JP2016019428A - Power generator, power generation system, and power generation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電装置、発電システム、および発電方法に関するものである。より詳細には、本発明は、分散型電源を構成する燃料電池のような発電装置、このような発電装置を複数連結する発電システム、および、このような発電装置または発電システムの発電方法に関するものである。 The present invention relates to a power generation device, a power generation system, and a power generation method. More particularly, the present invention relates to a power generation device such as a fuel cell that constitutes a distributed power source, a power generation system that connects a plurality of such power generation devices, and a power generation method for such a power generation device or a power generation system. It is.
近年、例えば太陽電池および燃料電池のような複数の分散型電源を発電装置として連結し、これらの発電装置が発電する電力を供給する発電システムが研究されている。このような分散型電源として用いられる発電装置には、例えば固体高分子形燃料電池(PEFC)および固体酸化物形燃料電池(SOFC)などのような燃料電池がある。このような分散型電源を複数採用し、これらの分散型電源が供給可能な電力に応じて、負荷を構成する機器の消費電力を制御することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, a power generation system that connects a plurality of distributed power sources such as solar cells and fuel cells as a power generation device and supplies power generated by these power generation devices has been studied. Examples of the power generation apparatus used as such a distributed power source include fuel cells such as a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) and a solid oxide fuel cell (SOFC). It has been proposed to employ a plurality of such distributed power sources and control the power consumption of the devices constituting the load according to the power that can be supplied by these distributed power sources (see, for example, Patent Document 1). .
現在、上述した燃料電池のような分散型電源を用いて発電する電力は、系統に売電することができない。このため、現在の発電システムにおいては、燃料電池のような分散型電源が発電する電力の系統への逆潮流を検出すると、その出力を低下させるように制御を行う。したがって、これらの分散型電源を複数連結して運転する発電システムにおいては、電力の逆潮流を検出すると、複数の分散型電源の出力をそれぞれ調整して、システム全体として出力する電力が逆潮流しないように制御している。 Currently, power generated using a distributed power source such as the fuel cell described above cannot be sold to the grid. For this reason, in the current power generation system, when a reverse power flow to a system of power generated by a distributed power source such as a fuel cell is detected, control is performed to reduce the output. Therefore, in a power generation system that operates by connecting a plurality of these distributed power sources, when a reverse power flow is detected, the output of the plurality of distributed power sources is adjusted, and the power output as a whole system does not flow backward So that it is controlled.
上述したように、従来、複数の分散型電源を連結させた運転においては、各分散型電源の出力をそれぞれ調整している。このため、複数の分散型電源の中には、例えば常時高出力を行っているものが存在したり、逆に出力を常時停止しているものが存在したりするなど、分散型電源の運転に偏りが生じ得る。このような運転においては、高い出力を長時間維持するような高負荷で動作する分散型電源は、劣化が早くなり、寿命が短くなる。このように一部の分散型電源の寿命が短くなると、その部分が言わばボトルネックになるため、このような分散型電源を含む発電システムも、システム全体としての寿命が短くなる。 As described above, conventionally, in the operation in which a plurality of distributed power sources are connected, the output of each distributed power source is adjusted. For this reason, some of the multiple distributed power sources, for example, those that always perform high output, or conversely, those that always stop output, etc. Bias can occur. In such an operation, a distributed power source that operates at a high load that maintains a high output for a long time has a rapid deterioration and a short life. When the life of a part of the distributed power supply is shortened in this way, the part becomes a bottleneck, so that the power generation system including such a distributed power supply also shortens the life of the entire system.
したがって、本発明の目的は、複数の分散型電源を全体として長寿命化する発電装置、発電システム、および発電方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a power generation apparatus, a power generation system, and a power generation method that extend the life of a plurality of distributed power sources as a whole.
上記目的を達成する第1の観点に係る発明は、
系統に連系して負荷に供給する電力を発電する発電部と、
前記発電部が発電する電力の出力を制御する制御部と、を備える発電装置であって、
前記制御部は、当該発電装置および当該発電装置に連結された他の発電装置が発電する電力の総出力が前記負荷の消費電力よりも大きくなる時、当該発電装置および当該他の発電装置の劣化の度合いを示す情報に基づいて、当該発電装置および当該他の発電装置がそれぞれ発電する電力の出力を調整するように制御するものである。
The invention according to the first aspect to achieve the above object is
A power generation unit that generates power to be connected to the grid and supplied to the load;
A control unit that controls an output of electric power generated by the power generation unit, and a power generation device comprising:
When the total output of the power generated by the power generation device and another power generation device connected to the power generation device is larger than the power consumption of the load, the control unit deteriorates the power generation device and the other power generation device. On the basis of the information indicating the degree of power generation, control is performed so as to adjust the output of the electric power generated by the power generation device and the other power generation devices.
また、前記制御部は、前記発電装置および前記他の発電装置の劣化の度合いを示す情報に基づいて、当該発電装置および当該他の発電装置のうち劣化の度合いが高いものから優先的に発電する電力の出力を調整するように制御してもよい。 Further, the control unit preferentially generates power from the power generation device and the other power generation device having a high degree of deterioration based on information indicating the degree of deterioration of the power generation device and the other power generation device. You may control to adjust the output of electric power.
また、前記制御部は、前記発電装置および前記他の発電装置の劣化の度合いを示す情報に基づいて、当該発電装置および当該他の発電装置のうち劣化の度合いが低いものから優先的に発電する電力の出力を調整するように制御してもよい。 Further, the control unit preferentially generates power from the power generation device and the other power generation device having a low degree of deterioration based on information indicating the degree of deterioration of the power generation device and the other power generation device. You may control to adjust the output of electric power.
また、前記制御部は、前記発電装置および前記他の発電装置の劣化の度合いを示す情報として、当該発電装置および当該他の発電装置を構成する部品の状態を示す情報に基づいて、当該発電装置および当該他の発電装置がそれぞれ発電する電力の出力を調整するように制御してもよい。 In addition, the control unit, as information indicating the degree of deterioration of the power generation device and the other power generation device, based on information indicating the state of the components constituting the power generation device and the other power generation device, And you may control to adjust the output of the electric power which the said other electric power generating apparatus each generate | occur | produces.
また、前記制御部は、前記発電装置および前記他の発電装置の劣化の度合いを示す情報として、当該発電装置および当該他の発電装置を構成する部品の稼働時間を示す情報に基づいて、当該発電装置および当該他の発電装置がそれぞれ発電する電力の出力を調整するように制御してもよい。 In addition, the control unit, as information indicating the degree of deterioration of the power generation device and the other power generation device, based on the information indicating the operating time of the components constituting the power generation device and the other power generation device, You may control to adjust the output of the electric power which an apparatus and the said other electric power generating apparatus each generate | occur | produce.
上記目的を達成する第2の観点に係る発明は、
系統に連系して負荷に供給する電力の出力を制御可能な複数の発電装置を含む発電システムであって、
前記複数の発電装置のそれぞれは、当該複数の発電装置が連結されて発電する電力の総出力が前記負荷の消費電力よりも大きくなる時、当該複数の発電装置のそれぞれの劣化の度合いを示す情報に基づいて、当該発電装置が発電する電力の出力を調整するように制御するものである。
The invention according to the second aspect to achieve the above object is
A power generation system including a plurality of power generation devices capable of controlling the output of electric power supplied to a load connected to a system,
Each of the plurality of power generation devices is information indicating the degree of deterioration of each of the plurality of power generation devices when the total output of the power generated by connecting the plurality of power generation devices is larger than the power consumption of the load. Based on the above, control is performed so as to adjust the output of the power generated by the power generation device.
上記目的を達成する第3の観点に係る発明は、
系統に連系して負荷に供給する電力の出力を制御可能な複数の発電装置による発電方法であって、
前記複数の発電装置のそれぞれは、当該複数の発電装置が連結されて発電する電力の総出力が前記負荷の消費電力よりも大きくなる時、当該複数の発電装置のそれぞれの劣化の度合いを示す情報に基づいて、当該発電装置が発電する電力の出力を調整するように制御する制御ステップを含むものである。
The invention according to the third aspect for achieving the above object is:
A power generation method using a plurality of power generation devices capable of controlling the output of power supplied to a load connected to a system,
Each of the plurality of power generation devices is information indicating the degree of deterioration of each of the plurality of power generation devices when the total output of the power generated by connecting the plurality of power generation devices is larger than the power consumption of the load. And a control step for controlling to adjust the output of the electric power generated by the power generation device.
また、前記制御ステップにおいて、前記発電装置および前記他の発電装置の劣化の度合いを示す情報に基づいて、当該発電装置および当該他の発電装置のうち劣化の度合いが高いものから優先的に発電する電力の出力を調整するように制御してもよい。 Further, in the control step, based on information indicating the degree of deterioration of the power generation apparatus and the other power generation apparatus, power generation is performed preferentially from the power generation apparatus and the other power generation apparatus having a high degree of deterioration. You may control to adjust the output of electric power.
また、前記制御ステップにおいて、前記発電装置および前記他の発電装置の劣化の度合いを示す情報に基づいて、当該発電装置および当該他の発電装置のうち劣化の度合いが低いものから優先的に発電する電力の出力を調整するように制御してもよい。 Further, in the control step, based on the information indicating the degree of deterioration of the power generation device and the other power generation device, power generation is preferentially performed from the power generation device and the other power generation device having a low degree of deterioration. You may control to adjust the output of electric power.
また、前記制御ステップにおいて、前記発電装置および前記他の発電装置の劣化の度合いを示す情報として、当該発電装置および当該他の発電装置を構成する部品の状態を示す情報に基づいて、当該発電装置および当該他の発電装置がそれぞれ発電する電力の出力を調整するように制御してもよい。 Further, in the control step, as the information indicating the degree of deterioration of the power generation device and the other power generation device, the power generation device based on the information indicating the states of the components constituting the power generation device and the other power generation device And you may control to adjust the output of the electric power which the said other electric power generating apparatus each generate | occur | produces.
また、前記制御ステップにおいて、前記発電装置および前記他の発電装置の劣化の度合いを示す情報として、当該発電装置および当該他の発電装置を構成する部品の稼働時間を示す情報に基づいて、当該発電装置および当該他の発電装置がそれぞれ発電する電力の出力を調整するように制御してもよい。 Further, in the control step, as information indicating the degree of deterioration of the power generation device and the other power generation device, the power generation based on the information indicating the operation time of the components constituting the power generation device and the other power generation device. You may control to adjust the output of the electric power which an apparatus and the said other electric power generating apparatus each generate | occur | produce.
本発明によれば、複数の分散型電源を全体として長寿命化する発電装置、発電システム、および発電方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power generation device, a power generation system, and a power generation method that extend the life of a plurality of distributed power sources as a whole.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る発電装置を複数含む発電システムを概略的に示す機能ブロック図である。 FIG. 1 is a functional block diagram schematically showing a power generation system including a plurality of power generation devices according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、本発明の実施形態に係る発電装置を含む発電システム1は、発電装置10A、発電装置10B、および発電装置10Cを含んで構成される。図1においては、発電システム1は、分散型電源として、発電装置10A〜Cの3つの発電装置を含む例を示してある。しかしながら、本実施形態に係る発電システム1は、発電装置10A〜Cのような構成の発電装置を任意の複数個含んで構成することができる。以下の説明において、従来よく知られている要素および機能部については、適宜、説明を簡略化または省略する。
As shown in FIG. 1, a power generation system 1 including a power generation device according to an embodiment of the present invention includes a
発電装置10Aは、図1に示すように、発電部12A、電力変換部14A、および制御部16Aを備えている。図1において、太い実線は電力の経路を示し、破線は制御信号または各種情報を通信する信号の経路を示している。
As illustrated in FIG. 1, the
発電部12Aは、系統100に連系して負荷200に供給する電力を発電する。系統100は、一般的な商用の電力系統(グリッド)とすることができる。発電部12Aは、例えば固体高分子形燃料電池(PEFC)または固体酸化物形燃料電池(SOFC)などのような各種の燃料電池などで構成することができる。特に、本実施形態においては、発電部12Aは、発電した電力を系統に売電することができない、すなわち逆潮流させることができない電力を発電するものとするのが好適である。
The
ここで、「逆潮流させることができない電力」とは、例えば燃料電池の発電による電力のようにインフラストラクチャーから供給されるエネルギーに基づく電力であって、例えば現在の日本国におけるように売電が認められていない電力である。したがって、本実施形態において、発電部12Aは、例えば太陽光発電を行う太陽電池を備えた発電部のように、発電した電力を系統に売電することができるものとは異なる発電部とするのが好適である。以下、発電部12AがSOFCである場合の例について説明する。しかしながら、本発明に係る発電部はSOFCに限定されず、典型的には燃料電池を備えた各種の発電部とすることができる。特に、発電部12Aは、逆潮流不可能な分散型電源とするのが好適である。
Here, “electric power that cannot be reversely flowed” is electric power based on energy supplied from the infrastructure, such as electric power generated by a fuel cell, for example. Unacceptable power. Therefore, in the present embodiment, the
SOFCで構成される発電部12Aは、外部から供給される水素および酸素などのガスを電気化学反応させる燃料電池発電装置によって発電を行い、発電した電力を供給することができる。本実施形態において、発電部12Aは、起動時には系統100からの電力を受けて運転を開始するが、起動した後は、系統100からの電力を受けずに稼動する、すなわち自立運転が可能であってもよい。本実施形態において、発電部12Aは、自立運転することができるように、改質部など他の機能部も必要に応じて適宜含むものとする。本実施形態において、発電部12Aは、一般的によく知られた燃料電池で構成することができるため、燃料電池のより詳細な説明は省略する。
The
発電部12Aが発電した電力は、電力変換部14Aを経て、電力を消費する各種の負荷200に供給することができる。ここで、発電装置10Aから出力される電力は、実際の家屋などにおいては、分電盤などを経てから負荷200に供給されるが、そのような部材は省略してある。負荷200は、発電システム1から電力が供給される、ユーザが使用する家電製品などの各種の機器とすることができる。図1においては、負荷200は1つの部材として示してあるが、1つの部材には限定されず任意の個数の機器とすることができる。
The power generated by the
電力変換部14Aは、発電部12Aが発電する電力を直流から交流に変換する。より詳細には、電力変換部14Aは、発分部12Aが発電した直流の電力を、DC/DCコンバータによって昇圧または降圧してから、DC/ACインバータによって交流の電力に変換する。電力変換部14Aは、一般的なインバータなどを用いて構成することができ、一般的によく知られた構成とすることができるため、詳細な説明は省略する。
The
制御部16Aは、発電装置10Aの各機能部をはじめとして発電装置10Aの全体を制御および管理する。制御部16Aは、例えばマイコンまたはプロセッサ(CPU)などで構成することができる。また、制御部16Aは、各種プログラムおよび種々の情報を記憶するメモリも備えるものとして、以下説明する。このメモリは、制御部16Aが行うデータ解析および各種の演算処理などを行う際のアルゴリズム、およびルックアップテーブル(LUT)のような各種の参照テーブルなども記憶する。特に、本実施形態において、制御部16Aは、発電部12Aが発電する電力の出力を制御する。このような制御を行うために、制御部16Aは、例えば発電部12Aの発電を制御したり、電力変換部14Aの出力を制御したりすることができる。このため、図1に示すように、制御部16Aは、発電部12Aおよび電力変換部14Aと、制御線により接続される。以下、本実施形態独自の制御に係る制御部16Aなどの動作について中心的に説明する。
The
発電装置10Bは、系統100に連系して負荷200に供給する電力を発電する発電部12Bと、発電部12Bが発電する電力を直流から交流に変換する電力変換部14Bと、発電部12Bが発電する電力の出力を制御する制御部16Bと、を備える。また、発電装置10Cは、系統100に連系して負荷200に供給する電力を発電する発電部12Cと、発電部12Cが発電する電力を直流から交流に変換する電力変換部14Cと、発電部12Cが発電する電力の出力を制御する制御部16Cと、を備える。
The
図1に示すように、発電装置10A、10B、および10Cは、それぞれほぼ同様の構成とすることができるが、それに限定されるものではなく、それぞれ種々の構成を採用することができる。本実施形態において、発電装置10A、10B、および10Cは、系統100に連系して負荷200に供給する電力の出力を制御可能であればよい。すなわち、発電システム1は、系統100に連系して負荷200に供給する電力の出力を制御可能な複数の発電装置10A、10B、および10Cを含んで構成される。
As shown in FIG. 1, the power generation apparatuses 10 </ b> A, 10 </ b> B, and 10 </ b> C can have substantially the same configuration, but are not limited thereto, and various configurations can be employed. In the present embodiment, the
また、図1に示すように、発電システム1において、発電装置10Aは、他の発電装置10Bおよび10Cに連結される。このように、発電装置10A、発電装置10B、発電装置10Cは、それぞれ、分散型電源により構成することができる。図1においては、発電部10A〜Cが発電した直流の電力を、交流に変換してから連結しているが、本実施形態に係る発電システム1はこのような態様に限定されず、直流電力のまま連結してもよい。
As shown in FIG. 1, in the power generation system 1, the
さらに、図1に示すように、発電システム1において、発電装置10A〜Cは、それぞれ対応する電流センサ18A〜Cに接続されている。電流センサ18A〜Cは、例えば、CT(Current Transformer:変流器)とすることができる。しかしながら、電流を検出することができる要素であれば、任意のものを採用することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 1, in the power generation system 1, the power generation apparatuses 10 </ b> A to 10 </ b> C are connected to the corresponding current sensors 18 </ b> A to 18 </ b> C, respectively. The
この電流センサ18A〜Cは、発電システム1の出力する電力が系統100に逆潮流していることを検出することができる。このため、電流センサ18A〜Cは、図1に示すように、発電装置10A〜Cから出力される電力のうち、負荷200に供給された後で系統100に流れる電力を検出する位置に配置される。電流センサ18A〜Cが検出した電流は、それぞれ制御部16A〜Cに、無線または有線の通信により、直接的または間接的に通知されるようにする。そして、制御部16Aは、電流センサ18A〜Cが検出した電流から、逆潮流電力を算出することができる。
The current sensors 18 </ b> A to 18 </ b> C can detect that the power output from the power generation system 1 is flowing backward through the
本実施形態に係る発電システム1においては、図1に示すように、発電装置10Aと10Bとが接続され、発電装置10Bと10Cとが接続されている。より詳細には、制御部16Aと16Bとが接続され、制御部16Bと16Cとが接続されるようにするのが好適であるが、そのような接続態様に限定されるものではなく、各発電装置の間で通信ができるような任意の接続態様とすることができる。また、このような接続は、有線または無線により行うことができる。このような接続により、発電装置10A〜Cは、それぞれの間で各種情報の交換および共有などを行うことができる。
In the power generation system 1 according to the present embodiment, as illustrated in FIG. 1, the
次に、本実施形態に係る発電システム1における発電装置10A〜Cの動作について説明する。
Next, the operation of the
本実施形態に係る発電システム1が動作を開始する際には、複数の発電装置(例えば10A〜C)のうち1つを選定して、これを主たる装置(マスター)として制御することができる。この場合、複数の発電装置(例えば10A〜C)のうち、主たる装置(マスター)として選定されなかったものは、従たる装置(スレーブ)として制御するのが好適である。以下、一例として、発電装置10Aを主たる装置(マスター)として、この発電装置10Aが、他の従たる装置(スレーブ)である発電装置10Bおよび10Cの動作を制御する場合について説明する。
When the power generation system 1 according to the present embodiment starts operation, one of a plurality of power generation devices (for example, 10A to C) can be selected and controlled as a main device (master). In this case, among the plurality of power generation devices (for example, 10A to 10C), those not selected as the main device (master) are preferably controlled as the subordinate devices (slave). Hereinafter, as an example, a case will be described in which the
本実施形態においては、逆潮流が発生する際、各発電装置の劣化の度合いを考慮して、各発電装置の稼働状態を決定する。すなわち、複数の発電装置のうち、劣化の度合いが大きいものはなるべく稼働させないようにし、劣化の度合いが小さいものはなるべく稼働させるようにする。 In the present embodiment, when a reverse power flow occurs, the operating state of each power generator is determined in consideration of the degree of deterioration of each power generator. That is, among the plurality of power generation devices, those having a large degree of deterioration are not operated as much as possible, and those having a small degree of deterioration are operated as much as possible.
このような制御を実現するために、発電システム1に含まれる発電装置10A〜Cは、それぞれの劣化の度合いを示す情報を共有する。また、発電装置10A〜Cは、それぞれ、発電システム1全体として求められる出力を実現する際の各発電装置の出力を規定する参照テーブルも共有する。このような情報およびテーブルは、発電装置10A〜Cにおいて、それぞれの制御部16A〜Cに記憶することができる。
In order to realize such control, the
ここで、発電装置10A〜Cの「劣化の度合いを示す情報(以下、「劣化情報」と略記する)」とは、各種の情報とすることができる。以下、「劣化情報」について、さらに説明する。 Here, “information indicating the degree of deterioration (hereinafter abbreviated as“ deterioration information ”)” of the power generation apparatuses 10 </ b> A to 10 </ b> C can be various types of information. Hereinafter, “deterioration information” will be further described.
例えば、発電部12A〜Cには、ポンプおよびファンなどの駆動部品、ならびに燃料電池発電モジュールおよび内燃機関などの機能部を構成する各種の部品が存在する。これらの部品は、発電装置10A〜Cがそれぞれ使用される際の温度、ファンなどの可動部品の回転数、発電装置10A〜Cの発電電力、および発電効率など、各種の要因によって劣化の度合いが変化する。このような各種部品の劣化の度合いは、発電装置10A〜Cの寿命に影響する。
For example, the
そこで、本実施形態では、各制御部16A〜Cが、それぞれ発電装置10A〜Cを構成する所定の部品の劣化に関連する特徴的なパラメータ、当該部品の状態、および当該部品の稼働時間などを測定する。そして、制御部16A〜Cは、これらの測定をもとに、総合的な劣化度を推定し、「劣化情報」として保持する。そして、この劣化情報は、発電装置10A〜Cの間の通信により、他の発電装置と共有されるようにする。さらに、主たる装置(マスター)である発電装置10Aは、後述する参照テーブルを作成し、他の発電装置(この場合10Bおよび10C)に送信する。
Therefore, in the present embodiment, the
また、上述した劣化情報は、時間とともに変化する情報である。このため、各発電装置10A〜Cは、なるべく最新の劣化情報を共有するのが好適である。したがって、本実施形態においては、例えば所定の時間間隔などで、各発電装置10A〜Cの劣化の度合いを示す情報を収集して、上述した参照テーブルを更新するのが望ましい。以下、発電装置10A〜Cが劣化の度合いを示す情報などを収集し、参照テーブルを更新する処理について説明する。
Moreover, the deterioration information mentioned above is information which changes with time. For this reason, it is preferable that the
図2は、本発明の実施形態に係る発電装置10A〜Cにおける参照テーブル更新処理を説明するフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart illustrating reference table update processing in the
図2に示すように、発電装置10Aによる参照テーブル更新処理が開始すると、制御部16Aは、自機である発電装置10Aについての各種情報を、他の発電装置10Bおよび10Cに送信する(ステップS11)。具体的には、ステップS11においては、制御部16Aは、(1)発電装置10Aが発電可能な電力の最大出力値、(2)発電装置10Aが現在発電している電力の出力値、(3)発電装置10Aの劣化情報、を送信する。このステップS11の処理を行うため、制御部16Aは、例えば所定の時間間隔などで、上記各種情報を予め取得するように制御を行う。
As shown in FIG. 2, when the reference table update process by the
ここで、(1)発電装置10Aが発電可能な電力の最大出力値とは、例えば発電装置10Aの定格出力のような、発電装置10Aが発電することができる最大の電力の出力値である。また、(2)発電装置10Aが現在発電している電力の出力値とは、現在、発電装置10Aが出力している電力の値である。また、(3)発電装置10Aの劣化情報とは、例えば、上述のような、発電装置10A〜Cを構成する部品の状態を示す情報としたり、発電装置10A〜Cを構成する部品の稼働時間を示す情報としたりすることができる。特に、本実施形態においては、この劣化情報は、発電装置10A〜Cを構成する部品の劣化度を示す情報、および、発電装置10A〜Cを構成する部品の劣化特性のような情報とするのが好適である。
Here, (1) the maximum output value of power that can be generated by the
ステップS11において自機(発電装置10A)についての各種情報を他の発電装置10Bおよび10Cに送信したら、制御部16Aは、他の発電装置10Bおよび10Cから、同様の情報を受信する(ステップS12)。なお、ステップS11において、発電装置10Bは、発電装置10Aおよび10Cに、上述の各種情報を送信する。また、ステップS11において、発電装置10Cは、発電装置10Aおよび10Bに、上述の各種情報を送信する。したがって、ステップS12においては、発電装置10A〜Cは、それぞれ、他の発電装置から、上述の各種情報を受信することにより、発電システム1に含まれる発電装置10A〜Cの情報を共有することができる。
If various information about the own machine (
ステップS12において発電装置10Aが他の発電装置10Bおよび10Cから各種の情報を受信したら、制御部16Aは、発電システム1の発電する電力の現在の総出力を算出する(ステップS13)。ステップS13においては、制御部16Aは、発電装置10A〜10Cが現在発電している電力の出力値を取得しているため、これらの情報から発電システム1の発電する電力の現在の総出力を算出することができる。
When the
ステップS13において発電システム1の発電する電力の現在の総出力を算出したら、制御部16Aは、受信した各種情報に基づいて、参照テーブルを更新する(ステップS14)。この参照テーブル更新の際、制御部16Aは、発電装置10A〜Cの劣化の度合いを考慮して、それぞれの稼働状態を決定する。また、制御部16Aは、このようにして更新した参照テーブルをメモリに保持する。ステップS14において、発電装置10A〜Cは、それぞれ、更新された参照テーブルを保持することができる。この時、発電装置10A〜Cの制御部16A〜Cがそれぞれ参照テーブルの更新処理を行ってもよいし、発電装置10Aが更新した参照テーブルを発電装置10Bおよび10Cに送信してもよい。
When the current total output of the power generated by the power generation system 1 is calculated in step S13, the
図3は、ステップS14において更新された参照テーブルの例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the reference table updated in step S14.
ステップS14において、制御部16Aは、図3に示すように、発電装置10A〜Cの劣化情報および発電可能な電力の最大出力値に基づいて、発電システム1が所定の電力を出力する際に発電装置10A〜Cがそれぞれ出力すべき電力を規定する。図3においては、例として、発電装置10A〜Cの最大出力値を、それぞれ3kWと想定している。また、図3においては、例として、発電装置10Aの劣化度が最も低く、発電装置10Cの劣化度が最も高い場合を想定している。また、図3においては、例として、発電装置10A〜Cは、2.0kWまでの出力で運転すると劣化の進行が遅くなり、2.0kW以上の出力で運転すると劣化の進行が早まる場合を想定している。
In step S14, the
図3においては、発電システム1が全体として出力する電力x[kW]を左の列に示してあり、その時に発電装置10A〜Cがそれぞれ出力すべき電力を表にして示してある。発電装置10Aは劣化度が最も低いため、発電システム1の運転時において、稼働させる優先度を高くしている。一方、発電装置10Cは劣化度が最も高いため、発電システム1の運転時において、稼働させる優先度を低くしている。このような参照テーブルを参照することにより、制御部16A〜Cは、発電システム1が電力x[kW]を出力する際に、発電装置10A〜Cがそれぞれ出力すべき電力を把握することができる。
In FIG. 3, the power x [kW] output from the power generation system 1 as a whole is shown in the left column, and the power to be output by the
次に、図3のような更新した参照テーブルに従って、発電装置10A〜Cがそれぞれ行う動作を説明する。
Next, operations performed by the
図1に示した発電システム1において、発電装置10A〜Cが出力する最大の電力よりも、負荷200の消費電力の需要が大きい場合、系統100から電力を買電することになる。この時、発電装置10A〜Cがそれぞれ備える電流センサ18A〜Cは、順潮流の電流を検出する。このようにして、電流センサ18A〜Cが順潮流の電流を検出すると、それぞれの制御部16A〜Cは、発電装置10A〜Cがそれぞれ最大の電力を出力するように制御する。そして、負荷200の消費電力の需要のうち、発電システム1の出力で不足するぶんは、系統100から買電することによりまかなう。
In the power generation system 1 shown in FIG. 1, when the demand for the power consumption of the
一方、発電システム1において、発電装置10A〜Cが出力する最大の電力が、負荷200の消費電力の需要よりも大きい場合、発電装置10A〜Cがそれぞれ備える電流センサ18A〜Cは、逆潮流の電流を検出する。この場合、発電装置10A〜Cは、以下説明する本実施形態に係る制御を行う。
On the other hand, in the power generation system 1, when the maximum power output from the power generation devices 10 </ b> A to 10 </ b> C is larger than the demand for power consumption of the
本実施形態においては、逆潮流の電流が発生する場合、電流センサ18A〜Cが検出した電流値に応じて、発電装置10A〜Cが出力する電力を減少させて、発電システム1の電力の総出力を負荷200の消費電力の需要以下にする。この時、発電装置10A〜Cがそれぞれ出力する電力は、図3で説明した参照テーブルに従うようにする。
In the present embodiment, when a reverse flow current is generated, the power output from the
図4は、発電装置10A〜Cが出力の目標を決定して出力を制御する処理を説明するフローチャートである。以下、例として、発電装置10Aが行う処理について説明するが、発電装置10Bおよび10Cについても、同様にして処理を行うことができる。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a process in which the
図4に示す処理が開始すると、発電装置10Aの制御部16Aは、電流センサ18Aが逆潮流の電流を検出したか否かを判定する(ステップS21)。ステップS21において逆潮流が検出されると、制御部16Aは、電流センサ18Aが検出した当該逆潮流の電流値を取得する(ステップS22)。
When the process shown in FIG. 4 starts, the
ステップS22において逆潮流の電流値を取得したら、制御部16Aは、当該取得した逆潮流の電流値およびステップS13で算出した発電システム1の発電する電力の総出力から、発電システム1による電力の総出力の目標を算出する(ステップS23)。燃料電池の発電による電流の逆潮流が所定時間を超えて発生するのを防ぐため、ステップS23で算出される電力の総出力の目標は、発電装置10A〜Cがそれぞれ出力可能な電力の合計よりも小さなものとなる。
When the reverse flow current value is acquired in step S22, the
ステップS23において電力の総出力の目標を算出したら、制御部16Aは、メモリに記憶された(図3に示したような)参照テーブルを参照する(ステップS24)。これにより、発電装置10A〜Cは、発電システム1が全体として目標とする電力を出力する際に、それぞれ個々が出力すべき電力を把握することができる。このように、ステップS24において参照テーブルを参照することにより、制御部16Aは、自装置である発電装置10Aが出力する電力の目標を決定する(ステップS25)。
After calculating the target of the total power output in step S23, the
ステップS25において出力する電力の目標を決定したら、制御部16Aは、発電装置10Aの出力が当該目標の電力になるように、発電部12Aおよび/または電力変換部14Aを制御する(ステップS26)。このように、制御部16A〜Cがそれぞれ制御を行うことより、発電装置10A〜Cがそれぞれ出力する電力の合計は、発電システム1の目標とする電力の総出力となる。
When the target of the power output in step S25 is determined, the
このように、制御部16Aは、発電装置10A〜Cが発電する電力の総出力が負荷200の消費電力よりも大きくなる時、発電装置10A〜Cの劣化の度合いを示す情報に基づいて、発電装置10A〜Cがそれぞれ発電する電力の出力を調整するように制御する。
Thus, the
この時、制御部16Aは、発電装置10A〜Cの劣化の度合いを示す情報に基づいて、発電装置10A〜Cのうち劣化の度合いが高いものから優先的に発電する電力の出力を調整するように制御してもよい。また、この時、制御部16Aは、発電装置10A〜Cの劣化の度合いを示す情報に基づいて、発電装置10A〜Cのうち劣化の度合いが低いものから優先的に発電する電力の出力を調整するように制御してもよい。なお、本実施形態において、発電する電流の出力を「調整する」とは、例えば、出力を上げる、下げる、抑制する、維持するなど、各種の態様とすることができる。
At this time, based on the information indicating the degree of deterioration of the
また、制御部16Aにおいて、発電装置10A〜Cの「劣化の度合いを示す情報」は、発電装置10A〜Cを構成する部品の状態を示す情報としてもよい。また、この「劣化の度合いを示す情報」は、発電装置10A〜Cを構成する部品の稼働時間を示す情報としてもよい。
Further, in the
以上説明したように、本実施形態においては、劣化の度合いが低い分散型電源を優先的に運転させて、劣化の度合いが高い分散型電源の負担を軽減する。このため、それぞれの分散型電源の寿命は平均化され、発電システム全体としての寿命を延ばすことができる。近年、電力の需要家が、消費する電力を自分で賄うために、コストの安い電気を自宅などで発電する分散型電源を設置するケースが増えてきている。分散型電源の導入コストを考慮すると、分散型電源の寿命は少しでも長くすることが望ましい。したがって、本発明によれば、高価な分散型電源の寿命を延ばすことができ、経済的に有利になる。 As described above, in this embodiment, a distributed power source with a low degree of deterioration is preferentially operated to reduce the burden on the distributed power source with a high degree of deterioration. For this reason, the lifetimes of the respective distributed power sources are averaged, and the lifetime of the entire power generation system can be extended. In recent years, there has been an increasing number of cases where a power consumer installs a distributed power source that generates low-cost electricity at home or the like in order to cover the power consumed by himself / herself. Considering the introduction cost of the distributed power source, it is desirable to extend the life of the distributed power source as much as possible. Therefore, according to the present invention, the lifetime of an expensive distributed power source can be extended, which is economically advantageous.
本発明を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形および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、各機能部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部およびステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。 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 variations and modifications 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 functional unit, each means, each step, etc. can be rearranged so that there is no logical contradiction, and a plurality of functional units, steps, etc. are combined or divided into one. It is possible. In addition, each of the embodiments of the present invention described above is not limited to being performed faithfully to each of the embodiments described above, and is implemented by appropriately combining the features or omitting some of the features. You can also.
例えば、上述した実施形態では、制御部16A〜Cが、それぞれメモリを備え、参照テーブルなどを記憶するものとして説明した。しかしながら、発電装置10A〜Cは、それぞれ制御部16A〜Cとは別個の記憶部を備えるように構成してもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
また、発電装置10A〜Cにおいて、それぞれの制御部16A〜Cは、図3に示したような参照テーブルを予め記憶するのではなく、発電装置10A〜Cが出力すべき電力を、例えばリアルタイムで算出してもよい。
Further, in the
また、図2で説明したステップS13の後に、例えば制御部16Aは、他の発電装置10Bおよび10Cと参照テーブルの情報を交換することにより、参照テーブルを補正するように制御してもよい。
Further, after step S13 described with reference to FIG. 2, for example, the
また、発電装置10A〜Cにおいて、それぞれの制御部16A〜Cは、各発電装置を構成する部品などの保守点検までの時間に関する情報に基づいて、所定の短時間で次の保守点検をむかえる発電装置から優先的に高負荷で動作させてもよい。
Further, in the
また、本発明は、発電システム1の発明としても実施することができる。この場合、複数の発電装置10A〜Cのそれぞれは、複数の発電装置10A〜Cが連結されて発電する電力の総出力が負荷200の消費電力よりも大きくなる時、複数の発電装置10A〜Cのそれぞれの劣化の度合いを示す情報に基づいて、発電する電力の出力を調整するように制御する。
The present invention can also be implemented as an invention of the power generation system 1. In this case, each of the plurality of power generation devices 10 </ b> A to 10 </ b> C is connected to the plurality of power generation devices 10 </ b> A to 10 </ b> C when the total output of the generated power is larger than the power consumption of the
また、本発明は、系統100に連系して負荷200に供給する電力の出力を制御可能な複数の発電装置10A、10B、および10Cによる発電方法としても実施することができる。例えば、当該発電方法は、複数の発電装置10A〜Cのそれぞれが、複数の発電装置10A〜Cが連結されて発電する電力の総出力が負荷200の消費電力よりも大きくなる時、発電する電力の出力を調整するように制御する制御ステップを含む。この時、当該制御ステップにおいて、複数の発電装置10A〜Cのそれぞれの劣化の度合いを示す情報に基づいて、発電する電力の出力を調整するように制御する。その他、本発明は、発電装置10A、10B、および10Cの発明に対応する方法の発明、および発電システム1の発明に対応する方法の発明としても、実施することができる。
In addition, the present invention can also be implemented as a power generation method using a plurality of
1 発電システム
10A,10B,10C 発電装置
12A,12B,12C 発電部
14A,14B,14C 電力変換部
16A,16B,16C 制御部
18A,18B,18C 電流センサ
100 系統
200 負荷
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric
Claims (11)
前記発電部が発電する電力の出力を制御する制御部と、を備える発電装置であって、
前記制御部は、当該発電装置および当該発電装置に連結された他の発電装置が発電する電力の総出力が前記負荷の消費電力よりも大きくなる時、当該発電装置および当該他の発電装置の劣化の度合いを示す情報に基づいて、当該発電装置および当該他の発電装置がそれぞれ発電する電力の出力を調整するように制御する、発電装置。 A power generation unit that generates power to be connected to the grid and supplied to the load;
A control unit that controls an output of electric power generated by the power generation unit, and a power generation device comprising:
When the total output of the power generated by the power generation device and another power generation device connected to the power generation device is larger than the power consumption of the load, the control unit deteriorates the power generation device and the other power generation device. A power generator that controls to adjust the output of the power generated by the power generator and the other power generator based on the information indicating the degree of the power.
前記複数の発電装置のそれぞれは、当該複数の発電装置が連結されて発電する電力の総出力が前記負荷の消費電力よりも大きくなる時、当該複数の発電装置のそれぞれの劣化の度合いを示す情報に基づいて、当該発電装置が発電する電力の出力を調整するように制御する、発電システム。 A power generation system including a plurality of power generation devices capable of controlling the output of electric power supplied to a load connected to a system,
Each of the plurality of power generation devices is information indicating the degree of deterioration of each of the plurality of power generation devices when the total output of the power generated by connecting the plurality of power generation devices is larger than the power consumption of the load. A power generation system that controls to adjust the output of power generated by the power generation device based on the above.
前記複数の発電装置のそれぞれは、当該複数の発電装置が連結されて発電する電力の総出力が前記負荷の消費電力よりも大きくなる時、当該複数の発電装置のそれぞれの劣化の度合いを示す情報に基づいて、当該発電装置が発電する電力の出力を調整するように制御する制御ステップを含む、発電方法。 A power generation method using a plurality of power generation devices capable of controlling the output of power supplied to a load connected to a system,
Each of the plurality of power generation devices is information indicating the degree of deterioration of each of the plurality of power generation devices when the total output of the power generated by connecting the plurality of power generation devices is larger than the power consumption of the load. A power generation method including a control step of controlling to adjust the output of the power generated by the power generation device based on the above.
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