JP2019030161A - 分散型電源システム - Google Patents
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Abstract
【課題】発電装置と共に運用する充放電装置について、高充電状態及び低充電状態が長期間連続することによる充放電装置の蓄電池の耐久性低下を回避できる分散型電源システムを提供する。【解決手段】分散型電源システムの充放電制御部21は、運転モードが通常充放電モードに設定されているとき、充放電部22の充電レベルが通常用上限レベルより大きくならず且つ通常用下限レベルより小さくならないことを条件として、電力消費装置3の消費電力と充放電装置20の受取電力との和が通常用目標電力になるように充放電装置20の受取電力を制御し、過去の所定期間内での充放電部22の充電レベルの増減範囲が広くなるほど、通常用上限レベルの値が大きくなり且つ通常用下限レベルの値が小さくなるように定められた関係に基づいて、通常用上限レベルの値及び通常用下限レベルの値を設定する。【選択図】図1
Description
本発明は、電力系統に接続される交流線と、交流線に接続され、発電部及び発電部の動作を制御する発電制御部を有する発電装置と、交流線に接続され、交流線との間での電力の充放電を行う蓄電池を含む充放電部及び充放電部の動作を制御する充放電制御部を有する充放電装置とを備え、交流線に電力消費装置が接続されている分散型電源システムに関する。
従来から、電力系統に接続される交流線と、その交流線に接続される燃料電池装置のような出力を自在に調節できる発電装置と、その交流線に接続される充放電装置とを備え、その交流線に電力消費装置が接続されている分散型電源システムがある。このような分散型電源システムでは、電力消費装置に対して、電力系統及び発電装置及び充放電装置の少なくとも一つから電力を供給できる。そのため、発電装置を発電運転させる、或いは、充放電装置から放電させることで、電力系統からの受電電力を小さくした状態で、電力消費装置への電力の供給を行える。
特許文献1には、上述のような発電装置を備えていないが、太陽光発電装置と蓄電池(充放電装置)とを備えている分散型電源システムが記載されている。この分散型電源システムでは、昼間に太陽光発電装置の余剰電力が蓄電池に充電されるPV充電モードの後に、蓄電池の充電レベル:SOC(State of Charge)が所定の下限レベルになるように蓄電池が放電される強制放電モードが実行される。更に、強制放電モードの後に、夜間の外部電力によって蓄電池が充電される回帰モードが実行される。このPV充電モードにより、昼間は太陽光発電装置の余剰電力を蓄電でき、その後の強制放電モードにより、バックアップ用として最小限の電力量を蓄電池に残しつつ蓄電池の空き容量を確保し、更にその後の回帰モードにより、夜間電力を蓄電できる。
特許文献1に記載の分散型電源システムであれば、PV充電モードを実行するのは毎日決まった時間帯(昼間)だけに限定され、それ以外の時間帯にはPV充電モードを実行しない。そのため、昼間のPV充電モードの後に実行される強制放電モードによって、夜間の回帰モードが実行されるまでの間に、蓄電池のSOCは充分に低下させることができる。
発電装置は、特許文献1に記載の分散型電源システムが備えている太陽光発電装置と異なり、あらゆる時間帯に発電を行うことができる。また、分散型電源システムが充放電装置を備えていれば、電力消費装置の消費電力の大小に関わらず発電装置を一定の出力で運転させ、不足電力は充放電装置の蓄電池からの放電電力で賄い、余剰電力は充放電装置の蓄電池に充電させるといった効率的な運用が可能になる。
但し、春や秋などには、冷房や暖房などのために電力消費装置としての冷房装置や暖房装置で大電力が消費される夏や冬と比べて電力消費装置の消費電力が相対的に小さくなる期間が連続することがある。そのため、発電装置を一定の出力で運転させ、余剰電力を充放電装置の蓄電池に充電させ続けると、充放電装置の蓄電池の充電レベルがほとんど低下せず、場合によっては充電レベルがほぼ100%の状態で連続することもある。その結果、例えばリチウムイオン電池などの蓄電池の寿命(耐久性)に悪影響が生じる可能性が高まる。
また、夏や冬の間でも、特に暑さの厳しい時期や特に寒さの厳しい時期は、ほぼ一日中連続して電力消費装置としての冷房装置や暖房装置などが運転され、発電装置を一定の出力で運転させても、常に不足電力が発生した状態になることがある。そのような場合、発電装置を一定の出力で運転させ、不足電力を充放電装置の蓄電池からの放電によって賄い続けると、充放電装置の蓄電池の充電レベルがほとんど上昇せず、場合によっては充電レベルがほぼ0%の状態で連続することもある。その結果、例えばリチウムイオン電池などの蓄電池の寿命(耐久性)に悪影響が生じる可能性が高まる。
このように、電力消費装置の消費電力が小さい状態が連続する時期に入ってしまうと、暫くの間は充放電装置の蓄電池の充電レベルが低下せずにほぼ100%の状態で連続することが起こり得る。同様に、電力消費装置の消費電力が大きい状態が連続する時期に入ってしまうと、暫くの間は充放電装置の蓄電池の充電レベルが上昇せずにほぼ0%の状態で連続することが起こり得る。
尚、充放電装置の蓄電池の充電レベルがほぼ100%となる状態が連続したときに蓄電池から強制的に放電させることも可能であるが、例えば、その強制放電分だけ発電装置の出力を低下させることなどが必要である。その場合、分散型電源システムの省エネルギー性が低下するという問題が生じる。また、充放電装置の蓄電池の充電レベルがほぼ0%となる状態が連続したときに蓄電池へ強制的に充電させることも可能であるが、例えば、その強制充電分だけ商用系統からの受電電力を増加させることなどが必要である。その場合、受電電力のコストが増加するという問題が生じる。
尚、充放電装置の蓄電池の充電レベルがほぼ100%となる状態が連続したときに蓄電池から強制的に放電させることも可能であるが、例えば、その強制放電分だけ発電装置の出力を低下させることなどが必要である。その場合、分散型電源システムの省エネルギー性が低下するという問題が生じる。また、充放電装置の蓄電池の充電レベルがほぼ0%となる状態が連続したときに蓄電池へ強制的に充電させることも可能であるが、例えば、その強制充電分だけ商用系統からの受電電力を増加させることなどが必要である。その場合、受電電力のコストが増加するという問題が生じる。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発電装置と共に運用する充放電装置について、高充電状態及び低充電状態が長期間連続することによる充放電装置の蓄電池の耐久性低下を回避できる分散型電源システムを提供する点にある。
上記目的を達成するための本発明に係る分散型電源システムの特徴構成は、電力系統に接続される交流線と、前記交流線に接続され、発電部及び前記発電部の動作を制御する発電制御部を有する発電装置と、前記交流線に接続され、前記交流線との間での電力の充放電を行う蓄電池を含む充放電部及び前記充放電部の動作を制御する充放電制御部を有する充放電装置とを備え、前記交流線に電力消費装置が接続されている分散型電源システムであって、
前記充放電装置が前記交流線から受け取る受取電力として、前記充放電装置による前記交流線からの充電電力を正の受取電力と見なし、前記充放電装置による前記交流線への放電電力を負の受取電力と見なしたとき、
前記発電装置の前記発電制御部は、前記電力消費装置が前記交流線から受け取る消費電力と前記充放電装置が前記交流線から受け取る受取電力との和に見合った電力を前記発電装置から前記交流線に提供するように、所定の最小提供電力と最大提供電力との間の範囲内で前記発電装置から前記交流線への提供電力を制御し、
前記充放電装置の前記充放電制御部は、
前記充放電装置の運転モードを、前記充放電部の充電レベルに応じて、通常充放電モード、及び、前記通常充放電モードで運転しているときよりも前記充放電部からの放電を促進する放電促進モード、及び、前記通常充放電モードで運転しているときよりも前記充放電部への充電を促進する充電促進モードの何れかに設定する運転モード設定処理を行い、
前記運転モードが前記通常充放電モードに設定されているとき、前記充放電部の充電レベルが、通常用レベル設定処理によって設定されている通常用上限レベルより大きくならず且つ通常用下限レベルより小さくならないことを条件として前記充放電装置による前記交流線との間での電力の充放電を許可した状態で、前記電力消費装置が前記交流線から受け取る消費電力と前記充放電装置が前記交流線から受け取る受取電力との和が所定の通常用目標電力になるように、前記充放電装置が前記交流線から受け取る受取電力を制御し、
前記通常用レベル設定処理において、過去の所定期間内での前記充放電部の充電レベルの増減範囲が広くなるほど、前記通常用上限レベルの値が大きくなり且つ前記通常用下限レベルの値が小さくなるように定められた関係に基づいて、所定のタイミングで前記通常用上限レベルの値及び前記通常用下限レベルの値を設定する点にある。
前記充放電装置が前記交流線から受け取る受取電力として、前記充放電装置による前記交流線からの充電電力を正の受取電力と見なし、前記充放電装置による前記交流線への放電電力を負の受取電力と見なしたとき、
前記発電装置の前記発電制御部は、前記電力消費装置が前記交流線から受け取る消費電力と前記充放電装置が前記交流線から受け取る受取電力との和に見合った電力を前記発電装置から前記交流線に提供するように、所定の最小提供電力と最大提供電力との間の範囲内で前記発電装置から前記交流線への提供電力を制御し、
前記充放電装置の前記充放電制御部は、
前記充放電装置の運転モードを、前記充放電部の充電レベルに応じて、通常充放電モード、及び、前記通常充放電モードで運転しているときよりも前記充放電部からの放電を促進する放電促進モード、及び、前記通常充放電モードで運転しているときよりも前記充放電部への充電を促進する充電促進モードの何れかに設定する運転モード設定処理を行い、
前記運転モードが前記通常充放電モードに設定されているとき、前記充放電部の充電レベルが、通常用レベル設定処理によって設定されている通常用上限レベルより大きくならず且つ通常用下限レベルより小さくならないことを条件として前記充放電装置による前記交流線との間での電力の充放電を許可した状態で、前記電力消費装置が前記交流線から受け取る消費電力と前記充放電装置が前記交流線から受け取る受取電力との和が所定の通常用目標電力になるように、前記充放電装置が前記交流線から受け取る受取電力を制御し、
前記通常用レベル設定処理において、過去の所定期間内での前記充放電部の充電レベルの増減範囲が広くなるほど、前記通常用上限レベルの値が大きくなり且つ前記通常用下限レベルの値が小さくなるように定められた関係に基づいて、所定のタイミングで前記通常用上限レベルの値及び前記通常用下限レベルの値を設定する点にある。
上記特徴構成によれば、充放電装置の充放電制御部は、運転モードが通常充放電モードに設定されているとき、充放電部の充電レベルが、通常用レベル設定処理によって設定されている通常用上限レベルより大きくならず且つ通常用下限レベルより小さくならないことを条件として充放電装置による交流線との間での電力の充放電を許可した状態で、電力消費装置が交流線から受け取る消費電力と充放電装置が交流線から受け取る受取電力との和が所定の通常用目標電力になるように、充放電装置が交流線から受け取る受取電力を制御する。その結果、発電装置の発電制御部は、充放電装置の運転モードが通常充放電モードに設定されている間は、その一定の通常用目標電力に見合った電力を発電装置から交流線に提供するように、発電装置から交流線への提供電力を制御する。つまり、充放電装置の運転モードが通常充放電モードに設定されている間は、発電装置を好ましくは一定出力(=通常用目標電力)で運転させることができる。
加えて、運転モードが通常充放電モードに設定されているとき、充放電部の充電レベルが、通常用レベル設定処理によって設定されている通常用上限レベルより大きくならず且つ通常用下限レベルより小さくならないことが確保される。つまり、充放電装置では、充電及び放電を無制限に行えるのではなく、通常用レベル設定処理によって設定される通常用上限レベル及び通常用下限レベルによって充電及び放電に制限が加えられることで、充放電部の充電レベルを所望の範囲内に制限できる。よって、例えば、充放電部の充電レベルがほぼ100%となる状態やほぼ0%となる状態などで連続することを回避できる。
更に本特徴構成では、通常用レベル設定処理において、過去の所定期間内での充放電部の充電レベルの増減範囲が広くなるほど、通常用上限レベルの値が大きくなり且つ通常用下限レベルの値が小さくなるように定められた関係に基づいて、所定のタイミングで通常用上限レベルの値及び通常用下限レベルの値が設定される。つまり、通常用レベル設定処理において、過去の所定期間内での充放電部の充電レベルの増減範囲が広くなるほど通常用上限レベルの値が大きくなり且つ通常用下限レベルの値が小さくなるように設定され、過去の所定期間内での充放電部の充電レベルの増減範囲が狭くなるほど通常用上限レベルの値が小さくなり且つ通常用下限レベルの値が大きくなるように設定される。
その結果、過去の所定期間内での充放電部の充電レベルの増減範囲が広かったのであれば、その後も充放電部の充電レベルが広い範囲内で増減できるように、通常用上限レベルの値を大きくすることで充放電部への充電余裕を大きく確保しておくことができ、且つ、通常用下限レベルの値を小さくすることで充放電部からの放電余裕を大きく確保しておくことができる。
それに対して、過去の所定期間内での充放電部の充電レベルの増減範囲が狭かったのであれば、その後は充放電部の充電レベルが狭い範囲内でしか増減できないように、通常用上限レベルの値を小さくしておき、且つ、通常用下限レベルの値を大きくしておくことができる。それにより、充放電部の充電レベルの増減範囲が狭い状態にある(即ち、充電レベルが一定の値で固定され得る状態にある)にも関わらず、充放電部への充電が行われ過ぎてほぼ100%の状態で固定されるといった問題や、充放電部への放電が行われ過ぎてほぼ0%の状態で固定されるといった問題などの発生を回避できる。
従って、発電装置と共に運用する充放電装置について、高充電状態及び低充電状態が長期間連続することによる充放電装置の蓄電池の耐久性低下を回避できる分散型電源システムを提供できる。
その結果、過去の所定期間内での充放電部の充電レベルの増減範囲が広かったのであれば、その後も充放電部の充電レベルが広い範囲内で増減できるように、通常用上限レベルの値を大きくすることで充放電部への充電余裕を大きく確保しておくことができ、且つ、通常用下限レベルの値を小さくすることで充放電部からの放電余裕を大きく確保しておくことができる。
それに対して、過去の所定期間内での充放電部の充電レベルの増減範囲が狭かったのであれば、その後は充放電部の充電レベルが狭い範囲内でしか増減できないように、通常用上限レベルの値を小さくしておき、且つ、通常用下限レベルの値を大きくしておくことができる。それにより、充放電部の充電レベルの増減範囲が狭い状態にある(即ち、充電レベルが一定の値で固定され得る状態にある)にも関わらず、充放電部への充電が行われ過ぎてほぼ100%の状態で固定されるといった問題や、充放電部への放電が行われ過ぎてほぼ0%の状態で固定されるといった問題などの発生を回避できる。
従って、発電装置と共に運用する充放電装置について、高充電状態及び低充電状態が長期間連続することによる充放電装置の蓄電池の耐久性低下を回避できる分散型電源システムを提供できる。
本発明に係る分散型電源システムの別の特徴構成は、前記充放電装置の前記充放電制御部は、前記運転モード設定処理において、前記運転モードが前記通常充放電モードに設定されている間に前記充放電部の充電レベルが所定の最大閾値以上となる状態が設定期間連続すると、所定の放電促進停止条件が満たされるまで前記運転モードを前記放電促進モードに設定し、前記運転モードが前記通常充放電モードに設定されている間に前記充放電部の充電レベルが所定の最小閾値以下となる状態が設定期間連続すると、所定の充電促進停止条件が満たされるまで前記運転モードを前記充電促進モードに設定する点にある。
上記特徴構成によれば、充放電装置の充放電制御部は、運転モードが通常充放電モードに設定されている間に充放電部の充電レベルが所定の最大閾値以上となる状態が設定期間連続すると、所定の放電促進停止条件が満たされるまで運転モードを放電促進モードに設定する。よって、放電促進モードに設定されている間は、通常充放電モードで運転しているときよりも充放電部からの放電が促進されるので、充放電部の充電レベルが上記最大閾値よりも小さくなることを期待できる。
また、充放電装置の充放電制御部は、運転モードが通常充放電モードに設定されている間に充放電部の充電レベルが所定の最小閾値以下となる状態が設定期間連続すると、所定の充電促進停止条件が満たされるまで運転モードを充電促進モードに設定する。よって、充電促進モードに設定されている間は、通常充放電モードで運転しているときよりも充放電部への充電が促進されるので、充放電部の充電レベルが上記最小閾値よりも大きくなることを期待できる。
また、充放電装置の充放電制御部は、運転モードが通常充放電モードに設定されている間に充放電部の充電レベルが所定の最小閾値以下となる状態が設定期間連続すると、所定の充電促進停止条件が満たされるまで運転モードを充電促進モードに設定する。よって、充電促進モードに設定されている間は、通常充放電モードで運転しているときよりも充放電部への充電が促進されるので、充放電部の充電レベルが上記最小閾値よりも大きくなることを期待できる。
本発明に係る分散型電源システムの更に別の特徴構成は、前記充放電装置の前記充放電制御部は、前記運転モードが前記放電促進モードに設定されているとき、前記電力消費装置が前記交流線から受け取る消費電力と前記充放電装置が前記交流線から受け取る受取電力との和が、前記通常用目標電力よりも小さい所定の放電促進用目標電力になるように、前記充放電装置が前記交流線から受け取る受取電力を制御する点にある。
上記特徴構成によれば、充放電装置が交流線から受け取る受取電力を通常充放電モードの場合と放電促進モードの場合とで比較した場合、放電促進用目標電力は通常用目標電力よりも小さいため、電力消費装置の消費電力が同じであれば、充放電装置が交流線から受け取る受取電力は放電促進モードの場合の方が小さくなる。つまり、充放電装置が交流線から受け取る受取電力が小さいということは、充放電装置の充電電力が小さくなる或いは放電電力が大きくなることを意味する。その結果、通常充放電モードで運転しているときよりも充放電部からの放電が促進或いは少なくとも充放電部への充電が抑制されるので、充放電部の充電レベルが上記最大閾値よりも小さくなることを期待できる。
加えて、発電装置の発電制御部は、充放電装置の運転モードが放電促進モードに設定されている間は、その一定の放電促進用目標電力に見合った電力を発電装置から交流線に提供するように、発電装置から交流線への提供電力を制御する。つまり、充放電装置の運転モードが放電促進モードに設定されている間であっても、発電装置を運転させ続けることができる。
加えて、発電装置の発電制御部は、充放電装置の運転モードが放電促進モードに設定されている間は、その一定の放電促進用目標電力に見合った電力を発電装置から交流線に提供するように、発電装置から交流線への提供電力を制御する。つまり、充放電装置の運転モードが放電促進モードに設定されている間であっても、発電装置を運転させ続けることができる。
本発明に係る分散型電源システムの更に別の特徴構成は、前記充放電装置の前記充放電制御部は、前記運転モードが前記放電促進モードに設定されているとき、前記充放電装置が前記交流線からの電力の充電を行わずに前記充放電部で蓄えている電力の自己消費を行わせる点にある。
上記特徴構成によれば、充放電装置が交流線からの電力の充電を行わずに充放電部で蓄えている電力の自己消費を行うことで、充放電部の充電レベルが上記最大閾値よりも小さくなることを期待できる。
本発明に係る分散型電源システムの更に別の特徴構成は、前記充放電装置の前記充放電制御部は、前記運転モードが前記充電促進モードに設定されているとき、前記充放電部から前記交流線への放電を行わずに前記充放電部への一定電力以上の充電を継続させる点にある。
上記特徴構成によれば、充放電部から交流線への放電を行わずに充放電部への一定電力以上の充電を継続させることで、充放電部の充電レベルが上記最小閾値よりも大きくなることを期待できる。
以下に図面を参照して本発明の実施形態に係る分散型電源システムについて説明する。
図1は本実施形態の分散型電源システムの構成を示す図である。図1に示すように、分散型電源システムは、電力系統1に接続される交流線2と、交流線2に接続される発電装置としての燃料電池装置10と、交流線2に接続される充放電装置20とを備え、交流線2に電力消費装置3が接続されている。また、本実施形態では、交流線2に対する電力系統1の接続箇所から見て下流側に向かって第1接続箇所6と第2接続箇所7とがその並び順で設けられ、第1接続箇所6には燃料電池装置10が接続され、第2接続箇所7には充放電装置20及び電力消費装置3が接続されている。燃料電池装置10が交流線2に供給する電力及び充放電装置20が交流線2に供給する電力の合計が電力消費装置3の消費電力P3に満たない場合、その不足電力は電力系統1からの受電電力によって賄われる。
図1は本実施形態の分散型電源システムの構成を示す図である。図1に示すように、分散型電源システムは、電力系統1に接続される交流線2と、交流線2に接続される発電装置としての燃料電池装置10と、交流線2に接続される充放電装置20とを備え、交流線2に電力消費装置3が接続されている。また、本実施形態では、交流線2に対する電力系統1の接続箇所から見て下流側に向かって第1接続箇所6と第2接続箇所7とがその並び順で設けられ、第1接続箇所6には燃料電池装置10が接続され、第2接続箇所7には充放電装置20及び電力消費装置3が接続されている。燃料電池装置10が交流線2に供給する電力及び充放電装置20が交流線2に供給する電力の合計が電力消費装置3の消費電力P3に満たない場合、その不足電力は電力系統1からの受電電力によって賄われる。
図1に示すように、本実施形態では、電力系統1から第1接続箇所6に向かう方向の電力P1を正の電力と見なし、第1接続箇所6から第2接続箇所7に向かう方向の電力P2を正の電力と見なす。また、充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力Pbとして、充放電装置20による交流線2からの充電電力を正の受取電力と見なし、充放電装置20による交流線2への放電電力を負の受取電力と見なして説明を行う。よって、図1では、受取電力Pbを、交流線2から充放電装置20に向かう方向の矢印で記載している。
〔燃料電池装置10〕
発電装置としての燃料電池装置10は、発電部としての燃料電池部12及び燃料電池部12の動作を制御する発電制御部としての燃料電池制御部11を有する。燃料電池部12は、燃料電池12a及び燃料電池12aで発生した電力を、所望の電圧、周波数、位相の電力に変換して交流線2に出力するための電力変換部12bを有する。
発電装置としての燃料電池装置10は、発電部としての燃料電池部12及び燃料電池部12の動作を制御する発電制御部としての燃料電池制御部11を有する。燃料電池部12は、燃料電池12a及び燃料電池12aで発生した電力を、所望の電圧、周波数、位相の電力に変換して交流線2に出力するための電力変換部12bを有する。
燃料電池12aは、例えば固体酸化物形燃料電池(SOFC)を用いて実現できる。或いは、燃料電池12aを、固体高分子形燃料電池(PEFC)などの他のタイプの燃料電池12aを用いて実現してもよい。尚、図示は省略するが、燃料電池部12が、燃料電池12aのアノードに供給する燃料ガスとしての水素等を改質処理により生成する燃料改質器などを備えていてもよい。そして、燃料電池制御部11は、燃料電池12aの運転開始、運転停止、出力状態などを制御する。また、燃料電池制御部11は、電力変換部12bによる電力変換動作を制御する。
燃料電池制御部11には、電力計測器4で計測される電力についての情報が伝達される。電力計測器4は、交流線2の途中の、第1接続箇所6よりも上流側(電力系統1側)に設けられ、電力系統1側から第1接続箇所6に向かう電力を計測する。電力計測器4は、例えば交流線2における電力の電流値を検出するために用いられるカレントトランス(計器用変流器)を用いて構成され、所定の電圧値(例えば100V、200V等)との積から、交流線2での電力値を導出できる。尚、電力計測器4は交流線2での電力の電流値のみを燃料電池制御部11に伝達し、燃料電池制御部11が電力値の導出を行ってもよい。
電力計測器4が計測する電力P1は、電力消費装置3が交流線2から受け取る消費電力P3と、充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力Pbとの和から、燃料電池装置10から交流線2への提供電力Pfを減算した値に対応する。
燃料電池装置10の燃料電池制御部11は、電力計測器4の計測結果を参照して、電力消費装置3が交流線2から受け取る消費電力P3と充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力Pbとの和に見合った電力を燃料電池装置10から交流線2に提供するように、所定の最小提供電力と最大提供電力との間の範囲内で、燃料電池装置10から交流線2への提供電力Pfを制御する。例えば、燃料電池装置10は、電力系統1側から第1接続箇所6へ向かう電力P1が好ましくは負の電力とはならず且つ出来るだけ小さい設定電力になるように(特に好ましくは、上記設定電力が零、即ち、電力系統1側から第1接続箇所6へ向かう電力P1が零になるように)、燃料電池装置10から交流線2への提供電力Pfを調節する。
〔充放電装置20〕
充放電装置20は、交流線2との間での電力の充放電を行う蓄電池22aを含む充放電部22及び充放電部22の動作を制御する充放電制御部21を有する。加えて、本実施形態の充放電部22では、蓄電池22aは電力変換部22bを介して交流線2に接続される。その結果、充放電部22では、蓄電池22aに蓄えられている電力を、所望の電圧、周波数、位相の電力に変換して交流線2に出力できる。蓄電池22aは、例えばリチウムイオン電池等の二次電池などを用いて構成できる。充放電制御部21は、電力変換部22bの動作を制御して、蓄電池22aから交流線2への出力電力(放電電力)の制御と、交流線2から蓄電池22aへの入力電力(充電電力)の制御とを行う。
充放電装置20は、交流線2との間での電力の充放電を行う蓄電池22aを含む充放電部22及び充放電部22の動作を制御する充放電制御部21を有する。加えて、本実施形態の充放電部22では、蓄電池22aは電力変換部22bを介して交流線2に接続される。その結果、充放電部22では、蓄電池22aに蓄えられている電力を、所望の電圧、周波数、位相の電力に変換して交流線2に出力できる。蓄電池22aは、例えばリチウムイオン電池等の二次電池などを用いて構成できる。充放電制御部21は、電力変換部22bの動作を制御して、蓄電池22aから交流線2への出力電力(放電電力)の制御と、交流線2から蓄電池22aへの入力電力(充電電力)の制御とを行う。
図示は省略するが、充放電装置20は、電源が投入されて内部に通電が行われた状態で電力を消費可能な機器として、例えば、表示装置や演算処理装置や半導体素子や冷却ファンなどを備えている。よって、充放電装置20は、それらの機器への通電量を調節することで、装置内部で自己消費する電力を変化させることもできる。
充放電制御部21には、電力計測器5で計測される電力についての情報が伝達される。本実施形態では、電力計測器5は、交流線2の途中の、第1接続箇所6と第2接続箇所7との間に設けられ、第1接続箇所6から第2接続箇所7に向かう電力を計測する。つまり、電力計測器5が計測する電力は、電力消費装置3が交流線2から受け取る消費電力P3と、充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力Pbとの和に対応する。電力計測器5は、例えば交流線2における電力の電流値を検出するために用いられるカレントトランス(計器用変流器)を用いて構成され、所定の電圧値(例えば100V、200V等)との積から、交流線2での電力値を導出できる。尚、電力計測器5は交流線2での電力の電流値のみを充放電制御部21に伝達し、充放電制御部21が電力値の導出を行ってもよい。そして、充放電制御部21は、電力計測器5の計測結果を参照して、充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力Pbを制御する。
充放電装置20の充放電制御部21は、充放電装置20の運転モードを、充放電部22の充電レベル:SOC(State of Charge)に応じて、通常充放電モード、及び、放電促進モード、及び、充電促進モードの何れかに設定する運転モード設定処理を行う。
〔通常充放電モード〕
通常充放電モードは、充放電装置20による交流線2との間での電力の充放電が許可される運転モードである。充放電装置20の充放電制御部21は、運転モードが通常充放電モードに設定されているとき、充放電部22の充電レベルが、通常用レベル設定処理によって設定されている通常用上限レベルより大きくならず且つ通常用下限レベルより小さくならないことを条件として充放電装置20による交流線2との間での電力の充放電を許可した状態で、電力消費装置3が交流線2から受け取る消費電力と充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力との和が所定の通常用目標電力になるように、充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力を制御する。この通常用目標電力は、例えば燃料電池装置10の最大提供電力(例えば700W)に等しい値に設定されている。通常用レベル設定処理は、過去の所定期間内での充放電部22の充電レベルの増減範囲が広くなるほど、通常用上限レベルの値が大きくなり且つ通常用下限レベルの値が小さくなるように定められた関係に基づいて、所定のタイミングで通常用上限レベルの値及び通常用下限レベルの値を設定する処理である。
通常充放電モードは、充放電装置20による交流線2との間での電力の充放電が許可される運転モードである。充放電装置20の充放電制御部21は、運転モードが通常充放電モードに設定されているとき、充放電部22の充電レベルが、通常用レベル設定処理によって設定されている通常用上限レベルより大きくならず且つ通常用下限レベルより小さくならないことを条件として充放電装置20による交流線2との間での電力の充放電を許可した状態で、電力消費装置3が交流線2から受け取る消費電力と充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力との和が所定の通常用目標電力になるように、充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力を制御する。この通常用目標電力は、例えば燃料電池装置10の最大提供電力(例えば700W)に等しい値に設定されている。通常用レベル設定処理は、過去の所定期間内での充放電部22の充電レベルの増減範囲が広くなるほど、通常用上限レベルの値が大きくなり且つ通常用下限レベルの値が小さくなるように定められた関係に基づいて、所定のタイミングで通常用上限レベルの値及び通常用下限レベルの値を設定する処理である。
充放電装置20がこのような制御を行うことで、燃料電池装置10の燃料電池制御部11は、充放電装置20の運転モードが通常充放電モードに設定されている間は、その一定の通常用目標電力に見合った電力を燃料電池装置10から交流線2に提供するように、燃料電池装置10から交流線2への提供電力を制御する。つまり、充放電装置20の運転モードが通常充放電モードに設定されている間は、燃料電池装置10を好ましくは一定出力(=通常用目標電力)で運転させることができる。加えて、運転モードが通常充放電モードに設定されているとき、充放電部22の充電レベルが、通常用レベル設定処理によって設定されている通常用上限レベルより大きくならず且つ通常用下限レベルより小さくならないことが確保される。つまり、充放電装置20では、充電及び放電を無制限に行えるのではなく、通常用レベル設定処理によって設定される通常用上限レベル及び通常用下限レベルによって充電及び放電に制限が加えられることで、充放電部22の充電レベルを所望の範囲内に制限できる。
図2は通常充放電モード(充電時)での分散型電源システムの動作状態を例示する図である。尚、図中に記載する電力値は例示目的で記載した値である。図示するように、電力消費装置3の消費電力が500Wであるとき、充放電制御部21は、電力消費装置3の消費電力(500W)と充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力との和が通常用目標電力(700W)になるように、充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力(充電電力)を200Wに制御する。このとき、燃料電池装置10の燃料電池制御部11は、燃料電池装置10から交流線2への提供電力を700Wに制御することで、電力消費装置3が交流線2から受け取る消費電力P3と充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力Pbとの和(700W)と、燃料電池装置10から交流線2への提供電力(700W)とを等しくさせている。その結果、電力計測器4で計測される電力がゼロになっている。
図3は通常充放電モード(放電時)での分散型電源システムの動作状態を例示する図である。図示するように、電力消費装置3の消費電力が900Wであるとき、充放電制御部21は、電力消費装置3の消費電力(900W)と充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力との和が通常用目標電力(700W)になるように、充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力(放電電力)を200Wに制御する。このとき、燃料電池装置10の燃料電池制御部11は、燃料電池装置10から交流線2への提供電力を700Wに制御することで、電力消費装置3が交流線2から受け取る消費電力P3と充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力Pbとの和(700W)と、燃料電池装置10から交流線2への提供電力(700W)とを等しくさせている。その結果、電力計測器4で計測される電力がゼロになっている。
〔放電促進モード〕
放電促進モードは、通常充放電モードで運転しているときよりも充放電部22からの放電を促進するときの運転モードである。充放電装置20の充放電制御部21は、運転モード設定処理において、運転モードが通常充放電モードに設定されている間に充放電部22の充電レベルが所定の最大閾値以上(例えば充電レベルSOC≧95%など)となる状態が設定期間連続すると、所定の放電促進停止条件(例えば充電レベルSOC<20%など)が満たされるまで運転モードを放電促進モードに設定する。
放電促進モードは、通常充放電モードで運転しているときよりも充放電部22からの放電を促進するときの運転モードである。充放電装置20の充放電制御部21は、運転モード設定処理において、運転モードが通常充放電モードに設定されている間に充放電部22の充電レベルが所定の最大閾値以上(例えば充電レベルSOC≧95%など)となる状態が設定期間連続すると、所定の放電促進停止条件(例えば充電レベルSOC<20%など)が満たされるまで運転モードを放電促進モードに設定する。
例えば、充放電装置20の充放電制御部21は、運転モードが放電促進モードに設定されているとき、充放電部22の充電レベルが、電力消費装置3が交流線2から受け取る消費電力と充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力との和が、通常用目標電力よりも小さい所定の放電促進用目標電力になるように、充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力を制御する。
図4は放電促進モードでの分散型電源システムの動作状態を例示する図である。図示するように、電力消費装置3の消費電力が500Wであるとき、充放電制御部21は、電力消費装置3の消費電力(500W)と充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力との和が通常用目標電力よりも小さい所定の放電促進用目標電力(100W)になるように、充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力(放電電力)を400Wに制御する。このとき、燃料電池装置10の燃料電池制御部11は、燃料電池装置10から交流線2への提供電力を100Wに制御することで、電力消費装置3が交流線2から受け取る消費電力P3と充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力Pbとの和(100W)と、燃料電池装置10から交流線2への提供電力(100W)とを等しくさせている。その結果、電力計測器4で計測される電力がゼロになっている。
充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力を通常充放電モードの場合と放電促進モードの場合とで比較した場合、放電促進用目標電力は通常用目標電力よりも小さいため、電力消費装置3の消費電力が同じであれば、充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力は放電促進モードの場合の方が小さくなる。つまり、充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力が小さいということは、充放電装置20の放電電力が大きくなる或いは充電電力が小さくなることを意味する。その結果、通常充放電モードで運転しているときよりも充放電部22からの放電が促進或いは少なくとも充放電部22への充電が抑制されるので、充放電部22の充電レベルが上記最大閾値よりも小さくなることを期待できる。例えば、図2に示した通常充放電モードの例、及び、図4に示した放電促進モードの例を用いて、充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力を通常充放電モードの場合と放電促進モードの場合とで比較すると、両者は電力消費装置3の消費電力が500Wになっている点で同じである。ところが、放電促進用目標電力(100W)は通常用目標電力(700W)よりも小さいため、充放電装置20は、図2に示したように通常充放電モードで動作するときは200Wの充電を行い、図4に示した放電促進モードで動作するときは400Wの放電を行うというように、放電促進モードの効果が現れている。
或いは、充放電装置20の充放電制御部21は、運転モードが放電促進モードに設定されているとき、充放電装置20が交流線2からの電力の充電を行わずに充放電部22で蓄えている電力の自己消費を行わせる。このとき、充放電装置20の充放電制御部21は、充電禁止モードに設定されている間、自己消費する電力を充電禁止モードではない場合よりも増大させてもよい。例えば、充放電装置20の充放電制御部21は、充電禁止モードに設定されている間、充放電装置20が備えている表示装置や冷却ファンなどの消費電力を増大させるといった制御を行ってもよい。このように、充放電装置20が交流線2からの電力の充電を行わずに充放電部22で蓄えている電力の自己消費を行うことで、充放電部22の充電レベルが上記最大閾値よりも小さくなることを期待できる。
〔充電促進モード〕
充電促進モードは、通常充放電モードで運転しているときよりも充放電部22への充電を促進するときの運転モードである。充放電装置20の充放電制御部21は、運転モード設定処理において、運転モードが通常充放電モードに設定されている間に充放電部22の充電レベルが所定の最小閾値以下(例えば充電レベルSOC≦5%など)となる状態が設定期間連続すると、所定の充電促進停止条件(例えば充電レベルSOC>40%など)が満たされるまで運転モードを充電促進モードに設定する。例えば、充放電装置20の充放電制御部21は、運転モードが充電促進モードに設定されているとき、充放電部22から交流線2への放電を行わずに充放電部22への一定電力以上の充電を継続させる。
充電促進モードは、通常充放電モードで運転しているときよりも充放電部22への充電を促進するときの運転モードである。充放電装置20の充放電制御部21は、運転モード設定処理において、運転モードが通常充放電モードに設定されている間に充放電部22の充電レベルが所定の最小閾値以下(例えば充電レベルSOC≦5%など)となる状態が設定期間連続すると、所定の充電促進停止条件(例えば充電レベルSOC>40%など)が満たされるまで運転モードを充電促進モードに設定する。例えば、充放電装置20の充放電制御部21は、運転モードが充電促進モードに設定されているとき、充放電部22から交流線2への放電を行わずに充放電部22への一定電力以上の充電を継続させる。
図5は充電促進モードでの分散型電源システムの動作状態を例示する図である。図示するように、充放電制御部21は、充放電部22から交流線2への放電を行わずに充放電部22への一定電力(100W)の充電を継続させる。このとき、電力消費装置3の消費電力は500Wであるので、燃料電池装置10の燃料電池制御部11は、燃料電池装置10から交流線2への提供電力を600Wに制御することで、電力消費装置3が交流線2から受け取る消費電力P3と充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力Pbとの和(600W)と、燃料電池装置10から交流線2への提供電力(600W)とを等しくさせている。その結果、電力計測器4で計測される電力がゼロになっている。
このように、充電促進モードに設定されている間は、電力消費装置3の消費電力とは無関係に、充放電部22への一定電力の充電が行われるため、通常充放電モードで運転しているときよりも充放電部22への充電が促進されると言える。そして、充放電部22の充電レベルが上記最小閾値よりも大きくなることを期待できる。
次に、図6〜図8を参照して、充放電装置20の運転モード設定処理について説明する。図6は運転モード設定処理を説明するフローチャートであり、図7は通常充放電モードを説明するフローチャートである。図8は、充放電部22の充電レベルに関する通常用レベル設定処理の内容を模式的に示す図である。
充放電装置20の充放電制御部21は、図6に示す運転モード設定処理を行いながら充放電装置20の運転モードを適宜設定し、運転モードが通常充放電モードに設定されている間は図7に示すような通常充放電モードで動作する。そして、図7に示す通常充放電モードで動作している間であっても、図6に示す運転モード設定処理の結果によって、運転モードが放電促進モード又は充電促進モードに切り替わることもある。
図7には、通常充放電モードの内容を記載する。
本実施形態では、通常用レベル設定処理によって通常用上限レベル及び通常用下限レベルが設定又は変更されると、その後、所定期間(本実施形態では一日間)はその通常用上限レベル及び通常用下限レベルが維持される。例えば、後述する工程#30及び工程#32及び工程#35において通常用上限レベル及び通常用下限レベルが設定又は変更されると、所定期間(本実施形態では一日間)が経過した後で次の工程へ移行する。
本実施形態では、通常用レベル設定処理によって通常用上限レベル及び通常用下限レベルが設定又は変更されると、その後、所定期間(本実施形態では一日間)はその通常用上限レベル及び通常用下限レベルが維持される。例えば、後述する工程#30及び工程#32及び工程#35において通常用上限レベル及び通常用下限レベルが設定又は変更されると、所定期間(本実施形態では一日間)が経過した後で次の工程へ移行する。
図7の工程#30において充放電制御部21は、通常用上限レベルをH1に設定し、通常用下限レベルをL1に設定する。本実施形態では、H1=40%であり、L1=20%である。それにより、充放電制御部21は、充放電部22の充電レベルが、通常用上限レベルH1(40%)より大きくならず且つ通常用下限レベルL1(20%)より小さくならないことを条件として充放電装置20による交流線2との間での電力の充放電を許可した状態で、電力消費装置3が交流線2から受け取る消費電力と充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力との和が所定の通常用目標電力(例えば700W)になるように、充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力を制御する。
図8の第1通常用設定状態が、通常用上限レベルをH1(40%)に設定し、通常用下限レベルをL1(20%)に設定した状態である。この状態のとき、充放電制御部21は、充放電部22の充電レベルが20%と40%との間の範囲内であることを条件として充放電装置20による交流線2との間での電力の充放電を許可した状態で、充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力を制御する。
次に、工程#31において充放電制御部21は、前日の充電レベルの最大値(SOCmax)が通常用上限レベルH1以上であり、且つ、前日の充電レベルの最小値(SOCmin)が通常用下限レベルL1以下であったか否かを判定する。そして、充放電制御部21は、「前日の充電レベルの最大値が通常用上限レベルH1以上であり、且つ、前日の充電レベルの最小値が通常用下限レベルL1以下である」という条件が満たされなければ(工程#31で「No」であれば)、工程#31の判定を繰り返し、その間は、通常用上限レベルをH1(40%)に設定し、通常用下限レベルをL1(20%)に設定し続ける。
これに対して、充放電制御部21は、「前日の充電レベルの最大値が通常用上限レベルH1以上であり、且つ、前日の充電レベルの最小値が通常用下限レベルL1以下である」という条件が満たされると(工程#31で「Yes」であれば)、工程#32に移行して、通常用上限レベルをH2に設定し、通常用下限レベルをL2に設定する。本実施形態では、H2=90%であり、L2=10%である。
このように、工程#31において「前日の充電レベルの最大値が通常用上限レベルH1(40%)以上であり、且つ、前日の充電レベルの最小値が通常用下限レベルL1(20%)以下である」という条件が満たされたということは、通常用上限レベルがH1に設定され且つ通常用下限レベルがL1に設定された状態において、過去の所定期間内での充放電部22の充電レベルは、許容されている最大限増減していることを意味する。よって、充放電制御部21は、工程#32に移行して、通常用上限レベルをH2(90%)に設定し、通常用下限レベルをL2(10%)に設定している。つまり、過去の所定期間内での充放電部22の充電レベルの増減範囲が広かったのであれば、その後も充放電部22の充電レベルが広い範囲内で増減できるように、通常用上限レベルの値を大きくすることで充放電部22への充電余裕を大きく確保しておくことができ、且つ、通常用下限レベルの値を小さくすることで充放電部22からの放電余裕を大きく確保しておくことができる。
図8の第2通常用設定状態が、通常用上限レベルをH2(90%)に設定し、通常用下限レベルをL2(10%)に設定した状態である。この状態のとき、充放電制御部21は、充放電部22の充電レベルが10%と90%との間の範囲内であることを条件として充放電装置20による交流線2との間での電力の充放電を許可した状態で、充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力を制御する。
その後、工程#33において充放電制御部21は、前日の充電レベルの最大値から最小値を減算した値が「H1−L1」の値よりも小さいか否かを判定する。そして、充放電制御部21は、「前日の充電レベルの最大値から最小値を減算した値が「H1−L1」の値よりも小さい」という条件が満たされなければ(工程#33で「No」であれば)工程#34に移行し、その条件が満たされれば(工程#33で「Yes」であれば)工程#30に移行する。
このように、工程#33において「前日の充電レベルの最大値から最小値を減算した値が「H1−L1(即ち、40%−20%)」の値よりも小さい」という条件が満たされたということは、通常用上限レベルがH2(90%)という大きい値に設定され且つ通常用下限レベルがL2(10%)という小さい値に設定されることで広い範囲での充放電が許容されているにも関わらず、過去の所定期間内での充放電部22の充電レベルが、許容されている最大範囲よりも狭い範囲でしか増減していないことを意味する。よって、充放電制御部21は、工程#30に移行して、通常用上限レベルをH1(40%)に設定し、通常用下限レベルをL1(20%)に設定している。つまり、過去の所定期間内での充放電部22の充電レベルの増減範囲が狭かったのであれば、その後は充放電部22の充電レベルが狭い範囲内でしか増減できないように、通常用上限レベルの値を小さくしておき、且つ、通常用下限レベルの値を大きくしておくことができる。
工程#34において充放電制御部21は、前日の充電レベルの最大値が通常用上限レベルH2(90%)と等しく、且つ、前日の充電レベルの最小値が通常用下限レベルL2(10%)と等しかったか否かを判定する。そして、充放電制御部21は、「前日の充電レベルの最大値が通常用上限レベルH2と等しく、且つ、前日の充電レベルの最小値が通常用下限レベルL2と等しい」という条件が満たされなければ(工程#34で「No」であれば)工程#33に移行する。
これに対して、充放電制御部21は、「前日の充電レベルの最大値が通常用上限レベルH2と等しく、且つ、前日の充電レベルの最小値が通常用下限レベルL2と等しい」という条件が満たされれば(工程#34で「Yes」であれば)工程#35に移行して、通常用上限レベルを100%に設定し、通常用下限レベルを0%に設定する。
このように、工程#34において「前日の充電レベルの最大値が通常用上限レベルH2(90%)と等しく、且つ、前日の充電レベルの最小値が通常用下限レベルL2(10%)と等しい」という条件が満たされたということは、通常用上限レベルがH2に設定され且つ通常用下限レベルがL2に設定された状態において、過去の所定期間内での充放電部22の充電レベルは、許容されている最大限増減していることを意味する。それに応じて、充放電制御部21は、工程#35に移行して、通常用上限レベルを100%に設定し、通常用下限レベルを0%に設定している。つまり、過去の所定期間内での充放電部22の充電レベルの増減範囲が広かったのであれば、その後も充放電部22の充電レベルが広い範囲内で増減できるように、通常用上限レベルの値を大きくすることで充放電部22への充電余裕を大きく確保しておくことができ、且つ、通常用下限レベルの値を小さくすることで充放電部22からの放電余裕を大きく確保しておくことができる。
図8の第3通常用設定状態が、通常用上限レベルを100%に設定し、通常用下限レベルを0%に設定した状態である。この状態のとき、充放電制御部21は、充放電部22の充電レベルが0%と100%との間の範囲内であることを条件として充放電装置20による交流線2との間での電力の充放電を許可した状態で、充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力を制御する。
その後、工程#36において充放電制御部21は、前日の充電レベルの最大値から最小値を減算した値が「H2−L2」の値よりも小さいか否かを判定する。そして、充放電制御部21は、「前日の充電レベルの最大値から最小値を減算した値が「H2−L2」の値よりも小さい」という条件が満たされなければ(工程#36で「No」であれば)工程#36を繰り返し、その条件が満たされれば(工程#36で「Yes」であれば)工程#32に移行する。
このように、工程#36において「前日の充電レベルの最大値から最小値を減算した値が「H2−L2(即ち、90%−10%)」の値よりも小さい」という条件が満たされたということは、通常用上限レベルが100%という大きい値に設定され且つ通常用下限レベルが0%という小さい値に設定されることで広い範囲での充放電が許容されているにも関わらず、過去の所定期間内での充放電部22の充電レベルが、許容されている最大範囲よりも狭い範囲でしか増減していないことを意味する。よって、充放電制御部21は、工程#32に移行して、通常用上限レベルをH2(90%)に設定し、通常用下限レベルをL2(10%)に設定している。つまり、過去の所定期間内での充放電部22の充電レベルの増減範囲が狭かったのであれば、その後は充放電部22の充電レベルが狭い範囲内でしか増減できないように、通常用上限レベルの値を小さくしておき、且つ、通常用下限レベルの値を大きくしておくことができる。それにより、充放電部22の充電レベルの増減範囲が狭い状態にある(即ち、充電レベルが一定の値で固定され得る状態にある)にも関わらず、充放電部22への充電が行われ過ぎてほぼ100%の状態で固定されるといった問題や、充放電部22への放電が行われ過ぎてほぼ0%の状態で固定されるといった問題などの発生を回避できる。
以上のように、充放電制御部21は、通常用レベル設定処理において、過去の所定期間内(本実施形態では前日の一日間)での充放電部22の充電レベルの増減範囲が広くなるほど、通常用上限レベルの値が大きくなり且つ通常用下限レベルの値が小さくなるように定められた関係に基づいて、所定のタイミングで通常用上限レベルの値及び通常用下限レベルの値を設定する。
図6には、運転モード設定処理の内容を記載する。
図6の工程#10において充放電制御部21は、運転モードが通常充放電モードに設定されている間に充放電部22の充電レベルが所定の最大閾値以上となる状態が設定期間連続したか否かを判定する。本実施形態では、充電レベルの最大閾値SOCmaxを95%としている。そして、充放電制御部21は、充放電部22の充電レベルが所定の最大閾値以上となる状態が設定期間連続した場合(工程#10で「Yes」の場合)には工程#15に移行し、設定期間連続していない場合(工程#10で「No」の場合)には工程#11に移行する。
図6の工程#10において充放電制御部21は、運転モードが通常充放電モードに設定されている間に充放電部22の充電レベルが所定の最大閾値以上となる状態が設定期間連続したか否かを判定する。本実施形態では、充電レベルの最大閾値SOCmaxを95%としている。そして、充放電制御部21は、充放電部22の充電レベルが所定の最大閾値以上となる状態が設定期間連続した場合(工程#10で「Yes」の場合)には工程#15に移行し、設定期間連続していない場合(工程#10で「No」の場合)には工程#11に移行する。
工程#11において充放電制御部21は、運転モードが通常充放電モードに設定されている間に充放電部22の充電レベルが所定の最小閾値以下となる状態が設定期間連続したか否かを判定する。本実施形態では、充電レベルの最小閾値SOCminを5%としている。そして、充放電制御部21は、充放電部22の充電レベルが所定の最小閾値以下とはる状態が設定期間連続した場合(工程#11で「Yes」の場合)には工程#12に移行し、設定期間連続していない場合(工程#11で「No」の場合)にはこのフローチャートの最初にリターンする。
工程#12において充放電制御部21は、運転モードを、通常充放電モードから充電促進モードへ切り替える。具体的には、充放電制御部21は、運転モードが通常充放電モードに設定されている間に充放電部22の充電レベルが所定の最小閾値以下となる状態が設定期間連続すると、所定の充電促進停止条件(例えば充電レベルSOC>40%)が満たされるまで運転モードを充電促進モードに設定する(工程#12、工程#13)。尚、本実施形態では、充電レベルの最小閾値SOCminを5%(<L1(20%),L2(10%))としているため、充放電部22で蓄えている電力の自己消費による充電レベルの低下を考慮しなければ、通常充放電モードで通常用下限レベルが0%に設定されている場合に限って充電促進モードでの動作が行われるはずである。そして、充放電制御部21は、充電促進停止条件が満たされると、工程#14に移行して、運転モードを充電促進モードから通常充放電モードへ切り替える。尚、本実施形態では、充放電制御部21は、運転モードを充電促進モードから通常充放電モードへ切り替えるとき、図7に示したフローチャートの工程#32(即ち、通常用上限レベルをH2(90%)に設定し、通常用下限レベルをL2(10%)に設定した状態)に移行する。
工程#15において充放電制御部21は、運転モードを、通常充放電モードから放電促進モードへ切り替える。つまり、充放電制御部21は、運転モードが通常充放電モードに設定されている間に充放電部22の充電レベルが所定の最大閾値以上となる状態が設定期間連続すると、所定の放電促進停止条件(例えば充電レベルSOC<20%)が満たされるまで運転モードを放電促進モードに設定する(工程#15、工程#16)。尚、本実施形態では、充電レベルの最大閾値SOCmaxを95%(>H1(40%),H2(90%))としているため、通常充放電モードで通常用上限レベルが100%に設定されている場合に限って放電促進モードでの動作が行われるはずである。そして、充放電制御部21は、放電促進停止条件が満たされると、工程#17に移行して、運転モードを放電促進モードから通常充放電モードへ切り替える。尚、本実施形態では、充放電制御部21は、運転モードを放電促進モードから通常充放電モードへ切り替えるとき、図7に示したフローチャートの工程#32(即ち、通常用上限レベルをH2(90%)に設定し、通常用下限レベルをL2(10%)に設定した状態)に移行する。
<別実施形態>
<1>
上記実施形態では、本発明の分散型電源システムの構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
例えば、燃料電池装置10や充放電装置20の構成は図示したものに限定されず適宜変更可能である。
<1>
上記実施形態では、本発明の分散型電源システムの構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
例えば、燃料電池装置10や充放電装置20の構成は図示したものに限定されず適宜変更可能である。
また、上記実施形態において、交流線2に対する燃料電池装置10及び充放電装置20の接続箇所は適宜変更可能である。例えば、上記実施形態では、燃料電池装置10が交流線2の上流側(電力系統1に近い側)の第1接続箇所6に接続され、充放電装置20が交流線2の下流側の第2接続箇所7に接続される例を説明したが、交流線2に対する充放電装置20の接続箇所よりも下流側で燃料電池装置10を交流線2に接続するという接続態様を採用してもよい。どのような接続態様を採用するとしても、燃料電池装置10の燃料電池制御部11は、適切な箇所で計測された電力値を参照して、電力消費装置3が交流線2から受け取る消費電力P3と充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力Pbとの和に見合った電力を燃料電池装置10から交流線2に提供するように、燃料電池装置10から交流線2への提供電力Pfを制御すればよい。同様に、充放電装置20の充放電制御部21は、適切な箇所で計測された電力値を参照して、上述したように充放電装置20が交流線2から受け取る受取電力Pbを制御すればよい。
<2>
上記実施形態では、通常用レベル設定処理の具体的な内容、例えば、通常用上限レベル及び通常用下限レベルを変更するときの条件や、通常用上限レベル及び通常用下限レベルの数値例、充電レベルの最大閾値及び最小閾値の数値例、充電促進停止条件及び放電促進停止条件などについて説明したが、それらの内容は適宜変更可能である。
上記実施形態では、通常用レベル設定処理の具体的な内容、例えば、通常用上限レベル及び通常用下限レベルを変更するときの条件や、通常用上限レベル及び通常用下限レベルの数値例、充電レベルの最大閾値及び最小閾値の数値例、充電促進停止条件及び放電促進停止条件などについて説明したが、それらの内容は適宜変更可能である。
<3>
上記実施形態では、通常用レベル設定処理の具体的な内容、例えば、通常用上限レベル及び通常用下限レベルを変更するときの条件や、通常用上限レベル及び通常用下限レベルの数値例、充電レベルの最大閾値及び最小閾値の数値例、充電促進停止条件及び放電促進停止条件などについて説明したが、それらの内容は適宜変更可能である。
上記実施形態では、通常用レベル設定処理の具体的な内容、例えば、通常用上限レベル及び通常用下限レベルを変更するときの条件や、通常用上限レベル及び通常用下限レベルの数値例、充電レベルの最大閾値及び最小閾値の数値例、充電促進停止条件及び放電促進停止条件などについて説明したが、それらの内容は適宜変更可能である。
<4>
上記実施形態では、本発明の発電装置の例として燃料電池装置10を挙げたが、所定の最小提供電力と最大提供電力との間の範囲内で出力を自在に調節できる他の様々な発電装置を用いることができる。例えば、エンジンとそのエンジンによって駆動される発電機とを備えて構成されるタイプの発電装置などを用いることできる。
上記実施形態では、本発明の発電装置の例として燃料電池装置10を挙げたが、所定の最小提供電力と最大提供電力との間の範囲内で出力を自在に調節できる他の様々な発電装置を用いることができる。例えば、エンジンとそのエンジンによって駆動される発電機とを備えて構成されるタイプの発電装置などを用いることできる。
<5>
上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用でき、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変できる。
上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用でき、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変できる。
本発明は、発電装置と共に運用する充放電装置について、高充電状態及び低充電状態が長期間連続することによる充放電装置の蓄電池の耐久性低下を回避できる分散型電源システムに利用できる。
1 電力系統
2 交流線
3 電力消費装置
10 燃料電池装置(発電装置)
11 燃料電池制御部(発電制御部)
12 燃料電池部(発電部)
20 充放電装置
21 充放電制御部
22 充放電部
22a 蓄電池
P3 消費電力
Pb 受取電力
Pf 提供電力
2 交流線
3 電力消費装置
10 燃料電池装置(発電装置)
11 燃料電池制御部(発電制御部)
12 燃料電池部(発電部)
20 充放電装置
21 充放電制御部
22 充放電部
22a 蓄電池
P3 消費電力
Pb 受取電力
Pf 提供電力
Claims (5)
- 電力系統に接続される交流線と、
前記交流線に接続され、発電部及び前記発電部の動作を制御する発電制御部を有する発電装置と、
前記交流線に接続され、前記交流線との間での電力の充放電を行う蓄電池を含む充放電部及び前記充放電部の動作を制御する充放電制御部を有する充放電装置とを備え、
前記交流線に電力消費装置が接続されている分散型電源システムであって、
前記充放電装置が前記交流線から受け取る受取電力として、前記充放電装置による前記交流線からの充電電力を正の受取電力と見なし、前記充放電装置による前記交流線への放電電力を負の受取電力と見なしたとき、
前記発電装置の前記発電制御部は、前記電力消費装置が前記交流線から受け取る消費電力と前記充放電装置が前記交流線から受け取る受取電力との和に見合った電力を前記発電装置から前記交流線に提供するように、所定の最小提供電力と最大提供電力との間の範囲内で前記発電装置から前記交流線への提供電力を制御し、
前記充放電装置の前記充放電制御部は、
前記充放電装置の運転モードを、前記充放電部の充電レベルに応じて、通常充放電モード、及び、前記通常充放電モードで運転しているときよりも前記充放電部からの放電を促進する放電促進モード、及び、前記通常充放電モードで運転しているときよりも前記充放電部への充電を促進する充電促進モードの何れかに設定する運転モード設定処理を行い、
前記運転モードが前記通常充放電モードに設定されているとき、前記充放電部の充電レベルが、通常用レベル設定処理によって設定されている通常用上限レベルより大きくならず且つ通常用下限レベルより小さくならないことを条件として前記充放電装置による前記交流線との間での電力の充放電を許可した状態で、前記電力消費装置が前記交流線から受け取る消費電力と前記充放電装置が前記交流線から受け取る受取電力との和が所定の通常用目標電力になるように、前記充放電装置が前記交流線から受け取る受取電力を制御し、
前記通常用レベル設定処理において、過去の所定期間内での前記充放電部の充電レベルの増減範囲が広くなるほど、前記通常用上限レベルの値が大きくなり且つ前記通常用下限レベルの値が小さくなるように定められた関係に基づいて、所定のタイミングで前記通常用上限レベルの値及び前記通常用下限レベルの値を設定する分散型電源システム。 - 前記充放電装置の前記充放電制御部は、前記運転モード設定処理において、
前記運転モードが前記通常充放電モードに設定されている間に前記充放電部の充電レベルが所定の最大閾値以上となる状態が設定期間連続すると、所定の放電促進停止条件が満たされるまで前記運転モードを前記放電促進モードに設定し、
前記運転モードが前記通常充放電モードに設定されている間に前記充放電部の充電レベルが所定の最小閾値以下となる状態が設定期間連続すると、所定の充電促進停止条件が満たされるまで前記運転モードを前記充電促進モードに設定する請求項1に記載の分散型電源システム。 - 前記充放電装置の前記充放電制御部は、前記運転モードが前記放電促進モードに設定されているとき、
前記電力消費装置が前記交流線から受け取る消費電力と前記充放電装置が前記交流線から受け取る受取電力との和が、前記通常用目標電力よりも小さい所定の放電促進用目標電力になるように、前記充放電装置が前記交流線から受け取る受取電力を制御する請求項1又は2に記載の分散型電源システム。 - 前記充放電装置の前記充放電制御部は、前記運転モードが前記放電促進モードに設定されているとき、前記充放電装置が前記交流線からの電力の充電を行わずに前記充放電部で蓄えている電力の自己消費を行わせる請求項1又は2に記載の分散型電源システム。
- 前記充放電装置の前記充放電制御部は、前記運転モードが前記充電促進モードに設定されているとき、前記充放電部から前記交流線への放電を行わずに前記充放電部への一定電力以上の充電を継続させる請求項1〜4の何れか一項に記載の分散型電源システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017149301A JP2019030161A (ja) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | 分散型電源システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2017149301A JP2019030161A (ja) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | 分散型電源システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2019030161A true JP2019030161A (ja) | 2019-02-21 |
Family
ID=65478902
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2017149301A Pending JP2019030161A (ja) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | 分散型電源システム |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2019030161A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022014953A1 (ko) * | 2020-07-15 | 2022-01-20 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 관리 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템 |
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2017
- 2017-08-01 JP JP2017149301A patent/JP2019030161A/ja active Pending
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WO2022014953A1 (ko) * | 2020-07-15 | 2022-01-20 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 배터리 관리 방법 및 그 방법을 제공하는 배터리 시스템 |
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