JP2001145396A - 複合発電システム - Google Patents

複合発電システム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽光及び風力等の自然エネルギーを利用し
て発生する電力を有効に利用することができる複合発電
システムを提供する。 【解決手段】 風力発電装置11及び太陽光発電装置1
2を並列に接続してなる複合発電システムにおいて、風
力発電装置11及び太陽光発電装置12にそれぞれDC
/DC変換装置13、14を直列に接続するとともに、
これら風力発電装置11及び太陽光発電装置12の直流
電力を時分割して出力させることにより、風力発電装置
11又は太陽光発電装置12の直流出力を交互に選択す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は複合発電システムに関
し、特に太陽発電、風力発電、燃料電池、電力貯蔵(貯
蔵源;新形電池(NaS、亜鉛臭素)、電気二重層キャ
パシタ)の各システムを複合した発電システムとして有
用なものである。 【0002】 【従来の技術】自然エネルギーを利用した複合発電シス
テムとして太陽光発電装置と風力発電装置とを組み合わ
せたシステムが汎用されている。図5は従来技術に係る
この種の複合発電システムを示すブロック線図である。
同図に示すように、当該複合発電システムは、風力発電
装置1と太陽光発電装置2とを有しており、風力発電の
出力と太陽電池の出力とを直流結合している。すなわ
ち、風力発電装置1の風車1aの回転により発電機1b
で発生した交流電力は整流器1cで整流した後、ダイオ
ード1dを介して出力するとともに、太陽電池2aの発
生電力はダイオード2bを介して出力している。風力発
電装置1及び太陽光発電装置2から供給される直流電力
はDC/DC変換器3を用いてその電圧を昇圧し、さら
にインバータ4で交流電力に変換している。なお、図
中、1eは電力貯蔵手段である蓄電池、5,6は平滑用
のコンデンサ、7は負荷である。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来技術に
係る複合発電システムでは、風力発電出力と太陽電池出
力とが直流で結合されているため、それぞれの発電出力
が大きい方からインバータ4へ電力を供給することにな
る。例えば、風力発電装置1からの出力電力が多く太陽
光発電装置2より電圧が高くなれば、風力発電装置1か
らだけインバータ4へ電力が供給され、逆の場合には、
太陽光発電装置2からだけインバータ4へ電力が供給さ
れる。このように、2種類の発電装置(風力発電装置1
及び太陽光発電装置2)が発電しているにも関わらず、
電力は電圧が高い方からのみ供給されることとなり、発
生電力の有効利用ができていない。また、太陽光発電、
風力発電単体での有効利用(太陽光発電の最大出力追従
制御等)もできないため、最適利用ができていないとい
う問題も生起している。 【0004】本発明は、上記従来技術に鑑み、太陽光及
び風力等の自然エネルギーを利用して発生する電力を有
効に利用することができる複合発電システムを提供する
ことを目的とする。 【0005】上記目的を達成する本発明の構成は、次の
点を特徴とする。 【0006】1) 太陽光発電、風力発電等の自然エネ
ルギーを利用した異種又は同種の発電装置を並列に接続
し、負荷に電力を供給する複合発電システムにおいて、
各発電装置をDC/DC変換装置で直流接続し、各発電
装置の発電出力を時分割で出力するようにしたこと。 【0007】2) 上記1)に記載する複合発電システ
ムにおいて、DC/DC変換装置では、各発電装置の特
徴を活かした最大追従制御すること。 【0008】3) 上記1)又は2)に記載する複合発
電システムにおいて、直流に燃料電池又は電気二重層コ
ンデンサ等の電力貯蔵システムを結合したこと。 【0009】 【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。 【0010】図1は本発明の第1の実施の形態に係る複
合発電システムを示す図で、(a)はそのブロック線図
である。同図に示すように、当該複合発電システムは、
風力発電装置11と太陽光発電装置12とを有してい
る。ここで、風力発電装置11は、その風車11aの回
転により発電機11bで発生した交流電力を整流器11
cで整流し、直流電力として出力する。この直流電力
は、DC/DC変換器13によりその電圧を昇圧して出
力する。一方、太陽光発電装置12は太陽電池12aで
発生した直流電力を出力する。この直流電力は、DC/
DC変換器14によりその電圧を昇圧して出力する。D
C/DC変換器13、14の出力は両者を結合してイン
バータ15に供給する。ここで、、DC/DC変換器1
3、14の出力は、図1(b)に示すようなタイミング
で切り換えられる。すなわち、DC/DC変換器13、
14の出力は時分割され、一方の出力をインバータ15
に供給している時、他方の出力が遮断されるよう、かか
る動作を等間隔で繰り返す。かくして、インバータ15
には、風力発電装置11及び太陽光発電装置12の出力
が交互に供給され、これを交流に変換して出力する。な
お、図1中、16,17,18は平滑用のコンデンサ、
19は負荷である。 【0011】上述の如き複合発電システムによれば、風
力発電装置11及び太陽光発電装置12の発電出力を均
等に出力させることができる。すなわち、各発電装置の
利用率を高めることができる。 【0012】図2は本発明の第2の実施の形態に係る複
合発電システムを示す図で、(a)はそのブロック線図
である。同図に示すように、当該複合発電システムは、
スイッチ20、21を時分割手段とするとともに、直流
電圧の昇圧用のDC/DC変換器22を風力発電装置1
1及び太陽光発電装置12で共用するように構成したも
のである。その他の構成は図1に示す第1の実施の形態
と同様である。そこで、図1と同一部分には同一番号を
付し、重複する説明は省略する。当該実施の形態におい
て、スイッチ手段21、22は図2(b)に示すよう
に、交互にON/OFFする。すなわち、スイッチ手段
21、22のON/OFF動作で、風力発電装置11又
は太陽光発電装置12のうち何れか一方の出力電力が選
択され、インバータ15に供給される。 【0013】上述の如き複合発電システムによっても、
第1の実施の形態と同様に、風力発電装置11及び太陽
光発電装置12の発電出力を均等に出力させることがで
きる。すなわち、各発電装置の利用率を高めることがで
きる。 【0014】図3は本発明の第3の実施の形態に係る複
合発電システムを示す図で、(a)はそのブロック線図
である。同図に示すように、当該複合発電システムは、
燃料電池システム31を追加したものである。その他の
構成は図1に示す第1の実施の形態と同様である。そこ
で、図1と同一部分には同一番号を付し、重複する説明
は省略する。ここで燃料電池システム31は、燃料電池
31a及びこの燃料電池31aの出力を平滑化するコン
デンサ31bを有しており、燃料電池31aに直列に接
続されてその出力電圧を昇圧するDC/DC変換器32
を介し、その発生電力を出力するもので、風力発電装置
11及び太陽光発電装置12に並列に接続してある。 【0015】ここで、、DC/DC変換器13、14、
32の出力は、図3(b)に示すようなタイミングで切
り換えられる。すなわち、DC/DC変換器13、1
4、32の出力は時分割され、何れか1つの電力が選択
されるよう順次切り換えて、且つこの切り換えを繰り返
すことにより、各出力をインバータ15に供給するよう
になっている。 【0016】上述の如き複合発電システムによっても、
第1の実施の形態と同様に、風力発電装置11及び太陽
光発電装置12の発電出力を均等に出力させることがで
きる。すなわち、各発電装置の利用率を高めることがで
きる。さらに、本形態によれば自然エネルギーの出力低
下時のバッファとして燃料電池システム31を機能させ
ることができる。 【0017】図4は本発明の第4の実施の形態に係る複
合発電システムを示す図で、(a)はそのブロック線図
である。同図に示すように、当該複合発電システムは、
燃料電池システム31の代わりに電力貯蔵システムを用
いたものである。その他の構成は図3に示す第3の実施
の形態と同様である。そこで、図3と同一部分には同一
番号を付し、重複する説明は省略する。ここで電力貯蔵
システム41は、充電/放電が可能な電力貯蔵源41a
及び電力貯蔵源41aの出力を平滑化するコンデンサ4
1bを有しており、電力貯蔵源41aに直列に接続され
てその出力電圧を昇圧するDC/DC変換器42を介し
て電力を出力するもので、風力発電装置11及び太陽光
発電装置12に並列に接続してある。ここで、電力貯蔵
源41aは、充電/放電が可能な新形電池(NaS、亜
鉛臭素)、電気二重層キャパシタ等を用いて好適に形成
することができる。また、DC/DC変換器42は双方
向の電流の供給が可能な装置として構成してある。 【0018】本形態において、DC/DC変換器13、
14、42の出力は、図4(b)に示すようなタイミン
グで切り換えられる。すなわち、DC/DC変換器1
3、14、42の出力は時分割され、何れか1つの電力
が選択されるよう順次切り換えて、且つこの切り換えを
繰り返すことにより、各出力をインバータ15に供給す
るようになっている。同時に、DC/DC変換器13、
14がインバータ15に電力を供給している時には、そ
の一部がDC/DC変換器42を介して電力貯蔵源41
aに供給され、この電力貯蔵源41aを充電するように
なっている。 【0019】上述の如き複合発電システムによっても、
第1の実施の形態と同様に、風力発電装置11及び太陽
光発電装置12の発電出力を均等に出力させることがで
きる。すなわち、各発電装置の利用率を高めることがで
きる。さらに、本形態によれば自然エネルギーの出力低
下時のバッファとして電力貯蔵源41を機能させること
ができ、しかもこの電力貯蔵源41は風力発電装置11
及び太陽光発電装置12で充電しておくことができる。 【0020】なお、上記各実施の形態では、自然エネル
ギーを利用した異種の発電装置(風力発電装置11及び
太陽光発電装置12)を組み合わせたものであるが、こ
れは同種の発電装置を組み合わせたものであっても、勿
論良い。さらに、風力発電装置11の最大効率運転制御
をDC/DC変換器13で行わせることにより、また太
陽光発電装置12の最大出力追従制御をDC/DC変換
器14で行わせることによりさらに利用率を高めること
ができる。 【0021】 【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り、本発明によれば、自然エネルギーを利用した発電
装置を複数台並列に接続した複合発電システムにおい
て、各発電装置の出力を時分割出力させることにより、
各発電出力を有効に出力可能となる。また、発電エネル
ギー自体の有効利用(例えば、太陽光発電での最大出力
追従制御等)がDC/DC変換器にて可能となり、さら
に、利用率が高められる。 【0022】また、燃料電池又は電力貯蔵システムを結
合させた場合には、自然エネルギーの発電出力を貯蔵し
て直流接続することにより、負荷供給電圧の安定化がで
きる。 【0023】さらに、各発電装置を直流で結合している
ので、インバータが1台で構成可能となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の第1の実施の形態に係る複合発電シス
テムを示す図で、(a)はそのブロック線図である。 【図2】本発明の第2の実施の形態に係る複合発電シス
テムを示す図で、(a)はそのブロック線図である。 【図3】本発明の第3の実施の形態に係る複合発電シス
テムを示す図で、(a)はそのブロック線図である。 【図4】本発明の第4の実施の形態に係る複合発電シス
テムを示す図で、(a)はそのブロック線図である。 【図5】従来技術に係る複合発電システムを示すブロッ
ク線図である。 【符号の説明】 11 風力発電装置 12 太陽光発電装置 13 DC/DC変換器 14 DC/DC変換器 15 インバータ 31 燃料電池システム 31a 燃料電池 32 DC/DC変換器 41 電力貯蔵システム 41a 電力貯蔵源 42 DC/DC変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H02J 3/46 H02P 9/00 F H02P 9/00 H01L 31/04 K Fターム(参考) 3H078 AA02 AA34 BB11 CC22 CC58 CC72 5F051 JA17 KA04 KA05 5G065 DA02 DA04 DA06 DA07 EA03 EA06 EA10 HA16 JA04 MA01 MA02 NA01 5G066 HA15 HB02 HB06 JB03 JB04 5H590 AA02 AA30 CA14 CA29 CA30 CD00 CD01 CD03 EA07 EA16 FA01 FB01 FC22 FC26

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 太陽光発電、風力発電等の自然エネルギ
    ーを利用した異種又は同種の発電装置を並列に接続し、
    負荷に電力を供給する複合発電システムにおいて、 各発電装置をDC/DC変換装置で直流接続し、各発電
    装置の発電出力を時分割で出力するようにしたことを特
    徴とする複合発電システム。 【請求項2】 〔請求項1〕に記載する複合発電システ
    ムにおいて、 DC/DC変換装置では、各発電装置の特徴を活かした
    最大出力追従制御又は最大効率運転制御をすることを特
    徴とする複合発電システム。 【請求項3】 〔請求項1〕又は〔請求項2〕に記載す
    る複合発電システムにおいて、 直流に燃料電池又は電気二重層コンデンサ等の電力貯蔵
    システムを結合したことを特徴とする複合発電システ
    ム。
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