JP6235061B2 - Power supply system using renewable energy-based power generation facilities - Google Patents
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Description
本発明は、大規模発電所が存在しない例えば離島等において、効率的かつ安定的に電力を供給することを可能とした再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システムに関するものである。 The present invention relates to a power supply system using a renewable energy-based power generation facility that can supply power efficiently and stably in, for example, a remote island where a large-scale power plant does not exist.
従来、太陽光発電或いは風力発電等の自然エネルギー供給源と、消費施設を持つ小規模なエネルギーネットワーク、いわゆるマイクログリッドが実用化されている。 Conventionally, a small energy network having a natural energy supply source such as solar power generation or wind power generation and a consumption facility, a so-called microgrid has been put into practical use.
このような施設では、自然エネルギー供給源の気候変動等に基づく出力変動を補うため、電力貯蔵装置を具備して充放電を行わせると共に、マイクログリッドを既存の外部電力系統に接続し、或いは、マイクログリッドの送配電系統を一般電気事業者の所有する発電所とも接続し、必要に応じて既存の外部電力系統から電力の融通を受けることを可能としている(特許文献1,2)。
In such a facility, in order to compensate for output fluctuations based on climate change etc. of the natural energy supply source, the power storage device is equipped to charge and discharge, and the microgrid is connected to an existing external power system, or A microgrid power transmission / distribution system is also connected to a power plant owned by a general electric utility, and it is possible to receive power interchange from an existing external power system as required (
ところで、上記従来のマイクログリッドは、当該マイクログリッドを設置する地域の近郊に既存の外部電力系統が存在すること、或いは、一般電気事業者の所有する発電所の存在を前提としているため、このような既存の発電設備等の発電インフラが全く存在しない離島等においては、設置が難しいという課題がある。 By the way, the conventional microgrid is based on the premise that there is an existing external power system in the suburbs of the area where the microgrid is installed, or the existence of a power plant owned by a general electric utility. In remote islands where no power generation infrastructure such as existing power generation facilities exist, there is a problem that it is difficult to install.
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、既存の発電設備が存在しない離島等の地域においても、化石燃料を使用しないオフグリッドにて、効率的かつ安定的に電力を供給することを可能とした再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and supplies power efficiently and stably in an off-grid that does not use fossil fuel even in areas such as remote islands where no existing power generation facilities exist. It is an object of the present invention to provide a power supply system using a renewable energy-based power generation facility that makes it possible.
また、本発明は、本発明に係る電力供給システムを外国に適用した地域における電力需給情報を、通信衛星又はインターネット網を用いて、日本国内のクラウドサーバにて集中的に蓄積することができ、蓄積した各種情報を温室効果ガスの排出削減に関する二国間クレジット制度(JCM(Joint Crediting Mechanism))、温室効果ガスの削減の実施状況の測定・報告・検証(MRV(Measurement Reporting Verification))に利用することができるシステムを提供することを目的とする。 In addition, the present invention can intensively accumulate power supply and demand information in a region where the power supply system according to the present invention is applied in a foreign country using a communication satellite or the Internet network in a cloud server in Japan, Use of the accumulated information for the bilateral credit system (JCM (Joint Crediting Mechanism)) regarding the reduction of greenhouse gas emissions and the measurement, reporting and verification (MRV (Measurement Reporting Verification)) of the implementation status of greenhouse gas reductions An object is to provide a system that can do this.
上記の目的を達成するために本発明は、
第1に、再生可能エネルギーのみを利用した発電機器と、電力貯蔵設備と、予備負荷とを備えた発電設備と、当該発電設備からの電力供給のみを受ける複数の需要家から構成される電力需給単位システムであって、当該電力需給単位システムが所定エリア内に設けられていると共に、上記所定エリア内に、上記電力需給単位システムの電力の需給状況を監視して、上記各電力需給単位システム内の電力需給バランスの制御を行う監視制御装置が設けられており、上記各発電設備と上記各需要家に各々スマートメータが設けられ、上記監視制御装置は上記各スマートメータを介して上記各電力需給単位システムとの間で無線通信により、上記各需要家における消費電力に関するデータ、上記各発電設備における発電電力に関するデータ、及び上記電力貯蔵設備の電池残量に関するデータを受けて、これらのデータに基づいて電力の需給バランスのための制御指令を、上記電力需給単位システムに無線送信することで電力供給のバランス制御を行うものであり、上記監視制御装置は、上記発電設備の発電電力と上記需要家の消費電力とを監視し、発電量過多の場合は上記予備負荷を駆動する予備負荷制御動作を行う予備負荷駆動指令部と、供給電力不足の場合は上記需要家に対する電力制限指令からなるデマンドレスポンス制御動作を行うデマンド制御指令部とを具備しており、上記予備負荷駆動指令部と上記デマンド制御指令部により発電電力量と消費電力量とのバランスをとるものであり、上記電力貯蔵設備は複数の蓄電池により構成されると共に、蓄電池残量を検知し得る電池残量計測システムが設けられ、上記監視制御装置の上記予備負荷駆動指令部は、上記電池残量計測システムにて検出された蓄電池残量が蓄電池残量の最大値より低い値を上限値として、当該上限値に蓄電地残量が到達した際に上記制御指令として上記予備負荷を駆動開始する駆動開始指令を送信し得る駆動開始指令部と、上記予備負荷の駆動により上記電池残量計測システムにて検出された蓄電池残量が蓄電池残量の最小値より高い値を下限値として、当該下限値に蓄電地残量が達した際に上記制御指令として上記予備負荷の駆動を停止する駆動停止指令部とを具備することを特徴とする再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システムにより構成される。
In order to achieve the above object, the present invention
First, power supply and demand composed of power generation equipment using only renewable energy, power storage equipment, power generation equipment with a reserve load, and a plurality of consumers who receive only power supply from the power generation equipment The power supply / demand unit system is provided in a predetermined area, and the power supply / demand status of the power supply / demand unit system is monitored in the predetermined area, and the power supply / demand unit system The power supply / demand balance control is provided, and each power generation facility and each consumer is provided with a smart meter, and the power supply / demand supply is provided via each smart meter. By wireless communication with the unit system, data on power consumption in each consumer, data on power generated in each power generation facility, and Receives data related to the remaining battery level of the power storage equipment, and performs balance control of power supply by wirelessly transmitting a control command for power supply / demand balance to the power supply / demand unit system based on these data. And the monitoring and control device monitors the generated power of the power generation facility and the power consumption of the consumer, and if the amount of power generation is excessive, a preliminary load drive command unit that performs a preliminary load control operation for driving the preliminary load; A demand control command unit that performs a demand response control operation including a power limit command for the consumer in the case of a shortage of supply power, and the amount of generated power by the preliminary load drive command unit and the demand control command unit The power storage facility is composed of a plurality of storage batteries and the remaining battery capacity that can detect the remaining storage battery capacity. A measurement system is provided, and the preliminary load drive command unit of the monitoring control device sets the upper limit to a value that is lower than the maximum value of the remaining battery level detected by the remaining battery level measurement system. A drive start command unit that can transmit a drive start command to start driving the preliminary load as the control command when the remaining amount of storage battery reaches the value, and detected by the battery remaining amount measurement system by driving the preliminary load A drive stop command unit that stops the drive of the preliminary load as the control command when the stored battery remaining amount is higher than the minimum value of the remaining amount of storage battery, It is comprised by the electric power supply system using the renewable energy utilization power generation equipment characterized by comprising.
上記電力需給単位システムは、具体的には再生可能エネルギーを利用した発電設備(1A乃至1C)及び当該発電設備から電力供給を受ける複数の需要家(10)により構成することができる。上記所定エリアは例えば離島等である。上記発電機器は、例えば太陽光発電機(2)、風力発電機(3)等である。上記電力貯蔵設備は、例えば複数の蓄電器(4)により構成することができる。上記予備負荷は例えばEV充電機(36)等である。上記消費電力に関するデータは、例えば消費電力量情報である。上記発電電力に関するデータは、例えば供給電力量情報である。上記電力貯蔵設備の電池残量に関するデータは、例えば蓄電池(4)の電池残量データである。上記制御指令は、予備負荷駆動指令、電力制限指令等の発電設備又は需要家に対して送られる各種指令である。このように構成すると、例えば十分な発電インフラ、通信インフラが存在しない離島等の地域においても、オフグリッドで効率的かつ安定的に電力を供給することができる。このように構成すると、太陽光発電或いは風力発電等の再生可能エネルギー利用発電設備であっても、安定した電力を供給することができる。蓄電池残量の最大値より低い値の上限値とは、例えばフル充電(100%)に対する電池残量が90%の値とすることができる。蓄電池残量が蓄電池残量の最小値より高い値の下限値とは、例えばフル充電(100%)に対する電池残量が30%の値とすることができる。このように構成すると、余剰の電力が生じたときに予備負荷を駆動して余剰電力を有効に利用することができる。また、蓄電池の例えば30%から90%の領域において充放電を行うため、蓄電池の電池寿命を拡大することができる。 Specifically, the power supply / demand unit system can be composed of a power generation facility (1A to 1C) using renewable energy and a plurality of consumers (10) receiving power supply from the power generation facility. The predetermined area is, for example, a remote island. Examples of the power generator include a solar power generator (2) and a wind power generator (3). The power storage facility can be constituted by a plurality of capacitors (4), for example. The preliminary load is, for example, an EV charger (36). The data related to the power consumption is, for example, power consumption information. The data relating to the generated power is, for example, supply power amount information. The data relating to the remaining battery level of the power storage facility is, for example, remaining battery level data of the storage battery (4). The control commands are various commands sent to power generation equipment or consumers such as a preliminary load drive command and a power limit command. If comprised in this way, electric power can be efficiently and stably supplied off-grid also in areas, such as a remote island in which sufficient power generation infrastructure and communication infrastructure do not exist, for example. If comprised in this way, even if it is renewable energy utilization power generation facilities, such as solar power generation or wind power generation, stable electric power can be supplied. The upper limit value that is lower than the maximum value of the remaining amount of storage battery can be, for example, a value at which the remaining battery amount for full charge (100%) is 90%. The lower limit value of the value where the remaining amount of the storage battery is higher than the minimum value of the remaining amount of the storage battery can be, for example, a value where the remaining battery amount for full charge (100%) is 30%. If comprised in this way, when surplus electric power arises, a reserve load can be driven and surplus electric power can be used effectively. Moreover, since charging / discharging is performed in, for example, 30% to 90% of the storage battery, the battery life of the storage battery can be extended.
第2に、再生可能エネルギーのみを利用した発電機器と、電力貯蔵設備と、予備負荷とを備えた発電設備と、当該発電設備からの電力供給のみを受ける複数の需要家から構成される電力需給単位システムであって、当該電力需給単位システムが所定エリア内に設けられていると共に、上記所定エリア内に、上記電力需給単位システムの電力の需給状況を監視して、上記各電力需給単位システム内の電力需給バランスの制御を行う監視制御装置が設けられており、上記各発電設備と上記各需要家に各々スマートメータが設けられ、上記監視制御装置は上記各スマートメータを介して上記各電力需給単位システムとの間で無線通信により、上記各需要家における消費電力に関するデータ、上記各発電設備における発電電力に関するデータ、及び上記電力貯蔵設備の電池残量に関するデータを受けて、これらのデータに基づいて電力の需給バランスのための制御指令を、上記電力需給単位システムに無線送信することで電力供給のバランス制御を行うものであり、上記監視制御装置は、上記発電設備の発電電力と上記需要家の消費電力とを監視し、発電量過多の場合は上記予備負荷を駆動する予備負荷制御動作を行う予備負荷駆動指令部と、供給電力不足の場合は上記需要家に対する電力制限指令からなるデマンドレスポンス制御動作を行うデマンド制御指令部とを具備しており、上記予備負荷駆動指令部と上記デマンド制御指令部により発電電力量と消費電力量とのバランスをとるものであり、上記電力貯蔵設備は複数の蓄電池により構成されると共に、蓄電池残量を検知し得る電池残量計測システムが設けられ、上記蓄電池に加えて予備蓄電池を設け、該予備蓄電池の電池残量を上記電池残量計測システムにて検知可能に構成し、上記監視制御装置の上記予備負荷駆動指令部は、上記電池残量計測システムにて検出された蓄電池残量が蓄電池残量の最大値より低い値を上限値として、当該上限値に蓄電地残量が到達した際に上記予備蓄電池の充電指令を送信し、日没となったことを検知したとき上記予備蓄電池の充電停止指令を送信する予備蓄電池充電指令部と、上記蓄電池残量が蓄電池残量の最小値より高い値を下限値として、当該下限値に蓄電地残量が達した際に上記予備蓄電池の放電指令を送信し、上記予備蓄電池の放電により上記蓄電池の充電がなされ、上記蓄電池残量が上記下限値より高い値となった際に上記予備蓄電池の放電停止指令を送信する予備蓄電池放電指令部と、かつ、上記蓄電池の充電がなされている昼間の一定期間、上記予備蓄電池の充電を行う第2予備蓄電池充電指令部とを有するものである再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システムにより構成される。 Second, power supply and demand composed of power generation equipment using only renewable energy, power storage equipment, power generation equipment provided with a backup load, and a plurality of consumers who receive only power supply from the power generation equipment The power supply / demand unit system is provided in a predetermined area, and the power supply / demand status of the power supply / demand unit system is monitored in the predetermined area, and the power supply / demand unit system The power supply / demand balance control is provided, and each power generation facility and each consumer is provided with a smart meter, and the power supply / demand supply is provided via each smart meter. By wireless communication with the unit system, data on power consumption in each consumer, data on power generated in each power generation facility, and Receives data related to the remaining battery level of the power storage equipment, and performs balance control of power supply by wirelessly transmitting a control command for power supply / demand balance to the power supply / demand unit system based on these data. And the monitoring and control device monitors the generated power of the power generation facility and the power consumption of the consumer, and if the amount of power generation is excessive, a preliminary load drive command unit that performs a preliminary load control operation for driving the preliminary load; A demand control command unit that performs a demand response control operation including a power limit command for the consumer in the case of a shortage of supply power, and the amount of generated power by the preliminary load drive command unit and the demand control command unit The power storage facility is composed of a plurality of storage batteries and the remaining battery capacity that can detect the remaining storage battery capacity. A measurement system is provided, a reserve storage battery is provided in addition to the storage battery, the remaining battery level of the reserve storage battery is configured to be detectable by the remaining battery level measurement system, and the reserve load drive command unit of the monitoring control device is The battery remaining amount detected by the battery remaining amount measurement system is set to a value lower than the maximum value of the remaining amount of storage battery as an upper limit value, and a charge command for the reserve storage battery is issued when the remaining battery charge reaches the upper limit value. Transmitting, when it is detected that the sunset has occurred, a reserve storage battery charge command section that transmits a charge stop command for the reserve storage battery, and a value that the storage battery remaining amount is higher than the minimum value of the remaining storage battery as a lower limit value, When the remaining storage capacity reaches the lower limit value, a discharge command for the reserve storage battery is transmitted, and the storage battery is charged by the discharge of the reserve storage battery, and the remaining storage battery level becomes higher than the lower limit value. To the above spare A storage battery discharge command unit that transmits a storage battery discharge stop command, and a second backup storage battery charge command unit that charges the backup battery for a certain period of time during which the storage battery is charged. Consists of a power supply system that uses renewable energy power generation facilities.
上記蓄電池残量として蓄電池残量の最大値より低い値の上限値とは、例えば蓄電池残量が85%の値とすることができる。上記蓄電池残量として蓄電池残量の最小値より高い値の下限値とは、例えば蓄電池残量が33%の値とすることができる。上記下限値より高い値とは、例えば蓄電池残量が35%の値とすることができる。昼間の一定期間とは、例えば12時から13時の1時間とすることができる。このように構成すると、昼間、蓄電池に充電された余剰な電力を予備蓄電池に充電しておくことができるし、夜間に蓄電池の残量が減少したときは、予備蓄電池を放電することで、蓄電池の充電を行うことができ、余剰な蓄電池残量を効率的に用いることができる。The upper limit value that is lower than the maximum value of the remaining amount of storage battery as the remaining amount of storage battery can be, for example, a value where the remaining amount of storage battery is 85%. The lower limit value that is higher than the minimum value of the remaining amount of storage battery as the remaining amount of storage battery can be, for example, a value where the remaining amount of storage battery is 33%. The value higher than the lower limit value may be a value where the remaining battery capacity is 35%, for example. The fixed period of daytime can be, for example, 1 hour from 12:00 to 13:00. If comprised in this way, the surplus electric power charged by the storage battery can be charged to the spare storage battery during the daytime, and when the remaining capacity of the storage battery decreases at night, the storage battery is discharged by discharging the reserve storage battery. Can be charged, and the remaining battery charge can be used efficiently.
第3に、上記監視制御装置における上記デマンド制御指令部は、上記特定の需要家に対して消費電力を制限する電力制限指令を上記制御指令として送信する電力制限指令部、及び、供給電力不足が解消したときは上記需要家に対して復旧指令を送信する復旧指令部とを具備するものである上記第1又は2記載の再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システムにより構成される。 Third, the demand control command unit in the monitoring and control apparatus includes a power limit command unit that transmits a power limit command for limiting power consumption to the specific consumer as the control command, and a shortage of supply power. It is comprised by the electric power supply system using the renewable energy utilization power generation equipment of the said 1st or 2 which comprises the recovery instruction | indication part which transmits a recovery instruction | indication with respect to the said consumer when it eliminates .
このように構成すると、消費電力が発電電力を上回る場合は、特定の需要家の消費電力を制限することができ、過剰な電力使用を抑制することができる。 If comprised in this way, when power consumption exceeds generated power, the power consumption of a specific consumer can be restrict | limited and excessive power usage can be suppressed.
第4に、上記再生可能エネルギーを利用した発電機器は、太陽光発電機、風力発電機、バイオマス発電機、水力発電機、又はこれらの任意の2つ以上の組み合わせから構成されており、上記電力需給単位システムは、既存の発電所である外部電力系統と接続されておらず、完全なオフグリッドとして構成されたものである上記第1〜3の何れかに記載の再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システムにより構成される。 Fourthly, the power generation equipment using the renewable energy is composed of a solar power generator, a wind power generator, a biomass power generator, a hydroelectric power generator, or a combination of any two or more thereof. The supply / demand unit system is the power generation facility using renewable energy according to any one of the above first to third aspects that is not connected to an external power system that is an existing power plant and is configured as a complete off-grid. It is comprised by the used electric power supply system.
このように構成すると、既存の発電所が存在しない離島等においても、安定して電力を供給し得る電力供給システムを提供することができる。If comprised in this way, the power supply system which can supply electric power stably can be provided also on the remote island etc. in which the existing power plant does not exist.
第5に、上記電力需給単位システムを上記所定のエリア内に2以上設け、上記監視制御装置は、上記2以上の電力需給単位システムとの間で無線通信を行うことにより、電力供給のバランス制御を行うものである上記第1〜4の何れかに記載の再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システムにより構成される。 Fifth, two or more power supply / demand unit systems are provided in the predetermined area, and the monitoring and control device performs wireless communication with the two or more power supply / demand unit systems, thereby controlling power supply balance. It is comprised by the electric power supply system using the renewable energy utilization power generation equipment in any one of the said 1st-4 which performs this .
第6に、上記監視制御装置における消費電力に関する上記データ、発電電力に関する上記データ及び電池残量に関する上記データを通信網を介して受けて蓄積し得るクラウドサーバ装置が設けられ、上記クラウドサーバ装置と上記監視制御装置は、通信衛星及び/又はインターネット網により相互通信可能に接続されているものである上記第1又は2記載の再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システムにより構成される。 Sixth, there is provided a cloud server device capable of receiving and storing the data related to power consumption in the monitoring and control device, the data related to generated power, and the data related to the remaining battery level via a communication network, and the cloud server device The monitoring and control apparatus is configured by a power supply system using the renewable energy-use power generation facility according to the first or second aspect, which is connected to be able to communicate with each other via a communication satellite and / or the Internet network .
また、電力需給単位システムと監視制御装置を海外の例えば離島に設置したとしても、例えば日本国内のクラウドサーバを介して、上記離島の電力需給状況を日本国内にてモニタリングすることができる。Even if the power supply / demand unit system and the monitoring control device are installed on a remote island, for example, overseas, the power supply / demand situation on the remote island can be monitored in Japan via a cloud server in Japan, for example.
本発明によれば、例えば十分な発電インフラが存在しない離島等の地域においても、オフグリッドでの、効率的かつ安定的に電力を供給することができるものである。 According to the present invention, power can be supplied efficiently and stably on an off-grid, for example, in an area such as a remote island where sufficient power generation infrastructure does not exist.
また、太陽光発電或いは風力発電等の再生可能エネルギー利用発電設備であっても、安定した電力を供給することができる。 Moreover, even if it is renewable energy utilization power generation facilities, such as solar power generation or wind power generation, stable electric power can be supplied.
また、電力需給単位システムと監視制御装置を海外の例えば離島に設置したとしても、例えばクラウドサーバを介して、上記離島の電力需給状況を日本国内にてモニタリングすることができる。 Even if the power supply / demand unit system and the monitoring control device are installed on a remote island overseas, for example, the power supply / demand situation of the remote island can be monitored in Japan via a cloud server, for example.
また、余剰の電力が生じたときに予備負荷を駆動して余剰電力を有効に利用することができるし、消費電力が発電電力を上回る場合は、特定の需要家の消費電力を制限することができ、過剰な電力使用を抑制することで、電力の適切な需給バランスをとることができる。 In addition, when surplus power is generated, the standby load can be driven to effectively use the surplus power, and when the power consumption exceeds the generated power, the power consumption of a specific consumer can be limited. In addition, by suppressing excessive power use, it is possible to achieve an appropriate power supply / demand balance.
また、昼間、蓄電池に充電された余剰な電力を予備蓄電池に充電しておくことができるし、夜間に蓄電池の残量が減少したときは、予備蓄電池を放電することで、蓄電池の充電を行うことができ、余剰な蓄電池残量を効率的に用いることができる。 In addition, surplus electric power charged in the storage battery can be charged in the spare storage battery during the daytime, and when the remaining capacity of the storage battery decreases at night, the backup battery is discharged to charge the storage battery. It is possible to use the remaining storage battery amount efficiently.
また、本発明に係る電力供給システムを外国に適用した地域における電力需給情報を、通信衛星等を用いて、日本国内のクラウドサーバにて集中的に蓄積することができ、蓄積した各種情報を、例えば温室効果ガスの排出削減に関する二国間クレジット制度(JCM)、温室効果ガスの削減の実施状況の測定・報告・検証(MRV)に利用することができる。 In addition, power supply and demand information in regions where the power supply system according to the present invention is applied to foreign countries can be intensively stored in cloud servers in Japan using communication satellites, etc. For example, it can be used for the bilateral credit system (JCM) regarding greenhouse gas emission reduction and the measurement, reporting and verification (MRV) of the implementation status of greenhouse gas reduction.
以下、本発明に係る再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システムについて詳細に説明する。 Hereinafter, the power supply system using the renewable energy utilization power generation facility according to the present invention will be described in detail.
図1は、本発明に係る再生可能エネルギー利用発電設備の電力供給システムの全体の構成を示し、図2は各発電設備と需要家との接続関係を示す。 FIG. 1 shows the overall configuration of a power supply system for a renewable energy-use power generation facility according to the present invention, and FIG. 2 shows the connection relationship between each power generation facility and a customer.
本実施形態では、本システムを既存の発電施設が存在しない日本国以外の離島に設置した場合について説明する。 This embodiment demonstrates the case where this system is installed in the remote islands other than Japan in which the existing power generation facility does not exist.
本システムは、太陽光発電機(太陽光発電設備)2と風力発電機(風力発電設備)3を具備した複数の再生可能エネルギー利用発電設備1A,1B,1C(以下、「発電設備」という)と(本実施形態では当該一離島内の3か所に設置されている)、各発電設備1A,1B,1Cの近隣に位置し、各発電設備1A〜1Cの各々の配電網9を介して、対応する上記発電設備1から電力の供給を受ける複数の需要家10と、上記各発電設備1A〜1Cから無線にて常時送られてくる供給電力量情報(発電電力量[kwh]又は発電電力[kw])、発電電圧[V]、力率[cosφ]、周波数[Hz]等)と、各蓄電池4の情報(電圧[V]、電流[A]、残量[%]等)、上記各需要家10から無線にて常時送られてくる消費電力量情報(消費電力量[kwh]又は消費電力[kw]、電圧[V]、力率[cosφ]、周波数[Hz]等)を受けて、上記各発電設備1A〜1Cに対して指令信号を無線送信し、各発電設備1A〜1Cにおける供給電力量の最適制御を行うエネルギーマネージメントシステム(EMS)としての監視制御装置15(当該離島内の1箇所に設置される)と、上記監視制御装置15と通信衛星30及び/又はインターネット網31を介して接続され、例えば日本国内に存在する情報収集装置(クラウドサーバ)16とから構成されている。
The system includes a plurality of renewable energy
尚、上記再生可能エネルギー利用発電設備として太陽光発電機2と風力発電機3を示すが、再生可能エネルギー利用発電設備としてはこれに限らず、バイオマス発電機、水力発電機、その他の再生可能エネルギーを利用した発電設備を使用しても良い。
In addition, although the
尚、ここで発電設備を個別に特定する場合は符号1A,1B,1Cを用い、特定しない場合は符号1を用いる。また、各需要家10についても、個別に指定する場合は10−1,10−2,10−3等の符号を用い、特定しない場合は符号10を用いる。また、上記発電設備(1A乃至1C)及び該発電設備(1A乃至1C)から電力供給を受ける複数の需要家(10)により、「電力需給単位システム」が構成されている。
Here, when individually identifying the power generation equipment,
各発電設備1A〜1Cの発電電力量(上記供給電力量情報)、及び上記蓄電池の情報は、各発電設備1A〜1C毎に設けられた後述のスマートパワーマネージャー(SPM)22(図4参照)の制御に基づいて、各発電設備1A〜1Cに各々設けられた双方向スマートメータ11からデータ収集装置としての機能を有するWiFi無線送受信装置(データ収集装置)12、及び無線中継機13を介して、上記監視制御装置15に無線送信し得るように構成されている。
The power generation amount (supplied power amount information) of each of the
また、各需要家10の消費電力量(上記消費電力量情報)は、各需要家10に設けられた双方向スマートメータ18(図2参照)からデータ収集装置としての上記WiFi無線送受信装置12に無線で送られ、当該送受信装置12から上記無線中継機13を介して、上記監視制御装置15に送信し得るように構成されている。
In addition, the power consumption of each consumer 10 (the power consumption information) is transferred from the bidirectional smart meter 18 (see FIG. 2) provided in each
また上記監視制御装置15では、上記発電設備1A〜1Cからの供給電力量情報、上記蓄電池に関する情報、上記各需要家10からの消費電力量情報等に基づいて、上記各発電設備1A〜1Cに対して発電量の制御指令情報、上記各需要家10に対して各機器の制御指令情報、各蓄電池4に対する充放電指令を無線送信する。さらに上記監視制御装置15は、通信衛星30、インターネット網31を介して上記クラウドサーバ16に対して、上記供給電力量情報、上記蓄電池の情報、上記消費電力量情報を送信する。
Moreover, in the said
上記クラウドサーバ16では、上記監視制御装置15から通信衛星30、又はインターネット網31を介して当該離島での電力需給状態に関するデータ(上記供給電力量情報、上記消費電力量情報、上記蓄電池に関する情報)を取得し逐次蓄積する。蓄積した各種データは、当該電力システムを設置している国との二国間クレジット制度(JCM)のための基礎データとして利用し、温室効果ガスの排出削減についての実施状況の測定、報告、検証(MRV)のデータとして使用することができる。尚、インターネット網31が存在しない地域の場合は、通信衛星30(例えばインマルサット(登録商標))を介して、監視制御装置15とクラウドサーバ16との通信を行うことができる。
In the
上記発電設備1A〜1Cは図2に示すように構成されている。各発電設備1A〜1Cは同一構成であるため、ここでは上記発電設備1Aについて説明する(図3も参照)。
The
上記発電設備1Aは、各々、複数の太陽光発電パネルから構成される太陽光発電機2と、複数の小型の風力発電機から構成される風力発電機3と、これらの電力を変換するためのコンバータ5(PVコンバータ5a、(PVはPhotovoltaicsの略)、風力コンバータ5b)及び系統連携インバータ6、上記発電機2,3の出力変動を保証するための複数の蓄電池(鉛蓄電池からなる電力貯蔵設備)4と、蓄電池4の充放電を制御するための複数のバッテリーコントローラ7を具備している。尚、蓄電池4を個別に表す場合は符号4−1,4−2等を用いる。
The
より具体的には、太陽光発電機2で生じた直流電圧を電圧値の異なる直流電圧(例えばDC380V)に変換して、高電圧直流給電(HVDC:High−Voltage Direct Current)用のDCバス21(図4参照)に送出するPVコンバータ5a、上記風力発電機3で生じた交流電圧を直流電圧(例えばDC380V)に変換して上記DCバス21に送出する風力コンバータ5b、上記DCバス21から送られてくるDC380Vの直流を交流電圧(例えば単相交流220V)に変換する系統連携インバータ6から構成されている(図3参照)。
More specifically, the
また、上記蓄電池4は、20[kwh]の容量を有する2v×24セルからなる1単位の蓄電池4が6個設けられており、各蓄電池4に対応して充放電を制御するバッテリーコントローラ7が1単位の蓄電池4に2個ずつ設けられ(各バッテリーコントローラ7は10[kwh]を担当)、各バッテリーコントローラ7は上記DC380Vの上記DCバス21に接続されている。
The
また、図4に示すように、上記各コンバータ5a,5bとバッテリーコントローラ7は通信バス23で接続され、かつ後述のスマートパワーマネージャー(SPM)22、電池残量計測システム(BMU:Battry Monitoring Unit)24にも上記通信バス23にて接続されている。上記スマートパワーマネージャー22は上記スマートメータ11から送られてくる指令信号(監視制御装置15から発信されている指令信号)に基づいて上記電池残量計測システム24を介して上記蓄電池4の充放電等を制御すると共に、上記太陽光発電機2、上記風力発電機3の発電量の制御を行う。
Further, as shown in FIG. 4, the
各発電設備1は、系統連携インバータ6から例えば220Vの単相交流電力又は380V三相交流電力を交流開閉配電盤8を介して配電網9に送出し、当該配電網9を介して各需要家10に例えば単相交流220Vの電力、或いは、3相380Vの電力を送るように構成されている。
Each
各発電設備1の上記交流開閉配電盤8の出力側には各々上記スマートメータ11が設置されており、当該発電設備1における発電電力量に関する情報(上記供給電力量情報)を当該発電設備1毎に設置されたWiFi無線送受信装置12に無線送信し得るように構成されている。
The
このWiFi無線送受信装置12は、上記スマートメータ11から無線で送られてきた電力量に関するデータ(上記供給電力量情報、蓄電池に関する情報及び上記消費電力量情報)を2.4GHz帯の搬送電波で変調し、WiFi規格の無線信号として中継機13に向けて無線送信し得るように構成されている。また、当該WiFi無線送受信装置12は、上記監視制御装置15から無線で送信されてきた各種指令信号を、上記中継機13を介して受信し、上記各種指令信号をスマートメータ11,18に無線送信する。
The WiFi wireless transmission /
ここで、上記発電設備1において、図4に示すように、上記太陽光発電機2、上記風力発電機3、上記蓄電池4からの電力は、上記コンバータ5(5a,5b)、上記バッテリーコントローラ7を介して、直流としてDCバス(380V)21に供給され、このDCバス21が上記系統連携インバータ6に接続され、当該インバータ6によって交流に変換されて交流開閉配電盤8に接続されている。このように、上記太陽光発電機2と風力発電機3と上記蓄電池4からの電力は、例えば380Vの高電圧直流給電(HVDC)を行い、全て直流としてDCバス21を介して、連携インバータ6に供給され、当該連携インバータ6にて交流に変換するように構成している。
Here, in the
このように構成すると、上記系統連携インバータ6に光ファイバーを介して同様の設備(図4の高電圧直流給電設備S)を容易に接続して拡張することができ、システムの拡張を容易に行うことができる。
If comprised in this way, the same installation (high voltage direct current power supply installation S of FIG. 4) can be easily connected and expanded to the said system |
また、図4に示すように、コンバータ5(5a,5b)、バッテリーコントローラ7とスマートパワーマネージャー22とを通信バス23にて接続し、当該スマートパワーマネージャー22と系統連携インバータ6とを通信バス23にて接続する。上記監視制御装置15からの指令は、上記スマートメータ11を介して上記スマートパワーマネージャー22にて受信し、当該スマートパワーマネージャー22が上記各発電機2,3の発電電力の制御を行い、また、上記蓄電池4への充電又は放電の制御を行う。
4, the converter 5 (5a, 5b), the
また、上記蓄電池4は鉛蓄電池を用い、上記電池残量計測システム(BMU)24を接続して、当該システム24により電池残量、電圧、電流等を監視し、当該電池残量等のデータも上記スマートパワーマネージャー22から監視制御装置15に送信される。
The
上記各需要家10において(図2等参照)、当該需要家10には上記スマートメータ18、及び、各需要家10における電力消費を制御するためのコントローラ19が設けられており、上記スマートメータ18から各需要家の消費電力量に関する情報が上記WiFi無線送受信装置12に送信される(図1参照)。この各需要家10から上記WiFi無線送受信装置12間の通信は、比較的近距離であることからWiFi規格の近距離無線通信(例えば2.4MHz帯)により行うことができる。
In each customer 10 (see FIG. 2 and the like), the
需要家10におけるスマートメータ18は、その複数の入出力接点に複数の機器が接続されており、各機器の選択制御は、当該接点の番号により特定することができる。従って、上記監視制御装置15からの指令信号中に上記接点の番号を含ませることにより、上記監視制御装置15において需要家10の特定の機器の制御(例えば特定の機器の電源のオンオフ)を行うことも可能である。
The
上記WiFi無線送受信装置12からは同様に消費電力量に関するデータ(上記消費電力量情報)を2.4GHz帯の搬送電波を使用してWiFi規格の無線信号として上記無線中継機13に向けて送信するように構成されている。
Similarly, the WiFi wireless transmission /
上記WiFi無線送受信装置12は上記無線中継機13から送信される監視制御装置15からの各発電設備1又は需要家10への制御情報(制御指令)を受信し、自己の発電設備に関する情報であれば、上記スマートパワーマネージャー22を介して、当該制御情報(制御指令)に基づいて発電設備の運転の制御を行う。また、WiFi無線送受信装置12は、制御情報(制御指令)が特定の需要家のものであれば、その制御情報(制御指令)をWiFi方式の信号に変換して、該当する需要家10に向けて無線送信する。
The WiFi wireless transmission /
上記無線中継機13は、当該発電設備1が3台設置された地域内に例えば3台設置し、複数の周波数帯域で同時に通信を行うことが可能な多入力多出力(MIMO(Multiple Input Multiple Output))の通信方式を使用し、上記各WiFi無線送受信装置12から送信される2.4GHz帯の搬送電波を送受信し得ると共に、各中継機13間において5GHz帯の搬送電波にてWiFi規格による無線通信を可能としている(図5参照)。
For example, three
各無線中継機13は、上記監視制御装置15のWiFi無線送受信装置20とも上記各搬送電波にてWiFi規格にて通信し得るように構成されている。
Each of the
上記監視制御装置15は上記各無線中継機13を介して、各発電設備1の発電電力量、各需要家の消費電力量を把握し得ると共に、上記監視制御装置15から各発電設備1A乃至1C又は特定の需要家10に向けての制御指令信号をWiFi規格の2.4GHz帯の搬送波にて無線送信することができるように構成されている。
The
このように大容量WiFiを活用して通信を行うことにより、ブロードバンド網の整備が遅れている海外離島地域においても、データ収集、デマンド制御、予備負荷制御をWiFi無線通信により行うことができ、安定した高品質の電力供給を行うことができる。 In this way, by using large-capacity WiFi for communication, data collection, demand control, and preload control can be performed by WiFi wireless communication even in remote island areas where the development of broadband networks is delayed. High quality power supply can be performed.
WiFi規格の2.4GHz帯の電波の実証試験での到達範囲は無指向性アンテナで約1km〜2km、WiFi規格の5GHz帯の電波の実証試験の到達範囲は半指向性アンテナで約2.5km〜3kmなので、図5に示すように、上記中継装置13を例えば2.5km程度離間した3か所に、各々が三角形の頂点を構成するように設置する。そして、各無線中継機13を中心として直径2km以内の円の範囲E内に各発電設備1のWiFi無線送受信装置12が位置するように当該発電設備1A〜1Cを配置する。
The reach of the 2.4 GHz band radio wave demonstration test of the WiFi standard is about 1 km to 2 km for the omnidirectional antenna, and the reach of the 5 GHz band radio wave test of the WiFi standard is about 2.5 km for the semi-directional antenna. Since it is ˜3 km, as shown in FIG. 5, the
各需要家10のスマートメータ18と上記WiFi無線送信装置12は2.4GHz帯のWiFi無線通信方式を用いて接続することで、約2kmの到達範囲を達成することができる。よって、各発電設備1A〜1Cの無線送受信機12と各需要家10とは直径2kmの円の範囲内であれば通信が可能である。尚、Zigbee(登録商標)規格では2.4GHz帯の電波の到達範囲は約3.2kmであるので、Zigbee(登録商標)規格の無線通信方式とすれば、各発電設備1A〜1Cの無線送受信機12と各需要家10とは直径3.2kmの円の範囲内であれば通信が可能となる。
By connecting the
次に、各発電設備1に設けられた予備負荷について説明する。図14に示すように、発電設備1の配電網9に予備負荷として、EV充電機(EV:Electric Vehicle)36、揚水ポンプ37、汚水ポンプ39が接続されており、上記各予備負荷には各々スマートメータ29が接続されている。また、上記予備負荷のスマートメータ29、上記需要家10のスマートメータ18、及び上記各発電設備のスマートメータ11の全体を制御するスマートメータコントロールシステム60(SMC)が各発電設備1毎に設けられている(図20等参照)。
Next, the preliminary load provided in each
ここで、本発明のシステムの制御の全体構成を図20に示し、制御系の概略について説明する。監視制御装置(EMS)15(図8参照)は、各発電設備1から送信される供給電力量情報、蓄電池に関する情報、消費電力量情報に基づいて、上記各発電設備1の蓄電池4の充放電、需要家10の電力消費を制御する。スマートパワーマネージャー22(図9等参照)は、上記監視制御装置15からの制御指令、及び、電池残量計測システム(BMU)24からの電池残量等の情報に基づいて、バッテリーコントローラ7を介して、蓄電池4の充放電を制御する。さらに、スマートメータコントロールシステム(SMC)60は、上記監視制御装置15からの制御指令を一旦受けて、上記発電設備1、上記需要家10、及び予備負荷の各スマートメータ11,18,29に各制御指令信号を送信する中継機構を有するものである。
Here, the overall control configuration of the system of the present invention is shown in FIG. 20, and an outline of the control system will be described. The monitoring control device (EMS) 15 (see FIG. 8) charges / discharges the
次に、監視制御装置(EMS)15、スマートパワーマネージャー(SPM)22、電池残量計測システム(BMU)24の具体的構成について説明する。 Next, specific configurations of the monitoring control device (EMS) 15, the smart power manager (SPM) 22, and the battery remaining amount measurement system (BMU) 24 will be described.
上記監視制御装置(EMS)15は、図8に示す構成を有するものである。この監視制御装置15は、後述の図6、図15、図17及び図22に示す動作手順の制御プログラムを記憶した主記憶装置としてのプログラム記憶部15a、上記制御プログラムに従って各種制御を行うCPU15b、上記制御プログラムの動作過程において各種データを一時的に記憶するデータ記憶部15c、ハブを介して上記WiFi無線送受信装置20との通信を行う通信部15d、キーボード等の入力部15e、各種情報を表示するモニタ等の表示部15fを具備しており、これらの装置が通信バス25を介して接続されている。
The monitoring control device (EMS) 15 has the configuration shown in FIG. The
上記スマートパワーマネージャー(SPM)22は、図9に示す構成を有するものである。このスマートパワーマネージャー22は、後述の図16に示す動作手順のプログラムを記憶した主記憶装置としてのプログラム記憶部22a、上記プログラムに従って各種制御を行うCPU22b、上記プログラムの動作過程において各種データを一時的に記憶するデータ記憶部22c、上記スマートメータ11との通信を行う通信部22dを具備しており、これらの装置が上記通信バス26を介して接続されている。また、上記通信バス26はI/O22eを介して上記通信バス23に接続されている(図4参照)。このスマートパワーマネージャー22は各発電設備1毎に設けられている。尚、22d’は上記スマートメータ11との間の送受信を行うための無線送受信機である。
The smart power manager (SPM) 22 has the configuration shown in FIG. The
上記電池残量計測システム(BMU)24は、図10に示すように、蓄電池4の残量、電圧、電流等を検出するための状態センサー24a、通信バス23からの指令を受けて状態センサー24aの電池残量等を確認し報告するためのCPU24b、電池残量等の各種データを記憶するためのデータ記憶部24d、上記CPU24bから送出される残量のデータを上記通信バス23に送出し、又は、バッテリーコントローラ7からの残量指示指令をCPU24bに送出する通信部24cとから構成されている。この電池残量計測システム24は発電設備毎に設けられている。
As shown in FIG. 10, the battery remaining amount measuring system (BMU) 24 receives a command from the state sensor 24a and the
次に、上記監視制御装置15で行われるEMS電力供給バランス制御システムについて説明する。
Next, the EMS power supply balance control system performed by the
上記監視制御装置15では、各発電設備1の電力が足りない場合のデマンドレスポンス制御と、各発電設備1の発電量が余る場合の予備負荷制御を行う。
The
監視制御装置15は、各発電設備1(BMU24)からの送信データ(電池残量データ(百分率データ))に基づいて、各発電設備1の最低蓄電池残量A(図7(a)の最下値30%)、及び現在(一定時間間隔毎)の蓄電池残量a1を把握している(図13,m1+m2+m3+・・・参照)。具体的には、上記最下値(30%)、最大値(90%)等はデータ記憶部15cに基準値(図23、図24参照)として記憶している。
Based on the transmission data (battery remaining amount data (percentage data)) from each power generation facility 1 (BMU 24), the monitoring
また、上記監視制御装置15は、各発電設備1に対応する需要家10の一定時間間隔毎の電力使用量(デマンド値B、図7(b)のb1値)(kwh)のデータを受信し把握している(図11、d1,d2,d3等参照)。
In addition, the
一方、監視制御装置15(図8、データ記憶部15c)には、予め当該発電設備1の最大電力使用量(太陽光発電の電力と風力発電の電力と蓄電池の電力の合計=デマンド設定値C)(kw)が基準値として設定されており、監視制御装置15は、上記デマンド値Bとデマンド設定値Cとを比較して、その差をデマンド偏差D(kw)として把握する。例えば、現在のデマンド値(電力使用量)Bがデマンド設定値Cを上回る場合は、デマンド偏在Dとし把握される。
On the other hand, in the monitoring control device 15 (FIG. 8,
その後、監視制御装置15は、上記デマンド偏差Dに、上記最低蓄電池残量Aに基づく例えば30分後の蓄電池供給余裕予測Eと、負荷制御予測F(=D)を加味して演算処理を行い、負荷制御指令G、この場合は需要家10の電力使用を制限する負荷制御指令Gを求める。
Thereafter, the
その後、負荷制御指令Gは、上記デマンド偏差Dを補うことで発電電力を負荷制御予測Fに一致させることにより、電力不足を補うものである。負荷制御指令Gは、対象となる需要家10に無線送信される。
Thereafter, the load control command G compensates for the power shortage by making the generated power coincide with the load control prediction F by compensating the demand deviation D. The load control command G is wirelessly transmitted to the
また、各発電設備1A〜1Cにおける発電量が余る場合は、予備負荷制御を行う。予備負荷としては、淡水化装置、製氷機等が設けられており、余剰の電力によりこれらの装置の運転制御指令を各予備負荷装置に無線送信される。
Further, when the power generation amount in each of the
かかる監視制御装置15のより具体的な制御を図6に示すフローチャートと共に説明する。
More specific control of the
監視制御装置(EMS)15は、各需要家10(10−1,10−2,10−3・・・:需要家10は各発電設備の配電網9に共通に設けられている)の各スマートメータ18からの消費電力に関するデータ(上記消費電力量情報、即ち、消費電力量[kwh]又は消費電力[kw]、電圧[v]、力率[cosφ]、周波数[Hz])の情報を通信網(WiFi無線送受信装置12、中継機13、WiFi無線送受信装置20)を介して通信部15dにて受けている(図6、ステップS1)(図8参照)。そして上記監視制御装置15はそれらのデータを需要家毎にデータ記憶部15cの記憶エリア27(図11参照)に順次記憶していく。尚、上記各需要家の送信データには、需要家を示す需要家毎に異なるID番号(例えば需要家10−1であれば、ID=101、需要家10−2であれば、ID=102等)が含まれており、上記監視制御装置15は上記ID番号に基づいて需要家毎の各データを需要家毎10の各記憶エリア10−1,10−2,10−3・・・に順次記憶していく。
The supervisory control device (EMS) 15 is connected to each customer 10 (10-1, 10-2, 10-3...: The
同時に、上記監視制御装置(EMS)15は、スマートパワーマネージャー22の制御に基づいて、各発電設備1A,1B,1Cのスマートメータ11からの発電電力等に関するデータ(上記供給電力量情報、即ち、発電電力量[kwh]又は発電電力[kw]、電圧[v]、電流[A]、力率[cosφ]、周波数[Hz])の情報を通信網(WiFi無線送受信装置12、中継機13、WiFi無線送受信装置20)を介して通信部15dにて受信している(図6、ステップS2)。
At the same time, based on the control of the
そして上記監視制御装置15は、それらのデータをデータ記憶部15cの記憶エリア28に発電設備毎に順次記憶していく(図12参照)。そして上記需要家データと同様に、各発電設備1からの送信データには、各発電設備を示す発電設備毎に異なるID番号(例えば発電設備1AはID=1A、発電設備1BはID=1B、発電設備1CはID=1C等)が含まれており、上記監視制御装置15は上記ID番号に基づいて各発電設備毎の各データを発電設備1A,1B,1C毎のデータ記憶部15cの各記憶エリア1A,1B,1Cに順次記憶していく(図12参照)。また、発電電力量又は発電電力、電圧、電流は、各発電設備の太陽光発電機2と風力発電機3の各々のデータを別々に記憶していく。
And the said
上述のように、上記需要家10又は発電設備1から上記監視制御装置15に送られるデータには全て上記ID番号が含まれており、監視制御装置15はどの需要家10又は発電設備1からのデータかを判別できるように構成されている。また、上記監視制御装置15から各需要家10又は各発電設備1にデータを送信する場合、特定の需要家10又は特定の発電設備1に対してデータを送信するときは、その特定の需要家10又は特定の発電設備1のID番号を同時に送信する。
As described above, all the data sent from the
また、上記監視制御装置15は、発電設備1毎に、上記スマートメータ11から、各蓄電池4の電力[kw]、電圧[V]、電流[A]、電池残量[%]に関する情報を受信し、これらをデータ記憶部15cの記憶エリア38に記憶していく(図13(a)参照)。上記記憶エリア38には、発電設備1Aの6個の蓄電池4の各データを4−1から4−6の記憶エリアに各々記憶している。尚、図13(a)には、発電設備1Aの記憶エリア38のみを示すが、他の発電設備1B,1Cの蓄電池のデータについても、上記記憶エリア38に同様に分けて記憶されていく。
In addition, the
また、監視制御装置15は、各需要家10の消費電力量を合計して、総消費電力量(Σ消費電力量=d1+d2+d3+・・・・)を一定時間毎に演算し、上記データ記憶部27に順次記憶していく(図6、ステップS3、図11参照)。同時に、監視制御装置15は、各発電設備1A〜1Cの発電電力量を合計して、総発電電力量(Σ発電電力量=e1+e2+e3+e4+e5+e6)を一定時間間隔毎に演算し、上記記憶エリア28に記憶していく(図6、ステップS4、図12参照)。
Further, the
次に、監視制御装置15では、総発電電力量(Σ発電電力)と総消費電力量(Σ消費電力)を比較し予測動作により(図6、ステップS5)、消費電力より発電電力に余裕がある場合における予備負荷予測(図7(a)、図6ステップS6以降)と、消費電力が発電電力を上回る場合のデマンド予測(図7(b)、図6ステップS8以降)を行う。このとき、(Σ発電電力=Σ消費電力)の場合は現状維持で、発電を継続する(図6、ステップS7,S15)。
Next, the
上記予測の結果、上記監視制御装置15は、(Σ発電電力>Σ消費電力)の場合は、以下の予備負荷制御を行う(図6、ステップS6以降)。尚、以下の説明において、監視制御装置15のCPU15bの機能ブロック図である図23を適宜参照する。
As a result of the prediction, the
この場合、発電設備の蓄電池4の現在の電池残量を電池残量計測システム(BMU)24に基づいて確認する(図6、ステップS9、図7(a)a1点参照)。監視制御装置15(図23、電池残量要求指令部41)は、各発電設備1A,1B,1Cの各スマートパワーマネージャー22に各発電設備1A,1B,1Cの電池残量要求指令を送信する(図15ステップS9−1参照)。この電池残量要求指令は通信部15dよりハブを介してWiFi無線送受信装置20から各発電設備1A,1B,1Cに向けて無線送信される。
In this case, the current remaining battery level of the
上記電池残量要求指令は、上記中継機13を介して各発電設備1A,1B,1CのWiFi無線送受信装置12で受信され、各発電設備1A,1B,1Cの各スマートメータ11から各スマートパワーマネージャー22に各々無線送信される。上記各発電設備1A,1B,1Cにおける上記スマートパワーマネージャー22(図9参照)は、上記通信部22dを介して上記電池残量要求指令を受信すると(図16、ステップS1参照)、通信バス23を介して電池残量計測システム(BMU)24に対して電池残量を報告するように要求する(図16、ステップS2参照)。
The battery remaining amount request command is received by the WiFi wireless transmission /
例えば、上記発電設備1Aの上記電池残量計測システム24(図10参照)は、通信部24cを介して上記指令を受け、当該システム24のCPU24bは、上記指令に基づいて状態センサー24aにより蓄電池4−1,4−2,4−3・・・の残量を検出する。そして、蓄電池4−1,4−2,4−3・・・の残量データm1,m2,m3[%]・・・を自己のID番号と共に通信部24cを介して通信バス23に送出し、当該残量データm1,m2,m3・・・[%]は上記通信バス23を介して上記スマートパワーマネージャー22にて受信される(図16、ステップS3参照)。上記スマートパワーマネージャー22は上記残量データm1,m2,m3・・・[%]を通信部22d(無線送受信機22d’)を介して上記スマートメータ11に無線送信し(図16、ステップS4参照)、上記スマートメータ11は上記残量データm1,m2,m3・・・[%]をWiFi無線送受信装置12から上記中継機13に送信し、当該残量データm1,m2,m3・・・は上記無線中継機13、上記無線送受信装置20を介し上記監視制御装置15にて受信され、該監視制御装置15はこれらのデータをデータ記憶部15cの記憶エリア38に記憶する(図13(a)、図15、ステップS9−2,S9−3参照)。
For example, the remaining battery level measurement system 24 (see FIG. 10) of the
他の発電設備1B,1Cからの電池残量データm1,m2,m3・・・[%]も同様のルートで上記監視制御装置15にて受信され、記億される(図15、ステップS9−2,S9−3参照)。 尚、上記監視制御装置15は、各発電設備1A,1B,1Cの蓄電池4の電池残量データm1,m2,m3・・・を常時受信し、所定時間毎に更新しているので、記憶エリア38の直近の電池残量データを、直近の電池残量データとして取得しても良い。
Battery remaining amount data m1, m2, m3... [%] From other
そして、当該監視制御装置15(図23、加算部42)は、取得した各発電設備1Aの電池残量の合計の総電池残量(Σ電池残量1A=m1+m2+m3・・・)を演算により求め(図15、ステップS9−3参照)、データ記憶部15cの記憶エリア38に記憶する(図13(a)参照)。
And the said monitoring control apparatus 15 (FIG. 23, addition part 42) calculates | requires the total battery remaining (Σ
同様に、上記監視制御装置15(図23、加算部42)は、取得した各発電設備1B,1Cの電池残量の合計の総電池残量(Σ電池残量1B=m1+m2+m3・・・、Σ電池残量1C=m1+m2+m3・・・)を演算により求め、データ記憶部15cの記憶エリア38に記憶する(図13(a)、図15、ステップS9−3参照)。
Similarly, the monitoring control device 15 (FIG. 23, addition unit 42) obtains the total battery remaining amount (Σ
そして上記監視制御装置15(図23、加算部42)は、各発電設備1A,1B,1Cの合計の総電池残量=Σ電池残量1A+Σ電池残量1B+Σ電池残量1C)を求める。この場合、総電池残量Σが図7(a)のa1点(60%)であったとする(図15、ステップS9−3,S10参照)。
Then, the monitoring control device 15 (FIG. 23, adding unit 42) obtains the total battery remaining amount of each of the
このとき、監視制御装置15(図23、比較部43)は、データ記憶部15cの基準値(残量の最大値90%)を参照し、現在の蓄電池残量(a1点)は最大値には達していないので、これを認識し、上記監視制御装置15(図23、予測部44)は、充電の特性曲線(図7(a)の特性曲線)に基づいて蓄電池の残量の上限値である90%に至るまでの時間(図7(a)のa2点に至る時間)を予測する(図6、ステップS9,S10参照)。具体的には、上記予測部44は、図7(a)の特性曲線を延長し(同図破線参照)、90%に達するまでの時間を演算により求める(図15、ステップS10−1参照)。この場合、充電の最大値に至る時間が「10分」であったとすると、その間、蓄電池4に充電を行う(図15、ステップS10−2、図6、ステップS11参照)。
At this time, the monitoring control device 15 (FIG. 23, the comparison unit 43) refers to the reference value (maximum remaining
具体的には、上記監視制御装置15(図23、充電指令部45)は、通信部15dを介して上記全部の発電設備1A,1B,1Cのスマートパワーマネージャー22に対して、蓄電池4の充電指令を制御指令として送信する(図15、ステップS10−2参照)。この充電指令は上記WiFi無線送受信装置20から中継機13を経て各発電設備1A,1B,1CのWiFi無線送受信装置12で受信され、さらに各発電設備のスマートメータ11を経由して各発電設備のスマートパワーマネージャー22(図9参照)の通信部22dにて受信され、各スマートパワーマネージャー22にて充電指令が認識される(図16、ステップS5参照)。
Specifically, the monitoring control device 15 (FIG. 23, the charging command unit 45) charges the
すると、上記各発電設備のスマートパワーマネージャー22は、通信バス23を介してバッテリーコントローラ7に対して充電指令を送出する(図16ステップS6参照)。上記バッテリーコントローラ7は、上記充電指令に基づいて、太陽光発電機2からコンバータ5を介してDCバス21に送出される電力及び風力発電3からコンバータ5を介してDCバス21に送出される電力を蓄電池4に充電する。
Then, the
その間、上記電池残量計測システム24(図10参照)は常時状態センサー24aにて上記蓄電池4の残量を検出しており、残量データを通信部24cより通信バス23を介して上記スマートパワーマネージャー22に送出している(図16、ステップS13参照)。よって、上記充電期間中も上記スマートパワーマネージャー22から電池残量データm1,m2,m3・・・は上記スマートメータ11に送信され、無線中継機13、WiFi無線送受信装置20を介して上記監視制御装置15に送信されている(図16、ステップS14,S15参照)。よって、上記監視制御装置15(図23、比較部43)は上記充電期間中も常時、上記蓄電池4の電池残量を把握することができる。尚、スマートパワーマネージャー22は、上記電池残量データをデータ記憶部22cに記憶している(図16、ステップS14参照)。
In the meantime, the battery remaining amount measuring system 24 (see FIG. 10) detects the remaining amount of the
上記監視制御装置15(図23、比較部43)は、蓄電池残量が90%に達すると判断した場合は、まず、充電停止指令部46(図23参照)が充電停止指令を各発電設備のスマートパワーマネージャー22に送信する(図15、ステップS11,S11−1参照)。上記充電停止指令は、上記と同様のルートを通り、各発電設備1の各スマートパワーマネージャー22にて受信されると(図16、ステップS7参照)、当該マネージャー22はバッテリーコントローラ7に対して充電停止指令を送信する(図16、ステップS7,S8参照)。これにより、各発電設備における充電は停止される。尚、蓄電池残量が90%に到達した発電設備から順に充電を停止することができ、この場合、上記監視制御装置15(図23、充電停止指令部46)は、充電を停止したい発電設備のID番号と共に充電停止指令を送信する。
When the monitoring control device 15 (FIG. 23, the comparison unit 43) determines that the remaining battery level reaches 90%, first, the charge stop command unit 46 (see FIG. 23) issues a charge stop command to each power generation facility. It transmits to the smart power manager 22 (refer FIG. 15, step S11, S11-1). When the charge stop command passes through the same route as described above and is received by each
そして、上記監視制御装置15(図23、比較部43)は充電が90%に達すると判断した場合は、上記監視制御装置15の予備負荷駆動指令部47(図23参照)の駆動開始指令部47aが予備負荷の駆動指令を送信する(図6、ステップS12参照)。
When the monitoring control device 15 (FIG. 23, comparison unit 43) determines that the charging reaches 90%, the drive start command unit of the preliminary load drive command unit 47 (see FIG. 23) of the
予備負荷としては、上述の淡水化装置、製氷機等があるが、図14に上記配電網9に接続されたEV充電機36を示し、本実施形態ではEV充電機36を駆動する。尚、この予備負荷にもスマートメータ29が各々接続されており、各予備負荷の駆動は上記各スマートメータ29を介して行われる。
Examples of the preload include the desalination apparatus and the ice making machine described above. FIG. 14 shows the EV charger 36 connected to the
このとき上記監視制御装置15(図23、比較部43)は、発電設備1A,1B,1C毎に電池残量を判断し、例えば、最初に電池残量が90%に達した発電設備から順次上記予備負荷駆動指令を送信するように構成することができる。
At this time, the monitoring control device 15 (FIG. 23, comparison unit 43) determines the remaining battery level for each of the
上記監視制御装置15(図23、駆動開始指令部47a)の予備負荷駆動指令は、通信部15dからハブを介してWiFi無線送受信装置20から送信され、当該予備負荷駆動指令は上記無線中継機13を介して各発電設備1A,1B,1CのWiFi無線送受信装置12で受信され、該無線送受信装置12を介して各スマートメータ11にて受信される。
The preliminary load drive command of the monitoring control device 15 (FIG. 23, drive start command unit 47a) is transmitted from the WiFi wireless transmission /
上記スマートメータ11は、上記の予備負荷駆動指令を上記スマートパワーマネージャー22に送信し、該マネージャー22は当該予備負荷駆動指令に基づいて(図16、ステップS9参照)、予備負荷を駆動すべく、上記EV充電機36に駆動指令を送信すると共に、上記バッテリーコントローラ7を制御して、蓄電池4の電力を上記EV充電機36に供給するように制御を行う(図16、ステップS10参照)。これにより、上記EV充電機36にEV用の電力が充電される。尚、特定の発電設備1A又は1B又は1Cの予備負荷のみを駆動する場合は、指令を送信する発電設備のID番号を予備負荷駆動指令と共に送信すれば良い。この場合、各発電設備のスマートパワーマネージャー22は、自身に対する指令か否かID番号により判断し、ID番号の一致を検出した場合にのみ、上記予備負荷の駆動を行う。ID番号が一致しない場合は、予備負荷の駆動は行わない。
The
この予備負荷の駆動期間中も、上記充電期間中と同様に、上記電池残量計測システム24から電池残量データが上記スマートパワーマネージャー22に送信されるため(図16、ステップS13〜S15参照)、上記監視制御装置15(図23、比較部43)では上記蓄電池4の電池残量を常に把握することができる。上記予備負荷が駆動されると、上記電池残量は図7(a)に示すように、a2点(90%)から予備負荷の駆動により徐々に低下していき、上記監視制御装置15は、上記電池残量の減少を認識する。
Since the remaining battery level data is transmitted from the remaining battery
その後、監視制御装置15(図23、比較部43)は、蓄電池4の残量を監視し、蓄電池4の充電値が電池残量の30%以下となった場合、上記監視制御装置15の駆動停止指令部47b(図23参照)は、予備負荷駆動停止案内を送信する(図6、ステップS13,S14参照)。この予備負荷駆動停止案内も、同様に、通信部15d、WiFi無線送受信装置20より送信され、上記無線中継機13を介して、スマートパワーマネージャー22にて受信され(図16、ステップS11参照)、上記マネージャー22は上記駆動停止指令に基づいて、予備負荷(EV充電機36)に対して予備負荷の駆動停止指令を送信する(図16、ステップS12参照)。これに基づいて、上記EV充電機36(又は、揚水ポンプ37、汚水ポンプ39)の上記蓄電池4での駆動は停止される。
Thereafter, the monitoring control device 15 (FIG. 23, the comparison unit 43) monitors the remaining amount of the
また、スマートパワーマネージャー22の制御により、週に1回、蓄電池4を最大値である104%までフル充電し、蓄電池の性能低下を防止している(図16、ステップS16参照)。上記バッテリーコントローラ7は上記スマートパワーマネージャー22からのフル充電指令を受けると、太陽光発電機2、風力発電機3からの電力をコンバータ5を介して蓄電池4にDCバス21を介して送出し、上記蓄電池4を104%までフル充電する。
Further, the
このように各蓄電池4において、図7(a)に示す最下値(30%充電)以下となった場合予備負荷の駆動をオフし、最大値(90%充電)以上となったところで、予備負荷の駆動を開始する充放電サイクルを繰り返し行うことで、鉛蓄電池の寿命を延ばすことができる。
In this way, in each
上記予測の結果、(Σ発電電力<Σ消費電力)の場合は、監視制御装置15は、以下のデマンド制御を行う(図6、ステップS8以降、図7(b)参照)。
As a result of the prediction, if (Σgenerated power <Σpower consumption), the
この場合、上記監視制御装置15(図23、比較部43)は、現在の発電電力(図7(b)のb1点)を認識し、消費電力の特性曲線に基づいて、上記予測部44(図23参照)が例えば10分後の消費電力(図7(b)のb2点)を予測する(図6、ステップS16,S17参照)。 In this case, the monitoring control device 15 (FIG. 23, comparison unit 43) recognizes the current generated power (point b1 in FIG. 7B), and based on the characteristic curve of power consumption, the prediction unit 44 ( For example, the power consumption after 10 minutes (b2 point in FIG. 7B) is predicted (see FIG. 6, steps S16 and S17).
このとき、b2点の消費電力予測値が、電池残量、太陽光による発電電力量、風力による発電電力量の合計電力量を超える場合は、制御指令として需要家電力制限指令を送出する(図6、ステップS17,S18参照)。尚、消費電力予測値が、上記合計電力量の範囲内であれば、電力制限指令は送信されない。 At this time, if the predicted power consumption value at point b2 exceeds the total power amount of the remaining battery level, the amount of power generated by sunlight, and the amount of power generated by wind power, a consumer power limit command is sent as a control command (FIG. 6, see steps S17 and S18). If the predicted power consumption value is within the range of the total power amount, the power limit command is not transmitted.
上記電力制限指令を出す場合、上記監視制御装置15(図23、デマンド制御指令部49の電力制限指令部49b)はデータ記憶部15cの記憶エリア27(図11参照)の各需要家の消費電力量d1,d2等を調べて、消費電力の大きい需要家に対して電力制限指令を送信する。例えば需要家10−3に対して電力制限指令を送信する場合は、ID=103を附加した電力制限指令を、通信部15dから上記WiFi無線送受信装置20を介して送信する。
When issuing the power limit command, the monitoring control device 15 (FIG. 23, power limit command unit 49b of the demand control command unit 49) consumes power of each consumer in the storage area 27 (see FIG. 11) of the
上記電力制限指令は中継機13を介して発電設備1のWiFi無線送受信装置12で受信され、さらに当該無線送受信装置12から各需要家10のスマートメータ18にて受信される。ID番号が一致する上記需要家10−3においては、上記スマートメータ18にて受信し、上記コントローラ19が自身への電力制限指令であることを認識し、当該コントローラ19が当該需要家10−3にて使用中の特定の電気機器の電源をオフする等により、消費電力を制限する制御を行う。尚、上記監視制御装置15において、上記電力制限指令の信号中に、需要家10−3における電力制限の対象となる特定の電気機器の接点の番号を含ませることができ、この場合上記接点番号にて特定される電気機器の電源をオフすることができる。このように、監視制御装置15において、電力制限の対象となる需要家における機器を特定することもできる。
The power restriction command is received by the WiFi wireless transmission /
上記監視制御装置15(図23、比較部43)は、上記電力制限指令中においても、各需要家10からの消費電力量情報を入手しており、消費電力量が低下して、デマンド電力値が上記合計電力量の範囲内になる、と判断した場合は(図17、ステップS18−1参照)、上記需要家10−3に対して、上記監視制御装置15のデマンド復旧指令部49a(図23参照)が、デマンド復旧案内を送信する(図6、ステップS19参照)。即ち、デマンド復旧案内は上記通信部15dより上記WiFi無線送受信装置20を介して、同様に、上記発電設備1に無線送信される。
The monitoring control device 15 (FIG. 23, the comparison unit 43) obtains the power consumption amount information from each
上記デマンド復旧指令は上記無線中継機13を介して発電設備1のWiFi無線送受信装置12で受信され、当該無線送受信装置12から各需要家10のスマートメータ18にて受信される。ID番号が一致する上記需要家10−3においては当該需要家のコントローラ19が自身への復旧指令であることを認識し、上記コントローラ19が当該需要家10−3にてオフしていた上記電気機器の電源をオンする等により、復旧が行われる。尚、ID番号が一致しない需要家10においては、上記デマンド復旧指令は無視される。
The demand recovery instruction is received by the WiFi wireless transmission /
上記需要家電力制限指令を送出した場合においても、常時、一定時間毎にデマンド予測動作を継続し、消費電力予測値が上記合計電力の範囲内となった場合は、デマンド復旧案内を送信する(図6、ステップS19,S20、図17、ステップS19参照)。 Even when the customer power limit command is sent out, the demand prediction operation is always continued at regular intervals, and when the predicted power consumption falls within the total power range, a demand recovery guide is transmitted ( (Refer FIG. 6, step S19, S20, FIG. 17, step S19).
次に、図6のステップS6〜S14の予備負荷制御の他の実施形態を以下説明する。この実施形態の構成を図18、図19、図22等にて説明する。尚、図18、図19において、各々図3、図4と同一部分、対応部分は同一符号を付して便宜上説明を省略する。尚、監視制御装置15と各発電設備1とのデータの流れは、特に断らない限り上記実施形態と同様である。また、以下の説明において、監視制御装置15のCPU15bの機能ブロック図である図24を適宜参照する。
Next, another embodiment of the preliminary load control in steps S6 to S14 in FIG. 6 will be described below. The configuration of this embodiment will be described with reference to FIG. 18, FIG. 19, FIG. 18 and 19, the same parts and corresponding parts as those in FIGS. 3 and 4 are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted for convenience. The data flow between the
図18において、図3との相違点は、DCバス21に,他の蓄電池と並列に、2単位の予備蓄電池4’及び各々の予備蓄電池4’に対応するバッテリーコントローラ7’(4台)を設けた点である(図19も同様)。そして、図13(b)に示すように、予備蓄電池4’の電池残量等の状態は、蓄電池残量計測システム24にて監視されており(図19参照)、上記蓄電池4と同様に、監視制御装置15のデータ記憶部15cの記憶エリア38’に、各予備蓄電池4’−1、4’−2の電力f1,f2[kw]、電圧[V]、電流[A]、電池残量g1,g2[%]が記憶されている。尚、2単位の予備蓄電池4’を区別する際は、符号4’−1,4’−2で示す。
18, the difference from FIG. 3 is that the
監視制御装置15は、上記予備蓄電池電池4’を使用して、以下の予備負荷制御を行う。尚、この制御は、上記予備蓄電池4’を蓄電池4の蓄電池残量に基づいて充放電制御するものであるので、上記予備蓄電池4’を予備負荷として動作させる制御ともいえる(図14の予備負荷としての予備蓄電池4’参照)。
The
また、以下の制御では、太陽光発電機2による発電が行われる昼間において、上記蓄電池4に充電が自動的に行われ(図21(a)の昼間のエリアE1,E3参照)、太陽光発電機2による発電が行われない夜間において、上記蓄電池4の放電を自動的に行って蓄電池の電力を消費する(図21(a)の夜間のエリアE2,E4参照)という基本的な制御が行われていることが前提となる。尚、この蓄電池4の充放電制御はスマートパワーマネージャー22によって行われている。
Further, in the following control, the
発電電力が消費電力を上回っている状況においては(図6ステップS6参照)、各発電設備1の蓄電地4は、昼間は太陽光発電機2による発電が行われるため、スマートパワーマネージャー22の充電指令により電力が充電されて行き、図21(a)の蓄電池残量のエリアE1に示すように、蓄電池残量は増加していく(曲線L1参照)。
In a situation where the generated power exceeds the consumed power (see step S6 in FIG. 6), the
ここで、監視制御装置15(図24、比較部43)は、蓄電池4の平均のフル充電(100%)に対して蓄電池残量(例えば平均値)が85%になったと判断すると(図22、ステップS21参照)、監視制御装置15(図24、予備負荷駆動指令部51の予備蓄電池充電指令部51a)は、予備蓄電池4’の充電開始指令を送信する(図22、ステップS22)。この充電開始指令は、スマートメータコントロールシステム60から予備蓄電池4’のスマートメータ29に送信され、該スマートメータ29からスマートパワーマネージャー22に送られ、該マネージャー22から予備蓄電池4’のバッテリーコントローラ7’に指令され、予備蓄電池4’の充電が開始する。これにより、予備蓄電池4’に対して充電が行われる(図16、ステップS5,S6、図21(b)、予備蓄電池の曲線L1’参照)。
Here, the monitoring control device 15 (FIG. 24, the comparison unit 43) determines that the storage battery remaining amount (for example, average value) has reached 85% with respect to the average full charge (100%) of the storage battery 4 (FIG. 22). The monitoring control device 15 (see FIG. 24, the spare storage battery charge command unit 51a of the reserve load drive command unit 51) transmits a charge start command for the
そして、監視制御装置15は、日射計52(図24参照)に基づいて、日没を検出すると(図22、ステップS23参照)、上記監視制御装置15(図24、予備蓄電池充電指令部51a)は、予備蓄電池4’の充電停止指令を送信する(図22、ステップS24参照)。この充電停止指令は、上記と同様の無線ルートにより、監視制御装置15から発電設備1のWiFi無線送受信装置12にて受信され、さらにスマートメータコントロールシステム60から予備蓄電池4’のスマートメータ29に送信され、該スマートメータ29からスマートパワーマネージャー22に送られ、該マネージャー22から予備蓄電池4’のバッテリーコントローラ7’に指令され、予備蓄電池4’の充電が停止する(図21(b)、予備蓄電池の曲線のP1点、図16、ステップS7,S8参照)。
And the
日没により、太陽光発電機2による発電電力が低下するので、夜間のエリアE2(図21(a))は、需要家10では、蓄電池4の蓄電池残量を使用すること等により、蓄電池残量は減少していく(図21(a)、曲線L2参照)。そして、監視制御装置15(図24、比較部43)は、蓄電池残量(例えば蓄電池4の何れか1つ)が33%になったことを検出すると(図22、ステップS25参照)、上記監視制御装置15(図24、予備蓄電池放電指令部51b)は、予備蓄電池4’の放電開始指令を送信し(図22、ステップS26参照)、これに基づいて予備蓄電池4’の放電が開始される(図21(b)、予備蓄電池の曲線L2’参照)。尚、上記予備蓄電池放電指令部51bの放電開始指令と共に、上記監視制御装置15(図23、充電指令部45)は蓄電池4の充電指令を送信し、これにより、蓄電池4に充電が開始される。
Since the electric power generated by the
即ち、予備蓄電池4’の放電により、直流電力がDC380VのDCバス21に供給され、供給された直流電力は蓄電池4に充電され、蓄電池4の電池残量は徐々に上昇していく(図21(a)、曲線L3参照)。
That is, as the
そして、監視制御装置15(図24、比較部43)は、上記蓄電池残量(例えば何れか1つ)が35%になったとこを検出すると(図22、ステップS27参照)、上記監視制御装置15(図24、予備蓄電池放電指令部51b)は、予備蓄電池4’の放電停止指令を送信し、予備蓄電池4’の放電を停止する(図22、ステップS28、図21(b)、予備蓄電池の曲線の点P2参照)。
Then, when the monitoring control device 15 (FIG. 24, comparison unit 43) detects that the remaining battery charge (for example, any one) has become 35% (see FIG. 22, step S27), the monitoring control device. 15 (FIG. 24, spare storage battery discharge command unit 51b) transmits a discharge stop command for the
その後は、既に昼間となっているので(図21(a)の昼のエリアE3参照)、太陽光発電機2の発電により、蓄電池4が充電されて行き、蓄電池残量は上昇していく(図21(a)、曲線L3参照)。このとき、監視制御装置15(図24、第2予備蓄電池充電指令部53)は、タイマ54を参照し、毎日12時から13時までの間(1時間)は、予備蓄電池4’の充電指令を送信し、これに基づいて、予備蓄電池4’は充電される(図21(b)、予備蓄電池の曲線L3’、図22、ステップS29〜S32、図16、ステップS5,S6参照)。
After that, since it is already daytime (see daytime area E3 in FIG. 21A), the
その後、蓄電池4の電池残量が85%に達した場合の制御は、上記と同様であり、以後、同様の制御が繰り返し行われる。
Thereafter, the control when the remaining battery level of the
以上のような予備蓄電池4’の充放電を行うことにより、昼間に発電した過剰な電力を、予備蓄電池4’にも充電し、蓄電池4が夜間放電し、残量が低下したとき、予備蓄電池4’を放電して、蓄電池4に充電することで、全体として、効率的な運転を行うことができる。例えば、鉛蓄電池(蓄電池4)の上記33%〜85%の1サイクルを1日で行うとすれば、鉛蓄電池のサイクル回数に基づいて、鉛蓄電池の寿命を決定することができる。
By charging / discharging the
また、蓄電地4を85%から33%の間で運転することができ、蓄電池の寿命を長くすることができる。尚、上記85%、33%、35%はこれに限定されず、他の基準値、例えば80%、30%、33%等、電池残量の上限値と下限値を任意に設定可能である。
Moreover, the
以上のように、発電電力と消費電力のバランスは、供給量不足予測のデマンドレスポンス制御と、発電量過多予測の予備負荷制御により、バランスをとることができる。 As described above, the balance between the generated power and the consumed power can be balanced by the demand response control for the shortage of supply amount prediction and the preliminary load control for the prediction of excessive power generation amount.
監視制御装置15においては、上記各需要家10のスマートメータ18から得られた電力使用量に基づいて、各需要家10の電力使用量を表示部15fとしてのモニタにて確認することができる。また、デマンド制御の状況も上記モニタにて確認することができる。即ち、上記予備負荷制御の状況、及び、上記デマンド制御の状況は、図7(a)(b)、図21(a)(b)のようなグラフ表示を、上記監視制御装置15の上記表示部15fにて表示することができ、制御の様子及び電力の需給状況を上記監視制御装置15にて略リアルタイムで見ることができる。同時に、上記監視制御装置15においては、そのデータ記憶部15c内の情報、即ち、図11〜図13に示す記憶エリア27,28,38,38’に各需要家の消費電力、蓄電池の情報、及び、発電設備の発電電力を順次記憶しているので、これらの消費電力と発電電力との関係を表示部15fにて略リアルタイムで表示することができる。
In the
予備負荷制御の状況、図7(b)に示すデマンド制御の状況については、監視制御装置15は、VPN(Virtual Private Network)の技術を使用して、通信衛星30、及び/又は、インターネット網31を介して例えば日本国内におけるクラウドサーバ16と接続されているため、外国に設置された発電設備の上記予備負荷制御の状況及び上記デマンド制御の状況、需要家の消費電力、発電設備の発電電力の状況は、上記クラウドサーバ16に接続されたパーソナルコンピュータ又はタブレットコンピュータ等により日本国内において、略リアルタイムでいつでも確認することができる。
With regard to the status of the preliminary load control and the status of the demand control shown in FIG. 7B, the
具体的には、監視制御装置15に設けられたVPNルータ32から、無線により、通信衛星30を介して日本国内の通信キャリア局33に接続され、当該通信キャリア局33とインターネット網31とが接続されている。このインターネット網31には、日本国内におけるクラウドサーバ16がVPNルータ34及びファイヤーウォール35を介して接続されている。
Specifically, a
従って、上記クラウドサーバ16において、上記外国における上記監視制御装置15における各種データを、上記VPNによって、通信衛星30、インターネット網31を介して受信することができる。よって、当該クラウドサーバ16のモニター、或いは、上記クラウドサーバ16に接続されたパーソナルコンピュータ又はタブレットコンピュータ等により、上記監視制御装置15におけるEMSに関する供給電力量の集計を行うことができる。また、同様に、上記クラウドサーバ16にインターネット網31を介して接続されたパーソナルコンピュータ等のモニタ上において、日本国内において、いつでも、どこにいても、外国における離島に設置された上記監視制御装置15の情報、即ち、電力の需給状況、及び、予備負荷制御、デマンド制御の状況を略リアルタイムで確認することができる。
Therefore, the
上記クラウドサーバ16において蓄積した各種データは、当該電力システムを設置している国との二国間クレジット制度(JCM)のための基礎データとして利用し、温室効果ガスの排出削減についての実施状況の測定、報告、検証(MRV)のデータとして使用することができる。
Various data accumulated in the
上記クラウドサーバ16内のデータは、上記インターネット31を介して公開することが可能である。よって、日本と二国間クレジット制度(JMC)を利用している国において、当該インターネット31を介して上記クラウドサーバ16内のデータを閲覧することにより、上記諸外国においても、二国間クレジット制度(JCM)のための基礎データとして利用し、温室効果ガスの排出削減についての実施状況の測定、報告、検証(MRV)のデータとして使用することができる。
Data in the
以上のように、本発明に係る再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システムによれば、発電所が存在しない離島等においても、オフグリッドで安定したハイブリッド発電システムを実現することができる。 As described above, according to the power supply system using the power generation facility using renewable energy according to the present invention, it is possible to realize an off-grid stable hybrid power generation system even on a remote island where no power plant exists.
また、内燃機発電を全く使用せず、太陽光発電と風力発電と蓄電池を使用した、全再生可能エネルギー発電システムを実現したものである。 In addition, an all-renewable energy power generation system that uses photovoltaic power generation, wind power generation, and a storage battery without using any internal combustion power generation is realized.
また、発電設備は直流連携による自立分散電源(HVDC)にて制御を行うものであるから、交流による給電システムに比較して、発電設備の増設が容易である。 Further, since the power generation equipment is controlled by a self-sustained distributed power supply (HVDC) based on direct current cooperation, it is easy to add power generation equipment as compared with a power supply system using alternating current.
また、高電圧直流給電(HVDC)を行い連携インバーターを介して1回路の交流電力出力を行うものであるから、電力出力コントロールを簡単に行うことができる。従って、系統連携ユニット(電力出力)も、冗長、拡張が可能である。 Moreover, since high voltage direct current power supply (HVDC) is performed and AC power output of one circuit is performed via a cooperative inverter, power output control can be easily performed. Therefore, the grid linkage unit (power output) can also be redundant and expanded.
また、バランス制御演算のためにセンサーに、双方向スマートメータ(発電部、需要家)と、鉛蓄電池、電池残量計測システム(BMU)を活用し、安価でありながら効率的な制御を行うものである。 In addition, it uses a two-way smart meter (power generation unit, customer), lead storage battery, and remaining battery level measurement system (BMU) for the balance control calculation, and performs inexpensive but efficient control. It is.
また、制御出力は、スマートメータの入出力接点を活用し、選択負荷の制御を容易に行うことができる。 In addition, the control output can be easily controlled using the input / output contact of the smart meter.
また、発電設備拡張の場合は、発電設備に、光ファイバーを用いて、発電設備同士の同期運転を容易に行うことができる。即ち、発電設備同士の同期は、系統連携インバータ6の出力側(交流側)で、力率、周波数、電圧等を整合させることにより行うことができるため、複数の発電設備の同期運転を容易に行うことができる。
In the case of power generation facility expansion, the synchronous operation between the power generation facilities can be easily performed by using an optical fiber for the power generation facility. That is, since the synchronization between the power generation facilities can be performed by matching the power factor, frequency, voltage, and the like on the output side (AC side) of the grid-linking
本発明によれば、例えば十分な発電インフラが存在しない離島等の地域においても、オフグリッドでの、効率的かつ安定的に電力を供給することができるものである。 According to the present invention, power can be supplied efficiently and stably on an off-grid, for example, in an area such as a remote island where sufficient power generation infrastructure does not exist.
また、太陽光発電或いは風力発電等の再生可能エネルギー利用発電設備であっても、安定した電力を供給することができる。 Moreover, even if it is renewable energy utilization power generation facilities, such as solar power generation or wind power generation, stable electric power can be supplied.
また、余剰の電力が生じたときに予備負荷を駆動して余剰電力を有効に利用することができるし、消費電力が発電電力を上回る場合は、特定の需要家の消費電力を制限することができ、過剰な電力使用を抑制して、電力の適切な需給バランスをとることができる。 In addition, when surplus power is generated, the standby load can be driven to effectively use the surplus power, and when the power consumption exceeds the generated power, the power consumption of a specific consumer can be limited. It is possible to suppress the use of excessive power and achieve an appropriate power supply / demand balance.
また、昼間、蓄電池に充電された余剰な電力を予備蓄電池に充電しておくことができるし、夜間に蓄電池の残量が減少したときは、予備蓄電池を放電することで、蓄電池の充電を行うことができ、余剰な蓄電池残量を効率的に用いることができる。 In addition, surplus electric power charged in the storage battery can be charged in the spare storage battery during the daytime, and when the remaining capacity of the storage battery decreases at night, the backup battery is discharged to charge the storage battery. It is possible to use the remaining storage battery amount efficiently.
また、本発明に係る電力供給システムを外国に適用した地域における電力需給情報を、通信衛星等を用いて、日本国内のクラウドサーバにて集中的に蓄積することができ、蓄積した各種情報を、例えば温室効果ガスの排出削減に関する二国間クレジット制度(JCM)、温室効果ガスの削減の実施状況の測定・報告・検証(MRV)に利用することができる。 In addition, power supply and demand information in regions where the power supply system according to the present invention is applied to foreign countries can be intensively stored in cloud servers in Japan using communication satellites, etc. For example, it can be used for the bilateral credit system (JCM) regarding greenhouse gas emission reduction and the measurement, reporting and verification (MRV) of the implementation status of greenhouse gas reduction.
さらに、例えばWiFi規格の周波数帯域を使用して、監視制御装置は、供給電力量情報、消費電力量情報を全て無線にて受信し、監視制御装置からの制御指令も全て無線にて行うので、通信インフラの存在しない地域への適用も支障なく行うことができるものである。 Furthermore, for example, using the WiFi standard frequency band, the monitoring and control apparatus receives all the supplied power amount information and the consumed power amount information wirelessly, and also performs all the control commands from the monitoring control apparatus wirelessly. It can also be applied to areas where there is no communication infrastructure.
例えば、外国であって、安定した発電インフラが存在しない離島等において、本発明の再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システムを設置することにより、オフグリッドでの安定した電力供給が可能となると共に、日本国内において当該システムの電力需給データを蓄積することができ、JMCに活用することができる。 For example, in remote islands where there is no stable power generation infrastructure, a power supply system using the renewable energy-based power generation facility of the present invention can be installed to enable stable power supply off-grid. At the same time, power supply and demand data of the system can be accumulated in Japan, and can be used for JMC.
1 発電設備
1A〜1C 発電設備
2 太陽光発電機
3 風力発電機
4 蓄電池
4’ 予備蓄電池
10 需要家
11 スマートメータ
13 無線中継機
15 監視制御装置
18 スマートメータ
24 電池残量計測システム
30 通信衛星
31 インターネット網
47 予備負荷駆動指令部
47a 駆動開始指令部
47b 駆動停止指令部
49 デマンド制御指令部
49a 復旧指令部
49b 電力制限指令部
51 予備負荷駆動指令部
51a 予備蓄電池充電指令部
51b 予備蓄電池放電指令部
53 第2予備蓄電池充電指令部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記所定エリア内に、上記電力需給単位システムの電力の需給状況を監視して、上記各電力需給単位システム内の電力需給バランスの制御を行う監視制御装置が設けられており、
上記各発電設備と上記各需要家に各々スマートメータが設けられ、上記監視制御装置は上記各スマートメータを介して上記各電力需給単位システムとの間で無線通信により、上記各需要家における消費電力に関するデータ、上記各発電設備における発電電力に関するデータ、及び上記電力貯蔵設備の電池残量に関するデータを受けて、これらのデータに基づいて電力の需給バランスのための制御指令を、上記電力需給単位システムに無線送信することで電力供給のバランス制御を行うものであり、
上記監視制御装置は、上記発電設備の発電電力と上記需要家の消費電力とを監視し、発電量過多の場合は上記予備負荷を駆動する予備負荷制御動作を行う予備負荷駆動指令部と、供給電力不足の場合は上記需要家に対する電力制限指令からなるデマンドレスポンス制御動作を行うデマンド制御指令部とを具備しており、上記予備負荷駆動指令部と上記デマンド制御指令部により発電電力量と消費電力量とのバランスをとるものであり、
上記電力貯蔵設備は複数の蓄電池により構成されると共に、蓄電池残量を検知し得る電池残量計測システムが設けられ、
上記監視制御装置の上記予備負荷駆動指令部は、上記電池残量計測システムにて検出された蓄電池残量が蓄電池残量の最大値より低い値を上限値として、当該上限値に蓄電地残量が到達した際に上記制御指令として上記予備負荷を駆動開始する駆動開始指令を送信し得る駆動開始指令部と、
上記予備負荷の駆動により上記電池残量計測システムにて検出された蓄電池残量が蓄電池残量の最小値より高い値を下限値として、当該下限値に蓄電地残量が達した際に上記制御指令として上記予備負荷の駆動を停止する駆動停止指令部とを具備することを特徴とする再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システム。 It is a power supply / demand unit system consisting of power generation equipment that uses only renewable energy, power storage equipment, power generation equipment with a reserve load, and multiple customers who receive only power from the power generation equipment. The power supply and demand unit system is provided in a predetermined area,
In the predetermined area, there is provided a monitoring control device that monitors the power supply / demand situation of the power supply / demand unit system and controls the power supply / demand balance in each power supply / demand unit system,
Each power generation facility and each consumer is provided with a smart meter, and the monitoring and control device communicates with each power supply / demand unit system via each smart meter by wireless communication, thereby consuming power at each consumer. Data relating to the generated power in each of the power generation facilities, and data relating to the remaining battery level of the power storage facility, and based on these data, a control command for power supply / demand balance is provided to the power supply / demand unit system. Power supply balance control by wireless transmission to
The monitoring control device monitors the generated power of the power generation facility and the power consumption of the customer, and in the case of excessive power generation, a preliminary load drive command unit that performs a preliminary load control operation for driving the preliminary load, and a supply In the case of power shortage, a demand control command unit that performs a demand response control operation including a power limit command for the consumer is provided, and the amount of generated power and power consumption by the preliminary load drive command unit and the demand control command unit To balance the quantity,
The power storage facility is constituted by a plurality of storage batteries, and a battery remaining amount measuring system capable of detecting the remaining amount of storage battery is provided,
The reserve load drive command unit of the monitoring control device sets the remaining battery level detected by the remaining battery level measurement system to a value lower than the maximum value of the remaining battery level as an upper limit value, A drive start command unit capable of transmitting a drive start command to start driving the preliminary load as the control command when
The above control is performed when the remaining battery level detected by the remaining battery level measurement system by driving the reserve load is higher than the minimum value of the remaining battery level, and reaches the lower limit value. A power supply system using a renewable energy-based power generation facility, comprising: a drive stop command unit that stops driving of the preliminary load as a command .
上記所定エリア内に、上記電力需給単位システムの電力の需給状況を監視して、上記各電力需給単位システム内の電力需給バランスの制御を行う監視制御装置が設けられており、
上記各発電設備と上記各需要家に各々スマートメータが設けられ、上記監視制御装置は上記各スマートメータを介して上記各電力需給単位システムとの間で無線通信により、上記各需要家における消費電力に関するデータ、上記各発電設備における発電電力に関するデータ、及び上記電力貯蔵設備の電池残量に関するデータを受けて、これらのデータに基づいて電力の需給バランスのための制御指令を、上記電力需給単位システムに無線送信することで電力供給のバランス制御を行うものであり、
上記監視制御装置は、上記発電設備の発電電力と上記需要家の消費電力とを監視し、発電量過多の場合は上記予備負荷を駆動する予備負荷制御動作を行う予備負荷駆動指令部と、供給電力不足の場合は上記需要家に対する電力制限指令からなるデマンドレスポンス制御動作を行うデマンド制御指令部とを具備しており、上記予備負荷駆動指令部と上記デマンド制御指令部により発電電力量と消費電力量とのバランスをとるものであり、
上記電力貯蔵設備は複数の蓄電池により構成されると共に、蓄電池残量を検知し得る電池残量計測システムが設けられ、
上記蓄電池に加えて予備蓄電池を設け、該予備蓄電池の電池残量を上記電池残量計測システムにて検知可能に構成し、
上記監視制御装置の上記予備負荷駆動指令部は、上記電池残量計測システムにて検出された蓄電池残量が蓄電池残量の最大値より低い値を上限値として、当該上限値に蓄電地残量が到達した際に上記予備蓄電池の充電指令を送信し、日没となったことを検知したとき上記予備蓄電池の充電停止指令を送信する予備蓄電池充電指令部と、
上記蓄電池残量が蓄電池残量の最小値より高い値を下限値として、当該下限値に蓄電地残量が達した際に上記予備蓄電池の放電指令を送信し、上記予備蓄電池の放電により上記蓄電池の充電がなされ、上記蓄電池残量が上記下限値より高い値となった際に上記予備蓄電池の放電停止指令を送信する予備蓄電池放電指令部と、
かつ、上記蓄電池の充電がなされている昼間の一定期間、上記予備蓄電池の充電を行う第2予備蓄電池充電指令部とを有するものである再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システム。 It is a power supply / demand unit system consisting of power generation equipment that uses only renewable energy, power storage equipment, power generation equipment with a reserve load, and multiple customers who receive only power from the power generation equipment. The power supply and demand unit system is provided in a predetermined area,
In the predetermined area, there is provided a monitoring control device that monitors the power supply / demand situation of the power supply / demand unit system and controls the power supply / demand balance in each power supply / demand unit system,
Each power generation facility and each consumer is provided with a smart meter, and the monitoring and control device communicates with each power supply / demand unit system via each smart meter by wireless communication, thereby consuming power at each consumer. Data relating to the generated power in each of the power generation facilities, and data relating to the remaining battery level of the power storage facility, and based on these data, a control command for power supply / demand balance is provided to the power supply / demand unit system. Power supply balance control by wireless transmission to
The monitoring control device monitors the generated power of the power generation facility and the power consumption of the customer, and in the case of excessive power generation, a preliminary load drive command unit that performs a preliminary load control operation for driving the preliminary load, and a supply In the case of power shortage, a demand control command unit that performs a demand response control operation including a power limit command for the consumer is provided, and the amount of generated power and power consumption by the preliminary load drive command unit and the demand control command unit To balance the quantity,
The power storage facility is constituted by a plurality of storage batteries, and a battery remaining amount measuring system capable of detecting the remaining amount of storage battery is provided,
In addition to the storage battery, a reserve storage battery is provided, and the remaining battery level of the reserve storage battery is configured to be detectable by the remaining battery level measurement system.
The reserve load drive command unit of the monitoring control device sets the remaining battery level detected by the remaining battery level measurement system to a value lower than the maximum value of the remaining battery level as an upper limit value, The reserve storage battery charge command unit that transmits the reserve storage battery charge command when it reaches, and transmits the reserve storage battery charge stop command when it is detected that sunset has occurred,
When the remaining amount of the storage battery is higher than the minimum value of the remaining amount of the storage battery, the lower limit value is set, and when the remaining amount of the storage battery reaches the lower limit value, a discharge command for the reserve storage battery is transmitted. Is charged, and when the remaining amount of the storage battery becomes higher than the lower limit value, a reserve storage battery discharge command unit that transmits a discharge stop command for the reserve storage battery,
And the electric power supply system using the renewable energy utilization power generation equipment which has a 2nd reserve storage battery charge instruction | command part which charges the said reserve storage battery for the fixed period of the daytime when the said storage battery is charged .
上記電力需給単位システムは、既存の発電所である外部電力系統と接続されておらず、完全なオフグリッドとして構成されたものである請求項1〜3の何れかに記載の再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システム。 The power generation equipment using the renewable energy is composed of a solar power generator, a wind power generator, a biomass power generator, a hydroelectric power generator, or a combination of any two or more of these,
4. The renewable energy-based power generation according to claim 1 , wherein the power supply / demand unit system is configured as a complete off-grid without being connected to an external power system that is an existing power plant. Power supply system using equipment.
上記監視制御装置は、上記2以上の電力需給単位システムとの間で無線通信を行うことにより、電力供給のバランス制御を行うものである請求項1〜4の何れかに記載の再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システム。 Two or more power supply and demand unit systems are provided in the predetermined area,
The use of renewable energy according to any one of claims 1 to 4, wherein the monitoring control device performs balance control of power supply by performing wireless communication with the two or more power supply / demand unit systems. Power supply system using power generation equipment.
上記クラウドサーバ装置と上記監視制御装置は、通信衛星及び/又はインターネット網により相互通信可能に接続されているものである請求項1又は2記載の再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システム。 A cloud server device is provided that can receive and store the data related to power consumption in the monitoring control device, the data related to generated power, and the data related to the remaining battery level via a communication network
The power supply system using the renewable energy-use power generation facility according to claim 1 or 2, wherein the cloud server device and the monitoring control device are connected to each other via a communication satellite and / or the Internet network so as to be able to communicate with each other .
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