JP2001177995A - ハイブリッド電源システム - Google Patents
ハイブリッド電源システムInfo
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電力会社からの深夜電力を充放電変換装置で
直流に変換して電力貯蔵用電池を充電し、電力貯蔵用電
池または太陽電池からの直流電力を交流に変換して負荷
に給電するのでは、充放電電力の違いで電力変換効率が
劣る。 【解決手段】 充放電変換装置４Ａはユニット化した複
数の充放電変換器ＰＣＳ１〜ＰＣＳ４を並列接続し、運
転／停止制御部５は直流から交流への電力変換、または
交流から直流への電力変換に際して必要最小限の電力変
換容量になるよう複数の充放電変換器を選択的に運転す
る。また、複数の充放電変換器は、太陽電池２と電力貯
蔵用電池３及びシステムと個別に接続／切り離しを可能
にし、かつ太陽電池から電力貯蔵用電池への充電路を個
別に形成可能にしたことも含む。
直流に変換して電力貯蔵用電池を充電し、電力貯蔵用電
池または太陽電池からの直流電力を交流に変換して負荷
に給電するのでは、充放電電力の違いで電力変換効率が
劣る。 【解決手段】 充放電変換装置４Ａはユニット化した複
数の充放電変換器ＰＣＳ１〜ＰＣＳ４を並列接続し、運
転／停止制御部５は直流から交流への電力変換、または
交流から直流への電力変換に際して必要最小限の電力変
換容量になるよう複数の充放電変換器を選択的に運転す
る。また、複数の充放電変換器は、太陽電池２と電力貯
蔵用電池３及びシステムと個別に接続／切り離しを可能
にし、かつ太陽電池から電力貯蔵用電池への充電路を個
別に形成可能にしたことも含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力会社の深夜電
力や太陽電池を利用して電力貯蔵用電池を充電し、昼間
の負荷増に際して電力貯蔵用電池から放電するハイブリ
ッド電源システムに係り、特に電力貯蔵用電池の充放電
方式に関する。
力や太陽電池を利用して電力貯蔵用電池を充電し、昼間
の負荷増に際して電力貯蔵用電池から放電するハイブリ
ッド電源システムに係り、特に電力貯蔵用電池の充放電
方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の電源システムを図３に示す。負
荷１への給電は、電力会社からの買電電力の他、太陽電
池２や電力貯蔵用電池３からの直流電力を双方向変換機
能をもつ充放電変換装置４で交流変換した電力を利用で
きるようにする。
荷１への給電は、電力会社からの買電電力の他、太陽電
池２や電力貯蔵用電池３からの直流電力を双方向変換機
能をもつ充放電変換装置４で交流変換した電力を利用で
きるようにする。
【０００３】電池３の充電は、夜間には、電力平準化を
図る単価の低い電力会社の深夜電力を充放電変換装置４
で直流変換した電力を利用する。また、昼間には太陽電
池２からの余剰電力を利用する。
図る単価の低い電力会社の深夜電力を充放電変換装置４
で直流変換した電力を利用する。また、昼間には太陽電
池２からの余剰電力を利用する。
【０００４】なお、風力発電機も併設する場合には、太
陽電池と異なり、昼夜にかかわらず風のある時期に風力
発電機の発電電力を直流に変換して電池３の充電や負荷
への給電に利用することができる。
陽電池と異なり、昼夜にかかわらず風のある時期に風力
発電機の発電電力を直流に変換して電池３の充電や負荷
への給電に利用することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記のハイブリッド電
源システムにおいて、充放電変換装置４と電池３の間の
電力充放電は、格安の深夜電力を装置４が交流−直流変
換して電池３を充電し、昼間の負荷増加時間帯には電池
３の貯蔵電力を装置４が直流−交流変換して負荷に供給
する。
源システムにおいて、充放電変換装置４と電池３の間の
電力充放電は、格安の深夜電力を装置４が交流−直流変
換して電池３を充電し、昼間の負荷増加時間帯には電池
３の貯蔵電力を装置４が直流−交流変換して負荷に供給
する。
【０００６】このため、充放電変換装置４による電力変
換は、深夜電力を利用できる短い時間帯で電池３を充電
するのに必要な電力と、昼間の負荷電力に応じて長い時
間で小出しに放電するのに必要な電力とでは負荷率が大
きく異なる。
換は、深夜電力を利用できる短い時間帯で電池３を充電
するのに必要な電力と、昼間の負荷電力に応じて長い時
間で小出しに放電するのに必要な電力とでは負荷率が大
きく異なる。
【０００７】例えば、深夜電力の時間帯は４時間（１時
から５時まで）であり、この間に充放電変換装置４が１
００ｋＷＨの電力変換するには２５ｋＷ（１００ｋＷＨ
／４Ｈ）の電力変換能力が要求される。一方、昼間での
電力変換は、充放電変換装置が１００ｋＷＨを１０時間
（８時から１８時）で行うには、１０ｋＷ（１００ｋＷ
Ｈ／１０Ｈ）の電力変換能力で済む。
から５時まで）であり、この間に充放電変換装置４が１
００ｋＷＨの電力変換するには２５ｋＷ（１００ｋＷＨ
／４Ｈ）の電力変換能力が要求される。一方、昼間での
電力変換は、充放電変換装置が１００ｋＷＨを１０時間
（８時から１８時）で行うには、１０ｋＷ（１００ｋＷ
Ｈ／１０Ｈ）の電力変換能力で済む。
【０００８】このように、電池の充電と放電で充放電変
換装置４の電力変換容量は、２.５倍の差があり、装置
４としては大きい電力変換容量になる２５ｋＷをもつ装
置構成が必要となる。この結果、装置４は、その大型化
やコストアップになるし、電力変換損失の増加など効率
の低下という問題がある。
換装置４の電力変換容量は、２.５倍の差があり、装置
４としては大きい電力変換容量になる２５ｋＷをもつ装
置構成が必要となる。この結果、装置４は、その大型化
やコストアップになるし、電力変換損失の増加など効率
の低下という問題がある。
【０００９】この問題は、充電時間と放電時間の時間差
が大きいほど顕著になる。実際には、充電時間が６時間
（０時から６時）、放電時間が１６時間（６時から２２
時）程度になる。
が大きいほど顕著になる。実際には、充電時間が６時間
（０時から６時）、放電時間が１６時間（６時から２２
時）程度になる。
【００１０】本発明の目的は、電池の充放電時間の違い
にも充放電変換装置の電力変換効率を高め、さらにシス
テムの運転効率も高めることができるハイブリッド電源
システムを提供することにある。
にも充放電変換装置の電力変換効率を高め、さらにシス
テムの運転効率も高めることができるハイブリッド電源
システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、充放電変換装
置による電池の充電時と放電時に必要な電力変換容量が
大きく異なること、及び、充放電変換装置による直流−
交流変換には電池の放電電力の変換の他に太陽電池等の
時間帯が制限された発電電力の変換も行っていることに
着目し、充放電変換装置を複数のユニットの並列構成と
し、各ユニットの選択的な運転／停止によって充電時と
放電時に最小限必要な変換容量を確保するようにしたも
ので、以下の構成を特徴とする。
置による電池の充電時と放電時に必要な電力変換容量が
大きく異なること、及び、充放電変換装置による直流−
交流変換には電池の放電電力の変換の他に太陽電池等の
時間帯が制限された発電電力の変換も行っていることに
着目し、充放電変換装置を複数のユニットの並列構成と
し、各ユニットの選択的な運転／停止によって充電時と
放電時に最小限必要な変換容量を確保するようにしたも
ので、以下の構成を特徴とする。
【００１２】電力会社からの深夜電力を充放電変換装置
で直流に変換して電力貯蔵用電池を充電でき、前記充放
電変換装置は前記電力貯蔵用電池または太陽電池もしく
は風力発電機からの直流電力を交流に変換して負荷に給
電できるハイブリッド電源システムにおいて、前記充放
電変換装置は、ユニット化した複数の充放電変換器を並
列接続し、前記直流から交流への電力変換、または交流
から直流への電力変換に際して必要最小限の電力変換容
量になるよう前記複数の充放電変換器を選択的に運転す
る構成にしたことを特徴とする。
で直流に変換して電力貯蔵用電池を充電でき、前記充放
電変換装置は前記電力貯蔵用電池または太陽電池もしく
は風力発電機からの直流電力を交流に変換して負荷に給
電できるハイブリッド電源システムにおいて、前記充放
電変換装置は、ユニット化した複数の充放電変換器を並
列接続し、前記直流から交流への電力変換、または交流
から直流への電力変換に際して必要最小限の電力変換容
量になるよう前記複数の充放電変換器を選択的に運転す
る構成にしたことを特徴とする。
【００１３】また、前記複数の充放電変換器は、前記太
陽電池または風力発電機と電力貯蔵用電池及びシステム
と個別に接続／切り離しを可能にし、かつ前記太陽電池
または風力発電機から前記電力貯蔵用電池への充電路を
個別に形成可能にしたことを特徴とする。
陽電池または風力発電機と電力貯蔵用電池及びシステム
と個別に接続／切り離しを可能にし、かつ前記太陽電池
または風力発電機から前記電力貯蔵用電池への充電路を
個別に形成可能にしたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態を示す
ハイブリッド電源システムの構成図である。同図が図３
と異なる部分は、充放電変換装置４Ａにある。
ハイブリッド電源システムの構成図である。同図が図３
と異なる部分は、充放電変換装置４Ａにある。
【００１５】充放電変換装置４Ａは、４台の充放電変換
器ＰＣＳ１〜ＰＣＳ４の並列構成にされる。各変換器Ｐ
ＣＳ１〜ＰＣＳ４は、運転／停止制御部５によって個別
の運転／停止制御がなされる。この運転／停止制御に
は、変流器６による電流検出でなされる。
器ＰＣＳ１〜ＰＣＳ４の並列構成にされる。各変換器Ｐ
ＣＳ１〜ＰＣＳ４は、運転／停止制御部５によって個別
の運転／停止制御がなされる。この運転／停止制御に
は、変流器６による電流検出でなされる。
【００１６】例えば、深夜電力による電池３の短時間充
電には、全部の充放電変換器ＰＣＳ１〜ＰＣＳ４を交流
−直流変換で運転する。また、電池３から負荷１へ給電
する昼間には、負荷の軽重に応じて一部の変換器を運転
し、残りの変換器を停止しておく。
電には、全部の充放電変換器ＰＣＳ１〜ＰＣＳ４を交流
−直流変換で運転する。また、電池３から負荷１へ給電
する昼間には、負荷の軽重に応じて一部の変換器を運転
し、残りの変換器を停止しておく。
【００１７】なお、電池３からの放電電力量は、太陽電
池２の発電電力の違いに応じて変化し、その不足分を太
陽電池２から供給する。また、負荷量が極端に軽く、太
陽電池２の余剰電力がある場合には電池３の充電に当て
られる。
池２の発電電力の違いに応じて変化し、その不足分を太
陽電池２から供給する。また、負荷量が極端に軽く、太
陽電池２の余剰電力がある場合には電池３の充電に当て
られる。
【００１８】以上のとおり、本実施形態では、充放電変
換装置４Ａを複数の充放電変換器で構成するユニット化
を行い、充放電に必要な電力量に応じて充放電変換器の
運転台数を切換える。つまり、充放電変換装置４Ａによ
る電力変換は、深夜電力を利用できる短い時間帯で電池
３を充電するには全部の充放電変換器を運転し、昼間の
負荷電力に応じて長い時間で小出しに放電するには一部
の充放電変換器を運転する。
換装置４Ａを複数の充放電変換器で構成するユニット化
を行い、充放電に必要な電力量に応じて充放電変換器の
運転台数を切換える。つまり、充放電変換装置４Ａによ
る電力変換は、深夜電力を利用できる短い時間帯で電池
３を充電するには全部の充放電変換器を運転し、昼間の
負荷電力に応じて長い時間で小出しに放電するには一部
の充放電変換器を運転する。
【００１９】これにより、各充放電変換器は、その運転
時には負荷率を常に大きくして電力変換損失の割合を小
さくして変換効率及び運転効率を高めることができる。
時には負荷率を常に大きくして電力変換損失の割合を小
さくして変換効率及び運転効率を高めることができる。
【００２０】さらに、電池３の放電は、充電時に比べて
小さい電流になることから、充放電変換器ＰＣＳ１〜Ｐ
ＣＳ４の一部には直流−交流変換機能を省略した簡易型
にしてその小型化と低価格化を図ることができる。
小さい電流になることから、充放電変換器ＰＣＳ１〜Ｐ
ＣＳ４の一部には直流−交流変換機能を省略した簡易型
にしてその小型化と低価格化を図ることができる。
【００２１】図２は、本発明の他の実施形態を示す構成
図である。同図が図１と異なる部分は、充放電変換装置
４Ｂにある。
図である。同図が図１と異なる部分は、充放電変換装置
４Ｂにある。
【００２２】装置４Ｂは、４台の充放電変換器ＰＣＳ１
〜ＰＣＳ４の他に、その直流側と交流側に切換器ＭＣ１
〜ＭＣ１２を設け、このうちの切換器ＭＣ１，ＭＣ３，
ＭＣ５，ＭＣ７は太陽電池２と充放電変換器ＰＣＳ１〜
ＰＣＳ４の直流入力端とを接続／切り離し可能にし、切
換器ＭＣ２，ＭＣ４，ＭＣ６，ＭＣ８は電池３と充放電
変換器ＰＣＳ１〜ＰＣＳ４の直流入力端とを接続／切り
離し可能にし、切換器ＭＣ９〜ＭＣ１２は変換器ＰＣＳ
１〜ＰＣＳ４の交流側を接続／切り離し可能にする。ま
た、これら接続関係から太陽電池２から切換器ＭＣ１〜
ＭＣ８を通して複数の経路で電池３への充電を可能にす
る。
〜ＰＣＳ４の他に、その直流側と交流側に切換器ＭＣ１
〜ＭＣ１２を設け、このうちの切換器ＭＣ１，ＭＣ３，
ＭＣ５，ＭＣ７は太陽電池２と充放電変換器ＰＣＳ１〜
ＰＣＳ４の直流入力端とを接続／切り離し可能にし、切
換器ＭＣ２，ＭＣ４，ＭＣ６，ＭＣ８は電池３と充放電
変換器ＰＣＳ１〜ＰＣＳ４の直流入力端とを接続／切り
離し可能にし、切換器ＭＣ９〜ＭＣ１２は変換器ＰＣＳ
１〜ＰＣＳ４の交流側を接続／切り離し可能にする。ま
た、これら接続関係から太陽電池２から切換器ＭＣ１〜
ＭＣ８を通して複数の経路で電池３への充電を可能にす
る。
【００２３】以上の構成において、電池３の充放電に
は、図１の場合と同様になされ、深夜電力を利用した電
池３の充電には全部の充放電変換器ＰＣＳ１〜ＰＣＳ４
を運転し、昼間に電池３からの放電には一部の充放電変
換器を運転する。これら充放電には、制御部５が必要に
応じて切換器ＭＣ２，ＭＣ４，ＭＣ６，ＭＣ８をオン・
オフ切換制御と変換器の運転／停止制御を行う。
は、図１の場合と同様になされ、深夜電力を利用した電
池３の充電には全部の充放電変換器ＰＣＳ１〜ＰＣＳ４
を運転し、昼間に電池３からの放電には一部の充放電変
換器を運転する。これら充放電には、制御部５が必要に
応じて切換器ＭＣ２，ＭＣ４，ＭＣ６，ＭＣ８をオン・
オフ切換制御と変換器の運転／停止制御を行う。
【００２４】また、太陽電池２の発電電力を負荷側に給
電するには切換器ＭＣ１，ＭＣ３，ＭＣ５，ＭＣ７の一
部または全部をオンさせ、このオンさせた開閉器につな
がる変換器ＰＣＳ１〜ＰＣＳ４を運転させる。
電するには切換器ＭＣ１，ＭＣ３，ＭＣ５，ＭＣ７の一
部または全部をオンさせ、このオンさせた開閉器につな
がる変換器ＰＣＳ１〜ＰＣＳ４を運転させる。
【００２５】さらに、太陽電池２の余剰電力で電池３を
充電するには、切換器ＭＣ１〜ＭＣ８の一部または全部
をオンさせて電池３への通電路を形成する。
充電するには、切換器ＭＣ１〜ＭＣ８の一部または全部
をオンさせて電池３への通電路を形成する。
【００２６】これら切換えを可能にするため、運転／停
止制御部５は、太陽電池２の発電電力計測器を設ける。
止制御部５は、太陽電池２の発電電力計測器を設ける。
【００２７】本実施形態においては、図１の場合と同等
の作用効果を得ることができるのに加えて、各ユニット
と電池２、３が互いに切り離し可能になり、一部の変換
器や太陽電池の故障発生や保守点検に際して電池３の充
放電機能等を確保でき、さらにその故障修理作業等が簡
単になる。
の作用効果を得ることができるのに加えて、各ユニット
と電池２、３が互いに切り離し可能になり、一部の変換
器や太陽電池の故障発生や保守点検に際して電池３の充
放電機能等を確保でき、さらにその故障修理作業等が簡
単になる。
【００２８】なお、実施形態では、４台の充放電変換器
を設ける場合を示すが複数台の変換器を設ける構成に適
用できる。また、各変換器は互いに異なる電力容量と
し、必要とする変換電量に応じて常に最大効率が得られ
るよう運転／停止制御することもできる。また、太陽電
池に代えて、またはその併用電源として風力発電機をも
つシステムに適用できる。
を設ける場合を示すが複数台の変換器を設ける構成に適
用できる。また、各変換器は互いに異なる電力容量と
し、必要とする変換電量に応じて常に最大効率が得られ
るよう運転／停止制御することもできる。また、太陽電
池に代えて、またはその併用電源として風力発電機をも
つシステムに適用できる。
【００２９】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、充放電
変換装置を複数のユニットの並列構成とし、各ユニット
の選択的な運転／停止によって充電時と放電時に最小限
必要な変換容量を確保するようにしたため、電池の充放
電時間の違いにも充放電変換装置の電力変換効率を高
め、さらにシステムの運転効率も高めることができる。
変換装置を複数のユニットの並列構成とし、各ユニット
の選択的な運転／停止によって充電時と放電時に最小限
必要な変換容量を確保するようにしたため、電池の充放
電時間の違いにも充放電変換装置の電力変換効率を高
め、さらにシステムの運転効率も高めることができる。
【００３０】また、充放電変換器の一部を交流−直流変
換機能のみをもつ構成にすることができ、システムの小
型化や低価格化を図ることができる。
換機能のみをもつ構成にすることができ、システムの小
型化や低価格化を図ることができる。
【図１】本発明の実施形態を示すハイブリッド電源シス
テムの構成図。
テムの構成図。
【図２】本発明の他の実施形態を示すハイブリッド電源
システムの構成図。
システムの構成図。
【図３】従来のハイブリッド電源システムの構成図。
１…負荷 ２…太陽電池 ３…電力貯蔵用電池 ４、４Ａ、４Ｂ…充放電変換装置 ５…運転／停止制御部 ＰＣＳ１〜ＰＣＳ４…充放電変換器 ＭＣ１〜ＭＣ１２…切換器
───────────────────────────────────────────────────── 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） // Ｇ０５Ｆ 1/67 Ｇ０５Ｆ 1/67 Ａ Ｆターム(参考） 5G003 AA01 AA06 AA07 CC02 DA07 GB06 5G015 GA03 GA09 JA05 JA26 JA35 JA52 5G066 HA06 HB03 HB06 JA07 JB03 5H007 AA05 BB07 CB00 CC05 DB01 DC02 5H420 BB02 BB03 BB13 BB14 CC03 CC04 DD03 EB01 EB16 EB37 EB39 EB40 FF04
Claims (2)
- 【請求項１】 電力会社からの深夜電力を充放電変換装
置で直流に変換して電力貯蔵用電池を充電でき、前記充
放電変換装置は前記電力貯蔵用電池または太陽電池もし
くは風力発電機からの直流電力を交流に変換して負荷に
給電できるハイブリッド電源システムにおいて、 前記充放電変換装置は、ユニット化した複数の充放電変
換器を並列接続し、前記直流から交流への電力変換、ま
たは交流から直流への電力変換に際して必要最小限の電
力変換容量になるよう前記複数の充放電変換器を選択的
に運転する構成にしたことを特徴とするハイブリッド電
源システム。 - 【請求項２】 前記複数の充放電変換器は、前記太陽電
池または風力発電機と電力貯蔵用電池及びシステムと個
別に接続／切り離しを可能にし、かつ前記太陽電池また
は風力発電機から前記電力貯蔵用電池への充電路を個別
に形成可能にしたことを特徴とする請求項１に記載のハ
イブリッド電源システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36200599A JP2001177995A (ja) | 1999-12-21 | 1999-12-21 | ハイブリッド電源システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36200599A JP2001177995A (ja) | 1999-12-21 | 1999-12-21 | ハイブリッド電源システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001177995A true JP2001177995A (ja) | 2001-06-29 |
Family
ID=18475591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36200599A Pending JP2001177995A (ja) | 1999-12-21 | 1999-12-21 | ハイブリッド電源システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001177995A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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