in S226) or until the charging current becomes positive, that is, until discharging is performed (N in S310). When the fully charged state is reached (Y in S226), the control device 110 stops charging (S228), instructs the control device 104 to suppress output (S308), and ends the control cycle. Then, in response to this, the control device 104 starts output suppression (S218). Further, when the charging current becomes positive and discharging is started (N in S310), the control device 110 notifies the control device 104 of the end of charging (S312), and ends the current control cycle. In this case, since there is no need for output suppression, the control device 110 may cancel the output suppression again.

なお、第２の態様でも、上記の手順Ｓ２０８を省略するとともに、手順Ｓ３０６では系統電圧が予め設定された目標電圧になるように、充電電流の増減を決定する手順としてもよい。その場合、制御装置１１０は、制御装置１０４から系統電圧を取得することができる。また、目標電圧は、基準電圧未満の任意に設定される電圧であり、予め制御装置１１０が内部のメモリに保持していてもよいし、制御装置１０４から取得してもよい。そして、手順Ｓ３０６では、たとえば、系統電圧が目標電圧より高ければ、系統電流を減少させるために充電電流を増加させ、系統電圧が目標電圧より低ければ、系統電流を増加させるために充電電流を減少させる。この手順によれば、電流センサ１２１から系統電流を取得する構成を省略することが可能となる。   In the second mode, the above step S208 may be omitted, and in step S306, the charging current may be increased or decreased so that the system voltage becomes a preset target voltage. In that case, the control device 110 can acquire the system voltage from the control device 104. Further, the target voltage is an arbitrarily set voltage lower than the reference voltage, and the control device 110 may be previously held in an internal memory or may be acquired from the control device 104. In step S306, for example, if the system voltage is higher than the target voltage, the charging current is increased to decrease the system current. If the system voltage is lower than the target voltage, the charging current is decreased to increase the system current. Let According to this procedure, the configuration for acquiring the system current from the current sensor 121 can be omitted.

図４は、本実施形態における各種電流、電圧の推移の一例を模式的に示す図である。図４には、系統１０６の系統電圧及び系統電流、太陽電池１０２からの出力電流、蓄電池１０８への充電電流、及び電流消費負荷１１２による消費電流が示される。横軸は、時間を示す。また、いずれも、本実施形態の制御が行われない場合の推移を破線で、本実施形態の場合の推移を実線で示す。   FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of transitions of various currents and voltages in the present embodiment. FIG. 4 shows the system voltage and system current of the system 106, the output current from the solar battery 102, the charging current to the storage battery 108, and the current consumption by the current consumption load 112. The horizontal axis indicates time. In both cases, the transition in the case where the control of the present embodiment is not performed is indicated by a broken line, and the transition in the case of the present embodiment is indicated by a solid line.

まず、本実施形態の制御が行われない場合として、系統電圧が上限基準電圧に達したときに出力抑制を行い、下限基準電圧に達したときに出力抑制を解除する場合を例として説明する。このとき、系統電圧は、上限基準電圧と下限基準電圧の間を三角波状に往復する。系統電流は、系統１０６からの入力側を正、出力側を負として示す。系統電圧の上昇時には系統１０６への系統電流が増加し、下降時には減少する。太陽電池の出力電流は、系統電流が増加するときにはこれに呼応して増加するが、出力抑制によりＭＰＰＴ制御が停止されるので、系統電流が減少するときにはこれに呼応して減少する。充電電流は、放電側を正、充電側を負とて示す。発電電流の増加にともない系統電圧、系統電流ともに増加するときには充電が行われないので、充電電流はゼロである。そして、出力抑制が開始されると（時間ｔ１）、発電電流が一定値で安定することと呼応して充電電流は増加し始め（つまり、発電電流で充電される）、出力抑制が解除されると（時間ｔ２）、充電電流は減少し始める（つまり、逆潮流が増加する）。かかる動作が繰り返される。なお、この間、説明の便宜上、消費電流は一定としてある。   First, as a case where the control of the present embodiment is not performed, an example will be described in which output suppression is performed when the system voltage reaches the upper limit reference voltage, and output suppression is canceled when the system voltage reaches the lower limit reference voltage. At this time, the system voltage reciprocates between the upper limit reference voltage and the lower limit reference voltage in a triangular wave shape. The system current is shown with the input side from the system 106 as positive and the output side as negative. When the system voltage increases, the system current to the system 106 increases, and when the system voltage decreases, the system current decreases. When the system current increases, the output current of the solar cell increases correspondingly. However, since the MPPT control is stopped by the output suppression, when the system current decreases, the output current decreases correspondingly. The charging current is indicated by positive on the discharging side and negative on the charging side. Since charging is not performed when both the system voltage and the system current increase as the generated current increases, the charging current is zero. When output suppression is started (time t1), the charging current starts to increase in response to the fact that the generated current is stabilized at a constant value (that is, charged with the generated current), and the output suppression is released. (Time t2), the charging current starts to decrease (that is, the reverse power flow increases). Such an operation is repeated. During this time, the current consumption is constant for convenience of explanation.

次に、本実施形態の制御が実行される場合について説明する。系統電圧は、上限基準電圧に達して出力抑制が開始されると（時間ｔ１）、減少し始め、下限基準電圧まで下降することなく、上限基準値未満に設定された目標電圧に一致するように制御される。このとき、系統電流に基づく制御を行う場合、系統電流が目標電流に一致するように制御される。また、充電電流は、出力抑制開始（時間ｔ１）直後から増加し始め、時間ｔ３で満充電になるまで増加する。時間ｔ１からｔ３までの間、充電電流により発電電流が引かれるので、系統への出力電流は抑えられる。その一方、ＭＰＰＴ制御は維持されるので、発電電流は最大可能な電流まで増加する。   Next, the case where the control of this embodiment is performed is demonstrated. When the system voltage reaches the upper limit reference voltage and the output suppression is started (time t1), the system voltage starts to decrease and does not decrease to the lower limit reference voltage so as to match the target voltage set below the upper limit reference value. Be controlled. At this time, when the control based on the system current is performed, the system current is controlled to coincide with the target current. Further, the charging current starts to increase immediately after the start of output suppression (time t1) and increases until the battery is fully charged at time t3. Since the generated current is drawn by the charging current from time t1 to time t3, the output current to the system is suppressed. On the other hand, since MPPT control is maintained, the generated current increases to the maximum possible current.

本実施形態によれば、系統電圧が下限基準値に達する前に目標電圧で安定し、これに呼応して系統電流も目標電流程度の大きさで安定するので、系統へ逆潮流により出力する電力をある程度の大きさで確保できる。すなわち、系統へ発電電力を売却することによる利益を確保できる。さらに、出力抑制とその解除を系統用リレーの開閉により行うと、機械部品の損耗が激しくなる。この点についても、本実施形態によれば、連係リレーの開閉を抑えることで、機械部品の損耗を抑えることが可能になる。   According to this embodiment, the system voltage stabilizes at the target voltage before it reaches the lower limit reference value, and in response to this, the system current is also stabilized at the magnitude of the target current. Can be secured in a certain size. In other words, it is possible to secure a profit by selling the generated power to the grid. Further, if the output is suppressed and released by opening and closing the system relay, the wear of the machine parts becomes severe. With respect to this point as well, according to the present embodiment, it is possible to suppress wear of mechanical parts by suppressing the opening and closing of the linkage relay.

以上、説明したとおり、本実施形態によれば、ＭＰＰＴ制御を停止することなく出力電力を抑制でき、電力の売却利益を効率よく確保することが可能になる。   As described above, according to the present embodiment, the output power can be suppressed without stopping the MPPT control, and it is possible to efficiently secure the profit on sale of the power.

なお、本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。   Although the present invention has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and corrections based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each means, each step, etc. can be rearranged so that there is no logical contradiction, and a plurality of means, steps, etc. can be combined or divided into one. .

１００ 発電システム
１０２ 太陽電池
１０４、１１０ 制御装置
１０８ 蓄電池
１０６ 系統
１１４、１２２ 制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Power generation system 102 Solar cell 104,110 Control apparatus 108 Storage battery 106 System | system 114,122 Control part

Claims (9)

発電装置の最大動作点に追従して発電電力を取り出し、当該発電電力を系統に出力する行程と、
系統電圧が基準電圧に達すると、前記発電電力から入力負荷への入力電流を増加させ、前記系統電圧が前記基準電圧未満の目標電圧になるように前記入力電流を調節する制御工程と、
を有する電力制御方法。 Following the maximum operating point of the power generator, taking out the generated power, and outputting the generated power to the system,
When the system voltage reaches the reference voltage, a control step of increasing the input current from the generated power to the input load and adjusting the input current so that the system voltage becomes a target voltage lower than the reference voltage;
A power control method. 請求項１において、
前記制御工程では、前記系統電圧が前記基準電圧に達したときに前記系統に出力される系統電流より小さい目標電流を設定し、前記系統電流が前記目標電流に一致するように前記入力電流を調節する、電力制御方法。 In claim 1,
In the control step, a target current smaller than a system current output to the system when the system voltage reaches the reference voltage is set, and the input current is adjusted so that the system current matches the target current A power control method. 請求項１または２において、
複数の前記発電装置がそれぞれ独立して前記系統に発電電力を出力することで前記系統電圧が変化する、電力制御方法。 In claim 1 or 2,
A power control method in which the system voltage is changed by a plurality of the power generation devices independently outputting generated power to the system. 発電装置の最大動作点に追従して発電電力を取り出し、当該発電電力を系統に出力する出力装置と、
系統電圧が基準電圧に達すると、前記発電電力から入力負荷への入力電流を増加させ、前記系統電圧が前記基準電圧未満の目標電圧になるように前記入力電流を調節する制御部と、
を有する電力制御システム。 An output device that takes out the generated power following the maximum operating point of the power generator and outputs the generated power to the system;
When the system voltage reaches the reference voltage, the control unit increases the input current from the generated power to the input load and adjusts the input current so that the system voltage becomes a target voltage lower than the reference voltage;
Having a power control system. 請求項４において、
前記制御部は、前記系統電圧が前記基準電圧に達したときにの系統電流より小さい目標電流を設定し、前記系統電流が前記目標電流に一致するように前記入力電流を調節する電力制御システム。 In claim 4,
The power control system, wherein the control unit sets a target current smaller than a system current when the system voltage reaches the reference voltage, and adjusts the input current so that the system current matches the target current. 請求項４または５において、
複数の前記出力装置がそれぞれ独立して前記系統に発電電力を出力することで前記系統電圧が変化する、電力制御システム。 In claim 4 or 5,
The power control system in which the system voltage changes as a plurality of the output devices independently output generated power to the system. 発電装置の最大動作点に追従して発電電力を取り出し、当該発電電力を系統に出力する出力部と、
系統電圧が基準電圧に達すると、前記発電電力から入力負荷への入力電流を増加させ、前記系統電圧が前記基準電圧未満の目標電圧になるように前記入力電流を調節する制御部と、
を有する電力制御装置。 Following the maximum operating point of the power generator, take out the generated power, and output the generated power to the system,
When the system voltage reaches the reference voltage, the control unit increases the input current from the generated power to the input load and adjusts the input current so that the system voltage becomes a target voltage lower than the reference voltage;
A power control device. 請求項７において、
前記制御部は、前記系統電圧が前記基準電圧に達したときの系統電流より小さい目標電流を設定し、前記系統電流が前記目標電流に一致するように前記入力電流を調節する電力制御装置。 In claim 7,
The control unit sets a target current smaller than a system current when the system voltage reaches the reference voltage, and adjusts the input current so that the system current matches the target current. 請求項７または８において、
複数の電力制御装置がそれぞれ独立して前記系統に発電電力を出力することで前記系統電圧が変化する、電力制御装置。 In claim 7 or 8,
The power control apparatus in which the system voltage is changed by a plurality of power control apparatuses independently outputting generated power to the system.
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