WO2013179358A1 - 制御装置、蓄電池制御部および配電システム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to power distribution technology, and more particularly to technology for controlling power in a system in which a storage battery connected to a power generator of renewable energy and a commercial power source coexist.
- a technology has been developed in which a storage battery and a commercial power supply are connected in parallel to the load, and the storage battery is used as a backup for the power consumed by the load in preparation for a power failure of the commercial power supply.
- the power of the storage battery is converted to AC power and loaded into a load when the commercial power supply fails. Supply is done.
- a dedicated power conversion device may be used to control the above power conversion and the like.
- a technique for protecting the storage battery by detecting the voltage of the storage battery and controlling the operation of the power conversion device has been proposed (patent) Reference 1).
- the present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a technique for appropriately managing the resumption of power supply to a load whose power supply is stopped during a power failure of a commercial power source.
- a control device is connected to a storage battery control unit that controls a storage battery via a communication unit, and supplies power from the storage battery to a load via a power converter.
- a control device for controlling includes a power conversion control unit that acquires a control instruction for a power converter from a storage battery control unit via a communication unit and controls the power converter based on the control instruction.
- the power conversion control unit stops the power converter when the control instruction is a stop instruction of the power converter, and when the power converter stops, the control instruction acquired from the storage battery control unit is a restart instruction of the power converter.
- a control signal including an instruction to resume power supply is transmitted to the storage battery control unit via the communication unit.
- the storage battery control unit is connected to a control device that controls power supply from the storage battery to the load via the power converter, and a communication unit, and is a storage battery control unit that controls the storage battery. , Acquiring a physical quantity of the storage battery, transmitting a control instruction of the power converter based on the acquired physical quantity to the power conversion control unit, and receiving a control signal including an instruction to restart power supply from the user via the communication unit from the control device. In the case of acquisition, charging / discharging of the storage battery is resumed.
- the power distribution system includes a storage battery, a power converter that converts the power of the storage battery and supplies the load to the load, a control device that controls power supply from the storage battery to the load via the power converter, and a reception that receives a user instruction Unit, a storage battery control unit that controls the storage battery, and a communication unit that performs communication between the control device and the storage battery control unit.
- the storage battery control unit acquires a physical quantity of the storage battery, transmits a control instruction of the power converter based on the acquired physical quantity to the power conversion control unit, and issues an instruction to resume power supply from the user via the communication unit from the control device.
- the control device acquires a control instruction for the power converter from the storage battery control unit via the communication unit, and controls the power converter based on the control instruction.
- the power conversion control unit stops the power converter when the control instruction is a stop instruction of the power converter, and when the power converter stops, the control instruction acquired from the storage battery control unit is a restart instruction of the power converter.
- a control signal including an instruction to resume power supply is transmitted to the storage battery control unit via the communication unit.
- FIG. 4A to 4D are diagrams showing screens displayed on the display unit shown in FIG. It is a figure which shows the relationship between the state transition of a commercial power supply, the operation mode switching of a bidirectional
- FIG. 10 is a flowchart for explaining in detail the flow of processing when a stop condition occurs in the self-sustaining operation of S6 of FIG. 9.
- 10 is a flowchart for explaining in detail the flow of processing when a stop condition occurs in the grid interconnection operation of S14 of FIG. 9.
- 12A to 12C are diagrams showing screens displayed on the display unit according to the modification of the first embodiment.
- FIGS. 13A and 13B show the relationship between the operation state of the bidirectional power conditioner according to the modification of the first embodiment and the energization state of the load according to the transition of the remaining amount of storage of the storage battery.
- FIG. It is a flowchart explaining the flow of a process of the power distribution system which concerns on the modification of 1st Embodiment.
- the first embodiment relates to a power distribution system that connects a solar cell in parallel with a commercial power system, supplies power from both the commercial power source and the solar cell to a load, and charges the storage battery.
- a power distribution system is installed, for example, in an office or home.
- the electric power company adopts the electricity bill system by time zone, the electricity bill at night time is set lower than the electricity bill at daytime.
- the day time zone is defined as 7 o'clock to 23 o'clock
- the night time zone is defined as from 23 o'clock to 7 o'clock the next day.
- the power distribution system stores electric power from a commercial power source in a storage battery during a night time zone.
- the electric power stored in the storage battery is used as a backup power source for operating important devices (specific loads) such as servers and elevators when the commercial power supply fails.
- the storage battery is further used as a so-called peak cut or peak shift, which lowers the maximum value of the amount of usage in daytime commercial power by discharging in the daytime hours when the amount of electricity used is generally large.
- the storage battery has two roles: a role as a backup for a specific load and a role as a peak cut.
- the power distribution system according to the first embodiment performs peak cut while ensuring a certain amount of electricity stored in the storage battery at normal times when the commercial power source is energized in order to cause the storage battery to perform the two roles described above.
- the power source is a power failure, the storage battery is discharged to supply power to the specific load.
- the inverter power conversion is stopped to ensure safety and Stop power supply. Thereafter, when the problem is resolved, the power supply to the specific load is not automatically resumed, and the power supply is resumed by accepting a resume instruction from the user.
- the cause of the malfunction which arises in a power distribution system is divided roughly into the factor by the side of an inverter, and the factor by the side of a storage battery.
- FIG. 1 is a diagram schematically showing a power distribution system 100 according to the first embodiment of the present invention.
- the power distribution system 100 includes a solar battery 10, a storage battery 14, a bidirectional power conditioner 16, a storage battery control unit 18, a load 26, a first switch 20, a second switch 12, a third switch 52, a power supply switching unit 22, and a power distribution path 66. , And a distribution board 68.
- the power distribution system 100 is connected to a commercial power source 24. Note that, in this specification, the case where the power distribution system 100 includes the solar battery 10 will be described as an example. However, the power distribution system 100 is not limited to the solar battery 10 and may include, for example, a wind power generator, or may coexist.
- the commercial power supply 24 is an AC power supply for supplying power from an electric power company.
- the solar cell 10 is a power generator that directly converts light energy into electric power using the photovoltaic effect.
- As the solar cell 10 a silicon solar cell, a solar cell made of various compound semiconductors, a dye-sensitized type (organic solar cell), or the like is used.
- the distribution board 68 is connected to the commercial power supply 24 at one end and connected to the bidirectional power conditioner 16 at the other end.
- the distribution board 68 receives AC power from one end side or the other end side, and supplies AC power to the second type load 30 described later.
- the distribution board 68 can also measure AC power received from one end side and the other end side.
- the bidirectional power conditioner 16 is connected to the storage battery 14 and the solar battery 10 at one end, and can be connected to the commercial power source 24 via the distribution board 68 at the other end.
- the bidirectional power conditioner 16 includes a bidirectional inverter as a power converter, and this inverter converts DC power generated by the solar battery 10 or discharged from the storage battery 14 into AC power. And a bidirectional inverter that converts AC power from the commercial power supply 24 into DC power.
- the bidirectional power conditioner 16 includes an “operation / stop” switch (not shown) that is a user interface for stopping or restarting the operation of the bidirectional power conditioner 16.
- the storage battery 14 stores electric power from the commercial power supply 24 and the solar battery 10.
- the electric power from the commercial power supply 24 is stored in the storage battery 14 after being converted from AC power to DC power by the bidirectional power conditioner 16.
- the storage battery control unit 18 measures various physical quantities of the storage battery 14 and determines whether or not the measured physical quantities are within a predetermined reference value range. When the storage battery control unit 18 determines that the measured physical quantity is outside the range of the predetermined reference value, the storage battery control unit 18 transmits a stop instruction to the bidirectional power conditioner 16. Further, the storage battery control unit 18 transmits a release instruction to the bidirectional power conditioner 16 when the physical quantity of the storage battery 14 returns within the range of the predetermined reference value. Moreover, the storage battery control part 18 transmits the various information regarding the electrical storage amount of the storage battery 14 to the bidirectional
- the physical quantity of the storage battery 14 is, for example, a storage amount or temperature of the storage battery 14, a voltage or current for discharging the storage battery 14, or the like.
- the heater for heating the storage battery 14 is controlled to warm the storage battery 14, and the fan for cooling the storage battery 14 is controlled to cool the storage battery 14.
- the predetermined reference value regarding the storage battery 14 is stored in a memory (not shown) in the storage battery control unit 18, for example.
- the third switch 52 is provided between the input / output terminal of the storage battery 14, the output terminal of the solar battery 10, and the bidirectional power conditioner 16, and the storage battery 14, the solar battery 10, and the bidirectional power conditioner 16 Turn the connection on or off.
- the storage battery 14 deteriorates when a voltage exceeding a certain voltage is applied or when the battery 14 discharges exceeding a certain remaining amount.
- the third switch 52 By providing the third switch 52, the storage battery 14 can be protected from deterioration due to application of overvoltage or overdischarge.
- the second switch 12 is provided between the output terminal of the solar battery 10, the input terminal of the storage battery 14, and the bidirectional power conditioner 16, and the second switch 12 is connected to the solar battery 10, the storage battery 14, and the bidirectional power conditioner 16. Turn the connection on or off. Since the power generation amount of the solar cell 10 depends on the amount of sunlight, it is difficult to control the power generation amount. For this reason, by providing the second switch 12, it is possible to prevent the storage battery 14 from being overcharged by the generated power of the solar battery 10.
- the first switch 20 is provided between the bidirectional power conditioner 16 and the commercial power supply 24, and turns on or off between the bidirectional power conditioner 16 and the commercial power supply 24.
- the power supply switching unit 22 includes a first terminal 58 connected to a first path branched from between the first switch 20 and the bidirectional power conditioner 16, a distribution board 68 connected to the commercial power supply 24, and a first The connection between one of the second terminals 60 connected to the second path branched from the power distribution path 66 between the switch 20 and the first type load 28 described later is switched.
- the load 26 includes a first type load 28 and a second type load 30.
- the first-type load 28 and the second-type load 30 are both AC-driven electric devices that are driven by AC power, and are the specific loads described above.
- the second type load 30 is driven by electric power from the power distribution path 66 that connects the distribution board 68 and the first switch 20.
- the power supplied from the power distribution path 66 is basically the power supplied from the commercial power supply 24 via the distribution board 68. For example, when the peak cut is performed, the solar cell 10 or the like via the bidirectional power conditioner 16 is used. The electric power supplied from the storage battery 14 is mixed.
- the first type load 28 is an electric device that should be driven even when the commercial power supply 24 is interrupted and the power supply is stopped.
- the first type load 28 is connected to the first path or the second path by the power supply switching unit 22.
- the first type load 28 is driven by the power from the power distribution path 66 in the same manner as the second type load 30.
- the first switch 20 is turned off at the same time as will be described later. Therefore, the first type load 28 receives power from the solar battery 10 and the storage battery 14 via the bidirectional power conditioner 16. Although supplied, power is not supplied from the commercial power source 24.
- FIG. 2 is a diagram schematically showing the internal configuration of the bidirectional power conditioner 16 according to the first embodiment of the present invention.
- the bidirectional power conditioner 16 includes a power converter 32, a power supply control unit 36, a power conversion control unit 38, a reception unit 40, a display unit 42, and a communication unit 44.
- the power converter 32 converts the DC power generated by the solar cell 10 and the DC power discharged by the storage battery 14 into AC power in order to supply power to the load 26.
- the power converter 32 converts AC power from the commercial power supply 24 into DC power in order to charge the storage battery 14.
- the power converter 32 operates at a frequency synchronized with the frequency of the commercial power supply 24 in order to link with the commercial power supply 24.
- the power converter 32 operates at a frequency asynchronous with the frequency of the commercial power supply 24 when the commercial power supply 24 is in a power failure. Further, the power converter 32 measures its own various physical quantities and transmits the measured physical quantities to the power conversion control unit 38.
- the accepting unit 40 is an operation panel that accepts an input operation from the user, and specifically includes the above-described “run / stop” switch, “reset” switch, and the like.
- the receiving unit 40 detects that the switch has been pressed by the user, and transmits the signal to the power conversion control unit 38.
- the display unit 42 is a touch panel type display device, and displays various information such as the operation state of the bidirectional power conditioner 16 based on an instruction from the power conversion control unit 38.
- the display unit 42 can also be used as the receiving unit 40 by displaying a screen for user input operation.
- the communication unit 44 receives various information related to a stop instruction and a release instruction transmitted from the storage battery control unit 18 to the bidirectional power conditioner 16 and a storage amount of the storage battery 14 transmitted from the storage battery control unit 18 as necessary. Receive. The communication unit 44 transmits the information received from the storage battery control unit 18 to the power conversion control unit 38.
- FIG. 3 is a diagram illustrating a format of a control signal transmitted from the communication unit 44 to the storage battery control unit 18.
- the control signal 70 transmitted by the communication unit 44 includes header information, operation state information, physical quantity detection information, and stop condition detection information.
- the header information includes information for synchronizing with the storage battery control unit 18 that is a transmission destination, and information such as a data size of a control signal to be transmitted.
- the operation state information includes information indicating whether the bidirectional power conditioner 16 is in a self-sustained operation or a grid-connected operation, and whether the commercial power supply 24 is energized or in a power failure.
- the driving state information includes information related to the pressed state of the “reset” switch received by the receiving unit 40.
- the physical quantity detection information includes information indicating values such as a DC voltage, a DC current, and DC power in the power converter 32.
- stop condition detection information is there a stop condition such as information indicating that the temperature of the semiconductor switch element of the power converter 32 is equal to or higher than a specified value or information indicating that the DC voltage is equal to or higher than a specified value? Information indicating whether or not is included.
- the communication unit 44 changes information included in the control signal and periodically transmits the control signal to the storage battery control unit 18 when the “reset” switch of the receiving unit 40 is pressed by the user.
- the transmission interval is 0.5 seconds, but the interval time is not limited to this.
- the communication unit 44 changes the value of the reset switch state bit included in the operation state information depending on whether or not the reception unit 40 has received a “reset” switch press. For example, the communication unit 44 transmits a control signal by setting the reset switch state bit included in the operation state information to 1 when the reset switch is pressed and to 0 when the reset switch is not pressed.
- the communication unit 44 may transmit a control signal including operation state information with the reset switch state bit set to 1 for a certain period of time after the reception unit 40 receives the “reset” switch press. For example, when the transmission interval of the control signal is 0.5 seconds, the communication unit 44 transmits a control signal whose reset switch state bit is 1 for 1 second after the reception unit 40 receives the “reset” switch press. To do. Accordingly, the communication unit 44 can reliably transmit a control signal whose reset switch state bit is 1 to the storage battery control unit 18.
- the power supply controller 36 constantly monitors voltage fluctuations in the distribution board 68 that connects the bidirectional power conditioner 16 and the commercial power supply 24, and determines whether the commercial power supply 24 is out of power or energized based on the detected voltage fluctuations. to decide.
- the power supply control unit 36 sets the frequency of AC power to be generated by the power converter 32 based on the determination result of whether the commercial power supply 24 is energized or a power failure. Specifically, when determining that the commercial power supply 24 is in an energized state, the power supply control unit 36 sets a phase and a frequency synchronized with the commercial power supply 24 in order to link with the commercial power supply 24.
- the power supply control part 36 sets the frequency asynchronous with the frequency of the commercial power supply 24, when it judges that the commercial power supply 24 is a power failure state.
- the power supply control unit 36 controls on / off of the first switch 20 and switching of the power supply switching unit 22 based on the determination result of whether the commercial power supply 24 is out of power or in power.
- system interconnection operation of the bidirectional power conditioner 16.
- self-supporting operation of the bidirectional power conditioner 16.
- the bidirectional power conditioner 16 operates while switching between two operation modes of “system interconnection” operation and “self-sustained” operation.
- the power conversion control unit 38 performs power conversion based on the instruction acquired from the storage battery control unit 18, the physical amount of the power converter 32 acquired from the power converter 32, the input operation received from the user in the reception unit 40, and the like.
- the device 32 is controlled.
- the physical quantity related to the power converter 32 is, for example, the temperature of the switching elements constituting the power converter 32, the current value or the voltage value of the DC power and the AC power flowing through the power converter 32, and the like.
- the power conversion control unit 38 indicates that a stop condition has occurred in the power distribution system 100 when the physical quantity of the power converter 32 falls outside the predetermined reference value range or when a stop instruction is received from the storage battery control unit 18. to decide. At this time, the power conversion control unit 38 stops the power conversion by the power converter 32.
- the predetermined reference value related to the power converter 32 is stored in, for example, a memory (not shown) in the power conversion control unit 38.
- the stop condition of the power distribution system 100 is resolved. to decide.
- the power conversion control unit 38 performs different control depending on the operation mode of the bidirectional power conditioner 16 before the stop condition is generated.
- the power conversion control unit 38 determines the power conversion by the power converter 32 even if the stop condition is resolved. Will not resume. After determining that the stop condition has been eliminated, the power conversion control unit 38 restarts the power conversion by the power converter 32 when receiving an operation restart instruction from the user through the receiving unit 40. Note that an instruction to resume operation from the user is received by pressing a “reset” switch included in the receiving unit 40.
- the power conversion control unit 38 determines that the stop condition has been eliminated and does not give an instruction to restart the operation from the user. The power conversion by the power converter 32 is resumed.
- the power conversion control part 38 displays various information, such as the driving
- 4A to 4D are examples of information to be displayed on the display unit 42.
- FIG. When the power conversion control unit 38 determines that the stop condition has occurred and stops the power conversion of the power converter 32, the power converter 32 is “stopping power conversion” as illustrated in FIG. Is displayed on the display unit 42. Thereby, the user can confirm that the power conversion of the power converter 32 is stopped due to occurrence of some stop condition. Moreover, the power conversion control part 38 can display the stop condition used as the factor on the display part 42, as shown in FIG.4 (b). Furthermore, when the “detail” button shown in FIG. 4B is pressed, the power conversion control unit 38 may cause the display unit 42 to display detailed information on the stop condition, as shown in FIG. 4C. it can. In this case, the user can also confirm the factor together, and can appropriately take measures according to the stop condition.
- the power conversion control unit 38 when the operation mode of the bidirectional power conditioner 16 before the stop condition occurs is the self-sustained operation, the power conversion control unit 38, when the stop condition is resolved, as shown in FIG. “Resumable” is displayed on the display unit 42. Thereby, the user can restart the power conversion of the power converter 32 by pressing the “reset” switch of the reception unit 40.
- the power conversion control unit 38 restarts the power conversion of the power converter 32 based on an instruction from the user, and then causes the display unit 42 to display “independent operation”.
- the power conversion control unit 38 may alert the user by changing the background color of the display unit 42.
- the background color of the display unit 42 is white. Specifically, this is the case when the display unit 42 displays “in grid connection” or “during independent operation”.
- the bidirectional power conditioner 16 stops the power conversion due to the generation of the stop condition the background color of the display unit 42 is set to pink to alert the user. Specifically, this is the case when the display unit 42 displays “power conversion is stopped” or “independent operation can be resumed”.
- the power conversion control unit 38 may display “main screen” at the lower right of the screen of the display unit 42 as shown in FIG. By pressing the display location of the “main screen” on the touch panel type display unit 42, the display unit 42 transitions to a main screen for controlling the bidirectional power conditioner 16.
- the main screen after pressing the “main screen”
- the background color of the screen may remain pink.
- the “power conversion is stopped” or “independent operation can be resumed” before the transition to the main screen.
- the display may be switched automatically.
- the screen display switching time is, for example, 1 minute. Thereby, even after the user switches to the main screen, the user can be effectively alerted.
- FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the state transition of the commercial power supply 24, the switching of the operation mode of the bidirectional power conditioner 16, and the energization state of the load 26.
- the commercial power supply 24 is in an energized state
- the bidirectional power conditioner 16 is performing grid connection operation.
- the power control unit 36 turns on the first switch 20 and connects the second terminal 60 and the first type load 28 to the power switching unit 22 (second path).
- the first type load 28 and the second type load 30 are supplied with power from both the commercial power supply 24 and the bidirectional power conditioner 16.
- the power supply control unit 36 When the commercial power supply 24 transitions from the energized state to the power failure state, the power supply control unit 36 turns off the first switch 20 and connects the first terminal 58 and the first type load 28 to the power supply switching unit 22 (first 1 route). Thereby, although the 1st type load 28 can maintain the electric power supply from the bidirectional
- the inverter is a power conditioner that has obtained the specified certification, it is allowed to automatically return to grid-connected operation when the commercial power supply 24 recovers from the power failure state and returns to the energized state. Absent. Therefore, when the commercial power supply 24 transitions from the power failure state to the energized state, the bidirectional power conditioner 16 continues the autonomous operation. At this time, the power supply control unit 36 connects the first type load 28 and the second terminal 60 to the power supply switching unit 22 (second path), while maintaining the OFF state of the first switch 20. As a result, the first type load 28 is electrically disconnected from the bidirectional power conditioner 16 and electrically connected to the commercial power source 24. The first type load 28 is supplied with power only from the commercial power source 24. In addition, the power supply from the commercial power supply 24 to the second type load 30 is resumed.
- FIG. 6 is a diagram illustrating a case where the operation of the bidirectional power conditioner 16 is stopped and restarted after the commercial power supply 24 is recovered from the power failure.
- the bidirectional power conditioner 16 maintains the independent operation unless restarting is performed.
- the power supply control unit 36 determines that the commercial power supply 24 has been restored and then detects that the “run / stop” switch of the bidirectional power conditioner 16 has been pressed, the power supply control unit 36 performs the autonomous operation of the bidirectional power conditioner 16. Stop. Here, since the first type load 28 and the second type load 30 are connected to the power distribution path 66, the power supply from the commercial power supply 24 is maintained even when the operation of the bidirectional power conditioner 16 is stopped. . Thereafter, when the power controller 36 detects that the “run / stop” switch of the bidirectional power conditioner 16 is pressed again while the commercial power supply 24 is energized, the bidirectional power conditioner 16 is restarted. To do.
- the power distribution system 100 performs a startup process, and when the power supply control unit 36 detects energization of the commercial power supply 24, the bidirectional power conditioner 16 automatically starts the grid connection operation. Furthermore, the power supply control unit 36 maintains the connection of the power supply switching unit 22 to the second terminal 60 and turns on the first switch 20. Thereby, while maintaining the electric power supply from the commercial power supply 24 with respect to the load 26, it connects also with the bidirectional
- the power supply to the first type load 28 can always be ensured by switching the power supply switching unit 22 according to the change.
- the power supply switching unit 22 is switched, the power supply to the first type load 28 is interrupted for several seconds, but the power supply is immediately resumed.
- FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the operation mode of the bidirectional power conditioner 16 when the commercial power supply 24 is in a power failure, the state of the stop condition determined by the power conversion control unit 38, and the energization state of the load 26. It is.
- the bidirectional power conditioner 16 is operating independently.
- the power supply control unit 36 turns off the first switch 20 and connects the first terminal 58 and the first type load 28 to the power supply switching unit 22 (first path).
- the 1st type load 28 can maintain the electric power supply from the bidirectional
- the power conversion control unit 38 stops power conversion by the power converter 32. Therefore, the power supply from the bidirectional power conditioner 16 to the first type load 28 is cut off, and the first type load 28 is also in a power outage.
- the power conversion control unit 38 does not automatically restart the power conversion by the power converter 32.
- the power conversion control unit 38 determines that the stop condition has been eliminated, the power conversion control unit 38 causes the display unit 42 to display “independent operation resumable”.
- the user can press the “reset” switch of the receiving unit 40 at an arbitrary timing to resume the autonomous operation of the bidirectional power conditioner 16.
- two-way power conditioner 16 to the 1st type load 28 can be started at a user's arbitrary timings, and the 1st type load 28 will act
- the user can take appropriate measures before pressing the “reset” switch.
- FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the operation mode of the bidirectional power conditioner 16 when the commercial power supply 24 is energized, the state of the stop condition determined by the power conversion control unit 38, and the energized state of the load 26. is there.
- the commercial power supply 24 is energized, when the stop condition does not occur, the bidirectional power conditioner 16 is operating in the grid connection.
- the power supply control unit 36 turns on the first switch 20 and connects the second terminal 60 and the first type load 28 to the power supply switching unit 22 (second path).
- the first type load 28 and the second type load 30 are supplied with power from both the commercial power supply 24 and the bidirectional power conditioner 16. Thereafter, when a stop condition occurs, the power conversion control unit 38 stops power conversion by the power converter 32. Although the power supply from the bidirectional power conditioner 16 is cut off, the power supply from the commercial power supply 24 is maintained, so the first type load 28 is energized.
- the power conversion control unit 38 restarts the power conversion by the power converter 32.
- the first type load 28 is continuously supplied with power from the commercial power supply 24 and is energized, the first type load 28 that has not been operated operates at an unexpected timing of the user. Does not occur.
- FIG. 9 is a flowchart for explaining the processing flow of the power distribution system 100.
- the power supply control unit 36 determines whether the commercial power supply 24 is in a power failure state or energized state (S4).
- the power supply control unit 36 determines that the commercial power supply 24 is energized (N in S4), the power supply control unit 36 turns on the first switch 20, and also connects the second terminal 60 and the second switch 60 to the power supply switching unit 22.
- the first type load 28 is connected (second route).
- the power supply control unit 36 sets the frequency and phase of the power converter 32 to be synchronized with the commercial power supply 24. Therefore, the bidirectional power conditioner 16 is operated in a grid interconnection operation (S14).
- the first type load 28 is electrically connected to the commercial power supply 24 and the bidirectional power conditioner 16. Therefore, the electric power from the commercial power supply 24 and the electric power from the solar battery 10 and the storage battery 14 transmitted via the bidirectional power conditioner 16 are supplied to the first type load 28 via the second path.
- the bidirectional power conditioner 16 operates in a self-sustaining operation (S6). Thereafter, when the commercial power supply 24 transitions from the power failure state to the energized state (Y in S8), the bidirectional power conditioner 16 continues the autonomous operation (S10). At this time, the first type load 28 is supplied with power only from the commercial power supply 24. In addition, the power supply from the commercial power supply 24 to the second type load 30 is resumed.
- the bidirectional power conditioner 16 maintains the independent operation (S10).
- the bidirectional power conditioner 16 is restarted (Y in S12).
- the power distribution system 100 performs the above-described startup process, and when the power control unit 36 detects energization of the commercial power supply 24 (N in S4), the bidirectional power conditioner 16 automatically starts the grid interconnection operation (S14). ).
- FIG. 10 is a detailed flowchart for explaining the flow of the self-sustained operation process when a stop condition occurs in the power distribution system 100.
- FIG. 10 is a flowchart for explaining the self-sustained operation (S6) of FIG. 9 in detail.
- the bidirectional power conditioner 16 is operating independently (S22), and the power conversion control unit 38 determines whether or not a stop condition has occurred (S24).
- the power conversion control unit 38 determines that the stop condition has occurred (Y in S24)
- the power conversion control unit 38 stops the power conversion by the power converter 32 (S26).
- the power conversion control unit 38 causes the display unit 42 to display “power conversion is stopped” as shown in FIG.
- the power conversion control unit 38 causes the bidirectional power conditioner 16 to continue the independent operation. After that, while the generated stop condition is not resolved (N in S28), the power conversion control unit 38 stops the power conversion by the power converter 32.
- the power conversion control unit 38 determines that the stop condition has been resolved (Y in S28)
- the power conversion control unit 38 displays on the display unit 42 that “self-sustaining operation can be resumed” as shown in FIG. S30).
- the power conversion control unit 38 does not restart the power conversion by the power converter 32 (S30).
- the power conversion control unit 38 starts power conversion by the power converter 32.
- the communication unit 44 transmits a control signal including information that the bit of the reset switch state is 1 to the storage battery control unit 18 (S34).
- the “reset” switch is not pressed by the user (N in S32)
- the power conversion control unit 38 keeps the power conversion by the power converter 32 stopped, and continues to be “resumable for independent operation”. It is displayed on the display unit 42.
- the power distribution system 100 does not automatically restart the power supply when the stop condition occurs during the self-sustained operation and then is eliminated.
- power conversion is automatically restarted when the stop condition is resolved, and power from the storage battery 14 is supplied to the first type load 28 at a timing unexpected by the user, and the first type load 28 is activated. Can be prevented.
- the user can start power supply from the storage battery 14 to the first type load 28 at a timing that the user knows. For this reason, if there is any inconvenience if power is supplied to the first type load 28 when resuming the autonomous operation, it is possible to take appropriate measures before pressing the “reset” switch.
- the bidirectional power conditioner 16 and the storage battery control unit 18 transmit the control signal indicating that the “reset” switch has been pressed to the storage battery control unit 18 in a timely manner. In cooperation, the autonomous operation by the bidirectional power conditioner 16 can be resumed.
- FIG. 11 is a detailed flowchart for explaining the flow of processing for grid interconnection operation when a stop condition occurs in the power distribution system 100.
- FIG. 11 is a flowchart illustrating in detail the grid interconnection operation (S14) of FIG.
- the power conversion control unit 38 determines whether or not a stop condition has occurred (S42). When the power conversion control unit 38 determines that the stop condition has occurred (Y in S42), the power conversion control unit 38 stops the power conversion by the power converter 32 (S44). When it is determined that the stop condition has not occurred (N in S42), the power conversion control unit 38 causes the bidirectional power conditioner 16 to continue the grid interconnection operation. Thereafter, when the power conversion control unit 38 determines that the stop condition has been eliminated (Y in S46), the power conversion control unit 38 restarts the power conversion by the power converter 32 (S48). In addition, when the stop condition is not eliminated (N of S46), the stop of the power conversion of the power converter 32 is continued.
- the power distribution system 100 automatically restarts the power conversion by the bidirectional power conditioner 16. Thereby, the grid connection operation can be resumed without bothering the user.
- the first type load 28 since the first type load 28 is continuously supplied with power from the commercial power supply 24 and is energized, the first type load 28 that has not been operated operates at an unexpected timing of the user. Does not occur.
- the power generated by the solar cell 10 is used to supply power to the first type load 28.
- the amount of power generated by the solar battery 10 is insufficient, and the power from the storage battery 14 is used.
- the power converter 32 is stopped because the stop condition has occurred, and the discharge of the storage battery 14 is stopped.
- the generated power of the solar cell 10 is used for charging the storage battery 14.
- the remaining power storage amount of the storage battery 14 recovers to a predetermined value or more, the discharge of the storage battery 14 can be resumed.
- the first-type load 28 that has not been operated until then may operate at an unexpected timing of the user. Therefore, it is important to appropriately manage the resumption of power supply even when the remaining power storage amount is recovered.
- control of the bidirectional power conditioner 16 during the self-sustaining operation corresponding to the remaining power storage amount of the storage battery 14 will be described below.
- the configuration of the power distribution system 100 according to the modification of the first embodiment is the same as that of the power distribution system 100 according to the first embodiment shown in FIG.
- the internal configuration of the bidirectional power conditioner 16 according to the modification of the first embodiment is the same as the internal configuration of the bidirectional power conditioner 16 according to the first embodiment shown in FIG. Therefore, the differences will be mainly described below.
- the storage battery control unit 18 acquires the amount of power stored in the storage battery 14.
- the storage battery control unit 18 transmits a stop instruction or a release instruction to the bidirectional power conditioner 16 according to the acquired value of the charged amount.
- the storage amount of the storage battery 14 acquired by the storage battery control unit 18 may be referred to as “remaining storage amount”.
- the storage battery control unit 18 transmits a stop instruction to the bidirectional power conditioner 16 when the remaining power storage amount becomes smaller than the first threshold during the self-sustaining operation.
- the first threshold value is set as a value at which the storage battery 14 is deteriorated by continuing to discharge until the storage battery 14 reaches a remaining power storage amount lower than the first threshold value.
- the first threshold value is set as 10% of the full charge capacity of the storage battery 14, but other values may be set according to the characteristics of the storage battery 14.
- the first threshold value is stored in, for example, a memory (not shown) in the storage battery control unit 18. The same applies to a second threshold value and a third threshold value which will be described later.
- the storage battery control unit 18 transmits a release instruction to the bidirectional power conditioner 16 when the remaining power storage amount becomes larger than the second threshold due to the power supply from the solar cell 10.
- the power conversion control unit 38 receives the release instruction from the storage battery control unit 18 and determines that the independent operation can be resumed.
- the second threshold value is set as a value equal to or greater than the first threshold value.
- the second threshold value is set as 24% of the full charge capacity of the storage battery 14, but other values may be set according to the characteristics of the storage battery 14.
- the second threshold value may be calculated according to the amount of power supplied to the first type load 28 during the independent operation. For example, a power storage amount obtained by adding the power storage amount set as the first threshold to the power storage amount capable of continuing power supply to the first type load 28 for 20 minutes via power conversion by the power converter 32 is used as the second threshold value. calculate.
- the amount of electricity stored at this time may be referred to as “the amount of electricity stored for a remaining dischargeable time of 20 minutes”.
- the remaining dischargeable time for determining the second threshold value may be other time and is not limited to 20 minutes. Further, a value set from the full charge capacity and a value calculated from the remaining dischargeable time may be combined, and for example, when either one is exceeded, it may be determined that the value is larger than the second threshold.
- the power conversion control unit 38 does not restart the power conversion by the power converter 32 when it is determined that the independent operation can be restarted. Then, when the instruction
- the power conversion control unit 38 causes the display unit 42 to display the operation state of the bidirectional power conditioner 16 according to the information regarding the remaining power storage amount of the storage battery 14 received from the storage battery control unit 18.
- FIGS. 12A to 12C are diagrams showing screens displayed on the display unit 42 according to the modification of the first embodiment.
- FIG. 12 (a) is a diagram showing the display unit 42 that displays that the discharge is stopped because the remaining power storage amount is smaller than the first threshold value during the self-sustaining operation.
- the display unit 42 indicates that the bidirectional power conditioner 16 is “discharged”. “Stopped” is displayed. Thereby, the user can confirm that the power conversion is stopped due to the decrease in the remaining power storage amount.
- FIG. 12B is a diagram showing the display unit 42 that displays that the remaining power storage amount is greater than the second threshold and that the autonomous operation can be resumed.
- the display unit 42 indicates that the bidirectional power conditioner 16 is “self-supporting”. “Resumable operation” is displayed. Thereby, the user confirms that the remaining power storage amount is recovered and that the power conversion can be resumed by pressing the “reset” switch. After restarting the power conversion, the power conversion control unit 38 causes the display unit 42 to display “Independent operation”.
- FIG. 12C is a diagram showing the display unit 42 that displays that the remaining power storage amount is smaller than the third threshold and the remaining power storage amount is very small.
- the storage battery control unit 18 transmits the information to the power conversion control unit 38 when the remaining power storage amount becomes smaller than the third threshold during the independent operation. Based on the information received from the storage battery control unit 18, the power conversion control unit 38 causes the display unit 42 to display “Low storage amount”.
- the third threshold value is set as a value that is greater than or equal to the first threshold value and less than or equal to the second threshold value.
- the third threshold value is set as 17% of the full charge capacity of the storage battery 14.
- the “remaining dischargeable time may be set as a stored amount of 10 minutes”.
- the set value is not limited to these, and it may be determined that a combination of these is smaller than the third threshold value.
- the power conversion control unit 38 When the remaining power storage amount is smaller than the third threshold value and the display “insufficient power storage amount” is displayed during the self-sustained operation, the power conversion control unit 38 thereafter, until the remaining power storage amount becomes smaller than the first threshold value, or Until the information that the remaining power storage amount has become larger than the second threshold is received from the storage battery control unit 18, the display of “low storage amount” shown in FIG. Thereby, the user knows that the power supply to the first type load 28 due to the self-sustaining operation will soon stop due to the decrease in the remaining power storage amount. In addition, it is possible to prepare for the case where the power supply is stopped as necessary after confirming the display.
- the power conversion control unit 38 displays “discharging is stopped” on the display unit 42 as described above. Let On the other hand, if the remaining power storage amount becomes larger than the second threshold after displaying “low storage amount”, the power conversion control unit 38 causes the display unit 42 to display “independent operation”.
- the power conversion control unit 38 may alert the user by changing the background color of the character indicating the operation state of the bidirectional power conditioner 16 on the display unit 42 as in the first embodiment. Good. For example, when the remaining power storage amount becomes smaller than the third threshold value, or when the remaining power storage amount becomes smaller than the first threshold value and the bidirectional power conditioner 16 stops power conversion, the power conversion control unit 38 The background color of the display unit 42 is pink to alert the user. Specifically, this is the case when the display unit 42 displays “Low storage amount”, “Discharged discharge” or “Restoring independent operation”.
- FIG. 13A is a diagram showing the relationship between the operation state of the bidirectional power conditioner 16 and the energization state of the load 26 when the commercial power source is in a power outage.
- FIG. It is a figure which shows transition of the remaining electrical storage amount of the storage battery 14 in the case of a power failure.
- the power conversion control unit 38 supplies the power from the solar cell 10 and the storage battery 14 to the first type load 28 via the power converter 32. Thereafter, when the remaining power storage amount becomes smaller than the third threshold value P 3 (T 1 ), the storage battery control unit 18 transmits the information to the power conversion control unit 38. Based on the information from the storage battery control unit 18, the power conversion control unit 38 causes the display unit 42 to display “Insufficient storage amount”. Thereby, the user can know that the electric power supply to the 1st type load 28 by self-sustained operation will stop soon.
- the storage battery control unit 18 when the residual storage amount is smaller than the first threshold value P 1 (T 2), to the power conversion control unit 38 sends a stop instruction.
- the power conversion control unit 38 stops the power conversion by the power converter 32 based on the stop instruction received from the storage battery control unit 18 and stops the power supply to the first type load 28. Therefore, the first type load 28 is in a power outage.
- power is supplied to the storage battery 14 by the power generation of the solar battery 10 and the remaining power storage amount is recovered (T 3 to T 4 ).
- the power conversion control unit 38 displays “Resume autonomous operation” on the display unit 42. Do not display "Available”. Since even the residual accumulation amount as was resumed isolated operation is not sufficient, the residual accumulation amount is smaller than the first threshold value P 1 immediately, must stop the power conversion by the power converter 32, it is rather inconvenient This is because it occurs.
- the power conversion control unit 38 does not automatically restart power conversion by the power converter 32.
- power conversion is automatically restarted when the remaining power storage amount is recovered, and power from the bidirectional power conditioner 16 is supplied to the first type load 28 at a timing unexpected by the user. Can be prevented from operating.
- the display unit 42 indicates that “self-sustained operation can be resumed”. Therefore, after confirming the display unit 42, the user presses the “reset” switch at any time to become independent. Operation can be resumed (T 4 to T 5 ).
- the power supply from the bidirectional power conditioner 16 to the first type load 28 can be started at a timing convenient for the user, and the first type load 28 is energized (T 5 ⁇ ). For example, if it is inconvenient if power is supplied to the first type load 28 when resuming the autonomous operation, the user can take appropriate measures before pressing the “reset” switch.
- FIG. 14 is a flowchart illustrating a processing flow when the remaining power storage amount of the storage battery 14 changes in the power distribution system 100 in which the commercial power supply 24 is in a power failure.
- the power supply control unit 36 determines that the commercial power supply 24 is in a power failure, and the bidirectional power conditioner 16 performs a self-sustaining operation (S58). At this time, the power conversion control unit 38 controls the power converter 32 to convert the power from the solar cell 10 and the storage battery 14 and supply it to the first type load 28. In addition, the power conversion control unit 38 causes the display unit 42 to display “Independent operation” (S58). Thereafter, when the remaining power storage amount becomes smaller than the third threshold value (Y in S60), the power conversion control unit 38 causes the display unit 42 to display “low power storage amount” as shown in FIG. S62). When the remaining power storage amount does not become smaller than the third threshold value (N in S60), the display unit 42 continues to display “Independent operation” (S58). Thereby, the user can know that the self-sustained operation may stop soon due to a decrease in the remaining power storage amount.
- the power conversion control unit 38 stops the power conversion by the power converter 32, and the display unit 42 as shown in FIG. Is displayed as “discharging is stopped” (S68). Thereby, deterioration of the storage battery 14 by continuing discharging exceeding the 1st threshold value can be prevented. Thereafter, while the remaining power storage amount does not become larger than the second threshold (N in S70), the power conversion control unit 38 stops power conversion by the power converter 32 (S68). On the other hand, when the remaining power storage amount is not smaller than the first threshold (N in S64) and the remaining power storage amount is not larger than the second threshold (N in S82), the display unit 42 displays “ “Is continued (S62).
- the power conversion control unit 38 displays The unit 42 is displayed as “independent operation” (S84). This is because the power stored in the solar cell 10 is supplied to the storage battery 14 so that the remaining amount of stored electricity is recovered and the power supply to the first type load 28 can be continued for a while.
- the power conversion control unit 38 When the remaining power storage amount becomes smaller than the first threshold value and the power conversion control unit 38 stops the power conversion by the power converter 32 (S68), and then the remaining power storage amount becomes larger than the second threshold value (in S70) Y)
- the power conversion control unit 38 causes the display unit 42 to display “Self-sustaining operation can be resumed” as shown in FIG. 12B (S72). However, at this time, the power conversion control unit 38 does not resume power conversion by the power converter 32 (S72). Thereafter, when the user presses the “reset” switch and receives an instruction to resume operation from the user through the receiving unit 40 (Y in S74), the power conversion control unit 38 starts power conversion by the power converter 32. The self-sustained operation is resumed (S76).
- the power conversion control unit 38 stops the power conversion by the power converter 32 (S72). During this time, the display unit 42 continues to display that “self-sustaining operation can be resumed” (S72).
- power conversion is automatically restarted when the remaining power storage amount is recovered, and power from the bidirectional power conditioner 16 is supplied to the first type load 28 at a timing unexpected by the user. It is possible to prevent the load 28 from operating. Further, when the remaining power storage amount is recovered, the display unit 42 indicates that “self-sustaining operation can be resumed”, and therefore the user presses the “reset” switch at an arbitrary timing after confirming the display unit 42. So that it can resume autonomous operation. Thereby, the electric power supply from the bidirectional
- the power conversion control unit 38 is installed in the bidirectional power conditioner 16 in the first embodiment and the modification thereof described above, the power conversion control unit 38 is installed in the bidirectional power conditioner 16. It is not essential to be installed.
- the installation place of the power conversion control unit 38 has a degree of freedom.
- the power conversion control unit 38 may be installed in the storage battery control unit 18 or may exist alone.
- the communication unit 44 controls the storage battery control unit 18 when the stop condition for the bidirectional power conditioner 16 is canceled and then the user presses the “reset” switch.
- the case of transmitting a signal has been described.
- the communication unit 44 may transmit a control signal to the storage battery control unit 18.
- SYMBOLS 14 ... Storage battery, 16 ... Bidirectional power conditioner, 18 ... Storage battery control part, 24 ... Commercial power supply, 26 ... Load, 32 ... Power converter, 36 ... Power supply control part, 38 ... Power conversion control part, 40 ... Reception part , 42 ... display unit, 44 ... communication unit, 100 ... power distribution system.
Landscapes
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Abstract
蓄電池14を制御する蓄電池制御部18と通信部を介して接続されており、蓄電池14から電力変換器を介した負荷26への電力供給を制御する制御装置において、電力変換制御部は、制御指示が電力変換器の停止指示である場合には電力変換器を停止させ、電力変換器の停止時に、蓄電池制御部18から取得した制御指示が電力変換器の再開指示である場合であって、ユーザからの電力供給再開の指示を取得したとき、電力供給再開の指示を含む制御信号を蓄電池制御部18に通信部を介して送信する。
Description
本発明は、配電技術に関し、特に再生可能エネルギーの発電装置に接続された蓄電池と、商用電源とが併存するシステムにおける電力を制御する技術に関する。
蓄電池と商用電源とを負荷に並列に接続し、商用電源の停電時に備えて負荷で消費される電力のバックアップとして蓄電池を用いる技術が開発されている。このような技術において、例えば太陽電池などの再生可能エネルギーによる発電装置や商用電源からの電力を蓄電池に蓄えることにより、商用電源が停電した場合に、蓄電池の電力を交流電力に変換して負荷に供給することが行われる。
上述の電力変換等の制御をするために、専用の電力変換装置が使用されることがある。このような技術に関連して、蓄電池から負荷に電力を供給する場合に、蓄電池の電圧を検知して電力変換装置の運転を制御することにより、蓄電池を保護する技術が提案されている(特許文献1参照)。
商用電源の停電中、負荷に電力を供給している蓄電池の残量が低下するなどの不具合が発生した場合、蓄電池を含むシステムを保護するため電力供給を停止する必要がある場合がある。その後、発電装置からの電力供給などにより蓄電池の残量が回復すると、蓄電池から負荷への電力供給が再開可能となるが、自動的に電力供給を再開させると、それまで作動していなかった負荷がユーザの予期しないタイミングで作動する可能性がある。
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、商用電源の停電中に電力供給を停止した負荷への電力供給再開を適切に管理するための技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある態様の制御装置は、蓄電池を制御する蓄電池制御部と通信部を介して接続されており、蓄電池から電力変換器を介した負荷への電力供給を制御する制御装置であって、蓄電池制御部から電力変換器の制御指示を通信部を介して取得し、制御指示に基づき電力変換器を制御する電力変換制御部を含む。電力変換制御部は、制御指示が電力変換器の停止指示である場合には電力変換器を停止させ、電力変換器の停止時に、蓄電池制御部から取得した制御指示が電力変換器の再開指示である場合であって、ユーザからの電力供給再開の指示を取得したとき、電力供給再開の指示を含む制御信号を蓄電池制御部に通信部を介して送信する。
本発明の別の態様は、蓄電池制御部である。この蓄電池制御部は、蓄電池から電力変換器を介した負荷への電力供給を制御する制御装置と通信部を介して接続されており、蓄電池を制御する蓄電池制御部であって、蓄電池制御部は、蓄電池の物理量を取得し、取得した物理量に基づいた電力変換器の制御指示を電力変換制御部に送信し、制御装置から通信部を介してユーザからの電力供給再開の指示を含む制御信号を取得した場合には蓄電池に充放電を再開させる。
本発明のさらに別の態様は、配電システムである。この配電システムは、蓄電池と、蓄電池の電力を変換して負荷へ供給する電力変換器と、蓄電池から電力変換器を介した負荷への電力供給を制御する制御装置と、ユーザの指示を受け付ける受付部と、蓄電池を制御する蓄電池制御部と、制御装置と蓄電池制御部との間の通信を行う通信部とを備える。蓄電池制御部は、蓄電池の物理量を取得し、取得した物理量に基づいた電力変換器の制御指示を電力変換制御部に送信し、制御装置から通信部を介してユーザからの電力供給再開の指示を含む制御信号を取得した場合に蓄電池の充放電を再開させ、制御装置は、蓄電池制御部から電力変換器の制御指示を通信部を介して取得し、制御指示に基づき電力変換器を制御する電力変換制御部を含む。電力変換制御部は、制御指示が電力変換器の停止指示である場合には電力変換器を停止させ、電力変換器の停止時に、蓄電池制御部から取得した制御指示が電力変換器の再開指示である場合であって、ユーザからの電力供給再開の指示を受付部から取得したとき、電力供給再開の指示を含む制御信号を蓄電池制御部に通信部を介して送信する。
本発明によれば、商用電源の停電中に電力供給を停止した負荷への電力供給再開を適切に管理するための技術を提供することができる。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態の概要を述べる。第1の実施形態は、太陽電池を商用電力系統と並列に接続し、商用電源および太陽電池の両方から負荷へ電力を供給するとともに、蓄電池を充電する配電システムに関する。このような配電システムは、例えばオフィスや家庭内等に設置される。電力会社が時間帯別電気料金制度を採用している場合、夜間の時間帯の電気料金は、昼間の時間帯の電気料金よりも安く設定される。これらの時間帯一例として、昼間の時間帯は7時から23時であり、夜間の時間帯は23時から翌日の7時というように規定される。このような低い電気料金を有効に利用するために、配電システムは、夜間の時間帯に、商用電源からの電力を蓄電池に蓄える。
本発明の第1の実施形態の概要を述べる。第1の実施形態は、太陽電池を商用電力系統と並列に接続し、商用電源および太陽電池の両方から負荷へ電力を供給するとともに、蓄電池を充電する配電システムに関する。このような配電システムは、例えばオフィスや家庭内等に設置される。電力会社が時間帯別電気料金制度を採用している場合、夜間の時間帯の電気料金は、昼間の時間帯の電気料金よりも安く設定される。これらの時間帯一例として、昼間の時間帯は7時から23時であり、夜間の時間帯は23時から翌日の7時というように規定される。このような低い電気料金を有効に利用するために、配電システムは、夜間の時間帯に、商用電源からの電力を蓄電池に蓄える。
蓄電池に蓄えられた電力は、商用電源が停電したときに、サーバやエレベータ等の重要な機器(特定負荷)を動作させるためのバックアップ電源として用いられる。蓄電池はさらに、一般に電気の使用量が大きくなる昼間の時間帯において放電することによって、昼間の商用電力における使用量の最大値を下げる、いわゆるピークカットまたはピークシフトとしても用いられる。
このように、蓄電池は特定負荷のバックアップとしての役割と、ピークカットとしての役割とのふたつの役割を持つ。第1の実施形態に係る配電システムは、蓄電池に前述のふたつの役割を果たさせるために、商用電源が通電中の通常時には蓄電池に一定の蓄電量を確保しつつピークカットを実行し、商用電源が停電の場合には、蓄電池を放電して特定負荷に電力を供給する。
また、商用電源が停電し蓄電池を放電して特定負荷に電力を供給しているときに、配電システムに何らかの不具合が発生した場合、安全確保のためインバータの電力変換を停止させ、特定負荷への電力供給を停止する。その後、不具合が解消した場合、特定負荷への電力供給を自動的に再開せず、ユーザからの再開指示を受け付けることにより電力供給を再開させる。なお、配電システムに生じる不具合の原因としては、インバータ側の要因と蓄電池側の要因とに大きく分けられる。
このように、電力供給が停止されて作動しなくなった特定負荷に対して、自動的に電力供給を再開させないことにより、ユーザが予期しないタイミングで特定負荷が作動してしまう不都合を解消することができる。ユーザは、不具合の解消後、任意のタイミングで特定負荷への電力供給を再開させることができる。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る配電システム100を模式的に示す図である。配電システム100は、太陽電池10、蓄電池14、双方向パワーコンディショナ16、蓄電池制御部18、負荷26、第1スイッチ20、第2スイッチ12、第3スイッチ52、電源切替部22、配電経路66、および分電盤68を含む。また、配電システム100は、商用電源24に接続されている。なお、本明細書において、配電システム100が太陽電池10を含む場合を例に説明するが、太陽電池10に限られず、例えば風力発電装置を含んでもよく、またこれらが併存していてもよい。
商用電源24は、電力会社からの電力を供給するための交流電源である。太陽電池10は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換する発電装置である。太陽電池10として、シリコン太陽電池、さまざまな化合物半導体などを素材にした太陽電池、色素増感型(有機太陽電池)等が使用される。
分電盤68は一端において商用電源24と接続され、他端において双方向パワーコンディショナ16と接続される。分電盤68は一端側や他端側から交流電力を受け付け、後述する第2種負荷30に交流電力を供給する。分電盤68は、一端側および他端側それぞれから受け付ける交流電力を計測することも可能である。
分電盤68は一端において商用電源24と接続され、他端において双方向パワーコンディショナ16と接続される。分電盤68は一端側や他端側から交流電力を受け付け、後述する第2種負荷30に交流電力を供給する。分電盤68は、一端側および他端側それぞれから受け付ける交流電力を計測することも可能である。
双方向パワーコンディショナ16は、一端において蓄電池14および太陽電池10と接続するとともに、他端において分電盤68を介して商用電源24と接続可能となっている。詳細は後述するが、双方向パワーコンディショナ16は電力変換器として双方向インバータを備え、このインバータは太陽電池10が発電した電力、または蓄電池14が放電した電力である直流電力を交流電力に変換するとともに、商用電源24からの交流電力を直流電力に変換する双方向インバータである。また、双方向パワーコンディショナ16は、双方向パワーコンディショナ16の運転を停止または再開するためのユーザインタフェースである「運転/停止」スイッチ(図示せず)を備える。双方向パワーコンディショナ16の運転中にユーザが「運転/停止」スイッチを押下すると、双方向パワーコンディショナ16は運転を停止し、双方向パワーコンディショナ16が運転を停止中に「運転/停止」スイッチを押下すると、双方向パワーコンディショナ16は運転を開始する。
蓄電池14は、商用電源24および太陽電池10からの電力を蓄える。商用電源24からの電力は、双方向パワーコンディショナ16により交流電力から直流電力に変換された後、蓄電池14に蓄電される。蓄電池14としては、例えばリチウムイオン二次電池が用いられる。
蓄電池制御部18は、蓄電池14の様々な物理量を測定し、測定した物理量が所定の基準値の範囲内にあるかどうかを判断する。蓄電池制御部18は、測定した物理量が所定の基準値の範囲外にあると判断した場合には、双方向パワーコンディショナ16に対して停止指示を送信する。また、蓄電池制御部18は、蓄電池14の物理量が所定の基準値の範囲内に戻ったとき、双方向パワーコンディショナ16に対して解除指示を送信する。
また、蓄電池制御部18は、蓄電池14の蓄電量に関する種々の情報を必要に応じて双方向パワーコンディショナ16に送信する。なお、蓄電池14の物理量は、例えば、蓄電池14の蓄電量や温度、蓄電池14を放電するための電圧や電流等である。蓄電池14を温めるためのヒーターを制御して蓄電池14を温めたり、蓄電池14を冷やすためのファンを制御して蓄電池14を冷やしたり等の制御もする。なお、蓄電池14に関する所定の基準値は、例えば、蓄電池制御部18内のメモリ(図示せず)に格納される。
また、蓄電池制御部18は、蓄電池14の蓄電量に関する種々の情報を必要に応じて双方向パワーコンディショナ16に送信する。なお、蓄電池14の物理量は、例えば、蓄電池14の蓄電量や温度、蓄電池14を放電するための電圧や電流等である。蓄電池14を温めるためのヒーターを制御して蓄電池14を温めたり、蓄電池14を冷やすためのファンを制御して蓄電池14を冷やしたり等の制御もする。なお、蓄電池14に関する所定の基準値は、例えば、蓄電池制御部18内のメモリ(図示せず)に格納される。
第3スイッチ52は、蓄電池14の入出力端子と、太陽電池10の出力端子および双方向パワーコンディショナ16との間に設けられており、蓄電池14と太陽電池10および双方向パワーコンディショナ16との接続をオンまたはオフする。蓄電池14は、一定電圧を超える電圧を加えたり、一定の残量を超えて放電したりすると劣化してしまう。第3スイッチ52を設けることにより、過電圧の印加や過放電による劣化から蓄電池14を保護することができる。
第2スイッチ12は、太陽電池10の出力端子と、蓄電池14の入力端子および双方向パワーコンディショナ16との間に設けられており、太陽電池10と蓄電池14および双方向パワーコンディショナ16との接続をオンまたはオフする。太陽電池10の発電量は太陽光の量によって左右されるため、発電量を制御することは困難である。このため、第2スイッチ12を設けることにより、太陽電池10の発電電力により蓄電池14が過充電されることを防止することができる。
第1スイッチ20は、双方向パワーコンディショナ16と商用電源24との間に設けられており、双方向パワーコンディショナ16と商用電源24との間をオンまたはオフする。
電源切替部22は、第1スイッチ20と双方向パワーコンディショナ16との間から分岐された第1経路に接続する第1端子58と、商用電源24と接続された分電盤68と第1スイッチ20との間の配電経路66から分岐された第2経路に接続する第2端子60とのいずれか一方と、後述する第1種負荷28との接続を切り替える。
電源切替部22は、第1スイッチ20と双方向パワーコンディショナ16との間から分岐された第1経路に接続する第1端子58と、商用電源24と接続された分電盤68と第1スイッチ20との間の配電経路66から分岐された第2経路に接続する第2端子60とのいずれか一方と、後述する第1種負荷28との接続を切り替える。
負荷26は、第1種負荷28と第2種負荷30とを含む。第1種負荷28と第2種負荷30とはともに、交流電力で駆動する交流駆動型の電気機器であり、上述の特定負荷である。第2種負荷30は、分電盤68と第1スイッチ20とを接続する配電経路66からの電力で駆動する。配電経路66から供給される電力は基本的には分電盤68を介して商用電源24から供給される電力であるが、例えばピークカット実行時には双方向パワーコンディショナ16を介して太陽電池10や蓄電池14から供給される電力が混合される。
第1種負荷28は、商用電源24が停電して電力供給が停止した場合であっても駆動させるべき電気機器である。第1種負荷28は、電源切替部22により第1経路または第2経路に接続される。第1種負荷28は、第2経路に接続された場合は、第2種負荷30と同様に、配電経路66からの電力で駆動する。第1種負荷28は、第1経路に接続された場合は、後述するように同時に第1スイッチ20がオフされるため、双方向パワーコンディショナ16を介して太陽電池10や蓄電池14から電力を供給されるが、商用電源24からは電力を供給されない。
図2は、本発明の第1の実施形態に係る双方向パワーコンディショナ16の内部構成を模式的に示す図である。双方向パワーコンディショナ16は、電力変換器32と、電源制御部36と、電力変換制御部38と、受付部40と、表示部42と、通信部44とを含む。
前述したとおり、電力変換器32は、負荷26に電力を供給するために、太陽電池10が発電した直流電力や、蓄電池14が放電する直流電力を交流電力に変換する。また、電力変換器32は、蓄電池14に充電するために商用電源24からの交流電力を直流電力に変換する。
電力変換器32は、商用電源24が通電中の場合は、商用電源24と連系するために、商用電源24の周波数に同期した周波数で動作する。また、電力変換器32は、商用電源24が停電中の場合は、商用電源24の周波数と非同期の周波数で動作する。また、電力変換器32は、自身の様々な物理量を測定するとともに、測定した物理量を電力変換制御部38に送信する。
電力変換器32は、商用電源24が通電中の場合は、商用電源24と連系するために、商用電源24の周波数に同期した周波数で動作する。また、電力変換器32は、商用電源24が停電中の場合は、商用電源24の周波数と非同期の周波数で動作する。また、電力変換器32は、自身の様々な物理量を測定するとともに、測定した物理量を電力変換制御部38に送信する。
受付部40は、ユーザからの入力操作を受け付ける操作盤であり、具体的には、前述の「運転/停止」スイッチや、「リセット」スイッチなどを含む。受付部40は、ユーザによりスイッチが押下されたことを検出し、その信号を電力変換制御部38に送信する。
表示部42は、タッチパネル式の表示装置であり、電力変換制御部38の指示に基づき、双方向パワーコンディショナ16の運転状態など種々の情報が表示される。表示部42は、ユーザの入力操作用の画面を表示することにより、受付部40としても用いることができる。
通信部44は、蓄電池制御部18から双方向パワーコンディショナ16に対して送信される停止指示や解除指示、蓄電池制御部18から必要に応じて送信される蓄電池14の蓄電量に関する種々の情報を受信する。通信部44は、蓄電池制御部18から受信した情報を、電力変換制御部38へ送信する。
また、通信部44は、ユーザによって受付部40の「リセット」スイッチが押下された場合に、蓄電池制御部18に対して制御信号を送信する。図3は、通信部44が蓄電池制御部18に対して送信する制御信号のフォーマットを示す図である。通信部44が送信する制御信号70には、ヘッダ情報、運転状態情報、物理量検知情報、停止条件検知情報が含まれる。
ヘッダ情報には、送信先である蓄電池制御部18との同期を取るための情報や、送信する制御信号のデータサイズなどの情報が含まれる。
運転状態情報には、双方向パワーコンディショナ16が自立運転中または系統連系運転中のいずれであるか、商用電源24が通電中または停電中のいずれであるかを示す情報が含まれる。また、運転状態情報には、受付部40が受け付ける「リセット」スイッチの押下状態に関する情報も含む。
物理量検知情報には、電力変換器32における直流電圧、直流電流、直流電力などの値を示す情報が含まれる。停止条件検知情報には、電力変換器32の半導体スイッチ素子の温度が規定値以上であることを示す情報や、直流電圧が規定値以上であることを示す情報など、停止条件が発生しているか否かを示す情報が含まれる。
運転状態情報には、双方向パワーコンディショナ16が自立運転中または系統連系運転中のいずれであるか、商用電源24が通電中または停電中のいずれであるかを示す情報が含まれる。また、運転状態情報には、受付部40が受け付ける「リセット」スイッチの押下状態に関する情報も含む。
物理量検知情報には、電力変換器32における直流電圧、直流電流、直流電力などの値を示す情報が含まれる。停止条件検知情報には、電力変換器32の半導体スイッチ素子の温度が規定値以上であることを示す情報や、直流電圧が規定値以上であることを示す情報など、停止条件が発生しているか否かを示す情報が含まれる。
通信部44は、ユーザによって受付部40の「リセット」スイッチが押下された場合に、制御信号に含まれる情報を変化させ、蓄電池制御部18に対して定期的に制御信号を送信する。例えば、その送信間隔は0.5秒間隔であるが、その間隔時間はこれに限られない。また、蓄電池制御部18に対して制御信号を送信する必要がある場合のみ送信を行ってもよい。
具体的に、通信部44は、受付部40が「リセット」スイッチ押下を受け付けたか否かによって、運転状態情報に含まれるリセットスイッチ状態のビットの値を変化させる。例えば、運転状態情報に含まれるリセットスイッチ状態のビットを、リセットスイッチが押下されているときに1とし、リセットスイッチが押下されていないときに0として、通信部44は制御信号を送信する。
なお、通信部44は、受付部40が「リセット」スイッチ押下を受け付けた後、一定時間、リセットスイッチ状態のビットを1とした運転状態情報を含む制御信号を送信してもよい。例えば、制御信号の送信間隔が0.5秒である場合、受付部40が「リセット」スイッチ押下を受け付けたのち1秒間、通信部44は、リセットスイッチ状態のビットが1である制御信号を送信する。これにより、通信部44は、リセットスイッチ状態のビットが1である制御信号を、蓄電池制御部18に対して確実に送信することができる。
電源制御部36は、双方向パワーコンディショナ16と商用電源24とを接続する分電盤68における電圧変動を常時監視しており、検出された電圧変動に基づき商用電源24が停電か通電かを判断する。電源制御部36は、商用電源24が通電か停電かの判断結果に基づき、電力変換器32が生成すべき交流電力の周波数を設定する。具体的に、電源制御部36は、商用電源24が通電状態であると判断した場合、商用電源24と連系するために、商用電源24に同期した位相と周波数とを設定する。これにより、太陽電池10および蓄電池14から電力変換器32を介して出力された交流電力と、商用電源24からの交流電力とを同時に負荷26で消費することが可能となる。
また、電源制御部36は、商用電源24が停電状態であると判断した場合、商用電源24の周波数と非同期の周波数を設定する。また、電源制御部36は、商用電源24が停電か通電かの判断結果に基づき、第1スイッチ20のオンオフおよび電源切替部22の切り替えを制御する。
また、電源制御部36は、商用電源24が停電状態であると判断した場合、商用電源24の周波数と非同期の周波数を設定する。また、電源制御部36は、商用電源24が停電か通電かの判断結果に基づき、第1スイッチ20のオンオフおよび電源切替部22の切り替えを制御する。
ここで、電力変換器32が生成する交流電力の周波数が、商用電源24が供給する交流電力の周波数に依存することを、双方向パワーコンディショナ16の「系統連系」運転という。また、電力変換器32が生成する交流電力の周波数が、商用電源24が供給する交流電力の周波数に非依存とすることを、双方向パワーコンディショナ16の「自立」運転という。双方向パワーコンディショナ16は、「系統連系」運転と「自立」運転とのふたつの運転モードを切り替えながら運転する。
電力変換制御部38は、蓄電池制御部18から取得した指示や、電力変換器32から取得した電力変換器32の物理量、受付部40において受け付けしたユーザからの入力操作等をもとに、電力変換器32を制御する。電力変換器32に関する物理量は、例えば、電力変換器32を構成するスイッチング素子の温度や、電力変換器32を流れる直流電力および交流電力の電流値や電圧値等である。
電力変換制御部38は、電力変換器32の物理量が所定の基準値の範囲外となったとき、または、蓄電池制御部18から停止指示を受け取ったとき、配電システム100に停止条件が発生したと判断する。このとき、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を停止させる。なお、電力変換器32に関する所定の基準値は、例えば、電力変換制御部38内のメモリ(図示せず)に格納される。
電力変換制御部38は、電力変換器32の物理量が所定の基準値の範囲内に戻ったとき、または、蓄電池制御部18から解除指示を受け取ったとき、配電システム100の停止条件が解消されたと判断する。このとき、電力変換制御部38は、停止条件発生前の双方向パワーコンディショナ16の運転モードに応じて異なる制御をする。
具体的には、停止条件発生前の双方向パワーコンディショナ16の運転モードが自立運転の場合、電力変換制御部38は、停止条件が解消したと判断しても、電力変換器32による電力変換を再開させない。電力変換制御部38は、停止条件が解消されたと判断した後に、受付部40を通じてユーザからの運転再開の指示を受け付けた場合に、電力変換器32による電力変換を再開させる。なお、ユーザからの運転再開の指示は、受付部40が含む「リセット」スイッチの押下により受け付ける。
一方、停止条件発生前の双方向パワーコンディショナ16の運転モードが系統連系運転の場合、電力変換制御部38は、停止条件が解消したと判断したとき、ユーザからの運転再開の指示無しで電力変換器32による電力変換を再開させる。
また、電力変換制御部38は、前述したように双方向パワーコンディショナ16の運転状態等の種々の情報を表示部42に表示させる。図4(a)~(d)は、表示部42に表示させる情報の一例である。
電力変換制御部38は、停止条件が発生したと判断し、電力変換器32の電力変換を停止させたとき、図4(a)に示すように、電力変換器32が「電力変換停止中」であることを表示部42に表示させる。これにより、ユーザは何らかの停止条件が発生したことにより、電力変換器32の電力変換が停止されていることを確認することができる。
また、電力変換制御部38は、図4(b)に示すように、その要因となる停止条件を併せて表示部42に表示させることができる。さらに、図4(b)に示す「詳細」ボタンが押下された場合、電力変換制御部38は、図4(c)に示すように、停止条件の詳細情報を表示部42に表示させることもできる。この場合、ユーザはその要因についても併せて確認することができ、停止条件に応じた措置を適宜とることができる。
電力変換制御部38は、停止条件が発生したと判断し、電力変換器32の電力変換を停止させたとき、図4(a)に示すように、電力変換器32が「電力変換停止中」であることを表示部42に表示させる。これにより、ユーザは何らかの停止条件が発生したことにより、電力変換器32の電力変換が停止されていることを確認することができる。
また、電力変換制御部38は、図4(b)に示すように、その要因となる停止条件を併せて表示部42に表示させることができる。さらに、図4(b)に示す「詳細」ボタンが押下された場合、電力変換制御部38は、図4(c)に示すように、停止条件の詳細情報を表示部42に表示させることもできる。この場合、ユーザはその要因についても併せて確認することができ、停止条件に応じた措置を適宜とることができる。
また、電力変換制御部38は、停止条件発生前の双方向パワーコンディショナ16の運転モードが自立運転であった場合、停止条件が解消したとき、図4(d)に示すように「自立運転再開可能」と表示部42に表示させる。これにより、ユーザは、受付部40の「リセット」スイッチを押下することにより、電力変換器32の電力変換を再開できる。電力変換制御部38は、ユーザからの指示に基づき電力変換器32の電力変換を再開させた後、表示部42に「自立運転中」と表示させる。
また、電力変換制御部38は、表示部42の背景色を変化させることにより、ユーザに注意喚起を行ってもよい。例えば、停止条件が発生しておらず、双方向パワーコンディショナ16が通常運転を行っている場合、表示部42の背景色を白色とする。具体的には、表示部42が「系統連系中」や「自立運転中」と表示している場合などである。
一方、停止条件の発生により双方向パワーコンディショナ16が電力変換を停止している場合、ユーザへ注意喚起するために表示部42の背景色をピンク色とする。具体的には、表示部42が「電力変換停止中」や「自立運転再開可能」と表示している場合などである。
一方、停止条件の発生により双方向パワーコンディショナ16が電力変換を停止している場合、ユーザへ注意喚起するために表示部42の背景色をピンク色とする。具体的には、表示部42が「電力変換停止中」や「自立運転再開可能」と表示している場合などである。
また、電力変換制御部38は、図4(a)に示すように、表示部42の画面右下に「メイン画面」と表示させてもよい。タッチパネル式の表示部42における「メイン画面」の表示箇所を押下することにより、表示部42は、双方向パワーコンディショナ16を制御するためのメイン画面に遷移する。
なお、ユーザへ注意喚起するために表示部42の背景色をピンク色として「電力変換停止中」や「自立運転再開可能」の表示を行っている場合、「メイン画面」を押下した後のメイン画面の背景色をピンク色のままとしてもよい。また、ユーザが「メイン画面」を押下した後、所定時間経過までにメイン画面の操作を行わない場合には、メイン画面に遷移する前の「電力変換停止中」や「自立運転再開可能」の表示に自動的に切り換えてもよい。画面表示の切替時間は例えば1分である。これにより、ユーザがメイン画面に切り換えた後においても、効果的にユーザへ注意喚起することができる。
以下、商用電源24が通電状態と停電状態の間を遷移する場合における配電システム100の動作について説明する。この説明において、商用電源24は、通電状態から停電状態に遷移した後、停電状態が復旧して通電状態に戻る。
図5は、商用電源24の状態の遷移と、双方向パワーコンディショナ16の運転モードの切り替えと、負荷26の通電状態との関係を示す図である。商用電源24が通電状態にある場合、双方向パワーコンディショナ16は系統連系運転をしている。また、電源制御部36は、第1スイッチ20をオンにし、電源切替部22に第2端子60と第1種負荷28とを接続させている(第2経路)。これにより、第1種負荷28および第2種負荷30は、商用電源24および双方向パワーコンディショナ16の両方から電力供給を受ける。
商用電源24が通電状態から停電状態に遷移した場合、電源制御部36は、第1スイッチ20をオフするとともに、電源切替部22に第1端子58と第1種負荷28とを接続させる(第1経路)。これにより、第1種負荷28は双方向パワーコンディショナ16からの電力供給を維持できるが、第2種負荷30は停電中となる。また、電源制御部36は、電力変換器32の周波数を商用電源24と非同期となるように設定するため、双方向パワーコンディショナ16の運転モードが系統連系運転から自立運転に切り替わる。商用電源24が復旧しない間、双方向パワーコンディショナ16は自立運転を継続する。
現在、日本国では、所定の認証を取得したパワーコンディショナでない限り、商用電源24が停電状態から復旧して通電状態に戻った際に自動的に系統連系運転に復帰することは認められていない。そこで、商用電源24が停電状態から通電状態に遷移した場合、双方向パワーコンディショナ16は自立運転を継続する。このとき、電源制御部36は、電源切替部22に第1種負荷28と第2端子60とを接続させる(第2経路)一方で、第1スイッチ20のオフ状態は維持する。この結果、第1種負荷28は、双方向パワーコンディショナ16との間の接続が電気的に切断されるとともに、商用電源24と電気的に接続される。第1種負荷28は、商用電源24のみから電力が供給される。また、第2種負荷30への商用電源24からの電力供給も再開される。
図6は、商用電源24が停電から復旧後に、双方向パワーコンディショナ16の運転を停止および再開する場合を示す図である。停電復旧時に、双方向パワーコンディショナ16の運転モードを自立運転から系統連系運転に切り替えるためには、手動にて双方向パワーコンディショナ16を再起動させる必要がある。双方向パワーコンディショナ16は、再起動が行われない限り、自立運転を維持する。
電源制御部36は、商用電源24が復旧したと判断した後、双方向パワーコンディショナ16の「運転/停止」スイッチが押下されたことを検出した場合、双方向パワーコンディショナ16の自立運転を停止させる。ここで、第1種負荷28および第2種負荷30は、配電経路66に接続されているため、双方向パワーコンディショナ16の運転が停止しても商用電源24からの電力供給が維持される。さらにその後、電源制御部36が、商用電源24の通電中に、双方向パワーコンディショナ16の「運転/停止」スイッチが再度押下されたことを検出した場合、双方向パワーコンディショナ16は再起動する。
配電システム100は起動処理を行い、電源制御部36が商用電源24の通電を検知すると、双方向パワーコンディショナ16は系統連系運転を自動で開始する。さらに、電源制御部36は、電源切替部22の第2端子60への接続を維持するとともに、第1スイッチ20をオンにする。これにより、負荷26に対する商用電源24からの電力供給を維持するとともに、双方向パワーコンディショナ16とも接続する。
以上のように、商用電源24の状態が変化した場合であっても、変化に応じて電源切替部22を切り替えることにより、第1種負荷28への電力供給を常時確保することができる。電源切替部22の切り替え時に、数秒間ほど第1種負荷28への電力供給が途切れるが、すぐに電力供給が再開される。
以下、商用電源24の停電中または通電中に停止条件が発生した場合における配電システム100の動作を説明する。
まず、商用電源24が停電中に停止条件が発生した場合について説明する。図7は、商用電源24が停電中の場合における双方向パワーコンディショナ16の運転モードと、電力変換制御部38により判断される停止条件の状態と、負荷26の通電状態との関係を示す図である。
まず、商用電源24が停電中に停止条件が発生した場合について説明する。図7は、商用電源24が停電中の場合における双方向パワーコンディショナ16の運転モードと、電力変換制御部38により判断される停止条件の状態と、負荷26の通電状態との関係を示す図である。
商用電源24の停電中、停止条件が発生していない場合には、双方向パワーコンディショナ16は自立運転している。このとき、電源制御部36は、第1スイッチ20をオフするとともに、電源切替部22に第1端子58と第1種負荷28とを接続させる(第1経路)。これにより、第1種負荷28は双方向パワーコンディショナ16からの電力供給を維持できるが、第2種負荷30は停電中となる。その後、停止条件が発生した場合、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を停止させる。そのため、双方向パワーコンディショナ16から第1種負荷28への電力供給が遮断され、第1種負荷28も停電中となる。
その後、停止条件が解消したとしても、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を自動的に再開させない。電力変換制御部38は、停止条件が解消したと判断した場合、表示部42に「自立運転再開可能」と表示させる。ユーザは表示部42を確認後、任意のタイミングで受付部40の「リセット」スイッチを押下して、双方向パワーコンディショナ16の自立運転を再開することができる。これにより、ユーザの任意のタイミングで、双方向パワーコンディショナ16から第1種負荷28への電力供給を開始することができ、ユーザの予期しないタイミングで第1種負荷28が作動してしまうことを防ぐことができる。例えば、自立運転再開時に第1種負荷28に電力が供給されてしまうと不都合がある場合には、ユーザは、「リセット」スイッチを押下する前に適宜対応を取ることができる。
その後、停止条件が解消したとしても、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を自動的に再開させない。電力変換制御部38は、停止条件が解消したと判断した場合、表示部42に「自立運転再開可能」と表示させる。ユーザは表示部42を確認後、任意のタイミングで受付部40の「リセット」スイッチを押下して、双方向パワーコンディショナ16の自立運転を再開することができる。これにより、ユーザの任意のタイミングで、双方向パワーコンディショナ16から第1種負荷28への電力供給を開始することができ、ユーザの予期しないタイミングで第1種負荷28が作動してしまうことを防ぐことができる。例えば、自立運転再開時に第1種負荷28に電力が供給されてしまうと不都合がある場合には、ユーザは、「リセット」スイッチを押下する前に適宜対応を取ることができる。
次に、商用電源24の通電中に停止条件が発生した場合について説明する。図8は、商用電源24が通電中の場合における双方向パワーコンディショナ16の運転モードと、電力変換制御部38が判断する停止条件の状態と、負荷26の通電状態との関係を示す図である。
商用電源24の通電中、停止条件が発生していない場合には、双方向パワーコンディショナ16は系統連系運転している。このとき、電源制御部36は、第1スイッチ20をオンにし、電源切替部22に第2端子60と第1種負荷28とを接続させている(第2経路)。これにより、第1種負荷28および第2種負荷30は、商用電源24および双方向パワーコンディショナ16の両方から電力供給を受ける。
その後、停止条件が発生した場合、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を停止させる。双方向パワーコンディショナ16からの電力供給が遮断されるが、商用電源24からの電力供給は維持されるため、第1種負荷28は通電中となる。
商用電源24の通電中、停止条件が発生していない場合には、双方向パワーコンディショナ16は系統連系運転している。このとき、電源制御部36は、第1スイッチ20をオンにし、電源切替部22に第2端子60と第1種負荷28とを接続させている(第2経路)。これにより、第1種負荷28および第2種負荷30は、商用電源24および双方向パワーコンディショナ16の両方から電力供給を受ける。
その後、停止条件が発生した場合、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を停止させる。双方向パワーコンディショナ16からの電力供給が遮断されるが、商用電源24からの電力供給は維持されるため、第1種負荷28は通電中となる。
その後、停止条件が解消した場合、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を再開させる。このとき、第1種負荷28は継続して商用電源24から電力供給を受けており通電中であるため、作動していなかった第1種負荷28が、ユーザの予期しないタイミングで作動するという不都合は生じない。
以下、配電システム100の制御方法について説明する。まず、配電システム100の通常時、すなわち配電システム100に停止条件が発生していない状態における制御方法について説明する。
図9は、配電システム100の処理の流れを説明するフローチャートである。双方向パワーコンディショナ16が起動すると(S2)、電源制御部36は商用電源24が停電か通電かのいずれの状態であるかを判断する(S4)。商用電源24が通電中であると電源制御部36が判断した場合(S4のN)、電源制御部36は、第1スイッチ20をオンにするとともに、電源切替部22に第2端子60と第1種負荷28とを接続させる(第2経路)。このとき、電源制御部36は、電力変換器32の周波数および位相を、商用電源24に同期するように設定する。そのため、双方向パワーコンディショナ16は系統連系運転で運転する(S14)。
図9は、配電システム100の処理の流れを説明するフローチャートである。双方向パワーコンディショナ16が起動すると(S2)、電源制御部36は商用電源24が停電か通電かのいずれの状態であるかを判断する(S4)。商用電源24が通電中であると電源制御部36が判断した場合(S4のN)、電源制御部36は、第1スイッチ20をオンにするとともに、電源切替部22に第2端子60と第1種負荷28とを接続させる(第2経路)。このとき、電源制御部36は、電力変換器32の周波数および位相を、商用電源24に同期するように設定する。そのため、双方向パワーコンディショナ16は系統連系運転で運転する(S14)。
このように、第1種負荷28を第2経路に接続することにより、第1種負荷28は商用電源24および双方向パワーコンディショナ16と電気的に接続される。そのため、商用電源24からの電力と、双方向パワーコンディショナ16を介して送電された太陽電池10および蓄電池14からの電力が、第2経路を介して第1種負荷28に供給される。
また、双方向パワーコンディショナ16の起動時に、商用電源24が停電していると電源制御部36が判断した場合(S4のY)、双方向パワーコンディショナ16は自立運転で運転する(S6)。その後、商用電源24が停電状態から通電状態に遷移した場合(S8のY)、双方向パワーコンディショナ16は自立運転を継続する(S10)。このとき、第1種負荷28は、商用電源24のみから電力が供給される。また、第2種負荷30への商用電源24からの電力供給も再開される。
停電復旧時に、再起動が行われない限り(S12のN)、双方向パワーコンディショナ16は、自立運転を維持する(S10)。商用電源24の通電中に、双方向パワーコンディショナ16の「運転/停止」スイッチが再度押下されたことを検出した場合、双方向パワーコンディショナ16は再起動する(S12のY)。配電システム100は上述した起動時の処理を行い、電源制御部36が商用電源24の通電を検知すると(S4のN)、双方向パワーコンディショナ16は系統連系運転を自動で開始する(S14)。
次に、商用電源24の停電中、双方向パワーコンディショナ16が自立運転している間に、配電システム100に何らかの停止条件が発生した場合における制御方法について説明する。図10は、配電システム100に停止条件が発生した場合の自立運転の処理の流れを説明する詳細フローチャートである。図10は、図9の自立運転(S6)を詳細に説明するフローチャートである。
双方向パワーコンディショナ16のは自立運転中(S22)、電力変換制御部38は、停止条件が発生したか否かを判断する(S24)。電力変換制御部38は、停止条件が発生したと判断した場合(S24のY)、電力変換器32による電力変換を停止させる(S26)。このとき、電力変換制御部38は、図4(a)に示すように「電力変換停止中」であることを表示部42に表示させる。電力変換制御部38は、停止条件が発生していないと判断した場合(S24のN)、双方向パワーコンディショナ16に自立運転を継続させる。その後、発生した停止条件が解消しない間(S28のN)、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を停止させたままとなる。
その後、電力変換制御部38は、停止条件が解消したと判断した場合(S28のY)、図4(d)に示すように「自立運転再開可能」であることを表示部42に表示させる(S30)。しかし、この時点では、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を再開させない(S30)。
その後、ユーザにより「リセット」スイッチが押下され、受付部40を通じてユーザからの運転再開の指示を受け付けた場合に(S32のY)、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を開始させ、双方向パワーコンディショナ16に自立運転を再開させる(S34)。このとき、通信部44は、リセットスイッチ状態のビットが1である情報を含む制御信号を蓄電池制御部18に送信する(S34)。なお、ユーザにより「リセット」スイッチが押下されない場合(S32のN)、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を停止させたままとなり、引き続き「自立運転再開可能」であることを表示部42に表示させる。
その後、ユーザにより「リセット」スイッチが押下され、受付部40を通じてユーザからの運転再開の指示を受け付けた場合に(S32のY)、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を開始させ、双方向パワーコンディショナ16に自立運転を再開させる(S34)。このとき、通信部44は、リセットスイッチ状態のビットが1である情報を含む制御信号を蓄電池制御部18に送信する(S34)。なお、ユーザにより「リセット」スイッチが押下されない場合(S32のN)、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を停止させたままとなり、引き続き「自立運転再開可能」であることを表示部42に表示させる。
以上のフローにより、配電システム100は、自立運転中に停止条件が発生し、その後解消した場合には、自動的に電力供給を再開させないこととなる。これにより、停止条件が解消した時点で自動的に電力変換が再開され、ユーザの予期しないタイミングで第1種負荷28に蓄電池14からの電力が供給され、第1種負荷28が作動してしまうことを防ぐことができる。
また、ユーザは自身が把握しているタイミングで、蓄電池14から第1種負荷28への電力供給を開始することができる。そのため、自立運転再開時に第1種負荷28に電力が供給されてしまうと不都合がある場合には、「リセット」スイッチを押下する前に適宜対応を取ることができる。
さらに、双方向パワーコンディショナ16が蓄電池制御部18に対して「リセット」スイッチが押下されたことを示す制御信号を適時に送信することで、双方向パワーコンディショナ16と蓄電池制御部18とが連係して双方向パワーコンディショナ16による自立運転を再開させることができる。
また、ユーザは自身が把握しているタイミングで、蓄電池14から第1種負荷28への電力供給を開始することができる。そのため、自立運転再開時に第1種負荷28に電力が供給されてしまうと不都合がある場合には、「リセット」スイッチを押下する前に適宜対応を取ることができる。
さらに、双方向パワーコンディショナ16が蓄電池制御部18に対して「リセット」スイッチが押下されたことを示す制御信号を適時に送信することで、双方向パワーコンディショナ16と蓄電池制御部18とが連係して双方向パワーコンディショナ16による自立運転を再開させることができる。
次に、商用電源24の通電中、双方向パワーコンディショナ16が系統連係運転している間に、配電システム100に停止条件が発生した場合における制御方法について説明する。図11は、配電システム100に停止条件が発生した場合の系統連系運転の処理の流れを説明する詳細フローチャートである。図11は、図9の系統連系運転(S14)を詳細に説明するフローチャートである。
双方向パワーコンディショナ16の系統連系運転中(S40)、電力変換制御部38は停止条件が発生したか否かを判断する(S42)。電力変換制御部38は、停止条件が発生したと判断した場合(S42のY)、電力変換器32による電力変換を停止させる(S44)。電力変換制御部38は、停止条件が発生していないと判断した場合(S42のN)、双方向パワーコンディショナ16に系統連系運転を継続させる。
その後、電力変換制御部38により停止条件が解消したと判断された場合(S46のY)、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を再開させる(S48)。なお、停止条件が解消していない場合(S46のN)、電力変換器32の電力変換の停止を継続させる。
その後、電力変換制御部38により停止条件が解消したと判断された場合(S46のY)、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を再開させる(S48)。なお、停止条件が解消していない場合(S46のN)、電力変換器32の電力変換の停止を継続させる。
以上のフローにより、系統連系運転中に停止条件が解消した場合、配電システム100は、双方向パワーコンディショナ16による電力変換を自動的に再開させる。これにより、ユーザの手を煩わせずに系統連系運転を再開させることができる。このとき、第1種負荷28は継続して商用電源24から電力供給を受けており通電中であるため、作動していなかった第1種負荷28が、ユーザの予期しないタイミングで作動するという不都合は生じない。
(第1の実施形態の変形例)
商用電源24が停電中、双方向パワーコンディショナ16が自立運転モードに切り替わった場合、太陽電池10および蓄電池14からの電力が双方向パワーコンディショナ16を介して第1種負荷28へ供給される。蓄電池14は、残存蓄電量がある限り放電できるが、ある一定の残存蓄電量を超えて放電し続けると劣化しやすくなる。そのため、ある一定の残存蓄電量を超えて放電し続けることがないよう、残存蓄電量に応じて放電を停止する制御が重要となる。
蓄電池14は、太陽電池10と並列に接続されている。そのため、商用電源24の停電中であっても、太陽電池10の発電電力を蓄電池14に充電できる。自立運転中、太陽電池10の発電電力は全て第1種負荷28への電力供給に用いられる。第1種負荷28の需要電力のうち、太陽電池10の発電電力で足りない分は、蓄電池14からの電力によりまかなわれる。自立運転中に蓄電池14の残存蓄電量が所定値以下に低下した場合、停止条件が発生したとして電力変換器32が停止され、蓄電池14の放電が停止される。電力変換器32が停止している間、太陽電池10の発電電力は蓄電池14の充電に用いられる。蓄電池14の残存蓄電量が所定値以上に回復した場合には、蓄電池14の放電を再開することができる。しかし、自動的に電力供給を再開させると、それまで作動していなかった第1種負荷28がユーザの予期しないタイミングで作動する可能性がある。したがって、残存蓄電量が回復した場合においても、電力供給の再開を適切に管理することが重要となる。
商用電源24が停電中、双方向パワーコンディショナ16が自立運転モードに切り替わった場合、太陽電池10および蓄電池14からの電力が双方向パワーコンディショナ16を介して第1種負荷28へ供給される。蓄電池14は、残存蓄電量がある限り放電できるが、ある一定の残存蓄電量を超えて放電し続けると劣化しやすくなる。そのため、ある一定の残存蓄電量を超えて放電し続けることがないよう、残存蓄電量に応じて放電を停止する制御が重要となる。
蓄電池14は、太陽電池10と並列に接続されている。そのため、商用電源24の停電中であっても、太陽電池10の発電電力を蓄電池14に充電できる。自立運転中、太陽電池10の発電電力は全て第1種負荷28への電力供給に用いられる。第1種負荷28の需要電力のうち、太陽電池10の発電電力で足りない分は、蓄電池14からの電力によりまかなわれる。自立運転中に蓄電池14の残存蓄電量が所定値以下に低下した場合、停止条件が発生したとして電力変換器32が停止され、蓄電池14の放電が停止される。電力変換器32が停止している間、太陽電池10の発電電力は蓄電池14の充電に用いられる。蓄電池14の残存蓄電量が所定値以上に回復した場合には、蓄電池14の放電を再開することができる。しかし、自動的に電力供給を再開させると、それまで作動していなかった第1種負荷28がユーザの予期しないタイミングで作動する可能性がある。したがって、残存蓄電量が回復した場合においても、電力供給の再開を適切に管理することが重要となる。
そこで、以下第1の実施形態の変形例として、蓄電池14の残存蓄電量に応じた自立運転中における双方向パワーコンディショナ16の制御について説明する。第1の実施形態の変形例に係る配電システム100の構成は、図1に示す第1の実施形態に係る配電システム100と同様である。また、第1の実施形態の変形例に係る双方向パワーコンディショナ16の内部構成は、図2に示す第1の実施形態に係る双方向パワーコンディショナ16の内部構成と同様である。そのため、以下では主に相違点について述べる。
第1の実施形態と同様、蓄電池制御部18は、蓄電池14の蓄電量を取得する。蓄電池制御部18は、取得した蓄電量の値に応じて、双方向パワーコンディショナ16に対し停止指示または解除指示を送信する。以下、蓄電池制御部18が取得する蓄電池14の蓄電量を「残存蓄電量」と記載することがある。
蓄電池制御部18は、自立運転中に残存蓄電量が第1の閾値より小さくなった場合、双方向パワーコンディショナ16に対し停止指示を送信する。ここで第1の閾値は、蓄電池14がこの第1の閾値を下回る残存蓄電量となるまで放電し続けることにより、蓄電池14が劣化してしまう値として設定される。例えば、第1の閾値は、蓄電池14の満充電容量の10%として設定されるが、蓄電池14の特性などに応じてその他の値を設定してもよい。なお、第1の閾値は、例えば、蓄電池制御部18内のメモリ(図示せず)に格納される。後述する第2の閾値および第3の閾値も同様である。
蓄電池制御部18は、その後、太陽電池10からの電力供給により残存蓄電量が第2の閾値より大きくなった場合、双方向パワーコンディショナ16に対し解除指示を送信する。電力変換制御部38は、蓄電池制御部18から解除指示を受信し、自立運転が再開可能であると判断する。ここで第2の閾値は、第1の閾値以上の値として設定される。例えば、第2の閾値は、蓄電池14の満充電容量の24%として設定されるが、蓄電池14の特性などに応じてその他の値を設定してもよい。
また、第2の閾値は、自立運転中に第1種負荷28へ供給する電力量に応じて算出してもよい。例えば、電力変換器32による電力変換を介して、第1種負荷28へ電力供給を20分間継続できる蓄電量に、第1の閾値として設定した蓄電量を加算した蓄電量を第2の閾値として算出する。以下、このときの蓄電量を「残り放電可能時間が20分の蓄電量」と記載することがある。自立運転により、第2の閾値の残存蓄電量を有する蓄電池14から第1種負荷28への電力供給を開始すると、20分後に残存蓄電量が第1の閾値となり、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を停止させるからである。
なお、第2の閾値を決定する上での残り放電可能時間はその他の時間でもよく、20分に限定されるものではない。また、満充電容量から設定した値と、残り放電可能時間から算出した値を組み合わせ、例えば、いずれか一方を上回った場合に第2の閾値より大きくなったと判断してもよい。
なお、第2の閾値を決定する上での残り放電可能時間はその他の時間でもよく、20分に限定されるものではない。また、満充電容量から設定した値と、残り放電可能時間から算出した値を組み合わせ、例えば、いずれか一方を上回った場合に第2の閾値より大きくなったと判断してもよい。
電力変換制御部38は、自立運転が再開可能であると判断した時点では、電力変換器32による電力変換を再開させない。その後、受付部40を通じてユーザからの運転再開の指示を受け付けた場合、電力変換器32を制御して電力変換器32による電力変換を再開させる。
電力変換制御部38は、蓄電池制御部18から受信した蓄電池14の残存蓄電量に関する情報に応じて、双方向パワーコンディショナ16の運転状態を表示部42に表示させる。図12(a)~(c)は、第1の実施形態の変形例に係る表示部42に表示される画面を示す図である。
図12(a)は、自立運転中に残存蓄電量が第1の閾値より小さくなり、放電停止中の表示をしている表示部42を示す図である。自立運転中に残存蓄電量が第1の閾値より小さくなり、電力変換制御部38が電力変換器32による電力変換を停止させているとき、表示部42は、双方向パワーコンディショナ16が「放電停止中」であることを表示している。これにより、ユーザは残存蓄電量が低下したことにより、電力変換が停止されていることを確認することができる。
図12(b)は、残存蓄電量が第2の閾値より大きくなり、自立運転が再開可能である表示をしている表示部42を示す図である。残存蓄電量が第1の閾値より小さくなった後に、太陽電池10からの電力供給により残存蓄電量が第2の閾値より大きくなった場合、表示部42は、双方向パワーコンディショナ16が「自立運転再開可能」であることを表示している。これにより、ユーザは、残存蓄電量が回復し、「リセット」スイッチを押下することで電力変換を再開させることができることを確認する。電力変換制御部38は、電力変換を再開させた後、表示部42に「自立運転中」と表示させる。
図12(c)は、残存蓄電量が第3の閾値より小さくなり、残存蓄電量が僅少であることを表示している表示部42を示す図である。蓄電池制御部18は、自立運転中に残存蓄電量が第3の閾値より小さくなった場合、その情報を電力変換制御部38に送信する。電力変換制御部38は、蓄電池制御部18から受信した情報に基づき、表示部42に「蓄電量僅少」の表示をさせる。ここで、第3の閾値は、第1の閾値以上で、第2の閾値以下の値として設定される。例えば、第3の閾値は、蓄電池14の満充電容量の17%として設定される。その他、前述の残放電時間を用いて、「残り放電可能時間が10分の蓄電量」として設定してもよい。もちろん、設定値はこれらに限られず、これらの組み合わせにより第3の閾値より小さくなったことを判断してもよい。
電力変換制御部38は、自立運転中に残存蓄電量が第3の閾値より小さくなり「蓄電量僅少」の表示を行った場合、その後、残存蓄電量が第1の閾値より小さくなるまで、または、残存蓄電量が第2の閾値より大きくなったという情報を蓄電池制御部18から受信するまで、図12(c)に示す「蓄電量僅少」の表示を継続する。これにより、ユーザは残存蓄電量が低下したことにより、自立運転による第1種負荷28への電力供給が間もなく停止することを知る。また、表示の確認後、必要に応じて電力供給停止した場合に備えることができる。
「蓄電量僅少」の表示を行った後に、残存蓄電量が第1の閾値より小さくなった場合には、電力変換制御部38は、前述したように「放電停止中」と表示部42に表示させる。一方、「蓄電量僅少」の表示を行った後に、残存蓄電量が第2の閾値より大きくなった場合には、電力変換制御部38は、「自立運転中」と表示部42に表示させる。
「蓄電量僅少」の表示を行った後に、残存蓄電量が第1の閾値より小さくなった場合には、電力変換制御部38は、前述したように「放電停止中」と表示部42に表示させる。一方、「蓄電量僅少」の表示を行った後に、残存蓄電量が第2の閾値より大きくなった場合には、電力変換制御部38は、「自立運転中」と表示部42に表示させる。
なお、電力変換制御部38は、第1の実施形態と同様、表示部42における双方向パワーコンディショナ16の運転状態を示す文字の背景色を変化させることにより、ユーザに注意喚起を行ってもよい。例えば、残存蓄電量が第3の閾値より小さくなった場合や、残存蓄電量が第1の閾値より小さくなり双方向パワーコンディショナ16が電力変換を停止している場合、電力変換制御部38は、ユーザへ注意喚起するために表示部42の背景色をピンク色とする。具体的には、表示部42が「蓄電量僅少」、「放電停止中」または「自立運転再開可能」と表示している場合などである。
次に、第1の実施形態の変形例に係る配電システム100の動作について説明する。
図13(a)は、商用電源が停電中の場合における双方向パワーコンディショナ16の運転状態と、負荷26の通電状態との関係を示す図であり、図13(b)は、商用電源が停電中の場合における蓄電池14の残存蓄電量の推移を示す図である。
双方向パワーコンディショナ16が自立運転中、電力変換制御部38は、太陽電池10および蓄電池14からの電力を電力変換器32を介して、第1種負荷28に供給させている。その後、蓄電池制御部18は、残存蓄電量が第3の閾値P3より小さくなったとき(T1)、その情報を電力変換制御部38に送信する。電力変換制御部38は、蓄電池制御部18からの情報に基づき、表示部42に「蓄電量僅少」と表示させる。これにより、ユーザは、自立運転による第1種負荷28への電力供給が間もなく停止することを知ることができる。
図13(a)は、商用電源が停電中の場合における双方向パワーコンディショナ16の運転状態と、負荷26の通電状態との関係を示す図であり、図13(b)は、商用電源が停電中の場合における蓄電池14の残存蓄電量の推移を示す図である。
双方向パワーコンディショナ16が自立運転中、電力変換制御部38は、太陽電池10および蓄電池14からの電力を電力変換器32を介して、第1種負荷28に供給させている。その後、蓄電池制御部18は、残存蓄電量が第3の閾値P3より小さくなったとき(T1)、その情報を電力変換制御部38に送信する。電力変換制御部38は、蓄電池制御部18からの情報に基づき、表示部42に「蓄電量僅少」と表示させる。これにより、ユーザは、自立運転による第1種負荷28への電力供給が間もなく停止することを知ることができる。
その後、蓄電池制御部18は、残存蓄電量が第1の閾値P1より小さくなったとき(T2)、停止指示を電力変換制御部38送信する。電力変換制御部38は、蓄電池制御部18から受信した停止指示に基づき、電力変換器32による電力変換を停止させ、第1種負荷28への電力供給を停止する。したがって、第1種負荷28は停電中となる。
その後、太陽電池10の発電により蓄電池14に電力が供給され、残存蓄電量が回復していくが(T3~T4)、この間、電力変換制御部38は、表示部42に「自立運転再開可能」と表示させない。自立運転を再開させたとしても残存蓄電量が十分でないため、すぐに残存蓄電量が第1の閾値P1より小さくなり、電力変換器32による電力変換を停止しなければならず、却って不都合が生じるためである。
その後、太陽電池10の発電により蓄電池14に電力が供給され、残存蓄電量が回復していくが(T3~T4)、この間、電力変換制御部38は、表示部42に「自立運転再開可能」と表示させない。自立運転を再開させたとしても残存蓄電量が十分でないため、すぐに残存蓄電量が第1の閾値P1より小さくなり、電力変換器32による電力変換を停止しなければならず、却って不都合が生じるためである。
その後、蓄電池制御部18は、残存蓄電量が第2の閾値P2より大きくなり(T4)、自立運転を再開させても十分な残存蓄電量まで回復した場合、解除指示を電力変換制御部38に送信する。しかし、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を自動的に再開させない。これにより、残存蓄電量が回復した時点で自動的に電力変換が再開され、ユーザの予期しないタイミングで第1種負荷28に双方向パワーコンディショナ16からの電力が供給され、第1種負荷28が作動してしまうことを防ぐことができる。
残存蓄電量が回復した場合、表示部42は「自立運転再開可能」であることを表示しているため、ユーザは表示部42を確認後、任意のタイミングで「リセット」スイッチを押下して自立運転を再開することができる(T4~T5)。これにより、ユーザにとって都合のよいタイミングで、双方向パワーコンディショナ16から第1種負荷28への電力供給を開始することができ、第1種負荷28は通電中となる(T5~)。例えば、自立運転再開時に第1種負荷28に電力が供給されてしまうと不都合がある場合には、ユーザは、「リセット」スイッチを押下する前に適宜対応を取ることができる。
残存蓄電量が回復した場合、表示部42は「自立運転再開可能」であることを表示しているため、ユーザは表示部42を確認後、任意のタイミングで「リセット」スイッチを押下して自立運転を再開することができる(T4~T5)。これにより、ユーザにとって都合のよいタイミングで、双方向パワーコンディショナ16から第1種負荷28への電力供給を開始することができ、第1種負荷28は通電中となる(T5~)。例えば、自立運転再開時に第1種負荷28に電力が供給されてしまうと不都合がある場合には、ユーザは、「リセット」スイッチを押下する前に適宜対応を取ることができる。
以下、蓄電池14の残存蓄電量に応じた配電システム100の制御方法について説明する。図14は、商用電源24が停電中の配電システム100において蓄電池14の残存蓄電量が変化する場合の処理の流れを説明するフローチャートである。
電源制御部36は、商用電源24が停電中であると判断し、双方向パワーコンディショナ16は自立運転を行っている(S58)。このとき、電力変換制御部38は、電力変換器32を制御して太陽電池10および蓄電池14からの電力を変換し、第1種負荷28に供給させている。また、電力変換制御部38は、表示部42に「自立運転中」と表示させる(S58)。
その後、残存蓄電量が第3の閾値より小さくなった場合(S60のY)、電力変換制御部38は、図12(c)に示すように表示部42に「蓄電量僅少」と表示させる(S62)。残存蓄電量が第3の閾値より小さくならない場合には(S60のN)、表示部42は、「自立運転中」の表示を継続する(S58)。これにより、ユーザは残存蓄電量の低下のため、自立運転が間もなく停止する可能性があることを知ることができる。
その後、残存蓄電量が第3の閾値より小さくなった場合(S60のY)、電力変換制御部38は、図12(c)に示すように表示部42に「蓄電量僅少」と表示させる(S62)。残存蓄電量が第3の閾値より小さくならない場合には(S60のN)、表示部42は、「自立運転中」の表示を継続する(S58)。これにより、ユーザは残存蓄電量の低下のため、自立運転が間もなく停止する可能性があることを知ることができる。
その後、残存蓄電量が第1の閾値より小さくなった場合(S64のY)、電力変換制御部38は電力変換器32による電力変換を停止させ、図12(a)に示すように表示部42に「放電停止中」と表示させる(S68)。これにより、第1の閾値を超えて放電し続けることによる蓄電池14の劣化を防止することができる。その後、残存蓄電量が第2の閾値より大きくならない間(S70のN)、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を停止させたままとなる(S68)。
一方、残存蓄電量が第1の閾値より小さくない場合であって(S64のN)、残存蓄電量が第2の閾値より大きくない場合(S82のN)、表示部42は、「蓄電量僅少」の表示を継続する(S62)。また、残存蓄電量が第1の閾値より小さくない場合であって(S64のN)、残存蓄電量が第2の閾値より大きくなった場合(S82のY)、電力変換制御部38は、表示部42に「自立運転中」と表示させる(S84)。太陽電池10が発電した電力が蓄電池14に供給されることにより残存蓄電量が回復し、第1種負荷28への電力供給がしばらくの間継続できるためである。
一方、残存蓄電量が第1の閾値より小さくない場合であって(S64のN)、残存蓄電量が第2の閾値より大きくない場合(S82のN)、表示部42は、「蓄電量僅少」の表示を継続する(S62)。また、残存蓄電量が第1の閾値より小さくない場合であって(S64のN)、残存蓄電量が第2の閾値より大きくなった場合(S82のY)、電力変換制御部38は、表示部42に「自立運転中」と表示させる(S84)。太陽電池10が発電した電力が蓄電池14に供給されることにより残存蓄電量が回復し、第1種負荷28への電力供給がしばらくの間継続できるためである。
残存蓄電量が第1の閾値より小さくなり、電力変換制御部38は電力変換器32による電力変換を停止させた(S68)後に、残存蓄電量が第2の閾値より大きくなった場合(S70のY)、電力変換制御部38は、図12(b)に示すように表示部42に「自立運転再開可能」と表示させる(S72)。しかし、この時点では、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を再開させない(S72)。
その後、ユーザにより「リセット」スイッチが押下され、受付部40を通じてユーザからの運転再開の指示を受け付けた場合に(S74のY)、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を開始させ、自立運転を再開させる(S76)。ユーザにより「リセット」スイッチが押下されない場合(S74のN)、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を停止させたままとなる(S72)。この間、表示部42は、「自立運転再開可能」であることを表示したままとなる(S72)。
その後、ユーザにより「リセット」スイッチが押下され、受付部40を通じてユーザからの運転再開の指示を受け付けた場合に(S74のY)、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を開始させ、自立運転を再開させる(S76)。ユーザにより「リセット」スイッチが押下されない場合(S74のN)、電力変換制御部38は、電力変換器32による電力変換を停止させたままとなる(S72)。この間、表示部42は、「自立運転再開可能」であることを表示したままとなる(S72)。
以上のフローにより、残存蓄電量が回復した時点で自動的に電力変換が再開され、ユーザの予期しないタイミングで第1種負荷28に双方向パワーコンディショナ16からの電力が供給され、第1種負荷28が作動してしまうことを防ぐことができる。
また、残存蓄電量が回復した場合、表示部42は「自立運転再開可能」であることを表示しているため、ユーザは表示部42を確認後、任意のタイミングで「リセット」スイッチを押下して自立運転を再開することができる。これにより、ユーザが把握しているタイミングで、双方向パワーコンディショナ16から第1種負荷28への電力供給を開始することができる。
また、残存蓄電量が回復した場合、表示部42は「自立運転再開可能」であることを表示しているため、ユーザは表示部42を確認後、任意のタイミングで「リセット」スイッチを押下して自立運転を再開することができる。これにより、ユーザが把握しているタイミングで、双方向パワーコンディショナ16から第1種負荷28への電力供給を開始することができる。
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
例えば上述した第1の実施形態および、その変形例において、電力変換制御部38は双方向パワーコンディショナ16に設置される場合について説明したが、電力変換制御部38は双方向パワーコンディショナ16に設置されることは必須ではない。電力変換制御部38の設置場所は自由度があり、例えば蓄電池制御部18内に設置されてもよく、また、単独で存在してもよい。
また、上述した第1の実施形態において、双方向パワーコンディショナ16に対する停止条件が解消し、その後、ユーザが「リセット」スイッチを押下した場合に、通信部44が蓄電池制御部18に対して制御信号を送信する場合を説明した。これは、第1の実施形態の変形例で説明したように、蓄電池14の残存蓄電量が回復し自立運転が再開可能となった後、ユーザが「リセット」スイッチを押下した場合に、通信部44が蓄電池制御部18に対して制御信号を送信してもよい。
14…蓄電池、16…双方向パワーコンディショナ、18…蓄電池制御部、24…商用電源、26…負荷、32…電力変換器、36…電源制御部、38…電力変換制御部、40…受付部、42…表示部、44…通信部、100…配電システム。
Claims (5)
- 蓄電池を制御する蓄電池制御部と通信部を介して接続されており、蓄電池から電力変換器を介した負荷への電力供給を制御する制御装置であって、
前記蓄電池制御部から前記電力変換器の制御指示を前記通信部を介して取得し、前記制御指示に基づき前記電力変換器を制御する電力変換制御部を含み、
前記電力変換制御部は、前記制御指示が前記電力変換器の停止指示である場合には前記電力変換器を停止させ、前記電力変換器の停止時に、前記蓄電池制御部から取得した前記制御指示が前記電力変換器の再開指示である場合であって、ユーザからの電力供給再開の指示を取得したとき、前記電力供給再開の指示を含む制御信号を前記蓄電池制御部に前記通信部を介して送信することを特徴とする制御装置。 - 前記電力変換制御部は、前記電力変換器の物理量を取得し、取得した物理量に基づき前記電力変換器を制御し、前記電力変換器を停止すべきと判断した場合には、判断結果を前記蓄電池制御部に前記通信部を介して送信することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- 蓄電池から電力変換器を介した負荷への電力供給を制御する制御装置と通信部を介して接続されており、前記蓄電池を制御する蓄電池制御部であって、
前記蓄電池制御部は、前記蓄電池の物理量を取得し、取得した物理量に基づいた前記電力変換器の制御指示を前記制御装置に送信し、前記制御装置から前記通信部を介してユーザからの電力供給再開の指示を含む制御信号を取得した場合には前記蓄電池に充放電を再開させることを特徴とする蓄電池制御部。 - 前記蓄電池制御部は、前記制御装置が前記電力変換器の物理量に基づき前記電力変換器を停止すべきと判断した判断結果を、前記通信部を介して取得した場合は前記蓄電池と前記電力変換器との接続を遮断することを特徴とする請求項3に記載の蓄電池制御部。
- 蓄電池と、
前記蓄電池の電力を変換して負荷へ供給する電力変換器と、
前記蓄電池から前記電力変換器を介した負荷への電力供給を制御する制御装置と、
ユーザの指示を受け付ける受付部と、
前記蓄電池を制御する蓄電池制御部と、
前記制御装置と前記蓄電池制御部との間の通信を行う通信部とを備え、
前記蓄電池制御部は、前記蓄電池の物理量を取得し、取得した物理量に基づいた前記電力変換器の制御指示を前記制御装置に送信し、前記制御装置から前記通信部を介してユーザからの電力供給再開の指示を含む制御信号を取得した場合に前記蓄電池の充放電を再開させ、
前記制御装置は、
前記蓄電池制御部から前記電力変換器の制御指示を前記通信部を介して取得し、前記制御指示に基づき前記電力変換器を制御する電力変換制御部を含み、
前記電力変換制御部は、前記制御指示が前記電力変換器の停止指示である場合には前記電力変換器を停止させ、前記電力変換器の停止時に、前記蓄電池制御部から取得した前記制御指示が前記電力変換器の再開指示である場合であって、ユーザからの電力供給再開の指示を前記受付部から取得したとき、前記電力供給再開の指示を含む制御信号を前記蓄電池制御部に前記通信部を介して送信することを特徴とする配電システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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PCT/JP2012/003623 WO2013179358A1 (ja) | 2012-05-31 | 2012-05-31 | 制御装置、蓄電池制御部および配電システム |
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WO2013179358A1 true WO2013179358A1 (ja) | 2013-12-05 |
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ID=49672614
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- 2012-05-31 WO PCT/JP2012/003623 patent/WO2013179358A1/ja active Application Filing
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