JP5966106B1 - Power supply system - Google Patents
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Abstract
【課題】 化学反応に基づく蓄電を排して長寿命化を図るとともに、再利用を可能にして資源節減を図り、かつ全体のコストダウンにも寄与する。【解決手段】 フロート体2に一端3wsを結合し、かつガイド部3ga,3gb…を経由させたワイヤ部材3wを、巻取部3rにより巻き取ることにより水面Wuに浮いたフロート体2を所定の深さDまで沈めるとともに、巻取部3rから繰り出すことにより所定の深さDに沈めたフロート体2を浮上させるフロート昇降手段3と、巻取部3rを巻取方向Frに回転駆動する電動機4m及び繰出方向Ffにおける巻取部3rの回転に基づいて発電を行う発電機4gを有するエネルギー変換手段4と、少なくとも当該エネルギー変換手段4に発電電力Peを供給して蓄電を行う蓄電モード又は当該エネルギー変換手段4から蓄電電力Peを取出して使用可能にする放出モードに切換えるモード切換手段5とを備える。【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To extend the life by eliminating power storage based on a chemical reaction, to reduce the resources by enabling reuse, and to contribute to the overall cost reduction. A float member 2 that floats on a water surface Wu by winding a wire member 3w having one end 3ws coupled to the float body 2 and passing through guide portions 3ga, 3gb. A float lifting / lowering means 3 that floats down to a depth D and floats the float body 2 that has been submerged to a predetermined depth D by being drawn out from the winding portion 3r, and an electric motor 4m that rotationally drives the winding portion 3r in the winding direction Fr. And energy conversion means 4 having a generator 4g that generates electricity based on the rotation of the winding portion 3r in the feeding direction Ff, and at least the energy conversion mode 4 in which the generated power Pe is supplied to the energy conversion means 4 to store electricity A mode switching means 5 for switching to a discharge mode for taking out the stored electric power Pe from the conversion means 4 and making it usable is provided. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、再生可能エネルギー発電設備から発電電力を供給する際に用いて好適な給電システムに関する。 The present invention relates to a power supply system suitable for use when supplying generated power from a renewable energy power generation facility.
一般に、再生可能エネルギー発電設備、例えば、太陽光発電設備では、太陽光発電パネルを用いた発電部を備えるとともに、この発電部から得られる発電電力を一時的に蓄電する蓄電装置を備えており、通常、この蓄電装置には、蓄電池(二次電池)が用いられている。 Generally, a renewable energy power generation facility, for example, a solar power generation facility, includes a power generation unit using a solar power generation panel, and a power storage device that temporarily stores generated power obtained from the power generation unit, Usually, a storage battery (secondary battery) is used for this power storage device.
従来、この種の蓄電装置としては、特許文献1及び特許文献2で開示される蓄電システムが知られている。特許文献1で開示される蓄電システムは、複数の電池パックの総てを並列状態にして効率良く使用することを目的としたものであり、具体的には、複数の電池パックの総ての電池パックを外部回路に接続して並列に充放電制御する充電スイッチと放電スイッチと双方向DC/DCコンバータと蓄電システムコントローラを備え、1つの電池パック当たりの定格充電電流値を1セットとして、充電電流指令値の初期値として定格充電電流値を設定して充電を開始し、その後、所定時間経過後に各電池パックの充電電流を監視してその最大値を充電電流指令値から減算し、減算結果に定格充電電流値を加算して新たな充電電流指令値を設定して充電を継続するようにプリチャージを行うようにしたものである。
Conventionally, as this type of power storage device, a power storage system disclosed in
また、特許文献2で開示される蓄電システムは、太陽光発電手段を利用する発電システムにおいて、蓄電池を備えた直流電力供給装置を有効に利用することを目的としたものであり、具体的には、太陽光発電手段と、太陽光発電手段により発電された直流電力の一部及び電力系統からの交流電力が変換された直流電力を蓄電し、直流電力の放電を行う蓄電池を用いた直流電力供給手段と、直流電力供給手段から供給される直流電力を交流電力に変換するとともに負荷装置に供給する直流交流変換手段と、負荷装置の消費電力を検出する消費電力検出手段と、を備え、直流電力供給手段は、消費電力検出手段により検出された負荷装置の消費電力に基づき、直流交流変換手段への直流電力の供給を制御するようにしたものである。
In addition, the power storage system disclosed in
しかし、上述した従来における蓄電池を用いる蓄電システム(蓄電装置)は、次のような解決すべき課題も存在した。 However, the above-described conventional power storage system (power storage device) using a storage battery has the following problems to be solved.
第一に、蓄電池(二次電池)は、化学反応に基づく蓄電を行うため、劣化しやく、現時点での一般的な寿命は5年程度といわれている。しかも、寿命に達した蓄電池は、化学物質を含むため、一部の部品を再利用できるとしても、多くは廃棄処分の対象となり、寿命後の処分が大変となる。 First, since a storage battery (secondary battery) stores electricity based on a chemical reaction, the storage battery (secondary battery) is easily deteriorated, and the general lifetime at the present time is said to be about 5 years. Moreover, since storage batteries that have reached the end of their life contain chemical substances, even if some of the parts can be reused, many are subject to disposal, and disposal after the end of life becomes difficult.
第二に、蓄電池の製造には、比較的レアな部品類及び材料類の使用も少なくないとともに、製品を設置するための設置スペースが必要になるなど、全体のコストアップが無視できず、設置スペースの確保が強いられる。しかも、蓄電に伴う電力ロスが発生しやすいため、蓄電効率を高めるにも限界がある。 Second, in the production of storage batteries, the use of relatively rare parts and materials is not limited, and installation space for installing products is necessary. Space is forced. In addition, power loss associated with power storage is likely to occur, so there is a limit to increasing power storage efficiency.
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した給電システムの提供を目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a power feeding system that solves such problems in the background art.
本発明に係る給電システムMは、上述した課題を解決するため、再生可能エネルギー発電設備Eからの発電電力Peを供給する給電システムを構成するに際して、水面Wuに浮くフロート体2と、このフロート体2に一端3wsを結合し、かつガイド部3ga…を経由させたワイヤ部材3wを、巻取部3rに巻き取って水面Wuに浮いたフロート体2を所定の深さDまで沈めるとともに、巻取部3rから繰り出して所定の深さDに沈めたフロート体2を浮上させるフロート昇降手段3と、巻取部3rを巻取方向(Fr)に回転駆動する電動機4m及び巻取部3rの繰出方向(Ff)の回転により発電する発電機4gを有するエネルギー変換手段4と、発電電力Peが設定電力以上のときに当該発電電力Peを電力使用エリアAuに供給する使用モード及び/又はエネルギー変換手段4に発電電力Peを供給して蓄電する蓄電モード,発電電力Peが設定電力未満であってフロート体深さ検出器16により検出したフロート体2の深さD(Dd)が設定深さDh1以上のときにエネルギー変換手段4から蓄電電力Prを取出して電力使用エリアAuに供給する放出モード,発電電力Peが設定電力未満であってフロート体の深さD(Du)が設定深さDh2未満のときに商用電源15から供給される商用電力Pcを電力使用エリアAuに供給する給電モード,又は発電電力Peが設定電力以上であってフロート体2の深さD(Dm)が限界深さDm以上のときに商用電源15側に売電する売電モード,に切換可能な制御系6とを備えることを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the power supply system M according to the present invention includes a
この場合、発明の好適な態様により、ガイド部3ga…には、水底Wd及び/又は地上Gwに固定することにより、ワイヤ部材3wを架ける滑車機構11…(11a…)を含ませることができる。なお、水面Wuには、少なくとも、海水面(Wu),湖水面,貯水面の一又は二以上を含ませることができる。また、再生可能エネルギー発電設備Eには、少なくとも、太陽光発電設備Es,風力発電設備,地熱発電設備,水力発電設備,海水力発電設備の一又は二以上を含ませることができる。
In this case, according to a preferred aspect of the invention, the guide portions 3ga... Can include
このような構成を有する本発明に係る給電システムMによれば、次のような顕著な効果を奏する。 According to the power feeding system M according to the present invention having such a configuration, the following remarkable effects can be obtained.
(1) 化学反応に基づく蓄電を排するとともに、単純な機械部材により構成したエネルギー蓄積手段によりエネルギーの蓄積を行うため、劣化しにくく、メンテナンスを行うことにより長寿命化を図ることができる。しかも、機械部材は、スチール素材やステンレス素材等の一般的な金属素材を利用できるため、多くは再利用が可能となり、資源節減を図ることができる。 (1) Since energy storage based on a chemical reaction is eliminated and energy is stored by an energy storage unit configured by a simple mechanical member, it is difficult to deteriorate and a long life can be achieved by performing maintenance. In addition, since mechanical members can use general metal materials such as steel materials and stainless steel materials, many of them can be reused and resource saving can be achieved.
(2) エネルギー蓄積手段には、海の中や湖の中等の自然環境を生かして構成できるため、私有地等の設置スペースの確保は僅かな面積で足り、単純な機械部材に構成できることと併せ、全体のコストダウンを図ることができる。加えて、蓄電に伴うエネルギーロスの発生を抑制できるため、蓄電効率の向上にも寄与できる。 (2) Since the energy storage means can be configured by taking advantage of the natural environment such as in the sea or in the lake, the installation space such as private land can be secured with a small area, and it can be configured as a simple mechanical member. The overall cost can be reduced. In addition, energy loss associated with power storage can be suppressed, which can contribute to improvement of power storage efficiency.
(3) 発電電力として、再生可能エネルギー発電設備Eからの発電電力Peを用いたため、天候等の自然現象に左右されやすい発電電力Peであっても、時間軸上における電力供給のムラを解消でき、電力供給の均等化及び安定化を実現できる。 (3) Since the generated power Pe from the renewable energy power generation facility E is used as the generated power, even if the generated power Pe is easily affected by natural phenomena such as weather, uneven power supply on the time axis can be eliminated. The power supply can be equalized and stabilized.
(4) 制御系6を構成するに際し、発電電力Peが設定電力量未満であって、フロート体深さ検出器16から得るフロート体2の深さD(Dd)が、設定深さDh1以上のときに、エネルギー変換手段4から蓄電電力Prを取出して電力使用エリアAuに供給する放出モードに切換える機能を設けたため、必要時には必要とする蓄電電力Prを確実に確保でき、安定性及び信頼性の高いシステムを構築できる。
(4) When configuring the
(5) 制御系6を構成するに際し、発電電力Peが設定電力量未満であって、フロート体2の深さD(Du)が、設定深さDh2未満のときに、商用電源15から供給される商用電力Pcを電力使用エリアAuに供給する給電モードに切換える機能を設けたため、商用電源15と組合わせた利用が可能になり、発電電力Pe及び蓄電電力Prが必要量に対して不足する場合であっても確実に電力を供給できるなど、柔軟性の高い安心して利用できるシステムを構築できる。
(5) When the
(6) 制御系6を構成するに際し、発電電力Peが設定電力量以上であって、フロート体2の深さD(Dm)が、限界深さDm以上のときに、商用電源15側に売電する売電モードに切換える機能を設けたため、発電電力Pe及び蓄電量(エネルギー)に過大な電力が生じる場合であっても商用電源15側に売電でき、無駄なエネルギーロスを回避し、省エネルギー性、更には経済性を高めることができる。
(6) When the
(7) 好適な態様により、ガイド部3ga…に、水底Wd及び/又は地上Gwに固定することにより、ワイヤ部材3wを架ける滑車機構11(11a…)を含ませれば、比較的単純な構造により実施できるため、フロート体2を水中に沈める動作及び水中のフロート体2を浮上させる動作を、確実かつ円滑に行うことができる。
(7) According to a preferred embodiment, if the guide portion 3ga... Includes the pulley mechanism 11 (11a...) That spans the
(8) 好適な態様により、水面Wuには、少なくとも、海水面(Wu),湖水面,貯水面の一又は二以上を含ませることができるため、海辺や湖付近をはじめ、人工的貯水施設を含む様々な場所で実施できるとともに、再生可能エネルギー発電設備Eには、少なくとも、太陽光発電設備Es,風力発電設備,地熱発電設備,水力発電設備,海水力発電設備の一又は二以上を含ませることができるため、各種再生可能エネルギー発電設備Eに対して適用できるなど、幅広く利用可能であり汎用性に優れる。 (8) According to a preferred embodiment, the water surface Wu can include at least one or more of the sea surface (Wu), the lake surface, and the water storage surface. Renewable energy power generation equipment E includes at least one or more of solar power generation equipment Es, wind power generation equipment, geothermal power generation equipment, hydroelectric power generation equipment, and seawater power generation equipment. Therefore, it can be applied to various types of renewable energy power generation facilities E, and can be widely used and has excellent versatility.
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。 Next, preferred embodiments according to the present invention will be given and described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施形態に係る給電システムMの全体構成について、図1及び図2を参照して説明する。 First, the whole structure of the electric power feeding system M which concerns on this embodiment is demonstrated with reference to FIG.1 and FIG.2.
最初に、本実施形態に係る給電システムMに用いる蓄電装置1の構成について説明する。蓄電装置1は、大別して、フロート体2,フロート昇降手段3,運動伝達手段12及びエネルギー変換手段4を備えて構成し、例示の蓄電装置1は、海岸沿いに設置した場合を示している。以下、各部の構成について具体的に説明する。
Initially, the structure of the
フロート体2は、図1に示すように、内部を中空にした金属素材等の剛性素材により密閉体21として構成する。密閉体21は、水面Wu(例示の場合は海面)に浮くことが条件となり、密閉体21の内部には空気を充填する。この場合、空気の代わりにヘリウムガス等の不活性ガスを充填してもよい。また、フロート体2は水中に沈めるため、容積が必要以上に変化しないように、密閉体21は耐水圧を高めた構造にするとともに、できるだけ腐食や劣化が生じないように、素材選定等を行う。なお、図1は、原理的に描いているが、密閉体21は、内部に強材を付加することにより強度を高めるなど、各種形態により実施可能である。
As shown in FIG. 1, the
フロート昇降手段3は、フロート体2に、一端3wsを結合したワイヤ部材3wを備えるとともに、地上設備Cにおける海側に設置した巻取部3rを備える。巻取部3rには回転自在に支持されたロータ3rcを備え、このロータ3rcに当該ワイヤ部材3wの他端結合する。したがって、地上設備Cは海に面した地上Gwに設置することが望ましい。また、地上設備Cの近傍に位置する海底(水底)Wd及び地上Gwには、ワイヤ部材3wを経由させるガイド部3ga,3gbをそれぞれ設置する。一方のガイド部3gaは、水底Wdに固定したブロック22で支持されることによりワイヤ部材3wを架ける滑車機構11を備えるとともに、他方のガイド部3gbは、地上Gwに固定した支柱23で支持されることによりワイヤ部材3wを架ける滑車機構11を備える。ガイド部3ga,3gbとして、このような滑車機構11…を用いれば、比較的単純な構造により実施できるため、フロート体2を水中に沈める動作及び水中のフロート体2を浮上させる動作を、確実かつ円滑に行える利点がある。
The float raising /
これにより、フロート昇降手段3では、巻取部3rのロータ3rcを巻取方向に回転させ、ワイヤ部材3wを巻取ることにより、ワイヤ部材3wを、図1中、矢印Fr方向に引張れば、水面Wuに浮いたフロート体2を所定の深さDまで沈める(下降させる)ことができる。また、ロータ3rcを繰出方向に回転可能にし、ワイヤ部材3wを、図1中、矢印Fo方向に繰り出し可能に切換えれば、所定の深さDに沈めたフロート体2を浮上させる(上昇させる)ことができる。
Thereby, in the float raising / lowering means 3, if the
また、巻取部3rには、フロート体位置検出器16を付設する。このフロート体位置検出器16により、フロート体2が位置する深さDのレベルを検出することができる。なお、フロート体2の深さDに対する検出結果は、特に、検出精度が要求されないため、各種検出方法を適用可能である。例示の場合、巻取部3rにおけるロータ3rcの回転数とフロート体2の深さDのレベルは比例するため、ロータ3rcの回転数を検出することにより、フロート体2の深さDの算出を行っている。その他、ワイヤ部材3wの複数位置に被検出子(マグネット等)を埋設等により固定し、その位置を磁気検出器により検出するなど、フロート体2の位置(深さDさ)は各種検出器により検出可能である。
A float
エネルギー変換手段4には、巻取部3rを巻取方向Frに回転させる電動機4m及び繰出方向Ffにおける巻取部3rの回転に基づいて発電を行う発電機4gを有する電動発電機26を使用する。電動発電機26としては、電動機4mと発電機4gの双方の機能を備える一台の機器として構成するタイプであってもよいし、独立した一台の電動機4mと独立した一台の発電機4gをそれぞれ切換えて使用するタイプであってもよい。また、電動機4gには、直流電力により動作する直流電動機を使用するとともに、発電機4gには、交流電力を出力する交流発電機を使用する。
For the energy conversion means 4, a
運動伝達手段12は、巻取部3rとエネルギー変換手段4間に介在させることにより、回転伝達の状態を切換える機能を備える。具体的には、クラッチ手段25と変速手段24を備えている。したがって、例示の場合、電動発電機26の回転シャフトとクラッチ手段25における入力側又は出力側の一方の回転軸は、第一のベルト伝達機構を介して回転伝達可能に構成するとともに、クラッチ手段25における他方の回転軸と変速手段24における入力側又は出力側の一方の回転軸は、第二のベルト伝達機構を介して回転伝達可能に構成する。また、変速手段24における他方の回転軸と前述した巻取部3rのロータ3rcは、第三のベルト伝達機構を介して回転伝達可能に構成する。なお、図面上、理解を容易にするため、回転伝達方式としてベルト伝達機構を例示したが、ギア伝達機構を用いてもよいし、変速を伴わない伝達には直結した伝達機構を用いることも可能である。
The motion transmission means 12 has a function of switching the state of rotation transmission by being interposed between the winding
この場合、クラッチ手段25は、ON(接続:伝達)又はOFF(切離:伝達解除)の切換えを行う通常のクラッチ機能を備えるとともに、接続時に、一方向の回転に対して逆転の防止を行う逆転防止機能を備え、この逆転防止機能も、ON(機能有効)又はOFF(機能解除)の切換えを行うことができる。これにより、クラッチ手段25をON(接続側)に切換えた際は双方向に回転伝達され、かつ一方向の回転伝達に対しては逆転防止機能を発揮させることができるとともに、クラッチ手段25をOFF(切離側)に切換えた際は、双方向に対する回転伝達を解除できる。また、変速手段24は、切換えることにより異なる回転伝達速度を変更することができ、必要により回転伝達速度を速くしたり遅くすることができる。以上により、蓄電装置1の主要部を構成することができ、後述する再生可能エネルギー発電設備Eから得る発電電力Peを位置エネルギー(浮力エネルギー)に変換して蓄積できるとともに、蓄電した蓄電電力Pr、即ち、蓄積した位置エネルギーを蓄電電力Prに変換処理して取出すことができる。
In this case, the clutch means 25 has a normal clutch function for switching ON (connection: transmission) or OFF (disconnection: transmission cancellation) and prevents reverse rotation with respect to rotation in one direction at the time of connection. A reverse rotation prevention function is provided, and this reverse rotation prevention function can also be switched ON (function effective) or OFF (function release). Thereby, when the clutch means 25 is switched to ON (connection side), the rotation is transmitted in both directions, and the reverse rotation prevention function can be exhibited for the rotation transmission in one direction, and the clutch means 25 is turned off. When switched to the (separation side), rotation transmission in both directions can be canceled. Further, the transmission means 24 can change different rotation transmission speeds by switching, and can increase or decrease the rotation transmission speed as necessary. As described above, the main part of the
次に、上述した蓄電装置1の主要部を除いた構成を含む本実施形態に係る給電システムMの全体構成について、図1及び図2を参照して説明する。
Next, the overall configuration of the power feeding system M according to the present embodiment including the configuration excluding the main part of the
Eは再生可能エネルギー発電設備であり、例示は、太陽光発電設備Esを示す。また、6は制御系であり、この制御系6には、図2に示すように、コントローラ本体31,入出力処理部32及び回路切換部34が含まれるとともに、少なくともエネルギー変換手段4に再生可能エネルギー発電設備Eから得る発電電力Peを供給して蓄電を行う蓄電モード又はエネルギー変換手段4から蓄電装置1に蓄電した蓄電電力Prを取出して使用可能にする放出モードに切換えるモード切換手段5が含まれる。一方、前述したフロート体位置検出器16は、コントローラ本体31の入力ポートに接続し、フロート体2の深さDの検出データをコントローラ本体31に付与する。
E is a renewable energy power generation facility, and the illustration shows a solar power generation facility Es.
この場合、コンピュータ本体31は、各種制御処理及び演算処理等を行うコンピューティング機能を備え、内部メモリ31m及びCPU等のハードウェアを備えるとともに、図示を省略したディスプレイ等が付属する。内部メモリ31mには、太陽光発電設備Esの発電状態及び蓄電装置1の蓄電状態(フロート体2の深さDの状態)等の状態に対応して給電システムM全体のシーケンス制御を行うシーケンス制御プログラム等の各種プログラムを格納するプログラムエリア31mpを有するとともに、設定データや採取データ等の各種データを書込むデータエリア31mdを有する。
In this case, the computer
シーケンス制御プログラムには、少なくとも、本発明に関連して、発電電力Peが設定電力量以上のときに、当該発電電力Peを電力使用エリアAuに供給する使用モード及び/又はエネルギー変換手段4に発電電力Peを供給して蓄電を行う蓄電モードに切換える制御処理,発電電力Peが設定電力量未満のときに、エネルギー変換手段4から蓄電電力Prを取出して電力使用エリアAuに供給する放出モードに切換える制御処理,発電電力Peが予め設定した設定電力量未満であって、フロート体深さ検出器16により検出したフロート体2の深さD(Dd)が、予め設定した設定深さDh1以上に深いときに、放出モードに切換える制御処理,発電電力Peが予め設定した設定電力量未満であって、フロート体深さ検出器16により検出したフロート体2の深さD(Du)が、予め設定した設定深さDh2未満の浅いときに、商用電源15から供給される商用電力Pcを電力使用エリアAuに供給する給電モードに切換える制御処理,発電電力Peが予め設定した設定電力量以上であって、フロート体深さ検出器16により検出したフロート体2の深さD(Dm)が、予め設定した限界深さDm以上に深いときに、商用電源15側に売電する売電モードに切換える制御処理を行う制御プログラムが含まれる。
In the sequence control program, at least in relation to the present invention, when the generated power Pe is greater than or equal to the set power amount, the use mode for supplying the generated power Pe to the power usage area Au and / or the energy conversion means 4 Control processing for switching to a power storage mode in which power Pe is supplied to perform power storage, and when the generated power Pe is less than the set power amount, the power is switched to a discharge mode in which the stored power Pr is extracted from the energy conversion means 4 and supplied to the power usage area Au. Control processing, generated power Pe is less than a preset set power amount, and the depth D (Dd) of the
入出力処理部32は、直流/交流変換機能を内蔵し、この入出力処理部32には、住宅H…等の電力供給エリアAuに送電する送電出力ライン,商用電源15に接続される商用電源ライン,及び給電システムM側の電力の入出力を行う回路切換部34をそれぞれ接続するとともに、この入出力処理部32とコントローラ本体31は、制御信号等の信号授受を行う信号ラインにより接続する。
The input /
回路切換部34は、電力ラインの切換を行う機能を備えており、この回路切換部34には、入出力処理部32をはじめ、太陽光発電設備Es(再生可能エネルギー発電設備E)の電力出力ライン,電動発電機26(エネルギー変換手段4)をそれぞれ接続するとともに、この回路切換部34とコントローラ本体31は、切換信号等の信号授受を行う信号ラインにより接続する。
The
次に、本実施形態に係る給電システムMの動作(使用態様)の一例について、図3のフローチャート,図4及び図5の作用説明図を参照して説明する。 Next, an example of the operation (usage mode) of the power supply system M according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. 3 and the operation explanatory diagrams of FIGS.
今、給電システムMはON状態にあり、正常に動作しているものとする。コントローラ本体31は、太陽光発電設備Esからの発電電力Peの電力量を監視する(ステップS1)。そして、電力量が予め設定した設定電力量以上のときは、電力使用エリアAuに対して供給する充分な電力量が確保されていると判定し(ステップS2)、コントローラ本体31は回路切換部34及び入出力処理部32等に対する切換制御を行うことにより使用モード及び蓄電モードに移行させる(ステップS3,S4)。
Now, it is assumed that the power feeding system M is in an ON state and is operating normally. The controller
使用モードにより、発電電力Peは、回路切換部34を介して入出力処理部32に付与され、入出力処理部32において、発電電力Peに対する出力処理、即ち、直流/交流変換処理が行われる(ステップS5)。この場合、太陽光発電設備Esから得られる直流の発電電力Peは、100〔V〕の商用電力(交流電力)に変換される。そして、直流/交流変換された電力は、電力使用エリアAuに送電される(ステップS6)。
Depending on the use mode, the generated power Pe is applied to the input /
また、蓄電モードにより、蓄電装置1による蓄電処理が行われる。この場合、電力使用エリアAuに送電する電力を除いた残りの電力、即ち、発電電力Peにおける余剰電力が電動発電機26(エネルギー変換手段4)の電動機4mに供給される。なお、クラッチ手段25はON(接続側)側に切換えられているとともに、クラッチ手段25の逆転防止機能もON(機能有効)側に切換えられている。一方、コントローラ本体31は、フロート体位置検出器16の検出結果を判定し、フロート体2の深さDが予め設定した限界深さDmに達していない限り、蓄電処理を実行する(ステップS7,S8,S9)。
In addition, the power storage process by the
蓄電処理では電動機4mが作動し、この電動機4mの回転はクラッチ手段25及び変速手段24を介して巻取部3rに伝達される。これにより、巻取部3rはワイヤ部材3wを巻き取る方向に回転し、ワイヤ部材3wは、図1中、巻取方向となる矢印Fr方向に引張られる。これにより、フロート体2は水中を下降し、位置エネルギーの蓄積が行われる。この際、クラッチ手段25の逆転防止機能によりワイヤ部材3wの逆方向への戻りは阻止される。
In the electric storage process, the
そして、蓄積処理が進行し、フロート体2の深さDが限界深さDmに達すれば、蓄電装置1の蓄電能力が限界に達することになるため、蓄電処理を停止し、コントローラ本体31は、発電電力Peを商用電源15側に売電する売電モードに移行させる(ステップS9,S10)。即ち、コントローラ本体31は、回路切換部34及び入出力処理部32に対する切換制御を行い、発電電力Peを入出力処理部32に付与するとともに、商用電源15側の商用電源ラインに供給する。この場合、入出力処理部32において、直流/交流変換処理が行われ、直流の発電電力Peは、100〔V〕の商用電圧(交流電力)に変換される。
Then, if the accumulation process proceeds and the depth D of the
このように、発電電力Peが予め設定した設定電力量以上であって、フロート体深さ検出器16により検出したフロート体2の深さD(Dm)が、予め設定した限界深さDm以上に深いときに、商用電源15側に売電する売電モードに切換える機能を設ければ、発電電力Pe及び蓄電量(エネルギー)に過大な電力が生じる場合であっても商用電源15側に売電できるため、無駄なエネルギーロスを回避し、省エネルギー性、更には経済性を高めることができる利点がある。
Thus, the generated power Pe is equal to or greater than the preset set power amount, and the depth D (Dm) of the
したがって、太陽光発電設備Esからの発電電力Peの電力量が充分大きければ、電力使用エリアAuに対する送電が行われるとともに、蓄電装置1に対する蓄電が行われる。この場合、太陽光発電設備Esからの発電電力Peは、基本的に電力使用エリアAuに対して必要量だけ送電され、残りの電力、即ち、余剰電力(一部の電力)が蓄電装置1に蓄電されることになる。
Therefore, if the amount of generated power Pe from the solar power generation facility Es is sufficiently large, power transmission to the power usage area Au is performed and power storage to the
他方、コントローラ本体31が発電電力Peの電力量を監視し、電力量が不充分又はゼロの場合、即ち、電力量が予め設定した設定電力量未満のときは、電力使用エリアAuに対して供給する電力量が不充分と判定し、使用モードへの移行は行わない(ステップS2)。この場合、コントローラ本体31は、フロート体位置検出器16の検出結果を判定し、図4に示すように、フロート体2の深さD(Dd)が予め設定した設定深さDh1以上となる深い位置にある場合、電力使用エリアAuに対して供給する充分な蓄電量が確保されていると判定し、回路切換部34及び入出力処理部32等の切換制御を行うことにより放出モードに移行させる(ステップS11,S12)。
On the other hand, the controller
このように、発電電力Peが予め設定した設定電力量未満であって、フロート体深さ検出器16により検出したフロート体2の深さD(Dd)が、予め設定した設定深さDh1以上に深いときに、放出モードに切換える機能を設ければ、必要時には必要とする蓄電電力Prを確実に確保できるため、安定性及び信頼性の高いシステムを構築できる利点がある。
Thus, the generated power Pe is less than the preset set power amount, and the depth D (Dd) of the
放出モードにより、蓄電装置1に蓄積された位置エネルギーの放出処理が行われる。この場合、クラッチ手段25に備える逆転防止機能をOFF(機能解除)側に切換える。これにより、フロート体2は、浮力により上昇し、位置エネルギー(浮力エネルギー)の放出が行われる(ステップS13)。この場合、ワイヤ部材3wは、図1中、繰出方向となる矢印Fo方向に引張られ、巻取部3rはワイヤ部材3wを繰り出す方向に回転する。巻取部3rの回転は、変速手段24及びクラッチ手段25を介して、電動発電機26(エネルギー変換手段4)の発電機4gに伝達され、発電機4gの回転により発電が行われる(ステップS14)。発電機4gから出力する蓄電電力Prは、回路切換部34を介して入出力処理部32に付与され、入出力処理部32において、安定化のための出力処理が行われる(ステップS5)。この場合、発電機4gから得る交流の蓄電電力Prに対して、規定の商用電圧100〔V〕になるように安定化の処理が行われる。そして、安定化された電力は、電力使用エリアAuに送電される(ステップS6)。
In the release mode, the potential energy stored in the
これに対して、コントローラ本体31が発電電力Peの電力量を監視した際に、電力量が不充分又はゼロであり、かつフロート体位置検出器16の検出結果を判定した際に、図5に示すように、フロート体2の深さD(Du)が予め設定した設定深さDh2未満となる浅い位置にある場合、電力使用エリアAuに対して送電する充分な蓄電量が確保されていないと判定し、入出力処理部32等の切換制御を行うことにより給電モードに移行させる(ステップS15)。給電モードにより、商用電源15からの商用電力Pcは、入出力処理部32を介して電力使用エリアAuに送電される。
On the other hand, when the controller
このように、発電電力Peが予め設定した設定電力量未満であって、フロート体深さ検出器16により検出したフロート体2の深さD(Du)が、予め設定した設定深さDh2未満の浅いときに、商用電源15から供給される商用電力Pcを電力使用エリアAuに供給する給電モードに切換える機能を設ければ、商用電源15と組合わせた利用が可能になるため、発電電力Pe及び蓄電電力Prが必要量に対して不足する場合であっても確実に電力を供給できるなど、柔軟性の高い安心して利用できるシステムを構築できる利点がある。
Thus, the generated power Pe is less than the preset set power amount, and the depth D (Du) of the
以上のように、本実施形態に係る給電システムMは、太陽光発電設備Es(再生可能エネルギー発電設備E)からの発電電力Peの電力量を監視し、電力量の状態に応じて、蓄電装置1を蓄電機能又は電源機能として利用するとともに、商用電源15を補助的に利用する処理を行う。したがって、給電システムMをOFFにしない限りにおいて、継続したシーケンス制御が行われる(ステップS16)。
As described above, the power supply system M according to the present embodiment monitors the amount of generated power Pe from the photovoltaic power generation facility Es (renewable energy power generation facility E), and stores the power storage device according to the state of the amount of power. 1 is used as a power storage function or a power supply function, and a process of using the
なお、実施形態の給電システムMは、一例として示したものであり、特に、電力使用エリアAuは、ある程度規模が大きい場合を想定している。したがって、電力使用エリアAuが、住宅1件或いは数件レベルの場合であって、蓄電装置1の蓄電能力が充分に確保されている場合には、商用電源15の補助を不要にすることも可能である。
The power supply system M of the embodiment is shown as an example, and in particular, it is assumed that the power usage area Au is large to some extent. Therefore, in the case where the power usage area Au is at the level of one house or several houses and the power storage capacity of the
よって、このような本実施形態に係る給電システムMによれば、基本構成として、水面Wuに浮くフロート体2と、このフロート体2に一端3wsを結合し、かつガイド部3ga,3gbを経由させたワイヤ部材3wを、巻取部3rにより巻き取ることにより水面Wuに浮いたフロート体2を所定の深さDまで沈めるとともに、巻取部3rから繰り出すことにより所定の深さDに沈めたフロート体2を浮上させるフロート昇降手段3と、巻取部3rを巻取方向Frに回転駆動する電動機4m及び繰出方向Ffにおける巻取部3rの回転に基づいて発電を行う発電機4gを有するエネルギー変換手段4と、少なくとも当該エネルギー変換手段4に発電電力Peを供給して蓄電を行う蓄電モード又は当該エネルギー変換手段4から蓄電電力Prを取出して使用可能にする放出モードに切換えるモード切換手段5とを備えてなるため、化学反応に基づく蓄電を排し、単純な機械部材により構成したエネルギー蓄積手段によりエネルギーの蓄積を行うことができる。したがって、劣化しにくく、メンテナンスを行うことにより長寿命化を図ることができる。しかも、機械部材は、スチール素材やステンレス素材等の一般的な金属素材を利用できるため、多くは再利用が可能となり、資源節減を図ることができる。さらに、エネルギー蓄積手段には、海の中や湖の中等の自然環境を生かして構成できるため、私有地等の設置スペースの確保は僅かな面積で足り、単純な機械部材に構成できることと併せ、全体のコストダウンを図ることができる。加えて、蓄電に伴うエネルギーロスの発生を抑制できるため、蓄電効率の向上にも寄与できる。
Therefore, according to such a power feeding system M according to the present embodiment, as a basic configuration, the
特に、再生可能エネルギー発電設備Eからの発電電力Peに対して適用したため、天候等の自然現象に左右されやすい発電電力Peであっても、時間軸上における電力供給のムラを解消できるため、電力供給の均等化及び安定化を実現できる。 In particular, since it is applied to the generated power Pe from the renewable energy power generation facility E, even if the generated power Pe is easily influenced by natural phenomena such as weather, it is possible to eliminate uneven power supply on the time axis. Supply equalization and stabilization can be realized.
次に、本実施形態に係る給電システムMに用いる蓄電装置1の一部を変更した変更例について、図6及び図7を参照して説明する。
Next, a modified example in which a part of the
図6に示す変更例は、複数(例示は三つ)のフロート体2a,3b,2c及び各フロート体2a…に結合した複数(例示は三つ)のフロート昇降手段3a,3b,3cを用いたものである。したがって、図1に示した変速手段24とクラッチ手段25もそれぞれ対応する数量(例示は三つ)を設置するとともに、各クラッチ手段25…と電動発電機26間には、各クラッチ手段25…を選択することにより又は組合わせることにより単一の電動発電機26に接続する選択接続手段を介在させている。図6に示す変更例は、海底Wdまでの深さが浅い場合であっても蓄電能力を増加させることができるとともに、蓄電能力を分散させたい場合に使用できる。なお、図6中、符号3wa,3wb,3wcはワイヤ部材、符号11a,11b,11cは滑車機構、22eは、共通に用いるブロックをそれぞれ示している。
The modification shown in FIG. 6 uses a plurality (three examples) of float bodies 2a, 3b, 2c and a plurality (three examples) of float lifting / lowering means 3a, 3b, 3c coupled to each float body 2a. It was. Accordingly, the transmission means 24 and the clutch means 25 shown in FIG. 1 are also provided with corresponding quantities (three examples), and each clutch means 25... Is provided between each clutch means 25. Selective connection means for connecting to a
図7(a),(b)に示す変更例は、フロート体2の全体形状を変更したものであり、図7(a)は縦断面を菱形に形成した場合、図7(b)は、縦断面を円形、即ち、全体を球形に形成した場合をそれぞれ示す。このように、フロート体2の全体形状は、特定の形状や大きさに限定されるものではない。したがって、その他の形状としては、縦断面を楕円形,卵形,小判形等の各種形状を適用でき、特に、フロート体2の形状としては、昇降時における移動抵抗を低減できる形状が望ましい。なお、図7(a),(b)中、2d,2eはフロート体、21d,21eは密閉体をそれぞれ示す。また、フロート体2は必ずしも内部に密閉空間を設ける必要はなく、例えば、全体を水面Wuに浮く素材で形成するなど、水面Wuに浮くものであれば、様々な形態により実施できる。
7 (a) and 7 (b) is a modification of the overall shape of the
以上、変更例を含む好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成,形状,素材,数量,数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更,追加,削除することができる。 The preferred embodiments including the modified examples have been described in detail above. However, the present invention is not limited to such embodiments, and the detailed configuration, shape, material, quantity, numerical values, and the like of the present invention are not limited thereto. Changes, additions and deletions can be made arbitrarily without departing from the scope.
例えば、水面として、海水面Wuを例示したが、その他、湖(天然湖,人工湖)の湖水面,人工的に建造された貯水施設の貯水面等も同様に適用可能である。また、再生可能エネルギー発電設備Eとして、太陽光発電設備Esを例示したが、その他、再生可能エネルギーを利用する風力発電設備,地熱発電設備,水力発電設備,海水力発電設備等の各種再生可能エネルギー発電設備を適用可能である。このように、水面Wuには、少なくとも、海水面(Wu),湖水面,貯水面の一又は二以上を含ませることができるため、海辺や湖付近をはじめ、人工的貯水施設を含む様々な場所で実施できるとともに、再生可能エネルギー発電設備Eには、少なくとも、太陽光発電設備Es,風力発電設備,地熱発電設備,水力発電設備,海水力発電設備の一又は二以上を含ませることができるため、各種再生可能エネルギー発電設備Eに対して適用できるなど、幅広く利用可能であり汎用性に優れる利点がある。 For example, although the sea surface Wu is exemplified as the water surface, other lake surfaces (natural lakes, artificial lakes), artificially constructed water storage facilities, and the like are also applicable. Moreover, the solar power generation equipment Es is exemplified as the renewable energy power generation equipment E, but various other renewable energy such as wind power generation equipment, geothermal power generation equipment, hydroelectric power generation equipment, seawater power generation equipment, etc. that use renewable energy. Power generation equipment is applicable. As described above, since the water surface Wu can include at least one or more of the seawater surface (Wu), the lake water surface, and the water storage surface, various types including artificial water storage facilities including the seaside and the vicinity of the lake. Renewable energy power generation equipment E can include at least one or more of solar power generation equipment Es, wind power generation equipment, geothermal power generation equipment, hydroelectric power generation equipment, and seawater power generation equipment. Therefore, it can be applied to various types of renewable energy power generation facilities E and has an advantage that it can be widely used and has excellent versatility.
一方、ガイド部3ga…は、水底Wd及び地上Gwに固定した場合を例示したが、水底Wd又は地上Gwのいずれか一方に固定する場合を排除するものではない。また、ガイド部3ga…は、滑車機構11…(11a…)を含ませた場合を例示したが、滑車機構11…(11a…)に限定されるものではない。さらに、実施形態で挙げた制御系6の制御態様は一例である。なお、電圧として、100〔V〕電圧を例示したが、長距離伝送等の場合には対応する高電圧に変換するなど、電圧の大きさ任意である。
On the other hand, although guide part 3ga ... illustrated the case where it fixed to water bottom Wd and ground Gw, the case where it fixes to either water bottom Wd or ground Gw is not excluded. Moreover, although the guide part 3ga ... illustrated the case where the
本発明に係る給電システムMは、再生可能エネルギー発電設備からの発電電力を一時的に蓄電し、この蓄電した蓄電電力を利用する各種給電システムに利用できる。 The power feeding system M according to the present invention can be used for various power feeding systems that temporarily store generated power from a renewable energy power generation facility and use the stored stored power.
2:フロート体,3:フロート昇降手段,3r:巻取部,3w:ワイヤ部材,3ws:ワイヤ部材の一端,3ga:ガイド部,3gb:ガイド部,4:エネルギー変換手段,4m:電動機,4g:発電機,5:モード切換手段,6:制御系,11…:滑車機構,11a…:滑車機構,15:商用電源,16:フロート体深さ検出器,E:再生可能エネルギー発電設備,Es:太陽光発電設備,Pe:発電電力,Pr:蓄電電力,Pc:商用電力,Wu:水面(海水面),Wd:水底(海底),D:フロート体の深さ,Dd:フロート体の深さ,Du:フロート体の深さ,Dm:限界深さ(フロート体の深さ),Dh1:設定深さ,Dh2:設定深さ,(Fr):巻取方向,(Ff):繰出方向,Gw:地上,M:給電システム,Au:電力使用エリア 2: float body, 3: float raising / lowering means, 3r: winding part, 3w: wire member, 3ws: one end of wire member, 3ga: guide part, 3gb: guide part, 4: energy conversion means, 4m: electric motor, 4g : Generator, 5: Mode switching means, 6: Control system, 11 ...: Pulley mechanism, 11a ...: Pulley mechanism, 15: Commercial power supply, 16: Float depth detector, E: Renewable energy power generation equipment, Es : Photovoltaic power generation equipment, Pe: generated power, Pr: stored power, Pc: commercial power, Wu: water surface (sea surface), Wd: water bottom (sea floor), D: depth of float body, Dd: depth of float body Du: Depth of float body, Dm: Limit depth (float body depth), Dh1: Set depth, Dh2: Set depth, (Fr): Winding direction, (Ff): Feeding direction, Gw: Ground, M: Power supply system, Au: Power usage Area
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