JP6030365B2 - Power supply system - Google Patents
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Description
本発明は、商用電力系統とは別系統からの電力の供給を適切に制御する電力供給システムに関するものである。 The present invention relates to a power supply system that appropriately controls the supply of power from a system different from a commercial power system.
近年、負荷が接続されている電力系統(負荷系統と称する)に電力を供給するシステムとして、商用電力系統とは別系統で前記負荷系統に電力を供給する補助電力系統を備えた電力供給システムの導入が増加してきている。前記補助電力系統を備えた電力供給システムでは、前記負荷系統の需要電力の一部を前記補助電力系統からの電力でまかない、前記商用電力系統からの電力の供給を減らしている。このような、補助電力系統として、太陽電池、風力発電機等の環境負荷の少ない、再生エネルギを利用した発電装置を備えているものが増えている。 In recent years, as a system for supplying power to a power system (referred to as a load system) to which a load is connected, a power supply system including an auxiliary power system that supplies power to the load system in a system different from a commercial power system Introduction is increasing. In the power supply system including the auxiliary power system, a part of the demand power of the load system is supplied with power from the auxiliary power system, and the supply of power from the commercial power system is reduced. As such an auxiliary power system, a solar battery, a wind power generator, and the like that are equipped with a power generation device using a regenerative energy with a small environmental load are increasing.
前記電力供給システムでは、前記商用電力系統からの受電電力(の平均値)の上限(以下、設定電力とする)を予め設定しておき、前記負荷系統の需要電力が設定電力を超えると、前記補助電力系統から電力を供給する。これにより、前記商用電力系統からの受電電力を前記設定電力よりも大きくならないように抑える、いわゆる、ピークカットが行われる(例えば、特開2008−306832号公報等参照)。 In the power supply system, an upper limit (hereinafter referred to as set power) of received power from the commercial power system (average value thereof) is set in advance, and when the demand power of the load system exceeds the set power, Power is supplied from the auxiliary power system. As a result, so-called peak cut is performed in which the received power from the commercial power system is suppressed so as not to be larger than the set power (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2008-306832).
現在、日本国内において、電力供給者は、予め決められた基本料金(契約料金)と電力使用量に応じた従量料金との合算で電力使用料金(商用電力系統から受電した受電電力の料金)を決定している。そして、前記基本料金は、過去一年間の受電電力の最大ピーク(以下ピーク電力と称する)に基づいて決定されるようになっている。つまり、過去一年間において、わずかな期間であっても、突出した電力使用実績(最大ピーク電力)があると、その後一年、最大ピーク電力に基づいた基本料金となり、高く設定されてしまう。前記電力供給システムを利用することで、前記ピークカットが可能であるので、最大ピーク電力を下げることができ、基本料金を低く抑えることができる。 Currently, in Japan, the power supplier charges the power usage fee (the amount of received power received from the commercial power grid) by adding the basic fee (contract fee) determined in advance and the metered fee according to the power usage. Has been decided. The basic charge is determined based on the maximum peak (hereinafter referred to as peak power) of the received power over the past year. In other words, even if it is a short period in the past year, if there is a prominent power usage record (maximum peak power), it becomes a basic charge based on the maximum peak power for one year and is set high. Since the peak cut is possible by using the power supply system, the maximum peak power can be lowered and the basic charge can be kept low.
前記太陽電池は、日照、気温等の条件によって発電量が変動しやすい。また、風力発電機等、太陽電池以外の再生エネルギを利用した発電装置も同様、発電量が環境の状態に左右され、ばらつきが発生しやすい。このように発電量がばらつくと、前記補助電力系統から供給される電力がばらつき、ピークカットの効果が低減してしまう場合がある。また、負荷系統で消費される電力(需要電力)の変動が大きいと、前記発電装置だけでピークカットに必要な電力を供給できず、ピークカットの効果が低減してしまう場合がある。 In the solar cell, the amount of power generation is likely to fluctuate depending on conditions such as sunlight and temperature. Similarly, in a power generation device that uses renewable energy other than solar cells, such as a wind power generator, the amount of power generation is influenced by the state of the environment, and variations tend to occur. If the power generation amount varies in this way, the power supplied from the auxiliary power system may vary, and the peak cut effect may be reduced. Moreover, if the fluctuation | variation of the electric power (demand electric power) consumed with a load system | strain is large, the electric power required for a peak cut cannot be supplied only with the said electric power generating apparatus, and the effect of a peak cut may reduce.
そこで、前記発電装置の発電量のばらつきを修正し、前記補助電力系統から供給する電力を一定又は略一定にするため、前記補助電力系統にバッテリー等の蓄電装置(蓄電池)を備えている電力供給システムが提案されている。 Therefore, in order to correct the variation in the amount of power generated by the power generation device and make the power supplied from the auxiliary power system constant or substantially constant, the power supply provided with a power storage device (storage battery) such as a battery in the auxiliary power system A system has been proposed.
前記補助電力系統に前記蓄電池を備えることで、前記発電装置の発電量が少ないとき、前記蓄電池の電力を追加することで、前記補助電力系統から前記負荷系統に供給する電力を一定又は略一定にすることができる。これにより、前記電力供給システムは、確実なピークカットを行うことが可能となる。 By providing the storage battery in the auxiliary power system, when the power generation amount of the power generator is small, the power supplied from the auxiliary power system to the load system is made constant or substantially constant by adding the power of the storage battery can do. Thereby, the power supply system can perform reliable peak cut.
前記蓄電池は、前記負荷系統の電力需要が少ない期間(主に夜間)に前記商用電力系統からの電力で蓄電する。また、前記太陽電池の発電量が前記補助電力系統から前記負荷系統に供給する電力を上回っているとき、前記太陽電池で発電した電力で前記蓄電池を充電することができる構成となっている。すなわち、前記蓄電池は、前記太陽電池の発電量が少ないときに放電し、前記発電量が多いときに充電する、いわゆる、浮動充電状態となっている。 The storage battery stores electric power from the commercial power system during a period (mainly at night) when the power demand of the load system is low. In addition, when the power generation amount of the solar battery exceeds the power supplied from the auxiliary power system to the load system, the storage battery can be charged with the power generated by the solar battery. That is, the storage battery is in a so-called floating charge state in which the battery is discharged when the amount of power generated by the solar battery is small and charged when the amount of power generated is large.
そして、前記商用電力系統では、電力需要が大きい昼間に比べ、電力需要が低い夜間は、電力料金が安価に設定されていることが多い。そして、上述のような、電力供給システムを採用することで、昼間に比べて安価な夜間の電力で蓄電池を充電し、前記負荷系統の昼間の需要電力の一部として利用することで、従量料金の削減も可能となる。 And in the said commercial power grid, compared with the daytime when electric power demand is large, the electric power charge is often set cheaply at night when electric power demand is low. By adopting the power supply system as described above, the storage battery is charged with nighttime power that is less expensive than daytime, and used as part of daytime demand power of the load system. Can be reduced.
さらに、上述のようなピークカットによって、供給電力(電力供給者がすべての電力需要者に供給した電力の総和)に対して需要電力の総和が過多になるのを抑制し、大規模停電の発生や、さらに大停電に備えての設備拡張を抑制することも可能となる。 Furthermore, the peak cut as described above suppresses the sum of demand power from exceeding the amount of power supplied (the sum of power supplied to all power consumers by the power supplier), resulting in the occurrence of large-scale power outages. It is also possible to suppress the expansion of facilities in preparation for a major power outage.
上述の構成の電力供給システムでは、前記太陽電池の発電量の変動が大きい或いは前記負荷系統の需要電力の変動が大きい場合、前記蓄電池から供給される電力値の変動が大きくなる。また、前記蓄電池が、浮動充電状態となっているので、前記太陽電池の発電量の変動或いは前記負荷系統の需要電力によって、放電と充電とを頻繁に繰り返す。 In the power supply system having the above-described configuration, when the variation in the power generation amount of the solar cell is large or the variation in the demand power of the load system is large, the variation in the power value supplied from the storage battery becomes large. In addition, since the storage battery is in a floating charge state, discharging and charging are frequently repeated due to fluctuations in the amount of power generated by the solar battery or demand power of the load system.
すなわち、前記電力供給システムでは、前記蓄電池の充放電の電力(電流)の変動が大きく、しかも、頻繁であるので、前記蓄電池の蓄電性能が劣化しやすい。前記蓄電池の蓄電性能が低下すると、前記蓄電池から供給可能な電力が減るので、前記発電装置の発電量を十分に補うことができなくなり、ピークカットの効果が減少してしまう。 That is, in the power supply system, since the power (current) for charging / discharging the storage battery varies greatly and frequently, the storage performance of the storage battery tends to deteriorate. When the storage performance of the storage battery is reduced, the power that can be supplied from the storage battery is reduced, so that the power generation amount of the power generation device cannot be sufficiently supplemented, and the peak cut effect is reduced.
そこで本発明は、商用電力系統からの受電電力の最大値の低減(ピークカット)を長期間にわたって安定して行うことができる電力供給システムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a power supply system that can stably reduce (peak cut) the maximum value of received power from a commercial power system over a long period of time.
上記目的を達成するため本発明は、発電装置と、蓄電装置と、出力安定化装置とを有し、負荷が接続された負荷系統に、商用電力系統からの受電電力を補助する補助電力を供給する補助電力系統と、予め決められた基準期間において、前記負荷系統の需要電力が予め決められた設定電力よりも大きくなった場合、前記発電装置及び前記蓄電装置から前記負荷系統に補助電力を供給するピークカット動作を行うように前記出力安定化装置を制御する制御部とを備えており、前記制御部が、前記蓄電装置の放電による電力供給を前記基準期間内の予め設定した期間にまとめて行うように前記出力安定化装置を制御していることを特徴とする電力供給システムを提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a power generation device, a power storage device, and an output stabilization device, and supplies auxiliary power for assisting received power from a commercial power system to a load system to which a load is connected. When the demand power of the load system becomes larger than a predetermined set power in a predetermined reference period, the auxiliary power is supplied from the power generation device and the power storage device to the load system. And a control unit that controls the output stabilizing device so as to perform a peak cut operation. The control unit collects power supply by discharging the power storage device in a preset period within the reference period. The power supply system is characterized in that the output stabilizing device is controlled so as to perform.
この構成によると、蓄電装置の放電による電力供給をあらかじめ設定した期間にまとめて行うので、前記蓄電装置の放電時の頻繁且つ大きな電流の変動を抑制することができる。また、予め設定した期間で蓄電装置の放電を行うので、前記蓄電装置の放電が行われる期間を短くすることができる。 According to this configuration, since the power supply by discharging the power storage device is performed in a preset period, frequent and large current fluctuations during discharging of the power storage device can be suppressed. In addition, since the power storage device is discharged in a preset period, the period during which the power storage device is discharged can be shortened.
以上のことより、前記蓄電装置の充放電が頻繁に行われるのを抑制し、前記蓄電装置の蓄電能力の劣化を抑制することができる。これにより、前記電力供給システムは、前記蓄電装置を取り換えることなく、長期間にわたり前記ピークカット動作を行うことが可能である。なお、前記出力安定化装置として、前記発電装置の発電電力及び前記蓄電装置の放電電力を交流に変換するとともに、前記受電電力を直流に変換するインバータを備えているものを挙げることができる。 From the above, charge and discharge is prevented from being frequently performed of the electric storage device, it is possible to suppress deterioration of the power storage capacity of the power storage device. Accordingly, the power supply system can perform the peak cut operation for a long period of time without replacing the power storage device. Examples of the output stabilization device include an inverter that converts the generated power of the power generation device and the discharge power of the power storage device into alternating current and converts the received power into direct current.
上記構成において、前記制御部は、前記発電装置の発電電力が前記補助電力となるように前記出力安定化装置を制御し、前記蓄電装置が放電しないよう制御してもよい。 The said structure WHEREIN: The said control part may control the said output stabilization apparatus so that the electric power generated by the said electric power generating apparatus may become the said auxiliary power, and may control not to discharge the said electrical storage apparatus.
この構成によると、前記補助電力が、前記負荷系統が要求している電力(需要電力と設定電力の差)よりも大きくなる場合があり、その場合、基準期間内における商用電力系統からの受電電力(の平均値)を低減することが可能である。これにより、ピークカット動作の効果を高めることが可能である。また、前記発電装置の発電電力がすべて補助電力として利用されるので、前記発電装置で発電された電力で、前記蓄電装置が充電されにくく、前記蓄電装置が充放電を繰り返すのを抑制することができる。これにより、前記電力供給システムは、前記蓄電装置の蓄電能力の劣化を抑制することができ、長期間にわたりピークカット動作を行うことができる。 According to this configuration, the auxiliary power may be larger than the power required by the load system (difference between demand power and set power). In this case, the received power from the commercial power system within the reference period (Average value) can be reduced. Thereby, the effect of the peak cut operation can be enhanced. In addition, since all the power generated by the power generation device is used as auxiliary power, it is difficult for the power storage device to be charged with the power generated by the power generation device, and the power storage device is prevented from being repeatedly charged and discharged. it can. As a result, the power supply system can suppress deterioration of the power storage capacity of the power storage device, and can perform a peak cut operation over a long period of time.
上記構成において、前記制御部は、前記ピークカット動作中における、前記需要電力と前記設定電力との差の積算値と前記補助電力の積算値とを比較し、前記補助電力の積算値が前記需要電力と前記設定電力との差の積算値よりも小さくなったとき、前記蓄電装置の放電を開始するように前記出力安定化装置を制御してもよい。 In the above configuration, the control unit compares the integrated value of the difference between the demand power and the set power with the integrated value of the auxiliary power during the peak cut operation, and the integrated value of the auxiliary power is the demand value. The output stabilizing device may be controlled to start discharging the power storage device when the difference between the electric power and the set power becomes smaller than an integrated value.
前記発電装置の発電電力で前記補助電力をまかなうことができる間、前記蓄電装置の放電が実施されないので、前記蓄電装置の放電による劣化を抑制することが可能である。これにより、前記電力供給システムは、前記蓄電装置の蓄電能力の劣化を抑制することができ、長期間にわたりピークカット動作を行うことができる。 While the auxiliary power can be provided by the power generated by the power generation device, the power storage device is not discharged, so that deterioration due to the discharge of the power storage device can be suppressed. As a result, the power supply system can suppress deterioration of the power storage capacity of the power storage device, and can perform a peak cut operation over a long period of time.
上記構成において、前記蓄電装置の放電による電力の供給が終了した後、前記基準期間が終了するまでの間、前記需要電力と前記設定電力との差が前記発電装置の発電電力よりも大きいとき、前記制御部が、前記需要電力と前記設定電力との差を前記補助電力とするように前記出力安定化装置を制御してもよい。 In the above configuration, when the difference between the demand power and the set power is larger than the generated power of the power generation device until the reference period ends after the supply of power by discharging the power storage device is completed, The control unit may control the output stabilizing device so that a difference between the demand power and the set power is the auxiliary power.
上記構成において、前記出力安定化装置は、前記発電装置からの発電電力の調整と、前記蓄電装置の放電電力の調整を独立して行うことが可能な構成を有していてもよい。 In the above configuration, the output stabilization device may have a configuration capable of independently adjusting the generated power from the power generation device and the discharge power of the power storage device.
この構成によると、前記蓄電装置の放電を確実に停止させることが可能であるので、前記蓄電装置の劣化を抑制することができる。なお、前記発電装置からの発電電力の調整を行う機器及び前記蓄電装置の放電電力の調整を行う装置として、DC/DCコンバータを利用するものを挙げることができる。 According to this configuration, it is possible to reliably stop the discharge of the power storage device, so that deterioration of the power storage device can be suppressed. In addition, the apparatus which adjusts the electric power generated from the said electric power generating apparatus and the apparatus which adjusts the discharge electric power of the said electrical storage apparatus can mention what uses a DC / DC converter.
上記構成において、前記出力安定化装置は、前記発電装置からの発電電力と、前記蓄電装置からの放電電力がそれぞれ独立して入力される構成を有しており、前記発電電力を調整することで前記蓄電装置の放電を制限できる構成を有していてもよい。 In the above configuration, the output stabilization device has a configuration in which the generated power from the power generation device and the discharge power from the power storage device are input independently, and by adjusting the generated power You may have the structure which can restrict | limit the discharge of the said electrical storage apparatus.
上記構成において、前記発電装置と前記蓄電装置とが直接接続されているとともに、その接続点が前記出力安定化装置に接続されている構成であってもよい。 In the above configuration, the power generation device and the power storage device may be directly connected, and the connection point may be connected to the output stabilization device.
上記構成において、前記発電装置として太陽電池を挙げることができる。また、太陽電池に限定されるものではなく、風力発電装置、地熱発電装置等の自然エネルギを利用したものや、ガスタービン及び(又は)蒸気タービンを用いる発電装置、燃料電池等の物理的或いは化学的なエネルギを利用して発電を行うものを挙げることができる。 In the above configuration, a solar cell can be given as the power generation device. Moreover, it is not limited to a solar cell, but a physical or chemical device using a natural energy such as a wind power generator or a geothermal power generator, a power generator using a gas turbine and / or a steam turbine, or a fuel cell. And the like, which generate electricity by using typical energy.
本発明によると、蓄電装置の劣化を抑制し、商用電力系統からの受電電力の最大値の低減(ピークカット)を長期間にわたって安定して行うことができる電力供給システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power supply system which can suppress degradation of an electrical storage apparatus and can perform the reduction | decrease (peak cut) of the maximum value of the received electric power from a commercial power grid stably over a long period of time can be provided.
(第1の実施形態)
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(First embodiment)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明にかかる電力供給システムの一例のブロック図である。なお、以下の説明において、需要電力、受電電力、補助電力等の記載がある場合、特別に記載している場合を除いて、各電力のある一定期間での平均値を用いているものとする。 FIG. 1 is a block diagram of an example of a power supply system according to the present invention. In the following explanation, when there is a description of demand power, received power, auxiliary power, etc., the average value of each power over a certain period is used unless otherwise specified. .
図1に示すように、電力供給システムAは、商用電力系統CS及び(又は)補助電力系統BS(補助電力源1)から、負荷Ld1〜Ld3が接続されている負荷系統LSに電力を供給するシステムである。図1に示すように、電力供給システムAは、補助電力源1と、パワーコンディショナー2(出力安定化装置)と、配電部3と、電力検出部4と、制御部5と、記憶部6とを備えている。また、補助電力源1は、再生可能エネルギを利用した発電装置である太陽電池11と、蓄電装置である蓄電池12とを備えている。なお、電力供給システムAでは、補助電力源1とパワーコンディショナー2とを含む系統を補助電力系統BSとしている。
As shown in FIG. 1, the power supply system A supplies power from the commercial power system CS and / or the auxiliary power system BS (auxiliary power source 1) to the load system LS to which the loads Ld1 to Ld3 are connected. System. As shown in FIG. 1, the power supply system A includes an
太陽電池11は太陽光を電気エネルギに変換する発電装置であり、従来よく知られたものであるので詳細は省略する。太陽電池11は直流の電気を出力する。蓄電池12は、繰り返し放充電可能な二次蓄電池である。蓄電池12として、例えば、リチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池及び鉛蓄電池等を挙げることができる。蓄電池12の出力は直流である。
The
商用電力系統CS及び負荷系統LSは交流であり、補助電力源1は直流であるため、補助電力源1からの電力を負荷系統LSに直接供給することができない。そこで、補助電力系統BSではパワーコンディショナー2で補助電力源1の出力を、商用電力系統CSを流れる交流と同期した交流に変換している。また、パワーコンディショナー2は、交流を直流に変換することもできる変換装置であり、例えば、蓄電池12を充電するとき、商用電力系統CSから供給される交流を直流に変換している。パワーコンディショナー2は制御部5に制御されている。
Since the commercial power system CS and the load system LS are alternating current and the
パワーコンディショナー2についてさらに詳しく説明する。図2は図1に示す電力供給システムの補助電力系統を示すブロック図である。図2に示すように、太陽電池11が接続された第1DC/DCコンバータ21と、蓄電池12が接続された第2DC/DCコンバータ22と、第1DC/DCコンバータ21、第2DC/DCコンバータ22が接続されたDC/ACコンバータ(インバータ)23とを備えている。
The
第1DC/DCコンバータ21は、太陽電池11の出力をインバータ23の入力に適した電力に変換する変換装置である。そして、第1DC/DCコンバータ21は太陽電池11の最大電力点の検出が可能な構成となっている。つまり、パワーコンディショナー2は太陽電池11の発電電力が最大になるように太陽電池11を制御できる。また、第1DC/DCコンバータ21は、太陽電池11に電気が流れるのを(逆流を)防止することができる構成を有している。
The first DC /
また、第2DC/DCコンバータ22も第1DC/DCコンバータ21と同様に、蓄電池12の出力をインバータ23の入力に適した電力に変換する。また、第2DC/DCコンバータ22は、インバータ23から供給された電力を蓄電池12の充電に適した電力に変換する機能も備えている。
Similarly to the first DC /
インバータ23は、第1DC/DCコンバータ21及び(又は)第2DC/DCコンバータ22から出力された直流を、商用電力系統CSから供給される交流と同期した交流に変換する変換装置である。また、インバータ23は、商用電力系統CSから供給される交流を直流に変換することも可能である。すなわち、第2DC/DCコンバータ22及びインバータ23とは、電力を双方向に変換可能な構成を有している。また、インバータ23の動作によってパワーコンディショナー2の出力は変動するものであり、インバータ23は出力に応じた入力を要求する構成となっている。つまり、インバータ23が最大出力で出力する場合、インバータ23に入力される電力が決められる。太陽電池11の発電電力がインバータ23の要求する入力電力よりも小さい場合、蓄電池12の放電電力をインバータ23に入力させる。なお、詳細な動作については、後述する。
The
パワーコンディショナー2は、上述のような構成を有していることで、太陽電池11及び蓄電池12を含む補助電力源1から供給される補助電力を決定する装置である。パワーコンディショナー2は制御部5によって制御されており、太陽電池11からの出力を優先的に利用し、足りない電力を蓄電池12に蓄えている電力で補う。なお、蓄電池12の充電は、需要電力が低下する(主に夜間)に商用電力系統CSからの受電電力で行う。蓄電池12を商用電力系統CSからの受電電力で充電することで、充電時に充電池12に流れる電力(電流)の変動を抑えることで、蓄電池12の充電時の電力のばらつきによる劣化を抑制することができる。また、太陽電池11の発電電力のうち補助電力として供給した余剰電力で充電する場合に比べて、充電時間が短くなり、このことからも、蓄電池12の劣化を抑制することが可能である。
The
配電部3は、商用電力系統CS、補助電力系統BS及び負荷系統LSとの分岐部分に配置されている。配電部3は、商用電力系統CSと補助電力系統BSとを接続し、商用電力系統CSからの電力を負荷系統LSに流すあるいは、商用電力系統CS及び補助電力系統BSから負荷系統LSに流す電力を混合する装置である。また、配電部3は、蓄電池12の充電時において、商用電力系統CSからの電力を補助電力系統BSに流す動作も行う。すなわち、配電部3は、商用電力系統CS及び(又は)補助電力系統BSからの電力を各系統に分配するための装置である。
The
商用電力系統CSからの受電電力の計算は、予め定められている期間(以下、基準期間と称する)に基づいて行われている。ここでは、基準期間の長さを30分、各時刻の00分と30分に基準期間の区切りがあるものとしている。 Calculation of received power from the commercial power system CS is performed based on a predetermined period (hereinafter referred to as a reference period). Here, it is assumed that the length of the reference period is 30 minutes, and there is a reference period separation at 00 minutes and 30 minutes of each time.
電力検出部4は商用電力系統CSからの受電電力を検出している。つまり、電力検出部4は、所定のタイミングで(例えば、10秒おきに)商用電力系統CSからの受電電力を検出し、検出した電力値を電力情報IPとして制御部5に送信している。
The
制御部5は、電力検出部4からの電力情報IPに基づいて、基準期間における商用電力系統CSからの受電電力が目標の電力(設定電力とする)以下となるように補助電力系統BS及び配電部3を制御している。
Based on the power information IP from the
制御部5は、補助電力系統BSから負荷系統LSに電力(以下、補助電力と称する)を供給するように、パワーコンディショナー2及び配電部3の動作を制御する(ピークカット動作)。これにより、基準期間における商用電力系統CSからの受電電力が一定以下となる、換言すると、基準期間における受電電力の最大ピーク値が低減(カット)される。また、上述した通り蓄電池12を充電する場合、商用電力系統CSからの電力が補助電力系統BSに向かうように、配電部3を制御するとともに、交流を直流に変換するようにパワーコンディショナー2を制御する。
The
制御部5は、マイコン等の演算装置を備えた、制御回路を含む構成である。制御部5は、記憶部6と接続されており、必要に応じて記憶部6の内部の情報を取り出したり、情報を記憶部6に記憶させたりしている。
The
記憶部6は、電力供給システムAの制御に必要なデータを保管している。記憶部6は、呼び出し専用のROM、呼び出し及び書き込みが可能なRAM、フラッシュメモリ等の電力を供給しなくても揮発しない不揮発性メモリ等を含む構成となっている。記憶部6には、例えば、設定電力、事前ストック電力等のデータが記憶されている。なお、以下の説明ではこれらのデータが含まれているものとして説明するが、制御方法によっては別のデータが必要な場合もあり、その場合の必要なデータについては、そのときに説明する。
The
以上説明したことより、電力供給システムAでは、補助電力系統BSから負荷系統LSに補助電力を供給することで、基準期間における商用電力系統CSからの受電電力を減らしている。 As described above, in the power supply system A, the received power from the commercial power system CS in the reference period is reduced by supplying the auxiliary power from the auxiliary power system BS to the load system LS.
次に、商用電力系統CSからの受電電力を計算する基準となる基準期間について図面を参照して説明する。図3は基準期間を示す図である。図3に示すように、基準期間STは一定間隔(ここでは、30分)で連続している。 Next, a reference period serving as a reference for calculating received power from the commercial power system CS will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram showing a reference period. As shown in FIG. 3, the reference period ST is continuous at regular intervals (here, 30 minutes).
そして、負荷系統LSの需要電力は常に変化しており、基準期間STの中でも頻繁に変化している。そこで、この需要電力の変化に対応するため、制御部5は基準期間STを複数(n:nは自然数)の分割期間Tm(mは1〜nの自然数)に分割し、分割期間Tmごとの負荷系統LSの需要電力を計算している。制御部5では、電力検出部4から供給される電力情報IPに基づいて分割期間Tmの負荷系統LSの需要電力を計算している。
And the power demand of the load system LS is constantly changing, and is changing frequently even during the reference period ST. Therefore, in order to cope with this change in demand power, the
上述しているように、電力検出部4は、商用電力系統CSからの受電電力を検出し、電力情報IPとして制御部5に送信している。そして、制御部5は電力情報IPに基づいて、分割期間Tmごとの負荷系統LSの需要電力を計算している。例えば、電力検出部4が分割期間Tmよりもさらに細かいタイミングで受電電力を検出し電力情報IPを送出している場合がある。この場合、制御部5は、電力情報IPに基づいた電力値を積算し分割期間Tmにおける受電電力の平均値を算出し、さらに、補助電力系統BSからの補助電力の平均値を加算することで、負荷系統LSの需要電力を算出している。なお、これ以外にも、分割期間Tmにおける需要電力を計算する方法を備えていてもよい。このことから、電力検出部4は、少なくとも分割期間ごとに1回以上、受電電力の検出を行うものである。
As described above, the
なお、分割期間は、負荷系統LSの需要電力に基づいて補助電力を算出するため基準期間STを分割したものであり、分割数が多いほど制御の精度が高くなる。しかしながら、分割期間が細かすぎると、配電部3、制御部5の処理能力及び補助電力系統BS(主に、パワーコンディショナー2、制御部5の動作速度)の能力を超えてしまう場合があり、逆に制御の精度が低下する。つまり、分割数nは、配電部3、制御部5及び補助電力系統BSの能力を考慮し、その能力で一定以上の精度の制御ができるように、決定されている。
Note that the divided period is obtained by dividing the reference period ST in order to calculate auxiliary power based on the demand power of the load system LS. The greater the number of divisions, the higher the control accuracy. However, if the division period is too small, the processing capacity of the
また、商用電力系統CSに備えられた発電所(不図示)は細かく発電量を変動させることが難しく、電力供給が途切れるのを防止するため、最大の電力需要に基づいて発電量を決定している。そして、電力需要が低い時間帯では、発電したものの利用されない電力が多い。そこで、制御部5は、時間情報ITに基づいて、電力需要が多い時間帯(昼間の時間帯)と、電力需要が低い時間帯(夜間の時間帯)とを区別している。また、蓄電池12を電力需要の少ない時間帯に充電し、電力需要が多い時間帯に放電することで商用電力系統の負担を減らすことにも貢献し、送電設備の増加の抑制あるいは発電量の低減に寄与している。
In addition, it is difficult for power plants (not shown) provided in the commercial power system CS to finely vary the power generation amount, and in order to prevent the power supply from being interrupted, the power generation amount is determined based on the maximum power demand. Yes. And in the time zone when electric power demand is low, there is much electric power that is generated but not used. Therefore, based on the time information IT, the
また、電力供給者は、基準期間における電力の供給量、すなわち、複数の電力需要者による商用電力系統CSからの受電電力の総和に基づいて、次の基準期間の送電量(発電量)を調整している。また、複数の電力需要者において、需要電力のピークが発生する時間帯は重なっていることが多い。複数の電力需要者において電力供給システムAが採用されることで、需要電力の総和、すなわち、すべての電力需要者が商用電力系統CSからの受電する電力の総和を確実に減らすことができる。これにより、発電量の増大を抑え、省エネルギ化が可能であるとともに、電力供給設備(送電線や変電設備等)の大型化を抑制することが可能である。 In addition, the power supplier adjusts the power transmission amount (power generation amount) in the next reference period based on the power supply amount in the reference period, that is, the sum of the received power from the commercial power system CS by a plurality of power consumers. doing. In addition, in a plurality of power consumers, the time periods when the peak of demand power occurs often overlap. By adopting the power supply system A among a plurality of power consumers, it is possible to reliably reduce the sum of demand power, that is, the sum of power received from the commercial power grid CS by all power consumers. Thereby, an increase in the amount of power generation can be suppressed, energy saving can be achieved, and an increase in size of the power supply facility (such as a transmission line or a substation facility) can be suppressed.
さらに、通常の商用電力系統CSにおいて、電力使用量は、基本料金と受電電力によって従量的に決まる従量料金との和で請求されるものである。そして、需要電力が高い昼間の従量料金は、需要電力が低い夜間に比べて高くなっている場合がほとんどである。上述のように、ピークカット動作を行うことで、高い昼間の電力を安い夜間の電力に置き換えていることと同じであり、電力需要者にとって従量料金を抑える効果もある。さらに、基本料金は、一定の期間における受電電力の最大値によって決まる。この受電電力は、基準期間の受電電力として計算されるものであり、電力供給システムAは補助電力系統BSから補助電力を負荷系統LSに供給することで、受電電力の最大値を抑えることが可能であり、基本料金の上昇も抑えることができる。 Furthermore, in a normal commercial power system CS, the amount of power used is charged as the sum of a basic fee and a metered fee that is metered according to the received power. In most cases, the metered charge during the daytime when the power demand is high is higher than during the night when the power demand is low. As described above, performing the peak cut operation is the same as replacing high daytime power with cheap nighttime power, and also has the effect of reducing the usage fee for power consumers. Furthermore, the basic charge is determined by the maximum value of the received power in a certain period. This received power is calculated as the received power in the reference period, and the power supply system A can suppress the maximum value of the received power by supplying the auxiliary power from the auxiliary power system BS to the load system LS. It is also possible to suppress the increase in basic charges.
電力供給システムAのピークカット動作について説明する。電力供給システムAでは、商用電力系統CSからの受電電力が予め設定した設定電力よりも大きくなると、設定電力を超える分を、補助電力として補助電力系統BSから供給する。補助電力系統BSの補助電力源1は、太陽電池11と蓄電池12とを備えており、通常、太陽電池11から優先的に電力が供給される。
The peak cut operation of the power supply system A will be described. In the power supply system A, when the received power from the commercial power system CS becomes larger than the preset set power, the amount exceeding the set power is supplied from the auxiliary power system BS as auxiliary power. The
つまり、パワーコンディショナー2の出力は通常、太陽電池11の発電電力によって賄われており、必要に応じて、蓄電池12の放電で補われている。太陽電池11の発電量が頻繁に変動する場合や、負荷系統LSの需要電力が頻繁に変動する場合、蓄電池12の放電の電力(電流)が頻繁に且つ大きく変動し、蓄電池12の劣化が激しくなる。そのため、本発明の電力供給システムAでは、ピークカット動作が必要な分割期間において、その分割期間のある部分で、蓄電池12を一定以上の出力で出力させ、残りの部分では、蓄電池12からの出力をなるべく停止するようなピークカット動作(制御)が行われている。
That is, the output of the
以下に、本発明にかかる電力供給システムAのピークカット動作について図面を参照して説明する。図4はピークカット動作を行っているときの供給電力、需要電力及び補助電力を示す図である。 The peak cut operation of the power supply system A according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 is a diagram illustrating supply power, demand power, and auxiliary power when the peak cut operation is performed.
図4は基準期間STのk番目(k>2)の分割期間Tk〜分割期間Tk+6の負荷系統LSの需要電力P1k〜P1k+6と、商用電力系統CSから受電した受電電力P2k〜P2k+6と、補助電力系統BSから供給された補助電力P3k〜P3k+6とを棒グラフで示している。また、各分割期間において、商用電力系統CSから受電する目標の電力が予め設定電力PAとして設定されている。 Figure 4 is a k-th (k> 2) division of the period T k ~ division period T demand power of load system LS of the k + 6 P1 k ~P1 k + 6 reference period ST, the power receiving that receives power from the commercial power system CS Electric power P2 k to P2 k + 6 and auxiliary power P3 k to P3 k + 6 supplied from the auxiliary power system BS are shown by bar graphs. In each divided period, the target power received from the commercial power system CS is set in advance as the set power PA.
本発明にかかる電力供給システムAでは、蓄電池12の放電電力の変動が大きく且つ頻繁になるのを抑制するため、補助電力系統BSは分割期間Tk+1〜分割期間Tk+5に、補助電力としてパワーコンディショナー2の最大出力P3Aを出力する。通常、パワーコンディショナー2の最大出力は、太陽電池11の発電電力よりも大きく設定されており、パワーコンディショナー2が最大出力のとき、蓄電池12の放電電力が大きくなっている。
In the power supply system A according to the present invention, in order to suppress the fluctuation of the discharge power of the
そして、分割期間Tk+6になると、補助電力系統BSは、パワーコンディショナー2での最大出力をやめ、需要電力P1k+6と設定電力PAの差を補助電力P3k+6として配電部3に出力する。そして、補助電力系統BSでは、基準期間STにおいて、分割期間Tk+1〜分割期間Tk+5で需要電力P1k+1〜P1k+5に関係なく、補助電力をパワーコンディショナー2の最大出力P3Aとしている。
In the divided period T k + 6 , the auxiliary power system BS stops the maximum output from the
このようにパワーコンディショナー2を動作させることで、分割期間Tk+5までのピークカット電力の積算値は、要求された値よりも多くなっている、すなわち、ピークカット電力がストックされた状態となっている。そして、それ以降のピークカット動作では、補助電力として太陽電池11の発電電力を供給したとしても、ストックが無くなるまではピークカットを行っていることと同等となる。このことから、蓄電池12の放電回数を減らすことができ、蓄電池の劣化を抑制することが可能である。
By operating the
次に、本発明にかかる電力供給システムAのピークカット動作について図面を参照して説明する。図5は本発明にかかる電力供給システムのピークカット動作を示すフローチャートである。 Next, the peak cut operation of the power supply system A according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a flowchart showing the peak cut operation of the power supply system according to the present invention.
電力供給システムAにおいて、ピークカット動作を行う全ての基準期間STで蓄電池12から放電すると、蓄電池12の放電電力の切り替わりが頻繁に行われ蓄電池12の寿命が短くなる。また、蓄電池12が蓄電電力を使い切ってしまう場合もある。そこで、本発明の電力供給システムAでは、ピークカット動作を行う基準期間STの最初は、設定電力PAと需要電力P1kとの大小に関係なく、太陽電池11の発電電力PVkを補助電力として供給する。そして、太陽電池11の発電電力PVkを補助電力として供給したピークカット電力のストックが無くなる(0になる)と、パワーコンディショナー2の最大出力P3Aを補助電力として一定期間補助電力を供給する。このとき、太陽電池11の発電電力PVmで不足する分を蓄電池12の放電電力でまかなう。
In the power supply system A, when the
その後、太陽電池11の発電電力PVkだけで補助電力P3kをまかなう。そして、ピークカット電力のストックが無くなったとき、太陽電池11の発電電力PVkに蓄電池12の放電電力を加算したものを補助電力P3kとして供給する。
Thereafter, the auxiliary power P3 k is covered only by the generated power PV k of the
以上のような動作を行うため、制御部5は、図5に示すような手順でピークカット動作を行う。なお、図5に示すピークカット動作は、基準期間ST(30分間)を1分間隔で分割した各分割期間T1〜T30の需要電力を検出している。
In order to perform the operation as described above, the
まず、制御部5は、基準期間STが始まると、各分割期間を識別するための変数kを用意し、その変数を1にする(ステップS11)。変数kは現在の分割期間の最初からの順位を示しており、分割期間Tkが切り替わるごとに、1ずつ追加される。
First, when the reference period ST starts, the
制御部5は、分割期間Tkにおける負荷系統LSの需要電力P1kを検出する(ステップS12)。また、制御部5は、パワーコンディショナー2より太陽電池11の発電電力PVkを取得する(ステップS13)。なお、太陽電池11は日照や気温等の条件の変動により発電電力が刻々変化しているので、制御部5は太陽電池11の発電電力を細かく検出し、積算したものを分割期間Tkの太陽電池11の発電電力PVkとしてもよい。
The
制御部5は、現在の分割期間Tkにおけるピークカット電力のストックが残っているかどうか判断する。制御部5は、基準期間STの始まりの分割期間T1から現在の分割期間Tkまでの、需要電力P1mから太陽電池11の発電電力PVm及び予め与えられている設定電力PAを減じた値の積算値(ピークカット電力のストック)が0より大きいかどうか判断している(ステップS14)。これにより、上述したような、蓄電池12からの放電を行うかどうか判断する。なお、これ以外の方法で、蓄電池12から放電する判断をしてもよい。
ピークカット電力のストックが残っている場合(ステップS14でNOの場合)、制御部5は、太陽電池11の発電電力PVkを補助電力P3kとして出力するように、パワーコンディショナー2(の第1DC/DCコンバータ21)を制御する(ステップS15)。そして、分割期間Tkの終了とともに、変数kに1を加算する(ステップS16)。基準期間STは、30個の分割期間T1〜T30に分割されているので、変数kは30以上にはならない。そのため、制御部5は変数kが30を超えていないか確認する(ステップS17)。変数kが30を超えた場合(ステップS17でYesの場合)制御部5は、この基準期間STにおけるピークカット動作を終了する。
When the stock of peak cut power remains (in the case of NO in step S14), the
変数kが30を超えていない場合、ステップS12に戻る。また、ピークカット電力のストックが無くなると、太陽電池11の発電電力PVkだけでは補助電力P3kを賄いきれなくなっている。ピークカット電力のストックが無くなった或いは0よりも小さくなった場合(ステップS14でYesの場合)、制御部5は補助電力として、パワーコンディショナー2で出力可能な最大電力(最大出力)P3Aで5分間出力する(ステップS18)。なお、この最大電力を出力する時間は、5分間に限定されるものではない。
If the variable k does not exceed 30, the process returns to step S12. Further, when the stock of peak cut power is lost, the auxiliary power P3 k cannot be covered only by the generated power PV k of the
パワーコンディショナー2の最大出力P3Aを補助電力として出力しているときも、太陽電池11は発電電力PVkを出力している。制御部5は第2DC/DCコンバータ22を制御し、最大出力P3Aから発電電力PVkを減じた電力を蓄電池12から放電させている。そして、5分間経過後、変数kに5を加算する(ステップS19)。
Even when outputs the maximum output
そして、5分のパワーコンディショナー2の最大出力P3Aで補助電力を出力した後、制御部5は、現在の分割期間Tkの需要電力P1kを検出する(ステップS110)。また、これと同時に制御部5は、太陽電池の発電電力PVkを検出する(ステップS111)。
Then, after outputting the
制御部5は、パワーコンディショナー2の最大出力による補助電力の供給によって、ピークカット電力のストックが残っているかどうか判断する(ステップS112)。なお、ステップS112において、ステップS18で行ったパワーコンディショナー2の最大出力P3Aでの5分間の出力の積算値が、需要電力P1mから太陽電池11の発電電力PVm及び設定電力PAを減じた値の基準期間STの始まりの分割期間T1から現在の分割期間Tkまでの積算値よりも大きいとき、ピークカット電力のストックがあると判断し、小さいとき、ピークカット電力のストックが無くなったと判断する。なお、これ以外の方法で判断してもよい。
The
ピークカット電力のストックがある場合(ステップS112でYESの場合)、制御部5は、パワーコンディショナー2の最大出力P3Aを出力する方法(前と同じ方法)で、ピークカット動作を行う。すなわち、制御部5は、補助電力P3kが太陽電池11の発電電力PVkとなるようにパワーコンディショナー2を制御する(ステップS113)。
When there is a stock of peak cut power (YES in step S112), the
また、パワーコンディショナー2の最大出力P3Aを5分間出力したのちに、ピークカット電力のストックが無くなった場合(ステップS112でNOの場合)、制御部5は、負荷系統LSの需要電力P1kから太陽電池11の発電電力PVk及び設定電力PAを引いた値が0よりも大きいかどうかで、蓄電池12からの放電電力の補助が必要かどうか判断している(ステップS114)。負荷系統LSの需要電力P1kから太陽電池11の発電電力PVk及び設定電力PAを引いた値が0よりも小さい場合(ステップS114でNOの場合)、制御部5は、太陽電池11の発電電力PVkで補助電力P3kをまかなうことができると判断し、補助電力P3kが太陽電池11の発電電力PVkとなるようにパワーコンディショナー2を制御する(ステップS113)。
Further, after the maximum output P3A of the
一方で、負荷系統LSの需要電力P1kから太陽電池11の発電電力PVk及び設定電力PAを引いた値が0よりも大きい場合(ステップS114でYESの場合)、制御部5は、蓄電池12の放電電力による補助が必要と判断し、補助電力P3kが需要電力P1kと設定電力PAとの差、すなわち、太陽電池11の発電電力PVkを蓄電池12の放電電力で補助した電力となるようにパワーコンディショナー2を制御する(ステップS115)。
On the other hand, when the value obtained by subtracting the generated power PV k and the set power PA of the
ステップS113又はステップS115で補助電力P3kを出力し、分割期間Tkが終了したとき、制御部5は変数kに1を加算する(ステップS116)。そして、制御部5は、分割期間Tkが最後の分割期間T30であるかどうか、すなわち、基準期間STが終了であるか判断する(ステップS117)。
In step S113 or step S115, the auxiliary power P3 k is output, and when the divided period T k ends, the
分割期間Tkが分割期間T30であった場合(ステップS117でYESの場合)、制御部5は、この基準期間STでのピークカット動作を終了する。また、分割期間Tkが分割期間T30に到達していないとき(ステップS117でNOの場合)、ステップS110に戻り、制御部5は、ピークカット動作を繰り返す。
When the divided period T k is the divided period T 30 (YES in step S117), the
以上のようにして、補助電力源1として、発電電力が変動しやすい太陽電池11と、蓄電電力に制限がある蓄電池12とを備えている構成の電力供給システムAにおいて、蓄電池12の劣化を抑制しつつ、商用電力系統CSからの受電電力を低減することが可能である。
As described above, in the power supply system A having the configuration in which the
なお、ステップS18において、蓄電池12を放電する場合の補助電力を出力する時間を5分としているが、これに限定されるものではない。5分以外の時間としてもよいし、例えば、蓄電池12の放電電力の積算値が予め決められた電力値になるまで、パワーコンディショナー2の最大出力を補助電力とするようにしてもよい。
In addition, in step S18, although the time which outputs auxiliary | assistant electric power in the case of discharging the
また、パワーコンディショナー2の最大出力に限定されるものではなく、蓄電池12からの放電電力を一定とし、さらに蓄電池12からの放電電力に太陽電池11の発電電力を加えたものとしてもよい。この場合、太陽電池11の発電電力と蓄電池12からの放電電力との和が、パワーコンディショナー2の最大出力を超えた場合、パワーコンディショナー2は、太陽電池11の発電電力を調整してもよいし、蓄電池12からの放電電力を調整してもよい。太陽電池11の発電電力を調整した場合、蓄電池12からの放電電力が一定になるので、蓄電池12の劣化を抑制することができる。蓄電池12の出力電力を調整した場合、蓄電池12に蓄えられている電気エネルギの消費を抑えることができる。
Moreover, it is not limited to the maximum output of the
このように、本発明にかかる電力供給システムを用いることで、基準期間における受電電力を正確に抑える(正確にピークカットできる)。これにより、電力需要家の電力料金の従量料金を低減することができるとともに、電力ピークを押えることで、基本料金の上昇を抑えることができる。また、基準期間での受電量を減らすことができるので、電力供給者は発電量の増加を抑えることができる。さらに、ピーク電力が増加することによる停電の発生を抑制することができ、停電を抑えるための設備拡張を抑えることができる。 Thus, by using the power supply system according to the present invention, the received power in the reference period can be accurately suppressed (the peak can be accurately cut). As a result, it is possible to reduce the pay-as-you-go charge of the power charge of the power consumer, and it is possible to suppress an increase in the basic charge by suppressing the power peak. Moreover, since the amount of power received in the reference period can be reduced, the power supplier can suppress an increase in the amount of power generation. Furthermore, it is possible to suppress the occurrence of a power failure due to an increase in peak power, and it is possible to suppress the facility expansion for suppressing the power failure.
なお、上述したとおり、ピークカット動作において、分割期間は1分に限定されるものではなく、さらに短くてもよいし、長くてもよい。短くすると分割数が増えるので、制御の精度が高くなるが、処理の回数が増えるため、制御部5に高い処理能力が要求される。また、長くすると、分割数が減るので、精度は低下するが制御部5に高い処理能力が要求されない。例えば、日照条件、需要電力の条件等が長期間(数日から数週間)にわたって変動しにくい場合、分割期間を長くし、これらの条件が短期間(数時間)で変動する場合、分割期間を短くするものを挙げることが可能である。
As described above, in the peak cut operation, the division period is not limited to 1 minute, and may be shorter or longer. If the length is shortened, the number of divisions increases, so that the accuracy of control increases. Further, if the length is increased, the number of divisions is reduced, so that the accuracy is lowered, but the
以上示したようなピークカット動作を行うことで、蓄電池12の放電の入り切りの回数を減らすことができ、それだけ、蓄電池12の劣化を抑えることが可能である。また、太陽電池11の発電電力の不足を蓄電池12で補うことができるので、確実なピークカット動作を行うことが可能であり、それだけ、電力料金を抑えることができる。また、ピーク電力がカットされるので、供給電力の無駄を減らすことが可能となり、消費エネルギを低減することができるとともに、発電設備や送電設備等が肥大するのを抑制することができる。
By performing the peak cut operation as described above, the number of discharges of the
また、このピークカット動作については、以下の各実施形態でも同様の動作を行うことが可能である。 In addition, this peak cut operation can be performed in the following embodiments.
(第2の実施形態)
本発明にかかる電力供給システムの他の例について図面を参照して説明する。図6は本発明にかかる電力供給システムの他の例に用いられる補助電力系統を示すブロック図である。なお、補助電力系統以外は、第1の実施形態で示した電力供給システムと同じ構成であり、図示及び説明は省略する。図6に示すように、補助電力系統BS2は、補助電力源1と、パワーコンディショナー2bとを備えている。
(Second Embodiment)
Another example of the power supply system according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a block diagram showing an auxiliary power system used in another example of the power supply system according to the present invention. The configuration other than the auxiliary power system is the same as that of the power supply system shown in the first embodiment, and illustration and description thereof are omitted. As shown in FIG. 6, the auxiliary power system BS2 includes an
図6に示すようにパワーコンディショナー2bは、第1DC/DCコンバータ21と、インバータ23とを備えている。そして、第1DC/DCコンバータ21に太陽電池11が接続されている。また、インバータ23は、第1DC/DCコンバータ21と配電部3とに接続している。さらに、蓄電池12は、第1DC/DCコンバータ21とインバータ23との間に接続されている。すなわち、パワーコンディショナー2bは、パワーコンディショナー2から第2DC/DCコンバータ22を省いた構成となっている。
As shown in FIG. 6, the
パワーコンディショナー2bは制御部5から制御信号を受信し、第1DC/DCコンバータ21及びインバータ23を動作させている。パワーコンディショナー2bでは、第1DC/DCコンバータ21及びインバータ23を動作させることで、補助電力として太陽電池11の発電電力だけを利用するか、太陽電池11の発電電力と蓄電池12の出力電力との双方を利用するかを決定している。
The
以下にパワーコンディショナー2bによる、太陽電池11の発電電力と蓄電池12の出力電力との切り替えについて説明する。第1DC/DCコンバータ21は出力電圧を所定の範囲内で任意に変更することが可能であり、その出力電圧を蓄電池12の電圧(端子電圧)より高くすることで、蓄電池12の放電(パワーコンディショナー2bへの電流の供給)を停止できる。逆に、第1DC/DCコンバータ21の出力電圧を蓄電池12の電圧(端子電圧)より低くすることで、蓄電池12から放電させる(パワーコンディショナー2bに蓄電池12から電力を引き込む)ことができる。
Hereinafter, switching between the generated power of the
つまり、補助電力を太陽電池11の発電電力のみで供給する場合、電力を第1DC/DCコンバータ21は太陽電池11を最大電力点で発電させるとともに、出力電圧を蓄電池12の電圧よりも高くなるように調整する。これにより、蓄電池12が放電するのを抑制している。
That is, when the auxiliary power is supplied only by the generated power of the
また、補助電力を太陽電池11の発電電力と蓄電池12の放電電力とする場合、第1DC/DCコンバータ21の出力電圧を蓄電池12の電圧よりも低くすることで、蓄電池12を放電させる。これにより、パワーコンディショナー2bの最大出力と同じ電力で補助電力を出力することができる。
Further, when the auxiliary power is generated power of the
また、第1DC/DCコンバータ21は、太陽電池11に電流が流れないようにできる構成となっており、蓄電池12を充電するとき、インバータ23からの電力が太陽電池11に供給されないようになっている。
In addition, the first DC /
このパワーコンディショナー2bを備えた電力供給システムでも、図5に示すようなピークカット動作を行うことが可能であり、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、パワーコンディショナー2bの構成として、蓄電池12と接続される第2DC/DCコンバータ22を省いているので、パワーコンディショナー2を用いるものに比べて、低コスト化することが可能である。
Even in the power supply system including the
(第3の実施形態)
本発明にかかる電力供給システムのさらに他の例について図面を参照して説明する。図7は本発明にかかる電力供給システムのさらに他の例に用いられる補助電力系統を示すブロック図である。なお、補助電力系統以外は、第1の実施形態で示した電力供給システムと同じ構成であり、図示及び説明は省略する。図7に示すように、補助電力系統BS3は、補助電力源1と、パワーコンディショナー2cとを備えている。
(Third embodiment)
Still another example of the power supply system according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a block diagram showing an auxiliary power system used in still another example of the power supply system according to the present invention. The configuration other than the auxiliary power system is the same as that of the power supply system shown in the first embodiment, and illustration and description thereof are omitted. As shown in FIG. 7, the auxiliary power system BS3 includes an
図7に示すようにパワーコンディショナー2cは、DC/DCコンバータ24と、インバータ23とを備えている。そして、太陽電池11と蓄電池12とがパワーコンディショナー2cの外部で電気的に接続されており、さらにその接続配線がDC/DCコンバータ24に接続している。また、インバータ23は、DC/DCコンバータ24と配電部3とに接続している。すなわち、パワーコンディショナー2cは、パワーコンディショナー2から第2DC/DCコンバータ22を省くとともに、太陽電池11と蓄電池12とが浮動充電状態となっている。
As shown in FIG. 7, the power conditioner 2 c includes a DC /
太陽電池11と接続されている配線には、太陽電池11に電流が流れないようにする逆流防止部13が取り付けられている。逆流防止部13は、蓄電池12を商用電力系統CSからの受電電力で充電するときに、太陽電池11に電流が流入するのを防ぐ。そのため、ダイオードを備えた構成であってもよいし、太陽電池11に向かう電線にスイッチを取り付け、蓄電池12の充電時にスイッチがオフになるように操作してもよい。なお、ここでは、ダイオードを備えた構成としている。
A
パワーコンディショナー2cは制御部5から制御信号を受信し、DC/DCコンバータ24及びインバータ23を動作させている。パワーコンディショナー2cでは、DC/DCコンバータ24及びインバータ23を動作させることで、補助電力として太陽電池11の発電電力だけを利用するか、太陽電池11の発電電力と蓄電池12の出力電力との双方を利用するかを決定している。
The power conditioner 2 c receives the control signal from the
以下にパワーコンディショナー2cによる、太陽電池11の発電電力と蓄電池12の出力電力との切り替えについて説明する。DC/DCコンバータ24は太陽電池11の最大電力点を検出しており、太陽電池11の出力電圧を調整することができる構成となっている。すなわち、DC/DCコンバータ24によって、太陽電池11の発電電力の出力電圧(電流)が決定される。
Hereinafter, switching between the generated power of the
そして、DC/DCコンバータ24を制御し、太陽電池11の発電電力の電圧を蓄電池12の電圧よりも高く設定することで、蓄電池12の放電(すなわち、パワーコンディショナー2cへの電力供給)を防止することができる。また、太陽電池11の発電電力の電圧を蓄電池12の電圧よりも低く設定することで、蓄電池12を放電させる(蓄電池12からパワーコンディショナー2cへ電力を供給させる)ことができる。
Then, by controlling the DC /
上述のように、DC/DCコンバータ24を動作させることで、このパワーコンディショナー2cを備えた電力供給システムでも、図5に示すようなピークカット動作を行うことが可能であり、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、パワーコンディショナー2cの構成として、DC/DCコンバータが2個備えられているものに比べて、低コスト化することが可能である。
As described above, by operating the DC /
なお、図7に示す補助電力系統BS3では、浮動充電状態であるが、図5と同様の制御を行うことで、蓄電池12から放電する時間(分割期間)を制限することができる。これにより、蓄電池12の放電の電力(電流)が頻繁に且つ大きく変動するのを抑制することができる。また、図5に示すようなピークカット動作では、ピークカット電力のストックが無くなるまで、太陽電池11の発電電力をすべて補助電力として使用している。そのため、この期間は蓄電池12への充電が行われない。また、蓄電池12から放電した後、ピークカット電力のストックが無くなった後も、太陽電池11の発電電力をすべて補助電力として使用するので、太陽電池11から蓄電池12への充電が抑制される。
In addition, in auxiliary power system BS3 shown in FIG. 7, although it is in a floating charge state, the time (division period) discharged from the
以上のことより、図7に示す補助電力系統BS3において、補助電力源1が、実質上、浮動充電状態となるのは、蓄電池12から5分間の放電が終了した後で、ピークカット電力のストックが残っている間であり、従来の電力供給システムに比べて短くなる。そのため、蓄電池12の放充電による電流の変動を抑制することができ、蓄電池12の劣化を抑制することができる。
From the above, in the auxiliary power system BS3 shown in FIG. 7, the
(第4の実施形態)
本発明にかかる電力供給システムのさらに他の例について図面を参照して説明する。図8は本発明にかかる電力供給システムのさらに他の例に用いられる補助電力系統を示すブロック図である。なお、補助電力系統以外は、第1の実施形態で示した電力供給システムと同じ構成であり、図示及び説明は省略する。図8に示すように、補助電力系統BS4は、補助電力源1と、パワーコンディショナー2dとを備えている。
(Fourth embodiment)
Still another example of the power supply system according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a block diagram showing an auxiliary power system used in still another example of the power supply system according to the present invention. The configuration other than the auxiliary power system is the same as that of the power supply system shown in the first embodiment, and illustration and description thereof are omitted. As shown in FIG. 8, the auxiliary power system BS4 includes an
図8に示すようにパワーコンディショナー2dは、インバータ23を備えた構成である。同じ構成についての詳細は省略する。そして、太陽電池11と蓄電池12とがパワーコンディショナー2dの外部で電気的に接続されており、さらにその接続配線がインバータ26に接続している。すなわち、補助電力系統BS4の補助電力源1は、浮動充電状態となっている。補助電力系統BS4では、パワーコンディショナー2dが太陽電池11の最大電力点を追従する機能を備えておらず、蓄電池12の電位によって動作電圧、すなわち、発電電力が決定される構成となっている。つまり、太陽電池11の発電電力は常に蓄電池12の放電電力と同じ電圧で発電される構成を有している。
As shown in FIG. 8, the
太陽電池11と接続されている配線には、太陽電池11に電流が流れないようにする逆流防止部13が取り付けられている。逆流防止部13は、蓄電池12を商用電力系統CSからの受電電力で充電するときに、太陽電池11に電流が流入するのを防ぐ。そのため、ダイオードを備えた構成であってもよいし、太陽電池11に向かう電線にスイッチを取り付け、蓄電池12の充電時にスイッチがオフになるように操作してもよい。
A
パワーコンディショナー2dは制御部5から制御信号を受信し、インバータ23を動作させている。パワーコンディショナー2dでは、インバータ26を動作させることで、補助電力として太陽電池11の発電電力だけを利用するか、太陽電池11の発電電力と蓄電池12の出力電力との双方を利用するかを決定している。
The
以下にパワーコンディショナー2dによる、太陽電池11の発電電力と蓄電池12の出力電力との切り替えについて説明する。インバータ23は太陽電池11の最大電力の情報を有している。そして、インバータ23は、太陽電池11の発電電力に合わせて出力電力を決定することが可能な構成となっている。
Hereinafter, switching between the generated power of the
そして、インバータ23をパワーコンディショナー2dの出力電力が太陽電池11の発電電力と同じとなるように動作させることで、蓄電池12の放電(すなわち、パワーコンディショナー2dへの電力供給)を防止することができる。また、インバータ23をパワーコンディショナー2dで出力可能な最大電力となるように動作させることで、蓄電池12を放電させる(蓄電池12からパワーコンディショナー2dへ電力を供給させる)ことができる。
Then, by causing the
インバータ23を上述のように動作させることで、パワーコンディショナー2dを備えた電力供給システムでも、図5に示すようなピークカット動作を行うことが可能であり、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、パワーコンディショナー2dの構成として、DC/DCコンバータを用いるものに比べて、低コスト化することが可能である。
By operating the
なお、図8に示す補助電力系統BS4では、浮動充電状態であるが、図5と同様の制御を行うことで、蓄電池12から放電する時間(分割期間)を制限することができる。これにより、蓄電池12の放電の電力(電流)が頻繁に且つ大きく変動するのを抑制することができる。また、図5に示すようなピークカット動作では、ピークカット電力のストックが無くなるまで、太陽電池11の発電電力をすべて補助電力として使用している。そのため、この期間は蓄電池12への充電が行われない。また、蓄電池12から放電した後、ピークカット電力のストックが無くなった後も、太陽電池11の発電電力をすべて補助電力として使用するので、太陽電池11から蓄電池12への充電が抑制される。
In addition, in auxiliary power system BS4 shown in FIG. 8, although it is a floating charge state, the time (division period) discharged from the
以上のことより、図8に示す補助電力系統BS4において、補助電力源1が、実質上、浮動充電状態となるのは、蓄電池12から5分間の放電が終了した後で、ピークカット電力のストックが残っている間であり、従来の電力供給システムに比べて短くなる。そのため、蓄電池12の放充電による電流の変動を抑制することができ、蓄電池12の劣化を抑制することができる。
From the above, in the auxiliary power system BS4 shown in FIG. 8, the
(第5の実施形態)
本発明にかかる電力供給システムのさらに他の例について図面を参照して説明する。図9は本発明にかかる電力供給システムのさらに他の例に用いられる補助電力系統を示すブロック図である。なお、補助電力系統以外は、第1の実施形態で示した電力供給システムと同じ構成であり、図示及び説明は省略する。図9に示すように、補助電力系統BS5は、補助電力源1dと、パワーコンディショナー2dとを備えている。
(Fifth embodiment)
Still another example of the power supply system according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a block diagram showing an auxiliary power system used in still another example of the power supply system according to the present invention. The configuration other than the auxiliary power system is the same as that of the power supply system shown in the first embodiment, and illustration and description thereof are omitted. As shown in FIG. 9, the auxiliary power system BS5 includes an auxiliary power source 1d and a
図8に示すようにパワーコンディショナー2dは、インバータ23を備えた構成であり、補助電力源1dの蓄電池12と接続された回路上には、ダイオード141とスイッチ142(スイッチング素子)とを備えた、電流制御回路14が取り付けられている。スイッチ142としては、トランジスタ、MOSFET、IGBT等の電子部品を採用してもよいし、リレー等の物理スイッチを採用してもよい。また、寄生ダイオードを備えたスイッチング素子を用いることで、ダイオード141を省略することも可能である。
As shown in FIG. 8, the
電流制御回路14のダイオード141は、蓄電池12に電流が流れる方向を順方向となるように配置されている。また、スイッチ142は、ダイオード141と並列となるように配置されている。そして、電流制御回路14では、スイッチ142がオフでダイオード141に順方向バイアス電圧が印加されているとき、ダイオード141を介して蓄電池12に向けて電流が流れる。また、スイッチ142がオンのとき、電流は電圧が高い方から低い方へ流れる構成となっている。そのため、スイッチ142は、オンになったとき、蓄電池12からパワーコンディショナー2d側に電流が流れるように配置されている。
The
この構成の補助電力系統BS5では、スイッチ142がオフのとき、補助電力源1dの太陽電池11と電流制御回路14との接続点の電位は、ダイオード141が接続されていることから、蓄電池12の電圧と等しくなる。そのため、太陽電池11は蓄電池12の電圧によって動作電圧が決定され、その動作電圧で発電する。このとき、ダイオード141には、順方向バイアス電圧が印加されておらず、蓄電池12には電流が流れない。また、スイッチ142がオフなので、蓄電池12の放電電力も供給されない。すなわち、パワーコンディショナー2dから出力される補助電力は、太陽電池11で発電された電力が最大となる。
In the auxiliary power system BS5 having this configuration, when the
また、スイッチ142がオンになると、蓄電池12とパワーコンディショナー2dとが導通状態となる。このとき、補助電力系統BS5は、図8に示す補助電力系統BS4と同じ、浮動充電状態になる。すなわち、インバータ23をパワーコンディショナー2dの出力電力が太陽電池11の発電電力と同じとなるように動作させることで、蓄電池12の放電(すなわち、パワーコンディショナー2dへの電力供給)を防止することができる。また、インバータ23をパワーコンディショナー2dで出力可能な最大電力となるように動作させることで、蓄電池12を放電させる(蓄電池12からパワーコンディショナー2dへ電力を供給させる)ことができる。また、スイッチ142をオフのまま、パワーコンディショナー2dの出力を最大とすることで、太陽電池11の発電電力の全てを補助電力とすることが可能となる。
Further, when the
この構成によると、パワーコンディショナー2dの動作が不安定になった場合であっても、蓄電池12の放電電力の供給を強制的にカットすることが可能である。これにより、蓄電池12が充放電を繰り返すことで劣化するのを抑制し、電力供給システムが、長期間にわたり、安定して、ピークカット動作を行うことが可能である。
According to this configuration, even when the operation of the
上述の各実施形態において、電力供給システムの発電装置として太陽電池を採用しているが、これに限定されるものではなく、独立して発電するもの、特に、自然エネルギを利用する、風力、地熱等、或いは、太陽電池を含めこれらを複数種備えたものであってもよい。また、発電装置としてガスタービン又は蒸気タービン或いはその両方を用いた発電装置や、燃料電池等を採用することも可能である。 In each of the above-described embodiments, a solar cell is adopted as a power generation device of the power supply system. However, the present invention is not limited to this, and those that generate power independently, in particular, wind power and geothermal heat that use natural energy. Or a plurality of these including solar cells. Moreover, it is also possible to employ | adopt the power generator using a gas turbine, a steam turbine, or both, a fuel cell, etc. as a power generator.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this content. The embodiments of the present invention can be variously modified without departing from the spirit of the invention.
本発明は、商用電力系統から受電する受電電力を削減するための、電力供給システム、例えば、オフィスビルやマンションのコジェネレーションシステム、一般家庭の太陽発電システム、工場等の電力供給システムに採用することが可能である。 The present invention is applied to a power supply system for reducing received power received from a commercial power system, for example, a cogeneration system of an office building or a condominium, a solar power generation system of a general household, a power supply system of a factory, etc. Is possible.
A 電力供給システム
1 蓄電池
2 パワーコンディショナー
3 配電部
4 電力検出部
5 制御部
6 メモリ
LS 負荷系統
BS 補助電力系統
CS 商用電力系統
A
Claims (7)
発電装置と、
蓄電装置と、
前記発電装置の発電及び前記蓄電装置の放電に基づく補助電力を決定する出力安定化装置と、
前記発電装置、前記蓄電装置及び前記出力安定化装置を制御する制御部とを備えており、
前記制御部は、商用電力系統から受電する受電電力を算出する基準となる基準期間を複数個の分割期間に分割し、前記分割期間において、前記負荷系統の需要電力が予め決められた設定電力よりも大きいときに、前記受電電力を補助する前記補助電力を前記負荷系統に供給させるピークカット動作を実行可能としており、
前記制御部は、前記補助電力が前記発電装置の発電電力を含むとともに、前記基準期間の最初から現在までの、前記需要電力と前記設定電力との差の積算値と前記補助電力の積算値とを比較し、前記補助電力の積算値が前記需要電力と前記設定電力との差の積算値よりも小さくなった直後の連続した複数の分割期間において、前記蓄電装置の放電を含み前記需要電力と前記設定電力との差よりも大きい一定の補助電力を前記負荷系統に供給するようにし、
前記連続した複数の分割期間の後の分割期間では、前記発電装置の発電電力を前記補助電力とし、その後、前記需要電力と前記設定電力との差の積算値が、前記連続した複数の分割期間に供給された補助電力の総量と前記発電装置の発電電力の積算値との和よりも大きくなったとき、前記蓄電装置を放電させて、前記需要電力と前記設定電力との差を前記補助電力とするように前記出力安定化装置を制御することを特徴とする電力供給システム。 A power supply system capable of supplying auxiliary power for assisting received power received from a commercial power system to a load power system having a load,
A power generator,
A power storage device;
An output stabilizing device for determining auxiliary power based on power generation of the power generation device and discharge of the power storage device;
A control unit that controls the power generation device, the power storage device, and the output stabilization device ;
The control unit divides a reference period serving as a reference for calculating received power received from the commercial power system into a plurality of divided periods, and in the divided period, the demand power of the load system is determined from a predetermined set power. When it is too large, it is possible to execute a peak cut operation to supply the auxiliary power to assist the received power to the load system,
The control unit includes an integrated value of a difference between the demand power and the set power and an integrated value of the auxiliary power from the beginning of the reference period to the present while the auxiliary power includes the generated power of the power generator. And in a plurality of consecutive divided periods immediately after the integrated value of the auxiliary power becomes smaller than the integrated value of the difference between the demand power and the set power, the discharge of the power storage device and the demand power A certain auxiliary power larger than the difference from the set power is supplied to the load system,
In a divided period after the plurality of consecutive divided periods, the generated power of the power generation device is used as the auxiliary power, and then an integrated value of the difference between the demand power and the set power is the plurality of consecutive divided periods. When the sum of the total amount of auxiliary power supplied to the power generator and the integrated value of the generated power of the power generation device becomes larger, the power storage device is discharged, and the difference between the demand power and the set power is calculated as the auxiliary power. The power supply system is characterized by controlling the output stabilizing device .
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