JP2016123140A - 複合発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】逆潮流不可発電システムにおける逆潮流検出用の電流センサの施工異常を早期に発見可能な複合発電システムを提供する。【解決手段】系統３への逆潮流が許容される逆潮流可発電システム１と、逆潮流が許容されない逆潮流不可発電システム２とを備え、逆潮流不可発電システム２に系統３への逆潮流の有無を検出する電流センサ２１が備えられている複合発電システムにおいて、逆潮流可発電システム２のパワーコンディショナ１２の制御部１５が、売電力を検出し、かつ、逆潮流可電力が売電力より大きい所定電力以上であり、かつ、逆潮流不可電力が検出されないときに、逆潮流可発電システム１の発電量を減少させて、このときに逆潮流不可電力の増加を検出すると、電流センサ２１の施工異常と判定する。【選択図】図４

Description

この発明は複合発電システムに関し、より詳細には、系統への逆潮流が許容される逆潮流可発電システムと、系統への逆潮流が許容されない逆潮流不可発電システムとを備える複合発電システムにおいて、逆潮流不可発電システムが備える逆潮流検出用の電流センサの施工異常を検出する技術に関する。

近年、太陽光発電システムのように系統への逆潮流が許容される発電システム（逆潮流可発電システム）と、燃料電池発電システムのように系統への逆潮流が許容されない発電システム（逆潮流不可発電システム）とを併用した複合発電システムが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

この種の複合発電システムでは、逆潮流不可発電システムから系統への逆潮流を防止するために、逆潮流不可発電システムには逆潮流の有無を検出するため（逆潮流検出用）の電流センサが備えられている。すなわち、複合発電システムでは、系統と構内負荷（家庭負荷）とを接続する電力線の系統側に逆潮流可発電システムが接続され、構内負荷側に逆潮流不可発電システムが接続されることから、この電流センサは、逆潮流可発電システムと電力線の接続点と、逆潮流不可発電システムと電力線の接続点との間に配設され、逆潮流不可発電システムから系統への電流（逆潮流）の有無を検出・監視するようになっている。

特開２０１２−９５５０７号公報

しかしながら、このような従来の構成には以下のような問題があり、その改善が望まれていた。

すなわち、逆潮流不可発電システムにおける逆潮流検出用の電流センサは、上述したように、逆潮流可発電システムと電力線の接続点と、逆潮流不可発電システムと電力線の接続点との間に配設しなければならないが、施工時にその配設位置を誤り、逆潮流可発電システムと電力線の接続点よりも系統側に電流センサが配設される（電流センサの施工異常が発生する）おそれがある。

このような電流センサの施工異常があるときに、逆潮流可発電システムからの逆潮流が生じると、逆潮流不可発電システムは、この逆潮流を逆潮流不可発電システムからの逆潮流と誤判定し、発電を停止してしまう。つまり、電流センサの施工異常がある場合、逆潮流可発電システムからの逆潮流が生じると、逆潮流不可発電システムは発電を行えないという不具合が生じる。

特に、逆潮流可発電システムと逆潮流不可発電システムとが異なるメーカによって製造されるなど、施工事業者が逆潮流不可発電システムの施工に不慣れな場合には、このような施工異常が起こり易い。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、逆潮流不可発電システムにおける逆潮流検出用の電流センサの施工異常を早期に発見可能な複合発電システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の複合発電システムは、系統への逆潮流が許容される逆潮流可発電システムと、系統への逆潮流が許容されない逆潮流不可発電システムとを備え、上記逆潮流不可発電システムに、上記系統への逆潮流の有無を検出する電流センサが備えられている複合発電システムにおいて、上記系統への売電力を測定する売電力測定手段と、上記逆潮流可発電システムの発電量を測定する逆潮流可電力測定手段と、上記逆潮流不可発電システムの発電量を測定する逆潮流不可電力測定手段と、制御手段とを備えてなり、上記制御手段は、上記売電力測定手段において売電力が検出され、かつ、上記逆潮流可電力測定手段で測定される逆潮流可電力が、上記売電力より大きい所定電力以上であり、かつ、上記逆潮流不可電力測定手段で逆潮流不可電力が検出されないときに、上記逆潮流可発電システムの発電量を減少させ、このときに逆潮流不可電力の増加を検出すると、上記電流センサの施工異常と判定する制御構成を有していることを特徴とする。

すなわち、この請求項１に記載の複合発電システムでは、制御手段は、（１）売電力があり、（２）逆潮流可発電システムの発電量が、売電力より大きい所定電力以上であり、（３）逆潮流不可発電システムの発電量が零である、との３条件が成立したときに、逆潮流可発電システムの発電量を減少させて、この逆潮流可発電システムの発電量の減少に伴って逆潮流不可電力が増加すると、逆潮流不可発電システムの逆潮流検出用の電流センサの施工異常と判定する。したがって、請求項１に記載の複合発電システムによれば、逆潮流不可発電システムの逆潮流検出用の電流センサに施工異常がある場合、当該異常を早期に発見することができる。

本発明の請求項２に記載の複合発電システムは、請求項１に記載の複合発電システムにおいて、上記逆潮流可発電システムは、直流電力を発電する発電部と、上記発電部で発電された直流電力を上記系統に連系可能な交流電力に変換するパワーコンディショナとを有し、上記制御手段が上記パワーコンディショナに内蔵されていることを特徴とする。

すなわち、この請求項２に記載の複合発電システムによれば、逆潮流不可発電システムにおける逆潮流検出用の電流センサの施工異常を検出する制御手段が、逆潮流可発電システムのパワーコンディショナに内蔵されるので、コンパクトな構成で、逆潮流検出用の電流センサの施工異常を検出することができる。

本発明の請求項３に記載の複合発電システムは、請求項１または２に記載の複合発電システムにおいて、上記制御手段は、所定の報知手段を備え、上記電流センサに施工異常があると判定すると、この報知手段を通じて上記電流センサの施工異常を外部に報知する制御構成を有していることを特徴とする。

すなわち、この請求項３に記載の複合発電システムによれば、逆潮流不可発電システムにおける逆潮流検出用の電流センサの施工異常が検出されると、当該異常が報知手段を通じて外部に報知されるので、複合発電システムを設置する需要家は、逆潮流検出用の電流センサの施工異常を早期に認識することができ、すみやかに電流センサの施工異常を是正する措置（修理作業員への是正依頼）を講ずることができ、逆潮流不可発電システムを有効に活用することができるようになる。

本発明によれば、売電力があり、かつ、逆潮流可発電システムの発電量が売電力より大きい所定電力以上であり、かつ、逆潮流不可発電システムの発電量が零である、との条件が満たされると、制御手段が、逆潮流可発電システムの発電量を減少させて、逆潮流不可発電システムの逆潮流検出用の電流センサに施工異常があるか否かを判断するので、逆潮流検出用の電流センサに施工異常があれば、当該異常を早期に発見することができる。

また、逆潮流検出用の電流センサに施工異常があった場合、当該異常が報知手段を通じて外部に報知されるので、逆潮流検出用の電流センサの施工異常を早期に是正することができ、逆潮流不可発電システムを有効に活用することができる。

本発明に係る複合発電システムの概略構成の一例を示すシステム構成図である。 同複合発電システムにおける逆潮流可発電システムの概略構成の一例を示すシステム構成図である。 同逆潮流可発電システムの制御部の機能的構成を示す機能ブロック図である。 同複合発電システムにおける逆潮流検出用の電流センサの施工異常の一例を示すシステム構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る複合発電システムの概略構成の一例を示している。この図１に示す複合発電システムは、系統３への逆潮流が許容される逆潮流可発電システム１と、系統３への逆潮流が許容されない逆潮流不可発電システム２とを主要部として備えており、系統３と家庭負荷（構内負荷）４とを接続する電力線５の系統３側に逆潮流可発電システム１が、電力線５の家庭負荷４側に逆潮流不可発電システム２がそれぞれ接続されている。なお、図１において、符号Ａは逆潮流可発電システム１と電力線５との接続点を、符号Ｂは逆潮流不可発電システム２と電力線５との接続点を示している。

逆潮流可発電システム１は、電気事業者との取極め（電気事業者との売電契約）などによって、系統３への逆潮流が許容される発電システムであって、たとえば、太陽光発電システム、風力発電システムなどが例示される。本実施形態では、この逆潮流可発電システム１は、太陽光発電システムで構成される。

図２は、逆潮流可発電システム１の概略構成を示している。図２に示すように、逆潮流可発電システム１は、発電部１１と、パワーコンディショナ１２とを主要部として備えている。

発電部１１は、直流電力を発電する発電装置で構成される。本実施形態では、この発電部１１には、太陽電池モジュールが用いられている。なお、太陽電池モジュールの構成は公知であるので、その詳細な説明は省略する。

パワーコンディショナ１２は、発電部１１で発電された直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、発電部１１で発電された直流電力の電圧を昇圧するコンバータ１３と、コンバータ１３で昇圧された直流電力を系統３に連系可能な交流電力に変換するインバータ１４と、これらコンバータ１３およびインバータ１４を制御（電力変換制御）する制御部（制御手段）１５とを主要部として備えており、インバータ１４の出力部が電力線５に接続されている。

そして、本実施形態に示すパワーコンディショナ１２は、このようなコンバータ１３およびインバータ１４による電力変換機能に加えて、制御部１５が、系統３への売電力（逆潮流電力）を測定する売電力測定機能と、パワーコンディショナ１２の出力電力（逆潮流可発電システム２の発電量）を測定する逆潮流可電力測定機能と、逆潮流不可発電システム２の発電量を測定する逆潮流不可電力測定機能とを備えており、これに伴って、売電力測定用の電流センサ１６と、逆潮流不可電力測定用の電流センサ１７とを備えている。なお、出力電力測定用の電流センサは、インバータ１４の出力部に備えられ、パワーコンディショナ１２に内蔵されている（図示省略）。

売電力測定用の電流センサ１６は、電力線５の接続点Ａの上流側、すなわち、系統３と接続点Ａとの間に配設される。この電流センサ１６には、カレントトランスが用いられ、カレントトランスの出力が制御部１５に入力されるようになっており、制御部１５は、この電流センサ１６で検出される電流値に基づいて売電力（および買電力）を測定するように構成されている（売電力測定手段）。すなわち、制御部１５は、電流センサ１６で逆潮流（系統３への電流）の有無を判断するとともに、逆潮流があるときには、この電流センサ１６で検出される電流値と図示しない電圧センサで検出される電圧値とに基づいて売電力を測定するように構成されている。

逆潮流不可電力測定用の電流センサ１７は、接続点Ｂと逆潮流不可発電システム２との間に配設される。この電流センサ１７にもカレントトランスが用いられ、カレントトランスの出力が制御部１５に入力されるようになっており、制御部１５は、この電流センサ１７で検出される電流値に基づいて逆潮流不可発電システム２の発電量（逆潮流不可電力）を測定するように構成されている。

さらに、制御部１５は、このような機能に加えて、表示装置６との通信機能を備えている。表示装置６は、売電力や逆潮流可発電システム１の発電量、逆潮流不可発電システム２の発電量などの各種情報を表示するための装置であって、たとえば、これらの情報を表示するための表示部として液晶表示パネルを備えた表示装置で構成される。

すなわち、本実施形態に示す逆潮流可発電システム１のパワーコンディショナ１２の制御部１５は、図３に示すように、コンバータ１３およびインバータ１４による電力変換を制御する電力変換制御機能１００と、パワーコンディショナ１２の出力電力を測定する出力電力測定機能１０１と、逆潮流不可発電システム２の発電量を測定する逆潮流不可電力測定機能１０２と、売電力を測定する売電力測定機能１０３と、表示装置６との通信機能１０４とを備えて構成されている。なお、これらの機能を果たす制御部１５は、その制御中枢としてマイコン（図示せず）を備えており、このマイコンによってこれらの機能１００〜１０４が実行されるようになっている。

逆潮流不可発電システム２は、電気事業者との取極めなどによって、系統３への逆潮流が許容されない（逆潮流が禁止されている）発電システムであって、たとえば、燃料電池発電システムやガスエンジン発電システムなどが例示される。本実施形態では、この逆潮流不可発電システム２は、燃料電池システムで構成される。

ここで、燃料電池発電システムの詳細は公知であるので詳細な説明は省略するが、逆潮流不可発電システム２は、系統３への逆潮流が禁止されることとの関係で、系統３への逆潮流の有無を検出する電流センサ（逆潮流検出用の電流センサ）２１が備えられている。

逆潮流検出用の電流センサ２１は、電力線５における接続点Ａと接続点Ｂとの間に配設される。この電流センサ２１には、カレントトランスが用いられ、カレントトランスの出力が逆潮流不可発電システム２の制御部（図示せず）に入力されるようになっており、逆潮流不可発電システム２の制御部は、この電流センサ２１において、逆潮流（系統３へ向かう電流）を検出すると、逆潮流不可発電システム２の発電を停止し、系統３への逆潮流を防止するように構成されている。

ところで、このように構成された複合発電システムでは、その施工にあたり、逆潮流検出用の電流センサ２１の配設位置を誤る（施工異常が生じる）おそれがある。図４は、このような電流センサ２１の施工異常の一例を示している。なお、電流センサ２１の施工異常としては、電力線５の接続点Ｂの下流側に電流センサ２１が配設されることも考えられるが、その場合、逆潮流不可発電システム２の試運転時に容易に発見できる。これに対し、図４に示す位置に電流センサ２１が配設された場合には、逆潮流不可発電システム２の試運転時には発見されない一方、逆潮流可発電システム１が逆潮流を行うと逆潮流不可発電システム２の発電が停止することになってしまう。本実施形態の複合発電システムでは、このような電流センサ２１の施工異常を早期に発見できるように、制御部１５が、以下のような構成を備えている。

すなわち、制御部１５は、逆潮流可発電システム１が発電中に、売電力、逆潮流可発電システム１の発電量（逆潮流可電力）、逆潮流不可発電システム２の発電量（逆潮流不可電力）を監視し、（１）売電力があり（売電力が検出されている）、（２）逆潮流可電力＞売電力＋αであり、（３）逆潮流不可電力が零である（逆潮流不可電力が検出されない）、との３つの条件が満たされると、制御部１５は、逆潮流可発電システム１の発電量を減少させ、このときに逆潮流不可電力が増加しないか否かを監視して、逆潮流不可電力の増加が検出されると、電流センサ２１の施工異常と判定する。

ここで、上記条件（１）を設けているのは、図４のように電流センサ２１を施工している場合、売電力があると逆潮流不可発電システム２が「逆潮流あり」と誤判断して発電を停止することになるからである。また、上記条件（２）を設けているのは、家庭負荷がα以上存在していることを判断するためである。なお、ここで上記αには、たとえば、５０Ｗや１００Ｗといった固定値を用いることができるが、変動値を用いてもよい。要は、家庭負荷αが存在していることが判別できるように、逆潮流可電力が、売電力より大きい所定電力以上であることが条件とされればよい。また、上記条件（３）を設けているのは、逆潮流不可発電システム２が逆潮流の検出（誤検出）により解列していることを確認するためである。すなわち、家庭負荷αが存在しているにもかかわらず、逆潮流不可電力が検出されなければ、逆潮流不可発電システム２は解列されている（発電を停止している）と判断できるからである。

そして、制御部１５が、逆潮流可発電システム１の発電量を減少させたときに逆潮流不可電力の増加が検出されることをもって電流センサ２１の施工異常と判定するのは、逆潮流可発電システム１の発電量の減少によって電流センサ２１による逆潮流の誤判定が解消されると、逆潮流不可発電システム２の発電が再開されるので、それに伴って、制御部１５が逆潮流不可電力を検出するようになるからである。

そして、制御部１５は、電流センサ２１の施工異常を検出・判定すると、その結果を、表示装置６に表示させる。つまり、電流センサ２１の施工異常がある場合、当該施工異常があることが表示装置６を通じて外部に報知される。これにより、複合発電システムを設置している需要家は、電流センサ２１の施工異常を早期に発見でき、電流センサ２１の施工位置の是正を図ることができる。

したがって、本実施形態に示す複合発電システムでは、電流センサ２１の施工異常を早期に発見・是正することができるので、電流センサ２１の誤施工に伴う逆潮流不可発電システム２の発電機会の逸失を早期に解消することができる。

なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。

たとえば、上述した実施形態では、パワーコンディショナ１２に内蔵された制御部１５に、売電力測定機能、逆潮流可電力測定機能、逆潮流不可電力測定機能、通信機能および電流センサ２１の施工異常判定機能を備えさせた場合を示したが、これら機能の一部または全部を、パワーコンディショナ１２とは別体に構成した筐体（たとえば、各種電力の測定と表示装置６との通信を主に行う電力測定ユニット）に備えさせることも可能である。

また、上述した実施形態では、制御部１５は、電流センサ２１の施工異常を検出すると、当該異常の検出を表示装置６を通じて外部に報知するように構成した場合を示したが、パワーコンディショナ１２に備えられた表示部（図示せず）や、アラーム音を鳴動させる鳴動装置など他の報知手段を通じて、電流センサ２１の施工異常を報知するように構成することも可能である。

１ 逆潮流可発電システム
２ 逆潮流不可発電システム
３ 系統
４ 家庭負荷
５ 電力線
６ 表示装置
１１ 発電部
１２ パワーコンディショナ
１３ コンバータ
１４ インバータ
１５ 制御部（制御手段）
１６ 売電力測定用の電流センサ
１７ 逆潮流不可電力測定用の電流センサ
２１ 逆潮流検出用の電流センサ

Claims (3)

1. 系統への逆潮流が許容される逆潮流可発電システムと、系統への逆潮流が許容されない逆潮流不可発電システムとを備え、前記逆潮流不可発電システムに、前記系統への逆潮流の有無を検出する電流センサが備えられている複合発電システムにおいて、
   前記系統への売電力を測定する売電力測定手段と、
   前記逆潮流可発電システムの発電量を測定する逆潮流可電力測定手段と、
   前記逆潮流不可発電システムの発電量を測定する逆潮流不可電力測定手段と、
   制御手段とを備えてなり、
   前記制御手段は、前記売電力測定手段において売電力が検出され、かつ、前記逆潮流可電力測定手段で測定される逆潮流可電力が、前記売電力より大きい所定電力以上であり、かつ、前記逆潮流不可電力測定手段で逆潮流不可電力が検出されないときに、前記逆潮流可発電システムの発電量を減少させ、このときに逆潮流不可電力の増加を検出すると、前記電流センサの施工異常と判定する制御構成を有している
   ことを特徴とする複合発電システム。
2. 前記逆潮流可発電システムは、直流電力を発電する発電部と、前記発電部で発電された直流電力を前記系統に連系可能な交流電力に変換するパワーコンディショナとを有し、
   前記制御手段が前記パワーコンディショナに内蔵されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の複合発電システム。
3. 前記制御手段は、所定の報知手段を備え、前記電流センサに施工異常があると判定すると、この報知手段を通じて前記電流センサの施工異常を外部に報知する制御構成を有している
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の複合発電システム。

Images