JP2019058053A - Direct current power supply system - Google Patents

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    • Y02B10/70Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies

Abstract

To operate a plurality of direct current power source connected with a direct bus according to priority.SOLUTION: A wind power generator 10 is a first direct current power source. The first direct current power source has the highest priority, and outputs direct current voltage to a direct current bus 100. A hydraulic power generator 20, a geothermal power generator 30, a photovoltaic power generator 40, and a system interconnection device 70 are second direct current power sources. Each second direct current power source has its upper limit of output voltage determined according to priority. Each second direct current power source outputs direct current voltage to the direct current bus 100 when voltage of the direct current bus 100 is equal to or less than the upper limit of output voltage. The hydraulic power generator 20 and geothermal power generator 30 each output direct current voltage when the voltage of the direct current bus 100 is, for example, equal to or less than 290 V. The photovoltaic power generator 40 outputs direct current voltage when the voltage of the direct current bus 100 is, for example, equal to or less than 280 V. The system interconnection device 70 outputs direct current voltage when the voltage of the direct current bus 100 is, for example, equal to or less than 260 V.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、直流電力を供給する直流給電システムに関する。   The present invention relates to a DC power supply system that supplies DC power.

特許文献1は、複数の分散電源ユニットが直流バスを介して接続された分散電源システムを開示する。この分散電源システムは、直流バスの電圧変動を所定範囲内で許容し、この直流バスの電圧値に基づいて各分散電源ユニットを自律的に協調運転する。この分散電源システムは、風力発電ユニットと、太陽光発電ユニットと、電力貯蔵ユニットと、系統連係ユニットとを含む。なお、系統連係ユニットは分散電源システムの直流バスと外部の交流の電力系統との間で電力を相互に供給し合う。   Patent Document 1 discloses a distributed power supply system in which a plurality of distributed power supply units are connected via a DC bus. This distributed power supply system allows the voltage fluctuation of the DC bus within a predetermined range, and autonomously and cooperatively operates each distributed power supply unit based on the voltage value of the DC bus. The distributed power supply system includes a wind power generation unit, a solar power generation unit, a power storage unit, and a system linkage unit. The grid connection unit mutually supplies power between the DC bus of the distributed power supply system and the external AC power system.

特開2003−339118号公報JP 2003-339118 A

自然エネルギーを利用した発電装置には、風力発電ユニットと太陽光発電ユニットの他に水力発電装置や地熱発電装置等もある。このうち、風力発電ユニットは強風時に止めると風車が破壊されるおそれがあるため、優先的に稼働させる必要がある。水力発電装置も水車の破壊を防ぐため、できるだけ稼働させるのが望ましい。
しかし、特許文献1に記載の分散電源システムでは、各分散電源ユニットが自律的に協調運転するものの、各分散電源ユニットを優先度に応じて稼働させることはできない。例えば、太陽光発電ユニットを停止させて風力発電ユニットのみを稼働させることはできない。また、直流バスの電圧が例えば380V以上になると、風力発電ユニットも停止する。
In addition to wind power generation units and solar power generation units, power generation devices using natural energy include hydroelectric power generation devices and geothermal power generation devices. Of these, the wind power generation unit needs to be preferentially operated because the windmill may be destroyed if stopped in a strong wind. It is desirable to operate the hydroelectric generator as much as possible to prevent the destruction of the turbine.
However, in the distributed power supply system described in Patent Document 1, although each distributed power supply unit autonomously performs cooperative operation, each distributed power supply unit cannot be operated according to priority. For example, it is not possible to stop the solar power generation unit and operate only the wind power generation unit. Further, when the voltage of the DC bus becomes, for example, 380 V or more, the wind power generation unit is also stopped.

本発明の目的は、直流バスに接続された複数の直流電力源を優先度に応じて稼働させることができる直流給電システムを提供することである。   An object of the present invention is to provide a DC power supply system capable of operating a plurality of DC power sources connected to a DC bus according to priority.

上記目的を達成するために、本発明の直流給電システムは、
直流バスと、
優先順位が最も高く、前記直流バスに直流電圧を出力する1つ以上の第1の直流電力源と、
優先順位が2番目以下であり、優先順位に応じて出力電圧の上限が定められており、前記直流バスの電圧が当該出力電圧の上限以下であるときに前記直流バスに直流電圧を出力する1つ以上の第2の直流電力源と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the DC power supply system of the present invention is:
DC bus,
One or more first DC power sources having the highest priority and outputting a DC voltage to the DC bus;
The priority is second or lower, the upper limit of the output voltage is determined according to the priority, and the DC voltage is output to the DC bus when the voltage of the DC bus is lower than the upper limit of the output voltage 1 Two or more second DC power sources;
It is characterized by providing.

好ましくは、本発明の直流給電システムは、
前記第2の直流電力源が、優先順位が異なる2つ以上の直流電力源を含むことを特徴とする。
Preferably, the DC power supply system of the present invention is
The second DC power source includes two or more DC power sources having different priorities.

好ましくは、本発明の直流給電システムは、
前記第2の直流電力源が、前記各第2の直流電力源の中で優先順位が最も低く、交流の電力系統から供給される交流電圧を直流電圧に変換して前記直流バスに出力する系統連係装置を含むことを特徴とする。
Preferably, the DC power supply system of the present invention is
A system in which the second DC power source has the lowest priority among the second DC power sources, and converts an AC voltage supplied from an AC power system into a DC voltage and outputs the DC voltage to the DC bus. A linking device is included.

好ましくは、本発明の直流給電システムは、
前記優先順位に応じた定格電圧の蓄電池と、当該蓄電池が過充電であると判定したときに当該蓄電池の充電を停止させ、当該蓄電池が過放電であると判定したときに当該蓄電池の放電を停止させる保護回路とを有し、当該蓄電池が当該保護回路を介して前記直流バスに接続された1つ以上の蓄電装置を備えることを特徴とする。
Preferably, the DC power supply system of the present invention is
The storage battery of the rated voltage according to the priority order and the charging of the storage battery are stopped when it is determined that the storage battery is overcharged, and the discharge of the storage battery is stopped when it is determined that the storage battery is overdischarged And the storage battery includes one or more power storage devices connected to the DC bus through the protection circuit.

好ましくは、本発明の直流給電システムは、
前記優先順位が前記系統連係装置より高い前記蓄電装置を備えることを特徴とする。
Preferably, the DC power supply system of the present invention is
The power storage device having the higher priority than the grid linking device is provided.

好ましくは、本発明の直流給電システムは、
前記優先順位が前記系統連係装置より低い前記蓄電装置を備えることを特徴とする。
Preferably, the DC power supply system of the present invention is
The power storage device having the lower priority than the grid connection device is provided.

好ましくは、本発明の直流給電システムは、
前記第1の直流電力源が、出力電圧の上限を定められておらず、
前記直流バスの直流電圧が、前記各第2の直流電力源の中で前記優先順位が最も高い第2の直流電力源について定められた出力電圧の上限より大きな所定の電圧以上であるときに、前記直流バスの電力を消費する電力消費装置を備える、
ことを特徴とする
Preferably, the DC power supply system of the present invention is
The first DC power source has no upper limit on the output voltage,
When the DC voltage of the DC bus is equal to or higher than a predetermined voltage greater than the upper limit of the output voltage determined for the second DC power source having the highest priority among the second DC power sources, Comprising a power consuming device that consumes power of the DC bus;
It is characterized by

好ましくは、本発明の直流給電システムは、
前記第1の直流電力源が、1つ以上の風力発電装置を含み、
前記電力消費装置が、前記風力発電装置の風車の回転を抑制する、または停止させるためのブレーキとして動作する、
ことを特徴とする。
Preferably, the DC power supply system of the present invention is
The first DC power source includes one or more wind power generators;
The power consuming device operates as a brake for suppressing or stopping rotation of the wind turbine of the wind turbine generator;
It is characterized by that.

好ましくは、本発明の直流給電システムは、
前記第2の直流電力源が太陽電池アレイを含む1つ以上の太陽光発電装置を含み、当該太陽電池アレイが複数のストリングを含み、
前記優先順位に応じて前記ストリング毎に出力電圧の上限が定められている、
ことを特徴とする。
Preferably, the DC power supply system of the present invention is
The second DC power source includes one or more photovoltaic power generation devices including a solar cell array, the solar cell array including a plurality of strings;
The upper limit of the output voltage is determined for each of the strings according to the priority order,
It is characterized by that.

本発明によれば、直流バスに接続された複数の直流電力源を優先度に応じて稼働させることができる。   According to the present invention, it is possible to operate a plurality of DC power sources connected to a DC bus according to priority.

本発明の第1の実施形態に係る直流給電システムの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the DC power supply system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1の直流給電システムに含まれる各装置の優先順位の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the priority of each apparatus contained in the DC power supply system of FIG. 電力消費装置に含まれる抵抗素子と直流バスの接続の一例を示す図である。図3(A)は、スイッチが高電位ライン側に設けられている例を示す。図3(B)は、スイッチが低電位ライン側に設けられている例を示す。It is a figure which shows an example of the connection of the resistive element contained in an electric power consumption apparatus, and a DC bus. FIG. 3A illustrates an example in which the switch is provided on the high potential line side. FIG. 3B illustrates an example in which the switch is provided on the low potential line side. 水力発電装置に含まれる水力発電機と直流バスの接続の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the connection of the hydroelectric generator contained in a hydroelectric generator, and a DC bus. 地熱発電装置に含まれる地熱発電機と直流バスの接続の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the connection of the geothermal power generator contained in a geothermal power generator, and a DC bus. 太陽光発電装置が太陽電池アレイを含み、太陽電池アレイが複数のストリングを含む場合における各ストリングと直流バスの接続の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a connection of each string and DC bus | bath in case a solar power generation device contains a solar cell array and a solar cell array contains a some string. 通常用蓄電装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the electrical storage apparatus for normal. 非常用蓄電装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of an emergency electrical storage apparatus. 本発明の第2の実施形態に係る直流給電システムの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the DC power supply system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図9の直流給電システムに含まれる各装置の優先順位の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the priority of each apparatus contained in the DC power supply system of FIG. 本発明の第3の実施形態に係る直流給電システムの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the DC power supply system which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図11の直流給電システムに含まれる各装置の優先順位の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the priority of each apparatus contained in the DC power supply system of FIG.

以下、本発明の実施形態に係る直流給電システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態を説明する全図において、共通の構成要素には同一の符号を付し、繰り返しの説明を省略する。   Hereinafter, a DC power supply system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments, common constituent elements are denoted by the same reference numerals, and repeated explanation is omitted.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る直流給電システム1の構成の一例を示す。
直流給電システム1は、風力発電装置10と、水力発電装置20と、地熱発電装置30と、太陽光発電装置40と、通常用蓄電装置50と、非常用蓄電装置60と、系統連係装置70と、電力消費装置80と、複数の負荷90と、直流バス100とを有する。
各発電装置10,20,30,40と、各蓄電装置50,60と、系統連係装置70には、図2に示すように、予め優先順位が付けられている。これらの優先順位は、直流給電システム1が稼働していないときに設定され、直流給電システム1の稼働中に変更することはできない。これらの各装置は、直流バス100に接続されており、優先順位に応じて直流バス100に直流電圧を出力する。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a DC power supply system 1 according to the first embodiment of the present invention.
The DC power supply system 1 includes a wind power generator 10, a hydroelectric generator 20, a geothermal power generator 30, a solar power generator 40, a normal power storage device 50, an emergency power storage device 60, and a grid linking device 70. , A power consuming device 80, a plurality of loads 90, and a DC bus 100.
As shown in FIG. 2, priorities are assigned in advance to the power generation devices 10, 20, 30, 40, the power storage devices 50, 60, and the system linkage device 70. These priorities are set when the DC power supply system 1 is not in operation, and cannot be changed while the DC power supply system 1 is in operation. Each of these devices is connected to the DC bus 100 and outputs a DC voltage to the DC bus 100 according to the priority order.

風力発電装置10は、優先順位が最も高い。風力発電装置10には出力電圧の上限は設定されていない。なお、風力発電装置10は、通常の一般的な風力発電機である。風力発電装置10は、風車の停止や回転速度の低下等が起きた場合、直流バス100への直流電圧の出力を停止する。また、風力発電装置10は、出力制御により直流バス100への直流電圧の出力を停止する場合がある。
風力発電装置10は、本発明における第1の直流電力源の例である。第1の直流電力源は、優先順位が最も高い。
The wind power generator 10 has the highest priority. The wind power generator 10 has no upper limit on the output voltage. The wind power generator 10 is an ordinary general wind power generator. The wind turbine generator 10 stops the output of the DC voltage to the DC bus 100 when the windmill stops or the rotation speed decreases. Moreover, the wind power generator 10 may stop the output of the DC voltage to the DC bus 100 by output control.
The wind power generator 10 is an example of a first DC power source in the present invention. The first DC power source has the highest priority.

水力発電装置20と、地熱発電装置30と、太陽光発電装置40と、系統連係装置70とは、本発明における第2の直流電力源の例である。各第2の直流電力源には優先順位に応じて出力電圧の上限が設定されている。各第2の直流電力源は、直流バス100の電圧を測定する装置を有している。各第2の直流電力源は、測定された直流バス100の電圧が出力電圧の上限以下であるときに直流バス100に直流電圧を出力する。
図2の例では、水力発電装置20と地熱発電装置30の優先順位は2番目であり、各第2の直流電力源の中で最も高い。水力発電装置20と地熱発電装置30における出力電圧の上限は290Vである。太陽光発電装置40の優先順位は3番目である。太陽光発電装置40における出力電圧の上限は280Vである。
The hydroelectric power generation device 20, the geothermal power generation device 30, the solar power generation device 40, and the system linkage device 70 are examples of the second DC power source in the present invention. Each second DC power source has an upper limit on the output voltage according to the priority order. Each second DC power source has a device for measuring the voltage of the DC bus 100. Each second DC power source outputs a DC voltage to the DC bus 100 when the measured voltage of the DC bus 100 is equal to or lower than the upper limit of the output voltage.
In the example of FIG. 2, the priority order of the hydroelectric generator 20 and the geothermal generator 30 is the second, and is the highest among the second DC power sources. The upper limit of the output voltage in the hydroelectric generator 20 and the geothermal power generator 30 is 290V. The priority of the solar power generation device 40 is the third. The upper limit of the output voltage in the solar power generation device 40 is 280V.

通常用蓄電装置50と非常用蓄電装置60は、優先順位に応じた定格電圧の蓄電池を含む。図2の例では、通常用蓄電装置50の優先順位は5番目である。通常用蓄電装置50に含まれる蓄電池の定格電圧は264Vである。また、非常用蓄電装置60の優先順位は7番目である。非常用蓄電装置60に含まれる蓄電池の定格電圧は252Vである。各蓄電装置50,60は、過充電時に蓄電池の充電を停止し、過放電時に蓄電池の放電を停止する。   The normal power storage device 50 and the emergency power storage device 60 include storage batteries with rated voltages according to priority. In the example of FIG. 2, the priority order of the normal power storage device 50 is fifth. The rated voltage of the storage battery included in the normal power storage device 50 is 264V. The priority order of the emergency power storage device 60 is seventh. The rated voltage of the storage battery included in the emergency power storage device 60 is 252V. Each power storage device 50, 60 stops charging the storage battery when overcharged, and stops discharging the storage battery when overdischarged.

図2の例では、系統連係装置70の優先順位は6番目であり、第2の直流電力源の中で優先順位が最も低い。系統連係装置70における出力電圧の上限は260Vである。系統連係装置70は、直流バス100の電圧がその出力電圧の上限(260V)以下であるときに、外部の交流の電力系統200から供給される交流電圧を直流電圧に変換して直流バス100に出力する。系統連係装置70は、自然エネルギーによる各発電装置の出力電圧が低下したときに直流バス100に電力を供給する。通常用蓄電装置50の優先順位は系統連係装置70の優先順位より高い。また、非常用蓄電装置60の優先順位は系統連係装置70の優先順位より低い。   In the example of FIG. 2, the priority of the grid connection device 70 is the sixth, and the priority is the lowest among the second DC power sources. The upper limit of the output voltage in the grid connection device 70 is 260V. When the voltage of the DC bus 100 is equal to or lower than the upper limit (260 V) of the output voltage, the grid connection device 70 converts the AC voltage supplied from the external AC power system 200 into a DC voltage and converts it to the DC bus 100. Output. The grid connection device 70 supplies power to the DC bus 100 when the output voltage of each power generation device due to natural energy decreases. The priority of the normal power storage device 50 is higher than the priority of the grid linking device 70. Further, the priority order of the emergency power storage device 60 is lower than the priority order of the system linkage device 70.

各第2の直流電力源において、設定されている出力電圧の上限は、直流給電システム1の稼働中に優先順位が変わらない範囲で変更することができる。
例えば、図2の例では、水力発電装置20と地熱発電装置30について出力電圧の上限を変更できる範囲は、280V以上である。太陽光発電装置40について出力電圧の上限を変更できる範囲は、264V以上かつ290V以下である。系統連係装置70について出力電圧の上限を変更できる範囲は、252V以上かつ264V以下である。
例えば、水力発電装置20と地熱発電装置30の出力電圧の上限を290V、太陽光発電装置40の出力電圧の上限を280Vとして直流給電システム1が稼働しているときに、水力発電装置20と地熱発電装置30と太陽光発電装置40の出力電圧の上限を全て295Vに変更することができる。この場合、水力発電装置20と地熱発電装置30と太陽光発電装置40の出力電圧の上限は同一であるが、水力発電装置20と地熱発電装置30の優先順位は2番目であり、太陽光発電装置40の優先順位は3番目であって、これらの優先順位に変更はないとみなす。なお、太陽光発電装置40における出力電圧の上限は290Vを超えて変更されているが、水力発電装置20と地熱発電装置30と太陽光発電装置40の優先順位は変わっていない。
In each second DC power source, the upper limit of the set output voltage can be changed within a range in which the priority order does not change during operation of the DC power supply system 1.
For example, in the example of FIG. 2, the range in which the upper limit of the output voltage can be changed for the hydroelectric power generator 20 and the geothermal power generator 30 is 280 V or more. The range in which the upper limit of the output voltage of the solar power generation device 40 can be changed is 264V or more and 290V or less. The range in which the upper limit of the output voltage can be changed for the grid connection device 70 is 252V or more and 264V or less.
For example, when the DC power feeding system 1 is operating with the upper limit of the output voltage of the hydroelectric generator 20 and the geothermal power generator 30 being 290 V and the upper limit of the output voltage of the solar power generator 40 being 280 V, the hydroelectric generator 20 and the geothermal power are operating. All the upper limits of the output voltage of the power generator 30 and the solar power generator 40 can be changed to 295V. In this case, although the upper limit of the output voltage of the hydroelectric generator 20, the geothermal power generator 30, and the solar power generator 40 is the same, the priority of the hydroelectric generator 20 and the geothermal power generator 30 is second, and the solar power generation It is assumed that the priority of the device 40 is the third, and that these priorities are not changed. In addition, although the upper limit of the output voltage in the solar power generation device 40 is changed exceeding 290V, the priority of the hydroelectric power generation device 20, the geothermal power generation device 30, and the solar power generation device 40 has not changed.

電力消費装置80は、直流バス100の直流電圧が水力発電装置20と地熱発電装置30における出力電圧の上限(図2の例では290V)より大きな所定の電圧(例えば、295V)以上であるときに直流バス100の電力を消費する。なお、水力発電装置20と地熱発電装置30は各第2の直流電力源の中で優先順位が最も高い。
負荷90は、電力を消費する。負荷90は、例えば、テレビ、冷蔵庫、冷暖房、コンピュータ、照明、住宅、工場等である。負荷90にも優先順位が付けられている。直流バス100の直流電圧が低下したとき、負荷90は優先順位が低い順に直流バス100から切り離される。例えば、冷暖房は、最も優先順位が低く、直流バス100の電圧が260Vのときに直流バス100から切り離される。コンピュータは、最も優先順位が高く、直流バス100の電圧が240Vまで低下したときに直流バス100から切り離される。
なお、図1には、各発電装置10,20,30,40と各蓄電装置50,60をそれぞれ1つのみ示したが、各々複数の装置が直流バス100に接続されていてもよい。例えば、複数の風力発電装置10や複数の太陽光発電装置40が直流バス100に接続されていてもよい。
When the DC voltage of the DC bus 100 is equal to or higher than a predetermined voltage (for example, 295 V) greater than the upper limit (290 V in the example of FIG. 2) of the output voltage in the hydroelectric power generator 20 and the geothermal power generator 30 The power of the DC bus 100 is consumed. The hydroelectric generator 20 and the geothermal generator 30 have the highest priority among the second DC power sources.
The load 90 consumes power. The load 90 is, for example, a television, a refrigerator, an air conditioner, a computer, lighting, a house, a factory, or the like. The load 90 is also prioritized. When the DC voltage of the DC bus 100 decreases, the load 90 is disconnected from the DC bus 100 in order of priority. For example, air conditioning has the lowest priority, and is disconnected from the DC bus 100 when the voltage of the DC bus 100 is 260V. The computer has the highest priority and is disconnected from the DC bus 100 when the voltage of the DC bus 100 drops to 240V.
In FIG. 1, only one power generation device 10, 20, 30, 40 and each power storage device 50, 60 are shown, but a plurality of devices may be connected to the DC bus 100. For example, a plurality of wind power generators 10 and a plurality of solar power generators 40 may be connected to the DC bus 100.

図3に示すように、電力消費装置80は、抵抗素子81と、スイッチSWと、制御部82とを含む。スイッチSWは、例えば、リレーまたは半導体スイッチング素子で実現することができる。直流バス100の直流電圧が水力発電装置20と地熱発電装置30における出力電圧の上限(図2の例では、290V)より大きな所定の電圧(例えば、295V)以上であるとき、制御部82はスイッチSWを閉じて抵抗素子81を直流バス100に接続する。このとき、抵抗素子81は直流バス100の電力を消費する。
なお、スイッチSWは、図3(A)に示すように高電位ラインLH側に設けられていてもよいし、図3(B)に示すように低電位ラインLL側に設けられていてもよい。また、高電位ラインLH側と低電位ラインLL側の両方に設けられていてもよい。
As shown in FIG. 3, the power consuming device 80 includes a resistance element 81, a switch SW, and a control unit 82. The switch SW can be realized by a relay or a semiconductor switching element, for example. When the DC voltage of the DC bus 100 is equal to or higher than a predetermined voltage (for example, 295 V) higher than the upper limit (290 V in the example of FIG. 2) of the output voltage in the hydroelectric power generator 20 and the geothermal power generator 30, the control unit 82 switches SW is closed and the resistance element 81 is connected to the DC bus 100. At this time, the resistance element 81 consumes the power of the DC bus 100.
Note that the switch SW may be provided on the high potential line LH side as shown in FIG. 3A, or may be provided on the low potential line LL side as shown in FIG. 3B. . Further, it may be provided on both the high potential line LH side and the low potential line LL side.

風力発電装置10は風が非常に強いときに大きな電力を出力するが、このとき風力発電装置10の出力に十分な負荷がないと、風力により風車が過回転し、損傷するおそれがある。風力発電装置10が大電力を出力するとき、電力消費装置80は余剰電力を消費する。このとき、風力発電装置10に電気的にブレーキがかかり、風車の回転は抑制され、または停止する。
風力発電装置10の中に電力を消費する装置を設置することもできる。しかし、直流給電システム1の中に風力発電装置10が複数存在する場合には、電力消費装置80を設けることにより、個々の風力発電装置10から電力を消費する装置を省くことができ、そのコストを低下させることができる。
また、事故等により直流バス100に高電圧が印加されても、電力消費装置80が異常な電力を消費する。このため、直流バス100に接続されている各装置の損傷を防ぐことができる。
The wind power generator 10 outputs a large amount of power when the wind is very strong. If there is no sufficient load on the output of the wind power generator 10 at this time, the wind turbine may overrotate and be damaged by the wind power. When the wind power generator 10 outputs large power, the power consuming device 80 consumes surplus power. At this time, the wind power generator 10 is electrically braked, and the rotation of the windmill is suppressed or stopped.
A device that consumes electric power may be installed in the wind turbine generator 10. However, when there are a plurality of wind power generators 10 in the DC power supply system 1, by providing the power consuming device 80, a device that consumes power from each wind power generator 10 can be omitted, and its cost is reduced. Can be reduced.
Even if a high voltage is applied to the DC bus 100 due to an accident or the like, the power consuming device 80 consumes abnormal power. For this reason, damage to each device connected to the DC bus 100 can be prevented.

図4に示すように、水力発電装置20は、水力発電機21と、スイッチSWと、制御部22とを含む。図2の例では、水力発電装置20の優先順位は2番目であり、その出力電圧の上限は290Vである。直流バス100の直流電圧が290V以下であるとき、制御部22はスイッチSWを閉じて水力発電機21と直流バス100とを接続する。なお、水力発電装置20が制御部22とスイッチSWを有する構造は例示に過ぎない。水力発電装置20は、直流バス100の電圧が290V以下であるときに直流バス100に直流電圧を出力する水力発電装置であれば、他の構造であってもよい。例えば、水力発電装置20は、290Vまで電圧を出力することができる水力発電装置であってもよい。
図5に示すように、地熱発電装置30は、地熱発電機31と、スイッチSWと、制御部32とを含む。図2の例では、地熱発電装置30の優先順位は2番目であり、その出力電圧の上限は290Vである。直流バス100の直流電圧が290V以下であるとき、制御部32はスイッチSWを閉じて地熱発電機31と直流バス100とを接続する。なお、地熱発電装置30が制御部32とスイッチSWを有する構造は例示に過ぎない。地熱発電装置30は、直流バス100の電圧が290V以下であるときに直流バス100に直流電圧を出力する地熱発電装置であれば、他の構造であってもよい。例えば、地熱発電装置30は、290Vまで電圧を出力することができる地熱発電装置であってもよい。
As shown in FIG. 4, the hydroelectric generator 20 includes a hydroelectric generator 21, a switch SW, and a control unit 22. In the example of FIG. 2, the priority of the hydroelectric generator 20 is second, and the upper limit of the output voltage is 290V. When the DC voltage of the DC bus 100 is 290 V or less, the control unit 22 closes the switch SW and connects the hydroelectric generator 21 and the DC bus 100. The structure in which the hydroelectric generator 20 includes the control unit 22 and the switch SW is merely an example. The hydroelectric generator 20 may have another structure as long as it is a hydroelectric generator that outputs a DC voltage to the DC bus 100 when the voltage of the DC bus 100 is 290 V or less. For example, the hydroelectric generator 20 may be a hydroelectric generator that can output a voltage up to 290V.
As shown in FIG. 5, the geothermal power generation apparatus 30 includes a geothermal power generator 31, a switch SW, and a control unit 32. In the example of FIG. 2, the priority of the geothermal power generation apparatus 30 is second, and the upper limit of the output voltage is 290V. When the DC voltage of the DC bus 100 is 290 V or less, the control unit 32 closes the switch SW and connects the geothermal power generator 31 and the DC bus 100. In addition, the structure in which the geothermal power generation apparatus 30 has the control part 32 and switch SW is only an illustration. The geothermal power generation apparatus 30 may have another structure as long as it is a geothermal power generation apparatus that outputs a DC voltage to the DC bus 100 when the voltage of the DC bus 100 is 290 V or less. For example, the geothermal power generation apparatus 30 may be a geothermal power generation apparatus that can output a voltage up to 290V.

図2には太陽光発電装置40の出力電圧の上限が単一(280V)である例を示したが、図6に示すように、太陽光発電装置40が太陽電池アレイ41を含み、太陽電池アレイ41が複数のストリング42を含み、各ストリング42がスイッチSWを介して直流バス100に接続されていてもよい。太陽光発電装置40は制御部43を有する。太陽光発電装置40がこの構造である場合、ストリング42毎に出力電圧の上限を設定することができる。これにより、直流バス100の電圧がストリング42毎に定められた出力電圧の上限以下であるとき、制御部43はスイッチSWをそれぞれ閉じてストリング42毎に直流バス100に直流電圧を出力させることができる。なお、太陽光発電装置40が制御部43とスイッチSWを有する構造は例示に過ぎない。太陽光発電装置40は、直流バス100の電圧がストリング42毎に定められた上限以下であるときに各ストリング42が直流バス100に直流電圧を出力する太陽光発電装置であれば、他の構造であってもよい。例えば、太陽光発電装置40は、各ストリング42がそれぞれストリング42毎に定められた出力電圧の上限まで電圧を出力することができる太陽光発電装置であってもよい。   FIG. 2 shows an example in which the upper limit of the output voltage of the solar power generation device 40 is single (280 V), but the solar power generation device 40 includes a solar cell array 41 as shown in FIG. The array 41 may include a plurality of strings 42, and each string 42 may be connected to the DC bus 100 via the switch SW. The solar power generation device 40 has a control unit 43. When the solar power generation device 40 has this structure, the upper limit of the output voltage can be set for each string 42. Thereby, when the voltage of the DC bus 100 is equal to or lower than the upper limit of the output voltage determined for each string 42, the control unit 43 closes the switch SW and causes the DC bus 100 to output the DC voltage for each string 42. it can. In addition, the structure in which the solar power generation device 40 includes the control unit 43 and the switch SW is merely an example. The solar power generation device 40 has another structure as long as each string 42 outputs a DC voltage to the DC bus 100 when the voltage of the DC bus 100 is equal to or lower than the upper limit determined for each string 42. It may be. For example, the solar power generation device 40 may be a solar power generation device in which each string 42 can output a voltage up to the upper limit of the output voltage determined for each string 42.

図7に示すように、通常用蓄電装置50は、蓄電池51と、保護回路52とを含む。蓄電池51の定格電圧は、図2と図7の例では264Vである。これは、系統連係装置70における出力電圧の上限(図2の例では、260V)より高い。蓄電池51は保護回路52を介して直流バス100に接続される。
保護回路52は、蓄電池51が過充電であると判定したときに蓄電池51の充電を停止させ、蓄電池51が過放電であると判定したときに蓄電池51の放電を停止させる。
具体的には、保護回路52は、直流バス100の電圧が定格電圧より高くて蓄電池51の過充電を生じない所定の過充電判定電圧を超えたときに過充電と判定し、蓄電池51の充電を停止させる。または、保護回路52は、蓄電池51の正と負の電極端子間の電圧が過充電判定電圧を超えたときに過充電と判定し、蓄電池51の充電を停止させる。ここで、過充電判定電圧は必ずしも蓄電池51が過充電となる限界の電圧でなくてもよい。過充電判定電圧は、蓄電池51が過充電となる限界の電圧よりも低い電圧であればよい。
As shown in FIG. 7, the normal power storage device 50 includes a storage battery 51 and a protection circuit 52. The rated voltage of the storage battery 51 is 264 V in the examples of FIGS. 2 and 7. This is higher than the upper limit (260 V in the example of FIG. 2) of the output voltage in the grid connection device 70. The storage battery 51 is connected to the DC bus 100 via the protection circuit 52.
The protection circuit 52 stops the charging of the storage battery 51 when it is determined that the storage battery 51 is overcharged, and stops the discharge of the storage battery 51 when it is determined that the storage battery 51 is overdischarged.
Specifically, the protection circuit 52 determines that the battery is overcharged when the voltage of the DC bus 100 is higher than the rated voltage and exceeds a predetermined overcharge determination voltage that does not cause overcharge of the storage battery 51. Stop. Alternatively, the protection circuit 52 determines overcharge when the voltage between the positive and negative electrode terminals of the storage battery 51 exceeds the overcharge determination voltage, and stops charging the storage battery 51. Here, the overcharge determination voltage does not necessarily have to be a limit voltage at which the storage battery 51 is overcharged. The overcharge determination voltage may be a voltage lower than the limit voltage at which the storage battery 51 is overcharged.

また、保護回路52は、直流バス100の電圧が定格電圧より低くて蓄電池51の過放電を生じない所定の過放電判定電圧を下回ったときに過放電と判定し、蓄電池51の放電を停止させる。または、保護回路52は、蓄電池51の正と負の電極端子間の電圧が過放電判定電圧を下回ったときに過放電と判定し、蓄電池51の放電を停止させる。ここで、過放電判定電圧も必ずしも蓄電池51が過放電となる限界の電圧でなくてもよい。過放電判定電圧は、蓄電池51が過放電となる限界の電圧よりも高い電圧であればよい。
また、保護回路52は、蓄電池51に含まれるセル毎に過充電と過放電を判定してもよい。すなわち、保護回路52は、いずれかのセルが過充電と判定されたときに蓄電池51全体を過充電と判定し、蓄電池51の充電を停止させてもよい。また、保護回路52は、いずれかのセルが過放電と判定されたときに蓄電池51全体を過放電と判定し、蓄電池51の放電を停止させてもよい。
Further, the protection circuit 52 determines that overdischarge occurs when the voltage of the DC bus 100 is lower than the rated voltage and falls below a predetermined overdischarge determination voltage that does not cause overdischarge of the storage battery 51, and stops discharge of the storage battery 51. . Alternatively, the protection circuit 52 determines overdischarge when the voltage between the positive and negative electrode terminals of the storage battery 51 is lower than the overdischarge determination voltage, and stops the discharge of the storage battery 51. Here, the overdischarge determination voltage may not necessarily be a limit voltage at which the storage battery 51 is overdischarged. The overdischarge determination voltage may be a voltage higher than a limit voltage at which the storage battery 51 is overdischarged.
The protection circuit 52 may determine overcharge and overdischarge for each cell included in the storage battery 51. That is, the protection circuit 52 may determine that the entire storage battery 51 is overcharged when any cell is determined to be overcharged, and stop charging the storage battery 51. Further, the protection circuit 52 may determine that the entire storage battery 51 is overdischarged when any cell is determined to be overdischarged, and stop the discharge of the storage battery 51.

なお、図7には、通常用蓄電装置50について、保護回路52を介して蓄電池51を直流バス100に接続する例を示したが、保護回路52に加えてDC/DCコンバータを用い、蓄電池51の出力電圧をDC/DCコンバータにより昇圧して直流バス100に出力し、直流バス100の電圧をDC/DCコンバータにより降圧して蓄電池51に入力する構成とすることもできる。この構成では、蓄電池51の定格電圧(例えば、264V)とは、蓄電池51の実際の出力電圧がDC/DCコンバータにより昇圧された電圧をいうものとする。この構成の場合、DC/DCコンバータによって昇圧される電圧を変更することにより、直流給電システム100の稼働中に優先順位が変わらない範囲で通常用蓄電装置50の定格電圧を変更することができる。   7 shows an example in which the storage battery 51 is connected to the DC bus 100 via the protection circuit 52 in the normal power storage device 50. However, in addition to the protection circuit 52, a DC / DC converter is used to store the storage battery 51. Can be boosted by a DC / DC converter and output to the DC bus 100, and the voltage of the DC bus 100 can be stepped down by the DC / DC converter and input to the storage battery 51. In this configuration, the rated voltage (for example, 264 V) of the storage battery 51 refers to a voltage obtained by boosting the actual output voltage of the storage battery 51 by a DC / DC converter. In the case of this configuration, by changing the voltage boosted by the DC / DC converter, the rated voltage of the normal power storage device 50 can be changed within a range in which the priority order does not change during operation of the DC power supply system 100.

図8に示すように、非常用蓄電装置60は、蓄電池61と、保護回路62とを含む。蓄電池61の定格電圧は、図2と図8の例では252Vである。これは、系統連係装置70における出力電圧の上限(図2の例では、260V)より低い。
保護回路62は、保護回路52と同様に、蓄電池61が過充電であると判定したときに蓄電池61の充電を停止させ、蓄電池61が過放電であると判定したときに蓄電池61の放電を停止させる。
非常用蓄電装置60は、非常時に直流バス100に直流電圧を出力する。例えば、非常用蓄電装置60は、全ての発電装置10,20,30,40が停止し、通常用蓄電装置50が空になり、電力系統200が停電している時に、直流バス100に直流電圧を出力する。
As shown in FIG. 8, emergency power storage device 60 includes a storage battery 61 and a protection circuit 62. The rated voltage of the storage battery 61 is 252 V in the examples of FIGS. 2 and 8. This is lower than the upper limit (260 V in the example of FIG. 2) of the output voltage in the grid connection device 70.
Similarly to the protection circuit 52, the protection circuit 62 stops the charging of the storage battery 61 when it is determined that the storage battery 61 is overcharged, and stops the discharge of the storage battery 61 when it is determined that the storage battery 61 is overdischarged. Let
Emergency power storage device 60 outputs a DC voltage to DC bus 100 in an emergency. For example, the emergency power storage device 60 has a DC voltage applied to the DC bus 100 when all the power generation devices 10, 20, 30, 40 are stopped, the normal power storage device 50 is empty, and the power system 200 is out of power. Is output.

なお、非常用蓄電装置60も、通常用蓄電装置50と同様に、保護回路62に加えてDC/DCコンバータを用い、蓄電池61の出力電圧をDC/DCコンバータにより昇圧して直流バス100に出力し、直流バス100の電圧をDC/DCコンバータにより降圧して蓄電池61に入力する構成とすることもできる。この構成では、蓄電池61の定格電圧(例えば、252V)とは、蓄電池61の実際の出力電圧がDC/DCコンバータにより昇圧された電圧をいうものとする。この構成の場合、DC/DCコンバータによって昇圧される電圧を変更することにより、直流給電システム100の稼働中に優先順位が変わらない範囲で非常用蓄電装置60の定格電圧を変更することができる。   Note that the emergency power storage device 60 also uses a DC / DC converter in addition to the protection circuit 62 in the same manner as the normal power storage device 50, and boosts the output voltage of the storage battery 61 by the DC / DC converter and outputs it to the DC bus 100. Alternatively, the voltage of the DC bus 100 may be stepped down by a DC / DC converter and input to the storage battery 61. In this configuration, the rated voltage (for example, 252 V) of the storage battery 61 refers to a voltage obtained by boosting the actual output voltage of the storage battery 61 by a DC / DC converter. In the case of this configuration, by changing the voltage boosted by the DC / DC converter, the rated voltage of the emergency power storage device 60 can be changed within a range where the priority does not change during operation of the DC power supply system 100.

図9は、本発明の第2の実施形態に係る直流給電システム2の構成の一例を示す。
直流給電システム2は、太陽光発電装置45と、通常用蓄電装置50と、系統連係装置70と、複数の負荷90と、直流バス100とを有する。
太陽光発電装置45と、通常用蓄電装置50と、系統連係装置70には、図10に示すように優先順位が付けられている。これらの各装置45,50,70は、直流バス100に接続されており、優先順位に応じて直流バス100に直流電圧を出力する。
太陽光発電装置45は、優先順位が最も高い。太陽光発電装置45には出力電圧の上限は設定されていない。太陽光発電装置45は、その性能によって定まる最大出力電圧まで直流バス100に直流電圧を出力することができる。なお、太陽光発電装置45は、太陽電池を含む通常の一般的な太陽光発電装置である。太陽光発電装置45は、第1の実施形態に係る風力発電装置10と同様に、本発明における第1の直流電力源の例である。
FIG. 9 shows an example of the configuration of the DC power supply system 2 according to the second embodiment of the present invention.
The DC power supply system 2 includes a solar power generation device 45, a normal power storage device 50, a system linkage device 70, a plurality of loads 90, and a DC bus 100.
The solar power generation device 45, the normal power storage device 50, and the grid linking device 70 are prioritized as shown in FIG. Each of these devices 45, 50, and 70 is connected to the DC bus 100, and outputs a DC voltage to the DC bus 100 according to priority.
The solar power generation device 45 has the highest priority. An upper limit of the output voltage is not set for the solar power generation device 45. The solar power generation device 45 can output a DC voltage to the DC bus 100 up to a maximum output voltage determined by its performance. Note that the solar power generation device 45 is a normal general solar power generation device including a solar battery. The solar power generation device 45 is an example of the first DC power source in the present invention, similarly to the wind power generation device 10 according to the first embodiment.

図10の例では、通常用蓄電装置50の優先順位は2番目である。通常用蓄電装置50に含まれる蓄電池の定格電圧は264Vである。通常用蓄電装置50は、第1の実施形態に係る通常用蓄電装置50と同一である。
図10の例では、系統連係装置70の優先順位は3番目である。系統連係装置70における出力電圧の上限は260Vである。系統連係装置70は、第1の実施形態に係る系統連係装置70と同一である。系統連係装置70は、本発明における第2の直流電力源の例である。
第2の実施形態に係る直流給電システム2でも、優先順位は、直流給電システム2が稼働していないときに設定され、直流給電システム2の稼働中に変更することはできない。ただし、第2の直流電力源である系統連係装置70において、設定されている出力電圧の上限は、直流給電システム2の稼働中に優先順位が変わらない範囲で変更することができる。例えば、図10の例では、系統連係装置70について264V以下の範囲で出力電圧の上限を変更することができる。
In the example of FIG. 10, the priority order of the normal power storage device 50 is second. The rated voltage of the storage battery included in the normal power storage device 50 is 264V. The normal power storage device 50 is the same as the normal power storage device 50 according to the first embodiment.
In the example of FIG. 10, the priority order of the system linkage device 70 is the third. The upper limit of the output voltage in the grid connection device 70 is 260V. The grid linking device 70 is the same as the grid linking device 70 according to the first embodiment. The grid linking device 70 is an example of a second DC power source in the present invention.
Even in the DC power supply system 2 according to the second embodiment, the priority order is set when the DC power supply system 2 is not operating, and cannot be changed while the DC power supply system 2 is operating. However, in the grid linking device 70 that is the second DC power source, the upper limit of the set output voltage can be changed within a range in which the priority does not change during operation of the DC power supply system 2. For example, in the example of FIG. 10, the upper limit of the output voltage can be changed in the range of 264 V or less for the system linkage device 70.

図11は、本発明の第3の実施形態に係る直流給電システム3の構成の一例を示す。
直流給電システム3は、風力発電装置10と、通常用蓄電装置50と、系統連係装置70と、電力消費装置80と、複数の負荷90と、直流バス100とを有する。
風力発電装置10と、通常用蓄電装置50と、系統連係装置70には、図12に示すように優先順位が付けられている。これらの各装置10,50,70は、直流バス100に接続されており、優先順位に応じて直流バス100に直流電圧を出力する。
風力発電装置10は、優先順位が最も高い。風力発電装置10は、第1の実施形態に係風力発電装置10と同一である。風力発電装置10は、本発明における第1の直流電力源の例である。
FIG. 11 shows an example of the configuration of the DC power supply system 3 according to the third embodiment of the present invention.
The DC power supply system 3 includes a wind power generator 10, a normal power storage device 50, a system linkage device 70, a power consuming device 80, a plurality of loads 90, and a DC bus 100.
The wind power generation apparatus 10, the normal power storage apparatus 50, and the system linkage apparatus 70 are prioritized as shown in FIG. Each of these devices 10, 50, 70 is connected to the DC bus 100, and outputs a DC voltage to the DC bus 100 according to priority.
The wind power generator 10 has the highest priority. The wind turbine generator 10 is the same as the wind turbine generator 10 according to the first embodiment. The wind power generator 10 is an example of a first DC power source in the present invention.

図12の例では、通常用蓄電装置50の優先順位は2番目である。通常用蓄電装置50に含まれる蓄電池の定格電圧は264Vである。通常用蓄電装置50は、第1の実施形態に係る通常用蓄電装置50と同一である。
図12の例では、系統連係装置70の優先順位は3番目である。系統連係装置70における出力電圧の上限は260Vである。系統連係装置70は、第1の実施形態に係る系統連係装置70と同一である。系統連係装置70は、本発明における第2の直流電力源の例である。
電力消費装置80は、直流バス100の直流電圧が系統連係装置70における出力電圧の上限(図12の例では260V)より大きな所定の電圧以上であるときに直流バス100の電力を消費する。なお、本実施形態では、この所定の電圧は、例えば通常用蓄電装置50の過充電判定電圧以上の電圧であることが望ましい。
第3の実施形態に係る直流給電システム3でも、優先順位は、直流給電システム3が稼働していないときに設定され、直流給電システム3の稼働中に変更することはできない。ただし、第2の直流電力源である系統連係装置70において、設定されている出力電圧の上限は、直流給電システム3の稼働中に優先順位が変わらない範囲で変更することができる。例えば、図12の例では、系統連係装置70について264V以下の範囲で出力電圧の上限を変更することができる。
In the example of FIG. 12, the priority order of the normal power storage device 50 is the second. The rated voltage of the storage battery included in the normal power storage device 50 is 264V. The normal power storage device 50 is the same as the normal power storage device 50 according to the first embodiment.
In the example of FIG. 12, the priority order of the grid linking device 70 is the third. The upper limit of the output voltage in the grid connection device 70 is 260V. The grid linking device 70 is the same as the grid linking device 70 according to the first embodiment. The grid linking device 70 is an example of a second DC power source in the present invention.
The power consuming device 80 consumes the power of the DC bus 100 when the DC voltage of the DC bus 100 is equal to or higher than a predetermined voltage higher than the upper limit of the output voltage in the system linkage device 70 (260 V in the example of FIG. 12). In the present embodiment, the predetermined voltage is desirably a voltage equal to or higher than the overcharge determination voltage of the normal power storage device 50, for example.
Also in the DC power supply system 3 according to the third embodiment, the priority order is set when the DC power supply system 3 is not in operation, and cannot be changed while the DC power supply system 3 is in operation. However, the upper limit of the set output voltage in the grid linking device 70 that is the second DC power source can be changed within a range in which the priority order does not change during operation of the DC power supply system 3. For example, in the example of FIG. 12, the upper limit of the output voltage can be changed in the range of 264 V or less for the system linkage device 70.

なお、第2の実施形態に係る直流給電システム2と第3の実施形態に係る直流給電システム3では、第2の直流電力源は系統連係装置70のみである。このような場合、本発明では、系統連係装置70は第2の直流電力源の中で優先順位が最も高く、かつ第2の直流電力源の中で優先順位が最も低いとみなす。   In the DC power supply system 2 according to the second embodiment and the DC power supply system 3 according to the third embodiment, the second DC power source is only the system linkage device 70. In such a case, in the present invention, the grid linking device 70 considers the highest priority among the second DC power sources and the lowest priority among the second DC power sources.

また、上述した実施形態では、各装置10,20,30,40,45,50,60,70に付けられた優先順位は、直流給電システム1,2,3の稼働していないときに設定され、直流給電システム1,2,3の稼働中に変更することはできないとしたが、直流給電システム1,2,3の稼働中であっても各装置の優先順位を変更することができることとしてもよい。
この場合、例えば、図2の例では、通常用蓄電装置50と系統連係装置70の優先順位は5番目と6番目であるが、直流給電システム1の稼働中に、これらの優先順位を入れ替えて系統連係装置70の優先順位を5番目、通常用蓄電装置50の優先順位を6番目とすることができる。これにより、系統連係装置70の出力電圧の上限を通常用蓄電装置50の定格電圧264Vよりも高く設定し、系統連係装置70から供給される電力によって通常用蓄電装置50を充電することが可能となる。
また、直流給電システム1の稼働中に、水力発電装置20と地熱発電装置30と太陽光発電装置40の優先順位を通常用蓄電装置50の優先順位より低くすることができる。これにより、風が強い場合に風力発電装置10が発電する電力のみを通常用蓄電装置50と負荷90に供給することが可能となる。
In the above-described embodiment, the priority assigned to each device 10, 20, 30, 40, 45, 50, 60, 70 is set when the DC power feeding systems 1, 2, 3 are not in operation. The DC power supply systems 1, 2 and 3 cannot be changed while the DC power supply systems 1, 2 and 3 are in operation, but the priority of each device can be changed even when the DC power supply systems 1, 2 and 3 are in operation. Good.
In this case, for example, in the example of FIG. 2, the priorities of the normal power storage device 50 and the grid linking device 70 are the fifth and sixth, but these priorities are switched during the operation of the DC power supply system 1. The priority of the grid connection device 70 can be fifth, and the priority of the normal power storage device 50 can be sixth. As a result, the upper limit of the output voltage of the grid linking device 70 can be set higher than the rated voltage 264V of the normal power storage device 50, and the normal power storage device 50 can be charged with the power supplied from the grid linking device 70. Become.
Further, during the operation of the DC power supply system 1, the priority order of the hydroelectric power generation apparatus 20, the geothermal power generation apparatus 30, and the solar power generation apparatus 40 can be made lower than the priority order of the normal power storage apparatus 50. As a result, only the electric power generated by the wind power generator 10 when the wind is strong can be supplied to the normal power storage device 50 and the load 90.

また、図4と図5と図6では、それぞれ水力発電装置20と地熱発電装置30と太陽光発電装置40とについて、スイッチSWが高電位ラインLH側に設けられていている例を示したが、これらの各発電装置20,30,40でも図3の電力消費装置80と同様に、スイッチSWは低電位ラインLL側に設けられていてもよいし、高電位ラインLH側と低電位ラインLL側の両方に設けられていてもよい。
また、上述した実施形態では、水力発電装置20と地熱発電装置30と太陽光発電装置40と系統連係装置70と電力消費装置80とがそれぞれ自律的に動作する例を示したが、これらの各装置は、共通の制御装置によってそれらの稼働状態を集中的に制御されてもよい。
4, 5, and 6 show examples in which the switch SW is provided on the high potential line LH side for the hydroelectric power generator 20, the geothermal power generator 30, and the solar power generator 40, respectively. Similarly to the power consuming device 80 in FIG. 3, these power generators 20, 30, and 40 may be provided with the switch SW on the low potential line LL side, or on the high potential line LH side and the low potential line LL. It may be provided on both sides.
Moreover, in embodiment mentioned above, although the hydroelectric power generator 20, the geothermal power generator 30, the solar power generation device 40, the grid | linkage linkage apparatus 70, and the power consumption apparatus 80 each showed the example, each of these was shown. The devices may be centrally controlled in their operating state by a common control device.

また、上述した各実施形態では、優先順位が最も高い第1の直流電力源については出力電圧に上限が設定されていない例を示したが、第1の直流電力源ついても出力電圧の上限を設定してもよい。
例えば、上述した第1の実施形態と第3の実施形態では、第1の直流電力源である風力発電装置10の出力電圧の上限を300Vと定め、風力発電装置10は直流バス100の電圧が300V以下であるときに限り直流バス100に直流電圧を出力してもよい。この場合、電力消費装置80は不要となる。ただし、第1の実施形態に係る直流給電システム1または第3の実施形態に係る直流給電システム3が複数の風力発電装置10を有する場合、個々の風力発電装置10の内部に、各風力発電装置10が直流バス100に直流電圧を出力しないときに電力を消費する装置等を付加する必要がある。
In each of the above-described embodiments, an example is shown in which the upper limit is not set for the output voltage for the first DC power source with the highest priority, but the upper limit for the output voltage is also set for the first DC power source. It may be set.
For example, in the first embodiment and the third embodiment described above, the upper limit of the output voltage of the wind power generator 10 that is the first DC power source is set to 300 V, and the wind power generator 10 has a voltage of the DC bus 100. Only when the voltage is 300 V or less, a DC voltage may be output to the DC bus 100. In this case, the power consuming device 80 is not necessary. However, when the DC power supply system 1 according to the first embodiment or the DC power supply system 3 according to the third embodiment includes a plurality of wind power generators 10, each wind power generator 10 is provided inside each wind power generator 10. It is necessary to add a device that consumes power when 10 does not output a DC voltage to the DC bus 100.

また、上述した実施形態では、各装置10,20,30,40,45,50,60,70の種別ごとに優先順位を定める例を示したが、同種の装置が直流バス100に複数接続されている場合、同種の装置の中で優先順位を定めても良い。例えば、太陽光発電装置40が直流バス100に複数接続されている場合に個々の太陽光発電装置40について別々に優先順位を定めてもよい。
また、優先順位が最も高い風力発電装置10と優先順位が2番目である太陽光発電装置40と優先順位が3番目である通常用蓄電装置50と優先順位が最も低い系統連係装置70とからなる直流給電システムや、優先順位が最も高い太陽光発電装置45と優先順位が2番目である通常用蓄電装置50と優先順位が3番目である系統連係装置70と優先順位が最も低い非常用蓄電装置60とからなる直流給電システムのように、上述した第1の実施形態に係る直流給電システム1、第2の実施形態に係る直流給電システム2および第3の実施形態に係る直流給電システム3とは異なる構成の直流給電システムに本発明を適用できることはもちろんである。
また、第1の実施形態では、風力発電装置10と水力発電装置20と地熱発電装置30は太陽光発電装置40よりも優先順位が高いとしたが、これらを全て同一の優先順位としてもよい。すなわち、風力発電装置10と水力発電装置20と地熱発電装置30と太陽光発電装置40は全て優先順位が最も高いとしてもよい。この場合、風力発電装置10と水力発電装置20と地熱発電装置30と太陽光発電装置40は本発明の第1の直流電力源であり、系統連係装置70のみが本発明の第2の直流電力源となる。
In the above-described embodiment, an example in which the priority order is determined for each type of each of the devices 10, 20, 30, 40, 45, 50, 60, and 70 has been described. However, a plurality of the same type devices are connected to the DC bus 100. The priority order may be determined among the same type of devices. For example, when a plurality of photovoltaic power generation devices 40 are connected to the DC bus 100, the priority order may be set separately for each photovoltaic power generation device 40.
The wind power generator 10 having the highest priority, the solar power generator 40 having the second priority, the normal power storage device 50 having the third priority, and the grid linking device 70 having the lowest priority. DC power supply system, solar power generation device 45 with the highest priority, normal power storage device 50 with the second priority, system linkage device 70 with the third priority, and the emergency power storage device with the lowest priority 60, the DC power supply system 1 according to the first embodiment, the DC power supply system 2 according to the second embodiment, and the DC power supply system 3 according to the third embodiment. Of course, the present invention can be applied to DC power supply systems having different configurations.
In the first embodiment, the wind power generation device 10, the hydroelectric power generation device 20, and the geothermal power generation device 30 are higher in priority than the solar power generation device 40. However, all of them may have the same priority. That is, the wind power generator 10, the hydroelectric generator 20, the geothermal power generator 30, and the solar power generator 40 may all have the highest priority. In this case, the wind power generator 10, the hydroelectric power generator 20, the geothermal power generator 30, and the solar power generator 40 are the first DC power source of the present invention, and only the system linkage device 70 is the second DC power of the present invention. The source.

以上説明したように、本発明によれば、直流バスに接続された複数の直流電力源を優先度に応じて稼働させることができる。特に、上述した各実施形態に係る直流給電システム1,2,3では、系統連係装置70が直流電力源の中で最も優先度が低い。自然エネルギーによる各発電装置が十分な電力を直流バス100に供給できないとき、系統連係装置70が交流の電力系統200から直流バス100に電力を供給する。このため、自然エネルギーによる各発電装置を負荷90の最大消費電力に合わせて設置する必要がなくなる。
また、電力消費装置80を設置することにより、負荷90が消費する以上の電力を自然エネルギーによる各発電装置が出力しても電力消費装置80に余剰電力を消費させることができる。このため、負荷90の電力消費に合わせて自然エネルギーによる各発電装置の発電量を制御する必要がなくなる。特に、強風時に風力発電機が大電力を出力しても電力消費装置80が余剰電力を消費するため、風力発電機に電気的にブレーキがかかり、風車が損傷するおそれがなくなる。
更に、非常時には、非常用蓄電装置60が直流バスに電力を供給するため、重要な装置を動作させることができる。
As described above, according to the present invention, a plurality of DC power sources connected to a DC bus can be operated according to priority. In particular, in the DC power supply systems 1, 2, and 3 according to the above-described embodiments, the system linkage device 70 has the lowest priority among the DC power sources. When each power generation device using natural energy cannot supply sufficient power to the DC bus 100, the system linkage device 70 supplies power to the DC bus 100 from the AC power system 200. For this reason, it is not necessary to install each power generator using natural energy according to the maximum power consumption of the load 90.
Further, by installing the power consuming device 80, even if each power generating device using natural energy outputs more power than the load 90 consumes, the power consuming device 80 can consume surplus power. For this reason, it is not necessary to control the power generation amount of each power generator by natural energy according to the power consumption of the load 90. In particular, even if the wind power generator outputs a large amount of power during a strong wind, the power consuming device 80 consumes surplus power, so that the wind power generator is electrically braked and there is no possibility of damaging the windmill.
Further, in an emergency, the emergency power storage device 60 supplies power to the DC bus, so that an important device can be operated.

以上、本発明の実施形態について説明したが、設計または製造上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、請求項に記載されている発明や発明の実施形態に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれる。   Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications and combinations necessary for design or manufacturing convenience and other factors are described in the claimed invention and the embodiments of the invention. It is included in the scope of the invention corresponding to the specific example.

1,2,3…直流給電システム、10…風力発電装置、20…水力発電装置、21…水力発電機、22…水力発電装置の制御部、30…地熱発電装置、31…地熱発電機、32…地熱発電装置の制御部、40、45…太陽光発電装置、41…太陽電池アレイ、42…ストリング、43…太陽光発電装置の制御部、50…蓄電装置、51…定格電圧100Vの蓄電池、52…保護回路、60…非常用蓄電装置、61…定格電圧90Vの蓄電池、62…保護回路、70…系統連係装置、80…電力消費装置、81…抵抗素子、82…電力消費装置の制御部、90…負荷、100…直流バス、200…交流の電力系統、SW…スイッチ、LH…高電位ライン、LL…低電位ライン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2, 3 ... DC power supply system, 10 ... Wind power generator, 20 ... Hydroelectric generator, 21 ... Hydroelectric generator, 22 ... Control part of hydroelectric generator, 30 ... Geothermal power generator, 31 ... Geothermal generator, 32 Control unit of geothermal power generation device, 40, 45 ... Solar power generation device, 41 ... Solar cell array, 42 ... String, 43 ... Control unit of solar power generation device, 50 ... Power storage device, 51 ... Storage battery with rated voltage of 100V, DESCRIPTION OF SYMBOLS 52 ... Protection circuit, 60 ... Emergency power storage device, 61 ... Storage battery of rated voltage 90V, 62 ... Protection circuit, 70 ... System linkage device, 80 ... Power consumption device, 81 ... Resistance element, 82 ... Control part of power consumption device , 90 ... Load, 100 ... DC bus, 200 ... AC power system, SW ... Switch, LH ... High potential line, LL ... Low potential line

Claims (9)

直流バスと、
優先順位が最も高く、前記直流バスに直流電圧を出力する1つ以上の第1の直流電力源と、
優先順位が2番目以下であり、優先順位に応じて出力電圧の上限が定められており、前記直流バスの電圧が当該出力電圧の上限以下であるときに前記直流バスに直流電圧を出力する1つ以上の第2の直流電力源と、
を備えることを特徴とする直流給電システム。
DC bus,
One or more first DC power sources having the highest priority and outputting a DC voltage to the DC bus;
The priority is second or lower, the upper limit of the output voltage is determined according to the priority, and the DC voltage is output to the DC bus when the voltage of the DC bus is lower than the upper limit of the output voltage 1 Two or more second DC power sources;
A direct current power supply system comprising:
前記第2の直流電力源が、優先順位が異なる2つ以上の直流電力源を含むことを特徴とする請求項1に記載の直流給電システム。   The DC power supply system according to claim 1, wherein the second DC power source includes two or more DC power sources having different priorities. 前記第2の直流電力源が、前記各第2の直流電力源の中で優先順位が最も低く、交流の電力系統から供給される交流電圧を直流電圧に変換して前記直流バスに出力する系統連係装置を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の直流給電システム。   A system in which the second DC power source has the lowest priority among the second DC power sources, and converts an AC voltage supplied from an AC power system into a DC voltage and outputs the DC voltage to the DC bus. The DC power supply system according to claim 1, further comprising a linkage device. 前記優先順位に応じた定格電圧の蓄電池と、当該蓄電池が過充電であると判定したときに当該蓄電池の充電を停止させ、当該蓄電池が過放電であると判定したときに当該蓄電池の放電を停止させる保護回路とを有し、当該蓄電池が当該保護回路を介して前記直流バスに接続された1つ以上の蓄電装置を備えることを特徴とする請求項2または3に記載の直流給電システム。   The storage battery of the rated voltage according to the priority order and the charging of the storage battery are stopped when it is determined that the storage battery is overcharged, and the discharge of the storage battery is stopped when it is determined that the storage battery is overdischarged 4. The DC power supply system according to claim 2, wherein the storage battery includes one or more power storage devices connected to the DC bus via the protection circuit. 前記優先順位が前記系統連係装置より高い前記蓄電装置を備えることを特徴とする請求項4に記載の直流給電システム。   The DC power feeding system according to claim 4, further comprising the power storage device having a higher priority than the grid linking device. 前記優先順位が前記系統連係装置より低い前記蓄電装置を備えることを特徴とする請求項5に記載の直流給電システム。   The DC power feeding system according to claim 5, comprising the power storage device that has a lower priority than the grid connection device. 前記第1の直流電力源が、出力電圧の上限を定められておらず、
前記直流バスの直流電圧が、前記各第2の直流電力源の中で前記優先順位が最も高い第2の直流電力源について定められた出力電圧の上限より大きな所定の電圧以上であるときに、前記直流バスの電力を消費する電力消費装置を備える、
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の直流給電システム。
The first DC power source has no upper limit on the output voltage,
When the DC voltage of the DC bus is equal to or higher than a predetermined voltage greater than the upper limit of the output voltage determined for the second DC power source having the highest priority among the second DC power sources, Comprising a power consuming device that consumes power of the DC bus;
The DC power feeding system according to any one of claims 1 to 6, wherein
前記第1の直流電力源が、1つ以上の風力発電装置を含み、
前記電力消費装置が、前記風力発電装置の風車の回転を抑制する、または停止させるためのブレーキとして動作する、
ことを特徴とする請求項7に記載の直流給電システム。
The first DC power source includes one or more wind power generators;
The power consuming device operates as a brake for suppressing or stopping rotation of the wind turbine of the wind turbine generator;
The DC power supply system according to claim 7, wherein
前記第2の直流電力源が太陽電池アレイを含む1つ以上の太陽光発電装置を含み、当該太陽電池アレイが複数のストリングを含み、
前記優先順位に応じて前記ストリング毎に出力電圧の上限が定められている、
ことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の直流給電システム。
The second DC power source includes one or more photovoltaic power generation devices including a solar cell array, the solar cell array including a plurality of strings;
The upper limit of the output voltage is determined for each of the strings according to the priority order,
The DC power feeding system according to any one of claims 1 to 8, wherein
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