JP6610419B2 - 蓄電システム、制御プログラム及び記録媒体 - Google Patents

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Description

本発明は、蓄電システム、制御プログラム及び記録媒体に関する。
図5は、従来の蓄電システムの一例を示す図である。図5に示すように、太陽光パネルからなる発電装置(PV)4に蓄電部20を搭載する場合、発電装置4と蓄電池26との間にDC−DCコンバータ3を介している例が多い。この方式をDCリンク方式という。
しかし、図6に示すような、発電装置4→太陽光用パワーコンディショナ5(PV−PCS)→インバータ(INV)25→蓄電池26となるACリンク方式の充電制御に関する提案が少ない(特許文献1)。
図5に示すDCリンク方式において、太陽光用パワーコンディショナ(以下、パワーコンディショナと称する。)5に蓄電部20を追加する場合には、装置の内部を変更する必要がある。
しかし、図6に示すACリンク方式の場合には、既設のシステムを変更することなく、簡単に蓄電システムを増設することができる。このため、図6に示すACリンク方式は、既設の蓄電システムを有効に活用できるという利点がある。
図7及び図8は、従来の蓄電システムの他の例で自立運転時の動作モードを示す図である。図7では、パワーコンディショナ5において発電した電力を負荷6に供給する。負荷電力からパワーコンディショナ5の発電電力を差し引いた不足分の電力は、蓄電池26からインバータ25を介して負荷6に供給する。
図8では、パワーコンディショナ5の発電電力を負荷6に供給するとともに、パワーコンディショナ5の発電電力から負荷電力を差し引いた余剰電力をインバータ25を介して蓄電池26に充電する。
蓄電池26の充電状態が継続されると、蓄電池電圧が上昇していき、インバータ25の運転可能な上限電圧を超える。蓄電池電圧がインバータ25の運転可能な上限電圧を超えると、システム監視・制御装置7は、蓄電池26からの蓄電池電圧に基づき、パワーコンディショナ5を停止させることで、インバータ25の自立運転を継続させることができる。
特開2014−060839号公報
しかしながら、特許文献1の蓄電システムでは、蓄電池26への充電電力は、パワーコンディショナ5の発電電力から負荷電力を差し引いた余剰電力となり、なりゆきに依存する。実際には、リチウムイオン電池からなる蓄電池26は、セル電圧に応じて適した充電電力がある。
しかしながら、特許文献1の蓄電システムは、蓄電池26のセル電圧に応じた充電電力を考慮していない。このため、セル電圧に応じた充電電力を蓄電池26に蓄積することが望まれていた。
本発明の課題は、セル電圧に応じた充電電力を蓄電池に蓄積することができる蓄電システム、制御プログラム及び記録媒体を提供することにある。
本発明に係る蓄電システムは、系統からの電力を充電する蓄電池と前記蓄電池に蓄積された電力を負荷に供給するインバータとを有する蓄電部と、前記蓄電部の出力に接続され、複数の太陽電池と複数の太陽電池に対応して設けられ且つ太陽電池の発電電力を所定の交流電力に変換し変換された電力を前記負荷と前記インバータを介する前記蓄電池との少なくとも一方に供給する複数のパワーコンディショナとを有する複数の発電部と、前記系統が異常時で前記インバータが自立運転時に、前記蓄電部に入力される電力を負荷電力情報として計測する前記蓄電部内に備えたメータと、前記負荷電力情報がセル電圧に応じた所定の充電電力基準値を超えたとき、前記複数のパワーコンディショナの少なくとも1つを停止させる制御部とを備えることを特徴とする。
また、本発明の制御プログラムは、系統からの電力を充電する蓄電池と前記蓄電池に蓄積された電力を負荷に供給するインバータとを有する蓄電部と、前記系統が異常時で前記インバータが自立運転時に、前記蓄電部に入力される電力を負荷電力情報として計測する前記蓄電部内に備えたメータと、前記蓄電部の出力に接続され、複数の太陽電池と複数の太陽電池に対応して設けられ且つ太陽電池の発電電力を所定の交流電力に変換し変換された電力を前記負荷と前記インバータを介する前記蓄電池との少なくとも一方に供給する複数のパワーコンディショナとを有する複数の発電部とを備える蓄電システムを制御するための制御プログラムであって、コンピュータを、小さい閾値から大きい閾値までの複数の閾値と、前記複数の閾値に対応する大きい充電電力基準値から小さい充電電力基準値までの複数の充電電力基準値とを対応付けて記憶した閾値テーブル、前記閾値テーブルを参照して、前記閾値毎に前記蓄電池のセル電圧と前記閾値とを比較する手段、前記セル電圧が前記閾値よりも小さい場合には前記閾値に対応する前記充電電力基準値をセル電圧に応じた所定の充電電力基準値として決定する手段、前記系統が異常時で前記インバータが自立運転時に、前記負荷電力情報が前記所定の充電電力基準値を超えたとき、前記複数のパワーコンディショナの少なくとも1つを停止させる手段、前記複数のパワーコンディショナのいずれかのパワーコンディショナの電力が前記所定の充電電力基準値を超えたとき、前記いずれかのパワーコンディショナを停止させる手段として機能させるための制御プログラムである。
また、本発明の記録媒体は、系統からの電力を充電する蓄電池と前記蓄電池に蓄積された電力を負荷に供給するインバータとを有する蓄電部と、前記系統が異常時で前記インバータが自立運転時に、前記蓄電部に入力される電力を負荷電力情報として計測する前記蓄電部内に備えたメータと、前記蓄電部の出力に接続され、複数の太陽電池と複数の太陽電池に対応して設けられ且つ太陽電池の発電電力を所定の交流電力に変換し変換された電力を前記負荷と前記インバータを介する前記蓄電池との少なくとも一方に供給する複数のパワーコンディショナとを有する複数の発電部とを備える蓄電システムを制御するための制御プログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体であって、コンピュータを、小さい閾値から大きい閾値までの複数の閾値と、前記複数の閾値に対応する大きい充電電力基準値から小さい充電電力基準値までの複数の充電電力基準値とを対応付けて記憶した閾値テーブル、前記閾値テーブルを参照して、前記閾値毎に前記蓄電池のセル電圧と前記閾値とを比較する手段、前記セル電圧が前記閾値よりも小さい場合には前記閾値に対応する前記充電電力基準値をセル電圧に応じた所定の充電電力基準値として決定する手段、前記系統が異常時で前記インバータが自立運転時に、前記負荷電力情報が前記所定の充電電力基準値を超えたとき、前記複数のパワーコンディショナの少なくとも1つを停止させる手段、前記複数のパワーコンディショナのいずれかのパワーコンディショナの電力が前記所定の充電電力基準値を超えたとき、前記いずれかのパワーコンディショナを停止させる手段として機能させるための制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
本発明によれば、系統が異常時でインバータが自立運転時に、制御部は、前記蓄電部に入力される電力を負荷電力情報として計測する前記蓄電部内に備えたメータと、前記負荷電力情報がセル電圧に応じた所定の充電電力基準値を超えたとき、複数のパワーコンディショナの少なくとも1つを停止させるので、セル電圧に応じた充電電力を蓄電池に蓄積することができる。
本発明の実施例1に係る蓄電システムの回路構成を示す図である。 本発明の実施例1に係る蓄電システムの閾値と充電電力基準値とを対応付けて記憶した閾値テーブルを示す図である。 本発明の実施例1に係る蓄電システムの充電電力基準値を決定するためのフローチャートを示す図である。 本発明の実施例1に係る蓄電システムのパワーコンディショナの運転制御のためのフローチャートを示す図である。 従来の蓄電システムの一例を示す図である。 従来の蓄電システムの他の例を示す図である。 従来の蓄電システムの他の例で自立運転時の動作モードを示す図である。 従来の蓄電システムの他の例で自立運転時の動作モードを示す図である。
以下、本発明の実施の形態の蓄電システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の実施例1に係る蓄電システムの回路構成を示す図である。図1において、蓄電システム2は、交流電源1と負荷6とに接続される。交流電源1は、交流電力を蓄電システム2に供給する。
蓄電システム2は、蓄電部20b、複数の発電装置(PV)4a,4b、複数のパワーコンディショナ5a,5b、システム監視・制御装置7aを備える。
蓄電部20bは、開閉器21,22,23、メータ24、インバータ25、蓄電池26、蓄電池監視装置28を備える。開閉器21,22,23は、メータ24及びインバータ25と、交流電源1(電力系統)との間に接続される。メータ24は、パワーコンディショナ5a,5bの発電電力の合計から負荷6の電力を差し引いた電力、即ち、余剰電力を計測し、余剰電力を負荷電力情報としてシステム監視・制御装置7aに出力する。
インバータ25は、システム監視・制御装置7aからのオンオフ信号に基づき、交流電力と直流電力とを双方向に変換し、蓄電池26に蓄積された電力を負荷6に供給する。
蓄電池26は、直列に接続された複数のセルからなる例えばリチウムイオン電池であり、系統からの電力を充電し、負荷6に給電する電力を蓄積する。
蓄電池監視装置28は、蓄電池26の複数のセルの各セルの電圧を検出し、検出された複数のセル電圧の内の最も大きいセル電圧を蓄電池情報としてシステム監視・制御装置7aに出力する。
発電装置4a,4bは、太陽電池であり、太陽光により発電した発電電力をパワーコンディショナ5a,5bに出力する。パワーコンディショナ5a,5bは、発電装置4a,4bの発電電力を所定の交流電力に変換し変換された電力を負荷6とインバータ25を介する蓄電池26との少なくとも一方に供給する。発電装置4a,4b、パワーコンディショナ5a,5bは、本発明の発電部に相当する。
パワーコンディショナ5a,5bの各々は、パワーコンディショナ5a,5bに対応する発電装置4の発電電力に応じた電力を出力する。即ち、出力電力の制御が可能なパワーコンディショナは、対象外とする。
システム監視・制御装置7aは、本発明の制御部に対応し、中央処理装置(CPU)74、メモリ71を備える。CPU74は、本発明のコンピュータに相当する。メモリ71は、制御プログラム72と閾値テーブル73とを格納し、本発明の記録媒体に相当する。制御プログラム72は、本発明の制御プログラムに相当する。
CPU74は、閾値テーブル73を参照して、制御プログラム72の各処理を実行する。制御プログラム72の各処理は、後述する図3及び図4に示すフローチャートの各処理である。
閾値テーブル73は、図2に示すように、小さい閾値から大きい閾値までの複数の閾値と、小さい閾値から大きい閾値に対応する大きい充電電力基準値から小さい充電電力基準値までの複数の充電電力基準値とを対応付けて記憶したテーブルである。
図2に示す例では、閾値Th1<Th2<Th3であり、充電電力基準値Akw>Bkw>Ckwである。閾値Th1と充電電力基準値Akwとが対応し、閾値Th2と充電電力基準値Bkwとが対応し、閾値Th3と充電電力基準値Ckwとが対応する。
各々の閾値は、蓄電池監視装置28から送られてくるセル電圧の値に応じて設定され、セル電圧に応じて充電電力基準値も設定されている。このため、図2に示す閾値テーブル73は、閾値と充電電力基準値とが対応している。なお、セル電圧に応じた充電電力は、蓄電池によって異なる。
CPU74は、閾値テーブル73を参照して、図3に示すように、閾値毎に蓄電池26のセル電圧と閾値とを比較し、セル電圧が閾値よりも小さい場合にはその閾値に対応する充電電力基準値を、セル電圧に応じた所定の充電電力基準値として決定する。
CPU74は、メータ24からの負荷電力情報と、蓄電池監視装置28からの蓄電池情報(セル電圧情報)と、パワーコンディショナ5a,5bからの発電情報を入力する。
CPU74は、入力された情報に基づき、系統が異常時でインバータ25が自立運転時に、図4に示すように、余剰電力が所定の充電電力基準値を超えたとき、複数のパワーコンディショナ5a,5bの少なくとも1つを停止させる。セル充電電力は、セル電圧に対応した電力であり、余剰電力は、メータ24の読み値で負荷電力の充電方向電力に相当する。
CPU74は、パワーコンディショナ5a,5bのいずれかのパワーコンディショナの電力が所定の充電電力基準値を超えたとき、いずれかのパワーコンディショナを停止させる。
次に、このように構成された実施例1の蓄電システムの動作を説明する。まず、図3のフローチャートを参照しながら、蓄電池監視装置28からのセル電圧に応じた充電電力基準値を決定する処理を説明する。
まず、CPU74は、閾値テーブル73から閾値Th1を読み出し、蓄電池監視装置28からのセル電圧が閾値Th1よりも小さいかどうかを判定する(ステップS11)。
セル電圧が閾値Th1よりも小さい場合には(ステップS11のYes)、閾値テーブル73から閾値Th1に対応する充電電力基準値Akwを所定の充電電力基準値として決定する(ステップS12)。
次に、セル電圧が閾値Th1よりも大きい場合には(ステップS11のNo)、CPU74は、閾値テーブル73から閾値Th2を読み出し、蓄電池監視装置28からのセル電圧が閾値Th2よりも小さいかどうかを判定する(ステップS13)。
セル電圧が閾値Th2よりも小さい場合には(ステップS13のYes)、閾値テーブル73から閾値Th2に対応する充電電力基準値Bkwを所定の充電電力基準値として決定する(ステップS14)。
次に、セル電圧が閾値Th2よりも大きい場合には(ステップS13のNo)、CPU74は、閾値テーブル73から閾値Th3を読み出し、蓄電池監視装置28からのセル電圧が閾値Th3よりも小さいかどうかを判定する(ステップS15)。
セル電圧が閾値Th3よりも小さい場合には(ステップS15のYes)、閾値テーブル73から閾値Th3に対応する充電電力基準値Ckwを所定の充電電力基準値として決定する(ステップS16)。
次に、セル電圧が閾値Th3よりも大きい場合には(ステップS15のNo)、CPU74は、充電電力基準値0kwを所定の充電電力基準値として決定する(ステップS17)。
即ち、CPU74は、セル電圧と閾値とを比較して、セル電圧が小さい場合には、充電電力基準値を大きくすることで、パワーコンディショナ5a,5bから蓄電池26への充電量を大きくすることができる。また、セル電圧が大きい場合には、充電電力基準値を小さくすることで、パワーコンディショナ5a,5bから蓄電池26への充電量を小さくする。
次に、図3の処理により決定された充電電力基準値を用いて、図4を参照しながら、パワーコンディショナ5a,5bの運転制御を行う場合について、説明する。
まず、CPU74は、蓄電池監視装置28からの蓄電池情報であるセル電圧に基づき、蓄電池26が満充電かどうかを判定する(ステップS21)。
蓄電池26が満充電である場合には(ステップS21のYes)、CPU74は、パワーコンディショナ5a,5bに停止指令を出力し、パワーコンディショナ5a,5bを停止させる(ステップS22)。
蓄電池26が満充電でない場合には(ステップS21のNo)、CPU74は、メータ24から得る負荷電力情報である余剰電力が、図3の処理で決定された所定の充電電力基準値よりも小さいかどうかを判定する(ステップS23)。
余剰電力が充電電力基準値よりも小さい場合には(ステップS23のYes)、CPU74は、パワーコンディショナ5a,5bの運転を継続させる(ステップS24)。
次に、余剰電力が充電電力基準値よりも大きい場合には(ステップS23のNo)、CPU74は、パワーコンディショナ5aの電力が充電電力基準値よりも大きいかどうかを判定する(ステップS25)。
パワーコンディショナ5aの電力が充電電力基準値よりも大きい場合には(ステップS25のYes)、CPU74は、パワーコンディショナ5bの電力が充電電力基準値よりも大きいかどうかを判定する(ステップS26)。
パワーコンディショナ5bの電力が充電電力基準値よりも大きい場合には(ステップS26のYes)、CPU74は、パワーコンディショナ5a,5bの運転を停止させる(ステップS27)。
パワーコンディショナ5bの電力が充電電力基準値よりも小さい場合には(ステップS26のNo)、CPU74は、パワーコンディショナ5aの運転を停止させる(ステップS28)。
パワーコンディショナ5aの電力が充電電力基準値よりも小さい場合には(ステップS25のNo)、CPU74は、パワーコンディショナ5bの電力が充電電力基準値よりも大きいかどうかを判定する(ステップS29)。
パワーコンディショナ5bの電力が充電電力基準値よりも大きい場合には(ステップS29のYes)、CPU74は、パワーコンディショナ5bの運転を停止させる(ステップS30)。
パワーコンディショナ5bの電力が充電電力基準値よりも小さい場合には(ステップS29のNo)、CPU74は、パワーコンディショナ5bの電力がパワーコンディショナ5aの電力よりも大きいかどうかを判定する(ステップS31)。
パワーコンディショナ5bの電力がパワーコンディショナ5aの電力よりも大きい場合には(ステップS31のYes)、CPU74は、パワーコンディショナ5aの運転を停止させる(ステップS32)。
パワーコンディショナ5bの電力がパワーコンディショナ5aの電力よりも小さい場合には(ステップS31のNo)、CPU74は、パワーコンディショナ5bの運転を停止させる(ステップS33)。
このように、実施例1の蓄電システムによれば、系統が異常時でインバータ25が自立運転時に、システム監視・制御装置7aは、メータ24から得る負荷電力情報である余剰電力がセル電圧に応じた所定の充電電力基準値を超えたとき、パワーコンディショナ5a,5bの少なくとも1つを停止させるので、セル電圧に応じた充電電力を蓄電池26に蓄積することができる。
1 交流電源
2 蓄電システム
4 発電装置(PV)
5a,5b パワーコンディショナ(PV−PCS1)
6 負荷
21〜23 開閉器
24 メータ
25 インバータ(INV)
26 蓄電池
28 蓄電池監視装置
7a システム監視・制御装置
71 メモリ
72 制御プログラム
73 閾値テーブル
74 CPU

Claims (6)

  1. 系統からの電力を充電する蓄電池と前記蓄電池に蓄積された電力を負荷に供給するインバータとを有する蓄電部と、
    前記蓄電部の出力に接続され、複数の太陽電池と複数の太陽電池に対応して設けられ且つ太陽電池の発電電力を所定の交流電力に変換し変換された電力を前記負荷と前記インバータを介する前記蓄電池との少なくとも一方に供給する複数のパワーコンディショナとを有する複数の発電部と、
    前記系統が異常時で前記インバータが自立運転時に、前記蓄電部に入力される電力を負荷電力情報として計測する前記蓄電部内に備えたメータと、
    前記負荷電力情報がセル電圧に応じた所定の充電電力基準値を超えたとき、前記複数のパワーコンディショナの少なくとも1つを停止させる制御部と、
    を備えることを特徴とする蓄電システム。
  2. 前記複数のパワーコンディショナの各々は、前記パワーコンディショナに対応する前記太陽電池の発電電力に応じた電力を出力することを特徴とする請求項1記載の蓄電システム。
  3. 小さい閾値から大きい閾値までの複数の閾値と、前記小さい閾値から前記大きい閾値に対応する大きい充電電力基準値から小さい充電電力基準値までの複数の充電電力基準値とを対応付けて記憶した閾値テーブルを有し、
    前記制御部は、前記閾値テーブルを参照して、閾値毎に前記蓄電池のセル電圧と前記閾値とを比較し、前記セル電圧が前記閾値よりも小さい場合には前記閾値に対応する前記充電電力基準値を前記所定の充電電力基準値として決定し、前記複数のパワーコンディショナのいずれかのパワーコンディショナの電力が前記所定の充電電力基準値を超えたとき、前記いずれかのパワーコンディショナを停止させることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の蓄電システム。
  4. 系統からの電力を充電する蓄電池と前記蓄電池に蓄積された電力を負荷に供給するインバータとを有する蓄電部と、
    前記系統が異常時で前記インバータが自立運転時に、前記蓄電部に入力される電力を負荷電力情報として計測する前記蓄電部内に備えたメータと、
    前記蓄電部の出力に接続され、複数の太陽電池と複数の太陽電池に対応して設けられ且つ太陽電池の発電電力を所定の交流電力に変換し変換された電力を前記負荷と前記インバータを介する前記蓄電池との少なくとも一方に供給する複数のパワーコンディショナとを有する複数の発電部と、
    を備える蓄電システムを制御するための制御プログラムであって、
    コンピュータを、
    小さい閾値から大きい閾値までの複数の閾値と、前記複数の閾値に対応する大きい充電電力基準値から小さい充電電力基準値までの複数の充電電力基準値とを対応付けて記憶した閾値テーブル、
    前記閾値テーブルを参照して、閾値毎に前記蓄電池のセル電圧と前記閾値とを比較する手段、
    前記セル電圧が前記閾値よりも小さい場合には前記閾値に対応する前記充電電力基準値をセル電圧に応じた所定の充電電力基準値として決定する手段、
    前記負荷電力情報が前記所定の充電電力基準値を超えたとき、前記複数のパワーコンディショナの少なくとも1つを停止させる手段、
    前記複数のパワーコンディショナのいずれかのパワーコンディショナの電力が前記所定の充電電力基準値を超えたとき、前記いずれかのパワーコンディショナを停止させる手段、
    として機能させるための制御プログラム。
  5. 系統からの電力を充電する蓄電池と前記蓄電池に蓄積された電力を負荷に供給するインバータとを有する蓄電部と、
    前記系統が異常時で前記インバータが自立運転時に、前記蓄電部に入力される電力を負荷電力情報として計測する前記蓄電部内に備えたメータと、
    前記蓄電部の出力に接続され、複数の太陽電池と複数の太陽電池に対応して設けられ且つ太陽電池の発電電力を所定の交流電力に変換し変換された電力を前記負荷と前記インバータを介する前記蓄電池との少なくとも一方に供給する複数のパワーコンディショナとを有する複数の発電部と、
    を備える蓄電システムを制御するための制御プログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体であって、
    コンピュータを、
    小さい閾値から大きい閾値までの複数の閾値と、前記複数の閾値に対応する大きい充電電力基準値から小さい充電電力基準値までの複数の充電電力基準値とを対応付けて記憶した閾値テーブル、
    前記閾値テーブルを参照して、閾値毎に前記蓄電池のセル電圧と前記閾値とを比較する手段、
    前記セル電圧が前記閾値よりも小さい場合には前記閾値に対応する前記充電電力基準値をセル電圧に応じた所定の充電電力基準値として決定する手段、
    前記系統が異常時で前記インバータが自立運転時に、前記負荷電力情報が前記所定の充電電力基準値を超えたとき、前記複数のパワーコンディショナの少なくとも1つを停止させる手段、
    前記複数のパワーコンディショナのいずれかのパワーコンディショナの電力が前記所定の充電電力基準値を超えたとき、前記いずれかのパワーコンディショナを停止させる手段、
    として機能させるための制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  6. 系統からの電力を充電する蓄電池と、
    前記蓄電池に蓄積された電力を負荷に供給するインバータとを有する蓄電部と、
    前記蓄電部の出力に接続され、複数の太陽電池と複数の太陽電池に対応して設けられ且つ太陽電池の発電電力を所定の交流電力に変換し変換された電力を前記負荷と、
    前記インバータを介する前記蓄電池との少なくとも一方に供給する複数のパワーコンディショナとを有する複数の発電部と、
    前記系統が異常時で前記インバータが自立運転時に、前記蓄電部に入力される電力がセル電圧に応じた所定の充電電力基準値を超えたとき、前記複数のパワーコンディショナの少なくとも1つを停止させる制御部と、
    を備えることを特徴とする蓄電システム。
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