JP6014488B2 - DC power distribution system - Google Patents
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Description
本発明は、直流配電システムに関する。 The present invention relates to a DC power distribution system.
従来、直流電力の給電が可能な複数の分散電源と、各分散電源と複数の負荷とを接続する配電路とを備えた直流電源システムが提案されている。各分散電源は、負荷で消費する電力を分担して給電している。
分散電源としては、例えば、電力系統から供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ（交流／直流）変換装置や、太陽電池などの発電機能を有するもの、二次電池などがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a DC power supply system has been proposed that includes a plurality of distributed power sources capable of supplying DC power and a distribution path that connects each distributed power source and a plurality of loads. Each distributed power supply shares the power consumed by the load and supplies power.
Examples of the distributed power source include an AC / DC (alternating current / direct current) converter that converts alternating current power supplied from the power system into direct current power, a device having a power generation function such as a solar cell, and a secondary battery.
また、このような直流電源システムにおいて、前記ＡＣ／ＤＣ変換装置として、出力電力が定格出力電力よりも低い所定値のときに変換効率が最大となる特性を有するＡＣ／ＤＣ変換装置を用い、重負荷の場合には他の分散電源と分担して給電することによって、軽負荷および重負荷に関係なく、ＡＣ／ＤＣ変換装置の変換効率の低下を抑制するようにした直流配電システムも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。 In such a DC power supply system, an AC / DC converter having a characteristic that maximizes the conversion efficiency when the output power is a predetermined value lower than the rated output power is used as the AC / DC converter. In the case of a load, a DC power distribution system has also been proposed in which power is distributed to other distributed power sources to suppress a decrease in conversion efficiency of the AC / DC converter regardless of light and heavy loads. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、上記の直流配電システムにおいては、軽負荷時などに二次電池からの放電電力が要求される場合には、二次電池の定格出力電力よりも低い電力を放電することが予想される。このように、二次電池の定格出力電力よりも低い電力を放電する場合、二次電池の蓄電電力を昇圧あるいは降圧して負荷への電力供給を行うＤＣ／ＤＣ（直流／直流）変換器の変換効率が低下する可能性がある。
そこで、この発明は、上記従来の未解決の問題に着目してなされたものであり、ＤＣ／ＤＣ変換器の変換効率の低下を抑制し、効率のよい直流配電システムを提供することを目的としている。
However, in the DC power distribution system described above, when discharge power from the secondary battery is required at a light load or the like, it is expected to discharge power lower than the rated output power of the secondary battery. As described above, when discharging power lower than the rated output power of the secondary battery, the DC / DC (direct current / direct current) converter for supplying power to the load by boosting or lowering the stored power of the secondary battery. Conversion efficiency may be reduced.
Accordingly, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned conventional unsolved problems, and aims to provide an efficient direct current distribution system that suppresses a decrease in the conversion efficiency of the DC / DC converter. Yes.
本発明の一態様は、直流電力を供給する分散電源（例えば図１に示す分散電源１１）と、蓄電装置（例えば図１に示す大容量２次電池１３）と、二次側に直流給電負荷（例えば図１に示す負荷Ｌ１、Ｌ２）が接続される分電盤（例えば図１に示すＤＣ分電盤４）と、前記分散電源および前記蓄電装置それぞれに接続されると共に前記分電盤の一次側に接続され、直流電力の電圧変換を行う直流／直流変換器（例えば図１に示すＤＣ／ＤＣ変換器１２）と、前記分散電源が供給する直流電力、前記蓄電装置の充電可能電力および放電可能電力、および前記直流給電負荷の需要電力をそれぞれ検出する電力量検出部（例えば図１に示す電力センサＳ５、Ｓ６）と、前記電力量検出部の検出結果に基づき、前記直流／直流変換器への入力制御および前記蓄電装置に対する充放電制御を行い、前記分電盤を介して前記直流給電負荷に対して電力供給を行う制御部（例えば図１に示す制御部１２ａ）と、を有し、前記分散電源と前記蓄電装置と前記分電盤と前記直流／直流変換器と前記直流給電負荷とは直流電力を配電する直流配電路を介して接続されており、前記蓄電装置は、前記分電盤の一次側に設けられた１または複数の第１の蓄電装置（例えば図１に示す大容量２次電池１３、２３）を含み、前記分電盤の二次側に設けられ前記第１の蓄電装置よりも低容量の１または複数の第２の蓄電装置（例えば図１に示す低容量２次電池５、６）をさらに有し、前記第１の蓄電装置および前記第２の蓄電装置の容量は、前記分電盤の二次側に接続された直流給電負荷（例えば、図１に示す負荷Ｌ１〜Ｌ４）の総容量と前記第２の蓄電装置の最大容量の総和との合計が、前記第１の蓄電装置の最大容量の総和以上となるように設定されており、前記制御部は、前記直流／直流変換器の負荷率がより高くなるように、前記入力制御および前記充放電制御を行うことを特徴とする直流配電システム、である。
One embodiment of the present invention includes a distributed power source (for example, the
前記制御部は、前記分散電源の発電電力が前記直流給電負荷の需要電力を上回るときには、前記発電電力を前記直流給電負荷に供給し、前記発電電力のうち前記直流給電負荷への供給電力を除いた余剰電力を前記第２の蓄電装置に充電し、さらにその余剰分を前記第１の蓄電装置に充電するようになっていてよい。 Prior Symbol controller, when the generated power of the distributed power supply exceeds the demand power of the DC power supply load, and supplies the generated power to the DC power supply load, the power supplied to the DC power supply load of the generator power The removed surplus power may be charged in the second power storage device, and the surplus may be charged in the first power storage device.
前記直流給電負荷は、高圧給電負荷（例えば図１に示す負荷Ｌ１、Ｌ２）と低圧給電負荷（例えば図１に示す負荷Ｌ３，Ｌ４）とを含み、前記制御部は、前記分散電源の発電電力が前記直流給電負荷の需要電力を上回りかつ前記分散電源の発電電力が前記直流／直流変換器の定格に応じて設定されるしきい値と等しいときには前記発電電力を前記高圧給電負荷に優先的に供給し、前記低圧給電負荷には前記第２の蓄電装置から電力供給を行い、前記発電電力のうち前記高圧給電負荷への供給電力を除いた余剰電力を、前記低圧給電負荷に電力供給中の第２の蓄電装置を除く他の前記第２の蓄電装置に充電するようになっていてよい。 The DC power supply load includes a high voltage power supply load (for example, loads L1 and L2 shown in FIG. 1) and a low voltage power supply load (for example, loads L3 and L4 shown in FIG. 1), and the control unit generates power generated by the distributed power source. Exceeds the demand power of the DC power supply load and the generated power of the distributed power source is equal to a threshold value set according to the rating of the DC / DC converter, the generated power is given priority to the high voltage power supply load. Supplying power to the low-voltage power supply load from the second power storage device, and surplus power excluding power supplied to the high-voltage power supply load from the generated power is being supplied to the low-voltage power supply load. The second power storage device other than the second power storage device may be charged.
前記制御部は、前記分散電源の発電電力が前記直流／直流変換器の定格に応じて設定されるしきい値を下回りかつ前記しきい値との差が予め設定したしきい値以上であるときには、前記第１の蓄電装置を、前記直流／直流変換器の定格に応じて設定されるしきい値と等しい容量で放電させ、当該放電による放電電力を前記直流給電負荷に供給し、前記放電電力のうち、前記直流給電負荷への供給電力を除いた余剰電力を前記第２の蓄電装置に充電するようになっていてよい。
前記直流配電路の配電電圧は、前記直流給電負荷のうち動作電圧が最も高い電圧に設定され、かつ前記配電電圧と前記分散電源の出力電圧と前記第１の蓄電装置の出力電圧とは一致するように設定されていてよい。
When the generated power of the distributed power source is below a threshold value set according to the rating of the DC / DC converter and the difference from the threshold value is equal to or greater than a preset threshold value, the control unit The first power storage device is discharged with a capacity equal to a threshold value set in accordance with a rating of the DC / DC converter, and a discharge power generated by the discharge is supplied to the DC power supply load. Among these, surplus power excluding power supplied to the DC power supply load may be charged to the second power storage device.
The distribution voltage of the DC distribution path is set to the highest operating voltage among the DC power supply loads, and the distribution voltage, the output voltage of the distributed power source, and the output voltage of the first power storage device match. It may be set as follows.
本発明によれば、分散電源が供給する直流電力、蓄電装置の充電可能電力および放電可能電力、および直流給電負荷の需要電力に基づき、直流／直流変換器への入力制御および蓄電装置に対する充放電制御を行い、かつ、制御部では、分散電源および蓄電装置、また分電盤の一次側に接続される直流／直流変換器の負荷率がより高くなるように、前記入力制御および前記充放電制御を行うため、直流／直流変換器の変換効率を向上させることができる。また、各部を、直流配電路を介して接続しているため、交流電力から直流電力への変換を伴うことなく配電路から各部へ電力供給を行うことができ、その分、変換に伴う変換損失の発生を回避することができる。 According to the present invention, input control to the DC / DC converter and charging / discharging of the power storage device based on the DC power supplied by the distributed power source, the chargeable and dischargeable power of the power storage device, and the demand power of the DC power supply load. In the control unit, the input control and the charge / discharge control are performed so that the load factor of the DC / DC converter connected to the primary side of the distributed power source, the power storage device, and the distribution board is higher. Therefore, the conversion efficiency of the DC / DC converter can be improved. In addition, since each part is connected via a DC power distribution path, power can be supplied from the power distribution path to each part without accompanying conversion from AC power to DC power. Can be avoided.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の直流配電システム１００の一例を示す、概略構成図である。
図１に示す直流配電システム１００は、分散電源ユニット１と、分散電源ユニット２と、系統電源からの交流電力（例えばＡＣ２１０Ｖ）を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換器３と、ＤＣ分電盤４と、当該ＤＣ分電盤４に接続される低容量２次電池５、６とを備える。そして、直流電力（例えばＤＣ２８０Ｖ）を動作電力とする、負荷としてのＤＣ−Ｌｏａｄ ＬＥＤ ｌｉｇｈｔ（以下、ＬＥＤライト、または単に負荷ともいう。）Ｌ１およびＬ２がＤＣ分電盤４に接続される。また、直流電力を動作電力とするパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの低圧ＤＣ負荷（以下、単に負荷ともいう。）Ｌ３、Ｌ４が、低容量２次電池５、６に接続される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a DC
A DC
なお、系統電源４０から供給される交流電力はＡＣ２１０Ｖに限るものではなく、他の電圧であってもよい。また、ＤＣ分電盤４に接続される負荷Ｌ１、Ｌ２は、ＤＣ２８０ＶのＬＥＤライトに限るものではない。ＬＥＤライト以外の負荷であってもよく、また、ＤＣ２８０Ｖ以外の電圧の負荷であってもよい。
分散電源ユニット１および分散電源ユニット２は同一機能構成を有し、一方がメインの分散電源ユニットとして動作し、他方がサブの分散電源ユニットとして動作する。そして、例えばメインの分散電源ユニットが直流配電システム全体の制御を行う。
Note that the AC power supplied from the
The distributed
ここでは、分散電源ユニット１がメイン、分散電源ユニット２がサブとして動作する場合を説明する。なお、これに限るものではなく、分散電源ユニット２がメイン、分散電源ユニット１がサブとして動作することも可能であり、また、メイン、サブの区別なく、分散電源ユニット１および２が独立に動作し、それぞれが予め割りつけられた負荷に電力供給を行うように構成してもよく、負荷への電力供給を分散電源ユニット１と２とでどのように分担してもよい。
Here, a case where the distributed
また、ここでは、２つの分散電源ユニット１、２により、負荷Ｌ１〜Ｌ４に電力供給を行う場合について説明したが、これに限るものではなく、１または３以上の分散電源ユニットにより電力供給を行うように構成してもよく、また、３以下あるいは５以上の負荷に対して電力供給を行うように構成してもよい。また、１つのＤＣ／ＤＣ変換器に複数の分散電源を接続した構成であってもよい。
Further, here, the case where power is supplied to the loads L1 to L4 by the two distributed
分散電源ユニット１は、分散電源１１と、分散電源１１の出力電力を昇降圧するＤＣ／ＤＣ変換器１２と、ＤＣ／ＤＣ変換器１２により充放電制御される大容量２次電池１３と、を備える。
分散電源１１は、例えば太陽光発電装置（ＰＶ）を備える。この分散電源１１としての太陽光発電装置の出力電圧は例えばＤＣ２８０Ｖに設定される。
The distributed
The
ＤＣ／ＤＣ変換器１２は、直流電力を昇降圧する電圧変換機能を有する。また、ＤＣ／ＤＣ変換器１２は、配電制御を行う制御部１２ａを備える。
前記配電制御は、大容量２次電池１３に対する充放電制御、ＤＣ分電盤４に対する電力供給量制御、ＡＣ／ＤＣ変換器３に対する直流電力の出力制御、また、分散電源ユニット２に含まれる後述の制御部２２ａとの間での、制御信号やセンサ信号の授受、また直流電力の授受制御などの処理を含む。
また、制御部１２ａは、後述の各種センサのセンサ信号に基づき前記配電制御を行う。
The DC /
The distribution control includes charge / discharge control for the large-capacity
Moreover, the
大容量２次電池１３は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２により充放電制御される。大容量２次電池１３の出力電圧は、太陽光発電装置の出力電圧とほぼ同等であることが好ましく、ここではＤＣ２８０Ｖ程度である。
分散電源ユニット２は、分散電源ユニット１と同様に、分散電源２１と、分散電源２１の出力電力を昇降圧するＤＣ／ＤＣ変換器２２と、ＤＣ／ＤＣ変換器２２により充放電制御される大容量２次電池２３と、を備える。
The large-capacity
Similar to the distributed
ＤＣ／ＤＣ変換器２２は、直流電力を昇降圧する電圧変換機能を有する。また、ＤＣ／ＤＣ変換器２２は、配電制御を行う制御部２２ａを備える。
そして、制御部２２ａは、前記制御部１２ａからの指令信号に基づき、大容量２次電池２３に対する充放電制御、ＤＣ分電盤４に対する電力供給量制御、ＡＣ／ＤＣ変換器３に対する直流電力の出力制御、また、制御部１２ａとの間での、制御信号やセンサ信号の授受、また直流電力の授受制御などの配電制御を行う。
The DC /
Based on the command signal from the
なお、制御部１２ａは、分散電源ユニット１および２のうち、分散電源ユニット１による電力供給を優先するように配電制御を行う。すなわち、メインの分散電源ユニットである分散電源ユニット１に含まれる分散電源１１および大容量２次電池１３から、負荷Ｌ１〜Ｌ４への電力供給を行うよう制御を行い、メインの分散電源ユニット１による電力供給により、負荷Ｌ１〜Ｌ４への電力供給を全て賄うことができるとき、すなわち、サブの分散電源ユニット２に含まれる分散電源２１および大容量２次電池２３の放電を行わなくとも、メインの分散電源ユニット１により負荷Ｌ１〜Ｌ４への供給電力を賄うことができるときには、サブの分散電源ユニット２からの電力供給は受けずに、負荷Ｌ１〜Ｌ４への電力供給を行う。
The
一方、分散電源ユニット１を利用しただけでは負荷Ｌ１〜Ｌ４への供給電力を賄うことができないときには、メインの分散電源ユニット１により負荷Ｌ１〜Ｌ４への供給電力を行うとともに、負荷Ｌ１〜Ｌ４へ供給すべき電力の不足分が、後述の、ＤＣ／ＤＣ変換器２２の放電判断しきい値以上であるとき、すなわちＤＣ／ＤＣ変換器２２を負荷率２０％以上で動作させることができると予測されるときには、サブの分散電源ユニット２も利用して不足分を賄う。一方、不足分をサブの分散電源ユニット２で賄う際に、ＤＣ／ＤＣ変換器２２を負荷率２０％以上で動作させることができないと予測されるときには、サブの分散電源ユニット２は利用せずに、低容量２次電池５および／または６を利用して不足分を賄う。
On the other hand, when the power supplied to the loads L1 to L4 cannot be covered only by using the distributed
なお、ここでは、メインの分散電源ユニット１による電力供給を優先して行う場合について説明したがこれに限るものではない。サブの分散電源ユニット２による電力供給を優先して行うように構成してもよい。要は、負荷を含むシステムや、負荷Ｌ１〜Ｌ４への電力供給状況などに応じて、ＤＣ／ＤＣ変換器１２および２２の変換効率が共に大きくなるように、分散電源ユニット１、２による配分制御を行うようにすればよい。
Here, the case where the power supply by the main distributed
なお、大容量２次電池２３の出力電圧は、太陽光発電装置の出力電圧とほぼ同等であることが好ましく、ここではＤＣ２８０Ｖ程度である。
そして、前記分散電源１１にはその出力電力、すなわち太陽光発電装置による発電電力を検出する電力センサＳ１が設けられ、同様に、分散電源２１には、その出力電力を検出する電力センサＳ２が設けられている。
In addition, it is preferable that the output voltage of the large capacity
The distributed
また、大容量２次電池１３には、この大容量２次電池１３の充放電可能容量を検出するための充放電可能容量検出センサＳ３が設けられ、同様に、大容量２次電池２３には、この大容量２次電池２３の充放電可能容量を検出するための充放電可能容量検出センサＳ４が設けられている。この充放電可能容量検出センサＳ３、Ｓ４は、例えば、電流センサを含む。この電流センサからなる充放電可能容量検出センサＳ３により、大容量２次電池１３への充電電流量および放電電流量を検出し、これらを積算することによって充放電可能容量を演算する。この充放電可能容量の演算処理は、充放電可能容量検出センサＳ３の検出信号をもとに、例えば、ＤＣ／ＤＣ変換器１２の制御部１２ａで行う。同様に、電流センサからなる充放電可能容量検出センサＳ４により、大容量２次電池２３への充電電流量および放電電流量を検出し、これらを積算することによって大容量２次電池２３の充放電可能容量を演算する。この充放電可能容量の演算処理は、例えば、充放電可能容量検出センサＳ４の検出信号をもとに、例えば、ＤＣ／ＤＣ変換器２２の制御部２２ａで行う。
The large-capacity
ＡＣ／ＤＣ変換器３は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２またはＤＣ／ＤＣ変換器２２から出力命令がなされたとき、系統電源４０からの交流電力（例えばＡＣ２１０Ｖ）を入力し、ＤＣ２８０Ｖの直流電力に変換する。そして、出力命令を行ったＤＣ／ＤＣ変換器１２またはＤＣ／ＤＣ変換器２２に直流電力を出力する。また、ＤＣ／ＤＣ変換器１２またはＤＣ／ＤＣ変換器２２から連系命令がなされたときには、ＤＣ／ＤＣ変換器１２またはＤＣ／ＤＣ変換器２２から入力される直流電力を交流電力に変換して、系統電源４０の系統に出力する。
The AC /
なお、ここでは、ＡＣ／ＤＣ変換器３を備えた直流配電システム１００について説明するが、ＡＣ／ＤＣ変換器３を持たない直流配電システム１００であっても適用することができる。すなわち、系統電源４０と連系しない独立電源構成の直流配電システムであってもよい。また、系統電源４０と連系可能であるがＡＣ／ＤＣ変換器３を動作させず系統電源４０と連系しない場合、あるいは、系統電源４０側が停電している場合などＡＣ／ＤＣ変換器３を備えてはいるが、ＡＣ／ＤＣ変換器３を動作させない構成の直流配電システム１００であっても適用することができる。
Here, the DC
ＤＣ分電盤４は、分流機能、降圧（ＤＣ／ＤＣ変換）機能、遮断機能、監視機能、ＤＣ／ＡＣ（直流／交流）変換機能等の機能を有するとともに、低容量２次電池５、６への充放電制御を行う。すなわち、ＤＣ分電盤４は制御部４ａを備え、ＤＣ／ＤＣ変換器１２の制御部１２ａおよびＤＣ／ＤＣ変換器２２の制御部２２ａからの指令信号にしたがって動作し、前記各種機能を実現するとともに、低容量２次電池５、６への充放電制御を行う。また、ＤＣ分電盤４は、前記降圧機能を実現するための、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２よりも容量の小さいＤＣ／ＤＣ変換器（図示せず）を備えており、このＤＣ／ＤＣ変換器により、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２から供給される直流電力を所定電圧に降圧し、負荷Ｌ１、Ｌ２、あるいは低容量２次電池５、６に電力供給を行う。また、前記ＤＣ／ＡＣ変換機能を実現するためのＤＣ／ＡＣ変換器（図示せず）を備えている。
The
また、ＤＣ分電盤４は、後述の電力センサＳ５、Ｓ６、電流センサＳ７、Ｓ８のセンサ信号、さらに、低圧ＤＣ負荷Ｌ３、Ｌ４からこれら負荷の作動状態／非作動状態を表す作動情報を入力し、これら情報をＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２の制御部１２ａ、２２ａのそれぞれに出力する。
また、ＤＣ分電盤４は、例えば、ＤＣ／ＤＣ変換器１２または２２の制御部１２ａ、２２ａから電力供給命令がなされたときには、電力供給命令によって指定された負荷Ｌ１〜Ｌ４に対して、ＤＣ／ＤＣ変換器１２または２２から供給された直流電力を出力する。このとき、低圧ＤＣ負荷Ｌ３またはＬ４に対して電力供給を行う場合には、例えばＤＣ分電盤４から、低容量２次電池５または６への充電経路に低圧ＤＣ負荷Ｌ３またはＬ４を接続し、ＤＣ／ＤＣ変換器１２または２２から供給された直流電力を低圧ＤＣ負荷Ｌ３、Ｌ４に供給する。
Further, the
Further, the
また、ＤＣ分電盤４は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２または２２の制御部１２ａ、２２ａから、充電命令がなされたときには、低容量２次電池５、６に対する充電制御を行い、ＤＣ／ＤＣ変換器１２または２２から供給される直流電力を、低容量２次電池５、６へ充電する。
また、ＤＣ分電盤４は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２または２２の制御部１２ａ、２２ａから、放電命令がなされたときには、低容量２次電池５、６に対する放電制御を行い、放電命令により指定された電力量を放電させ、低容量２次電池５、６から放電された放電電力を、ＤＣ分電盤４を介して、放電命令により指定された負荷Ｌ１、Ｌ２、あるいは、放電命令の命令元のＤＣ／ＤＣ変換器１２または２２に対して供給する。
The
The
また、ＤＣ分電盤４は、電力供給命令により低圧ＤＣ負荷Ｌ３に対する電力供給が指示され、かつ低容量２次電池５に対する充電または放電命令が行われたとき、または、電力供給命令により低圧ＤＣ負荷Ｌ４に対する電力供給が指示され、かつ低容量２次電池６に対する充電または放電命令が行われたときには、ＤＣ分電盤４からの供給電力を低圧ＤＣ負荷Ｌ３に供給するとともに、低容量２次電池５への充電または放電を行う。同様に、ＤＣ分電盤４からの供給電力を低圧ＤＣ負荷Ｌ４に供給するとともに、低容量２次電池６への充電または放電を行う。
Further, the
低容量２次電池５、６は、低圧の直流給電負荷、図１の場合には低圧ＤＣ負荷Ｌ３、Ｌ４の近傍に設置される。なお、大容量２次電池１３、２３、および低容量２次電池５、６の容量値は、低容量２次電池５、６の各最大容量と負荷Ｌ１〜Ｌ４の各容量との総和が、大容量２次電池１３、２３の各最大容量の総和以上となるように設定される。つまり、満充電状態の大容量２次電池１３、２３を全て放電させたとき、その放電電力を、各負荷Ｌ１〜Ｌ４に供給し、さらに未充電状態の低容量２次電池５、６へ充電することにより、余剰分なく供給することができるようになっている。
The low-capacity
ＬＥＤライトＬ１、Ｌ２には、それぞれその需要電力を検出する電力センサＳ５、Ｓ６が設けられている。また、低容量２次電池５、６には、電流センサＳ７、Ｓ８がそれぞれ設けられている。
これら電力センサＳ５、Ｓ６および電流センサＳ７、Ｓ８のセンサ信号は、ＤＣ分電盤４の制御部４ａに入力される。
The LED lights L1 and L2 are provided with power sensors S5 and S6 for detecting the demand power, respectively. The low-capacity
The sensor signals of the power sensors S5 and S6 and the current sensors S7 and S8 are input to the
ここで、低容量２次電池５には低圧ＤＣ負荷Ｌ３が接続されている。低容量２次電池５に対する充放電制御が行われていないときの、電流センサＳ７のセンサ信号を積算することにより、低圧ＤＣ負荷Ｌ３の需要電力を演算することができる。また、低圧ＤＣ負荷Ｌ３が動作していないときの、電流センサＳ７のセンサ信号を積算することにより、低容量２次電池５の充放電電力を演算することができる。また、低容量２次電池５および低圧ＤＣ負荷Ｌ３からなる系統をＭ１としたとき、系統Ｍ１に対してＤＣ分電盤４から電力供給が行われておらず、かつ、低容量２次電池５を電源として低圧ＤＣ負荷Ｌ３が動作した場合には、低圧ＤＣ負荷Ｌ３が作動状態でありかつ系統Ｍ１にＤＣ分電盤４から電力供給が行われていないかを監視することにより、低容量２次電池５を電源として低圧ＤＣ負荷Ｌ３が動作していることを検出することができ、そのときの低容量２次電池５の放電電力は、前記低容量２次電池５に対する充放電制御が行われていないときの電流センサＳ７のセンサ信号を積算して得た低圧ＤＣ負荷Ｌ３の需要電力と同等とみなすことができる。
Here, the low-capacity
したがって、これらを考慮することによって、低容量２次電池５の現時点における充放電可能容量を演算することができる。
以上から、低容量２次電池５の充放電可能容量から得られる充電可能電力と、低圧ＤＣ負荷Ｌ３の需要電力との和から、系統Ｍ１の需要電力を得ることができる。つまり、図１中に示すように、低容量２次電池５の充電可能電力をＰｓｃ１、低圧ＤＣ負荷Ｌ３の需要電力をＰｌｄ１とすると、系統Ｍ１の需要電力Ｐｄ３は、“Ｐｄ３＝Ｐｓｃ１＋Ｐｌｄ１”と表すことができる。
Therefore, by taking these into consideration, the current chargeable / dischargeable capacity of the low-capacity
From the above, the demand power of the system M1 can be obtained from the sum of the chargeable power obtained from the chargeable / dischargeable capacity of the low-capacity
同様に、電流センサＳ８のセンサ信号から得られる、低圧ＤＣ負荷Ｌ４の需要電力と、低容量２次電池６への充電電力および放電電力とから、低容量２次電池６の現時点における充放電可能容量を演算することができる。
したがって、低容量２次電池６の充放電可能容量から得られる充電可能電力と、低圧ＤＣ負荷Ｌ４の需要電力との和から、低容量２次電池６および低圧ＤＣ負荷Ｌ４からなる系統Ｍ２の需要電力を得ることができる。つまり、図１中に示すように、低容量２次電池６の充電可能電力をＰｓｃ２、低圧ＤＣ負荷Ｌ４の需要電力をＰｌｄ２とすると、系統Ｍ２の需要電力Ｐｄ４は、“Ｐｄ４＝Ｐｓｃ２＋Ｐｌｄ２”と表すことができる。
Similarly, charge / discharge of the low-capacity
Therefore, the demand of the system M2 including the low-capacity
この各系統Ｍ１、Ｍ２の需要電力Ｐｄ３、Ｐｄ４の演算は、例えば、ＤＣ分電盤４の制御部４ａにおいて、各種センサＳ７、Ｓ８のセンサ信号と、低圧ＤＣ負荷Ｌ３、Ｌ４の既知の需要電力および作動状況とから演算される。
そして、このように構成される直流配電システム１００の配電電圧は、ＬＥＤライトＬ１、Ｌ２などの直流給電負荷の点灯電圧、あるいは太陽光発電装置からなる分散電源１１、２１、大容量２次電池１３、２３の出力電圧と概ね統一されており、これによって、電圧変換に伴う変換効率を向上させるようになっている。配電電圧は、ＬＥＤライトＬ１、Ｌ２などの複数の直流給電負荷のうち、動作電圧がもっと高い電圧とすればよい。ここでは、ＬＥＤライトＬ１、Ｌ２の動作電圧例えば２８０Ｖを、配電電圧としている。
The calculation of the demand power Pd3, Pd4 of each of the systems M1, M2 is performed, for example, in the
The distribution voltage of the DC
図２は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２の制御部１２ａ、２２ａの機能構成を示すブロック図の一例である。
制御部１２ａ、２２ａは、センサ情報収集部３１と、電力演算部３２と、配電経路決定部３３と、命令部３４と、を備える。
センサ情報収集部３１は、各種センサＳ１〜Ｓ８のセンサ信号を、直接、あるいは、他方の制御部から、または、ＤＣ分電盤４を介して収集する。
FIG. 2 is an example of a block diagram illustrating a functional configuration of the
The
The sensor
電力演算部３２は、センサ情報収集部３１で収集した各種センサのセンサ信号、また、低圧ＤＣ負荷Ｌ３、Ｌ４の作動情報をもとに、負荷Ｌ１、Ｌ２、および系統Ｍ１、Ｍ２の需要電力を演算する。また、大容量２次電池１３、２３、低容量２次電池５、６の充放電可能容量を演算する。さらに、負荷Ｌ１、Ｌ２の需要電力、系統Ｍ１、Ｍ２の需要電力Ｐｄ１〜Ｐｄ４の総和Σ（Ｐｄ）を演算する。
The
配電経路決定部３３は、電力演算部３２で演算した需要電力あるいは、充放電可能容量に基づき配電経路を決定する。すなわち、分散電源１１、２１の発電電力と負荷Ｌ１〜Ｌ４の需要電力との大小関係などに基づき、予め設定した配電経路のうちどの配電経路で配電を行うかを決定する。図１の直流配電システム１００では、メインの分散電源ユニットである分散電源ユニット１の制御部１２ａが配電経路を決定する。
命令部３４は、配電経路決定部３３で決定した配電経路となるように各部に対して動作命令を行う。
The distribution route determination unit 33 determines a distribution route based on the demand power calculated by the
The
次に、上記実施形態の動作を説明する。
メインの分散電源ユニットである、分散電源ユニット１の制御部１２ａは、分散電源１１および２１の発電電力、また各負荷Ｌ１〜Ｌ４の需要電力などに基づき、発電電力と需要電力との関係から、配電経路を決定し、決定した配電経路にしたがって配電を行う。
Next, the operation of the above embodiment will be described.
The
（状態１）
図３は、配電経路１の電力の流れを示す説明図である。
制御部１２ａは、直流配電システム１００における発電電力が需要電力を上回る状態であり、かつ、分散電源１１の発電電力Ｐｇ１を変換したＤＣ／ＤＣ変換器１２の変換出力電力が、予め設定した放電判断しきい値以上となる状態１にあるとき、配電経路１に示す経路で配電を行う。
ここでいう、発電電力とは、分散電源１１の発電電力Ｐｇ１および分散電源１２の発電電力Ｐｇ２の和である。需要電力とは需要電力Ｐｄ１、Ｐｄ２、Ｐｄｌ１、Ｐｄｌ２の総和である。
(State 1)
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the flow of power in the
The
The generated power here is the sum of the generated power Pg1 of the distributed
また、放電判断しきい値は、例えばＤＣ／ＤＣ変換器１２の定格出力電力に対する負荷率が２０％となるときのＤＣ／ＤＣ変換器１２の変換出力電力相当に設定される。なお、この放電判断しきい値は、負荷率が２０％程度となるときの変換出力電力相当に限るものではなく、任意に設定することができる。
この放電判断しきい値は、ＤＣ／ＤＣ変換器毎に、負荷率に対する変換効率特性カーブは異なるため、ＤＣ／ＤＣ変換器毎に設定され、例えば図４に示すようなＤＣ／ＤＣ変換器１２の変換効率特性、また、ＡＣ／ＤＣ変換器３の変換効率特性の諸条件を考慮した演算を行い、その結果に基づいて設定すればよい。
Further, the discharge determination threshold is set to be equivalent to the conversion output power of the DC /
This discharge determination threshold value is set for each DC / DC converter because the conversion efficiency characteristic curve with respect to the load factor is different for each DC / DC converter. For example, the DC /
ここで、前記図４は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２の変換効率の特性を示したものである。図４において、横軸は負荷率（％）、縦軸は変換効率（％）を示す。
図４に示すように、負荷率が１００％〜６０％程度であるときには、変換効率は最大値（例えば９８％程度）となる。負荷率が６０％を下回ると、変換効率は負荷率の低下に伴って低下する。つまり、負荷率を高くすることによって、ＤＣ／ＤＣ変換器１２の変換効率を高めることができる。なお、ＤＣ／ＤＣ変換器２２の放電判断しきい値は、同様の手順で設定すればよい。
Here, FIG. 4 shows the characteristics of the conversion efficiency of the DC /
As shown in FIG. 4, when the load factor is about 100% to 60%, the conversion efficiency is the maximum value (for example, about 98%). When the load factor falls below 60%, the conversion efficiency decreases as the load factor decreases. That is, the conversion efficiency of the DC /
したがって、前述のように、分散電源１１、２１の発電電力Ｐｇ１、Ｐｇ２を、可能な限り負荷は、大容量２次電池あるいは低容量２次電池など各部で使用するように構成し、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２の負荷率がより大きくなるようにＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２を動作させることにより、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２の変換効率の向上を図ることができる。
Therefore, as described above, the generated power Pg1 and Pg2 of the distributed
ＤＣ／ＤＣ変換器１２の制御部１２ａでは、分散電源１１の発電電力Ｐｇ１をもとに、この発電電力Ｐｇ１をＤＣ／ＤＣ変換器１２で変換した変換出力電力を推定し、この推定値が放電判断しきい値以上となるかを判断する。
制御部１２ａでは、各種センサのセンサ信号に基づき、前記条件を満足するかの判断を行う。前記条件を満足するときには、制御部１２ａでは、大容量２次電池１３への放電制御は行わない。また、ＡＣ／ＤＣ変換器３への停止命令を行い、系統電源４０からの電力供給を停止させる。
The
In the
そして、各負荷Ｌ１〜Ｌ４の需要電力、低容量２次電池５、６の充電可能電力Ｐｓｃ１、Ｐｓｃ２などに基づき、前述のようにメインの分散電源ユニット１による電力供給を優先しつつ、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２の負荷率を考慮しながら、負荷Ｌ１、Ｌ２あるいは系統Ｍ１、Ｍ２に対する、ＤＣ／ＤＣ変換器１２および２２の変換出力電力の配分などを決定する。例えば、各負荷Ｌ１〜Ｌ４に対しては需要電力相当を供給するが、低容量２次電池５、６へは、低容量２次電池５、６の充電可能電力Ｐｓｃ１、Ｐｓｃ２の範囲内で、かつ充電可能電力の和（Ｐｓｃ１＋Ｐｓｃ２）が、発電電力（Ｐｇ１＋Ｐｇ２）と需要電力（Ｐｄ１＋Ｐｄ２＋Ｐｌ１＋Ｐｌ２）との差分を超えない範囲で電力供給を行う。
Based on the demand power of each of the loads L1 to L4, the chargeable power Psc1 and Psc2 of the low-capacity
そして、制御部１２ａは、ＤＣ分電盤４の制御部４ａに対して、変換出力電力の配分にしたがって負荷Ｌ１、Ｌ２あるいは系統Ｍ１、Ｍ２に対してＤＣ／ＤＣ変換器１２の変換出力電力を供給するよう指示する。また、ＤＣ／ＤＣ変換器２２の制御部２２ａに対して、大容量２次電池２３への放電制御の禁止、ＡＣ／ＤＣ変換器３への停止命令を通知するとともに、電力要求元の負荷Ｌ１、Ｌ２あるいは系統Ｍ１、Ｍ２に対して変換出力電力の配分にしたがって、ＤＣ／ＤＣ変換器２２の変換出力電力を供給するよう指示する。
Then, the
また、制御部１２ａは、ＤＣ分電盤４の制御部４ａに対し、低容量２次電池５への供給電力が設定されているときには、低圧ＤＣ負荷Ｌ３への電力供給とともに、低容量２次電池５に対する充電制御を行うよう指示する。同様に低容量２次電池６への供給電力が設定されているときには、低圧ＤＣ負荷Ｌ４への電力供給とともに、低容量２次電池６に対する充電制御を行うよう指示する。
このような構成とすることによって、分散電源１１の発電電力Ｐｇ１は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２で所定電圧に変換され、分散電源２１の発電電力Ｐｇ２は、ＤＣ／ＤＣ変換器２２で所定電圧に変換され、その後、ＤＣ分電盤４を介して、各負荷Ｌ１〜Ｌ４、あるいは、低容量２次電池５、６に供給される。
In addition, when the supply power to the low-capacity
With this configuration, the generated power Pg1 of the distributed
これにより、ＤＣ分電盤４から負荷Ｌ１あるいはＬ２に、需要電力Ｐｄ１、Ｐｄ２相当の電力供給が行われる。また、系統Ｍ１、Ｍ２にはそれぞれ需要電力Ｐｄ３、Ｐｄ４が供給される。この需要電力Ｐｄ３は、需要電力Ｐｄｌ１以上であり、かつ需要電力Ｐｄｌ１と低容量２次電池５の充電可能電力Ｐｓｃ１との和以下の値となる。同様に、需要電力Ｐｄ４は、需要電力Ｐｄｌ２以上であり、かつ需要電力Ｐｄｌ２と低容量２次電池６の充電可能電力Ｐｓｃ２との和以下の値となる。
そして、系統Ｍ１に供給された充電電力は低圧ＤＣ負荷Ｌ３に供給され、さらに、低容量２次電池５が充電制御されていれば低容量２次電池５に供給される。同様に、系統Ｍ２に供給された充電電力は低圧ＤＣ負荷Ｌ４に供給され、さらに、低容量２次電池６が充電制御されていれば低容量２次電池６に供給される。
As a result, power corresponding to the demand power Pd1 and Pd2 is supplied from the
The charging power supplied to the system M1 is supplied to the low-voltage DC load L3, and further supplied to the low-capacity
その結果、系統Ｍ１およびＭ２に供給された電力は、それぞれ過不足なく低圧ＤＣ負荷Ｌ３、Ｌ４および低容量２次電池５、６に供給される。
このように、ＤＣ／ＤＣ変換器１２は、分散電源１１の発電電力Ｐｇ１および分散電源２１の発電電力Ｐｇ２を負荷Ｌ１〜Ｌ４および低容量２次電池５、６に供給するように構成している。そのため、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２の負荷率がより大きくなるように、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２を動作させることができる。
As a result, the electric power supplied to the systems M1 and M2 is supplied to the low-voltage DC loads L3 and L4 and the low-capacity
As described above, the DC /
（状態２）
図３の配電経路１において、休日など発電電力＞充電電力であって、低容量２次電池５、６への充電を行ってもさらに余剰分がある状態２の場合には、図５の配電経路１ａに示すように、例えば、ＤＣ／ＤＣ変換器１２側における変換出力電力の余剰分を、ＤＣ／ＤＣ変換器２２を介して大容量２次電池２３に充電するように構成してもよい。大容量２次電池２３に充電したとしてもさらに余剰分がある場合には、大容量２次電池１３および２３の両方に充電するように構成してもよい。
(State 2)
In the
つまり、大容量２次電池１３、２３への充電電力をＰｂｃ１、Ｐｂｃ２としたとき、“（Ｐｇ１＋Ｐｇ２）−〔（Ｐｄ１＋Ｐｄ２＋Ｐｌｄ１＋Ｐｌｄ２）＋（Ｐｓｃ１＋Ｐｓｃ２）〕＝（Ｐｂｃ１＋Ｐｂｃ２）”となるように、配電を行うようにしてもよい。
このようにすることによって、発電電力の余剰分をより低減することができるため、すなわち負荷率を向上させることができ、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２の変換効率の向上を図ることができる。
That is, when charging power to the large-capacity
By doing in this way, since the surplus of generated electric power can be reduced more, that is, a load factor can be improved and the conversion efficiency of DC /
さらに、大容量２次電池１３および２３が満充電状態であり、かつ供給先のない発電電力の余剰分が存在する場合には、例えば、ＡＣ／ＤＣ変換器３に対して出力命令を出力し、ＡＣ／ＤＣ変換器３を介して余剰分を系統電源４０の系統に供給するようにしてもよい。電力の逆遡流によって経済的効果が得られる場合には、系統電源４０の系統に逆遡流させると効果的である。
Further, when the large-capacity
（状態３）
図６は、配電経路２の電力の流れを示す説明図である。
直流配電システム１００における発電電力が需要電力を下回る場合であり、かつ、分散電源１１の発電電力Ｐｇ１を変換したＤＣ／ＤＣ変換器１２の変換出力電力が、その放電判断しきい値よりも小さい状態３にあるとき、配電経路２に示す経路で電力供給が行われる。
(State 3)
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the flow of power in the
The generated power in the
ＤＣ／ＤＣ変換器１２の制御部１２ａでは分散電源１１の発電電力Ｐｇ１をもとに、この発電電力Ｐｇ１をＤＣ／ＤＣ変換器１２で変換した変換出力電力を推定し、この推定値が放電判断しきい値より小さいか否かを判断する。制御部１２ａでは、前記条件を満足するとき、大容量２次電池１３に対する放電制御と、制御部２２ａを介して大容量２次電池２３に対する放電制御とを行う。このとき、一方の大容量２次電池、例えば大容量２次電池１３を放電させたとしても、需要電力を賄うことができない場合に、他方の大容量２次電池２３を動作させるようにしてもよい。
The
さらに、大容量２次電池１３、２３を動作させても需要電力を賄うことができない場合には、ＤＣ分電盤４を介して低容量２次電池５、６を放電動作させ、低容量２次電池５、６から対応する低圧ＤＣ負荷Ｌ３、Ｌ４それぞれに電力供給を行う。
また、大容量２次電池１３、２３、低容量２次電池５、６を放電させたとしても需要電力を賄うことができない場合には、ＡＣ／ＤＣ変換器３を動作させ、不足分を系統電源４０から取得する。
Further, when the demand power cannot be covered even if the large-capacity
Further, when the demand power cannot be covered even if the large-capacity
そして、制御部１２ａは、負荷Ｌ１〜Ｌ４あるいは系統Ｍ１、Ｍ２に対する、ＤＣ／ＤＣ変換器１２および２２の変換出力電力の配分などを決定し、ＤＣ分電盤４の制御部４ａに対して、変換出力電力の配分にしたがって、電力要求元の負荷Ｌ１、Ｌ２あるいは系統Ｍ１、Ｍ２に対してＤＣ／ＤＣ変換器１２の変換出力電力を供給するよう指示する。また、ＤＣ／ＤＣ変換器２２の制御部２２ａに対して、電力要求元の負荷Ｌ１、Ｌ２あるいは系統Ｍ１、Ｍ２に対して、変換出力電力の配分にしたがって、ＤＣ／ＤＣ変換器２２の変換出力電力を供給するよう指示する。
And the
このとき、発電電力と、大容量２次電池１３および２３のいずれか一方、あるいはこれら両方による放電電力とにより、需要電力を賄うことができる場合には、“発電電力の和（Ｐｇ１＋Ｐｇ２）＋大容量２次電池１３、２３の放電電力の和（Ｐｂ１＋Ｐｂ２）＝需要電力（Ｐｄ１＋Ｐｄ２＋Ｐｌｄ１＋Ｐｌｄ２）”を満足するように、大容量２次電池１３、２３の放電電力を決定する。そして、大容量２次電池１３、２３の放電電力と発電電力Ｐｇ１、Ｐｇ２とを、負荷Ｌ１〜Ｌ４の需要電力に応じて各部に配電する。つまり、低容量２次電池５、６よりも大容量２次電池１３、２３を優先して放電させる。
At this time, when the demand power can be covered by the generated power and the discharge power by either one or both of the large capacity
これによって、分散電源１１、２１の発電電力Ｐｇ１、Ｐｇ２と、大容量２次電池１３、２３の放電電力とが、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２で変換されて、需要電力Ｐｄ１、Ｐｄ２相当の電力負荷Ｌ１、Ｌ２に供給される。また、系統Ｍ１、Ｍ２には、需要電力Ｐｌｄ１、Ｐｌｄ２相当の電力が供給され、それぞれ低容量２次電池５、６を介して、低圧ＤＣ負荷Ｌ３、Ｌ４に供給される。このとき、低容量２次電池５、６は充放電制御されないため、系統Ｍ１、Ｍ２に供給された電力はそのまま負荷Ｌ３、Ｌ４に供給される。
As a result, the generated power Pg1, Pg2 of the distributed
また、大容量２次電池１３、２３を動作させても需要電力を賄うことができない場合には、“発電電力の和（Ｐｇ１＋Ｐｇ２）＋大容量２次電池１３、２３の放電可能電力の和＋低容量２次電池５、６の放電電力の和＝需要電力（Ｐｄ１＋Ｐｄ２＋Ｐｌｄ１＋Ｐｌｄ２）を満足するように、低容量２次電池５、６の放電電力を決定する。つまり、大容量２次電池１３、２３は放電可能電力相当を放電するようにし、その不足分を低容量２次電池５、６から放電するように設定する。
In addition, when the large-capacity
これによって、分散電源１１、２１の発電電力Ｐｇ１、Ｐｇ２と、大容量２次電池１３、２３の放電電力Ｐｂ１、Ｐｂ２とが、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２で変換されて、需要電力Ｐｄ１、Ｐｄ２相当の電力が負荷Ｌ１、Ｌ２に供給される。また、系統Ｍ１、Ｍ２には、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２で変換された変換出力電力のうち、負荷Ｌ１、Ｌ２へ電力供給を行った余剰分が供給される。さらに、低容量２次電池５、６が放電制御され、系統Ｍ１、Ｍ２にＤＣ分電盤４から供給された電力と、低容量２次電池５、６の放電電力Ｐｓｃ１、Ｐｓｃ２との和が、負荷Ｌ３およびＬ４の需要電力Ｐｌｄ１、Ｐｌｄ２相当となり、これが負荷Ｌ３、Ｌ４に供給される。
As a result, the generated power Pg1, Pg2 of the distributed
さらに、大容量２次電池１３、２３および低容量２次電池５、６を放電させ、その上でＡＣ／ＤＣ変換器３を動作させる場合は、“発電電力の和（Ｐｇ１＋Ｐｇ２）＋大容量２次電池１３、２３の放電可能電力の和＋低容量２次電池５、６の放電可能電力の和＋ＡＣ／ＤＣ変換器３からの系統電力Ｐｉ＝需要電力（Ｐｄ１＋Ｐｄ２＋Ｐｌｄ１＋Ｐｌｄ２）”を満足するように、ＡＣ／ＤＣ変換器３からの系統電力Ｐｉを決定する。
Furthermore, when discharging the large-capacity
これによって、分散電源１１、２１の発電電力Ｐｇ１、Ｐｇ２と、大容量２次電池１３、２３の放電電力Ｐｂ１、Ｐｂ２と、ＡＣ／ＤＣ変換器３の変換出力Ｐｉとが、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２で変換されて、需要電力Ｐｄ１、Ｐｄ２相当の電力が負荷Ｌ１、Ｌ２に供給される。また、系統Ｍ１、Ｍ２には、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２で変換された変換出力電力のうち、負荷Ｌ１、Ｌ２へ電力供給を行った余剰分が供給される。さらに、低容量２次電池５、６が放電制御され、系統Ｍ１、Ｍ２にＤＣ分電盤４から供給された電力と、低容量２次電池５、６の放電電力Ｐｓｃ１、Ｐｓｃ２との和が、負荷Ｌ３およびＬ４の需要電力Ｐｌｄ１、Ｐｌｄ２相当となり、これが負荷Ｌ３、Ｌ４に供給される。
Thus, the generated power Pg1 and Pg2 of the distributed
このように、分散電源１１、２１の発電電力が需要電力を下回るときには、大容量２次電池１３、２３をＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２の定格出力電力に近い容量で放電させて各負荷への電力供給をはかり、さらに不足する場合には低容量２次電池５、６も放電させて低圧ＤＣ負荷Ｌ３、Ｌ４に電力供給を行い、さらに不足する場合には、ＡＣ／ＤＣ変換器３を介して系統電源４０から電力供給を受けることで、負荷への電力供給を行うようにした。
したがって、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２を、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２の効率の高い容量で動作させているため、変換効率が高い状態でＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２を動作させることができる。
As described above, when the generated power of the distributed
Accordingly, since the DC /
（状態４）
図６に示す配電経路２において、発電電力Ｐｇ１の、ＤＣ／ＤＣ変換器１２での変換出力電力が、予め設定した発電電力しきい値以下である状態４のときには、図７に示す配電経路２ａに示すように、分散電源１１、２１による発電電力を利用せずに、系統電源４０から電力供給を受けるようにしてもよい。
(State 4)
In the
前記発電電力しきい値は放電判断しきい値よりも小さい値であって、例えば、ＤＣ／ＤＣ変換器１２の定格出力電力の０％程度の値に設定される。つまり、発電電力をＤＣ／ＤＣ変換器１２で変換して得た変換出力電力が、ＤＣ／ＤＣ変換器１２の定格出力電力の０％程度以上であるときには、この発電電力を、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２で変換する場合、変換効率が悪くなる。したがって、この場合には、発電電力をＤＣ／ＤＣ変換器１２で変換して得た変換出力電力が、ＤＣ／ＤＣ変換器１２の定格出力電力の０％より小さいとき、すなわち夜間などには、発電電力を負荷への供給電力として使用しないと判断する。
The generated power threshold value is smaller than the discharge determination threshold value, and is set to a value of about 0% of the rated output power of the DC /
そして、制御部１２ａでは、発電電力が需要電力を大幅に下回り、発電電力Ｐｇ１の、ＤＣ／ＤＣ変換器１２での変換出力電力が、放電判断しきい値よりも小さいときには、分散電源１１、２１の発電電力をＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２に入力しない。そして、ＡＣ／ＤＣ変換器３に対して出力命令を行う。また、必要に応じて制御部２２ａからＡＣ／ＤＣ変換器３に対して出力命令を行うよう指示する。
このとき、ＤＣ／ＤＣ変換器１２および２２がＡＣ／ＤＣ変換器３から取得する入力電力の総和Ｐｉは、負荷Ｌ１〜Ｌ４の需要電力相当以上値となるように設定する。このとき、ＡＣ／ＤＣ変換器３の負荷率５０％以上となるようにする。
In the
At this time, the sum Pi of the input power acquired by the DC /
そして、ＡＣ／ＤＣ変換器３から取得した入力電力を、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２を介して、ＤＣ分電盤４から、各負荷Ｌ１〜Ｌ４に供給する。
ただし、夜間などは照明負荷、コンセント負荷などの需要も低下するため、余剰分が生じる場合には、余剰分を大容量２次電池１３、２３に蓄電する。つまり、“入力電力の総和Ｐｉ＝需要電力（Ｐｄ１＋Ｐｄ２＋Ｐｌｄ１＋Ｐｌｄ２）＋蓄電電力（Ｐｂ１＋Ｐｂ２）”を満足するように、蓄電電力Ｐｂ１、Ｐｂ２を設定する。
Then, the input power acquired from the AC /
However, since the demand for lighting load, outlet load, and the like also decreases at night, when the surplus occurs, the surplus is stored in the large-capacity
このとき、大容量２次電池１３、２３へは、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２の負荷率が２０％以上となるように蓄電電力を供給する。そして、余剰分が生じる場合には、低容量２次電池の蓄電電池として蓄電する。つまり、“入力電力の総和Ｐｉ＝需要電力（Ｐｄ１＋Ｐｄ２＋Ｐｌｄ１＋Ｐｌｄ２）＋大容量２次電池への蓄電電力（Ｐｂ１＋Ｐｂ２）＋小容量２次電池への蓄電電力”を満足するように、大容量２次電池への蓄電電力および小容量２次電池への蓄電電力を設定する。
At this time, the stored power is supplied to the large capacity
このように、分散電源１１、２１の発電電力が需要電力を大幅に下回るとき、すなわち、発電電力をＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２で変換するとＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２の変換効率が悪いと予測されるときには、発電電力は利用せずに、系統電源４０から電力供給を受けるようにした。そのため、変換効率の悪い状態でＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２を動作させることに伴う、エネルギ損失を低減することができる。
Thus, when the generated power of the distributed
（状態５）
また、発電電力が、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２の定格を大幅に下回る状態５の場合、大容量２次電池１３、２３から、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２の定格容量に近い容量で放電させるようにしてもよい。大容量２次電池１３、２３の放電電力を負荷Ｌ１〜Ｌ４に供給する。このとき、放電電力が需要電力を上回る場合には、低容量２次電池５、６に余剰分を充電する。それでも余剰分が生じる場合には、ＤＣ分電盤４内の、直流／交流変換機能により、交流電力に変換し、交流系統に連系させる。
このようにすることによって、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２を、変換効率の高い状態で動作させることができる。
(State 5)
In the case of the
In this way, the DC /
（状態６）
また、例えば、分散電源の発電電力が、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２の定格と同程度ではあるが、需要電力を下回る状態６にあるときには、発電電力Ｐｇ１、Ｐｇ２は、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２、ＤＣ分電盤４を介してＬＥＤライト（ＤＣ２８０Ｖ）、サーバ装置（ＤＣ３６０Ｖ）などの高圧直流給電負荷、すなわち図１の場合には、ＬＥＤライトＬ１、Ｌ２に優先的に給電し、低圧給電負荷、すなわち図１の場合には、低圧ＤＣ負荷Ｌ３、Ｌ４には、低容量２次電池５、６から直接供給する。
(State 6)
In addition, for example, when the generated power of the distributed power source is about the same as the rating of the DC /
ここで、発電電力に余剰分が生じる場合には、放電していない低容量２次電池５または６に優先的に充電する。なお、このとき、大容量２次電池１３、２３は、充放電制御しない。このようにすることによって、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２を変換効率の高い状態で動作させることができる。
以上説明したように、本実施形態では、分散電源の発電電力が需要電力よりも大きい場合には、大容量２次電池１３、２３による放電は行わず、また、系統電源４０からの電力供給も停止するようにし、さらに、余剰分を、低容量２次電池５、６に蓄電し、その余剰分は大容量２次電池１３、２３に充電し、それでも余剰分がある場合にはＡＣ／ＤＣ変換器３を介して系統電源４０に連系させるようにした。
Here, when a surplus occurs in the generated power, the low-capacity
As described above, in the present embodiment, when the generated power of the distributed power source is larger than the demand power, the large-capacity
そのため、発電電力を変換するＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２の負荷率を向上させることができ、その結果、変換効率を向上させることができる。そのため、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２における変換時のエネルギ損失などを低減することができる。
特に、発電電力と需要電力との余剰分は、大容量２次電池１３、２３よりも低容量２次電池５、６に対して優先して充電するようにしている。ここで、仮に、低容量２次電池５、６を備えていない場合、余剰分は、大容量２次電池１３、２３に蓄電することになる。そのため、大容量２次電池１３、２３の放電電力を、低圧ＤＣ負荷Ｌ３、Ｌ４の要求に応じて降圧する必要がある。
Therefore, the load factor of the DC /
In particular, the surplus of the generated power and the demand power is charged with priority to the low-capacity
しかしながら、余剰分は、低容量２次電池５、６に蓄電するようにし、この低容量２次電池５、６から低圧ＤＣ負荷Ｌ３、Ｌ４に電力供給を行うことができるように構成したため、降圧しなくとも低圧ＤＣ負荷Ｌ３、Ｌ４に蓄電電力を供給することができる。そのため、変換に伴うエネルギ損失を低減することができる。
また、配電電圧を、直流給電負荷のうち、動作電圧が最も高い電圧であるＬＥＤライトＬ１、Ｌ２の動作電圧に設定し、さらに、分散電源１１、２１の出力電圧、また、大容量２次電池１３、２３の放電電圧を、配電電圧に一致させるようにした。すなわち電圧階級を統一することができるため、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２における変換効率を向上させることができる。
However, since the surplus is stored in the low-capacity
Further, the distribution voltage is set to the operation voltage of the LED lights L1 and L2, which is the highest operating voltage among the DC power supply loads, and the output voltage of the distributed
また、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２による変換出力電力は、ＤＣ分電盤４を介して各負荷Ｌ１、Ｌ２や低容量２次電池５、６に供給する構成としている。ここで直流電力の場合、アークなどが生じる可能性があり、電力供給を遮断しにくい。しかしながら、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２と、電力供給先である、負荷Ｌ１、Ｌ２や、低容量２次電池５、６との間に、ＤＣ分電盤４を設け、このＤＣ分電盤４により、各負荷や低容量２次電池への直流電力の遮断や、分流、降圧などの処理を行う構成としたため、より確実に遮断することができ、安全性を確保することができる。
Further, the converted output power from the DC /
さらに、ＡＣ／ＤＣ変換器３、分散電源１１、２１、大容量２次電池１３、２３を、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２を介してＤＣ分電盤４で直流接続する構成とした。そのため、これらＡＣ／ＤＣ変換器３、分散電源１１、２１、大容量２次電池１３、２３などからの電力をＤＣ／ＤＣ変換のみを行うことで負荷に供給することができ、直流／交流間の変換回数を削減することができるため、これに伴うエネルギ損失を低減することができる。
Further, the AC /
なお、上記実施形態では、低容量２次電池５、６のそれぞれに、低圧ＤＣ負荷Ｌ３、Ｌ４が接続されている場合について説明したがこれに限るものではない。低容量２次電池を有していない場合、あるいは低容量２次電池に負荷が接続されない場合などであっても適用することができる。
また、上記実施形態では、ＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２のそれぞれに設けた制御部１２ａ、２２ａにおいて配電経路を決定する場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、ＤＣ分電盤４に設けた制御部４ａにおいて行うようにしてもよく、また、配電経路を決定する処理を行う制御装置を別途設け、この制御装置からＤＣ／ＤＣ変換器１２、２２、あるいは、ＤＣ分電盤４を制御するように構成してもよい。
In the above-described embodiment, the case where the low-voltage DC loads L3 and L4 are connected to the low-capacity
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where a distribution path was determined in the
また、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、特許請求の範囲により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。 In addition, the scope of the present invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments, and includes all embodiments that provide the same effects as those intended by the present invention. Further, the scope of the invention is not limited to the combinations of features of the invention defined by the claims, but is defined by any desired combination of particular features among all the disclosed features. sell.
１、２ 分散電源ユニット
３ ＡＣ／ＤＣ変換器
４ ＤＣ分電盤
５、６ 低容量２次電池
１１、２１ 分散電源
１２、２２ ＤＣ／ＤＣ変換器
１３、２３ 大容量２次電池
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ５、Ｓ６ 電力センサ
Ｓ３、Ｓ４ 充放電可能容量検出センサ
Ｓ７、Ｓ８ 電流センサ
1, 2 Distributed
Claims (5)
蓄電装置と、
二次側に直流給電負荷が接続される分電盤と、
前記分散電源および前記蓄電装置それぞれに接続されると共に前記分電盤の一次側に接続され、直流電力の電圧変換を行う直流／直流変換器と、
前記分散電源が供給する直流電力、前記蓄電装置の充電可能電力および放電可能電力、および前記直流給電負荷の需要電力をそれぞれ検出する電力量検出部と、
前記電力量検出部の検出結果に基づき、前記直流／直流変換器への入力制御および前記蓄電装置に対する充放電制御を行い、前記分電盤を介して前記直流給電負荷に対して電力供給を行う制御部と、を有し、
前記分散電源と前記蓄電装置と前記分電盤と前記直流／直流変換器と前記直流給電負荷とは直流電力を配電する直流配電路を介して接続されており、
前記蓄電装置は、前記分電盤の一次側に設けられた１または複数の第１の蓄電装置を含み、前記分電盤の二次側に設けられ前記第１の蓄電装置よりも低容量の１または複数の第２の蓄電装置をさらに有し、
前記第１の蓄電装置および前記第２の蓄電装置の容量は、前記分電盤の二次側に接続された直流給電負荷の総容量と前記第２の蓄電装置の最大容量の総和との合計が、前記第１の蓄電装置の最大容量の総和以上となるように設定されており、
前記制御部は、前記直流／直流変換器の負荷率がより高くなるように、前記入力制御および前記充放電制御を行うことを特徴とする直流配電システム。 A distributed power supply for supplying DC power;
A power storage device;
A distribution board with a DC power supply load connected to the secondary side;
A DC / DC converter connected to each of the distributed power source and the power storage device and connected to a primary side of the distribution board for performing DC power voltage conversion;
A DC power supplied by the distributed power source, a chargeable power and a dischargeable power of the power storage device, and a power amount detection unit for detecting demand power of the DC power supply load, respectively.
Based on the detection result of the power amount detection unit, input control to the DC / DC converter and charge / discharge control for the power storage device are performed, and power is supplied to the DC power supply load via the distribution board. A control unit,
The distributed power source, the power storage device, the distribution board, the DC / DC converter, and the DC power supply load are connected via a DC distribution path that distributes DC power,
The power storage device includes one or a plurality of first power storage devices provided on a primary side of the distribution board, and is provided on a secondary side of the distribution board and has a lower capacity than the first power storage device. And further comprising one or more second power storage devices,
The capacities of the first power storage device and the second power storage device are the sum of the total capacity of the DC power supply loads connected to the secondary side of the distribution board and the sum of the maximum capacities of the second power storage devices. Is set to be equal to or greater than the sum of the maximum capacities of the first power storage devices,
The control unit performs the input control and the charge / discharge control so that a load factor of the DC / DC converter becomes higher.
前記制御部は、前記分散電源の発電電力が前記直流給電負荷の需要電力を上回りかつ前記分散電源の発電電力が前記直流／直流変換器の定格に応じて設定されるしきい値と等しいときには前記発電電力を前記高圧給電負荷に優先的に供給し、前記低圧給電負荷には前記第２の蓄電装置から電力供給を行い、
前記発電電力のうち前記高圧給電負荷への供給電力を除いた余剰電力を、前記低圧給電負荷に電力供給中の第２の蓄電装置を除く他の前記第２の蓄電装置に充電することを特徴とする請求項１記載の直流配電システム。 The DC power supply load includes a high voltage power supply load and a low voltage power supply load,
When the generated power of the distributed power source exceeds the demand power of the DC power supply load and the generated power of the distributed power source is equal to a threshold value set according to the rating of the DC / DC converter, the control unit Preferentially supply generated power to the high-voltage power supply load, and supply power to the low-voltage power supply load from the second power storage device,
Of the generated power, surplus power excluding power supplied to the high-voltage power supply load is charged to the other second power storage devices other than the second power storage device that is supplying power to the low-voltage power supply load. The DC power distribution system according to claim 1 .
前記放電電力のうち、前記直流給電負荷への供給電力を除いた余剰電力を前記第２の蓄電装置に充電することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の直流配電システム。 When the generated power of the distributed power source is below a threshold value set according to the rating of the DC / DC converter and the difference from the threshold value is equal to or greater than a preset threshold value, the control unit Discharging the first power storage device with a capacity equal to a threshold value set in accordance with a rating of the DC / DC converter, and supplying discharge power generated by the discharge to the DC power supply load;
The direct current according to any one of claims 1 to 3 , wherein the second power storage device is charged with surplus power excluding power supplied to the DC power supply load among the discharged power. Power distribution system.
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