JP2017093127A - 電力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧受電管轄内において太陽光発電装置の発電電力量が余剰状態になったことに起因する逆潮防止リレーの解列を抑制することができる電力制御装置を提供する。
【解決手段】電力制御装置としての発電制御ユニット１０は、逆潮防止リレーが備わる管轄内電力線に接続された負荷による消費電力量を取得する消費量取得部１０１と、管轄内電力線に接続された太陽光発電装置による発電電力量を取得する発電量取得部１０２と、消費電力量及び発電電力量に基づいて、逆潮防止リレーが解列しないように太陽光発電装置から管轄内電力線に供給される電力量を制御する電力制御部１０４と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、高圧受電管轄下における太陽光発電システムの電力制御装置に関する。

従来の電力制御装置として、例えば特許文献１に記載の地域内電力融通システムがある。この従来のシステムでは、太陽電池の発電量、蓄電池の蓄電量又は充電量、及び負荷による消費電力量がそれぞれ計測される。これらの計測結果に基づいて宅内電力分配器における電力の流れが切り替えられて電力の融通が行われると共に、電力の流れに応じて電力の販売レート又は購入レートが決定される。

特開２０１２−６０７６０号公報

ＢＥＭＳ（Building Energy Management System）などに代表される高圧受電管轄下の電力システムにおいて、電力会社に対して太陽光発電の買取契約を締結しない場合がある。この場合、系統電力網への電力の逆潮が認められないため、電力会社の規定によって配電盤内に逆潮防止リレーが設置される。逆潮防止リレーは、太陽光発電装置による発電電力量の余剰が過多となった場合に解列して系統電力網への電力の逆潮を防止する。しかしながら、逆潮防止リレーが解列すると、管轄内電力線に接続される機器のブレーカも全て切断される場合がある。このため、逆潮防止リレーの解列の度に復旧作業が必要となり、ユーザの利便性が損なわれるという問題があった。

特許文献１のシステムには、受電管轄内に蓄電池が配置され、電力に余剰がある場合には蓄電池への蓄電がなされる。しかしながら、蓄電池の容量及び入力電力量は有限であり、満充電状態となっている場合、或いは発電電力量・消費電力量が急変する場合に逆潮の発生を抑えることは困難である。そのため、例え蓄電池を設置したとしても、上記したような逆潮防止リレーの意図しない解列、及びそれに伴うブレーカの切断を避けることができなかった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、受電管轄内において太陽光発電装置の発電電力量が余剰状態になったことに起因する逆潮防止リレーの解列を抑制することができる電力制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る電力制御装置は、高圧受電管轄下における太陽光発電システムの電力制御装置であって、高圧受電管轄内において、逆潮防止リレーが備わる管轄内電力線に接続された負荷による消費電力量を取得する消費量取得部（１０１）と、管轄内電力線に接続された太陽光発電装置による発電電力量を取得する発電量取得部（１０２）と、消費電力量及び発電電力量に基づいて、逆潮防止リレーが解列しないように太陽光発電装置から管轄内電力線に供給される電力量を制御する電力制御部（１０４）と、を備える。

この電力制御装置によれば、消費電力量及び発電電力量に基づいて供給電力量を調整することができるので、例えば、太陽光発電装置における発電電力量が一定であっても消費電力量が一時的に落ち込む場合や、消費電力量が一定であっても発電電力量が一時的に増える場合といったような場面で、逆潮防止リレーが解列することが防止されるので、復旧作業の発生を回避でき、ユーザの利便性を向上できる。

本発明によれば、受電管轄内において太陽光発電装置の発電電力量が余剰状態になったことに起因する逆潮防止リレーの解列を抑制することができる電力制御装置を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る電力制御装置を用いた電力システムの概略構成図である。 図２は、図１に示した電力制御装置の機能的構成を示すブロック図である。 図３は、電力制御装置の動作を示すフローチャートである。 図４は、消費電力量と発電電力量との関係の一例を示す図である。 図５は、変形例に係る電力制御装置を用いた電力システムの概略構成図である。 図６は、図５に示す太陽光発電装置の外観を例示する図である。 図７は、図６に示す太陽光発電装置の挙動を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１に示される電力システム１は、高圧受電管轄下における太陽光発電システムであって、ビルエネルギー管理システムの一形態をなすシステムである。電力システム１は、オフィスビルなどの建物を一つの単位とする高圧受電管轄下におかれている。電力システム１は、商用電力線を介して系統電力網２に接続されている。電力システム１には、変圧器３によって変圧された商用電力が供給される。

電力システム１は、３つの負荷１４ａ，１４ｂ，１４ｃと、７つの太陽光発電装置２０ａ〜２０ｇと、発電制御ユニット１０と、計測ユニット１２と、を備えている。尚、太陽光発電装置としては、太陽光発電装置２０ａ，２０ｂ，２０ｇのみを図示し、その他の太陽光発電装置は図示を省略している。

負荷１４ａ，１４ｂ，１４ｃと変圧器３との間には、負荷１４ａ，１４ｂ，１４ｃによって消費される消費電力量を計測するための計測用ＣＴセンサ１６が設けられている。

各太陽光発電装置２０ａ〜２０ｇには、分電盤２１ａ〜２１ｇが設けられている。尚、分電盤としては、分電盤２１ａ，２１ｂ，２１ｇのみを図示し、その他の分電盤は図示を省略している。

分電盤２１ａは、ブレーカ２１１ａを備えている。分電盤２１ｂは、ブレーカ２１１ｂを備えている。分電盤２１ｇは、ブレーカ２１１ｇを備えている。

分電盤２１ａ〜２１ｇと変圧器３との間には、太陽光発電装置２０ａ〜２０ｇにおける発電電力量を計測するための計測用ＣＴセンサ１８が設けられている。計測用ＣＴセンサ１８と変圧器３との間には、メインとなる分電盤２１が設けられている。

分電盤２１は、ブレーカ２１１と、逆潮防止リレーであるＲＰＲリレー２１２と、を備えている。ＲＰＲリレー２１２は、太陽光発電装置２０ａ〜２０ｇにおいて発電される電力が、負荷１４ａ，１４ｂ，１４ｃにおいて消費しきれなくなった場合に解列する。ＲＰＲリレー２１２が解列すると、ブレーカ２１１，２１１ａ，２１１ｂ〜２１１ｇが切断される。

太陽光発電装置２０ａは、太陽光パネル２０１ａと、パワーコンディショナ２０２ａと、を備えている。太陽光発電装置２０ｂは、太陽光パネル２０１ｂと、パワーコンディショナ２０２ｂと、を備えている。太陽光発電装置２０ｇは、太陽光パネル２０１ｇと、パワーコンディショナ２０２ｇと、を備えている。パワーコンディショナ２０２ａ〜２０２ｇは、太陽光パネル２０１ａ〜２０１ｇが発電する発電電力量を制御するインバータである。

計測ユニット１２は、計測用ＣＴセンサ１６から出力される計測信号に基づいて、負荷１４ａ，１４ｂ，１４ｃによって消費される消費電力量を取得する。計測ユニット１２は、計測用ＣＴセンサ１８から出力される計測信号に基づいて、太陽光発電装置２０ａ〜２０ｇにおいて発電される発電電力量を取得する。計測ユニット１２は、消費電力量及び発電電力量を発電制御ユニット１０に出力する。

発電制御ユニット１０は、太陽光発電装置２０ａ〜２０ｇにおいて発電される発電量を制御するユニットであって、本発明の電力制御装置に相当する。図２に示されるように、発電制御ユニット１０は機能的な構成要素として、消費量取得部１０１と、発電量取得部１０２と、演算部１０３と、電力制御部１０４と、を備えている。

発電量取得部１０２は、高圧受電管轄内において、逆潮防止リレーが備わる管轄内電力線に接続された太陽光発電装置２０ａ〜２０ｇによる発電電力量を取得する部分である。発電量取得部１０２は、取得した発電電力量を演算部１０３に出力する。

消費量取得部１０１は、管轄内電力線に接続された負荷１４ａ〜１４ｃにおける消費電力量を取得する部分である。消費量取得部１０１は、取得した消費電力量を演算部１０３に出力する。

演算部１０３は、消費電力量に対する発電電力量の差分値を演算する。演算部１０３は、演算した差分値が設定閾値以下となった場合に、その情報を電力制御部１０４に出力する。

電力制御部１０４は、少なくとも発電電力量に基づいて、逆潮防止リレーであるＲＰＲリレーが解列しないように太陽光発電装置２０ａ〜２０ｇから管轄内電力線に供給される電力量を制御する部分である。電力制御部１０４は、消費電力量に対する発電電力量の差分値が設定閾値以下となった場合に、太陽光発電装置２０ａ〜２０ｇから管轄内電力線に供給される電力量を所定値まで低減させる。

このように、少なくとも発電量取得部１０２が取得した太陽光発電装置２０ａ〜２０ｇの発電電力量に基づいて、電力制御部１０４が太陽光発電装置２０ａ〜２０ｇから管轄内電力線に供給される電力量を制御する。これにより、逆潮防止リレーであるＲＰＲリレー２１２が解列閾値に達することが防止されるので、復旧作業の発生を回避でき、ユーザの利便性を向上できる。受電管轄内に蓄電池を配置する必要もないので、装置のコストが上昇してしまうこともない。

より具体的には、電力制御部１０４は、消費電力量に対する発電電力量の差分値が設定閾値以下となった場合に、太陽光発電装置２０ａ〜２０ｇから管轄内電力線に供給される電力量を所定値まで低減させるので、電力システム１内における電力消費量を反映させた発電制限をすることができる。

電力制御部１０４は、パワーコンディショナ２０２ａ〜２０２ｇを制御することによって太陽光発電装置２０ａ〜２０ｇから管轄内電力線に供給される電力量を所定値まで低減させる。パワーコンディショナ２０２ａ〜２０２ｇを直接制御することで、確実に電力量を低減することができる。

具体的な一例として、電力制御部１０４は、パワーコンディショナ２０２ａ〜２０２ｇを遮断することによって電力量を低減させる。パワーコンディショナ２０２ａ〜２０２ｇの遮断というより確実な供給電力量制御を用いることで、より確実に電力量を低減することができる。

電力制御部１０４は、複数のパワーコンディショナ２０２ａ〜２０２ｇの一部を遮断することによって電力量を低減させることも可能である。複数のパワーコンディショナ２０２ａ〜２０２ｇの一部を遮断することで、段階的な電力量低減が可能となる。

電力制御部１０４は、パワーコンディショナ２０２ａ〜２０２ｇを半波制御することによって電力量を低減させることも可能である。遮断ではなく半波制御を用いることで、一旦パワーコンディショナ２０２ａ〜２０２ｇの出力を低下させた後の供給電力回復を早めることができる。

続いて、図３を参照しながら、発電制御ユニット１０の動作について説明する。ステップＳ１０１では、消費量取得部１０１が負荷１４ａ〜１４ｃにおける消費電力量を取得する。ステップＳ１０１に続くステップＳ１０２では、発電量取得部１０２が太陽光発電装置２０ａ〜２０ｇによる発電電力量を取得する。

ステップＳ１０３では、演算部１０３が発電電力量と消費電力量との差分値である差分電力値を算出する。ステップＳ１０３に続くステップＳ１０４では、電力制御部１０４が、差分電力値が設定閾値を下回ったか否かを判断する。差分電力値が設定閾値を下回っていればステップＳ１０５の処理にすすみ、差分電力値が設定閾値を下回っていなければステップＳ１０１の処理に戻る。

ステップＳ１０５では、電力制御部１０４が発電電力抑制制御を開始する。図４に示されるように、時刻ｔ１を跨いで消費電力量が低下し、時刻ｔ１において消費電力量Ｗａｔ１となったとする。時刻ｔ１における消費電力量Ｗａｔ１と時刻ｔ１における発電電力量Ｗｂｔ１との差分電力値ΔＷｔ１が設定閾値を下回ると、電力制御部１０４は発電電力量Ｗｂｔ１２となるように発電電力抑制制御を開始する。発電電力量Ｗｂｔ１２は、同時刻の消費電力量Ｗａｔ１との差分電力値が設定閾値よりも十分大きくなり、逆潮が発生しないようにできる値として設定される。

発電電力抑制制御の具体的な手法としては、上述したように、パワーコンディショナ２０２ａ〜２０２ｇの一部又は全部の遮断や、パワーコンディショナ２０２ａ〜２０２ｇの半波制御が用いられる。

ステップＳ１０５に続くステップＳ１０６では、電力制御部１０４が、発電電力の抑制条件が解除されたか否かを判断する。図４に示されるように、時刻ｔ２を跨いで消費電力量が上昇し、時刻ｔ２において消費電力量Ｗａｔ１に回復したとする。時刻ｔ２における消費電力量Ｗａｔ１と時刻ｔ２における発電電力量Ｗｂｔ１２との差分電力値ΔＷｔ１２が設定閾値を上回ると、電力制御部１０４は発電電力の抑制条件が解除されたと判断する。電力制御部１０４が、発電電力の抑制条件が解除されたと判断すればステップＳ１０７の処理に進み、発電電力の抑制条件が解除されていないと判断すればステップＳ１０６の処理を継続する。

ステップＳ１０７では、電力制御部１０４が発電電力抑制制御を終了する。図４に示す例では、電力制御部１０４は発電電力量Ｗｂｔ１に戻るように発電抑制制御を終了する。

図５に示される変形例としての電力システム１Ａは、電力システム１の太陽光発電装置２０ａ〜２０ｇに代えて、太陽光発電装置２０ａＡ〜２０ｇＡを用いている。

太陽光発電装置２０ａＡは、太陽光パネル２０１ａと、パワーコンディショナ２０２ａと、可動式リフレクタ２０３ａＡと、を備えている。太陽光発電装置２０ｂＡは、太陽光パネル２０１ｂと、パワーコンディショナ２０２ｂと、可動式リフレクタ２０３ｂＡと、を備えている。太陽光発電装置２０ｇＡは、太陽光パネル２０１ｇと、パワーコンディショナ２０２ｇと、可動式リフレクタ２０３ｇＡと、を備えている。可動式リフレクタ２０３ａＡ〜２０３ｇＡは、太陽の位置に追従して太陽光パネル２０１ａ〜２０１ｇに集光する反射板である。

図６に示されるように、電力システム１Ａにおいて太陽光パネル２０１ａ〜２０１ｇは棒状に形成されている。可動式リフレクタ２０３ａＡ〜２０３ｇＡは、太陽光パネル２０１ａ〜２０１ｇが焦点となるように曲面形成されている。

図７（Ａ）に示されるように、可動式リフレクタ２０３ａＡ〜２０３ｇＡは太陽に追従するように、発電制御ユニット１０の電力制御部１０４によって制御される。図３を参照しながら説明したフローのステップＳ１０５において電力制御部１０４は、図７（Ｂ）に示されるように可動式リフレクタ２０３ａＡ〜２０３ｇＡの向きを太陽の位置から逸らすことができる。このように、可動式リフレクタ２０３ａＡ〜２０３ｇＡの向きを制御することで発電電力の抑制をすることができるので、パワーコンディショナ２０２ａ〜２０２ｇの制御に変更を加えなくても発電電力の抑制が可能となる。

また、電力制御部１０４は、複数の可動式リフレクタ２０３ａＡ〜２０３ｇＡの一部の向きを太陽の位置から逸らすことによって電力量を低減させることもできる。複数の可動式リフレクタ２０３ａＡ〜２０３ｇＡの一部の向きを太陽の位置から逸らすことで、段階的な電力量低減が可能となる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：発電制御ユニット
１０１：消費量取得部
１０２：発電量取得部
１０３：演算部
１０４：電力制御部

Claims (8)

1. 高圧受電管轄下における太陽光発電システムの電力制御装置であって、
   前記高圧受電管轄内において、逆潮防止リレーが備わる管轄内電力線に接続された負荷による消費電力量を取得する消費量取得部（１０１）と、
   前記管轄内電力線に接続された太陽光発電装置による発電電力量を取得する発電量取得部（１０２）と、
   前記消費電力量及び前記発電電力量に基づいて、前記逆潮防止リレーが解列しないように前記太陽光発電装置から前記管轄内電力線に供給される電力量を制御する電力制御部（１０４）と、を備える電力制御装置。
2. 前記電力制御部は、前記消費電力量に対する前記発電電力量の差分値が設定閾値以下となった場合に、前記太陽光発電装置から前記管轄内電力線に供給される電力量を所定値まで低減させる請求項１記載の電力制御装置。
3. 前記太陽光発電装置は、太陽光パネルと、前記太陽光パネルで発電した電力を前記管轄内電力線に出力するパワーコンディショナとを含み、
   前記電力制御部は、前記パワーコンディショナを制御することによって前記太陽光発電装置から前記管轄内電力線に供給される電力量を所定値まで低減させる請求項２記載の電力制御装置。
4. 前記電力制御部は、前記パワーコンディショナを遮断することによって電力量を低減させる請求項３記載の電力制御装置。
5. 前記管轄内電力線に前記太陽光発電装置が複数接続されている場合に、
   前記電力制御部は、複数の前記パワーコンディショナの一部を遮断することによって電力量を低減させる請求項４記載の電力制御装置。
6. 前記電力制御部は、前記パワーコンディショナを半波制御することによって電力量を低減させる請求項３記載の電力制御装置。
7. 前記太陽光発電装置は、太陽光パネルと、太陽の位置に追従して前記太陽光パネルに集光する可動式リフレクタとを含み、
   前記電力制御部は、前記可動式リフレクタの向きを前記太陽の位置から逸らすことによって前記太陽光発電装置から前記管轄内電力線に供給される電力量を所定値まで低減させる請求項２記載の電力制御装置。
8. 前記管轄内電力線に前記太陽光発電装置が複数接続されている場合に、
   前記電力制御部は、複数の前記可動式リフレクタの一部の向きを前記太陽の位置から逸らすことによって電力量を低減させる請求項７記載の電力制御装置。

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