JP2016220352A - Distributed power supply system and distributed power supply system control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、負荷へ電力を供給する分散電源システム等に関する。 The present invention relates to a distributed power supply system that supplies power to a load.
従来、負荷へ電力を供給するため蓄電池が用いられる場合がある。例えば、特許文献1に記載の電力制御装置は、蓄電池を用いて、負荷へ電力を供給する。特に、この電力制御装置は、蓄電池の劣化状態に応じて、充電時間又は放電時間を調整することにより、劣化の進んだ蓄電池の負担を抑える。これにより、蓄電池の劣化が抑制され、負荷に対して安定的に電力が供給される。 Conventionally, a storage battery is sometimes used to supply power to a load. For example, the power control device described in Patent Document 1 supplies power to a load using a storage battery. In particular, this power control device suppresses the burden on a storage battery that has deteriorated by adjusting the charging time or discharging time according to the deterioration state of the storage battery. Thereby, deterioration of a storage battery is suppressed and electric power is stably supplied with respect to load.
しかしながら、複数の蓄電池を備える電源装置から負荷に対して、電力が適切に供給されない場合がある。 However, there is a case where power is not properly supplied from a power supply device including a plurality of storage batteries to a load.
例えば、複数の蓄電池を備える電源装置は、複数の蓄電池から出力された電力をインバータによって直流電力から交流電力へ変換し、変換された電力を負荷へ供給する。このインバータの制約によって複数の蓄電池の全体から出力される電力が制限され負荷に対して適切に供給されない可能性がある。 For example, a power supply device including a plurality of storage batteries converts power output from the plurality of storage batteries from DC power to AC power by an inverter, and supplies the converted power to a load. There is a possibility that the power output from the whole of the plurality of storage batteries is limited due to the limitation of the inverter and is not supplied appropriately to the load.
また、特許文献1では、蓄電池から負荷への電力供給量の調整にDC−DCコンバータが用いられる。したがって、DC−DCコンバータとインバータとの両方が適切に動作していなければ、負荷に対して電力が適切に供給されない可能性がある。 Moreover, in patent document 1, a DC-DC converter is used for adjustment of the electric power supply amount from a storage battery to a load. Therefore, if both the DC-DC converter and the inverter are not operating properly, there is a possibility that power is not supplied appropriately to the load.
そこで、本発明は、複数の蓄電池を用いて、適切に電力を供給することができる分散電源システム等を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the distributed power supply system etc. which can supply electric power appropriately using a some storage battery.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る分散電源システムは、負荷へ電力を供給する分散電源システムであって、それぞれが自然エネルギーを利用して電力を発電する複数の発電装置と、前記複数の発電装置で発電された電力が入力される電源装置とを備え、前記電源装置は、複数の電源回路と、複数の蓄電池と、複数のインバータとを備え、前記複数の電源回路と、前記複数の蓄電池と、前記複数のインバータとは、前記複数の発電装置を構成する発電装置毎に、(i)当該発電装置で発電された電力から所定の電圧の電力を生成する電源回路と、(ii)前記電源回路から得られる電力が充電され、充電された電力が放電される蓄電池と、(iii)前記電源回路および前記蓄電池から得られる電力を交流の電力に変換し、変換された電力を前記負荷が接続された電力線に出力するインバータとを含み、前記分散電源システムは、さらに、前記複数の蓄電池のそれぞれの状態に従って、前記負荷へ供給される電力を前記複数のインバータに分担させて出力させるコントローラを備える。 In order to achieve the above object, a distributed power supply system according to one aspect of the present invention is a distributed power supply system that supplies power to a load, each of which includes a plurality of power generators that generate power using natural energy, and A power supply device to which power generated by the plurality of power generation devices is input, the power supply device including a plurality of power supply circuits, a plurality of storage batteries, and a plurality of inverters, and the plurality of power supply circuits, The plurality of storage batteries and the plurality of inverters are, for each power generation device constituting the plurality of power generation devices, (i) a power supply circuit that generates power of a predetermined voltage from the power generated by the power generation device; (Ii) a storage battery in which electric power obtained from the power supply circuit is charged and the charged electric power is discharged; and (iii) electric power obtained from the power supply circuit and the storage battery is converted into alternating current power and converted. And an inverter that outputs the generated power to a power line to which the load is connected, and the distributed power supply system further supplies power supplied to the load to the plurality of inverters according to respective states of the plurality of storage batteries. A controller for sharing and outputting is provided.
また、本発明の一態様に係る分散電源システムの制御方法は、負荷へ電力を供給する分散電源システムの制御方法であって、前記分散電源システムは、それぞれが自然エネルギーを利用して電力を発電する複数の発電装置と、前記複数の発電装置で発電された電力が入力される電源装置とを備え、前記電源装置は、複数の電源回路と、複数の蓄電池と、複数のインバータとを備え、前記複数の電源回路と、前記複数の蓄電池と、前記複数のインバータとは、前記複数の発電装置を構成する発電装置毎に、(i)当該発電装置で発電された電力から所定の電圧の電力を生成する電源回路と、(ii)前記電源回路から得られる電力が充電され、充電された電力が放電される蓄電池と、(iii)前記電源回路および前記蓄電池から得られる電力を交流の電力に変換し、変換された電力を前記負荷が接続された電力線に出力するインバータとを含み、前記分散電源システムの制御方法は、前記複数の蓄電池のそれぞれの状態に従って、前記負荷へ供給される電力を前記複数のインバータに分担させて出力させる制御ステップを含む。 The distributed power system control method according to an aspect of the present invention is a distributed power system control method for supplying power to a load, and each of the distributed power systems generates power using natural energy. A plurality of power generation devices, and a power supply device to which power generated by the plurality of power generation devices is input, the power supply device includes a plurality of power supply circuits, a plurality of storage batteries, and a plurality of inverters, The plurality of power supply circuits, the plurality of storage batteries, and the plurality of inverters are, for each power generation device constituting the plurality of power generation devices, (i) power having a predetermined voltage from power generated by the power generation device. (Ii) a storage battery in which electric power obtained from the power supply circuit is charged and the charged electric power is discharged; and (iii) electric power obtained from the power supply circuit and the storage battery. An inverter that converts the power into AC power and outputs the converted power to a power line to which the load is connected. The control method of the distributed power supply system supplies the load to the load according to each state of the plurality of storage batteries. A control step of causing the plurality of inverters to share and output the electric power to be output.
本発明の一態様に係る分散電源システム等は、複数の蓄電池を用いて、適切に電力を供給することができる。 The distributed power supply system and the like according to one embodiment of the present invention can supply power appropriately using a plurality of storage batteries.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示す。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、動作の順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素は、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments described below shows a comprehensive or specific example. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, order of operations, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as arbitrary constituent elements.
(実施の形態)
図1は、本実施の形態における分散電源システムの構成を示すブロック図である。図1に示された分散電源システム100は、発電装置111、112、113、電源装置101、および、コントローラ103を備え、負荷200に電力を供給する。
(Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a distributed power supply system according to the present embodiment. A distributed
発電装置111、112、113のそれぞれは、太陽光、風力または地熱等の自然エネルギーを利用して電力を発電する。発電装置111、112、113は、同種の発電装置でもよいし、互いに異なる種類の発電装置でもよい。例えば、発電装置111、112、113のそれぞれは、太陽光を利用して電力を発電する太陽電池でもよいし、太陽電池を含む太陽光発電装置でもよい。本実施の形態において、発電装置111、112、113のそれぞれは、直流電力を生成し、生成された直流電力を出力する。
Each of the
電源装置101は、発電装置111、112、113で発電された電力を受電し、受電した電力を負荷200に供給するための電力に変換し、変換された電力を負荷200に供給する。
The
具体的には、電源装置101は、電源部121、122、123、および、スイッチ102を備える。電源部121は、電源回路131、蓄電池141およびインバータ151を備える。電源部122は、電源回路132、蓄電池142およびインバータ152を備える。電源部123は、電源回路133、蓄電池143およびインバータ153を備える。すなわち、電源装置101は、電源回路131、132、133、蓄電池141、142、143、インバータ151、152、153、および、スイッチ102を備える。
Specifically, the
電源回路131、132、133のそれぞれは、所定の電圧の電力を生成する電源回路であり、具体的には、所定の電圧の直流電力を生成する直流電源回路である。例えば、電源回路131、132、133のそれぞれは、直流電力を所定の電圧の直流電力に変換することにより、所定の電圧の直流電力を生成するDC−DCコンバータでもよい。また、電源回路131、132、133のそれぞれは、過電流を抑制して、過電流が抑制された、所定の電圧の直流電力を生成する充電器でもよい。
Each of the
より具体的には、電源回路131は、発電装置111で発電された直流電力(例えば、24Vの直流電力)から、所定の電圧の直流電力(例えば、12Vの直流電力)を生成する。同様に、電源回路132は、発電装置112で発電された直流電力から、所定の電圧の直流電力を生成する。また、電源回路133は、発電装置113で発電された直流電力から、所定の電圧の直流電力を生成する。
More specifically, the
所定の電圧は、必ずしも一定の電圧でなくてもよい。所定の電圧は、例えば、11Vから13Vまでの範囲内に含まれる電圧等のように、所定の電圧範囲内に含まれる電圧でもよい。また、電源回路131、132、133において同じ電圧が所定の電圧として用いられてもよいし、電源回路131、132、133において互いに異なる電圧が所定の電圧として用いられてもよい。
The predetermined voltage is not necessarily a constant voltage. The predetermined voltage may be a voltage included in a predetermined voltage range such as a voltage included in a range from 11 V to 13 V, for example. Further, the same voltage may be used as the predetermined voltage in the
蓄電池141、142、143のそれぞれは、電力を充放電するための二次電池である。蓄電池141には、電源回路131で生成された電力が充電される。また、蓄電池141において充電された電力が、蓄電池141から放電される。
Each of the
同様に、蓄電池142には、電源回路132で生成された電力が充電される。また、蓄電池142において充電された電力が、蓄電池142から放電される。また、蓄電池143には、電源回路133で生成された電力が充電される。また、蓄電池143において充電された電力が、蓄電池143から放電される。
Similarly, the
蓄電池141、142、143は、発電装置111、112、113で発電された電力を蓄積し、需要に従って安定的に電力を供給するための役割を有する。
The
インバータ151、152、153のそれぞれは、電力を交流の電力に変換し、変換された電力を負荷200が接続された電力線(スイッチ102を通る電力線)に出力する。具体的には、インバータ151は、電源回路131および蓄電池141から得られる電力(直流の電力)を交流の電力に変換して、変換された電力を出力する。
Each of
例えば、電源回路131で生成された電力がインバータ151で変換されるべき電力よりも大きい場合、電源回路131で生成された電力のうち、インバータ151で変換されるべき電力がインバータ151に入力され、残りの電力は蓄電池141に充電される。電源回路131で生成された電力がインバータ151で変換されるべき電力よりも小さい場合、不足分に相当する電力が蓄電池141から放電され、電源回路131で生成された電力と、蓄電池141から放電された電力とがインバータ151に入力される。
For example, when the power generated by the
電源回路131で生成された電力がインバータ151で変換されるべき電力に等しい場合、電源回路131で生成された電力がインバータ151に入力される。インバータ151に入力された電力は、交流の電力に変換されて出力される。
When the power generated by the
同様に、インバータ152は、電源回路132および蓄電池142から得られる電力を交流の電力に変換して、変換された電力を出力する。また、インバータ153は、電源回路133および蓄電池143から得られる電力を交流の電力に変換して、変換された電力を出力する。
Similarly,
そして、電源装置101は、インバータ151、152、153から出力された電力を負荷200に電力線を介して供給する。
Then, the
インバータ151、152、153のそれぞれは、双方向インバータでもよい。この場合、インバータ151は、負荷200が接続された電力線から得られる電力(交流の電力)を直流の電力に変換する。例えば、負荷200が接続された電力線にはインバータ152、153が接続され、インバータ151は、インバータ152、153から電力線を介して得られる交流の電力を直流の電力に変換する。そして、インバータ151は、直流の電力を蓄電池141に充電する。
Each of
同様に、インバータ152は、負荷200が接続される電力線から得られる電力を直流の電力に変換する。そして、インバータ152は、直流の電力を蓄電池142に充電する。また、インバータ153は、負荷200が接続される電力線から得られる電力を直流の電力に変換する。そして、インバータ153は、直流の電力を蓄電池143に充電する。これにより、負荷200の需要電力に対する余剰電力が蓄電池141、142、143に充電される。
Similarly, the
例えば、蓄電池141において充電された電力が放電され、インバータ151が蓄電池141から放電された電力を交流の電力に変換して出力する。インバータ152が、インバータ151から出力された電力を直流の電力に変換して蓄電池142に充電する。これにより、インバータ151、152は、蓄電池141において充電された電力を蓄電池142へ移動することができる。
For example, the power charged in the
また、インバータ151、152、153のそれぞれは、電圧を生成し、生成された電圧の電力を出力する電圧源として動作してもよい。すなわち、インバータ151、152、153のそれぞれは、電圧形インバータとして動作してもよい。これにより、インバータ151、152、153のそれぞれは、他の電力系統などに依存せずに、自立運転を行うことができる。また、インバータ151、152、153のうちのいずれかが、電圧形インバータとして動作してもよい。
Each of
さらに、インバータ151、152、153のそれぞれは、同期発電機の出力特性を模擬して電力を出力することにより、仮想同期発電機として動作してもよい。つまり、インバータ151、152、153のそれぞれは、同期発電機のように電力を出力してもよい。具体的には、インバータ151、152、153のそれぞれは、出力量に基づいて、仮想同期発電機における回転子の位相を算出し、算出された位相を交流電圧の位相として用いて、交流電力を出力する。
Furthermore, each of
これにより、インバータ151、152、153のそれぞれは、同期発電機のように動作することができる。そして、インバータ151、152、153の並列運転において、インバータ151、152、153は、互いに同期し、安定的に電力を出力することができる。
Thereby, each of inverter 151,152,153 can operate | move like a synchronous generator. In parallel operation of the
また、インバータ151、152、153のそれぞれは、ドループ制御に従って、電力を出力してもよい。すなわち、インバータ151、152、153のそれぞれは、出力量の増加と、周波数または電圧(周波数および電圧のうち少なくとも一方)の低下との対応関係に従って、交流電力を出力してもよい。
Each of
具体的には、インバータ151、152、153のそれぞれは、出力量と周波数または電圧とを所定の対応関係に適合させてもよい。より具体的には、インバータ151、152、153のそれぞれは、出力量と周波数または電圧とを所定の対応関係に一致させてもよい。
Specifically, each of
これにより、インバータ151、152、153は、所定の対応関係に基づいて出力量と電圧または周波数とを調整し、協調して電力を出力することができる。
Thereby, the
スイッチ102は、インバータ151、152、153と、負荷200との間の電力線を開閉する。これにより、分散電源システム100から負荷200への電力供給が制御される。すなわち、スイッチ102が閉じられた場合、分散電源システム100から負荷200へ電力が供給され、スイッチ102が開かれた場合、分散電源システム100から負荷200へ電力供給が停止される。スイッチ102は、手動で開閉されてもよいし、コントローラ103によって開閉されてもよい。
The
コントローラ103は、蓄電池141、142、143のそれぞれの状態に従って、負荷200へ供給される電力をインバータ151、152、153に分担させて出力させる。すなわち、コントローラ103は、蓄電池141、142、143の状態に従って、インバータ151、152、153の出力量を調整する。そして、コントローラ103は、負荷200の電力需要量に相当する電力をインバータ151、152、153に出力させる。
The
例えば、コントローラ103は、蓄電池141、142、143のそれぞれの充電状態(SOC:State Of Charge)を取得する。具体的には、コントローラ103は、蓄電池141、142、143のそれぞれについて、電力センサーを介して充放電量を計測することにより充電状態を取得してもよい。コントローラ103は、蓄電池141、142、143のそれぞれについて、電圧を計測することにより充電状態を取得してもよい。
For example, the
蓄電池141、142、143のそれぞれは、充電状態を示す情報をメモリに保持してもよい。コントローラ103は、蓄電池141、142、143と通信して、充電状態を示す情報を受信することにより、蓄電池141、142、143のそれぞれの充電状態を取得してもよい。
Each of the
そして、コントローラ103は、蓄電池141、142、143のそれぞれの状態に従って、負荷200の電力需要量に相当する出力量をインバータ151、152、153に分担させる。例えば、コントローラ103は、蓄電池141の充電状態と、蓄電池142の充電状態と、蓄電池143の充電状態との比率に従って、インバータ151の出力量と、インバータ152の出力量と、インバータ153の出力量とを比例配分する。
Then, the
そして、コントローラ103は、インバータ151、152、153のそれぞれに対して、通信線を介して、出力量を示す指令値を送信する。インバータ151、152、153のそれぞれは、指令値を受信し、指令値に示される出力量に相当する電力を出力する。これにより、コントローラ103は、インバータ151、152、153のそれぞれに、割り当てられた出力量に相当する電力を出力させることができる。
Then, the
また、コントローラ103は、インバータ151、152、153のいずれかの動作を制御することにより、インバータ151、152、153のそれぞれの動作を制御してもよい。
The
例えば、コントローラ103は、インバータ151に割り当てられた出力量に相当する電力をインバータ151に出力させる。そして、残りのインバータ152、153は、負荷200の電力需要量に対するインバータ151の電力供給量の不足分に相当する電力を2等分して出力する。これにより、インバータ152、153の動作が間接的に制御される。
For example, the
上記の動作に基づいて、コントローラ103は、蓄電池141、142、143のそれぞれの状態に従って、負荷200へ供給される電力をインバータ151、152、153に分担させて出力させることができる。コントローラ103は、例えば、専用または汎用の情報処理回路でもよい。また、コントローラ103は、プロセッサでもよいし、プロセッサを備えるコンピュータでもよい。
Based on the above operation, the
負荷200は、電力を消費する1以上の電気機器である。負荷200には、電源装置101から電力が供給される。
The
図2は、図1に示された分散電源システム100が設置された施設を示す模式図である。図2に示された施設104は、需要者の施設であり、例えば、需要者の家である。図2では、分散電源システム100が施設104に設置されている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a facility where the distributed
具体的には、発電装置111、112、113のそれぞれは、太陽光を利用して電力を発電する太陽電池を含む太陽電池パネルであり、施設104の屋根に設置されている。そして、電源装置101およびコントローラ103を含む筐体105が、施設104の内部に設置されている。
Specifically, each of the
そして、電源装置101は、発電装置111、112、113のそれぞれから電力線を介して電力を受電し、施設104の内部に設置された負荷200に電力線を介して電力を供給する。図2の例において、負荷200は、空調機である。
Then, the
図2のように、分散電源システム100は、需要者の施設104に設置され、需要者の施設104において利用される。これにより、送電における電力の損失が抑制される。
As shown in FIG. 2, the distributed
また、図2のように、電源装置101およびコントローラ103は、同一パッケージ化されていてもよい。つまり、電源装置101およびコントローラ103は、1つの筐体105に含まれてもよい。これにより、電源装置101およびコントローラ103を1つの一体化された装置として利用することが可能である。また、電源装置101およびコントローラ103を覆う筐体105によって、電源装置101の各構成要素とコントローラ103との間の配線等が保護される。
As shown in FIG. 2, the
なお、図2の例では、電源装置101およびコントローラ103が、1つの筐体105に含まれているが、必ずしも1つの筐体105に含まれていなくてもよい。電源装置101およびコントローラ103は、別々の装置でもよい。そして、電源装置101およびコントローラ103は、有線または無線で互いに通信可能でもよい。また、電源装置101は、1つの装置であれば、必ずしも筐体105のような1つの筐体に含まれた装置でなくてもよい。
In the example of FIG. 2, the
次に、本実施の形態における分散電源システム100と比較するための分散電源システムを参考例として示す。
Next, a distributed power supply system for comparison with the distributed
図3は、参考例における分散電源システムの構成を示すブロック図である。図3に示された分散電源システム100aは、発電装置110aおよび電源装置101aを備え、負荷200に電力を供給する。電源装置101aは、電源回路130a、蓄電池141a、142a、143a、インバータ150a、および、スイッチ102aを備える。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the distributed power supply system in the reference example. The distributed
発電装置110aは、図1における発電装置111、112、113のそれぞれに相当する構成要素である。また、電源回路130aは、図1における電源回路131、132、133のそれぞれに相当する構成要素である。また、蓄電池141a、142a、143aは、図1における蓄電池141、142、143に相当する構成要素である。
The
インバータ150aは、図1におけるインバータ151、152、153のそれぞれに相当する構成要素である。スイッチ102aは、図1におけるスイッチ102に相当する構成要素である。
The
参考例における分散電源システム100aでは、1つのインバータ150aが利用されている。一方、実施の形態における分散電源システム100では、3つのインバータ151、152、153が利用されている。実施の形態における分散電源システム100は、より大きな電力を負荷200に供給することができる。
In the distributed
また、参考例における分散電源システム100aでは、負荷200へ供給される電力を蓄電池141a、142a、143aに適切に分担させて出力させることは困難である。
Moreover, in the distributed
仮に、蓄電池141a、142a、143aのそれぞれに対して、出力量を調整するためのDC−DCコンバータが配置されたとしても、DC−DCコンバータとインバータ150aとの両方の動作を適切に調整することは容易ではない。例えば、蓄電池141a、142a、143aの出力量がDC−DCコンバータで調整されても、発電装置110aの発電量、および、インバータ150aの電力変換効率などにより、負荷200の電力需要に対して適切に電力が供給されない可能性がある。
Even if a DC-DC converter for adjusting the output amount is arranged for each of the
これに対して、実施の形態における分散電源システム100は、インバータ151、152、153のそれぞれの出力量を調整することにより、負荷200へ供給される電力をインバータ151、152、153に適切に分担させることができる。したがって、負荷200に対して適切に電力が供給される。
In contrast, the distributed
次に、図4のフローチャートを用いて、本実施の形態における分散電源システム100の動作を説明する。
Next, the operation of the distributed
図4は、図1に示された分散電源システム100の動作を示すフローチャートである。まず、発電装置111、112、113のそれぞれは、自然エネルギーを利用して電力を発電する(S101)。発電装置111、112、113で発電された電力は、電源装置101に入力される。
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the distributed
次に、電源装置101において、電源回路131、132、133のそれぞれは、所定の電圧の電力を生成する(S102)。具体的には、電源回路131は、発電装置111で発電された電力から所定の電圧の電力を生成する。電源回路132は、発電装置112で発電された電力から所定の電圧の電力を生成する。電源回路133は、発電装置113で発電された電力から所定の電圧の電力を生成する。
Next, in the
次に、コントローラ103は、蓄電池141、142、143のそれぞれの状態に従って、負荷200に供給される電力(負荷200に供給されるべき電力)をインバータ151、152、153に分担させる(S103)。これにより、インバータ151、152、153のそれぞれで用いられる電力が特定される。
Next, the
次に、インバータ151、152、153で用いられる電力と、電源回路131、132、133で生成された電力とに従って、蓄電池141、142、143の充放電が行われる(S104)。
Next, the
例えば、インバータ151で用いられる電力が、電源回路131で生成された電力よりも大きい場合、不足分の電力が蓄電池141から放電される。インバータ151で用いられる電力が、電源回路131で生成された電力よりも小さい場合、余剰分の電力が蓄電池141に充電される。蓄電池142、143でも、蓄電池141と同様に充放電が行われる。
For example, when the power used by the
次に、インバータ151、152、153は、電源回路131、132、133および蓄電池141、142、143から得られる電力を交流の電力に変換して、変換された電力を負荷200が接続された電力線に出力する(S105)。
Next, the
具体的には、インバータ151は、電源回路131および蓄電池141から得られる電力を交流の電力に変換して、変換された電力を負荷200が接続された電力線に出力する。インバータ152は、電源回路132および蓄電池142から得られる電力を交流の電力に変換して、変換された電力を負荷200が接続された電力線に出力する。インバータ153は、電源回路133および蓄電池143から得られる電力を交流の電力に変換して、変換された電力を負荷200が接続された電力線に出力する。
Specifically,
インバータ151、152、153のそれぞれの出力量は、負荷200の電力需要量をインバータ151、152、153に分担すること(S103)によって特定された出力量である。例えば、コントローラ103は、特定された出力量を示す指令値をインバータ151、152、153に送信する。インバータ151、152、153は、指令値によって示される電力量に相当する電力を出力する(S105)。
The output amounts of the
上記の動作によって、分散電源システム100は、負荷200に電力を適切に供給することができる。
With the above operation, the distributed
次に、図5〜図9を用いて、蓄電池141、142、143の状態と、インバータ151、152、153の出力量の例を説明する。
Next, examples of the states of the
図5は、図1に示された電源部121、122、123における蓄電池141、142、143の状態とインバータ151、152、153の出力量との一例を示す関係図である。図5の例では、蓄電池141、142、143の状態として、蓄電池141、142、143の充電状態(SOC)が用いられている。充電状態は、残容量を示し、例えば、満充電状態に対する残容量の割合で表される。
FIG. 5 is a relationship diagram illustrating an example of the state of the
この例では、蓄電池141の充電状態が70%であり、蓄電池142の充電状態が50%であり、蓄電池143の充電状態が30%である。そして、この例では、残容量が小さいほど小さい出力量が割り当てられ、蓄電池141、142、143の残容量の比率に従って、インバータ151、152、153の全体の出力量が比例配分される。
In this example, the state of charge of the
例えば、全体の出力量が15kWである場合、蓄電池141に接続されたインバータ151に7kWが割り当てられ、蓄電池142に接続されたインバータ152に5kWが割り当てられ、蓄電池143に接続されたインバータ153に3kWが割り当てられる。そして、コントローラ103は、これらの出力量に相当する電力をインバータ151、152、153に出力させる。これにより、残容量に基づいて、適切な電力が出力される。
For example, when the total output amount is 15 kW, 7 kW is assigned to the
図6は、図1に示されたインバータ151、152、153の出力量の一例を示すグラフ図である。インバータ151、152、153の出力量の合計は、負荷200に供給される全体の電力に相当する。この例では、図5に示された蓄電池141、142、143の残容量の比率に従って、インバータ151、152、153の全体の出力量が比例配分される。
FIG. 6 is a graph showing an example of output amounts of the
図6に示されるように、分散電源システム100は、蓄電池141、142、143の残容量の比率に従って、負荷200に供給される全体の電力をインバータ151、152、153に分担して出力させることができる。
As shown in FIG. 6, the distributed
図7は、図1に示された電源部121、122、123における蓄電池141、142、143の状態とインバータ151、152、153の出力量との他の一例を示す関係図である。図7の例も、図5の例と同様に、蓄電池141、142、143の状態として、蓄電池141、142、143の充電状態(SOC)が用いられている。
FIG. 7 is a relationship diagram illustrating another example of the state of the
この例では、蓄電池141、142、143のうち、残容量が所定の残容量よりも大きい蓄電池に接続されたインバータから電力が出力される。所定の残容量は、例えば、50%の充電状態に相当する残容量である。そして、この例では、蓄電池141の充電状態が50%よりも大きく、蓄電池142、143の充電状態が50%以下である。したがって、蓄電池141に接続されたインバータ151が電力を出力し、蓄電池142、143に接続されたインバータ152、153は電力を出力しない。
In this example, electric power is output from an inverter connected to a storage battery having a remaining capacity larger than a predetermined remaining capacity among the
そのため、全体の出力量が15kWである場合、インバータ151に15kWが割り当てられ、インバータ152に0kWが割り当てられ、インバータ153に0kWが割り当てられる。コントローラ103は、インバータ151に15kWの電力を出力させ、インバータ151、152に電力を出力させない。これにより、残容量の大きい蓄電池141に接続されたインバータ151から安定的に電力が出力される。
Therefore, when the total output amount is 15 kW, 15 kW is assigned to the
なお、蓄電池141、142、143のうち2つの蓄電池のそれぞれの残容量が所定の残容量よりも大きい場合、2つ以上のインバータが電力を出力してもよい。この場合、充電状態に従って、全体の出力量が2つ以上のインバータに比例配分されてもよい。
In addition, when each remaining capacity of two storage batteries is larger than predetermined | prescribed remaining capacity among the
また、所定の残容量は、蓄電池141の残容量、蓄電池142の残容量、および、蓄電池143の残容量に基づいて定められてもよい。例えば、所定の残容量は、蓄電池141の残容量、蓄電池142の残容量、および、蓄電池143の残容量のうち、2番目に大きい残容量でもよい。この場合、残容量が最も大きい蓄電池に接続されたインバータが電力を出力し、その他のインバータは電力を出力しない。
The predetermined remaining capacity may be determined based on the remaining capacity of the
また、例えば、所定の残容量は、蓄電池141の残容量と、蓄電池142の残容量と、蓄電池143の残容量との平均の残容量でもよい。
For example, the predetermined remaining capacity may be an average remaining capacity of the remaining capacity of the
図8は、図1に示された電源部121、122、123における蓄電池141、142、143の状態とインバータ151、152、153の出力量との他の一例を示す関係図である。この例では、蓄電池141、142、143のうち、正常な状態の蓄電池に接続されたインバータから電力が出力され、異常な状態の蓄電池に接続されたインバータから電力が出力されない。
FIG. 8 is a relationship diagram illustrating another example of the state of the
例えば、コントローラ103は、蓄電池141の充放電積算量と蓄電池141の残容量とが適合するか否かに基づいて、蓄電池141が正常であるか否かを判定する。コントローラ103は、蓄電池141の充放電積算量と蓄電池141の残容量とが一致するか否かに基づいて、蓄電池141が正常であるか否かを判定してもよい。
For example, the
具体的には、コントローラ103は、電力センサーを介して所定期間における蓄電池141の充放電積算量を取得する。または、コントローラ103は、発電装置111の発電量およびインバータ151の出力量に基づいて、蓄電池141の充放電積算量を取得してもよい。ここで、充電量は正の値として加算され、放電量は負の値として減算される。充放電量が積算される所定期間は、蓄電池141の状態が空の状態からの期間でもよい。あるいは、所定期間は、一定の単位時間でもよい。
Specifically, the
一方、コントローラ103は、蓄電池141の残容量を取得する。コントローラ103は、蓄電池141と通信することにより、蓄電池141の残容量を取得してもよい。あるいは、コントローラ103は、蓄電池141の電圧を取得して、蓄電池141の電圧に基づいて、蓄電池141の残容量を取得してもよい。
On the other hand, the
そして、蓄電池141の充放電積算量と、蓄電池141の残容量との関係が崩れた場合、コントローラ103は、蓄電池141が異常であると判定する。具体的には、蓄電池141の充放電積算量と、蓄電池141の残容量とが適合しない場合、コントローラ103は、蓄電池141の状態が異常であると判定する。例えば、大きい電力が充電され充放電積算量が大きいと評価されても、蓄電池141の電圧が小さく残容量が小さいと評価される場合、コントローラ103は、蓄電池141が異常であると判定する。
And when the relationship between the charging / discharging integrated amount of the
コントローラ103は、同様に、蓄電池142、143のそれぞれが正常であるか否かを判定する。
Similarly, the
図8の例では、電源部122の蓄電池142が異常であると判定されている。そのため、コントローラ103は、蓄電池141、143に接続されたインバータ151、153に電力を出力させ、蓄電池142に接続されたインバータ152に電力を出力させない。これにより、異常な状態の蓄電池142が利用されない。
In the example of FIG. 8, it is determined that the
なお、コントローラ103は、正常な状態の蓄電池141、143の残容量の比率に従って、全体の出力量をインバータ151、153に比例配分してもよい。具体的には、図8のように、70%の充電状態の蓄電池141に接続されたインバータ151に10.5kWの出力量が割り当てられ、30%の充電状態の蓄電池143に接続されたインバータ153に4.5kWの出力量が割り当てられる。これにより、全体の出力量(15kW)が比例配分される。
The
あるいは、コントローラ103は、全体の出力量をインバータ151、153に等分してもよい。
Alternatively, the
図9は、図1に示された電源部121、122、123における蓄電池141、142、143の状態とインバータ151、152、153の出力量との他の一例を示す関係図である。図9の例では、蓄電池141、142、143の状態として、蓄電池141、142、143の健康状態(SOH:State Of Health)が用いられている。健康状態は、劣化度合いを示し、例えば、初期の満充電容量に対する現在の満充電容量の割合で表される。すなわち、劣化が進んでいるほど、健康状態は低い。
FIG. 9 is a relationship diagram illustrating another example of the state of the
例えば、コントローラ103は、電力センサーを用いて、満充電の状態から空の状態になるまでの蓄電池141の放電積算量を測定することで、蓄電池141の健康状態を取得する。コントローラ103は、蓄電池141の製造日からの経過期間から蓄電池141の健康状態を推定することで蓄電池141の健康状態を取得してもよい。また、コントローラ103は、蓄電池141の温度等の情報に基づいて蓄電池141の健康状態を推定することで蓄電池141の健康状態を取得してもよい。
For example, the
コントローラ103は、同様に、蓄電池142、143の健康状態を取得することができる。
Similarly, the
この例では、蓄電池141の健康状態が70%であり、蓄電池142の健康状態が85%であり、蓄電池143の充電状態が95%である。そして、この例では、劣化が進んでいるほど小さい出力量が割り当てられ、蓄電池141、142、143の健康状態の比率に従って、インバータ151、152、153の全体の出力量が比例配分される。
In this example, the health state of the
例えば、15kWの全体の出力量に対して、インバータ151に4.2kWが割り当てられ、インバータ152に5.1kWが割り当てられ、インバータ153に5.7kWが割り当てられる。そして、コントローラ103は、これらの出力量に相当する電力をインバータ151、152、153に出力させる。これにより、劣化が進んでいる蓄電池141の利用が抑制され、蓄電池141の劣化の進行が抑制される。
For example, 4.2 kW is assigned to the
図5〜図9では、インバータ151、152、153に0(kW)以上の出力量が割り当てられている。しかし、インバータ151、152、153が双方向インバータである場合、インバータ151、152、153のうち1つ以上に対して、0(kW)よりも小さい出力量である負の出力量が割り当てられてもよい。
In FIGS. 5 to 9, an output amount of 0 (kW) or more is assigned to the
例えば、インバータ151に負の出力量が割り当てられた場合、インバータ151は、負の出力量に相当する電力、具体的には、負荷200に対するインバータ152、153の余剰電力を直流の電力に変換し、蓄電池141に充電する。これにより、分散電源システム100は、蓄電池142、143から蓄電池141へ電力を移動することができる。すなわち、コントローラ103は、蓄電池141、142、143のそれぞれの充電状態に従って、蓄電池141、142、143の間で電力を移動することができる。
For example, when a negative output amount is assigned to the
次に、図10および図11を用いて、コントローラ103が、負荷200へ供給するための電力をインバータ151、152、153に分担して出力させるための動作を説明する。
Next, using FIG. 10 and FIG. 11, an operation for causing the
図10は、図1に示されたコントローラ103およびインバータ151、152、153の構成の一例を示すブロック図である。この例では、コントローラ103が、インバータ151、152、153のそれぞれと通信することにより、インバータ151、152、153に電力を出力させる。
FIG. 10 is a block diagram showing an example of the configuration of the
例えば、コントローラ103は、インバータ151に割り当てられた出力量を示す指令値をインバータ151に送信する。インバータ151は指令値に示された出力量に相当する電力を出力する。これにより、コントローラ103は、インバータ151に割り当てられた出力量に相当する電力をインバータ151に出力させることができる。コントローラ103は、同様に、インバータ152、153に割り当てられた出力量に相当する電力をインバータ152、153に出力させることができる。
For example, the
コントローラ103は、交流電圧の大きさおよび位相を含む指令値をインバータ151、152、153に送信してもよい。これにより、インバータ151、152、153は、指令値に基づいて交流電圧を生成することができる。したがって、インバータ151、152、153は、独立して交流電圧を生成することができる電圧形インバータ(電圧源)として動作する場合でも、同期した交流電圧を生成することができる。
The
あるいは、インバータ151、152、153のうち1つが電圧形インバータ(電圧源)として動作し、残りが電圧源の交流電圧の大きさおよび位相に同期した電力を出力する電流形インバータ(電流源)として動作してもよい。この場合、指令値に、交流電圧の大きさおよび位相が含まれなくてもよい。
Alternatively, one of the
図11は、図1に示されたコントローラ103およびインバータ151、152、153の構成の他の一例を示すブロック図である。この例では、インバータ151がマスタインバータとして動作し、インバータ152、153のそれぞれはマスタインバータに同期して動作するスレーブインバータとして動作する。
FIG. 11 is a block diagram showing another example of the configuration of the
例えば、コントローラ103は、インバータ151、152、153のそれぞれに割り当てられた出力量を示す指令値をインバータ151に送信する。インバータ151は指令値に基づいて、インバータ151に割り当てられた出力量に相当する電力を出力する。
For example, the
さらに、インバータ151は、インバータ152に割り当てられた出力量を示す指令値をインバータ152に送信し、インバータ153に割り当てられた出力量を示す指令値をインバータ153に送信する。インバータ152、153のそれぞれは、指令値に基づいて、割り当てられた出力量に相当する電力を出力する。
Furthermore,
これにより、コントローラ103は、負荷200へ供給するための電力をインバータ151、152、153に分担して出力させることができる。
Thereby, the
インバータ151は、交流電圧の大きさおよび位相を含む指令値をインバータ152、153に送信してもよい。これにより、インバータ152、153は、指令値に基づいて交流電圧を生成することができる。すなわち、インバータ152、153は、指令値に基づいてインバータ151に同期して動作することができる。そのため、インバータ151、152、153が、独立して交流電圧を生成することができる電圧形インバータ(電圧源)として動作する場合でも、同期した交流電圧を生成することができる。
The
あるいは、インバータ151が電圧形インバータ(電圧源)として動作し、インバータ152、153のそれぞれが電圧源の交流電圧の大きさおよび位相に同期した電力を出力する電流形インバータ(電流源)として動作してもよい。この場合、指令値に、交流電圧の大きさおよび位相が含まれなくてもよい。
Alternatively, the
また、負荷200に供給される電力をインバータ151、152、153に分担して出力させるため、ドループ制御が用いられてもよい。以下、図12を用いて具体的に説明する。
In addition, droop control may be used in order to share the electric power supplied to the
図12は、図1に示されたインバータ151、152、153の出力特性の一例を示すグラフ図である。インバータ151、152、153のそれぞれは、出力量が大きいほど、周波数が低いという出力特性を有する。
FIG. 12 is a graph showing an example of output characteristics of the
コントローラ103は、電圧形インバータ(電圧源)として動作するインバータ151に対して、7kWの出力量を示す指令値を送信する。インバータ151は、指令値に基づいて、7kWの出力量に相当する電力を出力する。その際、図12に示された関係に基づいて、インバータ151は、49Hzの周波数の交流電圧を生成し、生成された交流電圧で規定される電力を出力する。
The
電流形インバータ(電流源)として動作するインバータ152、153は、インバータ151に接続された電力線から、インバータ151から出力された電力の周波数(49Hz)を検出し、49Hzの周波数の交流電圧で規定される電力を出力する。その際、インバータ152は、図12に示された関係に基づいて、5kWの出力量に相当する電力を出力する。また、インバータ153は、図12に示された関係に基づいて、3kWの出力量に相当する電力を出力する。
The
これにより、コントローラ103は、負荷200に供給される電力をインバータ151、152、153に分担して出力させることができる。
Thereby, the
コントローラ103は、蓄電池141、142、143のそれぞれの状態に従って、ドループ制御における出力量を調整してもよい。例えば、コントローラ103は、蓄電池141、142、143のそれぞれの充電状態に従って、周波数と出力量との関係を変更してもよい。具体的には、コントローラ103は、残容量が大きいほど、出力量が大きくなるように、周波数の変化に対する出力量の変化の割合を大きくしてもよい。
The
これにより、コントローラ103は、蓄電池141、142、143のそれぞれの状態に従って、負荷200に供給される電力をインバータ151、152、153に分担して出力させることができる。
Thereby, the
なお、図12には、出力量と周波数との関係が示されているが、周波数の代わりに、または、周波数と共に、電圧が用いられてもよい。すなわち、インバータ151、152、153のそれぞれは、出力量の増加と、電圧の低下とが対応付けられていてもよい。これにより、周波数の場合と同様に、出力量および電圧が調整される。また、必ずしも、出力量の増加と、周波数または電圧の低下とが対応付けられていなくてもよい。出力量の増加と、周波数または電圧の上昇とが対応付けられていてもよい。
FIG. 12 shows the relationship between the output amount and the frequency, but a voltage may be used instead of or together with the frequency. That is, each of the
また、負荷200に供給される電力をインバータ151、152、153に分担して出力させるため、VSG(仮想同期発電機)制御が用いられてもよい。以下、図13を用いて具体的に説明する。
Further, VSG (virtual synchronous generator) control may be used to share the power supplied to the
図13は、図1に示されたインバータ151が仮想同期発電機として動作する場合の仮想同期発電機を示す模式図である。同期発電機は、固定子と回転子とを含む。そして、同期発電機では、回転子が回転することによって交流電力が生成される。図13の例において、インバータ151は、このような同期発電機の出力特性を模擬して電力を出力することにより、仮想同期発電機として動作する。すなわち、インバータ151は、同期発電機のように電力を出力する。
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a virtual synchronous generator when the
例えば、インバータ151は、インバータ151の出力量に基づいて、仮想同期発電機における回転子の位相を算出し、算出された位相を交流電圧の位相として用いて、交流電力を出力する。
For example, the
具体的には、コントローラ103は、インバータ151に割り当てられた出力量(Pi)を示す指令値をインバータ151に送信する。インバータ151は、インバータ151によって実際に出力されている電力の出力量(Po)と、指令値によって示される出力量(Pi)との差を仮想同期発電機における回転子の角速度の変化量を示す値として用いて、回転子の角速度を算出する。
Specifically, the
そして、インバータ151は、回転子の角速度を積分して、回転子の角位相を算出する。そして、インバータ151は、算出された角位相を交流電力の電圧の位相として用いる。
The
インバータ151は、上記の動作に従って、仮想同期発電機として動作することができる。インバータ152、153も、インバータ151と同様に、仮想同期発電機として動作してもよい。これにより、インバータ151、152、153のそれぞれは、同期発電機のように動作する。そして、インバータ151、152、153の並列運転において、インバータ151、152、153は、同期発電機のように動作することで、互いに同期し、安定的に電力を出力することができる。
The
以上において示された分散電源システム100は、発電装置111、112、113に対して蓄電池141、142、143およびインバータ151、152、153等を備える電源装置101から負荷200へ電力を供給する。そして、分散電源システム100は、蓄電池141、142、143のそれぞれの状態に従って、負荷200へ供給される電力をインバータ151、152、153に分担して出力させる。これにより、分散電源システム100は、適切に負荷200へ電力を供給することができる。
The distributed
なお、実施の形態において、発電装置111、112、113の数、電源部121、122、123の数、電源回路131、132、133の数、蓄電池141、142、143の数、および、インバータ151、152、153の数は、それぞれ3つである。しかし、これらの構成要素の数は、3つに限られず、2つでもよいし、4つ以上でもよい。
In the embodiment, the number of
以上、本発明に係る分散電源システム100について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、実施の形態に限定されない。実施の形態に対して当業者が思いつく変形を施して得られる形態、および、実施の形態における複数の構成要素を任意に組み合わせて実現される別の形態も本発明に含まれる。
As described above, the distributed
例えば、特定の構成要素が実行する処理を別の構成要素が実行してもよい。また、処理を実行する順番が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。 For example, another component may execute a process executed by a specific component. In addition, the order in which the processes are executed may be changed, or a plurality of processes may be executed in parallel.
また、本発明は、分散電源システム100として実現できるだけでなく、分散電源システム100を構成する各構成要素が行うステップ(処理)を含む方法として実現できる。
In addition, the present invention can be realized not only as a distributed
例えば、それらのステップは、分散電源システム100に含まれるコンピュータ(コンピュータシステム)によって実行されてもよい。そして、本発明は、それらの方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムとして実現できる。さらに、本発明は、そのプログラムを記録したCD−ROM等である非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現できる。
For example, these steps may be executed by a computer (computer system) included in the distributed
例えば、本発明が、プログラム(ソフトウェア)で実現される場合には、コンピュータのCPU、メモリおよび入出力回路等のハードウェア資源を利用してプログラムが実行されることによって、各ステップが実行される。つまり、CPUがデータをメモリまたは入出力回路等から取得して演算したり、演算結果をメモリまたは入出力回路等に出力したりすることによって、各ステップが実行される。 For example, when the present invention is realized by a program (software), each step is executed by executing the program using hardware resources such as a CPU, a memory, and an input / output circuit of a computer. . That is, each step is executed by the CPU obtaining data from a memory or an input / output circuit or the like, and outputting the calculation result to the memory or the input / output circuit or the like.
また、分散電源システム100等に含まれる複数の構成要素は、それぞれ、専用または汎用の回路として実現されてもよい。これらの構成要素は、1つの回路として実現されてもよいし、複数の回路として実現されてもよい。
In addition, a plurality of components included in the distributed
また、分散電源システム100等に含まれる複数の構成要素は、集積回路(IC:Integrated Circuit)であるLSI(Large Scale Integration)として実現されてもよい。これらの構成要素は、個別に1チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように1チップ化されてもよい。LSIは、集積度の違いにより、システムLSI、スーパーLSIまたはウルトラLSIと呼称される場合がある。
A plurality of components included in the distributed
また、集積回路はLSIに限られず、専用回路または汎用プロセッサで実現されてもよい。プログラム可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、または、LSI内部の回路セルの接続および設定が再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサが、利用されてもよい。 The integrated circuit is not limited to an LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. A programmable programmable gate array (FPGA) or a reconfigurable processor in which connection and setting of circuit cells inside the LSI can be reconfigured may be used.
さらに、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて、分散電源システム100に含まれる複数の構成要素の集積回路化が行われてもよい。
Furthermore, if integrated circuit technology that replaces LSI emerges as a result of advances in semiconductor technology or other derived technology, naturally, using that technology, a plurality of components included in the distributed
最後に、分散電源システム100等の複数の態様を例として示す。これらの態様は、適宜、組み合わされてもよい。また、上記の実施の形態に示された任意の構成等が追加されてもよい。また、複数の発電装置111、112、113、複数の蓄電池141、142、143、または、複数のインバータ151、152、153等の構成要素の数は、下記の例に限られない。
Finally, a plurality of modes such as the distributed
(第1態様)
本発明の一態様に係る分散電源システム100は、複数の発電装置111、112、113と、電源装置101と、コントローラ103とを備え、負荷200へ電力を供給する。複数の発電装置111、112、113のそれぞれは、自然エネルギーを利用して電力を発電する。
(First aspect)
A distributed
電源装置101には、複数の発電装置111、112、113で発電された電力が入力される。また、電源装置101は、複数の電源回路131、132、133と、複数の蓄電池141、142、143と、複数のインバータ151、152、153とを備える。
The power generated by the plurality of
複数の電源回路131、132、133と、複数の蓄電池141、142、143と、複数のインバータ151、152、153とは、複数の発電装置111、112、113を構成する発電装置毎に、これらの要素を含む。ここで、これらの要素は、電源回路(131、132、133)、蓄電池(141、142、143)、および、インバータ(151、152、153)である。
The plurality of
当該電源回路(131、132、133)は、当該発電装置(111、112、113)で発電された電力から所定の電圧の電力を生成する。当該蓄電池(141、142、143)には、当該電源回路(131、132、133)から得られる電力が充電され、当該蓄電池(141、142、143)から、充電された電力が放電される。 The power supply circuit (131, 132, 133) generates power of a predetermined voltage from the power generated by the power generation device (111, 112, 113). The storage battery (141, 142, 143) is charged with power obtained from the power supply circuit (131, 132, 133), and the charged power is discharged from the storage battery (141, 142, 143).
当該インバータ(151、152、153)は、当該電源回路(131、132、133)および当該蓄電池(141、142、143)から得られる電力を交流の電力に変換し、変換された電力を負荷200が接続された電力線に出力する。
The
コントローラ103は、複数の蓄電池141、142、143のそれぞれの状態に従って、負荷200へ供給される電力を複数のインバータ151、152、153に分担させて出力させる。
The
これにより、分散電源システム100は、複数のインバータ151、152、153を用いて、大きな電力を負荷200に供給することができる。さらに、分散電源システム100は、DC−DCコンバータを制御することなく、複数の蓄電池141、142、143のそれぞれの状態に基づいて、負荷200に供給される電力を複数のインバータ151、152、153に適切に分担して出力させることができる。したがって、分散電源システム100は、適切に負荷200へ電力を供給することができる。
Thereby, the distributed
なお、上記において、複数の発電装置111、112、113を構成する発電装置は、複数の発電装置111、112、113に含まれる発電装置を意味する。 In addition, in the above, the electric power generating apparatus which comprises the several electric power generating apparatus 111,112,113 means the electric power generating apparatus contained in the several electric power generating apparatus 111,112,113.
(第2態様)
例えば、コントローラ103は、複数の蓄電池141、142、143のそれぞれの残容量の状態に従って、負荷200へ供給される電力を複数のインバータ151、152、153に分担させて出力させてもよい。これにより、残容量に基づいて、適切に電力が出力される。
(Second embodiment)
For example, the
(第3態様)
例えば、コントローラ103は、蓄電池(141、142、143)の残容量が小さいほど、当該蓄電池(141、142、143)から得られる電力を変換するインバータ(151、152、153)に出力させる電力を小さくしてもよい。
(Third aspect)
For example, as the remaining capacity of the storage battery (141, 142, 143) is smaller, the
これにより、蓄電池(141、142、143)の残容量が小さい場合、当該蓄電池(141、142、143)の放電量が小さくなる。一方、蓄電池(141、142、143)の残容量が大きい場合、当該蓄電池(141、142、143)の放電量が大きくなる。したがって、過充電および過放電が抑制される。 Thereby, when the remaining capacity of a storage battery (141, 142, 143) is small, the discharge amount of the said storage battery (141, 142, 143) becomes small. On the other hand, when the remaining capacity of the storage battery (141, 142, 143) is large, the discharge amount of the storage battery (141, 142, 143) increases. Therefore, overcharge and overdischarge are suppressed.
(第4態様)
例えば、コントローラ103は、複数の蓄電池141、142、143における残容量の比率に従って、負荷200へ供給される電力を複数のインバータ151、152、153に分担させて出力させてもよい。これにより、残容量の比率に基づいて、適切に電力が出力される。
(4th aspect)
For example, the
(第5態様)
例えば、コントローラ103は、蓄電池(141、142、143)の残容量が所定の残容量よりも大きい場合、当該蓄電池(141、142、143)から得られる電力を変換するインバータ(151、152、153)に電力を出力させてもよい。そして、コントローラ103は、当該蓄電池(141、142、143)の残容量が所定の残容量よりも大きくない場合、当該インバータ(151、152、153)に電力を出力させなくてもよい。
(5th aspect)
For example, when the remaining capacity of the storage battery (141, 142, 143) is larger than a predetermined remaining capacity, the
これにより、蓄電池(141、142、143)の残容量が小さい場合、当該蓄電池(141、142、143)から電力は放電されない。一方、蓄電池(141、142、143)の残容量が大きい場合、当該蓄電池(141、142、143)から電力は放電される。したがって、過充電および過放電が抑制される。 Thereby, when the remaining capacity of the storage battery (141, 142, 143) is small, power is not discharged from the storage battery (141, 142, 143). On the other hand, when the remaining capacity of the storage battery (141, 142, 143) is large, power is discharged from the storage battery (141, 142, 143). Therefore, overcharge and overdischarge are suppressed.
(第6態様)
例えば、蓄電池(141、142、143)の充放電積算量と、当該蓄電池(141、142、143)の残容量とが適合しない場合、コントローラ103は、インバータ(151、152、153)に電力を出力させなくてもよい。ここで、当該インバータ(151、152、153)は、当該蓄電池(141、142、143)から得られる電力を変換するインバータである。
(Sixth aspect)
For example, when the accumulated charge / discharge amount of the storage battery (141, 142, 143) and the remaining capacity of the storage battery (141, 142, 143) do not match, the
そして、当該蓄電池(141、142、143)の充放電積算量と、当該蓄電池(141、142、143)の残容量とが適合する場合、コントローラ103は、当該インバータ(151、152、153)に電力を出力させてもよい。
When the accumulated charge / discharge amount of the storage battery (141, 142, 143) matches the remaining capacity of the storage battery (141, 142, 143), the
これにより、異常な蓄電池(141、142、143)から電力が放電されず、正常な蓄電池(141、142、143)から電力が放電される。そして、これにより、適切に電力が負荷200へ供給される。
Thereby, electric power is not discharged from an abnormal storage battery (141, 142, 143), but electric power is discharged from a normal storage battery (141, 142, 143). As a result, electric power is appropriately supplied to the
(第7態様)
例えば、コントローラ103は、蓄電池(141、142、143)が劣化しているほど、当該蓄電池(141、142、143)から得られる電力を変換するインバータ(151、152、153)に出力させる電力を小さくしてもよい。
(Seventh aspect)
For example, as the storage battery (141, 142, 143) deteriorates, the
これにより、蓄電池(141、142、143)の劣化の状態に基づいて、インバータ(151、152、153)の出力量が調整され、適切に電力が出力される。 Thereby, based on the deterioration state of the storage battery (141, 142, 143), the output amount of the inverter (151, 152, 153) is adjusted, and electric power is appropriately output.
(第8態様)
例えば、複数のインバータ151、152、153のうち少なくとも1つは、所定の交流電圧の電力を出力する電圧源として動作してもよい。
(Eighth aspect)
For example, at least one of the plurality of
これにより、分散電源システム100は、他の電力系統に依存せずに、負荷200に電力を適切に供給することができる。
Thereby, the distributed
(第9態様)
例えば、複数のインバータ151、152、153のうち1つのインバータ(151、152、153)は、マスタインバータとして動作してもよい。複数のインバータ151、152、153のうち残りの1以上のインバータ(151、152、153)は、マスタインバータに同期して動作するスレーブインバータとして動作してもよい。
(Ninth aspect)
For example, one inverter (151, 152, 153) among the plurality of
これにより、複数のインバータ151、152、153が適切に同期して動作することができる。
Thereby, the plurality of
(第10態様)
例えば、複数のインバータ151、152、153のそれぞれは、ドループ制御を行ってもよい。ここで、ドループ制御は、(i)当該インバータ(151、152、153)が出力する電力の電圧および周波数のうち少なくとも一方と、(ii)当該インバータ(151、152、153)が出力する電力の出力量とを所定の関係に適合させる制御である。
(10th aspect)
For example, each of the plurality of
これにより、インバータ151、152、153は、所定の関係に基づいて、電圧または周波数と出力量とを調整し、協調して電力を出力することができる。
As a result, the
(第11態様)
例えば、複数のインバータ151、152、153のそれぞれは、同期発電機の出力特性を模擬して電力を出力することにより、仮想同期発電機として動作してもよい。
(Eleventh aspect)
For example, each of the plurality of
これにより、インバータ151、152、153のそれぞれは、同期発電機のように動作することができる。そして、インバータ151、152、153の並列運転において、インバータ151、152、153は、互いに同期し、安定的に電力を出力することができる。
Thereby, each of inverter 151,152,153 can operate | move like a synchronous generator. In parallel operation of the
(第12態様)
例えば、電源装置101とコントローラ103とは、同一パッケージ化されていてもよい。これにより、電源装置101およびコントローラ103を1つの一体化された装置として利用することが可能である。
(Twelfth aspect)
For example, the
(第13態様)
本発明の一態様に係る制御方法は、負荷200へ電力を供給する分散電源システム100の制御方法である。
(13th aspect)
The control method according to an aspect of the present invention is a control method for the distributed
分散電源システム100は、複数の発電装置111、112、113と、電源装置101とを備える。複数の発電装置111、112、113のそれぞれは、自然エネルギーを利用して電力を発電する。
The distributed
電源装置101には、複数の発電装置111、112、113で発電された電力が入力される。また、電源装置101は、複数の電源回路131、132、133と、複数の蓄電池141、142、143と、複数のインバータ151、152、153とを備える。
The power generated by the plurality of
複数の電源回路131、132、133と、複数の蓄電池141、142、143と、複数のインバータ151、152、153とは、複数の発電装置111、112、113を構成する発電装置毎に、これらの要素を含む。ここで、これらの要素は、電源回路(131、132、133)、蓄電池(141、142、143)、および、インバータ(151、152、153)である。
The plurality of
当該電源回路(131、132、133)は、当該発電装置(111、112、113)で発電された電力から所定の電圧の電力を生成する。当該蓄電池(141、142、143)には、当該電源回路(131、132、133)から得られる電力が充電され、当該蓄電池(141、142、143)から、充電された電力が放電される。 The power supply circuit (131, 132, 133) generates power of a predetermined voltage from the power generated by the power generation device (111, 112, 113). The storage battery (141, 142, 143) is charged with power obtained from the power supply circuit (131, 132, 133), and the charged power is discharged from the storage battery (141, 142, 143).
当該インバータ(151、152、153)は、当該電源回路(131、132、133)および当該蓄電池(141、142、143)から得られる電力を交流の電力に変換し、変換された電力を負荷200が接続された電力線に出力する。
The
分散電源システム100の制御方法は、複数の蓄電池141、142、143のそれぞれの状態に従って、負荷200へ供給される電力を複数のインバータ151、152、153に分担させて出力させる制御ステップ(S103)を含む。
The control method of the distributed
これにより、複数のインバータ151、152、153を介して、電力が負荷200に対して十分に供給される。さらに、複数の蓄電池141、142、143のそれぞれの状態に基づいて、負荷200に供給される電力が複数のインバータ151、152、153に適切に分担され出力される。したがって、電力が適切に負荷200へ供給される。
As a result, power is sufficiently supplied to the
100 分散電源システム
101 電源装置
103 コントローラ
111、112、113 発電装置
131、132、133 電源回路
141、142、143 蓄電池
151、152、153 インバータ
200 負荷
DESCRIPTION OF
Claims (13)
それぞれが自然エネルギーを利用して電力を発電する複数の発電装置と、
前記複数の発電装置で発電された電力が入力される電源装置とを備え、
前記電源装置は、複数の電源回路と、複数の蓄電池と、複数のインバータとを備え、
前記複数の電源回路と、前記複数の蓄電池と、前記複数のインバータとは、前記複数の発電装置を構成する発電装置毎に、(i)当該発電装置で発電された電力から所定の電圧の電力を生成する電源回路と、(ii)前記電源回路から得られる電力が充電され、充電された電力が放電される蓄電池と、(iii)前記電源回路および前記蓄電池から得られる電力を交流の電力に変換し、変換された電力を前記負荷が接続された電力線に出力するインバータとを含み、
前記分散電源システムは、さらに、前記複数の蓄電池のそれぞれの状態に従って、前記負荷へ供給される電力を前記複数のインバータに分担させて出力させるコントローラを備える
分散電源システム。 A distributed power supply system for supplying power to a load,
A plurality of power generators each generating natural power using natural energy,
A power supply device to which power generated by the plurality of power generation devices is input,
The power supply device includes a plurality of power supply circuits, a plurality of storage batteries, and a plurality of inverters,
The plurality of power supply circuits, the plurality of storage batteries, and the plurality of inverters are, for each power generation device constituting the plurality of power generation devices, (i) power having a predetermined voltage from power generated by the power generation device. (Ii) a storage battery in which the power obtained from the power supply circuit is charged and the charged power is discharged; and (iii) the power obtained from the power supply circuit and the storage battery is converted to AC power. An inverter that converts and outputs the converted power to a power line to which the load is connected,
The distributed power supply system further includes a controller that distributes the power supplied to the load to the plurality of inverters according to respective states of the plurality of storage batteries.
請求項1に記載の分散電源システム。 The distributed power supply system according to claim 1, wherein the controller causes the plurality of inverters to share and output power supplied to the load according to a state of a remaining capacity of each of the plurality of storage batteries.
請求項2に記載の分散電源システム。 The distributed power supply according to claim 2, wherein the controller reduces the power to be output to an inverter that converts the power obtained from the storage battery among the plurality of inverters as the remaining capacity of the storage battery included in the plurality of storage batteries is small. system.
請求項2または3に記載の分散電源システム。 The distributed power supply system according to claim 2, wherein the controller causes the plurality of inverters to share and output power supplied to the load according to a ratio of remaining capacity in the plurality of storage batteries.
前記複数の蓄電池に含まれる蓄電池の残容量が所定の残容量よりも大きい場合、前記複数のインバータのうち前記蓄電池から得られる電力を変換するインバータに電力を出力させ、
前記蓄電池の残容量が所定の残容量よりも大きくない場合、前記インバータに電力を出力させない
請求項2に記載の分散電源システム。 The controller is
When the remaining capacity of the storage battery included in the plurality of storage batteries is larger than a predetermined remaining capacity, the power is output to the inverter that converts the power obtained from the storage battery among the plurality of inverters,
The distributed power supply system according to claim 2, wherein when the remaining capacity of the storage battery is not greater than a predetermined remaining capacity, the inverter is not configured to output power.
前記複数の蓄電池に含まれる蓄電池の充放電積算量と、前記蓄電池の残容量とが適合しない場合、前記複数のインバータのうち前記蓄電池から得られる電力を変換するインバータに電力を出力させず、
前記蓄電池の充放電積算量と、前記蓄電池の残容量とが適合する場合、前記インバータに電力を出力させる
請求項2に記載の分散電源システム。 The controller is
If the accumulated charge / discharge amount of the storage battery included in the plurality of storage batteries and the remaining capacity of the storage battery do not match, do not output power to the inverter that converts the power obtained from the storage battery among the plurality of inverters,
The distributed power supply system according to claim 2, wherein when the accumulated charge / discharge amount of the storage battery matches the remaining capacity of the storage battery, the inverter outputs power.
請求項1に記載の分散電源システム。 The distributed power supply according to claim 1, wherein the controller reduces the power output to an inverter that converts power obtained from the storage battery among the plurality of inverters as the storage battery included in the plurality of storage batteries deteriorates. system.
請求項1〜7のいずれか1項に記載の分散電源システム。 The distributed power supply system according to claim 1, wherein at least one of the plurality of inverters operates as a voltage source that outputs electric power of a predetermined AC voltage.
前記複数のインバータのうち残りの1以上のインバータのそれぞれは、前記マスタインバータに同期して動作するスレーブインバータとして動作する
請求項1〜8のいずれか1項に記載の分散電源システム。 One inverter of the plurality of inverters operates as a master inverter,
The distributed power supply system according to any one of claims 1 to 8, wherein each of the remaining one or more inverters of the plurality of inverters operates as a slave inverter that operates in synchronization with the master inverter.
請求項1〜9のいずれか1項に記載の分散電源システム。 Each of the plurality of inverters performs a droop control in which (i) at least one of a voltage and a frequency of power output from the inverter and (ii) an output amount of power output from the inverter conform to a predetermined relationship. The distributed power supply system according to any one of claims 1 to 9.
請求項1〜8のいずれか1項に記載の分散電源システム。 The distributed power supply system according to any one of claims 1 to 8, wherein each of the plurality of inverters operates as a virtual synchronous generator by simulating the output characteristics of the synchronous generator and outputting electric power.
請求項1〜11のいずれか1項に記載の分散電源システム。 The distributed power supply system according to claim 1, wherein the power supply device and the controller are packaged in the same package.
前記分散電源システムは、
それぞれが自然エネルギーを利用して電力を発電する複数の発電装置と、
前記複数の発電装置で発電された電力が入力される電源装置とを備え、
前記電源装置は、複数の電源回路と、複数の蓄電池と、複数のインバータとを備え、
前記複数の電源回路と、前記複数の蓄電池と、前記複数のインバータとは、前記複数の発電装置を構成する発電装置毎に、(i)当該発電装置で発電された電力から所定の電圧の電力を生成する電源回路と、(ii)前記電源回路から得られる電力が充電され、充電された電力が放電される蓄電池と、(iii)前記電源回路および前記蓄電池から得られる電力を交流の電力に変換し、変換された電力を前記負荷が接続された電力線に出力するインバータとを含み、
前記分散電源システムの制御方法は、
前記複数の蓄電池のそれぞれの状態に従って、前記負荷へ供給される電力を前記複数のインバータに分担させて出力させる制御ステップを含む
分散電源システムの制御方法。 A method for controlling a distributed power supply system for supplying power to a load, comprising:
The distributed power supply system includes:
A plurality of power generators each generating natural power using natural energy,
A power supply device to which power generated by the plurality of power generation devices is input,
The power supply device includes a plurality of power supply circuits, a plurality of storage batteries, and a plurality of inverters,
The plurality of power supply circuits, the plurality of storage batteries, and the plurality of inverters are, for each power generation device constituting the plurality of power generation devices, (i) power having a predetermined voltage from power generated by the power generation device. (Ii) a storage battery in which the power obtained from the power supply circuit is charged and the charged power is discharged; and (iii) the power obtained from the power supply circuit and the storage battery is converted to AC power. An inverter that converts and outputs the converted power to a power line to which the load is connected,
The control method of the distributed power supply system includes:
The control method of a distributed power supply system including the control step which makes the some inverter share the electric power supplied to the said load according to each state of these some storage batteries, and outputs it.
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