JP6093598B2 - Power supply system, power supply program, and power supply method - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池コジェネレーションシステム(以下、単に「FCシステム」と称する。)などの発電ユニットや蓄電ユニットを含む給電システム、給電プログラムおよび給電方法に関する。
The present invention relates to a power supply system, a power supply program, and a power supply method including a power generation unit such as a fuel cell cogeneration system (hereinafter simply referred to as “FC system”) and a power storage unit.
FCシステムでは、家庭などの需要先の電力負荷量に応じて発電を行い、その発電出力が電力負荷に給電される。電力負荷量は、需要先に設置された電流センサで計測される。このFCシステムは系統電源を利用し発電電力を電力負荷へ供給する方式が主流となっている。系統電源は、電力会社から供給される商用電力である。 In the FC system, power generation is performed according to the amount of power load at a demand destination such as a home, and the power generation output is supplied to the power load. The amount of power load is measured by a current sensor installed at a demand destination. This FC system mainly uses a system power supply to supply generated power to an electric load. The system power supply is commercial power supplied from an electric power company.
系統電源を利用する理由は第1に、逆潮防止にある。FCシステムでは、電力負荷より数十W程度低い電力で発電を行い、常時、数十W程度の電力が系統電力で賄われる。このように数十W程度低い電力をFCシステムで発電すれば、電力負荷が増減しても、FCシステムの発電電力を系統に逆潮することを防止することがその理由である。 The first reason for using the system power supply is to prevent reverse power flow. In the FC system, power generation is performed with electric power that is lower by several tens of watts than the electric power load, and electric power of about several tens of watts is always provided by system power. The reason for this is to prevent the power generated by the FC system from flowing back into the system even if the power load increases or decreases, if the FC system generates electric power as low as several tens of watts.
第2に、FCシステムでの電圧源の確保にある。FCシステムは電流型インバータを備えている。この電流型インバータは、発電電流量の制御に有効であるが、電圧源を失うと発電できない。電流型インバータを用いたFCシステムには、電圧源は不可欠である。 The second is to secure a voltage source in the FC system. The FC system has a current type inverter. This current type inverter is effective for controlling the amount of generated current, but cannot generate power if the voltage source is lost. A voltage source is indispensable for an FC system using a current type inverter.
このようなFCシステムに関し、発電装置を組み込み、停電時など系統電源がFCシステムから解列した場合にも、FCシステムから負荷への電力供給を可能にすることが知られている(たとえば、特許文献1)。
With respect to such an FC system, it is known that a power generation device is incorporated and power supply from the FC system to a load can be performed even when the system power supply is disconnected from the FC system, such as during a power failure (for example, patents). Reference 1).
ところで、系統電源が解列すると、FCシステムから電圧源が消失し、FCシステムが発電を停止する。そこで、このFCシステムの一次側に蓄電池を設置すれば、この蓄電池を電圧源に利用でき、系統電源が解列した場合にも、FCシステムは発電を継続することができる。これにより、系統電源の停電時、電力負荷へFCシステムの発電電力を供給することが可能である。 By the way, when the system power supply is disconnected, the voltage source disappears from the FC system, and the FC system stops power generation. Therefore, if a storage battery is installed on the primary side of this FC system, this storage battery can be used as a voltage source, and the FC system can continue power generation even when the system power supply is disconnected. Thereby, it is possible to supply the generated power of the FC system to the power load at the time of power failure of the system power supply.
そして、停電時、FCシステムの発電出力で蓄電池を充電すれば、停電時の蓄電量の減少を抑制できるものの、FCシステムから提供される充電量によっては、電力損失してしまうという課題がある。 And if a storage battery is charged with the power generation output of the FC system at the time of a power failure, a decrease in the amount of electricity stored at the time of the power failure can be suppressed, but there is a problem that power is lost depending on the amount of charge provided from the FC system.
FCシステムから蓄電池の充電を行っても、電力損失が増大すれば、蓄電池の蓄電量が減少し、停電時の給電時間が短くなる。つまり、蓄電池の充電量がFCシステムの発電電力以上であれば、蓄電池からの放電量が増大する。その結果、これらの充放電過程での電力が増大し、電力損失が増大することとなる。最終的には停電時、給電時間が短くなるという課題がある。 Even if the storage battery is charged from the FC system, if the power loss increases, the amount of electricity stored in the storage battery decreases, and the power supply time during a power failure is shortened. That is, if the charge amount of the storage battery is equal to or greater than the generated power of the FC system, the discharge amount from the storage battery increases. As a result, the power in these charge / discharge processes increases, and the power loss increases. Eventually, there is a problem that the power supply time is shortened during a power failure.
これに対し、充電量がFCシステムの発電電力未満であれば、電力損失を増大させることなく充電が可能である。しかしFCシステム発電電力より充電量がかなり小さいと、FCシステム発電電力近傍で充電したときよりも蓄電量は少なく、停電時の給電時間が短くなるという課題がある。 On the other hand, if the amount of charge is less than the generated power of the FC system, charging is possible without increasing power loss. However, if the charge amount is considerably smaller than the FC system generated power, there is a problem that the amount of stored electricity is smaller than when charging in the vicinity of the FC system generated power, and the power supply time during a power failure is shortened.
また、蓄電池の充電動作後に、FCシステムが停止した場合にも、充電動作を継続すると、却って電力損失を増大させ、蓄電量の減少を来たし、停電時の給電時間が短くなるという課題がある。 Further, even when the FC system is stopped after the charging operation of the storage battery, if the charging operation is continued, there is a problem that the power loss is increased, the amount of stored electricity is reduced, and the power supply time at the time of power failure is shortened.
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、第1の目的は停電時、発電の継続性を高めることにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and a first object is to improve the continuity of power generation during a power failure.
また、第2の目的は、蓄電池を電圧源に用いるFCシステムを発電手段に含む場合にも停電時、発電の継続性を向上させることにある。
The second object is to improve the continuity of power generation during a power failure even when the power generation means includes an FC system using a storage battery as a voltage source.
上記目的を達成するため、本発明の給電システムは、系統電源の停電時、発電する発電手段と、前記発電手段に電力を供給する蓄電手段と、前記系統電源の停電時、前記発電手段の発電出力により前記蓄電手段に充電を行わせ、前記蓄電手段に供給する充電量を、前記発電手段の発電出力および前記蓄電手段の蓄電出力を判定条件により判定して動作モードを選択し、前記動作モードにより制御する充電手段と備える。 In order to achieve the above object, a power supply system according to the present invention includes a power generation unit that generates power when a power failure occurs in a system power source, a power storage unit that supplies power to the power generation unit, and a power generation unit configured to generate power when the system power source fails. The power storage means is charged by an output, the amount of charge to be supplied to the power storage means is determined based on the determination conditions of the power generation output of the power generation means and the power storage output of the power storage means, and an operation mode is selected. And charging means to be controlled.
上記給電システムにおいて、好ましくは、前記充電手段は、断続して前記発電手段の発電出力を判定し、前記発電手段が発電していれば前記蓄電手段に対する充電を継続し、前記発電手段が発電を停止していれば前記蓄電手段に対する充電を停止してもよい。 In the above power feeding system, preferably, the charging unit intermittently determines the power generation output of the power generation unit, and if the power generation unit generates power, continues to charge the power storage unit, and the power generation unit generates power. If stopped, charging to the power storage means may be stopped.
上記目的を達成するため、本発明の給電プログラムは、発電手段と蓄電手段と充電手段とを備える給電システムに搭載されたコンピュータに実行させる給電プログラムであって、系統電源の停電時、前記発電手段に発電させ、前記系統電源の停電時、前記充電手段が、前記発電手段の発電出力で前記蓄電手段に充電を行わせ、前記充電手段が、前記発電手段の発電出力および前記蓄電手段の蓄電出力を判定条件により判定して動作モードを選択し、前記動作モードにより前記蓄電手段に供給する充電量を制御する処理を前記コンピュータに実行させる。 In order to achieve the above object, a power supply program according to the present invention is a power supply program to be executed by a computer installed in a power supply system including a power generation unit, a power storage unit, and a charging unit. And when the system power supply fails, the charging means charges the power storage means with the power generation output of the power generation means, and the charging means generates the power generation output of the power generation means and the power storage output of the power storage means. Is determined according to the determination condition, the operation mode is selected, and the computer is caused to execute a process of controlling the amount of charge supplied to the power storage unit according to the operation mode .
上記給電プログラムにおいて、好ましくは断続して前記発電手段の発電出力を判定し、前記発電手段が発電していれば前記蓄電手段に対する充電を継続し、前記発電手段が発電を停止していれば前記蓄電手段に対する充電を停止する処理を前記コンピュータに実行させてもよい。 In the above power supply program, preferably, the power generation output of the power generation means is determined intermittently, and if the power generation means is generating power, the charging of the power storage means is continued, and if the power generation means is stopping power generation, You may make the said computer perform the process which stops charge with respect to an electrical storage means.
上記目的を達成するため、本発明の給電方法は、発電手段と蓄電手段と充電手段とを備える給電システムに用いられる給電方法であって、系統電源の停電時、前記発電手段に発電させるステップと、前記系統電源の停電時、前記充電手段が、前記発電手段の発電出力で前記蓄電手段に充電を行わせるステップと、前記充電手段が、前記発電手段の発電出力および前記蓄電手段の蓄電出力を判定条件により判定して動作モードを選択し、前記動作モードにより前記蓄電手段に供給する充電量を制御するステップとを含んでいる。
In order to achieve the above object, a power feeding method of the present invention is a power feeding method used in a power feeding system including a power generation means, a power storage means, and a charging means, and causing the power generation means to generate power when a power failure occurs in a system power supply. , power failure of the system power supply, said charging means includes a step of causing the charging to the power storage unit by the power generation output of the generator means, said charging means, an energy storage output of the generator output and the storage means of the generator means as judged by the judgment condition by selecting an operation mode, and a step of controlling the charging amount you supplied to the storage means by the operation mode.
上記給電方法において、断続して前記発電手段の発電出力を判定するステップと、前記発電手段が発電していれば前記蓄電手段に対する充電を継続し、前記発電手段が発電を停止していれば前記蓄電手段に対する充電を停止するステップとを含んでもよい。
In the above power feeding method, the step of intermittently determining the power generation output of the power generation means, the charging of the power storage means is continued if the power generation means is generating power, and the power generation means is stopped if the power generation means is stopped. And stopping the charging of the power storage means.
本発明によれば、次のような効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) 停電時に蓄電手段から発電手段に電力を供給でき、発電手段による発電を発電手段の定格出力ないしその近傍に制御でき、発電の継続性とともに効率の良い給電を得ることができる。 (1) Power can be supplied from the power storage means to the power generation means at the time of a power failure, and the power generation by the power generation means can be controlled to the rated output of the power generation means or in the vicinity thereof, so that efficient power supply can be obtained along with the continuity of power generation.
(2) 発電手段に既述のFCシステム、蓄電手段に蓄電池システムを利用することができ、このようなシステムを利用しても、FCシステムの構成を変更することなく、停電時に発電を維持するに必要な蓄電量を蓄電手段に維持することができる。 (2) The FC system described above can be used as the power generation means, and the storage battery system can be used as the power storage means. Even if such a system is used, power generation is maintained during a power failure without changing the configuration of the FC system. The amount of electricity necessary for storage can be maintained in the electricity storage means.
(3) 蓄電手段に発電を維持するに必要な蓄電量を補填でき、負荷に対する電力供給を長時間に亘って継続的に行うことができる。 (3) The amount of electricity necessary for maintaining the power generation in the electricity storage means can be supplemented, and the power supply to the load can be continuously performed for a long time.
そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
Other objects, features, and advantages of the present invention will become clearer with reference to the accompanying drawings and each embodiment.
〔第1の実施の形態〕 [First Embodiment]
<システム構成> <System configuration>
図1のAは、第1の実施の形態に係る給電システムを示している。図1のAに示す構成は一例であり、本発明が斯かる構成に限定されるものではない。 FIG. 1A shows a power supply system according to the first embodiment. The configuration shown in FIG. 1A is an example, and the present invention is not limited to such a configuration.
この給電システム2にはFCシステム(燃料電池コジェネレーションシステム)4、蓄電システム6および連系充電回路8が含まれる。
The
FCシステム4は定置用発電機器であり、発電手段の一例である。このFCシステム4は太陽光発電システムなどでもよい。このFCシステム4は、系統電源10の停電時、発電出力が配電系統12により電力負荷14に供給されるとともに、連系充電回路8により蓄電システム6に供給される。蓄電システム6は蓄電手段の一例である。連系充電回路8は充電手段の一例である。
The FC system 4 is a stationary power generation device and is an example of a power generation means. The FC system 4 may be a solar power generation system or the like. In the FC system 4, when a power failure occurs in the
配電系統12には系統電源10が接続されている。この系統電源10の給電時には、系統電源10から系統電力が電力負荷14に供給される。このとき、蓄電システム6は系統電源10からの受電電力により充電される。この蓄電システム6には電圧センサ15が含まれる。この電圧センサ15は系統電源10の状態を監視する手段であり、系統電源10の停電を検出する停電検知手段の一例である。この電圧センサ15は、配電系統12の入力端に接続されており、配電系統12から系統電源10からの入力電圧を検出する。この電圧センサ15の電圧検出により、系統電源10が停電しているか否かを知ることができる。
A
配電系統12には電流センサ16−1が接続されている。この電流センサ16−1はたとえば、カレントトランスである。この電流センサ16−1はFCシステム4の発電制御に必要な制御情報を得るための検知手段の一例である。この電流センサ16−1のセンサ出力である電流出力がFCシステム4の発電制御に用いられる。
A current sensor 16-1 is connected to the
このFCシステム4を配電系統12に接続する連系回路18には電流センサ16−2が設置されている。この電流センサ16−2はFCシステム4の発電出力測定手段の一例である。この電流センサ16−2のセンサ出力により、FCシステム4の発電の有無を知ることもできる。この電流センサ16−2はたとえば、カレントトランスである。つまり、系統電源10の停電時、電流センサ16−2はFCシステム4の出力電流を測定する。つまり、出力電圧が一定であれば、この測定電流から送出電力が容易に求められる。この電流センサ16−2に測定された送出電力は蓄電システム6に加えられ、蓄電システム6の動作制御に用いられている。
A current sensor 16-2 is installed in the
この蓄電システム6には、電流センサ16−3、蓄電池20およびインバータ(以下、「INV」と称する)22が含まれる。電流センサ16−3は系統電源10の停電時、蓄電システム6から配電系統12に出力される電流を測定する。既述したように、出力電圧が一定であれば、この測定電流値から送出電力PAが求められる。この送出電力PAは蓄電システム6の蓄電出力の一例である蓄電池20の直流出力はINV22で交流出力に変換される。この蓄電システム6の送出電力PAは配電系統12に出力され、電力負荷14およびFCシステム4に加えられる。
The
系統電源10の停電時、蓄電システム6から電力が供給されてFCシステム4は発電する。FCシステム4の送出電力PBは連系回路18を介して電力負荷14および連系充電回路8に加えられる。このFCシステム4では燃料電池により直流発電を行い、この直流出力を交流出力に変換している。この送出電力PBが連系充電回路8に加えられ、この連系充電回路8により送出電力が充電量PCとして蓄電池20に導かれる。
At the time of a power failure of the
この連系充電回路8には、電流センサ16−4およびAC−DCコンバータ(以下、「A/D」と称する)24が含まれている。電流センサ16−4は、連系充電回路8から蓄電池20に導かれる送出電力における電流を測定する。電圧が一定であれば、その電流測定値から送出電力が容易に求められることは既述の通りである。A/D24はFCシステム4の交流出力を直流に変換する。これにより、系統電源10の停電時、FCシステム4の発電出力が蓄電池20に供給される。これにより、連系充電回路8が、FCシステム4から蓄電システム6に供給される発電電力を所定出力範囲に収めるよう充電量PCを制御している。
This
<停電時の動作> <Operation at power failure>
図1のBは、系統電源10の停電時の給電システム2の動作を示している。
FIG. 1B shows the operation of the
蓄電システム6は、系統電源10の停電時、電圧センサ15で停電を検知すると系列運転から自立運転に移行する。この自立運転は系統電源10の解列時、系統電源10からFCシステム4および蓄電システム6を独立させた運転状態である。系統電源10の停電時、自立運転に移行すると、蓄電池20の出力がINV22により交流に変換される。この交流出力が配電系統12に出力され、その電力によりFCシステム4が発電を行う。このFCシステム4の発電出力が電力負荷14に供給されるとともに、連系充電回路8に供給される。このFCシステム4の発電出力が電流センサ16−2に検出され、これを契機に蓄電池20の充電動作が開始される。
The
系統電源10の停電時、FCシステム4の発電出力は連系充電回路8に供給され、A/D24の交直変換により得られた直流出力が蓄電システム6の蓄電池20に供給される。これにより、蓄電システム6の蓄電池20はFCシステム4の発電出力により継続的に充電される。つまり、系統電源10の停電時、FCシステム4に使用される蓄電システム6の蓄電量がFCシステム4の発電出力により補填される。これにより、FCシステム4は継続的に発電を行うことが可能となる。
At the time of a power failure of the
<給電システム2の処理手順>
<Processing procedure of
図2は、停電時の時系列動作の処理手順を示している。この処理手順は本発明の給電プログラムまたは給電方法の一例である。 FIG. 2 shows a processing procedure of time series operation at the time of power failure. This processing procedure is an example of the power supply program or power supply method of the present invention.
この処理手順では、系統電源10の状態を監視する。系統電源10に停電が発生し(S11)、この停電を電圧センサ15で検知する(S12)。この停電検知を契機に蓄電システム6から蓄電池20の電力を電力負荷14およびFCシステム4に供給する(S13)。
In this processing procedure, the state of the
FCシステム4は、蓄電池20の電力を用いて発電する(S14)。この場合、蓄電システム6が停止していれば、蓄電システム6の起動後に発電を開始する。
The FC system 4 generates power using the power of the storage battery 20 (S14). In this case, if the
FCシステム4が発電した電力が連系充電回路8を通じて蓄電システム6の蓄電池20を充電する(S15)。
The electric power generated by the FC system 4 charges the
図3は、停電時の処理手順(メインルーチン)を示している。この処理手順は、本発明の給電方法または給電プログラムの一例である。この給電プログラムは、給電システム2のコンピュータに実行されせるためのプログラムである。
FIG. 3 shows a processing procedure (main routine) at the time of a power failure. This processing procedure is an example of the power supply method or power supply program of the present invention. This power supply program is a program for causing the computer of the
この処理手順では、処理開始により停電検知を行う(S21)。この停電検知は、既述の通り配電系統12にある電圧センサ15の検出出力によって行う。この停電時、FCシステム4が発電する。
In this processing procedure, a power failure is detected by starting the processing (S21). This power failure detection is performed by the detection output of the
そこで、FCシステム4が発電しているか否かを判断する(S22)。この発電の有無は、電流センサ16−2の検出出力によって判断する。 Therefore, it is determined whether the FC system 4 is generating power (S22). The presence or absence of this power generation is determined by the detection output of the current sensor 16-2.
FCシステム4が発電していない場合には(S22のNO)、蓄電システム6の蓄電池20の充電を停止する(S23)。これにより、蓄電池20の蓄電量の目減りが防止される。
When the FC system 4 is not generating power (NO in S22), the charging of the
FCシステム4が発電している場合には(S22のYES)、蓄電システム6の蓄電池20を充電する(S24)。この充電は、既述のとおり、FCシステム4の発電出力を連系充電回路8のA/D24で直流出力に変換し、この直流出力で蓄電池20を充電する。この充電は、FCシステム4が発電を継続している限り、継続的に行う。
If the FC system 4 is generating power (YES in S22), the
そして、復電検知を行う(S25)。復電した場合には(S26のYES)、蓄電システム6の蓄電池20の充電を停止する(S23)。停電が継続している場合には(S26のNO)、ステップ(S22)に戻り、ステップ22〜25の処理を継続して行う。
Then, power recovery is detected (S25). When power is restored (YES in S26), charging of the
図4は、判定情報テーブル25を示している。この判定情報テーブル25は、既述の送出電力PA、PBの組み合わせによる動作モードI、II、III の判定条件(つまり、モード選択条件)を示している。蓄電池20の蓄電量PCは既述の通り連系充電回路8の送出電力により与えられる。
FIG. 4 shows the determination information table 25. This determination information table 25 shows the determination conditions (that is, mode selection conditions) for the operation modes I, II, and III based on the combination of the transmission powers PA and PB described above. The storage amount PC of the
この判定情報テーブル25では、送出電力PAについて、出力判定閾値Pnの一例として100〔W〕、送出電力PBについて、出力判定閾値Pmの一例として700〔W〕が用いられている。送出電力PAについて、判定条件としてPA<Pn(=100〔W〕)、PA≧Pnが設定されている。また、送出電力PBについて、判定条件としてPB<Pm(=700〔W〕)、PB≧Pmが設定されている。 In this determination information table 25, 100 [W] is used as an example of the output determination threshold Pn for the transmission power PA, and 700 [W] is used as an example of the output determination threshold Pm for the transmission power PB. For the transmission power PA, PA <Pn (= 100 [W]) and PA ≧ Pn are set as determination conditions. For the transmission power PB, PB <Pm (= 700 [W]) and PB ≧ Pm are set as determination conditions.
そこで、この判定情報テーブル25を用いれば、次のようにモード選択が行われる。 Therefore, using this determination information table 25, mode selection is performed as follows.
(1) PA<PnかつPB<Pmであれば、動作モードIが選択される。FCシステム4の発電出力を増大するため、この動作モードIでは、連系充電回路8による蓄電池20の充電量PCを増加させる。
(1) If PA <Pn and PB <Pm, the operation mode I is selected. In order to increase the power generation output of the FC system 4, in this operation mode I, the charge amount PC of the
(2) PA≧PnかつPB≧Pmであれば、動作モードIIが選択される。FCシステム4の発電出力が十分であり、かつ蓄電システム6のINV22の出力が過剰であるため、この動作モードIIでは、連系充電回路8による蓄電池20の充電量PCを減少させる。
(2) If PA ≧ Pn and PB ≧ Pm, the operation mode II is selected. Since the power generation output of the FC system 4 is sufficient and the output of the
(3) PA≧PnかつPB<Pmであれば、動作モードIIIbが選択される。FCシステム4の発電出力の増加を待つため、この動作モードIIIbでは、連系充電回路8による蓄電池20の充電量PCを維持して待機する。
(3) If PA ≧ Pn and PB <Pm, the operation mode IIIb is selected. In order to wait for an increase in the power generation output of the FC system 4, in this operation mode IIIb, the charging amount PC of the
(4) PA<PnかつPB≧Pmであれば、動作モードIIIaが選択される。FCシステム4の発電出力が十分であり、かつINV22の出力が適正であるので、この動作モードIIIaでは、連系充電回路8の送出電力により、蓄電池20の充電量PCを維持して待機する。つまり、(3) の動作モードIIIbと実質的に同一である。
(4) If PA <Pn and PB ≧ Pm, the operation mode IIIa is selected. Since the power generation output of the FC system 4 is sufficient and the output of the
図5は、送出電力PA、PBを用いた動作モード切替えの処理手順を示している。 FIG. 5 shows an operation mode switching process procedure using the transmission powers PA and PB.
この処理手順は、本発明の給電方法または給電プログラムの一例である。この処理手順は、給電システム2に搭載されるコンピュータに実行させるためのプログラムである。
This processing procedure is an example of the power supply method or power supply program of the present invention. This processing procedure is a program for causing a computer installed in the
この処理手順では、系統電源10の停電時、蓄電システム6が充電に移行する(S31)。この充電の移行を契機に、動作モードI、II、III (IIIaまたはIIIb)の選択を行う(S32)。このモード選択には、送出電力PA、PBの判定を行う(S33)。この判定には、既述の判定情報テーブル25(図4)が用いられる。
In this processing procedure, at the time of a power failure of the
この判定には、電流センサ16−3で測定された送出電力PA、電流センサ16−2で測定された送出電力PBが参照される。既述したように、PA<PnかつPB<Pmであれば、動作モードIが選択され、PA≧PnかつPB<Pmであれば、動作モードIIIbが選択され、PA<PnかつPB≧Pmであれば、動作モードIIIa が選択され、また、PA≧PnかつPB≧Pmであれば、動作モードIIが選択される。 For this determination, reference is made to the transmission power PA measured by the current sensor 16-3 and the transmission power PB measured by the current sensor 16-2. As described above, if PA <Pn and PB <Pm, the operation mode I is selected. If PA ≧ Pn and PB <Pm, the operation mode IIIb is selected, and PA <Pn and PB ≧ Pm. If there is, the operation mode IIIa is selected, and if PA ≧ Pn and PB ≧ Pm, the operation mode II is selected.
動作モードIが選択された場合には(S34)、連系充電回路8による蓄電池20の充電量PCを一定の電力ΔPを加えた充電量PCに増強される。この場合、電力ΔPはたとえば、ΔP=50〔W〕に設定すればよい。この値はFCシステム4の定格出力より僅かな増加量である。
When the operation mode I is selected (S34), the charge amount PC of the
動作モードIIIが選択された場合には(S35)、連系充電回路8による蓄電池20の充電量PCがそのままの値に維持される。
When the operation mode III is selected (S35), the charge amount PC of the
また、動作モードII が選択された場合には(S36)、連系充電回路8による蓄電池20の充電量PCから一定の電力ΔPを減じた充電量PCに減少する。
When the operation mode II is selected (S36), the charge amount PC of the
このような動作モードのいずれかに設定の後、一定の待機時間だけ待機する(S37)。この待機時間はたとえば、10〔秒〕である。 After setting to one of these operation modes, the system waits for a certain waiting time (S37). This waiting time is, for example, 10 [seconds].
この待機時間の後、送出電力PA、PBを判定する(S38)。この送出電力の判定は、PA>Pnであるとともに、PB<Psであるか否かを判定する。この場合、Pnは既述のとおり、たとえば、100〔W〕であり、PsはPs=50〔W〕である。 After this waiting time, the transmission powers PA and PB are determined (S38). This transmission power is determined by determining whether PA> Pn and PB <Ps. In this case, as described above, Pn is, for example, 100 [W], and Ps is Ps = 50 [W].
PA>PnおよびPB<Psを充足していれば(S39のYES)、充電を停止する(S40)。この場合、FCシステム4は動作を停止していると判定し、連系充電回路8による充電動作を停止させる。
If PA> Pn and PB <Ps are satisfied (YES in S39), charging is stopped (S40). In this case, the FC system 4 determines that the operation is stopped, and stops the charging operation by the
これに対し、PA>PnおよびPB<Psを充足していなければ(S39のNO)、S32に戻り、S32ないしS39の処理を継続的に行う。つまり、断続的にFCシステム4の発電を判定し、発電していれば充電を継続し、発電していなければ充電を停止することができる。 On the other hand, if PA> Pn and PB <Ps are not satisfied (NO in S39), the process returns to S32, and the processes of S32 to S39 are continuously performed. That is, it is possible to intermittently determine the power generation of the FC system 4 and continue charging if it is generating power, and stop charging if it is not generating power.
図6は、蓄電システム6の蓄電池20の充電制御を示している。この充電制御は既述の動作モードを用いて蓄電池20の充電量調整を行う。この充電制御では断続した電力判定によるインターバル判定を採用している。つまり、既述の処理手順に沿った電力推移が得られている。
FIG. 6 shows the charging control of the
図6では、横軸に時間tを表し、縦軸に電力(電流)を表し、送出出力PA、PB、充電量PC、送出電力PBの出力判定閾値Pm、送出電力PAの判定閾値Pn、電力負荷14の電力PLおよびFCシステム4の定格出力Poを示している。
In FIG. 6, the horizontal axis represents time t, the vertical axis represents power (current), the transmission output PA, PB, the amount of charge PC, the output power PB output determination threshold Pm, the transmission power PA determination threshold Pn, and the power. The power PL of the
時点t1で系統電源10に停電が発生している。この時点t1が蓄電池20に対するFCシステム4の送出電力PBによる充電開始である。そして、時点t2が復電時点であり、この時点で充電停止に至る。時点t1から時点t2に至る時間において、既述の処理手順による出力判定(一定の時間間隔で行われる判定)により動作モードI、II、III が断続的に選択されている。
A power failure has occurred in the
この場合、原則的な動作として、停電発生の時点t1に送出電力PBがあることを判定し、送出電力PBが存在すれば、連系充電回路8による蓄電池20の充電を開始する。
In this case, as a basic operation, it is determined that there is the transmission power PB at the time t1 when the power failure occurs. If the transmission power PB exists, charging of the
一定の時間間隔(インターバル)毎に送出電力PA、PBの値(電力または電流)を判定し、連系充電回路8から蓄電池20に送出される充電電力の増減制御が行われる。図6において、PA1、PA2・・・PA16は、送出電力PAの出力判定時点の電力を示している。また、PB1、PB2・・・PB15は、送出電力PBの出力判定時点の電力を示している。また、CPのエリアは蓄電池20の蓄電量の増加分を示している。
The values (power or current) of the transmitted power PA and PB are determined at regular time intervals (intervals), and increase / decrease control of the charged power transmitted from the
この場合、蓄電池20に対する充電電力の関係式は、
PA+PB=PL+PC ・・・(1)
である。式(1) において、PAは蓄電システム6の送出電力、PBはFCシステム4の送出電力である。PCは連系充電回路8の送出電力によって与えられる充電量である。また、PLは電力負荷14に送出される電力であり、消費電力である。
In this case, the relational expression of the charging power for the
PA + PB = PL + PC (1)
It is. In Expression (1), PA is the transmission power of the
式(1) から明らかなように、蓄電システム6の送出電力PAとFCシステム4の送出電力PBの総和は、電力負荷14に対する送出電力PLと連系充電回路8の送出電力による充電量PCの総和に等しい。
As apparent from the equation (1), the sum of the transmission power PA of the
そこで、電力負荷14が急増した場合には、その増加分を追従性の高い蓄電システム6からの送出電力PAで補う。そして、蓄電システム6に対し、追従性で劣るFCシステム4からの送出電力PBを徐々に増加させる。これにより、電力負荷14の増加は蓄電システム6の出力とFCシステム4の出力とで補完される。
Therefore, when the
また、電力負荷14が急減した場合には、その急減量を追従性の早い蓄電システム6の電力減量で対応する。この場合、FCシステム4の追従性が蓄電システム6と同様に高い場合には、蓄電システム6の電力減量を先行させ、蓄電システム6で対応しきれない電力分をFCシステム4の電力減量で対応すればよい。これにより、電力追従の速度および減量の即応性を高めることができる。
Further, when the
この実施の形態において、図7は、他の充電制御を示している。図6では、既述の通り、所定の時間間隔で充電量調整が行われているのに対し、図7では、常時追従方式による電力推移を示している。 In this embodiment, FIG. 7 shows another charge control. In FIG. 6, as described above, the charge amount adjustment is performed at predetermined time intervals, whereas in FIG. 7, the power transition by the constant tracking method is shown.
この追従方式においても、原則的な動作はインターバル判定方式の動作と同じであるが、連続的な電力推移を呈するとともに判定の閾値が異なっている。具体的には、インターバル時間が極めて短く、充電量PCの増減幅が小さく、送出電力PAの出力判定値PnがFCシステム4が必要とする系統電源10の最小電力Psに近づき、また、送出電力PBの出力判定値PmがFCシステム4の定格出力Poに近づく傾向となる。
Even in this follow-up method, the principle operation is the same as that of the interval determination method, but it shows a continuous power transition and the determination threshold value is different. Specifically, the interval time is extremely short, the amount of increase / decrease in the charge amount PC is small, the output determination value Pn of the transmission power PA approaches the minimum power Ps of the
<第1の実施の形態の特徴および効果> <Features and effects of the first embodiment>
(1) 蓄電システム6の送出電力PA(電流)を計測する電流センサ16−3、FCシステム4の送出電力PBを測定できる電流センサ16−2、連系充電回路8の送出電力(つまり、充電電力:電流)を測定できる電流センサ16−4を備え、送出電力PA、PBの組み合わせにより動作モードを決定することができる。送出電力により、蓄電池20の充電量PCを監視できる。
(1) A current sensor 16-3 that measures the transmission power PA (current) of the
(2) 送出電力PA、PBによる動作モード条件で、蓄電池20の充電量PCを調節することができる。
(2) The charge amount PC of the
(3) これにより、FCシステム4を定格電力ないしその近傍値で発電させることができ、効率良く、停電時の給電時間をより延長させることができる。 (3) Thereby, the FC system 4 can be generated with the rated power or a value close to it, and the power supply time during a power failure can be extended more efficiently.
(4) 断続的にFCシステム4の発電の有無を判定することにより、FCシステム4が停止していれば、蓄電池20に対する連系充電回路8からの充電を停止し、FCシステム4が発電していれば、蓄電池20に対する連系充電回路8からの充電を継続している。これにより、効率的な充電が可能となる。ひいては、FCシステム4の停止時、充電停止により停電時の給電時間をより長く維持することができる。
(4) By intermittently determining whether or not the FC system 4 generates power, if the FC system 4 is stopped, the charging of the
(5) 以上により、FCシステム4による蓄電池20の充電を効率的に行わせ、かつ、充電量PCの最大化を図ることができ、結果的に蓄電池20には停電時の蓄電量PCを維持できる。これにより、電力負荷14に対する電力供給の長時間化を図ることができる。
(5) By the above, the
(6) 斯かる構成によれば、FCシステム4に変更を加えることなく、既存のシステムを利用し、動作の高機能化を実現できる。 (6) According to such a configuration, it is possible to realize a high-performance operation by using an existing system without changing the FC system 4.
〔第2の実施の形態〕 [Second Embodiment]
<システム構成> <System configuration>
図8は、第2の実施の形態に係る給電システムを示している。図8において、図1と同一部分には同一符号を付してある。 FIG. 8 shows a power feeding system according to the second embodiment. In FIG. 8, the same parts as those in FIG.
この実施の形態のFCシステム4では発電部26および制御部28が含まれる。発電部26は、燃料電池、太陽光パネルなど、いずれの発電手段であってもよい。このFCシステム4の発電出力が配電系統12から電力負荷14に給電される。制御部28はコンピュータで構成され、発電部26の発電時などの発電動作を制御する。
The FC system 4 of this embodiment includes a
この制御部28には配電系統12にある電流センサ16−1の検出出力が制御入力として加えられている。したがって、制御部28は電流センサ16−1の出力を受け、発電部26の発電量を制御する。
A detection output of the current sensor 16-1 in the
蓄電システム6には、電流センサ16−3、蓄電池20、INV22および制御部30が含まれる。蓄電池20は充放電が可能な二次電池の一例である。INV22は蓄電池20の出力を交流出力に変換し、配電系統12に出力する。制御部30はコンピュータで構成され、連系回路18にある電流センサ16−2の出力が制御入力として加えられる。系統電源10の停電時、電流センサ16−2の電流値でFCシステム4が発電状態であるか否かを検出する。FCシステム4の発電時、蓄電システム6は蓄電池20の充電を開始する。
The
この蓄電池20の充電には、連系充電回路8が用いられる。この連系充電回路8には電流センサ16−2、A/D24、充電経路32、充電切替部34および制御部36が含まれる。充電経路32はFCシステム4の発電出力をA/D24に供給し、A/D24の変換出力を蓄電システム6の蓄電池20に供給する。
The charging
充電切替部34は制御部36の出力により、既述の動作モードI、IIまたはIII に制御される。
The
制御部36は電流センサ16−2、16−3、16−4の測定出力を受け、第1の実施の形態で示した動作モード選択出力を発生する。これにより、充電切替部34が制御される。この制御により、蓄電池20の充電制御により、充電量PCが調整される。
The
斯かる構成によれば、第1の実施の形態で述べた蓄電池20の充電制御を実現することができる。
According to such a configuration, the charging control of the
図9は、制御部36のハードウェアの一例を示している。既述のように、制御部36はマイクロコンピュータにより構成されている。この制御部36にはプロセッサ38、メモリ40、RAM(Random-Access Memory)42および入出力部44が含まれ、これらはバス46で連系されている。
FIG. 9 shows an example of hardware of the
プロセッサ38はメモリ40に格納されているOS(Operating System)などの各種のプログラムを実行する。このプロセッサ38では入出力部44に電流センサ16−2、16−3、16−4の検出出力により、充電切替部34をFCシステム4の発電時に動作モードI、IIまたはIII(IIIaまたはIIIb)に制御し、FCシステム4の動作停止時に充電を停止する制御出力を発生する。
The
メモリ40には既述のOSなどのプログラムが格納されている。RAM42は情報処理のワークエリアを構成する。入出力部44は電流センサ16−2、16−3、16−4の検出出力の入力や、制御出力の取出しに用いられる。このメモリ40には既述の判定情報テーブル25(図4)が格納される。
The
<第2の実施の形態の効果> <Effects of Second Embodiment>
(1) この実施の形態によれば、送電電力PA、PBを用いた既述の条件により、蓄電池20の充電量を調整できる。また、FCシステム4の発電またはその送出電力PBの有無を断続的に判定し、この判定に基づき、FCシステム4が発電していれば、蓄電池20の充電を継続し、FCシステム4が発電を停止していれば、蓄電池20の充電を停止するので、蓄電池20の充電を効率的に行うことができるなど、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。つまり、蓄電池20の電力損失の増加や、蓄電池20の蓄電量の減少などの不都合を回避でき、停電時、給電の継続性および長時間化を図ることができる。
(1) According to this embodiment, the charge amount of the
(2) FCシステム4の発電電力以上に充電量が多い場合、蓄電システム6の蓄電池20の放電量の増大や、蓄電システム6の放電電力に対する充電量の増大に伴う充電過程での電力損失が増大するといった不都合を回避できる。蓄電池20に対する効率的な充電制御が得られる。
(2) When the amount of charge is larger than the generated power of the FC system 4, there is an increase in the amount of discharge of the
(3) 蓄電池20の充電量が少なく、その充電量がFCシステム4の定格電力未満の場合にはより多くの充電が可能であり、蓄電量の確保ができるのに充電量が不十分となる不都合を回避できる。つまり、蓄電池20に対する適正な充電を行うことができる。
(3) When the amount of charge of the
(4) 連系充電回路8の送出電力による蓄電池20の充電開始後、FCシステム4が停止した場合には、連系充電回路8による充電を即座に停止できる。これにより、電力損失の増加を抑制でき、充電を継続することが原因で蓄電池20の蓄電量を減少させてしまうといった不都合を回避できる。これにより、蓄電池20に対する充電の信頼性を高めることができる。
(4) When the FC system 4 is stopped after the charging of the
(5) 以上により、電力負荷14に対し、電力を供給しながら、蓄電池20の充電を適正に行い、FCシステム4の発電を継続させ、給電時間を延長させることができる。
(5) As described above, while supplying electric power to the
〔他の実施の形態〕 [Other Embodiments]
図10に示すように、表示部48を備えてもよい。この表示部48には制御部36から表示出力を付与することにより、停電状態か給電状態か、FCシステム4の動作状況、動作モードの切替えやその推移、蓄電池20の蓄電量およびその推移を表示してもよい。
As shown in FIG. 10, a
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明した。本発明は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
As described above, the most preferable embodiment of the present invention has been described. The present invention is not limited to the above description. Various modifications and changes can be made by those skilled in the art based on the gist of the invention described in the claims or disclosed in the embodiments for carrying out the invention. It goes without saying that such modifications and changes are included in the scope of the present invention.
本発明では、既存のFCシステムなどの発電ユニットや、蓄電システムなどの蓄電ユニットを利用し、蓄電ユニットにある蓄電池を発電ユニットの発電出力で充電する。この充電には、蓄電ユニットの送出電力、発電ユニットの送出電力を参照することにより、効率的な充電を実現しており、停電時、長時間の給電が可能である。
In the present invention, a power generation unit such as an existing FC system or a power storage unit such as a power storage system is used to charge a storage battery in the power storage unit with a power generation output of the power generation unit. For this charging, efficient charging is realized by referring to the transmission power of the power storage unit and the transmission power of the power generation unit, and power can be supplied for a long time during a power failure.
2 給電システム
4 FCシステム
6 蓄電システム
8 連系充電回路
10 系統電源
12 配電系統
14 電力負荷
15 電圧センサ
16−1、16−2、16−3、16−4 電流センサ
18 連系回路
20 蓄電池
22 インバータ
24 AC−DCコンバータ
26 発電部
28 制御部
30 制御部
32 充電経路
34 充電切替部
36 制御部
38 プロセッサ
40 メモリ
42 RAM
44 入出力部
46 バス
2 Power Supply System 4
44 I /
Claims (6)
前記発電手段に電力を供給する蓄電手段と、
前記系統電源の停電時、前記発電手段の発電出力により前記蓄電手段に充電を行わせ、前記蓄電手段に供給する充電量を、前記発電手段の発電出力および前記蓄電手段の蓄電出力を判定条件により判定して動作モードを選択し、前記動作モードにより制御する充電手段と、
を備えることを特徴とする給電システム Power generation means for generating power in the event of a grid power failure,
Power storage means for supplying power to the power generation means;
At the time of a power failure of the system power supply, the power storage means is charged by the power generation output of the power generation means, and the amount of charge supplied to the power storage means is determined according to the determination condition of the power generation output of the power generation means and the power storage output of the power storage means A charging means for determining and selecting an operation mode and controlling the operation mode ;
A power supply system comprising:
系統電源の停電時、前記発電手段に発電させ、
前記系統電源の停電時、前記充電手段が、前記発電手段の発電出力で前記蓄電手段に充電を行わせ、
前記充電手段が、前記発電手段の発電出力および前記蓄電手段の蓄電出力を判定条件により判定して動作モードを選択し、前記動作モードにより前記蓄電手段に供給する充電量を制御する、
処理を前記コンピュータに実行させるための給電プログラム A power supply program to be executed by a computer mounted on a power supply system including a power generation means, a power storage means, and a charging means ,
At the time of power failure of the system power supply, the power generation means generates power,
At the time of a power failure of the system power supply, the charging unit causes the power storage unit to charge with the power generation output of the power generation unit
It said charging means, said power storage output of the generator output and the storage means of the power generator is determined by the determination condition and selecting an operation mode, controls the charging amount you supplied to the storage means by the operation mode,
Power supply program for causing computer to execute processing
前記発電手段が発電していれば前記蓄電手段に対する充電を継続し、
前記発電手段が発電を停止していれば前記蓄電手段に対する充電を停止する
処理を前記コンピュータに実行させる請求項3に記載の給電プログラム。 Intermittently determining the power generation output of the power generation means,
If the power generation means is generating electricity, continue charging the power storage means,
The power supply program according to claim 3 , wherein if the power generation means stops power generation, the computer executes a process of stopping charging of the power storage means.
系統電源の停電時、前記発電手段に発電させるステップと、
前記系統電源の停電時、前記充電手段が、前記発電手段の発電出力で前記蓄電手段に充電を行わせるステップと、
前記充電手段が、前記発電手段の発電出力および前記蓄電手段の蓄電出力を判定条件により判定して動作モードを選択し、前記動作モードにより前記蓄電手段に供給する充電量を制御するステップと、
を含むことを特徴とする給電方法。 A power feeding method used in a power feeding system including a power generation means, a power storage means, and a charging means ,
A step of causing the power generation means to generate power in the event of a power failure of the system power supply;
At the time of a power failure of the system power supply, the charging unit charging the power storage unit with the power generation output of the power generation unit;
A step wherein the charging means, wherein said power storage output of the generator output and the storage means of the power generator is determined by the determination condition and selecting an operation mode, controls the charging amount you supplied to the storage means by the operation mode,
A power supply method comprising:
前記発電手段が発電していれば前記蓄電手段に対する充電を継続し、前記発電手段が発電を停止していれば前記蓄電手段に対する充電を停止するステップと、
を含むことを特徴とする請求項5に記載の給電方法。 Intermittently determining the power generation output of the power generation means;
If the power generation means is generating power, continuing to charge the power storage means; if the power generation means has stopped generating power, stopping charging the power storage means;
The power feeding method according to claim 5 , comprising:
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