JP2015146681A - 分散型電源システム - Google Patents
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特許文献1に開示のシステムは、電力系統と負荷装置とを接続する第1の電線の途中に第2の電線によって接続され、負荷装置に電力を供給する発電装置と、発電装置を制御する発電制御部と、発電装置に付随して稼働する付随装置を制御し、電力系統から供給された電力により作動し、発電制御部と互いに通信可能に接続されている付随装置制御部と、第2の電線の途中に配設されたブレーカと、発電装置とブレーカとの間に配設されて、その配設された位置の電圧及び電流の少なくとも一方を検出する検出装置とを備え、発電制御部は、付随装置制御部との間の通信状態が正常であるか否かを判定する通信状態判定手段と、検出装置からの検出信号に基づき、電力系統から給電されていないか否かを判定する給電判定手段と、通信状態判定手段が付随装置制御部との通信状態が異常であると判定した場合に、電力系統が異常であると判定し、一方で、通信状態判定手段が付随装置制御部との通信状態が正常であると判定し、且つ、給電判定手段が電力系統から給電されていないと判定した場合に、ブレーカが作動して第2の電線を遮断したと判定する異常判定手段と、を備える。
電力系統と負荷装置とを接続する第1の電線の途中に第2の電線によって接続され、前記負荷装置に電力を供給可能とされる発電装置と、前記第2の電線を介して供給される電力により作動し、前記発電装置を制御する発電制御部とを備えた発電ユニットと、
前記第1の電線の途中に第3の電線によって接続され、前記発電装置に付随して稼働する付随装置と、前記3の電線を介して供給される電力により作動し、前記付随装置を制御する付随装置制御部とを備えた付随装置ユニットと、
前記第2の電線の途中に配設された発電装置側ブレーカと、
前記第3の電線の途中に配設された付随装置側ブレーカとを備え、
前記発電制御部と前記付随装置制御部とが互いに通信可能に接続されて構成され、
前記第1の電線における前記第2の電線の分岐部及び前記第3の電線の分岐部よりも電力系統側に配置されて、その配置された位置における電流を検出する第1の検出装置と、
前記発電装置と前記発電装置側ブレーカとの間に配設されて、その配設された位置の電圧及び電流の何れか一方を検出する第2の検出装置とを備え、
前記第1の検出装置の検出結果に基づいて、前記電力系統から前記負荷装置側に電力の供給が行なわれているか否かを判定する電力系統側判定手段と、
前記第2の検出装置の検出結果に基づいて、前記第2の電線を介して前記発電制御部及び発電装置に電力の供給が行なわれているか否かを判定する発電装置側判定手段とを備え、
前記電力系統側判定手段により、前記電力系統から前記負荷装置側に電力の供給が行なわれていないと判定され、且つ、前記発電装置が発電を行なっていない状態、又は前記発電装置が発電を行なっているが、外部に給電を行なわず発電ユニット内に設けられた補機にのみ給電を行なっている状態で、前記発電装置側判定手段により、前記第2の電線を介して前記発電制御部及び発電装置に電力の供給が行なわれていないと判定された場合に、前記電力系統に異常が発生していると判定し、
前記電力系統側判定手段により、前記電力系統から前記負荷装置側に電力の供給が行なわれていると判定され、且つ、前記発電装置が発電を行なっていない状態、又は前記発電装置が発電を行なっているが、外部に給電を行なわず発電ユニット内に設けられた補機にのみ給電を行なっている状態で、前記発電装置側判定手段により、前記第2の電線を介して前記発電制御部及び発電装置に電力の供給が行なわれていないと判定された場合に、前記発電装置側ブレーカが遮断されていると判定する異常状態判定手段を備えたことにある。
前記第1の検出装置の検出結果に基づいて、前記発電装置により発電された電力が前記電力系統に出力されるのを防止する逆潮防止手段を備えたことにある。
前記付随装置は、前記発電装置の排熱を回収した貯湯水を貯湯する貯湯槽を有する貯湯装置であることにある。
発電装置から発生する排熱を利用して給湯用の湯を発生することができ、さらに、発電と貯湯との連系を良好に実現できる。
前記電力系統からの電力供給が可能、且つ前記発電装置が発電する正常状態で、前記発電装置で発電された電力が、前記第2の電線、前記第1の電線を介して、連系形態で前記負荷装置若しくは付随装置に電力の供給が行なわれ、
前記電力系統からの電力供給が不能、且つ前記発電装置が発電する停電状態で、前記発電装置で発電された電力が、前記第2の電線、前記第1の電線とは別の第4の電線を介して、単独運転形態で前記付随装置に供給されることにある。
一方、電力系統が停電等した場合は、第4の電線を使用して発電装置から付随装置に給電することで、少なくとも付随装置の運転を確保できる。さらに、第4の電線を専用線としておくことで、無駄のない給電を行なえる。
前記発電装置側ブレーカ、及び前記付随装置側ブレーカをともに備えた分電盤を備えたことにある。
従って、各ユニット側の過電流の発生を好適に管理できるとともに、メンテナンス時にも各ブレーカの状態を容易に確認できる。
図1は、本発明による分散型電源システム100の一実施の形態の概要を示す概要図であり、この実施の形態では、システム100は、電力系統1、負荷装置2、発電ユニット3及び付随装置である貯湯装置40を備えた貯湯ユニット4(付随装置ユニットの一例)を備えて構成されている。
この発電ユニット3は、本願にいう補機32a,37aとして、燃料電池本体31では空気ブロア、流量センサ等を、改質装置32では空気ブロア、流量センサ、燃料ブロア、水ポンプ等を、発電機37ではスタータモータ等を備えている。
貯湯制御部44は、貯湯槽41内の湯水の温度tを検出するとともに、発電装置30側からの排熱の発生状況を認識して、給水制御、湯水循環制御をおこなう。さらに、この貯湯槽41内の湯水の温度t情報は、発電制御部34側に送られて、発電装置30の運転制御の基礎情報として使用される。
図1からも判明するように、分電盤6の入口部位、換言すると、主幹ブレーカ62より電源形系統側に、その配置された位置における電流を検出する第1の検出装置7が配置されている。この検出装置7としては、検出部位に電流が流れることにより検出を行なうCTセンサが使用される。換言すると、第1の電線L1における第2の電線L2の分岐部及び第3の電線L3の分岐部よりも電力系統側に配置されて、その配置された位置における電流を検出する第1の検出装置7が設けられている。
この第1の検出装置7を設けることにより、例えば、各負荷装置2が働き、電力が消費されている状態を検出することができる。一方、電力系統1が停電した状態では、第1の検出装置7は出力を得ることができない。
さらに、本分散電源システムでは、第2の電線L23上で、第2の検出器8と変換装置33との間に、アイドリング制御用の切換器39が備えられている。そして、この切換器39の変換装置33側に、先に説明した発電ユニット3に備えられる補機32aに給電するための第5の電線L5が備えられている。この構成を採用することにより、切換器39を遮断状態に維持することで、アイドリング状態、即ち、発電ユニット3は電力系統1との連系を断っているが、発電装置30は発電を行なっており、発電ユニット3の外部に給電を行なわず、発電ユニット内に設けられた補機32aにのみ給電を行なうモードを採ることができる。
このアイドリング状態(モード)は、例えば、「電力系統1の停電を最初に検出した時」、「貯湯ユニット4の異常を最初に検出した場合」等にシステムが採る状態(モード)であり、一定時間内に再度同じ異常を検知した場合には、発電装置30(発電ユニット3全体)は発電を停止する運用形態が採用されている。
電力系統側判定手段34aにより、電力系統1から負荷装置2に電力の供給が行なわれていると判定され、且つ、前記発電装置30が発電を行なっていない状態、又は前記発電装置が発電を行なっているが、外部に給電を行なわず発電ユニット内に設けられた補機にのみ給電を行なっている状態(アイドリング状態)で、発電装置側判定手段34bにより、第2の電線L2を介して発電制御部34及び発電装置30に電力の供給が行なわれていないと判定された場合に、発電装置側ブレーカ61が遮断されていると判定する。
下記の整理において、「○」「×」は、電力系統側判定手段34a及び発電装置側判定手段34bの判断に関して、「○」は給電ありの状態に、「×」は給電なしの状態に対応している。
電力系統1に停電が発生すると、電力系統側判定手段34a、発電装置側判定手段34b、ともに、給電状態を判定することができない。
電力系統側判定手段:×
発電装置側判定手段:×
この状態は、貯湯装置側ブレーカ64の接続・遮断に拘らず現出する。
電力系統1が正常な状態で発電装置側ブレーカ61が遮断されていると、電力系統側判定手段34aが給電状態を判定し、発電装置側判定手段34bは給電状態を判定することができない。本願に係る分散電源システム100では、電力負荷(負荷装置2による電力消費)が完全に0となることは一般に発生しないため、電力系統1からの電力供給が多少なりとも発生する。そこで、電力系統側判定手段34aは、給電状態を判定する。
電力系統側判定手段:○
発電装置側判定手段:×
この検出状態は、貯湯装置側ブレーカ64の接続・遮断に拘らず現出する。
電力系統1が正常な状態で発電装置側ブレーカ61も接続されていると、電力系統側判定手段34a及び発電装置判定手段34bが給電状態を判定する。
本願に係る分散電源システム100では、電力負荷(負荷装置2による電力消費)が完全に0となることは一般に発生しないため、電力系統1からの電力供給が多少なりとも発生する。そこで、電力系統側判定手段34a及び発電装置判定手段34bがともに、給電状態を判定する。
電力系統側判定手段:○
発電装置側判定手段:○
この検出状態は、貯湯装置側ブレーカの接続・遮断に拘らず現出する。
この処理は、電力系統1からの給電が可能(停電していない)且つ発電装置側ブレーカ61も遮断されていない「正常」状態における正常状態処理(フロー中央に示す)、電力系統1からの給電ができない(停電している)「停電」状態における停電状態処理(フロー左側に示す)、及び電力系統1からの給電が可能(停電していない)であるが、発電装置側ブレーカ61が遮断されている「ブレーカ遮断」状態におけるブレーカ遮断状態処理(フロー右側に示す)を示したものである。
電力系統側判定手段34aによる判定(#10)及び発電装置判定手段34bによる判定(#20)がともに給電有とされた場合、判定は「正常」とされ(#30−1)、発電ユニット3の始動(発電開始)、発電状態の継続、停止(発電終了)の何れも実行可能となる(#31−1)。そして、発電ユニット3が発電を行なっている状態では、電力系統1、発電ユニット3の両方から負荷装置2、貯湯ユニット4に連系状態で給電を行なう(#32)。
電力系統側判定手段34aによる判定(#10)が給電無となり、この状態では発電装置判定手段34bによる判定も、発電装置30の停止又はアイドリング状態で発電は行われていないと給電無となる。判定は「電力系統停電」とされ(#30−2)、発電状態の単独運転が実行される(#31−2)。そして、この発電ユニット3のみが発電を行なう状態で、負荷装置2、貯湯ユニット4に単独で給電を行なう(#33)。
電力系統側判定手段34aによる判定(#10)が給電有となり、発電装置判定手段34bによる判定(#20)が給電無となる。判定は「ブレーカ遮断」とされ(#30−3)、発電ユニット3の発電が停止される(#31−3)。
(1)上記の実施形態では、付随装置が貯湯ユニット4である例を示したが、この種の付随装置としては、発電ユニット3が作動して、その作動状態に関連して作動・作動停止等されるシステム・装置が付随装置となる。
(2)上記の実施形態では、発電装置が燃料電池である例を示したが、先に示したようにエンジン36駆動の発電機37であってもよい。
(3)上記の実施形態では、発電ユニット3からの電力を貯湯ユニット4に供給するのに、第2の電線L2、第1の電線L1の一部、第3の電線L3を介するものとしたが、電力系統1が停電しており、発電ユニット3が単独運転を行なって給電を実行する場合に、給湯・暖房を重要負荷ととらえて、上記第2の電線L2、第1の電線L1の一部、第3の電線L3を介することなく、発電ユニット3、貯湯ユニット4間に直接の接続電線L4を設けて給電を行なうようにしてもよい。この場合、図3に示すように、給電線切替手段34eを設けるとともに、この給電線切替手段34eからの制御指令に基づいて働く切替機構38を設けておけばよい。
この構成にあっては、先に説明したアイドリング状態を実現する場合、第2の電線L2上で、切替機構38と変換装置33との間に、アイドリング制御用の切換器39を備え、この切換器39の変換装置33側に、先に説明した発電ユニット3に備えられる補機37aに給電するための第5の電線L5を備えておけばよい。
2 :負荷装置
6 :分電盤
7 :第1の検出装置
8 :第2の検出装置
30 :発電装置
34 :発電制御部
34a:電力系統側判定手段
34b:発電装置側判定手段
34c:異常状態判定手段
34d:逆潮防止手段
40 :貯湯装置(付随装置)
44 :貯湯制御部(付随装置制御部)
61 :発電装置側ブレーカ
64 :貯湯装置側ブレーカ(付随装置側ブレーカ)
41 :貯湯槽
L1 :第1の電線
L2 :第2の電線
L3 :第3の電線
L4 :第4の電線
Claims (5)
- 電力系統と負荷装置とを接続する第1の電線の途中に第2の電線によって接続され、前記負荷装置に電力を供給可能とされる発電装置と、前記第2の電線を介して供給される電力により作動し、前記発電装置を制御する発電制御部とを備えた発電ユニットと、
前記第1の電線の途中に第3の電線によって接続され、前記発電装置に付随して稼働する付随装置と、前記3の電線を介して供給される電力により作動し、前記付随装置を制御する付随装置制御部とを備えた付随装置ユニットと、
前記第2の電線の途中に配設された発電装置側ブレーカと、
前記第3の電線の途中に配設された付随装置側ブレーカとを備え、
前記発電制御部と前記付随装置制御部とが互いに通信可能に接続されて構成され、
前記第1の電線における前記第2の電線の分岐部及び前記第3の電線の分岐部よりも電力系統側に配置されて、その配置された位置における電流を検出する第1の検出装置と、
前記発電装置と前記発電装置側ブレーカとの間に配設されて、その配設された位置の電圧及び電流の何れか一方を検出する第2の検出装置とを備え、
前記第1の検出装置の検出結果に基づいて、前記電力系統から前記負荷装置側に電力の供給が行なわれているか否かを判定する電力系統側判定手段と、
前記第2の検出装置の検出結果に基づいて、前記第2の電線を介して前記発電制御部及び発電装置に電力の供給が行なわれているか否かを判定する発電装置側判定手段とを備え、
前記電力系統側判定手段により、前記電力系統から前記負荷装置側に電力の供給が行なわれていないと判定され、且つ、前記発電装置が発電を行なっていない状態、又は前記発電装置が発電を行なっているが、外部に給電を行なわず発電ユニット内に設けられた補機にのみ給電を行なっている状態で、前記発電装置側判定手段により、前記第2の電線を介して前記発電制御部及び発電装置に電力の供給が行なわれていないと判定された場合に、前記電力系統に異常が発生していると判定し、
前記電力系統側判定手段により、前記電力系統から前記負荷装置側に電力の供給が行なわれていると判定され、且つ、前記発電装置が発電を行なっていない状態、又は前記発電装置が発電を行なっているが、外部に給電を行なわず発電ユニット内に設けられた補機にのみ給電を行なっている状態で、前記発電装置側判定手段により、前記第2の電線を介して前記発電制御部及び発電装置に電力の供給が行なわれていないと判定された場合に、前記発電装置側ブレーカが遮断されていると判定する異常状態判定手段を備えた分散型電源システム。 - 前記第1の検出装置の検出結果に基づいて、前記発電装置により発電された電力が前記電力系統に出力されるのを防止する逆潮防止手段を備えた請求項1記載の分散型電源システム。
- 前記付随装置は、前記発電装置の排熱を回収した貯湯水を貯湯する貯湯槽を有する貯湯装置である請求項1又は2記載の分散型電源システム。
- 前記電力系統からの電力供給が可能、且つ前記発電装置が発電する正常状態で、前記発電装置で発電された電力が、前記第2の電線、前記第1の電線を介して、連系形態で前記負荷装置若しくは付随装置に電力の供給が行なわれ、
前記電力系統からの電力供給が不能、且つ前記発電装置が発電する停電状態で、前記発電装置で発電された電力が、前記第2の電線、前記第1の電線とは別の第4の電線を介して、単独運転形態で前記付随装置に供給される請求項1〜3の何れか一項記載の分散電源システム。 - 前記発電装置側ブレーカ、及び前記付随装置側ブレーカをともに備えた分電盤を備えた請求項1〜4の何れか一項記載の分散型電源システム。
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