JP2015136258A - Power controller, control method for power controller, and power control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の分散電源を系統と連系することができる電力制御装置、電力制御装置の制御方法および電力制御システムに関するものである。 The present invention relates to a power control apparatus capable of interconnecting a plurality of distributed power sources with a system, a control method for the power control apparatus, and a power control system.
近年、石油に依存しないエネルギーセキュリティの向上、及び排出ガスに窒素酸化物を含まないクリーンエネルギー化等の観点から、太陽光のエネルギーを直流電力に変換する太陽電池、及びガスの電気化学反応により電気を発生させる燃料電池発電システム等の開発が進められている。例えば特許文献1には、燃料電池を利用した燃料電池給電システムが提案されている。 In recent years, from the viewpoint of improving energy security that does not depend on petroleum and making clean exhaust energy that does not contain nitrogen oxides in the exhaust gas, solar cells that convert solar energy into DC power, and electricity by electrochemical reaction of gas Development of a fuel cell power generation system that generates electricity is underway. For example, Patent Document 1 proposes a fuel cell power supply system using a fuel cell.
また、太陽電池、燃料電池等の分散電源を用いた電力制御システムにおいて、近年、制御の容易化、効率の向上等の観点から各分散電源の出力を直流電力のままで繋ぐDCリンクシステムが提案されている。これは、太陽電池、燃料電池等からの電力を直流電力のままリンクさせ、1つのインバータを使って交流電力に変換し負荷に供給するシステムである。従来のように分散電源ごとに出力をインバータで変換する必要がないため、システムが簡素になりコストダウンが実現できる。 In recent years, in power control systems using distributed power sources such as solar cells and fuel cells, DC link systems that connect the output of each distributed power source with direct current power have been proposed from the viewpoint of easy control and improved efficiency. Has been. This is a system in which power from a solar cell, a fuel cell, etc. is linked as it is DC power, converted into AC power using a single inverter, and supplied to a load. Since there is no need to convert the output for each distributed power supply with an inverter as in the prior art, the system is simplified and the cost can be reduced.
ここで、DCリンクシステムを採用した電力制御システムにおいて、分散電源の一つとして、さらに蓄電池を接続することが考えられる。 Here, in a power control system employing a DC link system, it is conceivable to further connect a storage battery as one of the distributed power sources.
かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、複数の分散電源を備えた電力制御システムにおいて、効率よく蓄電池への充電を行う手法を提供することである。 An object of the present invention made in view of the above point is to provide a method for efficiently charging a storage battery in a power control system including a plurality of distributed power sources.
上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力制御装置は、第1の発電装置と第2の発電装置と蓄電池とを含む複数の分散電源からの出力電力を直流電力の状態でまとめてから系統と連系することができる電力制御装置であって、前記電力制御装置は、前記第1の発電装置の出力電力と、前記第2の発電装置の出力電力とをまとめるか否かを選択するためのスイッチを有し、前記スイッチをオフ状態とすることにより、前記第1の発電装置と前記系統との連系は維持されると共に前記第2の発電装置及び前記蓄電池は前記系統から解列され、前記蓄電池への充電処理は、前記スイッチをオフ状態として、前記第2の発電装置の出力電力を前記蓄電池に充電することにより行うことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a power control device according to the present invention combines output power from a plurality of distributed power sources including a first power generation device, a second power generation device, and a storage battery in a state of DC power. The power control device can be connected to the grid from the power source, and the power control device selects whether to combine the output power of the first power generation device and the output power of the second power generation device By connecting the switch to the off state, the connection between the first power generation device and the system is maintained, and the second power generation device and the storage battery are disconnected from the system. The storage battery is charged by charging the storage battery with the output power of the second power generation device with the switch turned off.
また、前記蓄電池への充電処理は、前記第2の発電装置の出力電力を、前記スイッチがオン状態であった時の前記直流電力の電圧とは異なる所定の電圧となるように電圧変換してから行うことが好ましい。 In addition, in the charging process for the storage battery, the output power of the second power generation device is converted to a predetermined voltage different from the voltage of the DC power when the switch is on. It is preferable to perform from.
また、前記所定の電圧は、前記第2の発電装置の出力電力の電圧、又は前記蓄電池への入力電力の電圧に一致することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said predetermined voltage corresponds with the voltage of the output electric power of a said 2nd electric power generating apparatus, or the voltage of the input electric power to the said storage battery.
また、前記電圧変換は、前記第2の発電装置の出力電力の電圧を変換するための第1の電圧変換器、又は前記蓄電池への入力電力の電圧を変換するための第2の電圧変換器のいずれか一方のみを用いて行われることが好ましい。 In addition, the voltage conversion is a first voltage converter for converting a voltage of output power of the second power generator, or a second voltage converter for converting a voltage of input power to the storage battery. It is preferable to carry out using only one of these.
また、前記蓄電池への充電処理は、前記第1の発電装置の発電電力が前記電力制御装置に接続された負荷の消費電力よりも大きい場合にのみ行われることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the charging process to the storage battery is performed only when the generated power of the first power generation device is larger than the power consumption of the load connected to the power control device.
また、前記第2の発電装置により単位電力を発電するのに要する費用は、前記第1の発電装置により発電された単位電力を売却する価格及び前記系統から単位電力を購入する価格よりも低いことが好ましい。 The cost required to generate unit power by the second power generation device is lower than the price for selling the unit power generated by the first power generation device and the price for purchasing unit power from the grid. Is preferred.
また、上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力制御装置の制御方法は、第1の発電装置と第2の発電装置と蓄電池とを含む複数の分散電源からの出力電力を直流電力の状態でまとめてから系統と連系することができる電力制御装置の制御方法であって、前記電力制御装置による処理手順は、前記第1の発電装置と前記系統との連系を維持すると共に前記第2の発電装置及び前記蓄電池を前記系統から解列する解列ステップと、前記第2の発電装置の出力電力を前記蓄電池に充電する充電ステップとを含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a control method for a power control apparatus according to the present invention is configured to convert output power from a plurality of distributed power sources including a first power generation apparatus, a second power generation apparatus, and a storage battery into direct current power. In the control method of the power control apparatus that can be linked to the grid after being combined in the state, the processing procedure by the power control apparatus maintains the linkage between the first power generation apparatus and the grid. It includes a disconnection step of disconnecting the second power generation device and the storage battery from the system, and a charging step of charging the storage battery with output power of the second power generation device.
また、上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力制御システムは、電力制御装置と、前記電力制御装置と接続される第1の発電装置及び第2の発電装置とを備える電力制御システムであって、前記電力制御装置は、前記第1の発電装置と前記第2の発電装置と蓄電池とを含む複数の分散電源からの出力電力を直流電力の状態でまとめてから系統と連系することが可能であり、前記第1の発電装置の出力電力と、前記第2の発電装置の出力電力とをまとめるか否かを選択するためのスイッチを有し、前記スイッチをオフ状態とすることにより、前記第1の発電装置と前記系統との連系は維持されると共に前記第2の発電装置及び前記蓄電池は前記系統から解列され、前記蓄電池への充電処理は、前記スイッチをオフ状態として、前記第2の発電装置の出力電力を前記蓄電池に充電することにより行うことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a power control system according to the present invention includes a power control device, and a first power generation device and a second power generation device connected to the power control device. The power control device integrates output power from a plurality of distributed power sources including the first power generation device, the second power generation device, and a storage battery in a state of DC power, and then links to the grid. A switch for selecting whether to combine the output power of the first power generator and the output power of the second power generator, and turning the switch off. Thus, the interconnection between the first power generation device and the system is maintained, and the second power generation device and the storage battery are disconnected from the system, and the charging process for the storage battery is in the off state. As the second The output power of the generator and performs by charging the battery.
本発明によれば、DCリンクシステムを採用した電力制御システムにおいて、発電装置から蓄電池への充電を、効率よく行うことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the electric power control system which employ | adopted DC link system, charging to a storage battery from a power generator can be performed efficiently.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る電力制御システム103の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る電力制御システム103は、分散電源を制御するための電力制御装置100と、複数の分散電源1a〜1cと、負荷を接続するための分電盤101と、複数の負荷10a〜10dとを備える。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
まず、電力制御装置100の構成及び動作について説明する。電力制御装置100は、各分散電源1a〜1cを接続するための分散電源接続端子2a〜2cと、各分散電源接続端子2a〜2cから入力された直流電力を所望の電圧に変換するための電圧変換器3a〜3cと、蓄電池1dと、蓄電池1dからの出力電力を所望の電圧に変換し、又はインバータ5からの直流電力を所望の電圧に変換して蓄電池1dに供給する双方向の電圧変換器3dと、スイッチ4a,4b,6a〜6cと、インバータ5と、制御部102とを備える。
First, the configuration and operation of the
分散電源接続端子2a〜2cは、各分散電源1a〜1cと電力制御装置100との間で電力の入出力を行うための電力端子の他、制御部102が各分散電源1a〜1cの制御を行うための制御信号端子を備えることができる。本実施形態においては、分散電源接続端子2a〜2cには、それぞれ分散電源1a(太陽電池)、分散電源1b(太陽電池)、分散電源1c(燃料電池)が接続される。
The distributed power
太陽電池1a,1bは太陽光のエネルギーを直流電力に変換するものであり、例えば光電変換セルを多数直列に接続し、太陽光が照射されたときに所定の電流を出力するように構成される。本実施形態において分散電源接続端子2a,2bに接続される太陽電池1a,1bには、例えばシリコン系多結晶太陽電池を使用することができるが、本発明はこれに限定されるものではなく、シリコン系単結晶太陽電池、あるいはCIGS等の薄膜太陽電池等、光電変換可能なものであればよい。
The
燃料電池1cは、ガスの電気化学反応により電気を発生させるものであり、使用する電解質の種類や反応温度等によって分類することができる。反応温度が300度以下の低温タイプには、固体高分子形(PEFC)、リン酸形(PAFC)などがあり、高温タイプには、溶融炭酸塩形(MCFC)、固体酸化物形(SOFC)などがある。この中で、固体酸化物形は、運転温度が高いために排熱が利用しやすく、高い発電効率が得られるなどの特徴があり、本実施形態においても、この固体酸化物形(SOFC)燃料電池を用いることができる。
The
蓄電池1dは、例えばリチウムイオン電池を用いることが好ましいが、ニッケル水素電池等の他の種類の蓄電池も使用することができる。また、蓄電池単体の他、電気自動車(EV)又はプラグインハイブリッド車(PHV)に搭載されている蓄電池に対して充電を行うことも可能である。
The
電圧変換器3a〜3dは、各分散電源1a〜1dの直流出力電圧が所定の直流電圧値になるようにDC/DC変換を行う。より具体的には、電圧変換器3a〜3dは、DC/DC変換回路を有し、制御部102からの制御信号に基づき、各分散電源1a〜1dからの直流入力電圧を、所定の目標電圧値まで昇圧してから、インバータ5に出力する。
The
また、電圧変換器3c,3dは双方向のDC/DC変換を行うことが可能であり、燃料電池1c及び蓄電池1dからの直流出力電力を昇圧又は降圧しインバータ5に出力し、またインバータ5又は他の電圧変換器3a,3bからの直流入力電力を降圧又は昇圧し燃料電池1c及び蓄電池1dに供給することができる。また、燃料電池1cからの直流出力電力を電圧変換器3cで昇圧又は降圧し、更に電圧変換器3dで降圧又は昇圧し蓄電池1dに供給することもできる。
Further, the
上述のように、燃料電池1cに対して外部から電力供給が必要になるのは、例えば燃料電池1cが固体酸化物形燃料電池である場合に、外部から電力を供給して十分に時間をかけて冷却を行わないと、脆いセラミックス製の発電セルに割れが生じてしまうおそれがあるからである。
As described above, it is necessary to supply power to the
分散電源接続端子2a〜2cに接続される分散電源1a〜1cは、各々からの直流入力電圧が異なるが、本実施形態においては、電圧変換器3a〜3cが、各直流入力電圧に応じた異なる調節量で電圧変換を行うことにより、同一の目標電圧値まで昇圧される。
The distributed power sources 1a to 1c connected to the distributed power
分散電源接続端子2a,2bに接続する分散電源1a,1bは、太陽電池のほか、風力発電機、小型水力発電機など、交流電力を整流して出力するものであってもよい。
The distributed
DCリンクスイッチ4aは、太陽電池1a,1bの出力電力と、燃料電池1cの出力電力とをDCリンクさせるか否かを選択するためのスイッチである。DCリンクスイッチ4aは、リレー、トランジスタなどにより構成され、制御部102からの制御信号に基づきオン/オフ状態の切り替えを行うように構成される。DCリンクスイッチ4aがオン状態の場合には、それぞれ出力電圧が異なる分散電源1a〜1dの出力電力が電圧変換器3a〜3dにより同一のDCリンク電圧まで昇圧又は降圧される。DCリンク電圧へと電圧変換された分散電源1a〜1dの出力電力はまとめられてインバータ5に入力される。
The
一方、DCリンクスイッチ4aがオフ状態の場合には、太陽電池1a,1bからの出力電力と、燃料電池1cからの出力電力はまとめられることなく、別個の機能ブロックに供給される。すなわち、DCリンクスイッチ4aがオフ状態の場合には、太陽電池1a,1bからの出力電力は、インバータ5、スイッチ6a,6b又はスイッチ6c、及び分電盤101を経由して負荷10a〜10dに供給される。また、燃料電池1cからの出力電力は、電圧変換器3c又は3dにより充電に適した所定の電圧に変換された後に、蓄電池1dに充電される。
On the other hand, when the
スイッチ4bは、電圧変換器3dの両端をショートさせるか否かを選択するスイッチである。スイッチ4bをオン状態にすると共に電圧変換器3dを停止させることにより、例えば燃料電池1cで発電され電圧変換器3cにより電圧変換された直流電力を更に変換することなく蓄電池1dに充電させることができる。
The
インバータ5は、制御部102からの制御信号を基に、各分散電源1a〜1dからの電圧変換後の電力を、負荷10a〜10dに対応した電力に変換する。本実施形態において、インバータ5は、各分散電源1a〜1dからの電圧変換後の電力を交流100Vに変換する。交流100Vに変換された電力は、スイッチ6a及び6b、又はスイッチ6cを経由して、分電盤101に接続された負荷10a〜10dに供給される。
The
スイッチ6a〜6cはそれぞれ、連系スイッチ、系統バイパススイッチ及び自立スイッチである。スイッチ6a〜6cはリレー、トランジスタなどにより構成され、制御部102からの制御信号に基づきオン/オフ状態の切り替えを行うように構成される。
The
連系スイッチ6aは、分散電源と系統11との連系のオン/オフを切り替えるスイッチである。すなわち、連系スイッチ6aがオンの時は、分散電源の出力をまとめて系統11と連系する。また、連系スイッチ6aがオフの時は、太陽電池1a,1b、燃料電池1cおよび蓄電池1dの出力はいずれも系統11から解列し、分散電源の出力は系統11と連系しない。
The
系統バイパススイッチ6bは、分散電源が系統11と連系している場合に、系統11および/または分散電源の出力を負荷に供給するための経路を閉じるスイッチである。
The
自立スイッチ6cは、分散電源が系統11と連系していない場合に、分散電源の出力を負荷に供給する経路を閉じるスイッチである。すなわち、自立スイッチ6cは、連系スイッチ6aがオフ状態の時にオン状態となり、分散電源が系統11から解列されている場合に分散電源の出力を負荷に供給して自立運転させる。なお、このような自立運転時には系統バイパススイッチ6bはオフされ、自立運転時以外では系統バイパススイッチ6bはオンされている。
The self-supporting
次に分電盤101の構成及び動作について説明する。分電盤101は、電流センサ7,サービスブレーカ8およびブレーカ9a〜9eを備える。サービスブレーカ8は、複数の分散電源をまとめて系統11と連系する際に、電力制御装置100と系統11との間に配置され、例えば、順潮流の際に、契約した容量を超える電力を遮断する。ブレーカ9a〜9eは、分電盤101から家庭内などの各種の負荷に電力を分岐させる箇所に配置される安全ブレーカである。ブレーカ9a〜9eからは、それぞれ、負荷に電力が供給される。これらのブレーカ9a〜9eは、家庭の各部屋などの電気器具およびケーブル等の故障によりショートが発生した際および過電流が流れた際などに、電力を遮断する。その他、分電盤101は、漏電ブレーカなど各種の機能部を備えることもあるが、そのような機能部の詳細についての説明は省略する。
Next, the configuration and operation of the
電流センサ7は、電力制御装置100側から分電盤101を経て系統11側に出力される電力、すなわち分散電源の出力をまとめたものが系統に逆潮流する電力を検出する。電流センサ7は、CT(Current Transformer)など、任意の電流センサなどにより構成することができる。このようにして、電流センサ7が検出した結果は、制御部102に通知される。したがって、制御部102は、電流センサ7の検出結果を認識することができ、例えば電流センサ7が逆潮流を検出している場合に燃料電池1cを系統11と解列させるように制御することができる。なお、本実施形態では、電流センサ7を分電盤101内に配置しているが、例えば電力制御装置100の中に配置してもよい。
The current sensor 7 detects the power output from the
また、燃料電池の中には電流センサを備えるものがある。このような電流センサを備えた燃料電池は、電流センサが負荷に対する順潮流の電流を検出している場合にのみ発電する仕様になっていることがある。このような仕様の燃料電池を本発明の電力制御システムに採用する場合、電流センサを図1に示す電流センサ7として設置し、電流センサ7の検出結果を燃料電池1cに通知することができる。
Some fuel cells include a current sensor. A fuel cell equipped with such a current sensor may be designed to generate power only when the current sensor detects a forward current with respect to a load. When a fuel cell having such a specification is employed in the power control system of the present invention, a current sensor can be installed as the current sensor 7 shown in FIG. 1, and the detection result of the current sensor 7 can be notified to the
分電盤101には、交流100Vで動作する負荷10a〜10dが接続される。交流100Vで動作する負荷の例としては、冷蔵庫、非常用電灯、給湯システム又は家庭用ネットワークサーバーなど、停電を極力回避すべき電気製品の他、ドライヤー、家庭用ゲーム機又は音楽鑑賞用オーディオシステムなどの家庭用一般負荷が挙げられる。
The
本実施形態において、制御部102が各構成要素を制御するための制御信号の経路を図1の中で破線により示したが、この制御信号の伝送は有線による通信を用いてもよいし、無線通信を用いてもよい。
In the present embodiment, the path of the control signal for the
制御部102は、ハードウエアで構成してもよいし、CPUによりプログラムを実行させることにより機能を実現してもよい。
The
本実施形態における電圧変換器3a〜3d及びインバータ5は制御部102により出力電圧の制御を行う旨記載したが、本発明はこれに限定されず、予め決められた出力電圧になるようにセットアップされていてもよい。
Although it has been described that the
本実施形態においては、交流電力出力として、単相交流100Vを負荷10a〜10dに出力する構成としているが、業務用の冷蔵庫又はエアコン、工場でのモーター駆動等には三相3線200Vがよく用いられるため、インバータ5に代えて三相200Vに変換するためのインバータ5’を配置してもよい。
In this embodiment, the AC power output is configured to output a single-phase AC 100V to the
本実施形態においては、接続する負荷として日本国内で使用可能な電気機器を想定して記載したが、日本国外で使用可能な電気機器の使用も考慮して適宜変更をなし得る。例えば、インバータ5により交流220〜240Vを出力させ、アジア、オセアニア及びヨーロッパ地域で使用可能な電気機器を接続可能に構成することも可能である。
In the present embodiment, the load to be connected is described assuming an electric device that can be used in Japan. However, the load can be appropriately changed in consideration of the use of an electric device that can be used outside of Japan. For example, the
次に本発明の一実施形態に係る電力制御システム103の動作について説明する。本実施形態では、1日における各分散電源(太陽電池1a,1b及び燃料電池1c)が発電する電力、並びに負荷の消費電力が、図2に示すような曲線を描くものとする。まず、燃料電池は一日中定格運転を行い、時刻に依存せず常に一定電力の発電を行う。太陽電池は、正午前後(時刻C)に発電電力のピークを迎え、ピーク時の発電電力は、負荷の消費電力を十分に上回るものとする。一方、朝夜の消費電力のピーク時(時刻A,F)には、太陽電池と燃料電池の発電電力を合計しても、負荷の消費電力を上回らないものとする。
Next, the operation of the
図3は、本発明の一実施形態に係る電力制御システム103の制御フローを示す。制御部102は、太陽電池1a,1bにおける発電電力が負荷の消費電力よりも大きいか否か(S301)、及び燃料電池1cから蓄電池1dへの充電が必要か否か(S302)を判定し、それらの結果に基づいてDCリンクスイッチ4a等の制御を行う。本実施形態においては、燃料電池1cにより単位電力を発電するのに要する費用は、太陽電池1a,1bにより発電された単位電力を売却する価格及び系統11から単位電力を購入する価格よりも低いものとして説明を行う。
FIG. 3 shows a control flow of the
(朝の消費電力ピーク時)
図2の朝の消費電力ピーク時(時刻Aにて示す)の場合、制御部102は、図3の制御フローにおいて太陽電池による発電で負荷に電力を供給可能か否かを判定し(S301)、発電電力が不足するため、太陽電池1a,1bによる発電の不足分を燃料電池1c、及び必要に応じて蓄電池1dから供給するように動作する(S308)。すなわち、制御部102は、スイッチ4aをオン状態に維持し、太陽電池1a,1bからの発電電力に加え、燃料電池1c及び蓄電池1dからの発電電力をDCリンクさせてインバータ5に入力させる。また、制御部102は、連系スイッチ6a及び系統バイパススイッチ6bがオフ状態、自立スイッチ6cがオン状態となるように制御を行い、自立運転を行わせる。この場合、連系スイッチ6a及び系統バイパススイッチ6bをオン状態、自立スイッチ6cをオフ状態として系統11に連系させ、太陽電池での不足分を系統11から供給するようにしてもよい。しかしながら、上述のように燃料電池1cが単位電力を発電するのに要する費用は、系統11から単位電力を購入する価格よりも低いため、自立運転により分散電源から負荷に電力供給を行うことが好ましい。このときの電力制御システム103の動作状態を図4に示す。
(At peak power consumption in the morning)
In the morning power consumption peak time (shown at time A) in FIG. 2, the
(太陽電池の発電電力が負荷の消費電力より大きい時)
図2において、太陽電池の発電電力が負荷の消費電力より大きくなると(時刻B〜Eの間)、制御部102は、図3の制御フローにおいて太陽電池で負荷に電力を供給可能か否かを判定し(S301)、太陽電池1a、1bにおける発電電力が負荷における消費電力を上回るため、次に、蓄電池1dの充電が必要か否かを判定する(S302)。夜間に一定の電力を消費して蓄電池が時刻Bにおいて満充電状態では無い場合、制御部102は、DCリンクスイッチ4aをオフ状態として(S303)、電圧変換器3dを停止させ(S304)、スイッチ4bをオン状態にして電圧変換器3dの両端をショートさせる。なお、本実施形態においては蓄電池1dと直接接続されている電圧変換器3dを停止させてその両端をショートさせるように構成したが、燃料電池1cと接続されている電圧変換器3cを停止させてその両端をショートさせるように構成してもよい。そのような構成とした場合には、燃料電池1cの出力電力の電圧がそのまま電圧変換器3dに入力され、電圧変換された後に蓄電池1dに充電される。
(When the power generated by the solar cell is greater than the power consumption of the load)
In FIG. 2, when the generated power of the solar cell becomes larger than the power consumption of the load (between times B and E), the
次に制御部102は、電圧変換器3cにおける昇圧比を蓄電池への充電に適した値に設定する(S305)。例えば、燃料電池1cの出力電圧が直流160V、蓄電池1dへの充電に最適な入力電圧が190Vであると仮定すると、制御部102は、電圧変換器3cにおける昇圧比を、190/160=1.19に設定する。
Next, the
制御部102は、電圧変換器3cの設定を完了すると、燃料電池1cから蓄電池1dへの充電を開始させると共に、太陽電池1a,1bから負荷10a〜10dへの電力供給を開始させる(S306)。このとき、連系スイッチ6a及び系統バイパススイッチ6bをオン状態、自立スイッチ6cをオフ状態として系統11に連系させる。これにより、例えば、図2の時刻Cのような太陽電池における発電電力が負荷における消費電力を大幅に上回る場合に、太陽電池での発電電力の余剰分を系統11を通じて売却することができる。このときの電力制御システム103の動作状態を図5に示す。燃料電池1cから蓄電池1dへの充電は、蓄電池が満充電となるまで(図2の時刻Dまで)継続する。
When the setting of the
一方、ステップS302において、蓄電池1dが満充電状態であり、充電が不要である場合、制御部102は、図6に示すようにDCリンクスイッチ4aをオン状態として、太陽電池1a,1b及び燃料電池1cの発電電力を負荷10a〜10dに供給すると共に、太陽電池1a,1b及び燃料電池1cの余剰電力を系統11に逆潮流させて売却する。なお、燃料電池1cからの発電電力を系統11に逆潮流することが認められていない場合には、図6においてDCリンクスイッチ4aをオフ状態として、太陽電池1a,1bの余剰電力のみを系統11へ逆潮流させても良い。
On the other hand, in step S302, when the
(夜の消費電力ピーク時)
図2の夜の消費電力ピーク時(時刻Fにて示す)の場合、制御部102は、図3の制御フローにおいて、太陽電池による発電で負荷に電力を供給可能か否かを判定し(S301)、太陽電池による発電は無く発電電力が不足するため、太陽電池発電の不足分を燃料電池1c、及び必要に応じて蓄電池1dから供給するように動作する(S308)。すなわち、制御部102は、スイッチ4aをオン状態に維持し、燃料電池1c及び蓄電池1dからの発電電力をインバータ5に入力させる。また、制御部102は、連系スイッチ6a及び系統バイパススイッチ6bがオフ状態、自立スイッチ6cがオン状態となるように制御を行い、自立運転を行わせる。このときの電力制御システム103の動作状態を図7に示す。なお、夜の消費電力ピーク時の場合、太陽電池1a,1bからの発電電力がないため、負荷における消費電力が燃料電池1cにおける発電電力を大きく上回る場合には、図8のように連系スイッチ6a及び系統バイパススイッチ6bをオン状態、自立スイッチ6cをオフ状態として系統11に連系させて、燃料電池における発電電力不足分を系統11から供給するようにしてもよい。
(Night power consumption peak)
In the case of the nighttime power consumption peak time of FIG. 2 (indicated by time F), the
以上のように、本発明の一実施形態によれば、複数の分散電源をDCリンクさせて負荷等に供給する電力制御システムにおいて、燃料電池から蓄電池に充電させる際に、燃料電池の発電電力と太陽電池の発電電力とを切り離すように構成したので、燃料電池の出力電圧を通常のDCリンク電圧まで昇圧する必要がなく、蓄電池への充電に最適な電圧に設定することができる。 As described above, according to an embodiment of the present invention, in a power control system that supplies a plurality of distributed power sources to a load or the like by DC linking, when charging a storage battery from a fuel cell, Since the configuration is such that the power generated by the solar cell is disconnected, there is no need to boost the output voltage of the fuel cell to a normal DC link voltage, and it can be set to an optimum voltage for charging the storage battery.
また、本発明の一実施形態によれば、燃料電池から蓄電池までの経路において電圧変換器を1つのみ動作させればよく、電圧変換時の変換効率を改善することができる。 According to one embodiment of the present invention, only one voltage converter needs to be operated in the path from the fuel cell to the storage battery, and the conversion efficiency at the time of voltage conversion can be improved.
また、本発明の一実施形態によれば、系統から極力電力供給を受けず、また、蓄電池1dへの充電は燃料電池1cから優先的に電力供給を受け、太陽電池1a,1bの発電電力はなるべく売却するように構成したので、燃料電池1cにより単位電力を発電するのに要する費用が、太陽電池1a,1bにより発電された単位電力を売却する価格及び系統11から単位電力を購入する価格よりも低い場合に、全体としての発電コストを抑えることができる。
Further, according to one embodiment of the present invention, power is not supplied as much as possible from the system, and charging to the
本発明の一実施形態においては、逆潮流可能な第1の発電装置として太陽電池1a,1bを用いる場合について説明した。しかしながら、本発明において、第1の発電装置は、太陽電池に限定されるものではなく、逆潮流可能なものであれば、例えば風力発電など、太陽光発電以外の発電を行う分散電源を採用することもできる。
In the embodiment of the present invention, the case where the
また、上述した電力制御システムにおいて、電力制御装置100と、分電盤101との間に、電力制御装置100専用の分電盤を更に設けるようにしてもよい。このように、専用の分電盤を設けることで、電力制御装置100の故障及び修理の際のメンテナンスに資するためである。
In the power control system described above, a power distribution board dedicated to the
本発明の一実施形態においては、分散電源の出力を直流電力としてまとめて系統11と連系する電力制御装置について説明した。しかしながら、本発明は分散電源の出力を直流電力とするもののみに限定されるものではなく、交流の電源を採用することもできる。
In the embodiment of the present invention, the power control apparatus that integrates the output of the distributed power source as DC power and is linked to the
以上、本発明を諸図面及び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又は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、これらの変形又は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、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段又はステップなどを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 changes or modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations or modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each member, each means, each step, etc. can be rearranged so as not to be logically contradictory, and a plurality of means, steps, etc. can be combined into one or divided. Is possible.
1a,1b 太陽電池(第1の発電装置)
1c 燃料電池(第2の発電装置)
1d 蓄電池
2a〜2c 分散電源接続端子
3a〜3d 電圧変換器
4a,4b スイッチ
5 インバータ
6a〜6c スイッチ
7 電流センサ
8 サービスブレーカ
9a〜9e ブレーカ
10a〜10d 負荷
11 系統
100 電力制御装置
101 分電盤
102 制御部
103 電力制御システム
1a, 1b Solar cell (first power generator)
1c Fuel cell (second power generator)
Claims (8)
前記電力制御装置は、前記第1の発電装置の出力電力と、前記第2の発電装置の出力電力とをまとめるか否かを選択するためのスイッチを有し、
前記スイッチをオフ状態とすることにより、前記第1の発電装置と前記系統との連系は維持されると共に前記第2の発電装置及び前記蓄電池は前記系統から解列され、
前記蓄電池への充電処理は、前記スイッチをオフ状態として、前記第2の発電装置の出力電力を前記蓄電池に充電することにより行う、電力制御装置。 A power control device capable of interconnecting with a system after collecting output power from a plurality of distributed power sources including a first power generation device, a second power generation device, and a storage battery in a state of DC power,
The power control device has a switch for selecting whether to combine the output power of the first power generation device and the output power of the second power generation device,
By turning off the switch, the connection between the first power generation device and the system is maintained, and the second power generation device and the storage battery are disconnected from the system,
The charging process for the storage battery is performed by charging the output power of the second power generation apparatus to the storage battery with the switch turned off.
前記第1の発電装置と前記系統との連系を維持すると共に前記第2の発電装置及び前記蓄電池を前記系統から解列する解列ステップと、
前記第2の発電装置の出力電力を前記蓄電池に充電する充電ステップと
を含むことを特徴とする電力制御装置の制御方法。 A control method for a power control apparatus capable of connecting output power from a plurality of distributed power sources including a first power generation apparatus, a second power generation apparatus, and a storage battery in a DC power state and then interconnecting with a system. The processing procedure by the power control device is as follows:
A disconnection step of maintaining the connection between the first power generation device and the system and disconnecting the second power generation device and the storage battery from the system;
And a charging step of charging the storage battery with the output power of the second power generation device.
前記電力制御装置は、前記第1の発電装置と前記第2の発電装置と蓄電池とを含む複数の分散電源からの出力電力を直流電力の状態でまとめてから系統と連系することが可能であり、前記第1の発電装置の出力電力と、前記第2の発電装置の出力電力とをまとめるか否かを選択するためのスイッチを有し、
前記スイッチをオフ状態とすることにより、前記第1の発電装置と前記系統との連系は維持されると共に前記第2の発電装置及び前記蓄電池は前記系統から解列され、
前記蓄電池への充電処理は、前記スイッチをオフ状態として、前記第2の発電装置の出力電力を前記蓄電池に充電することにより行う、電力制御システム。 A power control system comprising a power control device, a first power generation device and a second power generation device connected to the power control device,
The power control device can link the output power from a plurality of distributed power sources including the first power generation device, the second power generation device, and the storage battery in a state of DC power and then link to the system. A switch for selecting whether to combine the output power of the first power generator and the output power of the second power generator;
By turning off the switch, the connection between the first power generation device and the system is maintained, and the second power generation device and the storage battery are disconnected from the system,
The charging process for the storage battery is performed by charging the output power of the second power generation device to the storage battery with the switch turned off.
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