JPS6152720A - 太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、バッテリ含有し、成力変換装置を介して既
存心力系統に亀カケ供給する太陽光発電システムの運用
＋ｆｉｌＪ御に１刈するものである。

〔従来の技術〕

通ｔ、太陽光発心システムしておいては、太陽電池の発
を蛍はズ動が大六〈不確定なため、他に電源金有ざｉｔ
／−１独立電源の場合は言うに及ばず、既存電力系統に
並入する場合でも、斐仙Ｖζよる態形＠を防ぐ目的でパ
ンテリを設けることが電力１つた。

〔発ｌ＋１が解決しようとする問題点〕し〃）し、バッ
テリは重量２寸ＩＴ：、コストの而Ｄ）ら、最悪条件全
考慮して十分な容量のものを設置することか固締である
。このような場合、天候によってうまぐ運用しなければ
、バッテリは過充°ル又は過放ｌヒに至り、大兵な余剰
電力が発生したり、安定化の目的を達せなくなるという
問題点かあったＯ この発ｌ４Ｉ−１は、上記のような従来のものの問題点
を解決すべくなさねたもので、小容量のパンテリにおい
ても余Ｍ”＋ｊ屯力の発生やシステムダウンヲ物′　力
防止し、安定運転のできる太陽光発電システム金提供す
ること全目的としている。

〔間朗点を解決するための手段〕

この発明の太陽光発電システムは、太陽Ｘ電池の出力を
検出する手段、バッテリの残留也荷曙：を検出する手段
、検出した太１勅７％池出力と予め定められた太陽電池
出力の基準パターンの現＋１−’ｒ刻Ｖ（おける１１１
１との比をもとＩ／Ｃ２その後の太陽ｔｌｉ　ｒｔ！ｐ
出力？批定し、この推定値ど検出したバッテリの残留電
荷量とにより電力変換装置の出力を指令する制御指令装
置１”を（ｎｆｆえたものである。

〔問題点を解決す、トための手段の作用〕この発明のＩ
（ＩＩＩ御指全指令装置不確定に変動する発電量を太１
９屯池の出力検出手段により十失出さねた杉！在のデー
タを基に今後の１１６全ｊｂｔ、定し、この推定値とバ
ッテリの残留′屯両ｉよ検出手段Ｖｒ、より検出さハた
残留′畦前世に起因して］の当な電力変換装百出力に制
ｗ＋−ｒるものである１ｊ）Ｃ−、、バッテリの過充電
、過放電、即ぢ余剰′成力の発生や、システムダウン′
（ｒ極力防止するので、太陽光電池システムの安定運転
か達成でき、は軸性か同上する。

〔実施例〕

以下、図に基いて、この発明の詳細な説明でる。

第１図はこの発８Ａによる一夷癩例を示す構成図である
。図において、（１１は太陽電池、（２）はパンテリー
、（３１は電力変換装置、（４１け他の底力系統、（５
）な太陽電池＋１１の出力又は日射量全検出する手段、
（６）はバッチＩＪ　−＋２１の残留電荷量？検検する
手段、ｔ７＋は今後の太陽電池の発電看全予測し、こｈ
により電力変換装置（３）の出力全決定指令する１ムリ
両指令装置である。

第２圀はこの制御指令装置（７１の構成の一実殉例全示
すブロック図で、必ずしも）・−ド対応でなく機能対応
で示している。図において、（７１）は割算器、（７２
）　ｔｄ基阜パターン記憶回路、（７３）　ｌに平均１
直算出回路、（７４）は乗算器、（’７５）ｉ指令値演
算回路、（７６）はタイミング回路である。　　　　　
　　　　　　１第３図は、この実症例に係わる制御指令
装置（７）における発′成量予測推定の動作を説明する
ための図で、図中（＆）ハ太陽電池の出力検出手段（５
）にて測定さｒＬ九太陽゛屯池の実際の出力、又はこれ
に対応する実際の日射量、（ｂ）は予め定めらね７Ｃ１
日の最大出力の基準パターン、（ｃｌは晴天ｅを辰わ丁
もので、実出力（ａ）と同基準パターン（ｂ）の比、（
ｄ）は各サンプリング区間の平均イ１６、破線で示す（
ｄｎ−ｘ）、（ｄ）’１　）　、　（ｂｏ＋１）は、サ
ンプル区間ｎ−１，ｎ、　ｎ＋１　ＶＣおいて求めた上
、２比の予測値、ｅｎｌ、θｎ＋　ｅｎ＋１は同じく各
サンプル区間で求めた今後の発ｌＪＬ量（日射量）の予
測推定パターンである。

次に１１σ１作について説明する。

実際の太陽′電池の光屯肘（ａｌは、太陽電池の出力検
定手段＋５１　Ｋより測定される。この場合、発電電力
の代りに電流又は日射量にて代用することもできる。制
御指令装置ｔ７＋の基準パターン記憶回路（７２）Ｋは
予め１日の最大出力の基準パターンを記憶させておぐ。

この基準パターンは例オばｂ＝ｔ）０＋Ｂｅ１ｎω（ｔ
−ｔＢ）＝−■（但し、ｂｏ、Ｂ、ω、ｔＢは定ｔｒ！
ｌ）のごとぐ時刻ｔに対する三角関数を用いて近似的に
表現できる。制御指令装置（７）に収り込まねた実出力
データ（ａ）を、割算器（７２）　Ｋてその時刻におけ
る基準パター７　（ｂ）の値で割ることにより晴天度を
炎わす比（ｃ）を求める。平均値算出回路（７３）　Ｖ
Ｃおいては、現時刻ｆｒｔｎとすると、この（Ｃ）の値
を時刻１ｎより前の一定サンプリング区間（ｎ）にわた
って平均して、その区間（ｎ）の晴天１屍（ｄ）とする
とともに、この値か今後ともｇ続するとして、晴天度予
測１ｌｆｆｉｄｎとする。この結果、時刻ｔＨＫおける
以後の出方予測値（ｅｎ）は乗算器（７４）　ｖｃおい
て、晴天度予測値（ｄｎ）と基準パターン（ｂ）の積で
水筒る。

−力、バッテリの残留電荷量の予想値ｓｒｉパンテリの
残留′電荷量検出手段（６）エリ得らｆ″Ｌｆｃ現在価
を現在値Ｓｏとし、太陽電池出方予測値（ｅｎ）と電力
変換装置の出力設定値（Ｐｌとの差を積分したものであ
るため、基準パターンを三角関数で表現すれば、残留電
荷量も””””Ｏ＋ｆｅ−Ｋ（ｅｒＩ　Ｐｎ）ｄｔ＝ｓ
Ｏ＋（−１（ｔミ１ｎ ｅｎｃｉ （ｂｏ−Ｐｎ　）ｔ＋Ｂ／ωＣＯ８ω（ｔ−ｔｎ））−
■（但し、Ｋ：ｎ バッテリ充放電損失係数（定数）、ｔｅｎｄ：最終時刻
）のように三角関数で表わさｈる。この結果、逆に残留
１に荷量を所定の目標値にするための電ヵ斐換裟ｉ＋′
ｌの出力ｉＵ　（Ｐ）も■式ケ＋）Ｐ（−＜ことにより
容易に求めることができ０゜このＰの１１１１が屯力斐
（裟装ｂＲｔ３１の出力ｌｌ１１制御指令ＩＩθとして
与えらり、５゜１１力１疋侠装置（３）は通常のインバ
ータ構成のものでよく、１１ｉ１Ｊ御指令装置（７）エ
リの指令に基き、′也力斐換装置ａ（３）より電力系統
への出力値が、上＋ｉ己指令伯に等しくなるようＫ　１
ｌｊｌｌ　ＯＩ］さハる。

次に、時刻が進むと当然日射ｉ汁が変りのし、太陽電池
実出力（ａ）がｙ化するが、時刻ｔｎ＋１に遅すると新
しいサンプリング区間（ｎ＋１）について、同様に晴天
変の予想価（ａ　ｎ＋　１　）が求めＩ−ね、新しい太
陽電池出力予想推定パターン（ｅｎｉｌ）か分り）る。

この値と新しくバッテリの残留′電荷量検出手段＋６１
　Ｋで測定さｈた実際の残留電荷量エリ、電力ｙ換装置
（３）の出力指令値を更新する。

なお、タイミング回路（７６）は上記サンプル時刻の管
理、及び必要に応じ、基準パターンの読出し、平均値↓
↓出出指令値演算時時間ケ与える。

また、上記指令値演算は説明全簡単にするためバッテリ
残留電荷量の最終値のみが目標になるように、電力友換
妄１１″Ｊの出カケ決定し１こか、途中のイ１０か許容
Ｒ（α凹円に収するようｖｃ　：１ｊｌＪ限？設けるこ
とも可能である。

以上のように、各サンプリングステップ毎に、実際の太
陽′Ｌα池出力出力パンテリー残留電荷１ｉＩＫより太
陽゛Ｉ：ａ池出力の予想推定１直け＋＋ｇ　ｆさハる１
こめ、たとえ予想推定ＶＣ誤差か生じても、最終的Ｖｃ
はバッテリーの残留電荷は目標値に到達し得ろ。

なお、以上の説明でけ、１ｂ１］御指令装誼（７）は個
別構成であるが、通常のマイコンのごとく、簡４な記憶
２割算及びタイミング回路かあれば、容易にソフト化し
て適用し得る。この場合、上記三角ｊ関数の演算は毎回
実行時に行う代りに、予め計算さ７″ｌた結果全記憶し
ておき、実行時に読み出すことも可能である。　　　− 第４図は、この発（７）の他の実姉例の説明図である。

実際の太陽電池出力（ａ）と＝ｒｓパターン（ｂ）との
　　　１比、ｌＩＩ′７天度（ｃ天変求め、こｈ全区間
平均して（ｄｌ　’ｉ求めるのは、第３図の先の実姉例
と同じであるか、予測推定の方法か異なる。即ち、第３
図では、現在のｕＩＶ天贋か今後とも継続するものとし
て、発電ｆ側を行っていたが、第４図の実施例では、３
区＋６１　ｖｃおいてｎ＋１区間でのＩ１９大度（ｄｎ
＋ｘ　′）’ｒｌ　ｎ、　ｎ−１・・・の各ｌＪキ天天
変ｄｎ　＋ｄｎ−１）の線形結合ｄｎ＋ｚ　’＝ｋｌｄ
ｎ＋に２ｄｎ−１＋・・・で氏現できるとし、現在及び
過去のＩｔｊ／大度を基に順次未来の１ｆざ天変を予測
推定（ｄｎ＋１’、　ｎ。

ｄｌ＋ａ’、　ｎ、・・・・・・）し、これエリ基準パ
ターンとの積（ｒ−敗りば太陽１１Ｊ池の発″ｕｉ’ｇ
ｆ、の予測推定パターン（ｅｎ）か定寸る。次のｎ＋１
区間においては、ｎ＋１区間のｔｌＷ天度天変定価（ｄ
ｎ＋１’）を実測値（ａｎＨ）ＶＣｉｉ！き換え、又、
必要に応して結合係数（ｋｉ＋　ｋ２・・・）を修正し
、同様にして予測計算丁りは太陽電池の予測推定パター
ン（ｅｎ＋１）が定まる。

第４図の実施例では、先の実姉例に比べ、計算ｉρ）な
り複雑になるが晴天変の予測に過去の変化傾向か考慮さ
れる為、予測酢度が高く、従って天気変化に対する制御
指令値の修正遅れも少ない。

ｆ！お、この実ｂｍ例で結合係数ｋｘ＝１．　ｋ２＝）
ｃ３・・・・・・＝０とすねば先の実施例と同一になる
ことは明白である。

、Ｉ：？の工うｖｃ　＋ｉｒ１単な方式にて、太陽゛市
電出力が予測推定さね、バッテリの運用管理ｖｃ基つぐ
最過システム出力が自助選定さねる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説（７）したとおり、太陽゛上池の出力
を検出する手段、バッテリの残留電荷ｉｔ　ｋ　＋＊出
す６手段、検出した太陽゛電池出力と予め定めらねた太
陽電池出力の基塾パターンの現時刻ＶＣおける値との比
をもとに、その後の太陽電池出力？推定し、この推定値
と検出したバッテリの残留電荷量とＶＣ，Ｃり電力変換
装ｊαの出力全指令する制御指令装置Ｉイ全備えたもの
にすることＶＣより、今後の太陽電池７：ｌ）らの供給
予測とバッテリの残留、に荷量に起因して、電力変換社
を制御して、バッテリの過放電及び過充電か防止さ７″
ｌるので、小容量のバッテリにおいても、余剰電力のイ
ヘ生や７ステムグウ／が極力防止でき、システムの安定
運転が可能な信頼性か向上した太１１す光発７ｕシステ
ムが得らねる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の太陽光発′准システムの−実姉例を
示す＋＋’ｔ　ｒＪＫ図、第２図値第１図の制御指令装
置ａの汐１」？示す構成図、編３図けこの発明の一実柿
例の作用・Ｏｕ、１作ケ説明する説明図、第４図は他の
実姉例ノ）昨月トすσＪ作の説明図であめ。 図において、ｉｌｌは太陽″電池、（２）はバッチＩＪ
−１（３）は屯力斐換装置、（４）は他の心力系統、（
５１は太陽’ｉｌｉ池の出カケ検出する手取、（６１は
パッチｌ）　−＋３１の残留戒荷椴を検出する手段、（
７）はｉｌ？ＩＪ御指令装置ｄ、（７１）はＸｌｌ算器
、（７２）は基準パターン演算回路、（’７３）Ｖ′ｉ
平均値Ｑ、出回路、（７４）は乗４χ器、（７５）は指
令値演算回路、（７６）はタイミング回路、（ａ）は太
陽′電池出力の実測値、（ｂ）は太陽電池最大出力の−
Ｍ準パターン、（ｃｌけ晴天変、（ｄ）はｌイ大度の区
間平均（１１及び推定値、（ｅ）は太陽電池出力の推定
値である。 ′ｆｘぶ、図中、同一符号／′ｉ同−又は相当１１１３
分ケ示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）太陽電池及びこの太陽電池と並列に設けられたバ
   ッテリより電力変換装置を介して電力を供給するものに
   おいて、上記太陽電池の出力を検出する手段、上記バッ
   テリの残留電荷量を検出する手段、検出した太陽電池出
   力と予め定められた太陽電池出力の基準パターンの現時
   刻における値との比をもとに、その後の太陽電池出力を
   推定し、この推定値と検出したバッテリの残留電荷量と
   により上記電力変換装置の出力を指令する制御指令装置
   を備えたことを特徴とする太陽光発電システム。
2. （２）太陽電池の出力の検出は出力の発生要因となる日
   射量をもとに行うことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の太陽光発電システム。