JP3964852B2 - 分散型発電システム - Google Patents
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Description
図1に示すように、本発明システム1は、交流発電装置2と蓄電システム3から構成され、交流発電装置2の出力端と蓄電システム3の入出力端が相互に接続されている。蓄電システム3は、蓄電池4と蓄電池4の充電量を示す充電電圧レベルを監視する電圧監視部5からなる蓄電池ユニット6、双方向型インバータ7、蓄電池ユニット6と双方向型インバータ7間に設けられた継電器8と、双方向型インバータ7と蓄電システム3の入出力端の間に設けられた保護継電器9と、双方向型インバータ7の制御と継電器8,9の解列制御と蓄電池4の充放電制御を行う充放電制御装置10を備えて構成される。
上記第1実施形態では、第1閾値P1や第2閾値P2等は、交流発電装置2及び蓄電池4の特性、或いは、使用環境に応じて適宜変更可能であるとして、予めこれらの条件に最適な設定値を使用することとしていたが、実際の利用状況では、季節変動等によって平均的な負荷が変化する場合もあり、また、最初の設定が必ずしも最適値とは限らない場合もある。かかる場合に、第1閾値P1や第2閾値P2の設定如何によっては、蓄電池4に平均的な充電量が、放電状態或いは満充電状態に偏る場合もある。かかる偏りが発生すると、蓄電池4の充放電による負荷変動の平準化の効果が低下するため、これを自動的に補正できる構成とするのが好ましい。そこで、本第2実施形態では、第1実施形態の構成を基本に、充放電制御装置10に第1閾値P1の自動更新機能を追加した。
2)Vca>V1(適正範囲外)の場合は、蓄電池4は充電傾向にあるので、第1閾値P1を減少させる補正(P1=P1−ΔP)を行う。これにより、充電モードの領域が縮小し、蓄電池4の充電傾向が緩和される。
3)V2≦Vca≦V1(適正範囲内)の場合は、第1閾値P1は適正状態にあるとして、変更は行わない。
上記各実施形態では、充放電制御装置10が、常時、負荷電力Pzの大小、及び、充電電圧レベルVcを監視して、制御モードを適切に遷移させる制御を行う構成としたが、上記実施形態のように系統電源17と系統連系している場合、時間帯によっては、強制的に系統電源17から電力供給を受けて(買電)、積極的にこれを蓄電池4へ充電すること、或いは、強制的に系統電源17側へ電力供給して(売電)、積極的に蓄電池4から放電することが、総合的に省エネルギまたは経済的な場合が有り得る。例えば、系統電源17の深夜電力料金が、交流発電装置2の発電コストより安い場合等が該当する。
P1=f1(Vc,t)
P2=f2(Vc,t)
2: 交流発電装置
3: 蓄電システム
4: 蓄電池
5: 電圧監視部
6: 蓄電池ユニット
7: 双方向型インバータ
8: 継電器
9: 継電器
10: 充放電制御装置
11: 発電機
12: DC/DCコンバータ
13: インバータ
14: 制御部
15: 熱交換部
16: 負荷(電力負荷)
17: 系統電源
18: 電流計
19: 電流計
20: 排熱利用給湯暖房ユニット
AC1: 交流出力ライン
AC2: 系統電力との合流点
AC3: 系統交流ライン
DC1〜DC2:直流出力ライン
Px: 交流発電装置の出力電力
Py: 系統電力
Pz: 負荷電力
Pc: 系統電源
Pd: 系統電源
P1: 第1閾値
P2: 第2閾値
Pmax:放電深度切替信号
Pth: 第1閾値と第2閾値の設定範囲の境界値
Ph: 第1閾値と第2閾値のヒステリシス幅
Vc: 充電電圧レベル
VU: 充電電圧レベルの上限値
VL: 充電電圧レベルの下限値
Vmax:充電電圧レベルの最大限界値
Vmin:充電電圧レベルの最小限界値
Vh1: 充電電圧レベルの上限値のヒステリシス幅
Vh2: 充電電圧レベルの下限値のヒステリシス幅
Claims (9)
- 負荷追従運転可能な交流発電装置と、
前記交流発電装置の出力端と双方向型インバータを介して接続する蓄電池と、
複数の制御モードの中から前記出力端に接続する負荷の負荷電力と前記蓄電池の充電量に応じて1つの制御モードを選択し、選択した前記制御モードに従って前記蓄電池の充放電を制御する充放電制御装置と、を備えてなり、
前記充放電制御装置は、前記蓄電池の充電量が所定の下限値より大きく所定の上限値より小さい場合で、且つ、
前記負荷電力が第1閾値以下の場合は、前記制御モードとして充電モードを選択し、前記蓄電池が前記交流発電装置の負荷として動作するように、前記蓄電池を充電する制御を実行し、
前記負荷電力が前記第1閾値より大きく第2閾値より小さい場合は、前記制御モードとして中間モードを選択し、前記交流発電装置の出力電力と前記負荷電力が等しい場合に、前記蓄電池を充放電しない制御を実行し、
前記負荷電力が前記第2閾値以上の場合は、前記制御モードとして放電モードを選択し、前記蓄電池が前記交流発電装置と並列の電源装置として動作するように、前記蓄電池を放電する制御を実行することを特徴とする分散型発電システム。 - 前記充放電制御装置は、
前記充電モードにおいて、前記交流発電装置の出力電力が前記負荷電力と前記蓄電池への充電電力の和に対して不足状態になったときは、その不足状態を解消するように、前記蓄電池の充電を制御し、
前記中間モードにおいて、前記交流発電装置の出力電力と前記負荷電力が等しくない場合に、前記出力電力と前記負荷電力が等しくなるように、前記蓄電池を充放電する制御を実行し、
前記放電モードにおいて、前記交流発電装置の出力電力と前記蓄電池からの放電電力の和が前記負荷電力に対して超過状態になったときは、その超過状態を解消するように、前記蓄電池の放電を制御することを特徴とする請求項1に記載の分散型発電システム。 - 前記充放電制御装置が、前記充電モードと前記中間モード間のモード遷移の基準点である前記第1閾値、及び、前記放電モードと前記中間モード間のモード遷移の基準点である前記第2閾値に、夫々所定幅のヒステリシスを設け、前記制御モードを変化させることを特徴とする請求項1または2に記載の分散型発電システム。
- 前記充放電制御装置は、一定周期で前記蓄電池の過去の一定期間の前記充電量の平均値を導出し、前記平均値が前記上限値より小さい所定の第1基準値より大きい満充電状態に近い場合は、前記第1閾値を下げる変更を行い、前記平均値が前記下限値より大きい所定の第2基準値より小さい放電状態に近い場合は、前記第1閾値を上げる変更を行うことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の分散型発電システム。
- 前記充放電制御装置は、
前記蓄電池の充電量が前記上限値以上の場合は、前記制御モードとして充電末モードを選択し、前記蓄電池の充電を禁止し、前記交流発電装置の出力電力が前記負荷電力より小さい場合に、前記蓄電池を放電する制御を実行し、
前記蓄電池の充電量が前記下限値以下の場合は、前記制御モードとして放電末モードを選択し、前記蓄電池の放電を禁止し、前記交流発電装置の出力電力が前記負荷電力より大きい場合に、前記蓄電池を充電する制御を実行することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の分散型発電システム。 - 前記充放電制御装置は、
前記充電末モードと、前記充電モード、前記中間モード、及び、前記放電モードとの間のモード遷移の基準点である前記上限値、及び、前記放電末モードと、前記充電モード、前記中間モード、及び、前記放電モードとの間のモード遷移の基準点である前記下限値に、夫々所定幅のヒステリシスを設け、
前記充電末モードへの遷移、前記充電末モードからの遷移、前記放電末モードへの遷移、及び、前記放電末モードからの遷移を制御することを特徴とする請求項5に記載の分散型発電システム。 - 前記充放電制御装置は、タイマーモードとして、起動時刻、前記充電モードと前記中間モードと前記放電モードの中から選択される起動制御モード、及び、前記起動制御モードに対応した前記第1閾値と前記第2閾値の少なくとも一方の制御目標値の設定入力を受け付け、前記起動時刻が到来すると、所定の制御期間中、前記蓄電池の充電量が前記下限値より大きく前記上限値より小さい場合に、前記負荷電力の大小に関係なく、前記制御モードとして前記起動制御モードを優先的に設定して前記蓄電池の充放電を制御することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の分散型発電システム。
- 前記第1閾値及び前記第2閾値は、前記充電量と時間の少なくとも何れか一方を変数とする関数で与えられることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の分散型発電システム。
- 前記充放電制御装置は、前記蓄電池の異常状態を検知した場合に、双方向型インバータの入出力または動作を停止することを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の分散型発電システム。
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