JP3122815U

JP3122815U - 電力貯蔵装置

Info

Publication number: JP3122815U
Application number: JP2006000031U
Authority: JP
Inventors: 信行江崎; 貴光中村; 秀信二村
Original assignee: Seiko Electric Co Ltd
Current assignee: Seiko Electric Co Ltd
Priority date: 2006-01-06
Filing date: 2006-01-06
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2016-01-06

Abstract

【課題】システム全体を簡略化し、自然エネルギーより得られる電力を有効的に消費することを可能とする電力貯蔵システムを提供する。
【解決手段】商用電力供給源４と、太陽光発電部２と、前記太陽光発電部２が生じた電力を直接蓄電可能であって前記商用電力供給源４から供給される電力を蓄電可能な蓄電部３とを備えた電力貯蔵システム１であって、前記太陽光発電部２が電力を生じる時間帯における負荷５の電力消費に対し、所定の供給停止条件が成立するまでは前記蓄電部３により前記負荷５に電力が供給され、前記供給停止条件が成立した後供給停止解除条件が成立するまでは前記商用電力供給源４からの電力が前記負荷５に供給され、前記供給停止解除条件は前記太陽光発電部２が電力を生じない時間帯に前記商用電力供給源４から供給される電力により前記蓄電部３が充電を完了することである。
【選択図】図１

Description

本考案は、電力貯蔵装置に関し、特に商用電力供給源からの電力を蓄電する電力貯蔵装置に関する。

商用電力供給源からの電力を蓄電する電力貯蔵システムとして、商用電力供給源と太陽光発電手段と蓄電手段から構成される電力貯蔵システムがある。太陽光発電手段は太陽光発電パネルと太陽光パワーコンディショナーを備え、蓄電手段は蓄電池とコントローラーを備える。このシステムでは、負荷に対して商用電力供給源、太陽光発電部及び蓄電手段のそれぞれが電気的に接続されており、電力を供給する構成となっている。また、太陽光発電手段により発生した電力の余剰分を電力会社に売電するために商用電力供給源に対して太陽光発電手段が電気的に接続されている。

上記のシステムでは、蓄電池への電力の供給は軽負荷深夜時間帯等任意の時間帯設定により商用電力供給源から行われ、供給された電力は蓄電池に蓄電される。同時に負荷の消費電力に対しても商用電力供給源から電力の供給が行われる。また、昼間は、負荷の消費電力が所定の値以下の場合は蓄電手段により蓄電された電力を負荷に供給する。負荷の消費電力が所定の値以上の場合は蓄電手段からの電力の供給に加え、太陽光発電手段が発電していれば太陽光発電手段から、太陽光発電手段が発電していない場合、または負荷の消費電力がそれ以上である場合は、商用電力源からも負荷に対して電力が供給される。そして、負荷への電力供給を超えた余剰電力は電力会社へ売電されるシステムである。このようなシステムにより、夜間の電力を有効に利用し、昼間の電力の消費を抑制することを可能にしている。

また、参考文献として本考案の出願人による特許文献を以下に記載する。

特開２００４−２２２４５６号公報特開２００５−２４５１８５号公報

ところで、本願の出願人は、上記に示した従来技術を踏まえて特願２００４−３３３６８６号の示す技術を提案している。この発明においては、太陽光発電手段と商用電力供給源との関係、太陽光発電手段と蓄電手段との関係、商用電力供給源と蓄電手段との関係は、基本構成として独立した関係としており、商用電力供給源との関係のための第１の太陽光発電手段と蓄電手段との関係の第２の太陽光発電手段との複数の太陽光発電手段を準備していた。

しかしながら、上記に示した従来技術では、太陽光発電手段と蓄電手段は独立した基本構成としていたため、システム全体が複雑になってしまっていた。また、特願２００４−３３３６８６号の示す技術は、複数の太陽光発電手段を準備する必要があった。

さらに、上記技術では太陽光発電の余剰電力を電力会社に売電しており、太陽光エネルギーにより一旦発生した電力を電力会社に送電しているが、太陽光エネルギーにより発生した電力を売電するために電力会社側へ送電する際に、送電線等で電力ロスが発生するなどというロスが生じざるをえない。特に、売電の頻度が多くなればなるほど太陽光エネルギーにより発生した電力についてのロスが大きくならざるを得ない。すなわち、売電が前提でその頻度が大きくなる上記技術においては、売電された電力が電力会社から家庭側に最終的に供給されて家庭の負荷等で消費されるとしても、太陽光エネルギーにより発生した電力が理想的に消費されるわけではなく、理想的には使い切れていなかった。

まとめると、商用電力供給源、太陽光発電手段、蓄電手段の三者の関係について全体的なシステムの構成に不十分な点があり、太陽光エネルギー等の不安定な自然エネルギーにより発生した電力を無駄なく使い切るという観点からも不十分な点がある。

なお、上記技術では自然エネルギーによる発電手段を太陽光発電手段に限定したが、例えば風力等の自然エネルギーでも同様の問題がある。

ゆえに、本考案は、商用電力供給源とは異なる、例えば上記太陽光発電手段のような自然エネルギーにより発電して電力を生じる発電源と蓄電手段とを一体化することでシステム全体を簡略化し、上記のような不安定な自然エネルギーより得られる電力を無駄なく消費し、安定的に供給することを可能とする電力貯蔵装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る考案は、商用電力供給源とは異なる発電部と、前記発電部に電気的に接続して前記発電部が生じた電力を蓄電可能及び前記商用電力供給源に電気的に接続して前記商用電力供給源から供給される電力を少なくとも前記発電部が電力を生じない時間帯に蓄電可能な蓄電池とを備えた電力貯蔵装置において、負荷の電力消費に対する電力供給を制御するコントローラーと、前記コントローラーの制御により前記発電部が電力を生じる時間帯に前記負荷と前記蓄電池とが電気的に接続して前記蓄電池からの電力が前記負荷に供給されている場合において所定の供給停止条件が成立することを検知して前記コントローラーに検知信号を出力し、さらに、当該検知信号に応答した前記コントローラーの制御により前記負荷と前記商用電力供給源とが電気的に接続して前記商用電力供給源からの電力が前記負荷に供給されている場合において前記供給停止条件に対する解除条件が成立することとして前記商用電力供給源から供給される電力により前記蓄電池の充電が完了することを検知して前記コントローラーに検知信号を出力する検知部とを備える。なお、本願考案を、商用電力供給源と、前記商用電力供給源とは異なる発電源と、前記発電源が生じた電力を蓄電可能であって前記商用電力供給源から供給される電力を少なくとも前記発電源が電力を生じない時間帯に蓄電可能な蓄電手段とを備えた電力貯蔵システムにおいて、前記発電源が電力を生じる時間帯における負荷の電力消費に対する電力供給を制御する制御手段であって、所定の供給停止条件が成立するまでは前記蓄電手段からの電力を前記負荷に供給し、前記供給停止条件が成立した後所定の供給停止解除条件が成立するまでは前記商用電力供給源からの電力を前記負荷に供給するように制御する制御手段を備え、前記供給停止解除条件は前記商用電力供給源から供給される電力により前記蓄電手段が充電を完了することである、電力貯蔵システムという技術思想として捉えてもよい。

このように、太陽光発電手段と蓄電手段を一体化することでシステム全体を簡略化でき、発電源が供給する電力は常時蓄電手段により蓄電されるため、自然エネルギーを利用した電力を有効的に消費することができる。

請求項２に係る考案は、請求項１記載の電力貯蔵装置であって、前記検知部が、前記発電部が電力を生じない時間帯に前記商用電力供給源から供給される電力により前記蓄電池の充電が完了することを前記供給停止条件に対する解除条件が成立するとして検知するものである。

請求項３に係る考案では、請求項２記載の電力貯蔵装置において、前記発電部が電力を生じない時間帯は軽負荷深夜時間帯である。

請求項４に係る考案では、請求項１から３のいずれかに記載の電力貯蔵装置において、前記検知部が、前記蓄電池が蓄電した蓄電容量が放電終止電圧まで低下することを前記供給停止条件が成立するとして検知するものである。

請求項５に係る考案は、請求項１から４のいずれかに記載の電力貯蔵装置であって、前記発電部は自然エネルギーによる不安定な電力を供給するものである。

請求項６に係る考案では、請求項５記載の電力貯蔵装置において、前記自然エネルギーによる不安定な電力は太陽光エネルギーにより発電されたものを含む。

本考案に係る電力貯蔵装置によれば、商用電力供給源とは異なる、例えば上記太陽光発電手段のような自然エネルギーにより発電して電力を生じる発電部と蓄電部が一体化しているため、システム全体の構成及び動作を簡略化しつつ、負荷の消費電力に応じて安定した電力の供給が可能となる。

また、上記本考案に係る電力貯蔵装置によれば、自然エネルギーにより得られる電力は随時蓄電されつつ売電が極力抑えられ、負荷における消費に対して日中の商用電力と比べて優先的に且つ無駄なく消費することができる。また、軽負荷深夜時間帯に蓄電された電力を有効的に活用することにより、日中と夜間との間の商用電力消費の平準化が可能となるとともにＣＯ_２を削減することができて、環境問題を考慮したものとできる。

以下に、本考案の実施の形態を説明する。

図１は、本考案の実施の形態に係る電力貯蔵システムの構成を示したブロック図である。

電力貯蔵システム１は、太陽光発電部２と蓄電部３と商用電力供給源４と負荷５とから構成されている。太陽光発電部２と蓄電部３により電力貯蔵装置が構成される。太陽光発電部２は蓄電部３にのみ電気的な接続を有する。また、負荷５に対しては商用電力供給源４と蓄電部３が電気的な接続を有する。

太陽光発電部２は、太陽光発電パネル２００を備えており、蓄電部３は、電池ＢＯＸ３００とコントローラー３０２とから構成されている。電池ＢＯＸ３００は、太陽光充電回路３０４と蓄電池３０６とを有し、コントローラー３０２は、ＤＣブレーカー３０８とインバータ回路３１０とトランス３１２と連係スイッチ３１４を有する。太陽光発電部２で発生した電力は全て電池ＢＯＸ３００の太陽光充電回路３０４を介して蓄電池３０６に蓄電される。

負荷５は、負荷設備電源５００と負荷装置５０２とから構成される。

以上のような構成にすることで、太陽光発電部２と蓄電部３を一体的に捉えることができ、簡略な構成にすることができる。また、太陽光発電部２で発生した電力は全て蓄電池３０６に蓄電されるため条件に応じて電気的な接続を切り替えたりする必要がなく、動作についても簡略化することができる。

次に、本考案の実施の形態に係る電力貯蔵システム１の夜間の動作について説明する。

まず、軽負荷深夜時間帯の電力を有効利用するために、商用電力供給源４から供給される軽負荷深夜時間帯の電力を蓄電池３０６に蓄電する。同時に商用電力供給源４から負荷５の消費電力に対して軽負荷深夜時間帯の電力が供給される。この軽負荷深夜時間帯を利用して蓄電池３０６は満充電され、翌日はその状態でシステムが作動を開始するため、日毎の太陽光発電量を予測しなくてもインバータ出力（Ｗ）、量（Ｗｈ）の安定化が図れ、ピークカット等の計画が容易になる。

商用電力供給源４から供給される電力を蓄電池３０６に蓄電する場合は、商用電力供給源４から経路ＲＴ７００を通り、接続点ＣＰ６００、経路ＲＴ７０４、経路ＲＴ７０６、接続点ＣＰ６０２を経由して蓄電池３０６に電力が供給され、蓄電池３０６に電力が蓄電される。

また、商用電力供給源４から負荷５に電力が供給される場合は、商用電力供給源４から経路ＲＴ７００を通り、接続点ＣＰ６００、経路ＲＴ７０２を経由して負荷装置５０２に電力が供給される。

以上が、太陽光発電部が電力を生じない夜間の動作である。次に、本考案の実施の形態に係る電力貯蔵システム１の昼間の動作について説明する。

昼間は、太陽光発電部２で発生した電力及び軽負荷深夜時間帯に上記蓄電池３０６に蓄電された電力を利用して負荷５への電力の供給を行う。太陽光発電部２で発生した電力は常時蓄電部３へ供給され、太陽光の定格発電量で蓄電池３０６からインバータ回路３１０を介して負荷装置５０２に供給される。こうすることで、太陽光のような自然エネルギーにより発生した電力を有効的に活用し、消費することが可能となる。

ここで、負荷容量がインバータ出力よりも大きい場合は商用電力供給源４から系統補充を行う。負荷容量がインバータ出力よりも小さい場合は負荷容量に応じてインバータ出力を調整する。こうすることで、蓄電池３０６に蓄電された電力から供給される電力が優先的に消費され、商用電力供給源から供給される電力は副次的な使い方をすることが可能となる。

昼間に負荷５に電力が供給される場合の経路は、まず、太陽光発電部２において電力が発生している場合は、太陽光発電部２で発生した電力が経路ＲＴ７０８を通り、太陽光充電回路３０４、接続点ＣＰ６０２を経由して蓄電池３０６に蓄電される。その蓄電された太陽光発電部２により発生した電力及び軽負荷深夜時間帯に蓄電された電力は、接続点ＣＰ６０２を通り、経路７０６、インバータ回路３１０、経路ＲＴ７０４、接続点ＣＰ６００、経路ＲＴ７０２を経由して負荷装置５０２に供給される。この時、負荷５における消費電力の容量がインバータの出力よりも大きい場合は、上記で説明したように軽負荷深夜時間帯の商用電力供給源４から負荷５への電力の供給と同様の経路で系統補充される。

ここで、負荷５に電力を供給し続けることで、蓄電池３０６に蓄電された電力の容量が低下し、放電終止電圧以下になる場合がある。このことが検知部により検知され、その場合は、蓄電池３０６からの放電を停止し、商用電力供給源４からの電力の供給に切り替える。一旦蓄電池３０６からの放電が停止されると、検知部により蓄電池３０６が満充電されることが検知されるまで放電が再開されない。

放電停止後は、太陽光発電部２で発生する電力は蓄電池３０６の満充電を補充する。そして、太陽光発電部２で発生する電力だけでは蓄電池３０６を満充電できない場合は、軽負荷深夜時間帯の電力を利用して最終的に蓄電池３０６が満充電される。

商用電力供給源４から負荷５への電力の供給経路、太陽光発電部２で発生した電力を蓄電池３０６の満充電に補充する経路及び軽負荷深夜時間帯の電力を利用して蓄電池３０６に満充電する経路は上記で説明した経路と同様の経路である。

なお、上記実施の形態では商用電力供給源とは異なる発電源を太陽光としたが、太陽光以外に風力等の自然エネルギーを利用した発電源であってもよい。

また、昼間の負荷の消費電力が小さく太陽光発電部３で発生する電力が余る場合は、現在は蓄電部３に蓄電された電力を電力会社に逆潮流することは許容されていないが、許容された場合は電力会社に売電するようにしてもよい。

さらに、上記実施の形態では蓄電部３から負荷５への電力の供給停止条件を、蓄電池３０６に蓄電された電力の容量が放電終止電圧以下になる場合としたが、必ずしも放電終止電圧以下である必要はなく、蓄電量が所定の値以下の場合を条件としてもよい。

さらに、上記実施の形態では蓄電部３から負荷５への電力の供給停止解除条件を蓄電池３０６の満充電が完了した場合としたが、必ずしも満充電である必要はなく、蓄電量が所定の値を超えた場合を条件としてもよい。

さらに、上記供給停止条件及び供給停止解除条件で設定された値は、天候等に左右されやすい太陽光発電部２で発生する電力量に応じて調整可能としてもよい。

さらに、上記実施の形態では、昼間に蓄電池３０６からの放電が停止された場合に、蓄電池３０６が満充電されるまで放電が再開されず、太陽光発電部２で発生した電力は蓄電池３０６の満充電に補充され、負荷５への電力の供給は商用電力供給源４から供給されることとしたが、商用電力供給源４から蓄電部３を介して負荷５へ電力を供給するようにしてもよい。その際、供給停止解除条件を満たすように商用電力供給源４から電力を供給することで、昼間の商用電力供給源４からの電力の供給を極力減らすことが可能である。

さらに、上記と同様に、昼間に蓄電池３０６からの放電が停止された場合に、太陽光発電部２で発生した電力を通常の昼間の場合と同様に負荷５に供給しつつ商用電力供給源４から供給される電力量を極力減らすようにしてもよい。そして、軽負荷深夜時間帯に商用電力供給源４から供給される電力で蓄電池３０６の満充電を完了させることで軽負荷時間帯の電力が有効的に活用できる。

本考案の実施の形態に係る電力貯蔵システムの構成を示したブロック図である。

符号の説明

１電力貯蔵システム
２太陽光発電部
３蓄電部
４商用電力供給源
５負荷

Claims

商用電力供給源と、前記商用電力供給源とは異なる発電源と、前記発電源が生じた電力を蓄電可能であって前記商用電力供給源から供給される電力を少なくとも前記発電源が電力を生じない時間帯に蓄電可能な蓄電手段とを備えた電力貯蔵システムにおいて、
前記発電源が電力を生じる時間帯における負荷の電力消費に対する電力供給を制御する制御手段であって、所定の供給停止条件が成立するまでは前記蓄電手段からの電力を前記負荷に供給し、前記供給停止条件が成立した後所定の供給停止解除条件が成立するまでは前記商用電力供給源からの電力を前記負荷に供給するように制御する制御手段を備え、
前記供給停止解除条件は前記商用電力供給源から供給される電力により前記蓄電手段が充電を完了することである、電力貯蔵システム。
前記供給停止解除条件が成立する場合の１つは前記発電源が電力を生じない時間帯に前記商用電力供給源から供給される電力により前記蓄電手段が充電を完了することである、請求項１記載の電力貯蔵システム。
前記発電源が電力を生じない時間帯は軽負荷深夜時間帯である、請求項２記載の電力貯蔵システム。
前記供給停止条件は前記蓄電手段が蓄電した蓄電容量が放電終止電圧まで低下することである、請求項１から３のいずれかに記載の電力貯蔵システム。
前記発電源は自然エネルギーによる不安定な電力を供給するものである、請求項１から４のいずれかに記載の電力貯蔵システム。
前記自然エネルギーによる不安定な電力は太陽光エネルギーにより発電されたものを含む、請求項５記載の電力貯蔵システム。