JP2015211507A - Power control system, power controller, and power control method - Google Patents

Power control system, power controller, and power control method Download PDF

Info

Publication number
JP2015211507A
JP2015211507A JP2014090680A JP2014090680A JP2015211507A JP 2015211507 A JP2015211507 A JP 2015211507A JP 2014090680 A JP2014090680 A JP 2014090680A JP 2014090680 A JP2014090680 A JP 2014090680A JP 2015211507 A JP2015211507 A JP 2015211507A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
current
pseudo
fuel
storage battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014090680A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6204259B2 (en
Inventor
勇輝 鈴木
Yuki Suzuki
勇輝 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2014090680A priority Critical patent/JP6204259B2/en
Publication of JP2015211507A publication Critical patent/JP2015211507A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6204259B2 publication Critical patent/JP6204259B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve load followability by gradually reducing a power generation amount of a fuel power generator depending on a power storage amount.SOLUTION: A power control system 1 comprises: a fuel power generator 33 for generating power during the course of a current sensor 40 detecting a forward power flow; a storage battery 12; a power controller 20 for controlling the fuel power generator and the storage battery so as to link with each other; and a pseudo output unit 50. The power controller 20 outputs generation power based on current in the forward power flow direction detected by the current sensor 40. The power controller 20 monitors a power storage amount of the storage battery 12; and, when the power storage amount exceeds a threshold, reduces current in the forward power flow direction detected by the current sensor 40 by adjusting pseudo current to make generation power of the fuel power generator 33 gradually reduce while charging the storage battery 12 with the generation power.

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).

特開2008−253033号公報JP 2008-253033 A 特開2006−344488号公報JP 2006-344488 A

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.

本発明の一実施形態に係る電力制御システムのブロック図である。1 is a block diagram of a power control system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る電力制御システムにおける擬似出力部に関する配線を示す図である。It is a figure which shows the wiring regarding the pseudo output part in the electric power control system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る電力制御システムの連系運転時の制御例を示す図である。It is a figure which shows the example of control at the time of the grid operation of the electric power control system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る電力制御システムの自立運転時における擬似出力部への電力供給を示す図である。It is a figure which shows the electric power supply to the pseudo | simulation output part at the time of the independent operation of the electric power control system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る電力制御システムの自立運転時における燃料発電装置の発電を示す図である。It is a figure which shows the electric power generation of the fuel electric power generating apparatus at the time of the independent operation of the electric power control system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る電力制御システムにおける燃料発電装置の発電停止処理時の発電量を示す図である。It is a figure which shows the electric power generation amount at the time of the electric power generation stop process of the fuel electric power generating apparatus in the electric power control system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る電力制御システムにおける電力制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the power control method in the power control system which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る電力制御システムにおける擬似出力部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the pseudo output part in the electric power control system which concerns on one Embodiment of this invention.

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 storage battery 12, a fuel power generation device 33, a power control device (power conditioner) 20, and a pseudo output unit 50. The power control device 20 is connected to the fuel power generation device 33 and the load 32 via the distribution board 31. A current sensor 40 is disposed between the system and the distribution board 31. A solar cell may be connected in parallel with the storage battery 12.

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 storage battery 12 and the fuel power generation device 33). In addition, when there is no power supply from the system, such as during a power failure, the power control system 1 disconnects the storage battery 12 and the fuel power generation device 33 from the system and performs independent operation, and the power from the fuel power generation device 33 is supplied to the load 32. Supply. In addition, when the power control system 1 performs independent operation, each distributed power source is disconnected from the system, and when the power control system 1 performs interconnected operation, each distributed power source is parallel to the system. It becomes a state.

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 storage battery 12 includes a storage battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery. The storage battery 12 can supply electric power by discharging the charged electric power. In addition to the power supplied from the grid, the storage battery 12 can charge the power supplied from the fuel power generation device 33 as described later.

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 power control device 20 is a device that controls the storage battery 12, the fuel power generation device 33, and the pseudo output unit 50 in cooperation with each other. The power control device 20 is supplied from the direct current power supplied from the storage battery 12 and the system and the fuel power generation device 33. Conversion with alternating current power, and switching control between interconnected operation and independent operation. The power control device 20 includes a power conversion unit (inverter) 21, interconnection operation switches 22 and 23, a self-sustaining operation switch 24, and a control unit 25 that controls the entire power control device 20. The interconnecting operation switch 23 may be configured to go out of the power control device 20.

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 power conversion unit 21 is a bidirectional inverter, converts DC power supplied from the storage battery 12 into AC power, and converts AC power supplied from the system and the fuel power generation device 33 into DC power. Convert. Note that a converter that boosts the DC power from the storage battery 12 to a certain voltage may be provided before the power conversion unit 21.

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 independent operation switch 24 are each configured by a relay, a transistor, and the like, and are on / off controlled. As illustrated, the self-sustaining operation switch 24 is disposed between the fuel power generation device 33 and the storage battery 12. The interconnecting operation switches 22 and 23 and the independent operation switch 24 are switched synchronously so that both are not simultaneously turned on (or off). More specifically, when the interconnection operation switches 22 and 23 are turned on, the autonomous operation switch 24 is turned off synchronously, and when the interconnection operation switches 22 and 23 are turned off, the autonomous operation switch 24 is turned on synchronously. It becomes. Synchronous control of the interconnection operation switches 22 and 23 and the independent operation switch 24 is realized by hardware by branching the wiring of the control signal to the interconnection operation switches 22 and 23 to the independent operation switch 24. Needless to say, the ON and OFF states for the same control signal can be set separately for each switch. Further, the synchronous control of the interconnection operation switches 22 and 23 and the independent operation switch 24 can be realized by software by the control unit 25.

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 control unit 25 is configured by a microcomputer, for example, and controls the operation of each unit such as the power conversion unit 21, the interconnection operation switches 22 and 23, and the self-sustained operation switch 24 based on a state such as a rise in system voltage or a power failure. Control. The control unit 25 switches the interconnection operation switches 22 and 23 on and the independent operation switch 24 off during the interconnection operation. Moreover, the control part 25 switches the interconnection operation switches 22 and 23 off and the autonomous operation switch 24 on during the independent operation.

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 distribution board 31 distributes the power supplied from the grid during the grid operation to a plurality of branches and distributes it to the load 32. In addition, the distribution board 31 distributes the power supplied from the plurality of distributed power sources (the storage battery 12 and the fuel power generation device 33) to the plurality of branches and distributes it to the load 32. Here, the load 32 is a power load that consumes power. For example, various electric appliances such as air conditioners, microwave ovens, and televisions used in homes, air conditioners and lighting equipment used in commercial and industrial facilities, and the like. Machine, lighting equipment, etc.

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 power generation device 33 includes a fuel cell 34 that generates direct-current power through a chemical reaction with oxygen in the air using hydrogen, and a power conversion unit 36 that converts the generated direct-current power into 100V or 200V AC power. The control unit 35 that controls the fuel cell 34 and the power conversion unit 36 and other auxiliary devices are provided. Here, the fuel power generation device 33 is a device that enables supply of AC power to the load 32 without going through the power control device 20, and is not necessarily designed assuming connection to the power control device 20. The device may be versatile. The fuel power generation device 33 may be a gas generator that generates power with a gas engine using a predetermined gas or the like as 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 power generation device 33 generates power while the current sensor 40 detects a forward current (current in the power purchase direction), and performs load following operation that follows the power consumption of the load 32 during power generation, and a predetermined rated power value. Perform rated operation with. The tracking range during load following operation is, for example, 200 to 700 W, and the rated power value during rated operation is, for example, 700 W. Note that the fuel power generation apparatus 33 may perform load following operation that follows the power consumption of the load 32 during the interconnected operation, and may perform load following operation or rated operation based on the rated power value during the independent operation. The electric power generated by the fuel power generation device 33 is determined based on the forward flow flowing toward the distribution board 31 and the fuel power generation device 33 in the current sensor 40, and when the forward flow becomes zero or negative, the generation stop process is started.

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 current sensor 40 is provided to detect a reverse power flow (current in the power selling direction) to the system side of the fuel power generation apparatus 33 stipulated as being unable to sell power, and flows between the system and the fuel power generation apparatus 33. Detect current. When the current sensor 40 detects reverse power flow, the fuel power generation device 33 stops power generation. On the other hand, while the current sensor 40 detects a forward power flow, the fuel power generation apparatus 33 performs power generation in a load following operation or a rated operation on the assumption that power can be supplied to the load 32 from itself.

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 power generation device 33 and the storage battery 12 are disconnected from the grid, and the current sensor 40 has the same direction as the pseudo forward flow through the pseudo output unit 50. A current (pseudo current) is supplied. As a result, the fuel power generation device 33 can be rated and the power generated by the fuel power generation device 33 can be stored in the storage battery 12. Hereinafter, power storage by the pseudo current through the pseudo output unit 50 will be described in detail.

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 pseudo output unit 50 can supply a pseudo current that is a current in the same direction as the forward power flow to the current sensor 40, and includes a pseudo current load 51, a synchronous switch 52, and a pseudo current control switch 53. . As will be described later, by providing the pseudo output unit 50 and flowing the pseudo current, the fuel power generation apparatus 33 can be operated independently. The pseudo output unit 50 is supplied with power from the outside or is supplied with power from the power control device 20. In order to show that power is supplied to the pseudo output unit 50, a block of “power supply source” is shown in the drawing.

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 pseudo output unit 50 when the pseudo output unit 50 is supplied with power from the power control device 20. In FIG. 2, the system is a single-phase three-wire of 200V. In this case, one of the voltage lines and the neutral line are connected to the pseudo output unit 50. As shown in the drawing, the connection line to the pseudo output unit 50 is wired so as to pass through the current sensors 40 installed in the two voltage lines. The pseudo output unit 50 may be configured integrally with the power control device 20 or may be configured independently of the power control device 20.

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 current load 51 is a load provided for current adjustment in the pseudo output unit 50. As the pseudo current load 51, a load outside the pseudo output unit 50 may be used. The synchronous switch 52 is for supplying a part of the electric power supplied to the pseudo output unit 50 to the current sensor 40 as a pseudo current in the same direction as the forward power flow. The pseudo current control switch 53 is for preventing unnecessary power generation due to the pseudo current. The synchronous switch 52 and the pseudo-current control switch 53 are configured by independent relays, transistors, and the like, and are independently controlled on / off by the control unit 25 of the power control device 20.

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 synchronization switch 52 is ON / OFF controlled in synchronization with the autonomous operation switch 24 of the power control device 20. That is, the synchronous switch 52 is turned off during the interconnected operation and is turned on during the autonomous operation, like the autonomous operation switch 24. More specifically, the synchronous switch 52 is a switch that synchronizes the disconnection / parallel switching with the system and the switching timing, and allows a pseudo current to flow at the time of disconnection and does not flow a pseudo current at the time of parallel. The synchronous control of the independent operation switch 24 and the synchronous switch 52 is realized by hardware by branching the wiring of the control signal to the independent operation switch 24 to the synchronous switch 52. The synchronous control of the independent operation switch 24 and the synchronous switch 52 can also be realized by software by the control unit 25.

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 current control switch 53 is turned off when charging of the storage battery 12 is completed, and is turned on when charging is not completed. Here, the case where the charging of the storage battery 12 is completed indicates a case where the storage battery 12 is charged with electric power of a predetermined value or more. Note that the control unit 25 may be configured to determine whether or not charging is completed through communication with the storage battery 12. When charging of the storage battery 12 is completed and the pseudo-current control switch 53 is turned off during the self-sustaining operation, the pseudo-current does not flow through the current sensor 40, so that unnecessary power generation by the fuel power generator 33 can be stopped.

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 power control device 20 is controlled such that the grid operation switches 22 and 23 are on and the self-sustaining operation switch 24 is off. In addition, each switch of the pseudo output unit 50 is controlled so that the synchronous switch 52 is turned off and the pseudo current control switch 53 is turned on or off according to the charge amount of the storage battery 12.

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, AC 100 V (or 200 V) is supplied from the system and is supplied to the load 32. When the charging of the storage battery 12 is not completed, the power control device 20 converts the AC power from the system into DC power and charges the storage battery 12. The power control device 20 has a configuration capable of outputting the power from the grid and the power of the storage battery 12 to the pseudo output unit 50. However, since the synchronous switch 52 is off during the interconnection operation, the power control device 20 simulates the current sensor 40. No current is supplied.

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 power control device 20 to the current sensor 40. The fuel power generation device 33 receives information on the current detected by the current sensor 40. When a forward current flows through the current sensor 40, the fuel power generation device 33 generates power and supplies power to the load 32 through the distribution board 31. As the fuel power generation device 33 increases the output, the load 32 eventually stops receiving power from the system and the power control device 20. Then, since the current does not flow to the current sensor 40, the fuel power generation device 33 reduces the output, and if it decreases too much, this time, power is input from the system and the power control device 20, and as a result, a forward current flows to the current detection unit, The fuel power generation device 33 increases the output. In this way, the fuel power generation device 33 performs load following by changing the output so that no current flows through the current sensor 40.

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 storage battery 12 is not completed. In this case, each switch of the power control apparatus 20 is controlled such that the interconnection operation switches 22 and 23 are turned off and the independent operation switch 24 is turned on. Each switch of the pseudo output unit 50 is controlled such that the synchronous switch 52 is on and the pseudo current control switch 53 is on.

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 pseudo output unit 50 during the autonomous operation. During the independent operation, the electric power control device 20 outputs the electric power of the storage battery 12 via the independent operation switch 24 to the pseudo output unit 50. Alternatively, power may be supplied to the pseudo output unit 50 from the outside.

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 power generation apparatus 33 by the pseudo current during the independent operation. As shown in FIG. 4, during the independent operation, the control unit 25 controls the switches 22, 23, and 24 to supply electric power from the power control device 20 to the pseudo output unit 50. Alternatively, the control unit 25 instructs the pseudo output unit 50 to supply power from the outside. The power generation power of the fuel power generation device 33 is determined based on the forward flow flowing toward the distribution board 31 and the fuel power generation device 33 in the current sensor 40. When the forward flow decreases, the generated power is reduced and the forward flow is zero or If negative, the power generation stop process is started. During the self-sustaining operation, a differential current I-i obtained by subtracting the current i flowing from the fuel power generation device 33 to the storage battery 12 from the pseudo current I becomes a forward current.

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 power generation apparatus 33 performs power generation in the load following operation or the rated operation. The distribution board 31 supplies the power generated by the fuel power generation apparatus 33 to the load 32 and supplies surplus power exceeding the power consumption of the load 32 to the power control apparatus 20. The surplus power is converted into DC power by the power converter 21 through the self-sustained operation switch 24 in the power control device 20 and charged to the storage battery 12.

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 storage battery 12 is completed, control is performed so that the pseudo current amount becomes a current amount that cancels the forward power flow. As a result, since the forward flow from the system is not detected by the current sensor 40, the fuel power generation apparatus 33 stops power generation. Therefore, no more current than necessary is output to the storage battery 12. Thus, according to the present embodiment, it is possible to prevent unnecessary power generation by the fuel power generation apparatus 33.

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 power generation apparatus 33 cannot be consumed by the load 32 and the storage battery 12 is fully charged. When the storage battery 12 is fully charged, the fuel power generation apparatus 33 starts a power generation stop process. Hereinafter, the power generation stop process of the fuel power generation apparatus 33 will be described.

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 power generation apparatus 33. When the fuel power generation device 33 sharply decreases the amount of power generation, the temperature in the cell of the fuel cell 34 increases and decreases, causing damage to the fuel cell. Therefore, the fuel power generation device 33 gradually reduces the amount of power generation in order to reduce damage to the fuel cells. When power generation is completely stopped as shown in FIG. 6 (a), when power is generated again, the amount of power generation must be gradually increased, so that it becomes impossible to follow the load quickly.

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 control unit 25 monitors the amount of electricity stored in the storage battery 12, and as shown in FIG. 6B, the amount of electricity stored at time t1 is a first threshold (for example, 80% of full charge). Is exceeded, by adjusting the differential current obtained by subtracting the charging current flowing from the fuel power generation device 33 to the storage battery 12 from the pseudo current, the generated power of the fuel power generation device 33 is gradually reduced and the generated power is gradually transferred to the storage battery 12. Let it charge. That is, when the storage amount exceeds the first threshold, the control unit 25 gradually decreases the generated power of the fuel power generation apparatus 33 by gradually decreasing the pseudo current and gradually decreasing the differential current. The information received from the storage battery 12 by the control unit 25 may be information indicating the storage amount, for example, the current storage amount (power amount) of the storage battery 12 or the ratio of the current storage amount to full charge. Note that the control unit 25 can also monitor the generated power of the fuel power generation apparatus 33 to control the generated power with high accuracy.

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 power generation apparatus 33 continues power generation for a predetermined time even after the start of the power generation stop process. In this case, if the power generation is continued after the storage battery 12 is fully charged, the generated power after the full charge cannot be charged and is wasted. In FIG. 6 (b), after the power generation stop process is started at time t2, the generated power until time t3 when power generation is completely stopped is wasted. Therefore, as shown in FIG. 6C, the control unit 25, when the charged amount exceeds a second threshold value (for example, 90% of full charge) larger than the first threshold value at time t4, that is, full charge. Before the above, the current of the pseudo output unit 50 may be controlled and adjusted so that the differential current becomes zero. When the differential current becomes zero, the fuel power generation device 33 starts a power generation stop process. By adjusting the second threshold value, the storage battery 12 can be fully charged at time t5 when power generation is completely stopped, and waste of power generation can be prevented.

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 control unit 25 performs control so that power is supplied from the outside or the power control device 20 to the pseudo output unit 50 (step S101). The pseudo output unit 50 causes a pseudo current to flow through the current sensor 40 when electric power is supplied. When the pseudo current flows through the current sensor 40, the fuel power generation device 33 starts power generation and charges the storage battery 12 with the generated power. When starting the power generation, the fuel power generation device 33 outputs the generated power based on the differential current I-i obtained by subtracting the charging current i flowing from the fuel power generation device 33 to the storage battery 12 from the pseudo current I (step S102).

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 control unit 25 determines whether or not the charged amount exceeds the first threshold (step S103), and when the charged amount exceeds the first threshold (step S103-Yes), controls the pseudo current. By gradually reducing the differential current, the generated power is gradually reduced (step S104). On the other hand, when the charged amount is equal to or less than the first threshold (step S103-No), the process returns to step S102.

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 control unit 25 determines whether it is necessary to supply power to the load 32 following the power consumption of the load 32 (step S105). When it is necessary to follow the load (step S105-Yes), the fuel power generation apparatus 33 performs the load following operation (step S107). On the other hand, when there is no need to follow the load (step S105-No), it is determined whether or not the charged amount exceeds the second threshold (step S106). When the amount of stored electricity exceeds the second threshold (step S106-Yes), the power generation stop process is started by controlling the pseudo current to set the differential current to zero (step S108). On the other hand, when the charged amount is equal to or smaller than the second threshold (No at Step S106), the process returns to Step S105.

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 pseudo output unit 50 can change the amount of pseudo current flowing through the current sensor 40 by, for example, using the pseudo current load 51 as a variable resistor such as a digital potentiometer. Moreover, as shown in FIG. 8, it is good also as a structure which can change the amount of pseudo currents by changing a voltage.

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 pseudo output unit 50. In this configuration, the pseudo output unit 50 includes a diversion unit 60. The diversion unit 60 includes a power adjustment unit 61, a control unit 62, and a branching unit 63. The power adjustment unit 61 is, for example, an AC / AC converter, and converts and outputs a voltage supplied from the outside or the power conversion device 20. The voltage output from the power adjustment unit 61 can be made variable by PWM control. In order to control the power adjustment unit 61, the control unit 62 outputs a gate signal to a switching element included in the power adjustment unit 61 based on an instruction from the control unit 25 of the power control device 20. In PWM control, the pulse width of the gate signal is determined by comparing the triangular wave with the voltage command. The control unit 62 may be provided outside the pseudo output unit 50, or may be directly controlled by the control unit 25 of the power control apparatus 20 without the control unit 62.

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 power adjustment unit 61. The branch part 63 is connected to pseudo-current loads (resistors) 51 and 54, and the current flowing through the pseudo-current load 51 becomes a pseudo-current. The dynamic range of the pseudo current is determined by a combination of the output voltage of the power adjustment unit 61 and the resistance values of the pseudo current loads 51 and 54. By connecting the pseudo current loads 51 and 54 in parallel, a change in the combined resistance value with respect to a change in the resistance value of the pseudo current loads 51 and 54 can be suppressed. That is, since the fluctuation of the output impedance viewed from the power adjustment unit 61 is reduced, the pseudo current loads 51 and 54 can be easily selected.

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 output control device 20 performs the simulation in which the simulated output unit 50 is a current in the same direction as the forward power flow during the self-sustaining operation in which the fuel power generation device 33 and the storage battery 12 are disconnected from the system. Since the current flows through the current sensor 40, the fuel power generation apparatus 33 can generate power. In addition, since the power generation of the fuel power generation device 33 is controlled using a pseudo current to the current sensor 40, there is an advantage that a general-purpose power generation device can be diverted without requiring special changes to the fuel power generation device 33 itself. .

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 storage battery 12 exceeds the first threshold, the differential current obtained by subtracting the charging current from the pseudo current is adjusted, and the generated power of the fuel power generation apparatus 33 is gradually reduced. Since the generated power is gradually charged in the storage battery 12, the rate of temperature decrease in the fuel battery cell becomes gradual, and the life of the fuel battery cell can be extended. Further, when the fuel power generation device 33 completely stops power generation, the temperature of the fuel cell is low, so it takes time to generate power again, and load follow-up operation cannot be performed immediately. According to the embodiment, since the power generated by the fuel power generation device 33 is gradually reduced before the storage battery 12 is fully charged, the frequency at which power generation is completely stopped is reduced, and load followability can be improved. At this time, since the generated power has been lowered in advance, the time from when the power generation stop process is started until power generation is completely stopped is shortened.

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 storage battery 12 exceeds a second threshold value that is larger than the first threshold value, the pseudo current of the pseudo output unit 50 is controlled to adjust the differential current to zero. Therefore, the power generation stop process is started before the storage battery 12 is fully charged, and the storage battery 12 can be fully charged at the timing when power generation is completely stopped, so that waste of power generation can be prevented.

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 synchronous switch 52 is a switch that synchronizes the switching / parallel switching with the system and the switching timing, and allows a pseudo current to flow at the time of disconnection and does not flow a pseudo current at the time of parallel. As a result, a pseudo current flows through the current sensor 40 during the independent operation disconnected from the system, while a pseudo current does not flow through the current sensor 40 during the parallel operation in parallel with the system. No reverse flow from 33 will occur.

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 operation switch 24 is turned off during the interconnected operation and is turned on during the self-sustained operation by the distributed power source, and is disposed between the fuel power generation apparatus 33 and the storage battery 12. Thereby, it is possible to store in the storage battery 12 surplus power that is generated by the fuel power generation device 33 during the self-sustained operation and exceeds the power consumption of the load 32, for example.

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 Power Control System 12 Storage Battery 20 Power Control Device (Power Conditioner)
21 Power converter (inverter)
22, 23 Interconnection operation switch 24 Autonomous operation switch 25 Control unit 31 Distribution board 32 Load 33 Fuel power generation device 34 Fuel cell 35 Control unit 40 Current sensor 50 Pseudo output unit 51, 54 Pseudo current load 52 Synchronous switch 53 Pseudo current control Switch 60 Shunt unit 61 Power adjustment unit 62 Control unit 63 Branch unit

Claims (8)

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、請求項1に記載の電力制御システム。   2. The power control system according to claim 1, wherein 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. 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、請求項2に記載の電力制御システム。   The power control device adjusts the differential current to be zero by controlling the pseudo current when the charged amount exceeds a second threshold value that is larger than a first threshold value. Item 3. The power control system according to Item 2. 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、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、請求項4に記載の電力制御システム。   The power control system according to claim 4, wherein the power adjustment unit makes the output voltage variable by PWM control. 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、請求項4または5に記載の電力制御システム。   The power control system according to claim 4, wherein a resistor is connected to each of the branch portions. 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.
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:
JP2014090680A 2014-04-24 2014-04-24 Power control system, power control apparatus, and power control method Active JP6204259B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014090680A JP6204259B2 (en) 2014-04-24 2014-04-24 Power control system, power control apparatus, and power control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014090680A JP6204259B2 (en) 2014-04-24 2014-04-24 Power control system, power control apparatus, and power control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015211507A true JP2015211507A (en) 2015-11-24
JP6204259B2 JP6204259B2 (en) 2017-09-27

Family

ID=54613360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014090680A Active JP6204259B2 (en) 2014-04-24 2014-04-24 Power control system, power control apparatus, and power control method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6204259B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Also Published As

Publication number Publication date
JP6204259B2 (en) 2017-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6227885B2 (en) Power control system, power control apparatus, and control method for power control system
JP6480096B2 (en) Power control system, power control apparatus, and control method for power control system
JPWO2017073079A1 (en) Power control apparatus, power control apparatus control method, power control system, and power control system control method
WO2015083373A1 (en) Power control system, power control device, and method for controlling power control system
JP6204259B2 (en) Power control system, power control apparatus, and power control method
JP2016092850A (en) Control method of power supply system, power supply apparatus and power supply system
JP6216066B2 (en) Power control system control method, power control system, and power control apparatus
JP6582113B2 (en) Power control apparatus, power control system, and control method for power control system
JP6694930B2 (en) Power control system control method, power control system, and power control device
EP3136536B1 (en) Power control device, power control method, and power control system
JP6704479B2 (en) POWER SUPPLY SYSTEM, POWER SUPPLY DEVICE, AND POWER SUPPLY SYSTEM CONTROL METHOD
JP6731417B2 (en) Power control system and control method of power control system
JP6475286B2 (en) Power control apparatus, power control system, and control method for power control system
JP2016086594A (en) Power supply system, power supply apparatus and control method for power supply system
JP6258774B2 (en) Power control system, power control apparatus, and control method of power control system
JP6199794B2 (en) Power control system, power control system control method, and power control apparatus
JP6208617B2 (en) Power control system, power control apparatus, and control method of power control system
JP6204258B2 (en) Power control system control method, power control apparatus, and power control system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161017

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170721

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170801

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170831

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6204259

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150