JP5413390B2 - Charge control device, charge control method, and photovoltaic power generation system - Google Patents
Charge control device, charge control method, and photovoltaic power generation system Download PDFInfo
- Publication number
- JP5413390B2 JP5413390B2 JP2011056953A JP2011056953A JP5413390B2 JP 5413390 B2 JP5413390 B2 JP 5413390B2 JP 2011056953 A JP2011056953 A JP 2011056953A JP 2011056953 A JP2011056953 A JP 2011056953A JP 5413390 B2 JP5413390 B2 JP 5413390B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- power generation
- charging
- storage battery
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims description 161
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 30
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 36
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 16
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 15
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 14
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 11
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
- H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Description
本発明は、充電制御装置および充電制御方法、並びに太陽光発電システムに関し、特に、より効率良く蓄電池を充電することができるようにした充電制御装置および充電制御方法、並びに太陽光発電システムに関する。 The present invention relates to a charge control device, a charge control method, and a solar power generation system, and more particularly to a charge control device, a charge control method, and a solar power generation system that can charge a storage battery more efficiently.
近年、太陽光発電パネルおよび蓄電池を備えた太陽光発電システムが普及している。このような太陽光発電システムにおいて、太陽光発電パネルで発電された電力は、各負荷で消費される他、発電量や消費量などに応じて蓄電池に充電される。 In recent years, a photovoltaic power generation system including a photovoltaic power generation panel and a storage battery has become widespread. In such a photovoltaic power generation system, the electric power generated by the photovoltaic power generation panel is consumed by each load, and the storage battery is charged according to the amount of power generation and consumption.
また、太陽光発電パネルで発電された電力を蓄電池に充電する充電方式として、複数の充電方式が提案されている。例えば、太陽光発電パネルで発電された直流電圧の電力を、発電パネル用のパワーコンディショナにより交流電圧の電力に変換し、分電盤を介して双方向パワーコンディショナに供給して直流電圧の電力に変換した後、蓄電池に充電する充電方式がある。また、太陽光発電パネルで発電された直流電圧の電力を、DC/DC(Direct Current/Direct Current)コンバータにより、蓄電池の充電に適した規定の直流電圧の電力に変換した後、蓄電池に充電する方式がある。 In addition, a plurality of charging methods have been proposed as charging methods for charging the storage battery with the electric power generated by the photovoltaic power generation panel. For example, the DC voltage power generated by the photovoltaic power generation panel is converted to AC voltage power by the power conditioner for the power generation panel, and is supplied to the bidirectional power conditioner via the distribution board. There is a charging method in which the storage battery is charged after being converted into electric power. In addition, the DC voltage power generated by the photovoltaic power generation panel is converted to the specified DC voltage power suitable for charging the storage battery by a DC / DC (Direct Current / Direct Current) converter, and then charged to the storage battery. There is a method.
しかしながら、これらの充電方式では、パワーコンディショナまたはDC/DCコンバータによる変換効率に応じて充電効率が低下してしまう。従って、太陽光発電パネルで発電された直流電圧の電力を直接的に、つまり、パワーコンディショナまたはDC/DCコンバータにより電圧変換を行うことなく、蓄電池に充電する充電方式を用いた場合には、充電効率の低下を回避することができると想定される。 However, in these charging methods, the charging efficiency is lowered according to the conversion efficiency by the power conditioner or the DC / DC converter. Therefore, when using a charging method that charges the storage battery directly, that is, without performing voltage conversion by a power conditioner or a DC / DC converter, the power of the DC voltage generated by the photovoltaic power generation panel is used. It is assumed that a decrease in charging efficiency can be avoided.
ところで、太陽光発電パネルからの電力を直接的に蓄電池に充電する充電方式では、太陽光発電パネルと蓄電池との間の電圧が調整されないため、太陽光発電パネルから出力される電力の電圧変動が、蓄電池の充電効率に影響を及ぼすことがある。このため、太陽光発電パネルへの太陽光の照射状況によっては、蓄電池の充電効率が低下することが懸念される。 By the way, in the charging method that directly charges the storage battery with the electric power from the photovoltaic power generation panel, the voltage between the photovoltaic power generation panel and the storage battery is not adjusted, so the voltage fluctuation of the electric power output from the photovoltaic power generation panel is May affect the charging efficiency of the storage battery. For this reason, we are anxious about the charge efficiency of a storage battery falling depending on the irradiation condition of the sunlight to a photovoltaic power generation panel.
また、蓄電池に効率良く充電するために、蓄電池の状況に応じて充電制御を行うことが提案されており、例えば、特許文献1には、リチウムイオン二次電池の温度に基づいて充電制御を行う技術が開示されている。
Moreover, in order to charge a storage battery efficiently, performing charging control according to the condition of a storage battery is proposed, for example,
上述したように、太陽光発電パネルからの電力を直接的に蓄電池に充電する充電方式では、蓄電池の充電効率が低下することが懸念されており、充電効率の低下を回避して、より効率良く蓄電池を充電することが求められている。 As described above, there is a concern that the charging efficiency of the storage battery is reduced in the charging method in which the power from the photovoltaic power generation panel is directly charged to the storage battery. There is a need to charge storage batteries.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より効率良く蓄電池を充電することができるようにするものである。 This invention is made | formed in view of such a condition, and enables it to charge a storage battery more efficiently.
本発明の一側面の充電制御装置は、自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段から出力される電力を最大とする電圧値が上昇するか否かを推定する推定手段と、推定手段により、電圧値が上昇すると推定された場合、発電手段により発電された電力の蓄積手段への充電を開始する充電開始手段と、前記発電手段により発電された電力が前記蓄電手段に充電されないときのみ前記発電手段から出力される電力を変換し、出力する電力変換部とを備えることを特徴とする。 The charging control device according to one aspect of the present invention includes: an estimation unit that estimates whether or not a voltage value that maximizes power output from a power generation unit that generates power using natural energy increases; When it is estimated that the value rises, a charging start unit that starts charging the storage unit of the power generated by the power generation unit, and the power generation unit only when the power generated by the power generation unit is not charged to the power storage unit And a power converter that converts the power output from the power converter and outputs the power .
本発明の一側面の電力制御方法は、自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段から出力される電力を最大とする電圧値が上昇するか否かを推定し、電圧値が上昇すると推定された場合、発電手段により発電された電力の蓄積手段への充電を開始し、前記発電手段により発電された電力が前記蓄電手段に充電されないときのみ前記発電手段から出力される電力を変換し、出力するステップを含むことを特徴とする。 The power control method according to one aspect of the present invention estimates whether or not the voltage value that maximizes the power output from the power generation means that generates power using natural energy increases, and the voltage value is estimated to increase. The charging means starts charging the power generated by the power generation means, and converts and outputs the power output from the power generation means only when the power generated by the power generation means is not charged to the power storage means. Including steps.
本発明の一側面の太陽光発電システムは、自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段と、電力を充電する蓄積手段と、発電手段から出力される電力を最大とする電圧値が上昇するか否かを推定する推定手段と、推定手段により、電圧値が上昇すると推定された場合、太陽光発電手段により発電された電力の蓄積手段への充電を開始する充電開始手段と、前記発電手段により発電された電力が前記蓄電手段に充電されないときのみ前記発電手段から出力される電力を変換し、出力する電力変換部とを備えることを特徴とする。 The photovoltaic power generation system according to one aspect of the present invention includes a power generation unit that generates power using natural energy, a storage unit that charges power, and a voltage value that maximizes the power output from the power generation unit. An estimation means for estimating the charge value, a charging start means for starting charging of the storage means for storing the electric power generated by the solar power generation means when the estimation means estimates that the voltage value is increased, and the power generation means And a power converter that converts and outputs power output from the power generation means only when the stored power is not charged in the power storage means .
本発明の一側面においては、自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段から出力される電力を最大とする電圧値が上昇すると推定された場合、発電手段により発電された電力の蓄積手段への充電が開始され、発電手段により発電された電力が蓄電手段に充電されないときのみ発電手段から出力される電力が変換され、出力される。 In one aspect of the present invention, when it is estimated that the voltage value that maximizes the power output from the power generation means that generates power using natural energy is increased, the power storage means stores the power generated by the power generation means. Is started, and the power output from the power generation means is converted and output only when the power generated by the power generation means is not charged in the power storage means.
本発明の一側面によれば、より効率良く蓄電池を充電することができる。 According to one aspect of the present invention, the storage battery can be charged more efficiently.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明を適用した太陽光発電システムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an embodiment of a solar power generation system to which the present invention is applied. In the present specification, the term “system” represents the entire apparatus constituted by a plurality of apparatuses.
図1において、太陽光発電システム11は、太陽光発電パネル12、蓄電池13、電力制御装置14を備えて構成される。
In FIG. 1, the solar
太陽光発電パネル12は、複数の太陽電池モジュールが接続されて構成されるパネルであり、太陽光の照射量に応じて発電する太陽光発電手段である。蓄電池13は、例えば、リチウムイオン蓄電池や鉛蓄電池などを備えて構成され、電力制御装置14を介して供給される電力を蓄積(充電)する蓄積手段である。
The solar
電力制御装置14は、太陽光発電パネル12において発電された電力の蓄電池13への充電を制御する充電制御装置として機能する。また、電力制御装置14は、太陽光発電パネル12において発電された電力を、分電盤を介して負荷または商用電力系統(いずれも図示せず)に供給したり、分電盤を介して商用電力系統から供給される電力を蓄電池13に充電したり、蓄電池13に蓄電されている電力を、分電盤を介して負荷に供給したりするような電力制御を行う。
The
電力制御装置14は、ダイオード21、スイッチ22、双方向AC/DC(Alternating Current / Direct Current)変換部23、通信部24、および制御ユニット25を備えて構成される。
The
電力制御装置14では、ダイオード21のアノードが、太陽光発電パネル12に接続されている。また、ダイオード21のカソードが、スイッチ22を介して蓄電池13に接続されるとともに、双方向AC/DC変換部23に接続されている。また、双方向AC/DC変換部23は、例えば、分電盤を介して商用電力系統や各負荷などに接続されている。
In the
ダイオード21は、太陽光発電パネル12からの電力が蓄電池13および双方向AC/DC変換部23に供給されるようにする一方、蓄電池13および双方向AC/DC変換部23からの電力が太陽光発電パネル12に流れ込むのを規制する。
The
スイッチ22は、ダイオード21と双方向AC/DC変換部23との接続点よりも蓄電池13側の配線に配置されている。スイッチ22は、制御ユニット25の制御に従って、太陽光発電パネル12および双方向AC/DC変換部23と、蓄電池13との接続を開放状態または閉鎖状態とする。
The
双方向AC/DC変換部23は、太陽光発電パネル12または蓄電池13から出力される直流電圧の電力を交流電圧の電力に変換して分電盤へ出力したり、分電盤を介して供給される交流電圧の電力を直流電圧の電力に変換して蓄電池13に供給したりする。また、双方向AC/DC変換部23は、制御ユニット25の制御に従って、電力変換の駆動または停止を行う。
The bidirectional AC /
通信部24は、有線または無線の回線を通じてネットワークに接続されており、そのネットワークを介して通信を行うことで、各種の情報を取得し、制御ユニット25に供給する。
The
制御ユニット25は、太陽光発電パネル12に照射される太陽光の日射量の変化に従って、太陽光発電パネル12により発電された電力の蓄電池13への充電を制御する。また、制御ユニット25は、双方向AC/DC変換部23による電力変換の駆動または停止を制御する。
The
例えば、図示しないサーバにおいて実行されるプログラムにより、太陽光発電システム11が設置されている地域の天候を予測する情報が、太陽光発電システム11に対して提供される場合、制御ユニット25は、通信部24を介して天候を予測する情報を取得する。そして、制御ユニット25は、その情報に基づいて、太陽光発電パネル12に照射される太陽光の日射量の変化を予測し、太陽光の日照量の変化に従って蓄電池13に対する充電を制御する。
For example, when information that predicts weather in a region where the solar
ここで、図2乃至図4を参照して、太陽光の日射量の変化に従った蓄電池13に対する充電制御についての基本的な概念を説明する。
Here, with reference to FIG. 2 thru | or FIG. 4, the basic concept about the charge control with respect to the
図2は、太陽光発電パネル12の電流電圧特性および電力電圧特性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating current-voltage characteristics and power-voltage characteristics of the photovoltaic
図2において、横軸は、太陽光発電パネル12から出力される電圧[V]を示し、左側の縦軸は、太陽光発電パネル12から出力される電流[A]を示し、右側の縦軸は太陽光発電パネル12から出力される電力[W]を示している。また、図2には、太陽光発電パネル12に照射される太陽光の照射量が、1000[W/m2]、800[W/m2]、および600[W/m2]であるときの電流電圧特性と電力電圧特性とが示されている。
In FIG. 2, the horizontal axis indicates the voltage [V] output from the photovoltaic
例えば、通常のパワーコンディショナを使用したとき、パワーコンディショナは、太陽光発電パネル12の出力電力が最大となるように、つまり、電力電圧特性が示す曲線の頂点である最大電力点を追従するようにMPPT(Maximum Power Point Tracking)制御を行う。
For example, when a normal power conditioner is used, the power conditioner follows the maximum power point that is the peak of the curve indicated by the power voltage characteristic so that the output power of the photovoltaic
これに対し、図1の太陽光発電システム11の構成では、即ち、太陽光発電パネル12が、パワーコンディショナなどを介さずに蓄電池13に接続される構成では、蓄電池13の電圧が支配的となるため、太陽光発電パネル12から出力される電圧は、蓄電池13の電圧となる。このため、太陽光発電パネル12から出力される電圧が、出力電圧が最大となる電圧値になるとは限らない。
On the other hand, in the configuration of the photovoltaic
また、図2に示すように、太陽光発電パネル12の最大電力点の電圧は、即ち、太陽光発電パネル12から出力される電力を最大とする電圧値は、太陽光発電パネル12に照射される太陽光の照射量に従って変化する。つまり、太陽光発電パネル12に照射される太陽光の照射量が増加するのに従って、太陽光発電パネル12から出力される電力を最大とする電圧値も増加する。
Further, as shown in FIG. 2, the voltage at the maximum power point of the photovoltaic
図3は、定電流および定電圧で充電を行う方式で、定格容量が1Cと0.5Cである蓄電池13を充電する際における電圧(V)の変化、充電電流(CA)の変化、および充電容量(CAh)の変化を示す図である。
FIG. 3 shows a method of charging at a constant current and a constant voltage, and changes in voltage (V), changes in charging current (CA), and charging capacity when charging a
図3に示すように、蓄電池13の電圧は、蓄電池13の充電容量(残量)が多くなると上昇する。つまり、蓄電池13は、充電が進むにつれて電圧が上昇する。
As shown in FIG. 3, the voltage of the
このように、蓄電池13の充電が進むにつれて蓄電池13の電圧が上昇するという傾向を利用し、蓄電池13の充電が進むにつれて、太陽光発電パネル12から出力される電力を最大とする電圧値が増加するようなタイミングで充電を行うことで、最大電力点の電圧に近似した電圧で蓄電池13を充電することができる。これにより、効率良く蓄電池13を充電することができる。
Thus, the voltage value which maximizes the electric power output from the photovoltaic
つまり、太陽光発電パネル12から出力される電力を最大とする電圧値は、太陽光発電パネル12に照射される太陽光の照射量が増加するのに従って増加するので(図2参照)、太陽光発電パネル12に照射される太陽光の照射量が増加することが予測されたときに蓄電池13の充電を開始することで、効率良く蓄電池13を充電することができる。
That is, the voltage value that maximizes the power output from the photovoltaic
図4を参照して、日射量が増加する傾向であるときの充電例と、日射量が低下する傾向であるときの充電例とについて説明する。 With reference to FIG. 4, an example of charging when the amount of solar radiation tends to increase and an example of charging when the amount of solar radiation tends to decrease will be described.
図4には、図2と同様に、太陽光発電パネル12の電流電圧特性および電力電圧特性が示されている。
FIG. 4 shows current-voltage characteristics and power-voltage characteristics of the photovoltaic
また、図4において、電圧V0は、蓄電池13の充電を開始したときの初期電圧を示しており、電圧V1は、蓄電池13の充電中における中間電圧を示しており、電圧V2は、蓄電池13の充電が終了したときの最終電圧を示している。つまり、図4には、初期電圧V0(例えば、約19V)から充電が開始され、中間電圧V1(例えば、約20V)を通過して、最終電圧V2(例えば、約21V)となるまで、蓄電池13に充電が行われる例が示されている。
In FIG. 4, a voltage V0 indicates an initial voltage when charging of the
図4の左側には、日射量が、600[W/m2]、800[W/m2]、および1000[W/m2]の順で増加する傾向であるときの充電例が示されている。このように日射量が増加する傾向であるときに充電を開始すると、太陽光発電パネル12からは、蓄電池13の初期電圧V0に対応して、日射量が600[W/m2]であるときの電力電圧特性に従って太陽光発電パネル12から出力される電力W0で充電が開始される。
The left side of FIG. 4 shows an example of charging when the amount of solar radiation tends to increase in the order of 600 [W / m 2 ], 800 [W / m 2 ], and 1000 [W / m 2 ]. ing. When charging is started when the solar radiation amount tends to increase in this way, the
その後、充電が進むのと共に日射量が増加し、蓄電池13の中間電圧V1に対応して、日射量が800[W/m2]であるときの電力電圧特性に従って太陽光発電パネル12から出力される電力W1で充電が行われる。そして、さらに充電が進むのと共に日射量が増加し、蓄電池13の最終電圧V2に対応して、日射量が1000[W/m2]であるときの電力電圧特性に従って太陽光発電パネル12から出力される電力W2で充電が行われる。
Thereafter, as the charging proceeds, the amount of solar radiation increases, and is output from the photovoltaic
このように、日射量が増加する傾向であるときに充電を開始すると、充電が進むのに従って蓄電池13の電圧が上昇するのと共に、太陽光発電パネル12から出力される電力を最大とする電圧値も上昇する。従って、最大出力点の電圧に近似した電圧で蓄電池13の充電が行われる。
Thus, when charging is started when the amount of solar radiation tends to increase, the voltage of the
一方、図4の右側には、日射量が、1000[W/m2]、800[W/m2]、および600[W/m2]の順で低下する傾向であるときの充電例が示されている。このように日射量が低下する傾向であるときに充電を開始すると、太陽光発電パネル12からは、蓄電池13の初期電圧V0に対応して、日射量が1000[W/m2]であるときの電力電圧特性に従って太陽光発電パネル12から出力される電力W0’で充電が開始される。ここで、図4に示すように、電力W0’は、電力W2よりも低く、最大出力点からずれている。
On the other hand, the right side of FIG. 4 shows an example of charging when the amount of solar radiation tends to decrease in the order of 1000 [W / m 2 ], 800 [W / m 2 ], and 600 [W / m 2 ]. It is shown. When charging is started when the solar radiation amount tends to decrease in this way, when the solar radiation amount is 1000 [W / m 2 ] corresponding to the
その後、充電が進むのと共に日射量が低下し、蓄電池13の中間電圧V1に対応して、日射量が800[W/m2]であるときの電力電圧特性に従って太陽光発電パネル12から出力される電力W1’で充電が行われる。そして、さらに充電が進むのと共に日射量が低下し、蓄電池13の最終電圧V2に対応して、日射量が600[W/m2]であるときの電力電圧特性に従って太陽光発電パネル12から出力される電力W2’で充電が行われる。ここで、図4に示すように、電力W2’は、電力W0よりも低く、最大出力点からずれている。
Thereafter, as the charging proceeds, the amount of solar radiation decreases, and is output from the photovoltaic
このように、日射量が低下する傾向であるときに充電を開始すると、最大出力点の電圧に近似した電圧では蓄電池13の充電は行われず、日射量が増加する傾向であるときに充電を開始したときよりも低い電力で蓄電池13の充電が行われる。
Thus, if charging is started when the amount of solar radiation tends to decrease, the
つまり、日射量が増加する傾向であるときに充電を開始した場合には、日射量が低下する傾向であるときに充電を開始した場合に比較して、最大出力点の電圧に近似した電圧で長時間にわたって蓄電池13を充電することができる。従って、日射量が増加する傾向であるときに充電を開始することにより、より効率良く蓄電池13を充電することができる。
In other words, when charging starts when the amount of solar radiation tends to increase, the voltage approximates the voltage at the maximum output point compared to when charging starts when the amount of solar radiation tends to decrease. The
以上のことより、制御ユニット25は、天候を予測する情報に基づいて、太陽光発電パネル12に照射される太陽光の日射量の変化を予測し、太陽光発電パネル12への太陽光の日照量が増加すること、即ち、太陽光発電パネル12から出力される電力を最大とする電圧値が上昇することが推定される場合、蓄電池13に対して充電を開始するように充電制御を行う。
Based on the above, the
図5は、図1の電力制御装置14の制御ユニット25が、蓄電池13の充電の開始を判断する処理を説明するフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a process in which the
例えば、太陽光発電パネル12に太陽光が照射されて発電可能な状態となり電力の出力が開始されたことが検知されると処理が開始され、ステップS11において、制御ユニット25は、通信部24に対して通信を行うように制御する。通信部24は、ネットワークを介して通信を行い、太陽光発電システム11が設置されている地域の天候を予測する情報(所謂、天気予報情報など)を取得する。
For example, when it is detected that the solar
ステップS11の処理後、処理はステップS12に進み、制御ユニット25は、ステップS11で通信部24が取得した天候を予測する情報と、現在の時刻とに基づいて、太陽光発電パネル12に対する日照量の変化を予測する。
After the process of step S11, the process proceeds to step S12, and the
例えば、制御ユニット25は、午前中の時間帯において、天候を予測する情報が、太陽光発電システム11が設置されている地域で晴天が続くことを示している場合、太陽光発電パネル12に対する日照量が増加すると予測する。また、制御ユニット25は、昼間の時間帯において、天候を予測する情報が、太陽光発電システム11が設置されている地域で曇りから晴れに変化することを示している場合、太陽光発電パネル12に対する日照量が増加すると予測する。また、制御ユニット25は、夕方の時間帯である場合や、天候を予測する情報が、太陽光発電システム11が設置されている地域で晴れから曇りまたは雨に変化することを示している場合など、太陽光発電パネル12に対する日照量が低下すると予測する。
For example, in the morning time zone, the
ステップS13において、制御ユニット25は、ステップS12での予測の結果から、太陽光発電パネル12から出力される電力を最大とする電圧値、つまり、最大出力点の電圧値が上昇すると推定されるか否かを判定する。
In step S13, is the
制御ユニット25は、例えば、ステップS12において、太陽光発電パネル12に対する日照量が増加すると予測されたとき、最大出力点の電圧値が上昇すると推定する。一方、制御ユニット25は、例えば、ステップS12において、太陽光発電パネル12に対する日照量が変化しない、または、太陽光発電パネル12に対する日照量が低下すると予測されたとき、最大出力点の電圧値が上昇しないと推定する。
For example, the
ステップS13において、制御ユニット25が、最大出力点の電圧値が上昇しないと推定した場合(最大出力点の電圧値が上昇すると推定しなかった場合)、処理はステップS14に進む。
In step S13, when the
ステップS14において、制御ユニット25は、双方向AC/DC変換部23により電力変換を行わせるとともに、スイッチ22を開放状態として太陽光発電パネル12と蓄電池13との接続を切断させる(既に切断されている場合には、切断を継続させる)。これにより、太陽光発電パネル12において発電された直流電圧の電力は双方向AC/DC変換部23に供給されて交流電圧の電力に変換された後、分電盤を介して外部に出力される。ステップS14の処理後、処理はステップS11に戻る。このとき、制御ユニット25は、所定の周期が経過するまで待機した後、通信部24に対して通信を行うように制御を行い、以下、同様の処理が繰り返される。
In step S <b> 14, the
一方、ステップS13において、制御ユニット25が、最大出力点の電圧値が上昇すると推定した場合、処理はステップS15に進む。
On the other hand, when the
ステップS15において、制御ユニット25は、双方向AC/DC変換部23による電力変換を停止させるとともに、スイッチ22を閉鎖状態として、太陽光発電パネル12と蓄電池13とを接続させる。これにより、太陽光発電パネル12において発電された電力が、ダイオード21およびスイッチ22を介して直接的に蓄電池13に供給され、蓄電池13の充電が開始される。ステップS15の処理後、蓄電池13の充電の開始を判断する処理は終了される。
In step S <b> 15, the
以上のように、太陽光発電システム11では、制御ユニット25が、太陽光発電パネル12から出力される電力を最大とする電圧値が上昇すると推定したときに蓄電池13の充電を開始すると判断するので、図4を参照して説明したように、最大電力点の電圧に近似した電圧で長時間にわたって蓄電池13を充電することができる。これにより、日照量が変化しなかったり、日照量が低下したりするときに、蓄電池13の充電を開始する場合と比較して、より効率良く蓄電池13を充電することができる。
As described above, in the solar
また、太陽光発電システム11では、パワーコンディショナやDC/DCコンバータなどにより電力が変換されることなく、太陽光発電パネル12から直接的に蓄電池13に電力が供給されるため、パワーコンディショナやDC/DCコンバータなどの変換効率によるロスがない。
Further, in the solar
従って、太陽光発電システム11の充電方式では、パワーコンディショナやDC/DCコンバータなどを介して充電を行う充電方式と比較して、高効率で充電を行うことができる。また、パワーコンディショナやDC/DCコンバータなどを介して充電を行う太陽光発電システムよりも、太陽光発電システム11は、構成を比較的に簡素化することができるので、省スペース化、低コスト化、および待機電力の低減を図ることができる。さらに、太陽光発電システム11の充電方式は、太陽光発電パネル12と電力制御装置14とがセットで販売される場合にも有利である。
Therefore, in the charging method of the photovoltaic
ここで、図6乃至図8を参照して、日照量の変化と充電効率との関係について行われたシミュレーションの結果について説明する。 Here, with reference to FIG. 6 thru | or FIG. 8, the result of the simulation performed about the relationship between the change of the amount of sunlight and charging efficiency is demonstrated.
図6には、シミュレーションを行ったときの条件が示されている。 FIG. 6 shows conditions when simulation is performed.
太陽光発電パネル12としては、18枚の太陽電池セルが接続されて使用される条件でシミュレーションが行われた。また、太陽電池セルの接続構成としては、9枚の太陽電池セルが直列に接続され、そのセル列が2本並列に接続された構成とし、例えば、1枚のセルの出力電力を0.153kWとすると、太陽光発電パネル12は、2.75kW(=0.153×18)の出力電力とされる。
As the photovoltaic
また、蓄電池13としては、48セルのリチウムイオン蓄電池が直列に接続されて使用される条件でシミュレーションが行われた。また、蓄電池13の充電特性としては、7.5kWhの充電カーブが使用され、初期電圧V0が166.1Vであり、中間電圧V1が181.5Vであり、最終電圧V2が196.88Vである。
Moreover, as the
また、日射量は、600〜1000W/m2の範囲とされ、第1乃至第4の条件でシミュレーションが行われた。第1の条件では、日照量が800W/m2で一定であるとし、第2の条件では、日照量が1000W/m2で一定であるとした。第3の条件では、日照量が600W/m2から1000W/m2へ3.5時間で変化した後に1000W/m2で一定となるものとし、第4の条件では、日照量が1000W/m2から600W/m2へ3.5時間で変化した後に600W/m2で一定となるものとした。 The amount of solar radiation was in the range of 600 to 1000 W / m 2 , and simulation was performed under the first to fourth conditions. In the first condition, the amount of sunlight was constant at 800 W / m 2 , and in the second condition, the amount of sunlight was constant at 1000 W / m 2 . In the third condition, the amount of sunlight is assumed to be constant at 1000 W / m 2 after changing from 600 W / m 2 to 1000 W / m 2 in 3.5 hours. In the fourth condition, the amount of sunlight is from 1000 W / m 2. After changing to 600 W / m 2 in 3.5 hours, it became constant at 600 W / m 2 .
このような第1乃至第4の条件の日照量で、太陽光発電パネル12と蓄電池13とを直接的に接続し、太陽光発電パネル12により発電された電力で蓄電池13を充電するときの蓄電池13の電圧の変化がシミュレーションにより求められた。
A storage battery when the solar
図7A乃至図7Dには、第1乃至第4の条件の日照量でシミュレーションを行った結果が示されている。図7A乃至図7Dにおいて、横軸は、時間を表し、左側の縦軸は、電圧(V)を表し、右側の縦軸は、日射量(W/m2)を表している。また、図7A乃至図7Dには、シミュレーションで求められた蓄電池13の電圧の変化とともに、MPPT制御を行った場合における最大出力点となる電圧(PV MPPT電圧)の変化が示されている。
FIGS. 7A to 7D show the results of simulation with the amount of sunshine under the first to fourth conditions. 7A to 7D, the horizontal axis represents time, the left vertical axis represents voltage (V), and the right vertical axis represents solar radiation (W / m 2 ). 7A to 7D show changes in the voltage (PV MPPT voltage) that is the maximum output point when MPPT control is performed, along with changes in the voltage of the
図7に示すように、第3の条件で充電を行った場合、他の条件で充電を行った場合と比較して、蓄電池13の電圧の変化は、PV MPPT電圧の変化に最も近似したものとなる。PV MPPT電圧は、太陽光発電パネル12の出力電力が最大となるように制御された電圧であるので、第3の条件で充電を行ったときの電圧によって、太陽光発電パネル12から最大出力電力に近い電力を得ることができる。つまり、このシミュレーション結果より、第3の条件で充電を行うことにより、他の条件で充電を行うよりも、より効率良く蓄電池13が充電されると言うことができる。
As shown in FIG. 7, when charging is performed under the third condition, the change in the voltage of the
図8には、第1乃至第4の条件の日照量で行われたシミュレーションにより求められた充電効率が示されている。 FIG. 8 shows the charging efficiency obtained by the simulation performed with the amount of sunlight under the first to fourth conditions.
図8に示すように、充電効率[%]は、「蓄電池の充電に使用した電力」を、「太陽光発電パネルから本来(MPPT制御で)取得可能な電力」で除算した値に100を掛けることで求められる。 As shown in FIG. 8, the charging efficiency [%] is obtained by multiplying the value obtained by dividing “the power used for charging the storage battery” by “the power that can be originally obtained from the photovoltaic power generation panel (by MPPT control)” by 100. Is required.
そして、シミュレーションにより求められた充電効率は、第1の条件において98.9%、第2の条件において99.1%、第3の条件において99.5%、第4の条件において97.7%であった。このように、第3の条件において最も高い充電効率となることが求められた。 The charging efficiency obtained by the simulation was 98.9% under the first condition, 99.1% under the second condition, 99.5% under the third condition, and 97.7% under the fourth condition. Thus, the highest charging efficiency was required under the third condition.
なお、本実施の形態では、制御ユニット25は、太陽光の日射量の変化に基づいて蓄電池13の充電を開始する判断を行っているが、太陽光の日射量の変化に加えて、例えば、太陽光発電パネル12の温度を参照して蓄電池13の充電の開始を判断してもよい。
In the present embodiment, the
即ち、太陽光発電パネル12は、温度が高くなると発電効率が低下して出力電圧が低下する傾向がある。このことより、制御ユニット25は、太陽光発電パネル12の温度が、太陽光発電パネル12の発電効率が所定の基準値以下に低下するような所定の温度以上でないとき、即ち、所定の温度以下であるときに、蓄電池13への充電を開始するような充電制御を行うことができる。これにより、より高効率で蓄電池13を充電することができる。また、この場合、太陽光発電パネル12の温度を検知するために、太陽光発電パネル12に温度センサを設けたり、制御ユニット25が、通信部24が取得した天候を予測する情報(例えば、気温の情報)から太陽光発電パネル12の温度を推定したりすることができる。
That is, when the temperature of the solar
また、例えば、図示しないサーバにおいて実行されるプログラムにより、太陽光発電システム11が設置されている箇所の太陽光の日照量の変化を予測した情報が、太陽光発電システム11に対して提供されるようにしてもよい。この場合、制御ユニット25は、通信部24を介して太陽光の日照量の変化を予測した情報を取得し、制御ユニット25自身で日照量の変化を予測せず、その情報に従って充電制御を行うことができる。
In addition, for example, information that predicts the change in the amount of sunlight applied to the solar
さらに、例えば、制御ユニット25は、時刻を示す情報にだけ従って、日照量の増加が推定される時間帯(例えば、午前中)に、蓄電池13に充電を行うようにしてもよい。
Further, for example, the
このように、制御ユニット25は、天候を予測する情報を使用して、蓄電池13に対する充電制御を行うのに限られるものではない。つまり、制御ユニット25は、日照量の変化を予測した情報や、時刻を示す情報、太陽光発電パネル12の温度などの様々な条件に基づいて、蓄電池13に対する充電制御を行うことができ、それらの情報より、太陽光発電パネル12から出力される電力を最大とする電圧値が上昇すると推定された場合に、蓄電池13の充電を開始するように充電制御を行うことができる。
Thus, the
また、制御ユニット25は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリ(例えば、EEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory))などを備えて構成されており、ROMまたはフラッシュメモリに記憶されているプログラムをRAMにロードして実行することで、蓄電池13に対する充電制御を行う。なお、CPUが実行するプログラムは、あらかじめROMおよびフラッシュメモリに記憶されているものの他、適宜、フラッシュメモリにダウンロードして更新することができる。
The
なお、上述のフローチャートを参照して説明した各処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理(例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理)も含むものである。また、プログラムは、1のCPUにより処理されるものであっても良いし、複数のCPUによって分散処理されるものであっても良い。 Note that the processes described with reference to the flowcharts described above do not necessarily have to be processed in chronological order in the order described in the flowcharts, but are performed in parallel or individually (for example, parallel processes or objects). Processing). The program may be processed by one CPU, or may be distributedly processed by a plurality of CPUs.
さらに、本実施の形態では、太陽光発電パネル12を発電手段とした発電システムについて説明したが、本技術は、太陽光発電パネル12の他、風力発電などのように、自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段による電力を利用した発電システムに適用することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the power generation system using the solar
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
11 太陽光発電システム, 12 太陽光発電パネル, 13 蓄電池, 14 電力制御装置, 21 ダイオード, 22 スイッチ, 23 双方向AC/DC変換部, 24 通信部, 25 制御ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記推定手段により、前記電圧値が上昇すると推定された場合、前記発電手段により発電された電力の蓄積手段への充電を開始する充電開始手段と、
前記発電手段により発電された電力が前記蓄電手段に充電されないときのみ前記発電手段から出力される電力を変換し、出力する電力変換部と
を備えることを特徴とする充電制御装置。 Estimating means for estimating whether or not the voltage value that maximizes the power output from the power generating means that generates power using natural energy increases;
When the estimation means estimates that the voltage value will rise, charging start means for starting charging the storage means for the power generated by the power generation means ;
A charge control device comprising: a power conversion unit that converts and outputs power output from the power generation means only when the power generated by the power generation means is not charged in the power storage means .
天候を予測する情報を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した前記情報に基づいて、前記太陽光発電手段に照射される日射量の変化を予測する予測手段と
をさらに備え、
前記推定手段は、前記予測手段による予測結果において、前記太陽光発電手段に照射される日射量が増加すると予測されたとき、前記電圧値が上昇すると推定する
ことを特徴とする請求項1に記載の充電制御装置。 The power generation means is a solar power generation means for generating power in response to sunlight irradiation,
Acquisition means for acquiring information for predicting the weather;
A predicting unit that predicts a change in the amount of solar radiation irradiated to the solar power generation unit based on the information acquired by the acquiring unit;
The said estimation means estimates that the said voltage value will rise when it is estimated that the solar radiation amount irradiated to the said photovoltaic power generation means will increase in the prediction result by the said prediction means. Charge control device.
ことを特徴とする請求項2に記載の充電制御装置。 The charge control device according to claim 2, wherein the predicting unit predicts a change in the amount of solar radiation applied to the solar power generation unit based on time along with information for predicting the weather.
ことを特徴とする請求項1乃至3に記載の充電制御装置。 The charging control device according to claim 1, wherein the charging start unit starts charging the storage unit when the temperature of the solar power generation unit is equal to or lower than a predetermined temperature.
前記電圧値が上昇すると推定された場合、前記発電手段により発電された電力の蓄積手段への充電を開始し、
前記発電手段により発電された電力が前記蓄電手段に充電されないときのみ前記発電手段から出力される電力を変換し、出力する
ステップを含むことを特徴とする電力制御方法。 Estimate whether the voltage value that maximizes the power output from the power generation means that uses natural energy to generate power increases,
When it is estimated that the voltage value increases, charging of the power storage means generated by the power generation means is started ,
A power control method comprising a step of converting and outputting the power output from the power generation means only when the power generated by the power generation means is not charged in the power storage means .
電力を充電する蓄積手段と、
前記発電手段から出力される電力を最大とする電圧値が上昇するか否かを推定する推定手段と、
前記推定手段により、前記電圧値が上昇すると推定された場合、前記発電手段により発電された電力の前記蓄積手段への充電を開始する充電開始手段と、
前記発電手段により発電された電力が前記蓄電手段に充電されないときのみ前記発電手段から出力される電力を変換し、出力する電力変換部と
を備えることを特徴とする太陽光発電システム。 Power generation means for generating power using natural energy;
Storage means for charging power;
Estimating means for estimating whether or not the voltage value that maximizes the power output from the power generating means rises;
A charging start unit that starts charging the storage unit with the power generated by the power generation unit when the estimation unit estimates that the voltage value increases ;
A photovoltaic power generation system comprising: a power conversion unit that converts and outputs power output from the power generation means only when the power generated by the power generation means is not charged in the power storage means .
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011056953A JP5413390B2 (en) | 2011-03-15 | 2011-03-15 | Charge control device, charge control method, and photovoltaic power generation system |
PCT/JP2011/056967 WO2012124158A1 (en) | 2011-03-15 | 2011-03-23 | Charging control device and charging control method, and solar power generation system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011056953A JP5413390B2 (en) | 2011-03-15 | 2011-03-15 | Charge control device, charge control method, and photovoltaic power generation system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012196022A JP2012196022A (en) | 2012-10-11 |
JP5413390B2 true JP5413390B2 (en) | 2014-02-12 |
Family
ID=46830266
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011056953A Expired - Fee Related JP5413390B2 (en) | 2011-03-15 | 2011-03-15 | Charge control device, charge control method, and photovoltaic power generation system |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5413390B2 (en) |
WO (1) | WO2012124158A1 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101550227B1 (en) * | 2012-11-28 | 2015-09-11 | 에스케이 주식회사 | Grid connected power storage system and method of tracking maximum power point using outdoor temperature |
JP5798594B2 (en) | 2013-06-18 | 2015-10-21 | トヨタ自動車株式会社 | Charge control device |
JP5882443B1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-03-09 | 東芝エレベータ株式会社 | Solar power storage system |
CN105529810A (en) * | 2016-01-17 | 2016-04-27 | 国家电网公司 | Photovoltaic charging system and control method for energy storage photovoltaic power station |
JP6394652B2 (en) | 2016-07-19 | 2018-09-26 | トヨタ自動車株式会社 | Solar power plant |
CN112823463A (en) * | 2019-06-20 | 2021-05-18 | 东芝三菱电机产业系统株式会社 | Direct current-direct current conversion system and solar power generation system |
US11444473B2 (en) | 2019-10-15 | 2022-09-13 | Inventus Holdings, Llc | Dynamic battery charging for maximum wind/solar peak clipping recapture |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000175374A (en) * | 1998-12-08 | 2000-06-23 | Sonoda Keiki Kogyo Kk | Power supply for aviation obstruction lamp at power line steel tower |
JP2003079054A (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-14 | Sanyo Electric Co Ltd | Solar power generation system having storage battery |
JP4736590B2 (en) * | 2005-07-22 | 2011-07-27 | 株式会社豊田中央研究所 | Candidate route creation device, method, program, traffic simulation device, method and program, route search device, method, and program |
EP1986306B1 (en) * | 2006-01-27 | 2014-05-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Power supply system |
-
2011
- 2011-03-15 JP JP2011056953A patent/JP5413390B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2011-03-23 WO PCT/JP2011/056967 patent/WO2012124158A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2012124158A1 (en) | 2012-09-20 |
JP2012196022A (en) | 2012-10-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5413390B2 (en) | Charge control device, charge control method, and photovoltaic power generation system | |
JP5882156B2 (en) | Power control device | |
JP5806132B2 (en) | Power generation amount prediction device, power generation amount prediction correction method, and natural energy power generation system | |
JP5925554B2 (en) | Control device, control system, and control method | |
US9148020B2 (en) | Method of controlling a battery, computer readable recording medium, electric power generation system and device controlling a battery | |
JP5997845B2 (en) | Power supply system and control method thereof | |
JP6491494B2 (en) | Hot water controller | |
JP6192531B2 (en) | Power management system, power management apparatus, power management method, and program | |
CA3064446C (en) | Maximum power point tracking hybrid control of an energy storage system | |
JP7032474B2 (en) | Distribution control system, distribution control method | |
JP5709910B2 (en) | Control apparatus and method, program, and natural energy power generation apparatus including the same | |
JP5983026B2 (en) | Control system | |
EP3616289B1 (en) | Control system and method for an energy storage system | |
WO2013175702A1 (en) | Control system | |
JP2013243894A (en) | Control system, control device, and control method | |
JP2011238088A (en) | Device and method for electric power conditioning, solar power generation system and management device | |
JP2012161189A (en) | Solar battery power charge and discharge control method to storage battery | |
WO2011078215A1 (en) | Electric-power supply method, computer-readable recording medium, and electric-power generating system | |
CN117937437A (en) | Power supply method of optical storage and charging system, optical storage and charging system and storage medium | |
JP2015142460A (en) | Power control device, power control system, and power control method | |
JP2019187022A (en) | Power generation system and control method therefor | |
JP6041216B2 (en) | Power feeding system and power feeding method | |
KR101550227B1 (en) | Grid connected power storage system and method of tracking maximum power point using outdoor temperature | |
US20120229093A1 (en) | Electrical charge and discharge system, method of controlling electrical charge and discharge of a battery, and computer-readable recording medium | |
WO2019097582A1 (en) | Dc power supply system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130507 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130702 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130806 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131015 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131028 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5413390 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |