JP6240445B2 - Electric power peak cut device - Google Patents
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Description
本発明は、受電電力のピークカットを行う電力ピークカット装置に関する。 The present invention relates to a power peak cut device that performs peak cut of received power.
従来から、商用電力系統から供給される電力が所定値以上になった場合に、蓄電池等の電力貯蔵装置から電力供給を行ない、電力ピークのカットを行う電力ピークカット装置が用いられている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。 Conventionally, when a power supplied from a commercial power system becomes a predetermined value or more, a power peak cutting device is used that supplies power from a power storage device such as a storage battery and cuts a power peak (for example, , See Patent Document 1 and Patent Document 2).
ここで、特許文献1には、バッテリ(蓄電池)の容量を増加させることなく、契約電力の削減を実現し得る配電システム(電力ピークカット装置)が開示されている。この配電システムでは、所内負荷が、常時給電される第1系統の負荷(常時給電用負荷)、電力ピーク時間帯に蓄電池から給電される第2系統の負荷(ピークシフト用負荷)、及び、電力ピーク時間帯に給電が停止される第3系統の負荷(ピークカット用負荷)の3系統に分割されている。そして、ピークシフト用負荷に接続された蓄電池が、深夜を含む軽負荷時間帯に充電され、電力ピーク時間帯(例えばPM1〜4時頃)に放電される。すなわち、電力ピーク時間帯には、ピークシフト用負荷に対して蓄電池から電力が供給される。また、ピーク時間帯には、ピークカット用負荷に対する電力給電が停止される。これにより、蓄電池の容量を増加させることなく、ピーク電力をカットすることができる。 Here, Patent Document 1 discloses a power distribution system (power peak cut device) that can reduce contract power without increasing the capacity of a battery (storage battery). In this power distribution system, the on-site load is a first system load (always power supply load) that is constantly fed, a second system load (peak shift load) that is fed from the storage battery during power peak hours, and power The system is divided into three systems, that is, a third system load (peak cutting load) in which power supply is stopped in the peak time zone. Then, the storage battery connected to the peak shift load is charged in a light load time zone including midnight and discharged in a power peak time zone (for example, around PM 1 to 4 o'clock). That is, in the power peak time zone, power is supplied from the storage battery to the peak shift load. In addition, power supply to the peak cut load is stopped during the peak time period. Thereby, peak power can be cut without increasing the capacity of the storage battery.
また、特許文献2には、商用電力系統から電力が供給される例えば工場や事務所等に設置され、電力使用量がピークに達する時間帯に、平均電力が所定値以下となるように蓄電池等から電力を供給することにより、商用電力系統から供給される電力のピーク使用量(ピーク電力値)が契約によって定められた値を超えないようにして、契約電力料金を削減させる電力ピークカット装置が開示されている。この電力ピークカット装置では、供給する電力量を連続的に可変でき、かつ、その供給時間も制御できるように、すなわち、必要最小限の電力を必要最小限の期間供給できるように構成されている。
In
上述したように、特許文献1に記載の配電システム(電力ピークカット装置)によれば、電力ピーク時間帯に、第2系統の負荷(ピークシフト用負荷)に対しては蓄電池から給電され、第3系統の負荷(ピークカット用負荷)に対しては給電が停止される。そのため、蓄電池の容量を増加させることなく、契約電力を削減することができる。しかしながら、この配電システムでは、電力ピーク時間帯に第3系統の負荷(ピークカット用負荷)への給電が停止されるため、該電力ピーク時間帯に、第3系統に接続されている負荷(すなわち電気機器)を使用することができない。そのため、この配電システムを工場や事務所等に適用した場合には、負荷の使用制限による業務効率の低下等を招くおそれがある。一方、業務効率の低下等を防止するために電力ピーク時間帯に第3系統の負荷への給電を停止しないようにするには、蓄電池を大容量化する必要がある。 As described above, according to the power distribution system (power peak cut device) described in Patent Document 1, power is supplied from the storage battery to the second system load (peak shift load) during the power peak time period. Power feeding is stopped for three loads (peak cut loads). Therefore, contract power can be reduced without increasing the capacity of the storage battery. However, in this power distribution system, since power supply to the load of the third system (peak cutting load) is stopped during the power peak time period, the load connected to the third system during the power peak time period (that is, Electrical equipment) cannot be used. For this reason, when this power distribution system is applied to a factory, an office, or the like, there is a risk that work efficiency may be reduced due to load usage restrictions. On the other hand, it is necessary to increase the capacity of the storage battery so as not to stop the power supply to the load of the third system during the power peak time period in order to prevent a decrease in business efficiency.
また、上述したように、特許文献2に記載のピークカット装置では、必要最小限の電力を必要最小限の期間供給できるように構成されている。ところで、ピークカット装置の効率は、充電器/インバータにおける交流/直流の変換効率に大きく依存するが、充電器/インバータは、その特性上、定格出力時に最も変換効率が高く、出力が低くなると変換効率が低下する。よって、特許文献2に記載のピークカット装置では、装置のエネルギー効率が低下するおそれがある。
Further, as described above, the peak cut device described in
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、蓄電池を大型化することなく、ピークカット時の業務効率の低下を防止するとともに、エネルギー効率の向上を図ることが可能な電力ピークカット装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and without increasing the size of the storage battery, it is possible to prevent a decrease in business efficiency at the time of peak cut and to improve energy efficiency. An object is to provide a peak cut device.
本発明に係る電力ピークカット装置は、商用電力系統から受電した受電電力を計測する計測手段と、系統連系機能を有し、受電された電力を負荷に供給する電力系統に接続された双方向インバータと、双方向インバータに接続された蓄電池と、計測手段により計測された受電電力に基づいて、一定時間の平均電力値が予め定められた所定の電力値を超えないように双方向インバータを駆動制御する制御手段とを備え、該制御手段が、蓄電池から電力系統に電力を供給するときに、双方向インバータを定格出力で運転することを特徴とする。 A power peak cut device according to the present invention has a measuring means for measuring received power received from a commercial power system, and a bidirectional function connected to a power system that has a grid interconnection function and supplies the received power to a load. Based on the inverter, the storage battery connected to the bidirectional inverter, and the received power measured by the measuring means, the bidirectional inverter is driven so that the average power value for a certain time does not exceed a predetermined power value. Control means for controlling, and when the control means supplies power to the power system from the storage battery, the bidirectional inverter is operated at a rated output.
本発明に係る電力ピークカット装置によれば、一定時間の平均電力値が予め定められた所定の電力値を超えないように双方向インバータが駆動制御される。すなわち、双方向インバータを介して、負荷が接続された電力系統に蓄電池から電力が供給される。よって、蓄電池に蓄えられた電力を最大デマンド時に供給することで負荷の使用制限を設けることなく電力のピークカットを行うことができる。また、その際に、双方向インバータが、最も電力変換効率がよい定格出力(最大効率)で運転され、電力系統に電力が供給される。ここで、本発明に係る電力ピークカット装置では、一定時間の平均電力値が所定の電力値を超えないように制御されるため、一時的に必要以上の電力が供給されたとしても、その後の双方向インバータの停止時間を長くすることができ、総合的に効率を向上させることができる。また、蓄電池の容量を必要以上に大きくする必要がなくなる。その結果、蓄電池を大型化することなく、ピークカット時の業務効率の低下を防止するとともに、エネルギー効率の向上を図ることが可能となる。 According to the power peak cut device according to the present invention, the bidirectional inverter is driven and controlled so that the average power value for a predetermined time does not exceed a predetermined power value. That is, power is supplied from the storage battery to the power system to which the load is connected via the bidirectional inverter. Therefore, by supplying the electric power stored in the storage battery at the time of the maximum demand, it is possible to perform the peak cut of the electric power without providing the load use restriction. At that time, the bidirectional inverter is operated at the rated output (maximum efficiency) with the best power conversion efficiency, and power is supplied to the power system. Here, in the power peak cut device according to the present invention, since the average power value for a predetermined time is controlled so as not to exceed the predetermined power value, even if power more than necessary is temporarily supplied, The stop time of the bidirectional inverter can be extended, and the efficiency can be improved comprehensively. Moreover, it becomes unnecessary to increase the capacity of the storage battery more than necessary. As a result, it is possible to prevent a reduction in business efficiency during peak cut and increase energy efficiency without increasing the size of the storage battery.
本発明に係る電力ピークカット装置では、蓄電池が、リチウムイオン電池であり、制御手段が、予め設定された、受電電力がピークになると予測される時刻の直前に、蓄電池が満充電状態となるように双方向インバータを駆動制御して、蓄電池を充電することが好ましい。 In the power peak cut device according to the present invention, the storage battery is a lithium ion battery, and the control means is set to a state in which the storage battery is fully charged immediately before the preset time when the received power is predicted to reach a peak. Preferably, the storage battery is charged by driving the bidirectional inverter.
この場合、蓄電池として、充放電効率が高いリチウムイオン電池を用いることにより全体効率を向上させることができる。ところで、リチウムイオン電池は、満充電状態(高電位状態)で長い時間おいておくと、電解液が電気分解を起こす率が高くなり、劣化が促進される。しかしながら、本発明に係る電力ピークカット装置では、負荷の消費電力(受電電力)がピークになると予測される時刻に合わせて(放電開始の直前に)リチウムイオン池が満充電状態となるように充電される。よって、リチウムイオン電池の劣化を抑制して寿命を向上させることが可能となる。 In this case, the overall efficiency can be improved by using a lithium ion battery with high charge / discharge efficiency as the storage battery. By the way, if a lithium ion battery is left in a fully charged state (high potential state) for a long time, the rate at which the electrolytic solution undergoes electrolysis increases, and the deterioration is promoted. However, in the power peak cut device according to the present invention, charging is performed so that the lithium ion pond is fully charged in accordance with the time when the load power consumption (received power) is predicted to reach a peak (immediately before the start of discharge). Is done. Therefore, it is possible to improve the life by suppressing the deterioration of the lithium ion battery.
本発明に係る電力ピークカット装置では、双方向インバータの定格出力が2乃至10KWであることが好ましい。 In the power peak cut device according to the present invention, the rated output of the bidirectional inverter is preferably 2 to 10 kW.
このようにすれば、双方向インバータ及び蓄電池を含むストリングを小型化することができる。その結果、該ストリングの分散配置や、高価な蓄電池の過剰投資の抑制等を図ることが可能となる。 If it does in this way, the string containing a bidirectional inverter and a storage battery can be reduced in size. As a result, it is possible to achieve a distributed arrangement of the strings, suppression of excessive investment of expensive storage batteries, and the like.
本発明に係る電力ピークカット装置では、カットしたい電力量に応じて、双方向インバータ及び蓄電池を増設可能に構成されていることが好ましい。 In the power peak cut device according to the present invention, it is preferable that a bidirectional inverter and a storage battery can be added according to the amount of power to be cut.
このようにすれば、カットしたい電力量に応じて、双方向インバータ及び蓄電池を含むストリングの数を変えることができる。よって、ユーザは、比較的高価な蓄電池等を含むストリングのコストを考慮して、最適な装置構成とすることが可能となる。 If it does in this way, according to the electric energy which wants to cut, the number of strings including a bidirectional inverter and a storage battery can be changed. Therefore, the user can have an optimum device configuration in consideration of the cost of the string including the relatively expensive storage battery.
本発明に係る電力ピークカット装置は、複数の負荷それぞれに電力を供給する複数の電力系統と、複数の電力系統それぞれに接続された複数の双方向インバータ及び蓄電池と、複数の電力系統それぞれに取り付けられ、各電力系統により供給される電力を計測する複数の第2計測手段とを備え、制御手段が、計測手段により計測された受電電力、及び、第2計測手段により計測された複数の電力系統それぞれの電力値に基づいて、駆動する双方向インバータを決定することが好ましい。 The power peak cut device according to the present invention is attached to each of a plurality of power systems supplying power to each of a plurality of loads, a plurality of bidirectional inverters and storage batteries connected to each of the plurality of power systems, and each of the plurality of power systems. A plurality of second measuring means for measuring the power supplied by each power system, and the control means receives the received power measured by the measuring means and the plurality of power systems measured by the second measuring means. It is preferable to determine a bidirectional inverter to be driven based on each power value.
このようにすれば、複数の電力系統それぞれの電力に基づいて、例えば、最も消費電力が大きい電力系統から順番に蓄電池の電力を供給することができる。よって、ピークカットを行う際に、より効率よく蓄電池から電力を供給することが可能となる。 If it does in this way, based on the electric power of each of a plurality of electric power systems, for example, the electric power of a storage battery can be supplied in order from the electric power system with the largest power consumption. Therefore, when performing peak cut, it becomes possible to supply electric power from a storage battery more efficiently.
本発明に係る電力ピークカット装置は、系統連系機能を有し、発電された電力を負荷に供給する電力系統に接続されたパワーコンディショナと、パワーコンディショナに接続された自家発電装置とをさらに備えることが好ましい。 A power peak cut device according to the present invention has a grid interconnection function, and includes a power conditioner connected to a power system that supplies generated power to a load, and a private power generation device connected to the power conditioner. It is preferable to further provide.
このようにすれば、自家発電装置(例えば太陽電池等)が接続されている高圧受電設備に対しても、本発明に係る電力ピークカット装置を適用することが可能となる。また、このようにすれば、自家発電装置で発電された電力を蓄電池に供給するといった協調制御を行うことも可能となる。 If it does in this way, it will become possible to apply the power peak cut device concerning the present invention also to the high voltage power receiving equipment to which a private power generation device (for example, a solar cell etc.) is connected. In this way, it is also possible to perform cooperative control such as supplying electric power generated by the private power generator to the storage battery.
本発明に係る電力ピークカット装置では、制御手段が、受電電力の瞬間電力値が所定の電力値を超えた場合に、双方向インバータを駆動して、蓄電池の電力を電力系統に供給し、双方向インバータの駆動中に、受電電力の所定時間毎の移動平均値が所定の電力値を下回ったときに、双方向インバータの駆動を停止することが好ましい。 In the power peak cut device according to the present invention, when the instantaneous power value of the received power exceeds a predetermined power value, the control means drives the bidirectional inverter to supply the power of the storage battery to the power system. During the driving of the bidirectional inverter, it is preferable to stop the driving of the bidirectional inverter when the moving average value of the received power for each predetermined time falls below the predetermined power value.
このようにすれば、一定時間の平均電力値が所定の電力値を超えないように制御(ピークカット)することが可能となる。また、特に、負荷変動の周期が短い場合であってもピークカットの精度を向上することができる。 In this way, it is possible to perform control (peak cut) so that the average power value for a certain time does not exceed the predetermined power value. In particular, the accuracy of peak cut can be improved even when the load fluctuation period is short.
また、本発明に係る電力ピークカット装置では、制御手段が、受電電力の所定時間毎の平均値が所定の電力値を超えた場合に、双方向インバータ駆動して、蓄電池の電力を電力系統に供給し、双方向インバータの駆動中に、受電電力の所定時間毎の移動平均値が所定の電力値を下回ったときに、双方向インバータの駆動を停止することが好ましい。 Further, in the power peak cut device according to the present invention, when the average value of the received power for each predetermined time exceeds the predetermined power value, the control means drives the bi-directional inverter to supply the power of the storage battery to the power system. During the driving of the bidirectional inverter, it is preferable to stop the driving of the bidirectional inverter when the moving average value of the received power for every predetermined time falls below the predetermined power value.
このようにしても、一定時間の平均電力値が所定の電力値を超えないように制御(ピークカット)することが可能となる。また、特に、制御をよりシンプルにすることができ、処理の負荷を低減することができる。 Even in this case, it is possible to perform control (peak cut) so that the average power value for a predetermined time does not exceed the predetermined power value. In particular, the control can be simplified and the processing load can be reduced.
さらに、本発明に係る電力ピークカット装置では、制御手段が、受電電力の瞬間電力値が所定の電力値を超えた場合に、双方向インバータ駆動して、蓄電池の電力を電力系統に供給し、双方向インバータの駆動中に、受電電力の瞬間電力値が所定の電力値を下回ったときに、双方向インバータの駆動を停止することが好ましい。 Furthermore, in the power peak cut device according to the present invention, when the instantaneous power value of the received power exceeds a predetermined power value, the control means drives the bidirectional inverter to supply the power of the storage battery to the power system, During the driving of the bidirectional inverter, it is preferable to stop the driving of the bidirectional inverter when the instantaneous power value of the received power falls below a predetermined power value.
このようにすれば、受電電力が所定の無効電力を含む最大電力値を超えないように制御(ピークカット)することが可能となる。 In this way, it is possible to perform control (peak cut) so that the received power does not exceed the maximum power value including predetermined reactive power.
本発明によれば、蓄電池を大型化することなく、ピークカット時の業務効率の低下を防止するとともに、エネルギー効率の向上を図ることが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to aim at the improvement of energy efficiency while preventing the fall of the business efficiency at the time of peak cut, without enlarging a storage battery.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals are used for the same or corresponding parts. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[第1実施形態]
まず、図1を用いて、第1実施形態に係る電力ピークカット装置1の構成について説明する。図1は、電力ピークカット装置1、及び電力ピークカット装置1が適用された高圧受電設備5の構成を示すブロック図である。なお、ここでは、電力ピークカット装置1が、例えば事務所や工場等の高圧受電契約の需要家が保有する高圧受電設備5に適用された場合を例にして説明する。
[First Embodiment]
First, the configuration of the power peak cutting device 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a power peak cutting device 1 and a high-voltage
高圧受電設備5は、電力事業者が展開している商用電力系統から需要家が電力を受電するための設備である。図1に例示された高圧受電設備5では、引き込まれた商用電力系統は、DS(Disconnecting Switch:断路器)21、VCT(Voltage Current and Transformer:電力供給用計器用変成器)22、OCR(Over−Current Relay:過電流継電器)23、及び、VCB(真空遮断器)24を介して、母線25に接続されている。なお、VCT22には、受電電力を計測するとともに、受電電力に応じたパルス信号を出力するWH(Watt−hour meter:電力量計)26が接続されている。
The high-voltage
母線25には、LBS(AC Load Break Switch:高圧交流負荷開閉器)26を介して接続されたTr(Transformer:変圧器)28によって降圧された電力を負荷(例えば、電灯、OA機器等)に供給する3系統の単相三線式(1φ3W)の電力系統(単相電灯線)32,33,34が接続されている。
The
同様に、母線25には、LBS(AC Load Break Switch:高圧交流負荷開閉器)27を介して接続されたTr(Transformer:変圧器)29によって降圧された電力を負荷(例えば、コンプレッサ、冷凍機、空調機等)に供給する3系統の三相三線式(3φ3W)の電力系統(三相動力線)35,36,37が接続されている。
Similarly, the
電力ピークカット装置1は、主として、パルス検出器11、CTセンサ12、双方向インバータ13、蓄電池15、及びシステムコントローラ17等を有して構成されている。
The power peak cut device 1 mainly includes a
パルス検出器11は、上述したWH(電力量計)26から出力されるパルス信号(すなわち受電電力)を検出する。すなわち、パルス検出器11は、特許請求の範囲に記載の計測手段として機能する。パルス検出器11は、システムコントローラ17に接続されており、検出されたパルス信号は、システムコントローラ17に出力される。
The
CTセンサ12は、上述した三相三線式の電力系統37に取り付けられており、該電力系統に流れる電流の値(すなわち負荷に供給される電力値)を検出する。すなわち、CTセンサ12は、特許請求の範囲に記載の第2計測手段として機能する。CTセンサ12は、システムコントローラ17に接続されており、検出された電流値(電力値)は、システムコントローラ17に出力される。なお、CTセンサ12としては、例えば、CT・ZCT一体型のもの等を用いてもよい。
The
双方向インバータ13は、50Hz/60Hzの交流電力を直流電力に変換するとともに、リチウムイオン電池15から出力される直流電力を交流電力に変換し、系統と連系(電圧、周波数の変換や停電時の保護協調)して運転可能な電力変換装置である。双方向インバータ13は、上述したように系統連系機能を有し、受電された電力を負荷に供給する三相三線式の電力系統37に接続されている。ここで、双方向インバータ13の定格出力は、2乃至10kWであることが好ましい。なお、本実施形態では定格出力が5kWのものを用いた。
The
インバータ・コントローラ14は、システムコントローラ17からの制御信号(情報)に基づいて双方向インバータ13を駆動する。なお、システムコントローラ17と、インバータ・コントローラ14とは、例えば、CAN(Controller Area Network)やRS485等の通信回線18で相互に通信可能に接続されている。
The
蓄電池15は、双方向インバータ13に接続され、該双方向インバータ13を介して、商用電力で充電される一方で、充電電力を放電して負荷に電力を供給する。蓄電池15としては、エネルギー密度が高く、充放電効率が高いリチウムイオン電池が好適に用いられる。なお、リチウムイオン電池15の状態、例えば、SOC(State Of Charge)や電圧、温度等はBCU(Battery Control Unit)16によって監視される。
The
BCU16は、リチウムイオン電池15の充電量(SOC)が足りないときには充電要求をシステムコントローラ17に出力する。一方、充電量が充分であるときには、放電可能であることを示す情報をシステムコントローラ17に出力する。なお、システムコントローラ17と、BCU16とは、上述した通信回線18で相互に通信可能に接続されている。
The
システムコントローラ17は、演算を行うCPU、該CPUに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するROM、演算結果などの各種データを記憶するRAM、記憶内容が保持されるバックアップRAM、及び入出力I/F等を有して構成されている。システムコントローラ17は、リチウムイオン電池15の放電(給電)のタイミング、及び、充電(受電)のタイミングをコントロールする。より具体的には、システムコントローラ17は、パルス検出器11により計測された受電電力、及びCTセンサ12により検出された電力系統37の電力値に基づいて、一定時間(30分間)の平均電力値が、予め定められた所定の電力値を超えないように双方向インバータ13を駆動制御する(詳細は後述する)。その際に(リチウムイオン電池15から電力系統37に電力を供給するときに)、システムコントローラ17は、双方向インバータを定格出力で運転(オン・オフ制御)する。すなわち、システムコントローラ17は、特許請求の範囲に記載の制御手段として機能する。
The
一方、システムコントローラ17は、予め設定された、負荷の消費電力(受電電力)がピークになると予測される時刻の直前(デマンド直前)に、リチウムイオン電池15が満充電状態(最大容量)となるように双方向インバータ13を駆動制御(充電制御)して、リチウムイオン電池15を充電する。
On the other hand, the
ここで、事務所の1日の電力使用状況とデマンド値の一例を図2に示す。より具体的には、ある事務所における、1分単位で計測した消費電力、及びデマンド値(消費電力の30分平均値)それぞれの1日の変化を図2に示す。図2の横軸は時刻であり、縦軸は電力(kW)である。また、図2では、1分単位の消費電力を太い実線で、消費電力の30分平均値を細い実線で示した。図2に例示された事務所での最大デマンド値は37(kW)であった。 Here, FIG. 2 shows an example of the daily power usage situation and demand value of the office. More specifically, FIG. 2 shows daily changes in power consumption and demand value (30-minute average value of power consumption) measured in 1 minute units in a certain office. The horizontal axis in FIG. 2 is time, and the vertical axis is power (kW). In FIG. 2, the power consumption per minute is indicated by a thick solid line, and the average value of power consumption for 30 minutes is indicated by a thin solid line. The maximum demand value in the office illustrated in FIG. 2 was 37 (kW).
ところで、有効電力Pは電圧と電流の瞬時値(e(t),i(t))の積である瞬間電力を積分し、1周期Tで平均したものである。電力会社で計測するデマンド値は消費電力の30分間の平均値として算出され、過去11ヶ月のデマンド値の最大値が、次の1年間の電力会社との契約電力料金(基本料金)となる。そこで、システムコントローラ17は、30分間の平均電力値が予め定められた所定の電力値(例えば35kW)を超えないように双方向インバータ13を駆動制御する。
By the way, the active power P is obtained by integrating instantaneous power, which is a product of instantaneous values (e (t), i (t)) of voltage and current, and averaging them over one period T. The demand value measured by the electric power company is calculated as an average value of power consumption for 30 minutes, and the maximum demand value for the past 11 months becomes the contract electric power charge (basic charge) with the electric power company for the next year. Therefore, the
次に、図3を参照しつつ、電力ピークカット装置1の動作について説明する。図3は、電力ピークカット装置1による充放電の基本制御フローを示すフローチャートである。この処理は、システムコントローラ17によって、所定のタイミングで繰り返して実行される。
Next, the operation of the power peak cutting device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing a basic control flow of charge and discharge by the power peak cut device 1. This process is repeatedly executed by the
まず、ステップS100では、パルス検出器11により検出されたパルス数(すなわち受電電力)が読み込まれる。続くステップS102では、リチウムイオン電池15の充電要求が出力されているか否かについての判断が行われる。ここで、充電要求が出力されている場合には、ステップS104に処理が移行する。一方、充電要求が出力されていないときには、ステップS122に処理が移行する。
First, in step S100, the number of pulses (that is, received power) detected by the
ステップS104では、双方向インバータ13の起動条件(受電電力値、及び/又は設定時刻等の条件)が成立したか否かの判断が行われる。ここで、起動条件が成立している場合には、ステップS106に処理が移行する。一方、起動条件が成立していないときには、本処理から一旦抜ける。
In step S104, it is determined whether or not the activation condition (reception power value and / or set time, etc.) of the
ステップS106では、CTセンサ12により検出された電力系統37の電流値(電力値)が読み込まれ、電力系統37の負荷(消費電力)が取得される。なお、ここで、CTセンサ12が複数の電力系統に取り付けられている場合には、どの系統の負荷(消費電力)が小さいかが判断される。そして、CTセンサ12の検出値に基づいて、リチウムイオン電池15を充電するための電力をどの系統から取得するかが決定される。
In step S106, the current value (power value) of the
続くステップS108では、各種リレーがオン(接続)され、双方向インバータ13が起動される。
In subsequent step S108, various relays are turned on (connected), and the
次に、ステップS110では、受電電力値が充電(受電)開始しきい値以下であるか否かについての判断が行われる。ここで、受電電力値が充電開始しきい値以下である場合には、ステップS112に処理が移行する。一方、充電電力値が充電開始しきい値よりも大きいときには、本処理から一旦抜ける。 Next, in step S110, a determination is made as to whether or not the received power value is less than or equal to a charging (power receiving) start threshold value. If the received power value is less than or equal to the charging start threshold value, the process proceeds to step S112. On the other hand, when the charging power value is larger than the charging start threshold, the process is temporarily exited.
ステップS112では、双方向インバータ13が駆動されて、電力系統37から電力が受電され、リチウムイオン電池15が充電される。
In step S112, the
続いて、ステップS114では、受電電力値が充電停止しきい値以下であるか否かについての判断が行われる。ここで、受電電力値が充電停止しきい値よりも大きい場合には、ステップS118に処理が移行する。一方、受電電力値が充電停止しきい値以下のときには、ステップS116に処理が移行する。 Subsequently, in step S114, a determination is made as to whether or not the received power value is less than or equal to the charge stop threshold value. If the received power value is larger than the charge stop threshold value, the process proceeds to step S118. On the other hand, when the received power value is less than or equal to the charge stop threshold value, the process proceeds to step S116.
ステップS116では、リチウムイオン電池15の充電が完了したか否か(SOCが目標値に達したか否か)についての判断が行われる。ここで、リチウムイオン電池15の充電が完了した場合には、ステップS118に処理が移行する。一方、リチウムイオン電池15の充電が完了していないときには、上述したステップS114に処理が移行し、リチウムイオン電池15の充電が継続して実行される。
In step S116, a determination is made as to whether charging of the
ステップS118では、双方向インバータ13による受電が終了され、リチウムイオン電池15の充電が終了する。そして、ステップS120では、双方向インバータ13が停止される。
In step S118, the power reception by the
次に、ステップS122では、リチウムイオン電池13が放電可能であるか否かについての判断が行われる。ここで、放電可能である場合には、ステップS124に処理が移行する。一方、放電できないときには、本処理から一旦抜ける。
Next, in step S122, it is determined whether or not the
ステップS124では、双方向インバータ13の起動条件(受電電力、及び/又は設定時刻等の条件)が成立したか否かの判断が行われる。ここで、起動条件が成立している場合には、ステップS126に処理が移行する。一方、起動条件が成立していないときには、本処理から一旦抜ける。
In step S124, a determination is made as to whether or not a start condition (conditions such as received power and / or set time) of the
ステップS126では、CTセンサ12により検出された電力系統37の電流値(電力値)が読み込まれ、電力系統37の負荷(消費電力)が取得される。なお、ここで、CTセンサ12が複数の電力系統に取り付けられている場合には、どの系統の負荷(消費電力)が大きいかが判断される。そして、CTセンサ12の検出値に基づいて、リチウムイオン電池15の電力をどの系統に供給するかが決定される。
In step S126, the current value (power value) of the
続くステップS128では、各種リレーがオン(接続)され、双方向インバータ13が起動される。
In subsequent step S128, various relays are turned on (connected), and the
次に、ステップS130では、受電電力値が給電(放電)開始しきい値以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、受電電力値が給電開始しきい値以上である場合には、ステップS132に処理が移行する。一方、受電電力値が給電開始しきい値よりも小さいときには、本処理から一旦抜ける。 Next, in step S130, a determination is made as to whether the received power value is greater than or equal to a power supply (discharge) start threshold value. If the received power value is greater than or equal to the power supply start threshold value, the process proceeds to step S132. On the other hand, when the received power value is smaller than the power supply start threshold value, the process is temporarily exited.
ステップS132では、双方向インバータ13が駆動されて、リチウムイオン電池15の電力が電力系統37に供給(給電)される。
In step S132, the
続いて、ステップS134では、受電電力値が給電(放電)停止しきい値以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、受電電力値が給電停止しきい値よりも小さい場合には、ステップS138に処理が移行する。一方、受電電力値が給電停止しきい値以上のときには、ステップS136に処理が移行する。 Subsequently, in step S134, a determination is made as to whether or not the received power value is greater than or equal to the power supply (discharge) stop threshold value. If the received power value is smaller than the power supply stop threshold, the process proceeds to step S138. On the other hand, when the received power value is greater than or equal to the power supply stop threshold, the process proceeds to step S136.
ステップS136では、リチウムイオン電池15のSOC(充電量)が所定値よりも低下したか否かについての判断が行われる。ここで、リチウムイオン電池15のSOCが所定値以下まで低下した場合には、ステップS138に処理が移行する。一方、リチウムイオン電池15のSOCがまだ低下していないときには、上述したステップS134に処理が移行し、リチウムイオン電池15からの電力供給が継続して実行される。
In step S136, a determination is made as to whether or not the SOC (charge amount) of the
ステップS138では、双方向インバータ13による給電が終了され、リチウムイオン電池15の放電(電力供給)が終了する。そして、ステップS140では、双方向インバータ13が停止される。
In step S138, the power supply by the
次に、図4、図8、及び図12を参照しつつ、3つ(実施例1〜3)のピークカット方法について説明する。ここで、図4は、実施例1(瞬時電力値によるデマンド値の削減例)に係るピークカット処理の処理手順を示すフローチャートである。図8は、実施例2(積算電力値によるデマンド値の削減例)に係るピークカット処理の処理手順を示すフローチャートである。また、図12は、実施例3(瞬時最大電力値の削減例)に係るピークカット処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、図4,8,12に示したフローチャートは、上述した(図3に示した)充放電の基本制御フロー中の放電処理(ピークカット処理)、すなわちステップS130〜S134に対応するものである。 Next, three (Examples 1 to 3) peak cutting methods will be described with reference to FIGS. 4, 8, and 12. Here, FIG. 4 is a flowchart illustrating the processing procedure of the peak cut processing according to the first embodiment (example of demand value reduction by instantaneous power value). FIG. 8 is a flowchart illustrating the processing procedure of the peak cut processing according to the second embodiment (an example of reducing the demand value based on the integrated power value). FIG. 12 is a flowchart illustrating the processing procedure of the peak cut processing according to the third embodiment (an example of reduction of the instantaneous maximum power value). The flowcharts shown in FIGS. 4, 8, and 12 correspond to the discharge process (peak cut process) in the basic charge / discharge control flow (shown in FIG. 3) described above, that is, steps S130 to S134. .
(実施例1)
まず、図4を参照しつつ、実施例1に係るピークカット処理について説明する。なお、ここでは、WH26から、仮に50,000(pulse/kWh)のパルス信号が出力される(パルス検出器11によって検出される)として、しきい値を設定した。例えば、目標電力値を35(kW)とした場合には、1(kW)=50,000/3,600=13.88パルスであるため、35×13.88=486(pulse)をしきい値とした。
Example 1
First, the peak cut processing according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Here, the threshold value is set on the assumption that a pulse signal of 50,000 (pulse / kWh) is output from the WH 26 (detected by the pulse detector 11). For example, when the target power value is 35 (kW), since 1 (kW) = 50,000 / 3,600 = 13.88 pulses, a threshold of 35 × 13.88 = 486 (pulse) is set. Value.
ステップS200では、パルス検出器11により検出されたパルス数がカウントされる。次に、ステップS202では、ステップS200でカウントされたパルス数が所定値(例えば486パルス:35kWに相当)以上であるか否か、すなわち受電電力の瞬間電力値が所定値(35kW)以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、パルス数が所定値以上の場合には、ステップS204に処理が移行する。一方、パルス数が所定値未満のときには、ステップS206に処理が移行する。
In step S200, the number of pulses detected by the
ステップS204では、双方向インバータ13が駆動されて、リチウムイオン電池15の電力が電力系統37に供給(給電)される。その後、ステップS208に処理が移行する。一方、ステップS206では、双方向インバータ13による給電が終了され、リチウムイオン電池15の放電(電力供給)が終了される。そして、双方向インバータ13が停止される。その後、本処理から一旦抜ける。
In step S204, the
ステップS208では、例えば5分毎のパルス数の移動平均値が所定値(例えば486パルス:35kWに相当)以上であるか否か、すなわち受電電力の5分毎の移動平均値が所定値(35kW)以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、5分毎のパルス数の移動平均値が所定値以上の場合には、ステップS200に処理が移行し、上述したステップS200以降の処理が繰り返して実行される。 In step S208, for example, whether the moving average value of the number of pulses every 5 minutes is equal to or greater than a predetermined value (for example, 486 pulses: equivalent to 35 kW), that is, the moving average value of the received power every 5 minutes is a predetermined value (35 kW). ) A determination is made as to whether or not this is the case. If the moving average value of the number of pulses every 5 minutes is greater than or equal to the predetermined value, the process proceeds to step S200, and the processes after step S200 described above are repeatedly executed.
一方、5分毎のパルス数の移動平均値が所定値未満のときには、ステップS206において、双方向インバータ13による給電が終了され、リチウムイオン電池15の放電(電力供給)が終了される。そして、双方向インバータ13が停止される。その後、本処理から一旦抜ける。
On the other hand, when the moving average value of the number of pulses every 5 minutes is less than the predetermined value, the power supply by the
ここで、実施例1に係るピークカット処理によるピークカット結果(デマンド値の削減結果)を図5〜7に示す。図5は、リチウムイオン電池15からの供給電力、受電電力、及び、リチウムイオン電池15からの供給電力と受電電力との合計値(すなわち、リチウムイオン電池15からの電力供給がない場合の受電電力)をそれぞれ示す図である。なお、図5の横軸は時刻であり、縦軸は電力(kW)である。図5では、受電電力を細い実線で、合計値を太い実線で、供給電力を中間の実線でそれぞれ示した。図5に示されるように、パルス信号から算出される瞬時電力値が35kW以上となったときに、双方向インバータ13(リチウムイオン電池15)から5kW一定の電力を給電(放電)し、5分毎の移動平均値が35kWを下回ったときに給電を停止するように制御した場合のデマンド値の変化(削減結果)を図6に示す。
Here, the peak cut result (demand value reduction result) by the peak cut processing according to the first embodiment is shown in FIGS. FIG. 5 shows the supplied power from the
図6は、実施例1に係るピークカット処理(瞬時電力値制御)によるデマンド値の削減結果を示す図である。なお、図6では、受電電力の30分平均値(デマンド値)を細い実線で、合計値の30分平均値(デマンド値)を太い実線でそれぞれ示した。また、図7に、図5のグラフと図6のグラフとをまとめて示した。なお、図7では、受電電力を細い実線で、受電電力の30分平均値(デマンド値)を細い破線で、合計値を太い実線で、合計値の30分平均値(デマンド値)を太い破線で、供給電力を中間の実線でそれぞれ示した。 FIG. 6 is a diagram illustrating a demand value reduction result by the peak cut processing (instantaneous power value control) according to the first embodiment. In FIG. 6, the 30-minute average value (demand value) of the received power is indicated by a thin solid line, and the 30-minute average value (demand value) of the total value is indicated by a thick solid line. FIG. 7 collectively shows the graph of FIG. 5 and the graph of FIG. In FIG. 7, the received power is a thin solid line, the 30-minute average value (demand value) of the received power is a thin broken line, the total value is a thick solid line, and the 30-minute average value (demand value) of the total value is a thick broken line. The power supply is shown by the solid line in the middle.
図6及び図7に示されるように、本実施例によれば、しきい値を35.000(kW)、ピークカット時のバッテリ電力を5.000(kW)とした場合に、3.000(kWh)の電池容量で、デマンドピーク値を5.4%低減できること、すなわち、ピーク電力値を34.655(kW)に抑制できることが確認された。なお、上述した移動平均を取る時間は5分間には限られない。当該時間を短時間にするほど、制御目標値に対する追従性が向上する。 As shown in FIGS. 6 and 7, according to this embodiment, when the threshold value is 35.000 (kW) and the battery power at the time of peak cut is 5.000 (kW), 3.000 It was confirmed that the demand peak value can be reduced by 5.4% with a battery capacity of (kWh), that is, the peak power value can be suppressed to 34.655 (kW). The time taken for the above moving average is not limited to 5 minutes. As the time is shortened, the followability to the control target value is improved.
(実施例2)
次に、図8を参照しつつ、実施例2に係るピークカット処理について説明する。なお、しきい値(パルス数)の設定方法は上述した通りであるので、ここでは詳細な説明は省略する。
(Example 2)
Next, a peak cut process according to the second embodiment will be described with reference to FIG. Since the threshold value (number of pulses) setting method is as described above, detailed description thereof is omitted here.
ステップS300では、パルス検出器11により検出されたパルス数がカウントされる。次に、ステップS302では、ステップS300でカウントされたパルス数の5分間の平均値が所定値(例えば486パルス:35kWに相当)以上であるか否か、すなわち受電電力の5分間の平均値が所定値(35kW)以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、パルス数の平均値が所定値以上の場合には、ステップS304に処理が移行する。一方、パルス数の平均値が所定値未満のときには、ステップS306に処理が移行する。
In step S300, the number of pulses detected by the
ステップS304では、双方向インバータ13が駆動されて、リチウムイオン電池15の電力が電力系統37に供給(給電)される。その後、ステップS300に処理が移行し、上述したステップS300以降の処理が繰り返して実行される。
In step S304, the
一方、ステップS306では、双方向インバータ13による給電が終了され、リチウムイオン電池15の放電(電力供給)が終了される。そして、双方向インバータ13が停止される。その後、本処理から一旦抜ける。
On the other hand, in step S306, the power supply by the
ここで、実施例2に係るピークカット処理によるピークカット結果(デマンド値の削減結果)を図9〜11に示す。図9は、リチウムイオン電池15からの供給電力、受電電力、リチウムイオン電池15からの供給電力と受電電力との合計値(すなわち、リチウムイオン電池15から電力供給がされない場合の受電電力)、及び、合計値の5分毎の平均値をそれぞれ示す図である。なお、図9の横軸は時刻であり、縦軸は電力(kW)である。図9では、受電電力を細い実線で、合計値を太い実線で、合計値の5分毎の平均値を太い破線で、供給電力を中間の実線でそれぞれ示した。図9に示されるように、パルス信号から算出される5分毎の平均値が35kW以上となったときに、双方向インバータ13(リチウムイオン電池15)から5kW一定の電力を給電(放電)し、5分毎の移動平均値が35kWを下回ったときに給電を停止するように制御した場合のデマンド値の変化(削減結果)を図10に示す。
Here, the peak cut results (demand value reduction results) by the peak cut processing according to the second embodiment are shown in FIGS. FIG. 9 shows the power supplied from the
図10は、実施例2に係るピークカット処理(5分毎平均電力値制御)によるデマンド値の削減結果を示す図である。なお、図10では、受電電力の30分平均値(デマンド値)を細い実線で、合計値を太い実線で、合計値の5分毎平均値を太い破線でそれぞれ示した。また、図11に、図9のグラフと図10のグラフとをまとめて示した。なお、図11では、受電電力を細い実線で、受電電力の30分平均値(デマンド値)を細い破線で、合計値を太い実線で、合計値の30分平均値(デマンド値)を太い破線で、供給電力を中間の実線でそれぞれ示した。 FIG. 10 is a diagram illustrating a demand value reduction result by peak cut processing (average power value control every 5 minutes) according to the second embodiment. In FIG. 10, the 30-minute average value (demand value) of the received power is indicated by a thin solid line, the total value is indicated by a thick solid line, and the average value of the total value every 5 minutes is indicated by a thick broken line. FIG. 11 collectively shows the graph of FIG. 9 and the graph of FIG. In FIG. 11, the received power is a thin solid line, the 30-minute average value (demand value) of the received power is a thin broken line, the total value is a thick solid line, and the 30-minute average value (demand value) of the total value is a thick broken line. The power supply is shown by the solid line in the middle.
図10及び図11に示されるように、本実施例によれば、しきい値を35.000(kW)、ピークカット時のバッテリ電力を5.000(kW)とした場合に、3.083kWhの電池容量で、デマンドピーク値を5.4%低減できること、すなわち、ピーク電力値を34.655(kW)に抑制できることが確認された。 As shown in FIGS. 10 and 11, according to this embodiment, when the threshold value is 35.000 (kW) and the battery power at the time of peak cut is 5.000 (kW), 3.083 kWh It was confirmed that the demand peak value can be reduced by 5.4% with the battery capacity of, that is, the peak power value can be suppressed to 34.655 (kW).
(実施例3)
次に、図12を参照しつつ、実施例3に係るピークカット処理について説明する。なお、しきい値(パルス数)の設定方法は上述した通りであるので、ここでは詳細な説明は省略する。
(Example 3)
Next, a peak cut process according to the third embodiment will be described with reference to FIG. Since the threshold value (number of pulses) setting method is as described above, detailed description thereof is omitted here.
ステップS400では、パルス検出器11により検出されたパルス数がカウントされる。次に、ステップS402では、ステップS400でカウントされたパルス数が所定値(例えば486パルス:35kWに相当)以上であるか否か、すなわち受電電力の瞬時値が所定値(35kW)以上であるか否かについての判断が行われる。ここで、パルス数(受電電力の瞬時値)が所定値以上の場合には、ステップS404に処理が移行する。一方、パルス数が所定値未満のときには、ステップS406に処理が移行する。
In step S400, the number of pulses detected by the
ステップS404では、双方向インバータ13が駆動されて、リチウムイオン電池15の電力が電力系統37に供給(給電)される。その後、ステップS400に処理が移行し、上述したステップS400以降の処理が繰り返して実行される。
In step S404, the
一方、ステップS406では、双方向インバータ13による給電が終了され、リチウムイオン電池15の放電(電力供給)が終了される。そして、双方向インバータ13が停止される。その後、本処理から一旦抜ける。
On the other hand, in step S406, the power supply by the
ここで、実施例3に係るピークカット処理によるピークカット結果を図13に示す。図13は、リチウムイオン電池15からの供給電力、受電電力、及び、リチウムイオン電池15からの供給電力と受電電力との合計値(すなわち、リチウムイオン電池15から電力供給がされない場合の受電電力)をそれぞれ示す図である。なお、図13の横軸は時刻であり、縦軸は電力(kW)である。図13では、受電電力を細い実線で、供給電力を中間の実線で、合計値を太い実線でそれぞれ示した。図13に示されるように、パルス信号から算出される瞬時電力値が35kW以上となったときに、双方向インバータ13(リチウムイオン電池15)から5kW一定の電力を給電(放電)し、1分後の電力値が35kWを下回ったときに給電を停止するように制御した場合、最大38.3kWの電力値を13%削減、すなわち、33.321kWに低減できることが確認された。
Here, the peak cut result by the peak cut processing according to Example 3 is shown in FIG. FIG. 13 shows the supplied power from the
次に、図14、図15、図16、及び図17を参照しつつ、4つ(実施例4〜7)の充電方法について説明する。 Next, four charging methods (Examples 4 to 7) will be described with reference to FIGS. 14, 15, 16, and 17.
(実施例4)
1番目の方法は、受電電力が30(kW)以下となったときに受電(充電)を行い、例えば5分毎の移動平均値が30(kW)を超えた場合に充電を停止する制御方法である。ここで、実施例4に係る充電処理(充電制御方法)が実行された場合の充電動作を図14に示す。図14の横軸は時刻であり、縦軸は電力(kW)である。なお、図14では、受電電力の30分平均値(デマンド値)を細い実線で、リチウムイオン電池15からの供給電力を中間の実線で、合計値の30分平均値(デマンド値)を太い実線でそれぞれ示した。図14で示された例(充電パターン)では、最大デマンド値が低下した後(18:10−18:30)、リチウムイオン電池15をSOCが50%となるまで充電し、翌日の給電(放電)直前(8:00−8:15)に満充電にした。このようにすれば、リチウムイオン電池15の寿命を向上させることができる。
Example 4
The first method is to receive power (charge) when the received power becomes 30 (kW) or less, and to stop charging when the moving average value every 5 minutes exceeds 30 (kW), for example. It is. Here, FIG. 14 shows a charging operation when the charging process (charging control method) according to the fourth embodiment is executed. The horizontal axis in FIG. 14 is time, and the vertical axis is power (kW). In FIG. 14, the 30-minute average value (demand value) of received power is indicated by a thin solid line, the power supplied from the
(実施例5)
2番目の方法は、上述した充電パターンに加えて、電力料金の安い時間帯にも受電(充電)を行う、すなわち深夜電力を用いて充電を行う制御方法である。ここで、実施例5に係る充電処理(充電制御方法)が実行された場合の充電動作を図15に示す。図15の横軸は時刻であり、縦軸は電力(kW)である。なお、図15では、受電電力の30分平均値(デマンド値)を細い実線で、リチウムイオン電池15からの供給電力を中間の実線で、合計値の30分平均値(デマンド値)を太い実線でそれぞれ示した。図15で示された例(充電パターン)では、夜間電力にて(5:30−5:40)、リチウムイオン電池15を所定のSOC(例えば80%)まで充電し、その後、給電(放電)直前(8:00−8:05)に満充電にした。このようにすれば、リチウムイオン電池15の寿命を向上させることができる。
(Example 5)
The second method is a control method in which, in addition to the charging pattern described above, power is received (charged) even during a time zone where the power rate is low, that is, charging is performed using midnight power. Here, FIG. 15 shows a charging operation when the charging process (charging control method) according to the fifth embodiment is executed. The horizontal axis in FIG. 15 is time, and the vertical axis is power (kW). In FIG. 15, the 30-minute average value (demand value) of the received power is indicated by a thin solid line, the power supplied from the
(実施例6)
3番目の方法は、給電後、リチウムイオン電池15をSOC80%まで充電し、翌日の給電(放電)直前に満充電にする制御方法である。ここで、実施例6に係る充電処理(充電制御方法)が実行された場合の充電動作を図16に示す。図16の横軸は時刻であり、縦軸は電力(kW)である。なお、図16では、受電電力の30分平均値(デマンド値)を細い実線で、リチウムイオン電池15からの供給電力を中間の実線で、合計値の30分平均値(デマンド値)を太い実線でそれぞれ示した。図16で示された例(充電パターン)では、給電後(18:10−18:40)、リチウムイオン電池15をSOC80%程度まで充電して、非常時の電力を貯蔵し、翌日の給電(放電)直前(8:00−8:05)に満充電にした。このようにすれば、リチウムイオン電池15の寿命向上と、非常時に備えた電力貯蔵とを両立することができる。
(Example 6)
The third method is a control method in which the
(実施例7)
4番目の方法は、昼休みの電力が低下する時間帯にも受電(充電)を行うことで、午前中に給電(放電)した電力を補う制御方法である。ここで、実施例7に係る充電処理(充電制御方法)が実行されたた場合の充電動作を図17に示す。図17の横軸は時刻であり、縦軸は電力(kW)である。なお、図17では、受電電力の30分平均値(デマンド値)を細い実線で、リチウムイオン電池15からの供給電力を中間の実線で、合計値の30分平均値(デマンド値)を太い実線でそれぞれ示した。図17で示された例(充電パターン)では、昼休みの低消費電力時(12:00−12:10)にも充電を行った。この例では、昼休みの間に、午前中に消費した電力量(0.83kWh)を充電することができた。このようにすれば、リチウムイオン電池15の設備容量を削減することができる。
(Example 7)
The fourth method is a control method that compensates for power supplied (discharged) in the morning by receiving power (charging) even during a time period when power during lunch breaks decreases. Here, FIG. 17 shows a charging operation when the charging process (charging control method) according to the seventh embodiment is executed. The horizontal axis in FIG. 17 is time, and the vertical axis is power (kW). In FIG. 17, the 30-minute average value (demand value) of the received power is indicated by a thin solid line, the power supplied from the
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、一定時間の平均電力値が予め定められた所定の電力値(例えば35kW)を超えないように双方向インバータ13が駆動制御される。すなわち、リチウムイオン電池15から双方向インバータ13を介して、負荷が接続された電力系統37に電力が供給される。よって、リチウムイオン電池15に蓄えられた電力を最大デマンド時に供給することで負荷の使用制限を設けることなく電力のピークカットを行うことができる。また、その際に、双方向インバータ13が、最も電力変換効率がよい定格出力(最大効率)で運転され、電力系統37に電力が供給される。ここで、本実施形態では、一定時間(30分間)の平均電力値が所定の電力値(例えば35kW)を超えないように制御(ピークカット)されるため、一時的に必要以上の電力が供給されたとしても、その後の双方向インバータ13の停止時間を長くすることができ、目標のピークカット電力値に収束させる際に、総合的に効率を向上させることができる。また、リチウムイオン電池15の容量を必要以上に大きくする必要がなくなる。その結果、本実施形態によれば、リチウムイオン電池15を大型化することなく、ピークカット時の業務効率の低下を防止するとともに、エネルギー効率を向上させることが可能となる。
As described above in detail, according to the present embodiment, the
また、本実施形態によれば、3相動力線系統に双方向インバータ13が接続されており、空調等の消費電力が大きくピークが出やすい負荷のピークをカットできるため、最大デマンド値の低減効果をより高めることができる。さらに、本実施形態によれば、Tr29で降圧した後に双方向インバータ13が接続され、リチウムイオン電池13の電力が供給される。すなわち、より実負荷に近いところで電力が注入されるため、電力の伝送損失を抑制でき、エネルギー効率をより高めることができる。
In addition, according to the present embodiment, the
本実施形態によれば、蓄電池として、充放電効率が高い(約95%程度)リチウムイオン電池15を用いることにより全体効率を向上させることができる。また、本実施形態によれば、負荷の消費電力(受電電力)がピークになると予測される時刻に合わせて(放電開始の直前に)、リチウムイオン電池15が満充電状態となるように充電されるため、リチウムイオン電池15の寿命を向上させることが可能となる。
According to this embodiment, the overall efficiency can be improved by using the
本実施形態(実施例1)によれば、受電電力の瞬間電力値が所定の電力値を超えた場合に、双方向インバータ13が駆動されて、リチウムイオン電池15の電力が電力系統37に供給され、受電電力の所定時間毎の移動平均値が所定の電力値を下回ったときに、双方向インバータ13の駆動が停止されるため、一定時間(30分間)の平均電力値が所定の電力値を超えないように制御(ピークカット)することが可能となる。
According to this embodiment (Example 1), when the instantaneous power value of the received power exceeds a predetermined power value, the
また、本実施形態(実施例2)によれば、受電電力の所定時間毎の平均値が所定の電力値を超えた場合に双方向インバータ13が駆動されて、リチウムイオン電池15の電力が電力系統37に供給され、受電電力の所定時間毎の移動平均値が所定の電力値を下回ったときに、双方向インバータ13の駆動が停止されるため、一定時間(30分間)の平均電力値が所定の電力値を超えないように制御(ピークカット)することが可能となる。また、本実施形態(実施例2)によれば、特に、制御をよりシンプルにすることができ、処理の負荷を低減することができる。
Further, according to the present embodiment (Example 2), when the average value of the received power for each predetermined time exceeds the predetermined power value, the
さらに、本実施形態(実施例3)によれば、受電電力の瞬間電力値が所定の電力値を超えた場合に、双方向インバータ13が駆動されて、リチウムイオン電池15の電力が電力系統37に供給され、受電電力の瞬間電力値が所定の電力値を下回ったときに、双方向インバータ13の駆動が停止されるため、受電電力が所定の電力値を超えないように制御(ピークカット)することが可能となる。
Furthermore, according to the present embodiment (Example 3), when the instantaneous power value of the received power exceeds a predetermined power value, the
[第2実施形態]
上述した第1実施形態では1つの双方向インバータ13及びリチウムイオン電池15(以下「ストリング」ともいう)を用いたが、ピークカットしたい電力量に応じて、2つ以上のストリング、すなわち双方向インバータ13及びリチウムイオン電池15を備える構成としてもよい。そこで、次に、図18を用いて、第2実施形態に係る電力ピークカット装置2の構成について説明する。図18は、電力ピークカット装置2の構成を示すブロック図である。なお、図18において第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
[Second Embodiment]
In the first embodiment described above, one
電力ピークカット装置2は、上述した電力ピークカット装置1の構成に加えて、さらに2台のストリング、すなわち、2台の双方向インバータ13,13及び2台のリチウムイオン電池15,15を備えている点で、上述した電力ピークカット装置1と異なっている。なお、すべての双方向インバータ13及びリチウムイオン電池15は、同一の電力系統37に接続されている。その他の構成は、上述した電力ピークカット装置1と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。なお、増設するストリング(双方向インバータ13及びリチウムイオン電池15)の数は、2台には限られることなく、需要家の最大デマンド値に応じて増設台数を設定することができる。
In addition to the configuration of the power peak cut device 1 described above, the power peak cut
本実施形態によれば、カットしたい電力量に応じて、双方向インバータ13及びリチウムイオン電池15を含むストリングの数を変えることができる。よって、ユーザは、比較的高価なリチウムイオン電池15等を含むストリングのコストを考慮して、最適な装置構成とすることが可能となる。また、このようにすれば、各ストリング(双方向インバータ13及びリチウムイオン電池15)を小型化することができるため、該ストリングの分散配置や、高価なリチウムイオン電池15の過剰投資の抑制等を図ることも可能となる。また、全システムを停止することなく保守・点検を行うことができる。
According to this embodiment, the number of strings including the
[第3実施形態]
上述した第2実施形態では、3台のストリング(双方向インバータ13及びリチウムイオン電池15)が1つの電力系統37に接続されていたが、別々の電力系統に接続される構成とすることもできる。そこで、次に、図19を用いて、第3実施形態に係る電力ピークカット装置3の構成について説明する。図19は、電力ピークカット装置3の構成を示すブロック図である。なお、図19において第2実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
[Third Embodiment]
In the second embodiment described above, three strings (
電力ピークカット装置3は、3台のストリング(双方向インバータ13及びリチウムイオン電池15)それぞれが、別々の電力系統35,36,37に接続されている点で、上述した電力ピークカット装置2と異なっている。また、各電力系統35,36,37それぞれにCTセンサ12が取り付けられており、各電力系統35,36,37の電力を計測することができるように構成されている点で、上述した電力ピークカット装置2と異なっている。
The power peak cut
本実施形態のシステムコントローラ17は、パルス検出器11により計測された受電電力、及び、CTセンサ12により計測された複数の電力系統35,36,37それぞれの電力に基づいて、駆動するストリング(双方向インバータ13及びリチウムイオン電池15)を決定する。より詳細には、システムコントローラ17は、CTセンサ12の検出値に基づいて、どの系統の負荷(消費電力)が大きいかを判定し、リチウムイオン電池15の電力を供給する系統を決定する。また、システムコントローラ17は、CTセンサ12の検出値に基づいて、どの系統の負荷(消費電力)が小さいかを判定し、リチウムイオン電池15を充電するための電力を取得する系統を決定する。その他の構成は、上述した電力ピークカット装置2と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
The
本実施形態によっても、カットしたい電力量に応じて、双方向インバータ13及びリチウムイオン電池15を含むストリングの数を変えることができる。よって、ユーザは、比較的高価なリチウムイオン電池15等を含むストリングのコストを考慮して、最適な装置構成とすることが可能となる。また、このようにすれば、各ストリング(双方向インバータ13及びリチウムイオン電池15)を小型化することができるため、該ストリングの分散配置や、高価なリチウムイオン電池15の過剰投資の抑制等を図ることも可能となる。
Also according to this embodiment, the number of strings including the
また、本実施形態によれば、複数の電力系統35,36,37それぞれの電力に基づいて、例えば、最も消費電力が大きい電力系統から順番にリチウムイオン電池15の電力を供給することができる。よって、ピークカットを行う際に、より効率よくリチウムイオン電池15から電力を供給することが可能となる。
Moreover, according to this embodiment, based on the electric power of each of the plurality of
[第4実施形態]
上述した第3実施形態では3台の双方向インバータ13及びリチウムイオン電池15(ストリング)を備えていたが、リチウムイオン電池15に代えて、例えば太陽光発電装置等の自家発電装置を系統に連結する構成とすることもできる。そこで、次に、図20を用いて、第4実施形態に係る電力ピークカット装置4の構成について説明する。図20は、電力ピークカット装置4の構成を示すブロック図である。なお、図20において第3実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
[Fourth Embodiment]
In the third embodiment described above, the three
電力ピークカット装置4は、パワーコンディショナ40と、パワーコンディショナ40に接続された太陽電池42(自家発電装置)とをさらに備える。太陽電池42は、照射される光の量(日射量)に応じて電力を発電する。パワーコンディショナ40は、系統連系機能を有し、太陽電池42からの直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を電力系統35に出力する。その他の構成は、上述した電力ピークカット装置3と同一または同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
The power peak cut
本実施形態によれば、太陽電池42が接続されている高圧受電設備に対しても、電力ピークカット装置4を適用することが可能となる。また、本実施形態によれば、太陽電池42で発電された電力をリチウムイオン電池15に供給するといった協調制御を行うことも可能となる。なお、自家発電装置は太陽電池42に限られることなく、例えば、風力発電装置や発電機等を用いる構成とすることもできる。
According to the present embodiment, the power
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、電力ピークカット装置1を、工場や事務所等の高圧受電契約の需要家が保有する高圧受電設備(キュービクル)に適用した場合を例にして説明したが、電力ピークカット装置1は、双方向インバータ13を単相にすることにより、一般家庭でのピークカットにも適用することができる。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the case where the power peak cut device 1 is applied to a high voltage power receiving facility (cubicle) owned by a customer of a high voltage power receiving contract such as a factory or an office has been described as an example. The apparatus 1 can also be applied to peak cut in a general household by making the bidirectional inverter 13 a single phase.
また、上記実施形態では、蓄電池としてリチウムイオン電池を用いたが、リチウムイオン電池に代えて、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素蓄電池、NaS(ナトリウム硫黄)蓄電池等を用いることもできる。 Moreover, in the said embodiment, although the lithium ion battery was used as a storage battery, it can replace with a lithium ion battery and can also use a lead storage battery, a nickel hydrogen storage battery, a NaS (sodium sulfur) storage battery etc., for example.
また、上記実施形態では、Tr29で電圧を落とした後に双方向インバータ13を接続したが、Tr29で降圧する前(上流側)で双方向インバータ13を接続する構成としてもよい。
In the above embodiment, the
1,2,3,4 電力ピークカット装置
5 高圧受電設備
11 パルス検出器
12 CTセンサ
13 双方向インバータ
14 インバータ・コントローラ
15 リチウムイオン電池
16 BCU
17 システムコントローラ
32,33,34 単相三線式電力系統
35,36,37 三相三線式電力系統
40 パワーコンディショナ
42 太陽電池
1, 2, 3, 4 Power peak cut
17
Claims (8)
受電された電力を複数の負荷それぞれに供給する複数の電力系統と、
系統連系機能を有し、複数の前記電力系統それぞれに接続された複数の双方向インバータと、
複数の前記双方向インバータそれぞれに接続された複数の蓄電池と、
複数の前記電力系統それぞれに取り付けられ、各電力系統により供給される電力を計測する複数の第2計測手段と、
前記計測手段により計測された受電電力に基づいて、一定時間の平均電力値が予め定められた所定の電力値を超えないように前記双方向インバータを駆動制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記蓄電池から前記電力系統に電力を供給するときに、前記計測手段により計測された受電電力、及び、前記第2計測手段により計測された前記複数の電力系統それぞれの電力値に基づいて、駆動する前記双方向インバータを決定し、当該双方向インバータを運転することを特徴とする電力ピークカット装置。 Measuring means for measuring the received power received from the commercial power system;
The electric power receiving-and multiple power system for supplying a plurality of loads,
A plurality of bidirectional inverters each having a grid interconnection function and connected to each of the plurality of power systems ;
A plurality of storage batteries connected to each of the plurality of bidirectional inverters;
A plurality of second measuring means attached to each of the plurality of power systems and measuring the power supplied by each power system;
Control means for driving and controlling the bidirectional inverter so that an average power value for a predetermined time does not exceed a predetermined power value based on the received power measured by the measuring means;
The control means, when supplying power from the storage battery to the power system, the received power measured by the measurement means and the power values of the plurality of power systems measured by the second measurement means. based on, to determine the bi-directional inverter for driving the power peak shaving apparatus, characterized in that the OPERATION the bi-directional inverter.
前記制御手段は、予め設定された、受電電力がピークになると予測される時刻の直前に、前記蓄電池が満充電状態となるように前記双方向インバータを駆動制御して、前記蓄電池を充電することを特徴とする請求項1に記載の電力ピークカット装置。 The storage battery is a lithium ion battery,
The control means drives and controls the bidirectional inverter so that the storage battery is fully charged immediately before a preset time when the received power is predicted to reach a peak, and charges the storage battery. The power peak cut device according to claim 1.
前記パワーコンディショナに接続された自家発電装置と、をさらに備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力ピークカット装置。 A power conditioner having a grid connection function and connected to a power system for supplying generated power to a load;
Power peak shaving apparatus according to any one of claims 1 to 4, further comprising a, a private power generation device connected to the power conditioner.
The control means drives the bidirectional inverter when the instantaneous power value of the received power exceeds the predetermined power value, supplies the electric power of the storage battery to the power system, and drives the bidirectional inverter. The power peak according to any one of claims 1 to 5 , wherein when the instantaneous power value of the received power falls below the predetermined power value, the driving of the bidirectional inverter is stopped. Cutting equipment.
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