JP2016187285A - Power conversion device and power management device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置及び電力管理装置に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device and a power management device.
太陽光発電装置または蓄電装置のような分散電源を系統に連系させて制御する分散電源システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。 A distributed power supply system that controls a distributed power supply such as a solar power generation device or a power storage device linked to a system is known (for example, see Patent Document 1).
分散電源で発電した電力には、系統（電力会社）に逆潮流させて売電することができるものがある。例えば、太陽光や風力等で発電された再生可能エネルギーが、現状、売電できる発電電力である。 Some of the electric power generated by the distributed power source can be sold by causing the grid (electric power company) to flow backward. For example, renewable energy generated by sunlight, wind power, or the like is currently generated power that can be sold.
ところで、２０１５年４月から、電力会社は、新規に系統接続される太陽光発電装置に対し、発電電力の系統への逆潮流の出力がほぼゼロになるように太陽光発電装置を抑制する指令をすることが可能となる予定である。 By the way, from April 2015, the electric power company has issued a directive to suppress the photovoltaic power generation apparatus so that the output of the reverse power flow to the system of the generated power is almost zero for the newly connected solar power generation apparatus. It will be possible to
また、将来的には、逆潮流の出力をほぼゼロにする抑制ではなく、ある程度の逆潮流が認められるような制度に緩和される可能性もある。その場合、電力会社は、分散電源システム全体の定格容量の０〜１００％の範囲で、出力抑制を要求する信号（以下「出力抑制信号」と称する）をサーバ上から取得可能な状態になるように設定する。この出力抑制信号は、各分散電源システムがインターネット等を介して電力会社のサーバから取得する、もしくは、配信会社のサーバが電力会社のサーバにアクセスして取得して各分散電源システムに出力抑制信号を配信する。例えば、逆潮流させる電力を定格容量の５０％まで抑制することを要求する出力抑制信号が電力会社のサーバ上から取得可能な状態となり、その情報を各分散電源システムが取得する。なお、電力会社が各分散電源システムに出力抑制信号を配信する場合も予想される。 Moreover, in the future, there is a possibility that the system will be relaxed to a system that allows a certain amount of reverse power flow, rather than suppressing the output of reverse power flow to almost zero. In that case, the electric power company can obtain a signal for requesting output suppression (hereinafter referred to as “output suppression signal”) from the server within a range of 0 to 100% of the rated capacity of the entire distributed power supply system. Set to. This output suppression signal is acquired by each distributed power system from the server of the power company via the Internet or the server of the distribution company is acquired by accessing the server of the power company and output to each distributed power system. To deliver. For example, an output suppression signal requesting that the power to be reversely flowed is suppressed to 50% of the rated capacity is available from the server of the power company, and each distributed power system acquires the information. In addition, it is anticipated that an electric power company distributes an output suppression signal to each distributed power supply system.
したがって、上述のような将来的に予想される電力会社の出力抑制信号に対応して、逆潮流させる電力を制御できる技術が求められている。 Therefore, there is a need for a technique that can control the power to be reversely flowed in response to the power control signal expected from the power company as described above.
かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、逆潮流させる電力を定格容量の一定の割合まで抑制することを要求する電力会社の出力抑制信号に応じて、系統に逆潮流させる電力を制御することができる電力変換装置及び電力管理装置を提供することにある。 An object of the present invention made in view of such a point is to control the power to be reversely flowed to the system according to the output suppression signal of the electric power company that requests to suppress the power to be reversely flowed to a certain ratio of the rated capacity. An object of the present invention is to provide a power conversion device and a power management device that can be used.
本発明の実施形態に係る電力変換装置は、分散電源が発電した直流電力を交流電力に変換して系統に逆潮流させることが可能な電力変換装置であって、前記系統への逆潮流電流の値を取得する第１電流検出部と、前記分散電源から供給される直流電力を交流電力に変換し、前記系統に逆潮流させる電力変換部と、電力会社の出力抑制信号を取得する通信部と、前記出力抑制信号を取得すると、前記系統に逆潮流させる逆潮流電力が該出力抑制信号の要求を満たす所定の一定値になるように、前記第１の電流検出部から取得した前記逆潮流電流の値に基づいて、前記電力変換部を制御する制御部とを備えるものである。 A power conversion device according to an embodiment of the present invention is a power conversion device capable of converting DC power generated by a distributed power source into AC power and causing a reverse flow to the system, and the reverse power flow current to the system is A first current detection unit that acquires a value; a power conversion unit that converts DC power supplied from the distributed power source into AC power and reversely flows to the system; and a communication unit that acquires an output suppression signal of an electric power company; When the output suppression signal is acquired, the reverse power flow current acquired from the first current detection unit so that the reverse power flow to be reverse flowed to the system becomes a predetermined constant value that satisfies the request of the output suppression signal. And a control unit that controls the power conversion unit based on the value of.
また、本発明の実施形態に係る電力管理装置は、分散電源が発電した直流電力を交流電力に変換して系統に逆潮流させることが可能な電力変換装置を制御する電力管理装置であって、前記系統への逆潮流電流の値を取得する第１電流検出部と、電力会社の出力抑制信号を取得する通信部と、前記出力抑制信号を取得すると、前記系統に逆潮流させる逆潮流電力が該出力抑制信号の要求を満たす所定の一定値になるように、前記第１の電流検出部から取得した前記逆潮流電流の値に基づいて、前記電力変換装置を制御する制御部とを備えるものである。 Moreover, the power management apparatus according to the embodiment of the present invention is a power management apparatus that controls a power conversion apparatus that can convert DC power generated by a distributed power source into AC power and reversely flow the system, A first current detection unit that acquires a value of a reverse flow current to the system, a communication unit that acquires an output suppression signal of an electric power company, and a reverse power flow that causes the system to reverse flow when acquiring the output suppression signal A control unit that controls the power converter based on the value of the reverse flow current acquired from the first current detection unit so as to be a predetermined constant value that satisfies the request of the output suppression signal It is.
本発明の実施形態に係る電力変換装置及び電力管理装置によれば、電力会社の出力抑制信号に応じて、系統に逆潮流させる電力を所定の一定値になるように制御できるため、逆潮流電力の変動を低減できる。これにより、本実施形態では、系統周波数変動を低減できるため、系統電圧を安定にするためのより高い抑制率の出力抑制の指令を受けにくくすることができる。その結果、系統への逆潮流による売電収入の損失を低減できる。 According to the power conversion device and the power management device according to the embodiment of the present invention, the reverse power flow power can be controlled to a predetermined constant value according to the output suppression signal of the power company so that the power to be reverse flowed to the system can be a predetermined constant value. Fluctuations can be reduced. Thereby, in this embodiment, since a system | strain frequency fluctuation | variation can be reduced, it can be made difficult to receive the command of the output suppression of the higher suppression rate for stabilizing a system | strain voltage. As a result, it is possible to reduce the loss of electricity sales due to reverse power flow to the grid.
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.
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る電力変換装置１０を含む電力制御システム１の概略構成を示す図である。図１において、各機能ブロックを結ぶ実線は主に電力線を示し、破線は主に通信線又は信号線を示す。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
電力制御システム１は、電力変換装置１０と、第１の電流センサ２０と、第２の電流センサ３０と、太陽光発電装置４０と、負荷５０とを備える。
The
電力変換装置１０は、太陽光発電装置４０から供給される直流電力を交流電力に変換し、負荷５０に供給する。また、電力変換装置１０は、負荷５０に供給しても余った余剰電力を、系統６０（電力会社）に逆潮流させて売電する。
The
電力変換装置１０は、電力会社の出力抑制信号を取得すると、取得した出力抑制信号の内容に応じて、系統６０へ逆潮流させる電力（以下、単に「逆潮流電力」とも称する）を制御する。例えば、逆潮流電力を電力制御システム１全体における定格容量の５０％まで抑制することを要求する出力抑制信号を取得した場合、電力変換装置１０は、逆潮流電力が前記定格容量の５０％を超えないように、出力電力を制御する。なお、この場合、「定格容量の５０％」とは、太陽光発電装置４０の定格容量及び電力変換装置１０の定格容量のうち小さい方の定格容量の５０％のことをいうものとする。例えば、太陽光発電装置４０の定格容量が６ｋＷ、電力変換装置１０の定格容量が５ｋＷである場合、出力抑制信号は５ｋＷの５０％である２．５ｋＷに逆潮流電力を抑制することを要求するものとする。
When acquiring the output suppression signal of the power company, the
電力変換装置１０の構成及び機能の詳細については後述する。
Details of the configuration and functions of the
第１の電流センサ２０は、系統６０と電力変換装置１０とをつなぐ電力線に設置されている。第１の電流センサ２０は、系統６０に流れる逆潮流電流を検出し、検出した値を電力変換装置１０に送信する。
The first
第２の電流センサ３０は、電力変換装置１０の電力変換部１１の出力部に設置されている。第２の電流センサ３０は、電力変換部１１の出力電流を検出し、検出した値を電力変換装置１０に送信する。制御部１６は、第２の電流センサ３０から取得した電力変換部１１の出力電流の増減と第１の電流センサ２０から取得した逆潮流電流の増減が一致すれば、逆潮流電力の変化が太陽光発電装置４０の発電電力に起因すると判定し、そうでなければ負荷変動に起因するものであると判定する。なお、図１においては、第２の電流センサ３０が電力変換装置１０の外部に設置されている構成を示しているが、第２の電流センサ３０は電力変換装置１０の内部に組み込まれている構成であってもよい。一般的な電力変換装置であるパワーコンディショナでは、電力変換の電流フィードバック用として出力部に電流センサを有している場合が多いため、この電流センサに第２の電流センサ３０の機能を持たせるようにすれば、電流センサの個数を削減できる。また、本実施形態では、第１の電流センサ２０で逆潮流電流、第２の電流センサ３０で電力変換部１１の出力電流を検出しているが、この方法以外で逆潮流電流および出力電流を検出してもよい。また、本実施形態では電流センサを用いているため、電流値で検出しているが、該電流値に電圧値を乗じて算出した電力値に基づいて各種の制御を行なってもよい。
The second
太陽光発電装置４０は、太陽光のエネルギーから直流電力を発電し、電力変換装置１０に供給する。なお、太陽光発電装置４０は、分散電源の一例として示したものであり、電力会社との契約条件によっては、他の種類の分散電源であってもよい。
The solar
負荷５０は、例えば電気機器などである。図１においては１台の負荷５０を示しているが、負荷５０は任意の台数であってよい。
The
続いて、電力変換装置１０の構成及び機能の詳細について説明する。電力変換装置１０は、電力変換部１１、第１電流検出部１２、第２電流検出部１３、通信部１４、記憶部１５及び制御部１６を備える。
Next, details of the configuration and functions of the
電力変換部１１は、太陽光発電装置４０から供給される直流電力を交流電力に変換し、負荷５０に供給する。また、電力変換部１１は、負荷５０に供給しても余った余剰電力を、系統６０に逆潮流させる。
The power conversion unit 11 converts the DC power supplied from the solar
第１電流検出部１２は、系統６０に流れる逆潮流電流の値を取得する。本実施形態において、第１電流検出部１２は、第１の電流センサ２０から逆潮流電流の値を取得する。
The first
第２電流検出部１３は、電力変換部１１の出力電流の値を取得する。本実施形態において、第２電流検出部１３は、第２の電流センサ３０から出力電流の値を取得する。
The second
通信部１４は、インターネットなどのネットワークを介して、電力会社のサーバと通信可能であり、電力会社のサーバから、出力抑制信号を取得する。なお、出力抑制信号の送信元は電力会社のサーバに限定されるものではなく、他の送信元から電力会社の出力抑制信号が送信された場合も、通信部１４は、ネットワークを介して電力会社の出力抑制信号を取得することができる。 The communication unit 14 can communicate with a power company server via a network such as the Internet, and acquires an output suppression signal from the power company server. Note that the transmission source of the output suppression signal is not limited to the server of the electric power company. Even when the output suppression signal of the electric power company is transmitted from another transmission source, the communication unit 14 is connected to the electric power company via the network. Output suppression signal can be acquired.
記憶部１５は、太陽光発電装置４０の定格容量の値、及び、電力変換装置１０の定格容量の値を記憶している。
The
制御部１６は、電力変換装置１０全体を制御及び管理するものであり、例えばプロセッサにより構成することができる。
The
制御部１６は、通信部１４を介して出力抑制信号を取得すると、出力抑制信号の内容に応じて、系統６０への逆潮流電力が、出力抑制信号の要求を満たす所定の一定値になるように、電力変換部１１を制御する。
When the
この際、制御部１６は、第１の電流センサ２０から第１電流検出部１２を介して取得した逆潮流電流の値から算出された逆潮流電力の値に基づいて、系統６０への逆潮流電力が所定の一定値であるかどうかを判定し、判定結果に応じて、系統６０への逆潮流電力が所定の一定値になるように電力変換部１１を制御する。
At this time, the
すなわち、制御部１６は、取得した逆潮流電流の値に基づいて、逆潮流電力が所定の一定値より大きいと判定した場合、出力電力を低減させるように電力変換部１１を制御する。一方、逆潮流電力が所定の一定値より小さいと判定した場合、出力電力を増加させるように電力変換部１１を制御する。また、制御部１６は、取得した逆潮流電流の値から算出された逆潮流電力の値に基づいて、逆潮流電力が所定の一定値であると判定した場合、そのままの状態で電力変換部１１の出力を維持する。ここで、制御部１６は、逆潮流電力が所定の一定値に対して所定の範囲（例えば、±１％の範囲）に入っている場合は、逆潮流電力が所定の一定値であると判定する。所定の範囲は適宜設定することができる。
That is, the
また、制御部１６は、逆潮流電力を所定の一定値に維持する際に、一時的な出力変動に直ちに追従しないように制御してもよい。例えば、第１の電流センサ２０から検出される逆潮流電力が低下した場合に、制御部１６で直ちに逆潮流電力の出力を増やして一定値を維持する制御を実行するのではなく、逆潮流電力の低下の原因を第２の電流センサ３０の検出値を用いて確認してもよい。例えば、逆潮流電力の低下の原因には、太陽光発電装置４０の発電電力の低下または負荷５０の消費電力の増大が想定される。
Further, the
ここで、第２の電流センサ３０の検出値が低下した場合には、太陽光発電装置４０の発電電力が低下したことが原因であると判定できる。この場合、制御部１６は逆潮流電力の所定の一定値を下げる制御をする。
Here, when the detection value of the second
一方、第２の電流センサ３０の検出値が安定している状態で逆潮流電力の低下が検出された場合には、負荷５０の消費電力が増えたと判定できる。この場合、制御部１６は、直ちに逆潮流電力の出力を増やす制御を実行せずに、負荷５０の消費電力の増大が一時的（短時間）なものでないか所定時間かけて判定する。これにより、より安定して逆潮流電力を系統に送出できる。
On the other hand, when a decrease in reverse power flow is detected in a state where the detection value of the second
なお、電力変換装置１０が系統６０と接続する電力線において電圧値は一定の値であるため、制御部１６は、第１電流検出部１２から逆潮流電流の値を取得すれば、その値から逆潮流電力の値を算出することができる。したがって、逆潮流電流の値を取得することは逆潮流電力の値を取得することとほぼ等価である。これは、他の部分の電流と電力の関係についても同様である。以後、このような電流と電力の関係については説明を省略する。また、第２電流検出部１３から取得される電力変換部１１の出力電流の値についても同様である。
In addition, since the voltage value is a constant value in the power line connecting the
制御部１６は、出力抑制信号を取得すると、記憶部１５に記憶されている太陽光発電装置４０の定格容量の値、及び、電力変換装置１０の定格容量の値を参照して、系統６０への逆潮流電力の所定の一定値を設定する。例えば、太陽光発電装置４０の定格容量が６ｋＷ、電力変換装置１０の定格容量が５ｋＷである場合に、逆潮流電力をシステム全体の定格容量の５０％まで抑制することを要求する出力抑制信号を取得した場合、制御部１６は、所定の一定値を５ｋＷの５０％である２．５ｋＷに設定する。
When the
また、制御部１６は、負荷５０に電力を供給している場合、出力抑制信号を取得しても、負荷５０への電力供給は維持する。これにより、太陽光発電装置４０の発電電力が出力抑制後の逆潮流電力を上回っている場合に、必要以上に電力変換部１１の出力を抑制することを防ぐことができる。
In addition, when supplying power to the
図２に示すフローチャートを参照して、電力変換装置１０の動作の一例について説明する。
With reference to the flowchart shown in FIG. 2, an example of operation | movement of the
電力変換装置１０の制御部１６は、通信部１４を介して出力抑制信号を取得すると（ステップＳ１０１）、記憶部１５に記憶されている太陽光発電装置４０の定格容量の値、及び、電力変換装置１０の定格容量の値を参照して、所定の規定（出力抑制に関する法令やガイドライン）に従って系統６０への逆潮流電力の所定の一定値を設定する（ステップＳ１０２）。
If the
制御部１６は、第１の電流センサ２０から第１電流検出部１２を介して系統６０への逆潮流電流の値を取得する（ステップＳ１０３）。
The
制御部１６は、取得した逆潮流電流の値から算出された逆潮流電力に基づいて、逆潮流電力が所定の一定値であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
The
逆潮流電力が所定の一定値であると判定した場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、制御部１６は、そのままの状態で電力変換部１１の出力電力を維持する（ステップＳ１０５）。
When it is determined that the reverse power flow is a predetermined constant value (step S104: Yes), the
逆潮流電力が所定の一定値ではないと判定した場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、制御部１６は、逆潮流電力が所定の一定値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０６）。
When it is determined that the reverse flow power is not a predetermined constant value (step S104: No), the
逆潮流電力が所定の一定値より大きいと判定した場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、制御部１６は、電力変換装置１０の出力電力を低減させるように電力変換部１１を制御し（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０４に戻る。
If it is determined that the reverse power flow power is greater than the predetermined constant value (step S106: Yes), the
逆潮流電力が所定の一定値より小さいと判定した場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、制御部１６は、電力変換装置１０の出力電力を増加させるように電力変換部１１を制御し（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０４に戻る。このとき、電力変換装置１０の出力電力を増加させることができない場合、すなわち、逆潮流電力として所定の一定値を維持できない場合については後述する。
When it is determined that the reverse power flow power is smaller than the predetermined constant value (step S106: No), the
このように、制御部１６は、出力抑制信号を受信すると、逆潮流電力が出力抑制信号の要求を満たす所定の一定値になるように、第１の電流センサ２０から取得した逆潮流電流の値に基づいて、電力変換部１１を制御する。これにより、太陽光発電装置４０の発電電力や負荷５０への供給電力がある程度変動しても、系統６０への逆潮流電力を一定の値に維持することができる。これにより、ユーザは一定の売電収入を得ることができる。さらに、本実施形態では、逆潮流電力の変動に伴う系統周波数変動を低減できるため、系統電圧を安定にするためのより高い抑制率の出力抑制の指令を受けにくくすることができる。その結果、系統への逆潮流による売電収入の損失を低減できる。
As described above, when the
（逆潮流電力として所定の一定値を維持できない場合）
例えば、一時的に日射量が少なくなり太陽光発電装置４０の発電電力が減少した場合や、負荷５０に供給する電力が増えた場合などに、逆潮流電力が所定の一定値を維持できなくなる場合がある。このような場合、制御部１６は、逆潮流電力の設定値を低減し、低減した値が、系統６０への逆潮流電力の一定値となるように電力変換部１１を制御する。
(When the predetermined constant value cannot be maintained as reverse power flow)
For example, when the amount of solar radiation temporarily decreases and the generated power of the solar
例えば、出力抑制信号によって、電力制御システム１全体の定格容量の２０％まで逆潮流電力を抑制することを要求された場合、制御部１６は、逆潮流電力が定格容量の２０％となるように電力変換部１１を制御している。この状態において、逆潮流電力を定格容量の２０％で維持することが困難と判定した場合は、制御部１６は、逆潮流電力の所定の一定値の設定値を、例えば定格容量の１０％まで低減させる。
For example, when it is requested by the output suppression signal that the reverse flow power is suppressed to 20% of the rated capacity of the entire
系統６０への逆潮流電力の所定の一定値を低減させた場合、制御部１６は、定期的に、逆潮流電力を元の値まで増加させることが可能か否か判定する。逆潮流電力を増加させることが可能と判定した場合は、制御部１６は、逆潮流電力の所定の一定値を元の値まで増加させる。
When the predetermined constant value of the reverse flow power to the
このように、制御部１６は、系統６０への逆潮流電力を一定の値に維持することが困難と判定した場合は、逆潮流電力の設定値を低減させる。これにより、太陽光発電装置４０の発電電力が減少した場合や、負荷５０に供給する電力が増えた場合なども、系統６０への逆潮流電力を所定の一定値に維持することができる。
Thus, when it is determined that it is difficult to maintain the reverse flow power to the
なお、電力制御システム１において、負荷５０が停止している場合、または太陽光発電装置４０の発電電力を負荷５０に供給せずに全て逆潮流させるようなシステムの場合、制御部１６は、分散電源の太陽光発電装置４０が発電した直流電力の値に基づいて、電力変換部１１を制御してもよい。具体的には、制御部１６は、取得した逆潮流電流の値から算出された逆潮流電力と太陽光発電装置４０が発電した直流電力との値に基づいて、所定の一定値で逆潮流電力を維持できると判定した場合は状態を継続し、維持することが困難と判定した場合は、上述の所定の一定値を低減する。
In the
（維持可能な逆潮流電力の算出）
制御部１６は、逆潮流電力を所定の一定値になるように制御した後、逆潮流電力がそのまま維持可能か否かを継続的に算出してもよい。例えば、制御部１６は、負荷５０に供給している電力を算出することによって、逆潮流電力として維持可能な電力を算出する。
(Calculation of sustainable reverse flow power)
The
制御部１６は、第２の電流センサ３０から第２電流検出部１３を介して電力変換部１１の出力電力の値を取得する。制御部１６は、電力変換部１１の出力電力の値から逆潮流電力の値を引くことによって、負荷５０に供給されている供給電流から算出される供給電力（負荷５０の消費電力とも言う）の値を算出する。
The
制御部１６は、太陽光発電装置４０の発電電力と、負荷５０に供給されている電力値を監視することによって、系統６０に逆潮流電力として維持可能な電力の値を算出することができる。これにより、発電電力や負荷５０への供給電力の変動が生じた際には、逆潮流電力が増加するか減少するかを早期に判定できる。
The
制御部１６は、算出した維持可能な逆潮流電力の値に基づき、逆潮流電力の所定の一定値の設定値を決定する。
The
［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態に係る電力管理装置７０を含む電力制御システム２の概略構成を示す図である。図３において、各機能ブロックを結ぶ実線は主に電力線を示し、破線は主に通信線又は信号線を示す。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the
電力制御システム２は、第１の電流センサ２０と、第２の電流センサ３０と、太陽光発電装置４０と、負荷５０と、電力管理装置７０と、電力変換装置８０と、蓄電装置９０とを備える。
The
第２実施形態に係る電力制御システム２は、特に、電力変換装置８０とは別に設けられた電力管理装置７０が、電力変換装置８０の出力電力を制御する構成であるという点で、第１実施形態に係る電力制御システム１と相違する。第２実施形態においては、第１実施形態と相違する部分について主に説明し、第１実施形態と共通又は類似する内容については、適宜、説明を省略する。
The
電力管理装置７０は、電力会社の出力抑制信号を取得すると、取得した出力抑制信号の内容に応じて、系統６０への逆潮流電力が所定の一定値になるように、電力変換装置８０の出力電力を制御する。
When the
電力管理装置７０は、電力変換装置８０、負荷５０及び蓄電装置９０と、有線又は無線によって接続して通信することが可能であり、電力変換装置８０、負荷５０及び蓄電装置９０から各種情報を取得したり、電力変換装置８０、負荷５０及び蓄電装置９０を制御したりすることができる。電力管理装置７０は、電力変換装置８０、負荷５０及び蓄電装置９０と通信を行う通信プロトコルとして、例えばＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ（登録商標）などを用いることができる。なお、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅはあくまで一例であって、他の通信プロトコルであってもよい。電力管理装置７０の構成及び機能の詳細については後述する。
The
電力変換装置８０は、太陽光発電装置４０から供給される直流電力を交流電力に変換し、負荷５０や蓄電装置９０に供給する。また、電力変換装置８０は、負荷５０に供給しても余った余剰電力を、蓄電装置９０に充電する、もしくは系統６０（電力会社）に逆潮流させて売電する。
The
蓄電装置９０は、系統６０に接続して用いられ、放電電力によって負荷５０に電力を供給することができる。また、蓄電装置９０は、太陽光発電装置４０から電力変換装置８０を介して供給される電力又は系統６０から供給される電力によって充電することができる。なお、蓄電装置９０を充電動作させている場合は、蓄電装置９０も負荷の一種とみなすことができる。
The
続いて、電力管理装置７０の構成及び機能の詳細について説明する。電力管理装置７０は、第１電流検出部７１、第２電流検出部７２、通信部７３、記憶部７４及び制御部７５を備える。
Next, details of the configuration and functions of the
第１電流検出部７１は、第１の電流センサ２０から、系統６０に流れる逆潮流電流の値を受信する。
The first
第２電流検出部７２は、第２の電流センサ３０から、電力変換装置８０の出力電流の値を受信する。なお、図３の構成では、第２の電流センサ３０の出力は第２電流検出部７２に接続されているが、第２の電流センサ３０の出力が電力変換装置８０に接続される構成としてもよい。この場合、第２電流検出部７２は、第２の電流センサ３０から、電力変換装置８０を介して、電力変換装置８０の出力電流の値を受信する。
The second
通信部７３は、インターネットなどのネットワークを介して、電力会社のサーバと通信可能であり、電力会社のサーバから、出力抑制信号を取得する。なお、出力抑制信号の送信元は電力会社のサーバに限定されるものではなく、他の送信元から電力会社の出力抑制信号が送信された場合も、通信部７３は、ネットワークを介して電力会社の出力抑制信号を取得することができる。
The
記憶部７４は、太陽光発電装置４０の定格容量の値、及び、電力変換装置８０の定格容量の値を記憶している。
The
制御部７５は、電力管理装置７０全体を制御及び管理するものであり、例えばプロセッサにより構成することができる。
The
制御部７５は、通信部７３を介して電力制御信号を取得すると、電力制御信号の内容に応じて、系統６０への逆潮流電力が、出力抑制信号の要求を満たす所定の一定値になるように、電力変換装置８０を制御する。また、制御部７５は、負荷５０を制御して負荷５０への供給電力を制御したり、蓄電装置９０を制御して、蓄電装置９０への充電電力や蓄電装置９０からの放電電力を制御したりすることができる。これにより、制御部７５は、系統６０への逆潮流電力が、出力抑制信号の要求を満たす所定の一定値になるようにしてもよい。
When the
図４に示すフローチャートを参照して、電力管理装置７０の動作の一例について説明する。
An example of the operation of the
電力管理装置７０の制御部７５は、通信部７３を介して出力抑制信号を取得すると（ステップＳ２０１）、記憶部７４に記憶されている太陽光発電装置４０の定格容量の値、及び、電力変換装置８０の定格容量の値を参照して、所定の規定（出力抑制の法令やガイドライン）に従って系統６０への逆潮流電力の所定の一定値を設定する（ステップＳ２０２）。
When the
制御部７５は、第１の電流センサ２０から第１電流検出部７１を介して系統６０への逆潮流電流の値を取得する（ステップＳ２０３）。
The
制御部７５は、取得した逆潮流電流の値から算出された逆潮流電力の値に基づいて、逆潮流電力が所定の一定値であるか否かを判定する。（ステップＳ２０４）。
The
逆潮流電力が所定の一定値であると判定した場合（ステップＳ２０４：Ｙｅｓ）、制御部７５は、そのままの状態で電力変換装置８０の出力電力を維持する（ステップＳ２０５）。
When it is determined that the reverse flow power is a predetermined constant value (step S204: Yes), the
逆潮流電力が所定の一定値ではないと判定した場合（ステップＳ２０４：Ｎｏ）、制御部７５は、逆潮流電力が所定の一定値より大きいか否かを判定する。（ステップＳ２０６）。
When it is determined that the reverse flow power is not a predetermined constant value (step S204: No), the
逆潮流電力が所定の一定値より大きいと判定した場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、制御部７５は、電力変換装置８０の出力電力を低減させるように電力変換装置８０に指示し（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０４に戻る。
When it is determined that the reverse power flow power is larger than the predetermined constant value (step S206: Yes), the
逆潮流電力が所定の一定値より小さいと判定した場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、制御部７５は、電力変換装置８０の出力電力を増加させるように電力変換装置８０に指示、または、蓄電装置９０から負荷５０に電力を供給するように指示、あるいは、負荷５０の動作を停止させるように指示し（ステップＳ２０８）、ステップＳ２０４に戻る。なお、ステップＳ２０８において、逆潮流電力が所定の一定値を維持できない場合には、所定の一定値を下げる制御を行なう。
When it is determined that the reverse power flow power is smaller than the predetermined constant value (step S206: No), the
このように、制御部７５は、出力抑制信号を取得すると、逆潮流電力が出力抑制信号の要求を満たす所定の一定値になるように、第１の電流センサ２０から取得した逆潮流電流の値から算出された逆潮流電力の値に基づいて、電力変換装置８０を制御する。これにより、太陽光発電装置４０の発電電力や負荷５０への供給電力がある程度変動しても、系統６０への逆潮流電力を一定の値に維持することができる。このように、逆潮流電力を一定の値に維持することによって、ユーザは一定の売電収入を得ることができる。また、本実施形態に係る電力管理装置７０は、第１実施形態に係る電力変換装置１０と同様に、逆潮流電力の変動に伴う系統周波数変動を低減できる。また、電力管理装置７０では、負荷５０や蓄電装置９０を制御する際に、太陽光発電装置４０等の分散電源の発電量、及び、逆潮流電力の所定の一定値に基づいて、逆潮流電力が変動しないように制御しているため、負荷５０や蓄電装置９０の動作を管理しやすくなる。
As described above, when the
電力管理装置７０による、その他のいくつかの制御例を下記に説明する。
Several other examples of control by the
（負荷への電力供給の制御）
電力管理装置７０の制御部７５は、負荷５０を制御して負荷５０への供給電力を制御することによって、系統６０への逆潮流電力が、出力抑制信号の要求を満たす所定の一定値になるようにしてもよい。例えば、負荷５０としてＨＰ（Heat Pump：ヒートポンプ）式給湯器がある場合、逆潮流電力の抑制によって逆潮流させることができなくなった電力をＨＰ式給湯器に供給してお湯を沸かしてもよい。また、制御部７５は、逆潮流電力の抑制によって逆潮流させることができなくなった電力を蓄電装置９０に供給して蓄電装置９０を充電してもよい。
(Control of power supply to load)
The
このように、制御部７５が、逆潮流電力の抑制によって逆潮流させることができなくなった電力を、負荷５０や蓄電装置９０に供給するように制御することによって、太陽光発電装置４０によって発電した電力を無駄なく利用することができる。
In this way, the
また、制御部７５は、負荷５０への電力供給や、蓄電装置９０への充電だけでは、所定の一定値まで逆潮流電力を低減できない場合は、電力変換装置８０の出力を抑制して逆潮流電力を低減し、逆潮流電力が所定の一定値になるように制御する。
In addition, the
（逆潮流電力の維持）
例えば、一時的に日射量が少なくなり太陽光発電装置４０の発電電力が減少した場合や、負荷５０に供給する電力が増えた場合などは、蓄電装置９０を放電させるように制御して、蓄電装置９０の放電電力を負荷５０に供給することによって、逆潮流電力を所定の一定値に維持してもよい。
(Maintaining reverse power flow)
For example, when the amount of solar radiation temporarily decreases and the generated power of the solar
例えば、モータなどのような一時的に大電力負荷となる負荷５０が動作する場合は、制御部７５が蓄電装置９０を放電させて、一時的な大電力負荷に電力を供給することによって、逆潮流電力を所定の一定値に維持してもよい。この場合、一時的な大電力負荷の動作終了後は、制御部７５が蓄電装置９０の放電を停止させることによって、大電力負荷の動作終了後も逆潮流電力を所定の一定値に維持することができる。
For example, when a
このように、蓄電装置９０を設ければ、逆潮流電力の抑制の程度に応じて、蓄電装置９０を充電または放電するように制御することによって、逆潮流電力を所定の一定値に維持しやすい。
As described above, if the
また、制御部７５は、蓄電装置９０を放電させるように制御するだけでは、逆潮流電力を所定の一定値に維持できない場合は、逆潮流電力の設定値を低減させるように制御してもよい。同様に、負荷５０が長時間にわたって安定的に動作するのであれば、蓄電装置９０の放電時間を長く確保できるように放電量を抑えて、その分、逆潮流電力の設定値を意図的に低減させるようにしても良い。
In addition, the
（負荷の動作を停止させる場合の制御）
制御部７５が負荷５０の動作を停止させるように制御する場合、停止させる負荷５０の消費電力に相当する電力を、予め低減させるように電力変換装置８０を制御してもよい。これにより、負荷５０の停止時に、逆潮流電力が所定の一定値をオーバーすることを防ぐことができる。
(Control when stopping load operation)
When the
（複数の電力変換装置の制御）
図５に、複数の電力変換装置（８０−１、８０−２）が系統６０に接続している場合の例を、電力制御システム３として示す。
(Control of multiple power converters)
FIG. 5 shows an example in which a plurality of power conversion devices (80-1, 80-2) are connected to the
図５に示す例において、太陽光発電装置（４０−１、４０−２）、電力変換装置（８０−１、８０−２）の定格容量が、例えば、下記の値であるとする。
太陽光発電装置４０−１： ６ｋＷ
電力変換装置８０−１： ３ｋＷ
太陽光発電装置４０−２： ６ｋＷ
電力変換装置８０−２： ５ｋＷ
この場合に、電力制御システム３に対して、逆潮流電力を、電力制御システム３全体の合計の定格容量の２０％まで抑制することを要求する出力抑制信号を取得した場合、電力管理装置７０は、３ｋＷと５ｋＷの合計である８ｋＷの２０％である１．６ｋＷまで逆潮流電力を抑制する必要がある。つまり、電力管理装置７０は、逆潮流電力になり得る各々の電力変換装置の出力電力の合計値が、電力会社の要求に応じることができるように複数の電力変換装置を制御する。
In the example illustrated in FIG. 5, the rated capacities of the solar power generation devices (40-1, 40-2) and the power conversion devices (80-1, 80-2) are, for example, the following values.
Solar power generation device 40-1: 6 kW
Power converter 80-1: 3kW
Solar power generation device 40-2: 6 kW
Power converter 80-2: 5 kW
In this case, when the
この際、電力会社の要求は、電力制御システム３全体として、定格容量の２０％に逆潮流電力を抑制することであり、電力変換装置８０−１及び８０−２で、どのような割合で逆潮流電力を供給するかは、特に指定されていないものとする。 At this time, the electric power company's request is to suppress the reverse power flow to 20% of the rated capacity of the power control system 3 as a whole, and reverse the power converters 80-1 and 80-2 at any rate. It is not specified whether to supply tidal power.
この場合、電力管理装置７０は、電力変換装置８０−１及び８０−２の変換効率に基づいて、最も効率が良くなるように、電力変換装置８０−１及び８０−２の出力電力の割合を決定することができる。例えば、電力管理装置７０は、電力変換装置８０−１のみに１．６ｋＷを出力させるように制御し、電力変換装置８０−２は出力がゼロとなるように制御してもよい。
In this case, the
このように、制御部７５が、変換効率を考慮して電力変換装置８０−１及び８０−２を制御し、変換効率が良いところで動作させることによって、電力変換装置８０−１及び８０−２の発熱を低減させることができる。その結果、電力変換装置８０−１及び８０−２の寿命を延ばすことができる。また、負荷５０に供給する電力を増やすことができる。
In this way, the
また、制御部７５は、電力変換装置８０−１及び８０−２のうち駆動時間が短い方を優先的に動作させるように制御してもよい。これにより、分散電源システム３全体の寿命を伸ばすことができる。
Moreover, you may control the
なお、図５においては、電力変換装置が２台の場合を例として示しているが、電力変換装置が３台以上の場合も同様の方法によって、電力変換装置８０の出力電力の割合を決定することができる。
In addition, in FIG. 5, although the case where the number of power converters is two is shown as an example, the ratio of the output power of the
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、各構成部、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、複数の構成部やステップなどを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、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置の各構成部が実行するステップを含む方法としても実現し得るものである。また、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。 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, each step, etc. can be rearranged so that there is no logical contradiction, and multiple components, steps, etc. can be combined or divided into one It is. Further, although the present invention has been described centering on an apparatus, the present invention can also be realized as a method including steps executed by each component of the apparatus. Further, although the present invention has been described mainly with respect to the apparatus, the present invention can also be realized as a method, a program executed by a processor included in the apparatus, or a storage medium storing the program, and is within the scope of the present invention. It should be understood that these are also included.
１、２、３ 電力制御システム
１０ 電力変換装置
１１ 電力変換部
１２ 第１電流検出部
１３ 第２電流検出部
１４ 通信部
１５ 記憶部
１６ 制御部
２０ 第１の電流センサ
３０ 第２の電流センサ
４０ 太陽光発電装置
５０ 負荷
６０ 系統
７０ 電力管理装置
７１ 第１電流検出部
７２ 第２電流検出部
７３ 通信部
７４ 記憶部
７５ 制御部
８０ 電力変換装置
９０ 蓄電装置
1, 2 and 3
Claims (11)
前記系統への逆潮流電流の値を取得する第１電流検出部と、
前記分散電源から供給される直流電力を交流電力に変換し、前記系統に逆潮流させる電力変換部と、
電力会社の出力抑制信号を取得する通信部と、
前記出力抑制信号を取得すると、前記系統に逆潮流させる逆潮流電力が該出力抑制信号の要求を満たす所定の一定値になるように、前記第１の電流検出部から取得した前記逆潮流電流の値に基づいて、前記電力変換部を制御する制御部とを備える電力変換装置。 A power conversion device capable of converting DC power generated by a distributed power source into AC power and causing reverse flow to the system,
A first current detection unit for acquiring a value of a reverse flow current to the system;
A power converter that converts the DC power supplied from the distributed power source into AC power, and reversely flows to the system;
A communication unit that obtains an output suppression signal of the electric power company;
When the output suppression signal is acquired, the reverse flow current of the reverse flow current acquired from the first current detection unit is set so that the reverse flow power to be reversely flowed to the system becomes a predetermined constant value that satisfies the request of the output suppression signal. A power converter comprising: a controller that controls the power converter based on the value.
前記制御部は、前記逆潮流電力と前記分散電源が発電した直流電力との値に基づいて、前記所定の一定値で前記逆潮流電力を維持できると判定した場合は状態を継続し、維持することが困難と判定した場合は、前記所定の一定値を低減させることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
The control unit continues and maintains the state when it is determined that the reverse flow power can be maintained at the predetermined constant value based on the value of the reverse flow power and the DC power generated by the distributed power source. If it is determined that it is difficult, the power conversion device reduces the predetermined constant value.
前記電力変換部の出力電流の値を取得する第２電流検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記逆潮流電流の値と前記出力電流の値とに基づいて、前記系統に接続された負荷への供給電流を算出し、該負荷への供給電流から、前記所定の一定値で前記逆潮流電力を維持できると判定した場合は状態を継続し、維持することが困難と判定した場合は、前記所定の一定値を低減させることを特徴とする電力変換装置。 The power conversion device according to claim 1,
A second current detector for acquiring a value of an output current of the power converter;
The control unit calculates a supply current to a load connected to the system based on the value of the reverse flow current and the value of the output current, and from the supply current to the load, the predetermined constant value If the reverse flow power is determined to be maintained, the state is continued, and if it is determined that it is difficult to maintain, the predetermined constant value is reduced.
前記系統への逆潮流電流の値を取得する第１電流検出部と、
電力会社の出力抑制信号を取得する通信部と、
前記出力抑制信号を取得すると、前記系統に逆潮流させる逆潮流電力が該出力抑制信号の要求を満たす所定の一定値になるように、前記第１電流検出部から取得した前記逆潮流電流の値に基づいて、前記電力変換装置を制御する制御部とを備える電力管理装置。 A power management device that controls a power converter capable of converting DC power generated by a distributed power source into AC power and causing reverse flow to the system,
A first current detection unit for acquiring a value of a reverse flow current to the system;
A communication unit that obtains an output suppression signal of the electric power company;
When the output suppression signal is acquired, the value of the reverse power flow current acquired from the first current detection unit so that the reverse power flow to be reverse flowed to the system becomes a predetermined constant value that satisfies the request of the output suppression signal. And a control unit that controls the power conversion device.
前記制御部は、前記逆潮流電力の値と前記分散電源が発電した直流電力との値に基づいて、前記所定の一定値で前記逆潮流電力を維持できると判定した場合は状態を継続し、維持することが困難と判定した場合は、前記所定の一定値を低減させることを特徴とする電力管理装置。 The power management apparatus according to claim 4, wherein
If the controller determines that the reverse flow power can be maintained at the predetermined constant value based on the value of the reverse flow power and the DC power generated by the distributed power supply, the state continues, When it is determined that it is difficult to maintain, the power management apparatus reduces the predetermined constant value.
前記電力変換装置の出力電流の値を取得する第２電流検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記逆潮流電流の値と前記出力電流の値とに基づいて、前記系統に接続された負荷への供給電流を算出し、該負荷への供給電流から、前記所定の一定値で前記逆潮流電力を維持できると判定した場合は状態を継続し、維持することが困難と判定した場合は、前記所定の一定値を低減させることを特徴とする電力管理装置。 The power management apparatus according to claim 4, wherein
A second current detection unit for obtaining a value of an output current of the power converter;
The control unit calculates a supply current to a load connected to the system based on the value of the reverse flow current and the value of the output current, and from the supply current to the load, the predetermined constant value If it is determined that the reverse power can be maintained, the state is continued, and if it is determined that it is difficult to maintain, the predetermined constant value is reduced.
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