JP6213645B1 - Control device - Google Patents
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Abstract
【課題】パワーコンディショナの起動遅延時間を考慮した起動タイミングの実行により、太陽光発電電力の有効利用を図る制御装置を提供する。【解決手段】日射強度予測部は、パワーコンディショナが起動後定格出力を出力できるようになるまでに要する起動遅延時間以上に設定された所定時間後の日射強度を、撮影された雲画像を用いて予測する(S210)。発電電力予測部は、所定時間後の日射強度予測値を用いて所定時間後の発電電力を予測する(S220,S230)。許可台数決定部は、需要電力予測値と所定時間後の発電電力予測値とを用いてパワーコンディショナの出力許可台数を決定する(S240)。出力制御部は、許可台数決定部によって決定した出力許可台数のパワーコンディショナを起動して発電電力を出力する(S250)。【選択図】図4The present invention provides a control device that makes effective use of photovoltaic power generation by executing startup timing in consideration of startup delay time of a power conditioner. A solar radiation intensity predicting unit uses a photographed cloud image for a solar radiation intensity after a predetermined time set longer than a startup delay time required until a power conditioner can output a rated output after startup. (S210). The generated power prediction unit predicts the generated power after a predetermined time using the predicted solar radiation intensity value after a predetermined time (S220, S230). The permitted number determination unit determines the output permitted number of power conditioners using the predicted power demand value and the predicted generated power value after a predetermined time (S240). The output control unit activates the power conditioners of the permitted number of outputs determined by the permitted number determination unit and outputs the generated power (S250). [Selection] Figure 4
Description
この明細書における開示は、逆潮電力を抑制しつつ、太陽光発電電力を使用する電力供給を制御する制御装置に関する。 The disclosure in this specification relates to a control device that controls power supply using photovoltaic power while suppressing reverse power.
特許文献1のシステムは、それぞれインバータ制御部を有し商用電力系統との連系運転を行う複数の太陽光発電装置と、太陽光発電装置のインバータ制御部毎にインバータ部の出力を低下させる指令を与えて系統電圧の上昇を抑制する電圧調整指令部と、を備える。電圧調整指令部は、各太陽光発電装置のインバータ部における変換効率を監視し、変換効率の低いインバータ部から順番に出力を低下させる。これによれば、すべての太陽光発電装置において出力を低下させるのではなく、系統電圧の上昇度合いに応じた台数の太陽光発電装置のみについて出力を低下させることにより系統電圧の上昇を抑制することができる。このようにしてシステム全体の変換効率を向上させることができる。 The system of Patent Document 1 includes a plurality of photovoltaic power generation devices each having an inverter control unit and performing a linked operation with a commercial power system, and a command for reducing the output of the inverter unit for each inverter control unit of the solar power generation device. And a voltage adjustment command unit that suppresses an increase in system voltage. A voltage adjustment instruction | command part monitors the conversion efficiency in the inverter part of each solar power generation device, and reduces an output in an order from an inverter part with low conversion efficiency. According to this, the output is not reduced in all the photovoltaic power generation devices, but the increase in the system voltage is suppressed by reducing the output only for the number of photovoltaic power generation devices according to the degree of increase in the system voltage. Can do. In this way, the conversion efficiency of the entire system can be improved.
太陽光発電装置で発電した直流電流を交流電流に変換して出力するパワーコンディショナには、特許文献1のように供給電力を自在に制御できるものの他に、供給電力の制御が不可能であり定格出力以下の成り行きの発電電力を出力する仕様のものがある。 In the power conditioner that converts the direct current generated by the solar power generation device into an alternating current and outputs it, the power supply can be controlled as well as the power supply that can be freely controlled as in Patent Document 1. There is a specification that outputs the generated electric power below the rated output.
このように供給電力が可変不能の仕様であるパワーコンディショナの場合は、起動後、定格出力を発揮できる運転状態に達するまでに所定の立ち上がり時間を要する。したがって、パワーコンディショナは、起動後、定格出力を出力できるようになるまでの起動遅延時間を要するため、この起動遅延時間までは太陽光発電電力を定格出力で供給することができず、太陽光発電電力を有効に使用できないという問題がある。 Thus, in the case of a power conditioner having a specification in which the supplied power cannot be varied, a predetermined rise time is required after the start-up to reach an operating state in which the rated output can be exhibited. Therefore, the power conditioner requires a startup delay time until it can output the rated output after startup, so it is not possible to supply photovoltaic power at the rated output until this startup delay time. There is a problem that the generated power cannot be used effectively.
このような課題に鑑み、この明細書における開示の目的は、パワーコンディショナの起動遅延時間を考慮した起動タイミングの実行により、太陽光発電電力の有効利用を図る制御装置を提供することである。 In view of such a problem, an object of the disclosure in this specification is to provide a control device that makes effective use of photovoltaic power generation by executing startup timing in consideration of startup delay time of a power conditioner.
この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。 A plurality of aspects disclosed in this specification adopt different technical means to achieve each purpose. Further, the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section are examples showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later as one aspect, and limit the technical scope. is not.
開示された制御装置のひとつは、電力系統(2)への逆潮流を防止するとともに電力系統から取得可能な受電電力と太陽光発電装置(3A,3B,4A,4B)による発電電力とを用いて所定の施設に対して電力を供給する電力管理システム(1)においてそれぞれ所定の定格出力に応じた発電電力を出力するように構成され施設に対して発電電力を供給可能な複数台のパワーコンディショナ(40)について、出力許可および出力禁止を制御する制御装置(8)であって、
施設が必要とする需要電力を予測する需要電力予測部(S110)と、
パワーコンディショナが起動後定格出力を出力できるようになるまでに要する起動遅延時間以上に設定された所定時間後の日射強度を、撮影された雲画像を用いて予測する日射強度予測部(S210)と、
所定時間後の日射強度予測値を用いて所定時間後の発電電力を予測する発電電力予測部(S220,S230)と、
需要電力予測値と所定時間後の発電電力予測値とを用いてパワーコンディショナの出力許可台数を決定する許可台数決定部(S240)と、
許可台数決定部によって決定した出力許可台数のパワーコンディショナを起動して発電電力を出力する出力制御部(S250)と、
を備える。
One of the disclosed control devices uses the received power that can be acquired from the power system and the generated power by the solar power generation devices (3A, 3B, 4A, 4B) while preventing reverse power flow to the power system (2). In the power management system (1) for supplying power to a predetermined facility, a plurality of power conditions that are configured to output generated power corresponding to a predetermined rated output and that can supply the generated power to the facility are provided. A control device (8) for controlling output permission and output prohibition for the na (40),
A demand power prediction unit (S110) for predicting demand power required by the facility;
A solar radiation intensity prediction unit (S210) that predicts the solar radiation intensity after a predetermined time set to be equal to or longer than the startup delay time required until the inverter can output the rated output after the startup using the captured cloud image. When,
A generated power prediction unit (S220, S230) that predicts generated power after a predetermined time using a predicted solar radiation intensity value after a predetermined time;
A permitted number determination unit (S240) that determines the number of permitted outputs of the power conditioner using the predicted power demand value and the predicted power generation value after a predetermined time;
An output control unit (S250) that activates the power conditioners of the output permitted number determined by the permitted number determination unit and outputs generated power;
Is provided.
この制御装置によれば、パワーコンディショナの起動遅延時間以上に設定された所定時間後の日射強度を、雲画像を用いて予測し、この日射強度予測値と需要電力予測値を用いて決定した出力許可台数のパワーコンディショナを起動して施設に発電電力を出力する。これにより、起動遅延時間以上の時間分、前倒ししたタイミングで出力許可台数を決定してパワーコンディショナを起動するため、パワーコンディショナは所定時間後に定格出力の発電電力を施設に対して供給することができる。したがって、日射強度予測値に基づいて予測した太陽光発電電力を、決定した出力許可台数分のパワーコンディショナによってフルに出力することができる。以上より、この制御装置によれば、パワーコンディショナの起動遅延時間を考慮した起動タイミングの実行することにより、太陽光発電電力の有効利用を図ることができる。 According to this control apparatus, the solar radiation intensity after the predetermined time set more than the start delay time of the inverter is predicted using the cloud image, and determined using the solar radiation intensity predicted value and the demand power predicted value. Start the power conditioners for the number of output permitted and output the generated power to the facility. As a result, in order to start the power conditioner by determining the number of permitted outputs at a time earlier than the start delay time, the power conditioner supplies the facility with the output power of the rated output after a predetermined time. Can do. Therefore, the photovoltaic power generation predicted based on the predicted solar radiation intensity can be fully output by the power conditioners corresponding to the determined number of permitted outputs. As mentioned above, according to this control apparatus, the effective use of photovoltaic power generation can be aimed at by performing the starting timing which considered the starting delay time of the power conditioner.
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Not only combinations of parts that clearly indicate that combinations are possible in each form, but also forms may be partially combined even if they are not clearly specified, as long as there is no problem with the combination. Is possible.
(第1実施形態)
第1実施形態について図1〜図5を参照して説明する。制御装置8によって制御される電力管理システム1は、太陽光発電装置によって発電された発電電力と、電力系統2から取得した受電電力とを用いて、電力供給の対象体である所定の施設に対して電力供給を行うシステムである。この実施形態では電力消費を必要とする所定の施設として工場7を例示して説明する。
(First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to FIGS. The power management system 1 controlled by the
電力管理システム1は、制御装置8によって運転が制御されている。電力管理システム1には太陽光発電装置が付設されており、太陽光発電装置が発電した電力が工場7に供給可能であるとともに蓄電池6にも蓄電可能である。蓄電池6に蓄電された電力は工場7に対して供給可能である。工場7は、現在または近い未来の運転状況に応じた電力需要を満たすように、電力会社の電力系統2、太陽光発電装置、蓄電池6等からの電力の供給を受ける。例えば、工場7に供給される電力は、生産機械の稼働、空調、照明、給湯等の制御に用いられる。
The operation of the power management system 1 is controlled by the
電力管理システム1は、電力系統2への電力供給、すなわち逆潮流を防止する機能を有するシステムである。電力管理システム1は、逆潮流を検出するセンサ部を有して逆潮流を検出したときに動作する継電器であるRPR70を備える。RPR70は、逆潮流を検出したときに動作して信号を遮断器に送信し、配電盤71、配電盤72、充放電器73等からの電力系統2への電力供給を停止することで、逆潮流発生を防止している。
The power management system 1 is a system having a function of preventing power supply to the
太陽光発電装置は、自然エネルギ利用の一例である太陽光エネルギを変換した発電電力を系統外電力として工場7に供給する。太陽光発電装置は、例えば、複数の太陽光パネル30と、太陽光パネル30で発電した太陽光電力を出力する太陽光発電用のパワーコンディショナ40(以下、PCS40とも称する)を備える。太陽光パネル30のそれぞれには1台のPCS40が接続されている。したがって、1台の太陽光パネル30は所定の1台のPCS40に接続されている。各PCS40は、出力制御が不能であり、接続されている太陽光パネル30によって発電された電力を、所定の定格出力に応じた発電電力で工場7や蓄電池6に対して出力するように構成されている。
The solar power generation apparatus supplies generated power obtained by converting solar energy, which is an example of natural energy use, to the
蓄電池6は、制御装置8によって充放電器73が制御されることにより、電力系統2から供給される商用電力や太陽光発電装置の発電電力を充電可能であり、蓄電電力を外部に放電可能であり工場7に供給できる。制御装置8は、太陽光発電装置の発電がなく商用電力が余っている場合や、電力単価が安価である所定の時間帯、例えば深夜電力時間帯において、商用電力を蓄電池6に充電するように制御する。
The
充放電器73には、電力線を介して電力系統2からの系統電力や太陽光発電装置の発電電力が供給される。充放電器73は、内部の双方向インバータによって蓄電池6に対して充電だけでなく放電することも可能である。充放電器73は、例えば、充電・PCS制御用基盤、電源変換回路、通信基盤及びAC/DCコンバータ等を備える。各蓄電池6に充電する際には、電力線を介して供給された交流電力を双方向インバータが直流電力に変換して蓄電池6に充電する。各蓄電池6から放電する際には、各蓄電池6が蓄電している直流電力を双方向インバータが交流電力に変換して、工場7側へ放電する。つまり、双方向インバータは、蓄電池6の充電時には交流電力を直流電力に変換し、蓄電池6の放電時には直流電力を交流電力に変換する電力変換器である。
The charger /
蓄電池6は、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池からなる単電池を複数個組み合わせた組電池である。蓄電池6は、建物、土地等に固定された定置式の蓄電装置である。また、蓄電池6は、車両に搭載されて、移動可能となるように構成されてもよい。
The
各PCS40は、制御装置8によって運転、停止が制御されるのみであり、太陽光パネル30からの発電電力に応じた成り行きの電力を出力する機器であり、出力電力を自在に調整するように制御可能な機器ではない。例えば、各PCS40は、運転時に太陽光パネル30の発電電力が定格出力以上である場合には定格出力に応じた電力で出力し、定格出力未満である場合には発電電力に応じた電力で出力し、停止時には発電電力を出力しない。
Each
PCS40は、配電盤71や配電盤72に接続されている交流電源線に電気的に接続され、太陽光パネル30からの直流電力を交流電力に変換して、交流電源線へ放電する。各PCS40は、運転および停止が制御装置8によって制御可能に構成されている。PCS40は、対応する太陽光パネル30において、太陽光エネルギを変換して発電した直流電流を交流電流に変換するインバータの一種である。例えばPCS40は、DC/DCコンバータ等を介して発電機の出力を所定の電圧形式に変換する。PCS40は、太陽光パネル30によって得られる電力を常に最大値に維持する最大電力点追従制御を実行する。太陽光パネル30によって生成される電力は、日射量と温度で電流と電圧が変動し、特性が常に変化するという性質がある。PCS40は、電流と電圧の積で決まる電力が最大となるポイント、すなわち最大電力点に制御することで電力を最大化する。最大電力点追従制御は、常に変動する電力点を迅速かつ正確に割り出して追従するため、PCS40は、電力ロスの発生を抑えつつ、発電量を高めることができる。
The
電力管理システム1は、群毎に異なる場所に設置されている複数の太陽光パネル群を有する太陽光発電装置を備えている。太陽光発電装置は、それぞれ所定台数の太陽光パネル30によって構成されているパネル群3Aおよびパネル群3Bと、パネル群3A、パネル群3Bのそれぞれを構成する太陽光パネル30の発電電力を施設へ出力可能なPCS群4A、PCS群4Bと、を備える。PCS群4Aを構成する各PCS40は配電盤71に接続され、PCS群4Bを構成する各PCS40は配電盤72に接続されている。配電盤71、配電盤72のそれぞれは、電力線によって工場設備の負荷機器に接続されている。
The power management system 1 includes a solar power generation apparatus having a plurality of solar panel groups installed at different locations for each group. The solar power generation apparatus supplies the generated power of the
パネル群3Aとパネル群3Bとは、異なる場所に設置されているので同時刻における日射強度に差が生じうる。このため、パネル群3Aに含まれる太陽光パネル60とパネル群3Bに含まれる太陽光パネル30とでは発電電力に差が生じることがある。したがって、PCS群4Aに含まれるPCS40とPCS群4Bに含まれるPCS40とでは同時刻において出力電力に差が生じうる。この実施形態では、パネル群3A、PCS群4Aは、それぞれ6台の太陽光パネル30、6台のPCS40によって構成されており、パネル群3B、PCS群4Bは、それぞれ4台の太陽光パネル30、4台のPCS40によって構成されている。各PCS40の定格出力は100kWである。
Since the
制御装置8は、PCS40を含む各機器の作動を制御する電子制御装置(Electronic Control Unit)である。制御装置8は、ユーザが操作入力できる操作表示装置の内部に搭載される構成でもよい。この操作表示装置は、電力管理システム1の動作状態が表示される装置であり、例えば工場7の事務所に配設される遠隔操作手段である。制御装置8は、プログラムに従って動作するマイコンのようなデバイスを主なハードウェア要素として備える。制御装置8は、図2に図示するように、各種装置と各種センサとが接続されるインターフェース部80(以下、I/F部80ともいう)と、演算処理部81と、記憶部82と、を備える。
The
制御装置8は、一つのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源により提供されうる。プログラムは、制御装置8によって実行されることにより、制御装置8をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御装置8を機能させる。
The
制御装置8が提供する手段、機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置8がハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。
The means and functions provided by the
記憶部82は、コンピュータによって読み取り可能であり書き込み可能な記憶媒体を備えており、その記憶媒体に、各機器から出力された信号に基づく情報を一時的に記憶する。記憶部82は、非遷移的実体的記録媒体(non-transitory tangible storage media)である。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスク等によって提供されうる。
The
I/F部80は、第1カメラ5A、第2カメラ5Bのそれぞれからの雲画像、需要電力測定器90、発電電力測定器91のそれぞれの測定値、各電力検出装置の測定値等を取得する。演算処理部81は、I/F部80を通して取得した情報と、記憶部82に格納した各種データとを用いて所定のプログラムにしたがった演算処理を行う。演算処理部81は、制御装置8における予測部、決定部である。I/F部80は、演算処理部81による予測結果、演算結果に基づいて、PCS40の運転および停止を制御する。したがって、I/F部80は制御装置8における入力部および出力制御部である。I/F部80には、ユーザインターフェイスとなる端末装置、例えば、コントロールパネルが接続される。使用者は、コントロールパネルの表示画面を通じて、I/F部80から出力された現在の運転状態を確認することができる。
The I /
PCS40は、起動後、定格出力を出力できるようになるまでに時間を要する。この起動遅延時間が経過するまでは、PCS40の起動後、電力を定格出力で出力することができず、太陽光発電電力を有効に使用することができない。つまり、各PCS40は、所定の能力を発揮できるようになるまでの立ち上がり時間を要するため、電力管理システム1には、この立ち上がり時間を考慮したタイミングで発電電力を正確に予測することが求められる。
The
パネル群3Aとパネル群3Bとは別の場所に設置されているため、日射強度の状況が異なることがある。このため、電力管理システム1は、パネル群3Aの上空における雲画像を撮影する第1カメラ5Aと、パネル群3Bの上空における雲画像を撮影する第2カメラ5Bと、を備えている。第1カメラ5Aによって撮影された雲画像と第2カメラ5Bによって撮影された雲画像は、制御装置8に入力される。第1カメラ5Aおよび第2カメラ5Bは、所定時間後の日射強度を予測するために、一定時間間隔で雲画像を撮影し続け、その都度制御装置8に出力する。所定時間は、前述の起動遅延時間と同等またはそれ以上の時間に設定されている。この実施形態では、所定時間は例えば5分に設定されており、制御装置8は5分後の日射強度を予測する。また、この場合のPCS40の起動遅延時間は、5分よりも短い時間である。
Since the
制御装置8の演算処理部81は、取得した雲画像を画像解析することにより、雲の動きを予測し、パネル群3A、パネル群3Bそれぞれについて、所定時間後の天候、上空の照度、日射量の変化等を求めることにより、所定時間後の日射強度予測値を求める。画像解析による日射強度の予測は、例えば、取得画像を用いて今後の天候に影響を与える可能性がある雲の移動方向や移動速度を求め、検出した雲の速度ベクトルから所定時間後の上空の晴曇状態を予測することにより行うことができる。また、制御装置8は、一定時間間隔で計測し続けた日射強度を随時取得し、日射強度の計測値と雲画像を用いた天候予測とを組み合わせて、日射強度予測値を求めるようにしてもよい。
The
電力系統2から工場7や充放電器73へと繋がる電力線には、電力系統2から供給される電力量を検出する電力検出装置が設けられている。制御装置8は、この電力検出装置の検出信号を取得して、電力系統2からの供給電力を計測することができる。また、電力系統2から供給される受電電力は、RPR70によって検出することもできる。PCS群4Aの各PCS40と配電盤71との間、PCS群4Bの各PCS40と配電盤72との間のそれぞれには、発電電力を検出する発電電力測定器91が設けられている。制御装置8は、各発電電力測定器91の検出信号を取得して各PCS群から供給される電力を検出することができる。蓄電池6と充放電器73との間には、電力線を流れる電力を検出する電力検出装置が設けられている。制御装置8は、この電力検出装置の検出信号を取得して蓄電池6に対する充電電力、放電電力を検出することができる。
A power line connected from the
各PCS40による出力電力は、配電盤71や配電盤72に送られて、工場7の負荷機器に送電されたり、蓄電池6等に蓄電されたりする。工場7は、各種の設備の負荷状態を検出する各種の計測部を有する。工場7の電力計測部は工場7における電力負荷設備で使用されている電力や必要な電力を計測する需要電力測定器90である。需要電力測定器90の測定値は、需要電力実測値として制御装置8に入力される。需要電力実測値は、制御装置8の記憶部82に記憶される。記憶部82は、計測値を過去の実績値として記憶し、所定期間分の実績値を蓄積する。
The output power from each
次に、電力管理システム1において実行する制御例について、図3の第1のフローチャートおよび図4の第2のフローチャート、図5の制御マップを参照して説明する。制御装置8は、この制御例に係る処理を主体となって実行する。電力管理システム1が起動しているときは、図3の第1のフローチャートおよび図4の第2のフローチャートのそれぞれに係る処理を実行する。第1のフローチャートと第2のフローチャートは、電力管理システム1の運転状態において繰り返し実行されている。
Next, an example of control executed in the power management system 1 will be described with reference to the first flowchart in FIG. 3, the second flowchart in FIG. 4, and the control map in FIG. The
図3の第1のフローチャートでは、ステップS100で需要電力の測定を行う。この需要電力は工場7において使用されている実際の電力であり、需要電力測定器90によって測定された需要電力実測値は、制御装置8に入力され、記憶部82に継続的に記憶されることになる。演算処理部81は、ステップS110で、前述した所定時間後に工場7が必要とする需要電力を予測する処理を行う。この需要電力予測値は、過去の一定時間(例えば前週)における需要電力実測値の変移に基づいて所定の演算を行うことにより、求めることができる。過去の一定時間は、数分間であり、ステップS110では、この数分間の実測値の変化を解析することで所定時間後の需要電力予測値を求めている。ステップS110の処理は、工場7が必要とする所定時間後の需要電力を予測する需要電力予測部を構成する。
In the first flowchart of FIG. 3, the power demand is measured in step S100. This demand power is actual power used in the
一方、図4の第2のフローチャートでは、ステップS200で各PCS40について、出力している発電電力を測定する処理を実行する。発電電力測定器91によって測定された各PSC40の出力電力は、対応する各太陽光パネル30の発電電力に応じて決まるため、各太陽光パネル30に対する日射強度に起因する。したがって、現時点における各PSC40の出力電力を正確に検出することは、所定時間後のPSC40毎の出力電力を予測するために重要である。
On the other hand, in the second flowchart of FIG. 4, the process of measuring the generated generated power is executed for each
演算処理部81は、ステップS210で、雲画像に基づく所定時間後の日射強度を予測する処理を行う。雲画像は、太陽光パネル30の設置場所毎に上空を撮影する、第1カメラ5Aと第2カメラ5Bとから継続して出力される画像である。各カメラは、現時点から数分間に渡って雲画像を撮影し、制御装置8に出力する。太陽光パネル30の設置場所毎に撮影された複数の雲画像は、記憶部82に保存される。所定時間後の日射強度予測値は、太陽光パネル30毎に、前述した方法により求められる。ステップS210の処理は、PCS40が起動後定格出力を出力できるようになるまでに要する起動遅延時間以上に設定された所定時間後の日射強度を、雲画像を用いて予測する日射強度予測部を構成する。
In step S210, the
演算処理部81は、ステップS220で所定時間後の発電電力に基づいて各PCS40の所定時間後の出力電力を予測する処理を実行する。ステップS220は、発電電力測定器91によって検出される各PCS40の出力電力実測値と、ステップS210の、雲画像に基づく所定時間後の日射強度予測値と、を用いた所定の演算処理によって行われる。図5に図示するように、発電電力は、太陽光パネル30に対する日射強度に比例して増加する特性がある。演算処理部81は、所定時間後の日射強度予測値と、現在の出力電力実測値とを、図5のような特性をもつ制御マップを用いて演算することにより、所定時間後の各PCS40の出力電力を予測する。
The
演算処理部81は、ステップS230で、すべてのPCS40を出力許可した場合に出力可能な出力電力の合計値、すなわち装置全体の出力電力である発電電力予測値を予測する処理を実行する。ステップS230の演算処理は、ステップS220の演算処理結果を用い、すべてのPCS40の出力電力予測値を足し合わせることによって行われる。このようにステップS220、S230の処理は、所定時間後の日射強度予測値を用いて所定時間後の発電電力を予測する発電電力予測部を構成する。
In step S230, the
ステップS230の処理後は、第1のフローチャートのステップS120に進み、演算処理部81は、電力系統2から供給される受電電力を予測する処理を実行する。ステップS120の演算処理は、ステップS110で求めた需要電力予測値に充電計画値を加算した値から、ステップS230で求めた発電電力予測値を差し引いて受電電力予測値を求めることにより行われる。
After the process of step S230, the process proceeds to step S120 of the first flowchart, and the
この充電計画値は、太陽光発電装置による発電電力が需要電力予測値を上回っている場合に、余剰の発電電力を用いて蓄電池6に充電する電力の値である。この場合には、制御装置8は、余剰の発電電力を有効活用すべく、蓄電池6に対して充電計画値に応じた電力を蓄電する処理を実行する。また、太陽光発電装置の発電電力と需要電力予測値がほぼ同等である場合には、充電計画値はゼロであり、受電電力予測値もゼロまたはゼロに近い値になる。需要電力予測値の方が太陽光発電装置の発電電力よりも大きい場合には、充電計画値はゼロであり、発電電力と合わせて需要電力予測値を満たすように受電電力予測値が求められる。太陽光発電装置の発電電力の方が需要電力予測値よりも十分に大きく、充電計画値に応じた充電を蓄電池6に行っても発電電力が余っている場合には、PCS40を停止して出力禁止する処理が行われる。充電計画値がゼロでない場合には、制御装置8はステップS130で蓄電池6に対して充電計画値に応じた充電を実施する処理を実行し、第1のフローチャートを終了する。
This charging plan value is a value of power that charges the
ステップS120の処理後は、第2のフローチャートのステップS240に進み、演算処理部81はPCS40の出力許可台数を決定する処理を実行する。需要電力予測値と充電計画値の合計値よりも発電電力予測値が大きい場合は、予測されている発電電力値が十分に大きく、発電電力のすべてをPCSから出力すると、余剰電力が生じてしまう。このため、ステップS240の演算処理では、需要電力予測値と充電計画値の合計値に可能な限り近くこの合計値を超えない範囲で、最大の電力を出力できるように、出力許可するPCS40の組み合わせを決定する。
After the process of step S120, the process proceeds to step S240 of the second flowchart, and the
また、需要電力予測値と充電計画値の合計値と発電電力予測値が同等である場合は、発電電力予測値のすべてを出力するように、出力可能なすべてのPCS40について出力許可する台数決定を行う。また、この合計値が発電電力予測値よりも大きい場合は、発電電力予測値のすべてを出力するように、出力可能なすべてのPCS40について出力許可する決定を行うとともに、系統電力や蓄電池6の蓄電電力を用いて不足する電力を補う処理が行われる。なお、このような場合は、需要電力予測値が発電電力予測値を上回ることが多く、充電計画値がゼロであることが多い。
Further, when the total value of the predicted power demand value and the planned charging value and the predicted power generation value are the same, the number of units allowed to be output is determined for all the
ステップS240の演算処理による出力許可台数は、太陽光発電装置に含まれる複数台のPCS40の中から、最大電力を供給できるPCS40の組み合わせを求めることによって得られた台数である。このようにステップS240の処理は、需要電力予測値と所定時間後の発電電力予測値とを用いてPCS40の出力許可台数を決定する許可台数決定部を構成する。
The output permitted number by the arithmetic processing in step S240 is the number obtained by obtaining a combination of
制御装置8は、ステップS250に進み、ステップS240で求めたPSC40の組み合わせにしたがって、すべてのPCS40について出力許可、出力禁止を制御する処理を実行し、第2のフローチャートを終了する。これにより、出力許可となったPCS40は、起動遅延時間以上の時間分前倒ししたタイミングで起動するため、現時点から所定時間経過後には定格出力で電力を出力することができる。ステップS250の処理は、許可台数決定部によって決定した出力許可台数のPCS40を起動して発電電力を出力する出力制御部を構成する。なお、制御装置8は、電力管理システム1の運転状態において第1のフローチャートと第2のフローチャートを繰り返し実行する。
The
次に、第1実施形態の制御装置8、電力管理システム1がもたらす作用効果について説明する。電力管理システム1は、電力系統2への逆潮流を防止するとともに電力系統から取得可能な受電電力と太陽光発電装置による発電電力とを用いて所定の施設に対して電力を供給する。制御装置8は、電力管理システム1においてそれぞれ所定の定格出力に応じた発電電力を出力するように構成され施設に対して発電電力を供給可能な複数台のPCS40について、出力許可および出力禁止を制御する。制御装置8は、施設が必要とする需要電力を予測する需要電力予測部と、日射強度予測部と、発電電力予測部と、許可台数決定部と、出力制御部と、を備える。
Next, the effect which the
日射強度予測部は、PCS40が起動後定格出力を出力できるようになるまでに要する起動遅延時間以上に設定された所定時間後の日射強度を、撮影された雲画像を用いて予測する。発電電力予測部は、所定時間後の日射強度予測値を用いて所定時間後の発電電力を予測する。許可台数決定部は、需要電力予測値と所定時間後の発電電力予測値とを用いてPCS40の出力許可台数を決定する。出力制御部は、許可台数決定部によって決定した出力許可台数のPCS40を起動して発電電力を出力する。
The solar radiation intensity predicting unit predicts the solar radiation intensity after a predetermined time set to be longer than the activation delay time required until the
この制御によれば、起動遅延時間以上に設定された所定時間後の日射強度を、雲画像を用いて予測し、この日射強度予測値と需要電力予測値を用いて決定した出力許可台数のPCS40を起動して施設に発電電力を出力する。これにより、起動遅延時間以上の時間分、前倒ししたタイミングで出力許可台数を決定してPCS40を起動するため、PCS40は所定時間後に定格出力の発電電力を施設に対して供給することができる。したがって、日射強度予測値に基づいて予測した太陽光発電電力を、決定した出力許可台数分のPCS40フルに出力できる。この制御装置8によれば、PCS40の起動遅延時間を考慮した起動タイミングの実行することにより、太陽光発電電力の有効利用が図れる。
According to this control, the solar radiation intensity after a predetermined time set longer than the activation delay time is predicted using the cloud image, and the
許可台数決定部は、需要電力予測値と所定時間後の発電電力予測値とを用いて、複数台のPCS40うち、施設に対して最大電力を出力できるPCS40の組み合わせを決定する。これによれば、太陽光発電装置によって発電された電力を最大限活用するPCS40の組み合わせを決定でき、太陽光発電電力の有効利用が図れる。
The permitted number determination unit determines a combination of
所定時間後の日射強度の予測に用いる雲画像は、異なる場所に設置された太陽光発電装置毎の上空を撮影した個別の画像である。これによれば、太陽光パネル30の設置場所に起因する日照度合いに適した日射強度を予測することができるので、実際の設置条件に適合した日射予測の精度向上が図れる電力管理システム1を提供できる。
The cloud image used for predicting the solar radiation intensity after a predetermined time is an individual image obtained by photographing the sky above each of the solar power generation devices installed in different places. According to this, since it is possible to predict the solar radiation intensity suitable for the sunlight intensity due to the installation location of the
(第2実施形態)
第2実施形態では、第1実施形態の第2のフローチャートに対して、発電電力予測値の補正処理を行う他の形態について図6〜図8を参照して説明する。以下、第1実施形態と相違する内容について説明する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, other forms for performing the correction process of the predicted power generation value with respect to the second flowchart of the first embodiment will be described with reference to FIGS. Hereinafter, content different from the first embodiment will be described.
第2実施形態では、日射強度予測部は、撮影された雲画像を用いて予測した日射強度を、さらに太陽光パネル30の温度に基づいた所定の演算により補正する。さらに発電電力予測部は、補正した日射強度予測値を用いて所定時間後の発電電力を予測する。
In the second embodiment, the solar radiation intensity prediction unit further corrects the solar radiation intensity predicted using the captured cloud image by a predetermined calculation based on the temperature of the
図6のグラフに図示するように、太陽光パネル30の温度は、太陽光パネル30に対する日射強度に比例して増加する特性がある。そして、図7のグラフに図示するように、発電電力は、太陽光パネル30の温度が上昇するにつれて減少する特性がある。例えば、太陽光パネル30の材質、特性によって、パネル温度の1℃の上昇に対して発電電力は0.5%低下する場合がある。したがって、日射強度が強くなる場合には、一般に太陽光エネルギが増加するため発電電力が増加するが、その反面、パネル温度の上昇に伴って太陽光パネル30の発電能力が低下することがある。
As illustrated in the graph of FIG. 6, the temperature of the
第2実施形態では、このような事象を考慮し、制御装置8は、日射強度に基づいて予測された発電電力予測値を、図8に示した制御マップを用いて補正する制御を実施する。図8は、発電電力予測値の補正処理にて用いる、日射強度と発電補正率との特性を示した制御マップである。この制御マップは記憶部82に記憶されており、ステップS220における演算処理において、補正処理のために用いられる。具体的には、演算処理部81は、ステップS210で求めた日射強度予測値と図8の制御マップとを用いて、発電補正率を求める。演算処理部81は、日射強度に基づいた発電電力予測値にこの発電補正率を掛けることによって、日射強度に基づいた発電電力予測値を下方値に修正することができる。
In the second embodiment, in consideration of such an event, the
一般にパネル温度の上昇によって実際の発電電力が減少するため、日射強度に比例する関係にある発電電力の予測値では実際の予測値よりも高い値が出やすい。第2実施形態によれば、日射強度に反比例する関係にある発電補正率をかけて発電電力の予測値を下げることによって予測値の精度向上を図ることができる。また、太陽光パネル30の種類や特性に応じた発電補正率を用いることにより、太陽光発電装置の実際の能力により適合した電力管理システムを提供できる。
In general, since the actual generated power decreases as the panel temperature rises, the predicted value of the generated power that is proportional to the solar radiation intensity tends to be higher than the actual predicted value. According to the second embodiment, the accuracy of the predicted value can be improved by reducing the predicted value of the generated power by applying a power generation correction factor that is inversely proportional to the solar radiation intensity. Further, by using the power generation correction factor according to the type and characteristics of the
(他の実施形態)
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
(Other embodiments)
The disclosure of this specification is not limited to the illustrated embodiments. The disclosure encompasses the illustrated embodiments and variations by those skilled in the art based thereon. For example, the disclosure is not limited to the combination of components and elements shown in the embodiments, and various modifications can be made. The disclosure can be implemented in various combinations. The disclosure may have additional parts that can be added to the embodiments. The disclosure includes those in which the components and elements of the embodiment are omitted. The disclosure encompasses parts, element replacements, or combinations between one embodiment and another. The technical scope disclosed is not limited to the description of the embodiments. The technical scope disclosed is indicated by the description of the claims, and should be understood to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the claims.
この明細書に開示する電力管理システムは、前述の実施形態で説明したシステムに限定されない。この電力管理システムは、電力系統へ電力を逆潮させない範囲で、所定の工場、建物、住宅等の施設に対して電力を供給するシステムであり、太陽光を用いて発電した電力を有効に使用するように、PCS40の運転台数を決定するものであればよい。
The power management system disclosed in this specification is not limited to the system described in the above embodiment. This power management system is a system that supplies power to facilities such as predetermined factories, buildings, houses, etc. within a range that does not reverse power to the power system, and effectively uses the power generated by sunlight. As long as the number of operating
前述の蓄電池6は、太陽光発電装置による発電電力を蓄電するばかりでなく、またはその代わりに、他の時間帯よりも電力料金が安価である所定の時間帯、例えば深夜電力時間帯の電力を蓄電するものでもよい。
The above-described
前述の実施形態において、蓄電池6の充電条件は蓄電池6の蓄電容量に応じて充電可能な電力の上限は制限されるが、その範囲内において発電電力や系統電力の余剰分を最大限充電するように制御される。例えば、休日非稼働日の昼間は太陽光発電の余剰電力が大きくなり、蓄電池6に対して充電が行われる。蓄電池6に対しては、余剰電力の充電制御以外にスケジュール制御が行われる。スケジュール制御では、夜間充電、昼間放電、セルバランスのための強制放電充電等を行う。また、太陽光発電の余剰が予想される休日の前には、あらかじめ蓄電池6から強制的に放電しておくことによって蓄電残量を減らしておき、休日の充電のための空き容量を確保しておく制御を行ってもよい。
In the above-described embodiment, the charging condition of the
1…電力管理システム
2…電力系統
3A,3B…パネル群(太陽光発電装置)
4A,4B…PCS群(太陽光発電装置)
8…制御装置
40…パワーコンディショナ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric
4A, 4B ... PCS group (solar power generation device)
8 ...
Claims (4)
前記施設が必要とする需要電力を予測する需要電力予測部(S110)と、
前記パワーコンディショナが起動後定格出力を出力できるようになるまでに要する起動遅延時間以上に設定された所定時間後の日射強度を、撮影された雲画像を用いて予測する日射強度予測部(S210)と、
前記所定時間後の日射強度予測値を用いて前記所定時間後の発電電力を予測する発電電力予測部(S220,S230)と、
需要電力予測値と前記所定時間後の発電電力予測値とを用いて前記パワーコンディショナの出力許可台数を決定する許可台数決定部(S240)と、
前記許可台数決定部によって決定した出力許可台数の前記パワーコンディショナを起動して発電電力を出力する出力制御部(S250)と、
を備える制御装置。 Electric power is supplied to a predetermined facility using the received power that can be acquired from the power system and the power generated by the photovoltaic power generation devices (3A, 3B, 4A, 4B) while preventing reverse power flow to the power system (2) A plurality of power conditioners (40) configured to output the generated power corresponding to a predetermined rated output in the power management system (1) for supplying power to the facility, A control device (8) for controlling output permission and output prohibition,
A power demand prediction unit (S110) for predicting the power demand required by the facility;
A solar radiation intensity predicting unit (S210) that predicts a solar radiation intensity after a predetermined time set to be equal to or longer than a startup delay time required until the inverter can output a rated output after the startup using a captured cloud image. )When,
A generated power prediction unit (S220, S230) that predicts the generated power after the predetermined time using the predicted solar radiation intensity value after the predetermined time;
A permitted number determination unit (S240) that determines the number of permitted output of the power conditioner using a predicted demand power value and a predicted generated power value after the predetermined time;
An output control unit (S250) that activates the power conditioner of the output permitted number determined by the permitted number determination unit and outputs generated power;
A control device comprising:
前記発電電力予測部は、補正した日射強度予測値を用いて前記所定時間後の発電電力を予測する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の制御装置。 The solar radiation intensity prediction unit corrects the solar radiation intensity predicted using the cloud image by a predetermined calculation based on the temperature of the solar panel (30) of the solar power generation device,
The control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the generated power prediction unit predicts the generated power after the predetermined time by using the corrected predicted solar radiation intensity value.
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