JP2021136709A - Energy system and operational method therefor and virtual power plant system - Google Patents

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Abstract

To provide a technology suitable for effectively using power generated by an energy system while securing cooperativity between the energy system and a commercial power supply and electrical stability in the energy system.SOLUTION: A controller 7, in a first operation mode, executes constant voltage control by controlling an interconnecting device 4 and makes an energy medium conversion device 6 execute energy medium conversion. The controller 7, in a second operation mode, executes constant power control by controlling the interconnecting device 4, executes constant voltage control by controlling a power converter, which differs from the interconnecting device 4, electrically connected to an intermediate connection point 5, and makes the energy medium conversion device 6 execute energy medium conversion.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、エネルギーシステムおよびその運転方法ならびにバーチャルパワープラントシステムに関する。 The present disclosure relates to energy systems and their operating methods as well as virtual power plant systems.

特許文献１は、エネルギーシステムを開示している。具体的には、特許文献１のエネルギーシステムは、太陽光発電システムである。 Patent Document 1 discloses an energy system. Specifically, the energy system of Patent Document 1 is a photovoltaic power generation system.

特許文献１の太陽光発電システムは、太陽光パネルと、太陽光用パワーコンディショナーと、蓄電池用パワーコンディショナーと、蓄電池と、水電解装置と、水素貯蔵タンクと、を備えている。以下、パワーコンディショナーを、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）と表記することがある。 The photovoltaic power generation system of Patent Document 1 includes a solar panel, a power conditioner for solar power, a power conditioner for a storage battery, a storage battery, a water electrolyzer, and a hydrogen storage tank. Hereinafter, the power conditioner may be referred to as a PCS (Power Conditioning System).

太陽光パネルで発電された電力は、太陽光用ＰＣＳおよび蓄電池用ＰＣＳを介して、蓄電池に充電される。蓄電池は、充電した電力を放電する。 The electric power generated by the solar panel is charged to the storage battery via the solar PCS and the storage battery PCS. The storage battery discharges the charged electric power.

また、太陽光パネルで発電された電力は、太陽光用ＰＣＳを介して、水電解装置に供給される。水電解装置は、供給された電力を用いて、水素を生成する。この水素は、水素貯蔵タンクに貯蔵される。 Further, the electric power generated by the solar panel is supplied to the water electrolyzer via the solar PCS. The water electrolyzer uses the supplied electric power to generate hydrogen. This hydrogen is stored in a hydrogen storage tank.

特開２０１９−１０３１６４号公報JP-A-2019-103164

本開示は、エネルギーシステムと商用電源との間の協調性およびエネルギーシステムにおける電気的な安定性を確保しつつ、エネルギーシステムの発電電力を有効活用するのに適した技術を提供する。 The present disclosure provides a technique suitable for effectively utilizing the generated power of an energy system while ensuring the coordination between the energy system and the commercial power source and the electrical stability of the energy system.

本開示におけるエネルギーシステムは、
直流電力を中間接続点へと出力する発電装置と、
前記中間接続点から入力された直流電力を交流電力に変換して商用電源へと出力する連系装置と、
前記中間接続点から入力された電力のエネルギー媒体変換を行うエネルギー媒体変換装置と、
前記中間接続点の直流電圧の大きさを一定に維持する定電圧制御と、前記商用電源へと出力される交流電力の大きさを一定に維持する定電力制御と、を実行する制御装置であって、
第１運転モードにおいて、前記連系装置を制御することによって前記定電圧制御を実行し、かつ、前記エネルギー媒体変換装置に前記エネルギー媒体変換を実行させ、
第２運転モードにおいて、前記連系装置を制御することによって前記定電力制御を実行し、前記連系装置とは別の電力変換器であって前記中間接続点と電気的に接続された電力変換器を制御することによって前記定電圧制御を実行し、かつ、前記エネルギー媒体変換装置に前記エネルギー媒体変換を実行させる、制御装置と、を備える。 The energy system in this disclosure is
A power generator that outputs DC power to an intermediate connection point,
An interconnection device that converts DC power input from the intermediate connection point into AC power and outputs it to a commercial power supply.
An energy medium conversion device that converts the power input from the intermediate connection point into an energy medium, and an energy medium conversion device.
It is a control device that executes constant voltage control that keeps the magnitude of the DC voltage at the intermediate connection point constant and constant power control that keeps the magnitude of the AC power output to the commercial power supply constant. hand,
In the first operation mode, the constant voltage control is executed by controlling the interconnection device, and the energy medium conversion device is made to execute the energy medium conversion.
In the second operation mode, the constant power control is executed by controlling the interconnection device, and the power conversion is a power converter different from the interconnection device and electrically connected to the intermediate connection point. It includes a control device that executes the constant voltage control by controlling the device and causes the energy medium conversion device to execute the energy medium conversion.

本開示のエネルギーシステムの運転方法は、
直流電力を中間接続点へと出力する発電装置と、
前記中間接続点から入力された直流電力を交流電力に変換して商用電源へと出力する連系装置と、
前記中間接続点から入力された電力のエネルギー媒体変換を行うエネルギー媒体変換装置と、を備えたエネルギーシステムの運転方法であって、
前記中間接続点の直流電圧の大きさを一定に維持する制御を定電圧制御と定義し、前記商用電源へと出力される交流電力の大きさを一定に維持する制御を定電力制御と定義したとき、
第１運転モードにおいて、前記連系装置を制御することによって前記定電圧制御を実行し、かつ、前記エネルギー媒体変換装置に前記エネルギー媒体変換を実行させることと、
第２運転モードにおいて、前記連系装置を制御することによって前記定電力制御を実行し、前記連系装置とは別の電力変換器であって前記中間接続点と電気的に接続された電力変換器を制御することによって前記定電圧制御を実行し、かつ、前記エネルギー媒体変換装置に前記エネルギー媒体変換を実行させることと、を含む。 The method of operating the energy system of the present disclosure is as follows.
A power generator that outputs DC power to an intermediate connection point,
An interconnection device that converts DC power input from the intermediate connection point into AC power and outputs it to a commercial power supply.
A method of operating an energy system including an energy medium conversion device for converting the energy medium of electric power input from the intermediate connection point.
The control that keeps the magnitude of the DC voltage at the intermediate connection point constant is defined as the constant voltage control, and the control that keeps the magnitude of the AC power output to the commercial power supply constant is defined as the constant power control. When
In the first operation mode, the constant voltage control is executed by controlling the interconnection device, and the energy medium conversion device is made to execute the energy medium conversion.
In the second operation mode, the constant power control is executed by controlling the interconnection device, and the power conversion is a power converter different from the interconnection device and electrically connected to the intermediate connection point. The constant voltage control is executed by controlling the device, and the energy medium conversion device is made to execute the energy medium conversion.

本開示に係る技術は、エネルギーシステムと商用電源との間の協調性およびエネルギーシステムにおける電気的な安定性を確保しつつ、エネルギーシステムの発電電力を有効活用するのに適している。 The technology according to the present disclosure is suitable for effectively utilizing the power generated by the energy system while ensuring the coordination between the energy system and the commercial power source and the electrical stability of the energy system.

実施の形態１におけるエネルギーシステムの構成図Configuration diagram of the energy system according to the first embodiment 実施の形態１におけるＤＣＤＣコンバータの構成図Configuration diagram of the DCDC converter according to the first embodiment 実施の形態１における系統連系インバータの構成図Configuration diagram of the grid-connected inverter according to the first embodiment 実施の形態１における水素製造装置の構成図Configuration diagram of the hydrogen production apparatus according to the first embodiment 実施の形態１における制御ブロック図The control block diagram in the first embodiment 実施の形態１における第２制御部の動作をテーブル形式で示す図The figure which shows the operation of the 2nd control part in Embodiment 1 in the table format. 実施の形態２におけるエネルギーシステムの構成図Configuration diagram of the energy system according to the second embodiment 実施の形態３におけるエネルギーシステムの構成図Configuration diagram of the energy system according to the third embodiment

（本開示の基礎となった知見等）
発明者が本開示に想到するに至った当時、再生可能エネルギーを利用した分散型電源の普及拡大が求められていた。その中で、電力会社間の高圧送電網における電力融通は補強がなされていた。一方、低圧線路については、通信およびＡＩ技術を用いて発電および負荷電力を制御して需給バランスを図るという試みがなされていた。低圧線路については、バーチャルパワープラント（ＶＰＰ）についても検討がなされていた。このように、現状の送配電インフラを継続して利活用する技術開発が想定されていた。 (Knowledge, etc. that was the basis of this disclosure)
At the time when the inventor came up with the present disclosure, there was a demand for the widespread use of distributed power sources using renewable energy. Among them, the power interchange in the high-voltage power grid between electric power companies was reinforced. On the other hand, for low-voltage lines, attempts have been made to balance supply and demand by controlling power generation and load power using communication and AI technologies. As for low-voltage lines, virtual power plants (VPPs) have also been studied. In this way, technological development was envisioned to continue to utilize the current power transmission and distribution infrastructure.

しかしながら、特定の低圧系統に集中して分散型電源を設置した場合、連系した分散型電源の出力によって系統混雑が発生し、系統電圧が局所的に上昇し得る。この問題は、通信およびＡＩ技術を通じた電力融通により緩和されるとも思われる。しかしながら、そのような電力融通には限界がある。そのため、再生可能エネルギーの出力抑制機能が動作することで分散型電源の出力が抑制され、発電電力を取り出せず、エネルギーを有効活用できないという事態が生じ得る。 However, when the distributed power sources are concentrated in a specific low-voltage system, system congestion may occur due to the output of the interconnected distributed power sources, and the system voltage may rise locally. This problem is also likely to be mitigated by power interchange through communications and AI technology. However, there are limits to such power interchange. Therefore, when the output suppression function of the renewable energy operates, the output of the distributed power source is suppressed, the generated power cannot be taken out, and the energy cannot be effectively utilized.

以上の事情に鑑み、本発明者らは、エネルギーシステムと商用電源との間の協調性およびエネルギーシステムにおける電気的な安定性を確保しつつ、エネルギーシステムの発電電力を有効活用するのに適した技術を検討した。 In view of the above circumstances, the present inventors are suitable for effectively utilizing the generated power of the energy system while ensuring the coordination between the energy system and the commercial power source and the electrical stability of the energy system. I examined the technology.

以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, detailed explanations of already well-known matters or duplicate explanations for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid unnecessarily redundant explanations below and to facilitate the understanding of those skilled in the art.

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。 It should be noted that the accompanying drawings and the following description are provided for those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.

（実施の形態１）
以下、図１から図６を用いて、実施の形態１を説明する。 (Embodiment 1)
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6.

［１−１．構成］
［１−１−１．エネルギーシステムの構成］
図１において、エネルギーシステム１は、発電装置２と、系統連系インバータ４と、水素製造装置６と、を備える。発電装置２と、系統連系インバータ４と、水素製造装置６とは、中間接続点５を介して互いに接続されている。 [1-1. composition]
[1-1-1. Energy system configuration]
In FIG. 1, the energy system 1 includes a power generation device 2, a grid interconnection inverter 4, and a hydrogen production device 6. The power generation device 2, the grid interconnection inverter 4, and the hydrogen production device 6 are connected to each other via an intermediate connection point 5.

エネルギーシステム１は、中間接続点５の電圧を制御しながら、エネルギーシステム１が関与する電力の流れを制御できるように構成されている。具体的に、中間接続点５の電圧を制御するのに発電装置２のＤＣＤＣコンバータ２Ｂを利用するのか系統連系インバータ４を利用するのかを切り替えることができるようになっている。 The energy system 1 is configured to be able to control the flow of electric power in which the energy system 1 is involved while controlling the voltage at the intermediate connection point 5. Specifically, it is possible to switch between using the DCDC converter 2B of the power generation device 2 and using the grid interconnection inverter 4 to control the voltage at the intermediate connection point 5.

発電装置２は、太陽電池２ＡおよびＤＣＤＣコンバータ２Ｂを含む。系統連系インバータ４は、直流電力を交流電力に変換して商用電源３へ出力する。水素製造装置６は、エネルギー媒体変換装置の一具体例である。 The power generation device 2 includes a solar cell 2A and a DCDC converter 2B. The grid interconnection inverter 4 converts DC power into AC power and outputs it to the commercial power supply 3. The hydrogen production apparatus 6 is a specific example of an energy medium conversion apparatus.

エネルギーシステム１は、制御装置７を備える。制御装置７は、第１制御部７Ａと、第２制御部７Ｂと、第３制御部７Ｃと、を含む。 The energy system 1 includes a control device 7. The control device 7 includes a first control unit 7A, a second control unit 7B, and a third control unit 7C.

第１制御部７Ａは、水素製造装置６を運転または停止させる。第２制御部７Ｂは、系統連系インバータ４の制御モードおよび／またはＤＣＤＣコンバータ２Ｂの制御モードを切り替える。第３制御部７Ｃは、エネルギーシステム１の状態および商用電源３の状態に応じて、系統連系インバータ４の制御モードを、第２制御部７Ｂよりも優先的に切り替える。 The first control unit 7A operates or stops the hydrogen production apparatus 6. The second control unit 7B switches the control mode of the grid interconnection inverter 4 and / or the control mode of the DCDC converter 2B. The third control unit 7C preferentially switches the control mode of the grid interconnection inverter 4 over the second control unit 7B according to the state of the energy system 1 and the state of the commercial power supply 3.

エネルギーシステム１は、中間電圧検出器１０と、直流電流検出器１１と、を備える。中間電圧検出器１０は、中間接続点５の電圧を検出する。直流電流検出器１１は、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂから中間接続点５への出力電流を検出する。これらの検出器１０および１１の検出値は、発電装置２の発電電力を検出するのに用いられる。 The energy system 1 includes an intermediate voltage detector 10 and a direct current detector 11. The intermediate voltage detector 10 detects the voltage at the intermediate connection point 5. The DC current detector 11 detects the output current from the DCDC converter 2B to the intermediate connection point 5. The detected values of the detectors 10 and 11 are used to detect the generated power of the power generation device 2.

エネルギーシステム１は、系統電圧検出器１２を備える。系統電圧検出器１２は、商用電源３の電圧を検出する。系統電圧検出器１２は、第３制御部７Ｃに接続されている。 The energy system 1 includes a system voltage detector 12. The system voltage detector 12 detects the voltage of the commercial power supply 3. The system voltage detector 12 is connected to the third control unit 7C.

［１−１−２．ＤＣＤＣコンバータ２Ｂの構成］
次に、図２を用いてＤＣＤＣコンバータ２Ｂの構成について説明する。図に示すように、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂには、太陽電池２Ａからの直流電力が入力される。ＤＣＤＣコンバータ２Ｂから中間接続点５に直流電力が出力される。 [1-1-2. Configuration of DCDC converter 2B]
Next, the configuration of the DCDC converter 2B will be described with reference to FIG. As shown in the figure, DC power from the solar cell 2A is input to the DCDC converter 2B. DC power is output from the DCDC converter 2B to the intermediate connection point 5.

ＤＣＤＣコンバータ２Ｂは、入力コンデンサ１３と、インダクタ１４と、スイッチング素子１５と、整流素子１６と、出力コンデンサ１７と、太陽電池電圧検出器１９と、太陽電池電流検出器２０と、を含む。太陽電池２Ａから中間接続点５に向かって順に、入力コンデンサ１３と、インダクタ１４と、スイッチング素子１５と、整流素子１６と、出力コンデンサ１７とが接続されている。 The DCDC converter 2B includes an input capacitor 13, an inductor 14, a switching element 15, a rectifying element 16, an output capacitor 17, a solar cell voltage detector 19, and a solar cell current detector 20. The input capacitor 13, the inductor 14, the switching element 15, the rectifying element 16, and the output capacitor 17 are connected in this order from the solar cell 2A toward the intermediate connection point 5.

入力コンデンサ１３は、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂの入力部に配置されている。出力コンデンサ１７は、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂの出力部に配置されている。これらのコンデンサ１３および１７は、太陽電池２Ａの正側端子に接続された接続線Ａと、太陽電池２Ａの負側端子に接続された接続線Ｂと、の線間に接続されている。接続線Ａでは、入力コンデンサ１３から出力コンデンサ１７に向かって順に、インダクタ１４および整流素子１６が直列に接続されている。接続線Ａにおけるインダクタ１４および整流素子１６の間の部分と、接続線Ｂと、の線間に、スイッチング素子１５が接続されている。スイッチング素子１５がオンとなることによって、接続線Ａと接続線Ｂとが短絡し得る。後述の説明において、この短絡を、線間短絡と称することがある。 The input capacitor 13 is arranged at the input portion of the DCDC converter 2B. The output capacitor 17 is arranged in the output section of the DCDC converter 2B. These capacitors 13 and 17 are connected between the connection line A connected to the positive terminal of the solar cell 2A and the connection line B connected to the negative terminal of the solar cell 2A. In the connection line A, the inductor 14 and the rectifying element 16 are connected in series in this order from the input capacitor 13 to the output capacitor 17. The switching element 15 is connected between the portion of the connecting line A between the inductor 14 and the rectifying element 16 and the connecting line B. When the switching element 15 is turned on, the connection line A and the connection line B can be short-circuited. In the description below, this short circuit may be referred to as a line short circuit.

入力コンデンサ１３は、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂへの入力電圧のリプルを低減する。スイッチング素子１５は、スイッチングを行う。整流素子１６は、中間接続点５側から太陽電池２Ａ側へと電流が逆流するのを防止する。出力コンデンサ１７は、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂからの出力電圧を平滑化する。太陽電池電圧検出器１９は、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂへの入力電圧を検出する。太陽電池電流検出器２０は、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂへの入力電流を検出する。太陽電池電圧検出器１９の検出値は、実質的に、太陽電池２Ａの出力電圧と同じである。太陽電池電流検出器２０の検出値は、実質的に、太陽電池２Ａの出力電流と同じである。そのため、太陽電池電圧検出器１９および太陽電池電流検出器２０は、太陽電池２Ａの状態を検出できる。 The input capacitor 13 reduces the ripple of the input voltage to the DCDC converter 2B. The switching element 15 performs switching. The rectifying element 16 prevents the current from flowing back from the intermediate connection point 5 side to the solar cell 2A side. The output capacitor 17 smoothes the output voltage from the DCDC converter 2B. The solar cell voltage detector 19 detects the input voltage to the DCDC converter 2B. The solar cell current detector 20 detects the input current to the DCDC converter 2B. The detected value of the solar cell voltage detector 19 is substantially the same as the output voltage of the solar cell 2A. The detected value of the solar cell current detector 20 is substantially the same as the output current of the solar cell 2A. Therefore, the solar cell voltage detector 19 and the solar cell current detector 20 can detect the state of the solar cell 2A.

厳密には、図２の例では、太陽電池電流検出器２０は、インダクタ１４を流れる電流を検出する。入力コンデンサ１３を流れる電流を考慮すると、太陽電池２Ａが出力する電流と、インダクタ１４を流れる電流との間には、入力コンデンサ１３を流れる電流に基づく誤差がある。しかしながら、入力コンデンサ１３を流れる電流は十分に小さいため、この誤差は十分に小さく、太陽電池電流検出器２０の検出値は太陽電池２Ａの出力電流とみなすことができる。ただし、太陽電池電流検出器２０の検出値に入力コンデンサ１３を流れる電流を加算する補償を行い、この補償により得られた値を太陽電池電流検出器２０の検出値と扱ってもよい。 Strictly speaking, in the example of FIG. 2, the solar cell current detector 20 detects the current flowing through the inductor 14. Considering the current flowing through the input capacitor 13, there is an error between the current output by the solar cell 2A and the current flowing through the inductor 14 based on the current flowing through the input capacitor 13. However, since the current flowing through the input capacitor 13 is sufficiently small, this error is sufficiently small, and the detected value of the solar cell current detector 20 can be regarded as the output current of the solar cell 2A. However, compensation may be performed by adding the current flowing through the input capacitor 13 to the detection value of the solar cell current detector 20, and the value obtained by this compensation may be treated as the detection value of the solar cell current detector 20.

図２の例では、スイッチング素子１５は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。ただし、スイッチング素子１５は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）素子等の他の種類のスイッチング素子であってもよい。 In the example of FIG. 2, the switching element 15 is a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). However, the switching element 15 may be another type of switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) element.

本実施の形態では、太陽電池２ＡとＤＣＤＣコンバータ２Ｂとの接続は、接続箱において、整流素子およびブレーカ等を介して行われている。この接続は、公知技術に倣って行うことができるため、その詳細な説明は割愛する。 In the present embodiment, the solar cell 2A and the DCDC converter 2B are connected to each other in the junction box via a rectifying element, a breaker, or the like. Since this connection can be made according to a known technique, a detailed description thereof will be omitted.

［１−１−３．系統連系インバータ４の構成］
次に、図３を用いて系統連系インバータ４の構成について説明する。図に示すように、系統連系インバータ４は、コンデンサ２１と、単相インバータ２３と、連系リアクトル２４と、交流電流検出器２５と、フィルタコンデンサ２６と、連系リレー２７と、フィルタ回路２８と、連系制御部２９と、を含む。 [1-1-3. Configuration of grid interconnection inverter 4]
Next, the configuration of the grid interconnection inverter 4 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the grid interconnection inverter 4 includes a capacitor 21, a single-phase inverter 23, an interconnection reactor 24, an AC current detector 25, a filter capacitor 26, an interconnection relay 27, and a filter circuit 28. And the interconnection control unit 29.

コンデンサ２１は、発電装置２から入力された直流電力を平滑化する。コンデンサ２１の電圧は、図１および２に示す中間電圧検出器１０により検出され得る。単相インバータ２３は、直流電力を交流電力に変換する。また、単相インバータ２３は、交流電力を直流電力に変換する。交流電流検出器２５は、連系リアクトル２４を流れる電流を検出する。 The capacitor 21 smoothes the DC power input from the power generation device 2. The voltage of the capacitor 21 can be detected by the intermediate voltage detector 10 shown in FIGS. 1 and 2. The single-phase inverter 23 converts DC power into AC power. Further, the single-phase inverter 23 converts AC power into DC power. The alternating current detector 25 detects the current flowing through the interconnection reactor 24.

本実施の形態では、系統連系インバータ４は、単相の商用電源３に連系している。ただし、系統連系インバータは、３相インバータを構成していてもよく、３相交流電源に連系するものであってもよい。 In the present embodiment, the grid-connected inverter 4 is connected to the single-phase commercial power supply 3. However, the grid-connected inverter may constitute a three-phase inverter or may be interconnected with a three-phase AC power supply.

［１−１−４．水素製造装置６の構成］
次に、図４を用いて水素製造装置６の構成について説明する。図に示すように、水素製造装置６は、水素製造制御部３０と、水供給部３１と、水電解部３２と、水素蓄積部３３と、水素供給部３４と、酸素取出し部３５と、を含む。 [1-1-4. Configuration of hydrogen production device 6]
Next, the configuration of the hydrogen production apparatus 6 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the hydrogen production apparatus 6 includes a hydrogen production control unit 30, a water supply unit 31, a water electrolysis unit 32, a hydrogen storage unit 33, a hydrogen supply unit 34, and an oxygen extraction unit 35. include.

水素製造制御部３０には、中間接続点５からの直流電力と、第１制御部７Ａからの指令と、が入力される。この指令は、運転指令または停止指令であり得る。水素製造制御部３０は、水素製造制御部３０に供給された電力を、水電解部３２に供給する。水供給部３１は、水供給部３１に供給された水を、水電解部３２に供給する。水電解部３２は、水電解部３２に供給された電力を用いて水電解部３２に供給された水を電気分解することによって、水素と酸素を生成する。水素蓄積部３３は、水電解部３２で生成された水素を蓄積する。水素供給部３４は、水素蓄積部３３に蓄積された水素を適した圧力で供給先に供給する。酸素取出し部３５は、水電解部３２からの酸素を取り出す。 The DC power from the intermediate connection point 5 and the command from the first control unit 7A are input to the hydrogen production control unit 30. This command can be an operation command or a stop command. The hydrogen production control unit 30 supplies the electric power supplied to the hydrogen production control unit 30 to the water electrolysis unit 32. The water supply unit 31 supplies the water supplied to the water supply unit 31 to the water electrolysis unit 32. The water electrolysis unit 32 generates hydrogen and oxygen by electrolyzing the water supplied to the water electrolysis unit 32 using the electric power supplied to the water electrolysis unit 32. The hydrogen storage unit 33 stores the hydrogen generated by the water electrolysis unit 32. The hydrogen supply unit 34 supplies the hydrogen accumulated in the hydrogen storage unit 33 to the supply destination at an appropriate pressure. The oxygen extraction unit 35 extracts oxygen from the water electrolysis unit 32.

水供給部３１は、例えば、バルブまたはポンプである。水素蓄積部３３は、例えば、タンクである。このタンクは、ＳＣＶ（Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ Ｖｅｓｓｅｌ）であってもよい。水素供給部３４は、例えば、バルブまたは圧縮機である。酸素取出し部３５は、例えば、バルブである。水供給部３１、水素供給部３４および酸素取出し部３５を構成するバルブは、導管バルブであり得る。本実施の形態では、水供給部３１、水素供給部３４および酸素取出し部３５は、バルブである。 The water supply unit 31 is, for example, a valve or a pump. The hydrogen storage unit 33 is, for example, a tank. This tank may be an SCV (Steel Constant Vessel). The hydrogen supply unit 34 is, for example, a valve or a compressor. The oxygen extraction unit 35 is, for example, a valve. The valve constituting the water supply unit 31, the hydrogen supply unit 34 and the oxygen extraction unit 35 may be a conduit valve. In the present embodiment, the water supply unit 31, the hydrogen supply unit 34, and the oxygen extraction unit 35 are valves.

本実施の形態では、水素製造装置６は、水の電気分解によって水素を生成する。ただし、水素製造装置は、ガスを改質することによって水素を生成するものであってもよく、他の形態で水素を生成するものであってもよい。 In the present embodiment, the hydrogen production apparatus 6 produces hydrogen by electrolysis of water. However, the hydrogen production apparatus may generate hydrogen by reforming the gas, or may generate hydrogen in another form.

［１−２．動作］
以上のように構成されたエネルギーシステム１について、その動作を以下説明する。 [1-2. motion]
The operation of the energy system 1 configured as described above will be described below.

［１−２−１．ＤＣＤＣコンバータ２Ｂの動作］
ＤＣＤＣコンバータ２Ｂは、チョッパ回路を構成している。具体的には、このチョッパ回路は、昇圧チョッパ回路である。また、このチョッパ回路は、１石チョッパ回路である。ここで、１石チョッパ回路は、スイッチング素子の数が１つであるチョッパ回路を指す。 [1-2-1. Operation of DCDC converter 2B]
The DCDC converter 2B constitutes a chopper circuit. Specifically, this chopper circuit is a step-up chopper circuit. Further, this chopper circuit is a one-stone chopper circuit. Here, the one-stone chopper circuit refers to a chopper circuit having one switching element.

スイッチング素子１５は、オン動作を行うことによって、線間短絡を行う。これに伴い、インダクタ１４が充電される。スイッチング素子１５は、オフ動作を行うことによって、線間短絡を解除する。これに伴い、インダクタ１４から整流素子１６を介して出力コンデンサ１７側へと電流が流れる。このようにして、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂにおいて、電圧の昇圧が行われる。 The switching element 15 short-circuits between lines by performing an ON operation. Along with this, the inductor 14 is charged. The switching element 15 releases the line short circuit by performing an off operation. Along with this, a current flows from the inductor 14 to the output capacitor 17 side via the rectifying element 16. In this way, the voltage is boosted in the DCDC converter 2B.

この電圧の昇圧が行われているときに、チョッパ制御部１８は、太陽電池電圧検出器１９と太陽電池電流検出器２０によって、太陽電池２Ａの出力電力を演算する。具体的に、太陽電池電圧検出器１９と太陽電池電流検出器２０はＤＣＤＣコンバータ２Ｂの内部に設けられており、そのため、この電力演算は該内部の検出値を用いてなされることになる。そして、演算される電力が最大となるように、スイッチング素子１５のデューティが制御される。なお、デューティは、スイッチング素子のオン期間とオフ期間の合計期間に対するオン期間の比率である。こうして、太陽電池２Ａの最大電力追従（ＭＰＰＴ：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御が実行される。ただし、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂの制御モードには、ＭＰＰＴ制御を行うモードの他、後述の定電圧制御を行うモードもある。 When the voltage is boosted, the chopper control unit 18 calculates the output power of the solar cell 2A by the solar cell voltage detector 19 and the solar cell current detector 20. Specifically, the solar cell voltage detector 19 and the solar cell current detector 20 are provided inside the DCDC converter 2B, and therefore, this power calculation is performed using the detected value inside the DCDC converter 2B. Then, the duty of the switching element 15 is controlled so that the calculated power is maximized. The duty is the ratio of the on period to the total period of the on period and the off period of the switching element. In this way, the maximum power point tracking (MPPT) control of the solar cell 2A is executed. However, the control mode of the DCDC converter 2B includes a mode in which MPPT control is performed and a mode in which constant voltage control described later is performed.

ＤＣＤＣコンバータ２Ｂの電圧変換により得られた直流電力は、中間接続点５へと出力される。中間電圧検出器１０は、中間接続点５の電圧Ｖｐｎを検出する。検出された電圧Ｖｐｎに基づいて、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂの制御モードが変更される。中間電圧Ｖｐｎに応じた制御モードの遷移の詳細については、後述する。以下、電圧Ｖｐｎを、中間電圧Ｖｐｎと称することがある。 The DC power obtained by the voltage conversion of the DCDC converter 2B is output to the intermediate connection point 5. The intermediate voltage detector 10 detects the voltage VPN at the intermediate connection point 5. The control mode of the DCDC converter 2B is changed based on the detected voltage VPN. The details of the transition of the control mode according to the intermediate voltage VPN will be described later. Hereinafter, the voltage VPN may be referred to as an intermediate voltage VPN.

［１−２−２．系統連系インバータ４の動作］
系統連系インバータ４の制御モードは、中間電圧Ｖｐｎの検出値および商用電源３の電圧Ｖｏｕｔの検出値に基づいて切り替わる。具体的に、系統連系インバータ４の制御モードは、定電圧制御モードと、定電力制御モードと、を含む。定電圧制御モードにおいて、系統連系インバータ４を用いて定電圧制御が実行される。定電力制御モードにおいて、系統連系インバータ４を用いて定電力制御が実行される。 [1-2-2. Operation of grid interconnection inverter 4]
The control mode of the grid interconnection inverter 4 is switched based on the detected value of the intermediate voltage Vpn and the detected value of the voltage Vout of the commercial power supply 3. Specifically, the control mode of the grid interconnection inverter 4 includes a constant voltage control mode and a constant power control mode. In the constant voltage control mode, constant voltage control is executed using the grid interconnection inverter 4. In the constant power control mode, constant power control is executed using the grid interconnection inverter 4.

定電圧制御では、中間電圧Ｖｐｎが一定に制御される。定電力制御では、商用電源３への出力電力Ｐｏｕｔが一定に制御される。本実施の形態では、出力電力Ｐｏｕｔは、系統連系インバータ４から出力される有効電力を指す。何れの制御においても、連系制御部２９が単相インバータ２３をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御することにより、商用電源３に正弦波電流が出力される。ただし、この出力に反映される指令値は、制御モードによって異なる。 In the constant voltage control, the intermediate voltage VPN is controlled to be constant. In the constant power control, the output power Pout to the commercial power source 3 is controlled to be constant. In the present embodiment, the output power Pout refers to the active power output from the grid interconnection inverter 4. In any of the controls, the interconnection control unit 29 PWM (Pulse Width Modulation) control of the single-phase inverter 23 to output a sine wave current to the commercial power supply 3. However, the command value reflected in this output differs depending on the control mode.

以下、図５の制御ブロック図を用いて連系制御部２９が行う制御について説明する。図に示すように、連系制御部２９は、減算器４１と、比例積分制御器４２と、減算器４３と、比例積分制御器４４と、入力選択器４５と、リミット回路４６と、減算器４７と、比例積分制御器４８と、除算器４９と、搬送波生成器５０と、コンパレータ５１と、ノット回路５２と、ドライブ回路５３Ａと、ドライブ回路５３Ｂと、ドライブ回路５３Ｃと、ドライブ回路５３Ｄと、を含む。 Hereinafter, the control performed by the interconnection control unit 29 will be described with reference to the control block diagram of FIG. As shown in the figure, the interconnection control unit 29 includes a subtractor 41, a proportional integration controller 42, a subtractor 43, a proportional integration controller 44, an input selector 45, a limit circuit 46, and a subtractor. 47, proportional integration controller 48, divider 49, carrier generator 50, comparator 51, knot circuit 52, drive circuit 53A, drive circuit 53B, drive circuit 53C, drive circuit 53D, including.

以下では、比例積分制御を、ＰＩ制御と称することがある。上記のとおり、中間電圧Ｖｐｎは、中間接続点５の電圧である。出力電圧Ｖｏｕｔは、商用電源３への出力電圧である。出力電流Ｉｏｕｔは、商用電源３への出力電流である。出力電力Ｐｏｕｔは、商用電源３への出力電力である。出力電圧Ｖｏｕｔ、出力電流Ｉｏｕｔの検出値および指令値は、振幅である。 In the following, proportional integral control may be referred to as PI control. As described above, the intermediate voltage VPN is the voltage at the intermediate connection point 5. The output voltage Vout is the output voltage to the commercial power supply 3. The output current Iout is the output current to the commercial power supply 3. The output power Pout is the output power to the commercial power source 3. The detected values and command values of the output voltage Vout and the output current Iout are amplitudes.

系統連系インバータ４の制御モードが定電圧制御モードである場合、系統連系インバータ４の各要素は、以下のように動作する。減算器４１は、中間電圧Ｖｐｎの検出値Ｖｐｎ＿ｔから中間電圧Ｖｐｎの指令値Ｖｐｎ＿ｒｅｆを差し引いた差分を演算する。ＰＩ制御器４２は、この差分を入力とするＰＩ制御により、出力電流Ｉｏｕｔの指令値Ｉｏｕｔ＿ｒｅｆを出力する。リミット回路４６は、この指令値Ｉｏｕｔ＿ｒｅｆに制限をかけた値を出力する。具体的には、リミット回路４６は、指令値Ｉｏｕｔ＿ｒｅｆが上限閾値Ｉｍａｘ以下であれば、指令値Ｉｏｕｔ＿ｒｅｆをそのまま出力する。一方、リミット回路４６は、指令値Ｉｏｕｔ＿ｒｅｆが上限閾値Ｉｍａｘよりも大きい場合、上限閾値Ｉｍａｘを出力する。上限閾値は、上限電流とも言える。減算器４７は、リミット回路４６の出力から出力電流Ｉｏｕｔの検出値Ｉｏｕｔ＿ｔを差し引いた差分を演算する。ＰＩ制御器４８は、この差分を入力とするＰＩ制御により、出力電圧Ｖｏｕｔの指令値Ｖｏｕｔ＿ｒｅｆを出力する。除算器４９は、出力電圧Ｖｏｕｔの指令値Ｖｏｕｔ＿ｒｅｆを中間電圧Ｖｐｎの検出値Ｖｐｎ＿ｔで除算することによって、変調率ｍ＿ＩＮＶを演算する。搬送波生成器５０は、搬送波を出力する。コンパレータ５１は、変調率ｍ＿ＩＮＶと搬送波を比較し、変調率ｍ＿ＩＮＶが搬送波よりも大きい場合と小さい場合とで異なる信号を出力する。この信号は、ドライブ回路５３Ａおよび５３Ｃにはそのまま入力され、ドライブ回路５３Ｂおよび５３Ｄにはノット回路５２を介して入力される。ドライブ回路５３Ａ、５３Ｂ、５３Ｃおよび５３Ｄは、それぞれ、スイッチング素子２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃおよび２３Ｄに接続されている。ドライブ回路２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃおよび２３Ｄは、それぞれ、自身に入力された信号に基づいて、自身に接続されているスイッチング素子２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃおよび２３Ｄをオンオフ制御する。このように、コンパレータ５１の出力信号は、単相インバータ２３のオン信号またはオフ信号として機能すると言える。また、ノット回路５２が存在するため、ドライブ回路５３Ａおよび５３Ｃへの入力信号とドライブ回路５３Ｂおよび５３Ｄとへの入力信号とが互いに異なる。そのため、スイッチング素子２３Ａおよび２３Ｃがオンであるときにスイッチング素子２３Ｂおよび２３Ｄがオフとなり、スイッチング素子２３Ａおよび２３Ｃがオフであるときにスイッチング素子２３Ｂおよび２３Ｄがオンとなる。 When the control mode of the grid interconnection inverter 4 is the constant voltage control mode, each element of the grid interconnection inverter 4 operates as follows. The subtractor 41 calculates the difference obtained by subtracting the command value Vpn_ref of the intermediate voltage Vpn from the detected value Vpn_t of the intermediate voltage Vpn. The PI controller 42 outputs the command value Iout_ref of the output current Iout by PI control using this difference as an input. The limit circuit 46 outputs a value obtained by limiting the command value Iout_ref. Specifically, if the command value Iout_ref is equal to or less than the upper limit threshold value Imax, the limit circuit 46 outputs the command value Iout_ref as it is. On the other hand, the limit circuit 46 outputs the upper limit threshold value Imax when the command value Iout_ref is larger than the upper limit threshold value Imax. The upper limit threshold can also be said to be the upper limit current. The subtractor 47 calculates the difference obtained by subtracting the detected value Iout_t of the output current Iout from the output of the limit circuit 46. The PI controller 48 outputs the command value Vout_ref of the output voltage Vout by PI control using this difference as an input. The divider 49 calculates the modulation factor m_INV by dividing the command value Vout_ref of the output voltage Vout by the detected value Vpn_t of the intermediate voltage Vpn. The carrier wave generator 50 outputs a carrier wave. The comparator 51 compares the modulation factor m_INV with the carrier wave, and outputs different signals depending on whether the modulation factor m_INV is larger or smaller than the carrier wave. This signal is directly input to the drive circuits 53A and 53C, and is input to the drive circuits 53B and 53D via the knot circuit 52. The drive circuits 53A, 53B, 53C and 53D are connected to the switching elements 23A, 23B, 23C and 23D, respectively. The drive circuits 23A, 23B, 23C and 23D respectively control on / off of the switching elements 23A, 23B, 23C and 23D connected to themselves based on the signal input to them. As described above, it can be said that the output signal of the comparator 51 functions as an on signal or an off signal of the single-phase inverter 23. Further, since the knot circuit 52 exists, the input signals to the drive circuits 53A and 53C and the input signals to the drive circuits 53B and 53D are different from each other. Therefore, the switching elements 23B and 23D are turned off when the switching elements 23A and 23C are on, and the switching elements 23B and 23D are turned on when the switching elements 23A and 23C are off.

スイッチング素子２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃおよび２３Ｄは、例えば、ＩＧＢＴ素子である。ただし、スイッチング素子２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃおよび２３Ｄは、ＭＯＳＦＥＴ等の他の種類のスイッチング素子であってもよい。 The switching elements 23A, 23B, 23C and 23D are, for example, IGBT elements. However, the switching elements 23A, 23B, 23C and 23D may be other types of switching elements such as MOSFETs.

系統連系インバータ４の制御モードが定電力制御モードである場合、系統連系インバータ４の各要素は、以下のように動作する。減算器４３は、出力電力Ｐｏｕｔの指令値Ｐｏｕｔ＿ｒｅｆから出力電力Ｐｏｕｔの検出値Ｐｏｕｔ＿ｔを差し引いた差分を演算する。ＰＩ制御器４４は、この差分を入力とするＰＩ制御により、出力電流Ｉｏｕｔの指令値Ｉｏｕｔ＿ｒｅｆを出力する。リミット回路４６は、定電圧制御モードと同様、この指令値Ｉｏｕｔ＿ｒｅｆに制限をかけた値を出力する。リミット回路４６の後段の処理は、定電圧制御モードと同様である。 When the control mode of the grid interconnection inverter 4 is the constant power control mode, each element of the grid interconnection inverter 4 operates as follows. The subtractor 43 calculates the difference obtained by subtracting the detection value Pout_t of the output power Pout from the command value Pout_ref of the output power Pout. The PI controller 44 outputs the command value Iout_ref of the output current Iout by PI control using this difference as an input. Similar to the constant voltage control mode, the limit circuit 46 outputs a value obtained by limiting the command value Iout_ref. The processing of the subsequent stage of the limit circuit 46 is the same as that of the constant voltage control mode.

中間電圧Ｖｐｎの検出値Ｖｐｎ＿ｔは、中間電圧検出器１０により得られる。出力電流Ｉｏｕｔの検出値Ｉｏｕｔ＿ｔは、交流電流検出器２５により得られる。出力電力Ｐｏｕｔの検出値Ｐｏｕｔ＿ｔは、検出値Ｉｏｕｔ＿ｔと、系統電圧検出器１２により検出された出力電圧Ｖｏｕｔの検出値Ｖｏｕｔ＿ｔと、を連系制御部２９において乗じることによって得られる。 The detected value Vpn_t of the intermediate voltage Vpn is obtained by the intermediate voltage detector 10. The detected value Iout_t of the output current Iout is obtained by the AC current detector 25. The detected value Pout_t of the output power Pout is obtained by multiplying the detected value Iout_t and the detected value Vout_t of the output voltage Vout detected by the system voltage detector 12 in the interconnection control unit 29.

典型例では、中間電圧Ｖｐｎの検出値Ｖｐｎ＿ｔ、出力電流Ｉｏｕｔの検出値Ｉｏｕｔ＿ｔおよび出力電力Ｐｏｕｔの検出値Ｐｏｕｔ＿ｔが生成されるタイミングは、これらの値が連系制御部２９における制御で用いられるタイミングと、実質的に同じである。これらの検出値Ｖｐｎ＿ｔ、Ｉｏｕｔ＿ｔ、Ｖｐｎ＿ｔおよびＰｏｕｔ＿ｔは、現在値とみなすことができる。 In a typical example, the timing at which the detection value Vpn_t of the intermediate voltage Vpn, the detection value Iout_t of the output current Iout, and the detection value Pout_t of the output power Pout are generated is the timing at which these values are used for control in the interconnection control unit 29. , Substantially the same. These detected values Vpn_t, Iout_t, Vpn_t and Pout_t can be regarded as current values.

厳密には、図３の例では、交流電流検出器２５は、連系リアクトル２４を流れる電流を検出する。フィルタコンデンサ２６を流れる電流を考慮すると、商用電源３に出力される電流と、連系リアクトル２４を流れる電流との間には、フィルタコンデンサ２６を流れる電流に基づく誤差がある。この点については、交流電流検出器２５の検出値からフィルタコンデンサ２６を流れる電流を差し引く補償を行い、この補償により得られた値を出力電流Ｉｏｕｔの検出値Ｉｏｕｔ＿ｔと扱うことでフィルタコンデンサ２６を流れる電流分を考慮することができる。ただし、フィルタコンデンサ２６を流れる電流が十分に小さい場合、この誤差は十分に小さく、交流電流検出器２５の検出値は商用電源３への出力電流とみなすこととしてもよい。 Strictly speaking, in the example of FIG. 3, the alternating current detector 25 detects the current flowing through the interconnection reactor 24. Considering the current flowing through the filter capacitor 26, there is an error between the current output to the commercial power supply 3 and the current flowing through the interconnection reactor 24 based on the current flowing through the filter capacitor 26. Regarding this point, compensation is performed by subtracting the current flowing through the filter capacitor 26 from the detected value of the AC current detector 25, and the value obtained by this compensation is treated as the detected value Iout_t of the output current Iout to flow through the filter capacitor 26. The current component can be taken into consideration. However, when the current flowing through the filter capacitor 26 is sufficiently small, this error is sufficiently small, and the detected value of the AC current detector 25 may be regarded as the output current to the commercial power supply 3.

系統連系インバータ４に関する定電圧制御モードと定電力制御モードの間の切り替えは、入力選択器４５によって行われる。系統連系インバータ４の制御モードが、定電圧制御モードである場合、入力選択器４５は、ＰＩ制御器４２から出力された指令値Ｉｏｕｔ＿ｒｅｆを、リミット回路４６に与える。系統連系インバータ４の制御モードが、定電力制御モードである場合、入力選択器４５は、ＰＩ制御器４４から出力された指令値Ｉｏｕｔ＿ｒｅｆを、リミット回路４６に与える。 Switching between the constant voltage control mode and the constant power control mode for the grid interconnection inverter 4 is performed by the input selector 45. When the control mode of the grid interconnection inverter 4 is the constant voltage control mode, the input selector 45 gives the command value Iout_ref output from the PI controller 42 to the limit circuit 46. When the control mode of the grid interconnection inverter 4 is the constant power control mode, the input selector 45 gives the command value Iout_ref output from the PI controller 44 to the limit circuit 46.

本実施の形態では、連系制御部２９は、連系制御部２９の外部からの指令に基づいて、系統連系インバータ４の制御モードを定電圧制御モードに設定するか定電力制御モードに設定するかを決定する。ただし、他の態様も採用され得る。一変形例では、入力選択器４５は、ＰＩ制御器４２から出力された指令値Ｉｏｕｔ＿ｒｅｆと、ＰＩ制御器４４から出力された指令値Ｉｏｕｔ＿ｒｅｆとのうち、小さい方を、リミット回路４６に与える。そのようにすれば、定電圧制御モードと定電力制御モードとの切り替え時においてリミット回路４６に与えられる指令値Ｉｏｕｔ＿ｒｅｆの連続性を確保できる。この変形例では、具体的には、系統連系インバータ４を用いて定電圧制御が実行されているときには、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂを用いて太陽電池２ＡのＭＰＰＴ制御が行われる。一方、系統連系インバータ４を用いて定電力制御が実行されているときには、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂを用いて定電圧制御が実行されることにより中間電圧Ｖｐｎが一定に制御される。 In the present embodiment, the interconnection control unit 29 sets the control mode of the grid interconnection inverter 4 to the constant voltage control mode or the constant power control mode based on a command from the outside of the interconnection control unit 29. Decide if you want to. However, other aspects may also be adopted. In one modification, the input selector 45 gives the smaller of the command value Iout_ref output from the PI controller 42 and the command value Iout_ref output from the PI controller 44 to the limit circuit 46. By doing so, the continuity of the command value Iout_ref given to the limit circuit 46 at the time of switching between the constant voltage control mode and the constant power control mode can be ensured. In this modification, specifically, when the constant voltage control is executed by using the grid interconnection inverter 4, the MPPT control of the solar cell 2A is performed by using the DCDC converter 2B. On the other hand, when the constant power control is executed by using the grid interconnection inverter 4, the intermediate voltage Vpn is controlled to be constant by executing the constant voltage control by using the DCDC converter 2B.

本実施の形態では、系統連系インバータ４は、単独運転検出機能を有する。単独運転検出機能は、公知例と同様に構成され得る。系統連系インバータ４は、さらに他の公知の機能を有していてもよい。 In the present embodiment, the grid interconnection inverter 4 has an independent operation detection function. The solitary operation detection function may be configured in the same manner as in a known example. The grid interconnection inverter 4 may have other known functions.

［１−２−３．水素製造装置６および第１制御部７Ａの動作］
水素製造装置６は、第１制御部７Ａから運転指令を受信すると、水素の製造を開始する。水素製造装置６は、第１制御部７Ａから停止指令を受信すると、水素の製造を終了する。具体的には、水素製造装置６の水素製造制御部３０が、運転指令または停止指令を受信し得る。 [1-2-3. Operation of hydrogen production device 6 and first control unit 7A]
When the hydrogen production apparatus 6 receives an operation command from the first control unit 7A, the hydrogen production apparatus 6 starts hydrogen production. When the hydrogen production apparatus 6 receives the stop command from the first control unit 7A, the hydrogen production apparatus 6 ends the production of hydrogen. Specifically, the hydrogen production control unit 30 of the hydrogen production apparatus 6 may receive an operation command or a stop command.

本実施の形態では、水素製造制御部３０が運転指令または停止指令を受信すると、水素製造制御部３０により、水素製造装置６の他の要素が制御される。具体的には、水素製造制御部３０により、水電解部３２の発停と、水供給部３１を構成するバルブの開閉と、水素供給部３４を構成するバルブの開閉と、酸素取出し部３５を構成するバルブの開閉と、が制御される。これにより、水素製造制御部３０において水素が生成される。水電解部３２の発停が制御されるとは、水電解部３２が運転するのか停止するのかが制御されるということである。 In the present embodiment, when the hydrogen production control unit 30 receives an operation command or a stop command, the hydrogen production control unit 30 controls other elements of the hydrogen production device 6. Specifically, the hydrogen production control unit 30 starts and stops the water electrolysis unit 32, opens and closes the valve constituting the water supply unit 31, opens and closes the valve constituting the hydrogen supply unit 34, and causes the oxygen extraction unit 35 to open and close. The opening and closing of the constituent valves is controlled. As a result, hydrogen is generated in the hydrogen production control unit 30. Controlling the start and stop of the water electrolysis unit 32 means that whether the water electrolysis unit 32 operates or stops is controlled.

本実施の形態では、第１制御部７Ａは、発電装置２から中間接続点５へと出力される直流電力に基づいて、運転指令または停止指令を生成する。具体的には、この直流電力が相対的に大きいときに、運転指令が生成される。この直流電力が相対的に小さいときに、停止指令が生成される。この直流電力は、太陽電池電圧検出器１９および太陽電池電流検出器２０を用いて検出できる。この直流電力は、例えば、太陽電池電圧検出器１９の検出値と太陽電池電流検出器２０の検出値とを乗じることによって、演算できる。なお、上述のとおり、太陽電池電流検出器２０の検出値に入力コンデンサ１３を流れる電流を加算する補償を行い、この補償により得られた値を太陽電池電流検出器２０の検出値と扱ってもよい。 In the present embodiment, the first control unit 7A generates an operation command or a stop command based on the DC power output from the power generation device 2 to the intermediate connection point 5. Specifically, when this DC power is relatively large, an operation command is generated. When this DC power is relatively small, a stop command is generated. This DC power can be detected by using the solar cell voltage detector 19 and the solar cell current detector 20. This DC power can be calculated, for example, by multiplying the detection value of the solar cell voltage detector 19 and the detection value of the solar cell current detector 20. As described above, compensation is performed by adding the current flowing through the input capacitor 13 to the detection value of the solar cell current detector 20, and the value obtained by this compensation is treated as the detection value of the solar cell current detector 20. good.

［１−２−４．第２制御部７Ｂの動作］
第２制御部７Ｂは、系統連系インバータ４とＤＣＤＣコンバータ２Ｂの制御モードを切り替える。切り替えは、図６に示すテーブルに従って行われる。なお、図６では、水素製造制御部３０が運転しているのか停止しているのかについても記載されている。 [1-2-4. Operation of 2nd control unit 7B]
The second control unit 7B switches the control modes of the grid interconnection inverter 4 and the DCDC converter 2B. The switching is performed according to the table shown in FIG. Note that FIG. 6 also describes whether the hydrogen production control unit 30 is operating or stopped.

第２制御部７Ｂは、中間電圧Ｖｐｎの検出値Ｖｐｎ＿ｔが、予め定められた複数の区分のうち、どの区分にあるかを判定する。そして、第２制御部７Ｂは、判定結果に応じて、系統連系インバータ４とＤＣＤＣコンバータ２Ｂの制御モードを決定する。 The second control unit 7B determines which of the plurality of predetermined divisions the detection value Vpn_t of the intermediate voltage Vpn is in. Then, the second control unit 7B determines the control modes of the grid interconnection inverter 4 and the DCDC converter 2B according to the determination result.

第２制御部７Ｂの動作について、図６を用いて説明する。以下の説明では、エネルギーシステム１の状態を状態０から７に区別する。 The operation of the second control unit 7B will be described with reference to FIG. In the following description, the states of the energy system 1 are distinguished from states 0 to 7.

状態０は、検出値Ｖｐｎ＿ｔが閾値電圧Ｖ０以下であり、太陽電池２Ａの電圧が低く、かつ、水素製造制御部３０が運転している状態である。状態０において、中間電圧Ｖｐｎが閾値電圧Ｖ０に維持されるように、系統連系インバータ４を用いて定電圧制御が実行される。図６において、系統連系インバータ４の列における「Ｖｐｎ（ＣＶ０）」は、このことを意味している。状態０において、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂは停止している。状態０において、中間接続点５から水素製造制御部３０に入力される直流電力は、一定の直流電力Ｐｏｕｔ２に維持される。図６において、「ＣＰｏｕｔ２」は、このことを意味している。本実施の形態では、直流電力Ｐｏｕｔ２は、水素製造制御部３０の定格電力である。本実施の形態では、状態０において、水素製造制御部３０の電力は、商用電源３から供給される。具体的には、リミット回路４６の下限閾値を−Ｉｍａｘとして中間接続点の電圧Ｖｐｎが一定値（＝Ｖ０）となるように制御することによって、商用電源３から水素製造制御部３０に電力が供給されることになる。下限閾値は、下限電流とも言える。下限閾値の符号が負であることは、商用電源３から系統連系インバータ４へと流れる電流が制限されることを意味する。下限閾値が−Ｉｍａｘである場合、リミット回路４６は、指令値Ｉｏｕｔ＿ｒｅｆが下限閾値−Ｉｍａｘ以上であれば、指令値Ｉｏｕｔ＿ｒｅｆをそのまま出力する。一方、リミット回路４６は、指令値Ｉｏｕｔ＿ｒｅｆが下限閾値−Ｉｍａｘよりも小さい場合、下限閾値−Ｉｍａｘを出力する。 The state 0 is a state in which the detected value Vpn_t is equal to or less than the threshold voltage V0, the voltage of the solar cell 2A is low, and the hydrogen production control unit 30 is operating. In state 0, constant voltage control is executed using the grid interconnection inverter 4 so that the intermediate voltage Vpn is maintained at the threshold voltage V0. In FIG. 6, “Vpn (CV0)” in the row of the grid interconnection inverter 4 means this. In state 0, the DCDC converter 2B is stopped. In the state 0, the DC power input from the intermediate connection point 5 to the hydrogen production control unit 30 is maintained at a constant DC power Pout2. In FIG. 6, “CPout2” means this. In the present embodiment, the DC power Pout2 is the rated power of the hydrogen production control unit 30. In the present embodiment, in the state 0, the electric power of the hydrogen production control unit 30 is supplied from the commercial power source 3. Specifically, power is supplied from the commercial power supply 3 to the hydrogen production control unit 30 by controlling the voltage Vpn at the intermediate connection point to be a constant value (= V0) with the lower limit threshold value of the limit circuit 46 set to -Imax. Will be done. The lower limit threshold can also be said to be the lower limit current. The negative sign of the lower limit threshold means that the current flowing from the commercial power supply 3 to the grid interconnection inverter 4 is limited. When the lower limit threshold value is −Imax, the limit circuit 46 outputs the command value Iout_ref as it is if the command value Iout_ref is equal to or higher than the lower limit threshold value −Imax. On the other hand, the limit circuit 46 outputs the lower limit threshold value-Imax when the command value Iout_ref is smaller than the lower limit threshold value-Imax.

状態１は、検出値Ｖｐｎ＿ｔが閾値電圧Ｖ０以下であり、太陽電池２Ａの電圧が低く、かつ、水素製造制御部３０が停止している状態である。状態１において、系統連系インバータ４は、停止している。状態１において、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂは停止している。 State 1 is a state in which the detected value Vpn_t is equal to or less than the threshold voltage V0, the voltage of the solar cell 2A is low, and the hydrogen production control unit 30 is stopped. In the state 1, the grid interconnection inverter 4 is stopped. In state 1, the DCDC converter 2B is stopped.

状態２は、検出値Ｖｐｎ＿ｔが閾値電圧Ｖ０以下であり、太陽電池２Ａの電圧が高く、かつ、水素製造制御部３０が運転している状態である。状態２において、中間電圧Ｖｐｎが閾値電圧Ｖ０に維持されるように、系統連系インバータ４を用いて定電圧制御が実行される。状態２において、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂを用いて太陽電池２ＡのＭＰＰＴ制御が実行される。状態２において、中間接続点５から水素製造制御部３０に入力される直流電力は、一定の直流電力Ｐｏｕｔ２に維持される。 State 2 is a state in which the detected value Vpn_t is equal to or less than the threshold voltage V0, the voltage of the solar cell 2A is high, and the hydrogen production control unit 30 is operating. In the state 2, constant voltage control is executed using the grid interconnection inverter 4 so that the intermediate voltage Vpn is maintained at the threshold voltage V0. In state 2, MPPT control of the solar cell 2A is executed using the DCDC converter 2B. In the state 2, the DC power input from the intermediate connection point 5 to the hydrogen production control unit 30 is maintained at a constant DC power Pout2.

状態３は、検出値Ｖｐｎ＿ｔが閾値電圧Ｖ０以下であり、太陽電池２Ａの電圧が高く、かつ、水素製造制御部３０が停止している状態である。状態３において、中間電圧Ｖｐｎが閾値電圧Ｖ０に維持されるように、系統連系インバータ４を用いて定電圧制御が実行される。状態３において、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂを用いて太陽電池２ＡのＭＰＰＴ制御が実行される。 The state 3 is a state in which the detected value Vpn_t is equal to or less than the threshold voltage V0, the voltage of the solar cell 2A is high, and the hydrogen production control unit 30 is stopped. In the state 3, constant voltage control is executed using the grid interconnection inverter 4 so that the intermediate voltage Vpn is maintained at the threshold voltage V0. In state 3, MPPT control of the solar cell 2A is executed using the DCDC converter 2B.

状態４は、検出値Ｖｐｎ＿ｔが閾値電圧Ｖ０よりも大きく閾値電圧Ｖ１以下であり、太陽電池２Ａの電圧が高く、かつ、水素製造制御部３０が運転している状態である。状態４において、中間電圧Ｖｐｎが閾値電圧Ｖ１に維持されるように、系統連系インバータ４を用いて定電圧制御が実行される。図６において、系統連系インバータ４の列における「Ｖｐｎ（ＣＶ１）」は、このことを意味している。状態４において、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂを用いて太陽電池２ＡのＭＰＰＴ制御が実行される。状態４において、中間接続点５から水素製造制御部３０に入力される直流電力は、一定の直流電力Ｐｏｕｔ２に維持される。 State 4 is a state in which the detected value Vpn_t is larger than the threshold voltage V0 and is equal to or less than the threshold voltage V1, the voltage of the solar cell 2A is high, and the hydrogen production control unit 30 is operating. In the state 4, constant voltage control is executed using the grid interconnection inverter 4 so that the intermediate voltage Vpn is maintained at the threshold voltage V1. In FIG. 6, “Vpn (CV1)” in the row of the grid interconnection inverter 4 means this. In state 4, MPPT control of the solar cell 2A is executed using the DCDC converter 2B. In the state 4, the DC power input from the intermediate connection point 5 to the hydrogen production control unit 30 is maintained at a constant DC power Pout2.

状態５は、検出値Ｖｐｎ＿ｔが閾値電圧Ｖ０よりも大きく閾値電圧Ｖ１以下であり、太陽電池２Ａの電圧が高く、かつ、水素製造制御部３０が停止している状態である。状態５において、中間電圧Ｖｐｎが閾値電圧Ｖ１に維持されるように、系統連系インバータ４を用いて定電圧制御が実行される。状態５において、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂを用いて太陽電池２ＡのＭＰＰＴ制御が実行される。 The state 5 is a state in which the detected value Vpn_t is larger than the threshold voltage V0 and is equal to or less than the threshold voltage V1, the voltage of the solar cell 2A is high, and the hydrogen production control unit 30 is stopped. In the state 5, constant voltage control is executed using the grid interconnection inverter 4 so that the intermediate voltage Vpn is maintained at the threshold voltage V1. In state 5, MPPT control of the solar cell 2A is executed using the DCDC converter 2B.

状態６は、検出値Ｖｐｎ＿ｔが閾値電圧Ｖ２よりも大きく、太陽電池２Ａの電圧が高く、かつ、水素製造制御部３０が運転している状態である。状態６において、系統連系インバータ４から商用電源３への出力電力Ｐｏｕｔが一定の電力Ｐｏｕｔ１に維持されるように、系統連系インバータ４を用いて定電力制御が実行される。図６において、系統連系インバータ４の列における「ＣＰｏｕｔ１」は、このことを意味している。上述のとおり、本実施の形態では、出力電力Ｐｏｕｔは、系統連系インバータ４から出力される有効電力を指す。状態６において、中間電圧Ｖｐｎが閾値電圧Ｖ２に維持されるように、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂを用いて定電圧制御が実行される。図６において、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂの列における「Ｖｐｎ（ＣＶ２）」は、このことを意味している。状態６において、中間接続点５から水素製造制御部３０に入力される直流電力は、一定の直流電力Ｐｏｕｔ２に維持される。 The state 6 is a state in which the detected value Vpn_t is larger than the threshold voltage V2, the voltage of the solar cell 2A is high, and the hydrogen production control unit 30 is operating. In the state 6, constant power control is executed using the grid interconnection inverter 4 so that the output power Pout from the grid interconnection inverter 4 to the commercial power supply 3 is maintained at a constant power Pout1. In FIG. 6, “CPout1” in the row of the grid interconnection inverter 4 means this. As described above, in the present embodiment, the output power Pout refers to the active power output from the grid interconnection inverter 4. In state 6, constant voltage control is executed using the DCDC converter 2B so that the intermediate voltage Vpn is maintained at the threshold voltage V2. In FIG. 6, "Vpn (CV2)" in the row of the DCDC converter 2B means this. In the state 6, the DC power input from the intermediate connection point 5 to the hydrogen production control unit 30 is maintained at a constant DC power Pout2.

状態７は、検出値Ｖｐｎ＿ｔが閾値電圧Ｖ２よりも大きく、太陽電池２Ａの電圧が高く、かつ、水素製造制御部３０が停止している状態である。状態７において、系統連系インバータ４から商用電源３への出力電力Ｐｏｕｔが一定の電力Ｐｏｕｔ１に維持されるように、系統連系インバータ４を用いて定電力制御が実行される。状態７において、中間電圧Ｖｐｎが閾値電圧Ｖ２に維持されるように、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂを用いて定電圧制御が実行される。 The state 7 is a state in which the detected value Vpn_t is larger than the threshold voltage V2, the voltage of the solar cell 2A is high, and the hydrogen production control unit 30 is stopped. In the state 7, constant power control is executed using the grid interconnection inverter 4 so that the output power Pout from the grid interconnection inverter 4 to the commercial power supply 3 is maintained at a constant power Pout1. In the state 7, constant voltage control is executed using the DCDC converter 2B so that the intermediate voltage Vpn is maintained at the threshold voltage V2.

状態０から３では、太陽電池２Ａの電圧が低いか高いかにより、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂを用いて太陽電池２ＡのＭＰＰＴ制御が実行されるかＤＣＤＣコンバータ２Ｂが停止するかが決定されている。夜間など日射の殆ど無い場合に、太陽電池２Ａの電圧が低くなり得る。一方、日射が十分にあるときに、太陽電池２Ａの電圧が高くなり得る。 In states 0 to 3, it is determined whether the MPPT control of the solar cell 2A is executed by using the DCDC converter 2B or the DCDC converter 2B is stopped depending on whether the voltage of the solar cell 2A is low or high. The voltage of the solar cell 2A can be low when there is almost no solar radiation such as at night. On the other hand, when there is sufficient sunlight, the voltage of the solar cell 2A can be high.

なお、太陽電池２Ａの電圧が低いあるいは高いというのは、両者の状態を区別するための相対的な表現である。この文脈において、「太陽電池２Ａの電圧」が具体的に何を指すかを限定して解釈するべきではない。例えば、「太陽電池２Ａの電圧」は、太陽電池２Ａの開放電圧とも動作電圧とも解釈され得る。例えば、開放電圧が１００ＶであるときにＤＣＤＣコンバータ２Ｂが停止するような構成が採用され得る。 The fact that the voltage of the solar cell 2A is low or high is a relative expression for distinguishing between the two states. In this context, what the "voltage of solar cell 2A" specifically refers to should not be construed as limited. For example, the "voltage of the solar cell 2A" can be interpreted as both the open circuit voltage and the operating voltage of the solar cell 2A. For example, a configuration may be adopted in which the DCDC converter 2B is stopped when the open circuit voltage is 100 V.

状態１の系統連系インバータ４の停止は、単相インバータ２３のスイッチングを停止することによって実現され得る。本実施の形態では、状態１において、連系リレー２７は並列状態にある。ただし、状態１において、連系リレー２７は解列状態にあってもよい。 The stoppage of the grid interconnection inverter 4 in the state 1 can be realized by stopping the switching of the single-phase inverter 23. In the present embodiment, in the state 1, the interconnection relay 27 is in a parallel state. However, in the state 1, the interconnection relay 27 may be in the disconnected state.

状態１では、中間接続点５からＤＣＤＣコンバータ２Ｂに出力される電力も、中間接続点５から水素製造制御部３０に供給される電力も、ともにゼロである。そのため、系統連系インバータ４の制御によらず、系統連系インバータ４から商用電源３への出力電力はゼロであり得る。そのため、状態１において、中間電圧Ｖｐｎが閾値電圧Ｖ０に維持されるように系統連系インバータ４を用いて定電圧制御が実行されてもよく、そのようにされても上記出力電力はゼロであり得る。この際、連系リレー２７は並列状態にあってもよく、解列状態にあってもよい。 In the state 1, both the electric power output from the intermediate connection point 5 to the DCDC converter 2B and the electric power supplied from the intermediate connection point 5 to the hydrogen production control unit 30 are zero. Therefore, the output power from the grid interconnection inverter 4 to the commercial power supply 3 can be zero regardless of the control of the grid interconnection inverter 4. Therefore, in the state 1, constant voltage control may be executed by using the grid interconnection inverter 4 so that the intermediate voltage Vpn is maintained at the threshold voltage V0, and even if it is done so, the output power is zero. obtain. At this time, the interconnection relay 27 may be in a parallel state or may be in a disconnected state.

中間接続点５に入力される電力が中間接続点５から出力される電力に比べて大きい場合、中間接続点５の中間電圧Ｖｐｎは上昇する。具体的には、太陽電池２Ａの発電電力が、水素製造制御部３０の必要電力および系統連系インバータ４の出力電力の合計電力に比べて大きい場合、中間電圧Ｖｐｎは上昇する。中間電圧Ｖｐｎは、このような上昇により、状態６および７のように閾値電圧Ｖ２よりも大きくなり得る。その場合、上記のとおり、系統連系インバータ４を用いて定電力制御が実行されることにより出力電力Ｐｏｕｔが制限され、そのため中間接続点５から系統連系インバータ４に出力される電力が制限される。しかし、上記の場合、併せて、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂを用いて定電圧制御が実行される。これにより、太陽電池２Ａの動作点がＭＰＰＴ制御に基づく最大電力点からずれ、太陽電池２ＡからＤＣＤＣコンバータ２Ｂを介して中間接続点５に入力される電力が減少する。そのため、中間接続点５に入出力される電力のバランスがとれ、中間電圧Ｖｐｎは適切な範囲に制御され得る。 When the power input to the intermediate connection point 5 is larger than the power output from the intermediate connection point 5, the intermediate voltage VPN of the intermediate connection point 5 rises. Specifically, when the generated power of the solar cell 2A is larger than the total power of the required power of the hydrogen production control unit 30 and the output power of the grid interconnection inverter 4, the intermediate voltage VPN increases. Due to such an increase, the intermediate voltage Vpn can be larger than the threshold voltage V2 as in states 6 and 7. In that case, as described above, the output power Pout is limited by executing the constant power control using the grid interconnection inverter 4, and therefore the power output from the intermediate connection point 5 to the grid interconnection inverter 4 is limited. NS. However, in the above case, the constant voltage control is also executed by using the DCDC converter 2B. As a result, the operating point of the solar cell 2A deviates from the maximum power point based on the MPPT control, and the power input from the solar cell 2A to the intermediate connection point 5 via the DCDC converter 2B is reduced. Therefore, the power input / output to / from the intermediate connection point 5 is balanced, and the intermediate voltage VPN can be controlled within an appropriate range.

ここで、日射が大きくなっていく状況において、系統連系インバータ４およびＤＣＤＣコンバータ２Ｂの制御モードがどのように遷移するかについて、具体例を挙げて説明する。 Here, a specific example will be described as to how the control modes of the grid interconnection inverter 4 and the DCDC converter 2B transition in a situation where the solar radiation is increasing.

夜間であり日射の殆ど無いとき、状態０および１のように、中間電圧Ｖｐｎが閾値電圧Ｖ０以下であり、かつ、太陽電池２Ａの電圧が低い値であり得る。この場合、水素製造制御部３０が運転していれば、系統連系インバータ４を用いて定電圧制御が実行される。水素製造制御部３０が停止していれば、系統連系インバータ４は停止している。ＤＣＤＣコンバータ２Ｂは停止している。 At night and when there is almost no solar radiation, the intermediate voltage Vpn may be below the threshold voltage V0 and the voltage of the solar cell 2A may be low, as in states 0 and 1. In this case, if the hydrogen production control unit 30 is operating, constant voltage control is executed using the grid interconnection inverter 4. If the hydrogen production control unit 30 is stopped, the grid interconnection inverter 4 is stopped. The DCDC converter 2B is stopped.

太陽が上がり始め、弱い日射があるとき、状態２および３のように、中間電圧Ｖｐｎが閾値電圧Ｖ０以下であり、かつ、太陽電池２Ａの電圧が高い値であり得る。この場合、系統連系インバータ４を用いて定電圧制御が実行される。また、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂを用いて太陽電池２ＡのＭＰＰＴ制御が実行される。しかし、太陽電池２Ａの発電電力が不十分であるため、太陽電池２Ａの動作点がＭＰＰＴ制御に基づくＶ−Ｉカーブに従って移動せず、太陽電池２Ａの出力電流がゼロから増加したとたんに出力電圧が急落する。そのため、太陽電池２Ａの出力電圧の増加、出力電流のゼロからの増加、および出力電圧の急落というサイクルが繰り返されることになる。 When the sun begins to rise and there is weak sunlight, the intermediate voltage Vpn may be below the threshold voltage V0 and the voltage of the solar cell 2A may be high, as in states 2 and 3. In this case, constant voltage control is executed using the grid interconnection inverter 4. Further, MPPT control of the solar cell 2A is executed by using the DCDC converter 2B. However, because the generated power of the solar cell 2A is insufficient, the operating point of the solar cell 2A does not move according to the VI curve based on the MPPT control, and the output current of the solar cell 2A increases from zero. The voltage plummets. Therefore, the cycle of increasing the output voltage of the solar cell 2A, increasing the output current from zero, and suddenly dropping the output voltage is repeated.

太陽が高くまで上がり、十分な日射があるとき、状態４および５のように、中間電圧Ｖｐｎが閾値電圧Ｖ０よりも大きく、かつ、太陽電池２Ａの電圧が高い値であり得る。この場合、系統連系インバータ４を用いて定電圧制御が実行される。また、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂを用いたＭＰＰＴ制御により、太陽電池２Ａの動作点が最大電力点に移動する。このため、ＭＰＰＴ制御に基づいて最大化された電力を、太陽電池２ＡからＤＣＤＣコンバータ２Ｂを介して中間接続点５に取り出すことが可能となる。 When the sun rises high and there is sufficient solar radiation, the intermediate voltage Vpn can be greater than the threshold voltage V0 and the voltage of the solar cell 2A can be high, as in states 4 and 5. In this case, constant voltage control is executed using the grid interconnection inverter 4. Further, the operating point of the solar cell 2A moves to the maximum power point by MPPT control using the DCDC converter 2B. Therefore, the power maximized based on the MPPT control can be taken out from the solar cell 2A to the intermediate connection point 5 via the DCDC converter 2B.

さらに太陽が高くまで上がり日射が強まると、ＭＰＰＴ制御により太陽電池２Ａから中間接続点５に取り出される電力が中間接続点５から出力される電力よりも大きくなる場合がある。この状況では、中間電圧Ｖｐｎを閾値電圧Ｖ１に維持するための定電圧制御をしていても、中間電圧Ｖｐｎは閾値電圧Ｖ１には追従せず、上昇して閾値電圧Ｖ２よりも大きくなり得る。この場合、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂを用いて定電圧制御が実行される。これにより、太陽電池２Ａの動作点がＭＰＰＴ制御に基づく最大電力点からずれ、太陽電池２Ａの発電電力が低下する。これにより、太陽電池２Ａから中間接続点５に取り出される電力が低下し、中間接続点５の電圧が下がり、エネルギーシステム１は電気的に安定な方向に向かう。また、この場合、系統連系インバータ４を用いて定電力制御が実行される。これにより、出力電力Ｐｏｕｔが制限される。 When the sun rises to a higher level and the solar radiation becomes stronger, the power taken out from the solar cell 2A to the intermediate connection point 5 by MPPT control may be larger than the power output from the intermediate connection point 5. In this situation, even if the constant voltage control for maintaining the intermediate voltage Vpn at the threshold voltage V1 is performed, the intermediate voltage Vpn does not follow the threshold voltage V1 and may rise to be larger than the threshold voltage V2. In this case, constant voltage control is executed using the DCDC converter 2B. As a result, the operating point of the solar cell 2A deviates from the maximum power point based on the MPPT control, and the generated power of the solar cell 2A decreases. As a result, the electric power taken out from the solar cell 2A to the intermediate connection point 5 decreases, the voltage at the intermediate connection point 5 decreases, and the energy system 1 moves toward an electrically stable direction. Further, in this case, the constant power control is executed by using the grid interconnection inverter 4. This limits the output power Pout.

以上の説明から理解されるように、中間電圧Ｖｐｎが属する区分に応じて、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂと中間接続点５との間の電力のやり取りと、中間接続点５と系統連系インバータ４との間の電力のやり取りと、がなされる。また、中間接続点５と水素製造制御部３０との間の電力のやり取りもなされ得る。これらの電力のやり取りは、系統連系インバータ４およびＤＣＤＣコンバータ２Ｂの一方により中間電圧Ｖｐｎを調整するとともにこれらの他方によりその接続先の電気的状態に応じた制御を行いながら、行われる。こうして、需給バランスがとられる。なお、「これらの他方によりその接続先の電気的状態を制御し」は、具体的には、系統連系インバータ４により商用電源３へと出力される電力を制御することまたはＤＣＤＣコンバータ２Ｂにより太陽電池２Ａから出力される電力を制御することを指す。 As can be understood from the above description, power is exchanged between the DCDC converter 2B and the intermediate connection point 5 and between the intermediate connection point 5 and the grid interconnection inverter 4 according to the classification to which the intermediate voltage VPN belongs. The exchange of electric power is done. Further, electric power can be exchanged between the intermediate connection point 5 and the hydrogen production control unit 30. These electric power exchanges are performed while adjusting the intermediate voltage VPN by one of the grid interconnection inverter 4 and the DCDC converter 2B and controlling the intermediate voltage Vpn by the other of these according to the electrical state of the connection destination. In this way, the supply and demand balance is achieved. In addition, "controlling the electric state of the connection destination by the other of these" specifically means controlling the power output to the commercial power source 3 by the grid interconnection inverter 4 or the sun by the DCDC converter 2B. It refers to controlling the power output from the battery 2A.

［１−２−５．第３制御部７Ｃの動作］
第３制御部７Ｃは、エネルギーシステム１の状態および／または系統連系インバータ４の出力先である商用電源３の状態に応じて、系統連系インバータ４の制御モードを切り替える。第３制御部７Ｃによる制御モードの切り替えは、第２制御部７Ｂよりも優先的になされる。具体的には、第３制御部７Ｃは、エネルギーシステム１および／または商用電源３に異常が発生した場合に、系統連系インバータ４の制御モードを切り替える。 [1-2-5. Operation of 3rd control unit 7C]
The third control unit 7C switches the control mode of the grid interconnection inverter 4 according to the state of the energy system 1 and / or the state of the commercial power supply 3 which is the output destination of the grid interconnection inverter 4. The switching of the control mode by the third control unit 7C is prioritized over the second control unit 7B. Specifically, the third control unit 7C switches the control mode of the grid interconnection inverter 4 when an abnormality occurs in the energy system 1 and / or the commercial power supply 3.

商用電源３の電圧の過度な上昇は、商用電源３の異常に該当し得る。商用電源３の電圧の過度な低下は、商用電源３の異常に該当し得る。商用電源３の電圧位相の跳躍は、商用電源３の異常に該当し得る。商用電源３の停電は、商用電源３の異常に該当し得る。水素製造制御部３０の異常は、エネルギーシステム１の異常に該当し得る。系統連系インバータ４の異常は、エネルギーシステム１の異常に該当し得る。なお、系統連系インバータ４の異常の程度によっては、系統連系インバータ４を用いた定電圧制御および定電力制御は実行可能である。また、異常の発生場所、重度等に応じて、出力先を限定して系統連系インバータ４から電力を出力することも可能である。エネルギーシステム１の単独運転は、エネルギーシステム１の異常に該当し得る。エネルギーシステム１の単独運転は、エネルギーシステム１が連系している電力系統が商用電源３と切り離された状態において、エネルギーシステム１から上記電力系統の線路負荷に有効電力を供給している状態である。これらの異常の検知の仕方は、特に限定されない。 An excessive rise in the voltage of the commercial power supply 3 may correspond to an abnormality of the commercial power supply 3. An excessive drop in the voltage of the commercial power supply 3 may correspond to an abnormality of the commercial power supply 3. The jump in the voltage phase of the commercial power supply 3 may correspond to an abnormality of the commercial power supply 3. A power failure of the commercial power supply 3 may correspond to an abnormality of the commercial power supply 3. The abnormality of the hydrogen production control unit 30 may correspond to the abnormality of the energy system 1. The abnormality of the grid interconnection inverter 4 may correspond to the abnormality of the energy system 1. It should be noted that constant voltage control and constant power control using the grid interconnection inverter 4 can be executed depending on the degree of abnormality of the grid interconnection inverter 4. Further, it is also possible to output electric power from the grid interconnection inverter 4 by limiting the output destination according to the location and severity of the abnormality. The independent operation of the energy system 1 may correspond to an abnormality of the energy system 1. The independent operation of the energy system 1 is a state in which the power system to which the energy system 1 is connected is disconnected from the commercial power source 3, and the energy system 1 supplies active power to the line load of the power system. be. The method of detecting these abnormalities is not particularly limited.

エネルギーシステム１および／または商用電源３に異常が発生した場合、エネルギーシステム１の状態は、図６に示す状態６または７に遷移する。具体的には、この場合、水素製造制御部３０が運転していれば状態６への遷移がなされ、水素製造制御部３０が運転していなければ状態７への遷移がなされる。 When an abnormality occurs in the energy system 1 and / or the commercial power supply 3, the state of the energy system 1 transitions to the state 6 or 7 shown in FIG. Specifically, in this case, if the hydrogen production control unit 30 is operating, the transition to the state 6 is performed, and if the hydrogen production control unit 30 is not operating, the transition to the state 7 is performed.

［１−３．効果等］
本実施の形態では、発電装置２は、太陽電池２ＡおよびＤＣＤＣコンバータ２Ｂを含む。発電装置２で生成された直流電力は、系統連系インバータ４を介して、商用電源３へ出力され得る。また、発電装置２で生成された直流電力は、水素製造装置６へ供給され得る。 [1-3. Effect, etc.]
In this embodiment, the power generation device 2 includes a solar cell 2A and a DCDC converter 2B. The DC power generated by the power generation device 2 can be output to the commercial power supply 3 via the grid interconnection inverter 4. Further, the DC power generated by the power generation device 2 can be supplied to the hydrogen production device 6.

仮に、系統連系インバータ４と商用電源３の間の連系点Ｘから、水素製造装置６に電力を供給するとする。その場合、連系点Ｘと水素製造装置６との間に、ＡＣ−ＤＣインバータが設けられることになる。そのため、発電装置２で生成された電力は、系統連系インバータ４で直流から交流に変換され、次にＡＣ−ＤＣインバータで交流から直流に変換され、その後水素製造装置６に供給されることになる。つまり、発電装置２で生成された電力が水素製造装置６に供給されるまでの間に、２回の電力変換が行われ、その分の変換ロスが生じることになる。これに対し、本実施の形態では、中間接続点５から水素製造装置６に電力を供給する。この構成によれば、上記の変換ロスを回避できる。このように、本実施の形態は、発電装置２で生成された電力が水素製造装置６に供給されるまでの間の電力ロスを抑制できる点で、有利である。 Suppose that power is supplied to the hydrogen production apparatus 6 from the interconnection point X between the grid interconnection inverter 4 and the commercial power supply 3. In that case, an AC-DC inverter will be provided between the interconnection point X and the hydrogen production apparatus 6. Therefore, the electric power generated by the power generation device 2 is converted from DC to AC by the grid interconnection inverter 4, then converted from AC to DC by the AC-DC inverter, and then supplied to the hydrogen production device 6. Become. That is, before the electric power generated by the power generation apparatus 2 is supplied to the hydrogen production apparatus 6, two electric power conversions are performed, and a conversion loss corresponding to that amount is generated. On the other hand, in the present embodiment, electric power is supplied to the hydrogen production apparatus 6 from the intermediate connection point 5. According to this configuration, the above conversion loss can be avoided. As described above, the present embodiment is advantageous in that the electric power loss until the electric power generated by the power generation apparatus 2 is supplied to the hydrogen production apparatus 6 can be suppressed.

また、連系点Ｘから水素製造装置６に電力を供給する構成では、発電装置２で生成された電力を水素製造装置６に供給する機会が損なわれるおそれがある。具体的には、エネルギーシステム１および／または商用電源３の状況により、連系点Ｘの電圧は上昇し得る。これに関連し、系統連系規定によれば、連系点Ｘの電圧が過度に上昇した場合には、発電装置２の発電電力を減少させる必要がある。そのため、発電電力の余剰分を水素製造装置６に供給する機会が損なわれ得る。これに対し、本実施の形態では、中間接続点５から水素製造装置６に電力を供給する。この構成によれば、上記のように機会が損なわれるという事態は生じ難い。 Further, in the configuration in which the electric power is supplied from the interconnection point X to the hydrogen production apparatus 6, the opportunity to supply the electric power generated by the power generation apparatus 2 to the hydrogen production apparatus 6 may be impaired. Specifically, the voltage at the interconnection point X may increase depending on the conditions of the energy system 1 and / or the commercial power supply 3. In relation to this, according to the grid interconnection regulation, when the voltage at the interconnection point X rises excessively, it is necessary to reduce the generated power of the power generation device 2. Therefore, the opportunity to supply the surplus power generated to the hydrogen production apparatus 6 may be impaired. On the other hand, in the present embodiment, electric power is supplied to the hydrogen production apparatus 6 from the intermediate connection point 5. With this configuration, it is unlikely that the opportunity will be impaired as described above.

このように、本実施の形態によれば、発電装置２で生成された電力が水素製造装置６に供給されるまでの間の電力ロスを抑制できる。また、発電装置２で生成された電力が水素製造装置６に供給する機会が損なわれ難い。このため、発電装置２で生成された電力を効果的に水素に変換できる。よって、本実施の形態は、エネルギーシステム１の発電電力を有効活用するのに適している。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress the power loss until the power generated by the power generation device 2 is supplied to the hydrogen production device 6. In addition, the opportunity for the electric power generated by the power generation device 2 to be supplied to the hydrogen production device 6 is not impaired. Therefore, the electric power generated by the power generation device 2 can be effectively converted into hydrogen. Therefore, this embodiment is suitable for effectively utilizing the generated power of the energy system 1.

一方、本実施の形態では、中間接続点５から水素製造装置６に電力を供給する構成を採用するに際して、エネルギーシステム１と商用電源３との間の協調性と、エネルギーシステム１における電気的な安定性と、が確保されるように、定電力制御および定電圧制御がなされる。 On the other hand, in the present embodiment, when adopting a configuration in which electric power is supplied from the intermediate connection point 5 to the hydrogen production apparatus 6, the coordination between the energy system 1 and the commercial power source 3 and the electrical in the energy system 1 are obtained. Constant power control and constant voltage control are performed to ensure stability.

具体的には、定電力制御によれば、商用電源３へと出力される交流電力の大きさを一定に維持できる。そのような定電力制御によれば、系統連系インバータ４から商用電源３へと出力される交流電力の大きさを絞ることができる。交流電力の大きさを絞ることを、商用電源３が停電しているとき、系統混雑が原因で連系点Ｘの電圧が高いとき、中間電圧Ｖｐｎが閾値電圧Ｖ２を超えており連系点Ｘの電圧が高い蓋然性が高いとき、エネルギーシステム１が単独運転を行っているとき等に行うことにより、エネルギーシステム１と商用電源３との間の協調性を確保できる。 Specifically, according to the constant power control, the magnitude of the AC power output to the commercial power source 3 can be kept constant. According to such constant power control, the magnitude of the AC power output from the grid interconnection inverter 4 to the commercial power supply 3 can be reduced. To narrow down the magnitude of AC power, when the commercial power supply 3 is out of power, when the voltage of the interconnection point X is high due to system congestion, the intermediate voltage Vpn exceeds the threshold voltage V2 and the interconnection point X It is possible to secure the cooperation between the energy system 1 and the commercial power source 3 by performing the operation when the voltage of the voltage is high or when the energy system 1 is operating independently.

また、定電圧制御によれば、中間接続点５の中間電圧Ｖｐｎの大きさを一定に維持できる。定電圧制御によれば、中間接続点５に入力される直流電力と中間接続点５から出力される直流電力とのバランスをとることができるとも言える。このようにすれば、電気的な安定性が損なわれ難く、例えばコンデンサ２１が破損する等の問題が生じ難い。よって、本実施の形態は、エネルギーシステム１における電気的な安定性を確保するのに適している。 Further, according to the constant voltage control, the magnitude of the intermediate voltage Vpn at the intermediate connection point 5 can be kept constant. According to the constant voltage control, it can be said that the DC power input to the intermediate connection point 5 and the DC power output from the intermediate connection point 5 can be balanced. In this way, the electrical stability is unlikely to be impaired, and problems such as damage to the capacitor 21 are unlikely to occur. Therefore, this embodiment is suitable for ensuring the electrical stability of the energy system 1.

定電圧制御による上記の利点は、定電力制御がともに行われている場合にも得られる。具体的には、この場合、定電力制御に基づき商用電源３への出力電力が制限されるが故に中間接続点５から系統連系インバータ４への出力電力も制限される。しかし、定電圧制御の寄与により、この出力電力と同等のレベルにまで太陽電池２ＡからＤＣＤＣコンバータ２Ｂを介して中間接続点５に出力される電力が低下するように、太陽電池２Ａの動作点が調整される。こうして、エネルギーシステム１における電気的な安定性が確保される。 The above advantages of constant voltage control can also be obtained when constant power control is performed together. Specifically, in this case, since the output power to the commercial power source 3 is limited based on the constant power control, the output power from the intermediate connection point 5 to the grid interconnection inverter 4 is also limited. However, due to the contribution of the constant voltage control, the operating point of the solar cell 2A is set so that the power output from the solar cell 2A to the intermediate connection point 5 via the DCDC converter 2B is reduced to a level equivalent to this output power. It will be adjusted. In this way, the electrical stability of the energy system 1 is ensured.

また、定電圧制御によれば中間電圧Ｖｐｎが一定に維持されるため、定電圧制御には水素製造制御部３０に安定して電力を供給できるという利点もある。 Further, according to the constant voltage control, since the intermediate voltage Vpn is maintained constant, the constant voltage control also has an advantage that the hydrogen production control unit 30 can be stably supplied with electric power.

また、本実施の形態では、系統連系インバータ４を用いて定電力制御が実行されているため系統連系インバータ４を用いて定電圧制御を行うことができない場合であっても、別の電力変換器であるＤＣＤＣコンバータ２Ｂを用いて定電圧制御を実行できる。定電圧制御に利用可能な機器が複数あり、定電圧制御に利用する機器が切り替わり得ることも、有利な特徴である。 Further, in the present embodiment, since the constant power control is executed by using the grid interconnection inverter 4, even if the constant voltage control cannot be performed by using the grid interconnection inverter 4, another power is used. Constant voltage control can be performed using the DCDC converter 2B, which is a converter. It is also an advantageous feature that there are a plurality of devices that can be used for constant voltage control, and the devices used for constant voltage control can be switched.

本実施の形態では、系統連系インバータ４およびＤＣＤＣコンバータ２Ｂの制御モードは、中間接続点５の中間電圧Ｖｐｎに基づいて切り替えられる。本実施の形態では、このような切り替えを通じ、中間電圧Ｖｐｎを適切に調整しつつ、エネルギーシステム１から商用電源３への望まれない電力の出力を回避し得る。このことは、水素製造装置６に電力を適切に供給しつつ、エネルギーシステム１と商用電源３との間の協調性およびエネルギーシステム１の電気的な安定性を確保するのに適している。本実施の形態では、中間電圧Ｖｐｎに基づく制御モードの切り替えは、第２制御部７Ｂによって行われる。 In the present embodiment, the control modes of the grid interconnection inverter 4 and the DCDC converter 2B are switched based on the intermediate voltage VPN of the intermediate connection point 5. In the present embodiment, through such switching, it is possible to avoid the output of unwanted power from the energy system 1 to the commercial power source 3 while appropriately adjusting the intermediate voltage VPN. This is suitable for ensuring the coordination between the energy system 1 and the commercial power source 3 and the electrical stability of the energy system 1 while appropriately supplying electric power to the hydrogen production apparatus 6. In the present embodiment, the switching of the control mode based on the intermediate voltage VPN is performed by the second control unit 7B.

太陽電池２ＡおよびＤＣＤＣコンバータ２Ｂの制御モードは、エネルギーシステム１および／または商用電源３が健全か否かによっても切り替えられ得る。これにより、エネルギーシステム１および／または商用電源３において異常が発生している場合において、適切な対処が可能となる。このような切り替えは、第３制御部７Ｃによって行われる。 The control modes of the solar cell 2A and the DCDC converter 2B can also be switched depending on whether the energy system 1 and / or the commercial power supply 3 is sound. As a result, when an abnormality has occurred in the energy system 1 and / or the commercial power source 3, appropriate measures can be taken. Such switching is performed by the third control unit 7C.

再生可能エネルギーを利用した分散型電源の普及が加速し拡大すると、系統が混雑し、系統電圧が局所的に上昇し得る。また、系統では停電が発生することもある。これらの場合、本実施の形態のエネルギーシステム１を用いて分散型電源が構成されていれば、分散型電源で発電された電力を、水素という別のエネルギー媒体に変換できる。このため、系統への出力電力を抑制することにより系統への悪影響を抑制しつつ、分散型電源で生成されたエネルギーを捨てることを避けることができる。このことは、エネルギーインフラ相互の協調性を確保と、エネルギーの有効活用および安定供給と、を実現し得る。本実施の形態によれば、併せて、分散型電源の電気的な安定性を確保できる。 As the spread of distributed generation using renewable energy accelerates and expands, the grid may become congested and the grid voltage may rise locally. In addition, a power outage may occur in the system. In these cases, if the distributed power source is configured by using the energy system 1 of the present embodiment, the electric power generated by the distributed power source can be converted into another energy medium called hydrogen. Therefore, by suppressing the output power to the system, it is possible to suppress the adverse effect on the system and avoid discarding the energy generated by the distributed power source. This can ensure mutual cooperation between energy infrastructures, and realize effective use and stable supply of energy. According to this embodiment, the electrical stability of the distributed power source can be ensured at the same time.

中間接続点５は、発電装置２に接続されており、水素製造装置６に接続されており、かつ、系統連系インバータ４を介して商用電源３に接続され得る。そのため、発電装置２で生成された電力は、商用電源３および水素製造装置６の間で最適分配され得る。 The intermediate connection point 5 is connected to the power generation device 2, is connected to the hydrogen production device 6, and can be connected to the commercial power supply 3 via the grid interconnection inverter 4. Therefore, the electric power generated by the power generation device 2 can be optimally distributed between the commercial power source 3 and the hydrogen production device 6.

なお、上記説明した本実施の形態では、発電装置２は、１つの太陽電池２Ａと１つのＤＣＤＣコンバータ２Ｂとが接続されることによって構成されている。ただし、本実施の形態において、発電装置２は、１つの太陽電池２Ａと１つのＤＣＤＣコンバータ２Ｂとが接続されたセットを複数含んでいてもよい。この複数のセットにおいて、複数のＤＣＤＣコンバータ２Ｂがパワーコンディショナーを構成しており、そのパワーコンディショナーはマルチストリング型であると考えることができる。 In the present embodiment described above, the power generation device 2 is configured by connecting one solar cell 2A and one DCDC converter 2B. However, in the present embodiment, the power generation device 2 may include a plurality of sets in which one solar cell 2A and one DCDC converter 2B are connected. In the plurality of sets, a plurality of DCDC converters 2B constitute a power conditioner, and the power conditioner can be considered to be a multi-string type.

また、上記説明した本実施の形態では、エネルギー媒体変換装置は、水素製造装置６である。ただし、本実施の形態において、他のエネルギー媒体変換装置を採用してもよい。他のエネルギー媒体変換装置として、冷熱生成装置、温熱生成装置等が例示される。冷熱生成装置の例は、電力を用いて冷熱を生成するヒートポンプと、冷熱を貯蔵する貯蔵する貯蔵部と、を含む。貯蔵部は、例えば、冷熱を冷気という形で貯蔵する冷凍庫である。温生成装置の例は、電力を用いて温熱を生成するヒートポンプと、温熱を貯蔵する貯蔵する貯蔵部と、を含む。貯蔵部は、例えば、温熱を温水という形で貯蔵する貯湯タンクである。 Further, in the present embodiment described above, the energy medium conversion device is the hydrogen production device 6. However, in this embodiment, another energy medium conversion device may be adopted. Examples of other energy medium conversion devices include a cold heat generator, a heat generator, and the like. Examples of cold heat generators include a heat pump that uses electric power to generate cold heat and a storage unit that stores cold heat. The storage unit is, for example, a freezer that stores cold heat in the form of cold air. Examples of heat generators include a heat pump that uses electric power to generate heat and a storage unit that stores heat. The storage unit is, for example, a hot water storage tank that stores hot water in the form of hot water.

また、中間接続点５に、蓄電装置を接続してもよい。その場合、水素製造装置６が電力を水素に変換して貯蔵できるため、蓄電装置の容量を抑えることができる。蓄電装置として、蓄電池およびコンデンサが例示される。蓄電池の具体例は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池等である。コンデンサの具体例は、電気二重層コンデンサである。 Further, a power storage device may be connected to the intermediate connection point 5. In that case, since the hydrogen production device 6 can convert the electric power into hydrogen and store it, the capacity of the power storage device can be suppressed. Examples of the power storage device include a storage battery and a capacitor. Specific examples of the storage battery are a lithium ion battery, a nickel hydrogen battery, a lead storage battery and the like. A specific example of a capacitor is an electric double layer capacitor.

以上のとおり、本実施の形態のエネルギーシステム１は、発電装置２と、連系装置４と、エネルギー媒体変換装置と、制御装置７と、を備える。発電装置２は、直流電力を中間接続点５へと出力する。連系装置４は、中間接続点５から入力された直流電力を交流電力に変換して商用電源３へと出力する。エネルギー媒体変換装置は、中間接続点５から入力された電力のエネルギー媒体変換を行う。制御装置７は、定電圧制御と、定電力制御と、を実行する。定電圧制御は、中間接続点５の直流電圧の大きさを一定に維持する制御である。定電力制御は、商用電源３へと出力される交流電力の大きさを一定に維持する制御である。制御装置７は、第１運転モードにおいて、連系装置４を制御することによって定電圧制御を実行し、かつ、エネルギー媒体変換装置にエネルギー媒体変換を実行させる。制御装置７は、第２運転モードにおいて、連系装置４を制御することによって定電力制御を実行し、連系装置４とは別の電力変換器であって中間接続点５と電気的に接続された電力変換器を制御することによって定電圧制御を実行し、かつ、エネルギー媒体変換装置にエネルギー媒体変換を実行させる。本実施の形態に係る技術は、エネルギーシステム１と商用電源３との間の協調性およびエネルギーシステム１における電気的な安定性を確保しつつ、エネルギーシステム１の発電電力を有効活用するのに適している。 As described above, the energy system 1 of the present embodiment includes a power generation device 2, an interconnection device 4, an energy medium conversion device, and a control device 7. The power generation device 2 outputs DC power to the intermediate connection point 5. The interconnection device 4 converts the DC power input from the intermediate connection point 5 into AC power and outputs it to the commercial power supply 3. The energy medium conversion device performs energy medium conversion of the electric power input from the intermediate connection point 5. The control device 7 executes constant voltage control and constant power control. The constant voltage control is a control that keeps the magnitude of the DC voltage at the intermediate connection point 5 constant. The constant power control is a control that keeps the magnitude of the AC power output to the commercial power source 3 constant. In the first operation mode, the control device 7 executes constant voltage control by controlling the interconnection device 4, and causes the energy medium conversion device to execute the energy medium conversion. In the second operation mode, the control device 7 executes constant power control by controlling the interconnection device 4, and is a power converter different from the interconnection device 4 and is electrically connected to the intermediate connection point 5. The constant voltage control is executed by controlling the power converter, and the energy medium converter is made to perform the energy medium conversion. The technique according to the present embodiment is suitable for effectively utilizing the generated power of the energy system 1 while ensuring the coordination between the energy system 1 and the commercial power source 3 and the electrical stability of the energy system 1. ing.

連系装置４は、図１等の例では、系統連系インバータ４に対応する。エネルギー媒体変換は、電力を、電力以外のエネルギー媒体に変換することを指す。図１等の例では、発電装置２の発電電力を、商用電源３を介することなく、エネルギー媒体変換できる。エネルギー媒体変換装置は、エネルギー媒体変換を実行する要素とともに、エネルギー媒体変換により得られた電力以外のエネルギー媒体を貯蔵する要素を有していてもよい。図１等の例では、エネルギー媒体変換装置は、水素製造装置６に対応する。図１等の例では、制御装置７は、エネルギーシステム１の運転モードが第１運転モードであるときに、連系装置４に入力される直流電圧の大きさを制御することによって定電圧制御を実行していると言える。図１等の例では、制御装置７は、エネルギーシステム１の運転モードが第２運転モードであるときに、連系装置４から出力される交流電力の大きさを制御することによって定電力制御を実行していると言える。第１運転モードは、図６の例では、状態４に対応し得る。第２運転モードは、図６の例では、状態６に対応し得る。上記の文脈において、交流電力の大きさは、交流電力の実効値であり得る。また、交流電力は、有効電力であり得る。 The interconnection device 4 corresponds to the grid interconnection inverter 4 in the example of FIG. 1 and the like. Energy medium conversion refers to the conversion of electric power into an energy medium other than electric power. In the example of FIG. 1 and the like, the generated power of the power generation device 2 can be converted into an energy medium without going through the commercial power source 3. The energy medium conversion device may have an element for performing the energy medium conversion and an element for storing an energy medium other than the electric power obtained by the energy medium conversion. In the example of FIG. 1 and the like, the energy medium conversion device corresponds to the hydrogen production device 6. In the example of FIG. 1 and the like, the control device 7 controls the constant voltage by controlling the magnitude of the DC voltage input to the interconnection device 4 when the operation mode of the energy system 1 is the first operation mode. It can be said that it is running. In the example of FIG. 1, the control device 7 controls the constant power by controlling the magnitude of the AC power output from the interconnection device 4 when the operation mode of the energy system 1 is the second operation mode. It can be said that it is running. The first operation mode may correspond to the state 4 in the example of FIG. The second operation mode may correspond to state 6 in the example of FIG. In the above context, the magnitude of AC power can be the effective value of AC power. Also, the AC power can be active power.

また、本実施の形態において、商用電源３における異常の発生を契機に、第１運転モードから第２運転モードに切り替わってもよい。このようにすれば、商用電源３で異常が発生した場合において、異常状態にある商用電源３への電力供給を抑制できる。そのため、エネルギーシステム１と商用電源３との間の協調性を確保できる。また、本実施の形態によれば、併せて、エネルギーシステム１における電気的な安定性を確保でき、エネルギーシステム１の発電電力を有効活用できる。 Further, in the present embodiment, the first operation mode may be switched to the second operation mode when an abnormality occurs in the commercial power source 3. In this way, when an abnormality occurs in the commercial power supply 3, it is possible to suppress the power supply to the commercial power supply 3 in the abnormal state. Therefore, the cooperation between the energy system 1 and the commercial power source 3 can be ensured. Further, according to the present embodiment, the electrical stability of the energy system 1 can be ensured, and the generated power of the energy system 1 can be effectively utilized.

また、本実施の形態において、エネルギーシステム１における異常の発生を契機に、第１運転モードから第２運転モードに切り替わってもよい。このようにすれば、エネルギーシステム１の異常が発生した場合において、商用電源３への電力供給を抑制でき、異常が商用電源３に波及するのを抑制できる。そのため、エネルギーシステム１と商用電源３との間の協調性を確保できる。また、本実施の形態によれば、併せて、エネルギーシステム１における電気的な安定性を確保でき、エネルギーシステム１の発電電力を有効活用できる。 Further, in the present embodiment, the first operation mode may be switched to the second operation mode when an abnormality occurs in the energy system 1. In this way, when an abnormality occurs in the energy system 1, the power supply to the commercial power supply 3 can be suppressed, and the abnormality can be suppressed from spreading to the commercial power supply 3. Therefore, the cooperation between the energy system 1 and the commercial power source 3 can be ensured. Further, according to the present embodiment, the electrical stability of the energy system 1 can be ensured, and the generated power of the energy system 1 can be effectively utilized.

また、本実施の形態において、制御装置７は、第１制御部７Ａと、第２制御部７Ｂと、第３制御部７Ｃと、を含んでいてもよい。第１制御部７Ａは、エネルギー媒体変換を制御してもよい。第２制御部７Ｂは、連系装置６の制御モードの切り替えと上記の別の電力変換器の制御モードの切り替えとを行ってもよい。第３制御部７Ｃは、所定の異常の発生を契機に、連系装置６が制御されることによって定電力制御が実行される制御モードへと連系装置６の制御モードを切り替えてもよい。制御部７Ａ、７Ｂおよび７Ｃによれば、エネルギーシステム１の運転モードを適切に設定することができる。 Further, in the present embodiment, the control device 7 may include a first control unit 7A, a second control unit 7B, and a third control unit 7C. The first control unit 7A may control the energy medium conversion. The second control unit 7B may switch the control mode of the interconnection device 6 and the control mode of the other power converter described above. The third control unit 7C may switch the control mode of the interconnection device 6 to a control mode in which constant power control is executed by controlling the interconnection device 6 when a predetermined abnormality occurs. According to the control units 7A, 7B and 7C, the operation mode of the energy system 1 can be appropriately set.

上記の「所定の異常」は、商用電源３における異常および／またはエネルギーシステム１における異常を含み得る。 The above-mentioned "predetermined abnormality" may include an abnormality in the commercial power supply 3 and / or an abnormality in the energy system 1.

また、本実施の形態において、制御装置７は、１つのマイクロコンピュータによって構成されていてもよい。このようにすれば、１つのマイクロコンピュータでエネルギーシステム１の状態を管理でき、連系装置４および上記の別の電力変換器の間の連携を取り易い。 Further, in the present embodiment, the control device 7 may be composed of one microcomputer. In this way, the state of the energy system 1 can be managed by one microcomputer, and it is easy to cooperate between the interconnection device 4 and the other power converter described above.

また、本実施の形態において、発電装置２は、上記の別の電力変換器を含んでいてもよい。具体的に、図１等の例では、上記の別の電力変換器は、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂである。 Further, in the present embodiment, the power generation device 2 may include the above-mentioned other power converter. Specifically, in the example of FIG. 1 and the like, the above-mentioned other power converter is a DCDC converter 2B.

また、本実施の形態において、発電装置２は、発電機を含んでいてもよい。制御装置７は、第１運転モードにおいて、別の電力変換器を制御することによって発電機のＭＰＰＴ制御を行ってもよい。具体的に、図１等の例では、上記の発電機は、太陽電池２Ａである。 Further, in the present embodiment, the power generation device 2 may include a generator. The control device 7 may perform MPPT control of the generator by controlling another power converter in the first operation mode. Specifically, in the example of FIG. 1 and the like, the above-mentioned generator is a solar cell 2A.

また、本実施の形態において、発電装置２は、再生可能エネルギーを利用して発電を行ってもよい。 Further, in the present embodiment, the power generation device 2 may generate power using renewable energy.

また、本実施の形態において、再生可能エネルギーは、太陽光、風力および熱からなる群より選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。 Also, in the present embodiment, the renewable energy may include at least one selected from the group consisting of solar power, wind power and heat.

また、本実施の形態において、エネルギー媒体変換は、中間接続点５からエネルギー媒体変換装置に入力された電力を、水素、温熱または冷熱に変換してもよい。 Further, in the present embodiment, the energy medium conversion may convert the electric power input from the intermediate connection point 5 to the energy medium conversion device into hydrogen, hot or cold.

また、本実施の形態において、制御装置７は、発電装置２から中間接続点５へと出力される直流電力に基づいて、エネルギー媒体変換装置にエネルギー媒体変換を実行させるか否かを制御してもよい。このようにすれば、発電装置２の発電電力に応じてエネルギー媒体変換装置にエネルギー媒体変換を実行させるか否かを制御できる。 Further, in the present embodiment, the control device 7 controls whether or not the energy medium conversion device is made to perform the energy medium conversion based on the DC power output from the power generation device 2 to the intermediate connection point 5. May be good. In this way, it is possible to control whether or not the energy medium conversion device is made to perform the energy medium conversion according to the generated power of the power generation device 2.

また、本実施の形態は、エネルギーシステム１の運転方法を開示していると捉えることもできる。エネルギーシステム１は、発電装置２と、連系装置４と、エネルギー媒体変換装置と、を備える。発電装置２は、直流電力を中間接続点５へと出力する。連系装置４は、中間接続点５から入力された直流電力を交流電力に変換して商用電源３へと出力する。エネルギー媒体変換装置は、中間接続点５から入力された電力のエネルギー媒体変換を行う。ここで、中間接続点５の直流電圧の大きさを一定に維持する制御を定電圧制御と定義する。商用電源３へと出力される交流電力の大きさを一定に維持する制御を定電力制御と定義する。このとき、運転方法は、第１運転モードにおいて、連系装置４を制御することによって定電圧制御を実行し、かつ、エネルギー媒体変換装置にエネルギー媒体変換を実行させることを含む。また、運転方法は、第２運転モードにおいて、連系装置４を制御することによって定電力制御を実行し、連系装置４とは別の電力変換器であって中間接続点５と電気的に接続された電力変換器を制御することによって定電圧制御を実行し、かつ、エネルギー媒体変換装置にエネルギー媒体変換を実行させることを含む。 Further, the present embodiment can be regarded as disclosing the operation method of the energy system 1. The energy system 1 includes a power generation device 2, an interconnection device 4, and an energy medium conversion device. The power generation device 2 outputs DC power to the intermediate connection point 5. The interconnection device 4 converts the DC power input from the intermediate connection point 5 into AC power and outputs it to the commercial power supply 3. The energy medium conversion device performs energy medium conversion of the electric power input from the intermediate connection point 5. Here, the control that keeps the magnitude of the DC voltage at the intermediate connection point 5 constant is defined as constant voltage control. Control that keeps the magnitude of AC power output to the commercial power source 3 constant is defined as constant power control. At this time, the operation method includes, in the first operation mode, executing constant voltage control by controlling the interconnection device 4 and causing the energy medium conversion device to execute energy medium conversion. Further, in the operation method, in the second operation mode, constant power control is executed by controlling the interconnection device 4, and the power converter is different from the interconnection device 4 and electrically with the intermediate connection point 5. It includes performing constant voltage control by controlling a connected power converter and causing an energy medium converter to perform energy medium conversion.

以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。 As described above, the first embodiment has been described as an example of the technology disclosed in the present application. However, the technique in the present disclosure is not limited to this, and can be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, etc. have been made. It is also possible to combine the components described in the first embodiment to form a new embodiment.

そこで、以下、他の実施の形態を例示する。 Therefore, other embodiments will be illustrated below.

なお、実施の形態１と同一の機能を有する構成要素には同一番号を付して詳細な説明は省略する。 The components having the same functions as those in the first embodiment are designated by the same numbers, and detailed description thereof will be omitted.

（実施の形態２）
［２−１．構成］
実施の形態２の構成を、図７を参照しながら説明する。図７に示すように、実施の形態２では、第１制御部７Ａは、受信部３６と、出力部３７と、を備える。受信部３６および出力部３７は、制御装置７に含まれているとも言える。 (Embodiment 2)
[2-1. composition]
The configuration of the second embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7, in the second embodiment, the first control unit 7A includes a receiving unit 36 and an output unit 37. It can be said that the receiving unit 36 and the output unit 37 are included in the control device 7.

受信部３６は、エネルギーシステム１０１の外部からの指令を受信する。出力部３７は、受信部３６で受信した指令に応じて、水素製造制御部３０を運転または停止させる。 The receiving unit 36 receives a command from the outside of the energy system 101. The output unit 37 operates or stops the hydrogen production control unit 30 in response to a command received by the receiving unit 36.

［２−２．動作］
第１制御部７Ａは、以下のように動作する。受信部３６が運転指令を受信した場合、出力部３７は水素製造制御部３０に運転指令を出力する。受信部３６が停止指令を受信した場合、出力部３７は水素製造制御部３０に停止指令を出力する。本実施の形態では、出力部３７から水素製造制御部３０への指令は、信号の形式で伝送される。 [2-2. motion]
The first control unit 7A operates as follows. When the receiving unit 36 receives the operation command, the output unit 37 outputs the operation command to the hydrogen production control unit 30. When the receiving unit 36 receives the stop command, the output unit 37 outputs the stop command to the hydrogen production control unit 30. In the present embodiment, the command from the output unit 37 to the hydrogen production control unit 30 is transmitted in the form of a signal.

受信部３６が受信する運転指令と、出力部３７から水素製造制御部３０に出力される運転指令とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。受信部３６が受信する停止指令と、出力部３７から水素製造制御部３０に出力される停止指令とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。 The operation command received by the receiving unit 36 and the operation command output from the output unit 37 to the hydrogen production control unit 30 may be the same or different. The stop command received by the receiving unit 36 and the stop command output from the output unit 37 to the hydrogen production control unit 30 may be the same or different.

水素製造制御部３０は、運転指令を受信した場合、運転する。水素製造制御部３０は、停止指令を受信した場合、停止する。エネルギーシステム１０１の状態は、水素製造制御部３０の運転または停止に適合するように、状態０から７のいずれかを取り得る。 When the hydrogen production control unit 30 receives the operation command, the hydrogen production control unit 30 operates. When the hydrogen production control unit 30 receives the stop command, the hydrogen production control unit 30 stops. The state of the energy system 101 may take any of states 0 to 7 to suit the start or stop of the hydrogen production control unit 30.

［２−３．効果等］
実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果が得られる。また、実施の形態２によれば、エネルギーシステム１０１の外部からの指令に基づいて、水素製造装置６を制御できる。実施の形態２の技術によれば、特定地域または特定の送配電線が混雑して局所的な電圧上昇または電圧低下が発生した場合に、その地域または送配電線の電圧上昇または電圧低下を遠隔で緩和できる。 [2-3. Effect, etc.]
According to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, according to the second embodiment, the hydrogen production apparatus 6 can be controlled based on a command from the outside of the energy system 101. According to the technique of the second embodiment, when a specific area or a specific transmission / distribution line is congested and a local voltage increase or voltage decrease occurs, the voltage increase or voltage decrease of the area or the transmission / distribution line is remotely controlled. Can be relaxed with.

以上のとおり、本実施の形態において、制御装置７は、エネルギーシステム１０１の外部からの指令に基づいて、エネルギー媒体変換装置にエネルギー媒体変換を実行させるか否かを制御してもよい。このようにすれば、外部の要請に基づいて、エネルギー媒体変換装置にエネルギー媒体変換を実行させるか否かを制御できる。 As described above, in the present embodiment, the control device 7 may control whether or not the energy medium conversion device is made to perform the energy medium conversion based on the command from the outside of the energy system 101. In this way, it is possible to control whether or not the energy medium conversion device is made to perform the energy medium conversion based on an external request.

本実施の形態のエネルギーシステム１０１を用いてバーチャルパワープラントシステムを構成することも可能である。バーチャルパワープラントシステムは、複数の分散型電源システムと、リソースアグリゲータと、を備えていてもよい。複数の分散型電源システムの各々が、エネルギーシステム１０１を含んでいてもよい。リソースアグリゲータは、複数の分散型電源システムに上記の指令を送信してもよい。 It is also possible to configure a virtual power plant system using the energy system 101 of the present embodiment. The virtual power plant system may include a plurality of distributed power generation systems and a resource aggregator. Each of the plurality of distributed power systems may include an energy system 101. The resource aggregator may send the above command to a plurality of distributed generation systems.

また、本実施の形態は、バーチャルパワープラントシステムの運転方法を開示していると捉えることもできる。バーチャルパワープラントシステムは、複数の分散型電源システムと、リソースアグリゲータと、を備えていてもよい。複数の分散型電源システムの各々が、エネルギーシステム１０１を含んでいてもよい。運転方法は、複数の分散型電源システムに上記の指令を送信することを含む。 Further, the present embodiment can be regarded as disclosing the operation method of the virtual power plant system. The virtual power plant system may include a plurality of distributed power generation systems and a resource aggregator. Each of the plurality of distributed power systems may include an energy system 101. The method of operation includes transmitting the above command to a plurality of distributed power systems.

（実施の形態３）
［３−１．構成］
実施の形態１の実施の形態３の構成を、図８を参照しながら説明する。 (Embodiment 3)
[3-1. composition]
The configuration of the third embodiment of the first embodiment will be described with reference to FIG.

実施の形態３では、エネルギーシステム２０１は、双方向制御部３８を備える。具体的には、制御装置７は、双方向制御部３８を備える。双方向制御部３８は、系統連系インバータ４に双方向の電力変換を行わせることができるように構成されている。具体的には、双方向制御部３８は、中間接続点５から系統連系インバータ４を介して商用電源３に電力が逆潮流するときに系統連系インバータ４に直流から交流への電力変換を行わせることが可能である。また、双方向制御部３８は、商用電源３から系統連系インバータ４を介して中間接続点５に電力が順潮流するときに系統連系インバータ４に交流から直流への電力変換を行わせることが可能である。 In the third embodiment, the energy system 201 includes a bidirectional control unit 38. Specifically, the control device 7 includes a bidirectional control unit 38. The bidirectional control unit 38 is configured so that the grid interconnection inverter 4 can perform bidirectional power conversion. Specifically, the bidirectional control unit 38 performs power conversion from direct current to alternating current to the grid interconnection inverter 4 when power flows backward from the intermediate connection point 5 to the commercial power supply 3 via the grid interconnection inverter 4. It is possible to do it. Further, the bidirectional control unit 38 causes the grid interconnection inverter 4 to perform power conversion from alternating current to direct current when power flows forward from the commercial power supply 3 to the intermediate connection point 5 via the grid interconnection inverter 4. Is possible.

双方向制御部３８は、水素製造装置６が運転しているのか停止しているのかと、発電装置２の発電状態と、に応じて、系統連系インバータ４に電力変換を行わせる。双方向制御部３８は、発電装置２から中間接続点５へと出力される直流電力と、中間接続点５から水素製造装置６に入力される直流電力と、に応じて、系統連系インバータ４に電力変換を行わせるとも言える。 The bidirectional control unit 38 causes the grid interconnection inverter 4 to perform power conversion according to whether the hydrogen production device 6 is operating or stopped and the power generation state of the power generation device 2. The bidirectional control unit 38 receives the DC power output from the power generation device 2 to the intermediate connection point 5 and the DC power input from the intermediate connection point 5 to the hydrogen production device 6, and the grid interconnection inverter 4 It can be said that the power conversion is performed.

第１の例では、太陽電池電圧検出器１９によって検出した太陽電池２Ａの電圧と、太陽電池電流検出器２０によって検出した太陽電池２Ａからの電流と、を乗算する。この乗算により得られた電力値に基づいて、発電状態が検出される。なお、上述のとおり、太陽電池電流検出器２０の検出値に入力コンデンサ１３を流れる電流を加算する補償を行い、この補償により得られた値を太陽電池電流検出器２０の検出値と扱ってもよい。 In the first example, the voltage of the solar cell 2A detected by the solar cell voltage detector 19 is multiplied by the current from the solar cell 2A detected by the solar cell current detector 20. The power generation state is detected based on the power value obtained by this multiplication. As described above, compensation is performed by adding the current flowing through the input capacitor 13 to the detection value of the solar cell current detector 20, and the value obtained by this compensation is treated as the detection value of the solar cell current detector 20. good.

第２の例では、発電状態は、中間電圧検出器１０によって検出した中間接続点５の中間電圧Ｖｐｎと、エネルギーシステム２０１の状態が図６の状態０から７のいずれであるかと、によって判定される。具体的には、エネルギーシステム２０１の状態が状態０から７のいずれであるかによって、ＤＣＤＣコンバータ２Ｂの動作状態が分かる。この動作状態および中間電圧Ｖｐｎの組み合わせから、太陽電池２Ａの動作点が概ね分かる。つまり、太陽電池２Ａの出力電力が概ね分かる。その出力電力から、太陽電池２Ａの発電状態が概ね分かる。以上の説明から理解されるように、中間電圧検出器１０によって検出した中間接続点５の中間電圧Ｖｐｎおよびエネルギーシステム２０１の状態の組み合わせを、発電状態と対応付けることが可能である。第２の例では、そのような対応関係が示されたテーブルデータに基づいて、発電状態が判定される。 In the second example, the power generation state is determined by the intermediate voltage VPN of the intermediate connection point 5 detected by the intermediate voltage detector 10 and whether the state of the energy system 201 is any of the states 0 to 7 in FIG. NS. Specifically, the operating state of the DCDC converter 2B can be known depending on which of the states 0 to 7 is in the energy system 201. From this combination of the operating state and the intermediate voltage VPN, the operating point of the solar cell 2A can be roughly understood. That is, the output power of the solar cell 2A can be roughly known. From the output power, the power generation state of the solar cell 2A can be roughly known. As can be understood from the above description, the combination of the intermediate voltage VPN of the intermediate connection point 5 detected by the intermediate voltage detector 10 and the state of the energy system 201 can be associated with the power generation state. In the second example, the power generation state is determined based on the table data showing such a correspondence.

［３−２．動作］
以下、系統連系インバータ４から商用電源３に電流が逆潮流する方向を正とし、商用電源３から系統連系インバータ４に電流が順潮流する方向を負として、説明する。 [3-2. motion]
Hereinafter, the direction in which the current flows backward from the grid interconnection inverter 4 to the commercial power supply 3 is defined as positive, and the direction in which the current flows forward from the commercial power supply 3 to the grid interconnection inverter 4 is defined as negative.

先に述べたように、第２制御部７Ｂは、系統連系インバータ４の制御モードを変更する機能を有している。また、系統連系インバータ４の制御モードは、定電圧制御モードを含む。定電圧制御モードにおいて、中間電圧Ｖｐｎが一定に維持されるように、系統連系インバータ４を用いて定電圧制御が実行される。 As described above, the second control unit 7B has a function of changing the control mode of the grid interconnection inverter 4. Further, the control mode of the grid interconnection inverter 4 includes a constant voltage control mode. In the constant voltage control mode, constant voltage control is executed using the grid interconnection inverter 4 so that the intermediate voltage Vpn is maintained constant.

第２制御部７Ｂは、系統連系インバータ４の制御モードが定電圧制御モードである場合用の、正の上限値と、負の下限値と、を設定する。正の上限値は、系統連系インバータ４から商用電源３へと流れる正の電流の上限値である。正の上限値の符号は正である。負の下限値は、商用電源３から系統連系インバータ４へと流れる負の電流の下限値である。負の下限値の符号は負である。 The second control unit 7B sets a positive upper limit value and a negative lower limit value for the case where the control mode of the grid interconnection inverter 4 is the constant voltage control mode. The positive upper limit value is the upper limit value of the positive current flowing from the grid interconnection inverter 4 to the commercial power supply 3. The sign of the positive upper limit is positive. The negative lower limit is the lower limit of the negative current flowing from the commercial power supply 3 to the grid interconnection inverter 4. The sign of the negative lower limit is negative.

第２制御部７Ｂは、正の電流が正の上限値を上回ったり負の電流が負の下限値を下回ったりしないように、系統連系インバータ４を制御する。先の説明から理解されるように、上記の正の電流および負の電流は、交流電流検出器２５によって検出され得る。 The second control unit 7B controls the grid interconnection inverter 4 so that the positive current does not exceed the positive upper limit value and the negative current does not fall below the negative lower limit value. As can be understood from the above description, the positive and negative currents described above can be detected by the alternating current detector 25.

双方向制御部３８は、負の下限値を変更するための解除指令を、第２制御部７Ｂへ出力する。 The bidirectional control unit 38 outputs a release command for changing the negative lower limit value to the second control unit 7B.

一具体例では、正の上限値は、系統連系インバータ４の出力電流の定格値である。双方向制御部３８から第２制御部７Ｂに解除指令が出力される前は、負の下限値は、内部消費電力に相当する消費電流値である。ここで、内部消費電力は、エネルギーシステム２０１の定格消費電力から水素製造装置６の定格消費電力を差し引いた電力を指す。双方向制御部３８から第２制御部７Ｂに解除指令が出力されると、負の下限値は、正の上限値の符号を反転させた値に変更される。 In one specific example, the positive upper limit value is the rated value of the output current of the grid interconnection inverter 4. Before the release command is output from the bidirectional control unit 38 to the second control unit 7B, the negative lower limit value is the current consumption value corresponding to the internal power consumption. Here, the internal power consumption refers to the power obtained by subtracting the rated power consumption of the hydrogen production apparatus 6 from the rated power consumption of the energy system 201. When a release command is output from the bidirectional control unit 38 to the second control unit 7B, the negative lower limit value is changed to a value obtained by reversing the sign of the positive upper limit value.

［３−３．効果等］
実施の形態３では、発電装置２は、自然エネルギーを利活用したものである。そのため、発電装置２の発電電力は、時間変動する。 [3-3. Effect, etc.]
In the third embodiment, the power generation device 2 utilizes natural energy. Therefore, the generated power of the power generation device 2 fluctuates with time.

実施の形態３では、系統連系インバータ４は、商用電源３と双方向に電力を変換する。そのため、発電装置２の発電電力が低下して発電装置２の発電電力のみでは水素製造装置６の消費電力を賄えない場合において、不足分の電力を商用電源３から系統連系インバータ４を介して水素製造装置６に供給できる。実施の形態３によれば、高い冗長性を有するエネルギーインフラ相互の協調性を確保できる。 In the third embodiment, the grid interconnection inverter 4 converts electric power in both directions with the commercial power supply 3. Therefore, when the generated power of the power generation device 2 is reduced and the power generated by the power generation device 2 alone cannot cover the power consumption of the hydrogen production device 6, the insufficient power is supplied from the commercial power source 3 via the grid interconnection inverter 4. Can be supplied to the hydrogen production apparatus 6. According to the third embodiment, mutual cooperation between energy infrastructures having high redundancy can be ensured.

以上のとおり、本実施の形態において、制御装置７は、発電装置２から中間接続点５へと出力される直流電力と、中間接続点５からエネルギー媒体変換装置に入力される直流電力と、に基づいて、中間接続点５から連系装置４を介して商用電源３へと電力を逆潮流させるのか商用電源３から連系装置４を介して中間接続点５へと電力を順潮流させるのかを制御してもよい。 As described above, in the present embodiment, the control device 7 has the DC power output from the power generation device 2 to the intermediate connection point 5 and the DC power input from the intermediate connection point 5 to the energy medium conversion device. Based on this, whether to reverse power flow from the intermediate connection point 5 to the commercial power supply 3 via the interconnection device 4 or to forward power flow from the commercial power supply 3 to the intermediate connection point 5 via the interconnection device 4. You may control it.

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。 Since the above-described embodiment is for exemplifying the technique in the present disclosure, various changes, replacements, additions, omissions, etc. can be made within the scope of claims or the equivalent scope thereof.

本開示に係るエネルギーシステムを、直流電力を中間接続点５へと出力する発電装置２と、中間接続点５から入力された直流電力を交流電力に変換して商用電源３へと出力する連系装置４と、中間接続点５から入力された電力のエネルギー媒体変換６を行うエネルギー媒体変換装置と、を備えたエネルギーシステムと捉えることも可能である。このように捉えらえたエネルギーシステムに、上述の種々の特徴を組み合わせることが可能である。 The energy system according to the present disclosure is interconnected with a power generation device 2 that outputs DC power to an intermediate connection point 5 and an interconnection that converts DC power input from the intermediate connection point 5 into AC power and outputs it to a commercial power source 3. It can also be regarded as an energy system including the device 4 and the energy medium conversion device that performs the energy medium conversion 6 of the electric power input from the intermediate connection point 5. It is possible to combine the various features described above with the energy system captured in this way.

その他、本開示に係るエネルギーシステムを、「商用電源」を「交流電源」と読み替えて捉えることもできる。 In addition, the energy system according to the present disclosure can be understood by replacing "commercial power supply" with "AC power supply".

本開示に係るエネルギーシステムによれば、例えば、発電電力を、商用電源に回生せず、交流電力に変換する前の直流電力の段階で電気以外のエネルギーに変換できる。 According to the energy system according to the present disclosure, for example, the generated power can be converted into energy other than electricity at the stage of DC power before being converted into AC power without being regenerated into a commercial power source.

１，１０１，２０１ エネルギーシステム
２ 発電装置
２Ａ 太陽電池
２Ｂ ＤＣＤＣコンバータ
３ 商用電源
４ 系統連系インバータ
５ 中間接続点
６ 水素製造装置
７ 制御装置
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ 制御部
１０ 中間電圧検出器
１１ 直流電流検出器
１２ 系統電圧検出器
１３ 入力コンデンサ
１４ インダクタ
１５ スイッチング素子
１６ 整流素子
１７ 出力コンデンサ
１８ チョッパ制御部
１９ 太陽電池電圧検出器
２０ 太陽電池電流検出器
２１ コンデンサ
２３ 単相インバータ
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ スイッチング素子
２４ 連系リアクトル
２５ 交流電流検出器
２６ フィルタコンデンサ
２７ 連系リレー
２８ フィルタ回路
２９ 連系制御部
３０ 水素製造制御部
３１ 水供給部
３２ 水電解部
３３ 水素蓄積部
３４ 水素供給部
３５ 酸素取出し部
３６ 受信部
３７ 出力部
３８ 双方向制御部
４１，４３，４７ 減算器
４２，４４，４８ 比例積分制御器（ＰＩ制御器）
４５ 入力選択器
４６ リミット回路
４９ 除算器
５０ 搬送波生成器
５１ コンパレータ
５２ ノット回路
５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ ドライブ回路
Ｘ 連系点 1,101,201 Energy system 2 Power generation device 2A Solar cell 2B DCDC converter 3 Commercial power supply 4 System interconnection inverter 5 Intermediate connection point 6 Hydrogen production device 7 Control device 7A, 7B, 7C Control unit 10 Intermediate voltage detector 11 DC current Detector 12 System voltage detector 13 Input capacitor 14 Inverter 15 Switching element 16 Rectifying element 17 Output capacitor 18 Chopper control unit 19 Solar cell voltage detector 20 Solar cell current detector 21 Condenser 23 Single-phase inverter 23A, 23B, 23C, 23D Switching element 24 Interconnective reactor 25 AC current detector 26 Filter capacitor 27 Interconnection relay 28 Filter circuit 29 Interconnection control unit 30 Hydrogen production control unit 31 Water supply unit 32 Water electrolysis unit 33 Hydrogen storage unit 34 Hydrogen supply unit 35 Oxygen extraction Unit 36 Receiver 37 Output 38 Bidirectional control 41, 43, 47 Subtractors 42, 44, 48 Proportional integration controller (PI controller)
45 Input selector 46 Limit circuit 49 Divider 50 Carrier wave generator 51 Comparator 52 Knot circuit 53A, 53B, 53C, 53D Drive circuit X interconnection point

Claims (15)

直流電力を中間接続点へと出力する発電装置と、
前記中間接続点から入力された直流電力を交流電力に変換して商用電源へと出力する連系装置と、
前記中間接続点から入力された電力のエネルギー媒体変換を行うエネルギー媒体変換装置と、
前記中間接続点の直流電圧の大きさを一定に維持する定電圧制御と、前記商用電源へと出力される交流電力の大きさを一定に維持する定電力制御と、を実行する制御装置であって、
第１運転モードにおいて、前記連系装置を制御することによって前記定電圧制御を実行し、かつ、前記エネルギー媒体変換装置に前記エネルギー媒体変換を実行させ、
第２運転モードにおいて、前記連系装置を制御することによって前記定電力制御を実行し、前記連系装置とは別の電力変換器であって前記中間接続点と電気的に接続された電力変換器を制御することによって前記定電圧制御を実行し、かつ、前記エネルギー媒体変換装置に前記エネルギー媒体変換を実行させる、制御装置と、を備えた、
エネルギーシステム。 A power generator that outputs DC power to an intermediate connection point,
An interconnection device that converts DC power input from the intermediate connection point into AC power and outputs it to a commercial power supply.
An energy medium conversion device that converts the power input from the intermediate connection point into an energy medium, and an energy medium conversion device.
It is a control device that executes constant voltage control that keeps the magnitude of the DC voltage at the intermediate connection point constant and constant power control that keeps the magnitude of the AC power output to the commercial power supply constant. hand,
In the first operation mode, the constant voltage control is executed by controlling the interconnection device, and the energy medium conversion device is made to execute the energy medium conversion.
In the second operation mode, the constant power control is executed by controlling the interconnection device, and the power conversion is a power converter different from the interconnection device and electrically connected to the intermediate connection point. A control device for executing the constant voltage control by controlling the device and causing the energy medium conversion device to perform the energy medium conversion.
Energy system. 前記商用電源における異常の発生を契機に、前記第１運転モードから前記第２運転モードに切り替わる、
請求項１に記載のエネルギーシステム。 When an abnormality occurs in the commercial power supply, the first operation mode is switched to the second operation mode.
The energy system according to claim 1. 前記エネルギーシステムにおける異常の発生を契機に、前記第１運転モードから前記第２運転モードに切り替わる、
請求項１または２に記載のエネルギーシステム。 When an abnormality occurs in the energy system, the first operation mode is switched to the second operation mode.
The energy system according to claim 1 or 2. 前記制御装置は、
前記エネルギー媒体変換を制御する第１制御部と、
前記連系装置の制御モードの切り替えと前記別の電力変換器の制御モードの切り替えとを行う第２制御部と、
所定の異常の発生を契機に、前記連系装置が制御されることによって前記定電力制御が実行される制御モードへと前記連系装置の制御モードを切り替える第３制御部であって、前記連系装置の制御モードを前記第２制御部よりも優先して設定する第３制御部と、を含む、
請求項１から３のいずれか一項に記載のエネルギーシステム。 The control device is
The first control unit that controls the energy medium conversion and
A second control unit that switches the control mode of the interconnection device and the control mode of the other power converter, and
A third control unit that switches the control mode of the interconnection device to a control mode in which the constant power control is executed by controlling the interconnection device when a predetermined abnormality occurs. Includes a third control unit that sets the control mode of the system device with priority over the second control unit.
The energy system according to any one of claims 1 to 3. 前記制御装置は、１つのマイクロコンピュータによって構成されている、
請求項１から４のいずれか一項に記載のエネルギーシステム。 The control device is composed of one microcomputer.
The energy system according to any one of claims 1 to 4. 前記発電装置は、前記別の電力変換器を含む、
請求項１から５のいずれか一項に記載のエネルギーシステム。 The power generator includes the other power converter.
The energy system according to any one of claims 1 to 5. 前記発電装置は、発電機を含み、
前記制御装置は、前記第１運転モードにおいて、前記別の電力変換器を制御することによって前記発電機のＭＰＰＴ制御を行う、
請求項６に記載のエネルギーシステム。 The power generator includes a generator.
The control device controls the MPPT of the generator by controlling the other power converter in the first operation mode.
The energy system according to claim 6. 前記発電装置は、再生可能エネルギーを利用して発電を行う、
請求項１から７のいずれか一項に記載のエネルギーシステム。 The power generation device uses renewable energy to generate electricity.
The energy system according to any one of claims 1 to 7. 前記再生可能エネルギーは、太陽光、風力および熱からなる群より選択される少なくとも１つを含む、
請求項８に記載のエネルギーシステム。 The renewable energy comprises at least one selected from the group consisting of solar, wind and heat.
The energy system according to claim 8. 前記制御装置は、前記発電装置から前記中間接続点へと出力される直流電力と、前記中間接続点から前記エネルギー媒体変換装置に入力される直流電力と、に基づいて、前記中間接続点から前記連系装置を介して前記商用電源へと電力を逆潮流させるのか前記商用電源から前記連系装置を介して前記中間接続点へと電力を順潮流させるのかを制御する、
請求項１から９のいずれか一項に記載のエネルギーシステム。 The control device is based on the DC power output from the power generation device to the intermediate connection point and the DC power input from the intermediate connection point to the energy medium conversion device, from the intermediate connection point to the intermediate connection point. It controls whether the power is reverse-flowed to the commercial power source via the interconnection device or the power is forward-flowed from the commercial power source to the intermediate connection point via the interconnection device.
The energy system according to any one of claims 1 to 9. 前記エネルギー媒体変換は、前記中間接続点から前記エネルギー媒体変換装置に入力された電力を、水素、温熱または冷熱に変換する、
請求項１から１０のいずれか一項に記載のエネルギーシステム。 The energy medium conversion converts the electric power input to the energy medium conversion device from the intermediate connection point into hydrogen, hot or cold.
The energy system according to any one of claims 1 to 10. 前記制御装置は、前記発電装置から前記中間接続点へと出力される直流電力に基づいて、前記エネルギー媒体変換装置に前記エネルギー媒体変換を実行させるか否かを制御する、
請求項１から１１のいずれか一項に記載のエネルギーシステム。 The control device controls whether or not to cause the energy medium conversion device to perform the energy medium conversion based on the DC power output from the power generation device to the intermediate connection point.
The energy system according to any one of claims 1 to 11. 前記制御装置は、前記エネルギーシステムの外部からの指令に基づいて、前記エネルギー媒体変換装置に前記エネルギー媒体変換を実行させるか否かを制御する、
請求項１から１１のいずれか一項に記載のエネルギーシステム。 The control device controls whether or not to cause the energy medium conversion device to perform the energy medium conversion based on a command from the outside of the energy system.
The energy system according to any one of claims 1 to 11. 複数の分散型電源システムであって、前記複数の分散型電源システムの各々が請求項１３に記載のエネルギーシステムを含む、複数の分散型電源システムと、
前記複数の分散型電源システムに前記指令を送信するリソースアグリゲータと、を備えた、
バーチャルパワープラントシステム。 A plurality of distributed power systems, wherein each of the plurality of distributed power systems includes the energy system according to claim 13.
A resource aggregator that transmits the command to the plurality of distributed power systems.
Virtual power plant system. 直流電力を中間接続点へと出力する発電装置と、
前記中間接続点から入力された直流電力を交流電力に変換して商用電源へと出力する連系装置と、
前記中間接続点から入力された電力のエネルギー媒体変換を行うエネルギー媒体変換装置と、を備えたエネルギーシステムの運転方法であって、
前記中間接続点の直流電圧の大きさを一定に維持する制御を定電圧制御と定義し、前記商用電源へと出力される交流電力の大きさを一定に維持する制御を定電力制御と定義したとき、
第１運転モードにおいて、前記連系装置を制御することによって前記定電圧制御を実行し、かつ、前記エネルギー媒体変換装置に前記エネルギー媒体変換を実行させることと、
第２運転モードにおいて、前記連系装置を制御することによって前記定電力制御を実行し、前記連系装置とは別の電力変換器であって前記中間接続点と電気的に接続された電力変換器を制御することによって前記定電圧制御を実行し、かつ、前記エネルギー媒体変換装置に前記エネルギー媒体変換を実行させることと、を含む、
運転方法。 A power generator that outputs DC power to an intermediate connection point,
An interconnection device that converts DC power input from the intermediate connection point into AC power and outputs it to a commercial power supply.
A method of operating an energy system including an energy medium conversion device for converting the energy medium of electric power input from the intermediate connection point.
The control that keeps the magnitude of the DC voltage at the intermediate connection point constant is defined as the constant voltage control, and the control that keeps the magnitude of the AC power output to the commercial power supply constant is defined as the constant power control. When
In the first operation mode, the constant voltage control is executed by controlling the interconnection device, and the energy medium conversion device is made to execute the energy medium conversion.
In the second operation mode, the constant power control is executed by controlling the interconnection device, and the power conversion is a power converter different from the interconnection device and electrically connected to the intermediate connection point. The constant voltage control is executed by controlling the device, and the energy medium conversion device is made to execute the energy medium conversion.
how to drive.
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