JP2016034218A - 太陽光発電表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電池が設置された場合に高精度で消費電力を算出可能な太陽光発電表示装置を得ること。
【解決手段】太陽光発電システムでの発電電力の情報を取得する発電電力取得部７２と、商用電源と分電盤３との間での売買電力の電流を測定する売買電力検出用電流センサ９と、売買電力検出用電流センサ９で測定された電流値を用いて売買電力を算出する売買電力算出部６１と、蓄電池１１へ流れる電流および蓄電池１１から流れる電流を測定する電流センサ１４，１５と、電流センサ１４，１５で測定された電流値を用いて蓄電池電力を算出する蓄電池電力算出部６２と、発電電力、売買電力および蓄電池電力を用いて、消費電力を算出する消費電力算出部７６と、消費電力の情報を表示する消費電力表示部７７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電表示装置に関する。

従来、太陽光発電システムを設置している住宅では、消費電力を検出してユーザに表示することが行われている。下記特許文献１では、商用電源および個別ブレーカに電力センサを接続し、部屋毎の消費電力を検出して表示する技術が開示されている。

近年、太陽光発電システムに蓄電池を使用する構成が増えている。蓄電池の使用方法には、電気料金の安い深夜電力を使用して充電を行って日中に使用する方法、また、太陽光発電で発電した電力で余剰分を蓄える方法がある。また、蓄電池を停電時の電源に使用することができる。蓄電池は、今後、大容量化および低価格化が進むことにより、太陽光発電システムの構成機器の１つとなり、重要な役割となることが考えられる。

特開２００２−９８７２０号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、太陽光発電システムに蓄電池が加えられた場合、蓄電池からの放電電力の分だけ消費電力が少なく検出されてしまう、という問題があった。また、蓄電池を充電する電力の流れもあり、正しい消費電力の検出が困難である、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、蓄電池が設置された場合において高精度で消費電力を算出可能な太陽光発電表示装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、太陽光発電システムでの発電電力の情報を取得する発電電力取得手段と、商用電源と一般負荷用分電盤との間で売買される電力の電流を測定する売買電力検出用電流センサと、前記売買電力検出用電流センサで測定された電流値を用いて、売電電力および買電電力を示す売買電力を算出する売買電力算出手段と、前記商用電源または前記太陽光発電システムにより充電される蓄電池へ流れる電流および放電の際に前記蓄電池から流れる電流を測定する電流センサと、前記電流センサで測定された電流値を用いて、前記蓄電池への充電電力および前記蓄電池からの放電電力を示す蓄電池電力を算出する蓄電池電力算出手段と、前記発電電力、前記売買電力および前記蓄電池電力を用いて、消費電力を算出する消費電力算出手段と、前記消費電力の情報を表示する消費電力表示手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、蓄電池が設置された場合において高精度で消費電力を算出できる、という効果を奏する。

実施の形態１にかかる太陽光発電表示装置について、太陽光発電システム、および住宅内に設置された分電盤、蓄電池との接続例を示す構成図 電力線１６の電力および電力の方向、電力線１７の電力、蓄電池放電電力の関係を示す図

以下に、本発明にかかる太陽光発電表示装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態にかかる太陽光発電表示装置について、太陽光発電システム、および住宅内に設置された分電盤、蓄電池との接続例を示す構成図である。

太陽光発電システムは、太陽電池アレイ１と、パワーコンディショナ２と、を備える。太陽電池アレイ１は、複数枚の太陽電池モジュールを住宅の屋上に設置し、複数枚の太陽電池モジュールを直列または並列に接続して構成したものである。各太陽電池アレイ１には、パワーコンディショナ２が接続されている。

太陽電池アレイ１は、太陽光を受けて発電し、直流電力を発生させる。パワーコンディショナ２は、太陽電池アレイ１で発生された直流電力を交流電力へ変換して出力する。パワーコンディショナ２は、出力線５を介して一般負荷用の分電盤３と接続し、分電盤３へ交流電力を出力する。

分電盤３は、分電盤３内の分岐ブレーカを経由して、住宅内の一般負荷である電気機器４と接続する。電気機器４は、例えば、エアコン、電子レンジ、洗濯機であって、日常使用する機器である。また、分電盤３は、電力線１６を介して蓄電池１１と接続する。蓄電池１１は、電力線１７を介して重要負荷用の分電盤１２と接続する。

分電盤１２は、住宅内の重要負荷である電気機器１３と接続する。電気機器１３は、例えば、蛍光灯、テレビ、冷蔵庫であって、日常使用する機器のうち、一般負荷である電気機器４よりも停電時において優先して使用する重要な機器である。

太陽光発電システムからの交流電力は、分電盤３内の分岐ブレーカを経由して、住宅内の電気機器４に供給されて消費される。また、太陽光発電システムからの交流電力は、蓄電池１１に供給され、蓄電池１１への充電に使用される。さらに、太陽光発電システムからの交流電力は、蓄電池１１の入り口部の図示しない分岐回路および分電盤１２を経由して、電気機器１３に供給されて消費される。

曇天時または雨天時で太陽光発電システムの発電電力が少ない場合、また、夜間で太陽光発電システムが発電できない場合、蓄電池１１では、放電を行って不足分の電力を賄う。すなわち、蓄電池１１から、分電盤３を介して電気機器４に電力を供給し、分電盤１２を介して電気機器１３に電力を供給する。

蓄電池１１からの放電でも不足分の電力を賄いきれない場合、住宅では、系統電源である商用電源から、分電盤３を介して電気機器４に電力を供給する。また、商用電源から、分電盤３、蓄電池１１および分電盤１２を介して電気機器１３に電力を供給する。このとき、住宅では買電状態となる。なお、商用電源から、蓄電池１１への充電も行われる。

逆に、太陽光発電システムの発電電力が住宅内の電気機器４，１３で消費されている全消費電力より多い場合、住宅では、余剰分の電力は、分電盤３を経由して商用電源に逆潮流される。このとき、住宅では売電状態となる。

商用電源が停電の場合、蓄電池１１から、分電盤１２を介して、停電時でも動作させたい重要負荷である電気機器１３に電力を供給する。

計測装置６は、分電盤３内に装着された売買電力検出用電流センサ９で測定された電流値を用いて、売電電力および買電電力を示す売買電力を算出する売買電力算出部６１と、電力検出用の電流センサ１４，１５で測定された電流値を用いて、蓄電池１１への充電電力および蓄電池１１からの放電電力を示す蓄電池電力を算出する蓄電池電力算出部６２と、を備える。

計測装置６は、パワーコンディショナ２と計測装置６との間に配線された通信線８を介して、太陽光発電システムで発電された発電電力の情報をパワーコンディショナ２から取得する。

売買電力検出用電流センサ９は、商用電源と分電盤３との間に流れる電流の値と向きを計測する。計測装置６は、売買電力検出用電流センサ９によって、売電状態のときの電流値、および買電状態のときの電流値を取得することができる。

計測装置６は、計測装置６と分電盤３との間に配線された電力線１０を介して、分電盤３内の分岐ブレーカから配線された図示しないコンセントに接続し、または分岐ブレーカの二次側に直接接続することにより、分電盤３から電力の供給を受けている。計測装置６は、供給された電力の電圧値を計測することで、分電盤３から供給される電力の電圧値の情報を取得する。

分電盤３と蓄電池１１との間に配線された電力線１６には、電流センサ１４が装着されている。計測装置６は、電流センサ１４によって電力線１６を流れる電流の向きと値を計測する。すなわち、計測装置６は、分電盤３から蓄電池１１側に流れる電流値または蓄電池１１側から分電盤３に流れる電流値を取得することができる。

蓄電池１１と分電盤１２との間に配線された電力線１７には、電流センサ１５が装着されている。計測装置６は、電流センサ１５によって蓄電池１１側から分電盤１２に流れる電流値を取得することができる。

計測装置６では、売買電力算出部６１が、具体的に、売買電力検出用電流センサ９より取得した売電状態のときの電流値および買電状態のときの電流値と、供給された電力の電圧値とを用いて、売電状態のときの売電電力および買電状態のときの買電電力を示す売買電力を算出する。

また、計測装置６では、蓄電池電力算出部６２が、具体的に、電流センサ１４より取得した電流値と、供給された電力の電圧値とを用いて、電力線１６に流れる第１の電力である一般負荷電力を算出する。また、計測装置６は、電流センサ１５より取得した電流値と、供給された電力の電圧値とを用いて、電力線１７に流れる第２の電力である重要負荷電力を算出する。ここでは、蓄電池１１への充電電力および蓄電池１１からの放電電力に関連し、蓄電池電力算出部６２で算出する電力を総称して蓄電池電力とする。

計測装置６は、太陽光発電システムでの発電電力、算出した売電電力、買電電力、一般負荷電力、および重要負荷電力の情報を、有線通信によってモニター装置７へ出力する。

モニター装置７は、計測装置６と有線通信により接続して各種情報の入出力を行う計測装置接続部７１と、計測装置接続部７１を介して計測装置６から発電電力の情報を取得する発電電力取得部７２と、発電電力取得部７２で取得した発電電力の情報を表示する発電電力表示部７３と、計測装置接続部７１を介して計測装置６から売電電力または買電電力を示す売買電力の情報を取得する売買電力取得部７４と、売買電力取得部７４で取得した売買電力の情報を表示する売買電力表示部７５と、計測装置接続部７１を介して計測装置６から取得した、発電電力、売電電力、買電電力、一般負荷電力、および重要負荷電力の情報を用いて住宅内での消費電力を算出する消費電力算出部７６と、消費電力算出部７６で算出された消費電力の情報を表示する消費電力表示部７７と、を備える。

モニター装置７では、消費電力算出部７６が、発電電力、売電電力、買電電力、一般負荷電力、および重要負荷電力の情報を用いて、以下の式（１）より住宅内での消費電力を算出する。

消費電力＝発電電力−売電電力＋買電電力＋重要負荷電力＋一般負荷電力 …（１）

ここで、一般負荷電力については、電力線１６での電力の向きが、蓄電池１１側から分電盤３に向かう場合は正の値とし、分電盤３から蓄電池１１側に向かう場合は負の値とする。

なお、上記の式（１）より得られる消費電力は、蓄電池１１への充電電力を消費電力に含めずに算出したものである。

モニター装置７では、発電電力表示部７３が、太陽光発電システムでの発電電力の情報を表示し、売買電力表示部７５が、住宅と商用電源との間での売電電力または買電電力の情報を表示し、消費電力表示部７７が、上記の式（１）より算出された消費電力の情報を表示する。なお、モニター装置７では、発電電力表示部７３、売買電力表示部７５、および消費電力表示部７７が、独立して表示画面、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を備えて表示してもよく、モニター装置７が備える１つの表示画面に各種電力の情報を交互に表示してもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、太陽光発電表示装置は、商用電源と分電盤３との間での売買電力の電流を測定する売買電力検出用電流センサ９と、蓄電池１１へ流れる電流および蓄電池１１から流れる電流を測定する電流センサ１４と、蓄電池１１から流れる電流を測定する電流センサ１５と、を備え、計測装置６が、太陽光発電システムでの発電電力の情報を取得し、売買電力検出用電流センサ９で測定された電流値を用いて売買電力を売買電力算出部６１で算出し、電流センサ１４，１５で測定された電流値を用いて蓄電池電力を蓄電池電力算出部６２で算出し、モニター装置７が、太陽光発電システムでの発電電力の情報を発電電力取得部７２で取得し、発電電力、売買電力および蓄電池電力を用いて、消費電力算出部７６で消費電力を算出することとした。これにより、太陽光発電システムに蓄電池を使用したシステムにおいて、高精度で消費電力を算出し、ユーザに消費電力の情報を提供することができる。また、太陽光発電表示装置では、蓄電池１１の充放電の際の電力を、電流センサ１４，１５を使用して求めることから、自社製のみでなく他社の蓄電池を使用した場合にも対応できる。

なお、本実施の形態では、モニター装置７が、計測装置６から消費電力の算出に必要な各種電力の情報を取得して消費電力を算出しているが、これに限定するものではない。計測装置６が、消費電力算出部７６の構成を備えて消費電力を算出し、算出した消費電力の情報をモニター装置７へ出力してもよい。以降の実施の形態についても同様とする。

また、本実施の形態では、計測装置６が、売電電力、買電電力、一般負荷電力、および重要負荷電力を算出しているが、これに限定するものではない。計測装置６が、売買電力検出用電流センサ９より取得した売電状態のときの電流値および買電状態のときの電流値の情報、電流センサ１４より取得した電流値の情報、電流センサ１５より取得した電流値の情報、および供給された電力の電圧値の情報をモニター装置７へ出力し、モニター装置７が、売買電力算出部６１および蓄電池電力算出部６２の構成を備えて、売電電力、買電電力、一般負荷電力、および重要負荷電力を算出してもよい。以降の実施の形態についても同様とする。

実施の形態２．
実施の形態１では、蓄電池１１への充電電力を含めずに消費電力を算出した。本実施の形態では、蓄電池１１への充電電力も含めて消費電力を算出する。

本実施の形態のシステム構成は、図１に示す実施の形態１と同じである。本実施の形態では、消費電力算出部７６が、発電電力、売電電力、買電電力、蓄電池放電電力の情報を用いて、以下の式（２）より住宅内での消費電力を算出する。

消費電力＝発電電力−売電電力＋買電電力＋蓄電池放電電力 …（２）

本実施の形態において、蓄電池放電電力とは、電流センサ１４で計測された第１の経路である電力線１６の電流の向きと値から求められた蓄電池電力であって第１の電力である電力線１６の電力および電力の方向と、電流センサ１５で計測された第２の経路である電力線１７の電流の値から求められた蓄電池電力であって第２の電力である電力線１７の電力と、から規定される電力である。図２は、電力線１６の電力および電力の方向、電力線１７の電力、蓄電池放電電力の関係を示す図である。

電力線１６での電力の方向が蓄電池１１→分電盤３の場合、または電力線１６での電力が０の場合、「蓄電池放電電力＝電力線１６の電力＋電力線１７の電力」と規定する。

電力線１６での電力の方向が分電盤３→蓄電池１１で、電力線１６、電力線１７における電力の大小関係が「電力線１６の電力≧電力線１７の電力」の場合、「蓄電池放電電力＝０」と規定する。

電力線１６での電力の方向が分電盤３→蓄電池１１で、電力線１６、電力線１７における電力の大小関係が「電力線１６の電力＜電力線１７の電力」の場合、「蓄電池放電電力＝電力線１７の電力−電力線１６の電力」と規定する。

計測装置６の蓄電池電力算出部６２が、図２に示す規定を用いて、蓄電池放電電力を算出する。モニター装置７の消費電力算出部７６では、上記の式（２）を用いることにより、蓄電池１１への充電電力を消費電力に含めて消費電力を算出することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、太陽光発電表示装置は、計測装置６の蓄電池電力算出部６２が、電力線１６に装着された電流センサ１４で測定された電流値を用いて電力線１６の電力を算出し、電力線１７に装着された電流センサ１５で測定された電流値を用いて電力線１７の電力を算出し、電力線１６での電力の方向および電力線１６，１７の電力の大小関係に基づいて蓄電池放電電力を算出し、モニター装置７の消費電力算出部７６が、発電電力、売電電力、買電電力、および蓄電池放電電力の情報を用いて消費電力を算出することとした。これにより、太陽光発電表示装置では、蓄電池１１への充電電力を消費電力に含めた場合においても、高精度で消費電力を算出することができる。

実施の形態３．
本実施の形態では、実施の形態１および２の構成から、分電盤１２、電力線１７および電流センサ１５を削除した場合について説明する。ここでは、電気機器１３を、電気機器４と同様に分電盤３に接続する構成とする。

この場合、消費電力算出部７６が、以下の式（３）より住宅内での消費電力を算出する。

消費電力＝発電電力−売電電力＋買電電力＋一般負荷電力 …（３）

なお、一般負荷電力については、実施の形態１と同様、電力線１６での電力の向きが、蓄電池１１側から分電盤３に向かう場合は正の値とし、分電盤３から蓄電池１１側に向かう場合は負の値とする。

なお、上記の式（３）より得られる消費電力は、蓄電池１１への充電電力を消費電力に含めずに算出したものである。

また、蓄電池１１への充電電力も含めて消費電力を算出する場合、消費電力算出部７６が、以下の式（４）より住宅内での消費電力を算出する。

消費電力＝発電電力−売電電力＋買電電力＋蓄電池放電電力 …（４）

ここで、蓄電池放電電力は、図２において、電力線１６での電力の方向が蓄電池１１→分電盤３の場合の値を用いる。電力線１６での電力の方向が分電盤３→蓄電池１１の場合は放電電力ではないため、分電盤３→蓄電池１１の場合に規定される値は使用しない。また、電力線１７は削除されていることから、「蓄電池放電電力＝電力線１６の電力」となる。

このように、太陽光発電表示装置では、太陽光発電システムに蓄電池１１を併用したシステムにおいて、蓄電池１１からの電力線１７、分電盤１２、および電流センサ１５を削除して構成を簡略化した場合においても、高精度で消費電力を算出することができる。

１ 太陽電池アレイ、２ パワーコンディショナ、３ 分電盤、４ 電気機器、５ 出力線、６ 計測装置、６１ 売買電力算出部、６２ 蓄電池電力算出部、７ モニター装置、８ 通信線、９ 売買電力検出用電流センサ、１０ 電力線、１１ 蓄電池、１２ 分電盤、１３ 電気機器、１４，１５ 電流センサ、１６ 電力線、１７ 電力線、７１ 計測装置接続部、７２ 発電電力取得部、７３ 発電電力表示部、７４ 売買電力取得部、７５ 売買電力表示部、７６ 消費電力算出部、７７ 消費電力表示部。

Claims (6)

1. 太陽光発電システムでの発電電力の情報を取得する発電電力取得手段と、
   商用電源と一般負荷用分電盤との間で売買される電力の電流を測定する売買電力検出用電流センサと、
   前記売買電力検出用電流センサで測定された電流値を用いて、売電電力および買電電力を示す売買電力を算出する売買電力算出手段と、
   前記商用電源または前記太陽光発電システムにより充電される蓄電池へ流れる電流および放電の際に前記蓄電池から流れる電流を測定する電流センサと、
   前記電流センサで測定された電流値を用いて、前記蓄電池への充電電力および前記蓄電池からの放電電力を示す蓄電池電力を算出する蓄電池電力算出手段と、
   前記発電電力、前記売買電力および前記蓄電池電力を用いて、消費電力を算出する消費電力算出手段と、
   前記消費電力の情報を表示する消費電力表示手段と、
   を備えることを特徴とする太陽光発電表示装置。
2. 前記蓄電池が、前記一般負荷用分電盤を介して一般負荷へ電力を供給し、重要負荷用分電盤を介して前記一般負荷よりも停電時において優先して使用する重要負荷へ電力を供給する場合に、
   前記電流センサを、前記蓄電池と前記一般負荷用分電盤とを接続する第１の経路、および前記蓄電池と前記重要負荷用分電盤とを接続する第２の経路に装着する構成とし、
   各電流センサが、装着した各経路の電流を測定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電表示装置。
3. 前記蓄電池電力算出手段は、前記第１の経路に装着された電流センサで測定された電流値を用いて、前記第１の経路における蓄電池電力である一般負荷電力を算出し、前記第２の経路に装着された電流センサで測定された電流値を用いて、前記第２の経路における蓄電池電力である重要負荷電力を算出し、
   前記消費電力算出手段は、次式により前記消費電力を算出する、
   消費電力＝発電電力−売電電力＋買電電力＋重要負荷電力＋一般負荷電力
   ことを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電表示装置。
4. 前記蓄電池電力算出手段は、前記蓄電池と前記一般負荷用分電盤とを接続する経路に装着された電流センサで測定された電流値を用いて、前記蓄電池電力である一般負荷電力を算出し、
   前記消費電力算出手段は、次式により前記消費電力を算出する、
   消費電力＝発電電力−売電電力＋買電電力＋一般負荷電力
   ことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電表示装置。
5. 前記蓄電池電力算出手段は、前記第１の経路に装着された電流センサで測定された電流値を用いて、前記第１の経路における蓄電池電力である第１の電力を算出し、前記第２の経路に装着された電流センサで測定された電流値を用いて、前記第２の経路における蓄電池電力である第２の電力を算出し、前記第１の電力での電力の方向および前記第１の電力と前記第２の電力の大小関係に基づいて、蓄電池放電電力を算出し、
   前記消費電力算出手段は、次式により前記消費電力を算出する、
   消費電力＝発電電力−売電電力＋買電電力＋蓄電池放電電力
   ことを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電表示装置。
6. 前記蓄電池電力算出手段は、前記蓄電池と前記一般負荷用分電盤とを接続する経路に装着された電流センサで測定された電流値を用いて、前記蓄電池電力である蓄電池放電電力を算出し、
   前記消費電力算出手段は、次式により前記消費電力を算出する、
   消費電力＝発電電力−売電電力＋買電電力＋蓄電池放電電力
   ことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電表示装置。

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