WO2020085424A1 - 再生可能エネルギーを用いた電力供給設備 - Google Patents

再生可能エネルギーを用いた電力供給設備 Download PDF

Info

Publication number
WO2020085424A1
WO2020085424A1 PCT/JP2019/041684 JP2019041684W WO2020085424A1 WO 2020085424 A1 WO2020085424 A1 WO 2020085424A1 JP 2019041684 W JP2019041684 W JP 2019041684W WO 2020085424 A1 WO2020085424 A1 WO 2020085424A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power
systems
division
output
power supply
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/041684
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
敏明 松村
Original Assignee
株式会社九電工
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2019192495A external-priority patent/JP7097869B2/ja
Application filed by 株式会社九電工 filed Critical 株式会社九電工
Priority to CN201980070231.0A priority Critical patent/CN112913102B/zh
Publication of WO2020085424A1 publication Critical patent/WO2020085424A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y02T90/167Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]

Definitions

  • the present invention relates to a power supply facility for supplying stable power using renewable energy such as solar power generation.
  • micro grid a small energy network with consumption facilities, so-called micro grid, has been put into practical use by decentralizing natural energy sources such as solar power generation or wind power generation.
  • Patent Document 1 output fluctuations due to climate change of the natural energy supply source adversely affect the interconnected power system, so in order to compensate for the above output fluctuations, an electric power storage device is provided to perform charging / discharging, The fluctuation of supply output is suppressed.
  • the output target value is set to increase stepwise as the amount of electricity stored in the power storage device increases. Outputs the output target value, charges the excess amount to the power storage device, the amount of electricity stored in the power storage device increases, the output target value also increases, and the output value of the natural energy supply source becomes the output target value. If it is less than the above, all the outputs are performed, and the amount of the output target value that is insufficient is compensated for by discharging the power storage facility.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems. While using renewable energy, renewable energy that enables stable supply of electric power requested by a customer over a long daytime is provided. The purpose is to provide the power supply equipment used.
  • the purpose of the present invention is to provide a power supply facility using renewable energy that realizes a stable supply of power with renewable energy at all times by alternately using one-system and two-system power facilities.
  • the present invention provides First, a conversion device that converts generated power from a power generation device that uses renewable energy into constant power every time, a power storage device that charges and discharges the generated power, and the conversion device and / or the power storage.
  • a power supply facility including a system cooperation system conversion device that converts output power from the device to AC and outputs the AC power to an existing AC wiring is provided separately for one system and two systems. It is configured to be able to supply the total power to the existing AC wiring, receives the data on the generated power from each of the power supply facilities of the 1-system and the 2-system, and transmits the control command to the power supply facilities.
  • the obtained supervisory control device and the data on the generated power of the one system are transmitted to the supervisory control device, and the control command for the one system is received from the supervisory control device and is based on the control command.
  • a control device for one system for controlling the output power of the one system is provided, and data relating to the generated power of the two systems is transmitted to the monitoring control device and the control command from the monitoring control device to the two systems is provided. Is provided to control the output power of the two systems based on the control command, and the monitoring control device divides the required supply power into two and the one system is in charge.
  • the divided power to be divided and the divided power handled by the two systems which is lower than the divided power handled by the one system, are set, and the divided power is distributed to the one system and the two systems, respectively. Then, the divided power is assigned to the power supply equipment of each system, and the power of the one power supply equipment after division of the one system and the two power supply equipment of the two systems after division of the two systems.
  • the control device of the one system is configured to satisfy the required supply power.
  • the power generator of the one system is controlled so that the output of the power supply facility of the one system becomes the electric power after the division of the one system.
  • the output power of the power generator of the grid is less than the power after the division of the one system
  • the output of the power supply equipment of the one system is discharged by discharging the power storage device of the one system.
  • the control device of the two systems is based on a control command for the two systems of the supervisory control device, and the output of the power supply equipment of the two systems is after the two systems are divided.
  • Power of The power generators of the two systems are controlled as described above, and when the output power of the power generators of the two systems exceeds the power after the division of the two systems, the power storage devices of the two systems are charged.
  • the above-mentioned one-system and two-system power generating devices can be, for example, solar power generation arrays (1a to 1d, one system 1a, 1b, two systems 1c, 1d).
  • the conversion device may be, for example, a PV converter (36a, 36b).
  • the one-system and two-system power storage devices may be, for example, storage batteries (14a, 14b) such as lead batteries and battery controllers (13a, 13b).
  • the one-system and two-system grid interconnection converters can be, for example, grid interconnection inverters (15a, 15b).
  • the above-described one- and two-system control devices can be configured by, for example, smart meters (18a, 18b) and smart power managers (SPM) (21a, 21b).
  • the data related to the generated power received by the monitoring control device is, for example, generated power data of power generators of one system and two systems, remaining data of power storage devices of one system and two systems, system interconnection conversion of one system and two systems.
  • the data related to the output power of the device is, for example, generated power data of power generators of one system and two systems, remaining data of power storage devices of one system and two systems, system interconnection conversion of one system and two systems.
  • the data related to the output power of the device is, for example, generated power data of power generators of one system and two systems, remaining data of power storage devices of one system and two systems, system interconnection conversion of one system and two systems.
  • the data related to the output power of the device With this configuration, the required supply power (for example, 200 [kw]) can be distributed to the power supply facilities of one system and two systems, and the power can be assigned to the other system (for example, one system).
  • Target value power after division of one system, for example, 150 [kw]
  • one system for example, two systems
  • a target value of supplied power power after division of two systems, For example, by setting a low electricity storage amount of 50 [kw]) and switching such a distribution every day, the power supply facility side of the system with a large electricity storage amount is constantly operated, and the next day, the target of the supplied power is set. Since it can be set to a higher value, even if the power supply facility with a high target value of power supply needs to discharge a lot of electricity from the power storage device due to bad weather, etc. Correspondence becomes possible.
  • the monitoring control device sets the electric power after division of the two systems lower than the electric power after division of the one system of the one-system power supply equipment. Accordingly, the renewable energy according to the first aspect is used, which is configured such that a larger amount of electricity is stored in the power storage device of the two systems as compared with the power storage amount of the power storage device of the one system. It is composed of the power supply equipment that was installed.
  • the power supply facility side of the system having a large amount of stored electricity is always set to the higher target value of the supplied power the next day. Therefore, even if a large amount of discharge from the power storage device is required in the power supply facility having a high target value of the supplied power due to bad weather or the like, it is possible to cope with the problem without any trouble.
  • the monitoring control device sets the power after the division of the one system within the range of 85% to 65% of the required supply power, and the two systems.
  • the electric power using the renewable energy according to the first or second aspect is for setting the electric power after the division of the two systems within the range of 15% to 35% of the required electric power supply. Consists of supply equipment.
  • the power after division of one system is set high, the charge amount to the power storage device of one system is set low, and in two-system power supply equipment, It is possible to set the electric power after dividing the system low and set the amount of charge to the power storage device of the two systems large, and by switching the control of such one system and two systems every day, it is possible to generate renewable energy. Stable power supply can be performed while using the used power generator.
  • the monitoring control device includes a data receiving unit that wirelessly receives data regarding generated power from the power supply facility, and a data transmitting unit that wirelessly transmits various control commands to the power supply facility.
  • the above-mentioned control devices of the one system and the two systems are respectively provided in each of the power supply facilities, receive data on generated power from a smart meter provided in each system, and provide the monitoring control device with the data. It comprises the power supply equipment using the renewable energy according to any one of the first to third aspects, which is provided with a data transmission means for wireless transmission.
  • the monitor control device can be installed at a place distant from the power supply facility according to the present invention. It can be installed, and operation control and monitoring control of power supply equipment can be performed from a remote location. Therefore, for example, it becomes possible to relatively easily install the power supply facility of the present invention in a distributed power source using a micro grid already provided on a remote island or the like.
  • the monitoring control device sets, for the one system, a plurality of target values of the generated power of the power generator of the one system for each time, and the power of the plurality of target values of the one system is set to the above.
  • Power level setting means for setting the maximum target value to the same power value as the power after division of one system, and other target values being target values lower than the power after division of the one system, and the power generation of the one system.
  • the power generation amount control means for sending a control command to the control device of the one system so as to output the electric power of the maximum target value, and the electric power exceeding the maximum target value are stored in the one system.
  • a charge / discharge finger that sends a control command to charge the device
  • the electric power generation amount control means outputs the target value lower than the electric power after the division.
  • the control command is sent to the control device of one system, and the charging / discharging command means discharges the shortage electric power from the low target value to the electric power after division of the one system by discharging from the power storage device.
  • the control command is sent to the control device of one system so as to satisfy the electric power after the one system is divided by supplementing the electric power after the two systems are divided into the target values of the two systems.
  • the supervisory control device is configured by the power supply facility using the renewable energy according to any one of the first to fourth, which replaces the control operations of the one system and the two systems every day.
  • the plurality of target values in the above one system are, for example, target values (S1, S2, S3, S4).
  • the maximum target value is, for example, S2 (for example, 150 [kw]), which is the same as the electric power after the division of one system.
  • the target value lower than the electric power after division of the one system is, for example, the target value (S1, S3, S4).
  • the target value of the two systems is, for example, the target value (S5), and is the same as the power (for example, 50 [kw]) after the two systems are divided.
  • the control system of the one system includes a determination unit that determines whether the control command from the monitoring control device is a charge command or a discharge command, and if the determination of the determination unit is a discharge command, the one system.
  • Power generation amount control means for controlling the power generation equipment to output a target value lower than the power after the division, and charging control for controlling the shortage of power by discharge from the power storage device of the one system.
  • Discharge control means is provided, whereby the electric power after division of the one system, which is the total of the electric power of the low target value and the electric power of the shortage due to the discharge, is output from the system interconnection converter of the one system.
  • the power generation amount control means controls the power generation equipment of the one system so as to output the power after the division of the one system.
  • the above 1 system The electric power after the division is output from the system interconnection converter of the one system, and the charge / discharge control means stores the electric power exceeding the electric power after the division of the one system in the power storage device of the one system.
  • the two-system control device is configured to determine whether the control command from the monitoring control device is a charge command or a discharge command, and the determination of the determination device is the charge command.
  • the power generation amount control means for controlling the power generation equipment of the two systems to output the power after the division of the two systems, and the power exceeding the power after the division of the two systems are described in the above
  • a charging / discharging control means for controlling the power storage device of the system to charge the power storage device of the system, whereby the electric power after the division of the two systems is output from the system interconnection converter of the two systems.
  • the storage device is configured by the power supply facility using renewable energy according to the fifth aspect, which switches the control operations of the one system and the two systems every day according to the control command from the monitoring control device. It
  • the target value lower than the electric power after division (target value S2, for example, 150 [kw]) in the above-mentioned one system means, for example, target values (S1, S3, S4).
  • the electric power after division of the above two systems is, for example, 50 [kw].
  • a charging device for an electric vehicle is connected to the existing AC wiring, and a smart meter that can communicate with the monitoring control device is provided, and the monitoring control device charges the electric vehicle through the smart meter.
  • the reproduction according to any one of 1 to 6 above which receives the information on the start of charging of the device, and increases the output power of the power supply facility in charge of the power after the lower division, only during the charging period. It is composed of power supply equipment that uses available energy.
  • the required supply power can be distributed to the power supply facilities of one system and two systems and assigned, and if the other system sets the target value of the supply power to be high and the storage amount to be small,
  • One system sets a low target value of power supply and sets a large amount of electricity, and by switching such distribution every day, the power supply facility side of the system with a large amount of electricity is always supplied on the next day. Since it can be set to the one with the higher target value of power, even if a large amount of discharge from the power storage device is required in a power supply facility with a high target value of power supply due to bad weather or the like. It is possible to deal with it without any trouble.
  • the power supply facility including the one- and two-system control devices and the monitoring control device by wirelessly connecting the power supply facility including the one- and two-system control devices and the monitoring control device, it is possible to install the monitoring control device at a location apart from the power supply facility according to the present invention. Therefore, the operation control and the monitoring control of the power supply equipment can be performed from a remote place. Therefore, for example, it becomes possible to relatively easily install the power supply facility of the present invention in a distributed power source using a micro grid already provided on a remote island or the like.
  • the power supply equipment of the system with the lower target value is used to charge the electric vehicle, the capacity of the storage battery is abundant, so the electric power stored in the storage battery is effectively used to charge the electric vehicle. be able to.
  • FIG. 3 is an electrical block diagram including a control system of the power supply facility of the same. It is a flow chart which shows control operation of a supervisory control device of a power supply equipment same as the above. It is a block diagram for demonstrating operation
  • FIG. 1 shows the overall configuration of a power supply facility using renewable energy according to the present invention.
  • each photovoltaic power generation array 1a to 1d having a plurality of photovoltaic power generation panels outputs 100 [kw].
  • PCS power conditioner
  • Each of the photovoltaic power generation arrays 1a to 1d is connected to an AC wiring 3 via a power conditioner (hereinafter referred to as "PCS") 2a to 2d, and a distribution transformer 4 and an output AC wiring (existing AC wiring) 5 are connected. Is connected to an external micro grid power source 6 via.
  • PCS power conditioner
  • each of the solar power generation arrays 1a to 1d is 100 [kw]
  • the DCS is converted to the AC of 380V and stabilized by the PCSs 2a to 2d, and is stabilized via the AC wiring 3 of the three-phase four-wire 380V.
  • the voltage is boosted by the distribution transformer 4 and supplied to the external microgrid power source 6 via the AC wiring 5.
  • the storage battery 7 is an existing storage battery (panadium redox, capacity 500 [kwh])
  • 7a and 7b are inverters (battery controller) for the storage battery 7
  • 8 is a distribution transformer.
  • the storage battery 7 stores power exceeding the output target value when the output power (power generation amount) exceeds the output target value, and when the output power is lower than the output target value. Discharges and maintains the output power of the output target value.
  • the new DC wirings 10a to 10d are connected to the output DC wirings of the existing four photovoltaic power generation arrays 1a to 1d through the changeover switches 9a to 9d to correspond to the two photovoltaic power generation arrays 1a and 1b.
  • the new wirings 10a and 10b are connected to the two PV converters (DC / DC converters) 11a and 11b (see FIG. 17A) without passing through the PCSs 2a and 2b, and are connected to the DC 380V line 12 which is a DC power supply line. To do.
  • the PV converters 11a and 11b are so-called switching regulators, which convert a DC voltage generated by a plurality of photovoltaic power generation modules of the photovoltaic power generation arrays 1a and 1b into 380V and output the DC380V line 12 to the DC voltage. .
  • the new DC wirings 10c and 10d are connected via the changeover switches 9c and 9d, and the new wirings 10c and 10d corresponding to the two solar power generation arrays 1c and 1d are connected without passing through the PCSs 2c and 2d. It is connected to two PV converters (DC / DC converters) 11c and 11d (see FIG. 17B) and is connected to a DC 380V line 12 which is a DC power supply line.
  • the PV converters 11c and 11d are so-called switching regulators, and at the same time, convert the DC voltage generated by the plurality of solar power generation modules of the solar power generation arrays 1c and 1d into 380V and output to the DC380V line 12. is there.
  • a battery controller 13a (see FIG. 18A) is connected to the DC380V line 12a corresponding to the solar arrays 1a and 1b, and the lead storage battery 14a (capacity 576 [kwh]) is connected to the battery controller 13a. ) Is connected.
  • the battery controller 13b is connected to the DC380V line 12b corresponding to the solar arrays 1c and 1d, and the lead storage battery 14b (capacity 576 [kwh]) is connected to the battery controller 13b (see FIG. 18B).
  • the battery controllers 13a and 13b perform charging / discharging operations on the storage batteries 14a and 14b based on a control command of a monitoring control device (energy management system, hereinafter referred to as "EMS") 19, which will be described later.
  • EMS monitoring control device
  • the DC380V line 12a is connected to a system interconnection inverter 15a (50 [kw] ⁇ 3), and the DC of 380V is converted into alternating current (three-phase four-wire 220V) by the inverter 15a, and then via the alternating current switchboard 16a. It is connected to the new AC wiring 17, and is connected to the existing AC wiring 3 via the new wiring 17.
  • the DC380V line 12b is connected to a system cooperation inverter 15b (50 [kw] ⁇ 3), the DC of DC380V is converted into AC (three-phase four-wire 220V) by the inverter, and the new switch is provided via the AC switching switchboard 16b. It is connected to the AC wiring 17, and is similarly connected to the existing AC wiring 3 through the new wiring 17.
  • a power supply facility including the solar power generation arrays 1a and 1b, the PV converters 11a and 11b, the DC380V line 12a, the system cooperation inverter 15a, and the battery controller 13a and the storage battery 14a connected to the system is "one system",
  • the power supply facility including the solar arrays 1c and 1d, the PV converters 11c and 11d, the DC380V line 12b, the system cooperation inverter 15b, the battery controller 13b and the storage battery 14b connected thereto is referred to as "two systems”.
  • FIG. 2 shows an electrical block diagram (including a control system) of the power generation facility according to the present invention.
  • reference numeral 18a denotes a single-system smart meter, which includes the power generated by the photovoltaic arrays 1a and 1b (power generated at point a in FIGS. 1 and 2), a battery remaining amount measuring device (battery monitoring unit, hereinafter " Battery remaining amount (capacity [kwh], remaining amount at point b in FIG.
  • the SPM 21a wirelessly transmits various data of the one system acquired by the smart meter 18a to the monitoring control device (energy management system, hereinafter referred to as "EMS") 19.
  • EMS energy management system
  • the SPM 21a receives various control commands from the EMS 19 wirelessly to control the AC output (generated power) of the one-system grid interconnection inverter 15a, and charges the lead storage battery 14a via the battery controller 13a. It controls the discharge.
  • 18b is a two-system smart meter, and the generated power of the photovoltaic power generation arrays 1c and 1d (generated power at the point a'in FIGS. 1 and 2) and the remaining battery capacity (capacity as measured by the BMU 22b).
  • [Kwh] the remaining amount at the b'point in FIG. 2)
  • the data on the output side of the system-related inverter 15b of the two systems AC data at the c'point, that is, the generated power amount [kwh] of the one system and / or Instantaneous generated power [kw], generated voltage [V], current value [A], frequency [Hz], power factor [cos ⁇ ], etc.
  • the SPM 21b wirelessly transmits various data of the two systems acquired by the smart meter 18b to the EMS 19.
  • the SPM 21b wirelessly receives various control commands from the EMS 19 to control the AC output (generated power) of the system interconnection inverter 15b of the two systems, and charges the lead storage battery 14b via the battery controller 13b. It controls the discharge.
  • the smart meter controller 23 receives a control command from the EMS 19 to the smart meters 18a and 18b wirelessly, controls the smart meters 18a and 18b with a wireless signal, and outputs the command from the EMS 19.
  • the control commands to the SPMs 21a and 21b of each system are wirelessly received, and the control commands are wirelessly transmitted to the SPMs 21a and 21b.
  • FIG. 2 shows the newly installed wiring diagram of FIG. 1 with control units for performing various controls and data communication buses 20a and 20b added.
  • the SPM 21a controls the battery controller 13a to charge and discharge the storage battery 14a based on a control command from the EMS 19, thereby varying the power generated by the photovoltaic power generation arrays 1a and 1b. Is performed so as to output the electric power after the division from other one-system power supply equipment, such as an operation for uniformly smoothing the target value for each predetermined time (S1 to S4, see FIG. 4).
  • the communication bus 20a connects the grid interconnection inverter 15a, the BMU 22a, the battery controller 13a, and the PV converters 11a and 11b.
  • the SPM 21a (see FIG. 8) is a program storage unit 32a that stores a program of operation procedures shown in FIGS. 15 and 16 described later, a CPU 32b that performs various controls according to the program, and temporarily stores various data in the operation process of the program.
  • the data storage unit 32c for storing the data
  • the communication unit 32d for communicating with the smart meter 18a or the EMS 19, and the devices are connected via the communication bus 32.
  • Reference numeral 33 is a wireless transceiver for communicating with the smart meter 18a and the EMS 19.
  • the communication bus 32 is connected to the system interconnection converter 15a, the BMU 22a, and the battery controller 13a by the communication bus 20a through the I / O 32e.
  • the BMU 22a is a device that can detect the remaining amount of the storage battery 14a.
  • the charge / discharge characteristics and internal resistance of the used secondary battery are measured in advance, and The electromotive force can be calculated by measuring the terminal voltage and current of the secondary battery, and the storage amount of the storage battery can be obtained from the charge / discharge characteristics. Therefore, it is possible to detect the remaining amount of the battery by previously detecting the amount of electricity stored when the battery is fully charged and subtracting the amount of electricity stored from the amount of electricity stored when fully charged.
  • the BMU 22a constantly transmits the battery remaining amount data to the SPM 21a and the EMS 19 by wireless or wire.
  • the two systems have the same configuration (see FIG. 2), and the SPM 21b charges and discharges the storage battery 14b via the battery controller 13b based on a control command from the EMS 19 to generate sunlight.
  • the divided power is output from the power supply equipment of the other two systems, such as an operation for uniformly smoothing the fluctuation of the power generated by the power generation arrays 1c and 1d to a target value for each predetermined time (see FIG. 4, S5).
  • the communication bus 20b is connected to the interconnection inverter 15b, the BMU 22b, the battery controller 13b, and the PV converters 11c and 11d.
  • the SPM 21b (see FIG. 9) is a program storage unit 33a that stores a program of operation procedures shown in FIGS. 15 and 16 described later, a CPU 33b that performs various controls according to the program, and temporarily stores various data in the operation process of the program. And a communication unit 33d that communicates with the smart meter 18b or the EMS 19, and these devices are connected via a communication bus 33 '.
  • Reference numeral 34 is a wireless transceiver for communicating with the smart meter 18b and the EMS 19.
  • the communication bus 33 ' is connected to the system interconnection converter 15b, the BMU 22b, and the battery controller 13b by the communication bus 20b through the I / O 33e. Since the control of the 1-system and the control of the 2-system are switched every day, the respective program storage units 32a and 33a of the SPMs 21a and 21b in FIGS. 8 and 9 store both programs (the programs in FIGS. 15 and 16). There is.
  • the BMU 22b is a device that can detect the remaining amount of the storage battery 14b. In the case of a secondary battery such as the lead storage battery, the BMU 22b detects the remaining amount of the storage battery 14b by the same configuration as the BMU 22a, and The remaining amount data is constantly wirelessly transmitted to the EMS 19.
  • the SMC 23 (see FIG. 2) is commonly provided for the 1-system and 2-system, receives a wireless control command from the EMS 19, and receives 1-system or 2-system smart meters 18a for each command. 18b.
  • the EMS 19 is capable of wirelessly bidirectionally communicating with the smart meters 18a and 18b, the SMC 23, the SPMs 21a and 21b, and the BMUs 22a and 22b, and may use, for example, radio waves in the 2.4 GHz band of the WiFi standard. it can.
  • a repeater may be provided between the EMS 19 and the electric power equipment so that transmission and reception can be performed via the repeater.
  • This EMS 19 includes various data sent from the SPM 21a of one system and the SPM 21b of two systems (for example, at least power generation data of power generators of one system and two systems, remaining of power storage devices of one system and two systems).
  • Quantity data data on the output power of the system interconnection converter of 2 systems, etc.
  • the output power of the system interconnection inverter 15a of 1 system electric power after division handled by 1 system
  • the total output power of the system interconnection inverter 15b the power after the division in charge of the two systems
  • the required constant supply power is constantly output to the output AC wiring 5. It is controlled to be possible.
  • the EMS 19 has the configuration shown in FIG.
  • the EMS 19 includes a program storage unit 19b that stores a program of operation procedures shown in FIG. 3 and FIGS. 11 to 13, which will be described later, a CPU 19a that performs various controls according to the control program, and various data temporarily in the operation process of the control program.
  • a data storage unit 19d (see FIG. 14) stored in the computer, a communication unit 19c that communicates with the wireless transceiver 31 via the hub 30, an input unit 19e such as a keyboard, and a display unit 19f such as a monitor that displays various information.
  • These devices are connected to each other via a communication bus 19 '.
  • the EMS 19 that constitutes the center of control of the present invention.
  • a plurality of smart meters 18a and 18b are installed at various places in each system, and the various measurement data (including data from the BMUs 22a and 22b) from the smart meters 18a and 18b are transmitted via the SPMs 21a and 21b. , Is transmitted to the EMS 19 constantly or at regular intervals. Therefore, the EMS 19 grasps various data of each system.
  • the EMS 19 also receives meteorological data from the meteorological observation device 39 and uses it for power consumption prediction and the like.
  • the EMS 19 is configured to transmit a control command to the SPM 21a, 21b or the SMC 23 based on various kinds of transmitted data to control the output power of the power system of one system and two systems.
  • the FAN control is Field Area Network control.
  • the power outage activation device 44 transmits an activation command to restore power to the SPMs 21a and 21b at the time of power outage.
  • the above-mentioned EMS 19 controls the electric power equipment by the renewable energy with respect to the electric power requested by the customer (the required supply electric power) as follows.
  • the required power supply power request
  • the required power supply is 200 [kw] from 9:00 to 15:00 of the power supply time. Therefore, it is assumed that the changeover switches 9a to 9d are switched from the existing equipment side to the new additional equipment side (new DC wirings 10a to 10d side) from 9:00 to 15:00.
  • the customer request is input to the EMS 19.
  • the required supply power of 200 [kw] and the supply time of 9:00 to 15:00 are input to the EMS 19 (see FIG. 3P1).
  • the above EMS19 divides the above 200 [kw] and divides it into 1 line and 2 lines (see P2 in Fig. 3).
  • the power of 150 [kw] in one system maximum output of the grid interconnection inverter 15a, power after division of one system
  • the power of 50 [kw] in two systems maximum output or less, that is, grid interconnection inverter 15b maximum output, 1/3 of the maximum output, and electric power after division of 2 systems
  • this distribution is set to be switched every day (see P23 in FIG. 3 and 1 system and 2 systems in FIG. 4). Therefore, on the first day, a constant power of 150 [kw] is output from the power system of one system (see FIG.
  • supplied power amount K1 and a constant power of 50 [kw] is output from the power system of two systems (see FIG. 4 supplied power amount K2), a constant constant electric power of 200 [kw] of one system and two systems is output to the external microgrid 6 (see supplied power amount K3 in FIG. 4)
  • the power facility of the system outputs a constant power of 50 [kw]
  • the power facility of the two systems outputs a constant power of 150 [kw]
  • this replacement operation is repeated every day (FIG. 4, FIG. 3P23, FIG. 13). reference).
  • the EMS 19 wirelessly receives the generated power data of one system (generated power M1 of one system in FIG. 4) via the smart meter 18a (the SPM 21a) at regular intervals or constantly (see P3 in FIG. 3). Since this generated power is generated by the photovoltaic arrays 1a and 1b, it is not stable over time, and for example, as shown by M1 in FIG. 4, it constantly changes finely and the daytime as a whole peaks. It will be Yamagata.
  • the generated power M1 is compared with the target value (see P5 in FIG. 3).
  • the SPM 21a is instructed to output all of the target value S1 to the DC380V line ( (See FIGS. 3P6 and P11)
  • the SPM 21a is instructed to the SPM 21a to be supplemented by discharging from the storage battery 14a (see FIG. 3P12). Therefore, between the times t1 and t2, as shown in FIG.
  • the constant generated power corresponding to the target value S1 is controlled by the SPM 21a and the DC / AC inverter (system interconnection inverter) 15a via the DC380V line 12a.
  • Such an operation is the same from time t3 to time t4 and from time t4 to time t5, and during these periods, electric power generated by the photovoltaic power generation arrays 1a and 1b having the target values S3 and S4 and (S2-
  • Constant power is supplied to the new wiring 17 (see FIG. 3P9, FIG. 4 arrow L5).
  • the EMS 19 detects that the requested time of 15:00 has not yet passed (see P10 in FIG. 3), returns to step P3 again, and repeats the operations from step P4 to step P10.
  • step P6 of FIG. 3 range from time t2 to time t3 that the generated power exceeds the target value S2
  • the SPM 21a is instructed to output all (see FIG. 3P7), and the SPM 21a is instructed to charge the storage battery 14a with respect to the electric power exceeding the target value (see FIG. 3P8).
  • a constant power of 150 [kw] is output from the DC / AC inverter (system interconnection inverter) 15a to the new wiring 17 (see FIG. 4).
  • the storage battery 14a is charged with the generated electric power that exceeds the target value S2 (see arrows L1 and L2) (see arrow L3 in FIG. 4).
  • the EMS 19 wirelessly receives the generated power data of the two systems (generated power M2 of the two systems in FIG. 4) via the smart meter 18b (SPM 21b) (see P13 in FIG. 3). Since this generated power is generated by the solar power generation arrays 1c and 1d, it is not stable with time, and similarly, for example, as shown by M2 in FIG. Yamagata is the peak.
  • the generated electric power M2 is compared with the target value S5 (see FIG. 3P15).
  • the SPM 21b is instructed to output the target value S5 to the DC380V wiring 12b (FIG. 3P16, (See P17), and the generated power M2 that exceeds the target value S5 is commanded to the SPM 21b to charge the storage battery 14a (P18 in FIG. 3). Therefore, under the control of the SPM 21b, as shown in FIG.
  • a constant generated power (50 [kw]) corresponding to the target value S5 is supplied from the DC / AC inverter via the DC 380V line 12b from time t1 to time t5. It is sent to the (system interconnection inverter) 15b (see arrows L1 'and L2' in FIG. 4), and the inverter 15b converts the DC voltage into AC of 3-phase 4-wire 220V and outputs it to the new wiring 17 (P19 in FIG. 3). , Arrow L5 'in FIG. 4).
  • the EMS 19 detects whether or not the time has reached 15:00 (see P20 in FIG. 3), returns to Step P13 again, and repeats the operations from Step P14 to Step P20.
  • the output power of the two systems is as low as 50 [kw]
  • the rate at which the storage battery 14b is charged increases, and the storage battery 14b can be brought to a state close to full charge.
  • the EMS 19 switches the operations of the 1st system and the 2nd system, and repeats the operations from step P2 onward from 9:00 on the next day (see P23 in FIG. 3). Therefore, from 9 o'clock of the next day, the power generation output of 150 [kw] is in charge of the two systems (generated power 50 [kw]) of the previous day, and the power generation output of 1 system of the previous day (generated power 150 [kw]) is 50 [ kw] will be in charge of power generation output. After that, the operation of one system and the operation of two systems are sequentially switched every day.
  • the electric power equipment of two systems is provided, the required power is distributed to the one system and the two systems, and one system outputs, for example, 75% of the required power (150 [kw]), and the two systems Output 25% of the required power (50 [kw]) so that the total of the two can supply 100% (200 [kw]) of the required power, and change (replace) this distribution every day.
  • 75% of the required power 150 [kw]
  • 50 [kw] the total of the two can supply 100% (200 [kw]) of the required power
  • change (replace) this distribution every day a large amount of power can be stored in the storage battery of one of the power facilities that was in charge of 25%, and when replaced (75% in charge), the generated power will not reach the target value due to the influence of weather etc.
  • the storage battery repeats a state close to full charge and a low charge state every day, so the life of the storage battery can be extended.
  • the allocation of the above 75% and 25% is an example, and the ratio of the allocated power can be set arbitrarily.
  • the power of one system can be set to any of 85% to 65%, and the power of two systems can be set to any of 15% to 35%.
  • the power supplied to one system is increased (eg, 150 [kw]) and the power supplied to the other system is reduced (eg, 50 [kw]).
  • the storage battery of the other system is charged more.
  • the storage battery of the system that is in charge of low power supply can always realize a state close to full charge (see the storage battery 14b of FIG. 4, 2 system), and when it is in charge of high power of the next day, the Even if the generated power decreases due to a sudden change or the like, it becomes possible to maintain the supplied power by discharging the storage battery of the system.
  • FIG. 19 one system
  • FIG. 20 two systems
  • FIG. 21 one system
  • FIG. 22 two systems
  • S2 is one system of 150 [kW] power
  • S5 is two systems of 50 [kW] power
  • one system of the PV converters 11a and 11b and two systems of the PV converters 11b and 11c generate power for the DC / DC converters 11a ′ and 11b ′.
  • the PV converter 36a and the two systems including the power generation amount control unit 35a for controlling the amount (power generation amount of the solar power generation arrays 1a and 1b) are used for the DC / DC converters 11c ′ and 11d ′ (the solar power generation array 1c. , 1d), and a PV converter 36b including a power generation amount control unit 35b for controlling the power generation amount of 1d).
  • the one-system battery controller 13a controls the charging / discharging control unit 37a for charging / discharging the charging power of the storage battery 14a and the discharging power for the DC380V line 12a.
  • the battery controller 13b of the two systems is provided with a power control unit 38a for controlling, the charge / discharge control unit 37b for charging / discharging the charging power of the storage battery 14b with respect to the DC380V line 12b, and the power for controlling the discharged power. It is assumed that the control unit 38b is provided.
  • the power demand is 200 [kW] between the power supply time of 9:00 and 15:00 (6 hours) (see power supply amount K3 in FIG. 4).
  • the power of 200 [kw] is 150 [kw] in one system (supply power amount K1 in FIG. 4, power after division), and 50 [kw] in two systems (supply power amount K2 in FIG. 4 after division). Electric power) and realize a power demand of 200 [kw] in total for one system and two systems (supplied power K3 in FIG. 4).
  • the power distribution is switched between the 1-system and the 2-system every day. That is, on the second day, one system is in charge of 50 [kw] and two lines are in charge of 150 [kw].
  • These conditions are previously input into the EMS 19 from the input unit 19e (see FIG. 10) of the EMS 19 and stored in the data storage unit 19d (see P1 and P2 in FIGS. 11A and 11A).
  • the daily electric power generated by one system of the solar power generation arrays 1a and 1b becomes a mountain shape with the peak near noon as shown by M1 in FIG.
  • This generated power is input to the PV converters 11a and 11b (FIG. 17 (a), PV converter 36a) via the new DC wirings 10a and 10b, converted into DC380V by these PV converters 11a and 11b, and the DC380V line (DC Power supply line) 12a.
  • the generated power in the new DC wirings 10a and 10b (generated power at point a in FIGS. 1 and 2)
  • the storage capacity of the storage battery 14a (remaining capacity of the storage battery detected by the BMU 22a, point b in FIG. 2)
  • the output power of the grid-connected inverter 15a (power at point c in FIGS. 1 and 2) is detected by the smart meter 18a and transmitted from the smart meter 18a to the SPM 21a (see FIG. 8).
  • These data are stored in the storage unit 32c and are transmitted from the communication unit 32d and the wireless transceiver 33 to the EMS 19 at regular time intervals. Therefore, the EMS 19 (see FIG.
  • the daily power generated by the two systems of solar power generation arrays 1c and 1d similarly becomes a mountain shape with the peak near noon.
  • This generated power is input to the PV converters 11c and 11d (FIG. 17 (b), PV converter 36b) via the new DC wirings 10c and 10d, converted into DC380V by these PV converters 11c and 11d, and the DC380V line (DC Power supply line) 12b.
  • the power generated by the new DC wirings 10c and 10d (power generated at point a'in FIGS. 1 and 2), the storage capacity of the storage battery 14b (remaining capacity of the storage battery detected by the BMU 22b, point b'in FIG. 2).
  • the output power of the grid-connected inverter 15b (power at point c ′ in FIGS. 1 and 2) is detected by the smart meter 18b and transmitted to the SPM 21b (see FIG. 9) through the smart meter 18b.
  • the SPM 21b stores these data in the data storage unit 33c, and at the same time, transmits the data to the EMS 19 by the wireless transceiver 34 via the communication unit 33d.
  • the EMS 19 (FIG.
  • the EMS 19 can display the data of these two systems in a graph on the display unit 19f (see FIG. 10) as necessary.
  • the EMS 19 uses the various transmission data from the SPMs 21a and 21b at regular time intervals or at all times to generate electric power of the solar power generation arrays 1a to 1d of one system and two systems and the remaining of the storage batteries 14a and 14b.
  • the amount and the output power of each system cooperation inverter 15a, 15b are always grasped (see FIG. 11P3).
  • [Kw]) constant power is set and stored (see S1 in FIG. 11P6 and FIG. 14C), and the S1 [kw] is connected from the DC 380V line 12a to the grid interconnection inverter.
  • the partial power shortage instructs the SPM 21a to output (discharge) the storage battery 14a to the system cooperation inverter 15a (see FIG.
  • the SPM 21a receives the control command (command data) from the EMS 19 by the wireless transceiver 33 (data receiving means 40a, see FIG. 21) (see FIG. 15P1), and the determination means 40d (see FIG. 15P).
  • 21) is a charge command or a discharge command (see FIG. 15P2). Since it is a discharge command here (YES in FIG. 15P2), the process proceeds to steps P3 and P4, and the charge / discharge control means 40c (see FIG. 21). While instructing the power control unit 38a of the battery controller 13a (see FIG.
  • the constant value S1 is instructed to be output to the DC380V line 12a via the DC / DC converters 11a ′ and 11b ′ (see FIG. 15P3, FIG. 4 arrow L1), and as a result, to the grid interconnection inverter 15a, A constant value S1 is output from the electric power generated by the photovoltaic power generation arrays 1a and 1b (see P2 in FIG. 15 and arrow L2 in FIG. 4), and the total of the discharge power from the storage battery 14a and the generated power is 150 [
  • One system is controlled such that the kw] becomes a constant value (S2) (electric power after division) (see FIG. 15P5, FIG. 4 arrow L5).
  • the time t1 to the time t2 is the power generation power from the solar power generation arrays 1a and 1b.
  • a constant electric power of 150 kw (S2) which is the total electric power, is converted into AC power by the interconnection inverter 15a, and the three-phase four-wire 220V. Is output to the AC wiring 3 through the new wiring 17 through the line. Therefore, from time t1 to t2, a constant power (target value S2) of 150 [kw] (power after division) is supplied to the output AC wiring 5.
  • the EMS 19 CPU 19a, battery remaining amount detecting means 42g, see FIG. 20
  • the EMS 19 sets the output power S5 to 50 [kw] (target value) (see FIG. 12P17, FIG. 14 (c) S5), and power generation. From this time t1 to t2, the quantity command means 42c outputs a constant power of 50 [kw] (S5) (power after division) from the DC380V line 12b to the grid interconnection inverter (DC / AC inverter) 15b.
  • the SPM 21b is instructed to the SPM 21b (see FIG. 12P18), and the charging / discharging command means 42d (see FIG. 20) instructs the SPM 21b to charge the storage battery 14b for the generated power exceeding S5 (50 [kw]) ( See Figure 12P19).
  • the SPM 21b determines that the determining means 43d (see FIG. 22) is a charging instruction, and sends the control instruction (command data) from the EMS 19 to the wireless transceiver 34 (data receiving means 43a).
  • FIG. 22) see FIG. 16P1
  • the power generation amount control means 43b sends the sunlight to the power generation amount control unit 35b of the PV converter 36b (see FIG. 17B).
  • a constant value S5 50 [kw]
  • FIG. 16P2 FIG.
  • a constant power (S5) of 50 [kw] is converted into AC power by the system interconnection inverter 15b (three-phase four-wire 220V) and output to the output AC wiring 5 via the new wiring 17 (Fig. 16P4). , FIG. 4 arrow L5 '). Therefore, from time t1 to t2, a constant power of 50 [kw] is supplied to the output AC wiring 5, and the power storage device 14b is charged with the generated power exceeding S2 (50 [kw]). (Refer to FIG. 4 arrow L3 ').
  • the total of 200 [kw] is input to the new wiring 17, that is, 150 [kw] which is the output power of the system cooperation inverter 15a of one system and the output of the system cooperation inverter 15b of two systems.
  • a constant electric power of 200 [kw] (50 kw], which is the total electric power (supply electric energy K3 in FIG. 4), is stably supplied to the external microgrid power supply 6 via the output AC wiring 5.
  • the EMS 19 (FIG. 10, CPU 19a, battery remaining amount detection means 39g, see FIG. 19) returns to step P4 through step P10 in FIG. 11, and confirms the current storage battery remaining amount with the BMU 22a (see FIG. 11P4). .
  • the generated power exceeds 150 [kw] from time t2 to t3 (see FIG. 11P5).
  • the EMS 19 power level setting unit 39f, see FIG. 19
  • keeps the constant power S2 of 150 [kw] (target value Sp, p 2) until the generated power becomes 150 [kw] or less (until time t3).
  • the EMS 19 charge / discharge command means 39d
  • the SPM 21a is instructed to charge the storage battery 14a (see FIG. 11P13), and an output command of a total power of 150 [kw] is transmitted to the SPM 21a (see FIG. 11P14).
  • the SPM 21a (FIG. 8, CPU 32b, data receiving means 40a, see FIG. 21) receives the control command from the EMS 19 at the wireless transceiver 33 after the time t2 (see FIG. 15P1), and the determining means 40d (see FIG. 15P). 21) determines whether the command is a charge command or a discharge command (see P2 in FIG. 15). Since it is a charge command here, the process proceeds to step P7. That is, the SPM 21a (power generation amount control means 40b, see FIG. 21) sends the power generated by the solar power generation arrays 1a and 1b to the power generation amount control unit 35a of the PV converter 36a (see FIG. 17A).
  • a constant value S2 (150 [kw]) is instructed to be output to the DC380V line 12a via the DC / DC converters 11a ′ and 11b ′ (see FIG. 15P7, FIG. 4 arrow L1), and as a result, grid interconnection is performed.
  • the SPM 21a (charging / discharging control means 40c, see FIG. 21) controls the charging / discharging control unit 37a of the battery controller 13a (see FIG. 18 (a)) for the generated power exceeding S2 (150 [kw]). Then, the storage battery 14a is charged (see FIG. 15P8, FIG. 4 arrow L3).
  • a constant power of 150 [kw] (power after division) is output to the new wiring 17 through the system interconnection inverter 15a (see FIG. 15P5, FIG. 4 arrow L5).
  • the EMS 19 instructs the battery controller 13a to charge the generated power exceeding 150 [kw] via the SPM 21a (see arrow L3 in FIG. 4). Therefore, in the time t2 to t3, the storage battery 14a is charged with the electric power exceeding 150 [kw].
  • the EMS 19 battery remaining amount detecting means 42g, FIG. 20
  • the SPM 21b is instructed to output the constant power from the DC 380V line 12b to the grid interconnection inverter (DC / AC inverter) 15b (see FIG. 12P18). Therefore, from time t2 to t3, the PV converter 36b (see FIG. 17 (b)) of the SPM 21b (power generation amount control means 43b, see FIG. 22) controls the constant power of 50 [kW] in the two systems. It is output to the new wiring 17 through the system inverter 15b (see P2 and P4 in FIG. 16 and arrows L1 ′, L2 ′ and L5 ′ in FIG. 4). Further, the EMS 19 (charge / discharge command means 42d, see FIG.
  • the new wiring 17 continues to have the output power of 150 [kw] of the system-integrated inverter 15a of one system (see the power supply amount K1 in FIG. 4) and the system-integrated inverter 15b of two systems.
  • the output power 50 [kw] (refer to FIG. 4 supplied power amount K2) of 200 [kw] in total is stably supplied (refer to FIG. 4 supplied power amount K3).
  • the EMS 19 (FIG. 10, CPU 19a, battery remaining amount detecting means 39g, FIG. 19) recognizes the remaining amount of the storage battery 14a based on the transmission data from the BMU 21a in step P4 of FIG.
  • the SPM 21a is instructed so that the total electric power becomes a constant electric power of 150 [kw] (S2) (see FIG. 11P9).
  • the SPM 19 receives the control command from the EMS 19 at the wireless transceiver 33 (see FIG. 15P1) and determines whether the determination means 40d (see FIG. 21) is a charge command or a discharge command. Judgment (see FIG. 15P2), and since it is the discharge command here (YES in FIG. 15P2), the charging / discharging control means 40c shifts to steps P3 and P4 from time t3 to t4 and refers to the battery controller 13a (see FIG. 18 (a)).
  • the SPM 21a power generation amount control means 40b
  • the SPM 21a has a fixed value among the power generated by the photovoltaic power generation arrays 1a and 1b with respect to the power generation amount control unit 35a of the PV converter 36a (see FIG. 17A).
  • S3 is instructed to output to the DC380V line 12a via the DC / DC converters 11a ′ and 11b ′ (see FIG. 15P3, FIG.
  • a constant value S3 is output from the power generated by 1a and 1b (see FIG. 15P3, FIG. 4 arrow L2), the discharge power from the storage battery 14a (see FIG. 4 arrow L4) and the generated power (see FIG. 4).
  • One system is controlled so that the total of four arrows L2) becomes a constant value (S2) of 150 [kw] (FIG. 15P5, see FIG. 4 arrow L5).
  • the EMS 19 power generation amount commanding means 42c, FIG. 20
  • the SPM 21b (FIG. 9, CPU 33b). It is output to the wiring 17 (see P2 and P4 in FIG. 16 and arrows L2 ′ and L5 ′ in FIG. 4 and supplied power amount K2).
  • the EMS 19 discharge / discharge command means 42d
  • the battery controller 13b controls the battery controller 13b to charge the generated power exceeding 50 [kw] in the above two systems through the SPM 21b (see FIG. 12P19). Therefore, by the control of the charge / discharge control unit 37b of the battery controller 13b (see FIG. 18 (b)) of the SPM 21b (see FIG. 9, CPU 33b, charge / discharge control means 43c, FIG. 22), 50 of the two systems from time t3 to t4. For the power exceeding [kw], the battery is charged (see FIG. 16P3, FIG. 4 arrow L3 ′).
  • the total amount of the new wiring 17 is 200 [kw], that is, 150 [kw] which is the output power of the grid-connected inverter 15a of one system (see the supplied power amount K1 in FIG. 4).
  • the constant power of 200 [kw], which is the total output power of 50 [kw] (see FIG. 4, supplied power amount K2) of the grid-connected inverters 15b of the two systems, is stably externally output through the output AC wiring 5. It will be supplied to the microgrid 6 (see power supply K3 in FIG. 4).
  • time t4 to time t5 for one system see FIGS. 11 and 15
  • the target value S2 150 [kw]
  • the charge / discharge command means 39d instructs the SPM 21a to supplement the electric power of (S2-S4) by discharging from the storage battery 14a (see FIG. 11P8), and discharge power from the storage battery 14a and sunlight.
  • the SPM 21a is instructed so that the total power generated by the power generation arrays 1a and 1b is 150 [kw] (S2) (see FIG. 11P9).
  • the SPM 21a power generation amount control means 40b
  • the SPM 21a has a fixed amount of power generated by the photovoltaic power generation arrays 1a and 1b with respect to the power generation amount control unit 35a of the PV converter 36a (see FIG. 17A).
  • the value S4 is instructed to be output to the DC380V line 12a via the DC / DC converters 11a ′ and 11b ′ (see FIG. 15P3, FIG. 4 arrow L1), and as a result, the grid interconnection inverter 15a is subjected to photovoltaic power generation.
  • a constant value S4 is output (see FIG.
  • the EMS 19 power generation amount commanding means 42c, FIG. 20
  • step P15 see FIG. 12
  • the SPM 21b is subsequently instructed to output power of 50 [kw] from the DC 380V line 12b to the grid cooperation inverter (DC / AC inverter) 15b (FIG. 12P16). 12P18).
  • the storage battery 14b is charged with the electric power exceeding the value (see FIG. 16P3, FIG. 4 arrow L3 ′). As a result, 50 [kw] of electric power is output from the grid interconnection inverter 15b (see FIG. 16P4, FIG. 4 arrow L5 ').
  • the new wiring 17 has a total of 200 [kw], that is, 150 [kw] which is the output power of the grid-connected inverter 15a of one system (supply capacity K1 in FIG. 4) and two systems.
  • the constant power of 200 [kw], which is the total output power of 50 [kw] (power supply amount K2 in FIG. 4) of the system cooperation inverter 15b, is stably supplied to the external microgrid power source 6 via the output AC wiring 5. It will be supplied (see the supplied power amount K3 in FIG. 4).
  • the EMS 19 switches the changeover switches 9a to 9d to the existing equipment side and installs the existing storage battery in the existing equipment (PCS2a to 2d side). 7 is charged.
  • the EMS 19 does not switch to the above-mentioned existing equipment, and both the 1-system and 2-system are stored in the battery controller 13a, 13b via the SPM 21a, 21b. 14a and 14b may be instructed to be charged, and as a result, the storage batteries 14a and 14b may be charged for the generated power before time t1 and after time t5.
  • the EMS 19 (Fig. 10, CPU 19a) switches the 1st line and the 2nd line every day (see Figs. 13P1 to P3). That is, the power equipment in charge of one system will be in charge of the algorithm of the two systems (see FIGS. 12 and 16) (electric power after division of 50 [kw]) on the next day, and the power equipment in charge of the two systems will be On the next day, control is performed so as to take charge of the one-system algorithm (see FIGS. 11 and 15) (power after division [150 [kw]) (see FIG. 13P2).
  • the storage batteries of two systems are mainly charged and the storage batteries of one system are mainly discharged, a storage battery of a single system is charged one day and discharged the next day. Since the discharge cycle comes every other day, the life of the storage battery can be kept very long.
  • the grid interconnection inverters 15a and 15b use 3 pieces (total 150 [kw]) having a capacity (rated output) of 50 [kw] for both the 1 and 2 systems, It will operate at the maximum output (150 [kw]), and even in the case of two systems, it will operate at the maximum output (50 [kw]) of a single system interconnection inverter, which will be converted in any system. It has the advantage of high efficiency.
  • FIG. 6 a plurality of charging devices 24 for electric vehicles are connected to the AC wiring 5 of the external microgrid to which the power supply equipment according to the present invention is connected.
  • each charging device 24 is connected via a smart meter 25 switch 25a.
  • the EMS 19 (two-system battery remaining amount detecting means 42g, see FIG. 20) monitors the BMU 22b of two systems (one not having the maximum output, the system in charge of 50 [kw] in the first embodiment), and constantly Checking the battery capacity of 2 systems. Usually, since the two systems have a sufficient storage battery remaining capacity, the EMS 19 sends a chargeable signal to the smart meter 25 via the SMC 23.
  • the connection of the electric vehicle 26 is wirelessly transmitted from the smart meter 25 to the EMS 19 through the SMC 23, and the EMS 19 issues a power transmission command to the SMC 23.
  • a charge start command is sent from the SMC 23 to the smart meter 25.
  • the smart meter 25 turns on the switch 25a to supply electric power from the AC wiring 5 to the electric vehicle 26 for charging.
  • the EMS 19 issues a power increase command to the SPM 21b, and based on this, the power supplied to the two systems is increased only during the charging period of the electric vehicle, as indicated by the increased powers C1 and C2 (see FIG. 7).
  • the SPM 21b transmits a discharge command to the charge / discharge control unit 37b of the battery controller 13b (see FIG. 18B), which causes the storage battery 14b to be discharged to the grid interconnection inverter 15b (FIG. 7).
  • AC power is supplied to the AC wiring 5 via the system interconnection inverter 15b (see arrow L4 ') (see arrow L5' in FIG. 7, power supply amounts C1 and C2).
  • C1 corresponds to one electric vehicle 26 in FIG. 6, and since there are two electric vehicles in FIG. 6, the increased power in FIG. 7 is C1 and C2.
  • the smart meter 25 transmits the notification to the EMS 19 via the SMC 23, so the EMS 19 commands the SPM 21b to stop increasing the output. As a result, the increased powers C1 and C2 are deenergized.
  • the power supply should be increased during the charging period of the electric vehicle in the two systems, that is, the system in which the storage battery is close to full charge.
  • the system in charge of the increased powers C1 and C2 will be replaced every day.
  • a changeover switch is provided between the EV charging AC wiring to which the charging device 24 is connected and the grid interconnection inverters 15a and 15b, and the EV charging AC wiring has a lower power consumption (the first embodiment described above). Then, it can be configured to switch the changeover switch every day.
  • the present invention can distribute the required supply power to the power facilities of one system and two systems, and provisionally set the target value of the supply power to be high in the other system and set a small storage amount.
  • One of the grids has a low target value of power supply and sets a large amount of power storage, and by switching such distribution every day, the power supply equipment side of the system with a large power storage capacity is Since it can be set to the one with the higher target value of the supplied power, it is necessary to discharge a lot of electricity from the power storage device in the power supply facility with the higher target value of the supplied power due to bad weather, sudden changes in the weather, etc. Even in this case, it is possible to deal with the problem without any trouble.
  • the power supply facility side of the system with a large amount of stored electricity can be set to the one with the higher target value of the supplied power the next day. Even if a large amount of discharge from the power storage device is required in the power supply facility having a high target value of, it is possible to cope with it without any trouble.
  • the power after the division can be efficiently converted by setting the maximum output of the system interconnection inverter of the system.
  • the monitor control device can be installed at a location apart from the power supply facility according to the present invention, and the operation of the power supply facility from a remote location can be performed. Control and supervisory control can be performed. Therefore, for example, it becomes possible to relatively easily install the power supply facility of the present invention in a distributed power source using a micro grid already provided on a remote island or the like.
  • the life of the storage battery can be kept long.
  • the power supply facility using renewable energy since it can be installed relatively easily in the existing distributed power source, it is possible to contribute to the stabilization of the power of the microgrid such as a remote island. Become.
  • 1a to 1d Photovoltaic power generation array 5 Existing AC wiring 11a to 11d PV converters 13a and 13b Battery controllers 14a and 14b Storage batteries 15a and 15b System interconnection inverter 19 EMS (monitoring control device) 18a, 18b Smart meter 21a, 21b SPM (Smart Power Manager) 24 Charging device 25 Smart meter 26 Electric vehicle 36a, 36b PV converter 39a, 42a Data receiving means 39b, 42b Comparing means 39c, 42c Power generation amount commanding means 39d, 42d Charge / discharge commanding means 39e, 42e Data transmitting means 39f, 42f Power level Setting means 40b, 43b Power generation amount control means 40c, 43c Charging / discharging control means 40d, 43d Judging means 40e, 43e Data transmitting means S1 to S4 Multiple target values S1 for one system Maximum target value S5 for one system Target for two systems value

Abstract

再生可能エネルギーを利用した発電機器と、蓄電装置と、発電機器及び蓄電装置からの出力を交流に変換し既設の交流配電線に接続された系統連系変換装置とからなる電力供給設備を、1系統と2系統に分けて設け、監視制御装置は、要求される電力量を最大出力の1系統と残余の電力の2系統に各々振分けて、要求される電力の供給を各々の系統の電力供給設備にて担当させ、1系統の電力供給設備の出力と2系統の電力供給設備の出力の合計を要求される電力として既設の交流配線に出力するように構成し、監視制御装置は、1系統の動作と2系統の動作を1日毎に入れ換える制御を行う再生可能エネルギーを用いた電力供給設備により構成される。

Description

再生可能エネルギーを用いた電力供給設備
 本発明は、太陽光発電等の再生可能エネルギーを用いて安定した電力を供給するための電力供給設備に関するものである。
 従来、太陽光発電或いは風力発電等の自然エネルギー供給源を分散化し、消費施設を持つ小規模なエネルギーネットワーク、いわゆるマイクログリッドが実用化されている。
 このような施設では、自然エネルギー供給源の気候変動等に基づく出力変動が、連系する電力系統に悪影響を及ぼすため、上記出力変動を補うため、電力貯蔵装置を設けて充放電を行わせ、供給出力の変動を抑制することが行われている(特許文献1)。
特開2001-327080号公報
 ところで、上記従来の分散電源システムは、電力貯蔵装置の蓄電量が大きくなるに従って、出力目標値を段階的に大となるように定め、自然エネルギー供給源の出力値が出力目標値を上回った場合は、出力目標値を出力し、上回った分を電力貯蔵装置に充電し、電力貯蔵装置の蓄電量が大きくなり、出力目標値も大となって、自然エネルギー供給源の出力値が出力目標値を下回った場合は、全部を出力すると共に、出力目標値に足りない分を電力貯蔵設備の放電により補う、という動作を行っていた。
 そのため、分散電源システムの出力値は、時間によって階段状となり、例えば、昼間の長時間の間に一定の供給電力を供給する要求には答えられない、という課題があった。
 また、天候の悪化等により蓄電量が減少し、放電が不可能になった場合、発電電力がそのまま出力されてしまい、電力の安定供給が維持できない場合が想定される。
 本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、再生可能エネルギーを用いながら、昼間の長時間にわたり、顧客から要求された電力を安定して供給することを可能とした再生可能エネルギーを用いた電力供給設備を提供することを目的とする。
 また、1系統と2系統の電力設備を交互に用いることにより、常時、再生可能エネルギーによる電力の安定供給を実現した再生可能エネルギーを用いた電力供給設備を提供することを目的とする。
 上記の目的を達成するため本発明は、
 第1に、再生可能エネルギーを利用した発電機器からの発電電力を時間毎に一定の電力に変換する変換装置と、上記発電電力の充放電を行う蓄電装置と、上記変換装置及び/又は上記蓄電装置からの出力電力を交流に変換し既設の交流配線に出力する系統連携系変換装置とからなる電力供給設備が、1系統と2系統に分けて各々設けられ、上記1系統と上記2系統の合計電力を上記既設の交流配線に供給し得るように構成され、上記1系統と2系統の各電力供給設備から発電電力に関するデータを受信して上記各電力供給設備に対して制御指令を送信し得る監視制御装置と、上記1系統の発電電力に関するデータを上記監視制御装置に送信すると共に、上記監視制御装置からの上記1系統に対する上記制御指令を受信して当該制御御指令に基づいて上記1系統の出力電力を制御する1系統の制御装置が設けられ、上記2系統の発電電力に関するデータを上記監視制御装置に送信すると共に、上記監視制御装置からの上記2系統に対する上記制御指令を受信して当該制御御指令に基づいて上記2系統の出力電力を制御する2系統の制御装置が設けられ、上記監視制御装置は、要求される供給電力を2分割し、上記1系統が担当する分割後の電力と該1系統が担当する分割後の電力よりも低い上記2系統が担当する分割後の電力を設定し、上記各分割後の電力を上記1系統と上記2系統に各々振り分けて、分割後の電力を各系統の上記電力供給設備に担当させ、上記1系統の電力供給設備の上記1系統の分割後の電力と、上記2系統の電力供給設備の上記2系統の分割後の電力の合計の電力が上記既設の交流配線に供給されるように上記各系統の上記制御装置に上記制御指令を与えることで、上記要求される供給電力を満たすように構成され、上記1系統の制御装置は上記監視制御装置の上記1系統に対する制御指令に基づいて、上記1系統の電力供給設備の出力が上記1系統の分割後の電力となるように、上記1系統の発電機器を制御すると共に、上記1系統の発電機器の出力電力が上記1系統の分割後の電力に満たない場合は、上記1系統の蓄電装置を放電することで上記1系統の電力供給設備の出力が上記1系統の分割後の電力となるように制御するものであり、上記2系統の上記制御装置は上記監視制御装置の上記2系統に対する制御指令に基づいて、上記2系統の電力供給設備の出力が上記2系統の分割後の電力となるように上記2系統の発電機器を制御すると共に、上記2系統の発電機器の出力電力が上記2系統の分割後の電力を超えた場合は上記2系統の蓄電装置に充電するように当該2系統の蓄電装置を制御するものであり、上記監視制御装置は、上記1系統に対する制御指令と上記2系統に対する制御指令を1日毎に入れ換える制御を行うものである再生可能エネルギーを用いた電力供給設備により構成される。
 上記1系統、2系統の発電機器は例えば太陽光発電アレイ(1a~1d、1系統1a,1b、2系統1c,1d)とすることができる。上記変換装置は例えばPVコンバータ(36a,36b)とすることができる。上記1系統、2系統の蓄電装置は例えば鉛電池等の蓄電池(14a,14b)及びバッテリーコントローラ(13a,13b)とすることができる。上記1系統、2系統の系統連系変換装置は、例えば系統連系インバータ(15a,15b)とすることができる。上記1系統、2系統の制御装置は、例えばスマートメータ(18a,18b)及びスマートパワーマネージャ(SPM)(21a,21b)により構成することができる。上記監視制御装置が受ける上記発電電力に関するデータは、例えば1系統、2系統の発電機器の発電電力データ、1系統、2系統の蓄電装置の残量データ、1系統、2系統の系統連系変換装置の出力電力に関するデータ等をいう。このように構成すると、要求される供給電力(例えば200[kw])を1系統と2系統の電力供給設備に振り分けて担当させることができ、仮に、他方の系統(例えば1系統)は供給電力の目標値(1系統の分割後の電力、例えば150[kw])を高く蓄電量を少なく設定し、一方の系統(例えば2系統)は供給電力の目標値(2系統の分割後の電力、例えば50[kw])を低く蓄電量を多く設定し、このような振り分けを1日毎に入れ換えて行うことにより、常時、蓄電量の多い系統の電力供給設備側を、翌日は、供給電力の目標値の高い方に設定することができるので、仮に天候不良等により、供給電力の目標値の高い電力供給設備にて蓄電装置からの多くの放電が必要になった場合であっても、支障なく対応が可能となる。
 第2に、上記監視制御装置は、上記2系統の電力供給設備においては上記2系統の分割後の電力を、上記1系統の電力供給設備の上記1系統の分割後の電力より低く設定することにより、上記1系統の上記蓄電装置の蓄電量に比較して、上記2系統の上記蓄電装置により多くの容量が蓄電されるように構成されたものである上記第1記載の再生可能エネルギーを用いた電力供給設備により構成される。
 このように構成することにより、1系統と2系統の入れ換え動作を行うことにより、常時、蓄電量の多い系統の電力供給設備側を、翌日は、供給電力の目標値の高い方に設定することができるので、仮に天候不良等により、供給電力の目標値の高い電力供給設備にて蓄電装置からの多くの放電が必要になった場合であっても、支障なく対応が可能となる。
 第3に、上記監視制御装置は、上記1系統の電力供給設備においては上記1系統の分割後の電力を、要求される供給電力の85%から65%の範囲内に設定し、上記2系統の電力供給設備においては上記2系統の分割後の電力を、要求される供給電力の15%から35%の範囲内に設定するものである上記第1又は2記載の再生可能エネルギーを用いた電力供給設備により構成される。
 このように構成することにより、例えば1系統の電力供給設備では1系統の分割後の電力を高く設定し、1系統の蓄電装置への充電量を低く設定し、2系統の電力供給設備では2系統の分割後の電力を低く設定し、2系統の蓄電装置への充電量を大きく設定することができ、このような1系統と2系統の制御を1日毎に入れ換えることにより、再生可能エネルギーを利用した発電機器を用いながら、安定した電力供給を行うことができる。
 第4に、上記監視制御装置は、上記電力供給設備から発電電力に関するデータを無線にて受信するデータ受信手段と、上記電力供給設備に対して各種の制御指令を無線送信するデータ送信手段とを有するものであり、上記1系統と2系統の上記制御装置は、上記各電力供給設備に各々設けられ、各系統に設けられたスマートメータからの発電電力に関するデータを受けて、上記監視制御装置に無線送信するデータ送信手段とを具備する上記第1~3の何れかに記載の再生可能エネルギーを用いた電力供給設備により構成される。
 このように構成すると、1系統と2系統の制御装置を含む電力供給設備と監視制御装置とを無線にて接続することにより、本発明に係る電力供給設備とは離れた場所に監視制御装置を設置することができ、遠隔地から電力供給設備の動作制御、及び、監視制御を行うことができる。よって、例えば、離島等に既に設けられているマイクログリッドによる分散電源に、本発明の電力供給設備を比較的容易に設置することが可能となる。
 第5に、上記監視制御装置は、上記1系統については、上記1系統の発電機器の時間毎の発電電力の複数の目標値を設定し、上記1系統の上記複数の目標値の電力は上記1系統の分割後の電力と同一の電力値を最大の目標値とし、それ以外の目標値は上記1系統の分割後の電力より低い目標値とする電力レベル設定手段と、上記1系統の発電機器の発電電力が上記1系統の分割後の電力である上記最大の目標値より高いか否かを判断する比較手段と、上記比較手段の比較により、上記発電電力が上記1系統の分割後の電力より高い場合は、上記最大の目標値の電力を出力するように1系統の制御装置に制御指令を送出する発電量制御手段と、上記最大の目標値を超えた電力を上記1系統の蓄電装置に充電を行う制御指令を送出する充放電指令手段とを具備し、上記比較手段の比較により、上記発電電力が上記1系統の分割後の電力より低い場合は、上記発電量制御手段は上記分割後の電力より低い上記目標値を出力するように1系統の制御装置に制御指令を送出するものであり、上記充放電指令手段は、上記低い目標値から上記1系統の分割後の電力までの不足分の電力を上記蓄電装置からの放電により補うことにより1系統の分割後の電力を満たすように1系統の制御装置に制御指令を送出するものであり、上記2系統については、上記2系統の分割後の電力を上記2系統の目標値に設定する電力レベル設定手段と、上記2系統の発電機器の発電電力が上記2系統の目標値より高いか否かを判断する比較手段と、上記比較手段の比較により、上記2系統の発電機器の発電電力が上記2系統の目標値より高い場合は、上記2系統の分割後の電力を出力するように上記2系統の制御装置に制御指令を送出する発電量指令手段と、上記比較手段の比較により、上記2系統の発電機器の発電電力が上記2系統の目標値を超えた場合は、超えた電力を上記2系統の蓄電装置に充電する制御指令を送出する充放電指令手段を具備するものであり、上記監視制御装置は、上記1系統と上記2系統の上記制御動作を1日毎に入れ換えるものである上記第1~4の何れかに記載の再生可能エネルギーを用いた電力供給設備により構成される。
 上記1系統における複数の目標値は例えば目標値(S1,S2,S3,S4)である。また、最大の目標値は例えば1系統の分割後の電力と同一のS2(例えば150[kw])である。上記1系統の分割後の電力よりも低い目標値は例えば目標値(S1,S3,S4)である。上記不足分の電力は、例えば電力(S2-S1=S1’,S2-S3=S3’,S2-S4=S4’)である。上記2系統の目標値は例えば目標値(S5)であり、2系統の分割後の電力(例えば50[kw])と同一である。このように構成すると、1系統においては1系統の発電電力が1系統の分割後の電力より低い場合は、不足分の電力を1系統の蓄電装置からの放電により補いながら、1系統の分割後の電力(一定値、例えばS2)を供給でき、2系統においては2系統の蓄電装置への蓄電量を大きくすることができ、このような制御を1日毎に入れ換えることにより、要求される供給電力を既設の交流配線に安定して供給することができる。
 第6に、上記1系統の制御装置は、上記監視制御装置からの上記制御指令が充電指令か放電指令かを判断する判断手段と、上記判断手段の判断が放電指令の場合は、上記1系統の発電機器に対して上記分割後の電力より低い目標値を出力するように制御する発電量制御手段と、上記不足分の電力を上記1系統の蓄電装置からの放電により補うように制御する充放電制御手段とを具備し、これにより上記低い目標値からなる電力と上記放電による不足分の電力の合計からなる上記1系統の分割後の電力が、上記1系統の系統連系変換装置から出力されるものであり、上記判断手段の判断が充電指令の場合は、上記発電量制御手段は、上記1系統の発電機器に対して上記1系統の分割後の電力を出力するように制御することにより、上記1系統の分割後の電力が上記1系統の系統連系変換装置から出力されるものであり、上記充放電制御手段は、上記1系統の分割後の電力を超えた電力については上記1系統の蓄電装置に充電するように制御するものであり、上記2系統の制御装置は、上記監視制御装置からの上記制御指令が充電指令か放電指令かを判断する判断手段と、上記判断手段の判断が上記充電指令の場合は、上記2系統の発電機器に対して上記2系統の分割後の電力を出力するように制御する発電量制御手段と、上記2系統の分割後の電力を超えた電力については上記2系統の蓄電装置に充電するように制御する充放電制御手段とを具備し、これにより上記2系統の分割後の電力が上記2系統の系統連系変換装置から出力されるものであり、上記1系統と上記2系統の制御装置は、上記監視制御装置からの上記制御指令により、上記1系統と上記2系統の制御動作を1日毎に入れ換えるものである上記第5に記載の再生可能エネルギーを用いた電力供給設備により構成される。
 上記1系統において分割後の電力(目標値S2、例えば150[kw])より低い目標値とは例えば目標値(S1,S3,S4)をいう。上記不足分の電力は、例えば電力(S2-S1=S1’,S2-S3=S3’,S2-S4=S4’)である。上記2系統の分割後の電力は例えば50[kw]である。このように構成すると、1系統においては1系統の発電電力が1系統の分割後の電力より低い場合は、不足分の電力を1系統の蓄電装置からの放電により補いながら、1系統の分割後の電力(一定値、例えばS2)を供給でき、2系統においては2系統の蓄電装置への蓄電量を大きくすることができ、このような制御を1日毎に入れ換えることにより、要求される供給電力を既設の交流配線に安定して供給することができる。
 第7に、上記既存の交流配線に電気自動車の充電装置を接続すると共に、上記監視制御装置と通信可能なスマートメータを設け、上記監視制御装置は、上記スマートメータを介して上記電気自動車の充電装置の充電開始の情報を受けると、上記低い方の分割後の電力を担当する電力供給設備の出力電力を、充電期間中だけ増加させるものである上記第1~6の何れかに記載の再生可能エネルギーを用いた電力供給設備により構成される。
 このように構成すると、目標値の低い方の系統の電力供給設備を使用するので、蓄電池の容量は豊富に存在するので、蓄電池に貯蔵された電力を電気自動車の充電に有効に活用することができる。
 本発明によれば、要求される供給電力を1系統と2系統の電力供給設備に振り分けて担当させることができ、仮に、他方の系統は供給電力の目標値を高く蓄電量を少なく設定し、一方の系統は供給電力の目標値を低く蓄電量を多く設定し、このような振り分けを1日毎に入れ換えて行うことにより、常時、蓄電量の多い系統の電力供給設備側を、翌日は、供給電力の目標値の高い方に設定することができるので、仮に天候不良等により、供給電力の目標値の高い電力供給設備にて蓄電装置からの多くの放電が必要になった場合であっても、支障なく対応が可能となる。
 また、入れ換え動作を行うことにより、常時、蓄電量の多い系統の電力供給設備側を、翌日には、供給電力の目標値の高い方に設定することができるので、仮に天候不良等により、供給電力の目標値の高い電力供給設備にて蓄電装置からの多くの放電が必要になった場合であっても、支障なく対応が可能となる。
 また、1系統と2系統の制御装置を含む電力供給設備と監視制御装置とを無線にて接続することにより、本発明に係る電力供給設備とは離れた場所に監視制御装置を設置することができ、遠隔地から電力供給設備の動作制御、及び、監視制御を行うことができる。よって、例えば、離島等に既に設けられているマイクログリッドによる分散電源に、本発明の電力供給設備を比較的容易に設置することが可能となる。
 また、電気自動車の充電に、目標値の低い方の系統の電力供給設備を使用するので、蓄電池の容量は豊富に存在するので、蓄電池に貯蔵された電力を電気自動車の充電に有効に活用することができる。
本発明に係る再生可能エネルギーを用いた電力供給設備の配線図である。 同上電力供給設備の制御系統を含めた電気的ブロック図である。 同上電力供給設備の監視制御装置の制御動作を示すフローチャートである。 同上電力供給設備の動作を説明するためのブロック図である。 同上電力供給設備の制御系統を示すブロック図である。 同上電力供給設備の第2の実施形態を示すブロック図である。 同上電力供給設備の第2の実施形態の動作を説明するためのブロック図である。 同上電力供給設備の1系統のSPMのブロック図である。 同上電力供給設備の2系統のSPMのブロック図である。 同上電力供給設備のEMSのブロック図である。 同上電力供給設備の1系統のEMSのフローチャートである。 同上電力供給設備の2系統のEMSのフローチャートである。 同上電力供給設備のEMSのフローチャートである。 (a)~(c)は何れもEMSのデータ記憶部の記憶データを示す図である。 同上電力供給設備の1系統のSPMのフローチャートである。 同上電力供給設備の2系統のSPMのフローチャートである。 同上電力供給設備のPVコンバータのブロック図であり、(a)は1系統、(b)は2系統を示す。 同上電力供給設備のバッテリーコントローラのブロック図であり、(a)は1系統、(b)は2系統を示す。 同上電力供給設備の監視制御装置の1系統の機能ブロック図である。 同上電力供給設備の監視制御装置の2系統の機能ブロック図である。 同上電力供給設備のSPMの1系統の機能ブロック図である。 同上電力供給設備のSPMの2系統の機能ブロック図である。
 以下、本発明に係る再生可能エネルギーを用いた電力供給設備について詳細に説明する。
(第1の実施形態)
 図1は、本発明に係る再生可能エネルギーを用いた電力供給設備の全体の構成を示す。
 同図において、破線で示すものは太陽光発電アレイ1a~1dを用いた既存の発電設備であり、複数の太陽光発電パネルを有する各太陽光発電アレイ1a~1dは各々100[kw]の出力を有する。各太陽光発電アレイ1a~1dには各々パワーコンディショナー(以下、「PCS」という)2a~2dを介して交流配線3に接続され、配電用変圧器4及び出力交流配線(既設の交流配線)5を介して外部のマイクログリッド電源6に接続されている。上記各太陽光発電アレイ1a~1dの出力は各々100[kw]であり、上記PCS2a~2dにて直流から交流380Vに変換かつ安定化され、3相4線380Vの交流配線3を介して上記配電用変圧器4により昇圧され、上記交流配線5を介して上記外部マイクログリッド電源6に供給される。
 7は既設の蓄電池(パナジウムリドックス、容量500[kwh])、7a,7bは上記蓄電池7用のインバータ(バッテリーコントローラ)、8は配電用変圧器である。上記蓄電池7は、既設発電設備の出力目標値に応じて、出力電力(発電量)が出力目標値を超える場合は、出力目標値を超える電力を貯蔵し、出力電力が出力目標値より低い場合は、放電を行い出力目標値の出力電力を維持する動作を行う。
 上記既存発電設備に対して、本発明に係る以下の構成を付加する。
 上記既設の4つの太陽光発電アレイ1a~1dの出力直流配線に、切換スイッチ9a~9dを介して,新規直流配線10a~10dを接続し、上記2つの太陽光発電アレイ1a,1bに対応する新規の配線10a,10bを、PCS2a,2bを経ることなく2つのPVコンバータ(DC/DCコンバータ)11a,11b(図17(a)参照)に接続し、直流給電ラインであるDC380Vライン12に接続する。上記PVコンバータ11a,11bは所謂スイッチングレギュレータであり、太陽光発電アレイ1a,1bの複数の太陽光発電モジュールにて発電された直流電圧を380Vに変換し、上記DC380Vライン12に出力するものである。
 同様に、上記切換スイッチ9c,9dを介して、新規直流配線10c,10dを接続し、上記2つの太陽発電アレイ1c,1dに対応する新規の配線10c,10dを、PCS2c,2dを経ることなく2つのPVコンバータ(DC/DCコンバータ)11c,11d(図17(b)参照)に接続し、直流給電ラインであるDC380Vライン12に接続する。上記PVコンバータ11c,11dは所謂スイッチングレギュレータであり、同時に太陽光発電アレイ1c,1dの複数の太陽光発電モジュールにて発電された直流電圧を380Vに変換し、上記DC380Vライン12に出力するものである。
 上記DC380Vライン12には、上記太陽光アレイ1a,1bに対応するDC380Vライン12aにバッテリーコントローラ13a(図18(a)参照)が接続され、上記バッテリーコントローラ13aに鉛蓄電池14a(容量576[kwh])が接続されている。また、上記太陽光アレイ1c,1dに対応するDC380Vライン12bにバッテリーコントローラ13bが接続され、該バッテリーコントローラ13b(図18(b)参照)に鉛蓄電池14b(容量576[kwh])が接続されている。上記各バッテリーコントローラ13a,13bは、後述の監視制御装置(エネルギーマネージメントシステム、以下「EMS」という)19の制御指令に基づいて上記各蓄電池14a,14bに対して充放電動作を行うものである。
 上記DC380Vライン12aは系統連系インバータ15a(50[kw]×3)に接続され、当該インバータ15aにてDC380Vの直流が交流(三相4線220V)に変換され、交流開閉配電盤16aを介して新規交流配線17に接続され、該新規配線17を介して既設の上記交流配線3に接続されている。上記DC380Vライン12bは系統連携インバータ15b(50[kw]×3)に接続され、当該インバータにてDC380Vの直流が交流(3相4線220V)に変換され、交流開閉配電盤16bを介して上記新規交流配線17に接続、同様に新規配線17を介して既設の上記交流配線3に接続されている。
 ここで、上記太陽光発電アレイ1a,1b、PVコンバータ11a,11b、DC380Vライン12a、上記系統連携インバータ15a、及びそれに接続されたバッテリーコントローラ13a及び蓄電池14aを含む電力供給設備を「1系統」、上記太陽光アレイ1c,1d、PVコンバータ11c,11d、DC380Vライン12b、上記系統連携インバータ15b及びそれに接続されたバッテリーコントローラ13b及び蓄電池14bを含む電力供給設備を「2系統」という。
 本発明に係る発電設備の電気的ブロック図(制御系を含む)を図2に示す。
 同図において、18aは1系統のスマートメータであり、太陽光発電アレイ1a,1bの発電電力(図1、図2のa点の発電電力)、電池残量計測装置(バッテリーモニタリングユニット、以下「BMU」という)22aの計測値であるバッテリー残量(容量[kwh]、図2のb点の残量)、1系統の上記系統連系インバータ15aの出力側のデータ(c点の交流データ、即ち、1系統の発電電力量[kwh]及び/又は瞬時の発電電力[kw]、発電電圧[V]、電流値[A]、周波数[Hz]、力率[cosθ]等)を検出し、後述のスマートパワーマネージャ21a(以下、「SPM21a」という)に無線送信するものである。
 上記SPM21aは、上記スマートメータ18aにて取得した上記1系統の各種データを監視制御装置(エネルギーマネージメントシステム、以下「EMS」という)19に無線送信するものである。また、上記SPM21aは、上記EMS19からの各種制御指令を無線で受けて上記1系統の系統連系インバータ15aの交流出力(発電電力)を制御すると共に、バッテリーコントローラ13aを介して鉛蓄電池14aの充放電を制御するものである。
 18bは同様に、2系統のスマートメータであり、太陽光発電アレイ1c,1dの発電電力(図1、図2のa’点の発電電力)、上記BMU22bの計測値であるバッテリー残量(容量[kwh]、図2のb’点の残量)、2系統の上記系統連携インバータ15bの出力側のデータ(c’点の交流データ、即ち、1系統の発電電力量[kwh]及び/又は瞬時の発電電力[kw]、発電電圧[V]、電流値[A]、周波数[Hz]、力率[cosθ]等)を検出し、上記SPM21bに無線送信するものである。
 上記SPM21bは、上記スマートメータ18bにて取得した上記2系統の各種データを上記EMS19に無線送信するものである。また、上記SPM21bは、上記EMS19からの各種制御指令を無線で受けて上記2系統の系統連系インバータ15bの交流出力(発電電力)を制御すると共に、バッテリーコントローラ13bを介して鉛蓄電池14bの充放電を制御するものである。
 スマートメータコントローラ23(以下、「SMC」という)は、EMS19からのスマートメータ18a,18bへの制御指令を無線で受けて、上記スマートメータ18a,18bを無線信号にて制御するとともに、EMS19からの各系統のSPM21a,21bへの制御指令を無線で受けて、各SPM21a,21bにその制御指令を無線送信するものである。
 本発明に係る再生可能エネルギーを用いた電力供給設備の制御について説明する。
 図2は、図1の新規に設置された配線図に、各種制御を行う制御部及びデータの通信バス20a,20bを付加したものである。
 上記1系統において、上記SPM21aは上記EMS19からの制御指令に基づいて、上記バッテリーコントローラ13aを制御して、上記蓄電池14aの充放電を行うことにより、太陽光発電アレイ1a,1bによる発電電力の変動を所定時間毎の目標値(S1~S4、図4参照)に一定に平滑化するための動作等、その他1系統の電力供給設備から分割後の電力を出力するように制御を行うものであり、上記通信バス20aにより、上記系統連系インバータ15a、上記BMU22a、上記バッテリーコントローラ13a、上記PVコンバータ11a,11bに接続されている。
 上記SPM21aは(図8参照)、後述の図15及び図16に示す動作手順のプログラムを記憶したプログラム記憶部32a、上記プログラムに従って各種制御を行うCPU32b、上記プログラムの動作過程において各種データを一時的に記憶するデータ記憶部32c、上記スマートメータ18a又は上記EMS19との通信を行う通信部32dを具備しており、これらの装置が通信バス32を介して接続されている。33は上記スマートメータ18a及びEMS19との通信を行うための無線送受信機である。また、上記通信バス32はI/O32eを通じて、上記通信バス20aにより系統連系コンバータ15a、BMU22a、バッテリーコントローラ13aに接続されている。
 上記BMU22aは、上記蓄電池14aの残量を検出し得る装置であり、上記鉛蓄電池のような二次電池の場合、使用した二次電池の充放電特性、内部抵抗を予め測定しておき、二次電池の端子電圧及び電流を測定することにより起電力を算出し、充放電特性から蓄電池の蓄電量を求めることができる。従って、満充電池時の蓄電量を予め検出しておき、その満充電時の蓄電量から上記蓄電量を差し引くことで電池残量を検出することが可能となる。上記BMU22aは、上記電池残量データを上記SPM21a及び上記EMS19に常時無線又は有線にて送信しているものである。
 上記2系統においても同様の構成であり(図2参照)、上記SPM21bは上記EMS19からの制御指令に基づいて、上記バッテリーコントローラ13bを介して、上記蓄電池14bの充放電を行うことにより、太陽光発電アレイ1c,1dによる発電電力の変動を所定時間毎の目標値(図4、S5参照)に一定に平滑化するための動作等、その他2系統の電力供給設備から分割後の電力を出力するように制御を行うものであり、上記通信バス20bにより、上記連系インバータ15b、上記BMU22b、上記バッテリーコントローラ13b、上記PVコンバータ11c,11dに接続されている。
 上記SPM21bは(図9参照)、後述の図15及び図16に示す動作手順のプログラムを記憶したプログラム記憶部33a、上記プログラムに従って各種制御を行うCPU33b、上記プログラムの動作過程において各種データを一時的に記憶するデータ記憶部33c、上記スマートメータ18b又は上記EMS19との通信を行う通信部33dを具備しており、これらの装置が通信バス33’を介して接続されている。34は上記スマートメータ18b及びEMS19との通信を行うための無線送受信機である。また、上記通信バス33’はI/O33eを通じて、上記通信バス20bにより系統連系コンバータ15b、BMU22b、バッテリーコントローラ13bに接続されている。尚、1系統と2系統の制御を1日毎に入れ換えるので、図8及び図9のSPM21a,21bの各プログラム記憶部32a,33aは両方のプログラム(図15、図16のプログラム)を記憶している。
 上記BMU22bは、上記蓄電池14bの残量を検出し得る装置であり、上記鉛蓄電池のような二次電池の場合、上記BMU22aと同様の構成により上記蓄電池14bの電池残量を検出し、当該電池残量データを上記EMS19に常時無線送信しているものである。上記SMC23は(図2参照)、上記1系統及び2系統に共通に設けられたものであり、上記EMS19から無線による制御指令を受けて、各指令毎に1系統又は2系統のスマートメータ18a,18bに振り分けるものである。
 上記EMS19は、上記スマートメータ18a,18b、上記SMC23、上記SPM21a,21b、BMU22a,22bと無線にて双方向に通信可能であり、例えばWiFi規格の例えば2.4GHz帯の電波を使用することができる。勿論、上記EMS19と上記電力設備との間には、中継器を設け、中継器を介して送受信し得るように構成することもできる。このEMS19は、1系統の上記SPM21a及び2系統の上記SPM21bから送られてくる各種データ(例えば、少なくとも、1系統、2系統の発電機器の発電電力データ、1系統、2系統の蓄電装置の残量データ、1系統、2系統の系統連系変換装置の出力電力に関するデータ等)を受け、1系統の系統連系インバータ15aの出力電力(1系統が担当する分割後の電力)と、2系統の系統連系インバータ15bの出力電力(2系統が担当する分割後の電力)の合計が、3時から15時までの間において、要求された一定の供給電力を上記出力交流配線5に常時出力し得るように制御するものである。
 具体的には、上記EMS19は図10に示す構成を有するものである。このEMS19は、後述の図3、図11~図13に示す動作手順のプログラムを記憶したプログラム記憶部19b、上記制御プログラムに従って各種制御を行うCPU19a、上記制御プログラムの動作過程において各種データを一時的に記憶するデータ記憶部19d(図14参照)、ハブ30を介して無線送受信機31との通信を行う通信部19c、キーボード等の入力手段19e、各種情報を表示するモニタ等の表示部19fを具備しており、これらの装置が通信バス19’を介して接続されている。
 次に、図5により本発明の制御系の全体構成を説明する。本発明の制御の中心を構成するのは上記EMS19である。各系統の各所には複数のスマートメータ18a,18bが設置されており、これらのスマートメータ18a,18bからの上記各種計測データ(BMU22a,22bからのデータを含む)は、SPM21a,21bを介して、常時又は一定時間毎に、EMS19に送信されている。よって、上記EMS19は、各系統の各種データを把握している。このEMS19は、気象観測装置39からの気象データも受信しており、消費電力予測等に使用している。そして、このEMS19は、送られてくる各種データに基づいて制御指令を上記SPM21a,21b又はSMC23に送信し、1系統及び2系統の電力設備の出力電力を制御し得るように構成されている。また、FAN制御とはField Area Network制御をいう。尚、同図中、停電起動装置44は、停電時にSPM21a,21bに電源を回復する起動指令を送信するものである。
 以下、本発明に係る再生可能エネルギーを使用した電力供給設備の動作について図3、図4に基づいてその概要を説明する。
 上記EMS19は、顧客が要求する電力(要求される供給電力)に対して、当該再生 エネルギーによる電力設備を以下のように制御する。ここで、上記電力要求は、例えば、電力供給時間の9時から15時までにおいて、要求される供給電力(電力要求)が200[kw]であるとする。従って、9時から15時の間は、切換スイッチ9a~9dは既設の設備側から新規の付加設備側(新規の直流配線10a~10d側)に切り換えられているものとする。
 図3において、まず、顧客要求をEMS19に入力する。この場合、要求される供給電力200[kw]、供給時間は9時から15時をEMS19に入力する(図3P1参照)。
 上記EMS19は、上記200[kw]を分割し、1系統と2系統に振り分ける(図3P2参照)。ここでは、1系統において150[kw]の電力(系統連系インバータ15aの最大出力、1系統の分割後の電力)、2系統において50[kw]の電力(最大出力以下、即ち系統連系インバータ15bの最大出力の1/3、2系統の分割後の電力)に振り分け、この振り分けを1日毎に入れ替えるように設定する(図3P23、図4の1系統、2系統参照)。従って、1日目は1系統の電力設備において150[kw]の一定電力を出力し(図4供給電力量K1参照)、2系統の電力設備において50[kw]の一定電力を出力し(図4供給電力量K2参照)、1系統と2系統の合計の一定電力200[kw]を外部マイクログリッド6に出力し(図4供給電力量K3参照)、2日目はこれを入れ換えて、1系統の電力設備で50[kw]の一定電力を出力し、2系統の電力設備で150[kw]の一定電力を出力し、この入れ換え動作を1日毎に繰り返す(図4、図3P23、図13参照)。
 次に、1系統の電力設備についての上記EMS19の動作を説明する。 
このEMS19は、1系統の発電電力データ(図4の1系統の発電電力M1)をスマートメータ18a(上記SPM21a)を介して無線で一定時間毎、又は、常時受信する(図3P3参照)。この発電電力は、太陽光発電アレイ1a,1bの発電によるものなので、時間によって安定しておらず、例えば、図4にM1で示すように、常時細かく変化するとともに、全体としては昼間を頂点とした山形となる。
 上記EMS19は、上記発電電力データを受けると、全体で発電電力が150[kw](一定)(これを目標値S2とする)となるように、時間毎の目標値の電力を設定する(図3P4参照)。具体的には、時刻t1から時刻t2は目標値S1(<S2)、時刻t2から時刻t3は目標値S2(=150[kw]、最大出力)、時刻t3から時刻t4は目標値S3(<S2)、時刻t4から時刻t5は目標値S4(<S2)に設定する(図4、1系統参照)。尚、上記目標値S2が最大定格150[kw]とする。よって、目標値S2は1系統の分割後の電力と一致する。
 その後、上記発電電力M1と上記目標値とを比較する(図3P5参照)。当該比較動作により、時刻t1から時刻t2の間において、その時点の発電電力M1が目標値S1より大である場合は、目標値S1の全部をDC380Vラインに出力するように上記SPM21aに指令し(図3P6,P11参照)、目標値S1を上回る(S2-S1=S1’)の部分の発電電力M1は、蓄電池14aから放電により補充するように上記SPM21aに指令する(図3P12参照)。従って、時刻t1からt2の間は、SPM21aの制御により、図4に示すように、目標値S1に相当する一定の発電電力がDC380Vライン12aを介してDC/ACインバータ(系統連系インバータ)15aに送出されると共に(図4矢印L1,L2参照)、蓄電池14aから(S2-S1=S1’)に相当する発電電力がDC380Vライン12aを介してDC/ACインバータ(系統連系インバータ)15aに送出され(図4矢印L4参照)、当該インバータ15aにより直流電圧から3相4線220Vの交流に変換され、新設配線17に出力される(図3P9、図4矢印L5参照)。かかる動作により、上記DC/ACインバータ(系統連系インバータ)15aから上記新設配線17に150[kw](=S2)の一定電力が出力される(図4矢印L5参照)。このような動作は、時刻t3から時刻t4、時刻t4から時刻t5においても同様であり、これらの期間においては目標値S3,S4の太陽光発電アレイ1a,1bによる発電による電力と、(S2-S3=S3’)及び(S2-S4=S4’)の部分の電力は、蓄電池14aからの放電による電力により補われ、上記期間においては系統連携インバータ15aから150[kw](分割後の電力)の一定の電力が新設配線17に供給される(図3P9、図4矢印L5参照)。
 その後、EMS19は、要求時間である15時が未だ経過していないことを検出し(図3P10参照)、再びステップP3に戻って、ステップP4からステップP10の動作を繰り返す。
 上記EMS19は図3のステップP6において(時刻t2から時刻t3の範囲)、発電電力が目標値S2を超えていると判断した場合は、当該目標値(S2=150[kw])の一定電力を全部出力するようにSPM21aに指示すると共に(図3P7参照)、目標値を上回った電力については蓄電池14aに充電するように上記SPM21aに指示する(図3P8参照)。
 従って、かかる動作により、時刻t2から時刻t3の期間においては、上記DC/ACインバータ(系統連系インバータ)15aから上記新設配線17に150[kw]の一定の電力が出力されると共に(図4矢印L1,L2参照)、目標値S2を超えた発電電力については蓄電池14aに充電が行われる(図4矢印L3参照)。
 尚、発電電力M1が目標値S1より小さい場合は、発電電力S1を全部出力し、不足分を蓄電池14aから放電して出力される電力が150[kw]となるように指示する(図3P11,P12参照)。
 次に、2系統の電力設備についての上記EMS19の動作を説明する。
上記EMS19は、2系統の発電電力データ(図4の2系統の発電電力M2)をスマートメータ18b(SPM21b)を介して無線で受信する(図3P13参照)。この発電電力は、太陽光発電アレイ1c,1dの発電によるものなので、時間によって安定しておらず、同様に、例えば、図4にM2で示すように、常時細かく変化するとともに、全体としては昼間を頂点とした山形となる。
 上記EMS19は、上記発電電力データを受けると、全体で50[kw](一定)となるように、時間毎の目標電力を設定する(図3P14参照)。具体的には、時刻t1から時刻t5まで一定の出力目標値S5を設定する(図3P14)。この場合、時刻によらず、発電電力M2より低い一定の目標値(S5=50[kw]、分割後の電力)が設定される。
 その後、上記発電電力M2と上記目標値S5とを比較する(図3P15参照)。当該比較動作により、時刻t1から時刻t5の間において、その時点の発電電力M2が目標値S5より大であるので、目標値S5をDC380V配線12bに出力するようにSPM21bに指令し(図3P16,P17参照)、目標値S5を上回る発電電力M2は蓄電池14aに充電するように上記SPM21bに指令する(図3P18)。従って、上記SPM21bの制御により、時刻t1からt5の間は、図4に示すように、目標値S5に相当する一定の発電電力(50[kw])がDC380Vライン12bを介してDC/ACインバータ(系統連系インバータ)15bに送出され(図4矢印L1’,L2’参照)、当該インバータ15bにより直流電圧から3相4線220Vの交流に変換され、新設配線17に出力される(図3P19、図4矢印L5’)。かかる動作により、上記DC/ACインバータ15bから上記新設配線17に50[kw]の一定電力が出力され、上記SPM21bの制御により、バッテリーコントローラ13bは上記目標値S5を上回る発電電力M2が蓄電池14bに充電される(図3P18、図4矢印L3’参照)。
 以上の制御により、系統連系インバータ15aと系統連系インバータ15bの出力電力として合計200[kw]の一定電力を、出力交流配線5に供給することができる(図4供給電力K3参照)。
 その後、EMS19は、時刻15時に至っていないか否かを検出し(図3P20参照)、再びステップP13に戻って、ステップP14からステップP20の動作を繰り返す。この場合、2系統の出力電力は50[kw]と低いので、蓄電池14bに充電される割合が増加し、蓄電池14bは略満充電に近い状態とすることができる。
 尚、発電電力が目標値S5より小さい場合は、発電電力M2を全部出力し、不足分を蓄電池14bから放電して出力される電力が50[kw]となるように指示する(図3P21、P22参照)。しかしながら、2系統の目標値S5は発電電力に対して相当程度低く設定しているため、通常、2系統で蓄電池には主として充電動作が行われる。
 その後、時刻が15時になったとき、EMS19は、1系統と2系統の動作を入れ換えて、翌日の9時から、ステップP2から以後の動作を繰り返し行う(図3P23参照)。従って、翌日の9時からは、前日の2系統(発電電力50[kw])において、150[kw]の発電出力を担当し、前日の1系統(発電電力150[kw])において、50[kw]の発電出力を担当することになる。その後は、1日毎に、1系統の動作と2系統の動作の入れ換えを順次行う。
 このように、2つの系統の電力設備を設け、要求電力を1系統と2系統に振分け、1系統にて例えば要求電力の75%の電力(150[kw])を出力し、2系統にて要求電力の25%の電力(50[kw])を出力し、2つの合計で要求電力の100%(200[kw])を供給できるようにし、この振分けを日ごとに変更(入れ換え)することにより、25%を担当した一方の電力設備の蓄電池に多くの電力を貯蔵することができ、入れ換えた場合に(75%の担当時)、天候等の影響で、発電電力が目標値に達せずに、蓄電池から多くの放電をせざるを得ない状況になっても、十分に対応することができる。
 また、蓄電池は、満充電に近い状態と、低い充電状態を1日毎に繰り返すことになるため、蓄電池の寿命を長くすることができる。
 尚、上記75%と25%の振り分けは一例であり、振り分ける電力の割合は任意に設定することができる。例えば、1系統の電力を85%から65%の何れか、2系統の電力を15%から35%の何れか、とすることができる。但し、両系統の担当電力を均等に割り振るのではなく、一方の系統の供給電力をより多くし(例えば150[kw])、他方の系統の供給電力を少なくし(例えば50[kw])、当該他方の系統の蓄電池により多くの充電がなされるように設定することが重要である。これにより、低い供給電力を担当する系統の蓄電池は常時、満充電に近い状態を実現でき(図4、2系統の蓄電池14b参照)、翌日に高い電力を担当することになったとき、天候の急変等による発電電力の減少等が生じたとしても、当該系統の蓄電池からの放電にて供給電力を維持することが可能となる。
 次に、本発明に係る電力供給設備の動作をより詳しく説明する。
 尚、上記EMS19の機能ブロックを図19(1系統)及び図20(2系統)に、上記SPM21a,21bの機能ブロックを図21(1系統)及び図22(2系統)に示す。これらの機能ブロックは、動作説明と共に説明する。
 図4において、S2を1系統の150[kw]の電力、S5を2系統の50[kw]の電力とする。また、1系統の上記PVコンバータ11a,11b、2系統の上記PVコンバータ11b,11cは図17(a)(b)に示すように、1系統は、DC/DCコンバータ11a’,11b’に対する発電量(太陽光発電アレイ1a,1bの発電量)を制御する発電量制御部35aを具備するPVコンバータ36a、2系統は、DC/DCコンバータ11c’,11d’に対する発電量(太陽光発電アレイ1c,1dの発電量)を制御する発電量制御部35bを具備するPVコンバータ36bにより構成されているものとする。また、1系統のバッテリーコントローラ13aは、図18(a)(b)に示すように、DC380Vライン12aに対して蓄電池14aの充電電力の充放電を行う充放電制御部37a及び放電される電力を制御する電力制御部38aを具備しており、2系統のバッテリーコントローラ13bは、DC380Vライン12bに対して蓄電池14bの充電電力の充放電を行う充放電制御部37b及び放電される電力を制御する電力制御部38bを具備しているものとする。
 まず、電力要求は電力の供給時間9時から15時(6時間)において200[kw]であるとする(図4供給電力量K3参照)。また、この200[kw]の電力を、1系統において150[kw](図4供給電力量K1、分割後の電力)、2系統において50[kw](図4供給電力量K2、分割後の電力)に配分し、1系統と2系統の合計で200[kw]の電力要求を実現するものとする(図4供給電力K3)。そして、この電力配分を1日毎に1系統と2系統を入れ換える。即ち、2日目は1系統が50[kw]を担当し、2系統が150[kw]を担当する。これらの条件は、予め、EMS19の入力部19e(図10参照)からEMS19内に入力され、データ記憶部19dに記憶される(図11P1,P2、図14(a)参照)。
 1系統の太陽光発電アレイ1a,1bの1日の発電電力は、図4のM1に示すように、正午附近を頂点とする山形となる。この発電電力が新規直流配線10a,10bを介してPVコンバータ11a,11b(図17(a)、PVコンバータ36a)に入力し、これらPVコンバータ11a,11bにてDC380Vに変換され、DC380Vライン(直流給電ライン)12aに供給される。
 このとき、新規直流配線10a,10bにおける発電電力(図1、図2のa点の発電電力)、上記蓄電池14aの蓄電容量(BMU22aで検知した蓄電池の残容量、図2のb点)、及び、系統連系インバータ15aの出力電力(図1、図2のc点の電力)は、各々スマートメータ18aにて検出され、該スマートメータ18aからSPM21a(図8参照)に送信され、上記SPM21aはこれらのデータを記憶部32cに記憶すると共に、通信部32d及び無線送受信機33より上記EMS19に一定時間毎に送信する。よって、上記EMS19は(図10参照)、無線送受信機31を介してこれらのデータを受け、データ記憶部19dに記憶する(図14(b)1系統、図11P3参照)。尚、EMS19は、これらの1系統のデータを必要に応じて表示部19f(図10参照)にグラフ表示することができる。
 2系統の太陽光発電アレイ1c,1dの1日の発電電力は、図4のM2に示すように、同様に、正午附近を頂点とする山形となる。この発電電力が新規直流配線10c,10dを介してPVコンバータ11c,11d(図17(b)、PVコンバータ36b)に入力し、これらPVコンバータ11c,11dにてDC380Vに変換され、DC380Vライン(直流給電ライン)12bに供給される。
 このとき、新規直流配線10c,10dにおける発電電力(図1、図2のa’点の発電電力)、上記蓄電池14bの蓄電容量(BMU22bで検知した蓄電池の残容量、図2のb’点)、及び、系統連系インバータ15bの出力電力(図1、図2のc’点の電力)は、各々スマートメータ18bで検出され、該スマートメータ18bを通じてSPM21b(図9参照)に送信され、上記SPM21bはこれらのデータをデータ記憶部33cに記憶すると共に、通信部33dを介して無線送受信機34により上記EMS19に一定時間毎に送信する。上記EMS19は(図10)、無線送受信機31を介してこれらのデータを受け、データ記憶部19dに記憶する(図14(b)2系統、図11P3参照)。尚、EMS19は、これら2系統のデータを必要に応じて表示部19f(図10参照)にグラフ表示することができる。
 このように上記EMS19は、SPM21a,21bからの、一定時間毎又は常時の、各種送信データにより、1系統及び2系統の各太陽光発電アレイ1a~1dの発電電力、各蓄電池14a,14bの残量、及び、各系統連携インバータ15a,15bの出力電力を常に把握している(図11P3参照)。
(1系統の時刻t1から時刻t2、図11、図15参照)
 上記EMS19(図10、CPU19a)は、1系統のSPM21aからの蓄電池14aの残量データを把握すると共に(図11P4、図19データ受信手段39a、電池残量検知手段39g参照)、上記送信データに基づいて、比較手段39b(図19参照)が1系統において、a点の発電電力が(時刻t1~時刻t2)、最大出力である150[kw]=S2に達していないことを検知し(図11P5NO参照)、電力レベル設定手段39f(図19参照)が1系統において、時刻t1~時刻t2について、発電量指令手段39c(図19参照)がS1(目標値Sn、n=1)(<150[kw])の一定の電力を設定記憶し(図11P6、図14(c)S1参照)、当該S1[kw]をDC380Vライン12aから系統連系インバータ(DC/ACインバータ)15aに出力するようにSPM21aに指示すると共に(図11P7参照)、充放電指令手段39d(図19参照)が(150[kw](=S2)-S1=S1’)の部分の不足電力は、蓄電池14aから系統連携インバータ15aに出力(放電)するようにSPM21aに指示する(図11P8、データ送信手段39e、図19、図14(c)S1‘参照)。尚、EMS19(電力レベル設定手段39f、図19参照)は、時刻t1の発電電力(<150[kw])の目標値をS1と定め、発電量指令手段39cは発電電力がS2(=150[kw])を超えるまでは、DC380Vライン12aから系統連系インバータ15aに一定電力S1を出力するようにSPM21aに指示する(図11P7参照)。
 上記EMS19(電池残量検知手段39g、図19)は、上記SPM21aを介して上記BMU22aからの蓄電池14aの電池残量を認識しており、上記電池残量に基づいて上記出力電力S1は、(S2-S1=S1’)の不足電力を蓄電池14aからの放電により補うことで、電力150[kw]を出力できる電力レベルに設定する(図11P6、図14(c)S1+S1’=150[kw]参照)。
 上記SPM21a(図8、CPU32b)は、上記EMS19からの制御指令(指令データ)を無線送受信機33(データ受信手段40a、図21参照)にて受信し(図15P1参照)、判断手段40d(図21)が充電指令なのか放電指令なのかを判断し(図15P2参照)、ここでは放電指令なので(図15P2、YES)、ステップP3,P4に移行し、充放電制御手段40c(図21参照)が、バッテリーコントローラ13a(図18(a)参照)の電力制御部38aに(S2-S1=S1’)に相当する不足電力の生成を指示すると共に、充放電制御部37aにDC380Vライン12aに対して上記一定の電力(S2-S1=S1’)の放電を指示する(時刻t1~t2において)(図15P4、図4矢印L4参照)。また、SPM21a(発電量制御手段40b、図21参照)はPVコンバータ36a(図17(a)参照)の発電量制御部35aに対して、太陽光発電アレイ1a,1bにて発電された電力の内、一定値S1をDC/DCコンバータ11a’,11b’を介してDC380Vライン12aへの出力を指示し(図15P3、図4矢印L1参照)、その結果、系統連系インバータ15aに対して、太陽光発電アレイ1a,1bにて発電された電力の内、一定値S1が出力され(図15P3、図4矢印L2参照)、上記蓄電池14aからの上記放電電力と上記発電電力の合計が150[kw]の一定値(S2)(分割後の電力)となるように1系統を制御する(図15P5、図4矢印L5参照)。
 この状況は、太陽光発電アレイ1a,1bによる発電電力が150[kw]であるS2を超えるまで継続し、よって、時刻t1~時刻t2は、太陽光発電アレイ1a,1bからの発電電力からなるS1の一定電力がDC380Vライン12aから系統連系インバータ15aに供給されると共に(図4矢印L2参照)、蓄電池14aからの(S2-S1=S1’)の放電による一定電力がDC380Vライン12aから系統連系インバータ15aに供給され(図4矢印L4参照)、結果として、合計電力である150kw(S2)の一定の電力が、上記系統連系インバータ15aにより交流電力に変換され、3相4線220Vのラインを通じて新規配線17を介して交流配線3に出力される。従って、時刻t1~t2においては、150[kw](分割後の電力)の一定の電力(目標値S2)が出力交流配線5に供給される。
(2系統における時刻t1から時刻t2、図12、図16参照)
 2系統においても、上記EMS19(CPU19a、電池残量検知手段42g、図20参照)は、2系統のBMU22bの蓄電池残量を認識しており(図12P15参照)、その後、比較手段42bが、上記送信データに基づいて、2系統において、a’点の発電電力は(時刻t1~時刻t2)、2系統の担当電力である50[kw]=S5(目標値Sm、m=5)を超えていることを検知する(図12P16参照)。
 よって、2系統ではEMS19(電力レベル設定手段42f、図20参照)は、この出力電力S5を50[kw](目標値)に設定すると共に(図12P17、図14(c)S5参照)、発電量指令手段42cは、この時刻t1~t2において、50[kw](S5)の一定電力(分割後の電力)を、DC380Vライン12bから系統連系インバータ(DC/ACインバータ)15bに出力するようにSPM21bに指示すると共に(図12P18参照)、充放電指令手段42d(図20参照)は、S5(50[kw])を超えた発電電力については蓄電池14bに充電するようにSPM21bに指示する(図12P19参照)。
 従って、上記SPM21b(図9、CPU33b)は、判断手段43d(図22参照)が充電指令であることを判断し、上記EMS19からの制御指令(指令データ)を無線送受信機34(データ受信手段43a、図22参照)にて受信し(図16P1参照)、発電量制御手段43b(図22参照)が、PVコンバータ36b(図17(b)参照)の発電量制御部35bに対して、太陽光発電アレイ1c,1dにて発電された電力の内、一定値S5(50[kw])をDC/DCコンバータ11c’,11d’を介してDC380Vライン12bへの出力を指示し(図16P2、図4矢印L1’参照)、その結果、系統連系インバータ15bに対して、太陽光発電アレイ1c,1dにて発電された電力の内、一定値S5(分割後の電力)が出力され(図16P2、図4矢印L2’参照)、かつ、S5(50[kw])を超えた発電電力については、充放電制御手段43c(図22参照)が、バッテリーコントローラ13b(図18(b)参照)の充放電制御部37bに充電するように指示する(図16P3、図4矢印L3’参照)。
 これにより50[kw]の一定電力(S5)が上記系統連系インバータ15bにより交流電力に変換され(3相4線220V)、新規配線17を介して出力交流配線5に出力される(図16P4、図4矢印L5’参照)。従って、時刻t1~t2においては、50[kw]の一定の電力が出力交流配線5に供給されると共に、S2(50[kw])を超えた発電電力については、蓄電器14bに充電が行われる(図4矢印L3’参照)。
 このように、時刻t1~t2においては、2系統では50[kw]の電力が系統連系インバータ15bを通じて新規配線17に出力される。また、EMS19は、上記2系統において、50[kw]を超える発電電力は、SPM21bを通じてバッテリーコントローラ13bに、充電を行うように指令する。よって、2系統の時刻t1~t2において、50[kw]を超えた電力については、バッテリー(蓄電池)14bに充電が行われる(図4矢印L3’参照)。
 従って、上記時刻t1~t2においては、新規配線17には合計200[kw]、即ち、1系統の系統連携インバータ15aの出力電力である150[kw]と、2系統の系統連携インバータ15bの出力電力である50[kw]の合計の200[kw]の一定の電力(図4供給電力量K3)が安定して出力交流配線5を介して外部マイクログリッド電源6に供給されることになる。
(1系統の時刻t2から時刻t3、図11、図15参照)
 EMS19(図10、CPU19a、電池残量検知手段39g、図19参照)は、図11のステップP10を経て、ステップP4に戻り、現時点での蓄電池残量をBMU22aにて確認する(図11P4参照)。上記EMS19(比較手段39b、図19参照)は、1系統において太陽光発電アレイ1a,1bの発電電力(a点の電力)が、時刻t2を超えると、SPM21aからの送信データに基づいて、目標値S2(=150[kw])を超えたことを検知し(図11P5YES参照)、1系統において、時刻t2からt3においては、上記発電電力が150[kw]を超えるので(図11P5参照)、EMS19(電力レベル設定手段39f、図19参照)は、上記発電電力が150[kw]以下になるまでは(時刻t3までは)、150[kw]の一定電力S2(目標値Sp、p=2)を設定記憶し(図11P11、図14(c)S2参照)、発電量指令手段39cは、上記一定電力S2(=150[kw])をDC380Vライン12aから系統連携インバータ(DC/ACインバータ)15aに出力するようにSPM21aに指示する(図11P12参照)。同時にEMS19(充放電指令手段39d)は、時刻t2以降、太陽光発電アレイ1a,1bの発電電力がS2以下になるまでは(時刻t3までは)、S2(150[kw])を超えた発電電力については、蓄電池14aに充電を行うようにSPM21aに指示を行い(図11P13参照)、SPM21aに対して合計150[kw]の電力の出力指令を送信する(図11P14参照)。
 上記SPM21a(図8、CPU32b、データ受信手段40a、図21参照)は、時刻t2を過ぎると、上記EMS19からの制御指令を無線送受信機33にて受信し(図15P1参照)、判断手段40d(図21参照)が、充電指令なのか放電指令なのかを判断し(図15P2参照)、ここでは充電指令なので、ステップP7に移行する。即ち、SPM21a(発電量制御手段40b、図21参照)はPVコンバータ36a(図17(a)参照)の発電量制御部35aに対して、太陽光発電アレイ1a,1bにて発電された電力の内、一定値S2(150[kw])をDC/DCコンバータ11a’,11b’を介してDC380Vライン12aへの出力を指示し(図15P7、図4矢印L1参照)、その結果、系統連系インバータ15aに対して、太陽光発電アレイ1a,1bにて発電された電力の内、一定値S2(150[kw])が出力される(図15P5、図4矢印L2参照)。よって、上記系統連系インバータ15aから、発電電力中の一定電力(S2=150[kw])が新規配線17に出力される(図15P5、図4矢印L5参照)。また上記SPM21a(充放電制御手段40c、図21参照)は、S2(150[kw])を超えた発電電力については、バッテリーコントローラ13a(図18(a)参照)の充放電制御部37aを制御して、蓄電池14aに充電を行う(図15P8、図4矢印L3参照)。
 従って、1系統において、時刻t2~t3においては150[kw]の一定の電力(分割後の電力)が系統連系インバータ15aを通じて新規配線17に出力される(図15P5、図4矢印L5参照)。また、EMS19は時刻t2~t3において、150[kw]を超えた発電電力については、SPM21aを介してバッテリーコントローラ13aに対して充電を指示する(図4矢印L3参照)。よって、時刻t2~t3において150[kw]を超えた電力については蓄電池14aに充電される。
(2系統における時刻t2~時刻t3、図12、図16参照)
 一方、2系統ではEMS19(電池残量検知手段42g、図20)は、引き続いてBMU22bからの蓄電池残量を確認すると共に(図12P15参照)、比較手段42bが、この時刻t2~t3において、依然として、2系統の太陽光発電アレイ1c,1dの発電電力は50[kw](=S5)を超えていることを認識し(図12P16、図4S5参照)、発電量指令手段42cは、50[kw]の一定電力を、DC380Vライン12bから系統連系インバータ(DC/ACインバータ)15bに出力するようにSPM21bに指示している(図12P18参照)。よって、時刻t2~t3においては、SPM21b(発電量制御手段43b、図22参照)のPVコンバータ36b(図17(b)参照)の制御により、2系統では50[kw]の一定電力が系統連系インバータ15bを通じて新規配線17に出力される(図16P2,P4、図4矢印L1’,L2’,L5’参照)。また、EMS19(充放電指令手段42d、図20参照)は、上記2系統において、50[kw]を超える発電電力は、SPM21bを通じてバッテリーコントローラ13bに、充電を行うように指令する(図12P19参照)。よって、SPM21b(充放電制御手段43c、図22参照)は、バッテリーコントローラ13b(図18(b)参照)の充放電制御部37bに、S5(=50[kw])を超えた発電電力については充電するように指令する(図16P3参照)。従って、2系統の時刻t2~t3において50[kw]を超えた大きな電力については、蓄電池14bに充電が行われる(図4矢印L3’参照)。このように、2系統では蓄電池14bの充電量が非常に大きくなる(図4の蓄電池14b参照)。
 従って、上記時刻t2~t3においては、新規配線17には引き続いて、1系統の系統連携インバータ15aの出力電力150[kw](図4供給電力量K1参照)と、2系統の系統連携インバータ15bの出力電力50[kw](図4供給電力量K2参照)の合計200[kw]の一定の電力が安定して供給されることになる(図4供給電力量K3参照)。
(1系統の時刻t3~時刻t4、図11、図15参照)
 以下、同様であるが、EMS19(図10、CPU19a、電池残量検知手段39g、図19)は、図11のステップP4にてBMU21aからの送信データに基づいて、上記蓄電池14aの残量を認識すると共に、比較手段39bが、上記SPM21aからの送信データに基づいて、時刻t3においては太陽光発電アレイ1a,1bの発電電力がS2(=150[kw])以下になったことを検知し(図11P5NO参照)、電力レベル設定手段39f(図19)が、150[kw]より低い一定電力S3(目標値Sn、n=3)を設定記憶し(図11P6、図14(c)S3参照)、発電量指令手段39cが、この電力S3を系統連系インバータ15aに出力するようにSPM21aに指示すると共に(図11P7参照)、充放電指令手段39dが、(S2-S3=S3’)の不足電力は蓄電池14aから放電して補うようにSPM21aに指示し(図11P8参照)、蓄電池14aからの放電電力と太陽光発電アレイ1a,1bの発電電力の合計が150[kw](S2)の一定電力となるようにSPM21aに指示する(図11P9参照)。
 このときEMS19(電池残量検知手段39g、図19参照)は、上記送信データからBMU22aの電池残量を検知しているので(図11P4参照)、電力レベル設定手段39fは、(S2-S3=S3’)の不足電力を上記蓄電池14aの電池残量で賄えるか否か判断し、(S2-S3)の電力を電池残量の放電で賄える範囲内において、即ち発電電力S3と蓄電池14aの放電による合計電力が150[kw]を維持できるように、上記一定電力S3(目標値)のレベルを決定し(図11P6、図14(c)S3+S3‘=150[kw]参照)、上記SPM21aに通知する。
 上記SPM19(図8、CPU32b)は、上記EMS19からの制御指令を無線送受信機33にて受信し(図15P1参照)、判断手段40d(図21参照)が、充電指令なのか放電指令なのかを判断し(図15P2参照)、ここでは放電指令なので(図15P2YES)、充放電制御手段40cが、時刻t3~t4については、ステップP3,P4に移行し、バッテリーコントローラ13a(図18(a)参照)の電力制御部38aに(S2-S3=S3’)に相当する不足電力の生成を指示すると共に、充放電制御部37aにDC380Vライン12aに対して上記電力(S2-S3)の放電を指示する(時刻t3~t4において)(図15P4、図4矢印L3,L4参照)。また、SPM21a(発電量制御手段40b)はPVコンバータ36a(図17(a)参照)の発電量制御部35aに対して、太陽光発電アレイ1a,1bにて発電された電力の内、一定値S3をDC/DCコンバータ11a’,11b’を介してDC380Vライン12aへの出力を指示し(図15P3、図4矢印L1参照)、その結果、系統連系インバータ15aに対して、太陽光発電アレイ1a,1bにて発電された電力の内、一定値S3が出力され(図15P3、図4矢印L2参照)、上記蓄電池14aからの上記放電電力(図4矢印L4参照)と上記発電電力(図4矢印L2参照)の合計が150[kw]の一定値(S2)となるように1系統を制御する(図15P5、図4矢印L5参照)。
 よって、時刻t3~時刻t4は、太陽光発電アレイ1a,1bからの発電電力からなるS3の電力と、蓄電池14aからの(S2-S3=S3’)の合計電力である150[kw](S2)の一定の電力(図4矢印L5参照)が系統連系インバータ15aを通じて新規配線17に出力される(図15P5、図4供給電力量K1参照)。
(2系統の時刻t3~時刻t4、図12、図16参照)
 一方、2系統では、EMS19(発電量指令手段42c、図20)は、同様に図12のプログラムP15~P17を経て、この時刻t3~t4において、50[kw](S5)の電力を、DC380Vライン12bから系統連系インバータ(DC/ACインバータ)15bに出力するようにSPM21bに指示する(図12P18参照)。よって、時刻t3~t4においては、2系統ではSPM21b(図9、CPU33b)のPVコンバータ36b(図17(b)参照)の制御により、S5=50[kw]が、系統連系インバータ15bを通じて新規配線17に出力される(図16P2,P4、図4矢印L2’,L5’、供給電力量K2参照)。また、EMS19(充放電指令手段42d)は、上記2系統において、50[kw]を超える発電電力は、SPM21bを通じてバッテリーコントローラ13bに、充電を行うように指令する(図12P19参照)。よって、SPM21b(図9、CPU33b、充放電制御手段43c、図22参照)のバッテリーコントローラ13b(図18(b)参照)の充放電制御部37bの制御により、2系統の時刻t3~t4において50[kw]を超えた電力については、バッテリーに充電が行われる(図16P3、図4矢印L3’参照)。
 従って、上記時刻t3~t4においては、新規配線17には合計200[kw]、即ち、1系統の系統連系インバータ15aの出力電力である150[kw](図4供給電力量K1参照)と、2系統の系統連系インバータ15bの出力電力である50[kw](図4供給電力量K2参照)の合計の200[kw]の一定の電力が安定して出力交流配線5を介して外部マイクログリッド6に供給されることになる(図4供給電力K3参照)。
(1系統の時刻t4~時刻t5、図11、図15参照)
 さらに時刻t4~t5については、時刻t3~t4の動作と同様である。即ち、EMS19(図10、CPU19a、電池残量検知手段39g、図19)は、SPM21aからのデータに基づいて蓄電池14aの残量を確認し(図11P4参照)、該EMS19(比較手段39b)は上記SPM21aからの送信データに基づいて、時刻t4においては太陽光発電アレイ1a,1bの発電電力が目標値S2(=150[kw])以下であることを検知すると共に、上記一定電力S3以下になったことをも検知し(図11P5NO、図14(c)S4参照)、電力レベル設定手段39fは、150[kw]より低く、上記S3よりもさらに低い一定電力S4(目標値Sn、n=4)を決定し(図11P6参照)、発電量指令手段39cは、その電力S4を系統連系インバータ15aに出力するようにSPM21aに指示すると共に(図11P7参照)、充放電指令手段39dが、(S2-S4)の電力は蓄電池14aから放電により補うようにSPM21aに指示し(図11P8参照)、蓄電池14aからの放電電力と太陽光発電アレイ1a,1bの発電電力の合計が150[kw](S2)となるようにSPM21aに指示する(図11P9参照)。
 このとき上記EMS19(電池残量検知手段39g、図19)は、上記送信データからBMU22aの電池残量を検知し、(S2-S4=S4’)の電力を上記蓄電池14aの電池残量で賄えるか否か判断し、(S2-S4=S4’)の電力を電池残量の放電で賄える範囲内において、上記一定電力S4(<S3)を決定し、上記SPM21aに通知する(図11P6、図14(c)S4+S4’=150[kw]参照)。
 上記SPM21a(データ受信手段40a、図21参照)は、上記EMS19からの制御指令を無線送受信機33にて受信し(図15P1参照)、判断手段40dが、充電指令なのか放電指令なのかを判断し(図15P2参照)、ここでは放電指令なので(図15P2YES参照)、充放電制御手段40cは、時刻t4~t5については、ステップP3,P4に移行し、バッテリーコントローラ13a(図18(a)参照)の電力制御部38aに(S2-S4=S4’)に相当する不足電力の生成を指示すると共に、充放電制御部37aにDC380Vライン12aに対して上記電力(S2-S4)の放電を指示する(時刻t4~t5において)(図15P4、図4矢印L4参照)。また、SPM21a(発電量制御手段40b)は、PVコンバータ36a(図17(a)参照)の発電量制御部35aに対して、太陽光発電アレイ1a,1bにて発電された電力の内、一定値S4をDC/DCコンバータ11a’,11b’を介してDC380Vライン12aへの出力を指示し(図15P3、図4矢印L1参照)、その結果、系統連系インバータ15aに対して、太陽光発電アレイ1a,1bにて発電された電力の内、一定値S4が出力され(図15P3、図4矢印L2参照)、上記蓄電池14aからの上記放電電力(図4矢印L4参照)と上記発電電力(図4矢印L2参照)の合計が150[kw]の一定値(S2)となるように1系統を制御する(図15P5、図4矢印L5参照)。
 よって、時刻t4~時刻t5は、太陽光発電アレイ1a,1bからの発電電力からなるS4の電力と、蓄電池14aからの(S2-S4=S4’)の合計電力である150[kw](S2)の一定の電力が系統連携インバータ15aを通じて新規配線17に出力される(図15P5、図4矢印L5、供給電力量K1参照)。
(2系統の時刻t4~時刻t5、図12、図16参照)
 一方、2系統では、EMS19(発電量指令手段42c、図20)は、同様にステップP15(図12参照)からステップP17に至り、この時刻t4~t5においても、発電電力はS5(=50[kw])を上回っているので(図12P16参照)、引き続いて、50[kw]の電力を、DC380Vライン12bから系統連携インバータ(DC/ACインバータ)15bに出力するようにSPM21bに指示する(図12P18参照)。よって、時刻t4~t5においては、2系統では50[kw]の電力が系統連系インバータ15bを通じて新規配線17に出力される(図4矢印L2’,L5’参照)。また、EMS19(充放電制御手段42d)は、上記2系統において、50[kw]を超える発電電力は、SPM21bを通じてバッテリーコントローラ13bに、充電を行うように指令する(図12P19参照)。よって、2系統の時刻t4~t5において50[kw]を超えた電力については、バッテリーに充電が行われる(図4矢印L3’参照)。
 従って、時刻t4~t5においては、2系統ではSPM21b(図9、CPU33b、発電量制御手段43b、図22参照)のPVコンバータ36b(図17(b)参照)の制御により、50[kw]の電力が系統連携インバータ15bを通じて新規配線17に出力される(図16P2,P4、図4矢印L5’参照)。また、2系統においてSPM21b(図9、CPU33b、充放電制御手段43c、図22参照)のバッテリーコントローラ13b(図18(b)参照)の制御により、2系統の時刻t4~t5において50[kw]を超えた電力については、蓄電池14bに充電が行われる(図16P3、図4矢印L3’参照)。これにより系統連系インバータ15bからは50[kw]の電力が出力される(図16P4、図4矢印L5’参照)。
 従って、上記時刻t4~t5においては、新規配線17には合計200[kw]、即ち、1系統の系統連携インバータ15aの出力電力である150[kw](図4供給力量K1)と、2系統の系統連携インバータ15bの出力電力である50[kw](図4供給電力量K2)の合計の200[kw]の一定の電力が安定して出力交流配線5を介して外部マイクログリッド電源6に供給されることになる(図4供給電力量K3参照)。
 以上の動作により、時刻t1~時刻t5の期間(要求された供給時間である9時から15時の期間)は、1系統の150[kw](図4供給電力量K1)と2系統の50[kw](図4供給電力量K2)の合計200[kw](図4供給電力量K3)の一定の安定した電力が新規配線7に供給されることになる。上記新規配線7に供給された電力は、既存の交流配線3及び配電用変圧器4により昇圧され、交流配線5を介してマイクログリッド電源6に供給される。
 また、時刻t1以前の発電電力、時刻t5以後の発電電力については、上記EMS19は、上記切換スイッチ9a~9dを既設の設備側に切り換えて既設の設備(PCS2a~2d側)にて既設の蓄電池7に充電が行われる。或いは、時刻t1以前の発電電力、時刻t5以後の発電電力については、EMS19は、上記既設の設備に切り換えることなく、1系統、2系統共にSPM21a,21bを介してバッテリーコントローラ13a,13bに蓄電地14a,14bに充電するように指示し、その結果、時刻t1以前、時刻t5以降の発電電力については蓄電池14a,14bに充電が行われるように構成しても良い。
 そして、EMS19は(図10、CPU19a)は、1系統と2系統は1日毎に入れ換えを行う(図13P1~P3参照)。即ち、1系統を担当した電力設備は、次の日は2系統のアルゴリズム(図12、図16参照)(分割後の電力50[kw])を担当し、2系統を担当した電力設備は、次の日は1系統のアルゴリズム(図11、図15参照)(分割後の電力150[kw])を担当するように制御する(図13P2参照)。
 このように、1系統の電力設備では例えば最大出力(150[kw])に設定し、2系統の電力設備では残余の電力(この場合50[kw])を出力するように構成することにより、2系統を担当する電力設備には蓄電池に多量の充電が行われるため、次回はこの多量の充電が行われた電力設備が担当電力が大きい1系統を担当することになるので、仮に、当該日の天候が悪くて発電量が要求された供給電力量に達しない場合等においても、1系統の蓄電池を放電することで、供給電力を補うことができ、極めて効率的に安定した電力を供給することができる。
 また、2系統の蓄電池は主に充電が行われ、1系統の蓄電池は主に放電が行われるため、単一の系統の蓄電池は、ある日は充電、次の日は放電のように充電又は放電のサイクルが1日置きに訪れるので、蓄電池の寿命を非常に長く保つことができる。
 また系統連系インバータ15a,15bは、1系統、2系統共に、容量(定格出力)が50[kw]のものを3個(合計150[kw])使用しているので、1系統の場合は最大出力(150[kw])で運転することになり、2系統の場合も、単一の系統連系インバータの最大出力(50[kw])で運転することになり、何れの系統においても変換効率が高い、という利点がある。
(第2の実施形態)
 次に、本発明に係る電力供給設備の第2の実施形態を図6、図7により説明する。
図6に示すように、本発明に係る電力供給設備が接続された外部マイクログリッドの交流配線5に電気自動車用の複数の充電装置24を接続する。また、各充電装置24にはスマートメータ25スイッチ25aを介して各々接続されている。
 上記EMS19(2系統の電池残量検知手段42g、図20参照)は、2系統(最大出力ではない方、上記第1実施形態では50[kw]を担当した系統)のBMU22bを監視し、常時、2系統のバッテリー容量をチェックしている。通常、2系統は蓄電池残量に余裕があるので、EMS19は、SMC23を介して上記スマートメータ25に充電可能の信号を送出している。
 この状態で、電気自動車26が充電装置24に接続されると、電気自動車26が接続されたことがスマートメータ25からSMC23を介してEMS19に無線伝達され、EMS19からSMC23に電力送電指令がなされ、SMC23からスマートメータ25に充電開始指令が送られる。上記スマートメータ25はスイッチ25aをオンして交流配線5からの電力を電気自動車26に供給し充電が行われる。
 このとき、EMS19はSPM21bに対して電力増量指令を発し、これに基づいて、2系統の供給電力が増加電力C1,C2(図7参照)で示すように、電気自動車の充電期間中のみ増加される。具体的には、SPM21bは、バッテリーコントローラ13b(図18(b)参照)の充放電制御部37bに対して放電指令を送信し、これにより蓄電池14bから系統連系インバータ15bに放電され(図7矢印L4’参照)、上記系統連系インバータ15bを介して交流電力が交流配線5に供給される(図7矢印L5’、供給電力量C1,C2参照)。尚、C1は図6の電気自動車26の1台分であり、図6に電気自動車が2台あるので、図7の増加電力はC1,C2としている。
 充電が終了した場合は、スマートメータ25からSMC23を介してEMS19に終了した旨が伝達されるので、EMS19はSPM21bに出力の増加の停止指令を指令する。その結果、上記増加電力C1,C2が消勢する。
 このように、外部マイクログリッドの配線に電気自動車の充電設備を設けた場合、2系統、即ち、蓄電池が略満充電に近い方のシステムにおいて、電気自動車の充電期間中に供給電力を増加することにより、EV充電システムに確実に電力を供給することができるという効果を奏するものである。勿論、増加電力C1,C2を担当する系統は、1日毎に入れ換わることになる。例えば、充電装置24を接続したEV充電用交流配線と、系統連系インバータ15a,15bとの間に切換スイッチを設け、EV充電用交流配線を、担当電力が低い方(上記第1の実施形態では2系統)に接続し、1日毎に上記切換スイッチを切り換えるように構成することができる。
 本発明は以上のように、要求される供給電力を1系統と2系統の電力設備に振り分けて担当させることができ、仮に、他方の系統は供給電力の目標値を高く蓄電量を少なく設定し、一方の系統は供給電力の目標値を低く蓄電量を多く設定し、このような振り分けを1日毎に入れ換えて行うことにより、常時、蓄電量の多い系統の電力供給設備側を、次回は、供給電力の目標値の高い方に設定することができるので、仮に天候不良、天候の急変等により、供給電力の目標値の高い電力供給設備にて蓄電装置からの多くの放電が必要になった場合であっても、支障なく対応が可能となる。
 また、入れ換え動作を行うことにより、常時、蓄電量の多い系統の電力供給設備側を、翌日は、供給電力の目標値の高い方に設定することができるので、仮に天候不良等により、供給電力の目標値の高い電力供給設備にて蓄電装置からの多くの放電が必要になった場合であっても、支障なく対応が可能となる。
 また、高い電力を担当する系統において、その分割後の電力を、当該系統の系統連系インバータの最大出力とすることにより、効率よく電力を変換することができる。
 また、電力供給設備と監視制御装置とを無線にて接続することにより、本発明に係る電力供給設備とは離れた場所に監視制御装置を設置することができ、遠隔地から電力供給設備の動作制御、及び、監視制御を行うことができる。よって、例えば、離島等に既に設けられているマイクログリッドによる分散電源に、本発明の電力供給設備を比較的容易に設置することが可能となる。
 また、放電の多い1系統と蓄電量の多い2系統の蓄電池14a,14bを交互に使用するので、蓄電池の寿命を長く保つことができる。
 また、電気自動車の充電に、目標値の低い方の系統の電力供給設備を使用するので、蓄電池の容量は豊富に存在し、蓄電池に貯蔵された電力を電気自動車の充電に有効に活用することができる。
 本発明に係る再生可能エネルギーを用いた電力供給設備によると、既設の分散電源に比較的容易に設置することができるため、例えば離島等のマイクログリッドの電力の安定化に貢献することが可能となる。
1a~1d    太陽光発電アレイ
5        既設の交流配線
11a~11d  PVコンバータ
13a,13b  バッテリーコントローラ
14a,14b  蓄電池
15a,15b  系統連系インバータ
19       EMS(監視制御装置)
18a,18b  スマートメータ
21a,21b  SPM(スマートパワーマネージャ)
24       充電装置
25       スマートメータ
26       電気自動車
36a,36b  PVコンバータ
39a,42a  データ受信手段
39b,42b  比較手段
39c,42c  発電量指令手段
39d,42d  充放電指令手段
39e,42e  データ送信手段
39f,42f  電力レベル設定手段
40b,43b  発電量制御手段
40c,43c  充放電制御手段
40d,43d  判断手段
40e,43e  データ送信手段
S1~S4    1系統の複数の目標値
S2       1系統の最大の目標値
S5       2系統の目標値

Claims (7)

  1.  再生可能エネルギーを利用した発電機器からの発電電力を時間毎に一定の電力に変換する変換装置と、上記発電電力の充放電を行う蓄電装置と、上記変換装置及び/又は上記蓄電装置からの出力電力を交流に変換し既設の交流配線に出力する系統連携系変換装置とからなる電力供給設備が、1系統と2系統に分けて各々設けられ、上記1系統と上記2系統の合計電力を上記既設の交流配線に供給し得るように構成され、
     上記1系統と2系統の各電力供給設備から発電電力に関するデータを受信して上記各電力供給設備に対して制御指令を送信し得る監視制御装置と、
     上記1系統の発電電力に関するデータを上記監視制御装置に送信すると共に、上記監視制御装置からの上記1系統に対する上記制御指令を受信して当該制御御指令に基づいて上記1系統の出力電力を制御する1系統の制御装置が設けられ、
     上記2系統の発電電力に関するデータを上記監視制御装置に送信すると共に、上記監視制御装置からの上記2系統に対する上記制御指令を受信して当該制御御指令に基づいて上記2系統の出力電力を制御する2系統の制御装置が設けられ、
     上記監視制御装置は、要求される供給電力を2分割し、上記1系統が担当する分割後の電力と該1系統が担当する分割後の電力よりも低い上記2系統が担当する分割後の電力を設定し、上記各分割後の電力を上記1系統と上記2系統に各々振り分けて、分割後の電力を各系統の上記電力供給設備に担当させ、上記1系統の電力供給設備の上記1系統の分割後の電力と、上記2系統の電力供給設備の上記2系統の分割後の電力の合計の電力が上記既設の交流配線に供給されるように上記各系統の上記制御装置に上記制御指令を与えることで、上記要求される供給電力を満たすように構成され、
     上記1系統の制御装置は上記監視制御装置の上記1系統に対する制御指令に基づいて、上記1系統の電力供給設備の出力が上記1系統の分割後の電力となるように、上記1系統の発電機器を制御すると共に、上記1系統の発電機器の出力電力が上記1系統の分割後の電力に満たない場合は、上記1系統の蓄電装置を放電することで上記1系統の電力供給設備の出力が上記1系統の分割後の電力となるように制御するものであり、
     上記2系統の上記制御装置は上記監視制御装置の上記2系統に対する制御指令に基づいて、上記2系統の電力供給設備の出力が上記2系統の分割後の電力となるように上記2系統の発電機器を制御すると共に、上記2系統の発電機器の出力電力が上記2系統の分割後の電力を超えた場合は上記2系統の蓄電装置に充電するように当該2系統の蓄電装置を制御するものであり、
     上記監視制御装置は、上記1系統に対する制御指令と上記2系統に対する制御指令を1日毎に入れ換える制御を行うものである再生可能エネルギーを用いた電力供給設備。
  2.  上記監視制御装置は、上記2系統の電力供給設備においては上記2系統の分割後の電力を、上記1系統の電力供給設備の上記1系統の分割後の電力より低く設定することにより、上記1系統の上記蓄電装置の蓄電量に比較して、上記2系統の上記蓄電装置により多くの容量が蓄電されるように構成されたものである請求項1記載の再生可能エネルギーを用いた電力供給設備。
  3.  上記監視制御装置は、上記1系統の電力供給設備においては上記1系統の分割後の電力を、要求される供給電力の85%から65%の範囲内に設定し、上記2系統の電力供給設備においては上記2系統の分割後の電力を、要求される供給電力の15%から35%の範囲内に設定するものである請求項1又は2記載の再生可能エネルギーを用いた電力供給設備。
  4.  上記監視制御装置は、上記電力供給設備から発電電力に関するデータを無線にて受信するデータ受信手段と、上記電力供給設備に対して各種の制御指令を無線送信するデータ送信手段とを有するものであり、
     上記1系統と2系統の上記制御装置は、上記各電力供給設備に各々設けられ、各系統に設けられたスマートメータからの発電電力に関するデータを受けて、上記監視制御装置に無線送信するデータ送信手段とを具備する請求項1~3の何れかに記載の再生可能エネルギーを用いた電力供給設備。
  5.  上記監視制御装置は、
     上記1系統については、
     上記1系統の発電機器の時間毎の発電電力の複数の目標値を設定し、上記1系統の上記複数の目標値の電力は上記1系統の分割後の電力と同一の電力値を最大の目標値とし、それ以外の目標値は上記1系統の分割後の電力より低い目標値とする電力レベル設定手段と、
     上記1系統の発電機器の発電電力が上記1系統の分割後の電力である上記最大の目標値より高いか否かを判断する比較手段と、
     上記比較手段の比較により、上記発電電力が上記1系統の分割後の電力より高い場合は、上記最大の目標値の電力を出力するように1系統の制御装置に制御指令を送出する発電量制御手段と、上記最大の目標値を超えた電力を上記1系統の蓄電装置に充電を行う制御指令を送出する充放電指令手段とを具備し、
     上記比較手段の比較により、上記発電電力が上記1系統の分割後の電力より低い場合は、上記発電量制御手段は上記分割後の電力より低い上記目標値を出力するように1系統の制御装置に制御指令を送出するものであり、上記充放電指令手段は、上記低い目標値から上記1系統の分割後の電力までの不足分の電力を上記蓄電装置からの放電により補うことにより1系統の分割後の電力を満たすように1系統の制御装置に制御指令を送出するものであり、
     上記2系統については、
     上記2系統の分割後の電力を上記2系統の目標値に設定する電力レベル設定手段と、
     上記2系統の発電機器の発電電力が上記2系統の目標値より高いか否かを判断する比較手段と、
     上記比較手段の比較により、上記2系統の発電機器の発電電力が上記2系統の目標値より高い場合は、上記2系統の分割後の電力を出力するように上記2系統の制御装置に制御指令を送出する発電量指令手段と、
     上記比較手段の比較により、上記2系統の発電機器の発電電力が上記2系統の目標値を超えた場合は、超えた電力を上記2系統の蓄電装置に充電する制御指令を送出する充放電指令手段を具備するものであり、
     上記監視制御装置は、上記1系統と上記2系統の上記制御動作を1日毎に入れ換えるものである請求項1~4の何れかに記載の再生可能エネルギーを用いた電力供給設備。
  6.  上記1系統の制御装置は、上記監視制御装置からの上記制御指令が充電指令か放電指令かを判断する判断手段と、
     上記判断手段の判断が放電指令の場合は、上記1系統の発電機器に対して上記分割後の電力より低い目標値を出力するように制御する発電量制御手段と、上記不足分の電力を上記1系統の蓄電装置からの放電により補うように制御する充放電制御手段とを具備し、
     これにより上記低い目標値からなる電力と上記放電による不足分の電力の合計からなる上記1系統の分割後の電力が、上記1系統の系統連系変換装置から出力されるものであり、
     上記判断手段の判断が充電指令の場合は、上記発電量制御手段は、上記1系統の発電機器に対して上記1系統の分割後の電力を出力するように制御することにより、上記1系統の分割後の電力が上記1系統の系統連系変換装置から出力されるものであり、
     上記充放電制御手段は、上記1系統の分割後の電力を超えた電力については上記1系統の蓄電装置に充電するように制御するものであり、
     上記2系統の制御装置は、上記監視制御装置からの上記制御指令が充電指令か放電指令かを判断する判断手段と、
     上記判断手段の判断が上記充電指令の場合は、上記2系統の発電機器に対して上記2系統の分割後の電力を出力するように制御する発電量制御手段と、上記2系統の分割後の電力を超えた電力については上記2系統の蓄電装置に充電するように制御する充放電制御手段とを具備し、
     これにより上記2系統の分割後の電力が上記2系統の系統連系変換装置から出力されるものであり、
     上記1系統と上記2系統の制御装置は、上記監視制御装置からの上記制御指令により、上記1系統と上記2系統の制御動作を1日毎に入れ換えるものである請求項5に記載の再生可能エネルギーを用いた電力供給設備。
  7.  上記既存の交流配線に電気自動車の充電装置を接続すると共に、上記監視制御装置と通信可能なスマートメータを設け、
     上記監視制御装置は、上記スマートメータを介して上記電気自動車の充電装置の充電開始の情報を受けると、上記低い方の分割後の電力を担当する電力供給設備の出力電力を充電期間中だけ増加させるものである請求項1~6の何れかに記載の再生可能エネルギーを用いた電力供給設備。
PCT/JP2019/041684 2018-10-26 2019-10-24 再生可能エネルギーを用いた電力供給設備 WO2020085424A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201980070231.0A CN112913102B (zh) 2018-10-26 2019-10-24 使用可再生能源的电力供给设备

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018201935 2018-10-26
JP2018-201935 2018-10-26
JP2019-192495 2019-10-23
JP2019192495A JP7097869B2 (ja) 2018-10-26 2019-10-23 再生可能エネルギーを用いた電力供給設備

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020085424A1 true WO2020085424A1 (ja) 2020-04-30

Family

ID=70331120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/041684 WO2020085424A1 (ja) 2018-10-26 2019-10-24 再生可能エネルギーを用いた電力供給設備

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2020085424A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016520281A (ja) * 2013-05-22 2016-07-11 ブルー ソリューションズ 電力を供給される機器に、特に電気自動車に、電力を回復するための設備
JP2016189691A (ja) * 2015-03-27 2016-11-04 株式会社九電工 再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システム
WO2017154295A1 (ja) * 2016-03-11 2017-09-14 オムロン株式会社 蓄電システム及びパワーコンディショナ
WO2017215967A1 (fr) * 2016-06-16 2017-12-21 Blue Solutions Procede et systeme de gestion de batteries electrochimiques d'une installation d'alimentation electrique en cas de defaillance de batterie(s).

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016520281A (ja) * 2013-05-22 2016-07-11 ブルー ソリューションズ 電力を供給される機器に、特に電気自動車に、電力を回復するための設備
JP2016189691A (ja) * 2015-03-27 2016-11-04 株式会社九電工 再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システム
WO2017154295A1 (ja) * 2016-03-11 2017-09-14 オムロン株式会社 蓄電システム及びパワーコンディショナ
WO2017215967A1 (fr) * 2016-06-16 2017-12-21 Blue Solutions Procede et systeme de gestion de batteries electrochimiques d'une installation d'alimentation electrique en cas de defaillance de batterie(s).

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2568561B1 (en) Controller and method of controlling a power system
CN107534293B (zh) 使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统
AU2017277641A1 (en) Method and apparatus for controlling power flow in a hybrid power system
EP2587623A1 (en) Dc power distribution system
US10084314B2 (en) Storage battery equipment
CA2911444A1 (en) Method and apparatus for storing electric energy in electrochemical energy accumulators
WO2018139164A1 (ja) 蓄電池と電力変換装置の連携システムの制御方法、およびパワーコンディショニングシステム
US20220149630A1 (en) Method and system for using second life batteries as energy storage in a renewable energy system
US20230145630A1 (en) Aggregating capacity for depot charging
JP7097869B2 (ja) 再生可能エネルギーを用いた電力供給設備
CN108695870B (zh) 充储能一体化系统
US11277008B2 (en) Energy storage system
CN114844030B (zh) 直流微网母线管理方法及能源供给系统
KR20190062812A (ko) 에너지 저장 시스템
WO2013151133A1 (ja) 配電装置および電力供給システム
WO2020085424A1 (ja) 再生可能エネルギーを用いた電力供給設備
KR102324325B1 (ko) 에너지저장시스템 계층형 관리시스템
JP7408108B2 (ja) 電力供給システム
EP4195440A1 (en) Energy distribution system and method of controlling the distribution of energy
WO2016158777A1 (ja) 再生可能エネルギー利用発電設備を用いた電力供給システム
CN219477604U (zh) 一种供电系统
KR20120116253A (ko) 친환경 전기자동차 충전시스템
JP2023109365A (ja) 電力供給システム
JP2023104900A (ja) 電源管理システム、燃料電池装置及び充放電装置
CN115004501A (zh) 电力供给管理装置以及电力供给管理方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19875162

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19875162

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1