JP2018098953A - 給電システム - Google Patents
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Abstract
【解決手段】給電システムは、電力源1と、この電力源1と連系して負荷4へ交流電力を供給する、再生可能エネルギーを利用した1台又は複数台の分散電源3と、余剰電力を貯める蓄電システム10と、を備えている。蓄電システム10は、電力源1の出力電力を検出して検出信号S11を出力する電力センサ11と、蓄電池14と、電力源1に接続された電線2上の交流電力と蓄電池14の直流電力とを相互に電力変換してその蓄電池14を充放電する双方向のパワーコンディショナ(PCS)13と、検出信号S11に基づいてPCS13を制御し、蓄電池14に対する充放電の制御を行う制御部12と、を有している。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施例1における給電システムの概略を示す構成図である。
この給電システムは、交流電力を供給する電力源(例えば、ディーゼル発電機)1を備えている。ディーゼル発電機1の出力側には、電線2を介して、1台又は複数台の分散電源3と、負荷としての負荷設備4と、が接続されている。更に、電線2には、蓄電システム10が接続されている。
制御部12は、分散電源3の発電量が大きいときに減少するディーゼル発電機1の出力電力が、設定値以下に減少した場合、PCS13に充電を指示する。これを受けて、PCS13は、ディーゼル発電機1の出力電力が設定値以下にならないように、蓄電池14に対する充電電力を調整するためのボトムキープ制御を行うことで、充電動作でディーゼル発電機1の電力を一定以上になるよう制御する。ボトムキープ制御では、電線2上の余剰電力が大きくなると、蓄電池14への充電電力を増加させ、その余剰電力が小さくなったら、蓄電池14への充電電力も減少させる。
図2は、図1中のディーゼル発電機1の出力特性を示す図である。図2の横軸はディーゼル発電機1の出力電力、縦軸はディーゼル発電機1の出力電圧である。
図3Aにおいて、「DG」はディーゼル発電機1の出力電力、「RE」は分散電源3の出力電力、「負荷」は負荷設備4の消費電力、「需要」は負荷設備4の電力需要、「供給」は負荷設備4への電力供給である。
図4の横軸は、1日の時間(0時〜12時〜0時)、縦軸は電力である。「P」は太陽光照射領域、「BC」は蓄電池充電領域、「BD」は蓄電池「BT」の放電領域、「DG」は分散電源3の出力電力、「BR」は蓄電池残量波形、及び、「LC」は負荷消費波形である。
本実施例1の給電システムによれば、次のような効果がある。
図5は、本発明の実施例2における給電システムの概略を示す構成図であり、実施例1を示す図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
制御部12Aの制御信号S12Aにより制御される各蓄電ユニット20−1〜20−nは、実施例1のPCS13及び蓄電池14と略同様の動作を行う。
本実施例2によれば、実施例1と略同様の効果がある。更に、複数の蓄電ユニット20−1〜20−nによる並列運転制御を行えるので、蓄電容量を増大できる。
図6は、本発明の実施例3における蓄電システムの概略を示す構成図であり、実施例1を示す図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
本実施例3の蓄電システム10Bでは、制御部12Bの制御信号S12Bによって蓄電池14の充放電が切り換えられ、電力不足時に、PCS16のDC/AC電力変換機能によって蓄電池14が放電され、電力余剰時に、充電器15のAC/DC電力変換機能によって蓄電池14が充電される。その他の動作は、実施例1と同様である。
本実施例3では、実施例1の構成と異なるが、実施例1と略同様の効果がある。そのため、設計時におけるシステム構成の自由度が向上する。
図7は、本発明の実施例4における給電システムの概略を示す構成図であり、実施例1を示す図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
本実施例4の給電システムでは、実施例1のディーゼル発電機1に代えて、蓄電池14から直流電力を取り出して交流電力に変換する自立運転可能なインバータ17を電力系統としている。インバータ17によって変換された交流電力は、電線2を通して負荷設備4へ供給される。この際、インバータ17の出力電力が零にならないように、制御部12Cによってコンバータ18の入力電力が制御される。
本実施例4によれば、蓄電システム10Cを電力系統に適用しているので、短時間だが、その系統容量を超える大きな負荷設備4に対して、蓄電池14によるアシスト(援助)が可能となり、例えば、電気自動車用急速充電器等の設置が可能になる。
図8は、本発明の実施例5における給電システムの概略を示す構成図であり、実施例4を示す図7中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
本実施例5の給電システムは、蓄電システム10Dで系統を担う他の構成例である。
本実施例5の蓄電システム10Dでは、電力センサ11及び制御部12Dにより、PCS30の出力電力が監視される。そして、PCS30の出力電力が小さい場合は、制御部12Dにより、分散電源3による余剰電力があると判断され、PCS40で蓄電池14が充電される。PCS30の出力電力が大きい場合は、制御部12Dの制御信号S12DによりPCS40が制御され、このPCS40によって蓄電池14が放電され、負荷装置4への電力供給が維持される。
本実施例5によれば、蓄電システム10Dを電力系統に適用しているので、実施例4と同様の効果がある。更に、制御部12Dで制御されるPCS40により、余剰電力の蓄電池14への充電と、高負荷時において蓄電池14の放電と、が行われるので、例えば、10kWのPCS30,40の2台で、20kWの負荷容量を実現できる。
本発明は、上記実施例に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の(a)、(b)のようなものがある。
2 電線
3 分散電源
4 負荷設備
10,10A,10B,10C,10D 蓄電システム
11 電力センサ
12,12A,12B,12C,12D 制御部
13,21,30 PCS(第1のパワーコンディショナ)
14,22 蓄電池
15 充電器
16,40 PCS(第2のパワーコンディショナ)
17,32,41 インバータ
18,31,42 コンバータ
20,20−1〜20−n 蓄電ユニット
Claims (14)
- 電線を通して負荷へ交流電力を供給する電力源と、
前記電線に接続され、前記電力源と連系して前記負荷へ交流電力を供給する、再生可能エネルギーを利用した1台又は複数台の分散電源と、
前記電線に接続され、前記電線上の余剰電力を貯める蓄電システムと、
を備える給電システムであって、
前記蓄電システムは、
前記電力源の出力電力を検出して検出信号を出力する電力センサと、
前記余剰電力を蓄え、電力不足時に放電可能な蓄電池と、
前記電線上の前記交流電力と前記蓄電池の直流電力とを相互に電力変換して前記蓄電池を充放電する双方向の第1のパワーコンディショナと、
前記検出信号に基づいて前記第1のパワーコンディショナを制御し、前記蓄電池に対する充放電電力の調整と前記蓄電池の充放電の切り換えとを行わせる制御部と、
を有することを特徴とする給電システム。 - 前記制御部は、
前記分散電源の発電量が大きいときに減少する前記電力源の出力電力が、設定値以下に減少した場合、前記第1のパワーコンディショナに充電を指示し、
前記第1のパワーコンディショナは、
前記電力源の出力電力が前記設定値以下にならないように、前記蓄電池に対する充電電力を調整するためのボトムキープ制御を行うことで、充電動作で前記電力源の電力を一定以上になるよう制御する、
ことを特徴とする請求項1記載の給電システム。 - 前記ボトムキープ制御では、
前記余剰電力が大きくなると、前記充電電力を増加させ、前記余剰電力が小さくなったら、前記充電電力も減少させる、
ことを特徴とする請求項2記載の給電システム。 - 前記制御部は、
前記分散電源の発電量が少ない又は無くなったときに増加する前記電力源の出力電力が、前記設定値以上に増加した場合、前記第1のパワーコンディショナに放電を指示し、
前記第1のパワーコンディショナは、
前記電力源の出力電力が前記設定値以上にならないように、前記蓄電池の放電電力を調整するためのピークカット制御を行う、
ことを特徴とする請求項3記載の給電システム。 - 前記ピークカット制御では、
前記余剰電力が大きくなると、前記放電電力を増加させ、前記余剰電力が小さくなったら、前記放電電力も減少させる、
ことを特徴とする請求項4記載の給電システム。 - 電線を通して負荷へ交流電力を供給する電力源と、
前記電線に接続され、前記電力源と連系して前記負荷へ交流電力を供給する、再生可能エネルギーを利用した1台又は複数台の分散電源と、
前記電線に接続され、前記電線上の余剰電力を貯める蓄電システムと、
を備える給電システムであって、
前記蓄電システムは、
前記電力源の出力電力を検出して検出信号を出力する電力センサと、
前記電線に対して並列に接続され、前記余剰電力の充電及び放電を行う複数の蓄電ユニットと、
前記検出信号に基づいて前記複数の蓄電ユニットの充放電を制御する制御部と、を備え、
前記各蓄電ユニットは、
前記余剰電力を蓄え、電力不足時に放電可能な蓄電池と、
前記制御部により制御され、前記電線上の前記交流電力と前記蓄電池の直流電力とを相互に電力変換して前記蓄電池を充放電する双方向の第1のパワーコンディショナと、をそれぞれ有することを特徴とする給電システム。 - 前記第1のパワーコンディショナに代えて、
前記制御部により制御され、前記電線上の前記交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池を充電する充電器と、
前記制御部により制御され、前記蓄電池から放電される直流電力を前記交流電力に変換して前記電線へ供給する放電用の第2のパワーコンディショナと、
を備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の給電システム。 - 前記電力源は、
ディーゼル発電機を含むエンジン発電機、又は電力系統であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載の給電システム。 - 電線を通して負荷へ交流電力を供給し、且つ、前記電線上に余剰電力があれば前記余剰電力を貯める蓄電システムと、
前記電線に接続され、前記蓄電システムと連系して前記負荷及び前記蓄電システムへ交流電力を供給する、再生可能エネルギーを利用した1台又は複数台の分散電源と、
を備える給電システムであって、
前記蓄電システムは、
前記余剰電力を蓄え、この蓄えた直流電力を放電する蓄電池と、
前記蓄電池から放電された前記直流電力を前記交流電力に変換して前記電線へ供給する、自立運転可能なインバータと、
前記インバータの出力電力を検出して検出信号を出力する電力センサと、
前記電線上の前記交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池を充電する充電器と、
前記検出信号に基づいて前記充電器による充電を制御する制御部と、
を有することを特徴とする給電システム。 - 前記制御部は、
前記インバータの出力電力が零にならないように前記充電器の入力電力を制御することを特徴とする請求項9記載の給電システム。 - 電線を通して負荷へ交流電力を供給し、且つ、前記電線上に余剰電力があれば前記余剰電力を貯める蓄電システムと、
前記電線に接続され、前記蓄電システムと連系して前記負荷及び前記蓄電システムへ交流電力を供給する、再生可能エネルギーを利用した1台又は複数台の分散電源と、
を備える給電システムであって、
前記蓄電システムは、
前記余剰電力を蓄え、この蓄えた直流電力を放電する蓄電池と、
前記蓄電池から放電された前記直流電力を前記交流電力に変換して前記電線へ供給する、自立運転可能な第1のパワーコンディショナと、
前記第1のパワーコンディショナの出力電力を検出して検出信号を出力する電力センサと、
前記電線上の前記交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池を充電し、且つ、前記蓄電池の放電電力を前記交流電力に変換して前記電線へ供給する、連系運転用の双方向の第2のパワーコンディショナと、
前記検出信号に基づき、前記第2のパワーコンディショナによる前記蓄電池の充電と前記蓄電池の放電電力の前記電線への供給とを制御する制御部と、
を有することを特徴とする給電システム。 - 前記制御部は、
前記検出信号に基づき、前記第1のパワーコンディショナの出力電力を監視して、前記第2のパワーコンディショナによる前記蓄電池への前記余剰電力の充電と、高負荷時における前記蓄電池の放電と、を制御することを特徴とする請求項11記載の給電システム。 - 前記制御部は、
前記第1のパワーコンディショナの出力電力が小さい場合、前記分散電源による前記余剰電力があると判断し、前記第2のパワーコンディショナにより前記蓄電池を充電させ、
前記第1のパワーコンディショナの出力電力が大きい場合、前記第2のパワーコンディショナにより前記蓄電池を放電させて、前記負荷への電力供給を維持させる、
制御を行うことを特徴とする請求項12記載の給電システム。 - 前記分散電源は、
太陽光発電、風力発電、水力発電、又は燃料電池を含む電源であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項記載の給電システム。
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WO2021215131A1 (ja) * | 2020-04-23 | 2021-10-28 | 株式会社村田製作所 | 充放電ユニット、バッテリモジュールおよび電源システム |
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