JP6525066B2 - 電力供給装置及び制御装置 - Google Patents
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Description
蓄電池部と、
太陽光発電装置の電力を蓄電池部へ供給する充電器と、
蓄電池部の放電出力を交流電力へ変換する直流−交流電力変換回路部と、
使用電力を移動平均することによって求められ、時間的に変化する負荷電力予測と太陽光発電装置の発電量に基づいて蓄電池部の充電を制御し、かつ太陽光発電装置の発電量を蓄電池部のSOCに基づいて、蓄電池部もしくは商用系統電力へ出力を切り替える制御を行う制御装置とを備え、
制御装置は、負荷電力予測が大きく外れて負荷電力が大きくなった場合には、蓄電池部の出力電力割合を大きくする制御を行うようにした電力供給装置である。
さらに、本技術は、使用電力を移動平均することによって求められ、時間的に変化する負荷電力予測と太陽光発電装置の発電量に基づいて蓄電池部の充電を制御し、かつ太陽光発電装置の発電量を蓄電池部のSOCに基づいて、蓄電池部もしくは商用系統電力へ出力を切り替える制御を行う制御装置であって、
負荷電力予測が大きく外れて負荷電力が大きくなった場合には、蓄電池部の出力電力割合を大きくする制御を行うようにした制御装置である。
本技術の説明は、以下の順序にしたがってなされる。
<1.一実施の形態>
<2.他の実施の形態>
<3.応用例>
<4.変形例>
「電力供給装置の構成」
図1を参照して本技術による電力供給装置について説明する。電力供給者の発電所にて発電した電力が図示しない送電網、配電網を介して家庭の電力量計に供給され、電力量計から図1における外部電力系統(商用電力)入力端子1に交流電力が供給される。なお、家庭における電力制御について説明するが、家庭に限らず、複数の家(コミュニティー)、ビル、工場等の電力供給の面で区画されたエリアであれば、本技術を適用することができる。
上述の一実施の形態は、太陽電池モジュール10の発電量、電池モジュール5の蓄電量、負荷電力予測データに応じて電力を制御する。さらに、それぞれの電力を必要に応じて混合出力する。本技術の一実施の形態における制御動作の一例を下記の表1に示す。
ステップST1:最大PV発電量が確認される。
ステップST2:負荷電力予測データを参照して宅内負荷予測値Pfが確認される。
ステップST3:現在の家庭内の負荷電力の値である実動宅内負荷値Prが確認される。
ステップST4:蓄電池のSOCが判定される。すなわち、SOCが小さい場合例えば(SOC<20%)の場合、SOCが適正な範囲である場合例えば(20%<SOC<80%)の場合、並びにSOCが大きい場合例えば(SOC>80%)の場合の何れであるかが判定される。
具体的には、表1の(SOC=0〜20%)の項目で示すように、基本的に蓄電池は充電のみが可能とされている。表1において、出力/充電は、PV発電電力が電力供給ラインに出力されると共に、蓄電池の充電に使用されることを意味する。
具体的には、表1の(SOC=80〜100%)の項目で示すように、蓄電池からの放電を主として運転される。但し、例外として、夕方には蓄電池をSOC100%付近まで持ち上げる動作がなされる。これは 夜間に蓄電池の電力を活用して宅内負荷に電力を供給させる場合である。このときは、夕方PV発電が行われている場合にのみ蓄電池を充電するために、PV充電器13の出力を制限して、蓄電池をSOC100%付近まで充電させる動作がなされる。すなわち、充電電流を絞って蓄電池が満充電し易い条件を設定する。通常のMPPT動作では蓄電池充電がオン−オフ動作で2時間程度掛かってしまうことを避けるためである。さらに、PV発電量が負荷電力よりも少ない状態では蓄電池からの出力が負荷電力に供給される。
ステップST8:PfとPrとがほぼ等しい場合には、表1に従って電力制御がなされる。そして、ステップST0に戻って(ステップST1〜ステップST4)の処理がなされる。表1のSOCが(20%〜80%)の欄に示すように、(最大PV発電量>負荷電力量)の場合には、負荷への給電がなされると共に、蓄電池が充電される。例えば晴天時になされる制御である。
ステップST11:ステップST10において、実動宅内負荷値Prが蓄電池の最大出力Pmax を超えると判定されると、系統商用電力の買電量を増加させて負荷に供給する。そして、ステップST0に戻って(ステップST1〜ステップST4)の処理がなされる。
ステップST12:ステップST10において、実動宅内負荷値Prが蓄電池の最大出力Pmax を超えないと判定されると、蓄電池の出力電力の割合を大きくする。そして、ステップST0に戻って(ステップST1〜ステップST4)の処理がなされる。
電池モジュールは、SOCが(20%〜80%)の範囲を最適に使用して家庭内で使用する電力へ供給して買電量を低減し、電気料金削減を行うことができる。SOCのこの範囲外は緊急用として使用する。蓄電池から負荷への出力電力量を一定で行えることが蓄電池使用では望ましい。なぜなら、蓄電池出力の急変動により電池劣化を引き起こすからである。例えば出力値不定な状態として突然最大出力値の直後に0W出力となるような負荷が蓄電池に加わることになった場合、蓄電池では大電流の出力により発熱が急に起こり、電池劣化が進むことになる。電極内でリチウムの均衡・平衡な状態に達するまで数十分の時間が掛かかるため、急速な充放電は電池の電極内でリチウムイオンの不均衡な状態を発生させ、このままで次の充放電が行われると更に不均衡が加速される。
SMA30:30分間の積算電力平均、単位:Wh
PM:前日のある時間帯の30分間の積算電力
PM-1:前々日のある時間帯の30分間の積算電力
PM-13:2週間前のある時間帯の30分間の積算電力
晴天・曇天では、例えば11時〜13時にPV発電電力を商用電力へ売電し、これ以外の時間帯でPV発電容量を蓄電池に最大限蓄積させながら、宅内負荷電力を移動平均式で求めた予測量に基づいて運転供給させることで、宅内の消費電力をほぼ正確に予測でき、蓄電池へ充電や電池のSOC値を正確に求めることができる。蓄電池とPV発電と宅内負荷との合算予測で、昼間時間帯に系統電力への売電時間帯を設定し、買電量を最小化できる。
本技術の他の実施の形態について説明する。電力会社との電力料金の支払いに関して、契約電力を定めている。契約電力の定め方の一つとして、当月を含めた過去1年の最大需要電力を契約電力とするものがある。契約電力を決定する他の方法としては協議による方法がある。この場合も、最大需要電力が予め設定した契約電力より高くなると、超過料金を支払う必要があるのに加えて次回(翌年等)の契約電力が高くなることがある。
ステップST1:最大PV発電量が確認される。
ステップST2:負荷電力予測データを参照して宅内負荷予測値Pfが確認される。
ステップST3:現在の家庭内の負荷電力の値である実動宅内負荷値Prが確認される。
ここまでの処理は一実施の形態におけるステップST0〜ST3と同様である。
ステップST22:ステップST21の判定結果が肯定の場合に、電池最大出力値をより大きな値に変更する。すなわち、通常の電力平準化運転中でも、30分間積算電力予想量が契約電力値を超えると予測された場合、緊急時電池出力の指令が出され、蓄電池出力値がシステム制限値(通常0.5〜1ItA)を解除し、電池モジュール最大出力(2〜3ItA)での出力値に変更される。
ステップST24:ステップST23の結果が肯定の場合には、蓄電池の放電を最優先とする制御がなされる。そして、処理がステップST0に戻る。
ステップST25:(SOC<10%)でない場合には、買電量を増大する。そして、処理がステップST0に戻る。
「応用例としての住宅における蓄電システム」
本技術を住宅用の蓄電システムに適用した例について、図5を参照して説明する。例えば住宅101用の蓄電システム100においては、火力発電102a、原子力発電102b、水力発電102c等の集中型電力系統102から電力網109、情報網112、スマートメータ107、パワーハブ108等を介し、電力が蓄電装置103に供給される。これと共に、家庭内発電装置104等の独立電源から電力が蓄電装置103に供給される。蓄電装置103に供給された電力が蓄電される。蓄電装置103を使用して、住宅101で使用する電力が給電される。住宅101に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
本技術を車両用の蓄電システムに適用した例について、図6を参照して説明する。図6に、本技術が適用されるシリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両の構成の一例を概略的に示す。シリーズハイブリッドシステムはエンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれを電池に一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置で走行する車である。
以上、本技術の一実施の形態について具体的に説明したが、本技術は、上述の一実施の形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
2・・・交流電源供給端子
3・・・AC−DCコンバータ
4・・・DC−ACインバータ
5・・・電池モジュール
6・・・BMU
7・・・EMU
8・・・UPS部
9・・・DC−DCコンバータ
10・・・太陽電池モジュール
12・・・パワーコンディショナ
13・・・PV充電器
16・・・メモリ
Claims (8)
- 太陽光発電装置と、
蓄電池部と、
前記太陽光発電装置の電力を前記蓄電池部へ供給する充電器と、
前記蓄電池部の放電出力を交流電力へ変換する直流−交流電力変換回路部と、
使用電力を移動平均することによって求められ、時間的に変化する負荷電力予測と前記太陽光発電装置の発電量に基づいて前記蓄電池部の充電を制御し、かつ前記太陽光発電装置の発電量を前記蓄電池部のSOCに基づいて、前記蓄電池部もしくは商用系統電力へ出力を切り替える制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記負荷電力予測が大きく外れて負荷電力が大きくなった場合には前記蓄電池部の出力電力割合を大きくする制御を行うようにした電力供給装置。 - 前記蓄電池部のSOCが完全に放電せず、且つ満充電でない範囲において、前記制御装置が制御を行う請求項1に記載の電力供給装置。
- 前記移動平均は、所定時間毎に計算される請求項1又は2に記載の電力供給装置。
- 更に負荷電力が蓄電池部の最大出力値以上となる際には、系統商用電力の買電量を増加させて負荷へ供給するようにした請求項1から3のいずれかに記載の電力供給装置。
- 予測値を大きく外れて負荷電力が急減した場合には、前記蓄電池部のみで電力供給行う制御を行い、系統商用電力からの買電を休止するようにした請求項1から4のいずれかに記載の電力供給装置。
- 前記制御装置は、前記蓄電池部の満充電が夕方以降となるように制御する請求項1から5のいずれかに記載の電力供給装置。
- 使用電力を移動平均することによって求められ、時間的に変化する負荷電力予測と太陽光発電装置の発電量に基づいて蓄電池部の充電を制御し、かつ前記太陽光発電装置の発電量を前記蓄電池部のSOCに基づいて、前記蓄電池部もしくは商用系統電力へ出力を切り替える制御を行う制御装置であって、
前記負荷電力予測が大きく外れて負荷電力が大きくなった場合には、前記蓄電池部の出力電力割合を大きくする制御を行うようにした制御装置。 - 前記蓄電池部のSOCが完全に放電せず、且つ満充電でない範囲において制御を行う請求項7に記載の制御装置。
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