JP3827676B2 - Power storage system - Google Patents
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Description
本発明は、電力会社の時間帯別契約メニューを利用し、夜間電力を蓄電し、夜間電力の供給時間帯以外の時間帯に放電することによって、電気料金の削減および負荷平準化を図ることができ、また太陽光発電、風力発電等を蓄電でき、CO2削減に寄与できる電力貯蔵システムに関する。 The present invention makes it possible to reduce the electricity bill and level the load by using the contract menu for each time zone of the power company, storing the nighttime power, and discharging it in a time zone other than the nighttime power supply time zone. In addition, the present invention relates to a power storage system that can store solar power generation, wind power generation, and the like and contribute to CO 2 reduction.
電力会社においては、デイタイムや特定の時期の時間帯に消費されるピーク電力に対応できるように、原子力、水力、火力発電等による発電能力を設定し、電力需要量を予測しながら給電を制御している。電力の需要は、都市部においてはますます増加傾向にあり、ピーク電力の増加は、新たな発電設備の建設などの負担の増加につながっている。一方、夜間は、工場やオフィス等の電力利用が少なくなるため、電力の利用率が低下する。このようなデイタイムと夜間の電力需要量の大きな格差を平準化することを目的とした夜間電力利用促進割引制度が実施されている。夜間電力は、昼間電力に比べ安価で、化石燃料の使用割合が低いため二酸化炭素排出量が少なく、地球環境保全にも好都合である。 In electric power companies, power generation is controlled by predicting power demand by setting power generation capacity by nuclear power, hydropower, thermal power generation, etc. so that it can cope with peak power consumed during daytime or at specific times. is doing. The demand for electric power is increasing in urban areas, and the increase in peak electric power has led to an increase in the burden of constructing new power generation facilities. On the other hand, at night, the power usage rate decreases because the power usage in factories and offices decreases. A nighttime electricity use discount discount system is being implemented to equalize the large gap between daytime and nighttime electricity demand. Nighttime electricity is cheaper than daytime electricity and has a low use rate of fossil fuels, so it emits less carbon dioxide and is convenient for global environmental conservation.
夜間電力の利用技術としては、電力そのものを貯蔵する方法と、給湯設備や氷蓄熱のような熱エネルギーに変換して貯蔵する方法、あるいは揚水発電のように、位置のエネルギーとして貯蔵する方法等が考えられている。この中で、電力を貯蔵する方法の代表的なものは、夜間電力を蓄電池に貯蔵しておき、電力負荷の大きなデイタイムに蓄電池からの電力を消費する電力貯蔵システムである。この電力貯蔵システムによれば、需要者にとっての電力使用料金の低減効果があると共に、電力系統の夜間時のボトムアップ、デイタイムのピーク電力抑制による平準化が可能になる。 There are two methods for using nighttime electricity: a method of storing power itself, a method of storing it by converting it into thermal energy such as hot water supply equipment and ice heat storage, or a method of storing it as location energy, such as pumped-storage power generation. It is considered. Among them, a typical method for storing power is a power storage system that stores nighttime power in a storage battery and consumes the power from the storage battery during daytime when the power load is large. According to this power storage system, there is an effect of reducing the electricity usage fee for the consumer, and it is possible to level the power system at the bottom-up at night and by suppressing peak power during the daytime.
しかし、蓄電池の容量以上にデイタイムの電力消費が大きいことが当然起きる。
このような、蓄電容量以上の電力供給を負荷に行う場合の対策としては、例えば特開2000−308282号公報(特許文献1)や特開2000−295784号公報(特許文献2)に開示されているように系統切替手段を設け、負荷が蓄電池の容量を超えると、負荷への電力供給を蓄電池から商用電力に切り替えるものがある。
However, it naturally occurs that daytime power consumption is larger than the capacity of the storage battery.
As a countermeasure when such a power supply exceeding the storage capacity is performed on the load, it is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-308282 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-295784 (Patent Document 2). If the system switching means is provided and the load exceeds the capacity of the storage battery, the power supply to the load is switched from the storage battery to the commercial power.
他の対策としては、例えば特開2001−008385号公報(特許文献3)に開示されているように、一日の蓄電池放電パターンを予め数種類記憶しておいて、使用者がそのパターンを適宜選択することにより、蓄電池に充電される夜間電力を有効に、無駄なく使用するようにした電力貯蔵システムがある。 As another countermeasure, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-008385 (Patent Document 3), several types of storage battery discharge patterns for one day are stored in advance, and the user selects the pattern appropriately. By doing so, there is an electric power storage system that uses the nighttime electric power charged in the storage battery effectively and without waste.
また、特開平10−201129号公報(特許文献4)や特開平10−201130号公報(特許文献5)には、蓄電池への昼間の充電に太陽電池を用いることが開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-201129 (Patent Document 4) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-201130 (Patent Document 5) disclose the use of solar cells for daytime charging of storage batteries.
以上のように、特許文献1〜5において提案された電力貯蔵システムにおいては、負荷に接続した蓄電池の蓄電電力が低下した場合、負荷の電力要求に応じられなくなるため、商用電力等に切り替えて負荷に電力を供給している。しかしながら、割安な夜間電気料金帯で蓄電した電力を有効に使い切らない事態が発生すると共にデイタイムの電気料金の電力を使用することとなり、電力貯蔵システムの目的が充分に達成されていなかった。
As described above, in the power storage systems proposed in
そこで本発明は、負荷から出力容量以上の電力要求があった場合でも、蓄電手段に蓄電された電力を有効に使い切ることにより、夜間電力の有効利用と、デイタイム電力の使用を抑制することのできる電力貯蔵システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can suppress the effective use of nighttime power and the use of daytime power by effectively using the power stored in the power storage means even when there is a power demand exceeding the output capacity from the load. An object of the present invention is to provide a power storage system that can be used.
前記課題を解決するため、本発明の電力貯蔵システムは、商用電力を直流電力に変換する整流手段と、整流された直流電力を貯蔵する蓄電手段と、前記蓄電手段に蓄電された直流電力を前記商用電力の電圧および周波数にほぼ等しい交流電力に変換する電力変換手段と、前記商用電力と前記電力変換手段により変換された交流電力を複数のスイッチを切り替えて選択的に負荷に供給する電力選択手段と、前記電力選択手段の複数のスイッチの制御を行う制御手段とを有し、前記制御手段は、夜間料金適用時間帯は前記商用電力から前記整流手段を介して前記蓄電手段に電力を供給するとともに前記負荷に電力を供給する夜間運転モードと、前記夜間料金適用時間帯以外の時間帯においては、前記負荷の消費電力が所定の値未満のときは前記蓄電手段からのみの前記負荷への電力供給を行う放電運転モードと、前記負荷の消費電力が前記所定の値以上のときは、前記所定の値までの消費電力は前記蓄電手段から電力供給し、前記所定の値以上の消費電力は前記商用電力から電力供給する系統補充運転モードの各モードに応じて前記複数のスイッチを制御するものである。 In order to solve the above problems, a power storage system of the present invention includes a rectifying unit that converts commercial power into DC power, a power storage unit that stores rectified DC power, and a DC power stored in the power storage unit. Power conversion means for converting into AC power substantially equal to the voltage and frequency of commercial power, and power selection means for selectively supplying the commercial power and the AC power converted by the power conversion means to a load by switching a plurality of switches And control means for controlling a plurality of switches of the power selection means, and the control means supplies power from the commercial power to the power storage means via the rectification means during night charge application time zone In addition, in the night operation mode in which power is supplied to the load, and in a time zone other than the night charge application time zone, the storage is performed when the power consumption of the load is less than a predetermined value. A discharge operation mode for supplying power to the load only from the means, and when the power consumption of the load is equal to or greater than the predetermined value, the power consumption up to the predetermined value is supplied from the power storage means, Power consumption equal to or greater than a predetermined value controls the plurality of switches according to each mode of the system supplement operation mode in which power is supplied from the commercial power.
本発明においては、夜間料金適用時間帯以外の蓄電手段からの放電を行うときに、負荷から出力容量以上の電力要求があった場合でも、蓄電手段に蓄電された電力を有効に使い切ることにより、夜間電力の有効利用と、デイタイム電力の使用を抑制することができる。 In the present invention, when discharging from the power storage means other than the night charge applicable time zone, even when there is a power request from the load more than the output capacity, by effectively using the power stored in the power storage means, Effective use of nighttime power and daytime power can be suppressed.
前記整流手段および前記電力変換手段を、両者の機能を備えた双方向電力変換器とすることにより、蓄電手段に対する充電動作時はコンバータとして動作するように、また、蓄電手段から負荷へ電力を放電動作時はインバータとして動作するように制御される。 By making the rectifying means and the power conversion means a bidirectional power converter having both functions, the power storage means operates as a converter during the charging operation, and discharges power from the power storage means to the load. During operation, it is controlled to operate as an inverter.
前記電力選択手段は、商用電力と前記電力変換手段との間に接続される第1のスイッチと、商用電力と負荷との間に接続される第2のスイッチと、前記電力変換手段と前記第1のスイッチとの間に設けられる電子スイッチ手段とからなり、前記電力変換手段は前記負荷に常時接続され、かつ前記制御手段により、前記各スイッチおよび電子スイッチ手段を前記各モードにしたがって切り替えるようにしたことにより、2つの電源からの電力を負荷に並列供給することができる。 The power selection means includes a first switch connected between commercial power and the power conversion means, a second switch connected between commercial power and a load, the power conversion means, and the first switch. The power conversion means is always connected to the load, and the control means switches the switches and electronic switch means according to the modes. As a result, power from two power sources can be supplied to the load in parallel.
また、前記蓄電手段の出力部と商用電力との接続点の商用電力側に電力変換手段と商用電力を遮断する電子スイッチ手段を設けることにより、商用電力の給電中は蓄電手段の出力と商用電力で電流を分担しながら、所定の負荷に給電し、商用電力の停電を検出し直ちに前記電子スイッチ手段を開路するとともに蓄電手段の出力制御を自立運転可能とし、自立運転開始後に所定の負荷の全負荷電流を前記蓄電手段で給電するように制御することができる。これにより、蓄電手段で自立運転をした場合に起こる商用系統への逆潮流を防止することができる。 Further, by providing an electronic switch means for cutting off the commercial power from the power conversion means and the commercial power side on the commercial power side of the connection point between the output section of the power storage means and the commercial power, the output of the power storage means and the commercial power are supplied during the commercial power supply. The electric power is supplied to a predetermined load while sharing the current at the same time, a power failure of the commercial power is detected, the electronic switch means is immediately opened, and the output control of the power storage means can be operated independently. The load current can be controlled to be supplied by the power storage means. As a result, it is possible to prevent a reverse power flow to the commercial system that occurs when the power storage means is operated independently.
前記電力変換手段と蓄電手段との間にブレーカーを設けて短絡防止を行い、さらに地絡保護のための地絡検出手段を設けることにより、災害を防止することができる。また、トランスと前記電力変換手段の間にヒューズを設け短絡防止を行う。
温度センサを設けたことにより、前記蓄電手段の温度管理を行い、異常時には本電力貯蔵システムの動作を停止させることで、前記蓄電手段を保護する。また、この温度管理は充放電の電圧管理にも使用することができる。
前記蓄電手段に、太陽光発電、風力発電等の外部発電手段からの電力を供給する構成とすることができ、これにより、CO2の発生を抑制して地球環境の改善を図ることができる。
A disaster can be prevented by providing a breaker between the power conversion means and the power storage means to prevent a short circuit and further providing a ground fault detection means for ground fault protection. Further, a fuse is provided between the transformer and the power conversion means to prevent short circuit.
By providing the temperature sensor, temperature management of the power storage means is performed, and the power storage means is protected by stopping the operation of the power storage system when an abnormality occurs. This temperature management can also be used for charge / discharge voltage management.
It said storage means, photovoltaic, can be configured to supply power from an external power generating means such as a wind power, thereby to suppress the generation of CO 2 it is possible to improve the global environment.
以上のように、本発明によれば、夜間料金適用時間帯以外の時間帯において、負荷の消費電力が前記所定の値以上のときは前記商用電力と前記蓄電手段からの前記負荷への電力供給を並行して行う機能を備えたことにより、負荷から出力容量以上の電力要求があった場合でも、蓄電手段に蓄電された電力を有効に使い切ることにより、夜間電力の有効利用と、デイタイム電力の使用を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, when the power consumption of the load is greater than or equal to the predetermined value in the time zone other than the nighttime charge application time zone, the commercial power and the power supply from the power storage means to the load By providing a function to perform the power in parallel, even when there is a power demand exceeding the output capacity from the load, by effectively using the power stored in the power storage means, it is possible to effectively use nighttime power and daytime power. Can be suppressed.
整流手段および電力変換手段を、両者の機能を備えた双方向電力変換器とすることにより、蓄電手段に対する充電動作時はコンバータとして動作するように、また、蓄電手段から負荷へ電力を放電動作時はインバータとして動作するように制御される。 By making the rectifier means and the power converter means a bidirectional power converter having both functions, it operates as a converter during the charging operation of the power storage means, and also during the discharge operation of power from the power storage means to the load. Is controlled to operate as an inverter.
電力選択手段を、第1および第2のスイッチ並びに電子スイッチ手段で構成することにより、2つの電源からの電力を負荷に並列供給することができる。 By configuring the power selection means with the first and second switches and the electronic switch means, it is possible to supply power from two power sources in parallel to the load.
商用電力との間に商用電力を遮断する電子スイッチ手段を設け、前記の商用電力側に停電検出手段を設けることにより、商用電力側で停電が発生した場合、電子スイッチ手段をオープンすることで、蓄電手段で自立運転をした場合に起こる商用系統への逆潮流を防止することができる。 By providing electronic switch means for cutting off commercial power between commercial power and providing a power failure detection means on the commercial power side, when a power failure occurs on the commercial power side, opening the electronic switch means, It is possible to prevent the reverse power flow to the commercial system that occurs when the power storage means is operated independently.
以下、本発明の電力貯蔵システムの実施の形態を、図1から図12を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the power storage system of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明に係る電力貯蔵システムの実施の形態の構成を示すブロック図(単線図)である。同図において、本実施の形態の電力貯蔵システムは、商用電力から受電する分電盤10と蓄電手段3を構成する蓄電池30から負荷40への電力供給を切り替える電力選択手段1と、分電盤10からの交流電力(商用電力)を蓄電池30への充電のための直流電力に変換するコンバータと蓄電池30に蓄電された直流電力を交流電力に変換するインバータの両方の機能を有する双方向電力変換器2と、蓄電池30からなる蓄電手段3と、電力選択手段1と双方向電力変換器2を制御する制御手段4を備えている。図中11は過負荷時及び電路漏電時に遮断する漏電ブレーカー、12は双方向電力変換器2からの低次のスイッチングノイズ等を除去するノイズフィルタ、16はヒートシンクの温度センサ、17は平滑コンデンサ、18はバッテリー電圧検出器、19は蓄電手段3の故障時や点検時等に開放するブレーカー、22は地絡保護を行い、地絡時の漏電による災害を防止するための直流地絡検出器である。温度センサ16は、ヒートシンクの温度情報を制御手段4へ伝達し、制御手段4は温度異常時には双方向電力変換器2を停止させ、双方向電力変換器2を保護する。
FIG. 1 is a block diagram (single line diagram) showing a configuration of an embodiment of a power storage system according to the present invention. In the figure, the power storage system of the present embodiment includes a
電力選択手段1は、2系統の切替スイッチMS1およびMS2と、サイリスタ等のスイッチング素子で構成される電子スイッチQ5,6とを備えている。切替スイッチMS1とMS2は、マグネットスイッチ5により開閉制御される。マグネットスイッチ5と電子スイッチQ5,6は、制御手段4により制御される。
The power selection means 1 includes two systems of changeover switches MS1 and MS2 and electronic switches Q5 and Q6 formed of switching elements such as thyristors. The changeover switches MS1 and MS2 are controlled to be opened and closed by a
双方向電力変換器2の主変換部は、スイッチング素子15より構成され、蓄電池30に対する充電動作時はコンバータとして動作するように、また、蓄電池30から負荷40へ電力を放電動作で供給する時はインバータとして動作するように、制御手段4およびスイッチング駆動部6により制御される。このようにスイッチング素子15を制御することによって、双方向電力変換器2の交流電流波形を商用電圧の正弦波に一致させるように制御し、充電および放電ができる双方向電力変換を可能にする。
The main converter of the bidirectional power converter 2 is constituted by the
具体的には、次のようなスイッチング制御を行う。
(1)スイッチング素子15に入り切り指令を与えてスイッチング動作を行い、入力電圧をパルス状にする。
(2)このパルスが任意区間において正弦波になるように制御を行う。
(3)この正弦波は充電時にはスイッチングにより発生した波形をコンデンサ17で平滑することで直流電流とし、放電時には出力電圧を正弦波にする。
(4)この制御により双方向電力変換器2において双方向の電力変換を可能にする。
Specifically, the following switching control is performed.
(1) Enter the
(2) Control is performed so that this pulse becomes a sine wave in an arbitrary interval.
(3) This sine wave is converted to a direct current by smoothing the waveform generated by switching by the
(4) This control enables bidirectional power conversion in the bidirectional power converter 2.
また、スイッチング制御時のパルス幅を大きくすると電流、電圧は大きくなり、パルス幅を小さくすると電流、電圧は小さくなる。蓄電手段3には、任意の電流で定電流充電を行う。充電電気量に近くなるとパルス幅を小さくして充電電流を小さくし、充電電気量完了まで充電を行う。このように段階的に充電電流値を制御して蓄電池30への最適蓄電量を制御する。放電電力及び負荷電力を監視しパルス幅を変化させてインバータ出力電圧を変化させて蓄電手段3の放電を制御することができる。
Further, when the pulse width during switching control is increased, the current and voltage increase, and when the pulse width is decreased, the current and voltage decrease. The power storage means 3 is charged with a constant current with an arbitrary current. When the amount of electricity is close to charging, the pulse width is reduced to reduce the charging current, and charging is performed until the amount of charging electricity is completed. In this manner, the charging current value is controlled step by step to control the optimum amount of electricity stored in the
(1)スイッチング素子15に入り切り指令を与えてスイッチング動作を行い入力電圧をパルス状にする。
(2)任意の区間(本構成では67μS)においてオン・オフ動作を行う。素子がオン状態では電流を増加し、オフ状態では電流が減少する事を利用して任意区間における電流値を決定する。この電流値は任意区間のオン状態のパルス幅を広げると大きくなり、反対に狭めると小さくなる。これを利用して任意の区間全体において電流値が正弦波になるようにパルス幅の制御を行う。
(3)このパルス状の波形を充電時には平滑コンデンサ17で平滑して直流電流として畜電池に充電を行う。放電時には商用周波数と同じ周波数にして負荷へ供給を行う。さらに、商用からの系統補充運転を行う場合は商用周波数と同期を合せてインバータ出力を行う。
(4)これらの制御により双方向電力変換器2において双方向の電力変換を可能にする。
(1) Enter the switching
(2) On / off operation is performed in an arbitrary section (67 μS in this configuration). The current value in an arbitrary section is determined by utilizing the fact that the current increases when the element is on and decreases when the element is off. This current value increases as the on-state pulse width of an arbitrary section is increased, and conversely decreases as the pulse width decreases. By utilizing this, the pulse width is controlled so that the current value becomes a sine wave in the entire arbitrary section.
(3) During charging, the pulse waveform is smoothed by the smoothing
(4) The bidirectional power converter 2 enables bidirectional power conversion by these controls.
双方向電力変換器2には、平滑コンデンサ17が設けられており、充電電流を平滑して蓄電池30へ充電を行う。また、電力選択手段1と双方向電力変換器2との間には、蓄電池30への充電時には降圧し、蓄電池30からの放電時には昇圧するトランス14が設けられている。また、このトランスの漏れリアクタスを利用してコンデンサ13とフィルタ構成し、双方向電力変換器2による電力変換時に発生する高次の高調波を低減させる。
The bidirectional power converter 2 is provided with a smoothing
蓄電手段3には、蓄電池30の温度を検出する温度センサ21が設けられている。この温度センサ21は蓄電池30の温度情報を制御手段4へ伝達する。温度異常の時は双方向電力変換器2を停止させ、電池を保護する。また、温度情報は充放電時に制御手段4が行う電圧制御値に利用する。
蓄電池30には、また、太陽光発電、風力発電、水素電池等の外部発電手段20を接続することもできる。これにより、自然エネルギーである太陽光発電電力、風力発電電力等を蓄電でき、またクリーンエネルギーである水素電池等を使用することにより、CO2削減に寄与することができる。
The power storage means 3 is provided with a
The
制御手段4は、本実施の形態ではCPUにより構成され、商用電力の電圧と電流、出力の電圧と電流および蓄電池の電圧と、内部タイマーの時刻情報に基づいて電力選択手段1の各スイッチを制御し、また双方向電力変換器2のインバータ機能およびコンバータ機能を制御する。 The control means 4 is constituted by a CPU in this embodiment, and controls each switch of the power selection means 1 based on the voltage and current of commercial power, the output voltage and current, the voltage of the storage battery, and the time information of the internal timer. In addition, the inverter function and the converter function of the bidirectional power converter 2 are controlled.
各運転モードにおける電力選択手段1のスイッチの動作状況を図2に示す。商用運転、充電運転モードの場合は、切替スイッチMS1と電子スイッチ手段Q5,6は閉じている。商用運転モードでは双方向電力変換装置2を動作させないので、電力は負荷側へと供給されるだけとなる。充電運転モードでは双方向電力変換装置2をコンバータとして動作させ、充電を行うので蓄電池30と負荷へ電力が供給される。放電運転モードの場合は、電子スイッチ手段Q5,6が開放するので、双方向変換器装置2からのみの給電となる。
FIG. 2 shows the operation status of the switch of the power selection means 1 in each operation mode. In the commercial operation and charging operation modes, the changeover switch MS1 and the electronic switch means Q5, 6 are closed. Since the bidirectional power converter 2 is not operated in the commercial operation mode, power is only supplied to the load side. In the charging operation mode, the bidirectional power conversion device 2 is operated as a converter for charging, so that power is supplied to the
系統補充運転モードでは、切替スイッチMS1と電子スイッチ手段Q5,6は閉じているが、制御手段4により、ある一定の値までの消費電力(例えば1.5kVA)は蓄電池30から電力供給し、それ以上の不足分の消費電力は商用電力から電力供給するように制御を行う。この制御は、負荷40への出力電圧、出力電流、双方向変換器2からのインバータ電流を監視することにより制御手段4が行う。
In the system replenishment operation mode, the changeover switch MS1 and the electronic switch means Q5, 6 are closed, but the control means 4 supplies power from the
次に、本実施の形態における動作について、図3〜図7のフローチャートおよび図8〜図12の系統接続図を用いて説明する。 Next, the operation in the present embodiment will be described using the flowcharts of FIGS. 3 to 7 and the system connection diagrams of FIGS.
1.定常運転
図3に示すステップ100において、放電開始時間帯、すなわち夜間料金時間帯以外の時間帯かどうかを判断する。これは、制御装置4のCPU内部のタイマー(図示せず)を用いて計時を行うことで可能である。放電開始時間帯であれば、ステップ110において、放電開始条件を満たしているかどうかを判断する。放電開始条件は、本例では蓄電池電力残量、蓄電池温度、放電時間帯である。
1. Steady operation In
条件が成立しているときは、ステップ120で負荷電力が設定値(本例では1.5kVA)以上かどうかを判定する。設定値未満であれば、ステップ130で電力選択手段1の切替スイッチMS1と電子スイッチQ5,6を開放し、蓄電池30からのみの放電運転モードとする(図10)。負荷電力が設定値(本例では1.5kVA)以上であれば、ステップ140で電力選択手段1の切替スイッチMS1と電子スイッチQ5,6を全て投入し、放電運転に対し商用電力を供給する系統補充運転モードとする(図11)。運転モードが決まると、ステップ150の放電運転出力制御を行う。
If the condition is satisfied, it is determined in step 120 whether the load power is equal to or greater than a set value (1.5 kVA in this example). If it is less than the set value, the changeover switch MS1 and the electronic switches Q5, 6 of the power selection means 1 are opened in
ステップ160では、蓄電池残量、蓄電池温度、放電時間帯などの放電運転継続条件を監視する。不成立になると、ステップ170で放電運転停止および放電量記録処理を行う。これには、ステップ180の放電量監視処理を常時行っておく。ステップ190では、電力選択手段1の切替スイッチMS1を閉じ、電子スイッチQ5,6を閉じることにより電力分配切替を商用運転とする(図8)。
In
2.非定常運転
図4に示すステップ200において、停電が発生すると、ステップ210で現在の運転状況を判定する。充電モードであれば、ステップ220で充電運転時非定常処理を行う。放電モード(系統補充運転モードも含む)であれば、ステップ230で放電運転時非定常処理を行う。商用運転モードであれば、ステップ240で商用運転時非定常処理を行う。ステップ250では、放電深度を判断する。放電深度が超過であれば、ステップ260で均等充電要求フラグをセットする。
2. Unsteady operation When a power failure occurs in
すなわち、
(1)非定常運転において、蓄電池より負荷へ電力供給することで蓄電容量が減り、放電深度まで達するとステップ260の動作を実行する。この間、商用は停電中である。
(2)商用電力が停電から復帰した場合、本システムは非定常運転から定常運転(商用運転)へ移行する。この時フラグがセットされている場合、充電時間帯に充電を行う。
ステップ270では、停電発生記録を行う。(図12)
That is,
(1) In unsteady operation, the power storage capacity is reduced by supplying power from the storage battery to the load, and the operation of step 260 is executed when the depth of discharge is reached. During this time, commercial use is out of service.
(2) When commercial power returns from a power failure, the system shifts from unsteady operation to steady operation (commercial operation). If the flag is set at this time, charging is performed during the charging time period.
In
3.充電制御(1)
図5に示すステップ300において、充電時間帯かどうかを判定する。充電時間帯であれば、ステップ310で充電の要否を判定し、充電要であればステップ310で電力選択手段1の切替スイッチMS1、電子スイッチQ5,6を投入して双方向電力変換器2を介して商用電力からの充電を行う(図9)。
3. Charge control (1)
In
4.電池温度監視
図6のステップ400において、充電開始時の温度を記録する。ステップ410において、温度センサ21で計測した電池温度現在値と充電開始時の温度とを比較する。
ステップ420では充電終了かどうかを判断し、充電未終了の場合は、6℃以上の温度上昇があったかどうかを判定し、温度上昇があれば、ステップ440で充電停止フラグをセットし、充電を停止する。
4). Battery Temperature Monitoring In
In
5.充電制御(2)
図7のステップ500において、電池電圧検出、電池温度検出処理を行う。ステップ510で充電諸量をセットする。
ここで、充電諸量とは、充電運転を行う場合、充電電気量に達するまでに段階的に充電電流値を減らして充電を行うときの電流値設定のことをいう。
次いで、ステップ520で定電流充電を行う。ステップ530では充電電気量に到達したかどうかを判定し、到達したら、ステップ540で電池電圧判定処理を行う。
5). Charge control (2)
In
Here, the various charging amounts refer to current value settings when charging is performed by gradually reducing the charging current value until the amount of charging electricity is reached when performing the charging operation.
Next, constant current charging is performed in
本発明は、夜間電力を蓄電し、夜間電力の供給時間帯以外の時間帯に放電することによって、電気料金の削減および負荷平準化を図ることができ、さらに蓄電手段に太陽光発電、風力発電その他の外部発電手段による電源をそのまま充電或いは直流に変換して充電することができる電力貯蔵システムとして利用することができる。 The present invention stores electric power at night and discharges it in a time zone other than the supply time zone of night electric power, thereby reducing the electricity bill and leveling the load. It can be used as an electric power storage system in which a power source by other external power generation means can be charged as it is or converted into direct current and charged.
1 電力選択手段
2 双方向電力変換器
3 蓄電手段
4 制御手段
5 マグネットスイッチ
6 スイッチング駆動部
10 分電盤
11 漏電ブレーカー
12 ノイズフィルタ
13 コンデンサ
14 トランス
15 スイッチング素子
16 温度センサ
17 平滑コンデンサ
18 バッテリー電圧検出器
19 ブレーカー
20 外部発電手段
21 温度センサ
22 直流地絡検出器
23 ヒューズ
30 蓄電池
40 負荷
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記制御手段は、夜間料金適用時間帯は前記商用電力から前記整流手段を介して前記蓄電手段に電力を供給するとともに前記負荷に電力を供給する夜間運転モードと、前記夜間料金適用時間帯以外の時間帯においては、前記負荷の消費電力が所定の値未満のときは前記蓄電手段からのみの前記負荷への電力供給を行う放電運転モードと、前記負荷の消費電力が前記所定の値以上のときは、前記所定の値までの消費電力は前記蓄電手段から電力供給し、前記所定の値以上の消費電力は前記商用電力から電力供給する系統補充運転モードの各モードに応じて前記複数のスイッチを制御するものであり、
前記電力選択手段は、商用電力と前記電力変換手段との間に接続される第1のスイッチと、商用電力と負荷との間に接続される第2のスイッチと、前記電力変換手段と前記第1のスイッチとの間に設けられる電子スイッチ手段とからなり、前記電力変換手段は前記負荷に常時接続され、かつ前記制御手段により、前記各スイッチおよび電子スイッチ手段を次のように切り替えるようにしたことを特徴とする電力貯蔵システム。
(1)夜間運転モード
第1のスイッチは閉じ、電子スイッチは閉じ、第2のスイッチは開く。
(2)放電運転モード
第1のスイッチは閉じ、電子スイッチは開き、第2のスイッチは開く。
(3)系統補充運転モード
第1のスイッチは閉じ、電子スイッチは閉じ、第2のスイッチは開く。
(4)停電発生時
第1のスイッチは開き、電子スイッチは開き、第2のスイッチは開く。
(5)装置故障時等
前記制御手段が監視している前記負荷への出力電圧、出力電流、前記電力変換手段からの電流に基づき前記制御手段が装置故障または過電流発生と判断した時は、第1のスイッチは開き、電子スイッチは開き、第2のスイッチは閉じる。
Rectifying means for converting commercial power into DC power, power storage means for storing the rectified DC power, and power for converting DC power stored in the power storage means into AC power substantially equal to the voltage and frequency of the commercial power Conversion means, power selection means for selectively supplying the commercial power and AC power converted by the power conversion means to a load by switching a plurality of switches, control of the plurality of switches of the power selection means, and the load Output voltage, output current to, control means for monitoring the current from the power conversion means , and a power failure detection means provided on the commercial power side ,
The control means includes a night operation mode for supplying power from the commercial power to the power storage means via the rectifying means and supplying power to the load during the night charge application time zone, and other than the night charge application time zone. In a time zone, when the power consumption of the load is less than a predetermined value, a discharge operation mode for supplying power to the load only from the power storage means, and when the power consumption of the load is greater than or equal to the predetermined value The power consumption up to the predetermined value is supplied from the power storage means, and the power consumption greater than the predetermined value is supplied from the commercial power. Control,
The power selection means includes a first switch connected between commercial power and the power conversion means, a second switch connected between commercial power and a load, the power conversion means, and the first switch. The power conversion means is always connected to the load, and the control means switches the switches and the electronic switch means as follows . A power storage system characterized by that.
(1) Night operation mode
The first switch is closed, the electronic switch is closed, and the second switch is opened.
(2) Discharge operation mode
The first switch is closed, the electronic switch is opened, and the second switch is opened.
(3) System replenishment operation mode
The first switch is closed, the electronic switch is closed, and the second switch is opened.
(4) When a power failure occurs
The first switch is open, the electronic switch is open, and the second switch is open.
(5) Device failure
When the control means determines that the device has failed or an overcurrent has occurred based on the output voltage to the load monitored by the control means, the output current, and the current from the power conversion means, the first switch is opened, The electronic switch opens and the second switch closes.
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