JP2017204945A - 電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光パワーコンディショナの接続点変更用の開閉器を設けず太陽光発電装置の発電電力を有効に活用し、電力系統異常時に無瞬断で自立運転に切り換える電力供給システム。【解決手段】発電装置４の発電電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ５、電力系統と負荷６との間を接続し電力系統が停電した場合に電力系統と負荷の間を遮断する交流スイッチ２３、交流スイッチと電力系統との間に接続されパワーコンディショナに接続される開閉器５２Ｃ１，５２Ｃ２、負荷に給電する電力を蓄積する蓄電池２６、交流スイッチの負荷側と蓄電池２６との間で交流電力と直流電力とを双方向に変換するインバータ２５、電力系統正常時に交流スイッチをオンさせて発電電力及び蓄電池の電力を負荷に供給し、電力系統異常時に開閉器及び交流スイッチをオフさせて蓄電池の電力を負荷に供給させる制御部を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、系統、太陽電池、蓄電池からの電力を負荷に供給する電力供給システムに関する。

電力供給システムとしては、例えば、特許文献１、特許文献２に記載されたものが知られている。図６に、特許文献１に記載された給電システムの系統正常時の電力供給を示す。

図６において、給電システムは、交流電源１、給電部２ａ、太陽光発電装置（ＰＶ）４、太陽光用パワーコンディショナ（ＰＶ−ＰＣＳ）５を備える。給電部２ａは、交流電源１からの交流電力及び太陽光発電装置４からの発電電力を負荷６に供給するもので、双方向インバータ２２ａ、開閉器５２ＣＬ，５２Ｃ１，５２Ｃ２，５２Ｐ，５２Ｐ１，５２Ｐ２を有する。

双方向インバータ２２ａは、交流スイッチ（ＡＣ−ＳＷ）２３、インバータ（ＩＮＶ）２５、蓄電池２６、開閉器５２Ｂ，７２Ｂ，５２Ｉを有する。交流電源１は、交流電力を負荷３及び給電部２ａに供給する。太陽光用パワーコンディショナ５は、太陽光発電装置４の発電電力（直流電力）を交流電力に変換して給電部２ａに供給する。

以上の構成において、電力系統（交流電源１）が正常時には、開閉器５２Ｐ１をオンさせ、開閉器５２Ｐ２をオフさせ、矢印（太線）で示すように、太陽光用パワーコンディショナ５からの発電電力を系統に供給する。双方向インバータ２２ａは、蓄電池２６の充電状態、太陽光用パワーコンディショナ５の発電量、及び負荷状態に応じて蓄電池２６の充放電を行う。

一方、電力系統に異常が発生した場合には、図７に示すように、双方向インバータ２２ａは、交流スイッチ２３をオフさせ、無瞬断で自立運転に切り換え、開閉器５２Ｐ２をオンさせ、開閉器５２Ｐ１をオフさせ、太陽光用パワーコンディショナ５の接続点を切り換えて、太陽光発電装置４からの発電電力を開閉器５２Ｐ１を介して負荷６に供給する。また、電力系統の異常を検出したとき、開閉器５２Ｃ１，５２Ｃ２もオフさせる。これにより、太陽光発電装置４の発電電力を有効に活用することができる。

次に、図８を参照しながら、特許文献２に記載された給電システムの系統正常時の動作を説明する。

電力系統正常時には、開閉器５２ＣＬ，５２Ｃ，５２Ｐ及び交流スイッチ２３をオンさせ、太陽光用パワーコンディショナ５からの発電電力を電力系統に供給する。このとき、双方向インバータ２２ｂは、蓄電池２６の充電状態、太陽光用パワーコンディショナ５の発電量、及び負荷状態に応じて蓄電池２６の充放電を行う。

一方、電力系統に異常が発生した場合には、図９に示すように、双方向インバータ２２ｂは、開閉器５２Ｃをオフさせ、瞬断で自立運転に切り換える。このとき、太陽光用パワーコンディショナ５は、電力系統の異常を検出して停止するが、双方向インバータ２２ｂが自立運転すると、自立運転したことを検出して再起動する。これにより、太陽光発電装置４の発電電力を有効に活用することができる。

特開２０１４−１９７９５５号公報 特開２００８−３０４５９１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された給電システムにあっては、太陽光用パワーコンディショナ５の接続点変更に開閉器５２Ｐ１，５２Ｐ２を追加する必要があった。また、特許文献２に記載された電力供給システムにあっては、系統異常時には、無瞬断で自立運転に切り換わらなかった。

本発明の課題は、太陽光パワーコンディショナの接続点変更用の開閉器を設けることなく太陽光発電装置の発電電力を有効に活用し、電力系統異常時に無瞬断で自立運転に切り換えることができる電力供給システムを提供することにある。

本発明に係る電力供給システムは、発電装置と、前記発電装置の発電電力を所定の交流電力に変換するパワーコンディショナと、電力系統と負荷との間を接続するとともに、前記電力系統が停電した場合に前記電力系統と前記負荷の間を遮断する交流スイッチと、前記交流スイッチと前記電力系統との間に接続されるとともに、前記パワーコンディショナに接続される開閉器と、前記負荷に給電する電力を蓄積する蓄電池と、前記交流スイッチの負荷側と前記蓄電池との間で交流電力と直流電力とを双方向に変換する双方向変換装置と、前記電力系統の正常時には前記交流スイッチをオンさせて前記発電電力及び前記蓄電池に蓄積された電力を前記負荷に供給し、前記電力系統の異常時には前記開閉器及び前記交流スイッチをオフさせて前記蓄電池に蓄積された電力を前記負荷に供給させる制御部とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る電力供給システムは、発電装置と、前記発電装置の発電電力を所定の交流電力に変換するパワーコンディショナと、電力系統と負荷との間を接続するとともに、前記電力系統が停電した場合に前記電力系統と前記負荷の間を遮断する交流スイッチと、前記交流スイッチと前記電力系統との間に接続されるとともに、前記パワーコンディショナに接続される開閉器と、前記負荷に給電する電力を蓄積する蓄電池と、前記交流スイッチの負荷側と前記蓄電池との間で交流電力と直流電力とを双方向に変換する双方向変換装置と、前記電力系統の正常時には前記交流スイッチをオンさせて前記発電電力及び前記蓄電池に蓄積された電力を前記負荷に供給し、前記電力系統の異常時には前記開閉器をオフさせ前記交流スイッチをオンさせて前記発電電力及び前記蓄電池に蓄積された電力を前記負荷に供給させる制御部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、制御部は、電力系統正常時には交流スイッチをオンさせて発電電力及び蓄電池に蓄積された電力を負荷に供給し、電力系統異常時には開閉器及び交流スイッチをオフさせて蓄電池に蓄積された電力を負荷に供給させる。

従って、太陽光パワーコンディショナの接続点変更用の開閉器を設けることなく太陽光発電装置の発電電力を有効に活用し、電力系統異常時に無瞬断で自立運転に切り換えることができる電力供給システムを提供することができる。

本発明の実施例１に係る電力供給システムの回路構成を示す図である。 本発明の実施例１に係る電力供給システムの電力系統正常時の電力供給を示す図である。 本発明の実施例１に係る電力供給システムの電力系統異常時の電力供給を示す図である。 本発明の実施例２に係る電力供給システムの電力系統異常時の電力供給を示す図である。 本発明の実施例３に係る電力供給システムの電力系統正常時の電力供給を示す図である。 特許文献１に記載された給電システムの電力系統正常時の電力供給を示す図である。 特許文献１に記載された給電システムの電力系統異常時の電力供給を示す図である。 特許文献２に記載された電力供給システムの電力系統正常時の電力供給を示す図である。 特許文献２に記載された電力供給システムの電力系統異常時の電力供給を示す図である。

以下、本発明の実施の形態の電力供給システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る電力供給システムの回路構成を示す図である。図１において、電力供給システムは、交流電源１、給電部２、太陽光発電装置４、太陽光用パワーコンディショナ５を備える。

給電部２は、交流電源１からの交流電力及び太陽光発電装置４からの発電電力を負荷６に供給するもので、双方向インバータ２２、メータ２１、開閉器５２ＣＬ，５２Ｃ１，５２Ｃ２を有する。双方向インバータ２２は、交流スイッチ２３、制御装置２４、インバータ２５、蓄電池２６、開閉器５２Ｂ，７２Ｂ，５２Ｉを有する。

交流電源１は、交流電力を負荷３及び給電部２に供給する。太陽光発電装置４は、太陽電池であり、太陽光により発電した発電電力を太陽光用パワーコンディショナ５に出力する。太陽光用パワーコンディショナ５は、太陽光発電装置４の発電電力を所定の交流電力に変換して給電部２に供給する。メータ２１は、交流電源１の交流電圧を計測し、計測された交流電圧を電圧情報として制御装置２４に出力する。

交流スイッチ２３は、電力系統と負荷６との間を接続するとともに、電力系統が停電した場合に電力系統と負荷６の間を遮断する。開閉器５２ＣＬ，５２Ｃ１，５２Ｃ２は、交流スイッチ２３と電力系統との間に接続されるとともに、太陽光用パワーコンディショナ５に接続される。

蓄電池２６は、負荷６に給電する電力を蓄積する。インバータ２５は、本発明の双方向変換装置に対応し、開閉器７２Ｂ，５２Ｉがオンしたとき、制御装置２４からのオンオフ信号に基づき、交流スイッチ２３の負荷側と蓄電池２６との間で交流電力と直流電力とを双方向に変換する。

制御装置２４は、本発明の制御部に対応し、メータ２１からの電圧情報と、太陽光用パワーコンディショナ５の出力点である点Ｐの電圧情報に基づき、電力系統正常時には、オンオフ信号により交流スイッチ２３をオンさせて太陽光用パワーコンディショナ５からの発電電力及び蓄電池２６に蓄積された電力を負荷６に供給する。制御装置２４は、電力系統異常時にはオンオフ信号により開閉器５２Ｃ１，５２Ｃ２及び交流スイッチ２３をオフさせて、オンオフ信号によりインバータ２５を制御することにより蓄電池２６に蓄積された電力を負荷６に供給させる。

次に、このように構成された実施例１の電力供給システムの電力系統正常時の動作を図２を参照しながら説明する。

まず、制御装置２４は、メータ２１で測定された電圧情報に基づき、電力系統が正常であると判断し、開閉器５２Ｃ１，５２Ｃ２をオンさせる。また、制御装置２４は、点Ｐの電圧情報に基づき、太陽光用パワーコンディショナ５から発電電力が供給されていると判断し、太陽光用パワーコンディショナ５からの発電電力を系統に供給する。

このとき、双方向インバータ２２は、蓄電池２６の充電状態、太陽光用パワーコンディショナ５の発電量、及び負荷状態に応じて蓄電池２６の充放電を行う。

一方、制御装置２４は、Ｐ点の電圧を検出することにより、電力系統に異常が発生したことを検出する。この場合には、図３に示すように、制御装置２４は、開閉器５２Ｃ１，Ｃ２，及び交流スイッチ２３をオフさせ、双方向インバータ２２は、無瞬断で自立運転に切り換える。

このとき、太陽光用パワーコンディショナ５は、内部に有する図示しない電圧検出部で点Ｐの電圧を検出することにより、電力系統の異常を検出して停止する。そして、双方向インバータ２２は、自立運転確立後に、交流スイッチ２３をオンさせる。

すると、太陽光用パワーコンディショナ５は、内部に有する図示しない電圧検出部で、双方向インバータ２２が自立運転したことを検出して、再起動する。これにより、太陽光発電装置４の発電電力を有効に活用することができる。

このように実施例１の電力供給システムによれば、制御装置２４は、電力系統正常時には交流スイッチ２３をオンさせて太陽光用パワーコンディショナ５からの発電電力及び蓄電池２６に蓄積された電力を負荷６に供給し、電力系統異常時には開閉器５２Ｃ１，５２Ｃ２及び交流スイッチ２３をオフさせて蓄電池２６に蓄積された電力を負荷６に供給させる。

従って、太陽光パワーコンディショナの接続点変更用の開閉器を設けることなく太陽光発電装置４の発電電力を有効に活用し、電力系統異常時に無瞬断で自立運転に切り換えることができる電力供給システムを提供することができる。

図４は、本発明の実施例２に係る電力供給システムの電力系統異常時の電力供給を示す図である。図４に示す実施例２に係る電力供給システムは、図１に示す実施例１に係る電力供給システムの制御装置２４に対して、制御装置２４ａが異なるのみで、その他の構成は同一であり、同一部分には同一符号を付する。

制御装置２４ａは、太陽光用パワーコンディショナ５の出力点である点Ｐの電圧情報に基づき、電力系統正常時には交流スイッチ２３をオンさせて太陽光用パワーコンディショナ５からの発電電力及び蓄電池２６に蓄積された電力を負荷６に供給する。

また、制御装置２４ａは、電力系統異常時には開閉器５２Ｃ１，５２Ｃ２をオフさせ交流スイッチ２３をオンさせて太陽光用パワーコンディショナ５からの発電電力を負荷６に供給させるとともに、オンオフ信号によりインバータ２５を制御することにより蓄電池２６に蓄積された電力を負荷６に供給させる。

また、制御装置２４ａは、系統異常時に太陽光用パワーコンディショナ５からの発電電力及び蓄電池２６に蓄積された電力を負荷６に供給させる場合に、太陽光用パワーコンディショナ５からの発電電力が負荷６の電力よりも大きいとき、太陽光用パワーコンディショナ５からの発電電力を蓄電池２６に供給させる。

従って、太陽光パワーコンディショナの接続点変更用の開閉器を設けることなく太陽光発電装置４の発電電力を有効に活用し、電力系統異常時に無瞬断で自立運転に切り換えることができる電力供給システムを提供することができる。

また、太陽光用パワーコンディショナ５からの発電電力を蓄電池２６に蓄積することができ、太陽光発電装置４の発電電力を有効に活用することができる。

図５は、本発明の実施例３に係る電力供給システムの電力系統正常時の電力供給を示す図である。図５に示す実施例３に係る電力供給システムは、図１に示す実施例１に係る電力供給システムの制御部２４に対して、制御部２４ｂが異なるのみで、その他の構成は同一であり、同一部分には同一符号を付する。

制御部２４ｂは、メータ２１からの電圧情報と、太陽光用パワーコンディショナ５の出力点である点Ｐの電圧情報に基づき、電力系統正常時には、オンオフ信号により開閉器５２ＣＬ，５２Ｃ１，５２Ｃ２及び交流スイッチ２３をオンさせて太陽光用パワーコンディショナ５からの発電電力及び蓄電池２６に蓄積された電力を負荷３及び負荷６に供給する。

従って、電力系統から負荷３に引き込む電力を低減することができる。

１ 交流電源
２ 給電部
３，６ 負荷
４ 太陽発電装置（ＰＶ）
５ 太陽光用パワーコンディショナ（ＰＶ−ＰＣＳ）
２１ メータ
２２ 双方向インバータ
２３ 交流スイッチ（ＡＣ−ＳＷ）
２４ 制御装置
２５ インバータ（ＩＮＶ）
２６ 蓄電池
５２ＣＬ，５２Ｃ１，５２Ｃ２，５２Ｂ，５２Ｉ，７２Ｂ 開閉器

Claims (4)

1. 発電装置と、
   前記発電装置の発電電力を所定の交流電力に変換するパワーコンディショナと、
   電力系統と負荷との間を接続するとともに、前記電力系統が停電した場合に前記電力系統と前記負荷の間を遮断する交流スイッチと、
   前記交流スイッチと前記電力系統との間に接続されるとともに、前記パワーコンディショナに接続される開閉器と、
   前記負荷に給電する電力を蓄積する蓄電池と、
   前記交流スイッチの負荷側と前記蓄電池との間で交流電力と直流電力とを双方向に変換する双方向変換装置と、
   前記電力系統の正常時には前記交流スイッチをオンさせて前記発電電力及び前記蓄電池に蓄積された電力を前記負荷に供給し、前記電力系統の異常時には前記開閉器及び前記交流スイッチをオフさせて前記蓄電池に蓄積された電力を前記負荷に供給させる制御部と、
   を備えることを特徴とする電力供給システム。
2. 発電装置と、
   前記発電装置の発電電力を所定の交流電力に変換するパワーコンディショナと、
   電力系統と負荷との間を接続するとともに、前記電力系統が停電した場合に前記電力系統と前記負荷の間を遮断する交流スイッチと、
   前記交流スイッチと前記電力系統との間に接続されるとともに、前記パワーコンディショナに接続される開閉器と、
   前記負荷に給電する電力を蓄積する蓄電池と、
   前記交流スイッチの負荷側と前記蓄電池との間で交流電力と直流電力とを双方向に変換する双方向変換装置と、
   前記電力系統の正常時には前記交流スイッチをオンさせて前記発電電力及び前記蓄電池に蓄積された電力を前記負荷に供給し、前記電力系統の異常時には前記開閉器をオフさせ前記交流スイッチをオンさせて前記発電電力及び前記蓄電池に蓄積された電力を前記負荷に供給させる制御部と、
   を備えることを特徴とする電力供給システム。
3. 前記制御部は、前記電力系統の異常時に前記発電電力及び前記蓄電池に蓄積された電力を前記負荷に供給させる場合に、前記パワーコンディショナの電力が前記負荷の電力よりも大きいとき、前記パワーコンディショナの電力を前記蓄電池に供給させることを特徴とする請求項２記載の電力供給システム。
4. 前記発電装置は、太陽電池であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の電力供給システム。

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