JP2011078237A - Power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電力系統から負荷に電力を供給する電力供給システムに関する。 The present invention relates to a power supply system that supplies power from a power system to a load.
近年、電力会社から供給される商用電力に加えて、再生可能エネルギの一種である太陽光をエネルギ源とした太陽電池の発電電力を使用する電力供給システムが一般的になりつつある。従来、電力供給システムとして、例えば、特許文献1に開示される構成が採用されている。すなわち、同システムは、図5に示すように、太陽からの光エネルギを電気エネルギ(直流電力)に変換する太陽電池101と、太陽電池101により発電される直流電力を交流電力へ変換するインバータ103と、インバータ103と連系して負荷105へ交流電力を供給する商用電源108とを備える。
In recent years, in addition to commercial power supplied from electric power companies, power supply systems that use generated power of solar cells using sunlight, which is a kind of renewable energy, as an energy source are becoming common. Conventionally, as a power supply system, for example, a configuration disclosed in Patent Document 1 has been adopted. That is, as shown in FIG. 5, the system includes a
商用電源108及びインバータ103は第1電力線111を介して接続される。また、負荷105は第2電力線112を介して第1電力線111に接続されている。両電力線111,112の接続点は、太陽電池101及び商用電源108からの電力を受ける受電点113である。また、第1電力線111における受電点113よりも商用電源108側には同商用電源108からの電圧を昇圧する柱上変圧器115が設けられている。
The
商用電源108が供給する電力は、各地に設置される変電所から第1電力線111を介して、電信柱に設置される柱上変圧器115に送電され、さらに柱上変圧器115から電力線112等を介して各家庭等の負荷105に送電される。ここで、全ての電力線はインピーダンスを有するため、送電の際に電圧降下が生じることは避けられない。よって、受電点113の電圧Vrは、商用電源108の系統電圧Vsよりも下がってしまう。このため、商用電源108の系統電圧Vsは、第1電力線111のインピーダンスによる電圧降下分を見込んで少し高めに設定されている。一般家庭で使用される100V系においては、許容される電圧変動は101±6Vに電気事業法で定められている。そこで、例えば、柱上変圧器115の低圧側出力を105Vに設定する。これにより、無負荷時において、受電点113の電圧Vrは、上記許容電圧範囲内である105Vとなる。そして、負荷使用時に、例えば、4Vの電圧降下が生じた場合であっても、約101Vの電圧を負荷105に供給できる。
Electric power supplied from the
一方、太陽電池101からの発電電力を、第1電力線111を通じて商用電源108に逆潮流することで、発電電力を商用電源108の供給元である電力会社に売電することができる。しかし、太陽電池101からの発電電力を逆潮流するとき、電力線111,112のインピーダンスの影響により、受電点113の電圧Vrが上昇することがある。例えば、負荷105が商用電源108から受電して30A消費している時に、4Vの電圧降下が発生して受電点113の電圧Vrが101Vになるとする。この場合、太陽電池101側から商用電源108へ30Aを逆潮流させるには、上記の電圧降下分を補償して受電点113の電圧Vrを109Vとする必要がある。このように、電力線111,112のインピーダンスの影響により、逆潮流させる電流が大きくなるにつれ、受電点113における電圧は高まることになる。このように、受電点113の電圧Vrが高まることで、上記許容電圧の最大値である107Vを超える過電圧が負荷105に加わるおそれがあり、当該過電圧は、負荷105の動作にとって好ましくない。
On the other hand, the generated power from the
このような、逆潮流時における受電点113の電圧上昇を抑制するべく、例えば、インバータ103の出力電流を減少させる制御が行われる。しかし、この場合には、太陽電池101からの電力も抑えることとなり、発電電力の損失の原因となっていた。これにより、太陽電池101は、十分な日射を受けているのにも関わらず、それに見合った電力の売電ができないという問題が生じていた。このような問題は、太陽電池101に限らず、その他、自然エネルギを利用した風力発電装置等に商用電源108を連携させた電力供給システムにおいても同様に生じる。
In order to suppress such a voltage increase at the
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、自然エネルギを利用した発電手段の発電効率を維持しつつ、逆潮流させる電力を抑制する電力供給システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a power supply system that suppresses the power to be reversely flowed while maintaining the power generation efficiency of the power generation means using natural energy. .
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項1に記載の発明は、自然エネルギを利用して発電する第1の発電手段及び交流供給源からAC配線を介して交流負荷に交流電力が供給されるとともに、前記第1の発電手段からの電力を、前記AC配線を介して前記交流供給源に逆潮流させることで売電が可能とされる電力供給システムにおいて、燃料を利用して創出される電力を前記交流負荷に前記AC配線を介して供給する第2の発電手段と、前記第1の発電手段及び前記第2の発電手段から前記交流負荷及び前記交流供給源に供給する出力電力を制御する出力電力制御手段と、前記逆潮流される電力を抑制する必要があると判断した場合、前記出力電力制御手段を通じて、前記第2の発電手段の出力電力を優先して抑制する制御部と、を備えたことをその要旨としている。
Hereinafter, means for achieving the above-described object and its operation and effects will be described.
According to the first aspect of the present invention, AC power is supplied to the AC load from the first power generation unit that generates power using natural energy and an AC supply source through an AC wiring, and from the first power generation unit. In the power supply system in which power can be sold by reversely flowing the power of the power to the AC supply source via the AC wiring, the AC wiring is connected to the AC load with the power generated using fuel. Second power generation means supplied via the output power, output power control means for controlling output power supplied from the first power generation means and the second power generation means to the AC load and the AC supply source, and the reverse power flow When it is determined that it is necessary to suppress the generated power, the gist of the invention is that it includes a control unit that preferentially suppresses the output power of the second power generation unit through the output power control unit.
同構成によれば、逆潮流される電力を抑制する必要があると判断された場合、出力電力制御手段の制御を通じて、第2の発電手段の出力電力が優先して抑制される。従って、第2の発電手段から供給する電力が抑制されて、燃料の消耗を抑えられる。これにより、第1の発電手段からの発電電力を抑制せずに、その発電効率を保ったまま、逆潮流される電力を抑制することができる。 According to this configuration, when it is determined that it is necessary to suppress the power that flows backward, the output power of the second power generation means is preferentially suppressed through the control of the output power control means. Accordingly, the power supplied from the second power generation means is suppressed, and the consumption of fuel can be suppressed. Accordingly, it is possible to suppress the power that flows backward while maintaining the power generation efficiency without suppressing the power generated from the first power generation means.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電力供給システムにおいて、前記交流負荷の受電電圧を検出するとともに、その検出結果を前記制御部に出力する電圧検出手段を備え、制御部は、前記受電電圧が前記交流負荷への供給が許容される電圧に基づき設定されるしきい値以上のときに、逆潮流される電力を抑制する必要があると判断して、前記第2の発電手段の出力電力を優先して抑制することにより、前記受電電圧を前記しきい値未満とすることをその要旨としている。 According to a second aspect of the present invention, in the power supply system according to the first aspect, the power supply system further includes a voltage detection unit that detects a received voltage of the AC load and outputs a detection result to the control unit. Determining that it is necessary to suppress the reverse power flow when the received voltage is equal to or higher than a threshold value set based on a voltage allowed to be supplied to the AC load, The gist of the invention is to make the received voltage less than the threshold value by preferentially suppressing the output power of the means.
交流供給源から供給される電圧は、交流負荷に電力が供給されるまでにAC配線のインピーダンスの影響により降下することを考慮して、交流負荷に供給する電圧より予め少し高めに設定されている。電力を交流供給源側に逆潮流させる場合には、上記インピーダンスの影響により、AC配線の電圧は上昇する。過度の電圧上昇は、交流負荷の動作にとって好ましくない。よって、制御部は、電圧検出手段の検出結果に基づき、受電電圧がしきい値以上となった旨の判断をした場合には、第2の発電手段の出力電力を抑制することで、受電電圧をしきい値未満とする。これにより、第1の発電手段からの発電効率を維持しつつ、受電電圧の上昇を抑制できる。 The voltage supplied from the AC supply source is set in advance to be slightly higher than the voltage supplied to the AC load in consideration of a drop due to the influence of the impedance of the AC wiring until power is supplied to the AC load. . When power is reversely flowed to the AC supply source side, the voltage of the AC wiring rises due to the influence of the impedance. Excessive voltage rise is undesirable for AC load operation. Therefore, when the control unit determines that the power reception voltage is equal to or higher than the threshold value based on the detection result of the voltage detection unit, the control unit suppresses the output power of the second power generation unit, thereby reducing the power reception voltage. Is less than the threshold. Thereby, the raise of a receiving voltage can be suppressed, maintaining the electric power generation efficiency from a 1st electric power generation means.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の電力供給システムにおいて、前記AC配線を介して前記交流負荷に蓄電力に基づく交流電力を供給する蓄電池を備え、前記出力電力制御手段は、前記蓄電池から前記交流負荷及び前記交流供給源に供給する出力電力を制御し、前記制御部は、前記逆潮流される電力を抑制する必要があると判断した場合であって、前記第2の発電手段からの出力電力がないと判断したとき、前記出力電力制御手段を通じて、前記蓄電池の出力電力を優先して抑制することをその要旨としている。
The invention according to
同構成によれば、逆潮流される電力を抑制する必要があると判断された場合であって、第1の発電手段からの出力電力がないと判断されたとき、第1の発電手段より優先して、蓄電池からの電力を抑制する。従って、蓄電池から供給する電力が抑制されて、蓄電量の消耗を抑えられる。これにより、第1の発電手段からの発電電力を抑制せずに、その発電効率を保ったまま、逆潮流される電力を抑制することができる。 According to the configuration, when it is determined that it is necessary to suppress the power that is reversely flowed, and when it is determined that there is no output power from the first power generation unit, priority is given to the first power generation unit. And the electric power from a storage battery is suppressed. Therefore, the power supplied from the storage battery is suppressed, and consumption of the stored amount can be suppressed. Accordingly, it is possible to suppress the power that flows backward while maintaining the power generation efficiency without suppressing the power generated from the first power generation means.
本発明によれば、電力供給システムにおいて、自然エネルギを利用した発電手段の発電効率を維持しつつ、逆潮流させる電力を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power made to flow backward can be suppressed in a power supply system, maintaining the electric power generation efficiency of the electric power generation means using natural energy.
以下、本発明にかかる電力供給システムを具体化して図1〜図4を参照して説明する。
図1に示すように、住宅には、宅内に設置された各種機器(照明機器、エアコン、家電、オーディオビジュアル機器等)に電力を供給する電力供給システム1が設けられている。電力供給システム1は、家庭用の商用交流電源(AC電源)2を電力として各種機器を動作させる他に、太陽光により発電する太陽電池3及び電気的化学反応により発電する燃料電池4の電力も各種機器に電源として供給する。電力供給システム1は、直流電源(DC電源)を入力して動作するDC機器5の他に、交流電源(AC電源)を入力して動作するAC機器6にも電力を供給する。
Hereinafter, a power supply system according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, a house is provided with a power supply system 1 that supplies power to various devices (such as lighting devices, air conditioners, home appliances, and audiovisual devices) installed in the house. The power supply system 1 operates various devices using a commercial AC power source (AC power source) 2 for home use as well as the power of a
電力供給システム1には、同システム1の分電盤としてコントロールユニット7及びDC分電盤(直流ブレーカ内蔵)8が設けられている。また、電力供給システム1には、住宅のDC機器5の動作を制御する機器として制御ユニット9及びリレーユニット10が設けられている。
The power supply system 1 is provided with a control unit 7 and a DC distribution board (built-in DC breaker) 8 as a distribution board of the system 1. The power supply system 1 is provided with a
コントロールユニット7には、交流電源を分岐させるAC分電盤11が直交流接続線12を介して接続されている。AC分電盤11には、交流系電力線49,50を介してAC電源2が接続される。交流系電力線49,50間には、AC電源2からの電力を昇圧する柱上変圧器67が設けられる。また、AC分電盤11には、交流系電力線48を介してAC機器6が接続されている。
An AC distribution board 11 for branching an AC power supply is connected to the control unit 7 via a cross
コントロールユニット7は、直流系電力線13を介して太陽電池3に接続されている。また、コントロールユニット7には、燃料電池4が直流系電力線16を介して接続されるとともに、蓄電池23が直流系電力線15を介して接続されている。コントロールユニット7は、AC分電盤11から交流電力を取り込むとともに太陽電池3、燃料電池4及び蓄電池23から直流電力を取り込み、これら電力を機器電源として所定の直流電力に変換する。そして、コントロールユニット7は、この変換後の直流電力を、直流系電力線14を介してDC分電盤8に出力したり、又は直流系電力線15を介して蓄電池23に出力して同電力を蓄電したりする。コントロールユニット7は、AC分電盤11からAC電力を取り込むのみならず、太陽電池3、燃料電池4及び蓄電池23の電力を交流電力に変換してAC分電盤11に供給することも可能である。コントロールユニット7は、信号線17を介してDC分電盤8とデータのやり取りを実行する。なお、太陽電池3は自然エネルギを利用した第1の発電手段に相当し、燃料電池4は燃料を利用した第2の発電手段に相当する。
The control unit 7 is connected to the
DC分電盤8は、直流電力対応の一種のブレーカである。DC分電盤8は、コントロールユニット7から入力した直流電力を分岐させ、その分岐後の直流電力を、直流系電力線18を介して制御ユニット9に出力したり、直流系電力線19を介してリレーユニット10に出力したりする。また、DC分電盤8は、信号線20を介して制御ユニット9とデータのやり取りをしたり、信号線21を介してリレーユニット10とデータのやり取りをしたりする。
The DC distribution board 8 is a kind of breaker that supports DC power. The DC distribution board 8 branches the DC power input from the control unit 7 and outputs the branched DC power to the
制御ユニット9には、複数のDC機器5が接続されている。これらDC機器5は、直流電力及びデータの両方を1対の線によって搬送可能な直流供給線路22を介して制御ユニット9と接続されている。直流供給線路22は、DC機器5の電源となる直流電圧に、高周波の搬送波によりデータを電送する通信信号を重畳する、いわゆる電力線搬送通信により、1対の線で電力及びデータの両方をDC機器5に搬送する。制御ユニット9は、直流系電力線18を介してDC機器5の直流電源を取得し、DC分電盤8から信号線20を介して得る動作指令を基に、どのDC機器5をどのように制御するのかを把握する。そして、制御ユニット9は、指示されたDC機器5に直流供給線路22を介して直流電圧及び動作指令を出力し、DC機器5の動作を制御する。
A plurality of
制御ユニット9には、宅内のDC機器5の動作を切り換える際に操作するスイッチ46が直流供給線路22を介して接続されている。また、制御ユニット9には、例えば赤外線リモートコントローラからの発信電波を検出するセンサ45が直流供給線路22を介して接続されている。よって、DC分電盤8からの動作指示のみならず、スイッチ46の操作やセンサ45の検知によっても、直流供給線路22に通信信号を流してDC機器5が制御される。
A
リレーユニット10には、複数のDC機器5がそれぞれ個別の直流系電力線25を介して接続されている。リレーユニット10は、直流系電力線19を介してDC機器5の直流電源を取得し、DC分電盤8から信号線21を介して得る動作指令を基に、どのDC機器5を動作させるのかを把握する。そして、リレーユニット10は、指示されたDC機器5に対し、内蔵のリレーにて直流系電力線25への電源供給をオンオフすることで、DC機器5の動作を制御する。また、リレーユニット10には、DC機器5を手動操作するための複数のスイッチ26が接続されており、スイッチ26の操作によって直流系電力線25への電源供給をリレーにてオンオフすることにより、DC機器5が制御される。
A plurality of
DC分電盤8には、例えば壁コンセントや床コンセントの態様で住宅に建て付けられた直流コンセント27が直流系電力線28を介して接続されている。この直流コンセント27にDC機器のプラグ(図示略)を差し込めば、同機器に直流電力を直接供給することが可能である。
The DC distribution board 8 is connected to a DC outlet 27 built in a house in the form of a wall outlet or a floor outlet, for example, via a
また、AC電源2及びAC分電盤11間の交流系電力線49には、AC電源2の使用量を遠隔検針可能な電力メータ29が設けられている。電力メータ29には、商用電源使用量の遠隔検針の機能のみならず、例えば電力線搬送通信や無線通信の機能が搭載されている。電力メータ29は、電力線搬送通信や無線通信等を介して検針結果を電力会社等に送信する。
The
電力供給システム1には、宅内の各種機器をネットワーク通信によって制御可能とするネットワークシステム30が設けられている。ネットワークシステム30には、同システム30のコントロールユニットとして宅内サーバ31が設けられている。宅内サーバ31は、インターネットなどのネットワークNを介して宅外の管理サーバ32と接続されるとともに、信号線33を介して宅内機器34に接続されている。また、宅内サーバ31は、DC分電盤8から直流系配線35を介して取得する直流電力を電源として動作する。
The power supply system 1 is provided with a
宅内サーバ31には、ネットワーク通信による宅内の各種機器の動作制御を管理するコントロールボックス36が信号線37を介して接続されている。コントロールボックス36は、信号線17を介してコントロールユニット7及びDC分電盤8に接続されるとともに、直流供給線路38を介してDC機器5を直接制御可能である。コントロールボックス36には、例えば使用したガス量や水道量を遠隔検針可能なガス/水道メータ39が接続されるとともに、ネットワークシステム30の操作パネル40に接続されている。操作パネル40には、例えばドアホン子器やセンサやカメラからなる監視機器41が接続されている。
A
宅内サーバ31は、ネットワークNを介して宅内の各種機器の動作指令を入力すると、コントロールボックス36に指示を通知して、各種機器が動作指令に準じた動作をとるようにコントロールボックス36を動作させる。また、宅内サーバ31は、ガス/水道メータ39から取得した各種情報を、ネットワークNを通じて管理サーバ32に提供可能であるとともに、監視機器41で異常検出があったことを操作パネル40から受け付けると、その旨もネットワークNを通じて管理サーバ32に提供する。
When the in-
次に、コントロールユニット7及びAC分電盤11周辺の具体的構成について説明する。
図2に示すように、コントロールユニット7は、制御部51と、第1〜第3DC/DCコンバータ(以下、第1〜第3コンバータ称す)55〜57と、双方向コンバータ58とを備える。
Next, a specific configuration around the control unit 7 and the AC distribution board 11 will be described.
As shown in FIG. 2, the control unit 7 includes a
第1コンバータ55は、太陽電池3側から入力される直流電力を適切な直流電力に変換してDC分電盤8及び双方向コンバータ58側に出力する。同様に、第2コンバータ56は、燃料電池4から入力される直流電力を適切な直流電力に変換し、第3コンバータ57は、蓄電池23から入力される直流電力を適切な直流電力に変換して、それぞれDC分電盤8及び双方向コンバータ58側に出力する。
The
詳しくは、第1〜第3コンバータ55〜57は、図3に示すように、入力側の電圧値を検出する入力電圧検出回路61と、出力側の電圧値を検出する出力電圧検出回路62と、出力側の電流値を検出する出力電流検出回路63と、電力変換用のパワー回路64と、前記パワー回路64を制御するCPU65とにより構成される。
Specifically, as shown in FIG. 3, the first to
パワー回路64は、CPU65からの制御信号に基づき、適切な電力に変換して出力する。なお、パワー回路64は複数のスイッチ素子等からなる。また、CPU65は、入力電圧検出回路61、出力電圧検出回路62及び出力電流検出回路63の検出結果を制御部51に出力する。制御部51は、入力電圧検出回路61、出力電圧検出回路62及び出力電流検出回路63の検出結果に基づき、パワー回路64からの出力電力を算出するとともに、第1〜第3コンバータ55〜57を制御する。すなわち、制御部51は、第1〜第3コンバータ55〜57に出力電力に関する指令信号を出力することで、第1〜第3コンバータ55〜57の出力電力を制御する。また、制御部51は、不揮発性のメモリ51aを備え、メモリ51aには、後述する電圧制御プログラム、しきい値等が記憶されている。
Based on a control signal from the
図2に示すように、直交流接続線12に設けられる双方向コンバータ58は、直流系電力線13〜16からの電力を交流に変換するとともに、交流系電力線49からの電力を直流に変換する。このように、直交流接続線12に双方向コンバータ58を設けることで、交流電力を直流電力に変換して直流系電力線13〜16に送電したり、直流電力を交流電力に変換して交流系電力線48、49に送電したりすることができる。また、双方向コンバータ58には、図3に示した第1〜第3コンバータ55〜57の構成と同様に、入力電圧検出回路61、出力電圧検出回路62、CPU65、出力電流検出回路63及び、交流及び直流間の双方向で電力変換が可能とされるパワー回路64を備える。すなわち、双方向コンバータ58は、出力電圧検出回路62を通じて、交流系電力線49側に出力される電圧を検出可能である。
As shown in FIG. 2, the
ここで、太陽電池3による発電量がDC機器5の使用電力量を上回ったときには、直流電力を交流電力に変換してAC機器6に電力を供給したり、AC電源2の供給源である電力会社に電力を逆潮流することで売電したりすることができる。従って、電力会社の電気料金を低減することができる。
Here, when the amount of power generated by the
図2に示すように、AC分電盤11は、各AC機器6に対応して設けられるブレーカ60からなる。ブレーカ60は、通常はオン状態とされてAC機器6への送電を許可する。また、ブレーカ60は、交流系電力線48に予め設定された電流値以上の過電流が流れた旨検出されたときには、オフ状態となることで、AC機器6への送電を遮断する。これにより、例えば、交流系電力線48が短絡したときに、それに伴う交流系電力線48の発熱等を抑制できる。
As shown in FIG. 2, the AC distribution board 11 includes a
また、交流系電力線49には、AC電源2からの電力及び直流系統から交流に変換された電力が合流する受電点66が存在する。受電点66は、直交流接続線12及び交流系電力線49の接続点となる。この受電点66の電圧Vr(受電電圧)と同電圧を、交流系電力線48を介してAC機器6は受電することになる。また、双方向コンバータ58は、受電点66の電圧Vrを検出して、その検出結果を制御部51に出力する。
The
ここで、AC電源2からの電力は、各地に設置される変電所から送電される。従って、送電時における交流系電力線50のインピーダンスによる電圧降下は避けられない。また、上記同様に、柱上変圧器67からAC機器6への送電時にも交流系電力線48,49のインピーダンスの影響により電圧降下が生じる。このような電圧降下に対して、AC電源2からの供給電圧及び柱上変圧器67の出力側(AC機器6側)の電圧を高めに設定する対策が講じられている。
Here, the electric power from the AC power source 2 is transmitted from substations installed in various places. Therefore, a voltage drop due to the impedance of the
上記背景技術でも説明したように、100V系においては、許容される電圧変動は101±6Vと定められている。100V系において、例えば、電圧降下分を見込んで、柱上変圧器67の出力電圧を少し高めの105Vに設定する。よって、交流系電力線48,49において4Vの電圧降下が生じた場合であっても、約101Vの電圧をAC機器6に印加できる。
As described in the background art above, in the 100V system, the allowable voltage fluctuation is set to 101 ± 6V. In the 100V system, for example, the output voltage of the
ところで、太陽電池3等から発電された電力を売電する際には、交流系電力線49、柱上変圧器67及び交流系電力線50を経てAC電源2に逆潮流される。このときには、交流系電力線49,50のインピーダンスの影響により、受電点66の電圧が上昇する。換言すると、AC電源2に逆潮流させる場合には、交流系電力線49,50のインピーダンスを考慮して、高電圧電力を供給する必要がある。
By the way, when selling the electric power generated from the
このような場合、制御部51は、受電点66の電圧Vrを減少させるべく、図4のフローチャートに示す処理手順を実行する。当該フローは、メモリ51aに格納された電圧制御プログラムに従い実行される。なお、電圧制御プログラムは、電圧Vrの抑制及び電力有効利用の観点から作成されている。
In such a case, the
制御部51は、受電点66の電圧Vrを常に(正確には、所定の制御周期で)監視する。すなわち、制御部51は、双方向コンバータ58の検出結果を通じて、電圧Vrを認識して、この電圧Vrと自身のメモリ51aに記憶されるしきい値Vaとを比較する(S101)。このしきい値Vaは、例えば、100V系であれば、AC機器6に印加が許容される最大電圧107Vを基準に設定される。
The
受電点66の電圧Vrがしきい値Va未満の場合(S101でNO)には、正常に電力がAC機器6に供給されたり、AC電源2に逆潮流されたりしているとして、制御部51は処理を終了する。
When the voltage Vr at the power receiving point 66 is less than the threshold value Va (NO in S101), it is assumed that the power is normally supplied to the
受電点66の電圧Vrがしきい値Va以上の場合(S101でYES)には、上記許容最大電圧を超えるおそれがあるとして、制御部51は電圧Vrを減少させる制御を行う。具体的には、まず、制御部51は、第2コンバータ56の出力電力Poutがゼロの近似値(出力電力Pout≒0)となるか否かを判断する(S102)。ここで、燃料電池4から電力が供給されていなくても、第2コンバータ56は、種々の電子機器に接続されているため、その出力電力Poutが完全にゼロにならないことが考えられる。すなわち、ゼロの近似値は、燃料電池4からの電力でない微電流を含むように設定されている。なお、本例では、ゼロの近似値は、ゼロ(出力電力Pout=0)も含む概念である。
When the voltage Vr at the power receiving point 66 is equal to or higher than the threshold value Va (YES in S101), the
第2コンバータ56からの出力電力Poutがゼロに近似しない場合(S102でNO)には、燃料電池4からの電力が第2コンバータ56に供給されている状態である。この状態においては、制御部51は、第2コンバータ56に出力電力Poutを減少させる旨の指令信号を出力する(S103)。図3に示すように、この指令信号を受けたCPU65は、パワー回路64からの出力電力Poutを減少させる制御を行う。ここで、図2に示すように、受電点66には第1〜第3コンバータ55〜57からの出力電力Poutが供給されているため、電圧Vrは第1〜第3コンバータ55〜57からの出力電力Poutに基づき決まる。よって、第2コンバータ56からの出力電力Poutの減少に伴い、電圧Vrは減少する。
When the output power Pout from the
一方、図4に示すように、第2コンバータ56からの出力電力Poutがゼロに近似する場合(S102でYES)には、燃料電池4からの電力が供給されていない状態である。すなわち、この状態における電圧Vrは、太陽電池3及び蓄電池23からの電力に由来するものである。この場合、制御部51は、第3コンバータ57からの出力電力Poutがゼロに近似するか否かの判断を行う(S104)。第3コンバータ57からの出力電力Poutがゼロに近似しない場合(S104でNO)には、蓄電池23から電力が供給されている状態である。この状態においては、制御部51は、第3コンバータ57に出力電力Poutを減少させる旨の指令信号を出力する(S105)。第3コンバータ57は、上記第2コンバータ56と同様に、前記指令信号を受けて、出力電力Poutを減少させる。これにより、受電点66の電圧Vrは減少する。
On the other hand, as shown in FIG. 4, when the output power Pout from the
一方、第3コンバータ57からの出力電力Poutがゼロに近似する場合(S104でYES)には、蓄電池23から電力が供給されていない状態である。すなわち、この状態における電圧Vrは、太陽電池3からの電力に由来するものである。この場合、制御部51は、第1コンバータ55に出力電力Poutを減少させる旨の指令信号を出力する(S106)。第1コンバータ55は、上記第2コンバータ56と同様に、前記指令信号を受けて、出力電力Poutを減少させる。これにより、受電点66の電圧Vrは減少する。
On the other hand, when the output power Pout from the third converter 57 is close to zero (YES in S104), the power is not supplied from the
このように、燃料電池4からの電力が使用されている場合、燃料電池4からの電力を減少させて、電圧Vrを減少させる。また、燃料電池4からの電力が使用されていない場合には、蓄電池23からの電力を減少させて、電圧Vrを減少させる。これにより、燃料電池4の燃料及び蓄電池23の蓄電量の消耗を抑制することができる。
Thus, when the electric power from the
そして、制御部51は、再び、電圧Vr及びしきい値Vaの比較をする(S107)。受電点66の電圧Vrがしきい値Va以上の場合(S107でYES)には、制御部51は、ステップS102の処理に戻って、第2コンバータ56の出力電力Poutがゼロに近似するか否かを判断する。そして、第2コンバータ56の出力電力Poutがゼロに近似しない場合(S102でNO)には、第2コンバータに出力電力Poutを減少させる旨の指令信号を出力し、第2コンバータ56の出力電力Poutがゼロに近似する場合(S102でYES)には、第3コンバータ57の出力電力Poutがゼロに近似するか否かを判断する(S104)。このように、受電点66の電圧Vrがしきい値Va未満となるまで、上記処理を繰り返す。電圧Vrがしきい値Va未満となった(S107でNO)場合には、受電点66の電圧Vrは許容最大電圧以下であるとして、電圧制御プログラムの処理を終了する。これにより、受電点66、ひいてはAC機器6に上記許容最大電圧を越える電圧が印加されることが抑制される。
Then, the
以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)逆潮流される電力を抑制する必要があると判断された場合、すなわち、受電点66の電圧Vrがしきい値Va以上となった場合、第2コンバータ56の制御を通じて、燃料電池4の出力電力が優先して抑制される。従って、燃料電池4から供給する電力が抑制されて、燃料の消耗を抑えられる。これにより、太陽電池3からの発電電力を抑制せずに、その発電効率を保ったまま、逆潮流される電力を抑制することができる。
As described above, according to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) When it is determined that it is necessary to suppress the power that flows backward, that is, when the voltage Vr at the power receiving point 66 becomes equal to or higher than the threshold value Va, the
(2)AC電源2から供給される電圧は、AC機器6に電力が供給されるまでに交流系電力線50のインピーダンスの影響により降下することを考慮して、AC機器6に供給する電圧より予め少し高めに設定されている。電力をAC電源2側に逆潮流させる場合には、上記インピーダンスの影響により、交流系電力線50の電圧は上昇する。過度の電圧上昇は、AC機器6の動作にとって好ましくない。よって、制御部51は、双方向コンバータ58の検出する受電点66の電圧Vrがしきい値Va以上となった旨の判断をした場合には、第2コンバータ56を通じて、燃料電池4の出力電力を抑制することで、受電点66の電圧Vrをしきい値Va未満とする。これにより、太陽電池3からの発電効率を維持しつつ、電圧Vrの上昇を抑制できる。
(2) Considering that the voltage supplied from the AC power source 2 drops due to the impedance of the
(3)逆潮流される電力を抑制する必要があると判断された場合であって、太陽電池3からの出力電力がないと判断されたとき、太陽電池3より優先して、蓄電池23からの電力を抑制する。従って、蓄電池23から供給する電力が抑制されて、蓄電量の消耗を抑えられる。これにより、太陽電池3からの発電電力を抑制せずに、その発電効率を保ったまま、逆潮流される電力を抑制することができる。
(3) When it is determined that it is necessary to suppress the power that flows backward, and when it is determined that there is no output power from the
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態においては、双方向コンバータ58を設けて、直流電力系統及び交流電力系統を連携させていたが、双方向コンバータ58に代えてインバータを設けてもよい。当該インバータは、直流系電力線14からの直流電力を交流電力に変換し、交流系電力線49に供給する。
In addition, the said embodiment can be implemented with the following forms which changed this suitably.
In the above embodiment, the
・上記実施形態においては、第1〜第3コンバータ55〜57の出力電力は双方向コンバータ58に供給されていたが、当該双方向コンバータ58を省略して、太陽電池3、燃料電池4及び蓄電池23の各出力側にコンバータ及びインバータ等を備えるパワーコンディショナを設けてもよい。当該パワーコンディショナは、太陽電池3、燃料電池4及び蓄電池23からの直流電力を適切な交流電力に変換して出力する。
In the above embodiment, the output power of the first to
・上記実施形態においては、太陽電池3、燃料電池4及び蓄電池23からの直流電力を直接供給する構成、すなわち、DC分電盤8、制御ユニット9、リレーユニット10及びDC機器5等が設けられていたが、これらを省略して、交流電力供給システムとして構成してもよい。
-In the said embodiment, the structure which directly supplies the direct-current power from the
・上記実施形態においては、太陽電池3、燃料電池4及び蓄電池23からの電力がAC機器6及びDC機器5に供給されていたが、蓄電池23を省略してもよい。この場合でも、太陽電池3より優先して燃料電池4から供給される第2コンバータ56の出力電力Poutを抑制することで、太陽電池3の発電電力を下げることなく、受電点66の電圧Vrを抑制できる。
In the above embodiment, the power from the
・上記実施形態においては、自然エネルギを利用した第1の発電手段として太陽光エネルギに基づき発電する太陽電池3を設けたが、自然エネルギを利用した発電手段であれば、これに限らず、例えば風力発電、地熱発電等であってもよい。
In the above embodiment, the
・上記実施形態においては、逆潮流する電力を抑制する必要がある場合として、交流系電力線48、49のインピーダンスの影響で売電時に受電点66の電圧が上昇する場合を想定していた。しかし、逆潮流する電力を抑制する必要があれば、これに限定されない。逆潮流する電力を抑制する必要がある場合として、例えば、以下のような状況が考えられる。太陽電池3からの電力を売電して、蓄電池23及び燃料電池4からの電力をAC機器6に供給していた場合に、蓄電池23の蓄電量が減ったため、充電制御が行われるとする。このような状況において、制御部51は、逆潮流される電力を抑制して、その分の電力を蓄電池23の充電に費やす制御を実行する。この場合、制御部51は、逆潮流する電力を抑制するために、太陽電池3からの電力を抑制することなく、燃料電池4に対応する第2コンバータ56の出力電力Poutを抑制する。そして、太陽電池3からの電力の一部をAC機器6に供給することで、逆潮流する電力が抑制されるとともに、AC機器6へ供給する電力を保つことができる。
In the above-described embodiment, the case where the voltage at the power receiving point 66 increases at the time of power sale is assumed as the case where it is necessary to suppress the power flowing in the reverse direction due to the impedance of the
・上記実施形態においては、出力電力制御手段として第1〜第3コンバータ55〜57を設けた。しかし、太陽電池3、燃料電池4及び蓄電池23からの電力を制御可能であれば、コンバータに限定されない。例えば、太陽電池3、燃料電池4及び蓄電池23から双方向コンバータ58及びDC分電盤8側への送電をオンオフ切り替えるスイッチング素子であってもよい。本構成においても、受電点66の電圧Vrがしきい値Va以上の場合、まず、燃料電池4に対応するスイッチング素子がオフされ、次に蓄電池23に対応するスイッチング素子がオフされることで、太陽電池3の発電効率を維持しつつ、受電点66の電圧が抑制される。
In the above embodiment, the first to
1…電力供給システム、2…AC電源(商用交流電源、交流供給源)、3…太陽電池(第1の発電手段)、4…燃料電池(第2の発電手段)、7…コントロールユニット、12…直交流接続線、13〜16…直流系電力線、23…蓄電池、48〜50…交流系電力線(AC配線)、51…制御部、51a…メモリ、55〜57…第1〜第3コンバータ(出力電力制御手段)、58…双方向コンバータ(電圧検出手段)、61…入力電圧検出回路、62…出力電圧検出回路、63…出力電流検出回路、64…パワー回路、65…CPU、66…受電点、67…柱上変圧器。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power supply system, 2 ... AC power supply (commercial AC power supply, AC supply source), 3 ... Solar cell (1st electric power generation means), 4 ... Fuel cell (2nd electric power generation means), 7 ... Control unit, 12 ... cross-flow connection line, 13 to 16 ... DC system power line, 23 ... storage battery, 48 to 50 ... AC system power line (AC wiring), 51 ... control unit, 51a ... memory, 55 to 57 ... first to third converters ( Output power control means), 58 ... Bidirectional converter (voltage detection means), 61 ... Input voltage detection circuit, 62 ... Output voltage detection circuit, 63 ... Output current detection circuit, 64 ... Power circuit, 65 ... CPU, 66 ... Power reception Point, 67 ... A pole transformer.
Claims (3)
燃料を利用して創出される電力を前記交流負荷に前記AC配線を介して供給する第2の発電手段と、
前記第1の発電手段及び前記第2の発電手段から前記交流負荷及び前記交流供給源に供給する出力電力を制御する出力電力制御手段と、
前記逆潮流される電力を抑制する必要があると判断した場合、前記出力電力制御手段を通じて、前記第2の発電手段の出力電力を優先して抑制する制御部と、を備えた電力供給システム。 AC power is supplied to the AC load from the first power generation means and the AC supply source for generating power using natural energy via the AC wiring, and the power from the first power generation means is supplied via the AC wiring. In the power supply system in which power can be sold by making the AC power source flow backward
Second power generation means for supplying electric power generated using fuel to the AC load via the AC wiring;
Output power control means for controlling output power supplied from the first power generation means and the second power generation means to the AC load and the AC supply source;
And a control unit that preferentially suppresses the output power of the second power generation unit through the output power control unit when it is determined that the reverse flow power needs to be suppressed.
前記交流負荷の受電電圧を検出するとともに、その検出結果を前記制御部に出力する電圧検出手段を備え、
制御部は、前記受電電圧が前記交流負荷への供給が許容される電圧に基づき設定されるしきい値以上のときに、逆潮流される電力を抑制する必要があると判断して、前記第2の発電手段の出力電力を優先して抑制することにより、前記受電電圧を前記しきい値未満とすることを特徴とする電力供給システム。 The power supply system according to claim 1,
While detecting the received voltage of the AC load, the voltage detection means for outputting the detection result to the control unit,
The control unit determines that it is necessary to suppress the power that is reversely flowed when the power reception voltage is equal to or higher than a threshold value set based on a voltage that is allowed to be supplied to the AC load. 2. The power supply system according to claim 1, wherein the power reception voltage is less than the threshold value by preferentially suppressing output power of the second power generation means.
前記AC配線を介して前記交流負荷に蓄電力に基づく交流電力を供給する蓄電池を備え、
前記出力電力制御手段は、前記蓄電池から前記交流負荷及び前記交流供給源に供給する出力電力を制御し、
前記制御部は、前記逆潮流される電力を抑制する必要があると判断した場合であって、前記第2の発電手段からの出力電力がないと判断したとき、前記出力電力制御手段を通じて、前記蓄電池の出力電力を優先して抑制する電力供給システム。 The power supply system according to claim 1 or 2,
A storage battery for supplying AC power based on stored power to the AC load via the AC wiring;
The output power control means controls output power supplied from the storage battery to the AC load and the AC supply source,
When the control unit determines that there is a need to suppress the reverse power flow, and determines that there is no output power from the second power generation unit, the output power control unit, A power supply system that preferentially suppresses the output power of the storage battery.
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