JP2022104575A - Power supply system and charge/discharge system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、充放電装置、発電装置、及び、充放電装置と発電装置との間の接続経路を切り替える接続切替部を備える電源システム、並びに、充放電装置及び切替部を備える充放電システムに関する。 The present invention relates to a charging / discharging device, a power generation device, a power supply system including a connection switching unit for switching a connection path between the charging / discharging device and the power generation device, and a charging / discharging system including a charging / discharging device and a switching unit.
特許文献1(特開2015-35893号公報)には、蓄電池(23)、燃料電池(24)、及び、蓄電池(23)と燃料電池(24)との間の接続経路を切り替える接続切替部(切替器34、スイッチ55、スイッチ56)を備える電源システムが記載されている。この電源システムでは、電力系統からの電力供給が正常に行われている正常状態の場合、接続切替部の動作により、蓄電池(23)及び燃料電池(24)は互いに接続され且つ電力系統に対して接続された状態になる。それに対して、電力系統からの電力供給が正常に行われていない異常状態の場合、接続切替部の動作により、蓄電池(23)及び燃料電池(24)は互いに接続され且つ電力系統に対して電気的に切り離された状態になる。
In Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-35893), a storage battery (23), a fuel cell (24), and a connection switching unit for switching a connection path between the storage battery (23) and the fuel cell (24) ( A power supply system including a
また、特許文献1に記載の電源システムでは、燃料電池(24)及び負荷(60)が接続される分岐ブレーカ(32)の上流側には電流センサ(37)が設けられている。そして、燃料電池(24)は、電力系統からの電力供給が正常に行われている正常状態の場合、電流センサ(37)の測定結果に基づいて、燃料電池(24)から出力された電力がすべて負荷(60)で消費されているか否か、即ち、電力系統への逆潮流を行われているか否かを判定し、電力系統への逆潮流が行われないように出力電力を制御している。
Further, in the power supply system described in
加えて、特許文献1には、蓄電池(23)に接続された電力変換装置(50)と燃料電池(24)との間の通信により、電流センサ(37)の出力を無効にして、燃料電池(24)から蓄電池(23)に電力を供給することを許容することも記載されている。
In addition, in
特許文献1では、必要に応じて、例えば、蓄電池(23)に充電が必要な場合には、燃料電池(24)へ通信して、燃料電池(24)から供給される電力を蓄電池(23)に充電するような運転も可能だと考えられる。
In
しかし、蓄電池(23)に接続された電力変換装置(50)と燃料電池(24)との間で通信を行う場合、通信品質が悪化又は通信が不能になった場合には、燃料電池(24)から供給される電力を蓄電池(23)に充電するような運転もできなくなる。 However, when communication is performed between the power conversion device (50) connected to the storage battery (23) and the fuel cell (24), if the communication quality deteriorates or communication becomes impossible, the fuel cell (24) ) Will not be able to be operated to charge the storage battery (23).
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発電装置等の電源装置の動作を充放電装置の動作と連動させることができる電源システム及び充放電システムを提供する点にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a power supply system and a charge / discharge system capable of linking the operation of a power supply device such as a power generation device with the operation of a charge / discharge device. It is in.
上記目的を達成するための本発明に係る電源システムの特徴構成は、充放電装置、発電装置、及び、前記充放電装置と前記発電装置との間の接続経路を、前記充放電装置及び前記発電装置が電力系統に対して電気的に接続された状態で互いに接続される連系接続経路と、前記充放電装置及び前記発電装置が前記電力系統から電気的に切り離された状態で互いに接続される自立接続経路との何れか一方に切り替える接続切替部を備える電源システムであって、
前記接続切替部は、前記電力系統からの電力供給が正常に行われている正常状態の場合、前記充放電装置と前記発電装置との間の接続経路を前記連系接続経路に切り替え、前記電力系統からの電力供給が正常に行われていない異常状態の場合、前記充放電装置と前記発電装置との接続経路を前記自立接続経路に切り替えるように構成され、
前記充放電装置は、前記異常状態の場合、前記自立接続経路での電力の電圧及び周波数を目標電圧及び目標周波数に維持するように充電電力又は放電電力を調節する自立運転モードで動作し、前記目標電圧は、前記充放電装置の蓄電残量が多いほど電圧が高くなる関係で定められ、
前記発電装置は、前記充放電装置と前記発電装置との間の接続経路での電力の電圧が設定電圧以上であることを含む所定の高電圧条件を満たしていない間、当該接続経路への供給電力を所定の供給電力決定ルールで定まる値に調節する通常出力モードで動作し、前記高電圧条件を満たしている間、当該接続経路への供給電力を、前記供給電力決定ルールで定まる値よりも小さい値に調節する出力抑制モードで動作する点にある。
The characteristic configuration of the power supply system according to the present invention for achieving the above object is the charging / discharging device, the power generation device, and the connection path between the charging / discharging device and the power generation device, the charging / discharging device and the power generation. An interconnection path in which the devices are electrically connected to each other in a state of being electrically connected to the power system, and the charging / discharging device and the power generation device are connected to each other in a state of being electrically disconnected from the power system. A power system equipped with a connection switching unit that switches to either one of the independent connection paths.
When the power supply from the power system is normally performed, the connection switching unit switches the connection path between the charge / discharge device and the power generation device to the interconnection connection path, and the power is supplied. In the case of an abnormal state in which power is not normally supplied from the grid, the connection path between the charge / discharge device and the power generation device is configured to be switched to the self-sustaining connection path.
In the case of the abnormal state, the charging / discharging device operates in a self-sustaining operation mode in which the charging power or the discharging power is adjusted so as to maintain the voltage and frequency of the power in the self-sustaining connection path at the target voltage and the target frequency. The target voltage is determined by the relationship that the higher the remaining charge of the charging / discharging device, the higher the voltage.
The power generation device supplies power to the connection path while the predetermined high voltage conditions including that the voltage of the power in the connection path between the charge / discharge device and the power generation device is equal to or higher than a set voltage are not satisfied. It operates in the normal output mode that adjusts the power to the value determined by the predetermined supply power determination rule, and while the high voltage condition is satisfied, the supply power to the connection path is higher than the value determined by the supply power determination rule. The point is that it operates in the output suppression mode that adjusts to a small value.
上記特徴構成によれば、充放電装置は、自立運転モードで動作して、自立接続経路での電力の電圧及び周波数を目標電圧及び目標周波数に維持するように充電電力又は放電電力を調節する場合、自身の蓄電残量が多いほど、その目標電圧を高くする。つまり、充放電装置の蓄電残量が多いほど、充放電装置と発電装置との間の接続経路での電力の電圧が高くなる。また、発電装置は、充放電装置と発電装置との間の接続経路での電力の電圧が設定電圧以上であることを含む所定の高電圧条件を満たしている間、その接続経路への供給電力を、高電圧条件が満たされていない場合の供給電力を決定する供給電力決定ルールで定まる値よりも小さい値に調節する出力抑制モードで動作する。つまり、発電装置は、充放電装置の蓄電残量が多いほど供給電力を小さくし、充放電装置の蓄電残量が少ないほど供給電力を大きくする。その結果、蓄電部の蓄電残量が低くなり過ぎること、及び、蓄電部の蓄電残量が多くなり過ぎることを防止できる。
以上のように、本特徴構成では、充放電装置と発電装置とは互いに通信していないにも関わらず、充放電装置の蓄電残量が多いほど発電装置は供給電力を小さくするというように、発電装置の動作を充放電装置の動作と連動させることができる。
According to the above characteristic configuration, when the charging / discharging device operates in the self-sustaining operation mode and adjusts the charging power or the discharging power so as to maintain the voltage and frequency of the power in the self-sustaining connection path at the target voltage and the target frequency. , The higher the remaining amount of electricity stored, the higher the target voltage. That is, the larger the remaining charge of the charging / discharging device, the higher the voltage of the electric power in the connection path between the charging / discharging device and the power generation device. Further, the power generation device supplies power to the connection path while satisfying predetermined high voltage conditions including that the voltage of the power in the connection path between the charging / discharging device and the power generation device is equal to or higher than the set voltage. Operates in an output suppression mode that adjusts to a value smaller than the value determined by the power supply determination rule that determines the power supply when the high voltage condition is not satisfied. That is, in the power generation device, the power supply is reduced as the remaining charge of the charge / discharge device is larger, and the power supply is increased as the remaining charge of the charge / discharge device is smaller. As a result, it is possible to prevent the remaining amount of electricity stored in the electricity storage unit from becoming too low and the remaining amount of electricity stored in the electricity storage unit becoming too large.
As described above, in this feature configuration, although the charge / discharge device and the power generation device do not communicate with each other, the power generation device reduces the power supply as the remaining charge of the charge / discharge device increases. The operation of the power generation device can be linked with the operation of the charging / discharging device.
本発明に係る電源システムの別の特徴構成は、前記充放電装置は、前記電力系統に接続される電力線の第1接続箇所に接続され、
前記発電装置は、前記電力線の第2接続箇所に接続され、
前記電力線の前記第2接続箇所には電力負荷装置が接続され、
前記電力線に対する前記電力系統の接続箇所から見て下流側に向かって前記第1接続箇所と前記第2接続箇所とがその並び順で設けられ、
前記連系接続経路には、前記充放電装置及び前記発電装置及び前記電力負荷装置が接続され且つ前記電力系統が接続されており、前記第1接続箇所及び前記第2接続箇所が前記連系接続経路に含まれ、
前記自立接続経路には、前記充放電装置及び前記発電装置及び前記電力負荷装置が接続され且つ前記電力系統が接続されていない点にある。
Another characteristic configuration of the power supply system according to the present invention is that the charging / discharging device is connected to the first connection point of the power line connected to the power system.
The power generation device is connected to the second connection point of the power line, and the power generation device is connected to the second connection point.
A power load device is connected to the second connection point of the power line, and the power load device is connected to the second connection point.
The first connection point and the second connection point are provided in the order of arrangement toward the downstream side when viewed from the connection point of the power system to the power line.
The charging / discharging device, the power generation device, and the power load device are connected to the interconnection connection path, and the power system is connected, and the first connection point and the second connection point are the interconnection connection. Included in the route,
The charging / discharging device, the power generation device, and the power load device are connected to the self-sustaining connection path, and the power system is not connected.
上記特徴構成によれば、電力系統からの電力供給が正常に行われている正常状態の場合、電力系統及び充放電装置及び発電装置の少なくとも一つから電力負荷装置へ電力を供給できる。また、電力系統からの電力供給が正常に行われていない異常状態の場合、充放電装置及び発電装置の少なくとも一つから電力負荷装置へ電力を供給できる。 According to the above characteristic configuration, in the normal state where the power supply from the power system is normally performed, power can be supplied to the power load device from at least one of the power system, the charging / discharging device, and the power generation device. Further, in an abnormal state in which the power supply from the power system is not normally performed, power can be supplied to the power load device from at least one of the charging / discharging device and the power generation device.
本発明に係る電源システムの更に別の特徴構成は、前記発電装置と前記第2接続箇所との間を流れる電流にとっての電気抵抗を相対的に低くする第1状態と、前記発電装置と前記第2接続箇所との間を流れる電流にとっての電気抵抗を相対的に高くする第2状態とを切り替える接続装置を備え、
前記接続装置は、前記異常状態で且つ前記高電圧条件を満たしている間、前記発電装置と前記第2接続箇所との間の接続状態を前記第2状態に切り替える点にある。
Yet another characteristic configuration of the power supply system according to the present invention is a first state in which the electric resistance for the current flowing between the power generation device and the second connection point is relatively low, and the power generation device and the first state. It is equipped with a connection device that switches between the second state and the second state, which relatively increases the electrical resistance for the current flowing between the two connection points.
The connection device is at a point where the connection state between the power generation device and the second connection point is switched to the second state while the abnormal state and the high voltage condition are satisfied.
上記特徴構成によれば、電力系統からの電力供給が正常に行われていない異常状態で、且つ、高電圧条件を満たしている間(即ち、充放電装置の蓄電残量が多い間)、接続装置において、発電装置が供給する電流にとっての電気抵抗は相対的に高くなる。つまり、発電装置が供給する電力のうち、接続装置で消費される電力が相対的に大きくなる。その結果、充放電装置の蓄電残量が増加する度合いを小さくすることができる。 According to the above-mentioned feature configuration, the connection is made while the power is not normally supplied from the power system and the high voltage condition is satisfied (that is, while the charge / discharge device has a large amount of electricity remaining). In the device, the electrical resistance to the current supplied by the power generator is relatively high. That is, of the electric power supplied by the power generation device, the electric power consumed by the connecting device is relatively large. As a result, the degree to which the remaining charge of the charging / discharging device increases can be reduced.
本発明に係る電源システムの更に別の特徴構成は、前記充放電装置と前記発電装置との間の前記自立接続経路の途中に設けられる絶縁変圧器を備え、
前記充放電装置は、前記絶縁変圧器よりも前記発電装置の側の前記自立接続経路での電力の電圧を測定する電圧測定部を備える点にある。
Yet another characteristic configuration of the power supply system according to the present invention includes an isolation transformer provided in the middle of the self-sustained connection path between the charging / discharging device and the power generation device.
The charging / discharging device is provided with a voltage measuring unit for measuring the voltage of electric power in the self-sustained connection path on the side of the power generation device with respect to the isolation transformer.
上記特徴構成によれば、充放電装置は、自立接続経路の途中に絶縁変圧器が設けられていたとしても、自立運転モードで動作する場合、その絶縁変圧器よりも発電装置の側の自立接続経路での電力の電圧を測定する電圧測定部の測定結果に基づいて、自立接続経路での電力の電圧を目標電圧に維持するように充電電力又は放電電力を調節できる。 According to the above-mentioned characteristic configuration, even if an insulating transformer is provided in the middle of the self-sustaining connection path, the charging / discharging device is self-sustainingly connected to the power generation device side of the isolated transformer when operating in the self-sustaining operation mode. Based on the measurement result of the voltage measuring unit that measures the voltage of the power in the path, the charging power or the discharging power can be adjusted so as to maintain the voltage of the power in the self-supporting connection path at the target voltage.
本発明に係る電源システムの更に別の特徴構成は、前記充放電装置は、蓄電部と電力変換部とを備え、
前記充放電装置と前記発電装置との間の接続経路は、第1電圧線及び第2電圧線及び中性線を有する単相3線式の配線を用いて構成され、
前記電力変換部は、前記正常状態である場合には連系運転モードで動作し、前記異常状態である場合には前記自立運転モードで動作し、
前記電力変換部は、前記連系運転モードで動作している場合、前記蓄電部の前記蓄電残量が所定の上限蓄電残量よりも低い第1設定残量以上である間は、前記接続経路の前記第1電圧線及び前記第2電圧線の一方又は両方からの電流の受け入れを禁止して動作し、
前記電力変換部は、前記自立運転モードで動作している場合、前記蓄電部の前記蓄電残量に関わらず、前記接続経路の前記第1電圧線及び前記第2電圧線の一方又は両方からの電流の受け入れを許容して動作する点にある。
Another characteristic configuration of the power supply system according to the present invention is that the charging / discharging device includes a power storage unit and a power conversion unit.
The connection path between the charge / discharge device and the power generation device is configured by using a single-phase three-wire type wiring having a first voltage line, a second voltage line, and a neutral line.
The power conversion unit operates in the interconnection operation mode when it is in the normal state, and operates in the self-sustaining operation mode when it is in the abnormal state.
When the power conversion unit is operating in the interconnection operation mode, the connection path is as long as the remaining amount of electricity stored in the electricity storage unit is equal to or higher than the first set remaining amount lower than the predetermined upper limit remaining amount of electricity. Operates by prohibiting the acceptance of current from one or both of the first voltage line and the second voltage line.
When the power conversion unit is operating in the self-sustaining operation mode, the power conversion unit is operated from one or both of the first voltage line and the second voltage line of the connection path regardless of the remaining charge amount of the storage unit. The point is that it operates by allowing the acceptance of current.
上述したように、発電装置は、充放電装置と発電装置との間の接続経路での電力の電圧が設定電圧以上であることを含む所定の高電圧条件を満たしている間、上記出力抑制モードで動作するが、そのような出力抑制モードでの動作が実行されないタイミングも発生し得る。例えば、発電装置から上記接続経路に電力の出力を開始してから例えば数分間はこのような動作を行わないように設定されていることもある。従って、異常状態において電力変換部が自立運転モードで動作しており且つ蓄電部の蓄電残量が多くても、発電装置からの供給電力が小さくされず、充放電装置の蓄電残量の増加が早く進むことがある。そして、充放電装置は、満充電になっても発電装置から電力が供給され続けると、動作を停止することがある。
ところが本特徴構成では、電力変換部は、連系運転モードで動作している時点で、蓄電部の前記蓄電残量が所定の上限蓄電残量よりも低い第1設定残量以上である間は、前記接続経路の前記第1電圧線及び前記第2電圧線の一方又は両方からの電流の受け入れを禁止して動作し、自立運転モードで動作している場合、前記蓄電部の前記蓄電残量に関わらず、前記接続経路の前記第1電圧線及び前記第2電圧線の一方又は両方からの電流の受け入れを許容して動作する。つまり、発電装置が上記接続経路に連系した直後に発電装置が出力抑制モードで動作せず、発電装置から充放電装置へ電力が供給される状況になったとしても、蓄電部でその電力を余裕をもって充電できる。その結果、充放電装置が動作を停止するという問題の発生を回避できる。
As described above, the power generation device is in the output suppression mode while satisfying a predetermined high voltage condition including that the voltage of the power in the connection path between the charging / discharging device and the power generation device is equal to or higher than the set voltage. However, there may be a timing when the operation in such an output suppression mode is not executed. For example, it may be set not to perform such an operation for, for example, several minutes after starting the output of electric power from the power generation device to the connection path. Therefore, even if the power conversion unit is operating in the self-sustaining operation mode in an abnormal state and the remaining amount of electricity stored in the electricity storage unit is large, the power supplied from the power generation device is not reduced and the remaining amount of electricity stored in the charging / discharging device increases. It may go fast. Then, the charge / discharge device may stop operating if the power is continuously supplied from the power generation device even when the charge is fully charged.
However, in this feature configuration, when the power conversion unit is operating in the interconnection operation mode, the remaining amount of electricity stored in the electricity storage unit is lower than the predetermined upper limit remaining amount of electricity stored and is equal to or higher than the first set remaining amount. , When the operation is performed by prohibiting the acceptance of current from one or both of the first voltage line and the second voltage line of the connection path and operating in the self-sustaining operation mode, the remaining charge of the storage unit of the storage unit is operated. Regardless, it operates by allowing the acceptance of current from one or both of the first voltage line and the second voltage line of the connection path. That is, even if the power generation device does not operate in the output suppression mode immediately after the power generation device is connected to the above connection path and power is supplied from the power generation device to the charging / discharging device, the power storage unit supplies the power. It can be charged with a margin. As a result, it is possible to avoid the problem that the charging / discharging device stops operating.
本発明に係る電源システムの更に別の特徴構成は、前記充放電装置は、蓄電部と電力変換部とを備え、
前記充放電装置の前記電力変換部に対して前記蓄電部と並列に接続される太陽電池装置を備え、
前記充放電装置は、前記自立運転モードで動作する場合、前記蓄電部の前記蓄電残量が第2設定残量以上である間、前記自立接続経路から前記電力変換部に電力が供給されている場合、前記太陽電池装置から供給される電力を前記電力変換部で受け取らない点にある。
Another characteristic configuration of the power supply system according to the present invention is that the charging / discharging device includes a power storage unit and a power conversion unit.
A solar cell device connected in parallel with the power storage unit with respect to the power conversion unit of the charge / discharge device is provided.
When the charging / discharging device operates in the self-sustaining operation mode, power is supplied from the self-sustaining connection path to the power conversion unit while the remaining amount of electricity stored in the power storage unit is equal to or greater than the second set remaining amount. In this case, the power conversion unit does not receive the power supplied from the solar cell device.
上述したように、発電装置は、充放電装置と発電装置との間の接続経路での電力の電圧が設定電圧以上であることを含む所定の高電圧条件を満たしている間、上記出力抑制モードで動作するが、そのような出力抑制モードでの動作が実行されないタイミングも発生し得る。例えば、発電装置から上記接続経路に電力の出力を開始してから例えば数分間はこのような動作を行わないように設定されていることもある。従って、異常状態において電力変換部が自立運転モードで動作しており且つ蓄電部の蓄電残量が多くても、発電装置からの供給電力が小さくされず、充放電装置の蓄電残量の増加が早く進むことがある。そして、充放電装置は、満充電になっても発電装置から電力が供給され続けると、動作を停止することがある。
ところが本特徴構成では、充放電装置は、自立運転モードで動作する場合、蓄電部の蓄電残量が第2設定残量以上である間、自立接続経路から電力変換部に電力が供給されている場合、太陽電池装置から供給される電力を電力変換部で受け取らない。つまり、蓄電部の蓄電残量が第2設定残量以上である状況で、発電装置から供給される電力を蓄電部で充電しなければならないとしても、太陽電池装置から供給される電力を蓄電部で充電する必要が無くなる。その結果、発電装置及び太陽電池装置の両方から供給される電力を蓄電部で充電する場合と比較して、充放電装置の蓄電残量の増加の進行を緩やかにすることができる。
As described above, the power generation device is in the output suppression mode while satisfying a predetermined high voltage condition including that the voltage of the power in the connection path between the charging / discharging device and the power generation device is equal to or higher than the set voltage. However, there may be a timing when the operation in such an output suppression mode is not executed. For example, it may be set not to perform such an operation for, for example, several minutes after starting the output of electric power from the power generation device to the connection path. Therefore, even if the power conversion unit is operating in the self-sustaining operation mode in an abnormal state and the remaining amount of electricity stored in the electricity storage unit is large, the power supplied from the power generation device is not reduced and the remaining amount of electricity stored in the charging / discharging device increases. It may go fast. Then, the charge / discharge device may stop operating if the power is continuously supplied from the power generation device even when the charge is fully charged.
However, in this feature configuration, when the charge / discharge device operates in the self-sustaining operation mode, power is supplied to the power conversion unit from the self-sustaining connection path while the remaining charge of the storage unit is equal to or higher than the second set remaining amount. In this case, the power conversion unit does not receive the power supplied from the solar cell device. That is, even if the power storage unit must charge the power supplied from the power generation device in a situation where the storage level of the power storage unit is equal to or higher than the second set remaining amount, the power storage unit supplies the power supplied from the solar cell device. There is no need to charge with. As a result, the progress of the increase in the remaining charge of the charge / discharge device can be slowed down as compared with the case where the electric power supplied from both the power generation device and the solar cell device is charged by the power storage unit.
上記目的を達成するための本発明に係る充放電システムの特徴構成は、充放電装置、及び、前記充放電装置の接続先を切り替える切替部を備える充放電システムであって、
前記切替部は、電力系統からの電力供給が正常に行われている正常状態の場合、前記電力系統に対して電気的に接続された状態にある連系接続経路に前記充放電装置を接続し、前記電力系統からの電力供給が正常に行われていない異常状態の場合、前記電力系統から電気的に切り離された状態にある自立接続経路に前記充放電装置を接続し、
前記充放電装置は、前記異常状態の場合、前記自立接続経路での電力の電圧及び周波数を目標電圧及び目標周波数に維持するように充電電力又は放電電力を調節する自立運転モードで動作し、前記目標電圧は、前記充放電装置の蓄電残量が多いほど電圧が高くなる関係で定められる点にある。
The characteristic configuration of the charge / discharge system according to the present invention for achieving the above object is a charge / discharge device and a charge / discharge system including a switching unit for switching the connection destination of the charge / discharge device.
The switching unit connects the charging / discharging device to an interconnection connection path that is electrically connected to the power system in a normal state in which power is normally supplied from the power system. In the case of an abnormal state in which the power supply from the power system is not normally performed, the charging / discharging device is connected to the self-sustaining connection path in the state of being electrically disconnected from the power system.
In the case of the abnormal state, the charging / discharging device operates in a self-sustaining operation mode in which the charging power or the discharging power is adjusted so as to maintain the voltage and frequency of the power in the self-sustaining connection path at the target voltage and the target frequency. The target voltage is determined by the relationship that the higher the remaining charge of the charging / discharging device is, the higher the voltage is.
上記特徴構成によれば、充放電装置は、自立運転モードで動作して、自立接続経路での電力の電圧及び周波数を目標電圧及び目標周波数に維持するように充電電力又は放電電力を調節する場合、自身の蓄電残量が多いほど、その目標電圧を高くする。つまり、充放電装置の蓄電残量が多いほど、自立接続経路での電力の電圧が高くなる。その結果、自立接続経路に接続されている発電装置などの他の電源装置が自立接続経路での電力の電圧の高低に応じた動作を行うように構成されている場合、その電源装置は、充放電装置の蓄電残量に応じた動作を行うことになる。
従って、充放電装置と発電装置等の他の電源装置とは互いに通信していないにも関わらず、電源装置の動作を充放電装置の動作と連動させることができる。
According to the above characteristic configuration, when the charging / discharging device operates in the self-sustaining operation mode and adjusts the charging power or the discharging power so as to maintain the voltage and frequency of the power in the self-sustaining connection path at the target voltage and the target frequency. , The higher the remaining amount of electricity stored, the higher the target voltage. That is, the larger the remaining charge of the charging / discharging device, the higher the voltage of the electric power in the self-sustaining connection path. As a result, if another power supply, such as a power generator connected to the self-sustaining connection path, is configured to operate according to the voltage of the power in the self-sustaining connection path, the power supply is charged. The operation is performed according to the remaining charge of the discharge device.
Therefore, the operation of the power supply device can be linked with the operation of the charge / discharge device even though the charge / discharge device and another power supply device such as the power generation device do not communicate with each other.
<第1実施形態>
以下に図面を参照して本発明の第1実施形態の電源システムについて説明する。
図1は、第1実施形態の電源システムの構成を示す図である。図示するように、電源システムは、充放電装置20と発電装置30と接続切替部12とを備える。具体的には、電力線2が電力系統1に接続される。電力線2の第1接続箇所P1には、充放電装置20が第1切替部13を介して接続される。電力線2の第2接続箇所P2には、発電装置30及び電力負荷装置3が接続される。電力線2に対する電力系統1の接続箇所から見て下流側に向かって第1接続箇所P1と第2接続箇所P2とがその並び順で設けられている。電力線2は、第1電圧線及び第2電圧線及び中性線を有する単相3線式の配線を用いて構成される。つまり、後述する接続経路及び連系接続経路及び自立接続経路も、第1電圧線及び第2電圧線及び中性線を有する単相3線式の配線を用いて構成される。
<First Embodiment>
The power supply system according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a power supply system according to the first embodiment. As shown in the figure, the power supply system includes a charging / discharging
充放電装置20は、蓄電部21と電力変換部22と充放電制御部23とを備える。蓄電部21は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池などを用いて構成できる。電力変換部22は、蓄電部21に蓄えられている電力を、所望の電圧、周波数、位相の電力に変換して出力できる。充放電制御部23は、電力変換部22の動作を制御して、蓄電部21からの出力電力(放電電力)の制御と、蓄電部21への入力電力(充電電力)の制御とを行う。また、電力変換部22は、充放電装置20が接続されている線路の電圧及び電流を検出できる。
The charge /
充放電装置20には、第1接続箇所P1よりも上流側、即ち、電力系統1側で、電力線2の電力の電圧を測定する電圧測定部9の測定結果と、第1接続箇所P1よりも上流側で、電力線2の電力の電流を測定する電流測定部10の測定結果とが伝達される。
In the charging / discharging
電圧測定部9は、例えば電力の電圧値を測定するために用いられる計器用変圧器などを用いて構成される。そして、充放電装置20の充放電制御部23は、電圧測定部9の測定結果を参照して、電力系統1からの電力供給が正常に行われている正常状態であるか、又は、電力系統1からの電力供給が正常に行われていない異常状態であるかを判定する。充放電制御部23は、電圧測定部9から伝達される電力の電圧値及び電圧の周波数等に基づいて、電力系統1からの電力供給が正常に行われているか否かを判定できる。そして、例えば、充放電制御部23は、電圧測定部9から伝達される電圧値が所定値以上であれば、電力系統1からの電力供給が正常に行われている正常状態であると判定し、電圧測定部9から伝達される電圧値が所定値未満であれば、電力系統1からの電力供給が正常に行われていない異常状態であると判定できる。
The
電流測定部10は、例えば電力の電流値を検出するために用いられるカレントトランス(計器用変流器)を用いて構成される。そして、充放電装置20の充放電制御部23は、電流測定部10の測定結果を参照して、電力系統1から第1接続箇所P1に向かう電力を測定する。充放電制御部23は、電流測定部10から伝達される電流値と、電圧測定部9の測定結果又は所定の電圧値(例えば100V、200V等)との積から、電力値を導出できる。
The
充放電装置20は、電力系統1からの電力供給が正常に行われている正常状態である場合には連系運転モードで動作し、電力系統1からの電力供給が正常に行われていない異常状態である場合には自立運転モードで動作する。連系運転モードの場合、充放電装置20は、例えば、電流測定部10の測定結果を参照して、電力系統1から第1接続箇所P1に向かう電力がゼロ又は所定の電力値になるように、充電電力又は放電電力を制御する。自立運転モードの場合、充放電装置20は、例えば、後述する自立接続経路での電力の電圧及び周波数を所定の目標電圧及び目標周波数に維持するように、充電電力又は放電電力を制御する。本実施形態では、上記目標電圧は、充放電装置20の蓄電部21の蓄電残量(SOC:state of charge)が多いほど電圧が高くなる関係で定められる。
The charging / discharging
発電装置30は、発電部31と電力変換部32と発電制御部33とを備える。発電部31は、例えば燃料電池を備える装置や、エンジンとそのエンジンによって駆動される発電機とを備える装置などを用いて構成される。電力変換部32は、発電装置30が発生した電力を、所望の電圧、周波数、位相の電力に変換した発電電力として供給できる。また、電力変換部32は、発電装置30が接続されている線路の電圧及び電流を検出できる。
The
発電装置30には、第2切替部14と第2接続箇所P2との間で、電力線2の電力の電流を測定する電流測定部11の測定結果と、第2切替部14と第2接続箇所P2との間で、電力線2の電力の電圧を測定する電圧測定部15の測定結果とが伝達される。尚、図1では、電圧測定部15が第2接続箇所P2と発電装置30との間の電圧を測定している形態を描いているが、その電圧は、電力線2の第2接続箇所P2での電圧(即ち、充放電装置20と発電装置30との間の接続経路での電力の電圧、並びに、第2切替部14と第2接続箇所P2との間での電圧)と同じである。
In the
電流測定部11は、例えば電力の電流値を検出するために用いられるカレントトランス(計器用変流器)を用いて構成される。そして、発電装置30の発電制御部33は、電流測定部11の測定結果を参照して、第1接続箇所P1から第2接続箇所P2に向かう電力を測定する。例えば、発電制御部33は、電流測定部11から伝達される電流値と、所定の電圧値(例えば100V、200V等)との積から、電力値を導出できる。そして、発電制御部33は、電流測定部11の測定結果を参照して、発電装置30から供給する発電電力を制御する。
The
発電装置30の発電制御部33は、電流測定部11の測定結果を参照して、第2切替部14から第2接続箇所P2に向かう電力を測定する。例えば、発電制御部33は、電流測定部11から伝達される電流値と、所定の電圧値(例えば100V、200V等)との積から、電力値を導出できる。そして、発電制御部33は、電流測定部11の測定結果を参照して、発電装置30から供給する発電電力を制御する。
The power
発電装置30の発電制御部33は、電圧測定部15で測定される充放電装置20と発電装置30との間の接続経路での電力の電圧に応じて、後述する通常出力モード又は出力抑制モードに動作モードを決定する。
The power
発電装置30の発電制御部33が、電圧測定部15で測定される充放電装置20と発電装置30との間の接続経路での電力の電圧に応じて動作モードを決定するのは、発電装置30に搭載されている電圧抑制機能のためである。この電圧抑制機能に従って、発電制御部33は、充放電装置20と発電装置30との間の接続経路での電力の電圧が高くなり過ぎる場合には、充放電装置20と発電装置30との間の接続経路への供給電力を減少させる制御を行う。この制御が行われた場合、電圧測定部15で測定される充放電装置20と発電装置30との間の接続経路での電力の電圧が低下することが期待される。
It is the power generation device that the power
具体的に説明すると、発電制御部33は、充放電装置20と発電装置30との間の接続経路での電力の電圧が設定電圧以上であることを含む所定の高電圧条件を満たしていない間、その接続経路への供給電力を所定の供給電力決定ルールで定まる値に調節する通常出力モードで動作し、その高電圧条件を満たしている間、その接続経路への供給電力を、供給電力決定ルールで定まる値よりも小さい値に調節する出力抑制モードで動作する。
Specifically, the power
通常出力モードの場合、発電装置30は、例えば、電流測定部11の測定結果を参照して、第2切替部14から第2接続箇所P2に向かう電力が所定のマイナス値となる(即ち、所定の値の電力を第2接続箇所P2から第2切替部14へ供給する)ように充放電装置20と発電装置30との間の接続経路への供給電力を決定する供給電力決定ルールに従う。或いは、通常出力モードの場合、発電装置30は、例えば、電流測定部11の測定結果を参照して、第2切替部14から第2接続箇所P2に向かう電力がゼロとなる(即ち、逆潮流しない)ように充放電装置20と発電装置30との間の接続経路への供給電力を決定する供給電力決定ルールに従うような設定も可能である。
In the normal output mode, the
出力抑制モードの場合、発電装置30は充放電装置20と発電装置30との間の接続経路への供給電力を、通常出力モードで動作する場合に供給される発電電力(即ち、供給電力決定ルールで定まる値)よりも小さい値に決定する。例えば、供給電力決定ルールで定まる値よりも100W、200Wなどの所定値だけ小さい電力に、充放電装置20と発電装置30との間の接続経路への供給電力を決定する。発電制御部33が、上記高電圧条件を満たしている間にこの出力抑制モードで決定される供給電力を充放電装置20と発電装置30との間の接続経路に出力した場合、通常出力モードで決定される供給電力を出力する場合よりも、充放電装置20の放電電力が大きく又は充電電力が小さくなる。そのため、充放電装置20の蓄電部21の蓄電残量の低下度合いは大きく又は増加度合いは小さくなる。
In the output suppression mode, the
このように、本実施形態では、発電装置30が、上記高電圧条件が満たされるか否かに応じて通常出力モードと出力抑制モードとを切り替えることを利用して、充放電装置20は、目標電圧(即ち、充放電装置20と発電装置30との間の接続経路の電圧)を決定している。本実施形態では、上述したように、目標電圧は、充放電装置20の蓄電部21の蓄電残量(SOC:state of charge)が多いほど電圧が高くなる関係で定められる。
As described above, in the present embodiment, the charging / discharging
充放電装置20からの放電余力を確保しておくためには、蓄電部21の蓄電残量が低くなり過ぎることを防止することが好ましく、充放電装置20への充電余力を確保しておくためには、蓄電部21の蓄電残量が多くなり過ぎることを防止することが好ましい。そのため、充放電装置20の蓄電部21の蓄電残量を増加させたい又はその低下度合いを小さくしたい場合には、目標電圧を低くして、発電装置30が通常出力モードで大きな供給電力を出力するように仕向ける。それに対して、充放電装置20の蓄電部21の蓄電残量を減少させたい又はその増加度合いを小さくしたい場合には、目標電圧を高くして、発電装置30が出力抑制モードで小さな供給電力を出力するように仕向ける。
In order to secure the remaining discharge capacity from the charging / discharging
接続切替部12は、充放電装置20と発電装置30との間の接続経路を、充放電装置20及び発電装置30が互いに接続され且つ電力系統1に対して接続された状態の連系接続経路と、充放電装置20及び発電装置30が互いに接続され且つ電力系統1から電気的に切り離された状態の自立接続経路との何れか一方に切り替える。更に、接続切替部12は、正常状態の場合、電力負荷装置3を上記連系接続経路に接続し、異常状態の場合、電力負荷装置3を上記自立接続経路に接続するように、充放電装置20と発電装置30との間の接続経路を切り替える。
The
本実施形態の接続切替部12は、第1切替部13と第2切替部14とを備える。第1切替部13は、充放電装置20と電力線2の第1接続箇所P1との間に設けられる。第2切替部14は、電力線2の途中の、第1接続箇所P1と第2接続箇所P2との間に設けられる。
The
第1切替部13は、充放電装置20に接続される接点aと、電力線2の第1接続箇所P1に接続される接点bと、接続線4を介して第2切替部14に接続される接点cとを有する。そして、第1切替部13は、接点aと接点bとが接続される状態、及び、接点aと接点cとが接続される状態の何れか一方に切り替えられる。
第1切替部13及び第2切替部14の両方或いは第1切替部13が、本発明の「充放電装置20の接続先を切り替える切替部」に対応する。そして、充放電装置20及び第1切替部13を備える充放電システム、或いは、充放電装置20及び第1切替部13及び第2切替部14を備える充放電システムが実現される。
The
Both the
第2切替部14は、電力線2の第2接続箇所P2に接続される、即ち、電力負荷装置3及び発電装置30に接続される接点aと、接続線4を介して第1切替部13に接続される接点bと、電力線2の第1接続箇所P1に接続される接点cとを有する。そして、第2切替部14は、接点aと接点bとが接続される状態、及び、接点aと接点cとが接続される状態の何れか一方に切り替えられる。
The
接続切替部12の動作は充放電装置20の充放電制御部23が制御する。
具体的には、充放電制御部23は、接続切替部12によって、電力系統1からの電力供給が正常に行われている正常状態の場合、充放電装置20と発電装置30との間の接続経路を連系接続経路に切り替え、電力系統1からの電力供給が正常に行われていない異常状態の場合、充放電装置20と発電装置30との接続経路を自立接続経路に切り替えるように構成される。
The operation of the
Specifically, the charge /
図2は、電源システムにおいて電力系統1が正常状態である場合の例を示す図である。図示するように、充放電制御部23は、電圧測定部9の測定結果を参照して、電力系統1が正常状態であると判断している場合、第1切替部13を接点aと接点bとが接続される状態に切り替え、且つ、第2切替部14を接点aと接点cとが接続される状態に切り替える。その結果、充放電装置20と発電装置30との間の接続経路が、充放電装置20及び発電装置30が互いに接続され且つ電力系統1に対して接続された状態の連系接続経路に切り替わる。つまり、図1及び図2に示す電源システムにおいて、連系接続経路は、充放電装置20と第1切替部13と第1接続箇所P1と第2切替部14と第2接続箇所P2と発電装置30とを接続する経路に設定される。
FIG. 2 is a diagram showing an example in the case where the
図3は、電源システムにおいて電力系統1が異常状態である場合の例を示す図である。図示するように、充放電制御部23は、電圧測定部9の測定結果を参照して、電力系統1が異常状態であると判断している場合、第1切替部13を接点aと接点cとが接続される状態に切り替え、且つ、第2切替部14を接点aと接点bとが接続される状態に切り替える。その結果、充放電装置20と発電装置30との間の接続経路が、充放電装置20及び発電装置30が互いに接続され且つ電力系統1から電気的に切り離された状態の自立接続経路に切り替わる。つまり、図1及び図3に示す電源システムにおいて、自立接続経路は、充放電装置20と第1切替部13と接続線4と第2切替部14と第2接続箇所P2と発電装置30とを接続する経路に設定される。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a case where the
以上のように、第1切替部13及び第2切替部14の両方或いは第1切替部13は、電力系統1からの電力供給が正常に行われている正常状態の場合、電力系統1に対して電気的に接続された状態にある連系接続経路に充放電装置20を接続し、電力系統1からの電力供給が正常に行われていない異常状態の場合、電力系統1から電気的に切り離された状態にある自立接続経路に充放電装置20を接続している。
As described above, both the
次に、第1実施形態の電源システムにおける充放電装置20の動作制御について説明する。図4は、充放電装置20の動作制御を説明するフローチャートである。
工程#10において充放電制御部23は、電圧測定部9の測定結果を参照して電力系統1が正常状態であるか否かを判定する。そして、充放電制御部23は、電力系統1が正常状態である場合には工程#17に移行して充放電装置20を連系運転モードで動作させ、電力系統1が異常状態である場合には工程#11に移行して充放電装置20を自立運転モードで動作させる。
Next, the operation control of the charging / discharging
In
工程#12において充放電制御部23は、蓄電部21の蓄電残量が予め記憶してある第1蓄電量(例えば、SOC=80%など)以上であるか否かを判定する。そして、充放電制御部23は、蓄電残量が第1蓄電量以上でない場合には工程#16に移行して、目標電圧を初期値(例えば107V等)に設定して、自立接続経路の電圧及び周波数を維持する制御を行う。
In
それに対して、充放電制御部23は、工程#12において蓄電残量が第1蓄電量以上であると判定した場合には工程#13に移行する。工程#13において充放電制御部23は、蓄電残量が、第1蓄電量より大きい第2蓄電量(例えば、SOC=90%など)以上であるか否かを判定し、蓄電残量が第2蓄電量以上である場合には工程#15に移行し、蓄電残量が第2蓄電量未満(且つ第1蓄電量以上)である場合には工程#14に移行する。
On the other hand, when the charge /
工程#14において充放電制御部23は、目標電圧を、初期値より高い第1電圧(例えば109V等)に設定して、自立接続経路の電圧及び周波数を維持する制御を行う。
In
工程#15において充放電制御部23は、目標電圧を、初期値より高く且つ第1電圧より高い第2電圧(例えば110V等)に設定して、自立接続経路の電圧及び周波数を維持する制御を行う。
In
以上のように、充放電装置20は、自立運転モードで動作して、自立接続経路での電力の電圧及び周波数を目標電圧及び目標周波数に維持するように充電電力又は放電電力を調節する場合、自身の蓄電残量が多いほど、その目標電圧を高くする。つまり、充放電装置20の蓄電残量が多いほど、充放電装置20と発電装置30との間の接続経路での電力の電圧が高くなる。また、発電装置30は、充放電装置20と発電装置30との間の接続経路での電力の電圧が設定電圧以上であることを含む所定の高電圧条件を満たしている間、その接続経路への供給電力を、高電圧条件が満たされていない場合の供給電力を決定する供給電力決定ルールで定まる値よりも小さい値に調節する出力抑制モードで動作する。つまり、発電装置30は、充放電装置20の蓄電残量が多いほど供給電力を小さくし、充放電装置20の蓄電残量が少ないほど供給電力を大きくする。その結果、充放電装置20の蓄電残量が低くなり過ぎること、及び、充放電装置20の蓄電残量が多くなり過ぎることを防止できる。
As described above, when the charging / discharging
<第2実施形態>
第2実施形態の電源システムは、発電装置30を電力線2の第2接続箇所P2に接続する接続装置6を備える点で上記実施形態と異なっている。以下に第2実施形態の電源システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
<Second Embodiment>
The power supply system of the second embodiment is different from the above embodiment in that the
図5は、第2実施形態の電源システムの構成を示す図である。図示するように、電源システムにおいて、発電装置30と電力線2の第2接続箇所P2との間には接続装置6が設けられている。接続装置6は、発電装置30と第2接続箇所P2との間を流れる電流にとっての電気抵抗を相対的に低くする第1状態と、発電装置30と第2接続箇所P2との間を流れる電流にとっての電気抵抗を相対的に高くする第2状態とを切り替える。接続装置6は、スイッチ7と電力消費部8とを並列に有する。電力消費部8は、例えば電気抵抗器などを用いて実現される。
接続装置6の動作は、充放電装置20の充放電制御部23によって制御される。
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the power supply system of the second embodiment. As shown in the figure, in the power supply system, a
The operation of the
接続装置6の第1状態は、スイッチ7が閉状態にある場合(即ち、スイッチ7が接続された場合)であり、スイッチ7を電流が流れる場合の電気抵抗は電力消費部8の電気抵抗よりも小さいため、より多くの電流が、電力消費部8よりも電気抵抗の小さいスイッチ7を流れる。そのため、発電装置30と第2接続箇所P2との間を流れる電流にとっての電気抵抗は相対的に低くなる。
The first state of the connecting
それに対して、接続装置6の第2状態は、スイッチ7が開状態にある場合(即ち、スイッチ7が接続されていない場合)であり、全ての電流が電気抵抗の大きい電力消費部8を流れる。そのため、発電装置30と第2接続箇所P2との間を流れる電流にとっての電気抵抗は相対的に高くなる。
On the other hand, the second state of the connecting
接続装置6は、充放電制御部23からの指令に基づいて、異常状態で且つ高電圧条件を満たしている間、発電装置30と第2接続箇所P2との間の接続状態を第2状態に切り替える。
Based on the command from the charge /
図6は、電源システムにおいて電力系統1が正常状態であり、且つ、接続装置6が第1状態(即ち、接続装置6のスイッチ7が閉状態)である場合の例を示す図である。図示するように、充放電制御部23は、電圧測定部9の測定結果を参照して、電力系統1が正常状態であると判断している場合、第1切替部13を接点aと接点bとが接続される状態に切り替え、且つ、第2切替部14を接点aと接点cとが接続される状態に切り替える。その結果、充放電装置20と発電装置30との間の接続経路が、充放電装置20及び発電装置30が互いに接続され且つ電力系統1に対して接続された状態の連系接続経路に切り替わる。つまり、図5及び図6に示す電源システムにおいて、連系接続経路は、充放電装置20と第1切替部13と第1接続箇所P1と第2切替部14と第2接続箇所P2と発電装置30とを接続する経路に設定される。
FIG. 6 is a diagram showing an example in the case where the
図7は、電源システムにおいて電力系統1が異常状態であり、且つ、接続装置6が第1状態(即ち、接続装置6のスイッチ7が閉状態)である場合の例を示す図である。図示するように、充放電制御部23は、電圧測定部9の測定結果を参照して、電力系統1が異常状態であると判断している場合、第1切替部13を接点aと接点cとが接続される状態に切り替え、且つ、第2切替部14を接点aと接点bとが接続される状態に切り替える。その結果、充放電装置20と発電装置30との間の接続経路が、充放電装置20及び発電装置30が互いに接続され且つ電力系統1から電気的に切り離された状態の自立接続経路に切り替わる。つまり、図5及び図7に示す電源システムにおいて、自立接続経路は、充放電装置20と第1切替部13と接続線4と第2切替部14と第2接続箇所P2と発電装置30とを接続する経路に設定される。
FIG. 7 is a diagram showing an example in the case where the
図8は、電源システムにおいて電力系統1が異常状態であり、且つ、接続装置6が第2状態(即ち、接続装置6のスイッチ7が開状態)である場合の例を示す図である。図示するように、充放電制御部23は、電圧測定部9の測定結果を参照して、電力系統1が異常状態であると判断している場合、第1切替部13を接点aと接点cとが接続される状態に切り替え、且つ、第2切替部14を接点aと接点bとが接続される状態に切り替える。その結果、充放電装置20と発電装置30との間の接続経路が、充放電装置20及び発電装置30が互いに接続され且つ電力系統1から電気的に切り離された状態の自立接続経路に切り替わる。つまり、図5及び図8に示す電源システムにおいて、自立接続経路は、充放電装置20と第1切替部13と接続線4と第2切替部14と第2接続箇所P2と発電装置30とを接続する経路に設定される。
FIG. 8 is a diagram showing an example in the case where the
次に、第2実施形態の電源システムにおける充放電装置20の動作制御について説明する。図9は、充放電装置20の動作制御を説明するフローチャートである。
工程#20において充放電制御部23は、電圧測定部9の測定結果を参照して電力系統1が正常状態であるか否かを判定する。そして、充放電制御部23は、電力系統1が正常状態である場合には工程#27に移行して充放電装置20を連系運転モードで動作させ、電力系統1が異常状態である場合には工程#21に移行して充放電装置20を自立運転モードで動作させる。充放電装置20を連系運転させる場合、図6に示すように、接続装置6のスイッチ7を閉状態(第1状態)に切り替える。
Next, the operation control of the charging / discharging
In
工程#22において充放電制御部23は、蓄電部21の蓄電残量が予め記憶してある第1蓄電量(例えば、SOC=80%など)以上であるか否かを判定する。そして、充放電制御部23は、蓄電残量が第1蓄電量以上でない場合には工程#26に移行して、目標電圧を初期値(例えば107V等)に設定して、自立接続経路の電圧及び周波数を維持する制御を行う。加えて、充放電制御部23は、図7に示したように、接続装置6のスイッチ7を閉状態(第1状態)に切り替える。
In
それに対して、充放電制御部23は、工程#22において蓄電残量が第1蓄電量以上であると判定した場合には工程#23に移行する。工程#23において充放電制御部23は、蓄電残量が、第1蓄電量より大きい第2蓄電量(例えば、SOC=90%など)以上であるか否かを判定し、蓄電残量が第2蓄電量以上である場合には工程#25に移行し、蓄電残量が第2蓄電量未満(且つ第1蓄電量以上)である場合には工程#24に移行する。
On the other hand, when the charge /
工程#24において充放電制御部23は、目標電圧を、初期値より高い第1電圧(例えば109V等)に設定して、自立接続経路の電圧及び周波数を維持する制御を行う。加えて、充放電制御部23は、図8に示したように、接続装置6のスイッチ7を開状態(第2状態)に切り替える。
In
工程#25において充放電制御部23は、目標電圧を、初期値より高く且つ第1電圧より高い第2電圧(例えば110V等)に設定して、自立接続経路の電圧及び周波数を維持する制御を行う。加えて、充放電制御部23は、図8に示したように、接続装置6のスイッチ7を開状態(第2状態)に切り替える。
In
以上のように、本実施形態の電源システムは接続装置6を備えているため、電力系統1からの電力供給が正常に行われていない異常状態で、且つ、高電圧条件を満たしている間(即ち、充放電装置20の蓄電残量が多い間)、接続装置6において、発電装置30が供給する電流にとっての電気抵抗は相対的に高くなる。つまり、発電装置30が供給する電力のうち、接続装置6で消費される電力が相対的に大きくなる。その結果、充放電装置20の蓄電残量が増加する度合いを小さくすることができる。
As described above, since the power supply system of the present embodiment includes the
<第3実施形態>
第3実施形態の電源システムは、充放電装置20の電力変換部22が連系運転モードで動作している場合と自立運転モードで動作している場合とで蓄電部21への充電の制御を異ならせる点で上記実施形態と異なっている。以下に第3実施形態の電源システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。尚、以下の説明は第1実施形態の変形例として行うが、上記第2実施形態にも本実施形態の特徴を適用することができる。
<Third Embodiment>
The power supply system of the third embodiment controls the charging of the
本実施形態でも、充放電装置20の電力変換部22は、充放電制御部23の制御によって、電力系統1からの電力供給が正常に行われている正常状態である場合には連系運転モードで動作し、電力系統1からの電力供給が正常に行われていない異常状態である場合には自立運転モードで動作する。加えて、上述した接続経路及び連系接続経路及び自立接続経路は、第1電圧線及び第2電圧線及び中性線を有する単相3線式の配線を用いて構成される。例えば、充放電装置20の電力変換部22と第1切替部13とを接続する配線は、第1電圧線及び第2電圧線及び中性線を有する単相3線式の配線を用いて構成される。
Also in this embodiment, the
上述したように、発電装置30は、充放電装置20と発電装置30との間の接続経路での電力の電圧が設定電圧以上であることを含む所定の高電圧条件を満たしている間、上記出力抑制モードで動作するが、そのような出力抑制モードでの動作が実行されないタイミングも発生し得る。例えば、発電装置30から上記接続経路に電力の出力を開始してから例えば数分間はこのような動作を行わないように設定されていることもある。従って、異常状態において電力変換部22が自立運転モードで動作しており且つ蓄電部21の蓄電残量が多くても、発電装置30からの供給電力が小さくされず、充放電装置20の蓄電残量の増加が早く進むことがある。そして、充放電装置20は、満充電になっても発電装置30から電力が供給され続けると、動作を停止することがある。
As described above, as long as the
そのような問題を回避するべく、本実施形態の電源システムでは、電力変換部22は、充放電制御部23の制御によって、連系運転モードで動作している場合、蓄電部21の蓄電残量が所定の上限蓄電残量よりも低い第1設定残量以上である間は、上記接続経路の第1電圧線及び第2電圧線の一方又は両方からの電流の受け入れを禁止して動作し、自立運転モードで動作している場合、蓄電部21の蓄電残量に関わらず、接続経路の第1電圧線及び第2電圧線の一方又は両方からの電流の受け入れを許容して動作する。
In order to avoid such a problem, in the power supply system of the present embodiment, when the
具体例を挙げて説明すると、上限蓄電残量(上限SOC)が100%である場合、第1設定残量は例えば95%等の値に設定される。そして、電力変換部22は、連系運転モードで動作している場合、蓄電部21の蓄電残量が第1設定残量以上である間は、第1切替部13との間の配線を構成する第1電圧線及び第2電圧線の一方又は両方からの電流の受け入れを禁止して動作する。つまり、蓄電部21の蓄電残量が第1設定残量以上である間は、電力変換部22へは、第1切替部13との間の配線の片方の相からの電流流入であっても禁止される。尚、蓄電部21の蓄電残量が第1設定残量未満である間は、電力変換部22への電流流入は許容される。また、電力変換部22は、充放電制御部23の制御によって、自立運転モードで動作している場合、蓄電部21の蓄電残量に関わらず、上記接続経路の第1電圧線及び第2電圧線の一方又は両方からの電流の受け入れを許容して動作する。
To explain with a specific example, when the upper limit storage amount (upper limit SOC) is 100%, the first set remaining amount is set to a value such as 95%. When the
つまり、充放電装置20が連系運転モードで動作している場合、蓄電部21の蓄電残量が第1設定残量未満である間は蓄電部21への充電が行われるが、蓄電部21の蓄電残量が第1設定残量以上である間は蓄電部21からの放電のみが行われる。その結果、充放電装置20が連系運転モードで動作している間の蓄電部21の蓄電残量は多くても第1蓄電残量程度になることが期待される。そのため、充放電装置20が連系運転モードから自立運転モードに切り替わった際には、蓄電部21については、第1蓄電残量から上限蓄電残量まで充電できる余力が確保されていることが期待される。従って、例えば停電等の異常状態になってから発電装置30が上記接続経路に連系した直後に発電装置30が出力抑制モードで動作せず、発電装置30から充放電装置20へ電力が供給される状況になったとしても、蓄電部21でその電力を余裕をもって充電できる。その結果、充放電装置20が動作を停止するという問題の発生を回避できる。
That is, when the charging / discharging
<第4実施形態>
第4実施形態の電源システムは、充放電装置20の電力変換部22が連系運転モードで動作している場合と自立運転モードで動作している場合とで蓄電部21への充電の制御を異ならせる点で上記実施形態と異なっている。以下に第4実施形態の電源システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。尚、以下の説明は第1実施形態の変形例として行うが、上記第2実施形態及び上記第3実施形態にも本実施形態の特徴を適用することができる。
<Fourth Embodiment>
The power supply system of the fourth embodiment controls the charging of the
図10は、第4実施形態の電源システムの構成を示す図である。図示するように、電源システムは、充放電装置20の電力変換部22に対して蓄電部21と並列に接続される太陽電池装置PVを備える。具体的には、電力変換部22は、第1切替部13に接続されるAC/DC変換部22aと、そのAC/DC変換部22aの直流部に対して並列に接続されるDC/DC変換部22b及びDC/DC変換部22cを備える。そして、DC/DC変換部22bには蓄電部21が接続され、DC/DC変換部22cには太陽電池装置PVが接続される。そして、電力変換部22は、充放電制御部23の制御によって、蓄電部21への充電電力及び蓄電部21からの放電電力と、太陽電池装置PVから受け取る発電電力とを調節する。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a power supply system according to a fourth embodiment. As shown in the figure, the power supply system includes a solar cell device PV connected in parallel with the
本実施形態でも、充放電装置20は、電力系統1からの電力供給が正常に行われている正常状態である場合には連系運転モードで動作し、電力系統1からの電力供給が正常に行われていない異常状態である場合には自立運転モードで動作する。
Also in this embodiment, the charging / discharging
連系運転モードの場合、充放電装置20は、例えば、太陽電池装置PVから供給される電力を電力変換部22で受け取りながら、太陽電池装置PVから供給される電力の少なくとも一部が電力系統1に逆潮流するような動作、太陽電池装置PVから供給される電力の少なくとも一部が電力負荷装置3で消費されるような動作、太陽電池装置PVから供給される電力の少なくとも一部が蓄電部21に充電されるような動作などを行う。
In the interconnection operation mode, for example, the charging / discharging
自立運転モードの場合、充放電装置20は、例えば、後述する自立接続経路での電力の電圧及び周波数を所定の目標電圧及び目標周波数に維持するように、充電電力又は放電電力を制御する。加えて、充放電装置20は、自立運転モードで動作する場合、蓄電部21の蓄電残量が第2設定残量以上である間、自立接続経路から電力変換部22に電力が供給されている場合、太陽電池装置PVから供給される電力を電力変換部22で受け取らない。以下の説明では、第2設定残量が、上記第2蓄電量と同じSOC=90%と同じである場合で説明を行うが、第2設定残量は上記第2蓄電量と異なる値でもよい。
In the self-sustaining operation mode, the charging / discharging
図11は、本実施形態での充放電装置20の動作制御を説明するフローチャートである。
工程#30において充放電制御部23は、電圧測定部9の測定結果を参照して電力系統1が正常状態であるか否かを判定する。そして、充放電制御部23は、電力系統1が正常状態である場合には工程#37に移行して充放電装置20を連系運転モードで動作させ、電力系統1が異常状態である場合には工程#31に移行して充放電装置20を自立運転モードで動作させる。
FIG. 11 is a flowchart illustrating operation control of the charging / discharging
In
工程#32において充放電制御部23は、蓄電部21の蓄電残量が予め記憶してある第1蓄電量(例えば、SOC=80%など)以上であるか否かを判定する。そして、充放電制御部23は、蓄電残量が第1蓄電量以上でない場合には工程#36に移行して、目標電圧を初期値(例えば100V等)に設定して、自立接続経路の電圧及び周波数を維持する制御を行う。
In
それに対して、充放電制御部23は、工程#32において蓄電残量が第1蓄電量以上であると判定した場合には工程#33に移行する。工程#33において充放電制御部23は、蓄電残量が、第1蓄電量より大きい第2蓄電量(例えば、SOC=90%など)以上であるか否かを判定し、蓄電残量が第2蓄電量以上である場合には工程#35に移行し、蓄電残量が第2蓄電量未満(且つ第1蓄電量以上)である場合には工程#34に移行する。
On the other hand, when the charge /
工程#34において充放電制御部23は、目標電圧を、初期値より高い第1電圧(例えば107V等)に設定して、自立接続経路の電圧及び周波数を維持する制御を行う。
In
工程#35において充放電制御部23は、目標電圧を、初期値より高く且つ第1電圧より高い第2電圧(例えば109V等)に設定して、自立接続経路の電圧及び周波数を維持する制御を行う。
In
次に、工程#38において充放電制御部23は、電力変換部22が自立接続経路から電力を受け取っているか否かを判定する。つまり、充放電制御部23は、発電装置30から充放電装置20へ電力が供給されているか否かを判定する。そして、充放電制御部23は、電力変換部22が自立接続経路から電力を受け取っている場合には工程#39に移行して、太陽電池装置PVから供給される電力を電力変換部22で受け取らないように動作する。それに対して、充放電制御部23は、電力変換部22が自立接続経路から電力を受け取っていない場合にはそのような動作を行わず、太陽電池装置PVから供給される電力を電力変換部22で受け取る。
Next, in
このように、充放電装置20は、自立運転モードで動作する場合、蓄電部21の蓄電残量が第2設定残量(即ち、第2蓄電量)以上である間、自立接続経路から電力変換部22に電力が供給されている場合、太陽電池装置PVから供給される電力を電力変換部22で受け取らない。つまり、蓄電部21の蓄電残量が第2設定残量以上である状況で、発電装置30から供給される電力を蓄電部21で充電しなければならないとしても、太陽電池装置PVから供給される電力を蓄電部21で充電する必要が無くなる。その結果、発電装置30及び太陽電池装置PVの両方から供給される電力を蓄電部21で充電する場合と比較して、充放電装置20の蓄電残量の増加の進行を緩やかにすることができる。
As described above, when the charging / discharging
<別実施形態>
<1>
上記実施形態では、電源システム及び充放電システムの構成について具体例を挙げて説明したが、それらの構成は適宜変更可能である。
上記実施形態では、第1切替部13が充放電装置20とは別体で構成される状態を図示したが、例えば第1切替部13が充放電装置20と一体で構成されてもよい。
<Another Embodiment>
<1>
In the above embodiment, the configurations of the power supply system and the charge / discharge system have been described with specific examples, but the configurations thereof can be changed as appropriate.
In the above embodiment, the state in which the
<2>
上記実施形態において、電源システムが、充放電装置20と発電装置30との間の自立接続経路の途中に設けられる絶縁変圧器16を備える場合もある。図12は、別実施形態の電源システムの構成を示す図であり、図1の変形例として記載している。図示するように、電源システムは、自立接続経路のうち、第1切替部13と第2切替部14との間の接続線4の途中に絶縁変圧器16を備えている。加えて、充放電装置20は、絶縁変圧器16よりも発電装置30の側の自立接続経路としての接続線4での電力の電圧を測定する電圧測定部24を備える。このような構成を採用することで、充放電装置20は、自立接続経路の途中に絶縁変圧器16が設けられていたとしても、自立運転モードで動作する場合、その絶縁変圧器16よりも発電装置30の側の自立接続経路での電力の電圧を測定する電圧測定部24の測定結果に基づいて、自立接続経路での電力の電圧を目標電圧に維持するように充電電力又は放電電力を調節できる。
<2>
In the above embodiment, the power supply system may include an
<3>
上記実施形態では、充電残量や電圧値について具体的な数値を挙げて説明したが、それらの値は例示目的で記載したものであり適宜変更可能である。
<3>
In the above embodiment, the remaining charge and the voltage value have been described with specific numerical values, but these values are described for the purpose of illustration and can be changed as appropriate.
<4>
上記実施形態では、電圧測定部15が第2切替部14と第2接続箇所P2との間での電圧(即ち、電力線2の第2接続箇所P2での電圧)を測定する例を説明したが、電圧測定部15を設けないことでもよい。例えば、発電装置30が、電圧測定部15に代えて、電力変換部32が測定する電圧を第2切替部14と第2接続箇所P2との間での電圧(電力線2の第2接続箇所P2での電圧)として参照してもよい。
<4>
In the above embodiment, an example in which the
<5>
上記実施形態(別実施形態を含む)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
<5>
The configurations disclosed in the above embodiments (including other embodiments) can be applied in combination with the configurations disclosed in other embodiments as long as there is no contradiction, and are disclosed in the present specification. The embodiment described is an example, and the embodiment of the present invention is not limited to this, and can be appropriately modified without departing from the object of the present invention.
本発明は、発電装置等の電源装置の動作を充放電装置の動作と連動させることができる電源システム及び充放電システムに利用できる。 The present invention can be used for a power supply system and a charge / discharge system capable of interlocking the operation of a power supply device such as a power generation device with the operation of a charge / discharge device.
1 電力系統
2 電力線
3 電力負荷装置
4 接続線
6 接続装置
7 スイッチ
8 電力消費部
9 電圧測定部
10 電流測定部
11 電流測定部
12 接続切替部
13 第1切替部(切替部)
14 第2切替部(切替部)
15 電圧測定部
16 絶縁変圧器
20 充放電装置
21 蓄電部
22 電力変換部
23 充放電制御部
24 電圧測定部
30 発電装置
31 発電部
32 電力変換部
33 発電制御部
P1 第1接続箇所
P2 第2接続箇所
1
14 Second switching unit (switching unit)
15
Claims (7)
前記接続切替部は、前記電力系統からの電力供給が正常に行われている正常状態の場合、前記充放電装置と前記発電装置との間の接続経路を前記連系接続経路に切り替え、前記電力系統からの電力供給が正常に行われていない異常状態の場合、前記充放電装置と前記発電装置との接続経路を前記自立接続経路に切り替えるように構成され、
前記充放電装置は、前記異常状態の場合、前記自立接続経路での電力の電圧及び周波数を目標電圧及び目標周波数に維持するように充電電力又は放電電力を調節する自立運転モードで動作し、前記目標電圧は、前記充放電装置の蓄電残量が多いほど電圧が高くなる関係で定められ、
前記発電装置は、前記充放電装置と前記発電装置との間の接続経路での電力の電圧が設定電圧以上であることを含む所定の高電圧条件を満たしていない間、当該接続経路への供給電力を所定の供給電力決定ルールで定まる値に調節する通常出力モードで動作し、前記高電圧条件を満たしている間、当該接続経路への供給電力を、前記供給電力決定ルールで定まる値よりも小さい値に調節する出力抑制モードで動作する電源システム。 The charging / discharging device, the power generation device, and the connection path between the charging / discharging device and the power generation device are connected to each other in a state where the charging / discharging device and the power generation device are electrically connected to the power system. A power supply system including a connection switching unit that switches between an interconnection connection path and an independent connection path in which the charging / discharging device and the power generation device are electrically separated from each other and connected to each other. There,
When the power supply from the power system is normally performed, the connection switching unit switches the connection path between the charge / discharge device and the power generation device to the interconnection connection path, and the power is supplied. In the case of an abnormal state in which power is not normally supplied from the grid, the connection path between the charge / discharge device and the power generation device is configured to be switched to the self-sustaining connection path.
In the case of the abnormal state, the charging / discharging device operates in a self-sustaining operation mode in which the charging power or the discharging power is adjusted so as to maintain the voltage and frequency of the power in the self-sustaining connection path at the target voltage and the target frequency. The target voltage is determined by the relationship that the higher the remaining charge of the charging / discharging device, the higher the voltage.
The power generation device supplies power to the connection path while the predetermined high voltage conditions including that the voltage of the power in the connection path between the charge / discharge device and the power generation device is equal to or higher than a set voltage are not satisfied. It operates in the normal output mode that adjusts the power to the value determined by the predetermined supply power determination rule, and while the high voltage condition is satisfied, the supply power to the connection path is higher than the value determined by the supply power determination rule. A power system that operates in output suppression mode that adjusts to a small value.
前記発電装置は、前記電力線の第2接続箇所に接続され、
前記電力線の前記第2接続箇所には電力負荷装置が接続され、
前記電力線に対する前記電力系統の接続箇所から見て下流側に向かって前記第1接続箇所と前記第2接続箇所とがその並び順で設けられ、
前記連系接続経路には、前記充放電装置及び前記発電装置及び前記電力負荷装置が接続され且つ前記電力系統が接続されており、前記第1接続箇所及び前記第2接続箇所が前記連系接続経路に含まれ、
前記自立接続経路には、前記充放電装置及び前記発電装置及び前記電力負荷装置が接続され且つ前記電力系統が接続されていない請求項1に記載の電源システム。 The charging / discharging device is connected to the first connection point of the power line connected to the power system.
The power generation device is connected to the second connection point of the power line, and the power generation device is connected to the second connection point.
A power load device is connected to the second connection point of the power line, and the power load device is connected to the second connection point.
The first connection point and the second connection point are provided in the order of arrangement toward the downstream side when viewed from the connection point of the power system to the power line.
The charging / discharging device, the power generation device, and the power load device are connected to the interconnection connection path, and the power system is connected, and the first connection point and the second connection point are the interconnection connection. Included in the route,
The power supply system according to claim 1, wherein the charging / discharging device, the power generation device, and the power load device are connected to the self-sustaining connection path, and the power system is not connected.
前記接続装置は、前記異常状態で且つ前記高電圧条件を満たしている間、前記発電装置と前記第2接続箇所との間の接続状態を前記第2状態に切り替える請求項2に記載の電源システム。 The first state, which makes the electric resistance for the current flowing between the power generation device and the second connection point relatively low, and the electric resistance for the current flowing between the power generation device and the second connection point. Equipped with a connection device to switch between the second state, which is relatively high,
The power supply system according to claim 2, wherein the connecting device switches the connection state between the power generation device and the second connection point to the second state while the abnormal state and the high voltage condition are satisfied. ..
前記充放電装置は、前記絶縁変圧器よりも前記発電装置の側の前記自立接続経路での電力の電圧を測定する電圧測定部を備える請求項1~3の何れか一項に記載の電源システム。 An isolation transformer provided in the middle of the self-sustained connection path between the charging / discharging device and the power generation device is provided.
The power supply system according to any one of claims 1 to 3, wherein the charging / discharging device includes a voltage measuring unit for measuring a voltage of electric power in the self-sustained connection path on the side of the power generation device with respect to the isolation transformer. ..
前記充放電装置と前記発電装置との間の接続経路は、第1電圧線及び第2電圧線及び中性線を有する単相3線式の配線を用いて構成され、
前記電力変換部は、前記正常状態である場合には連系運転モードで動作し、前記異常状態である場合には前記自立運転モードで動作し、
前記電力変換部は、前記連系運転モードで動作している場合、前記蓄電部の前記蓄電残量が所定の上限蓄電残量よりも低い第1設定残量以上である間は、前記充放電装置と前記発電装置との間の接続経路を構成する前記第1電圧線及び前記第2電圧線の一方又は両方からの電流の受け入れを禁止して動作し、
前記自立運転モードで動作している場合、前記蓄電部の前記蓄電残量に関わらず、前記充放電装置と前記発電装置との間の接続経路を構成する前記第1電圧線及び前記第2電圧線の一方又は両方からの電流の受け入れを許容して動作する請求項1~4の何れか一項に記載の電源システム。 The charging / discharging device includes a power storage unit and a power conversion unit.
The connection path between the charge / discharge device and the power generation device is configured by using a single-phase three-wire type wiring having a first voltage line, a second voltage line, and a neutral line.
The power conversion unit operates in the interconnection operation mode when it is in the normal state, and operates in the self-sustaining operation mode when it is in the abnormal state.
When the power conversion unit is operating in the interconnection operation mode, the charge / discharge unit is charged / discharged while the remaining amount of stored electricity in the electricity storage unit is equal to or higher than the first set remaining amount lower than the predetermined upper limit remaining amount of electricity stored. It operates by prohibiting the acceptance of current from one or both of the first voltage line and the second voltage line constituting the connection path between the device and the power generation device.
When operating in the self-sustaining operation mode, the first voltage line and the second voltage constituting the connection path between the charge / discharge device and the power generation device regardless of the remaining charge remaining in the power storage unit. The power supply system according to any one of claims 1 to 4, wherein the power supply system operates by allowing the acceptance of current from one or both of the wires.
前記充放電装置の前記電力変換部に対して前記蓄電部と並列に接続される太陽電池装置を備え、
前記充放電装置は、前記自立運転モードで動作する場合、前記蓄電部の前記蓄電残量が第2設定残量以上である間、前記自立接続経路から前記電力変換部に電力が供給されている場合、前記太陽電池装置から供給される電力を前記電力変換部で受け取らない請求項1~5の何れか一項に記載の電源システム。 The charging / discharging device includes a power storage unit and a power conversion unit.
A solar cell device connected in parallel with the power storage unit with respect to the power conversion unit of the charge / discharge device is provided.
When the charge / discharge device operates in the self-sustaining operation mode, power is supplied to the power conversion unit from the self-sustaining connection path while the remaining charge of the storage unit is equal to or greater than the second set remaining amount. The power supply system according to any one of claims 1 to 5, wherein the power conversion unit does not receive the power supplied from the solar cell device.
前記切替部は、電力系統からの電力供給が正常に行われている正常状態の場合、前記電力系統に対して電気的に接続された状態にある連系接続経路に前記充放電装置を接続し、前記電力系統からの電力供給が正常に行われていない異常状態の場合、前記電力系統から電気的に切り離された状態にある自立接続経路に前記充放電装置を接続し、
前記充放電装置は、前記異常状態の場合、前記自立接続経路での電力の電圧及び周波数を目標電圧及び目標周波数に維持するように充電電力又は放電電力を調節する自立運転モードで動作し、前記目標電圧は、前記充放電装置の蓄電残量が多いほど電圧が高くなる関係で定められる充放電システム。 A charge / discharge system including a charge / discharge device and a switching unit for switching the connection destination of the charge / discharge device.
The switching unit connects the charging / discharging device to an interconnection connection path that is electrically connected to the power system in a normal state in which power is normally supplied from the power system. In the case of an abnormal state in which the power supply from the power system is not normally performed, the charging / discharging device is connected to the self-sustaining connection path in the state of being electrically disconnected from the power system.
In the case of the abnormal state, the charging / discharging device operates in a self-sustaining operation mode in which the charging power or the discharging power is adjusted so as to maintain the voltage and frequency of the power in the self-sustaining connection path at the target voltage and the target frequency. The target voltage is a charge / discharge system determined by the relationship that the voltage increases as the remaining charge of the charge / discharge device increases.
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