JP2013198197A - Output stabilization system - Google Patents

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晴仁 久保田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize output from a photovoltaic power generation to an electric system.SOLUTION: An output stabilization system 1 comprises: a photovoltaic power generation device 10 for outputting generated power to a power system 100; a thermoelectric power generation device 20 for performing power generation by temperature difference between hot and cold water; a heating device 30 for generating the hot water; and a thermoelectric power generation control device 40 for controlling the thermoelectric power generation device 20. The control device 40 comprises: an output estimation unit 50 which sets an estimation output amount to the power system 100 and sets a target output amount to the power system 100 per unit time in a predetermined time zone on the basis of the estimation output amount; an output measurement unit 52 for measuring a photovoltaic power generation amount; a power supply switching unit 54 for switching ON/OFF of power supply from the photovoltaic power generation device 10 to the heating device 30; and an output control unit 56 for performing control of driving the thermoelectric power generation device 20 and turning off the power supply switching unit 54 when the photovoltaic power generation amount is lower than the target output amount, and performing control of stopping the thermoelectric power generation device 20 and turning on the power supply switching unit 54 when the photovoltaic power generation amount is higher than the target output amount.

Description

本発明は、熱電発電を用いて太陽電池の出力を安定化させる出力安定化システムに関する。   The present invention relates to an output stabilization system that stabilizes the output of a solar cell using thermoelectric power generation.

再生可能エネルギー源（太陽光、風力、水力、地熱、バイオマス等）を使用して発電した電力を買い取る制度（再生可能エネルギーの固定価格買取制度）が、平成２４年７月１日からスタートする。この制度により、太陽光発電や風力発電が更に拡大していくことが見込まれる。   A system for purchasing power generated using renewable energy sources (solar, wind, hydropower, geothermal, biomass, etc.) (renewable energy feed-in tariff system) will start on July 1, 2012. This system is expected to further expand solar power generation and wind power generation.

ところで、太陽光発電や風力発電によって得られる電源は、太陽光の照度の大きさや風力の大きさによって出力が変動するため、不安定であるという特徴がある。   By the way, a power source obtained by solar power generation or wind power generation is characterized by being unstable because its output fluctuates depending on the illuminance of solar light or the magnitude of wind power.

現状では、例えば、自宅の太陽光発電システムで発電した不安定な電力を電気事業者に送るために電力系統に出力した際、太陽光発電等の不安定電源の容量が小さいため、既存の水力発電や火力発電で出力変動を吸収することが可能である。しかし、今後、太陽光発電が拡大した場合、電力系統の安定維持の観点から、太陽光発電等の不安定電源の導入に制約がかかる可能性が高い。例えば、太陽光発電システムが広く普及すると、夏場において、晴天から雨になった場合に、多くの太陽光発電システムから電力が電力系統に出力されている状態から、短時間の間に太陽光発電システムからの電力が一斉に少なくなることが起こりうる。このように、電力系統の安定維持が難しくなる可能性があるため、太陽光発電による電力を平滑化して、電力系統への出力を安定させる技術が望まれる。   Currently, for example, when unstable power generated by a solar power generation system at home is output to an electric power system to be sent to an electric power company, the capacity of unstable power sources such as solar power generation is small. Output fluctuations can be absorbed by power generation and thermal power generation. However, if solar power generation expands in the future, there is a high possibility that restrictions will be placed on the introduction of unstable power sources such as solar power generation from the viewpoint of maintaining stable power systems. For example, when solar power generation systems become widespread, in the summer, when it is raining from sunny weather, the power is output from many solar power generation systems to the power system. It is possible for the power from the system to decrease all at once. As described above, since there is a possibility that it is difficult to stably maintain the power system, a technique for smoothing the power generated by solar power generation and stabilizing the output to the power system is desired.

従来、不安定電源からの電力の変動を吸収する技術としては、不安定電源からの電力を一旦、蓄電池に供給して充電を行い、充電された蓄電池を電源として用いるという技術がある。   Conventionally, as a technique for absorbing fluctuations in power from an unstable power source, there is a technique in which power from an unstable power source is once supplied to a storage battery for charging, and the charged storage battery is used as a power source.

また、従来、この種の技術として、特許文献１に記載された技術がある。特許文献１によれば、風力発電装置や太陽光発電装置などの分散電源の出力が減少したときは蓄電部を放電し、分散電源の出力が増加したときは蓄電部に充電することにより、電力系統への出力変動を平滑化することが開示されている。   Conventionally, there is a technique described in Patent Document 1 as this kind of technique. According to Patent Document 1, when the output of a distributed power source such as a wind power generator or a solar power generator decreases, the power storage unit is discharged, and when the output of the distributed power source increases, the power storage unit is charged. It is disclosed that output fluctuations to the system are smoothed.

特許第４１７０５６５号公報Japanese Patent No. 4170565

しかしながら、上述した蓄電池を用いる技術は、コストと電力損失の面から、商業的に利用されていないのが現状である。電力の平滑化技術としては、他にも、フライホイールを利用する方法や、ＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）等のアイデアがあるが、コストと電力損失の問題のために、今後広く普及するには技術的、経済的課題が大きい。   However, at present, the above-described technology using a storage battery is not used commercially in terms of cost and power loss. There are other power smoothing techniques such as a flywheel method and HEMS (Home Energy Management System). However, due to cost and power loss problems, it will be widely used in the future. There are major technical and economic issues.

本発明は、このような問題点を解決し、太陽光発電等の不安定電源から電気系統への出力を安定させることを実現した出力安定化システムを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an output stabilization system that solves such problems and realizes stabilization of output from an unstable power source such as solar power generation to an electric system.

本発明は、前記目的を達成するため、次に記載する構成を備えている。   In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.

（１） 太陽光を受光することによって発電を行い、電力を電力系統に出力する太陽光発電装置と、電力を用いて貯水タンク内の水を加熱する加熱装置と、当該加熱装置によって生成された温水と冷水とを用いて発電を行い、電力を電力系統に出力する熱電発電装置と、当該熱電発電装置を起動及び停止させる制御を行う制御装置とを備え、前記制御装置は、前記太陽光発電装置の所定時間帯における発電量を予測して、前記所定時間帯における前記電力系統への予測出力量を設定するとともに、当該予測出力量に基づいて前記所定時間帯における単位時間毎の前記電力系統への目標出力量を設定する出力予測部と、前記太陽光発電装置の発電量を計測する出力計測部と、前記太陽光発電装置から前記加熱装置への電力供給をオンオフする電源切替部と、前記目標出力量と前記太陽光発電装置の発電量とを比較し、前記太陽光発電装置の発電量が前記目標出力量を下回っている場合に、前記熱電発電装置による発電を実行させるとともに前記電源切替部をオフにする制御を行い、前記太陽光発電装置の発電量が前記目標出力量を上回っている場合に、前記熱電発電装置による発電を停止させるとともに前記電源切替部をオンにする制御を行う出力制御部とを備えることを特徴とする出力安定化システム。   (1) A solar power generation device that generates power by receiving sunlight and outputs power to the power system, a heating device that heats the water in the water storage tank using the power, and the heating device A thermoelectric generator that generates power using hot water and cold water and outputs the electric power to the power system; and a control device that performs control to start and stop the thermoelectric generator, and the control device includes the solar power generator. Predicting the amount of power generation in a predetermined time zone of the device, setting a predicted output amount to the power system in the predetermined time zone, and the power system for each unit time in the predetermined time zone based on the predicted output amount An output predicting unit for setting a target output amount to the power source, an output measuring unit for measuring the power generation amount of the solar power generation device, and an electric power source for turning on / off the power supply from the solar power generation device to the heating device The switching unit compares the target output amount with the power generation amount of the solar power generation device, and executes the power generation by the thermoelectric power generation device when the power generation amount of the solar power generation device is lower than the target output amount And when the power generation amount of the photovoltaic power generation device exceeds the target output amount, power generation by the thermoelectric power generation device is stopped and the power supply switching unit is turned on. An output stabilization system comprising: an output control unit that performs control to be performed.

（１）によれば、制御装置は、太陽光発電装置の出力量が目標出力量に到達しない場合に熱電発電装置を起動させて発電を行い、太陽光発電装置と熱電発電装置の電力を電力系統力に出力する。また、太陽光発電装置の出力量が目標出力量を越えている場合には、熱電発電装置を停止状態にするとともに、太陽光発電装置からの電力の一部を加熱装置に出力し、加熱装置を駆動させて温水を生成させる。このように、太陽光発電装置の出力量が目標出力量より少ない場合には、少ない分の電力が熱電発電装置によって補填され、太陽光発電装置の出力量が目標出力量より多い場合には、目標出力量より上回った分の電力が加熱装置によって消費されるため、電力系統に対する電力の出力を安定させることが可能になる。   According to (1), when the output amount of the solar power generation device does not reach the target output amount, the control device activates the thermoelectric power generation device to generate power, and uses the power of the solar power generation device and the thermoelectric power generation device as power. Output to system power. Further, when the output amount of the solar power generation device exceeds the target output amount, the thermoelectric power generation device is stopped and a part of the electric power from the solar power generation device is output to the heating device. To generate hot water. Thus, when the output amount of the solar power generation device is smaller than the target output amount, the small amount of power is compensated by the thermoelectric power generation device, and when the output amount of the solar power generation device is larger than the target output amount, Since the amount of electric power that exceeds the target output amount is consumed by the heating device, it is possible to stabilize the output of electric power to the electric power system.

（２） （１）において、前記出力予測部は、月日単位で天気が晴れの場合における出力量の変化の予測値を記憶した情報記憶部と、気象情報を収集する気象情報収集部と、前記情報記憶部及び前記気象情報収集部の情報に基づいて、前記予測出力量を算出する予測出力量算出部とを備えることを特徴とする出力安定化システム。   (2) In (1), the output prediction unit includes an information storage unit that stores a predicted value of a change in output amount when the weather is sunny in units of months, a weather information collection unit that collects weather information, An output stabilization system comprising: a predicted output amount calculation unit that calculates the predicted output amount based on information of the information storage unit and the weather information collection unit.

（２）によれば、例えば、所定時間帯を日の出から日の入りまでに設定した場合、日の出前に、気象情報に基づいて、天候の変化による太陽光発電装置における発電量の低下を考慮した予測出力量を算出する。そして、この予測出力量に基づいて目標出力量を設定する。このため、太陽光発電装置における実際の発電量の推移に近い目標出力量を設定することが可能になる。これにより、実際の発電量と目標出力量との差をできるだけ小さくすることが可能になり、熱電発電装置が補う電力量を小さくすることが可能になる。その結果、熱電発電装置の負担を軽減することが可能になる。   According to (2), for example, when a predetermined time zone is set from sunrise to sunset, a prediction calculation considering the decrease in the amount of power generation in the solar power generation device due to changes in weather is performed before sunrise based on weather information. Calculate competence. Then, a target output amount is set based on the predicted output amount. For this reason, it becomes possible to set the target output amount close to the transition of the actual power generation amount in the solar power generation device. As a result, the difference between the actual power generation amount and the target output amount can be made as small as possible, and the amount of power supplemented by the thermoelectric generator can be reduced. As a result, the burden on the thermoelectric generator can be reduced.

（３） （１）又は（２）において、前記加熱装置は、深夜電力を用いて温水を生成するヒートポンプを備えることを特徴とする出力安定化システム。   (3) The output stabilization system according to (1) or (2), wherein the heating device includes a heat pump that generates hot water using midnight power.

（４） （１）〜（３）において、前記加熱装置は、太陽熱を集めて発熱する太陽熱ヒータを備えることを特徴とする出力安定化システム。   (4) The output stabilization system according to (1) to (3), wherein the heating device includes a solar heater that collects solar heat and generates heat.

（３）、（４）によれば、熱電発電に必要な温水を安価に確保することが可能になる。   According to (3) and (4), it is possible to secure hot water necessary for thermoelectric power generation at low cost.

本発明によれば、太陽光発電から電気系統への出力を安定させることを実現した出力安定化システムを提供することが可能になる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the output stabilization system which implement | achieved stabilizing the output from solar power generation to an electric system.

本発明の一実施形態における出力安定化システム１の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the output stabilization system 1 in one Embodiment of this invention. 熱電発電制御装置４０における処理を説明するためのグラフである。4 is a graph for explaining processing in the thermoelectric power generation control device 40; 本発明の他の実施形態における出力安定化システム１の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the output stabilization system 1 in other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態における出力安定化システム１の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the output stabilization system 1 in other embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の、一実施形態における出力安定化システム１の構成を示す説明図であり、出力安定化システム１は、太陽光発電装置１０と、熱電発電装置２０と、加熱装置３０と、制御装置に相当する熱電発電制御装置４０とを備える。出力安定化システム１は、主に太陽光発電装置１０からの出力を平滑化して電力系統１００に出力するものである。電力系統１００に出力された出力安定化システム１からの電力は、電力系統１００の電力事業者に買い取られる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of an output stabilization system 1 according to an embodiment of the present invention. The output stabilization system 1 includes a solar power generation device 10, a thermoelectric power generation device 20, a heating device 30, and the like. And a thermoelectric power generation control device 40 corresponding to the control device. The output stabilization system 1 mainly smoothes the output from the solar power generation device 10 and outputs it to the power system 100. The electric power from the output stabilization system 1 output to the electric power system 100 is purchased by the electric power company of the electric power system 100.

太陽光発電装置１０は、太陽光を受光することによって発電を行い、電力を電力系統１００に出力する。また、太陽光発電装置１０は、加熱装置３０と電源ライン１２によって接続されている。   The solar power generation device 10 generates power by receiving sunlight and outputs power to the power system 100. Further, the solar power generation device 10 is connected to the heating device 30 and the power supply line 12.

熱電発電装置２０は、温水部２２と、冷水部２４と、熱電変換素子２６とを有し、熱電変換素子２６は、温水部２２と冷水部２４との温度差によってゼーベック効果を生じさせることにより、起電力を発生させる。熱電発電装置２０は、熱電変換素子２６で発生した電力を電力系統１００に出力する。温水部２２には加熱装置３０から温水が供給される。冷水部２４には水道から冷水が供給される。   The thermoelectric generator 20 includes a hot water unit 22, a cold water unit 24, and a thermoelectric conversion element 26, and the thermoelectric conversion element 26 generates a Seebeck effect due to a temperature difference between the hot water unit 22 and the cold water unit 24. , Generate electromotive force. The thermoelectric generator 20 outputs the power generated by the thermoelectric conversion element 26 to the power system 100. Hot water is supplied from the heating device 30 to the hot water unit 22. Cold water is supplied to the cold water section 24 from the tap.

加熱装置３０は、貯水タンク３２と、ヒートポンプ３４と、電源スイッチ３５と、開閉弁３８と、制御回路３９とを備えている。また加熱装置３０は、深夜電力を利用してヒートポンプ３４を起動することにより、夜間において貯水タンク３２内の水を加熱して、温水を作る。なお、貯水タンク３２には、深夜電力による加熱を開始する前に、使用した温水量に応じて、水道から水が貯水タンク３２に注入される。   The heating device 30 includes a water storage tank 32, a heat pump 34, a power switch 35, an on-off valve 38, and a control circuit 39. Moreover, the heating apparatus 30 heats the water in the water storage tank 32 at night by starting the heat pump 34 using late-night electric power, and makes warm water. It should be noted that water is injected into the water storage tank 32 from the tap water according to the amount of hot water used before the heating by the midnight power is started.

また、貯水タンク３２と温水部２２とは配管３６によって接続されており、この配管３６には、開閉弁３８が設けられている。また、電源スイッチ３５は、電源ライン１２をオンオフするスイッチである。つまり、加熱装置３０は、深夜電力を供給する電源（例えば、商用電源）の他に、太陽光発電装置１０を電源として使用することが可能である。   The water storage tank 32 and the hot water section 22 are connected by a pipe 36, and an open / close valve 38 is provided in the pipe 36. The power switch 35 is a switch for turning on and off the power line 12. That is, the heating device 30 can use the solar power generation device 10 as a power source in addition to a power source (for example, a commercial power source) that supplies midnight power.

更に、制御回路３９は、電源スイッチ３５及び開閉弁３８を熱電発電制御装置４０からの制御信号に基づいて駆動制御する。   Furthermore, the control circuit 39 drives and controls the power switch 35 and the on-off valve 38 based on a control signal from the thermoelectric power generation control device 40.

熱電発電制御装置４０は、ＣＰＵ４２（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ｕｎｉｔ）と、ＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）４４と、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）４６とを備えている。ＣＰＵ４２は、出力安定化システム１全体の制御を行う。ＲＯＭ４４は、ＣＰＵ４２に実行させる各種のプログラムを記憶している。ＲＡＭ４６は、出力安定化システム１の制御に用いるための各種のデータを記憶している。例えば、一年間における各月日において、晴れた場合の日の出から日の入りまでの単位時間毎（例えば１０分毎）の発電量及び一日単位の発電量を記憶した基準発電量テーブル、日の出日の入りの時間テーブル等が記憶されている。   The thermoelectric power generation control device 40 includes a CPU 42 (central processor unit), a ROM (read only memory) 44, and a RAM (random access memory) 46. The CPU 42 controls the entire output stabilization system 1. The ROM 44 stores various programs that are executed by the CPU 42. The RAM 46 stores various data for use in controlling the output stabilization system 1. For example, in each month and year of the year, a standard power generation amount table storing the power generation amount per unit time (for example, every 10 minutes) from sunrise to sunset when sunny and the daily power generation amount, sunrise sunset time A table or the like is stored.

ＣＰＵ４２は、ＲＯＭ４４に記憶されたプログラムを実行することにより、出力予測部５０、出力計測部５２、電源切替部５４、開閉弁切替部５５及び出力制御部５６として機能する。   The CPU 42 functions as an output predicting unit 50, an output measuring unit 52, a power supply switching unit 54, an on-off valve switching unit 55, and an output control unit 56 by executing a program stored in the ROM 44.

出力予測部５０は、気象情報収集部５８と、予測出力量算出部６０としての機能を備えている。気象情報収集部５８は、例えば、インターネットやラジオ等から気象情報を収集する。予測出力量算出部６０は、ＲＡＭ４６に記憶されている基準発電量テーブルから、当日の発電量を読み出し、読み出した発電量を当日の気象情報に基づいて調整することにより、当日の予測出力量を算出する。例えば、当日は６時の日の出で１８時に日の入りの場合、６時前に気象情報を取得し、曇りや雨の時間帯があれば基準発電量テーブルの一日の発電量の値を低く調整する演算を行う。このように、出力予測部５０は、太陽光発電装置１０の所定時間帯（例えば、６時〜１８時）における発電量を予測して、所定時間帯における電力系統への予測出力量を設定し、ＲＡＭ４６に記憶する。更に、出力予測部５０は、予測出力量に基づいて基準発電量テーブルの単位時間毎の発電量の値に補正を加えることにより、所定時間帯における単位時間毎の電力系統への目標出力量を設定する。   The output prediction unit 50 has functions as a weather information collection unit 58 and a predicted output amount calculation unit 60. The weather information collection unit 58 collects weather information from, for example, the Internet or radio. The predicted output amount calculation unit 60 reads the power generation amount for the current day from the reference power generation amount table stored in the RAM 46, and adjusts the read power generation amount based on the weather information for the current day, thereby calculating the predicted output amount for the current day. calculate. For example, if the day is sunrise at 6 o'clock and sunset at 18:00, weather information is acquired before 6 o'clock, and if there is a cloudy or rainy time zone, the daily power generation value in the reference power generation table is adjusted to a low value. Perform the operation. Thus, the output prediction unit 50 predicts the power generation amount of the photovoltaic power generation apparatus 10 in a predetermined time zone (for example, 6:00 to 18:00), and sets the predicted output amount to the power system in the predetermined time zone. And stored in the RAM 46. Furthermore, the output predicting unit 50 corrects the value of the power generation amount per unit time in the reference power generation amount table based on the predicted output amount, thereby obtaining the target output amount to the power system per unit time in a predetermined time zone. Set.

出力計測部５２は、太陽光発電装置１０の実際の発電量を計測する。
電源切替部５４は、太陽光発電装置１０から加熱装置３０への電力供給をオンオフさせるために、電源スイッチ３５の切替制御を行う制御信号を加熱装置３０に送信する。具体的は、電源切替部５４から電源スイッチ３５をオンする制御信号が加熱装置３０に送信された場合に、加熱装置３０において電源スイッチ３５が自動的にオンになり、太陽光発電装置１０の出力がヒートポンプ３４に印加され、温水の生成が実行される。電源切替部５４から電源スイッチ３５をオフする制御信号が加熱装置３０に送信された場合には、電源スイッチ３５が自動的にオフになり、太陽光発電装置１０の出力はヒートポンプ３４に印加されない。このため、温水の生成は実行されない。 The output measuring unit 52 measures the actual power generation amount of the solar power generation device 10.
The power supply switching unit 54 transmits a control signal for performing switching control of the power switch 35 to the heating device 30 in order to turn on / off the power supply from the solar power generation device 10 to the heating device 30. Specifically, when a control signal for turning on the power switch 35 is transmitted from the power switching unit 54 to the heating device 30, the power switch 35 is automatically turned on in the heating device 30, and the output of the solar power generation device 10. Is applied to the heat pump 34 to generate hot water. When a control signal for turning off the power switch 35 is transmitted from the power switching unit 54 to the heating device 30, the power switch 35 is automatically turned off, and the output of the solar power generation device 10 is not applied to the heat pump 34. For this reason, the production | generation of warm water is not performed.

開閉弁切替部５５は、加熱装置３０から熱電発電装置２０への温水の供給、停止を行うために、開閉弁３８の開閉制御を行う制御信号を加熱装置３０に送信する。具体的は、開閉弁切替部５５から開閉弁３８を開放させる制御信号が加熱装置３０に送信された場合に、加熱装置３０において開閉弁３８が自動的に開放し、貯水タンク３２の温水が温水部２２に供給され、更に、水道から冷水部２４に水が循環供給される。電源切替部５４から開閉弁３８を閉鎖させる制御信号が加熱装置３０に送信された場合には、開閉弁３８が自動的に閉鎖され、貯水タンク３２の温水が温水部２２に供給されない。   The on-off valve switching unit 55 transmits a control signal for performing on-off control of the on-off valve 38 to the heating device 30 in order to supply and stop hot water from the heating device 30 to the thermoelectric generator 20. Specifically, when a control signal for opening the on-off valve 38 is transmitted from the on-off valve switching unit 55 to the heating device 30, the on-off valve 38 is automatically opened in the heating device 30, and the hot water in the water storage tank 32 is heated. The water is supplied to the section 22, and water is further circulated and supplied from the water supply to the cold water section 24. When a control signal for closing the on-off valve 38 is transmitted from the power supply switching unit 54 to the heating device 30, the on-off valve 38 is automatically closed, and the hot water in the water storage tank 32 is not supplied to the hot water unit 22.

出力制御部５６は、出力予測部５０で求めた目標出力量と、出力計測部５２が計測した太陽光発電装置１０の発電量とを比較し、熱電発電装置２０を起動するか否かを判定する処理を行う。具体的に、出力制御部５６は、出力予測部５０で求めた目標出力量と、出力計測部５２が計測した太陽光発電装置１０の発電量とを比較する。   The output control unit 56 compares the target output amount obtained by the output prediction unit 50 with the power generation amount of the solar power generation device 10 measured by the output measurement unit 52, and determines whether to start the thermoelectric power generation device 20 or not. Perform the process. Specifically, the output control unit 56 compares the target output amount obtained by the output prediction unit 50 with the power generation amount of the solar power generation device 10 measured by the output measurement unit 52.

そして、太陽光発電装置１０の発電量が目標出力量を下回っている場合に、熱電発電装置２０に発電を実行させる制御信号を送信する。更に、出力制御部５６は、電源切替部５４から加熱装置３０に電源スイッチ３５をオフにする制御信号を送信させるとともに、開閉弁切替部５５から加熱装置３０に開閉弁３８を開放させる制御信号を送信させる。   And when the electric power generation amount of the solar power generation device 10 is less than the target output amount, the control signal which makes the thermoelectric power generation device 20 perform electric power generation is transmitted. Further, the output control unit 56 transmits a control signal for turning off the power switch 35 from the power supply switching unit 54 to the heating device 30 and a control signal for causing the heating device 30 to open the opening / closing valve 38 from the on / off valve switching unit 55. Send it.

また、出力制御部５６は、太陽光発電装置１０の発電量が目標出力量を上回っている場合に、熱電発電装置２０による発電を停止させる制御信号を送信する。更に、出力制御部５６は、電源切替部５４から加熱装置３０に電源スイッチ３５をオンにする制御信号を送信させるとともに、開閉弁切替部５５から加熱装置３０に開閉弁３８を閉鎖させる制御信号を送信させる。   Moreover, the output control part 56 transmits the control signal which stops the electric power generation by the thermoelectric power generation apparatus 20, when the electric power generation amount of the solar power generation device 10 exceeds the target output amount. Further, the output control unit 56 transmits a control signal for turning on the power switch 35 from the power supply switching unit 54 to the heating device 30, and sends a control signal for causing the heating device 30 to close the on / off valve 38 from the on / off valve switching unit 55. Send it.

このように、太陽光発電装置１０の発電量が目標出力量を下回っている場合には、熱電発電装置２０が発電を実行し、太陽光発電装置１０及び熱電発電装置２０の電力が電力系統１００に出力される。太陽光発電装置１０の発電量が目標出力量を上回っている場合には、太陽光発電装置１０の電力の一部が加熱装置３０に出力され、温水を生成することに消費される。   Thus, when the electric power generation amount of the solar power generation device 10 is less than the target output amount, the thermoelectric power generation device 20 performs power generation, and the electric power of the solar power generation device 10 and the thermoelectric power generation device 20 is the power system 100. Is output. When the power generation amount of the solar power generation device 10 exceeds the target output amount, a part of the power of the solar power generation device 10 is output to the heating device 30 and consumed for generating hot water.

次に、図２を参照しながら熱電発電制御装置４０における処理を説明する。
熱電発電制御装置４０において、気象情報収集部５８が、太陽光発電装置１０が発電を実行する前に気象情報を収集する。そして、出力予測部５０は、気象情報収集部５８が収集した気象情報を考慮して、一日における太陽光発電装置１０から電力系統１００への予測出力量を求める。更に、出力予測部５０は、予測出力量に基づいて、ＲＡＭ４６に記憶されている単位時間毎（例えば、１０分毎）の目標出力量を設定した基準発電量テーブルの値に補正を加え、出力計測部５２が計測した実際の発電量と比較するための比較テーブルを作成する。この比較テーブルはＲＡＭ４６に記憶される。 Next, processing in the thermoelectric power generation control device 40 will be described with reference to FIG.
In the thermoelectric generation control device 40, the weather information collection unit 58 collects weather information before the solar power generation device 10 performs power generation. Then, the output prediction unit 50 calculates the predicted output amount from the solar power generation device 10 to the power system 100 in one day in consideration of the weather information collected by the weather information collection unit 58. Further, the output predicting unit 50 corrects the value of the reference power generation amount table in which the target output amount for each unit time (for example, every 10 minutes) stored in the RAM 46 is set based on the predicted output amount, and outputs the result. A comparison table for comparison with the actual power generation amount measured by the measurement unit 52 is created. This comparison table is stored in the RAM 46.

例えば、当日の気象情報収集部５８で取得した情報が一日快晴の場合には、ＲＡＭ４６に記憶されている一日の予測出力量に変化がないため、基準発電量テーブルの値が、そのまま比較テーブルの値となる。このため、目標出力量は、例えば、所定時間帯において図２のグラフＡに示すような線を描くように設定される。   For example, when the information acquired by the weather information collection unit 58 on the day is clear all day, the predicted output amount of the day stored in the RAM 46 does not change, so the values in the reference power generation amount table are compared as they are. It becomes the value of the table. Therefore, the target output amount is set so as to draw a line as shown in the graph A of FIG. 2 in a predetermined time zone, for example.

しかし、例えば、気象情報収集部５８が、曇りや雨の時間帯が多いが正午あたりに晴れの時間帯があるといった気象情報を収集した場合に、出力予測部５０は、曇りや雨の時間帯において予想される不足する受光量分の出力量を求め、この出力量をＲＡＭ４６に記憶されている一日の発電量から差し引いた値を予測出力量として設定する。更に、この予測出力量に基づいて、比較テーブルが作成される。その結果、前述した気象条件の場合には、例えば、目標出力量は、例えば、図２のグラフＢに示すような線を描く。   However, for example, when the weather information collection unit 58 collects weather information such that there are many cloudy and rainy time zones but there are sunny time zones around noon, the output prediction unit 50 uses the cloudy and rainy time zones. The amount of output corresponding to the insufficient amount of received light that is expected in step S3 is obtained, and a value obtained by subtracting this output amount from the daily power generation amount stored in the RAM 46 is set as the predicted output amount. Further, a comparison table is created based on the predicted output amount. As a result, in the case of the weather conditions described above, for example, the target output amount draws a line as shown in the graph B of FIG.

また、当日、図２のグラフＢに示す目標出力量が設定された場合に、出力計測部５２が計測した太陽光発電装置１０の実際の発電量がグラフＣに示すような線を描いたとする。   Further, when the target output amount shown in the graph B of FIG. 2 is set on the day, the actual power generation amount of the solar power generation device 10 measured by the output measuring unit 52 draws a line as shown in the graph C. .

図２において、Ｐ１〜Ｐ４に示す時間帯に、太陽光発電装置１０の発電量が目標出力量を下回っている。この場合、Ｐ１〜Ｐ４に示す時間帯において、熱電発電装置２０が発電を実行し、熱電発電装置２０の電力が電力系統１００に出力される。このため、太陽光発電装置１０の出力に対して熱電発電装置２０の出力が補われ、出力安定化システム１の出力が目標出力量に近づく。   In FIG. 2, the power generation amount of the solar power generation device 10 is less than the target output amount during the time periods indicated by P1 to P4. In this case, the thermoelectric generator 20 performs power generation in the time periods indicated by P1 to P4, and the electric power of the thermoelectric generator 20 is output to the power system 100. For this reason, the output of the thermoelectric generator 20 is supplemented with respect to the output of the solar power generator 10, and the output of the output stabilization system 1 approaches the target output amount.

また、Ｑ１、Ｑ２に示す時間帯において、太陽光発電装置１０の発電量が目標出力量を上回っている。この場合、Ｑ１、Ｑ２に示す時間帯において、太陽光発電装置１０の出力によってヒートポンプ３４が起動し、温水の生成が行われる。このため、太陽光発電装置１０の出力が貯水タンク３２内の水の温度を上げるために加熱装置３０によって消費されることにより、出力安定化システム１の出力が目標出力量に近づく。このように、太陽光発電装置１０のような不安定電源の電力を平滑化して電力系統１００に出力することが可能になる。   Moreover, in the time slot | zone shown to Q1, Q2, the electric power generation amount of the solar power generation device 10 has exceeded the target output amount. In this case, in the time slot | zone shown to Q1, Q2, the heat pump 34 starts with the output of the solar power generation device 10, and the production | generation of warm water is performed. For this reason, the output of the solar power generation device 10 is consumed by the heating device 30 in order to raise the temperature of the water in the water storage tank 32, so that the output of the output stabilization system 1 approaches the target output amount. As described above, the power of an unstable power source such as the solar power generation device 10 can be smoothed and output to the power system 100.

以上説明したように構成された本実施形態によれば、次に記載する作用効果を奏する。
本実施形態によれば、太陽光発電装置１０の出力量が目標出力量に到達しない場合に、熱電発電装置２０が発電を行って電力系統に電力を出力する。また、太陽光発電装置１０の出力量が目標出力量を越えている場合には、熱電発電装置２０が停止するとともに、太陽光発電装置１０からの電力の一部が加熱装置３０を駆動させて温水を生成することに使用される。このように、太陽光発電装置１０の出力量が目標出力量より少ない場合には、少ない分の電力が熱電発電装置２０によって補填され、太陽光発電装置１０の出力量が目標出力量より多い場合には、目標出力量より上回った分の電力が加熱装置３０によって消費されるため、電力系統１００に対する電力の出力が平滑化され、安定した電力を出力することが可能になる。 According to the present embodiment configured as described above, the following effects can be obtained.
According to this embodiment, when the output amount of the solar power generation device 10 does not reach the target output amount, the thermoelectric power generation device 20 generates power and outputs power to the power system. Moreover, when the output amount of the solar power generation device 10 exceeds the target output amount, the thermoelectric power generation device 20 stops and a part of the electric power from the solar power generation device 10 drives the heating device 30. Used to produce hot water. Thus, when the output amount of the solar power generation device 10 is smaller than the target output amount, a small amount of power is compensated by the thermoelectric power generation device 20, and the output amount of the solar power generation device 10 is larger than the target output amount. Since the amount of power exceeding the target output amount is consumed by the heating device 30, the power output to the power system 100 is smoothed and stable power can be output.

また、本実施形態によれば、例えば、所定時間帯を日の出から日の入りまでに設定した場合、日の出前に、気象情報に基づいて、天候の変化による太陽光発電装置１０における発電量の低下を考慮した予測出力量を算出する。そして、この予測出力量に基づいて目標出力量を設定するため、太陽光発電装置１０における実際の発電量の推移に近い目標出力量を設定することが可能になる。   Further, according to the present embodiment, for example, when the predetermined time zone is set from sunrise to sunset, the decrease in the amount of power generation in the solar power generation device 10 due to changes in weather is considered before sunrise based on weather information. Calculate the predicted output amount. Since the target output amount is set based on the predicted output amount, it is possible to set a target output amount that is close to the transition of the actual power generation amount in the solar power generation device 10.

例えば、晴れの日を基準とした目標出力量に対して、実際の天候が雨天の場合の太陽光発電装置１０の出力量を比較した場合には、太陽光発電装置１０の出力量と目標出力量との差が大きくなり、その差を補うために熱電発電装置２０の負担が大きくなる。しかし、本実施形態のように、気象情報が雨天の場合には予測出力量を下げることにより、太陽光発電装置１０における実際の発電量の推移に目標出力量を近づけることが可能になる。これにより、熱電発電装置２０の負担が軽減され、貯水タンク３２の温水が熱電発電装置２０における発電に全て使われてしまう、といった事態を回避することが可能になる。   For example, when the output amount of the solar power generation device 10 when the actual weather is rainy is compared with the target output amount based on a sunny day, the output amount of the solar power generation device 10 and the target output amount are compared. The difference from the power becomes larger, and the burden on the thermoelectric generator 20 becomes larger to compensate for the difference. However, as in this embodiment, when the weather information is rainy, it is possible to bring the target output amount closer to the transition of the actual power generation amount in the solar power generation device 10 by reducing the predicted output amount. As a result, the burden on the thermoelectric generator 20 is reduced, and it is possible to avoid a situation in which all of the hot water in the water storage tank 32 is used for power generation in the thermoelectric generator 20.

また、深夜電力を利用して加熱装置３０を駆動することによって生成した温水を、熱電発電装置２０における熱電発電で使用するため、熱電発電に必要な温水を安価に確保することが可能になる。   Moreover, since the hot water produced | generated by driving the heating apparatus 30 using midnight electric power is used with the thermoelectric power generation in the thermoelectric power generation apparatus 20, it becomes possible to ensure the hot water required for thermoelectric power generation cheaply.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は上述した実施形態に限るものではない。例えば、上述した実施形態によれば、熱電発電装置２０における発電に用いる温水は、深夜電力を利用してヒートポンプ３４を駆動することによって生成しているがそれに限らず、図３に示すように太陽熱温水器７０によって生成した温水を熱電発電装置２０に供給するように構成してもよい。ここで、太陽熱温水器７０は、太陽熱ヒータ７２とタンク（図示せず）とを備えており、太陽熱ヒータ７２が集めた熱によって、タンク内の水を加熱するものである。なお、ヒートポンプ３４と太陽熱温水器７０とを併用して温水を生成してもよい。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, embodiment of this invention is not restricted to embodiment mentioned above. For example, according to the above-described embodiment, the hot water used for power generation in the thermoelectric power generation apparatus 20 is generated by driving the heat pump 34 using midnight power, but is not limited thereto, as shown in FIG. You may comprise so that the warm water produced | generated by the water heater 70 may be supplied to the thermoelectric generator 20. FIG. Here, the solar water heater 70 includes a solar heater 72 and a tank (not shown), and heats the water in the tank by the heat collected by the solar heater 72. In addition, you may produce | generate warm water using the heat pump 34 and the solar water heater 70 together.

また、上述した実施形態においては、太陽光発電装置１０が発電を開始する直前に目標発電量を設定しているが、例えば、太陽光発電装置１０の発電量と目標発電量とを比較する時間の直前に、実際の天候に合わせて目標発電量を調整してもよい。例えば、天気予報では雨の時間帯であるにもかかわらず、実際には晴れている場合には、目標発電量を高くしてもよい。なお、実際の天候は、太陽光発電装置１０の実際の発電量から予測することが可能である。   In the above-described embodiment, the target power generation amount is set immediately before the solar power generation device 10 starts power generation. For example, the time for comparing the power generation amount of the solar power generation device 10 with the target power generation amount Just before, the target power generation amount may be adjusted according to the actual weather. For example, the target power generation amount may be increased when the weather forecast shows that it is actually raining in spite of the rainy time zone. The actual weather can be predicted from the actual power generation amount of the solar power generation device 10.

また、目標発電量は、上限値と下限値とを有する一定の範囲として設定し、この一定の範囲内に太陽光発電装置１０の実際の発電量が入っている間は、熱電発電装置２０の状態（起動状態及び停止状態）を変えないように、出力制御部５６が熱電発電装置２０を制御するようにしてもよい。これにより、熱電発電装置２０が起動、停止を頻繁に繰り返すことがなくなる。   The target power generation amount is set as a certain range having an upper limit value and a lower limit value. While the actual power generation amount of the solar power generation device 10 is within this certain range, the target power generation amount of the thermoelectric generation device 20 is The output control unit 56 may control the thermoelectric generator 20 so as not to change the state (starting state and stopping state). As a result, the thermoelectric generator 20 does not frequently start and stop repeatedly.

また、上述した実施形態においては、太陽光発電装置１０が発電した電力を全て電力系統１００に出力することを想定しているが、それに限らず、太陽光発電装置１０を住宅に設置した場合、太陽光発電装置１０が発電した電力の一部を住宅における各種の電気機器の電源として用いてもよい。   Moreover, in embodiment mentioned above, although it assumes that all the electric power which the solar power generation device 10 generated is output to the electric power grid | system 100, when not only that but the solar power generation device 10 is installed in a house, You may use a part of electric power which the solar power generation device 10 generated as a power supply of the various electric equipment in a house.

図４は、太陽光発電装置１０が発電した電力の一部を電源として用いる場合の出力安定化システム１の構成を示す説明図である。なお、図４に示す出力安定化システム１において、図１に示す出力安定化システム１における部材と同一の部材あるいは同一機能の部材については、同一の符号を付して詳細な説明は省略した。   FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of the output stabilization system 1 when a part of the power generated by the solar power generation device 10 is used as a power source. In addition, in the output stabilization system 1 shown in FIG. 4, about the member same as the member in the output stabilization system 1 shown in FIG. 1, or the member of the same function, the same code | symbol was attached | subjected and detailed description was abbreviate | omitted.

図４に示す出力安定化システム１は、図１に示す出力安定化システム１に対して変換器１４及び消費予測部６２を更に備えたものである。   The output stabilization system 1 shown in FIG. 4 further includes a converter 14 and a consumption prediction unit 62 with respect to the output stabilization system 1 shown in FIG.

変換器１４は、太陽光発電装置１０が発電した直流電力を、商用電源となる交流電力に変換するものである。商用電源を使用する住宅内における各種の電気機器は、変換器１４に接続することによって使用可能になる。   The converter 14 converts the DC power generated by the solar power generation device 10 into AC power serving as a commercial power source. Various electric devices in a house using a commercial power source can be used by connecting to the converter 14.

消費予測部６２は、ＣＰＵ４２が、ＲＯＭ４４に記憶されている住宅において使用される太陽光発電装置１０の電力の予測消費量を求めるためのプログラムを実行した場合の機能である。具体的に、消費予測部６２は、住宅において消費した太陽光発電装置１０の電力量を月日や曜日に対応させてＲＡＭ４６に記憶することにより、消費テーブルを作成する。   The consumption prediction unit 62 is a function when the CPU 42 executes a program for obtaining the predicted power consumption of the solar power generation device 10 used in the house stored in the ROM 44. Specifically, the consumption prediction unit 62 creates a consumption table by storing the amount of power of the solar power generation device 10 consumed in the house in the RAM 46 in correspondence with the date and day of the week.

そして、消費予測部６２は、太陽光発電装置１０による発電が開始する前に、ＲＡＭ４６に記憶されている消費テーブルを参照して消費予測量を設定する。例えば、当日の曜日と同じ曜日の過去の消費電力量を複数抽出して平均を取った値を予測消費量とする。   Then, the consumption predicting unit 62 sets a predicted consumption amount with reference to the consumption table stored in the RAM 46 before power generation by the solar power generation device 10 is started. For example, a value obtained by extracting a plurality of past power consumptions on the same day of the week as the current day and taking the average is set as the predicted consumption amount.

また、予測出力量算出部６０は、気象情報収集部５８から気象情報を取得するとともに、消費予測部６２から消費予測量を取得し、ＲＡＭ４６に記憶されている基準発電量テーブルの発電量を、気象情報や予測消費量の分だけ低く調整する演算を行い、予測発電量を設定する。更に、出力予測部５０は、予測出力量算出部６０が算出した予測発電量に基づいて目標発電量を設定する。その他は、図１に示す出力安定化システム１と同一である。   Further, the predicted output amount calculation unit 60 acquires weather information from the weather information collection unit 58, acquires a consumption prediction amount from the consumption prediction unit 62, and calculates the power generation amount of the reference power generation amount table stored in the RAM 46, The calculation is performed to adjust the weather information and the predicted consumption amount lower, and the predicted power generation amount is set. Furthermore, the output prediction unit 50 sets a target power generation amount based on the predicted power generation amount calculated by the predicted output amount calculation unit 60. Others are the same as the output stabilization system 1 shown in FIG.

これにより、太陽光発電装置１０による電力を使用して余った電力を、熱電発電装置２０の電力によって平滑して電力系統１００に出力することができる。なお、上述した例は、住宅に太陽光発電装置１０を設けたものであるが、そればかりではなく、商業施設や工業施設等に太陽光発電装置１０を設けた場合も同様である。   As a result, surplus power using the power from the solar power generation device 10 can be smoothed by the power of the thermoelectric power generation device 20 and output to the power system 100. In addition, although the example mentioned above provides the solar power generation device 10 in a house, it is the same when not only that but the solar power generation device 10 is provided in a commercial facility, an industrial facility, etc.

１ 出力安定化システム
１０ 太陽光発電装置
１２ 電源ライン
１４ 変換器
２０ 熱電発電装置
２２ 温水部
２４ 冷水部
２６ 熱電変換素子
３０ 加熱装置
３２ 貯水タンク
３４ ヒートポンプ
３５ 電源スイッチ
３６ 配管
３８ 開閉弁
３９ 制御回路
４０ 熱電発電制御装置
４２ ＣＰＵ
４４ ＲＯＭ
４６ ＲＡＭ
５０ 出力予測部
５２ 出力計測部
５４ 電源切替部
５５ 開閉弁切替部
５６ 出力制御部
５８ 気象情報収集部
６０ 予測出力量算出部
６２ 消費予測部
７０ 太陽熱温水器
１００ 電力系統 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Output stabilization system 10 Solar power generation device 12 Power supply line 14 Converter 20 Thermoelectric power generation device 22 Hot water part 24 Cold water part 26 Thermoelectric conversion element 30 Heating device 32 Water storage tank 34 Heat pump 35 Power switch 36 Piping 38 On-off valve 39 Control circuit 40 Thermoelectric power generation control device 42 CPU
44 ROM
46 RAM
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 Output prediction part 52 Output measurement part 54 Power supply switching part 55 On-off valve switching part 56 Output control part 58 Weather information collection part 60 Predicted output amount calculation part 62 Consumption prediction part 70 Solar water heater 100 Electric power system

Claims (4)

太陽光を受光することによって発電を行い、電力を電力系統に出力する太陽光発電装置と、
電力を用いて貯水タンク内の水を加熱する加熱装置と、
当該加熱装置によって生成された温水と冷水とを用いて発電を行い、電力を電力系統に出力する熱電発電装置と、
当該熱電発電装置を起動及び停止させる制御を行う制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記太陽光発電装置の所定時間帯における発電量を予測して、前記所定時間帯における前記電力系統への予測出力量を設定するとともに、当該予測出力量に基づいて前記所定時間帯における単位時間毎の前記電力系統への目標出力量を設定する出力予測部と、
前記太陽光発電装置の発電量を計測する出力計測部と、
前記太陽光発電装置から前記加熱装置への電力供給をオンオフする電源切替部と、
前記目標出力量と前記太陽光発電装置の発電量とを比較し、前記太陽光発電装置の発電量が前記目標出力量を下回っている場合に、前記熱電発電装置による発電を実行させるとともに前記電源切替部をオフにする制御を行い、前記太陽光発電装置の発電量が前記目標出力量を上回っている場合に、前記熱電発電装置による発電を停止させるとともに前記電源切替部をオンにする制御を行う出力制御部とを備えることを特徴とする出力安定化システム。 A solar power generation device that generates power by receiving sunlight and outputs the power to the power system;
A heating device that heats the water in the water storage tank using electric power;
A thermoelectric generator that generates electricity using hot and cold water generated by the heating device, and outputs the electric power to the power system;
A control device that performs control to start and stop the thermoelectric generator,
The controller is
Predicting the power generation amount in the predetermined time zone of the solar power generation device, setting the predicted output amount to the power system in the predetermined time zone, and for each unit time in the predetermined time zone based on the predicted output amount An output prediction unit for setting a target output amount to the electric power system,
An output measuring unit for measuring the power generation amount of the solar power generation device;
A power switching unit for turning on and off the power supply from the solar power generation device to the heating device;
The target output amount is compared with the power generation amount of the solar power generation device, and when the power generation amount of the solar power generation device is less than the target output amount, power generation by the thermoelectric power generation device is executed and the power source Control to turn off the switching unit, and when the power generation amount of the photovoltaic power generation device exceeds the target output amount, control to stop the power generation by the thermoelectric power generation device and turn on the power supply switching unit An output stabilization system comprising: an output control unit for performing the operation. 前記出力予測部は、月日単位で天気が晴れの場合における出力量の変化の予測値を記憶した情報記憶部と、気象情報を収集する気象情報収集部と、前記情報記憶部及び前記気象情報収集部の情報に基づいて、前記予測出力量を算出する予測出力量算出部とを備えることを特徴とする請求項１記載の出力安定化システム。   The output prediction unit includes an information storage unit that stores a predicted value of a change in output amount when the weather is sunny in units of months, a weather information collection unit that collects weather information, the information storage unit, and the weather information The output stabilization system according to claim 1, further comprising: a predicted output amount calculation unit that calculates the predicted output amount based on information of the collection unit. 前記加熱装置は、深夜電力を用いて温水を生成するヒートポンプを備えることを特徴とする請求項１又は２記載の出力安定化システム。   The output stabilization system according to claim 1, wherein the heating device includes a heat pump that generates hot water using midnight power. 前記加熱装置は、太陽熱を集めて発熱する太陽熱ヒータを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の出力安定化システム。   The output stabilization system according to any one of claims 1 to 3, wherein the heating device includes a solar heater that collects solar heat and generates heat.
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