JP2014135855A - Natural energy power generation system, and distribution method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自然エネルギー発電システムに関する。 The present invention relates to a natural energy power generation system.
従来より、太陽光発電システムが一般家庭用住宅や産業用施設等に導入されつつある。太陽光発電は、環境負荷を軽減できるメリットがある反面、初期導入費用が高額となるというデメリットがある。 Conventionally, a solar power generation system is being introduced into general homes and industrial facilities. Photovoltaic power generation has the merit of reducing the environmental load, but has the demerit that the initial introduction cost is high.
太陽光発電システムをより普及すべく、太陽光発電による電力を電力会社に買取らせる電力買取制度が制定されている。電力買取方式には、余剰買取方式と全量買取方式といった2方式が存在する。 In order to make the solar power generation system more widespread, an electric power purchase system that allows electric power companies to purchase electric power from solar power generation has been established. There are two power purchase methods: a surplus purchase method and a full purchase method.
余剰買取方式は、太陽光発電により発電された電力のうち自家消費分を除く余剰分の電力を電力会社に買取らせる方式である(本方式に対応した従来の太陽光発電システムの一例については例えば特許文献1〜3を参照)。一方、全量買取方式は、太陽光発電により発電された電力は一旦全て電力会社に買取らせ、自家消費分の電力は別途系統電力により賄う方式である。
The surplus purchase method is a method in which an electric power company purchases surplus power excluding self-consumption from the power generated by solar power generation (for an example of a conventional solar power generation system corresponding to this method) For example, see
現状、日本国内においては、一般家庭用住宅に適用できる電力買取方式は、余剰買取方式のみ法律上認められている。余剰買取方式に対応した太陽光発電システムの従来例を図17に示す。 At present, in Japan, only the surplus purchase method is legally approved as a power purchase method applicable to ordinary homes. A conventional example of a photovoltaic power generation system corresponding to the surplus purchase method is shown in FIG.
図17に示す太陽光発電システム300は、太陽電池アレイ31と、パワーコンディショナ32と、分電盤33と、負荷34と、買電電力量計35と、売電電力量計36を備えている。なお、負荷34は、例えばエアコン、冷蔵庫等の一般家庭で使用される一つまたは複数の電気機器である。
A solar
一般家庭用住宅Hの屋根等に設置される太陽電池アレイ31は、複数の太陽電池モジュールを組み合わせることにより構成され、太陽光を受けて直流電力を発電する。太陽電池アレイ31により発電された直流電力はパワーコンディショナ32によって交流電力に変換されて分電盤33に出力される。
The solar cell array 31 installed on the roof or the like of the general home H is configured by combining a plurality of solar cell modules, and receives direct sunlight to generate DC power. The DC power generated by the solar cell array 31 is converted to AC power by the
分電盤33は、パワーコンディショナ32より入力された交流電力のうち一部を負荷34に供給すると共に、負荷34での消費分を除いた余剰分の交流電力を買電電力量計35及び売電電力量計36を介して商用電力系統150における柱上変圧器150Aへ供給する。売電電力量計36は、余剰分の電力量(即ち、電力会社へ売却する電力量)を計測する。
The
太陽電池アレイ31の発電量が少なく、負荷34で消費する電力を太陽光発電のみでは賄えない場合、不足分の電力が柱上変圧器150A、売電電力量計36、買電電力量計35及び分電盤33を介して負荷34へ供給される。買電電力量計35は、この商用電力系統150から供給される不足分の電力量(即ち、電力会社から購入する電力量)を計測する。
When the amount of power generated by the solar cell array 31 is small and the power consumed by the
また、現状、全量買取方式については、工場等の産業用施設に設置された中規模の太陽光発電システムにより実施されている。全量買取方式に対応した太陽光発電システムの従来例を図18に示す。 At present, the full-volume purchase method is implemented by a medium-scale solar power generation system installed in an industrial facility such as a factory. FIG. 18 shows a conventional example of a photovoltaic power generation system corresponding to the total purchase method.
図18に示す太陽光発電システム400は、太陽電池アレイ41と、パワーコンディショナ42と、売電電力量計43と、買電電力量計44と、分電盤45と、負荷46を備えている。なお、負荷46は、一つまたは複数の産業用機器である。
A photovoltaic
工場Fの屋根等に設置される太陽電池アレイ41は、太陽光を受けて直流電力を発電する。パワーコンディショナ42は、太陽電池アレイ41により発電された直流電力を交流電力に変換して売電電力量計43を介して商用電力系統150における柱上変圧器150Bへ供給する。売電電力量計43は、パワーコンディショナ42から供給される電力量、即ち電力会社へ売却する太陽光発電により発電された全ての電力量を計測する。
The
また、商用電力系統150における柱上変圧器150Cから買電電力量計44及び分電盤45を介して負荷46へ電力が供給される。買電電力量計44は、柱上変圧器150Cから供給される電力量(即ち、電力会社から購入する電力量)を計測する。
In addition, power is supplied from the
ここで、図17及び図18に示すシステムでは、通常時にパワーコンディショナは系統連系しているが、震災等で商用電力系統が停電した場合、単独運転防止機能によりパワーコンディショナの出力は停止する。従って、負荷への電力供給源が断たれる。 Here, in the system shown in FIGS. 17 and 18, the power conditioner is grid-connected at normal times. However, when the commercial power system fails due to an earthquake disaster, the output of the power conditioner is Stop. Therefore, the power supply source to the load is cut off.
しかしながら、従来、図17及び図18に示すパワーコンディショナでは、このような系統の停電が発生した場合に、自立運転モードに切替えて、系統連系用出力端子とは別のサービスコンセントから負荷へ電力供給を行うことが可能となっている。即ち、系統の停電が発生した場合でも、太陽電池アレイの出力を負荷へ供給することは可能であった。 However, conventionally, in the power conditioner shown in FIGS. 17 and 18, when such a system power failure occurs, the power conditioner is switched to the self-sustaining operation mode and is switched from a service outlet different from the grid connection output terminal to the load. It is possible to supply power. That is, even when a power failure occurs in the system, the output of the solar cell array can be supplied to the load.
ここで昨今、所謂、屋根貸し事業が注目を集めている。屋根貸し事業とは、住宅等の所有者が太陽電池を設置できる屋根を発電事業者へ貸して賃貸料を取得し、太陽電池を設置する発電事業者は売電収益を得るといったビジネスである。 Nowadays, the so-called roof leasing business is attracting attention. The roof rental business is a business in which an owner of a house or the like rents a roof on which a solar cell can be installed to a power generation company and obtains a rental fee, and the power generation company that installs the solar cell obtains power sales revenue.
屋根貸し事業を適用するに当たっては、屋根を貸す契約期間中は全量買取方式で運用し、契約期間が終了して太陽電池が屋根を貸していた者に譲渡されると、余剰買取方式で運用する必要が生じる。従って、余剰買取方式と全量買取方式の両方式に対応可能となることへの要望は高い。しかしながら、従来の太陽光発電システムでは、いずれか一方の方式には対応するが、両方式に対応できるものではなかった。 When applying the roof leasing business, it will be operated using the full purchase method during the contract period for lending the roof, and will be operated using the surplus purchase method when the contract period ends and the solar cell is transferred to the person who lent the roof. Need arises. Therefore, there is a high demand for being able to support both the surplus purchase method and the full purchase method. However, the conventional solar power generation system corresponds to either one of the methods, but cannot cope with both methods.
また、屋根貸し事業において全量買取方式で運用している場合、系統の停電が発生した場合に太陽電池で発電された電力を有効活用できることも要望されている。 In addition, when the roof leasing business is operating in a full purchase method, it is also demanded that the power generated by the solar cell can be effectively used when a system power failure occurs.
上記状況に鑑み、本発明は、全量買取方式を選択可能であって、且つ系統の停電時でも自然エネルギーによる発電電力を有効活用できる自然エネルギー発電システムを提供することを目的とする。 In view of the above situation, an object of the present invention is to provide a natural energy power generation system that can select a total purchase method and that can effectively use generated power generated by natural energy even during a power failure.
上記目的を達成するために本発明の一態様に係る自然エネルギー発電システムは、
自然エネルギーを用いて電力を発電する発電装置と、
前記発電装置により発電された電力を所定の電力へ変換して出力する変換装置と、
電力会社へ売却する電力量を計測し、商用電力系統に接続される売電電力量計と、
前記電力会社から購入する電力量を計測する買電電力量計と、
前記買電電力量計と負荷に接続される分電盤と、を備え、
前記変換装置と前記分電盤とを非接続状態とし、前記変換装置と前記売電電力量計とを接続状態とし、前記売電電力量計と前記買電電力量計とを非接続状態とし、かつ前記買電電力量計と前記商用電力系統とを接続状態とする第1モードを選択可能であり、
前記商用電力系統の停電が発生した場合、前記変換装置は、前記発電装置により発電された電力を前記負荷に対して供給可能である構成としている(第1の構成)。
In order to achieve the above object, a natural energy power generation system according to an aspect of the present invention includes:
A power generation device that generates power using natural energy;
A converter that converts the power generated by the power generator into a predetermined power and outputs the power;
Measure the amount of power sold to the power company,
A purchased watt-hour meter that measures the amount of power purchased from the power company;
A power distribution board connected to the purchased electricity meter and a load,
The converter and the distribution board are in a disconnected state, the converter and the power sale watt-hour meter are in a connected state, the power sale watt-hour meter and the power purchase watt-hour meter are in a disconnected state, and The first mode in which the purchased electricity meter and the commercial power system are connected can be selected,
When the power failure of the commercial power system occurs, the converter is configured to be able to supply the power generated by the power generator to the load (first configuration).
また、上記第1の構成において、前記第1モードと、前記変換装置と前記分電盤とを接続状態とし、前記変換装置と前記売電電力量計とを非接続状態とし、前記売電電力量計と前記買電電力量計とを接続状態とし、かつ前記買電電力量計と前記商用電力系統とを非接続状態とする第2モードとを切替え可能である構成としてもよい(第2の構成)。 In the first configuration, the first mode, the converter and the distribution board are connected, the converter and the power sale meter are disconnected, and the power sale meter It is good also as a structure which can be switched to the 2nd mode which makes a connected state and the said purchased electric energy meter and the said purchased electric energy meter and the said commercial electric power system a non-connection state (2nd structure).
また、上記第1又は第2の構成において、前記変換装置は、系統連系モードでの出力、及び前記商用電力系統の停電が発生した場合に自立運転モードに切替わった際の前記分電盤への出力を共通に行う出力端を有し、
前記商用電力系統の停電が発生した場合、前記買電電力量計は前記商用電力系統と非接続となり、前記変換装置は前記出力端から前記分電盤を介して前記負荷へ電力を供給する構成としてもよい(第3の構成)。
Further, in the first or second configuration, the conversion device is configured such that the distribution board is switched to the self-sustaining operation mode when an output in the grid connection mode and a power failure of the commercial power system occur. Have an output end that performs output to
When a power failure occurs in the commercial power system, the purchased electricity meter is disconnected from the commercial power system, and the converter supplies power to the load from the output terminal via the distribution board. It is also possible (third configuration).
また、上記第3の構成において、蓄電池と、前記分電盤と前記蓄電池の間に設置される双方向インバータと、を更に備え、
前記商用電力系統の停電が発生した場合、前記出力端から出力された電力は前記分電盤及び前記双方インバータを介して前記蓄電池に充電可能であると共に、前記蓄電池から放電された電力は前記双方向インバータ及び前記分電盤を介して前記負荷へ供給可能である構成としてもよい(第4の構成)。
In the third configuration, the battery further includes a storage battery and a bidirectional inverter installed between the distribution board and the storage battery,
When a power failure occurs in the commercial power system, the power output from the output terminal can be charged to the storage battery via the distribution board and the both inverters, and the power discharged from the storage battery is the both It is good also as a structure which can be supplied to the said load via a direction inverter and the said distribution board (4th structure).
また、上記第3の構成において、蓄電池と、前記分電盤と前記蓄電池の間に設置される双方向インバータと、を更に備え、
前記変換装置は、前記発電装置から直流電力を入力され、前記自立運転モードにおいて前記蓄電池に対して直流電力を入出力可能な入出力端を更に有し、
系統連系の場合、前記分電盤と前記双方向インバータとを接続状態とし、前記入出力端と前記蓄電池とを非接続状態とし、
前記商用電力系統の停電が発生した場合、前記分電盤と前記双方向インバータとを非接続状態とし、前記入出力端と前記蓄電池とを接続状態とする構成としてもよい(第5の構成)。
In the third configuration, the battery further includes a storage battery and a bidirectional inverter installed between the distribution board and the storage battery,
The converter further includes an input / output terminal that is input with DC power from the power generator, and that can input / output DC power to / from the storage battery in the self-sustaining operation mode,
In the case of grid connection, the distribution board and the bidirectional inverter are connected, the input / output terminal and the storage battery are disconnected,
When a power failure occurs in the commercial power system, the distribution board and the bidirectional inverter may be disconnected and the input / output terminal and the storage battery may be connected (fifth configuration). .
また、上記第1又は第2の構成において、前記変換装置は、系統連系モード用の出力端とは別に、前記商用電力系統の停電が発生した場合の自立運転モード用の出力端を有し、
前記商用電力系統の停電が発生した場合、前記変換装置は、前記自立運転モード用の出力端から非常用配線を介して前記負荷へ電力を供給可能であり、
蓄電池と、
前記分電盤と前記蓄電池の間に設置される双方向インバータと、を更に備え、
前記変換装置は、前記発電装置から直流電力を入力され、前記自立運転モードにおいて前記蓄電池に対して直流電力を入出力可能な入出力端を更に有し、
系統連系の場合、前記分電盤と前記双方向インバータとを接続状態とし、前記入出力端と前記蓄電池とを非接続状態とし、
前記商用電力系統の停電が発生した場合、前記分電盤と前記双方向インバータとを非接続状態とし、前記入出力端と前記蓄電池とを接続状態とする構成としてもよい(第6の構成)。
Further, in the first or second configuration, the conversion device has an output end for a self-sustained operation mode when a power failure occurs in the commercial power system, in addition to the output end for the grid connection mode. ,
When a power failure occurs in the commercial power system, the conversion device can supply power to the load from the output terminal for the self-sustaining operation mode via an emergency wiring.
A storage battery,
A bi-directional inverter installed between the distribution board and the storage battery,
The converter further includes an input / output terminal that is input with DC power from the power generator, and that can input / output DC power to / from the storage battery in the self-sustaining operation mode,
In the case of grid connection, the distribution board and the bidirectional inverter are connected, the input / output terminal and the storage battery are disconnected,
When a power failure occurs in the commercial power system, the distribution board and the bidirectional inverter may be disconnected, and the input / output terminal and the storage battery may be connected (sixth configuration). .
また、上記第1又は第2の構成において、前記変換装置は、系統連系モード用の出力端とは別に、前記商用電力系統の停電が発生した場合の自立運転モード用の出力端を有し、
前記商用電力系統の停電が発生した場合、前記変換装置は、前記自立運転モード用の出力端から非常用配線を介して前記負荷へ電力を供給可能であり、
蓄電池と、
前記分電盤及び前記非常用配線と前記蓄電池の間に設置される双方向インバータと、を更に備え、
系統連系の場合、前記分電盤と前記双方向インバータとを接続状態とし、前記変換装置と前記非常用配線とを非接続状態とし、前記非常用配線と前記双方向インバータとを非接続状態とし、
前記商用電力系統の停電が発生した場合、前記分電盤と前記双方向インバータとを非接続状態とし、前記変換装置と前記非常用配線とを接続状態とし、前記非常用配線と前記双方向インバータとを接続状態とする構成としてもよい(第7の構成)。
Further, in the first or second configuration, the conversion device has an output end for a self-sustained operation mode when a power failure occurs in the commercial power system, in addition to the output end for the grid connection mode. ,
When a power failure occurs in the commercial power system, the conversion device can supply power to the load from the output terminal for the self-sustaining operation mode via an emergency wiring.
A storage battery,
A bi-directional inverter installed between the distribution board and the emergency wiring and the storage battery,
In the case of grid connection, the distribution board and the bidirectional inverter are connected, the converter and the emergency wiring are disconnected, and the emergency wiring and the bidirectional inverter are disconnected. age,
When a power failure occurs in the commercial power system, the distribution board and the bidirectional inverter are disconnected, the converter and the emergency wiring are connected, and the emergency wiring and the bidirectional inverter are connected. May be in a connected state (seventh configuration).
また、上記第1〜第7のいずれかの構成において、
前記変換装置と前記分電盤の間の接続/遮断を切替える第1開閉器と、
前記変換装置と前記売電電力量計の間の接続/遮断を切替える第2開閉器と、
前記売電電力量計と前記買電電力量計の間の接続/遮断を切替える第3開閉器と、
前記商用電力系統と前記買電電力量計の間の接続/遮断を切替える第4開閉器と、を備え、
前記第1モードでは、前記第1開閉器は開状態、前記第2開閉器は閉状態、前記第3開閉器は開状態、及び前記第4開閉器は閉状態であり、
前記第2モードでは、前記第1開閉器は閉状態、前記第2開閉器は開状態、前記第3開閉器は閉状態、及び前記第4開閉器は開状態である構成としてもよい(第8の構成)。
In any one of the first to seventh configurations,
A first switch for switching connection / disconnection between the converter and the distribution board;
A second switch for switching connection / disconnection between the conversion device and the electricity sales meter;
A third switch for switching connection / disconnection between the electric power sale meter and the purchased electric energy meter;
A fourth switch for switching connection / disconnection between the commercial power system and the purchased electricity meter,
In the first mode, the first switch is open, the second switch is closed, the third switch is open, and the fourth switch is closed,
In the second mode, the first switch may be closed, the second switch may be open, the third switch may be closed, and the fourth switch may be open (first 8 configuration).
また、上記第8の構成において、
一端が前記売電電力量計に接続される第1電力ラインの他端が、一端が前記買電電力量計に接続されて前記第4開閉器により接続/遮断が切替えられる第2電力ラインの他端と接続され、
前記第1電力ラインと前記第2電力ラインの接続点は前記商用電力系統における変圧器に第3電力ラインによって接続される構成としてもよい(第9の構成)。
In the eighth configuration,
The other end of the first power line, one end of which is connected to the power meter, and the other end of the second power line, one end of which is connected to the power meter and switched between connection and disconnection by the fourth switch. Connected with
A connection point between the first power line and the second power line may be connected to a transformer in the commercial power system by a third power line (a ninth configuration).
また、上記第8の構成において、
前記売電電力量計は、第1電力ラインにより前記商用電力系統における第1変圧器に接続され、
前記買電電力量計は、前記第4開閉器により接続/遮断が切替えられる第2電力ラインにより前記商用電力系統における第2変圧器に接続される構成としてもよい(第10の構成)。
In the eighth configuration,
The electricity sales electricity meter is connected to a first transformer in the commercial power system by a first power line,
The purchased electric energy meter may be configured to be connected to a second transformer in the commercial power system by a second power line that is switched between connection and disconnection by the fourth switch (tenth configuration).
また、上記第1〜第7のいずれかの構成において、
前記変換装置と前記分電盤の間の接続、もしくは
前記変換装置と前記売電電力量計の間の接続とを選択的に行う第1切替器と、
前記売電電力量計と前記買電電力量計の間の接続、もしくは前記商用電力系統と前記買電電力量計の間の接続とを選択的に行う第2切替器と、を備え、
前記第1モードでは、前記第1切替器は前記変換装置と前記売電電力量計とを接続し、前記第2切替器は前記商用電力系統と前記買電電力量とを接続し、
前記第2モードでは、前記第1切替器は前記変換装置と前記分電盤とを接続し、前記第2切替器は前記売電電力量計と前記買電電力量とを接続する構成としてもよい(第11の構成)。
In any one of the first to seventh configurations,
A first switch for selectively performing a connection between the converter and the distribution board, or a connection between the converter and the power meter,
A second switch for selectively performing a connection between the electric power sale meter and the purchased electric energy meter, or a connection between the commercial power system and the purchased electric energy meter,
In the first mode, the first switch connects the conversion device and the power sale electric energy meter, the second switch connects the commercial power system and the purchased power amount,
In the second mode, the first switch may connect the converter and the distribution board, and the second switch may connect the power sale meter and the purchased power amount ( Eleventh configuration).
また、上記第11の構成において、
一端が前記売電電力量計に接続される第1電力ラインの他端が、一端が前記買電電力量計に接続されて前記第2切替器により接続/遮断が切替えられる第2電力ラインの他端と接続され、
前記第1電力ラインと前記第2電力ラインの接続点は前記商用電力系統における変圧器に第3電力ラインによって接続される構成としてもよい(第12の構成)。
In the eleventh configuration,
The other end of the first power line whose one end is connected to the electricity sales watt-hour meter, and the other end of the second power line whose one end is connected to the purchased electricity watt-hour meter and is switched between connection and disconnection by the second switch Connected with
A connection point between the first power line and the second power line may be connected to a transformer in the commercial power system by a third power line (a twelfth structure).
また、上記第11の構成において、
前記売電電力量計は、第1電力ラインにより前記商用電力系統における第1変圧器に接続され、
前記買電電力量計は、前記第2切替器により接続/遮断が切替えられる第2電力ラインにより前記商用電力系統における第2変圧器に接続される構成としてもよい(第13の構成)。
In the eleventh configuration,
The electricity sales electricity meter is connected to a first transformer in the commercial power system by a first power line,
The purchased electric energy meter may be configured to be connected to a second transformer in the commercial power system by a second power line that is switched between connection and disconnection by the second switch (a thirteenth configuration).
また、上記第1〜第13のいずれかの構成において、前記分電盤に接続される負荷を更に備える構成としてもよい(第14の構成)。 In any one of the first to thirteenth configurations, a load connected to the distribution board may be further provided (fourteenth configuration).
また、上記第1〜第14のいずれかの構成において、前記変換装置は、前記発電装置により発電された直流電力を交流電力に変換するインバータ装置を含むパワーコンディショナであることとしてもよい(第15の構成)。 In any one of the first to fourteenth configurations, the conversion device may be a power conditioner including an inverter device that converts DC power generated by the power generation device into AC power (first). 15 configuration).
また、上記第1〜第15のいずれかの構成において、前記発電装置は、太陽光を受けて発電することとしてもよい(第16の構成)。 In any one of the first to fifteenth configurations, the power generation device may generate power by receiving sunlight (sixteenth configuration).
また、上記第16の構成において、
前記変換装置は、前記発電装置により発電された直流電力を所定の直流電力に変換するDC/DCコンバータと、前記所定の直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と、を含んだパワーコンディショナであり、
前記パワーコンディショナは、前記発電装置の最大電力点追従制御を実施するストリングパワーコンディショナである構成としてもよい(第17の構成)。
In the sixteenth configuration,
The converter is a power conditioner including: a DC / DC converter that converts DC power generated by the power generator into predetermined DC power; and an inverter that converts the predetermined DC power into AC power. Yes,
The power conditioner may be a string power conditioner that performs maximum power point tracking control of the power generator (a seventeenth configuration).
また、本発明の一態様に係る配電方法は、
自然エネルギーを用いて発電する電力を所定の電力に変換する変換装置と、負荷に接続された分電盤とを備え、売電電力量計及び買電電力量計を介して商用電力系統に接続されているシステムにおける配電方法であって、
前記変換装置と前記分電盤とを非接続状態とし、前記変換装置と前記売電電力量計とを接続状態とし、前記売電電力量計と前記買電電力量計とを非接続状態とし、かつ前記買電電力量計と前記商用電力系統とを接続状態とする第1モードと、
前記変換装置と前記分電盤とを接続状態とし、前記変換装置と前記売電電力量計とを非接続状態とし、前記売電電力量計と前記買電電力量計とを接続状態とし、かつ前記買電電力量計と前記商用電力系統とを非接続状態とする第2モードと、を切替え、
前記商用電力系統の停電が発生した場合、前記変換装置により、前記発電装置によって発電された電力を前記負荷に対して供給することを特徴としている。
A power distribution method according to one embodiment of the present invention includes:
A conversion device that converts electric power generated using natural energy into predetermined power, and a distribution board connected to a load, and is connected to a commercial power system via a power selling energy meter and a purchased energy meter A power distribution method in a system,
The converter and the distribution board are in a disconnected state, the converter and the power sale watt-hour meter are in a connected state, the power sale watt-hour meter and the power purchase watt-hour meter are in a disconnected state, and A first mode in which the purchased electricity meter and the commercial power system are connected,
The converter and the distribution board are connected, the converter and the power meter are disconnected, the power meter and the power meter are connected, and the purchase Switching between a second mode in which the watt-hour meter and the commercial power system are disconnected,
When a power failure occurs in the commercial power system, the power generated by the power generator is supplied to the load by the converter.
本発明によると、全量買取方式を選択可能であって、且つ系統の停電時でも自然エネルギーによる発電電力を有効活用できる。 According to the present invention, it is possible to select the total purchase method, and it is possible to effectively use the power generated by natural energy even during a power failure.
<第1実施形態>
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本発明の第1実施形態に係る太陽光発電システムの構成を図1に示す。なお、図2及び図3は、図1と開閉器の状態が異なるだけであり、構成自体は同様のものである。
<First Embodiment>
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The configuration of the photovoltaic power generation system according to the first embodiment of the present invention is shown in FIG. 2 and 3 differ from FIG. 1 only in the state of the switch, and the configuration itself is the same.
図1に示す太陽光発電システム100は、太陽電池アレイ11と、パワーコンディショナ12と、分電盤13と、負荷14と、売電電力量計15と、買電電力量計16と、第1開閉器CB1と、第2開閉器CB2と、第3開閉器CB3と、第4開閉器CB4を備えている。なお、開閉器としては、スイッチ、遮断器、及びディスコン等を採用できる。
A solar
建物B(例えば家庭用住宅、産業施設等)の屋根等に設置される太陽電池アレイ11は、複数の太陽電池モジュールを組み合わせることにより構成され、太陽光を受けて直流電力を発電する。パワーコンディショナ12は、DC/DCコンバータ及びその後段側に設けられるインバータ(いずれも不図示)を備えており、太陽電池アレイ11により発電された直流電力はパワーコンディショナ12によって交流電力に変換される。パワーコンディショナ12は、太陽電池アレイ11から取り出す電力が最大となる動作点への追従制御であるMPPT制御(最大電力点追従制御)を実施するストリングパワーコンディショナである。
The
パワーコンディショナ12の出力端12Aは、系統連系用と自立運転用とで共通としている。系統連系用として使用する場合は、系統電圧に位相や周波数などを合わせた交流出力が出力端12Aから出力される。また、自立運転時に出力端12Aから出力される電圧は系統連系用と同じであり、例えば200Vの交流電力が出力される。
The
第1開閉器CB1は、パワーコンディショナ12の出力端12Aと分電盤13の間の接続/遮断(非接続状態)を切替える開閉器である。第2開閉器CB2は、パワーコンディショナ12の出力端12Aと売電電力量計15の間の接続/遮断(非接続状態)を切替える開閉器である。第3開閉器CB3は、売電電力量計15と買電電力量計16の間の接続/遮断(非接続状態)を切替える開閉器である。
The first switch CB <b> 1 is a switch that switches connection / disconnection (non-connection state) between the
分電盤13は、負荷14に接続されると共に、買電電力量計16にも接続される。なお、負荷14は、例えば建物Bが家庭用住宅の場合は、エアコン、冷蔵庫等の一般家庭で使用される一つまたは複数の電気機器である。
The
一端が売電電力量計15に接続される電力ラインL1の他端は、一端が買電電力量計16に接続される電力ラインL2の他端に接続点Pにて接続される。第4開閉器CB4は、電力ラインL2の接続/遮断(非接続状態)を切替える開閉器である。そして、一端が接続点Pに接続される電力ラインL3の他端は、商用電力系統1における柱上変圧器1Aに接続される。
The other end of the power line L1 whose one end is connected to the power
本実施形態に係る太陽光発電システム100では、第1開閉器CB1〜第4開閉器CB4の切替えにより、全量買取方式に対応するモードと、余剰買取方式に対応するモードとを切替えることができる。
In the photovoltaic
まず、図1に示すように、第1開閉器CB1を開状態、第2開閉器CB2を閉状態、第3開閉器CB3を開状態、及び第4開閉器CB4を閉状態とすることにより、全量買取方式に対応するモードとなる。 First, as shown in FIG. 1, the first switch CB1 is opened, the second switch CB2 is closed, the third switch CB3 is opened, and the fourth switch CB4 is closed. It becomes the mode corresponding to the total purchase method.
このモードになっている場合、系統連系モードであるパワーコンディショナ12の出力端12Aから出力される交流電力は、第2開閉器CB2及び売電電力量計15を介して電力ラインL1へ供給される。
In this mode, AC power output from the
電力ラインL1に供給された電力のうち負荷14での消費分は、第4開閉器CB4により接続されている電力ラインL2、買電電力量計16及び分電盤13を介して負荷14へ供給される。
Of the power supplied to the power line L1, the consumption at the
電力ラインL1に供給された電力のうち負荷14での消費分を除いた電力は、電力ラインL3を介して柱上変圧器1Aへ供給される。
Of the power supplied to the power line L1, the power excluding the consumption at the
また、電力ラインL1に供給された電力のみでは負荷14の消費分を賄えない場合は、不足分の電力が柱上変圧器1A、電力ラインL3、電力ラインL2、買電電力量計16及び分電盤13を介して負荷14へ供給される。
In addition, when the power supplied to the power line L1 alone cannot cover the consumption of the
電力潮流は上記記載の通りとなるが、売電電力量計15は、電力会社へ売却する太陽光発電により発電された全ての電力量を計測し、買電電力量計16は、電力会社から購入する負荷14で消費される電力量を計測する。従って、売電電力量計15及び買電電力量計16の記録結果は、全量買取方式の概念通りとなる。
The power flow is as described above, but the
一方、図2に示すように、第1開閉器CB1を閉状態、第2開閉器CB2を開状態、第3開閉器CB3を閉状態、及び第4開閉器CB4を開状態とすることにより、余剰買取方式に対応するモードとなる。 On the other hand, as shown in FIG. 2, the first switch CB1 is closed, the second switch CB2 is opened, the third switch CB3 is closed, and the fourth switch CB4 is opened. The mode corresponds to the surplus purchase method.
このモードになっている場合、系統連系モードであるパワーコンディショナ12の出力端12Aから第1開閉器CB1を介して分電盤13へ交流電力が入力され、分電盤13は、入力された交流電力の一部を負荷14へ供給し、負荷14での消費分を除いた余剰分の交流電力を買電電力量計16、第3開閉器CB3、売電電力量計15、電力ラインL1及び電力ラインL3を介して柱上変圧器1Aへ供給する。売電電力量計15は、電力会社へ売却する余剰分の電力量を計測する。
In this mode, AC power is input to the
また、太陽電池アレイ11の発電量が少なく、負荷14で消費する電力を太陽光発電のみでは賄えない場合、不足分の電力が柱上変圧器1A、電力ラインL3、電力ラインL1、売電電力量計15、第3開閉器CB3、買電電力量計16及び分電盤13を介して負荷14へ供給される。買電電力量計16は、この商用電力系統1から供給される不足分の電力量(即ち、電力会社から購入する電力量)を計測する。
In addition, when the amount of power generated by the
このように、本実施形態によれば、第1開閉器CB1〜第4開閉器CB4の切替えにより、全量買取方式と余剰買取方式の両方式に対応することができ、有用性の高いものとなる。例えば屋根貸し事業の運用において、契約期間中は全量買取方式で運用し、契約期間が終了して余剰買取方式に切替えることが容易となる。なお、本発明は、屋根貸し事業への適用に限ったものではない。 As described above, according to the present embodiment, by switching between the first switch CB1 to the fourth switch CB4, it is possible to cope with both the full purchase method and the surplus purchase method, which is highly useful. . For example, in the operation of the roof lending business, it is easy to use the full purchase method during the contract period and to switch to the surplus purchase method after the contract period ends. The present invention is not limited to the application to the roof rental business.
また、本実施形態によれば、全量買取方式に対応するモードの場合(図1)、電力ラインL1に供給された電力のうち負荷14による消費分を除いた電力が電力ラインL3を介して商用電力系統1へ供給されるので、電力ラインL3に供給される電力を抑えることができる。従って、電力ラインL3の定格電力を低減することができ、コストダウンに繋げることができる。更に本実施形態であれば、柱上変圧器及びそれに接続される電力ラインの数を削減でき、コストダウンの効果に繋げることができる。
Further, according to the present embodiment, in the case of the mode corresponding to the total purchase method (FIG. 1), the electric power excluding the consumption by the
例えば屋根貸し事業において契約期間中は上述した図1に示すように全量買取方式に対応するモードで運用され、パワーコンディショナ12の出力は全量を系統側に逆潮流し、負荷14で消費する電力は系統から受電した電力を使用する。
For example, during the contract period in the roof lending business, as shown in FIG. 1 described above, the operation is performed in a mode corresponding to the full purchase method, and the output of the
そして、災害等によって系統の停電が発生した場合、図3に示すように、第1開閉器CB1を閉状態とし、第2開閉器CB2〜第4開閉器CB4を開状態とする。即ち、余剰買取方式に対応するモード(図2)において第3開閉器CB3を開状態とした状態とする。 When a system power failure occurs due to a disaster or the like, as shown in FIG. 3, the first switch CB1 is closed and the second switch CB2 to the fourth switch CB4 are opened. That is, in the mode corresponding to the surplus purchase method (FIG. 2), the third switch CB3 is in an open state.
そして、単独運転防止機能によって系統連系モードでの出力を停止して自立運転モードに切替わったパワーコンディショナ12の出力端12Aから出力される電力は全量、第1開閉器CB1及び分電盤13を介して負荷14へ供給される。第3開閉器CB3が開状態であるため、系統側へ電力は逆潮流しないので、系統保守作業員の感電を防止できる。
Then, the power output from the
従来の全量買取方式に対応したシステム(図18)では、系統の停電が発生した場合、パワーコンディショナの出力が停止した後に自立運転モードに切替え、パワーコンディショナのサービスコンセントから負荷へ電力供給することは可能である。しかしながら、パワーコンディショナの定格の半分しか電力供給できないようになっていた。 In the system corresponding to the conventional full-volume purchase method (FIG. 18), when a power failure occurs in the system, the output of the inverter is stopped and then the operation mode is switched to the independent operation mode, and power is supplied from the service outlet of the inverter to the load. It is possible. However, only half of the rating of the inverter could be supplied.
これに対して、本実施形態であれば、系統の停電が発生した場合でも、太陽電池アレイ11の出力をパワーコンディショナ12の定格に準じて負荷14に供給可能となる。
On the other hand, according to the present embodiment, the output of the
また、本実施形態の第1変形例として、図4に示す構成としてもよい。図4に示す太陽光発電システム101では、売電電力量計15と系統の柱上変圧器1Bが電力線L4により接続され、買電電力量計16と系統の柱上変圧器1Cが第4開閉器CB4により接続/遮断される電力線L5により接続される。
Moreover, it is good also as a structure shown in FIG. 4 as a 1st modification of this embodiment. In the photovoltaic
このような構成であっても、各開閉器CB1〜CB4の状態を先述と同様に切替えることで、全量買取方式と余剰買取方式の両方式に対応することができる。特に、全量買取方式に完全に対応した構成となる。 Even in such a configuration, it is possible to cope with both the full purchase method and the surplus purchase method by switching the states of the switches CB1 to CB4 in the same manner as described above. In particular, the configuration is completely compatible with the full volume purchase method.
また、系統の停電が発生した場合の各開閉器CB1〜CB4の状態も先述と同様とすることで、系統側への逆潮流を防止しつつ、太陽電池アレイ11の出力を負荷14へ供給できる。
Moreover, the state of each switch CB1 to CB4 when a power failure occurs in the system is the same as described above, so that the output of the
また、本実施形態の第2変形例として、図5に示す構成としてもよい。図5に示す太陽光発電システム102は、図1に示す太陽光発電システム100において第1開閉器CB1及び第2開閉器CB2を第1切替器SW1に、第3開閉器CB3及び第4開閉器CB4を第2切替器SW2に置き換えたものとなる。
Moreover, it is good also as a structure shown in FIG. 5 as a 2nd modification of this embodiment. The solar
第1切替器SW1は、パワーコンディショナ12’の出力端12’Aと分電盤13’の間の接続と、パワーコンディショナ12’の出力端12’Aと売電電力量計15’の間の接続とを選択的に行う。なお、出力端12’Aは、系統連系用と自立運転用とで共通としている。
The first switch SW1 is connected between the
また、第2切替器SW2は、売電電力量計15’と買電電力量計16’の間の接続と、商用電力系統1における柱上変圧器1Aと買電電力量計16’の間の接続とを選択的に行う。
In addition, the second switch SW2 includes a connection between the power sale meter 15 'and the purchased power meter 16', and a connection between the
第1切替器SW1によりパワーコンディショナ12’の出力端12’Aと売電電力量計15’が接続されると共に、第2切替器SW2により柱上変圧器1Aと買電電力量計16’が接続された場合、全量買取方式に対応したモードとなる。
The first switch SW1 connects the
一方、第1切替器SW1によりパワーコンディショナ12’の出力端12’Aと分電盤13’が接続されると共に、第2切替器SW2により売電電力量計15’と買電電力量計16’が接続された場合、余剰買取方式に対応したモードとなる。
On the other hand, the
また、系統の停電が発生した場合、上記余剰買取方式に対応したモードにおいてスイッチSW2は買電電力量計16’をいずれにも接続しない状態となる(即ち、スイッチSW2は遮断器として動作する)。これにより、系統側への逆潮流を防ぎつつ、太陽電池アレイ11’の出力を負荷14’へ供給可能となる。
Further, when a power failure occurs in the system, the switch SW2 is not connected to any purchased electricity meter 16 'in a mode corresponding to the surplus purchase method (that is, the switch SW2 operates as a circuit breaker). As a result, it is possible to supply the output of the
なお、スイッチSW2に遮断器の機能はなく(即ち、単純なスイッチとする)、電力ラインL3に、もしくは電力ラインL1及び電力ラインL2に遮断器を別途設けて、系統の停電が発生した場合に上記遮断器が接続を遮断することとしてもよい。 Note that the switch SW2 does not have a circuit breaker function (i.e., a simple switch), and the power line L3 or the power line L1 and the power line L2 are separately provided with a circuit breaker. The circuit breaker may cut off the connection.
同様に、先述した図4に示す構成において開閉器CB1〜CB4を切替器SW1、SW2に置き換えた図6に示すような構成を採ることも可能である。この場合、最低限は電力ラインL4に、好ましくは更に電力ラインL5にも遮断器を設けることとしてもよい。 Similarly, it is possible to adopt a configuration as shown in FIG. 6 in which the switches CB1 to CB4 are replaced with the switches SW1 and SW2 in the configuration shown in FIG. In this case, a circuit breaker may be provided at least in the power line L4, and preferably in the power line L5.
なお、図4に示したような系統において柱上変圧器を2つ使用する構成や、開閉器の代わりに切替器を用いる構成については、以降説明する実施形態についても同様に適用可能である。 In addition, about the structure which uses two pole transformers in a system | strain as shown in FIG. 4, and the structure which uses a switch instead of a switch, it can apply similarly also about embodiment described hereafter.
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係る太陽光発電システムの構成を図7に示す。図7に示す太陽光発電システム110は、第1実施形態(図1)に係る太陽光発電システム100において更に蓄電池を設置した構成となる。
<Second Embodiment>
Next, the structure of the photovoltaic power generation system which concerns on 2nd Embodiment of this invention is shown in FIG. The solar
図7に示すように、分電盤13と蓄電池18の間には双方向インバータ(AC/DC変換器)17を設置する。双方向インバータ17は、例えば従来製品化されているチャージコントローラを用いればよい。
As shown in FIG. 7, a bidirectional inverter (AC / DC converter) 17 is installed between the
図7に示すように、第1開閉器CB1を開状態、第2開閉器CB2を閉状態、第3開閉器CB3を開状態、第4開閉器CB4を閉状態とすれば、パワーコンディショナ12の出力は全量、系統側へ逆潮流し、負荷14の消費電力は系統から受電し、全量買取方式に対応するモードとなる。このとき、系統から受電した電力を使用して双方向インバータ17により蓄電池18への充電も行われる。
As shown in FIG. 7, when the first switch CB1 is opened, the second switch CB2 is closed, the third switch CB3 is opened, and the fourth switch CB4 is closed, the
一方、第1開閉器CB1を閉状態、第2開閉器CB2を開状態、第3開閉器CB3を閉状態、第4開閉器CB4を開状態とすれば、パワーコンディショナ12の出力のうち負荷14で消費される分と蓄電池18へ充電される分を除いた余剰分が系統側へ逆潮流され、余剰買取方式に対応したモードとなる。
On the other hand, if the first switch CB1 is closed, the second switch CB2 is opened, the third switch CB3 is closed, and the fourth switch CB4 is opened, the load of the output of the
例えば屋根貸し事業において契約期間中は全量買取方式に対応するモードで運用される。そして、系統の停電が発生した場合、図8に示すように、上記余剰買取方式に対応したモードにおいて第3開閉器CB3を開状態とした状態となる。 For example, in the roof lending business, it is operated in a mode corresponding to the full purchase method during the contract period. And when the power failure of a system | strain occurs, as shown in FIG. 8, it will be in the state which made the 3rd switch CB3 the open state in the mode corresponding to the said surplus purchase system.
これにより、自立運転モードに切替わったパワーコンディショナ12の出力端12Aから出力される電力は、第1開閉器CB1及び分電盤13を介して負荷14に供給されると共に、負荷14で消費される分を除いた余剰分は双方向インバータ17によって蓄電池18に充電される。
Thereby, the electric power output from the
昼間で太陽電池アレイ11の発電量が多い場合、パワーコンディショナ12の出力は負荷14で消費されると共に蓄電池18に充電される。そして、夜間で太陽電池アレイ11の発電量が少ない場合、双方向インバータ17によって蓄電池18から放電された電力が負荷14へ供給される。第3開閉器CB3の開状態により、系統側への逆潮流は防止される。
When the amount of power generated by the
従来の図18に示した全量買取方式に対応したシステムに蓄電池を設置する場合は、分電盤に双方向インバータを介して蓄電池を接続する構成とし、蓄電池へパワーコンディショナの出力を充電することはできず、系統から受電した電力しか充電には使用できない。 When installing a storage battery in a system corresponding to the conventional total purchase method shown in FIG. 18, the storage battery is connected to the distribution board via a bidirectional inverter, and the output of the power conditioner is charged to the storage battery. Only the power received from the grid can be used for charging.
従って、系統の停電が発生した場合には蓄電池への充電が不可能となり、蓄電池は放電し尽すと使用できなくなり、昼間の太陽電池アレイの出力でしかサービスコンセントを介して負荷に電力供給できないこととなる。 Therefore, in the event of a system power failure, the storage battery cannot be charged, and the storage battery can no longer be used if it is completely discharged, and power can be supplied to the load via the service outlet only at the output of the solar array in the daytime. It becomes.
これに対して、本実施形態であれば、系統の停電が発生した場合、昼間に蓄電池へ充電し、夜間に蓄電池から放電するので、継続的に夜間でも負荷への電力供給が可能となる。従って、特に災害向けシステムとして有効な設備となる。 On the other hand, according to the present embodiment, when a power failure occurs in the system, the storage battery is charged in the daytime and discharged from the storage battery at night, so that it is possible to continuously supply power to the load even at night. Therefore, the facility is particularly effective as a disaster system.
<第3実施形態>
次に、本発明の第3実施形態に係る太陽光発電システムの構成を図9に示す。図9に示した太陽光発電システム120は、図7(第2実施形態)に示したシステム構成と比べて、蓄電池18に対して直接的に直流電力を充放電可能なパワーコンディショナ19を設け、経路切替えのための第5開閉器CB5及び第6開閉器CB6を設けたことが異なる。
<Third Embodiment>
Next, the structure of the photovoltaic power generation system which concerns on 3rd Embodiment of this invention is shown in FIG. The photovoltaic
パワーコンディショナ19は、系統連系用と自立運転用で共通である出力端19Aと、自立運転用の入出力端19Bを備えている。系統連系モードの場合、出力端19Aから交流電力が出力される。系統の停電が発生し、自立運転モードに切替えられた場合は、出力端19Aから交流電力が出力されると共に、入出力端19Bから直流電力が出力または入力される。
The
パワーコンディショナ19の内部構成を図15に示す。図15に示すように、パワーコンディショナ19は、太陽電池アレイ11の出力が入力されるDC/DCコンバータ19Cと、インバータ19Dと、双方向DC/DCコンバータ19Eを有している。DC/DCコンバータ19Cの出力端は、双方向DC/DCコンバータ19Eの入出力端19Bと接続される側の端子と他方の端子と、インバータ19Dの入力端に共通接続される。インバータ19Dの出力端は出力端19Aに接続される。
The internal configuration of the
第5開閉器CB5は、分電盤13と双方向インバータ17の間の接続/遮断を切替える開閉器である。第6開閉器CB6は、パワーコンディショナ19の入出力端19Bと蓄電池18の間の接続/遮断を切替える開閉器である。
The fifth switch CB5 is a switch that switches connection / disconnection between the
図9に示すように、第1開閉器CB1を開状態、第2開閉器CB2を閉状態、第3開閉器CB3を開状態、第4開閉器CB4を閉状態、第5開閉器CB5を閉状態、第6開閉器CB6を開状態とすれば、パワーコンディショナ19の出力は全量、系統側へ逆潮流し、負荷14の消費電力は系統から受電し、全量買取方式に対応するモードとなる。このとき、系統から受電した電力を使用して双方向インバータ17により蓄電池18への充電も行われる。
As shown in FIG. 9, the first switch CB1 is opened, the second switch CB2 is closed, the third switch CB3 is opened, the fourth switch CB4 is closed, and the fifth switch CB5 is closed. If the sixth switch CB6 is in the open state, the output of the
一方、第1開閉器CB1を閉状態、第2開閉器CB2を開状態、第3開閉器CB3を閉状態、第4開閉器CB4を開状態、第5開閉器CB5を閉状態、第6開閉器CB6を開状態とすれば、パワーコンディショナ12の出力のうち負荷14で消費される分と蓄電池18へ充電される分を除いた余剰分が系統側へ逆潮流され、余剰買取方式に対応したモードとなる。
On the other hand, the first switch CB1 is closed, the second switch CB2 is opened, the third switch CB3 is closed, the fourth switch CB4 is opened, the fifth switch CB5 is closed, and the sixth switch is opened. If the battery CB6 is opened, the surplus portion excluding the portion consumed by the
例えば屋根貸し事業において契約期間中は全量買取方式に対応するモードで運用される。そして、系統の停電が発生した場合、図10に示すように、上記余剰買取方式に対応したモードにおいて第3開閉器CB3を開状態とする。更に、第5開閉器CB5を開状態、第6開閉器を閉状態として、パワーコンディショナ19の入出力端19Bと蓄電池18を直接的に接続する。
For example, in the roof lending business, it is operated in a mode corresponding to the full purchase method during the contract period. And when the power failure of a system | strain generate | occur | produces, as shown in FIG. 10, the 3rd switch CB3 is made into an open state in the mode corresponding to the said surplus purchase system. Further, the input /
これにより、自立運転モードに切替わったパワーコンディショナ19の入出力端19Bから太陽電池アレイ11の出力に基づく直流電力が出力されて蓄電池18に充電されるか、蓄電池18から放電された直流電力がパワーコンディショナ19の入出力端19Bに入力される。このとき、パワーコンディショナ19の出力端19Aからは太陽電池アレイ11の出力及び蓄電池18から放電された電力に基づく交流電力が出力され、分電盤13を介して負荷14へ供給される。
Thereby, direct-current power based on the output of the
このような本実施形態によっても、系統の停電が発生した場合、昼間に蓄電池へ充電し、夜間に蓄電池から放電するので、継続的に夜間でも負荷への電力供給が可能となる。従って、特に災害向けシステムとして有効な設備となる。 Also according to this embodiment, when a power failure occurs in the system, the storage battery is charged in the daytime and discharged from the storage battery at night, so that it is possible to continuously supply power to the load even at night. Therefore, the facility is particularly effective as a disaster system.
また、本実施形態では特に、系統の停電が発生した場合、パワーコンディショナ19と蓄電池18を直接的に接続し、太陽電池アレイ11の出力を直流電力として蓄電池18に充電するので、充電の際にDC/AC変換が不要となり、電力損失を低減することができる。
In the present embodiment, in particular, when a system power failure occurs, the
<第4実施形態>
次に、本発明の第4実施形態に係る太陽光発電システムの構成を図11に示す。図11に示す太陽光発電システム130は、図9(第3実施形態)に示したシステム構成と比べ、自立運転モード時に負荷14に対して非常用配線21を介して電力を供給できるパワーコンディショナ20を備えていることが異なる。
<Fourth embodiment>
Next, the structure of the solar power generation system which concerns on 4th Embodiment of this invention is shown in FIG. The solar
パワーコンディショナ20は、系統連系用の出力端20Aと、自立運転用の入出力端20Bと、自立運転用の出力端子20Cを備えている。系統連系モードの場合、出力端20Aから交流電力が出力される。系統の停電が発生し、自立運転モードに切替えられた場合は、入出力端20Bから直流電力が出力または入力されると共に、出力端子20Cから交流電力が出力される。
The
パワーコンディショナ20の内部構成を図16に示す。図16に示すように、パワーコンディショナ20は、太陽電池アレイ11の出力が入力されるDC/DCコンバータ20Dと、インバータ20Eと、双方向DC/DCコンバータ20Fを有している。DC/DCコンバータ20Dの出力端は、双方向DC/DCコンバータ20Fの入出力端20Bと接続される側の端子と他方の端子と、インバータ20Eの入力端に共通接続される。インバータ20Eの出力端は出力端20A及び20Cに接続される。
The internal configuration of the
非常用配線21は、自立運転時にパワーコンディショナ20の出力端20Cから出力される交流電力を負荷14へ供給するための配線であり、例えば建物B内に設置される非常用コンセントを含んでいる。負荷14は、この非常用コンセントに接続されることで電力供給を受ける。
The emergency wiring 21 is a wiring for supplying AC power output from the
また、パワーコンディショナ20の出力端20Cと非常用配線21の間の接続/遮断を切替える第7開閉器CB7が設けられる。なお、この第7開閉器CB7を設けない構成も可能である。
Further, a seventh switch CB7 that switches connection / disconnection between the
図11に示すように、第1開閉器CB1を開状態、第2開閉器CB2を閉状態、第3開閉器CB3を開状態、第4開閉器CB4を閉状態、第5開閉器CB5を閉状態、第6開閉器CB6及び第7開閉器CB7を開状態とすれば、パワーコンディショナ20の出力は全量、系統側へ逆潮流し、負荷14の消費電力は系統から受電し、全量買取方式に対応するモードとなる。このとき、系統から受電した電力を使用して双方向インバータ17により蓄電池18への充電も行われる。
As shown in FIG. 11, the first switch CB1 is opened, the second switch CB2 is closed, the third switch CB3 is opened, the fourth switch CB4 is closed, and the fifth switch CB5 is closed. If the 6th switch CB6 and the 7th switch CB7 are in the open state, the output of the
一方、第1開閉器CB1を閉状態、第2開閉器CB2を開状態、第3開閉器CB3を閉状態、第4開閉器CB4を開状態、第5開閉器CB5を閉状態、第6開閉器CB6及び第7開閉器CB7を開状態とすれば、パワーコンディショナ20の出力のうち負荷14で消費される分と蓄電池18へ充電される分を除いた余剰分が系統側へ逆潮流され、余剰買取方式に対応したモードとなる。
On the other hand, the first switch CB1 is closed, the second switch CB2 is opened, the third switch CB3 is closed, the fourth switch CB4 is opened, the fifth switch CB5 is closed, and the sixth switch is opened. If the switch CB6 and the seventh switch CB7 are in the open state, the excess of the output of the
例えば屋根貸し事業において契約期間中は全量買取方式に対応するモードで運用される。そして、系統の停電が発生した場合、図12に示すように、第1開閉器CB1〜第5開閉器CB5を開状態、第6開閉器CB6及び第7開閉器CB7を閉状態として、パワーコンディショナ20の入出力端20Bと蓄電池18を直接的に接続すると共に、出力端20Cを非常用配線21に接続する。
For example, in the roof lending business, it is operated in a mode corresponding to the full purchase method during the contract period. When a power failure occurs in the system, as shown in FIG. 12, the first switch CB1 to the fifth switch CB5 are opened, the sixth switch CB6 and the seventh switch CB7 are closed, and the power condition is set. The input /
これにより、自立運転モードに切替わったパワーコンディショナ20の入出力端20Bから太陽電池アレイ11の出力に基づく直流電力が出力されて蓄電池18に充電されるか、蓄電池18から放電された直流電力がパワーコンディショナ20の入出力端20Bに入力される。このとき、パワーコンディショナ20の出力端20Cからは太陽電池アレイ11の出力及び蓄電池18から放電された電力に基づく交流電力が出力され、非常用配線21を介して負荷14へ供給される。
Thereby, the DC power based on the output of the
なお、系統の停電時に第1開閉器CB1及び第3開閉器CB3は、開状態であっても閉状態であっても系統側へ逆潮流することはないので問題ない。 It should be noted that there is no problem because the first switch CB1 and the third switch CB3 do not flow backward to the system side in the open state or the closed state during a power failure of the system.
このような本実施形態によっても、第3実施形態で示した効果と同様の効果を得ることができる。 Also according to this embodiment, the same effect as that shown in the third embodiment can be obtained.
特に、先述した第1〜第3実施形態におけるパワーコンディショナでは、分電盤へ出力するための出力端が系統連系用と自立運転用とで共通となっているが、本実施形態のように、分電盤へ出力する系統連系用の出力端20Aと自立運転用の出力端20Cが別々となっているほうが一般的な仕様である。従って、本実施形態であれば、特別仕様のパワーコンディショナを用いなくともシステムが構成できるので、システム設計が容易となる。
In particular, in the power conditioner in the first to third embodiments described above, the output terminal for outputting to the distribution board is common for the grid interconnection and the independent operation, but as in this embodiment In addition, it is a general specification that the
なお、本実施形態の変形例としては、図1(第1実施形態)に示した蓄電池を設けない構成において上述のような非常用配線を設けた構成を採ることも可能である。 As a modification of the present embodiment, it is possible to adopt a configuration in which the emergency wiring as described above is provided in the configuration in which the storage battery shown in FIG. 1 (first embodiment) is not provided.
<第5実施形態>
次に、本発明の第5実施形態に係る太陽光発電システムの構成を図13に示す。図13に示す太陽光発電システム140は、図11(第4実施形態)に示したシステム構成と比べ、蓄電池18を直接的にパワーコンディショナに接続するのではなく、蓄電池18を双方向インバータ17及び第8開閉器CB8を介して非常用配線23に接続していることが異なる。これにより、パワーコンディショナの出力端の構成も異なっている。
<Fifth Embodiment>
Next, the structure of the solar energy power generation system which concerns on 5th Embodiment of this invention is shown in FIG. Compared to the system configuration shown in FIG. 11 (fourth embodiment), the photovoltaic
パワーコンディショナ22は、系統連系用の出力端22Aと、自立運転用の出力端子22Bを備えている。系統連系モードの場合、出力端22Aから交流電力が出力される。系統の停電が発生し、自立運転モードに切替えられた場合は、出力端22Bから交流電力が出力される。
The
パワーコンディショナ22内にて、太陽電池アレイ11の出力をDC/AC変換して出力端22A及び22Bより交流を出力する。
In the
図13に示すように、第1開閉器CB1を開状態、第2開閉器CB2を閉状態、第3開閉器CB3を開状態、第4開閉器CB4を閉状態、第5開閉器CB5を閉状態、第7開閉器CB7及び第8開閉器CB8を開状態とすれば、パワーコンディショナ22の出力は全量、系統側へ逆潮流し、負荷14の消費電力は系統から受電し、全量買取方式に対応するモードとなる。このとき、系統から受電した電力を使用して双方向インバータ17により蓄電池18への充電も行われる。
As shown in FIG. 13, the first switch CB1 is opened, the second switch CB2 is closed, the third switch CB3 is opened, the fourth switch CB4 is closed, and the fifth switch CB5 is closed. If the 7th switch CB7 and the 8th switch CB8 are in the open state, the output of the
一方、第1開閉器CB1を閉状態、第2開閉器CB2を開状態、第3開閉器CB3を閉状態、第4開閉器CB4を開状態、第5開閉器CB5を閉状態、第7開閉器CB7及び第8開閉器CB8を開状態とすれば、パワーコンディショナ22の出力のうち負荷14で消費される分と蓄電池18へ充電される分を除いた余剰分が系統側へ逆潮流され、余剰買取方式に対応したモードとなる。
On the other hand, the first switch CB1 is closed, the second switch CB2 is opened, the third switch CB3 is closed, the fourth switch CB4 is opened, the fifth switch CB5 is closed, and the seventh switch If the switch CB7 and the eighth switch CB8 are in the open state, the surplus portion of the output of the
例えば屋根貸し事業において契約期間中は全量買取方式に対応するモードで運用される。そして、系統の停電が発生した場合、図14に示すように、第1開閉器CB1〜第5開閉器CB5を開状態、第7開閉器CB7及び第8開閉器CB8を閉状態として、パワーコンディショナ22の出力端22Bを非常用配線23に接続すると共に、蓄電池18を非常用配線23に接続する。
For example, in the roof lending business, it is operated in a mode corresponding to the full purchase method during the contract period. When a power failure occurs in the system, as shown in FIG. 14, the first switch CB1 to the fifth switch CB5 are opened, the seventh switch CB7 and the eighth switch CB8 are closed, and the power condition is set. The
これにより、自立運転モードに切替わったパワーコンディショナ22の出力端22Bから太陽電池アレイ11の出力に基づく交流電力が出力され、出力された交流電力は非常用配線23を介して負荷14に供給されると共に、双方向インバータ17により蓄電池18に充電される。また、蓄電池18が双方向インバータ17により放電された場合は、放電電力が非常用配線23を介して負荷14へ供給される。
Thereby, AC power based on the output of the
このような本実施形態では、図11(第4実施形態)で示したパワーコンディショナ20のように自立運転用の蓄電池18への直流入出力端(入出力端20B)がパワーコンディショナに不要となるので、より一般的な仕様のパワーコンディショナを使用できる。よって、システム設計が更に容易となる。
In this embodiment, a DC input / output terminal (input /
なお、本実施形態の変形例として、第8開閉器CB8の一端を双方向インバータ17に接続するのではなく、その一端と蓄電池18の間に双方向インバータ17とは別の双方向インバータを設ける構成としてもよい。
As a modification of the present embodiment, one end of the eighth switch CB8 is not connected to the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々変形が可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the embodiment can be variously modified within the scope of the gist of the present invention.
例えば、上述では太陽光発電システムの実施形態について説明したが、自然エネルギーとして太陽光に限らず、風力、水力や地熱等を用いる発電システムに本発明を適用してもよい。 For example, although the embodiment of the solar power generation system has been described above, the present invention may be applied to a power generation system using wind power, hydraulic power, geothermal heat, or the like as natural energy, not limited to sunlight.
1 商用電力系統
1A、1B、1C 柱上変圧器
11 太陽電池アレイ
12、19、20、22 パワーコンディショナ
13 分電盤
14 負荷
15 売電電力量計
16 買電電力量計
17 双方向インバータ
18 蓄電池
21、23 非常用配線
100〜103、110、120、130、140 太陽光発電システム
L1〜L5 電力ライン
P 接続点
CB1 第1開閉器
CB2 第2開閉器
CB3 第3開閉器
CB4 第4開閉器
CB5 第5開閉器
CB6 第6開閉器
CB7 第7開閉器
CB8 第8開閉器
SW1 第1切替器
SW2 第2切替器
B 建物
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記発電装置により発電された電力を所定の電力へ変換して出力する変換装置と、
電力会社へ売却する電力量を計測し、商用電力系統に接続される売電電力量計と、
前記電力会社から購入する電力量を計測する買電電力量計と、
前記買電電力量計と負荷に接続される分電盤と、を備え、
前記変換装置と前記分電盤とを非接続状態とし、前記変換装置と前記売電電力量計とを接続状態とし、前記売電電力量計と前記買電電力量計とを非接続状態とし、かつ前記買電電力量計と前記商用電力系統とを接続状態とする第1モードを選択可能であり、
前記商用電力系統の停電が発生した場合、前記変換装置は、前記発電装置により発電された電力を前記負荷に対して供給可能であることを特徴とする自然エネルギー発電システム。 A power generation device that generates power using natural energy;
A converter that converts the power generated by the power generator into a predetermined power and outputs the power;
Measure the amount of power sold to the power company,
A purchased watt-hour meter that measures the amount of power purchased from the power company;
A power distribution board connected to the purchased electricity meter and a load,
The converter and the distribution board are in a disconnected state, the converter and the power sale watt-hour meter are in a connected state, the power sale watt-hour meter and the power purchase watt-hour meter are in a disconnected state, and The first mode in which the purchased electricity meter and the commercial power system are connected can be selected,
The natural energy power generation system characterized in that, when a power failure occurs in the commercial power system, the conversion device can supply the power generated by the power generation device to the load.
前記商用電力系統の停電が発生した場合、前記買電電力量計は前記商用電力系統と非接続となり、前記変換装置は前記出力端から前記分電盤を介して前記負荷へ電力を供給することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の自然エネルギー発電システム。 The converter has an output terminal for commonly performing output in the grid connection mode and output to the distribution board when switching to the self-sustaining operation mode when a power failure occurs in the commercial power system. ,
When a power failure occurs in the commercial power system, the purchased electricity meter is disconnected from the commercial power system, and the converter supplies power from the output end to the load via the distribution board. The natural energy power generation system according to claim 1 or 2, characterized by the above.
前記分電盤と前記蓄電池の間に設置される双方向インバータと、を更に備え、
前記商用電力系統の停電が発生した場合、前記出力端から出力された電力は前記分電盤及び前記双方インバータを介して前記蓄電池に充電可能であると共に、前記蓄電池から放電された電力は前記双方向インバータ及び前記分電盤を介して前記負荷へ供給可能であることを特徴とする請求項3に記載の自然エネルギー発電システム。 A storage battery,
A bi-directional inverter installed between the distribution board and the storage battery,
When a power failure occurs in the commercial power system, the power output from the output terminal can be charged to the storage battery via the distribution board and the both inverters, and the power discharged from the storage battery is the both The natural energy power generation system according to claim 3, wherein the load can be supplied to the load via a direction inverter and the distribution board.
前記分電盤と前記蓄電池の間に設置される双方向インバータと、を更に備え、
前記変換装置は、前記発電装置から直流電力を入力され、前記自立運転モードにおいて前記蓄電池に対して直流電力を入出力可能な入出力端を更に有し、
系統連系の場合、前記分電盤と前記双方向インバータとを接続状態とし、前記入出力端と前記蓄電池とを非接続状態とし、
前記商用電力系統の停電が発生した場合、前記分電盤と前記双方向インバータとを非接続状態とし、前記入出力端と前記蓄電池とを接続状態とする、
ことを特徴とする請求項3に記載の自然エネルギー発電システム。 A storage battery,
A bi-directional inverter installed between the distribution board and the storage battery,
The converter further includes an input / output terminal that is input with DC power from the power generator, and that can input / output DC power to / from the storage battery in the self-sustaining operation mode,
In the case of grid connection, the distribution board and the bidirectional inverter are connected, the input / output terminal and the storage battery are disconnected,
When a power failure occurs in the commercial power system, the distribution board and the bidirectional inverter are disconnected, and the input / output terminal and the storage battery are connected.
The natural energy power generation system according to claim 3.
前記商用電力系統の停電が発生した場合、前記変換装置は、前記自立運転モード用の出力端から非常用配線を介して前記負荷へ電力を供給可能であり、
蓄電池と、
前記分電盤と前記蓄電池の間に設置される双方向インバータと、を更に備え、
前記変換装置は、前記発電装置から直流電力を入力され、前記自立運転モードにおいて前記蓄電池に対して直流電力を入出力可能な入出力端を更に有し、
系統連系の場合、前記分電盤と前記双方向インバータとを接続状態とし、前記入出力端と前記蓄電池とを非接続状態とし、
前記商用電力系統の停電が発生した場合、前記分電盤と前記双方向インバータとを非接続状態とし、前記入出力端と前記蓄電池とを接続状態とする、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の自然エネルギー発電システム。 The converter has an output terminal for a self-sustaining operation mode when a power failure occurs in the commercial power system, separately from an output terminal for the grid connection mode.
When a power failure occurs in the commercial power system, the conversion device can supply power to the load from the output terminal for the self-sustaining operation mode via an emergency wiring.
A storage battery,
A bi-directional inverter installed between the distribution board and the storage battery,
The converter further includes an input / output terminal that is input with DC power from the power generator, and that can input / output DC power to / from the storage battery in the self-sustaining operation mode,
In the case of grid connection, the distribution board and the bidirectional inverter are connected, the input / output terminal and the storage battery are disconnected,
When a power failure occurs in the commercial power system, the distribution board and the bidirectional inverter are disconnected, and the input / output terminal and the storage battery are connected.
The natural energy power generation system according to claim 1 or claim 2, characterized by that.
前記商用電力系統の停電が発生した場合、前記変換装置は、前記自立運転モード用の出力端から非常用配線を介して前記負荷へ電力を供給可能であり、
蓄電池と、
前記分電盤及び前記非常用配線と前記蓄電池の間に設置される双方向インバータと、を更に備え、
系統連系の場合、前記分電盤と前記双方向インバータとを接続状態とし、前記変換装置と前記非常用配線とを非接続状態とし、前記非常用配線と前記双方向インバータとを非接続状態とし、
前記商用電力系統の停電が発生した場合、前記分電盤と前記双方向インバータとを非接続状態とし、前記変換装置と前記非常用配線とを接続状態とし、前記非常用配線と前記双方向インバータとを接続状態とする、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の自然エネルギー発電システム。 The converter has an output terminal for a self-sustaining operation mode when a power failure occurs in the commercial power system, separately from an output terminal for the grid connection mode.
When a power failure occurs in the commercial power system, the conversion device can supply power to the load from the output terminal for the self-sustaining operation mode via an emergency wiring.
A storage battery,
A bi-directional inverter installed between the distribution board and the emergency wiring and the storage battery,
In the case of grid connection, the distribution board and the bidirectional inverter are connected, the converter and the emergency wiring are disconnected, and the emergency wiring and the bidirectional inverter are disconnected. age,
When a power failure occurs in the commercial power system, the distribution board and the bidirectional inverter are disconnected, the converter and the emergency wiring are connected, and the emergency wiring and the bidirectional inverter are connected. And the connection state,
The natural energy power generation system according to claim 1 or claim 2, characterized by that.
前記変換装置と前記分電盤とを非接続状態とし、前記変換装置と前記売電電力量計とを接続状態とし、前記売電電力量計と前記買電電力量計とを非接続状態とし、かつ前記買電電力量計と前記商用電力系統とを接続状態とする第1モードと、
前記変換装置と前記分電盤とを接続状態とし、前記変換装置と前記売電電力量計とを非接続状態とし、前記売電電力量計と前記買電電力量計とを接続状態とし、かつ前記買電電力量計と前記商用電力系統とを非接続状態とする第2モードと、を切替え、
前記商用電力系統の停電が発生した場合、前記変換装置により、前記発電装置によって発電された電力を前記負荷に対して供給する、
ことを特徴とする配電方法。 A conversion device that converts electric power generated using natural energy into predetermined power, and a distribution board connected to a load, and is connected to a commercial power system via a power selling energy meter and a purchased energy meter A power distribution method in a system,
The converter and the distribution board are in a disconnected state, the converter and the power sale watt-hour meter are in a connected state, the power sale watt-hour meter and the power purchase watt-hour meter are in a disconnected state, and A first mode in which the purchased electricity meter and the commercial power system are connected,
The converter and the distribution board are connected, the converter and the power meter are disconnected, the power meter and the power meter are connected, and the purchase Switching between a second mode in which the watt-hour meter and the commercial power system are disconnected,
When a power failure occurs in the commercial power system, the converter supplies the power generated by the power generator to the load.
A power distribution method characterized by that.
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