JP6264120B2 - Distributed power system - Google Patents
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Description
本発明は、分散型電源システムに関する。 The present invention relates to a distributed power supply system.
分散型電源システムの一形式として、特許文献１に示されているものが知られている。特許文献１の図１に示されているように、分散型電源システムにおいて、発電制御部３５は、貯湯制御部６２との通信状態が異常であると判定した場合に、電力系統２００が異常であると判定する。一方で、発電制御部３５が、貯湯制御部６２との通信状態が正常であると判定し、且つ、検出装置２５からの検出信号に基づき電力系統２００から給電されていないと判定した場合に、ブレーカ２６が作動して第２の電線８２が遮断されたと判定する。
As one type of distributed power supply system, one disclosed in
上述した分散型電源システムにおいては、発電装置３０が電力系統２００から給電されない状態となった際に、電力系統２００の異常とブレーカ２６の作動のいずれかを判別することができる。しかし、近年では、発電装置とは別の発電装置（例えば、太陽光発電装置）が並設され、電力系統２００が異常であるときに、別の発電装置から貯湯制御部６２に電力が供給される場合がある。この場合、電力系統２００が異常であるにもかかわらず、通信状態が正常と判定される。したがって、ブレーカ２６の作動であるか、電力系統２００が異常であり、かつ、別の発電装置から貯湯制御部６２に電力が供給されているのかが正確に判断することができないという問題があった。
本発明は、上述した問題を解消するためになされたもので、分散型電源システムにおいて、系統電源の異常とブレーカの作動のいずれかをより確実に判別することができることを目的とする。
In the distributed power supply system described above, when the
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to be able to more surely determine either a system power supply abnormality or a breaker operation in a distributed power supply system.
上記の課題を解決するため、請求項１に係る分散型電源システムは、電力を発生させる第一発電装置と、電力を発生させる第二発電装置と、系統電源の送電が正常である場合に、第一発電装置、第二発電装置および系統電源からの電力が供給可能である負荷装置と、系統電源と第一発電装置との間に配設されたブレーカと、ブレーカと第一発電装置との間に配設されて、その配設された位置の電圧及び電流の少なくとも一方を検出する第一検出装置と、系統電源と負荷装置との間に配設されて、その配設された位置の電圧及び電流の少なくとも一方を検出する第二検出装置と、第一発電装置の制御を少なくとも行う発電装置制御装置と、第一発電装置に付随して稼働する付随装置を制御し、系統電源および第二発電装置からの電力が供給可能であり、発電装置制御装置と互いに通信可能に接続されている付随装置制御装置と、を備え、発電装置制御装置は、第一検出装置からの検出信号に基づき、系統電源から給電されているか否かを判定する第一給電判定部と、第二検出装置からの検出信号に基づき、系統電源から給電されているか否かを判定する第二給電判定部と、第二発電装置のみから付随装置制御装置に電力が供給されているときに、第一給電判定部および第二給電判定部が系統電源から給電されていないと判定した場合に、系統電源が異常であると判定し、一方、第一給電判定部が系統電源から給電されていないと判定し、かつ、第二給電判定部が系統電源から給電されていると判定した場合に、ブレーカが作動したと判定する異常判定部と、を備えている。
In order to solve the above-described problem, the distributed power supply system according to
これによれば、第一発電装置とは別の第二発電装置（例えば、太陽光発電装置）が並設され、系統電源が異常（例えば停電）であるときに、第二発電装置のみから付随装置制御装置に電力が供給される場合があっても、異常判定部は、第一給電判定部および第二給電判定部が系統電源から給電されていないと判定した場合に、系統電源が異常であると判定する。一方、異常判定部は、第一給電判定部が系統電源から給電されていないと判定し、かつ、第二給電判定部が系統電源から給電されていると判定した場合に、ブレーカが作動したと判定する。よって、系統電源の異常とブレーカの作動のいずれかをより確実に判別することができる。 According to this, when a second power generation device (for example, a solar power generation device) different from the first power generation device is provided in parallel and the system power supply is abnormal (for example, a power failure), only the second power generation device is attached. Even if power may be supplied to the device controller, the abnormality determination unit determines that the system power supply is abnormal when the first power supply determination unit and the second power supply determination unit determine that power is not supplied from the system power supply. Judge that there is. On the other hand, the abnormality determination unit determines that the first power supply determination unit determines that power is not supplied from the system power supply, and the second power supply determination unit determines that power is supplied from the system power supply. judge. Therefore, it is possible to more reliably determine either the abnormality of the system power supply or the operation of the breaker.
また請求項２に係る発明は、請求項１に係る分散型電源システムにおいて、付随装置は、第一発電装置の排熱を回収した貯湯水を貯湯する貯湯槽を有する貯湯ユニットである。
これによれば、発電装置に貯湯槽を有する貯湯ユニットを備えたコジェネレーションシステムに、余分な機械的部品を追加すること無く、系統電源の異常とブレーカの作動のいずれかをより確実に判別することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the distributed power supply system according to the first aspect, the accompanying device is a hot water storage unit having a hot water storage tank for storing hot water stored in the hot water recovered from the exhaust heat of the first power generation device.
According to this, it is possible to more reliably discriminate between the abnormality of the system power supply and the operation of the breaker without adding extra mechanical parts to the cogeneration system including the hot water storage unit having the hot water storage tank in the power generation device. be able to.
また請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る分散型電源システムにおいて、第一発電装置は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池を含んで構成されている。
これによれば、第一発電装置が燃料電池により構成されている場合にも、系統電源の異常とブレーカの作動のいずれかをより確実に判別することができる。
According to a third aspect of the present invention, in the distributed power supply system according to the first or second aspect, the first power generator includes a fuel cell that generates power using fuel and an oxidant gas.
According to this, even when the first power generation device is constituted by a fuel cell, it is possible to more reliably determine either the abnormality of the system power supply or the operation of the breaker.
以下、本発明による分散型電源システムの実施形態の一つである実施例について説明する。図１はこの分散型電源システムの概要を示す概要図である。この分散型電源システムは、発電ユニット１０、他発電ユニット１６および貯湯ユニット２０を備えている。
Hereinafter, an example which is one of the embodiments of the distributed power supply system according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overview of this distributed power supply system. This distributed power supply system includes a
発電ユニット１０は、第一発電装置１１、電源基板１３および発電装置制御装置１９を備えている。第一発電装置１１は、電力（本実施形態では交流電力）を発生させるものであり、直流電力を発電する発電機１１ａおよび電力変換装置１１ｂから構成されている。図２に示すように、発電機１１ａは、燃料電池１１ａ１、蒸発部１１ａ２および改質部１１ａ３を備えている。
The
蒸発部１１ａ２は、後述する燃焼ガスにより加熱されて、供給された改質水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに、供給された改質用原料を予熱するものである。蒸発部１１ａ２は、このように生成された水蒸気と予熱された改質用原料を混合して混合ガスを改質部１１ａ３に供給するものである。改質用原料としては天然ガス、ＬＰＧなどの改質用気体燃料、灯油、ガソリン、メタノールなどの改質用液体燃料がある。 The evaporating section 11a2 is heated by a combustion gas, which will be described later, to evaporate the supplied reforming water to generate water vapor and to preheat the supplied reforming raw material. The evaporation section 11a2 mixes the steam generated in this way with the preheated reforming raw material and supplies a mixed gas to the reforming section 11a3. As reforming raw materials, there are gas fuels for reforming such as natural gas and LPG, and liquid fuels for reforming such as kerosene, gasoline and methanol.
改質部１１ａ３は、後述する燃焼ガスにより加熱されて水蒸気改質反応に必要な熱が供給されることで、蒸発部１１ａ２から供給された混合ガス（改質用原料および水蒸気）から改質ガスを生成して導出するものである。混合ガスが触媒によって反応し、改質されて水素ガスと一酸化炭素ガスが生成されている（いわゆる水蒸気改質反応）。これと同時に、水蒸気改質反応にて生成された一酸化炭素と水素が反応して水素ガスと二酸化炭素とに変成するいわゆる一酸化炭素シフト反応が生じている。これら生成されたガス（いわゆる改質ガス）は燃料電池１１ａ１の燃料極に導出されるようになっている。 The reforming unit 11a3 is heated by a combustion gas to be described later and supplied with heat necessary for the steam reforming reaction, so that the reformed gas is generated from the mixed gas (reforming raw material and steam) supplied from the evaporation unit 11a2. Is generated and derived. The mixed gas reacts with a catalyst and is reformed to generate hydrogen gas and carbon monoxide gas (so-called steam reforming reaction). At the same time, a so-called carbon monoxide shift reaction occurs in which carbon monoxide and hydrogen produced by the steam reforming reaction react to transform into hydrogen gas and carbon dioxide. These generated gases (so-called reformed gas) are led out to the fuel electrode of the fuel cell 11a1.
燃料電池１１ａ１は、燃料と酸化剤ガスとにより発電するものである。燃料電池１１ａ１は、燃料極、空気極（酸化剤極）、および両極の間に介装された電解質からなる複数のセル１１ａ１ａが図２の左右方向に積層されて構成されている。本実施形態の燃料電池１１ａ１は、固体酸化物燃料電池であり、電解質として固体酸化物の一種である酸化ジルコニウムを使用している。燃料電池１１ａ１の燃料極には、燃料としての水素、一酸化炭素、メタンガスなどが供給される。セル１１ａ１ａの燃料極側には、燃料である改質ガスが流通する燃料流路１１ａ１ｂが形成されている。セル１１ａ１ａの空気極側には、酸化剤ガスである空気（カソードエア）が流通する空気流路１１ａ１ｃが形成されている。空気流路１１ａ１ｃには、カソードエアがカソードエアブロワ１０ａ（またはカソードエアポンプ）によって供給されている。
The fuel cell 11a1 generates power using fuel and oxidant gas. The fuel cell 11a1 is configured by laminating a fuel electrode, an air electrode (oxidant electrode), and a plurality of cells 11a1a made of electrolyte interposed between the two electrodes in the left-right direction in FIG. The fuel cell 11a1 of this embodiment is a solid oxide fuel cell, and uses zirconium oxide, which is a kind of solid oxide, as an electrolyte. Hydrogen, carbon monoxide, methane gas, or the like as fuel is supplied to the fuel electrode of the fuel cell 11a1. On the fuel electrode side of the cell 11a1a, a fuel channel 11a1b through which a reformed gas that is a fuel flows is formed. An air flow path 11a1c through which air (cathode air) as an oxidant gas flows is formed on the air electrode side of the cell 11a1a. Cathode air is supplied to the air flow path 11a1c by a
燃料電池１１ａ１においては、燃料極に供給された燃料と空気極に供給された酸化剤ガスによって発電が行われる。すなわち、燃料極では、下記化１および化２に示す反応が生じ、空気極では、下記化３に示す反応が生じている。すなわち、空気極で生成した酸化物イオン（Ｏ２−）が電解質を通過し、燃料極で水素と反応することにより電気エネルギーを発生させている。
（化１）
Ｈ２＋Ｏ２−→Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
（化２）
ＣＯ＋Ｏ２−→ＣＯ２＋２ｅ−
（化３）
１／２Ｏ２＋２ｅ−→Ｏ２−
In the fuel cell 11a1, power generation is performed by the fuel supplied to the fuel electrode and the oxidant gas supplied to the air electrode. That is, the reaction shown in
(Chemical formula 1)
H 2 + O 2− → H 2 O + 2e −
(Chemical formula 2)
CO + O 2− → CO 2 + 2e −
(Chemical formula 3)
1 / 2O 2 + 2e − → O 2−
燃焼ガスは、燃料流路１１ａ１ｂから導出した発電に使用されなかった改質ガスが、空気流路１１ａ１ｃから導出した発電に使用されなかった酸化剤ガス（空気）によって燃焼されたものである。 The combustion gas is obtained by burning the reformed gas not used for power generation derived from the fuel flow path 11a1b with the oxidant gas (air) not used for power generation derived from the air flow path 11a1c.
電力変換装置１１ｂは、図１に示すように、燃料電池１１ａ１から供給された直流電流を交流電流に変換するものである。また、電力変換装置１１ｂは、変換した交流電流を出力する機能を備えている。電力変換装置１１ｂには、電線１４の一端が接続されており、電力変換装置１１ｂの交流電力が電線１４に出力されるようになっている。電線１４の他端には、負荷装置１５が接続されている。電力変換装置１１ｂが出力する電力は、必要に応じて電線１４を介して負荷装置１５に供給されるようになっている。負荷装置１５は、電灯、アイロン、テレビ、洗濯機、電気コタツ、電気カーペット、エアコン、冷蔵庫などの電気器具である。負荷装置１５は、系統電源３０の送電が正常である場合に、第一発電装置１１、第二発電装置１６ａおよび系統電源３０からの電力が供給可能である。
As shown in FIG. 1, the
電線１４上であって電力変換装置１１ｂと負荷装置１５の間には、一端が系統電源３０に接続された電源ライン３１の他端が接続部１４ａで接続されている。また、電源ライン３１上には、配電盤３２が配設されている。発電ユニット１０が発電する電力より負荷装置１５の消費電力が上回った場合、その不足電力は、電源ライン３１から配電盤３２を介して系統電源３０からの電力が供給されるようになっている。
On the
配電盤３２は、他発電ユニット１６が電線３５を介して接続されており、他発電ユニット１６からの電力が配電盤３２を介して負荷装置１５に供給されている。他発電ユニット１６は、電力を発生させる第二発電装置１６ａおよび制御装置１６ｂを備えている。他発電ユニット１６は、例えば、太陽光発電ユニット、燃料電池ユニット、蓄電池などである。制御装置１６ｂは、発電装置制御装置１９と互いに通信可能に接続されている。
The
また、電力変換装置１１ｂは、電源ライン３１および電線１４を介して供給される系統電源３０からの交流電力を直流電力に変換して出力する機能も備えている。電力変換装置１１ｂが出力する直流電力は、電源基板１３に出力される。電源基板１３は、供給された直流電力を所定の直流電力に変換して発電装置制御装置１９、補機１０ｂなどに供給している。補機１０ｂは、図示のない改質水ポンプ、原料ポンプや各部位の温度センサなどの発電ユニット１０を作動させるのに必要であって直流電流で作動するものから構成されている。
The
また、電源ライン３１上であって系統電源３０と配電盤３２の間には、電流センサ３１ａ（第二検出装置に相当）が配設されている。電流センサ３１ａは、系統電源３０から電力変換装置１１ｂへ供給される電力の電流を検出するものである。電流センサ３１ａで検出された電流の検出信号は、発電装置制御装置１９に出力される。なお、本実施形態においては、系統電源３０の電流を検出するために電流センサ３１ａを配設しているが、系統電源３０から電力変換装置１１ｂへ供給される電圧を検出する電圧センサを配設するようにしても良く、系統電源３０から電力変換装置１１ｂへ供給される電力を検出する電力センサを配設するようにしても良い。電流センサ３１ａは、系統電源３０と負荷装置１５との間に配設されて、その配設された位置の電圧及び電流の少なくとも一方を検出する第二検出装置である。
Further, a
さらに、発電ユニット１０は、開閉器１４ｃ、センサ１１ｂ１および発電装置制御装置１９を備えている。
開閉器１４ｃは、電線１４上であって接続部１４ａと電力変換装置１１ｂとの間に配設され、開路または閉路することにより電力変換装置１１ｂと系統電源３０とを電気的に遮断または接続するものである。
Furthermore, the
The switch 14c is disposed on the
センサ１１ｂ１（第一検出装置に相当）は、電力変換装置１１ｂとブレーカ１４ｄの間に配設されている。より詳しくは、センサ１１ｂ１は、開閉器１４ｃとブレーカ１４ｄの間に配設されている。センサ１１ｂ１は、その配設された位置の電圧及び電流の少なくとも一方を検出して、第一発電装置１１が系統電源３０から給電されているか否かを検出するものである。本実施形態では、センサ１１ｂ１は、その配設された位置の電圧を検出する。センサ１１ｂ１で検出された電圧の検出信号は、発電装置制御装置１９に出力される。センサ１１ｂ１は、ブレーカ１４ｄと第一発電装置１１との間に配設されて、その配設された位置の電圧及び電流の少なくとも一方を検出する第一検出装置である。
The sensor 11b1 (corresponding to the first detection device) is disposed between the
また、電線１４上であって開閉器１４ｃと接続部１４ａの間（すなわち系統電源３０と第一発電装置１１との間）には、ブレーカ１４ｄが配設されている。系統電源３０からの送電が行われている場合であって、何らかの原因により電線１４に異常な電流（例えば過電流）が流れたときに、ブレーカ１４ｄは自動で電線１４を開路とするようになっている。これにより発電ユニット１０は異常な電流による損傷などから回避される。なお、ブレーカ１４ｄの作動の原因には、図示しないヒータ（例えば燃料電池の着火用ヒータ）や発電ユニット１０内で短絡や漏電等の異常により電線１４に過電流が流れる場合が含まれる。
Moreover, the
発電装置制御装置１９は、第一発電装置１１（燃料電池１１ａ１）の制御を少なくとも行うものである。具体的には、系統電源３０から電力供給があるときは、負荷装置１５の消費電力となるように燃料電池１１ａ１の発電量の制御を行う。このとき、燃料電池１１ａ１の発電する電力より負荷装置１５の消費電力が上回る場合は、その不足電力を系統電源３０から受電して補うようになっている。停電の場合は、燃料電池１１ａ１の発電量が一定の出力電力（例えば定格の半分（３５０Ｗ））となるように制御している。
また、開閉器１４ｃは、発電装置制御装置１９からの指示に従って、開閉制御されるようになっている。
The power generation
The switch 14 c is controlled to open and close in accordance with an instruction from the power
貯湯ユニット２０は、貯湯槽２１、貯湯槽制御装置２２および電源基板２３を備えている。この貯湯ユニット２０は、第一発電装置１１に付随して稼働する付随装置である。
貯湯槽２１は、第一発電装置１１（燃料電池１１ａ１）の排熱を熱交換により回収した湯水を貯めるものである。貯湯槽２１には、貯湯槽２１内の湯水（貯湯水）を循環させるための湯水循環回路２４が接続されている。湯水循環回路２４上には、熱交換器２５が配設されている。熱交換器２５には、一端が発電機１１ａの排熱が排出される発電機１１ａの排出口に接続された流路２５ａの他端が接続されている。熱交換器２５は、流路２５ａを介して供給される排熱と湯水循環回路２４を循環する湯水との間で熱交換を行うものである。すなわち、発電ユニット１０の発電中に図示しないポンプの駆動によって湯水循環回路２４を湯水が循環すると、湯水が流路２５ａを介して排出された発電ユニット１０の排熱を熱交換器２５を介して回収することで、湯水が加熱されるようになっている。
なお、発電機１１ａの排熱とは、例えば、発電ユニット１０の場合、燃料電池１１ａ１の排熱や改質部１１ａ３の排熱などをいう。しかし、それに限定せず発電ユニット１０それ自体の熱など回収可能な排熱なら何でも利用できる。
The hot
The hot
For example, in the case of the
貯湯槽２１は、１つの柱状容器を備えており、その内部に温水が層状に、すなわち上部の温水が最も高温であり下部にいくにしたがって低温となり下部の温水が最も低温であるように貯留されるようになっている。貯湯槽２１に貯留されている高温の温水が貯湯槽２１の柱状容器の上部から導出され、その導出された分を補給するように水道水などの水（低温の水）が貯湯槽２１の柱状容器の下部から導入されるようになっている。このような貯湯槽２１は、発電ユニット１０の近くに設置されている。
The hot
貯湯槽２１の内部には残湯量検出センサである温度センサ群２１ａが設けられている。温度センサ群２１ａは複数（本実施形態においては５個）の温度センサ２１ａ−１，２１ａ−２，・・・，２１ａ−５から構成されており、上下方向（鉛直方向）に沿って等間隔（貯湯槽２１内の上下方向高さの４分の１の距離）にて配設されている。温度センサ２１ａ−１は貯湯槽２１の内部上面位置に配置されている。各温度センサ２１ａ−１，２１ａ−２，・・・，２１ａ−５はその位置の貯湯槽２１内の液体（温水または水）の温度をそれぞれ検出するものである。この温度センサ群２１ａによる各位置での湯温の検出結果に基づいて貯湯槽２１内の残湯量が、この温度センサ群２１ａの検出結果が送信される貯湯槽制御装置２２によって導出されるようになっている。残湯量は、貯湯槽２１内に蓄えられた熱量を表している。
Inside the hot
貯湯槽２１には、給湯管２６が接続されている。給湯管２６には、上流から順番に補助加熱装置であるガス湯沸かし器（図示省略）、温度センサ２６ａおよび流量センサ２６ｂが配設されている。ガス湯沸かし器は、給湯管２６を通過する貯湯槽２１からの湯水を加熱して給湯するようになっている。温度センサ２６ａはガス湯沸かし器を通過した後の湯水の温度を検出するものであり、その検出信号は貯湯槽制御装置２２に送信されるようになっている。すなわち、温度センサ２６ａで検出した湯水の温度が設定された給湯温度となるように、ガス湯沸かし器で加熱している。また、流量センサ２６ｂは、貯湯槽２１から供給されている単位時間あたりの湯水消費量（給湯量）を検出するものである。流量センサ２６ｂの検出信号は貯湯槽制御装置２２に送信されるようになっている。また、図示していないが、給湯管２６には貯湯槽２１の導出口と温度センサ２６ａとの間に水道水が合流するようになっている。これにより、貯湯槽２１からの湯水を降温している。
A hot
給湯管２６には、貯湯槽２１に貯留している湯水を給湯として利用する湯水使用場所Ａ２に設置されている複数の湯利用機器Ａ２ａが接続されている。この湯利用機器としては、浴槽、シャワ、キッチン（キッチンの蛇口）、洗面所（洗面所の蛇口）などがある。また、給湯管２６には、貯湯槽２１の湯水を熱源として利用する湯水使用場所Ａ２に設置されている熱利用機器Ａ２ｂが接続されている。この熱利用機器としては、浴室暖房、床暖房、浴槽の湯の追い炊き機構などがある。
The hot
貯湯槽制御装置２２は、貯湯槽２１の残湯量を少なくとも制御するものである。この貯湯槽制御装置２２は、第一発電装置１１に付随して稼働する貯湯槽２１（付随装置）を制御し、系統電源３０および他発電ユニット１６（第二発電装置）からの電力が供給可能であり、発電装置制御装置１９と互いに通信可能に接続されている付随装置制御装置である。貯湯槽制御装置２２は、温度センサ群２１ａの検出結果に基づいて、図示しないポンプを作動させて湯水を循環させ加熱することにより貯湯槽２１の残湯量の制御をする。また、貯湯槽制御装置２２は、温度センサ２６ａおよび流量センサ２６ｂなどの検出結果に基づいて図示しないガス湯沸かし器などを作動させ、給湯温度の制御をする。
The hot water
貯湯槽制御装置２２は、電源基板２３から電力供給を受けて作動している。電源基板２３は、系統電源３０からの交流電力が配電盤３２で分配されて電線３３を介して供給されている。電線３３上には、電源切替器３４が配設されている。電源切替器３４は、電線３６を介して他発電ユニット１６に接続されている。電源切替器３４は、ユーザの切替操作によって切り替えられる手動式の切替装置で構成してもよい。また、電源切替器３４は、発電装置制御装置１９から指令を受けて、電源基板２３に対する、配電盤３２からの電力供給または他発電ユニット１６からの電力供給を切り替えるように構成してもよい。なお、電源切替器３４は、制御装置１６ｂから指令を受けて切り替えるように構成してもよい。電源基板２３は、供給された交流電力を所定の直流電力に変換して貯湯槽制御装置２２へ供給している。
The hot water
さらに、貯湯ユニット２０は、貯湯槽制御リモコン２７を備えている。貯湯槽制御リモコン２７は、貯湯槽制御装置２２と互いに通信可能に接続されて、貯湯槽２１の貯湯状況を少なくとも表示して貯湯槽２１の遠隔操作を行うリモコンである。このリモコン２７には、貯湯槽２１内の湯水の残湯量、給湯温度および湯水消費量などの貯湯槽２１の貯湯状況が表示される。また、このリモコン２７には、発電機１１ａの発電する電力や使用電力量などの発電ユニット１０の運転状況が表示できるようになっている。
Further, the hot
次に、上述した分散型電源システムの系統電源３０から送電がある場合の基本的動作の一例について説明する。発電装置制御装置１９は、図示しないスタートスイッチが押されて運転が開始される場合、または計画運転にしたがって運転が開始される場合には、起動運転を開始する。ここで、系統電源３０から電力の供給がある場合は、開閉器１４ｃは閉路となるように発電装置制御装置１９によって制御されている。このように、系統電源３０からの電力供給が正常である場合、すなわち発電機１１ａが系統電源３０と系統連系されている場合、発電機１１ａが発電を行うことを系統連系発電という。
Next, an example of a basic operation when power is transmitted from the
起動運転が開始されるときは、発電装置制御装置１９は、図示しないモータ駆動のポンプなどの補機１０ｂを作動させ、発電機１１ａの蒸発部１１ａ２に燃料および改質水の供給を開始する。上述したように、蒸発部１１ａ２では混合ガスが生成されて、混合ガスは改質部１１ａ３に供給される。改質部１１ａ３では、供給された混合ガスから改質ガスが生成されて、改質ガスが燃料電池１１ａ１に供給される。改質部１１ａ３が所定温度以上となれば、起動運転は終了し、定常運転（発電運転）が開始される。
When the start-up operation is started, the power generation
発電運転中では、発電装置制御装置１９は、発電機１１ａの発電する電力が、センサ１１ｂ１からの検出信号に基づいて算出される負荷装置１５の電力となるように補機１０ｂを制御して、改質ガスおよびカソードエアを発電機１１ａに供給する。上述したように、発電機１１ａの発電する電力より負荷装置１５の電力が上回った場合、その不足電力を系統電源３０から受電して補うようになっている。
During the power generation operation, the power
このような発電運転中に、図示しないストップスイッチが押されて発電運転が停止される場合、または運転計画にしたがって運転が停止される場合には、発電装置制御装置１９は、分散型電源システムの停止運転（停止処理）を実施する。
During such a power generation operation, when a stop switch (not shown) is pressed to stop the power generation operation, or when the operation is stopped according to the operation plan, the power generation
発電装置制御装置１９は、燃料および水の蒸発部１１ａ２への供給を停止し、改質ガスおよび空気の燃料電池１１ａ１への供給を停止する。このとき、発電機１１ａが残燃料によって発電している場合には、その出力電力は補機１０ｂなどへ供給されて消費される。残燃料による発電機１１ａの発電が終了すれば、停止運転は終了する。
The power
このような停止運転が終了すると、分散型電源システムは待機状態（待機時）となる。待機時は、分散型電源システムの発電停止状態（すなわち、起動運転、発電運転、停止運転のいずれの運転中でない状態である。）のことであり、発電指示（スタートスイッチのオンなど）を待っている状態のことである。すなわち、停止運転状態終了時点の状態が維持される。 When such a stop operation ends, the distributed power supply system enters a standby state (standby state). The standby state is the power generation stop state of the distributed power supply system (that is, the start operation, the power generation operation, or the stop operation is not in progress) and waits for a power generation instruction (such as turning on the start switch). It is a state of being. That is, the state at the end of the stop operation state is maintained.
次に、系統電源３０が停電した場合の分散型電源システムの動作の一例について、図３に示すフローチャートに沿って説明する。
発電装置制御装置１９は、ステップＳ１０２において、他発電ユニット１６の第二発電装置１６ａから電力が供給されているか否かを判定する。例えば、発電装置制御装置１９は、他発電ユニット１６の制御装置１６ｂからの通信情報から判定することができる。また、切替装置３４は、他発電ユニット１６と電源基板２３とが接続されるように切り替えたことを検出する検出装置を設け、その検出結果が発電装置制御装置１９に出力するようにしてもよい。発電装置制御装置１９は、前記検出結果から、他発電ユニット１６の第二発電装置１６ａから電力が供給されているか否かを判定する。
Next, an example of the operation of the distributed power supply system when the
In step S <b> 102, the power generation
発電装置制御装置１９が、他発電ユニット１６の第二発電装置１６ａから電力が供給されていると判定した場合には（ステップＳ１０２で「ＹＥＳ」と判定）、プログラムをステップＳ１０４に進める。一方、発電装置制御装置１９が、他発電ユニット１６の第二発電装置１６ａから電力が供給されていないと判定した場合には（ステップＳ１０２で「ＮＯ」と判定）、プログラムをステップＳ１０２の処理に戻す。
When the power generation
発電装置制御装置１９は、ステップＳ１０４において、センサ１１ｂ１から入力された検出信号に基づき、ブレーカ１４ｄ後に系統電源３０から給電されているか否かを判定する（第一給電判定部）。具体的には、発電装置制御装置１９は、センサ１１ｂ１によって検出された系統電源３０からの電圧（ブレーカ１４ｄよりも電力変換装置１１ｂ側の電圧）が、所定電圧以上（例えば、定格の１／１０以上）であるか否かによって判定する。発電装置制御装置１９は、系統電源３０からの電圧が所定電圧以上であると判定した場合には、ブレーカ１４ｄ後に系統電源３０から給電されていると判定する。
In step S104, the power generation
発電装置制御装置１９が、ブレーカ１４ｄ後に系統電源３０から給電されていないと判定した場合には（ステップＳ１０４で「ＮＯ」と判定）、プログラムをステップＳ１０６に進める。一方、発電装置制御装置１９が、系統電源３０から給電されていると判定した場合には（ステップＳ１０４で「ＹＥＳ」と判定）、プログラムをステップＳ１０２の処理に戻す。
When the power generation
発電装置制御装置１９は、ステップＳ１０６において、電流センサ３１ａから入力された検出信号に基づき、配電盤３２（または負荷装置１５）に系統電源３０から給電されているか否かを判定する（第二給電判定部）。具体的には、発電装置制御装置１９は、電流センサ３１ａによって検出された系統電源３０からの電流（系統電源３０から負荷装置１５までの電流）が、所定電流以上（例えば、定格の１／１０以上）であるか否かによって判定する。発電装置制御装置１９は、系統電源３０からの電流が所定電流以上であると判定した場合には、ブレーカ１４ｄ後に系統電源３０から給電されていると判定する。
In step S106, the power generation
発電装置制御装置１９が、配電盤３２に系統電源３０から給電されていないと判定した場合には（ステップＳ１０６で「ＮＯ」と判定）、プログラムをステップＳ１０８に進める。一方、発電装置制御装置１９が、系統電源３０から給電されていると判定した場合には（ステップＳ１０６で「ＹＥＳ」と判定）、プログラムをステップＳ１１６に進める。
When the power generation
発電装置制御装置１９は、ステップＳ１０８において、系統電源３０が異常であると判定する。すなわち、発電装置制御装置１９は、ステップＳ１０４（第一給電判定部）にて系統電源３０から給電されていないと判定され、かつ、ステップＳ１０６（第二給電判定部）にて系統電源３０から給電されていないと判定された場合に、系統電源３０が異常であると判定する（異常判定部）。
In step S108, the power
その後、発電装置制御装置１９は、プログラムをステップＳ１１０に進める。発電装置制御装置１９は、ステップＳ１１０において、開閉器１４ｃを開いて電線１４を開路し（遮断し）、発電ユニット１０を系統電源３０から切り離した（解列した）うえで、発電ユニット１０の運転を継続させる単独運転を実行する。
Thereafter, the power generation
発電装置制御装置１９は、ステップＳ１１２において、系統電源３０の異常が解消したか否かを判定する。
具体的には、発電装置制御装置１９は、上述したステップＳ１０４と同様に、発電装置制御装置１９は、センサ１１ｂ１から入力された検出信号に基づき、系統電源３０からの電圧が所定電圧以下であると判定した場合には、系統電源３０から給電されていないと判定する。系統電源３０が正常に回復し、系統電源３０から電線１４への電力の供給が回復した場合には、発電装置制御装置１９は、系統電源３０から給電されていると判定し、すなわち、系統電源３０の異常が解消したと判定し（ステップＳ１１２で「ＹＥＳ」と判定）、プログラムをステップＳ１１４に進める。
In step S112, the power generation
Specifically, in the power generation
発電装置制御装置１９は、ステップＳ１１４において、開閉器１４ｃを閉路することで、発電ユニット１０（第一発電装置１１）を系統電源３０に再連系する。その後、発電装置制御装置１９はプログラムをステップＳ１０２に戻す。
In step S <b> 114, the power generation
一方、発電装置制御装置１９が、系統電源３０が正常に回復していない場合には、系統電源３０から給電されていないと判定し、すなわち、系統電源３０の異常が解消していないと判定し（ステップＳ１１２で「ＮＯ」と判定）、ステップＳ１１２の処理を繰り返す。なお、ステップＳ１１２において、発電装置制御装置１９が、電流センサ３１ａからの検出信号に基づき、系統電源３０から給電されているか否かを判定することにより、系統電源３０の異常が解消したか否かを判定することにしてもよい。
On the other hand, when the
また、発電装置制御装置１９は、系統電源３０から給電されていると判定した場合には（ステップＳ１０６で「ＹＥＳ」と判定）、プログラムをステップＳ１１６に進める。発電装置制御装置１９は、ステップＳ１１６において、ブレーカ１４ｄが作動したと判定する。すなわち、発電装置制御装置１９は、ステップＳ１０４（第一給電判定部）にて系統電源３０から給電されていないと判定され、かつ、ステップＳ１０６（第二給電判定部）にて系統電源３０から給電されていると判定した場合に、ブレーカ１４ｄが作動したと判定する（異常判定部）。
If the power generation
その後、発電装置制御装置１９は、プログラムをステップＳ１１８に進める。発電装置制御装置１９は、ステップＳ１１０において、第一発電装置１１（発電機１１ａ）の発電運転を停止させて、図３に示すフローチャートを終了させる。具体的には、発電装置制御装置１９は、補機１０ｂに指令を出力し、燃料等の供給を停止させ、発電機１１ａを停止させる。
Thereafter, the power generation
本実施形態によれば、分散型電源システムは、電力を発生させる第一発電装置１１と、電力を発生させる第二発電装置１６ａと、系統電源３０の送電が正常である場合に、第一発電装置１１、第二発電装置１６ａおよび系統電源３０からの電力が供給可能である負荷装置１５と、系統電源３０と第一発電装置１１との間に配設されたブレーカ１４ｄと、ブレーカ１４ｄと第一発電装置１１との間に配設されて、その配設された位置の電圧及び電流の少なくとも一方を検出するセンサ１１ｂ１（第一検出装置）と、系統電源３０と負荷装置１５との間に配設されて、その配設された位置の電圧及び電流の少なくとも一方を検出する電流センサ３１ａ（第二検出装置）と、第一発電装置１１の制御を少なくとも行う発電装置制御装置１９と、第一発電装置１１に付随して稼働する貯湯ユニット２０（付随装置）を制御し、系統電源３０および第二発電装置１６ａからの電力が供給可能であり、発電装置制御装置１９と互いに通信可能に接続されている貯湯槽制御装置２２（付随装置制御装置）と、を備え、発電装置制御装置１９は、センサ１１ｂ１からの検出信号に基づき、系統電源３０から給電されているか否かを判定する第一給電判定部（ステップＳ１０４）と、電流センサ３１ａからの検出信号に基づき、系統電源３０から給電されているか否かを判定する第二給電判定部（ステップＳ１０６）と、第二発電装置１６ａのみから貯湯槽制御装置２２に電力が供給されているときに、第一給電判定部および第二給電判定部が系統電源３０から給電されていないと判定した場合に、系統電源３０が異常であると判定し、一方、第一給電判定部が系統電源３０から給電されていないと判定し、かつ、第二給電判定部が系統電源３０から給電されていると判定した場合に、ブレーカ１４ｄが作動したと判定する異常判定部（ステップＳ１０８，１１６）と、を備えている。
According to the present embodiment, the distributed power system is configured such that the first
これによれば、第一発電装置１１とは別の発電装置である第二発電装置１６ａ（例えば、太陽光発電装置）が並設され、系統電源３０が異常（例えば停電）であるときに、第二発電装置１６ａのみから貯湯槽制御装置２２に電力が供給される場合があっても、発電装置制御装置１９（異常判定部；ステップＳ１０８，１１６）は、ステップＳ１０４（第一給電判定部）およびステップＳ１０６（第二給電判定部）にて系統電源３０から給電されていないと判定した場合に、系統電源３０が異常であると判定する（ステップＳ１０８）。一方、発電装置制御装置１９（異常判定部；ステップＳ１０８，１１６）は、ステップＳ１０４（第一給電判定部）にて系統電源３０から給電されていないと判定し、かつ、ステップＳ１０６（第二給電判定部）にて系統電源３０から給電されていると判定した場合に、ブレーカ１４ｄが作動したと判定する（ステップＳ１１６）。よって、系統電源３０の異常とブレーカ１４ｄの作動のいずれかをより確実に判別することができる。
According to this, when the 2nd electric
また、付随装置は、第一発電装置１１の排熱を回収した貯湯水を貯湯する貯湯槽を有する貯湯ユニットである。
これによれば、第一発電装置１１に貯湯槽２１を有する貯湯ユニット２０を備えたコジェネレーションシステムに、余分な機械的部品を追加すること無く、系統電源３０の異常とブレーカ１４ｄの作動のいずれかをより確実に判別することができる。
Further, the accompanying device is a hot water storage unit having a hot water storage tank for storing hot water that has been recovered from the exhaust heat of the first
According to this, any abnormality of the
また、第一発電装置１１は、燃料と酸化剤ガスとにより発電する燃料電池１１ａ１を含んで構成されている。
これによれば、第一発電装置１１が燃料電池１１ａ１により構成されている場合にも、系統電源３０の異常とブレーカ１４ｄの作動のいずれかをより確実に判別することができる。
The first
According to this, even when the first
なお、上述した実施形態における燃料電池１１ａ１は固体酸化物燃料電池であったが、本発明を高分子電解質形燃料電池に適用するようにしても良い。
また、上述した実施形態においては、発電機１１ａは、天然ガス、ＬＰＧ、灯油、ガソリン、メタノール等の燃料を用いて発電する燃料電池発電機の代わりに、エンジン発電機等が含まれる。
Although the fuel cell 11a1 in the above-described embodiment is a solid oxide fuel cell, the present invention may be applied to a polymer electrolyte fuel cell.
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、第一発電装置１１に付随して稼働する付随装置の一例として、貯湯ユニット２０を挙げて本発明の分散型電源システムを説明した。しかし、付随装置は貯湯ユニット２０に限定されず、系統電源３０から供給される電力で作動する付随装置制御装置を有し、当該付随装置制御装置が発電装置制御装置１９と通信するような付随装置であればよく、このような付随装置を有する分散型電源システムであれば、本発明の技術的思想は適用可能である。
In the above-described embodiment, the distributed power supply system of the present invention has been described by taking the hot
１０…発電ユニット、１１…第一発電装置、１１ａ…発電機、１１ａ１…燃料電池、１１ｂ…電力変換装置、１１ｂ１…センサ（第一検出装置）、１４…電線、１４ｃ…開閉器、１５…負荷装置、１９…発電装置制御装置（第一給電判定部、第二給電判定部、異常判定部）、２０…貯湯ユニット、２１…貯湯槽、２２…貯湯槽制御装置（付随装置制御装置）、２４…湯水循環回路、２５…熱交換器、２５ａ…流路、２７…貯湯槽制御リモコン、３０…系統電源、３１…電源ライン、３１ａ…電流センサ（第二検出装置）。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
電力を発生させる第二発電装置と、
系統電源の送電が正常である場合に、前記第一発電装置、前記第二発電装置および前記系統電源からの電力が供給可能である負荷装置と、
前記系統電源と前記第一発電装置との間に配設されたブレーカと、
前記ブレーカと前記第一発電装置との間に配設されて、その配設された位置の電圧及び電流の少なくとも一方を検出する第一検出装置と、
前記系統電源と前記負荷装置との間に配設されて、その配設された位置の電圧及び電流の少なくとも一方を検出する第二検出装置と、
前記第一発電装置の制御を少なくとも行う発電装置制御装置と、
前記第一発電装置に付随して稼働する付随装置を制御し、前記系統電源および前記第二発電装置からの電力が供給可能であり、前記発電装置制御装置と互いに通信可能に接続されている付随装置制御装置と、を備え、
前記発電装置制御装置は、
前記第一検出装置からの検出信号に基づき、前記系統電源から給電されているか否かを判定する第一給電判定部と、
前記第二検出装置からの検出信号に基づき、前記系統電源から給電されているか否かを判定する第二給電判定部と、
前記第二発電装置のみから前記付随装置制御装置に電力が供給されているときに、前記第一給電判定部および第二給電判定部が前記系統電源から給電されていないと判定した場合に、前記系統電源が異常であると判定し、一方、前記第一給電判定部が前記系統電源から給電されていないと判定し、かつ、前記第二給電判定部が前記系統電源から給電されていると判定した場合に、前記ブレーカが作動したと判定する異常判定部と、を備えた分散型電源システム。 A first power generator for generating electric power;
A second power generator for generating electric power;
A load device capable of supplying power from the first power generation device, the second power generation device and the system power supply when power transmission of the system power supply is normal;
A breaker disposed between the system power supply and the first power generator;
A first detection device disposed between the breaker and the first power generation device to detect at least one of a voltage and a current at the disposed position;
A second detection device disposed between the system power supply and the load device and detecting at least one of a voltage and a current at the disposed position;
A power generator control device that at least controls the first power generator;
The accompanying device that controls the accompanying device that operates accompanying the first power generation device, can supply power from the system power supply and the second power generation device, and is connected to the power generation device control device so as to communicate with each other. A device control device,
The power generator control device is:
Based on a detection signal from the first detection device, a first power supply determination unit that determines whether power is supplied from the system power supply,
Based on a detection signal from the second detection device, a second power supply determination unit that determines whether power is supplied from the system power supply; and
When the first power supply determination unit and the second power supply determination unit determine that power is not supplied from the system power supply when power is supplied only from the second power generation device to the associated device control device, It is determined that the system power supply is abnormal, while the first power supply determination unit determines that power is not supplied from the system power supply, and the second power supply determination unit determines that power is supplied from the system power supply. And a failure determination unit that determines that the breaker has been activated.
3. The distributed power supply system according to claim 1, wherein the first power generation device includes a fuel cell that generates power using fuel and an oxidant gas. 4.
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