JP2015149861A - Energy management apparatus, and energy management method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般にエネルギー管理装置、およびエネルギー管理方法、より詳細には太陽電池と蓄電池とコージェネレーション装置とを組み合わせて管理するエネルギー管理装置、およびエネルギー管理方法に関するものである。 The present invention generally relates to an energy management device and an energy management method, and more particularly to an energy management device and an energy management method for managing a combination of a solar cell, a storage battery, and a cogeneration device.
従来、太陽電池、燃料電池等のコージェネレーション装置、蓄電池を用いて、需要家内の電力供給を行う発電システムがある。この種のシステムでは、太陽電池の発電電力、コージェネレーション装置の発電電力、蓄電池の放電電力を組み合わせて、負荷へ電力を供給する。例えば、太陽電池の発電電力が負荷電力を下回っている場合、太陽電池の発電電力と燃料電池の発電電力とを併用して負荷へ電力供給し、燃料電池の発電電力の余剰分は蓄電池の充電に用いられる(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a power generation system that supplies electric power inside a consumer using a cogeneration device such as a solar cell or a fuel cell, or a storage battery. In this type of system, power is supplied to the load by combining the generated power of the solar battery, the generated power of the cogeneration apparatus, and the discharged power of the storage battery. For example, if the generated power of the solar cell is lower than the load power, the generated power of the solar cell and the generated power of the fuel cell are used together to supply power to the load, and the surplus of the generated power of the fuel cell is charged to the storage battery. (See, for example, Patent Document 1).
また、コージェネレーション装置は、発電時に生じる排熱を利用して湯を生成し、この生成した湯を貯湯タンクに貯める。ユーザは、この貯湯タンク内の湯を使用することができる。 The cogeneration device generates hot water using exhaust heat generated during power generation, and stores the generated hot water in a hot water storage tank. The user can use the hot water in the hot water storage tank.
従来の発電システムでは、燃料電池等のコージェネレーション装置の発電電力を蓄電池に充電することが不可能なシステムがある。また、太陽電池は、夜間等では発電不能になり、蓄電池への充電を行うことができない。 In a conventional power generation system, there is a system that cannot charge a storage battery with power generated by a cogeneration device such as a fuel cell. In addition, the solar battery cannot generate power at night or the like, and cannot charge the storage battery.
このような発電システムにおいて、太陽電池およびコージェネレーション装置の各発電電力を用いて、蓄電池への充電を含むシステム全体の電力効率を向上させることが求められている。 In such a power generation system, it is required to improve the power efficiency of the entire system including charging of the storage battery using each generated power of the solar battery and the cogeneration apparatus.
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽電池およびコージェネレーション装置の各発電電力を用いて、蓄電池への充電を含むシステム全体の電力効率を向上させることができるエネルギー管理装置、およびエネルギー管理方法を提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said reason, The objective can improve the power efficiency of the whole system including the charge to a storage battery using each power generation of a solar cell and a cogeneration apparatus. To provide an energy management apparatus and an energy management method.
本発明のエネルギー管理装置は、太陽電池と、蓄電池と、コージェネレーション装置とを用いた負荷への電力供給を制御する電力制御部を備え、前記電力制御部は、前記太陽電池の発電電力が前記負荷の消費電力以下である場合、前記コージェネレーション装置の発電電力を前記負荷へ供給させ、前記コージェネレーション装置の発電電力が前記負荷の消費電力未満であれば、前記負荷の消費電力と前記コージェネレーション装置の発電電力との差分を前記太陽電池の発電電力で補い、前記太陽電池の発電電力のうち前記負荷で消費されない余剰電力を用いて前記蓄電池を充電させることを特徴とする。 The energy management device of the present invention includes a power control unit that controls power supply to a load using a solar cell, a storage battery, and a cogeneration device, and the power control unit is configured so that the generated power of the solar cell is If the power consumption of the load is less than or equal to the load, the generated power of the cogeneration device is supplied to the load, and if the generated power of the cogeneration device is less than the power consumption of the load, the power consumption of the load and the cogeneration The difference from the generated power of the device is supplemented with the generated power of the solar battery, and the storage battery is charged using surplus power that is not consumed by the load among the generated power of the solar battery.
この発明において、前記電力制御部は、前記太陽電池の発電電力が前記負荷の消費電力を上回っている場合、前記太陽電池の発電電力のみを前記負荷へ供給させ、前記太陽電池の発電電力のうち前記負荷で消費されない余剰電力を用いて前記蓄電池を充電させることが好ましい。 In this invention, when the generated power of the solar cell exceeds the power consumption of the load, the power control unit supplies only the generated power of the solar cell to the load, and out of the generated power of the solar cell. It is preferable to charge the storage battery using surplus power that is not consumed by the load.
この発明において、前記電力制御部は、前記太陽電池の発電電力が前記負荷の消費電力以下である場合、前記蓄電池が満充電状態になれば、前記負荷の消費電力のうち前記太陽電池の発電電力の割合を増加させ、前記負荷の消費電力のうち前記コージェネレーション装置の発電電力の割合を減少させることが好ましい。 In the present invention, the power control unit is configured such that, when the generated power of the solar battery is less than or equal to the power consumption of the load, the generated power of the solar battery out of the power consumption of the load when the storage battery is fully charged. It is preferable to decrease the ratio of the generated power of the cogeneration apparatus in the power consumption of the load.
この発明において、前記コージェネレーション装置は、発電時に湯を生成して、この生成した湯を貯める貯湯タンクの蓄熱量が所定量以上になれば発電を停止することが好ましい。 In the present invention, the cogeneration apparatus preferably generates hot water during power generation, and stops power generation when the amount of heat stored in a hot water storage tank for storing the generated hot water becomes a predetermined amount or more.
この発明において、前記貯湯タンクの前記蓄熱量が閾値を上回った場合に、前記貯湯タンクの湯を使用することを要求する報知信号を出力する報知信号出力部を備えることが好ましい。 In this invention, it is preferable to provide a notification signal output unit that outputs a notification signal requesting that the hot water in the hot water storage tank be used when the amount of heat stored in the hot water storage tank exceeds a threshold value.
この発明において、前記電力制御部は、前記太陽電池の発電電力と前記蓄電池の発電電力とを交流電力に変換して前記負荷へ供給する電力変換装置の出力が上限値未満となるように、前記コージェネレーション装置の発電を制御することが好ましい。 In the present invention, the power control unit converts the generated power of the solar battery and the generated power of the storage battery into AC power and supplies the load to the load so that the output of the power converter is less than the upper limit value. It is preferable to control the power generation of the cogeneration apparatus.
この発明において、前記電力制御部は、前記負荷の消費電力が、前記電力変換装置の出力の前記上限値以上となる場合、前記負荷の消費電力から前記コージェネレーション装置の発電電力を引いた差分が、前記電力変換装置の出力の前記上限値未満となるのであれば、前記コージェネレーション装置の発電を開始することが好ましい。 In this invention, when the power consumption of the load is equal to or higher than the upper limit value of the output of the power converter, the power control unit calculates a difference obtained by subtracting the generated power of the cogeneration device from the power consumption of the load. If the output of the power conversion device is less than the upper limit value, it is preferable to start the power generation of the cogeneration device.
本発明のエネルギー管理方法は、太陽電池と、蓄電池と、コージェネレーション装置とを用いた負荷への電力供給を制御する電力管理方法であって、前記太陽電池の発電電力が前記負荷の消費電力以下である場合、前記コージェネレーション装置の発電電力を前記負荷へ供給させ、前記コージェネレーション装置の発電電力が前記負荷の消費電力未満であれば、前記負荷の消費電力と前記コージェネレーション装置の発電電力との差分を前記太陽電池の発電電力で補い、前記太陽電池の発電電力のうち前記負荷で消費されない余剰電力を用いて前記蓄電池を充電させることを特徴とする。 The energy management method of the present invention is a power management method for controlling power supply to a load using a solar cell, a storage battery, and a cogeneration device, and the generated power of the solar cell is equal to or less than the power consumption of the load. If the generated power of the cogeneration device is supplied to the load, and the generated power of the cogeneration device is less than the power consumption of the load, the power consumption of the load and the generated power of the cogeneration device This difference is supplemented with the generated power of the solar battery, and the storage battery is charged using surplus power that is not consumed by the load among the generated power of the solar battery.
以上説明したように、太陽電池の発電電力が負荷の消費電力以下である場合、コージェネレーション装置で負荷の消費電力をできるだけ賄い、太陽電池の余剰電力を蓄電池に充電することで、システム全体として電力を効率的に使用することが可能となる。また、夜間などのように太陽電池が発電できないときには、コージェネレーション装置で負荷の消費電力を賄うことができる。 As described above, when the generated power of the solar battery is less than or equal to the power consumption of the load, the cogeneration system will cover the power consumption of the load as much as possible, and the surplus power of the solar battery will be charged to the storage battery, so that the system as a whole Can be used efficiently. Further, when the solar cell cannot generate power, such as at night, the power consumption of the load can be covered by the cogeneration device.
したがって、本発明のエネルギー管理装置、エネルギー管理方法は、太陽電池およびコージェネレーション装置の各発電電力を用いて、蓄電池への充電を含むシステム全体の電力効率を向上させることができるという効果がある。 Therefore, the energy management device and the energy management method of the present invention have an effect that the power efficiency of the entire system including charging of the storage battery can be improved by using the generated power of the solar cell and the cogeneration device.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態)
エネルギー管理システム(電力管理システム)の全体構成を、図2に示す。エネルギー管理システムは、分電盤10、自立分電盤20、電源切替器30、計測装置40、電力変換装置50、蓄電池62、燃料電池63、エネルギー管理装置81、表示端末82を主構成として備える。
(Embodiment)
The overall configuration of the energy management system (power management system) is shown in FIG. The energy management system includes a
さらに、図1は、エネルギー管理システムの構成の概略を示すブロック図であり、図2の構成の一部を省略している。図1において、破線は交流電路を示し、一点鎖線は直流電路を示し、実線は情報の伝達経路を示す。 Further, FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the configuration of the energy management system, and a part of the configuration of FIG. 2 is omitted. In FIG. 1, a broken line indicates an AC circuit, a one-dot chain line indicates a DC circuit, and a solid line indicates an information transmission path.
まず、電力供給システムは、負荷に電力を供給する電源として、系統電源61と、蓄電池62と、燃料電池63と、太陽電池64との4種類を備える。
First, the power supply system includes four types of
系統電源61は、電力会社のような電力供給事業者が配電網を通して商用電力を供給する商用電源である。
The
蓄電池62は、リチウムイオン電池等で構成される。
The
燃料電池63は、メタンあるいはプロパンを含む燃料ガスの改質により生成した水素ガスを用いるコージェネレーション装置であって、発電ユニット631に貯湯タンク632が付設されている。発電ユニット631は、燃料電池ユニットを用いた発電を行い、さらには発電動作時に生じる排熱を利用して湯を生成する。貯湯タンク632は、発電ユニット631の発電動作時に生成された湯を貯める。さらに、発電ユニット631は、貯湯タンク632内で湯に代えて蓄えている熱量が不足する場合、発電動作時に生じる排熱を利用して、貯湯タンク632内の湯を加熱する。すなわち、「発電動作時に生じる排熱を利用して湯を生成する」とは、「発電動作時に生じる排熱を利用して貯湯タンク632内の湯量を増やす」こと、「発電動作時に生じる排熱を利用して貯湯タンク632内の湯を加熱する」ことの両方の概念を含む。
The
上述のように、燃料電池63は、発電と湯沸かしとの両方の機能を有している。そして、燃料電池63は、貯湯タンク632の貯湯量が満量状態になれば、発電ユニット631による発電を停止する。ここで、貯湯タンク632の貯湯量が満量になった状態を、貯湯タンク632の蓄熱量が上限(第1の所定量)に達した満蓄状態とする。
As described above, the
また、燃料電池63は、燃料電池63の動作状態の管理に用いるリモコン63aと通信可能である。
In addition, the
太陽電池64は、太陽光による発電を行う。
The
本実施形態では、系統電源61への電力の逆潮流が可能な電源として、太陽電池64を例示しているが、太陽電池64は、風力、水力、地熱などの自然エネルギーを用いて発電する電源に代えることが可能である。また、本実施形態では、蓄電池62と燃料電池63とは、系統電源61への電力の逆潮流を行わない電源として例示している。また、燃料電池63に代えて、ガスエンジン(ガスマイクロタービン)を用いて発電するコージェネレーション装置を用いることも可能である。
In the present embodiment, the
系統電源61に接続された配電線L1は分電盤10に接続される。
The distribution line L1 connected to the
分電盤10は、配電線L1に1次側を接続した主幹ブレーカ11と、主幹ブレーカ11の2次側において電力を分岐させる複数個の分岐ブレーカ12とを筐体(図示せず)に内蔵している。それぞれの分岐ブレーカ12は、分岐線L2を通して負荷70に電力を供給する。図2では複数個の負荷70に一括して符号を付しているが、符号70は個々の負荷を意味する。
The
さらに分電盤10は、連系ブレーカ13と、電流センサX3とを内蔵する。連系ブレーカ13は、主幹ブレーカ11の1次側の電路(配電線L1)に接続され、電力変換装置50と配電線L1との間に挿入される。連系ブレーカ13は、太陽電池64の発電電力を主幹ブレーカ11の1次側の電路に供給する経路を形成し、また、系統電源61から受電した電力を蓄電池62の充電に用いる経路を形成する。連系ブレーカ13は、いわゆるリモコンブレーカであって、電力変換装置50からの指示によりオン/オフを切り替える。
Furthermore, the
電流センサX3は、主幹ブレーカ11を通過する電流を検出するように配置される。図示例では、配電線L1において、連系ブレーカ13との接続点と、主幹ブレーカ11との間の電路を通過する電流を計測するように電流センサX3が配置されている。電流センサX3は、単相3線の2本の電圧線(U相とW相)の電流を個別に検出するように配置される。
The current sensor X3 is arranged to detect a current passing through the main breaker 11. In the illustrated example, the current sensor X3 is arranged in the distribution line L1 so as to measure the current passing through the electrical path between the connection point with the
電流センサX3は、具体的な構成としてコアを備える電流トランスを想定しているが、コアレスコイル(いわゆるロゴスキーコイル)あるいは磁気センサを用いる構成であってもよい。以下に説明する電流センサX1,X2,X4〜X7も同様であり、それぞれの電流センサX1,X2,X4〜X7の具体的な構成は電流センサX3の構成に準じる。 The current sensor X3 assumes a current transformer including a core as a specific configuration, but may be configured to use a coreless coil (so-called Rogowski coil) or a magnetic sensor. The same applies to the current sensors X1, X2, and X4 to X7 described below, and the specific configuration of each of the current sensors X1, X2, and X4 to X7 conforms to the configuration of the current sensor X3.
分電盤10に内蔵された分岐ブレーカ12のうちの1個は、単相3線に対応した分岐線L3を通して自立分電盤20に接続される。分岐線L3には、分電盤10の分岐ブレーカ12から供給される電力と、電力変換装置50から供給される電力との一方を選択して自立分電盤20に供給する電源切替器30が挿入されている。電源切替器30は、分岐ブレーカ12から供給される電力、電力変換装置50から供給される電力のそれぞれを導通・遮断する電磁継電器を備える。
One of the
自立分電盤20は、系統電源61から電力が供給されない停電期間でも給電が必要になる負荷80、計測装置40、後述する計測点切替装置90等に電力を供給する経路を形成する。図2では複数個の負荷80に一括して符号を付しているが符号80は個々の負荷を意味する。また、負荷80のうち、負荷81はエネルギー管理装置であり、負荷82は表示端末であり、以降、エネルギー管理装置81、表示端末82と称す。
The
また、負荷70と負荷80とを区別するために、負荷70を「一般負荷」と呼び、負荷80を「特定負荷」と称す。なお、特定負荷80には、エネルギー管理装置81、表示端末82が含まれる。
In order to distinguish between the
自立分電盤20は、主幹ブレーカ21と、主幹ブレーカ21の2次側において電力を分岐させる複数個の分岐ブレーカ22とを筐体(図示せず)に内蔵する。主幹ブレーカ21の1次側は、電源切替器30に接続しており、分電盤10の分岐ブレーカ12から供給される電力と、電力変換装置50から供給される電力とのいずれか一方が供給される。それぞれの分岐ブレーカ22は、分岐線L4を通して、特定負荷80、計測装置40、計測点切替装置90に電力を供給する。
The self-supporting
特定負荷80、計測装置40、計測点切替装置90は、系統電源61から電力が供給されている通電期間に、分電盤10から供給される電力によって動作可能となる。また、特定負荷80、計測装置40、計測点切替装置90は、系統電源61から電力が供給されていない停電期間に、電力変換装置50から供給される電力によって動作可能となる。
The
また、分岐ブレーカ22のうちの1つは、接続線L5を通して燃料電池63に接続される。燃料電池63の発電電力は、接続線L5、自立分電盤20を経由して特定負荷80、計測装置40、計測点切替装置90に供給可能になる。また、燃料電池63が発電した電力は、主幹ブレーカ21を通して、分電盤10にも供給可能であるから、燃料電池63から一般負荷70にも電力が供給可能である。
One of the
電力変換装置50は、蓄電池62と太陽電池64とが接続され、分電盤10との間で電力の授受を行う機能と、自立分電盤20に電力を供給する機能とを有する電力変換器51を備える。さらに、電力変換装置50は、電力変換器51から2線で出力される電力を3線に変換するトランス52を備える。
The
電力変換器51は、太陽電池64が発電した直流電力を、系統電源61に連系可能な交流電力に変換する。また、電力変換器51は、蓄電池62の充電電流および放電電流を監視・制御し、蓄電池62が放電する直流電力を交流電力に変換する。
The
さらに電力変換器51は、連系ブレーカ13に接続される連系端子55と、トランス52に電力を供給する自立出力部56とを備える。そして、電力変換器51は、系統電源61の通電期間/停電期間(系統電源61から受電可能か否か)を、連系端子55における端子間の電圧を用いて判断する。
Furthermore, the
連系端子55は、連系ブレーカ13を介して配電線L1に接続され、系統電源61の通電期間において系統連系が可能になっている。具体的には、連系端子55は、単相3線式であって、接続線L6を通して連系ブレーカ13と接続され、主幹ブレーカ11の1次側である配電線L1に連系ブレーカ13を介して接続される。
The
接続線L6は、太陽電池64の発電電力あるいは蓄電池62の蓄電電力から得られた交流電力を分電盤10の主幹ブレーカ11に供給する経路、あるいは太陽電池64の発電電力を配電線L1に逆潮流させる経路として用いられる。また、接続線L6は、配電線L1を通して系統電源61から供給される電力を用いて蓄電池62を充電する経路としても用いられる。連系端子55の端子間の出力電圧は、系統電源61の線間電圧によって決められる。
The connection line L6 is a path for supplying AC power obtained from the generated power of the
太陽電池64の発電電力のうち、需要家で利用されない余剰電力は配電線L1側に逆潮流しており、電力変換器51は、逆潮流する電力を監視・制御する機能も有する。電流センサX2の出力は電力変換器51に入力され、電力変換器51は、電流センサX2の出力に基づいて需要家から系統電源61に対する逆潮流が生じているか否か、および逆潮流している電力を判断する。電流センサX2は、単相3線における2本の電圧線を通過する電流を個別に検出するように配置される。
Of the power generated by the
電力変換器51は、電流センサX2が監視する電流の位相と、連系端子55における端子間の電圧の位相との関係を用いて、需要家から系統電源61に対する逆潮流が生じているか否かを判断する。連系端子55における端子間の電圧は、連系端子55に電気的に接続された配電線L1の線間電圧と同電圧かつ同位相になる。したがって、電力変換器51は、連系端子55における端子間の電圧波形と、電流センサX2が監視する電流波形とを用い、電圧波形の1周期分について電力を積分した積分値の符号によって、逆潮流が生じているか否かを判断する。
The
また、蓄電池62は、系統電源61に対する電力の逆潮流を行わない。そこで、電力変換器51は、蓄電池62の蓄電電力が需要家で消費されずに逆潮流しているか否かを監視するためにも、電流センサX2の出力を上記同様に用いる。
In addition, the
一方、電力変換器51の自立出力部56は、系統電源61の通電期間にはトランス52に電力を出力せず、系統電源61の停電期間にはトランス52に電力を出力する。自立出力部56は単相2線式であって、トランス52の1次側と2線で接続され、トランス52への電力供給のみを行う。自立出力部56の端子間の電圧は定電圧(たとえば、200V)に保たれる。そして、トランス52の2次側には自立端子57が設けられており、この自立端子57が出力する電力は、太陽電池64と蓄電池62との少なくとも一方に由来する。自立端子57は、単相3線に対応した接続線L7を通して電源切替器30に接続される。また、電力変換装置50は、自立端子57から出力可能な最大電力(制約出力)が予め決められている。そして、自立端子57の出力が制約出力を上回ると、電力変換器51は、自立出力部56からの出力を停止して、自立端子57からの出力を停止させる。
On the other hand, the self-supporting
電力変換器51は、系統電源61の通電期間/停電期間を、連系端子55における端子間の電圧を用いて判断する。そして、電力変換器51は、通電期間/停電期間の判断結果を用いて、電源切替器30の切替動作を制御する。電源切替器30は、電力変換器51からの指示により、自立分電盤20の主幹ブレーカ21に接続線L3を接続する状態と、自立分電盤20の主幹ブレーカ21に接続線L7を接続する状態とを切り替える。つまり、自立分電盤20は、系統電源61から電力が供給されている通電期間に分電盤10を通して電力が供給され、系統電源61からの電力が停止する停電期間に電力変換装置50から分電盤10を通さずに電力が供給される。なお、電源切替器30の切替動作は、電力変換器51が出力する例えば接点信号によって行われるが、その信号形態は限定されない。
The
また、電力変換器51は、通電期間/停電期間の判断結果(停電情報)を、計測装置40へ送信する。さらに、電力変換器51は、蓄電池62の情報(蓄電電力、放電電力、機器情報、エラー情報等)、太陽電池64の情報(発電電力、機器情報、エラー情報等)を、計測装置40へ送信する。
In addition, the
なお、電力変換器51−計測装置40間の通信経路、電力変換器51−蓄電池62間の通信経路、電力変換器51−太陽電池64間の通信経路は、例えば、RS485規格に準じた仕様のシリアル通信を行う。なお、この通信路は、RS485規格に準じた仕様であることは必須ではなく、無線通信、または有線通信路を用いた電力線搬送通信によっても実現可能である。また、これらの通信技術を組み合わせて用いてもよい。
Note that the communication path between the
さらに、電力変換装置50は、計測点切替装置90に切替信号による指示を与える切替指示部53を備える。切替指示部53は、通電期間/停電期間を示す切替信号を計測点切替装置90に与え、この切替信号は計測点切替装置90を通して燃料電池63にも伝送される。なお、この切替信号は、例えば接点信号であり、その信号形態は限定されない。
Furthermore, the
計測点切替装置90は、燃料電池63が監視する電流値を、分電盤10に内蔵された電流センサX3と、自立分電盤20の主幹ブレーカ21を通過する電流を計測する電流センサX5とのどちらから取得するかを選択する。すなわち、計測点切替装置90は、系統電源61の通電期間には電流センサX3を燃料電池63に接続し、系統電源61の停電期間には電流センサX5を燃料電池63に接続する。
The measuring
燃料電池63は、本実施形態においては電力の逆潮流を行わないから、電流センサX3,X5が監視する電流に基づいて、逆潮流の発生の有無を判断する。すなわち、燃料電池63は、燃料電池63の発電電力が、需要家で消費されずに逆潮流しているか否かを監視するために、電流センサX3,X5の各出力を用いる。具体的に、燃料電池63は、系統電源61の通電時において系統電源61に対する電力の逆潮流を検出するために、電流センサX3の出力を用いる。また、燃料電池63は、系統電源61の停電時において接続線L7側への電力の逆潮流を検出するために、電流センサX5の出力を用いる。
Since the
すなわち、電流センサX3,X5の各出力は、計測点切替装置90を介して燃料電池63に入力され、燃料電池63は、電流センサX3,X5の各出力に基づいて、燃料電池63から出力された全電力が需要家で消費されているか否かを判断する。
That is, the outputs of the current sensors X3 and X5 are input to the
また、燃料電池63が発電した電力は、電流センサX4によって監視される。電流センサX4は、燃料電池63と分岐ブレーカ22とを接続する接続線L5を通過する電流を監視する。そして、電流センサX4の出力は計測装置40に入力され、計測装置40は接続線L5を通過する電力を監視する。
Further, the electric power generated by the
また、燃料電池63は、電力変換装置50との間で計測点切替装置90を通して通信する。つまり、系統電源61の通電期間/停電期間を示す切替信号が、電力変換装置50から計測点切替装置90を通して燃料電池63にも通知される。したがって、燃料電池63は、電力変換装置50の連系端子55と自立端子57とのどちらから電力供給がなされているかを認識することができる。
The
また、電力変換装置50は、利用者による動作の指示および監視を可能にするために、リモコン54と通信する。
Further, the
需要家において主幹ブレーカ11の1次側の配電線L1には、系統電源61から受電した電力を計量するために電流センサX1が配置される。
A current sensor X <b> 1 is arranged on the primary distribution line L <b> 1 of the main breaker 11 in the consumer in order to measure the power received from the
また、配電線L1において、電流センサX1と主幹ブレーカ11との間には、系統電源61への逆潮流を検出するために、電流センサX2が配置される。電流センサX2は、配電線L1において主幹ブレーカ11と連系ブレーカ13との接続点より系統電源61に近い位置で電流を監視する。
In the distribution line L1, a current sensor X2 is disposed between the current sensor X1 and the main breaker 11 in order to detect a reverse power flow to the
また、配電線L1において、連系ブレーカ13との接続点と、主幹ブレーカ11との間の電路を通過する電流を計測するように、電流センサX3が配置されている。また、電流センサX4は、燃料電池63と分岐ブレーカ22とを接続する接続線L5を通過する電流を監視し、電流センサX5は、自立分電盤20の主幹ブレーカ21を通過する電流を計測する
また、電流センサX6は、分岐線L2に配置されて、一般負荷70に供給される電流を監視する。電流センサX7は、分岐線L4に配置されて、特定負荷80に供給される電流を監視する。
Further, in the distribution line L1, a current sensor X3 is arranged so as to measure a current passing through the electric path between the connection point with the
そして、計測装置40には、電流センサX1,X4,X6,X7が接続されており、計測装置40は、電流センサX1,X4,X6,X7が計測した各電流値を定期的に取得する。
And current sensor X1, X4, X6, X7 is connected to measuring
計測装置40は、電流センサX1が計測した電流値に基づいて系統電源61から受電した電力を計測し、売買電情報(買電情報、売電情報)を生成する。また、計測装置40は、電流センサX4が計測した電流値に基づいて燃料電池63の発電電力を計測し、発電情報(燃料電池)を生成する。また、計測装置40は、電流センサX6が計測した電流値に基づいて一般負荷70の消費電力を計測し、消費電力情報(一般負荷)を生成する。また、計測装置40は、電流センサX7が計測した電流値に基づいて特定負荷80の消費電力を計測し、消費電力情報(特定負荷)を生成する。
The measuring
さらに、計測装置40は、電力変換装置50と通信することによって、蓄電池62の情報(蓄電電力、放電電力、機器情報、エラー情報等)、太陽電池64の情報(発電電力、機器情報、エラー情報等)、通電期間/停電期間の判断結果を示す停電情報を取得する。
Furthermore, the
計測装置40は、上記各情報を情報テーブル401に格納する。図3は、計測装置40が生成した情報テーブル401の一例である。
The measuring
そして、計測装置40は、売買電情報、消費電力情報(一般負荷)、消費電力情報(特定負荷)、蓄電池62の情報、太陽電池64の情報、停電情報、発電情報(燃料電池)を、エネルギー管理装置81へ無線送信する。
Then, the measuring
エネルギー管理装置81は、情報取得部81aと、電力制御部81bと、表示データ生成部81cと、機器制御部81dとを備える(図1参照)。
The
エネルギー管理装置81は、計測装置40と無線通信可能に構成されている。そして、情報取得部81aは、売買電情報、消費電力情報(一般負荷)、消費電力情報(特定負荷)、蓄電池62の情報、太陽電池64の情報、停電情報、発電情報(燃料電池)を、計測装置40から取得する。さらに、エネルギー管理装置81は、燃料電池63と無線通信可能に構成されており、情報取得部81aは、燃料電池63の情報(貯湯タンク632の貯湯量および湯温、機器情報、エラー情報等)も取得する。エネルギー管理装置81は、上記各情報を情報テーブル811に格納する。図4は、エネルギー管理装置81が生成した情報テーブル811の一例である。さらに、エネルギー管理装置81は、計測装置40と無線通信することによって、計測装置40経由で電力変換器51と通信可能である。
The
そして、電力制御部81bは、上記各情報に基づいて、電力変換器51および燃料電池63を制御して、蓄電池62、燃料電池63、太陽電池64による各電力供給を制御する。
Then, the
例えば、電力制御部81bは、系統電源61の通電期間であれば、系統電源61、蓄電池62、燃料電池63、太陽電池64の各電力を用いて、一般負荷70、特定負荷80へ電力供給を行う。また、電力制御部81bは、通電期間であれば、系統電源61、太陽電池64の各電力を用いて、蓄電池62を充電する。また、電力制御部81bは、通電期間であれば、太陽電池64の発電電力を用いて系統電源61へ逆潮流させる電力量も制御する。図5は、系統電源61の通電期間における交流電力の給電路の一例を示す。
For example, the
また、電力制御部81bは、系統電源61の停電期間であれば、蓄電池62、燃料電池63、太陽電池64の各電力を用いて、特定負荷80へ電力供給を行う。また、電力制御部81bは、停電期間であれば、太陽電池64の電力を用いて蓄電池62を充電する。図6は、系統電源61の停電期間における交流電力の給電路の一例を示す。
Further, the
そして、エネルギー管理装置81および表示端末82は、互いに無線通信可能に構成されている。表示データ生成部81cは、表示端末82からの要求に応じて、上記の各情報、電力変換器51および燃料電池63の各制御状態等を表示端末82に表示させるための表示情報を生成し、表示端末82へ送信する。表示端末82は、受信した表示情報を画面に表示し、必要であれば音声通知も行う。表示端末82は、モニタ画面およびスピーカ等を備えた専用端末、携帯電話、パーソナルコンピュータ等を用いる。
The
次に、本発明の要旨である、エネルギー管理装置81による停電時の電力制御について、図7のフローチャートを用いて説明する。なお、停電時における特定負荷80の消費電力を負荷電力P0、蓄電池62の放電電力をP2、燃料電池63の発電電力をP3、太陽電池64の発電電力をP4、電力変換装置50の制約出力をPsとする。
Next, power control at the time of a power failure by the
エネルギー管理装置81の電力制御部81bは、情報取得部81aが取得した停電情報に基づいて停電を検出すると、太陽電池64の発電電力P4を用いた特定負荷80への電力供給を開始する。そして、電力制御部81bは、停電時の負荷電力P0と電力変換装置50の制約出力Psとを比較する(S1)。負荷電力P0が制約出力Ps未満である場合、電力制御部81bは、太陽電池64の発電電力P4と負荷電力P0とを比較する(S2)。太陽電池64の発電電力P4が負荷電力P0を上回る場合、電力制御部81bは、燃料電池63が発電中か否かを判定する(S3)。燃料電池63が発電中であれば、電力制御部81bは燃料電池63へ発電停止指令を送信して、燃料電池63の発電を停止させる(S4)。このとき、太陽電池64の発電電力P4のみを用いて特定負荷80へ電力供給される。すなわち、電力制御部81bは、停電中に太陽電池64の発電電力P4のみを用いて特定負荷80へ電力供給可能である場合、燃料電池63の発電を停止させ、太陽電池64の発電電力P4のみを用いて特定負荷80へ電力を供給する。
When the
次に電力制御部81bは、太陽電池64の発電電力P4を用いて蓄電池62を充電している充電中であるか否かを判定する(S5)。太陽電池64の余剰電力(太陽電池64の発電電力P4のうち特定負荷80で消費されない余剰電力)があれば、蓄電池62はこの余剰電力を用いて充電可能となる。電力制御部81bは、太陽電池64の余剰電力を用いた蓄電池62の充電が既に実行されていれば、この蓄電池62の充電を継続させる。電力制御部81bは、蓄電池62が充電中でない場合、電力変換装置50へ充電開始指令を送信し、太陽電池64の余剰電力を用いた蓄電池62の充電を開始させる(S6)。
Next, the
すなわち、電力制御部81bは、停電中に太陽電池64の発電電力P4のみを用いて特定負荷80へ電力している場合、この太陽電池64の余剰電力を用いて蓄電池62を充電する。
That is, the
そして、電力制御部81bは、情報取得部81aが取得した停電情報に基づいて復電(通電状態)を検出したか否かを判断する(S7)。電力制御部81bは、復電を検出しなければ、ステップS1に戻り、復電を検出すれば、停電時の電力制御を終了する。
And the electric
上述のように、電力制御部81bは、停電中に太陽電池64の発電電力P4のみを用いて特定負荷80へ電力供給可能である場合、燃料電池63の発電を停止させ、太陽電池64の発電電力P4のみを用いて特定負荷80へ電力を供給する。さらに電力制御部81bは、太陽電池64の余剰電力を用いて蓄電池62を充電する。したがって、停電中における太陽電池64の発電電力P4を有効に使用できる。さらに燃料電池63の発電を停止させることによって、貯湯タンク632の蓄熱量(貯湯量、湯温)を抑えることができるので、太陽電池64が発電できなくなる夜間等に燃料電池63が発電可能な電力を十分に確保することができる。すなわち、停電中に太陽電池64の発電電力のみを用いて特定負荷80へ電力供給可能である場合に、燃料電池63、太陽電池64の各発電電力を有効に用いて、システム全体としての発電能力を効率的に利用することができる。また一般に、燃料電池63を用いずに太陽電池64を用いることで、発電コストを下げることができる。
As described above, when power can be supplied to the
また、ステップS2において、太陽電池64の発電電力P4が負荷電力P0以下である場合、電力制御部81bは、燃料電池63の発電を実行させる(S8)。燃料電池63が発電停止状態であれば、電力制御部81bは、燃料電池63へ発電開始指令を送信し、燃料電池63の発電を開始させる。燃料電池63が発電中であれば、電力制御部81bは燃料電池63の発電を継続させる。
In step S2, when the generated power P4 of the
そして、電力制御部81bは、燃料電池63の発電電力P3が負荷電力P0以上であれば、燃料電池63の発電電力P3のみを用いて特定負荷80へ電力供給する。また、電力制御部81bは、燃料電池63の発電電力P3が負荷電力P0未満であれば、燃料電池63の発電電力P3と、太陽電池64の発電電力P4の少なくとも一部とを用いて、特定負荷80へ電力供給する。このときの燃料電池63の発電電力P3は、燃料電池63が供給可能な全発電電力となる。
If the generated power P3 of the
上述のように、太陽電池64の発電電力P4が負荷電力P0以下である場合、電力制御部81bは、燃料電池63の発電電力P3を、太陽電池64の発電電力P4より優先させて特定負荷80へ供給する。すなわち、負荷電力P0は、燃料電池63の発電電力P3で可能な限り賄われ、燃料電池63の発電電力P3による不足電力(負荷電力P0と燃料電池63の発電電力P3との差分[P0−P3])を太陽電池64の発電電力P4で補う。
As described above, when the generated power P4 of the
次に、電力制御部81bは、負荷電力P0を、燃料電池63の発電電力P3と太陽電池64の発電電力P4との和(総発電電力[P3+P4]と称す)と比較する(S9)。負荷電力P0が総発電電力[P3+P4]以下であれば、電力制御部81bは、上述のステップS5以降の処理を行う。すなわち、電力制御部81bは、太陽電池64の余剰電力があれば、この太陽電池64の余剰電力を用いて蓄電池62を充電する。したがって、太陽電池64の発電電力P4が負荷電力P0以下である場合も、太陽電池64の余剰電力を用いて蓄電池62を充電するので、太陽電池64の発電電力P4を有効に用いることができる。すなわち、太陽電池64および燃料電池63の各発電電力を用いて、蓄電池62への充電を含むシステム全体の電力効率を向上させることができる。
Next, the
例えば、システム構成上、燃料電池63から蓄電池62に充電することができない場合がある。そこで、太陽電池64の発電電力P4が負荷電力P0以下である場合、燃料電池63で特定負荷80の消費電力をできるだけ賄い、太陽電池64の余剰電力を蓄電池62に充電することで、システム全体として電力を効率的に使用することが可能となる。また、夜間などのように太陽電池64が発電できないときには、燃料電池63で特定負荷80の消費電力を賄うことができる。さらに貯湯タンク632の蓄熱量が満蓄状態になった場合でも、燃料電池63は、貯湯タンク632に貯まったお湯を減らせば再度発電することが可能になる。
For example, the
また、ステップS9において、負荷電力P0が総発電電力[P3+P4]を上回っている場合、電力制御部81bは、電力変換装置50へ放電開始指令を送信し、蓄電池62の放電制御を開始させる(S10)。そして、電力制御部81bは、負荷電力P0を、燃料電池63および太陽電池64による総発電電力[P3+P4]と蓄電池62の放電電力P2との和[P2+P3+P4](最大供給電力[P2+P3+P4]と称す)と比較する(S11)。
In step S9, when the load power P0 exceeds the total generated power [P3 + P4], the
負荷電力P0が、最大供給電力[P2+P3+P4]以下である場合、特定負荷80の消費電力は、蓄電池62の放電電力P2、燃料電池63の発電電力P3、太陽電池64の発電電力P4で賄われる。そして、電力制御部81bは、情報取得部81aが取得した停電情報に基づいて復電(通電状態)を検出したか否かを判断する(S7)。電力制御部81bは、復電を検出しなければ、ステップS1に戻り、復電を検出すれば、停電時の電力制御を終了する。
When the load power P0 is equal to or less than the maximum supply power [P2 + P3 + P4], the power consumption of the
負荷電力P0が、最大供給電力[P2+P3+P4]を上回っている場合、機器制御部81dは、特定負荷80の停止制御を行う(S12)。この停止制御は、全ての特定負荷80のうち、予め設定された優先順位が低い1乃至複数の特定負荷80を停止させることによって、負荷電力P0を最大供給電力[P2+P3+P4]以下にまで低減させる。停止させる特定負荷80の台数は、負荷電力P0の低減量に応じて決定される。すなわち、負荷電力P0が最大供給電力[P2+P3+P4]を上回る場合、機器制御部81dが特定負荷80の停止制御を行うことによって、負荷電力P0を最大供給電力[P2+P3+P4]以下に低減させる。なお、機器制御部81dは、特定負荷80との間で有線通信または無線通信が可能であり、特定負荷80の動作(電源オン・オフ、運転開始・停止等)を制御することができる。また、機器制御部81dは、特定負荷80だけでなく、一般負荷70の動作も制御してもよい。
When the load power P0 exceeds the maximum supply power [P2 + P3 + P4], the
また、ステップS1において、負荷電力P0が制約出力Ps以上である場合、電力制御部81bは、負荷電力P0から燃料電池P3の発電電力P3を引いた差分[P0−P3]を、制約出力Psと比較する(S13)。
In step S1, when the load power P0 is equal to or greater than the constraint output Ps, the
差分[P0−P3]が制約出力Ps未満である場合、ステップS8に移行して、電力制御部81bは燃料電池63の発電を実行させる。すなわち、電力制御部81bは、電力変換装置50の自立端子57の出力(自立出力)が制約出力Ps未満となるように、燃料電池63を発電させる。つまり、電力制御部81bは、電力変換装置50の自立出力が制約出力Ps(上限値)に達する場合、制約出力Psと燃料電池63の発電電力P3との和[Ps+P3]が負荷電力P0を上回るのであれば、燃料電池63を発電させる。したがって、負荷電力P0が制約出力Ps以上である場合、燃料電池63の発電電力を用いることによって、特定負荷80への電力供給を安定させることができる。
When the difference [P0−P3] is less than the constraint output Ps, the process proceeds to step S8, and the
また、差分[P0−P3]が制約出力Ps以上である場合、ステップS12に移行して、機器制御部81dが特定負荷80の停止制御を行う。すなわち、電力変換装置50の自立出力が制約出力Psに達する場合、機器制御部81dが特定負荷80の停止制御を行うことによって、電力変換装置50の自立出力を制約出力Ps未満に低減させる。
If the difference [P0−P3] is greater than or equal to the constraint output Ps, the process proceeds to step S12, and the
また、上述のステップS8において、負荷電力P0は、燃料電池63の発電電力P3で可能な限り賄われ、燃料電池63の発電電力P3による不足電力を太陽電池64の発電電力P4で補っている。そしてステップS8からステップS9を経たステップS5では、蓄電池62が太陽電池64の余剰電力を用いて充電される。そして、電力制御部81bは、蓄電池62が満充電状態になれば、以降のステップS8においては、負荷電力P0のうち太陽電池64の発電電力P4の割合を増加させ、負荷電力P0のうち燃料電池63の発電電力P3の割合を減少させることが好ましい。
In step S8 described above, the load power P0 is covered as much as possible by the generated power P3 of the
この場合、停電中における太陽電池64の発電電力P4を有効に使用できる。さらに燃料電池63の発電電力P3を低減させることによって、貯湯タンク632の蓄熱量(貯湯量、湯温)を抑えることができるので、太陽電池64が発電できなくなる夜間等に燃料電池63が発電可能な電力を確保することができる。
In this case, the generated power P4 of the
また、燃料電池63が発電することで貯湯タンク632の貯湯量が上限値(貯湯量閾値)を上回った場合、表示データ生成部81cは、報知信号を生成して表示端末82へ送信する。報知信号は、貯湯タンク632の湯を使用することを需要家に対して要求する画像情報、音声情報からなる。この場合、表示データ生成部81cが、報知信号出力部に相当する。
When the amount of hot water stored in the hot
表示端末82は、報知信号の画像情報を画面に表示し、音声情報を通知することで、需要家に対して湯の積極使用を促す。この場合、表示端末82によって、使用すべき湯量が報知されることが好ましい。そして、床暖房、融雪、風呂等に貯湯タンク632内の湯が使用されることによって、貯湯タンク632の貯湯量が減少する。
The
したがって、貯湯タンク632内の湯を排出することによって、以降に燃料電池63が発電可能な電力量が増大し、燃料電池63の発電電力を十分に確保することができる。
Therefore, by discharging the hot water in the hot
また、燃料電池63は、貯湯タンク632の貯湯量と貯湯タンク632内の湯の温度とに基づいて、貯湯タンク632の蓄熱量を判断することが好ましい。この場合、貯湯タンク632の蓄熱量は貯湯量と湯温との両方を用いて導出され、この貯湯量と湯温との両方から決まる蓄熱量が満蓄状態になった場合に、発電ユニット631による発電が停止する。すなわち、燃料電池63の発電ユニット631は、貯湯タンク632の貯湯量が満量でない場合、または貯湯タンク632の湯の温度が所定温度以下である場合に、発電可能となる。
The
上述のエネルギー管理装置81は、太陽電池64と、蓄電池62と、燃料電池63(コージェネレーション装置)とを用いた特定負荷80(負荷)への電力供給を制御する電力制御部81bを備える。
The
電力制御部81bは、太陽電池64の発電電力が特定負荷80の消費電力以下である場合、燃料電池63の発電電力を特定負荷80へ供給させる。そして、電力制御部81bは、燃料電池63の発電電力が特定負荷80の消費電力未満であれば、特定負荷80の消費電力と燃料電池63の発電電力との差分を太陽電池64の発電電力で補う。さらに電力制御部81bは、太陽電池64の発電電力のうち特定負荷80で消費されない余剰電力を用いて蓄電池62を充電させる。
The
また、上述のエネルギー管理方法は、太陽電池64と、蓄電池62と、燃料電池63(コージェネレーション装置)とを用いた特定負荷80(負荷)への電力供給を制御する電力管理方法である。太陽電池64の発電電力が特定負荷80の消費電力以下である場合、燃料電池63の発電電力を特定負荷80へ供給させる。そして、電力制御部81bは、燃料電池63の発電電力が特定負荷80の消費電力未満であれば、特定負荷80の消費電力と燃料電池63の発電電力との差分を太陽電池64の発電電力で補う。さらに電力制御部81bは、太陽電池64の発電電力のうち特定負荷80で消費されない余剰電力を用いて蓄電池62を充電させる。
The above-described energy management method is a power management method for controlling power supply to a specific load 80 (load) using the
10 分電盤
20 自立分電盤
30 電源切替器
40 計測装置
50 電力変換装置
61 系統電源
62 蓄電池
63 燃料電池(コージェネレーション装置)
64 太陽電池
81 エネルギー管理装置
81a 情報取得部
81b 電力制御部
81c 表示データ生成部(報知信号出力部)
81d 機器制御部
82 表示端末
DESCRIPTION OF
64
81d
Claims (8)
前記電力制御部は、
前記太陽電池の発電電力が前記負荷の消費電力以下である場合、前記コージェネレーション装置の発電電力を前記負荷へ供給させ、前記コージェネレーション装置の発電電力が前記負荷の消費電力未満であれば、前記負荷の消費電力と前記コージェネレーション装置の発電電力との差分を前記太陽電池の発電電力で補い、
前記太陽電池の発電電力のうち前記負荷で消費されない余剰電力を用いて前記蓄電池を充電させる
ことを特徴とするエネルギー管理装置。 A power control unit that controls power supply to a load using a solar cell, a storage battery, and a cogeneration device,
The power control unit
When the generated power of the solar cell is less than or equal to the power consumption of the load, the generated power of the cogeneration device is supplied to the load, and if the generated power of the cogeneration device is less than the power consumption of the load, Complement the difference between the power consumption of the load and the generated power of the cogeneration device with the generated power of the solar cell,
The storage battery is charged by using surplus power that is not consumed by the load among the generated power of the solar battery.
前記太陽電池の発電電力が前記負荷の消費電力以下である場合、前記コージェネレーション装置の発電電力を前記負荷へ供給させ、前記コージェネレーション装置の発電電力が前記負荷の消費電力未満であれば、前記負荷の消費電力と前記コージェネレーション装置の発電電力との差分を前記太陽電池の発電電力で補い、
前記太陽電池の発電電力のうち前記負荷で消費されない余剰電力を用いて前記蓄電池を充電させる
ことを特徴とするエネルギー管理方法。 A power management method for controlling power supply to a load using a solar cell, a storage battery, and a cogeneration device,
When the generated power of the solar cell is less than or equal to the power consumption of the load, the generated power of the cogeneration device is supplied to the load, and if the generated power of the cogeneration device is less than the power consumption of the load, Complement the difference between the power consumption of the load and the generated power of the cogeneration device with the generated power of the solar cell,
The storage battery is charged using surplus power that is not consumed by the load among the generated power of the solar battery.
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