JP6208617B2

JP6208617B2 - Power control system, power control apparatus, and control method of power control system

Info

Publication number: JP6208617B2
Application number: JP2014090653A
Authority: JP
Inventors: 井上　弘一; 弘一井上
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2017-10-04
Anticipated expiration: 2034-04-24
Also published as: JP2015211506A

Description

本発明は、電力制御システム、電力制御装置、および電力制御システムの制御方法に関するものである。 The present invention relates to a power control system, a power control apparatus, and a control method for the power control system.

近年、需要家に分散電源を設け、系統（商用電源系統）と連系させて分散電源からも電力を供給する方式が普及しつつある。分散電源としては、例えば燃料電池、太陽電池及び蓄電池などが用いられる。例えば、特許文献１の図５には、住宅Ｈにおいて蓄電池（二次電池）を有する分散電源ＳＢの他に、太陽電池を有する分散電源ＰＶと、燃料電池を有する分散電源ＦＶとが協調制御部１１３を介して接続される配電システムの例が示されている。 In recent years, a system in which a distributed power source is provided to a consumer and power is also supplied from the distributed power source by connecting to a system (commercial power system) is becoming widespread. As the distributed power source, for example, a fuel cell, a solar cell, a storage battery, or the like is used. For example, in FIG. 5 of Patent Document 1, in addition to a distributed power source SB having a storage battery (secondary battery) in a house H, a distributed power source PV having a solar cell and a distributed power source FV having a fuel cell are coordinated control units. An example of a power distribution system connected via 113 is shown.

特開２００９−１５９７３０号公報JP 2009-159730 A

ここで、特に系統から解列した状態である自立運転時には、分散電源で負荷の電力を賄う必要があるため、システム全体としての高いエネルギー効率が要求される。分散電源として用いられる発電装置のエネルギー効率はその種類によって異なるため、どの分散電源からどれだけの電力を供給するかによって、システム全体としてのエネルギー効率が変化する。例えば燃料電池は発電の際に外部からの燃料を要する。そのため、例えば太陽電池等の発電装置が利用可能である場合、燃料電池よりも優先的に太陽電池を用いて発電する方が全体としてのエネルギー効率が高くなる。一方で、複数の発電装置からの電力を蓄積する蓄電池は充電可能な最大電力が定められている。そのため、複数の発電装置からの電力の合計が、蓄電池に充電可能な最大電力を超えない目標電力となるように制御される必要がある。 Here, in particular, during the self-sustained operation in a state of being disconnected from the system, it is necessary to cover the power of the load with the distributed power supply, and thus high energy efficiency as the entire system is required. Since the energy efficiency of the power generation apparatus used as the distributed power source varies depending on the type, the energy efficiency of the entire system changes depending on how much power is supplied from which distributed power source. For example, fuel cells require external fuel when generating electricity. Therefore, for example, when a power generation device such as a solar cell is available, the overall energy efficiency is higher when power is generated using the solar cell preferentially than the fuel cell. On the other hand, the maximum power that can be charged is determined for a storage battery that stores electric power from a plurality of power generators. Therefore, it is necessary to control so that the sum of the power from the plurality of power generators becomes a target power that does not exceed the maximum power that can be charged in the storage battery.

特許文献１の配電システムでは、燃料電池の発電量を柔軟に制御する機能を有していない。そのため、蓄電池に充電可能な最大電力、またはそれに近い電力で効率的に充電することは困難である。また、燃料電池の発電量を柔軟に制御できない以上、燃料電池よりもエネルギー効率の高い太陽電池の発電量を蓄電池に充電可能な最大電力に合わせて抑制しなければならない。すると、システム全体として、エネルギー効率が低下するという問題が生じる。 The power distribution system of Patent Document 1 does not have a function of flexibly controlling the amount of power generated by the fuel cell. For this reason, it is difficult to efficiently charge the battery with the maximum power that can be charged to the storage battery or power close thereto. In addition, since the power generation amount of the fuel cell cannot be flexibly controlled, the power generation amount of the solar cell having higher energy efficiency than the fuel cell must be suppressed in accordance with the maximum power that can be charged in the storage battery. Then, the problem that energy efficiency falls as the whole system arises.

上記のような課題に鑑みてなされた本発明の目的は、系統からの解列状態においてもエネルギー効率の高い電力制御システム、電力制御装置、および電力制御システムの制御方法を提供することにある。 The objective of this invention made | formed in view of the above subjects is to provide the control method of a power control system, a power control apparatus, and a power control system with high energy efficiency also in the disconnection state from a system | strain.

上述した課題を解決すべく、本発明に係る電力制御システムは、
電流センサが順潮流を検出する間発電する発電装置と太陽電池と蓄電池とを含む電力制御システムであって、
前記電流センサにより検出される擬似電流を生成する擬似出力部と、
前記擬似出力部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記発電装置から前記蓄電池に充電される電力が、前記太陽電池から前記蓄電池に充電される電力と合わせて、前記蓄電池に充電可能な最大電力に基づく目標電力となるように前記擬似電流を調整する第１の擬似電流調整制御を実行する。 In order to solve the above-described problems, a power control system according to the present invention is:
A power control system including a power generation device that generates power while a current sensor detects a forward current, a solar battery, and a storage battery,
A pseudo output unit for generating a pseudo current detected by the current sensor;
A control unit for controlling the pseudo output unit,
The controller is
The pseudo-current is adjusted so that the power charged from the power generation device to the storage battery becomes a target power based on the maximum power chargeable to the storage battery, together with the power charged from the solar battery to the storage battery. The first pseudo current adjustment control is executed.

また、前記制御部は、前記第１の擬似電流調整制御を実行した後に、前記太陽電池の電力が最大電力点追従制御に従っていない場合に、前記発電装置の発電量を減少させるように前記擬似電流を調整する第２の擬似電流調整制御を実行することが好ましい。 In addition, the control unit, after executing the first pseudo current adjustment control, when the power of the solar cell does not follow the maximum power point tracking control, the pseudo current to reduce the power generation amount of the power generation device It is preferable to execute the second pseudo current adjustment control for adjusting.

また、前記制御部は、前記第２の擬似電流調整制御を実行した後に、前記太陽電池が発電する電力の電圧が最大電力点追従制御に従うように調整することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said control part adjusts so that the voltage of the electric power which the said solar cell generates after following said 2nd pseudo electric current adjustment control follows maximum electric power point tracking control.

また、前記制御部は、前記第１の擬似電流調整制御において、前記太陽電池から前記蓄電池に充電される電力が前記目標電力以上である場合に、前記太陽電池から前記蓄電池に充電される電力を前記目標電力未満とするように調整することが好ましい。 In addition, in the first pseudo current adjustment control, when the power charged from the solar battery to the storage battery is equal to or higher than the target power, the control unit supplies power charged from the solar battery to the storage battery. It is preferable to adjust so as to be less than the target power.

また、前記制御部は、前記第１の擬似電流調整制御または前記第２の擬似電流調整制御において、前記順潮流の向きに対して前記擬似電流を逆向きに調整することによって前記発電装置の前記発電量を制御することが好ましい。 Further, the control unit adjusts the pseudo current in a reverse direction with respect to a direction of the forward power flow in the first pseudo current adjustment control or the second pseudo current adjustment control. It is preferable to control the power generation amount.

さらに、上述した課題を解決すべく、本発明に係る電力制御装置は、
電流センサが順潮流を検出する間発電する発電装置と太陽電池と蓄電池とを含む電力制御システムで用いられる電力制御装置であって、
前記電流センサにより検出される擬似電流を生成する擬似出力部と、
前記擬似出力部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記発電装置から前記蓄電池に充電される電力が、前記太陽電池から前記蓄電池に充電される電力と合わせて、前記蓄電池に充電可能な最大電力に基づく目標電力となるように前記擬似電流を調整する。 Furthermore, in order to solve the above-described problems, a power control apparatus according to the present invention
A power control device used in a power control system including a power generation device, a solar cell, and a storage battery that generates power while a current sensor detects a forward current,
A pseudo output unit for generating a pseudo current detected by the current sensor;
A control unit for controlling the pseudo output unit,
The control unit is configured so that the power charged from the power generation device to the storage battery becomes a target power based on the maximum power chargeable to the storage battery, together with the power charged from the solar battery to the storage battery. Adjust the pseudo current.

さらに、上述した課題を解決すべく、本発明に係る電力制御システムの制御方法は、
電流センサが順潮流を検出する間発電する発電装置と太陽電池と蓄電池とを含む電力制御システムの制御方法であって、
前記電流センサにより検出される擬似電流を生成するステップと、
前記発電装置から前記蓄電池に充電される電力が、前記太陽電池から前記蓄電池に充電される電力と合わせて、前記蓄電池に充電可能な最大電力に基づく目標電力となるように前記擬似電流を調整するステップと、を含む。 Furthermore, in order to solve the above-described problem, a control method of the power control system according to the present invention includes:
A control method of a power control system including a power generation device that generates power while a current sensor detects a forward power flow, a solar battery, and a storage battery,
Generating a pseudo current detected by the current sensor;
The pseudo-current is adjusted so that the power charged from the power generation device to the storage battery becomes a target power based on the maximum power chargeable to the storage battery, together with the power charged from the solar battery to the storage battery. Steps.

本発明に係る電力制御システム、電力制御装置、および電力制御システムの制御方法によれば、系統からの解列状態においてもエネルギー効率を高めることが可能となる。 According to the power control system, the power control apparatus, and the control method of the power control system according to the present invention, it is possible to increase energy efficiency even in a disconnected state from the system.

本発明の一実施形態に係る電力制御システムのブロック図である。1 is a block diagram of a power control system according to an embodiment of the present invention. 擬似出力部に関する配線を示す図である。It is a figure which shows the wiring regarding a pseudo output part. 連系運転時の電力制御システムの制御例を示す図である。It is a figure which shows the example of control of the electric power control system at the time of interconnection operation. 自立運転時の電力制御システムの制御例を示す図である。It is a figure which shows the example of control of the electric power control system at the time of a self-supporting operation. 自立運転時の電力制御システムの制御例を示す図である。It is a figure which shows the example of control of the electric power control system at the time of a self-supporting operation. 自立運転時（蓄電池充電完了時）の電力制御システムの制御例を示す図である。It is a figure which shows the example of control of the electric power control system at the time of self-sustained operation (at the time of storage battery charge completion). 自立運転時（太陽電池および発電装置の動作時）の電力制御システムの制御例を示す図である。It is a figure which shows the example of control of the electric power control system at the time of self-sustained operation (at the time of operation | movement of a solar cell and an electric power generating apparatus). 図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、ＭＰＰＴ制御について説明する図である。FIG. 8A and FIG. 8B are diagrams for explaining MPPT control. 本発明の一実施形態の制御方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the control method of one Embodiment of this invention.

本発明の一実施形態に係る電力制御システムについて説明する。本実施形態に係る電力制御システムは、系統（商用電源系統）から供給される電力の他に、売電不可能な電力を供給する分散電源と接続されて電力を制御する。本実施形態に係る電力制御システムは、さらに売電可能な電力を供給する分散電源と接続されて電力を制御する。売電不可能な電力を供給する分散電源は、例えば電力を充放電することができる蓄電池システム、ＳＯＦＣ（Solid Oxide Fuel Cell）などの燃料電池を含む燃料電池システム、およびガス燃料により発電するガス発電機システムなどである。一方売電可能な電力を供給する分散電源は、例えば太陽光発電などによって電力を供給するシステムである。本実施の形態においては、売電不可能な電力を供給する分散電源として蓄電池と燃料電池を有する発電装置、および売電可能な電力を供給する分散電源として太陽電池が用いられる例を示す。電力制御システムはこれらの分散電源の一部または全てを含む構成をとることができ、本実施の形態では蓄電池および太陽電池を含む。 A power control system according to an embodiment of the present invention will be described. The power control system according to the present embodiment controls power by being connected to a distributed power source that supplies power that cannot be sold, in addition to power supplied from a system (commercial power system). The power control system according to the present embodiment is further connected to a distributed power source that supplies power that can be sold, and controls power. Distributed power sources that supply power that cannot be sold include, for example, storage battery systems that can charge and discharge power, fuel cell systems that include fuel cells such as SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), and gas power generation that uses gas fuel to generate power Machine system. On the other hand, a distributed power source that supplies power that can be sold is a system that supplies power by, for example, solar power generation. In the present embodiment, an example is shown in which a power generation device having a storage battery and a fuel cell is used as a distributed power source that supplies power that cannot be sold, and a solar cell is used as a distributed power source that supplies power that can be sold. The power control system can take a configuration including some or all of these distributed power sources, and in this embodiment, includes a storage battery and a solar battery.

図１は、本発明の一実施形態に係る電力制御システム１の概略構成を示すブロック図である。本実施形態に係る電力制御システム１は、電力制御装置２０（パワーコンディショナ）と、擬似出力部５０とを備える。電力制御システム１は、燃料電池３４を有する発電装置３３と分電盤３１を介して接続される。また、電力制御システム１は、他の分散電源に対応する太陽電池１１および蓄電池１２を備える。また、電力制御システム１は分電盤３１を介して負荷３２にも接続されている。電力制御システム１の擬似出力部５０は、発電装置３３が有する電流センサ４０に擬似電流を流すことができる。 FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power control system 1 according to an embodiment of the present invention. The power control system 1 according to the present embodiment includes a power control device 20 (power conditioner) and a pseudo output unit 50. The power control system 1 is connected to a power generation device 33 having a fuel cell 34 via a distribution board 31. The power control system 1 includes a solar cell 11 and a storage battery 12 corresponding to other distributed power sources. The power control system 1 is also connected to a load 32 via a distribution board 31. The pseudo output unit 50 of the power control system 1 can cause a pseudo current to flow through the current sensor 40 included in the power generation device 33.

ここで、発電装置３３は、燃料電池３４を有して構成されるものである。燃料電池３４は、電流センサ４０が順潮流を検出する間発電する。電力制御システム１は、通常は系統との連系運転を行い、系統から供給される電力と、各分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２、発電装置３３）からの電力とを負荷３２に供給する。また、電力制御システム１は、停電時など系統からの電力供給がない場合は自立運転を行い、各分散電源からの電力を各負荷（負荷３２、擬似電流負荷５１）に供給する。なお、電力制御システム１が自立運転を行う場合には、各分散電源は系統から解列した状態であり、電力制御システム１が連系運転を行う場合には、各分散電源は系統と並列した状態となる。 Here, the power generation device 33 is configured to include a fuel cell 34. The fuel cell 34 generates power while the current sensor 40 detects a forward flow. The power control system 1 normally performs an interconnection operation with the grid, and supplies power supplied from the grid and power from each distributed power source (solar battery 11, storage battery 12, and power generation device 33) to the load 32. . Further, the power control system 1 performs a self-sustained operation when there is no power supply from the system, such as during a power failure, and supplies power from each distributed power source to each load (load 32, pseudo current load 51). In addition, when the power control system 1 performs independent operation, each distributed power source is disconnected from the system, and when the power control system 1 performs interconnected operation, each distributed power source is parallel to the system. It becomes a state.

図１において、各機能ブロックを結ぶ矢印のない実線は電力の流れる配線を表し、各機能ブロックを結ぶ矢印付きの細い実線（太線でない実線）は、制御信号または通信される情報の流れを表す。矢印付きの細い実線が示す通信は有線通信としてもよいし、無線通信としてもよい。制御信号および情報の通信には、各階層含め、様々な方式を採用可能である。例えば、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの近距離通信方式による通信を採用することができる。また、赤外線通信、電力線搬送通信（ＰＬＣ：ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）など、様々な伝送メディアを使用することができる。またそれぞれの通信に適した物理層を含む下位の層の上で、各種プロトコル、例えばＺｉｇＢｅｅＳＥＰ２．０（ＳｍａｒｔＥｎｅｒｇｙＰｒｏｆｉｌｅ２．０）、ＥＣＨＯＮＥＴＬｉｔｅ（登録商標）などのような論理層だけ規定される通信プロトコルを動作させてもよい。 In FIG. 1, a solid line without an arrow connecting each functional block represents a wiring through which electric power flows, and a thin solid line with an arrow connecting each functional block (a solid line not thick) represents a flow of a control signal or information to be communicated. Communication indicated by a thin solid line with an arrow may be wired communication or wireless communication. Various methods can be adopted for communication of control signals and information including each layer. For example, communication by a short-range communication method such as ZigBee (registered trademark) can be employed. In addition, various transmission media such as infrared communication and power line communication (PLC) can be used. In addition, various protocols such as ZigBee SEP 2.0 (Smart Energy Profile 2.0), ECHONET Lite (registered trademark), etc. are defined on lower layers including the physical layer suitable for each communication. A communication protocol may be operated.

太陽電池１１は、太陽光のエネルギーを直流の電力に変換するものである。太陽電池１１は、例えば光電変換セルを有する発電部がマトリクス状に接続され、所定の短絡電流（例えば１０［Ａ］）を出力するように構成される。太陽電池１１は、シリコン系多結晶太陽電池、シリコン系単結晶太陽電池、またはＣＩＧＳ等薄膜系太陽電池等、光電変換可能なものであればその種類は制限されない。 The solar cell 11 converts sunlight energy into DC power. The solar cell 11 is configured such that, for example, power generation units having photoelectric conversion cells are connected in a matrix, and a predetermined short-circuit current (for example, 10 [A]) is output. The type of solar cell 11 is not limited as long as it is capable of photoelectric conversion, such as a silicon-based polycrystalline solar cell, a silicon-based single crystal solar cell, or a thin-film solar cell such as CIGS.

蓄電池１２は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の蓄電池から構成される。蓄電池１２は、充電された電力を放電することにより、電力を供給可能である。また、蓄電池１２は、系統、太陽電池１１から供給される電力に加え、後述の通り、発電装置３３から供給される電力を充電可能である。 The storage battery 12 includes a storage battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery. The storage battery 12 can supply electric power by discharging the charged electric power. In addition to the power supplied from the grid and the solar battery 11, the storage battery 12 can be charged with the power supplied from the power generation device 33 as described later.

電力制御装置２０は、太陽電池１１および蓄電池１２から供給される直流の電力と、系統および発電装置３３から供給される交流の電力との変換を行うとともに、連系運転および自立運転の切り替え制御を行うものである。電力制御装置２０は、電力変換部２１と、連系運転スイッチ２２、２３と、自立運転スイッチ２４と、電力制御システム１全体を制御する制御部２５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１、４２とを備える。なお、連系運転スイッチ２３は、電力制御装置２０外に出すよう構成してもよい。 The power control device 20 performs conversion between direct current power supplied from the solar battery 11 and the storage battery 12 and alternating current power supplied from the grid and the power generation device 33, and performs switching control between the grid operation and the independent operation. Is what you do. The power control device 20 includes a power conversion unit 21, interconnection operation switches 22 and 23, a self-sustained operation switch 24, a control unit 25 that controls the entire power control system 1, and DC / DC converters 41 and 42. . In addition, you may comprise so that the grid operation switch 23 may be taken out of the electric power control apparatus 20. FIG.

ＤＣ／ＤＣコンバータ４１、４２は、それぞれ、太陽電池１１、蓄電池１２と接続され、入力されるＤＣ電圧（直流電圧）を適切なＤＣ電圧に昇圧して統合する。昇圧されたＤＣ電圧が統合されているノードａを、以下「ＤＣリンク」と称することとする。 The DC / DC converters 41 and 42 are connected to the solar battery 11 and the storage battery 12, respectively, and step up and integrate the input DC voltage (direct current voltage) to an appropriate DC voltage. The node a in which the boosted DC voltage is integrated is hereinafter referred to as “DC link”.

ここで、蓄電池１２と接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、双方向のコンバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ４２は、蓄電池１２を充電する際、ＤＣリンクにおけるＤＣ電圧を蓄電池１２の充電に適した電圧に降圧して蓄電池１２を充電する。このとき、制御部２５は、後述するようにＤＣリンクにおける合成電流を調整することで蓄電池１２を目標電力で充電することができる。 Here, the DC / DC converter 42 connected to the storage battery 12 is a bidirectional converter. When charging the storage battery 12, the DC / DC converter 42 charges the storage battery 12 by reducing the DC voltage in the DC link to a voltage suitable for charging the storage battery 12. At this time, the control unit 25 can charge the storage battery 12 with the target power by adjusting the combined current in the DC link as will be described later.

電力変換部２１は、双方向インバータであって、太陽電池１１および蓄電池１２から供給される直流の電力を交流の電力に変換し、また、系統および発電装置３３から供給される交流の電力を直流の電力に変換する。 The power conversion unit 21 is a bidirectional inverter, converts the DC power supplied from the solar battery 11 and the storage battery 12 into AC power, and converts the AC power supplied from the system and the power generator 33 to DC. Convert to power.

連系運転スイッチ２２、２３、自立運転スイッチ２４は、それぞれリレー、トランジスタなどにより構成され、オン／オフ制御される。図示の通り、自立運転スイッチ２４は、発電装置３３と蓄電池１２との間に配される。連系運転スイッチ２２、２３と自立運転スイッチ２４とは、少なくとも双方が同時にオンとならないように、同期して切り替えられる。より詳しくは、連系運転スイッチ２２、２３がオンとなるとき、自立運転スイッチ２４は同期してオフとなり、自立運転スイッチ２４がオンとなるとき、連系運転スイッチ２２、２３は同期してオフとなる。連系運転スイッチ２２、２３および自立運転スイッチ２４の同期制御は、連系運転スイッチ２２、２３への制御信号の配線を自立運転スイッチ２４に分岐させることによりハードウェア的に実現される。なお、スイッチ毎に同一の制御信号に対するオンとオフの状態を区別して設定可能なことはいうまでもない。また、連系運転スイッチ２２、２３および自立運転スイッチ２４の同期制御は、制御部２５によりソフトウェア的に実現することも可能である。 The interconnecting operation switches 22 and 23 and the self-supporting operation switch 24 are each configured by a relay, a transistor, and the like, and are on / off controlled. As illustrated, the self-sustaining operation switch 24 is disposed between the power generation device 33 and the storage battery 12. The interconnection operation switches 22 and 23 and the independent operation switch 24 are switched synchronously so that at least both of them are not turned on at the same time. More specifically, when the interconnection operation switches 22 and 23 are turned on, the autonomous operation switch 24 is turned off synchronously, and when the autonomous operation switch 24 is turned on, the interconnection operation switches 22 and 23 are synchronized off. It becomes. Synchronous control of the interconnection operation switches 22 and 23 and the independent operation switch 24 is realized by hardware by branching the control signal wiring to the interconnection operation switches 22 and 23 to the independent operation switch 24. Needless to say, the ON and OFF states for the same control signal can be set separately for each switch. Further, the synchronous control of the interconnection operation switches 22 and 23 and the independent operation switch 24 can be realized by software by the control unit 25.

制御部２５は、例えばマイクロコンピュータで構成され、系統電圧の上昇や停電等の状態等に基づいて、電力変換部２１、連系運転スイッチ２２、２３、自立運転スイッチ２４等の各部の動作を制御する。制御部２５は、連系運転時には、連系運転スイッチ２２、２３をオン、自立運転スイッチ２４をオフに切り替える。また、制御部２５は、自立運転時には、連系運転スイッチ２２、２３をオフ、自立運転スイッチ２４をオンに切り替える。また、後述するように、制御部２５は擬似電流負荷５１の値を変更して擬似電流を調整することにより擬似出力部５０の動作を制御でき、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１、４２も制御する。 The control unit 25 is configured by a microcomputer, for example, and controls the operation of each unit such as the power conversion unit 21, the interconnection operation switches 22 and 23, and the self-sustained operation switch 24 based on the rise of the system voltage, a power failure, or the like. To do. The control unit 25 switches the interconnection operation switches 22 and 23 on and the independent operation switch 24 off during the interconnection operation. In addition, the control unit 25 switches the interconnection operation switches 22 and 23 off and the autonomous operation switch 24 on during the independent operation. As will be described later, the control unit 25 can control the operation of the pseudo output unit 50 by changing the value of the pseudo current load 51 and adjusting the pseudo current, and also controls the DC / DC converters 41 and 42.

分電盤３１は、連系運転時に系統より供給される電力を複数の支幹に分岐させて負荷３２に分配する。また、分電盤３１は、複数の分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２、発電装置３３）から供給される電力を、複数の支幹に分岐させて負荷３２に分配する。ここで、負荷３２とは、電力を消費する電力負荷であり、たとえば家庭内で使用されるエアコン、電子レンジ、テレビ等の各種電器製品や、商工業施設で使用される空調機や照明器具などの機械、照明設備等である。 The distribution board 31 distributes the power supplied from the grid during the grid operation to a plurality of branches and distributes it to the load 32. In addition, the distribution board 31 distributes the power supplied from a plurality of distributed power sources (solar cell 11, storage battery 12, power generation device 33) to a plurality of branches and distributes the load 32. Here, the load 32 is a power load that consumes power. For example, various electric appliances such as air conditioners, microwave ovens, and televisions used in homes, air conditioners and lighting equipment used in commercial and industrial facilities, and the like. Machine, lighting equipment, etc.

発電装置３３は、燃料電池３４、電力変換部３６、制御部３７を備える。燃料電池３４は、水素を用いて空気中の酸素との化学反応により直流の電力を発電する。電力変換部３６は、本実施形態ではインバータであって、燃料電池３４によって発電された直流電力を１００［Ｖ］あるいは２００［Ｖ］の交流電力に変換する。ここで、発電装置３３は、電力制御装置２０を介さずとも負荷３２に対する交流電力の供給を可能とし、必ずしも電力制御装置２０との接続を想定して設計されたものではなく、汎用性を有するシステムであってよい。制御部３７は、燃料電池の動作モード（例えば、定格運転、電力抑制運転等）に応じて、発電に関して燃料電池３４、電力変換部３６を制御する。 The power generation device 33 includes a fuel cell 34, a power conversion unit 36, and a control unit 37. The fuel cell 34 generates direct-current power by a chemical reaction with oxygen in the air using hydrogen. The power conversion unit 36 is an inverter in the present embodiment, and converts the DC power generated by the fuel cell 34 into 100 [V] or 200 [V] AC power. Here, the power generation device 33 enables supply of AC power to the load 32 without going through the power control device 20, and is not necessarily designed assuming connection with the power control device 20, but has versatility. It can be a system. The control unit 37 controls the fuel cell 34 and the power conversion unit 36 for power generation according to the operation mode (for example, rated operation, power suppression operation, etc.) of the fuel cell.

発電装置３３は、対応する電流センサ４０が順潮流（買電方向の電流）を検出する間発電を行うものであり、発電時には負荷３２の消費電力に追従する負荷追従運転、所定の定格電力値による定格運転、または電力を定格未満に抑える電力抑制運転を行う。負荷追従運転時の追従範囲は、例えば２００〜７００［Ｗ］であり、定格運転時の定格電力値は、例えば７００［Ｗ］である。また、電力抑制運転では、擬似電流を調整することで電力を定格未満に抑え、例えば７００［Ｗ］未満の電力を生じる。負荷追従運転では負荷に応じて電力が変動するのに対し、電力抑制運転では擬似電流に応じて電力が変動する。発電装置３３は、連系運転時に例えば負荷追従運転を行い、自立運転時に定格運転または電力抑制運転を行う。 The power generation device 33 performs power generation while the corresponding current sensor 40 detects a forward power flow (current in the power purchase direction). During power generation, a load following operation that follows the power consumption of the load 32 and a predetermined rated power value are performed. Perform the rated operation by or power-suppressing operation to keep the power below the rating. The tracking range during load following operation is, for example, 200 to 700 [W], and the rated power value during rated operation is, for example, 700 [W]. Further, in the power suppression operation, the pseudo-current is adjusted to suppress the power below the rating, and for example, power less than 700 [W] is generated. In the load following operation, the power fluctuates according to the load, whereas in the power suppression operation, the power fluctuates according to the pseudo current. The power generation device 33 performs, for example, a load following operation during the interconnection operation, and performs a rated operation or a power suppression operation during the independent operation.

電流センサ４０は、系統および発電装置３３の間を流れる電流を検出するものである。日本では、発電装置３３が発電する電力は売電不可能と規定されているため、電流センサ４０が系統側への逆潮流（売電方向の電流）を検出した場合、発電装置３３は発電を停止する。電流センサ４０が順潮流を検出する間、発電装置３３は負荷３２に自身から電力を供給できるものとして負荷追従運転、定格運転、または電力抑制運転での発電を実行する。なお、消費電力の観点から、電流センサ４０は、電力制御装置２０において自立運転時に発電装置３３の発電による電流が流れない箇所に配置されることが好ましい。 The current sensor 40 detects a current flowing between the system and the power generation device 33. In Japan, it is stipulated that the power generated by the power generation device 33 cannot be sold. Therefore, when the current sensor 40 detects a reverse power flow (current in the power selling direction) to the grid side, the power generation device 33 generates power. Stop. While the current sensor 40 detects a forward power flow, the power generation device 33 performs power generation in a load following operation, a rated operation, or a power suppression operation on the assumption that power can be supplied to the load 32 from itself. Note that, from the viewpoint of power consumption, the current sensor 40 is preferably disposed at a location where the current generated by the power generation device 33 does not flow during the self-sustaining operation in the power control device 20.

ここで、本実施形態における電力制御システム１は、発電装置３３、太陽電池１１および蓄電池１２が系統から解列した状態で、擬似出力部５０を通じて電流センサ４０に擬似的な順潮流と同方向の電流（擬似電流）を流す。これにより、発電装置３３を発電させて、発電装置３３が発電する電力を蓄電池１２に蓄電することが可能となる。以下、擬似出力部５０を通じた擬似電流による蓄電について詳述する。 Here, the power control system 1 in the present embodiment is in the same direction as the pseudo forward flow to the current sensor 40 through the pseudo output unit 50 in a state where the power generation device 33, the solar battery 11, and the storage battery 12 are disconnected from the system. A current (pseudo current) is supplied. As a result, the power generation device 33 can generate power, and the power generated by the power generation device 33 can be stored in the storage battery 12. Hereinafter, power storage by the pseudo current through the pseudo output unit 50 will be described in detail.

擬似出力部５０は、電流センサ４０に対して擬似電流を供給可能なものである。擬似出力部５０は、発電装置３３、太陽電池１１および蓄電池１２が系統から解列した状態で、蓄電池１２から電力供給を受けることが可能であり、擬似電流負荷５１と、同期スイッチ５２と、擬似電流制御スイッチ５３とを備える。この例では、擬似電流負荷５１は、電力制御装置２０によって抵抗値を設定可能な可変抵抗である。 The pseudo output unit 50 can supply a pseudo current to the current sensor 40. The pseudo output unit 50 can receive power supply from the storage battery 12 in a state where the power generation device 33, the solar battery 11, and the storage battery 12 are disconnected from the system, and includes a pseudo current load 51, a synchronous switch 52, And a current control switch 53. In this example, the pseudo current load 51 is a variable resistor whose resistance value can be set by the power control device 20.

図２は、擬似出力部５０に関する配線を示す図である。図２において、系統は、２００［Ｖ］の単相３線としている。この場合、擬似出力部５０に対して、電圧線の一方と中性線とが接続される。図示の通り、擬似出力部５０へ接続線は、２本の電圧線それぞれに設置された電流センサ４０を通るように配線される。なお、擬似出力部５０は、電力制御装置２０と一体的に構成してもよいし、電力制御装置２０とは独立した構成としてもよい。 FIG. 2 is a diagram illustrating wiring related to the pseudo output unit 50. In FIG. 2, the system is a single-phase three-wire of 200 [V]. In this case, one of the voltage lines and the neutral line are connected to the pseudo output unit 50. As shown in the drawing, the connection line to the pseudo output unit 50 is wired so as to pass through the current sensors 40 installed in the two voltage lines. The pseudo output unit 50 may be configured integrally with the power control device 20 or may be configured independently of the power control device 20.

擬似電流負荷５１は、擬似出力部５０内の電流調整のために設けられる負荷である。擬似電流負荷５１の抵抗値は制御部２５によって変更可能であるので、後述する擬似電流の電流量が調整される。あるいは、制御部２５は、擬似出力部５０の制御をすることで擬似電流を順潮流に対して逆方向に流し、電流センサ４０が検出する見かけの電流が調整される。そして、電流センサ４０が検出する擬似電流の電流量が変化することで、負荷追従運転における発電装置３３の発電量を調整可能である。 The pseudo current load 51 is a load provided for current adjustment in the pseudo output unit 50. Since the resistance value of the pseudo-current load 51 can be changed by the control unit 25, the amount of pseudo-current to be described later is adjusted. Alternatively, the control unit 25 controls the pseudo output unit 50 to cause the pseudo current to flow in the reverse direction with respect to the forward power flow, and the apparent current detected by the current sensor 40 is adjusted. And the electric power generation amount of the electric power generating apparatus 33 in load following operation | movement can be adjusted because the electric current amount of the pseudo current which the current sensor 40 detects changes.

同期スイッチ５２は、電力制御装置２０から擬似出力部５０に供給された電力を電流センサ４０によって検出される擬似電流とするためのものである。擬似電流制御スイッチ５３は、擬似電流による不要な発電を防ぐためのものである。同期スイッチ５２および擬似電流制御スイッチ５３は、それぞれ独立したリレー、トランジスタなどにより構成され、互いに独立にオン／オフが可能である。 The synchronous switch 52 is for making the electric power supplied from the power control device 20 to the pseudo output unit 50 a pseudo current detected by the current sensor 40. The pseudo current control switch 53 is for preventing unnecessary power generation due to the pseudo current. The synchronous switch 52 and the pseudo-current control switch 53 are configured by independent relays, transistors, etc., and can be turned on / off independently of each other.

同期スイッチ５２は、電力制御装置２０の自立運転スイッチ２４と同期してオン／オフ制御される。すなわち、同期スイッチ５２は、自立運転スイッチ２４と同様に、連系運転時にはオフとなり、自立運転時にはオンとなる。より詳しくは、同期スイッチ５２は、系統との解列／並列の切り替えと切り替えタイミングが同期するスイッチであって、解列時に擬似電流を流し、並列時に擬似電流を流さない。自立運転スイッチ２４および同期スイッチ５２の同期制御は、自立運転スイッチ２４への制御信号の配線を同期スイッチ５２に分岐させることによりハードウェア的に実現される。なお、自立運転スイッチ２４および同期スイッチ５２の同期制御は、制御部２５によりソフトウェア的に実現することも可能である。 The synchronization switch 52 is ON / OFF controlled in synchronization with the autonomous operation switch 24 of the power control device 20. That is, the synchronous switch 52 is turned off during the interconnected operation and is turned on during the autonomous operation, like the autonomous operation switch 24. More specifically, the synchronous switch 52 is a switch that synchronizes the disconnection / parallel switching with the system and the switching timing, and allows a pseudo current to flow at the time of disconnection and does not flow a pseudo current at the time of parallel. The synchronous control of the independent operation switch 24 and the synchronous switch 52 is realized by hardware by branching the wiring of the control signal to the independent operation switch 24 to the synchronous switch 52. The synchronous control of the independent operation switch 24 and the synchronous switch 52 can also be realized by software by the control unit 25.

擬似電流制御スイッチ５３は、蓄電池１２の充電が完了して擬似電流も不要な場合にオフとなる。擬似電流制御スイッチ５３がオフになることで発電装置３３は発電を停止する。ここで、蓄電池１２の充電が完了した場合とは、蓄電池１２に所定値を超える電力が充電されている場合を示すものである。なお、制御部２５は、蓄電池１２との通信によって充電が完了しているか否かを判定するよう構成してもよい。例えば自立運転時に蓄電池１２の充電が完了し擬似電流制御スイッチ５３がオフになると、電流センサ４０に擬似電流が流れなくなるため、発電装置３３による不要な発電を停止させることができる。 The pseudo current control switch 53 is turned off when the charging of the storage battery 12 is completed and no pseudo current is required. When the pseudo current control switch 53 is turned off, the power generator 33 stops power generation. Here, the case where the charging of the storage battery 12 is completed indicates a case where the storage battery 12 is charged with electric power exceeding a predetermined value. Note that the control unit 25 may be configured to determine whether or not charging is completed through communication with the storage battery 12. For example, when charging of the storage battery 12 is completed and the pseudo-current control switch 53 is turned off during the self-sustained operation, the pseudo-current does not flow through the current sensor 40, so that unnecessary power generation by the power generator 33 can be stopped.

これ以降、本実施形態に係る電力制御システム１における制御例を図面により詳述する。 Hereinafter, a control example in the power control system 1 according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

図３は、連系運転時の電力制御システム１の制御例を示す図である。この場合、電力制御装置２０の各スイッチは、連系運転スイッチ２２、２３がオン、自立運転スイッチ２４がオフに制御される。また、擬似出力部５０について、同期スイッチ５２はオフに制御され、擬似電流制御スイッチ５３は、例えば蓄電池１２の充電量に応じてオンまたはオフに制御される。 FIG. 3 is a diagram illustrating a control example of the power control system 1 during the interconnected operation. In this case, each switch of the power control device 20 is controlled such that the interconnection operation switches 22 and 23 are on and the independent operation switch 24 is off. Further, with respect to the pseudo output unit 50, the synchronous switch 52 is controlled to be off, and the pseudo current control switch 53 is controlled to be on or off in accordance with, for example, the charge amount of the storage battery 12.

連系運転時には、矢印付きの太い実線で示すように、系統よりＡＣ１００［Ｖ］（あるいは２００［Ｖ］）が供給されて、負荷３２に給電される。電力制御装置２０は、例えば蓄電池１２の充電が完了していない場合、系統からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池１２を充電する。また、電力制御装置２０は、太陽電池１１の発電電力を交流電力に変換して系統に逆潮流したり、余剰電力を売電したりすることができる。また、電力制御装置２０は、系統からの電力および分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２）の電力を擬似出力部５０に出力可能な構成を有するが、連系運転時には同期スイッチ５２はオフであるため、電流センサ４０への擬似電流の供給が行われない。電流センサ４０には、系統から順潮流（買電方向の電流）が流れるため、発電装置３３は発電を行い、分電盤３１を経て負荷３２に電力を供給する。 During the interconnection operation, as indicated by a thick solid line with an arrow, AC 100 [V] (or 200 [V]) is supplied from the system and is supplied to the load 32. For example, when the charging of the storage battery 12 is not completed, the power control device 20 charges the storage battery 12 by converting AC power from the system into DC power. In addition, the power control device 20 can convert the generated power of the solar cell 11 into AC power and reversely flow into the system, or sell surplus power. In addition, the power control device 20 has a configuration capable of outputting power from the system and power from the distributed power source (solar battery 11 and storage battery 12) to the pseudo output unit 50, but the synchronization switch 52 is off during the interconnected operation. Therefore, the pseudo current is not supplied to the current sensor 40. Since a forward flow (current in the power purchase direction) flows from the system to the current sensor 40, the power generation device 33 generates power and supplies power to the load 32 through the distribution board 31.

次に、図４、図５により自立運転時の電力制御システム１の制御例を説明する。なお、図４、図５の例において、蓄電池１２の充電は完了していないものとする。この場合、電力制御装置２０の各スイッチは、連系運転スイッチ２２、２３がオフ、自立運転スイッチ２４がオンに制御される。また、擬似出力部５０の各スイッチは、同期スイッチ５２はオン、擬似電流制御スイッチ５３はオンに制御される。 Next, a control example of the power control system 1 during the independent operation will be described with reference to FIGS. 4 and 5, it is assumed that charging of the storage battery 12 has not been completed. In this case, each switch of the power control device 20 is controlled such that the interconnection operation switches 22 and 23 are off and the independent operation switch 24 is on. Each switch of the pseudo output unit 50 is controlled such that the synchronous switch 52 is on and the pseudo current control switch 53 is on.

図４は、自立運転時の分散電源による電力供給を示す図である。自立運転時には、電力制御装置２０により、自立運転スイッチ２４を介して分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２）の電力が負荷３２および擬似出力部５０に出力される。つまり、電力制御装置２０は、発電装置３３と他の分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２）とを系統から解列した状態で他の分散電源からの電力を出力可能である。 FIG. 4 is a diagram illustrating power supply by the distributed power supply during the autonomous operation. During the independent operation, the power control device 20 outputs the power of the distributed power source (solar battery 11 and storage battery 12) to the load 32 and the pseudo output unit 50 via the autonomous operation switch 24. That is, the power control device 20 can output power from other distributed power sources in a state where the power generation device 33 and the other distributed power sources (solar battery 11 and storage battery 12) are disconnected from the system.

図５は、自立運転時の擬似電流による発電装置３３の発電を示す図である。図４に示す通り、自立運転時には、電力制御装置２０より擬似出力部５０に電力が供給される。本実施形態において、電力制御装置２０より擬似出力部５０に供給された電力は擬似電流として電流センサ４０によって検出される。このとき、電流センサ４０は順潮流（買電方向の電流）を検出するため、発電装置３３は発電を行う。分電盤３１は、発電装置３３が発電した電力を負荷３２に供給するとともに、負荷３２の消費電力を上回る余剰電力については、電力制御装置２０に供給する。余剰電力は、電力制御装置２０において、自立運転スイッチ２４を経て電力変換部２１により直流電力に変換されて蓄電池１２へと給電される。このとき、ＤＣリンクにおけるＤＣ電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ４２によって適した電圧に降圧されて、蓄電池１２への充電が行われる。 FIG. 5 is a diagram illustrating the power generation of the power generation device 33 by the pseudo current during the autonomous operation. As shown in FIG. 4, power is supplied from the power control device 20 to the pseudo output unit 50 during the independent operation. In the present embodiment, the power supplied from the power control device 20 to the pseudo output unit 50 is detected by the current sensor 40 as a pseudo current. At this time, since the current sensor 40 detects a forward power flow (current in the power purchase direction), the power generation device 33 generates power. The distribution board 31 supplies the power generated by the power generation device 33 to the load 32 and supplies surplus power exceeding the power consumption of the load 32 to the power control device 20. The surplus power is converted into DC power by the power converter 21 through the self-sustained operation switch 24 in the power control device 20 and is supplied to the storage battery 12. At this time, the DC voltage in the DC link is stepped down to a suitable voltage by the DC / DC converter 42 and the storage battery 12 is charged.

そして、図６は、蓄電池１２の充電完了時の自立運転時の電力制御システム１の制御例を示す図である。この場合、電力制御装置２０の各スイッチは、連系運転スイッチ２２、２３がオフ、自立運転スイッチ２４がオンに制御される。また、擬似出力部５０の各スイッチは、同期スイッチ５２はオン、擬似電流制御スイッチ５３はオフに制御される。 And FIG. 6 is a figure which shows the example of control of the electric power control system 1 at the time of the independent operation at the time of completion of charge of the storage battery 12. FIG. In this case, each switch of the power control device 20 is controlled such that the interconnection operation switches 22 and 23 are off and the independent operation switch 24 is on. Each switch of the pseudo output unit 50 is controlled such that the synchronous switch 52 is on and the pseudo current control switch 53 is off.

蓄電池１２の充電が完了して擬似電流も不要な場合、擬似電流制御スイッチ５３がオフとなるため、自立運転時に、電力制御装置２０より擬似出力部５０に供給された電力が擬似電流として電流センサ４０によって検出されることがない。これにより、電流センサ４０には系統からの順潮流も擬似電流も検出されなくなるため、発電装置３３は発電を停止することとなる。そのため、蓄電池１２に必要以上の電流が出力されることはない。 When the charging of the storage battery 12 is completed and the pseudo current is not required, the pseudo current control switch 53 is turned off. Therefore, the power supplied from the power control device 20 to the pseudo output unit 50 as a pseudo current during the self-sustaining operation is a current sensor. 40 is not detected. As a result, neither the forward power flow nor the pseudo current from the system is detected by the current sensor 40, and the power generation device 33 stops power generation. Therefore, no more current than necessary is output to the storage battery 12.

ここで、自立運転時には、前記のように発電装置３３の余剰電力が、自立運転スイッチ２４を経て電力変換部２１により直流電力に変換されて蓄電池１２へと給電される。このとき、太陽電池１１が発電していれば、太陽電池１１の余剰電力も蓄電池１２へと給電される。図７は、発電装置３３および太陽電池１１からの電力が蓄電池１２へと給電される様子を表す。ここで、蓄電池１２は例えば仕様により充電可能な最大電力が定まっている。また、図７の例では、発電装置３３からの電力Ｐｆと太陽電池１１からの電力Ｐｐとを合わせた電力は、蓄電池１２の充電可能な最大電力を下回る必要がある。例えば、蓄電池１２の充電可能な最大電力に基づいて目標電力を定めて、発電装置３３からの電力Ｐｆと太陽電池１１からの電力Ｐｐとを合わせた電力が目標電力となるようにすることが好ましい。目標電力は一例として最大電力の９０％であり、このとき、最大電力の１０％は電力Ｐｆまたは電力Ｐｐの上昇に対応するためのマージンとして用いられる。 Here, during the self-sustained operation, surplus power of the power generation device 33 is converted into DC power by the power converter 21 via the self-sustained operation switch 24 as described above, and is supplied to the storage battery 12. At this time, if the solar cell 11 is generating power, surplus power of the solar cell 11 is also fed to the storage battery 12. FIG. 7 illustrates a state in which power from the power generation device 33 and the solar battery 11 is supplied to the storage battery 12. Here, the storage battery 12 has a maximum power that can be charged, for example, according to specifications. In the example of FIG. 7, the total power of the power Pf from the power generation device 33 and the power Pp from the solar battery 11 needs to be lower than the maximum power that can be charged by the storage battery 12. For example, it is preferable that the target power is determined based on the maximum power that can be charged by the storage battery 12, and the combined power of the power Pf from the power generation device 33 and the power Pp from the solar battery 11 is the target power. . The target power is 90% of the maximum power as an example, and at this time, 10% of the maximum power is used as a margin for dealing with the increase in the power Pf or the power Pp.

また、自立運転時には、負荷３２への電力を蓄電池１２だけから供給することもあり得るため、蓄電池１２をできるだけ早く充電する必要がある。つまり、系統から解列した状態では、電力制御システム１全体としての高いエネルギー効率が要求される。ここで、分散電源として用いられる発電装置のエネルギー効率はその種類によって異なる。燃料電池３４は発電の際に外部からの燃料を要する。そのため、燃料電池３４を含む発電装置３３よりも、自然エネルギーを利用する太陽電池１１から優先的に多くの電力を得る方が、電力制御システム１全体としてのエネルギー効率が高い。 Moreover, since the electric power to the load 32 may be supplied only from the storage battery 12 at the time of independent operation, it is necessary to charge the storage battery 12 as soon as possible. That is, in a state where the power is disconnected from the system, high energy efficiency as the entire power control system 1 is required. Here, the energy efficiency of the power generation device used as the distributed power source varies depending on the type. The fuel cell 34 requires fuel from the outside during power generation. Therefore, the energy efficiency of the power control system 1 as a whole is higher when a larger amount of power is preferentially obtained from the solar cell 11 using natural energy than the power generation device 33 including the fuel cell 34.

そこで、電力制御システム１は、自立運転時に図９のフローチャートに従う制御を実行することで、太陽電池１１から最大電力を取り出してエネルギー効率を高める。このとき、制御部２５は、太陽電池１１から最大電力を取り出すために、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１に対しＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御を実行する。以下では、まず図８（Ａ）、図８（Ｂ）を参照してＭＰＰＴ制御について説明し、その後に図９のフローチャートの制御について説明する。 Therefore, the power control system 1 performs the control according to the flowchart of FIG. 9 during the self-sustained operation, thereby taking out the maximum power from the solar cell 11 and increasing the energy efficiency. At this time, the control unit 25 performs MPPT (Maximum Power Point Tracking) control on the DC / DC converter 41 in order to extract the maximum power from the solar cell 11. Hereinafter, MPPT control will be described first with reference to FIGS. 8A and 8B, and then control in the flowchart of FIG. 9 will be described.

ＭＰＰＴ制御は、図８（Ａ）に示すようなＩ（電流）−Ｖ（電圧）特性を有する場合に、図８（Ｂ）に示すように電力Ｐが最大になる点（最大電力点Ｐ_MAX）に追従させて電流および電圧を制御する技法として知られている。制御部２５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を動作させて、例えば徐々に電流を増加させる。このとき、図８（Ａ）のＩ（電流）−Ｖ（電圧）特性のように、太陽電池１１からの出力電圧は下がって行く。制御部２５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１から太陽電池１１の電流、電圧の情報を取得し、電流と電圧とを乗じることにより電力を求めて最大電力点Ｐ_MAXを算出することができる。このように、制御部２５はＤＣ／ＤＣコンバータ４１を制御して、太陽電池１１の発電した電力が最大電力点ＰＭＡＸに追従するようにする最大電力点追従制御を実行できる。 In the MPPT control, when it has I (current) -V (voltage) characteristics as shown in FIG. 8A, the point at which the power P becomes maximum as shown in FIG. 8B (maximum power point P _MAX ) Is known as a technique for controlling current and voltage by following the above. The control unit 25 operates the DC / DC converter 41 to gradually increase the current, for example. At this time, the output voltage from the solar cell 11 decreases as shown by the I (current) -V (voltage) characteristic in FIG. The control unit 25 can obtain information on the current and voltage of the solar cell 11 from the DC / DC converter 41, and obtain the power by multiplying the current and voltage to calculate the maximum power point _PMAX . Thus, the control unit 25 can control the DC / DC converter 41 to execute the maximum power point tracking control so that the power generated by the solar cell 11 tracks the maximum power point PMAX.

図９は、本実施形態に係る電力制御システム１の制御方法を説明するフローチャートである。まず、電力制御システム１の電力制御装置２０は、発電装置３３と他の分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２）とを系統から解列した状態で他の分散電源からの電力を出力する（ステップＳ２）。このとき、電力制御装置２０は、擬似出力部５０にも他の分散電源からの電力を出力する。また、この例において太陽電池１１からの電力Ｐｐは、当初、目標電力を超えない範囲で最大であるように制御されているとする。 FIG. 9 is a flowchart illustrating a control method of the power control system 1 according to the present embodiment. First, the power control device 20 of the power control system 1 outputs power from another distributed power source in a state where the power generation device 33 and the other distributed power sources (solar cell 11, storage battery 12) are disconnected from the system (step). S2). At this time, the power control apparatus 20 also outputs power from other distributed power sources to the pseudo output unit 50. In this example, it is assumed that the power Pp from the solar cell 11 is initially controlled to be maximum within a range not exceeding the target power.

そして、電力制御システム１の制御部２５からの指示に従い、擬似出力部５０は電流センサ４０により検出される所定の擬似電流を生成する（ステップＳ１０）。このとき生成される所定の擬似電流は、予め定められた初期値である所定の電流量を有する擬似電流である。所定の擬似電流は、例えば燃料電池３４を定格運転させる程度の大きさであってもよいが、早期に図９の一連の処理が終了するように、定格運転時に比べて十分に小さい電流量であることが好ましい。後述するように、ステップＳ３２は擬似電流を抑制する処理であることから、初期値である所定の擬似電流が小さい方が、図９の一連の処理の収束が早まることが期待される。ステップＳ１０により燃料電池３４は発電状態となる。このとき、太陽電池１１も発電状態であり、図７に示されるように発電装置３３からの電力Ｐｆと太陽電池１１からの電力Ｐｐとを合わせた電力で蓄電池１２への充電が行われるとする。 Then, in accordance with an instruction from the control unit 25 of the power control system 1, the pseudo output unit 50 generates a predetermined pseudo current detected by the current sensor 40 (step S10). The predetermined pseudo current generated at this time is a pseudo current having a predetermined current amount that is a predetermined initial value. The predetermined pseudo-current may be, for example, a magnitude that allows the fuel cell 34 to perform a rated operation, but with a sufficiently small amount of current compared to the rated operation so that the series of processes in FIG. Preferably there is. As will be described later, since step S32 is a process of suppressing the pseudo current, the convergence of the series of processes in FIG. 9 is expected to be earlier when the predetermined pseudo current as the initial value is smaller. In step S10, the fuel cell 34 is in a power generation state. At this time, the solar cell 11 is also in a power generation state, and the storage battery 12 is charged with power that is a combination of the power Pf from the power generation device 33 and the power Pp from the solar cell 11 as shown in FIG. .

次に、制御部２５は、蓄電池１２に目標電力で充電しているか否かを判定する（ステップＳ２０）。ここで、前記のように目標電圧は蓄電池１２に充電可能な最大電力に基づく値であり、例えば最大電力からマージンを除いた値である。マージンは、例えば天候の変化により電力Ｐｐが急に上昇するような場合でも、電力Ｐｐと電力Ｐｆの合計が蓄電池１２に充電可能な最大電力を超えないようにするために設けられる。目標電力は一例として最大電力の９０％である。 Next, the control part 25 determines whether the storage battery 12 is charged with target electric power (step S20). Here, as described above, the target voltage is a value based on the maximum power that can be charged in the storage battery 12, and is, for example, a value obtained by removing the margin from the maximum power. The margin is provided in order to prevent the sum of the power Pp and the power Pf from exceeding the maximum power that can be charged in the storage battery 12 even when the power Pp suddenly increases due to, for example, a change in weather. The target power is 90% of the maximum power as an example.

本実施形態において、制御部２５はＤＣリンク（ノードａ）における合成電流量の情報を得ることによって蓄電池１２への充電電力を知ることができる。太陽電池１１からの電力のＤＣ電圧については、ＤＣリンクにおいて所定の電圧（例えば２００Ｖ）となるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１で昇圧されている。発電装置３３から供給される交流の電力についても、電力変換部２１によって直流電力に変換されてＤＣリンクにおいて所定の電圧（例えば２００Ｖ）となる。よって、制御部２５はＤＣリンクにおける合成電流を把握することで、蓄電池１２に目標電力で充電しているか否かを判定可能である。このとき、制御部２５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１、電力変換部２１からそれぞれ電流の情報を取得してもよいし、例えば電流センサをＤＣリンクに設けて合成電流値を直接的に取得してもよい。 In the present embodiment, the control unit 25 can know the charging power to the storage battery 12 by obtaining information on the combined current amount in the DC link (node a). The DC voltage of the electric power from the solar cell 11 is boosted by the DC / DC converter 41 so as to be a predetermined voltage (for example, 200 V) in the DC link. The AC power supplied from the power generation device 33 is also converted into DC power by the power converter 21 and becomes a predetermined voltage (for example, 200 V) in the DC link. Therefore, the control unit 25 can determine whether or not the storage battery 12 is charged with the target power by grasping the combined current in the DC link. At this time, the control unit 25 may acquire current information from the DC / DC converter 41 and the power conversion unit 21, respectively. For example, a current sensor may be provided in the DC link to directly acquire the combined current value. Also good.

蓄電池１２に目標電力で充電していない場合（ステップＳ２０のＮｏ）、電力制御システム１の制御部２５は、発電装置３３から蓄電池１２に充電される電力が、太陽電池１１から蓄電池１２に充電される電力と合わせて、目標電力となるように擬似電流を調整する（ステップＳ２２）。つまり、制御部２５は、擬似電流負荷５１の値を変更して擬似電流を調整することにより、発電装置３３から蓄電池１２に充電される電力を調整する第１の擬似電流調整制御を実行する。ステップＳ２２の実行後、処理はステップＳ２０に戻る。 When the storage battery 12 is not charged with the target power (No in step S20), the control unit 25 of the power control system 1 charges the storage battery 12 with the power charged from the power generation device 33 to the storage battery 12 from the solar battery 11. The pseudo current is adjusted so as to be the target power together with the power to be generated (step S22). That is, the control unit 25 executes the first pseudo current adjustment control for adjusting the electric power charged from the power generation device 33 to the storage battery 12 by changing the value of the pseudo current load 51 and adjusting the pseudo current. After execution of step S22, the process returns to step S20.

蓄電池１２が目標電力で充電している場合（ステップＳ２０のＹｅｓ）、制御部２５は、太陽電池１１の電力が最大電力点追従制御に従っているか否かを判定する（ステップＳ３０）。太陽電池１１の電力が最大電力点追従制御に従っていない場合（ステップＳ３０のＮｏ）、制御部２５は、以下のステップによって燃料電池３４よりもエネルギー効率の高い太陽電池１１から最大の電力を得るように発電量を調整する。 When the storage battery 12 is charged with the target power (Yes in Step S20), the control unit 25 determines whether or not the power of the solar battery 11 is in accordance with the maximum power point tracking control (Step S30). When the power of the solar cell 11 does not follow the maximum power point tracking control (No in step S30), the control unit 25 obtains the maximum power from the solar cell 11 having higher energy efficiency than the fuel cell 34 by the following steps. Adjust power generation.

制御部２５は、第２の擬似電流調整制御として、発電装置３３の発電量を減少させるように擬似電流を調整する（ステップＳ３２）。そして、制御部２５は、太陽電池が発電する電力の電圧が最大電力点追従制御に従うようにＤＣ／ＤＣコンバータ４１に電圧の調整を指示する（ステップＳ３４）。ステップＳ３４の実行後、処理はステップＳ２０に戻る。 As the second pseudo current adjustment control, the control unit 25 adjusts the pseudo current so as to reduce the power generation amount of the power generation device 33 (step S32). Then, the control unit 25 instructs the DC / DC converter 41 to adjust the voltage so that the voltage of the power generated by the solar cell follows the maximum power point tracking control (step S34). After execution of step S34, the process returns to step S20.

電力制御システム１は、蓄電池１２に目標電力で充電し（ステップＳ２０のＹｅｓ）、かつ太陽電池１１の電力が最大電力点追従制御に従っている（ステップＳ３０のＹｅｓ）場合に、一連の処理を終了する。このとき、最大電力に近い目標電力で蓄電池１２が効率的に充電され、かつ燃料電池３４よりもエネルギー効率の高い太陽電池１１から最大の電力を得るので、電力制御システム１全体のエネルギー効率を高めることができる。 The power control system 1 ends the series of processes when the storage battery 12 is charged with the target power (Yes in Step S20) and the power of the solar battery 11 is in accordance with the maximum power point tracking control (Yes in Step S30). . At this time, since the storage battery 12 is efficiently charged with the target power close to the maximum power and the maximum power is obtained from the solar cell 11 having higher energy efficiency than the fuel cell 34, the energy efficiency of the entire power control system 1 is increased. be able to.

以上のように、本実施形態に係る電力制御システム１は、電流センサ４０が順潮流を検出する間発電する発電装置３３に接続される。そして、電力制御システム１は、太陽電池１１、蓄電池１２、電流センサ４０により検出される擬似電流を生成する擬似出力部５０を制御する制御部２５を有する電力制御装置２０と、を備える。本実施形態に係る電力制御システム１によれば、制御部２５は、発電装置３３から蓄電池１２に充電される電力が、太陽電池１１から蓄電池１２に充電される電力と合わせて、蓄電池１２に充電可能な最大電力に基づく目標電力となるように擬似電流を調整する第１の擬似電流調整制御を実行する。このとき、制御部２５が第１の擬似電流調整制御を実行することで、最大電力に近い目標電力で蓄電池１２が効率的に充電される。ここで、太陽電池１１は太陽光を利用するため、天候や日照の変化によって発電量が大きく変動する可能性がある。本実施形態に係る電力制御システム１は、発電装置３３の発電量を柔軟に変更可能な擬似出力部５０を備えるので、太陽電池１１からの発電量が変動するような場合でも、蓄電池１２を目標電力で充電可能にする。 As described above, the power control system 1 according to the present embodiment is connected to the power generation device 33 that generates power while the current sensor 40 detects the forward power flow. And the electric power control system 1 is provided with the electric power control apparatus 20 which has the control part 25 which controls the pseudo output part 50 which produces | generates the pseudo electric current detected by the solar cell 11, the storage battery 12, and the current sensor 40. According to the power control system 1 according to the present embodiment, the control unit 25 charges the storage battery 12 together with the power charged from the solar battery 11 to the storage battery 12 by the power charged from the power generation device 33 to the storage battery 12. First pseudo current adjustment control for adjusting the pseudo current so as to be a target power based on the maximum possible power is executed. At this time, the control unit 25 executes the first pseudo current adjustment control, whereby the storage battery 12 is efficiently charged with the target power close to the maximum power. Here, since the solar cell 11 uses sunlight, the power generation amount may fluctuate greatly due to changes in weather and sunlight. Since the power control system 1 according to the present embodiment includes the pseudo output unit 50 that can flexibly change the power generation amount of the power generation device 33, even when the power generation amount from the solar cell 11 varies, the storage battery 12 is targeted. It can be charged with electricity.

また、本実施形態によれば、制御部２５は、第１の擬似電流調整制御を実行した後に、太陽電池１１の電力が最大電力点追従制御に従っていない場合に、発電装置３３の発電量を減少させるように擬似電流を調整する第２の擬似電流調整制御を実行する。このとき、発電装置３３の発電量が減少することで、蓄電池１２への充電電力が目標電力を下回り、目標電力を超えずに太陽電池の発電量を上昇させる余地が生じる。 In addition, according to the present embodiment, the control unit 25 reduces the power generation amount of the power generation device 33 when the power of the solar cell 11 does not follow the maximum power point tracking control after executing the first pseudo current adjustment control. Second pseudo current adjustment control for adjusting the pseudo current so as to be performed is executed. At this time, the power generation amount of the power generation device 33 is reduced, so that the charging power to the storage battery 12 is lower than the target power, and there is room for increasing the power generation amount of the solar cell without exceeding the target power.

また、本実施形態によれば、電力制御装置２０は、太陽電池に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ４１を有し、制御部２５は、第２の擬似電流調整制御を実行した後に、太陽電池１１が発電する電力の電圧が最大電力点追従制御に従うようにＤＣ／ＤＣコンバータ４１に電圧の調整を指示する。このとき、太陽電池１１から最大電力を取り出すので、電力制御システム１全体としてのエネルギー効率をさらに高めることができる。 Further, according to the present embodiment, the power control device 20 includes the DC / DC converter 41 connected to the solar cell, and the control unit 25 executes the second pseudo current adjustment control, and then performs the solar cell 11. The DC / DC converter 41 is instructed to adjust the voltage so that the voltage of the power generated by the power supply follows the maximum power point tracking control. At this time, since the maximum power is taken out from the solar battery 11, the energy efficiency of the power control system 1 as a whole can be further increased.

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロック、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックやステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。 Although the present invention has been described based on the drawings and examples, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications and corrections based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations and modifications are included in the scope of the present invention. For example, functions included in each block, step, etc. can be rearranged so as not to be logically contradictory, and a plurality of blocks, steps, etc. can be combined or divided into one. .

例えば、第１の擬似電流調整制御において、太陽電池１１から蓄電池１２に充電される電力のみで目標電力以上である場合に、制御部２５が太陽電池１１から蓄電池１２に充電される電力を目標電力未満とするようにＤＣ／ＤＣコンバータ４１に電圧の調整を指示する制御（以下、例外処理）が含まれてもよい。つまり、例外処理は、太陽電池１１から蓄電池１２に充電される電力を敢えて抑えることで、発電装置３３を発電させる。例えば、制御部２５は例外処理においてＭＰＰＴ制御を敢えて行わない（最大電力点を外す）ことで、太陽電池１１から蓄電池１２に充電される電力を抑えることができる。 For example, in the first pseudo current adjustment control, when the power charged from the solar battery 11 to the storage battery 12 is only equal to or higher than the target power, the control unit 25 sets the power charged from the solar battery 11 to the storage battery 12 as the target power. Control for instructing the DC / DC converter 41 to adjust the voltage (hereinafter referred to as exception processing) may be included so as to be less than the range. That is, the exception process causes the power generation device 33 to generate power by intentionally suppressing the power charged from the solar battery 11 to the storage battery 12. For example, the control part 25 can suppress the electric power charged from the solar cell 11 to the storage battery 12 by not performing MPPT control in exception processing (the maximum power point is removed).

ここで、電力制御システム１では、発電装置３３が停止して燃料電池３４が冷えると、発電装置３３が再起動するまでに時間がかかり必要なときに電力が取り出せない可能性がある。発電装置３３から電力が取り出せない状態が生じると、電力制御システム１全体でのエネルギー効率が低下する可能性がある。第１の擬似電流調整制御において、前記の例外処理を追加することにより、発電装置３３から電力が取り出せない状態を回避して、電力制御システム１全体でのエネルギー効率の低下を防ぐことができる。 Here, in the power control system 1, if the power generation device 33 is stopped and the fuel cell 34 is cooled, it takes time until the power generation device 33 is restarted, and there is a possibility that electric power cannot be taken out when necessary. When a state where electric power cannot be taken out from the power generation device 33 occurs, the energy efficiency of the entire power control system 1 may be reduced. In the first pseudo current adjustment control, by adding the exception process, it is possible to avoid a state in which power cannot be taken out from the power generation device 33, and to prevent a reduction in energy efficiency in the entire power control system 1.

１電力制御システム
１１太陽電池
１２蓄電池
２０電力制御装置（パワーコンディショナ）
２１電力変換部
２２、２３連系運転スイッチ
２４自立運転スイッチ
２５制御部
３１分電盤
３２負荷
３３発電装置
３４燃料電池
３６電力変換部
３７制御部
４０電流センサ
４１、４２ＤＣ／ＤＣコンバータ
５０擬似出力部
５１擬似電流負荷
５２同期スイッチ
５３擬似電流制御スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric power control system 11 Solar cell 12 Storage battery 20 Electric power control apparatus (power conditioner)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Power conversion part 22, 23 Interconnection operation switch 24 Self-sustained operation switch 25 Control part 31 Distribution board 32 Load 33 Electric power generation device 34 Fuel cell 36 Power conversion part 37 Control part 40 Current sensor 41, 42 DC / DC converter 50 Pseudo output 51 Pseudo-current load 52 Synchronous switch 53 Pseudo-current control switch

Claims

A power control system including a power generation device that generates power while a current sensor detects a forward current, a solar battery, and a storage battery,
A pseudo output unit for generating a pseudo current detected by the current sensor;
A control unit for controlling the pseudo output unit,
The controller is
The pseudo-current is adjusted so that the power charged from the power generation device to the storage battery becomes a target power based on the maximum power chargeable to the storage battery, together with the power charged from the solar battery to the storage battery. A power control system that executes first pseudo current adjustment control.

The control unit adjusts the pseudo current so as to reduce the power generation amount of the power generation device when the power of the solar cell does not comply with the maximum power point tracking control after executing the first pseudo current adjustment control. The power control system according to claim 1, wherein the second pseudo current adjustment control is executed.

The power control system according to claim 2, wherein the control unit adjusts the voltage of the power generated by the solar cell so as to follow the maximum power point tracking control after executing the second pseudo current adjustment control.

In the first pseudo current adjustment control, when the power charged from the solar battery to the storage battery is equal to or higher than the target power, the control unit sets the power charged from the solar battery to the storage battery as the target power. The power control system according to claim 1, wherein the power control system is adjusted to be less than electric power.

In the first pseudo current adjustment control or the second pseudo current adjustment control, the control unit
5. The power control system according to claim 1, wherein the power generation amount of the power generation device is controlled by adjusting the pseudo current in a reverse direction with respect to a direction of the forward power flow. 6.

A power control device used in a power control system including a power generation device, a solar cell, and a storage battery that generates power while a current sensor detects a forward current,
A pseudo output unit for generating a pseudo current detected by the current sensor;
A control unit for controlling the pseudo output unit,
The control unit is configured so that the power charged from the power generation device to the storage battery becomes a target power based on the maximum power chargeable to the storage battery, together with the power charged from the solar battery to the storage battery. A power control device that adjusts the pseudo current.

A control method of a power control system including a power generation device that generates power while a current sensor detects a forward power flow, a solar battery, and a storage battery,
Generating a pseudo current detected by the current sensor;
The pseudo-current is adjusted so that the power charged from the power generation device to the storage battery becomes a target power based on the maximum power chargeable to the storage battery, together with the power charged from the solar battery to the storage battery. And a control method including steps.