JPS6154516A - 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】 し産業上の利用分野〕 この発明は、太陽電池及びバッテリよシ他系統と独立し
た負荷に電力を供給する太陽光発電システムにおいて、
発生電力の状況に応じ、負荷の一部を制御するものに関
する。

〔従来の技術〕

通常、太陽プし発電システムにおいては、太陽電池の発
電量は変動が大きく不確定なため、他に電源を有さない
独立電源の場合は変動による悪影響を防ぐ目的でバッテ
リを設けることが多かった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし独立電源としての太陽光発電システムにおいては
、日射針に基づく発生電力の不確定性数、バッテリ設置
容量を十分大きくしなければならず、寸法９重量９価格
面で問題であった。一方、バッテリ容量を下げれば、負
荷に比べ太陽電池の設置容Ｊｉを太きくしなければなら
ず、日射の強い時には大幅な余剰電力を生じ、高価な太
陽電池の利用率が低いと言う欠点があった。

この発明は、上記従来の問題を除去すべくなされたもの
で、バッテリの設置容ｉをらまシ大きくすることなく、
且、太陽電池の余剰電力による利用率の低下を防止しよ
うとするものである。

し問題点を解決するための手段〕 この発明は、太陽電池及びこの太陽電池と並列に設けら
れたバッテリよ多負荷に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、負荷の機能に応じて負荷を選
択制御する負荷選択制御手段、及び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基に、その後の太陽電池
出力を推定し、少なくともこの推定値と検出したバッテ
リの残留電荷量とに応じた制御指令を上記負荷選択制御
手段に与える負荷制御指令装置を備えた太陽光発電シス
テムである。

〔作用〕

通常、負荷には、重要度が高く、且　、供給側の事情で
、制御（換言すれば制限）すべきでないものと、制御（
換言すれは１Ｊ１］限）可能なものとがある。この発明
では、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基に、
その後の太陽′ｔ１池出力出力定し、少なくともこの推
定値と検出したバッテリの残留電荷量とに応じて後者の
負荷全制御することによシパツテリ設置容量が少ない場
合にも、太陽電池の利用率が低下することなく、安定に
電力供給を行なうものでおる０ 〔実施例〕 以下、図を用いて詳細に説明する０ 第１図は、この発明の一実施例を示す構成図でおる。図
において、（１）は太陽電池、（２）はバッテリ、（３
）は例えば交、流負荷等必要に応じて設けられる電力変
換器、（４）は負荷選択制御手段で、重要度が高く、電
力供給側から制御すべきでない否制御負荷（４ａ）及び
例えば、かんがいポンプのごとく比較的太き力計水容量
がオシ、時間的緊急度も低く負荷量の調整可能な可制御
負荷（４ｂ）や外路照明など重要度が低く、遮断又は制
限出来る可制御負荷（４ｃ）を有すると共に、可制御負
荷（４ｂ）の調整手段（８）、可制御負荷（４Ｃ）の開
閉手段（９）を有する。

（５）　’Ｉ’ｉ　、太陽電池出力又はこれとほぼ静画
な電流、又は、日射量を検出する手段、（６）はバッテ
リの残留電荷量を検出する手段、（７）は、負荷制御指
令装置で、上記検出された太陽電池出力を基に今後の出
力又は発電量を予測推定する機能及びこの予測値と、残
留電荷検出値と、予め定められた否制御負荷（４ａ）の
予測出カバターンを基に、負荷制御指令を決定する機能
を有する。ＱＯは、必要に応じて設けられる否制御負荷
（４ａ）の電力検出手段である。

第２図は、上記負荷制御指令装置（７）の構成の一例を
示すブロック図で（７１）は割算器、（７２）は基準パ
ターン記憶回路、（７３）は平均値算出回路、（７４）
は乗算器、（７５）は指令値演算回路、（７６）は予測
出カバターンを記憶する負荷パターン記憶回路、（７）
）は必要に応じて設けられた誤差検出修正回路、（ツ８
）はタイミング回路である。

第３図は、この発明の作用・動作を説明する図である。

図中（→は、検出手段（５）で検出された太陽電池出力
、（→は、予め定められた１日の太陽電池最大出力の基
準パターン、（Ｃ）は上記検出出力（ａ）と基準パター
ン（匂の比で、晴天度に相当する。（ｄ）は各サンプリ
ング区間の平均値、破線で示す（（１１−ＩＬ（ｉｎ）
、（ｄｎ＋１）はそれぞれ区間ｎ−１，ｎ、ｎ＋１にお
いて求めた晴天度の予測値、（ｅ　ｎ−１）　＋　（ｅ
７）　＋（ｅｎ＋ｘ）は今後の発電量予測推定パターン
である。

第１図〜第３図゛を用いて動作を説明する。

実際の太陽電池の発電量（ａ）は、測定手段（５）によ
シ測定される０この場合、電力の代シに電流又は日射量
にて代用することも出来る０負荷制御指令装置（７）の
基本パターン記憶回路（７２）には予め１日の最大出力
の基準パターンを記憶させておく０このパターンは時刻
に対する三角関数を用いて表現出来る。負荷制御指令装
置（７）に取シ込まれた実出力データ（ａ）を、割算器
（′７２）にてその時刻における基準パターン（１））
の値で割ることにより晴大度を表わす比（→が求まる。

平均値算出回路（７３）に於ては、今時側をｔｒ＋とす
るとこの（萄の値をｔｎよシ前の一定サンプル区間（→
にわたって平均しく→を得る。例えばサンプリング区間
（→における平均晴天度は（ａｎ）となる。

さらに時刻ｔｎにおける以後の発電量予測推定パターン
（ｅｏ）は区間（Ｄ）の平均晴天度（ｄｎ）が、今後共
経続すると仮定し乗算器（７４）に於てｄｎと基本パタ
ーンｂの積で求まる。

一方、バッテリの残留電荷の予想値は、測定手段（６）
よシ得られた現在値を初期値とし、上記発電子測値（、
、）と、負荷（否制御負荷（４ａ）と可制御負荷（４ｂ
）（４ｃ）の和）の差をバッテリ充放電効率等を考慮し
て積分すれば良い為、指令演算回路（７５）はこの値が
所定の範囲内に収まる為の可制御負荷量を、予め定めら
れ負荷パターン記憶回路（７６）に記憶された否制御負
荷（４ａ）の予測電力パターン及び、上記発電子測値、
残留電荷初期値を用いて計算し、この値に応じ負荷制御
指令信８号を発生する。

即ち、可制御負荷（４Ｃ）がない場合には、上記計算さ
れた可制御負荷量をそのまま可制御負荷（４ｂ）の！１
１１手段（８）に指令し、調整手段（８）は、この指令
値に等しくなる様、負荷量を調整する。又、上記可制御
負荷（４ｂ）がない場合には、計算された負荷量が可制
御負荷（４ｃ）に対し所定の比率（例えば５０％）以上
であれば開閉手段（９）にＯＮ信号を、以下でおればＯ
ＦＦ信号を発生し、開閉手段（９ンは、この信号に基づ
き可制御負荷（４Ｃ）をＯＮ、　ＯＦＦする。さらに、
可制御負荷（４ｂ）可制御負荷（４Ｃ）共に設置されて
いる時は、計算された負荷量を予め定められた比率に分
は上記方法に従って、両負荷を制御するか、予め定めら
れた優先順位によシ上記方法に従ってそれぞれ９負荷を
制御するものである。

次に、時刻が進み’ｅ　ｎ　＋　１に達すると新しいサ
ンプリング区間（ｎ＋１）について、同様に晴天度（ｄ
ｌｌ＋１）が求められ、新しい予測推定パターン（ｅｎ
＋１）が得られ、又、残留電荷量も更新される。

各ステップ毎に発電量及び残留電荷量が実測値で修正さ
れるため、予測に基づく誤差の集積は生じない。

なお、歪制御の重要負荷パターンの変動は、日射変動に
比べ小さい為、少なく共サンプル区間毎の修正は不用で
、必要ならば誤差検出修正回路（）７）によ）負荷電力
検出手段αｑによシ検出された値と記憶されたパターン
とのずれを積分し、その値が所定値以上に達した時点で
、上記パターンの修正を行えばよい。

なお、タイミング回路（７８）は、上記サンプリング時
刻の管理及び必要に応じ、基準パターンの読み出し、平
均値算出、負荷パターンの読出し、指令演算回路におけ
る時間関数を与える。

以上の説明では、負荷制御指令装置（７）は、個別のハ
ード構成された実施例でめったが、通常のマイコンのご
とく簡単な記憶、演算及びタイミング機能があれば容易
にソフト化出来ることは明白である。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明では、太陽電池及びバッテリよシ
他の電源系統よシ独立した負荷に電力を供給する太陽光
発電システムにおいて、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、負荷
の機能に応じて負荷を選択制御する負荷選択制御手段、
及び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基に、そ
の後の太陽電池出力を推定し、少なくともこの推定値と
検出したバッテリの残留電荷量とに応じた制御指令を上
記負荷選択制御手段に与える負荷制御指令装置を備えた
ので、重要度が高く、制御出来ない負荷と制御可能負荷
に分離し、太陽電池出力（発電量）を晴天度の概念に基
づき簡単な予測を行ない、この予測値とバッテリ運用状
況及び非制御負荷予測パターンを基に可制御負荷を制御
するもので、比較的小谷ｉのバッテリにおいても太陽電
池の余剰電力の発生や、１要負荷すなわち否制御負荷へ
の給電不能に階いることが少ない実用的な太陽光発電シ
ステムが達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の太陽光発電システムの一実施例を示
す構成図、第２図は第１図の負荷制御指令装置を示す構
成図、第３因は第１図、第２図の作用・動作の説明図で
ある。 図中、（１）は太陽電池、（２）はバッテリ、（４）は
負荷選択制御手段、（４ａ）は可制御負荷、（４ｂ）、
　（４ｃ）は可制御負荷、（５）は太陽電池出力の検出
手段、（６ンはバッテリ残留電荷量の検出手段、（７）
は負荷制御指令装置、（３）は負荷の調整手段、（９）
は負荷の陥閉手段、（ａ）は太陽電池出力（発電ｔ）、
（ｂｌは予め記憶された太陽電池最大出力基準パターン
、（→は晴天度（（〜Ａ１））　）　、＜＃は晴大度（
ψの区間平均値、（ｅ）は発を量子側パターンである。

Claims (3)

【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、他の電源系統から独立した負荷に電力を供
   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、負荷の
   機能に応じて負荷を選択制御する負荷選択手段、及び検
   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基に、その後の
   太陽電池出力を推定し、少なくともこの推定値と検出し
   たバッテリの残留電荷量とに応じた制御指令を上記負荷
   選択制御手段に与える負荷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）特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、上記
   負荷制御指令装置は、上記推定値と検出したバッテリの
   残留電荷量とに応じると共に制御すべきでない否制御負
   荷の予め定められた予測電力パターンに基づいて制御指
   令を上記負荷選択制御手段に与えることを特徴とする太
   陽光発電システム。
3. （３）特許請求の範囲第１項又は第２項記載のものにお
   いて、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太陽光発電システム
   。