JP2014128120A - Distributed power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力系統に接続される、第1電圧線及び第2電圧線と中性線とを有する単相3線式の交流線と、交流線に対して第1接続箇所で接続される補助電源装置と、交流線に対して第2接続箇所で接続される発電装置と、交流線の第2接続箇所に接続される電力消費装置とを備え、交流線に対する電力系統の接続箇所から見て下流側に向かって第1接続箇所と第2接続箇所とがその並び順で設けられている分散型電源システムに関する。 The present invention is connected to a single phase three-wire AC line having a first voltage line, a second voltage line, and a neutral line connected to an electric power system, and connected to the AC line at a first connection point. An auxiliary power supply device, a power generation device connected to the AC line at the second connection location, and a power consuming device connected to the second connection location of the AC line, as seen from the connection location of the power system to the AC line. The present invention relates to a distributed power supply system in which a first connection location and a second connection location are provided in the arrangement order toward the downstream side.
特許文献1には、商用の電力系統に接続される交流線に蓄電部を有する補助電源装置と発電装置と電力消費装置とが接続され、電力系統と補助電源装置と発電装置とから電力消費装置への電力供給が可能に構成されている分散型電源システムが記載されている。特に、特許文献1には、補助電源装置が有する蓄電部の出力能力の大小に応じて、補助電源装置が有する蓄電部を出力作動させるか、或いは、発電装置を発電運転させるかを切り換えることで、電力消費装置への電力供給を行うことが記載されている。
In
特許文献1には記載されていないが、上述したような補助電源装置、発電装置及び電力消費装置が接続される交流線として、2つの電圧線と1つの中性線とで構成される単相3線式の交流線が用いられる。図4は、補助電源装置と発電装置と電力消費装置とが、単相3線式の交流線に接続された分散型電源システムを概略的に描いた図である。尚、図示は省略しているが、第1電圧線及び第2電圧線と中性線とを有する単相3線式の交流線と補助電源装置及び発電装置とを接続するとき、それらの間にはインバータやコンバータなどの電力変換部が設けられる。そして、その電力変換部によって、補助電源装置から交流線への出力電力や、発電装置から交流線への供給電力(発電電力)が調節される。
Although not described in
電力変換部を介して補助電源装置や発電装置を単相3線式の交流線に接続する場合、具体的には、電力変換部が単一の電力変換回路部で構成されその単一の電力変換回路部が第1電圧線及び第2電圧線に共通に接続される構成や、電力変換部が2つの電力変換回路部で構成され、その一方が第1電圧線に接続され、他方が第2電圧線に接続される構成が考えられる。 When connecting an auxiliary power supply device or a power generation device to a single-phase three-wire AC line via a power conversion unit, specifically, the power conversion unit is composed of a single power conversion circuit unit and the single power A configuration in which the conversion circuit unit is commonly connected to the first voltage line and the second voltage line, or a power conversion unit is configured by two power conversion circuit units, one of which is connected to the first voltage line and the other is the first voltage line. A configuration connected to two voltage lines is conceivable.
前者の場合、電力変換部(単一の電力変換回路部)は、第1電圧線及び第2電圧線との間でやり取りする電力を共通して調節することはできるが、第1電圧線及び第2電圧線との間でやり取りする電力を各別に、即ち、片相毎に調節することはできない。後者の場合、電力変換部(2つの電力変換回路部)は、各電力変換回路部を用いて、第1電圧線及び第2電圧線との間でやり取りする電力を各別に、即ち、片相毎に調節することができる。
つまり、前者の場合は、片相毎に電力を調節できないものの、電力変換部の装置コストを低くできるという長所がある。後者の場合、電力変換部の装置コストが高くなるものの、片相毎に電力を調節できるという長所がある。
In the former case, the power conversion unit (single power conversion circuit unit) can adjust the power exchanged between the first voltage line and the second voltage line in common, but the first voltage line and The power exchanged with the second voltage line cannot be adjusted individually, that is, for each phase. In the latter case, the power conversion unit (two power conversion circuit units) uses each power conversion circuit unit to separately transmit power exchanged between the first voltage line and the second voltage line, that is, one phase. Can be adjusted every time.
That is, in the former case, although the power cannot be adjusted for each phase, there is an advantage that the device cost of the power conversion unit can be reduced. In the latter case, although the device cost of the power conversion unit increases, there is an advantage that the power can be adjusted for each phase.
そこで、本願では、発電装置と交流線との間の接続には単一の電力変換回路部を有する電力変換部を採用し、補助電源装置と交流線との間の接続には2つの電力変換回路部を有する電力変換部を採用した分散型電源システムを構築することとした。そして、このような分散型電源システムを運用する場合の課題を考察した。 Therefore, in the present application, a power conversion unit having a single power conversion circuit unit is employed for the connection between the power generation device and the AC line, and two power conversions are performed for the connection between the auxiliary power supply device and the AC line. It was decided to construct a distributed power supply system that employs a power conversion unit having a circuit unit. And the subject in the case of operating such a distributed power supply system was considered.
図4は、分散型電源システムの運用例を説明する図である。具体的には、電力消費装置30へ補助電源装置10及び発電装置20からどれだけの電力が供給されるかを示す例である。但し、発電装置20の定格供給電力は700W(片相につき350W)であり、補助電源装置10の定格出力電力は片相につき1200W(両相で2400W)であるとする。また、第1電圧線2aと中性線2cの間の電圧、及び、第2電圧線2bと中性線2cとの間の電圧はともにAC100Vであるので、図中に記載する電流値とAC100Vとの積が、図中に記載する電力値となる。
FIG. 4 is a diagram for explaining an operation example of the distributed power supply system. Specifically, this is an example showing how much power is supplied from the auxiliary
図4(a)は、電力消費装置30を構成する第1消費部31の需要電力及び第2消費部32の需要電力が共に650W(両相合計で1300W)である場合の例である。ここで、図4に示す発電装置20や補助電源装置10の内部の構成は図1に示す通りである。
この場合、発電装置20の発電制御部22は、第1電圧線2aを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力と第2電圧線2bを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力との合計電力が最小になり且つ負の電力とはならないように、第1電圧線2a及び第2電圧線2bに対して同一の電力を供給するように発電電力を制御する。具体的には、第1電圧線2aに対して350Wの電力を供給し、第2電圧線2bに対して350Wの電力を供給する。但し、発電装置20から定格供給電力に相当する合計700Wの電力を供給しても、電力消費装置30の需要電力である1300Wには満たない。
FIG. 4A is an example when the demand power of the
In this case, the power
その結果、第1消費部31における不足電力(即ち、第1電圧線2aを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力)は300Wとなり、第2消費部32における不足電力(即ち、第2電圧線2bを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力)は300Wとなる。
そして、補助電源装置10からこれら300Wずつの電力を出力することで、第1電圧線2aを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力が零になり、第2電圧線2bを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力が零になる。
As a result, the insufficient power in the first consumption unit 31 (that is, the power traveling from the first connection point P1 side to the second connection point P2 through the
And by outputting these electric power of 300W each from the auxiliary
次に、図4(b)に示すのは、電力消費装置30を構成する第1消費部31の需要電力が1200Wであり及び第2消費部32の需要電力が100W(両相合計で1300W)である場合の例である。
Next, FIG. 4B shows that the demand power of the
この場合も、発電装置20の発電制御部22は、第1電圧線2aを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力と第2電圧線2bを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力との合計電力が最小になり且つ負の電力とはならないように、第1電圧線2a及び第2電圧線2bに対して同一の電力を供給するように発電電力を制御する。具体的には、第1電圧線2aに対して350Wの電力を供給し、第2電圧線2bに対して350Wの電力を供給する。但し、発電装置20から定格供給電力に相当する合計700Wを供給しても、電力消費の需要電力である1300Wには満たない。
Also in this case, the power
但し、図4(b)に示した例では、第1電圧線2aと中性線2cとの間での第1消費電力である1200Wと、第2電圧線2bと中性線2cとの間での第2消費電力である100Wとが異なる。その結果、発電装置20から第1電圧線2a及び第2電圧線2bに対して同一の電力(夫々に対して350W)を供給すると、第1電圧線2aを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力と、第2電圧線2bを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力とが異なってしまう。即ち、図4(b)に示した例では、第1電圧線2aを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力は+850W(不足電力)であり、第2電圧線2bを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力は−250W(余剰電力)というように、両者の電力の正負の符号が異なってしまう。
However, in the example shown in FIG. 4B, between the
このような場合、−250Wの余剰電力が発生しているため、補助電源装置10から第2電圧線2bには電力を出力せず、補助電源装置10から第1電圧線2aへ上述した不足電力である850Wだけ出力すると、第1電圧線2aを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力は零(0W)となる。尚、補助電源装置10が、蓄電部12から交流線2への一方向の電力出力を主目的としている場合、電力変換部13は蓄電部12から交流線2への出力電力の変換を行うことができればよく、交流線2から蓄電部12への逆方向の電力の変換を行う必要はない。即ち、電力変換部13は双方向性を有している必要はないため、使用する半導体スイッチング素子は双方向性を有するものでなくてよい。つまり、蓄電部12への充電は電力変換部13とは別の回路(図示せず)を用いて行われる。従って、電力変換部13が蓄電部12から交流線2への一方向の出力電力の変換を行うことのみができる場合、第2電圧線2bを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力は−250W(余剰電力)のまま残される。その結果、第1電圧線2aを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力と第2電圧線2bを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力との合計電力が負の電力(−250W)になってしまう。即ち、電力系統1へ250Wの電力の逆潮流が発生してしまうが、太陽光発電により得られる電力や風力発電により得られる電力など、自然エネルギーを利用した発電電力しか一般的には逆潮流が認められていないという状況では、上記のような発電装置20からの電力や補助電源装置10からの電力の逆潮流は認められないという問題がある。
In such a case, since the surplus power of −250 W is generated, no power is output from the
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力系統への逆潮流の発生を防止可能な分散型電源システムを提供する点にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a distributed power supply system capable of preventing the occurrence of reverse power flow to the power system.
上記目的を達成するための本発明に係る分散型電源システムの特徴構成は、電力系統に接続される、第1電圧線及び第2電圧線と中性線とを有する単相3線式の交流線と、前記交流線に対して第1接続箇所で接続される補助電源装置と、前記交流線に対して第2接続箇所で接続される発電装置と、前記交流線の前記第2接続箇所に接続される電力消費装置とを備え、前記交流線に対する前記電力系統の接続箇所から見て下流側に向かって前記第1接続箇所と前記第2接続箇所とがその並び順で設けられている分散型電源システムであって、
前記電力系統側から前記電力消費装置へ向かう電力を正の電力とした場合において、前記電力系統から前記交流線に対する電力供給を行うことができる非停電時に、
前記発電装置は、発電部と、前記第1電圧線を通って前記第1接続箇所側から前記第2接続箇所へ向かう電力と前記第2電圧線を通って前記第1接続箇所側から前記第2接続箇所へ向かう電力との合計電力が最小になり且つ負の電力とはならないように、前記第1電圧線及び前記第2電圧線に対して同一の電力を供給するように前記発電部の発電電力を制御する発電制御部を有し、
前記補助電源装置は、蓄電部と、前記第1電圧線を通って前記第1接続箇所側から前記第2接続箇所へ向かう電力の正負の符号と前記第2電圧線を通って前記第1接続箇所側から前記第2接続箇所へ向かう電力の正負の符号とが互いに異なるとき、前記第1電圧線を通って前記電力系統側から前記第1接続箇所へ向かう電力と前記第2電圧線を通って前記電力系統側から前記第1接続箇所へ向かう電力との合計電力が負の電力とはならないように、前記蓄電部から前記第1電圧線及び前記第2電圧線に対する出力電力を零以上の値に各別に調節する動作制御部を有する点にある。
In order to achieve the above object, the distributed power system according to the present invention is characterized by a single-phase, three-wire AC having a first voltage line, a second voltage line, and a neutral line connected to a power system. An auxiliary power supply connected to the AC line at a first connection location, a power generator connected to the AC line at a second connection location, and the second connection location of the AC line. A power consuming device to be connected, and the first connection point and the second connection point are arranged in the arrangement order toward the downstream side when viewed from the connection point of the power system with respect to the AC line. Type power supply system,
When the power going from the power system side to the power consuming device is positive power, at the time of non-power failure that can supply power to the AC line from the power system,
The power generation device includes: a power generation unit; electric power passing from the first connection location side to the second connection location through the first voltage line; and the first connection location side from the first connection location side through the second voltage line. The power generation unit is configured to supply the same power to the first voltage line and the second voltage line so that the total power with the power toward the two connection points is minimized and does not become negative power. A power generation control unit for controlling generated power;
The auxiliary power supply device includes a power storage unit, a positive / negative sign of power passing from the first connection location side to the second connection location through the first voltage line, and the first connection through the second voltage line. When the positive and negative signs of the power going from the location side to the second connection location are different from each other, the power going from the power system side to the first connection location through the first voltage line and the second voltage line are passed. The output power from the power storage unit to the first voltage line and the second voltage line is not less than zero so that the total power with the power from the power system side to the first connection point does not become negative power It has the point which has the operation control part which adjusts to each value separately.
上記特徴構成によれば、補助電源装置の動作制御部は、第1電圧線を通って電力系統側から第1接続箇所へ向かう電力と第2電圧線を通って電力系統側から第1接続箇所へ向かう電力との合計電力が負の電力とはならないように、蓄電部から第1電圧線及び第2電圧線に対する出力電力を零以上の値に各別に調節する。つまり、第1電圧線を通って電力系統側から第1接続箇所へ向かう電力と第2電圧線を通って電力系統側から第1接続箇所へ向かう電力との合計電力が負の電力となる状況、即ち、逆潮流が発生する状況を防止できる。
加えて、交流線に対する電力系統の接続箇所から見て下流側に向かって第1接続箇所と第2接続箇所とがその並び順で設けられており、発電装置の発電制御部は、第1電圧線を通って第1接続箇所側から第2接続箇所へ向かう電力と第2電圧線を通って第1接続箇所側から第2接続箇所へ向かう電力との合計電力が最小になり且つ負の電力とはならないように発電部の発電電力を制御する。つまり、発電装置は、電力消費装置の需要電力を賄うための最大の発電電力で運転する。そして、補助電源装置は、発電装置で賄い切れなかった電力を補助的に出力するように動作することになる。以上のように、本特徴構成の分散型電源システムは、発電装置を高い稼働率で運用でき、且つ、補助電源装置の負荷が小さくなるという点で好ましい。例えば、発電装置が、固体酸化物形燃料電池のように系統電力よりも発電効率が高い場合や、エンジンと発電機とを組み合わせて熱と電力とを得るコージェネレーション装置のように発電効率と排熱効率とを合わせた総合効率が系統電力の発電効率よりも高い場合には、発電装置を高い稼働率で運用できると運転メリット(省エネルギー性)が高くなるという利点がある。他には、補助電源装置の蓄電部に、例えば夜間(即ち、電気料金の安い時間帯)に蓄電し、昼間(即ち、電気料金の高い時間帯)に放電するように設定すると、補助電源装置が無い場合に比べて運転メリット(経済性)が高くなるという利点がある。
従って、電力消費装置への電力供給を行いつつ、電力系統への逆潮流の発生を防止できる分散型電源システムを提供できる。
According to the above characteristic configuration, the operation control unit of the auxiliary power supply device has the first connection point from the power system side through the second voltage line and the power going from the power system side to the first connection point through the first voltage line. The output power from the power storage unit to the first voltage line and the second voltage line is individually adjusted to a value of zero or more so that the total power with the power going to the negative power does not become negative power. That is, the situation where the total power of the power traveling from the power system side to the first connection location through the first voltage line and the power traveling from the power system side to the first connection location through the second voltage line is negative power That is, it is possible to prevent a situation in which reverse power flow occurs.
In addition, the first connection point and the second connection point are provided in the arrangement order toward the downstream side when viewed from the connection point of the electric power system with respect to the AC line, and the power generation control unit of the power generation device has the first voltage. The total power of the power passing through the line from the first connection location side to the second connection location and the power passing through the second voltage line from the first connection location side to the second connection location is minimized and negative power The generated power of the power generation unit is controlled so that it does not occur. In other words, the power generator operates with the maximum generated power to cover the demand power of the power consuming device. Then, the auxiliary power supply device operates so as to supplementarily output electric power that cannot be covered by the power generation device. As described above, the distributed power supply system having this characteristic configuration is preferable in that the power generation apparatus can be operated at a high operation rate and the load on the auxiliary power supply apparatus is reduced. For example, if the power generation device has a higher power generation efficiency than the grid power, such as a solid oxide fuel cell, or a cogeneration device that combines the engine and generator to obtain heat and power, the power generation efficiency and exhaust When the total efficiency combined with the thermal efficiency is higher than the power generation efficiency of the grid power, there is an advantage that the operation merit (energy saving) becomes high if the power generation device can be operated at a high operation rate. In addition, when the power storage unit of the auxiliary power supply device is set to store electricity at night (that is, a time zone where electricity charges are low) and to discharge during the daytime (that is, a time zone where electricity charges are high), for example, There is an advantage that the driving merit (economic efficiency) becomes higher than the case where there is no.
Therefore, it is possible to provide a distributed power supply system capable of preventing the occurrence of reverse power flow to the power system while supplying power to the power consuming device.
本発明に係る分散型電源システムの別の特徴構成は、前記補助電源装置の前記動作制御部は、前記第1接続箇所から前記第2接続箇所へ向かう電力の符号が負となる方の前記第1電圧線又は前記第2電圧線への前記蓄電部からの出力電力を零に調節し、前記第1接続箇所から前記第2接続箇所へ向かう電力の符号が正となる方の前記第1電圧線又は前記第2電圧線への前記蓄電部からの出力電力を、前記第1電圧線を通って前記電力系統側から前記第1接続箇所へ向かう電力と前記第2電圧線を通って前記電力系統側から前記第1接続箇所へ向かう電力との合計電力が最小になり且つ負の電力とはならないように調節する点にある。 Another characteristic configuration of the distributed power supply system according to the present invention is that the operation control unit of the auxiliary power supply device is configured such that the sign of the power going from the first connection location to the second connection location is negative. The output voltage from the power storage unit to one voltage line or the second voltage line is adjusted to zero, and the first voltage having a positive sign from the first connection point to the second connection point is positive Output power from the power storage unit to the line or the second voltage line, the power going from the power system side to the first connection point through the first voltage line and the power passing through the second voltage line It is in the point which adjusts so that the total electric power with the electric power which goes to the said 1st connection location from the system | strain side may become the minimum, and it may not become negative electric power.
上記特徴構成によれば、補助電源装置の動作制御部は、符号が負となる方への蓄電部からの出力電力を零とした上で、第1接続箇所から第2接続箇所へ向かう電力の符号が正となる方の第1電圧線又は第2電圧線への出力電力を調節するだけで、第1電圧線を通って電力系統側から第1接続箇所へ向かう電力と第2電圧線を通って電力系統側から第1接続箇所へ向かう電力との合計電力を最小にし、且つ、負の電力とはならないようにすることができる。その結果、電力消費装置への電力供給を行いつつ、電力系統への逆潮流の発生を防止できる。 According to the above characteristic configuration, the operation control unit of the auxiliary power supply device sets the output power from the power storage unit to the negative sign to zero, and the power flowing from the first connection point to the second connection point. By adjusting the output power to the first voltage line or the second voltage line with the positive sign, the power and the second voltage line passing from the power system side to the first connection point through the first voltage line It is possible to minimize the total power with the power passing through the power system from the power system side to the first connection location and not to be negative power. As a result, it is possible to prevent reverse power flow to the power system while supplying power to the power consuming device.
本発明に係る分散型電源システムの更に別の特徴構成は、前記補助電源装置の前記動作制御部は、前記第1電圧線を通って前記電力系統側から前記第1接続箇所へ向かう電力と前記第2電圧線を通って前記電力系統側から前記第1接続箇所へ向かう電力との合計電力が最小になり且つ負の電力とはならないように、前記蓄電部から前記第1電圧線及び前記第2電圧線に対する出力電力を互いに同じ値に調節する点にある。 Still another characteristic configuration of the distributed power supply system according to the present invention is that the operation control unit of the auxiliary power supply device includes the power passing from the power system side to the first connection location through the first voltage line, and The first voltage line and the first voltage from the power storage unit are minimized so that the total power of the power going from the power system side to the first connection point through the second voltage line is minimized and does not become negative power. The output power for the two voltage lines is adjusted to the same value.
上記特徴構成によれば、補助電源装置の動作制御部は、蓄電部から第1電圧線及び第2電圧線に対する出力電力を互いに同じ値に調節して、第1電圧線を通って電力系統側から第1接続箇所へ向かう電力と第2電圧線を通って電力系統側から第1接続箇所へ向かう電力との合計電力が最小になり且つ負の電力とはならないようにすることができる。その結果、電力消費装置への電力供給を行いつつ、電力系統への逆潮流の発生を防止できる。更に、蓄電部から第1電圧線及び第2電圧線の両方に出力が行われるので、第1電圧線及び第2電圧線の一方のみに出力を行う場合に比べて、蓄電部からの出力電力の合計を大きくすることができる。その結果、電力系統から供給される電力(即ち、買電の電力)を小さくすることができる。 According to the above characteristic configuration, the operation control unit of the auxiliary power supply device adjusts the output power from the power storage unit to the first voltage line and the second voltage line to the same value, and passes through the first voltage line to the power system side. The total power of the power going from the power source to the first connection location and the power going from the power system side to the first connection location through the second voltage line can be minimized and not negative power. As a result, it is possible to prevent reverse power flow to the power system while supplying power to the power consuming device. Furthermore, since output is performed from the power storage unit to both the first voltage line and the second voltage line, the output power from the power storage unit is greater than when output is performed only to one of the first voltage line and the second voltage line. Can be increased. As a result, it is possible to reduce the power supplied from the power system (that is, the power purchased).
以下に図面を参照して本発明に係る分散型電源システムについて説明する。図1は、分散型電源システムの構成を示す図である。
この分散型電源システムは、電力系統1に接続される、第1電圧線2a及び第2電圧線2bと中性線2cとを有する単相3線式の交流線2と、交流線2に対して第1接続箇所P1で接続される蓄電部12を有する補助電源装置10と、交流線2に対して第2接続箇所P2で接続される発電装置20と、交流線2に対して第3接続箇所P3で接続される電力消費装置30とを備える。交流線2に対する電力系統1の接続箇所から見て下流側に向かって第1接続箇所P1と第2接続箇所P2と第3接続箇所P3とがその並び順で設けられている。尚、図1において、電力消費装置30は第2接続箇所P2に接続されていると見なすことができる。つまり、発電装置20と電力消費装置30の両方が、交流線2に対して第2接続箇所P2で接続されていると見なすことができる。
A distributed power supply system according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a distributed power supply system.
This distributed power system includes a single-phase three-
本実施形態において、電力系統1側から電力消費装置30へ向かう電力を正の電力とする。また、電力系統1から交流線2に対する電力供給を行うことができる非停電時の場合を考える。
In the present embodiment, power directed from the
本実施形態の例において、第1電圧線2aと中性線2cとの間の電圧はAC100Vであり、第2電圧線2bと中性線2cとの間の電圧もAC100Vである。更に、第1電圧線2aと第2電圧線2bとの間の電圧はAC200Vである。図1では、電力消費装置30として、第1電圧線2aと中性線2cとの間に接続されている100V負荷としての第1消費部31と、第2電圧線2bと中性線2cとの間に接続されている100V負荷としての第2消費部32とを備える。
In the example of the present embodiment, the voltage between the
〔発電装置20〕
発電装置20は、発電部21と、その発電部21の発電電力(即ち、交流線2への供給電力)を制御する発電制御部22とを有する。発電部21は、燃料電池や、エンジンの駆動力によって動作する発電機など、自身の発電電力を制御可能な装置を用いて構成できる。図示は省略するが、発電装置20は、発電部21での発電電力を所望の電圧、周波数、位相などに変換して交流線2に供給するための電力変換部も有している。
[Power generation device 20]
The
発電制御部22による発電電力の制御について説明すると、発電制御部22は、第1電圧線2aを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力と第2電圧線2bを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力との合計電力が最小になり且つ負の電力とはならない(即ち、逆潮流しない)ように、第1電圧線2a及び第2電圧線2bに対して同一の電力を供給するように発電電力を制御する。発電装置20の発電制御部22は、第1電圧線2aを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力と、第2電圧線2bを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力とを、カレントトランス(図示せず)の検出結果を参照して(即ち、第1電圧線2a、第2電圧線2b上の第1接続箇所P1と第2接続箇所P2との間を流れる電流値に基づいて導出できる電力を参照して)、監視している。
The control of the generated power by the power
〔補助電源装置10〕
補助電源装置10は、電気を蓄えることのできる蓄電部12と、その蓄電部12から交流線2への出力電力を調節可能な電力変換部13と、電力変換部13の動作を制御する動作制御部11とを有する。補助電源装置10の動作制御部11は、第1電圧線2aを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力と、第2電圧線2bを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力と、第1電圧線2aを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力と、第2電圧線2bを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力とを、カレントトランス(図示せず)の検出結果を参照して(即ち、第1接続箇所P1よりも電力系統1の側の第1電圧線2a、第2電圧線2b上を流れる電流値に基づいて導出できる電力、第1接続箇所P1と第2接続箇所P2との間の第1電圧線2a、第2電圧線2b上を流れる電流値に基づいて導出できる電力を参照して)、監視している。
[Auxiliary power supply 10]
The
蓄電部12は、蓄電池(化学電池)や電気二重層キャパシタなど、蓄電機能を有する各種機器で構成することができる。
The
電力変換部13は、第1DC/DCコンバータ回路14a及び第1インバータ回路15aで構成される組と、第2DC/DCコンバータ回路14b及び第2インバータ回路15bで構成される組とで構成される。第1DC/DCコンバータ回路14a及び第1インバータ回路15aの組は、蓄電部12と第1電圧線2a及び中性線2cとの間に接続され、その結果、第1電圧線2aと中性線2cとの間への出力電力を調節できる。第2DC/DCコンバータ回路14b及び第2インバータ回路15bの組は、蓄電部12と第2電圧線2b及び中性線2cとの間に接続され、その結果、第2電圧線2bと中性線2cとの間への出力電力を調節できる。これら第1DC/DCコンバータ回路14a、第1インバータ回路15a、第2DC/DCコンバータ回路14b、第2インバータ回路15bは半導体スイッチング素子などを用いて構成される。半導体スイッチング素子のスイッチング動作は、動作制御部11が制御する。つまり、蓄電部12から交流線2への出力電力は動作制御部11が制御する。
The
本実施形態において、交流線2と蓄電部12とを絶縁するために、第1DC/DCコンバータ回路14a及び第1インバータ回路15aの少なくとも何れか一方は絶縁型の回路構成となっており、同じく第2DC/DCコンバータ回路14b及び第2インバータ回路15bの少なくとも何れか一方も絶縁型の回路構成となっている。加えて、本実施形態では、蓄電部12から交流線2への一方向の電力出力を主目的としているため、第1DC/DCコンバータ回路14a及び第2DC/DCコンバータ回路14bは、蓄電部12から交流線2への出力電力の変換を行うことができればよく、交流線2から蓄電部12への逆方向の電力の変換を行う必要はない。即ち、第1DC/DCコンバータ回路14a及び第2DC/DCコンバータ回路14bは双方向性を有している必要はないため、回路の作製に必要なコストを小さくすることができる。
In the present embodiment, in order to insulate the
更に、本実施形態の分散型電源システムにおいて、補助電源装置10の動作制御部11は、第1電圧線2aを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力の正負の符号と第2電圧線2bを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力の正負の符号とが互いに異なるとき、第1電圧線2aを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力と第2電圧線2bを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力との合計電力が負の電力とはならないように、蓄電部12から第1電圧線2a及び第2電圧線2bに対する出力電力を零以上の値に各別に調節する。
以下に、この制御の内容について具体例を挙げて説明する。
Furthermore, in the distributed power supply system according to the present embodiment, the
The contents of this control will be described below with a specific example.
図2は、分散型電源システムの運用例を説明する図であり、具体的には、補助電源装置10の動作制御部11の動作例を説明する図である。但し、発電装置20の定格供給電力は700W(片相につき350W)であり、補助電源装置10の定格出力電力は片相につき1200W(両相で2400W)であるとする。この仮定は、先に図4に関して説明した仮定と同様である。また、第1電圧線2a、2bと中性線2cとの間の電圧はAC100Vであるので、図中に記載する電流値とAC100Vとの積が、図中に記載する電力値となる。
FIG. 2 is a diagram for explaining an operation example of the distributed power supply system. Specifically, FIG. 2 is a diagram for explaining an operation example of the
図2(a)に示すのは、電力消費装置30を構成する第1消費部31の需要電力が1200Wであり及び第2消費部32の需要電力が100W(両相合計で1300W)である場合の例である。
FIG. 2A shows the case where the demand power of the
この場合、発電装置20の発電制御部22は、第1電圧線2aを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力と第2電圧線2bを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力との合計電力が最小になり且つ負の電力とはならないように、第1電圧線2a及び第2電圧線2bに対して同一の電力を供給するように発電電力を制御する。本例では、発電装置20は、第1電圧線2aに対して350Wの電力を供給し、第2電圧線2bに対して350Wの電力を供給する。但し、発電装置20からそれだけの電力(合計700W)を供給しても、電力消費装置30の需要電力である1300Wには満たない。更に、発電装置20から第1電圧線2a及び第2電圧線2bに対して同一の電力(350W)を供給すると、第1電圧線2aを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力の正負の符号と、第2電圧線2bを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力の正負の符号とが異なってしまう。具体的には、図2(a)に示した例では、第1電圧線2aを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力は+850Wであり、第2電圧線2bを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力は−250Wというように、両者の電力の正負の符号が異なる。
In this case, the power
このように第1電圧線2aを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力の正負の符号と第2電圧線2bを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力の正負の符号とが互いに異なるとき、補助電源装置10の動作制御部11は、第1電圧線2aを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力と第2電圧線2bを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力との合計電力が負の電力とはならないように(即ち、逆潮流しないように)、蓄電部12から第1電圧線2a及び第2電圧線2bに対する出力電力を零以上の値に各別に調節する。そして、本実施形態では、補助電源装置10の動作制御部11は、第1接続箇所P1から第2接続箇所P2へ向かう電力の符号が負となる方の第1電圧線2a又は第2電圧線2bへの出力電力を零に調節し、第1接続箇所P1から第2接続箇所P2へ向かう電力の符号が正となる方の第1電圧線2a又は第2電圧線2bへの出力電力を、第1電圧線2aを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力と第2電圧線2bを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力との合計電力が最小になり且つ負の電力とはならないように調節する。
In this way, the positive and negative signs of the power passing from the first connection point P1 side to the second connection point P2 through the
具体的には、図2(a)に示すように、動作制御部11は、補助電源装置10から第1電圧線2aへ600Wの出力を行い、且つ、補助電源装置10と第2電圧線2bとの間で出力を行わないような出力制御を行う。その結果、第1電圧線2aを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力は+250Wとなり、第2電圧線2bを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力とは−250Wとなって、それらの合計電力は零(0W)となる。
従って、電力系統1への逆潮流を防止できる。
Specifically, as shown in FIG. 2A, the
Therefore, reverse power flow to the
次に、図2(b)を参照して、動作制御部11による出力制御の別の例を説明する。尚、この場合も、電力消費装置30を構成する第1消費部31の需要電力が1200Wであり及び第2消費部32の需要電力が100W(両相合計で1300W)である場合の例である。
Next, another example of output control by the
図2(b)に示す例でも、発電装置20の発電制御部22は、第1電圧線2aを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力と第2電圧線2bを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力との合計電力が最小になり且つ負の電力とはならないように、第1電圧線2a及び第2電圧線2bに対して同一の電力を供給するように発電電力を制御する。具体的には、第1電圧線2aに対して350Wの電力を供給し、第2電圧線2bに対して350Wの電力を供給する。その結果、第1電圧線2aを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力は+850Wであり、第2電圧線2bを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力は−250Wというように、両者の電力の正負の符号が異なる。
Also in the example shown in FIG. 2B, the power
この場合、補助電源装置10の動作制御部11は、第1電圧線2aを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力と第2電圧線2bを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力との合計電力が最小になり且つ負の電力とはならないように、蓄電部12から第1電圧線2a及び第2電圧線2bに対する出力電力を互いに同じ値に調節する。
具体的には、図2(b)に示すように、動作制御部11は、補助電源装置10から第1電圧線2aへ300Wの出力を行い、且つ、補助電源装置10から第2電圧線2bへも300Wの出力を行う。その結果、第1電圧線2aを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力は+550Wとなり、第2電圧線2bを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力とは−550Wとなって、それらの合計電力は零(0W)となる。
従って、図2(b)に示す運用例の場合も、電力系統1への逆潮流を防止できる。
In this case, the
Specifically, as illustrated in FIG. 2B, the
Therefore, also in the case of the operation example shown in FIG. 2B, the reverse power flow to the
図3は、本実施形態の分散型電源システムの運用例を説明する図であり、具体的には、電力消費装置30を構成する第1消費部31の需要電力が3100Wであり及び第2消費部32の需要電力が100W(両相合計で3200W)である場合の例である。そして、図3(a)に示すのは、図2(a)と同様の制御手法を用いた場合の例であり、図3(b)に示すのは、図2(b)と同様の制御手法を用いた場合の例である。図2で説明した場合と同様に、発電装置20の定格供給電力は700W(片相につき350W)であり、補助電源装置10の定格出力電力は片相につき1200W(両相で2400W)であるとする。
FIG. 3 is a diagram for explaining an operation example of the distributed power supply system of the present embodiment. Specifically, the demand power of the
図3(a)に示した場合、発電装置20の発電制御部22は、第1電圧線2aを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力と第2電圧線2bを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力との合計電力が最小になり且つ負の電力とはならないように、第1電圧線2a及び第2電圧線2bに対して同一の電力を供給するように発電電力を制御する。具体的には、発電装置20は、第1電圧線2aに対して350Wの電力を供給し、第2電圧線2bに対して350Wの電力を供給する。その結果、第1電圧線2aを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力は+2750Wであり、第2電圧線2bを通って第1接続箇所P1側から第2接続箇所P2へ向かう電力は−250Wというように、両者の電力の正負の符号が異なる。
In the case illustrated in FIG. 3A, the power
この場合、図2(a)と同様の制御手法を用いると、図3(a)に示すように、動作制御部11は、補助電源装置10から第1電圧線2aへ1200W(定格出力電力)の出力を行い、且つ、補助電源装置10と第2電圧線2bとの間で出力を行わないような出力制御を行う。その結果、第1電圧線2aを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力は+1550Wとなり、第2電圧線2bを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力とは−250Wとなって、それらの合計電力、即ち電力系統1から供給を受ける電力は+1300Wとなる。
従って、電力系統1への逆潮流を防止できたものの、電力系統1から供給を受ける電力が大きくなってしまう。
In this case, when a control method similar to that shown in FIG. 2A is used, the
Accordingly, although the reverse power flow to the
これに対して、図3(b)に示す例では、動作制御部11は、補助電源装置10から第1電圧線2aへ1200Wの出力を行い、且つ、補助電源装置10から第2電圧線2bへも1200Wの出力を行う。その結果、第1電圧線2aを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力は+1550Wとなり、第2電圧線2bを通って電力系統1側から第1接続箇所P1へ向かう電力とは−1450Wとなって、それらの合計電力、即ち電力系統1から供給を受ける電力は+100Wとなる。
従って、電力系統1への逆潮流を防止できると共に、電力系統1から供給を受ける電力を低くできる。
On the other hand, in the example shown in FIG. 3B, the
Accordingly, reverse power flow to the
<別実施形態>
上記実施形態では、補助電源装置10の動作制御部11の動作例について、具体的な数値を挙げて説明したが、それらの数値は例示目的で記載したものであり、本発明がそれの数値に限定されるわけではない。他にも、第1電圧線2aと中性線2cとの間の電圧、及び、第2電圧線2bと中性線2cとの間の電圧は、上記実施形態で例示したAC100Vに限定されるものではない。
<Another embodiment>
In the above embodiment, the operation example of the
本発明は、電力系統への逆潮流の発生を防止するための分散型電源システムに利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a distributed power supply system for preventing the occurrence of reverse power flow to a power system.
1 電力系統
2 交流線
2a 第1電圧線
2b 第2電圧線
2c 中性線
10 補助電源装置
11 動作制御部
12 蓄電部
13 電力変換部
14a 第1DC/DCコンバータ回路
14b 第2DC/DCコンバータ回路
15a 第1インバータ回路
15b 第2インバータ回路
20 発電装置
21 発電部
22 発電制御部
30 電力消費装置
31 第1消費部
32 第2消費部
P1 第1接続箇所
P2 第2接続箇所
P3 第3接続箇所
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記電力系統側から前記電力消費装置へ向かう電力を正の電力とした場合において、前記電力系統から前記交流線に対する電力供給を行うことができる非停電時に、
前記発電装置は、発電部と、前記第1電圧線を通って前記第1接続箇所側から前記第2接続箇所へ向かう電力と前記第2電圧線を通って前記第1接続箇所側から前記第2接続箇所へ向かう電力との合計電力が最小になり且つ負の電力とはならないように、前記第1電圧線及び前記第2電圧線に対して同一の電力を供給するように前記発電部の発電電力を制御する発電制御部を有し、
前記補助電源装置は、蓄電部と、前記第1電圧線を通って前記第1接続箇所側から前記第2接続箇所へ向かう電力の正負の符号と前記第2電圧線を通って前記第1接続箇所側から前記第2接続箇所へ向かう電力の正負の符号とが互いに異なるとき、前記第1電圧線を通って前記電力系統側から前記第1接続箇所へ向かう電力と前記第2電圧線を通って前記電力系統側から前記第1接続箇所へ向かう電力との合計電力が負の電力とはならないように、前記蓄電部から前記第1電圧線及び前記第2電圧線に対する出力電力を零以上の値に各別に調節する動作制御部を有する分散型電源システム。 A single-phase three-wire AC line having a first voltage line, a second voltage line, and a neutral line connected to the power system, and an auxiliary power supply device connected to the AC line at a first connection location And a power generation device connected to the AC line at a second connection location, and a power consuming device connected to the second connection location of the AC line, the power system for the AC line A distributed power supply system in which the first connection portion and the second connection portion are provided in the arrangement order toward the downstream side when viewed from a connection portion,
When the power going from the power system side to the power consuming device is positive power, at the time of non-power failure that can supply power to the AC line from the power system,
The power generation device includes: a power generation unit; electric power passing from the first connection location side to the second connection location through the first voltage line; and the first connection location side from the first connection location side through the second voltage line. The power generation unit is configured to supply the same power to the first voltage line and the second voltage line so that the total power with the power toward the two connection points is minimized and does not become negative power. A power generation control unit for controlling generated power;
The auxiliary power supply device includes a power storage unit, a positive / negative sign of power passing from the first connection location side to the second connection location through the first voltage line, and the first connection through the second voltage line. When the positive and negative signs of the power going from the location side to the second connection location are different from each other, the power going from the power system side to the first connection location through the first voltage line and the second voltage line are passed. The output power from the power storage unit to the first voltage line and the second voltage line is not less than zero so that the total power with the power from the power system side to the first connection point does not become negative power A distributed power supply system having an operation control unit that individually adjusts values.
前記第1接続箇所から前記第2接続箇所へ向かう電力の符号が負となる方の前記第1電圧線又は前記第2電圧線への前記蓄電部からの出力電力を零に調節し、
前記第1接続箇所から前記第2接続箇所へ向かう電力の符号が正となる方の前記第1電圧線又は前記第2電圧線への前記蓄電部からの出力電力を、前記第1電圧線を通って前記電力系統側から前記第1接続箇所へ向かう電力と前記第2電圧線を通って前記電力系統側から前記第1接続箇所へ向かう電力との合計電力が最小になり且つ負の電力とはならないように調節する請求項1に記載の分散型電源システム。 The operation control unit of the auxiliary power supply device is
Adjusting the output power from the power storage unit to the first voltage line or the second voltage line of which the sign of power going from the first connection point to the second connection point is negative, to zero,
The output power from the power storage unit to the first voltage line or the second voltage line of which the sign of power going from the first connection point to the second connection point is positive, the first voltage line The total power of the power passing through the power system side from the power system side to the first connection location and the power passing through the second voltage line from the power system side to the first connection location is minimized and negative power. The distributed power supply system according to claim 1, wherein the distributed power supply system is adjusted so as not to fall.
前記第1電圧線を通って前記電力系統側から前記第1接続箇所へ向かう電力と前記第2電圧線を通って前記電力系統側から前記第1接続箇所へ向かう電力との合計電力が最小になり且つ負の電力とはならないように、前記蓄電部から前記第1電圧線及び前記第2電圧線に対する出力電力を互いに同じ値に調節する請求項1に記載の分散型電源システム。 The operation control unit of the auxiliary power supply device is
The total power of the power passing through the first voltage line from the power system side to the first connection location and the power passing through the second voltage line from the power system side to the first connection location is minimized. 2. The distributed power supply system according to claim 1, wherein output powers from the power storage unit to the first voltage line and the second voltage line are adjusted to the same value so as not to become negative power.
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