JP2015211507A - Power control system, power controller, and power control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力制御システム、電力制御装置、および電力制御方法に関するものである。 The present invention relates to a power control system, a power control device, and a power control method.
従来、商用電力系統(以下、「系統」と略記する。)によって充電される蓄電池等の蓄電設備を備える蓄電システムの蓄電パワーコンディショナとして、系統に連系して交流電力を出力する系統連系運転と、系統と関わりなく交流電力を出力する自立運転とを可能としたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a power storage power conditioner of a power storage system including a power storage facility such as a storage battery that is charged by a commercial power system (hereinafter abbreviated as “system”), a grid connection that outputs AC power connected to the system There has been known one that enables operation and independent operation that outputs AC power regardless of the system (see, for example, Patent Document 1).
また、燃料電池反応により電力を発生する燃料電池と、電力を貯える蓄電池と、燃料電池及び蓄電池の作動を制御するための制御手段とを備え、燃料電池の作動温度が設定温度以上になると、制御手段は、燃料電池の発電出力を制限するとともに、蓄電池からの放電を行うようにした燃料電池システムが知られている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, a fuel cell that generates electric power by a fuel cell reaction, a storage battery that stores electric power, and a control means for controlling the operation of the fuel cell and the storage battery, the control is performed when the operating temperature of the fuel cell exceeds a set temperature. As a means, there is known a fuel cell system that limits the power generation output of the fuel cell and discharges the storage battery (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、燃料電池の発電量が急激に減少すると、例えば、電力系統から解列された自立運転中かつ負荷追従運転中に電力負荷が急に0となると、燃料電池セルの温度が急に降下し、燃料電池セルにダメージを与えるおそれがあった。また、燃料電池が完全に発電を停止すると、運転再開までに時間を要し、すぐに負荷追従することができないという課題があった。 However, if the power generation amount of the fuel cell decreases rapidly, for example, if the power load suddenly becomes zero during the independent operation disconnected from the power system and the load following operation, the temperature of the fuel cell rapidly decreases. There was a risk of damaging the fuel cell. In addition, when the fuel cell completely stops power generation, it takes time to resume operation, and there is a problem that it cannot immediately follow the load.
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、燃料発電装置を停止させる際に、発電量をゆっくり減少させつつ、負荷追従性を向上させることが可能な電力制御システム、電力制御装置、および電力制御装置方法を提供することにある。 An object of the present invention made in view of such circumstances is a power control system, a power control device, and a power that can improve load followability while slowly reducing the amount of power generation when stopping the fuel power generation device. It is to provide a control device method.
上記課題を解決するため、本発明に係る電力制御システムは、電流センサが順潮流を検出する間発電する燃料発電装置と、蓄電池と、それぞれ連携させて制御する電力制御装置とを備える電力制御システムであって、前記電流センサにより検出される擬似電流を生成する擬似出力部を含み、前記電力制御装置は、前記電流センサにより検出される順潮流方向の電流に基づく発電電力を出力し、前記電力制御装置は、前記蓄電池の蓄電量を監視し、前記蓄電量が第1の閾値を超えると、前記擬似電流を調整して前記電流センサにより検出される順潮流方向の電流を低減させ、前記燃料発電装置の発電電力を漸次低下させるとともに、該発電電力を前記蓄電池に漸次充電させることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a power control system according to the present invention includes a fuel power generation device that generates power while a current sensor detects a forward power flow, a storage battery, and a power control device that controls each of them in cooperation with each other. And a pseudo output unit for generating a pseudo current detected by the current sensor, wherein the power control device outputs generated power based on a forward current detected by the current sensor, and the power The control device monitors the amount of electricity stored in the storage battery, and when the amount of electricity stored exceeds a first threshold value, adjusts the pseudo current to reduce the current in the forward flow direction detected by the current sensor, and The generated power of the power generation device is gradually reduced, and the generated power is gradually charged in the storage battery.
さらに、本発明に係る電力制御システムにおいて、前記電流センサは、前記燃料発電装置から前記蓄電池に流れる充電電流を前記擬似電流から差し引いた差分電流を順潮流方向の電流として検出することを特徴とする。 Furthermore, in the power control system according to the present invention, the current sensor detects a differential current obtained by subtracting a charging current flowing from the fuel power generation device to the storage battery from the pseudo current as a current in a forward power flow direction. .
さらに、本発明に係る電力制御システムにおいて、前記電力制御装置は、前記蓄電量が第1の閾値よりも大きい第2の閾値を超えると、前記擬似電流を制御して前記差分電流がゼロになるように調整することを特徴とする。 Furthermore, in the power control system according to the present invention, the power control device controls the pseudo current and the differential current becomes zero when the charged amount exceeds a second threshold larger than the first threshold. It is characterized by adjusting as follows.
さらに、本発明に係る電力制御システムにおいて、前記擬似出力部は供給される電力を変換する電力調整部と、該電力調整部から出力される電流を分流する分岐部とを備え、前記分岐部から出力される一方の電流を前記擬似電流とし、前記電力制御装置は、前記電力調整部の出力電圧を制御することにより前記擬似電流を制御することを特徴とする。 Further, in the power control system according to the present invention, the pseudo output unit includes a power adjustment unit that converts supplied power, and a branch unit that shunts a current output from the power adjustment unit, One output current is set as the pseudo-current, and the power control device controls the pseudo-current by controlling an output voltage of the power adjustment unit.
さらに、本発明に係る電力制御システムにおいて、前記電力調整部は、PWM制御により出力電圧を可変とすることを特徴とする。 Furthermore, the power control system according to the present invention is characterized in that the power adjustment unit makes the output voltage variable by PWM control.
さらに、本発明に係る電力制御システムにおいて、前記分岐部にはそれぞれ抵抗器が接続されることを特徴とする。 Furthermore, in the power control system according to the present invention, a resistor is connected to each of the branch portions.
また、本発明に係る電力制御装置は、電流センサが順潮流を検出する間発電する燃料発電装置と蓄電池とをそれぞれ連携させて制御する電力制御システムに用いられる電力制御装置であって、前記電流センサにより検出される擬似電流を生成する擬似出力部を含み、前記燃料発電装置が自立運転を行う場合に、前記擬似出力部から擬似電流を出力させ、前記蓄電池の蓄電量を監視し、前記蓄電量が閾値を超えると、前記擬似出力部の電流を制御して、前記擬似電流から、前記蓄電池に流れる充電電流を前記燃料発電装置から差し引いた差分電流を調整し、前記燃料発電装置の発電電力を漸次低下させるとともに、該発電電力を前記蓄電池に漸次充電させることを特徴とする。 The power control apparatus according to the present invention is a power control apparatus used in a power control system that controls a fuel power generation apparatus and a storage battery that generate power while a current sensor detects a forward power flow. A pseudo output unit that generates a pseudo current detected by a sensor, and when the fuel power generation device performs a self-sustained operation, the pseudo output unit outputs a pseudo current, monitors a storage amount of the storage battery, and When the amount exceeds a threshold value, the current of the pseudo-output unit is controlled to adjust the differential current obtained by subtracting the charging current flowing through the storage battery from the pseudo-current from the fuel power generator, and the generated power of the fuel power generator Is gradually reduced, and the storage battery is gradually charged with the generated power.
また、本発明に係る電力制御方法は、電流センサが順潮流を検出する間発電する燃料発電装置と蓄電池とをそれぞれ連携させて制御する電力制御装置の電力制御方法であって、前記電力制御装置は、前記電流センサにより検出される擬似電流を生成する擬似出力部を含み、前記燃料発電装置が自立運転を行う場合に、前記擬似出力部から擬似電流を出力させるステップと、前記蓄電池の蓄電量を監視し、前記蓄電量が閾値を超えると、前記擬似電流を制御して、前記燃料発電装置から前記蓄電池に流れる充電電流を前記擬似電流から差し引いた差分電流を調整し、前記燃料発電装置の発電電力を漸次低下させるとともに、該発電電力を前記蓄電池に漸次充電させるステップと、を含むことを特徴とする。 The power control method according to the present invention is a power control method for a power control apparatus that controls a fuel power generation apparatus and a storage battery that generate power while a current sensor detects a forward power flow. Includes a pseudo output unit that generates a pseudo current detected by the current sensor, and outputs a pseudo current from the pseudo output unit when the fuel power generation device performs a self-sustaining operation; and a storage amount of the storage battery When the amount of stored electricity exceeds a threshold value, the pseudo current is controlled to adjust a differential current obtained by subtracting the charging current flowing from the fuel power generator to the storage battery from the pseudo current, and the fuel power generator Gradually reducing the generated power, and gradually charging the generated battery with the generated power.
本発明によれば、蓄電量に応じて燃料発電装置の発電量を漸次低下させることができるため、燃料電池セル内の温度の降下速度が緩やかになり、燃料電池セルの寿命を延ばすことが可能となる。また、燃料発電装置が完全に発電を停止すると、燃料電池セルの温度が低くなっているため、再び発電する際には発電再開までに時間を要し、すぐに負荷追従運転を行うことができないが、本発明によれば、蓄電池が満充電になる前に燃料発電装置の発電電力を漸次低下させるため、発電が完全に停止する頻度が減少し、負荷追従性を向上させることができる。 According to the present invention, the power generation amount of the fuel power generation device can be gradually reduced according to the amount of stored electricity, so that the rate of temperature drop in the fuel battery cell becomes gradual and the life of the fuel battery cell can be extended. It becomes. In addition, when the fuel power generation device completely stops power generation, the temperature of the fuel cell is low. Therefore, when power is generated again, it takes time to resume power generation, and load follow-up operation cannot be performed immediately. However, according to the present invention, since the power generated by the fuel power generator is gradually reduced before the storage battery is fully charged, the frequency at which power generation is completely stopped is reduced, and the load followability can be improved.
以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、本発明の一実施形態に係る電力制御システムについて説明する。本実施形態に係る電力制御システムは、系統から供給される電力の他に、売電不可能な電力を供給する分散電源を備える。売電不可能な電力を供給する分散電源は、例えば電力を充放電することができる蓄電池、あるいはSOFC(Solid Oxide Fuel Cell)などの燃料電池またはガス燃料により発電する発電装置などである。本実施の形態においては、売電不可能な電力を供給する分散電源として蓄電池及び燃料発電装置を備える例を示す。また、売電可能な電力を供給する分散電源を更に備えてもよい。売電可能な電力を供給する分散電源は、例えば太陽光発電などによって電力を供給するシステムである。 First, a power control system according to an embodiment of the present invention will be described. The power control system according to the present embodiment includes a distributed power source that supplies power that cannot be sold in addition to power supplied from the grid. The distributed power source that supplies electric power that cannot be sold is, for example, a storage battery that can charge and discharge electric power, a fuel cell such as an SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), or a power generator that generates electric power using gas fuel. In the present embodiment, an example in which a storage battery and a fuel power generation device are provided as a distributed power source that supplies power that cannot be sold is shown. Moreover, you may further provide the distributed power supply which supplies the electric power which can be sold. A distributed power source that supplies power that can be sold is a system that supplies power by, for example, solar power generation.
図1は、本発明の一実施形態に係る電力制御システムの概略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1は、蓄電池12と、燃料発電装置33と、電力制御装置(パワーコンディショナ)20と、擬似出力部50とを備える。電力制御装置20は、分電盤31を介して、燃料発電装置33および負荷32に接続される。系統と分電盤31の間には電流センサ40が配置される。なお、蓄電池12と並列に太陽電池を接続してもよい。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power control system according to an embodiment of the present invention. The power control system 1 according to the present embodiment includes a
電力制御システム1は、通常は系統との連系運転を行い、系統から供給される電力と、分散電源(蓄電池12および燃料発電装置33)からの電力とを負荷32に供給する。また、電力制御システム1は、停電時など系統からの電力供給がない場合は蓄電池12および燃料発電装置33を系統から解列させて自立運転を行い、燃料発電装置33からの電力を負荷32に供給する。なお、電力制御システム1が自立運転を行う場合には、各分散電源は系統から解列した状態であり、電力制御システム1が連系運転を行う場合には、各分散電源は系統と並列した状態となる。
The power control system 1 normally performs an interconnection operation with the grid, and supplies the load 32 with the power supplied from the grid and the power from the distributed power supply (the
図1において、各機能ブロックを結ぶ矢印のない線は電力の流れる配線を表し、各機能ブロックを結ぶ矢印付きの線は、制御信号または通信される情報の流れを表す。矢印の無い線が示す通信は、有線通信としてもよいし無線通信としてもよい。制御信号および情報の通信には、各階層含め、様々な方式を採用可能である。例えば、ZigBee(登録商標)などの近距離通信方式による通信を採用することができる。また、赤外線通信、電力線搬送通信(PLC:Power Line Communication)など、様々な伝送メディアを使用することができる。またそれぞれの通信に適した物理層を含む下位の層の上で、各種プロトコル、例えばZigBee SEP2.0(Smart Energy Profile2.0)、ECHONET Lite(登録商標)などのような論理層だけ規定される通信プロトコルを動作させてもよい。 In FIG. 1, a line without an arrow connecting each functional block represents a wiring through which power flows, and a line with an arrow connecting each functional block represents a flow of a control signal or information to be communicated. Communication indicated by a line without an arrow may be wired communication or wireless communication. Various methods can be adopted for communication of control signals and information including each layer. For example, communication by a short-range communication method such as ZigBee (registered trademark) can be employed. In addition, various transmission media such as infrared communication and power line communication (PLC) can be used. In addition, various protocols such as ZigBee SEP 2.0 (Smart Energy Profile 2.0), ECHONET Lite (registered trademark), etc. are defined on lower layers including the physical layer suitable for each communication. A communication protocol may be operated.
蓄電池12は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の蓄電池から構成される。蓄電池12は、充電された電力を放電することにより、電力を供給可能である。また、蓄電池12は、系統から供給される電力に加え、後述の通り、燃料発電装置33から供給される電力を充電可能である。
The
電力制御装置20は、蓄電池12、燃料発電装置33、および擬似出力部50をそれぞれ連携させて制御する装置であり、蓄電池12から供給される直流の電力と、系統および燃料発電装置33から供給される交流の電力との変換を行うとともに、連系運転及び自立運転の切り替え制御を行う。電力制御装置20は、電力変換部(インバータ)21と、連系運転スイッチ22,23と、自立運転スイッチ24と、電力制御装置20全体を制御する制御部25とを備える。なお、連系運転スイッチ23は、電力制御装置20の外に出すよう構成してもよい。
The
電力変換部21は、双方向インバータであって、蓄電池12から供給される直流の電力を交流の電力に変換し、また、系統および燃料発電装置33から供給される交流の電力を直流の電力に変換する。なお、電力変換部21の前段に、蓄電池12からの直流電力を一定の電圧まで昇圧するコンバータを設けてもよい。
The
連系運転スイッチ22,23、および自立運転スイッチ24は、それぞれリレー、トランジスタなどにより構成され、オン/オフ制御される。図示の通り、自立運転スイッチ24は、燃料発電装置33と蓄電池12との間に配される。連系運転スイッチ22,23と自立運転スイッチ24とは、双方が同時にオン(またはオフ)とならないように、同期して切り替えられる。より詳しくは、連系運転スイッチ22,23がオンとなるとき、自立運転スイッチ24は同期してオフとなり、連系運転スイッチ22,23がオフとなるとき、自立運転スイッチ24は同期してオンとなる。連系運転スイッチ22,23および自立運転スイッチ24の同期制御は、連系運転スイッチ22,23への制御信号の配線を自立運転スイッチ24に分岐させることによりハードウェア的に実現される。なお、スイッチ毎に同一の制御信号に対するオンとオフの状態を区別して設定可能なことはいうまでもない。また、連系運転スイッチ22,23および自立運転スイッチ24の同期制御は、制御部25によりソフトウェア的に実現することも可能である。
The interconnecting operation switches 22 and 23 and the
制御部25は、例えばマイクロコンピュータで構成され、系統電圧の上昇や停電等の状態等に基づいて、電力変換部21、連系運転スイッチ22,23、および自立運転スイッチ24等の各部の動作を制御する。制御部25は、連系運転時には、連系運転スイッチ22,23をオン、自立運転スイッチ24をオフに切り替える。また、制御部25は、自立運転時には、連系運転スイッチ22,23をオフ、自立運転スイッチ24をオンに切り替える。
The
分電盤31は、連系運転時に系統より供給される電力を複数の支幹に分岐させて負荷32に分配する。また、分電盤31は、複数の分散電源(蓄電池12及び燃料発電装置33)から供給される電力を、複数の支幹に分岐させて負荷32に分配する。ここで、負荷32とは、電力を消費する電力負荷であり、たとえば家庭内で使用されるエアコン、電子レンジ、テレビ等の各種電器製品や、商工業施設で使用される空調機や照明器具などの機械、照明設備等である。
The
燃料発電装置33は、水素を用いて空気中の酸素との化学反応により直流の電力を発電する燃料電池34と、発電された直流電力を100Vあるいは200Vの交流電力に変換する電力変換部36と、燃料電池34および電力変換部36を制御する制御部35と、その他補機類とを備える。ここで、燃料発電装置33は、電力制御装置20を介さずとも負荷32に対する交流電力の供給を可能とする装置であり、必ずしも電力制御装置20との接続を想定して設計されたものではなく、汎用性を有する装置であってよい。また、燃料発電装置33は、所定のガスなどを燃料とするガスエンジンで発電するガス発電機であってもよい。
The fuel
燃料発電装置33は、電流センサ40が順潮流(買電方向の電流)を検出する間、発電を行うものであり、発電時には負荷32の消費電力に追従する負荷追従運転、所定の定格電力値による定格運転を行う。負荷追従運転時の追従範囲は、例えば200〜700Wであり、定格運転時の定格電力値は、例えば700Wである。なお、燃料発電装置33は、連系運転時は負荷32の消費電力に追従する負荷追従運転を行い、自立運転時に、負荷追従運転または定格電力値による定格運転を行うものとしてもよい。燃料発電装置33の発電電力は、電流センサ40において分電盤31および燃料発電装置33に向かって流れる順潮流に基づいて決定され、順潮流がゼロまたは負になると発電の停止処理を開始する。
The fuel
電流センサ40は、売電不可能と規定されている燃料発電装置33の系統側への逆潮流(売電方向の電流)を検出するために設けられ、系統及び燃料発電装置33の間を流れる電流を検出する。電流センサ40が逆潮流を検出した場合、燃料発電装置33は発電を停止する。一方、電流センサ40が順潮流を検出する間、燃料発電装置33は負荷32に自身から電力を供給できるものとして負荷追従運転または定格運転での発電を実行する。
The
ここで、本実施形態における電力制御システム1は、燃料発電装置33と蓄電池12とが系統から解列した自立運転状態で、擬似出力部50を通じて電流センサ40に擬似的な順潮流と同方向の電流(擬似電流)を流す。これにより、燃料発電装置33を定格運転させ、燃料発電装置33が発電する電力を蓄電池12に蓄電することが可能となる。以下、擬似出力部50を通じた擬似電流による蓄電について詳述する。
Here, the power control system 1 according to the present embodiment is in a self-sustaining operation state in which the fuel
擬似出力部50は、電流センサ40に対して順潮流と同方向の電流である擬似電流を供給可能なものであり、擬似電流負荷51と、同期スイッチ52と、擬似電流制御スイッチ53とを備える。後述するように、擬似出力部50を設けて擬似電流を流すことにより、燃料発電装置33を自立運転させることができるようになる。擬似出力部50は、外部から電力供給されるか、あるいは電力制御装置20から電力供給される。擬似出力部50に電力が供給されることを示すために、図面には「電力供給源」のブロックを記載している。
The
図2は、擬似出力部50が電力制御装置20から電力供給される場合の、擬似出力部50に関する配線を示す図である。図2において、系統は、200Vの単相3線としている。この場合、擬似出力部50に対して、電圧線の一方と中性線とが接続される。図示の通り、擬似出力部50へ接続線は、2本の電圧線それぞれに設置された電流センサ40を通るように配線される。なお、擬似出力部50は、電力制御装置20と一体的に構成してもよいし、電力制御装置20とは独立した構成としてもよい。
FIG. 2 is a diagram illustrating wiring related to the
擬似電流負荷51は、擬似出力部50内の電流調整のため設けられる負荷である。なお、擬似電流負荷51として、擬似出力部50の外部の負荷を用いてもよい。同期スイッチ52は、擬似出力部50に供給された電力の一部を順潮流と同方向の擬似電流として電流センサ40に供給するためのものである。擬似電流制御スイッチ53は、擬似電流による不要な発電を防ぐためのものである。同期スイッチ52及び擬似電流制御スイッチ53は、それぞれ独立したリレー、トランジスタなどにより構成され、電力制御装置20の制御部25により、それぞれ独立にオン/オフ制御される。
The pseudo
同期スイッチ52は、電力制御装置20の自立運転スイッチ24と同期してオン/オフ制御される。すなわち、同期スイッチ52は、自立運転スイッチ24と同様に、連系運転時にはオフとなり、自立運転時にはオンとなる。より詳しくは、同期スイッチ52は、系統との解列/並列の切り替えと切り替えタイミングが同期するスイッチであって、解列時に擬似電流を流し、並列時に擬似電流を流さないものである。自立運転スイッチ24及び同期スイッチ52の同期制御は、自立運転スイッチ24への制御信号の配線を同期スイッチ52に分岐させることによりハードウェア的に実現される。なお、自立運転スイッチ24及び同期スイッチ52の同期制御は、制御部25によりソフトウェア的に実現することも可能である。
The
擬似電流制御スイッチ53は、蓄電池12の充電が完了した場合にオフとなり、充電が完了していない場合にオンとなる。ここで、蓄電池12の充電が完了した場合とは、蓄電池12に所定値以上の電力が充電されている場合を示すものである。なお、制御部25は、蓄電池12との通信によって充電が完了しているか否かを判定するよう構成してもよい。自立運転時に蓄電池12の充電が完了し擬似電流制御スイッチ53がオフになると、電流センサ40に擬似電流が流れなくなるため、燃料発電装置33による不要な発電を停止させることができる。
The pseudo
これ以降、本実施形態に係る電力制御システム1における制御例を図面により詳述する。 Hereinafter, a control example in the power control system 1 according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
図3は、連系運転時の電力制御システム1の制御例を示す図である。この場合、電力制御装置20の各スイッチは、連系運転スイッチ22,23がオン、自立運転スイッチ24がオフに制御される。また、擬似出力部50の各スイッチは、同期スイッチ52はオフ、擬似電流制御スイッチ53は蓄電池12の充電量に応じてオンまたはオフに制御される。
FIG. 3 is a diagram illustrating a control example of the power control system 1 during the interconnected operation. In this case, each switch of the
連系運転時には、太線矢印で示すように、系統よりAC100V(あるいは200V)が供給されて、負荷32に給電される。電力制御装置20は、蓄電池12の充電が完了していない場合、系統からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池12を充電する。また、電力制御装置20は、系統からの電力及び蓄電池12の電力を擬似出力部50に出力可能な構成を有するが、連系運転時には同期スイッチ52はオフであるため、電流センサ40への擬似電流の供給が行われない。
At the time of the interconnection operation, as indicated by the thick arrow,
電流センサ40には、系統と電力制御装置20から順潮流(買電方向の電流)が流れる。燃料発電装置33は、電流センサ40により検出された電流の情報を受け取る。電流センサ40に順潮流が流れる場合には、燃料発電装置33は発電を行い、分電盤31を経て負荷32に電力を供給する。燃料発電装置33が出力を上昇させていくと、やがて負荷32は系統と電力制御装置20から電力を入力しなくなる。すると電流センサ40には電流が流れなくなるので燃料発電装置33は出力を低下させ、下がりすぎると今度は系統と電力制御装置20から電力を入力し、その結果、電流検出部に順潮流が流れ、燃料発電装置33が出力を上昇させる。このようにして、燃料発電装置33は電流センサ40に電流が流れなくなるように出力を変化させて負荷追従を行っている。
A forward flow (current in the power purchase direction) flows from the system and the
次に、図4、図5により自立運転時の電力制御システム1の制御例を説明する。なお、図4、図5において、蓄電池12の充電は完了していないものとする。この場合、電力制御装置20の各スイッチは、連系運転スイッチ22,23がオフ、自立運転スイッチ24がオンに制御される。また、擬似出力部50の各スイッチは、同期スイッチ52はオン、擬似電流制御スイッチ53はオンに制御される。
Next, a control example of the power control system 1 during the independent operation will be described with reference to FIGS. 4 and 5, it is assumed that charging of the
図4は、自立運転時の擬似出力部50への電力供給を示す図である。自立運転時には、電力制御装置20により、自立運転スイッチ24を介して蓄電池12の電力が擬似出力部50出力される。あるいは、外部から擬似出力部50に電力を供給するようにしてもよい。
FIG. 4 is a diagram illustrating power supply to the
図5は、自立運転時の擬似電流による燃料発電装置33の発電を示す図である。図4に示す通り、自立運転時には、制御部25はスイッチ22,23,24を制御して、電力制御装置20より擬似出力部50に電力を供給する。あるいは、制御部25は外部から擬似出力部50に電力を供給するように指示する。燃料発電装置33の発電電力は、電流センサ40において分電盤31および燃料発電装置33に向かって流れる順潮流に基づいて決定され、順潮流が小さくなると発電電力を低下させ、順潮流がゼロまたは負である場合には、発電停止処理を開始する。自立運転時には、擬似電流Iから、燃料発電装置33から蓄電池12に流れる電流iを差し引いた差分電流I−iが順潮流となる。
FIG. 5 is a diagram illustrating the power generation of the fuel
順潮流が正となるように擬似電流を制御することにより、燃料発電装置33は負荷追従運転または定格運転での発電を実行する。分電盤31は、燃料発電装置33が発電した電力を負荷32に供給するとともに、負荷32の消費電力を上回る余剰電力については、電力制御装置20に供給する。余剰電力は、電力制御装置20において、自立運転スイッチ24を経て電力変換部21により直流電力に変換され、蓄電池12へと充電される。
By controlling the pseudo-current so that the forward flow is positive, the fuel
なお、蓄電池12の充電が完了した場合は、擬似電流量が順潮流を打ち消す電流量となるように制御する。これにより、電流センサ40には系統からの順潮流が検出されなくなるため、燃料発電装置33は発電を停止することとなる。そのため、蓄電池12に必要以上の電流が出力されることはない。このように、本実施形態によれば、燃料発電装置33による必要以上の発電を防ぐことが可能となる。
When charging of the
ここで、負荷32がない、または負荷32で消費される電力が少ない場合、燃料発電装置33が発電した電力は負荷32では消費しきれず、蓄電池12が満充電となることが想定される。蓄電池12が満充電となると、燃料発電装置33は発電停止処理を開始する。以下、燃料発電装置33の発電停止処理について説明する。
Here, when there is no load 32 or when the power consumed by the load 32 is small, it is assumed that the power generated by the fuel
図6は、燃料発電装置33の発電停止処理時の発電量を示す図である。燃料発電装置33が急激に発電量を減少させると、燃料電池34のセル内の温度の昇降が大きくなり、燃料電池セルにダメージを与えてしまう。そのため、燃料発電装置33は燃料電池セルへのダメージを軽減させるために、発電量を徐々に減少させる。図6(a)に示すように完全に発電が停止すると、再度発電させる場合には発電量を徐々に増加していかなければならないため、迅速に負荷追従することができなくなってしまう。
FIG. 6 is a diagram showing the power generation amount during the power generation stop process of the fuel
そこで、本実施形態では、制御部25は、蓄電池12の蓄電量を監視し、図6(b)に示すように、時刻t1で蓄電量が第1の閾値(例えば、満充電の80%)を超えると、燃料発電装置33から蓄電池12に流れる充電電流を擬似電流から差し引いた差分電流を調整することにより、燃料発電装置33の発電電力を漸次低下させるとともに、該発電電力を蓄電池12に漸次充電させる。つまり、制御部25は、蓄電量が第1の閾値を超えると、擬似電流を徐々に小さくして差分電流を徐々に小さくすることにより、燃料発電装置33の発電電力を漸次低下させる。制御部25が蓄電池12から受取る情報は、蓄電量を示す情報であればよく、例えば蓄電池12の現在の蓄電量(電力量)や、満充電に対する現在の蓄電量の割合とする。なお、制御部25は更に燃料発電装置33の発電電力も監視するようにして、高精度に発電電力を制御することもできる。
Therefore, in the present embodiment, the
図6に示すように、燃料発電装置33は、発電停止処理の開始後も所定時間は発電を継続する。そうすると、蓄電池12が満充電となった後に発電を継続していた場合には、満充電後の発電電力は充電することができず無駄となってしまう。図6(b)では、時刻t2で発電停止処理を開始した後、発電を完全に停止する時刻t3までの発電電力が無駄となる。そこで、制御部25は、図6(c)に示すように、時刻t4で蓄電量が第1の閾値よりも大きい第2の閾値(例えば、満充電の90%)を超えると、つまり満充電となる手前で、擬似出力部50の電流を制御して差分電流がゼロになるように調整するようにしてもよい。差分電流がゼロになると、燃料発電装置33は発電停止処理を開始する。第2の閾値を調整することで、発電を完全に停止する時刻t5で、蓄電池12を満充電とさせることができ、発電の無駄を防止することができる。
As shown in FIG. 6, the fuel
図7は、電力制御システム1における自立運転時の電力制御方法を示すフローチャートである。自立運転時には、制御部25は、外部または電力制御装置20から擬似出力部50に電力が供給されるように制御する(ステップS101)。擬似出力部50は電力が供給されると、擬似電流を電流センサ40に流す。電流センサ40に擬似電流が流れると、燃料発電装置33は発電を開始し、発電電力を蓄電池12に充電する。燃料発電装置33は発電を開始すると、燃料発電装置33から蓄電池12に流れる充電電流iを擬似電流Iから差し引いた差分電流I−iに基づく発電電力を出力する(ステップS102)。
FIG. 7 is a flowchart showing a power control method during the independent operation in the power control system 1. During the independent operation, the
制御部25は、蓄電量が第1の閾値を超えるか否かを判定し(ステップS103)、蓄電量が第1の閾値を超える場合には(ステップS103−Yes)、擬似電流を制御して差分電流を漸次低下させることにより、発電電力を漸次低下させる(ステップS104)。一方、蓄電量が第1の閾値以下の場合には(ステップS103−No)、処理をステップS102に戻す。
The
次に、制御部25は、負荷32の消費電力に追従して負荷32に電力を供給する必要があるか否かを判定する(ステップS105)。負荷追従の必要がある場合には(ステップS105−Yes)、燃料発電装置33は負荷追従運転を行う(ステップS107)。一方、負荷追従の必要がない場合には(ステップS105−No)、蓄電量が第2の閾値を超えるか否かを判定する(ステップS106)。蓄電量が第2の閾値を超える場合には(ステップS106−Yes)、擬似電流を制御して差分電流をゼロとすることにより発電停止処理を開始させる(ステップS108)。一方、蓄電量が第2の閾値以下の場合には(ステップS106−No)、処理をステップS105に戻す。
Next, the
擬似出力部50は、例えば、擬似電流負荷51をデジタルポテンショメータのような可変抵抗器とすることで、電流センサ40に流す擬似電流の量を変化させることができる。また、図8に示すように、電圧を変化させることにより擬似電流の量を変化可能な構成としてもよい。
The
図8は、擬似出力部50の構成例を示す図である。この構成では、擬似出力部50は分流部60を備える。分流部60は、電力調整部61と、制御部62と、分岐部63とを備える。電力調整部61は、例えばAC/ACコンバータであり、外部または電力変換装置20から供給される電圧を変換して出力する。電力調整部61から出力される電圧は、PWM制御により可変とすることができる。制御部62は、電力調整部61を制御するために、電力制御装置20の制御部25からの指示に基づき、電力調整部61が有するスイッチング素子に対してゲート信号を出力する。PWM制御では、三角波と電圧指令とを比較してゲート信号のパルス幅を決定する。なお、制御部62は擬似出力部50の外部に備えられてもよいし、制御部62を有さないで電力制御装置20の制御部25が直接制御するようにしてもよい。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the
分岐部63は、電力調整部61から出力される電流を分流する。分岐部63には擬似電流負荷(抵抗器)51および54が接続され、擬似電流負荷51を流れる電流が擬似電流となる。擬似電流のダイナミックレンジは、電力調整部61の出力電圧と、擬似電流負荷51および54の抵抗値の組み合わせにより決定される。擬似電流負荷51および54を並列接続させることにより、擬似電流負荷51および54の抵抗値の変化に対する合成抵抗値の変化は抑えられることとなる。つまり、電力調整部61からみた出力インピーダンスの変動が少なくなるため、擬似電流負荷51および54の選定が容易となる。
The branching unit 63 divides the current output from the
このように、本実施形態によれば、電力制御装置20は、燃料発電装置33と蓄電池12とを系統から解列した自立運転時に、擬似出力部50は順潮流と同方向の電流である擬似電流を電流センサ40に流すため、燃料発電装置33に発電させることが可能となる。また、電流センサ40への擬似電流を利用して燃料発電装置33の発電を制御するため、燃料発電装置33自体に特別な変更を加える必要がなく、汎用の発電装置を流用できるという利点がある。
As described above, according to the present embodiment, the power
また、本実施形態によれば、蓄電池12の蓄電量が第1の閾値を超えると、擬似電流から充電電流を差し引いた差分電流を調整し、燃料発電装置33の発電電力を漸次低下させるとともに、該発電電力を蓄電池12に漸次充電させるため、燃料電池セル内の温度の降下速度が緩やかになり、燃料電池セルの寿命を延ばすことが可能となる。また、燃料発電装置33が完全に発電を停止すると、燃料電池セルの温度が低くなっているため、再び発電する際には時間を要し、すぐに負荷追従運転を行うことができないが、本実施形態によれば、蓄電池12が満充電になる前に燃料発電装置33の発電電力を漸次低下させるため、発電が完全に停止する頻度が減少し、負荷追従性を向上させることができる。このとき、予め発電電力は引き下げてられているため、発電停止処理を開始させてから完全に発電が停止するまでの時間は短縮される。
Further, according to the present embodiment, when the storage amount of the
また、本実施形態によれば、蓄電池12の蓄電量が第1の閾値よりも大きい第2の閾値を超えると、擬似出力部50の擬似電流を制御して差分電流がゼロになるように調整するため、蓄電池12が満充電になる手前で発電停止処理を開始させて、発電を完全に停止するタイミングで蓄電池12を満充電とさせることができ、発電の無駄を防止することができる。
In addition, according to the present embodiment, when the storage amount of the
また、本実施形態によれば、同期スイッチ52は、系統との解列/並列の切り替えと切り替えタイミングが同期するスイッチであって、解列時に擬似電流を流し、並列時に擬似電流を流さない。これにより、系統と解列している自立運転時に電流センサ40に擬似電流が流れる一方、系統と並列している連系運転時に電流センサ40に擬似電流が流れることはなく、誤って燃料発電装置33からの逆潮流が発生することはない。
Further, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、自立運転スイッチ24は、連系運転時にオフになり分散電源による自立運転時にオンになり、燃料発電装置33と蓄電池12との間に配される。これにより、自立運転時に、燃料発電装置33が発電する電力であって、例えば、負荷32の消費電力を上回る余剰電力を蓄電池12に蓄電することが可能となる。
Further, according to the present embodiment, the self-sustained
以上、本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成ブロック、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、複数の構成ブロックやステップなどを1つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。 Although the present invention has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and corrections based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each component block, each step, etc. can be rearranged so that there is no logical contradiction, and a plurality of component blocks, steps, etc. can be combined into one or divided. It is.
1 電力制御システム
12 蓄電池
20 電力制御装置(パワーコンディショナ)
21 電力変換部(インバータ)
22,23 連系運転スイッチ
24 自立運転スイッチ
25 制御部
31 分電盤
32 負荷
33 燃料発電装置
34 燃料電池
35 制御部
40 電流センサ
50 擬似出力部
51,54 擬似電流負荷
52 同期スイッチ
53 擬似電流制御スイッチ
60 分流部
61 電力調整部
62 制御部
63 分岐部
1
21 Power converter (inverter)
22, 23
Claims (8)
前記電流センサにより検出される擬似電流を生成する擬似出力部を含み、
前記電力制御装置は、
前記電流センサにより検出される順潮流方向の電流に基づく発電電力を出力し、
前記電力制御装置は、前記蓄電池の蓄電量を監視し、前記蓄電量が第1の閾値を超えると、前記擬似電流を調整して前記電流センサにより検出される順潮流方向の電流を低減させ、前記燃料発電装置の発電電力を漸次低下させるとともに、該発電電力を前記蓄電池に漸次充電させることを特徴とする電力制御システム。 A power control system comprising a fuel power generation device that generates power while a current sensor detects a forward power flow, a storage battery, and a power control device that controls the battery in cooperation with each other,
Including a pseudo output unit that generates a pseudo current detected by the current sensor;
The power control device
Output the generated power based on the current in the forward current direction detected by the current sensor,
The power control device monitors the storage amount of the storage battery, and when the storage amount exceeds a first threshold, adjusts the pseudo current to reduce a forward current detected by the current sensor, A power control system characterized by gradually reducing the generated power of the fuel power generator and gradually charging the storage battery with the generated power.
前記分岐部から出力される一方の電流を前記擬似電流とし、
前記電力制御装置は、前記電力調整部の出力電圧を制御することにより前記擬似電流を制御することを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の電力制御システム。 The pseudo output unit includes a power adjustment unit that converts supplied power, and a branch unit that diverts a current output from the power adjustment unit,
One of the currents output from the branch is the pseudo current,
4. The power control system according to claim 1, wherein the power control device controls the pseudo current by controlling an output voltage of the power adjustment unit. 5.
前記電流センサにより検出される擬似電流を生成する擬似出力部を含み、
前記燃料発電装置が自立運転を行う場合に、前記擬似出力部から擬似電流を出力させ、
前記蓄電池の蓄電量を監視し、前記蓄電量が閾値を超えると、前記擬似出力部の電流を制御して、前記擬似電流から、前記蓄電池に流れる充電電流を前記燃料発電装置から差し引いた差分電流を調整し、前記燃料発電装置の発電電力を漸次低下させるとともに、該発電電力を前記蓄電池に漸次充電させることを特徴とする電力制御装置。 A power control device used in a power control system for controlling a fuel power generation device and a storage battery in cooperation with each other while detecting a forward power flow,
Including a pseudo output unit that generates a pseudo current detected by the current sensor;
When the fuel power generator performs a self-sustained operation, a pseudo current is output from the pseudo output unit,
When the storage amount of the storage battery is monitored, and the storage amount exceeds a threshold value, the current of the pseudo output unit is controlled, and the differential current obtained by subtracting the charging current flowing through the storage battery from the pseudo-current from the fuel power generation device The power control device is characterized by gradually reducing the generated power of the fuel power generation device, and gradually charging the storage battery with the generated power.
前記電力制御装置は、前記電流センサにより検出される擬似電流を生成する擬似出力部を含み、
前記燃料発電装置が自立運転を行う場合に、前記擬似出力部から擬似電流を出力させるステップと、
前記蓄電池の蓄電量を監視し、前記蓄電量が閾値を超えると、前記擬似電流を制御して、前記燃料発電装置から前記蓄電池に流れる充電電流を前記擬似電流から差し引いた差分電流を調整し、前記燃料発電装置の発電電力を漸次低下させるとともに、該発電電力を前記蓄電池に漸次充電させるステップと、
を含むことを特徴とする電力制御方法。 A power control method for a power control device that controls a fuel power generation device and a storage battery that generate power while a current sensor detects a forward power flow, respectively,
The power control device includes a pseudo output unit that generates a pseudo current detected by the current sensor,
A step of outputting a pseudo current from the pseudo output unit when the fuel power generation device performs a self-sustaining operation;
Monitoring the storage amount of the storage battery, and when the storage amount exceeds a threshold, the pseudo current is controlled to adjust a differential current obtained by subtracting the charging current flowing from the fuel power generation device to the storage battery from the pseudo current, Gradually reducing the generated power of the fuel power generator, and gradually charging the storage battery with the generated power;
A power control method comprising:
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018019506A (en) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | 京セラ株式会社 | Power control device and method of controlling the same |
WO2021177104A1 (en) * | 2020-03-05 | 2021-09-10 | 三菱重工業株式会社 | Distributed power system, control method for distributed power system, and control program for distributed power system |
CN114982426A (en) * | 2022-07-11 | 2022-09-02 | 青岛农业大学 | Unmanned intelligent salvia miltiorrhiza seeder and working method |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011188607A (en) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Seiko Electric Co Ltd | Power supply system, power supply method, and control device |
WO2013076785A1 (en) * | 2011-11-21 | 2013-05-30 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell system |
JP2013172477A (en) * | 2012-02-17 | 2013-09-02 | Daiwa House Industry Co Ltd | Power supply system |
JP2014039385A (en) * | 2012-08-14 | 2014-02-27 | Osaka Gas Co Ltd | Distributed power supply system |
-
2014
- 2014-04-24 JP JP2014090680A patent/JP6204259B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011188607A (en) * | 2010-03-08 | 2011-09-22 | Seiko Electric Co Ltd | Power supply system, power supply method, and control device |
WO2013076785A1 (en) * | 2011-11-21 | 2013-05-30 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel cell system |
JP2013172477A (en) * | 2012-02-17 | 2013-09-02 | Daiwa House Industry Co Ltd | Power supply system |
JP2014039385A (en) * | 2012-08-14 | 2014-02-27 | Osaka Gas Co Ltd | Distributed power supply system |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018019506A (en) * | 2016-07-27 | 2018-02-01 | 京セラ株式会社 | Power control device and method of controlling the same |
WO2021177104A1 (en) * | 2020-03-05 | 2021-09-10 | 三菱重工業株式会社 | Distributed power system, control method for distributed power system, and control program for distributed power system |
CN114982426A (en) * | 2022-07-11 | 2022-09-02 | 青岛农业大学 | Unmanned intelligent salvia miltiorrhiza seeder and working method |
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