JP3169858U

JP3169858U - 電力供給システム

Info

Publication number: JP3169858U
Application number: JP2011003249U
Authority: JP
Inventors: 浩司冨樫
Original assignee: グローバル・リンク株式会社
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2011-08-18
Anticipated expiration: 2021-06-10

Abstract

【課題】集合住宅や戸建住宅等において、戸個別対応で、不用意な停電による電子機器等の作動停止を回避可能にする電力供給システムを提供する。【解決手段】太陽電池１４の最大出力検知手段２５を設け、太陽電池１４の最大出力以内での使用を検知した場合には、太陽電池１４から電力負荷２４へ自動的に電力供給し、一方、太陽電池１４の最大出力を超える使用を検知した場合には、商用電力系統１２から電力負荷２４へ自動的に電力供給する。【選択図】図１

Description

本考案は、集合住宅や戸建住宅等において、戸別対応で太陽電池、二次電池および商用電力系統から電力負荷に自動的に電力を切替供給する電力供給システムに関する。

今日では、地球環境対策の一環として、太陽電池アレイを利用して太陽エネルギを直流電力に変換し、この直流電力をインバータで交流電力に変換して、家庭の低圧系統に接続された電力負荷に供給可能にする太陽光発電装置が、広く実用されるに至っている。（例えば、特許文献１を参照）。

この太陽光発電装置では、太陽電池が集合住宅の屋上や戸建住宅の屋根に設置され、太陽光の照射方向に向けるようにして設置される。前記太陽電池アレイは、複数個の太陽電池モジュールを平面配置状態にて一体化したものである。これらの太陽電池モジュールは直列に接続してストリングとされ、太陽電池アレイの配置枚数に応じてこのストリングを一列にしたり、二列以上にしたりして最大出力などが設定される。

また、太陽電池アレイが発電した電力は電力ケーブルを介してインバータに送出される。インバータでは、太陽電池アレイから出力される直流電力を受け、この直流電力を例えば１１０ボルトに昇圧された商用周波数の交流電力に変換する。
この交流電力は、低圧系統に接続された照明灯、冷蔵庫、パソコン、事務機器等の電力負荷に供給される。このような太陽光発電システムは、商用電源（低圧系統）の電力需要の高い期間などに不足する電力を補う場合等に、特に有用である。

特開平０９−０４５９５０号公報

しかしながら、かかる従来の太陽光発電装置は、太陽電池の最大出力を超える電力を電力負荷に供給できない。例えば、太陽電池が３００Ｗタイプである場合に最大出力が５００Ｗであるとすると、その最大出力（最適動作点）を超えて電力負荷に電力を供給しようとすると、太陽電池からの電力供給が自動的に停止してしまう。この場合には、これまで太陽電池から電力供給を受けていた他の電力負荷への電力供給も停止してしまい、例えばパソコンでは電源遮断によって処理中のデータが失われてしまい、極めて好ましくない。

本考案は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽電池の最大出力を超える電力負荷の接続があった場合に、自動的に商用電力系統から電力負荷への電力の融通を可能にし、不用意な停電による電子機器等の作動停止を回避できる電力供給システムを提供することにある。

前述した目的を達成するために、本考案にかかる電力供給システムは、商用電力系統からの電力を電流制限ブレーカおよび電力負荷スイッチを介して電力負荷に供給し、一方、太陽電池の発電電力を、逆流防止素子を介して、また二次電池の発生電力をそれぞれインバータで交流電力に変換して前記電力負荷に供給可能にした配電システムにおいて、前記太陽電池の最大出力検知手段を設け、前記太陽電池の最大出力以内での使用を検知した場合には、太陽電池から電力負荷へ自動的に電力供給し、一方、太陽電池の最大出力を超える使用を検知した場合には、交流電力系統から電力負荷へ自動的に電力を融通することを特徴とする。

この構成により、太陽電池の最大出力を超えた電力負荷の接続があった場合に、自動的に商用電力系統から電力負荷へ電力の融通をし、不用意な停電による電子機器等の作動停止を回避できる。一方、太陽電池の使用が最大出力以内となった場合には、太陽電池または二次電池からの電力供給を自動的に行わせることができる。

また、本考案にかかる電力供給システムは、商用電力系統とインバータとを接続する回路の途中に前記電力負荷が接続され、前記商用電力系統と電力負荷とを接続する回路の途中に第１のスイッチが接続され、前記インバータと電力負荷とを接続する回路の途中に第２のスイッチが接続され、前記最大出力以内での使用および最大出力を超える使用の各場合に応じて、前記第１のスイッチまたは／および第２のスイッチを選択的に開閉することを特徴とする。

この構成により、最大電力検知手段が予め決められた設定値を超える電力値を検知した際に、第1のスイッチおよび第２のスイッチを選択的にオン、オフ制御することにより、太陽電池、二次電池または交流電力系統のいずれかから電力を引き続き電力負荷に供給することができ、不用意な停電による電子機器のダウンやデータ消失など電力負荷に対する影響を未然に回避できる。

本考案によれば、太陽電池の最大出力を超えた電力負荷の接続があった場合に、自動的に商用電力系統から電力負荷への電力の融通を可能にし、不用意な停電による電子機器等の作動停止を回避できる。

以上、本考案について簡潔に説明した。更に、以下に説明される考案を実施するための最良の形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。

本考案にかかる電力供給システムを示す回路図である。

以下、本考案の一実施の形態にかかる電力供給システムを、図１を参照して説明する。

図１は、本考案の実施形態による電力供給システムを示す回路図であり、この電力供給システムは分電盤１１を中心に、この分電盤１１に商用電力系統１２と、二次電池１３と、太陽電池１４と、を接続したものからなる。これらのうち分電盤１１には商用電力系統１２に接続された電流制限ブレーカ１５、漏電ブレーカ１６および第１のスイッチ１７が順に直列接続されている。この第１のスイッチ１７には第２のスイッチ１８を介してインバータ用の漏電ブレーカ１９が接続され、この漏電ブレーカ１９に分電盤１１の外に設置されたインバータ２０が接続されている。

インバータ２０には二次電池用スイッチ２１を介して二次電池１３が接続されている。また、このインバータ２０には別系統（別回路）で逆流防止素子（逆流防止ダイオード）付きのスイッチ２２を介して太陽電池１４が接続されている。また、前記第１のスイッチ１７および第２のスイッチ１８を接続する回路の途中には電力負荷系統、つまり各一の電力負荷スイッチ２３を介して複数の電力負荷２４が並列接続されている。

一方、前記太陽電池１４には、この太陽電池１４の最大電力を検知する最大電力検知手段２５が接続されており、この最大電力検知手段２５は太陽電池１４の最大出力以下での使用を検知した場合に、第１のスイッチ１７をオフ（開）、第２のスイッチ１８をオン(閉)にして、太陽電池１４から電力負荷２４への電力供給を可能にしている。一方、前記最大電力検知手段２５が太陽電池１４の最大出力以上での使用を検知した場合には、第1のスイッチ１７をオンにするとともに、第２のスイッチ１８をオフにして、商用電力系統１２から、前記最大電力を超える所定の電力を電力負荷２４に供給することができる。この場合において、第１のスイッチ１７および第２のスイッチ１８は同時にオンとすることで、二次電池１３や太陽電池１４からの供給電力を併用することができる。これにより、大電力負荷にも容易に対応可能になる。

太陽電池１４は、例えばシリコンなどの半導体の光電変換素子としての太陽電池モジュールを複数個分並設したものからなる。この太陽電池モジュールは複数個が直列接続および並列接続されて、耐候性の素材で被われている。例えば太陽電池素子の受光面にガラス板や合成樹脂板などの光透過板を配置し、その裏面である非受光面にテフロン（登録商標）フィルムやＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの耐候性フィルムを被着して、これらの光透過板、太陽電池素子および耐候性フィルムの重ね構造としたものである。

二次電池１３には例えばリチュームイオン電池が用いられる。このリチュームイオン電池は小型、軽量、高耐圧特性で、体積エネルギ率（Ｗｈ／Ｌ）および重量エネルギ率（Ｗｈ／Ｋｇ）が高い二次電池で、インバータ２０にケーブルを介して接続される。また、この二次電池１３は太陽電池１４が出力する電圧を充電し、インバータ２０に対し直流電力を供給することができる。このインバータ２０の出力側には、その交流出力波形を正弦波に整える交流コンデンサや交流リアクトル（いずれも、図示しない）が接続される。

かかる構成になる電力供給システムでは、商用電力系統１２から供給される商用電力が電流制限ブレーカ１５、漏電ブレーカ１６おおび第１のスイッチ１７を介して電力負荷スイッチ２３および電力負荷２４に供給される。一方、二次電池１３が発生する直流電力は二次電池用スイッチ２１を介してインバータ２０に入力され、このインバータ２０で交流変換された交流電力が漏電ブレーカ１９、第２のスイッチ１８および電力負荷スイッチ２３を介して電力負荷２４に供給される。同じく、太陽電池１４が出力する直流電力が逆流防止素子付きのスイッチ２２を介して、インバータ２０に入力され、このインバータ２０で交流変換された交流電力が漏電ブレーカ１９、第２のスイッチ１８および電力負荷スイッチ２３を介して電力負荷２４に供給される。

この場合において、最大電力検知手段２５は、太陽電池１４の最大出力電圧を監視しており、この最大出力電圧以下で太陽電池１４が使用されている場合には、第１のスイッチ１７を閉じて太陽電池１４が発生する直流電力を、インバータ２０を通して交流変換し、漏電ブレーカ１９および第２のスイッチ１８を介して電力負荷２４に供給し、この電力供給動作を維持可能にする。

一方、前記最大出力電圧以上で太陽電池１４が使用されると、最大電力検知手段２５はこれを検知して第１のスイッチ７を閉じるとともに、第２のスイッチ１８を開いて商用電力のみを電流制限ブレーカ１５、漏電ブレーカ１６、第１のスイッチ１７を介して電力負荷２４に自動的に供給する。従って、インバータ２０を通しての交流電力が遮断されても、引き続き商用電力によって電力負荷が継続的に動作可能となる。

なお、電力負荷２４の使用が前記最大出力の５００Ｗを超えた場合(例えば１０００Ｗ)には、最大電力検知手段２５は５００Ｗを超えたことを検知して、第１のスイッチ１７および第２のスイッチ１８の両方をオン制御することもできる。この場合には、二次電池１３の容量や太陽電池１４の最大電力を超えた分を商用電力系統１２から補填させるようにして、前記大容量の電力負荷にも対応することができる。

また、商用電力系統１２が交流電力を電力負荷２４に供給している場合には、この交流電力を第１のスイッチ１７および第２のスイッチ１８を通してインバータ２０に入力することで、このインバータ２０で直流に変換された直流電力を二次電池１３に充電することができる。この場合には、最大電力検知手段２５が第１のスイッチ１７および第２のスイッチ１８の両方をオンにするモードに切り替えられる。なお、上記の実施形態の電力供給システムは戸建住宅のほか集合住宅の電力供給システムにも採用できる。

以上のように、本実施形態では太陽電池１４の最大出力検知手段２５を設け、太陽電池１４の最大出力以内での使用を検知した場合には、太陽電池１４から電力負荷２４へ自動的に電力供給し、一方、太陽電池１４の最大出力を超える使用を検知した場合には、商用電力系統１２から電力負荷２４へ自動的に電力供給することにより、太陽電池１４の最大出力を超えた電力負荷２４の接続があった場合に、自動的に商用電力系統１２から電力負荷２４へ電力の融通をすることができ、不用意な停電による電子機器等の作動停止を回避できる。

こ場合において、商用電力系統１２とインバータ２０とを接続する回路の途中に電力負荷２４を接続し、商用電力系統１２と電力負荷２４とを接続する回路の途中に第１のスイッチ17を接続し、前記インバータ２０と電力負荷２４とを接続する回路の途中に第２のスイッチ１８を接続し、前記最大出力以内での使用および最大出力を超える使用の各場合に応じて、前記第１のスイッチ１７または／および第２のスイッチ１８を選択的に開閉させる構成としたことで、最大電力検知手段２５が予め決められた設定値を超える電力値を検知した際に、第1のスイッチ１７および第２のスイッチ１８を選択的にオン、オフ制御することにより、太陽電池、二次電池または交流電力系統のいずれかから電力を引き続き電力負荷に供給することができ、不用意な停電による電子機器のダウンやデータ消失など、電力負荷に対する重大な影響を未然に回避できる。

本考案にかかる集合住宅等の電力供給装置は、集合住宅やビルディングの戸別の入居者が自らバルコニー等に設置した太陽電池アレイが発生する電力を、各戸の複数の電力負荷に安価かつ効率的に分配供給することができるという効果を有し、太陽エネルギから得た電力を戸別の電力負荷に供給可能にする太陽光発電の電力供給装置等に有用である。

１１分電盤
１２商用電力系統
１３二次電池
１４太陽電池
１５電流制限ブレーカ
１６漏電ブレーカ
１７第１のスイッチ
１８第２のスイッチ
１９漏電ブレーカ
２０インバータ
２１二次電池用スイッチ
２２逆流防止素子付きスイッチ
２３電力負荷スイッチ
２４電力負荷
２５最大出力検知手段

Claims

商用電力系統からの電力を電流制御ブレーカおよび電力負荷スイッチを介して電力負荷に供給し、一方、太陽電池の発電電力を、逆流防止素子を介して、また二次電池の発生電力をそれぞれインバータで交流電力に変換して前記電力負荷に供給可能にした配電システムにおいて、
前記太陽電池の最大出力検知手段を設け、前記太陽電池の最大出力以内での使用を検知した場合には、太陽電池から電力負荷へ自動的に電力供給し、一方、太陽電池の最大出力を超える使用を検知した場合には、交流電力系統から電力負荷へ自動的に電力を融通することを特徴とする配電システム。
前記商用電力系統とインバータとを接続する回路の途中に前記電力負荷が接続され、前記商用電力系統と電力負荷とを接続する回路の途中に第１のスイッチが接続され、前記インバータと負荷とを接続する回路の途中に第２のスイッチが接続され、前記最大出力以内での使用および最大出力を超える使用の各場合に応じて、前記第１のスイッチまたは／および第２のスイッチが選択的に開閉されることを特徴とする請求項１に記載の配電システム。