JP6412777B2 - 電力貯蔵システム - Google Patents
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Description
図1は、第1の実施形態の電力貯蔵システム100の構成例を示すブロック図である。図2は、第1の変換器3および第3の変換器14の構成例を示す図である。図3は、第2の変換器13の構成例を示す図である。
図1中の第1の変換器3は、例えば、交流である外部の電力系統2と、第1接続部50との間に接続され電力を変換する。
図1中のエネルギー蓄積部40は、第1の変換器3及び再生可能エネルギーを用いて発電する再生可能エネルギー発電部1の出力部から入力される入力電力を用いてエネルギーを蓄積する。例えば、エネルギー蓄積部40は、第1接続部50から入力される電力を用いてエネルギーを蓄積する。
発電部としての燃料電池8は、エネルギー蓄積部40のエネルギーを用いて、発電した電力を第2出力部60から負荷部10に出力する。ここで、水素貯蔵部6と酸素貯蔵部7は、燃料電池8に接続される。この場合、燃料電池8が発電する場合のエネルギーとして、水素貯蔵部6に貯蔵される水素と、酸素貯蔵部7に貯蔵される酸素とが利用される。また、燃料電池8は空気からも酸素を得ることができるので、酸素貯蔵部と必ずしも接続していなくてもよい。水回収部9は、燃料電池8が発生する水を回収すると共に熱も回収して給湯等で利用する。
スイッチ部11は、外部の電力系統2と負荷部10との間に接続されるスイッチである。例えば、スイッチ部11は、外部の電力系統2と第2接続部60の間に接続されるスイッチである。また、スイッチ部11は、外部の電力系統2が停電した場合、外部の電力系統2と第2接続部60の間を遮断する。
再生可能エネルギー発電部1の発電電力は、太陽光発電システムの場合は日射量、風力発電システムの場合は風力の変化で出力が大きく変化する。また、水電解部4の制御応答は分のオーダー以上でしか制御できないため、秒やミリ秒での再生可能エネルギー発電部1の発電電力変化は電力系統2に対して外乱となる。そこで、再生可能エネルギー発電部1の出力部が接続される第1接続部50に第2の変換器13を介して蓄電部12を接続する。
第2の変換器13は、蓄電部12と第1接続部50の間に接続され電力を変換する。第2の変換器13は、図3に例示するように、直流電圧を異なる値の直流電圧に変換する変換器である。第2の変換器13は、図3に例示するように、半導体スイッチと、直流コンデンサと、直流リアクトルで構成される。この場合、直流コンデンサ側の直流電圧が直流リアクトル側の直流電圧よりも大きくなる。このように、異なる直流電圧間で電力を変換することができる。
第3の変換器14は、直流電力と交流電力とを変換する変換器である。その構成は上述の図2と同様である。第3の変換器14は、蓄電部12から負荷部10に電力を供給する場合、直流電力を交流電力に変換する。例えば、第3の変換器14は、蓄電部12から第2接続部60に電力を供給する場合、直流電力を交流電力に変換する。
次に、第2の変換器13及び第3の変換器14の構成について詳細に説明する。
次に、図3に例示する第2の変換器13は、ダイオードとトランジスタとを並列接続した第1素子を2つ有する。第2の変換器13は、直列接続した2つの第1素子と、コンデンサとを並列接続する。また、直列接続した2つの第1素子の間の接続子と第1の直流側の一方の端子とを接続するコイルを有する。また、第1の直流側の他方の端子と直列接続した2つの第1素子の一方の端子とが接続される。また、コンデンサの一方の端子は第2の直流側の一方の端子に接続される。また、コンデンサの他方の端子は第2の直流側の他方の端子に接続される。
次に、第2の変換器13及び第3の変換器14を介した蓄電部12の放電について詳細に説明する。
次に、電力系統2、再生可能エネルギー発生部1、燃料電池8の少なくともいずれかが電力供給できない場合の動作について説明する。
また、燃料電池8は出力部(第2接続部60)から交流電力を入力されることで、制御電源を確保できる構造になっている。例えば、蓄電部12のエネルギーが枯渇することで燃料電池8の制御電源が電力供給を失う場合がある。この場合、再生可能エネルギー発電部1が発電を行ない第2の変換器13から第3の変換器14を経由して燃料電池8の出力部から交流電力を入力できる。このため、燃料電池8の制御電源が電力供給を失った場合でも、燃料電池8の制御電源を確保できる。
図4は、第2の実施形態の電力貯蔵システム100の構成例を示すブロック図である。
これにより、例えば、再生可能エネルギー発電部1の売電が可能となる。
Claims (8)
- 外部の電力系統との間に接続され、電力を変換する第1の変換器と、
前記第1の変換器及び再生可能エネルギーを用いて発電する再生可能エネルギー発電部の出力部から第1接続部を介して入力される入力電力を用いてエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積部と、
前記エネルギー蓄積部のエネルギーを用いて発電した出力電力を、第2接続部を介して前記外部の電力系統が接続される負荷部に出力する発電部と、
前記入力電力に対する前記エネルギー蓄積部の制御応答、及び前記負荷部に対する前記発電部の制御応答よりも制御応答が速い蓄電部と、
前記第1接続部と前記蓄電部と間に接続され、直流電圧を異なる値の直流電圧に変換する第2の変換器と、
前記第2接続部と前記蓄電部との間に接続され、直流電力と交流電力とを変換する第3の変換器と、
を備えることを特徴とする電力貯蔵システム。 - 前記外部の電力系統と前記負荷部との間に接続され、前記外部の電力系統が停電した場合に前記外部の電力系統と前記負荷部との間を遮断するスイッチ部、を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の電力貯蔵システム。
- 前記第1の変換器は、交流電力と直流電力とを変換する変換器であって、前記外部の電力系統から前記エネルギー蓄積部に電力を供給する場合は交流電力を直流電力に変換し、前記再生可能エネルギー発電部側から前記外部の電力系統に電力を供給する場合は直流電力を交流電力に変換することを特徴とする請求項1又は2に記載の電力貯蔵システム。
- 前記第3の変換器は、前記蓄電部から前記負荷部及び前記発電部の少なくともいずれか一方に電力を供給する場合は直流電力を交流電力に変換することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電力貯蔵システム。
- 前記再生可能エネルギー発電部は、前記再生可能エネルギーとして太陽光、又は風力を用いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の電力貯蔵システム。
- 前記エネルギー蓄積部は、
前記第1接続部を介して入力された電力を用いて水供給部から供給される水を水素と酸素に分解する水分解部と、
前記水分解部で分解された前記水素を貯蔵する水素貯蔵部と、
を少なくとも備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の電力貯蔵システム。 - 前記再生可能エネルギー発電部から前記第2の変換器へ電流を流すダイオード、を更に備えることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の電力貯蔵システム。
- 前記第1の変換器、前記再生可能エネルギー発電部の出力部、及び前記第2の変換器は前記第1接続部を介して前記エネルギー蓄積部に電力を入力し、前記発電部、前記外部の電力系統、及び前記第3の変換器は前記第2接続部を介して前記負荷部に電力を出力ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の電力貯蔵システム。
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