WO2013132833A1 - 制御装置、変換装置、制御方法、および配電システム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to power distribution technology, and more particularly to technology for controlling power in a system in which a storage battery connected to a power generator of renewable energy and a commercial power source coexist.
- a storage battery and a commercial power supply are connected in parallel to the load, and the storage battery is used as a backup for the power consumed by the load in preparation for a power failure of the commercial power supply.
- a technology to discharge the power of is developed. In such a technology, for example, AC power from a commercial power source is converted into DC power and stored in a storage battery in a time zone where power consumption due to loads such as nighttime is low, and in a time zone where power consumption due to loads such as daytime is high. The power of the storage battery is converted into AC power and supplied to the load.
- a dedicated power conversion device may be used to control the above power conversion and the like.
- a technique for detecting an abnormality in the commercial power system and switching the operation mode of the power converter has been proposed (see Patent Document 1).
- the present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a technique for managing a storage battery connected in parallel with a commercial power source.
- a power generation device and a storage battery are connected, and a power supply to a specific load is controlled from at least one of a conversion unit that converts DC power into AC power and a commercial power source. It is a control device.
- This control device determines whether the commercial power supply is in a power failure state or an energized state, and if it is determined to be in an energized state, connects both the conversion unit and the commercial power source to a specific load, When it is determined that the commercial power supply has transitioned from the energized state to the power outage state, the commercial power supply is switched from the power outage state to the energized state by disconnecting the commercial power supply from the specific load while maintaining the connection between the converter and the specific load. If it is determined that the conversion unit is disconnected from the specific load, the commercial power supply is connected to the specific load.
- This device includes a conversion unit that is connected to the power generation device and the storage battery and converts DC power to AC power, and a control device that controls power supply from at least one of the conversion unit and the commercial power source to a specific load.
- the control device determines whether the commercial power supply is in a power failure state or an energized state, and connects the conversion unit and the specific load according to the determination result of the detection unit, and A load connection control unit that switches connection between a commercial power source and a specific load, and the load connection control unit, when the detection unit determines that the commercial power source is in an energized state, both the conversion unit and the commercial power source
- the detection unit determines that the commercial power source has transitioned from the energized state to the power failure state
- the commercial power source is disconnected from the specific load while maintaining the connection between the conversion unit and the specific load.
- the detection unit determines that the commercial power source has transitioned from the power failure state to the energized state
- the converter unit is disconnected from the specific load and the commercial power source is connected to the specific load.
- Still another aspect of the present invention is a power distribution system.
- the system includes a power generation device, a storage battery that stores power from at least one of the power generation device and a commercial power source, a conversion unit that is connected to the power generation device and the storage battery and converts DC power to AC power, and the conversion unit.
- a control device that controls power supply from at least one of a commercial power source to a specific load, a switch that turns on or off between the converter and the commercial power source, and a branch from between the switch and the converter Either a 1st path
- the control device includes a detection unit that determines whether the commercial power supply is in a power failure state or an energized state, and on / off of the switch according to a determination result of the detection unit, and the power supply switching unit
- a load connection control unit that controls switching of the power supply, the load connection control unit, when the detection unit determines that the commercial power supply is in an energized state, turns on the switch and causes the power supply switching unit to And the second path are connected, and the detection unit determines that the commercial power supply has transitioned from the energized state to the power outage state, the switch is turned off and the power switching unit is connected with the specific load and the first path.
- the detection unit determines that the commercial power supply has transitioned from the power failure state to the energization state
- the switch is kept off and the power supply switching unit connects the specific load and the second path.
- Still another aspect of the present invention is a control method for controlling power supply to a specific load from at least one of a conversion unit and a commercial power source, to which a power generation device and a storage battery are connected and which converts DC power into AC power.
- This control method determines whether the commercial power supply is in a power failure state or an energized state, and if it is determined that the commercial power source is in an energized state, connects both the converter and the commercial power source to a specific load, When it is determined that the commercial power supply has transitioned from the energized state to the power outage state, the commercial power supply is switched from the power outage state to the energized state by disconnecting the commercial power supply from the specific load while maintaining the connection between the converter and the specific load. If it is determined that the conversion unit is disconnected from the specific load, the commercial power supply is connected to the specific load.
- FIGS. 8A to 8C are diagrams showing the relationship between the transition of the state of the commercial power source and the energized state of the load when the operation mode of the bidirectional power conditioner is manually switched.
- the first embodiment relates to a power distribution system in which a solar cell is connected in parallel with a commercial power system, power is supplied from both the commercial power source and the solar cell to a load, and the storage battery is charged.
- a power distribution system is installed, for example, in an office or home.
- the electric power company adopts the electricity bill system by time zone, the electricity bill at night time is set lower than the electricity bill at daytime.
- the day time zone is defined as 7 o'clock to 23 o'clock
- the night time zone is defined as from 23 o'clock to 7 o'clock the next day.
- the power distribution system stores electric power from a commercial power source in a storage battery during a night time zone.
- the electric power stored in the storage battery is used as a backup power source for operating important devices (specific loads) such as servers and elevators when the commercial power supply fails.
- the storage battery is further used as a so-called peak cut or peak shift, which lowers the maximum value of the amount of usage in daytime commercial power by discharging in the daytime hours when the amount of electricity used is generally large.
- the storage battery has two roles: a role as a backup for a specific load and a role as a peak cut.
- the power distribution system according to Embodiment 1 performs peak cut while ensuring a certain amount of electricity stored in the storage battery during normal times when the commercial power supply is energized in order to cause the storage battery to perform the two roles described above. In the case of a power failure, the storage battery is discharged to supply power to the specific load.
- FIG. 1 is a diagram schematically showing a power distribution system 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
- the power distribution system 100 according to the first embodiment includes a solar cell 10, a storage battery 14, a bidirectional power conditioner 16, a storage battery control unit 18, a load 26, a first switch 20, a second switch 12, a power supply switching unit 22, and a power distribution path. 66, distribution board 68, and storage battery power detection unit 70.
- the power distribution system 100 is connected to a commercial power source 24. Note that, in this specification, the case where the power distribution system 100 includes the solar battery 10 will be described as an example. However, the power distribution system 100 is not limited to the solar battery 10 and may include, for example, a wind power generator, or may coexist.
- the commercial power source 24 is an AC power source for supplying power from an electric power company.
- the solar cell 10 is a power generator that directly converts light energy into electric power using the photovoltaic effect.
- the distribution board 68 is connected to the commercial power supply 24 at one end and connected to the bidirectional power conditioner 16 at the other end.
- the distribution board 68 receives AC power from one end side or the other end side, and supplies AC power to the second type load 30 described later.
- the distribution board 68 can also measure AC power received from one end side and the other end side.
- the bidirectional power conditioner 16 is connected to the storage battery 14 and the solar battery 10 at one end, and can be connected to the commercial power source 24 via the distribution board 68 at the other end.
- the bidirectional power conditioner 16 includes a bidirectional inverter.
- the inverter converts DC power generated by the solar battery 10 or discharged from the storage battery 14 into AC power, and commercial power. This is a bidirectional inverter that converts AC power from the power source 24 into DC power.
- the bidirectional power conditioner 16 includes a “run / stop” button (not shown) that is a user interface for stopping or restarting the operation of the bidirectional power conditioner 16.
- the bidirectional power conditioner 16 stops the operation, while the bidirectional power conditioner 16 stops the operation, When the "" button is pressed, the bidirectional power conditioner 16 starts operation.
- the storage battery 14 stores power from the commercial power supply 24 and the solar battery 10.
- the electric power from the commercial power supply 24 is stored in the storage battery 14 after being converted from AC power to DC power by the bidirectional power conditioner 16.
- the storage battery control unit 18 measures various physical quantities of the storage battery 14 such as the storage amount and temperature of the storage battery 14 and provides the specified physical quantities to the bidirectional power conditioner 16.
- the storage battery control unit 18 also performs control such as controlling the heater for warming the storage battery 14 to warm the storage battery 14 or controlling the fan for cooling the storage battery 14 to cool the storage battery 14.
- the storage battery power detection unit 70 measures the power for charging the storage battery 14 and the power discharged by the storage battery 14.
- the storage battery control unit 18 also acquires the measurement result of the storage battery power detection unit 70.
- the second switch 12 is provided between the output terminal of the solar battery 10, the input terminal of the storage battery 14, and the bidirectional power conditioner 16, and the second switch 12 is connected to the solar battery 10, the storage battery 14, and the bidirectional power conditioner 16. Turn the connection on or off. Since the power generation amount of the solar cell 10 depends on the amount of sunlight, it is difficult to control the power generation amount. For this reason, by providing the second switch 12, it is possible to prevent the storage battery 14 from being overcharged by the generated power of the solar battery 10.
- the first switch 20 is provided between the bidirectional power conditioner 16 and the commercial power supply 24, and turns on or off between the bidirectional power conditioner 16 and the commercial power supply 24.
- the power switching unit 22 includes a first terminal 58 connected to a first path branched from the first switch 20 and the bidirectional power conditioner 16, and a power distribution path between the commercial power supply 24 and the first switch 20. The connection between any one of the second terminals 60 connected to the second path branched from 66 and the first type load 28 described later is switched.
- the load 26 further includes a first type load 28 and a second type load 30.
- the first-type load 28 and the second-type load 30 are both AC-driven electric devices that are driven by AC power, and are the specific loads described above.
- the second type load 30 is driven by electric power from the power distribution path 66 that connects the commercial power supply 24 and the first switch 20.
- the power supplied from the power distribution path 66 is basically the power supplied from the commercial power supply 24 via the distribution board 68. For example, when the peak cut is performed, the solar cell 10 or the like via the bidirectional power conditioner 16 is used. The electric power supplied from the storage battery 14 is mixed.
- the first type load 28 is an electric device to be driven even when the commercial power supply 24 is cut off and the power supply is stopped.
- the first type load 28 is connected to the first path or the second path by the power supply switching unit 22.
- the first type load 28 is driven by the power from the power distribution path 66 in the same manner as the second type load 30.
- the first switch 20 is simultaneously turned off as will be described later. Therefore, the first type load 28 receives power from the solar battery 10 or the storage battery 14 via the bidirectional power conditioner 16. Although supplied, power is not supplied from the commercial power source 24.
- FIG. 2 is a diagram schematically showing the internal configuration of the bidirectional power conditioner 16 according to Embodiment 1 of the present invention.
- Bidirectional power conditioner 16 includes an inverter 32 and a control unit 34.
- the inverter 32 converts the DC power generated by the solar cell 10 and the DC power discharged by the storage battery 14 into AC power in order to supply power to the load 26.
- the inverter 32 also converts AC power from the commercial power source 24 into DC power in order to charge the storage battery 14.
- the inverter 32 operates at a frequency synchronized with the frequency of the commercial power supply 24 in order to link with the commercial power supply 24. Further, the inverter 32 operates at a frequency asynchronous with the frequency of the commercial power supply 24 when the commercial power supply 24 is in a power failure.
- the control unit 34 sets a frequency of the AC power when the inverter 32 generates AC power from the DC power, and a detection unit 38 that detects and determines whether the commercial power supply 24 is in a power failure or energized state. It further includes a setting unit 36 and a load connection control unit 40 that controls a power source connected to the first type load 28.
- the detection unit 38 constantly monitors voltage fluctuations on the wiring connecting the bidirectional power conditioner 16 and the commercial power source 24, and determines whether the commercial power source 24 is out of power or energized based on the detected voltage fluctuations. .
- the detecting unit 38 detects that the “run / stop” button is pressed by the user.
- the setting unit 36 sets the frequency of AC power to be generated by the inverter 32 based on the determination result of the detection unit 38. Specifically, when the detection unit 38 determines that the commercial power supply 24 is in an energized state, the setting unit 36 sets a phase and a frequency synchronized with the commercial power supply 24 in order to link with the commercial power supply 24. As a result, the AC power output from the solar battery 10 and the storage battery 14 via the inverter 32 and the AC power from the commercial power supply 24 can be simultaneously consumed by the load 26. Further, when the detection unit 38 determines that the commercial power supply 24 is in a power failure state, the setting unit 36 sets a frequency that is asynchronous with the frequency of the commercial power supply 24.
- the load connection control unit 40 controls on / off of the first switch 20 and switching of the power supply switching unit 22 based on the determination result of the detection unit 38.
- system interconnection of the bidirectional power conditioner 16.
- driving is a sine wave having the same frequency as the frequency of the commercial power supply 24 and not including a high-frequency current exceeding a specified value, and has a power factor of approximately 1 (the same phase as the voltage of the commercial power supply 24). ) Current.
- the bidirectional power conditioner 16 operates while switching between two operation modes of “system interconnection” operation and “self-sustained” operation.
- FIG. 3 is a flowchart for explaining the processing flow of the power distribution system 100.
- a control method of the power distribution system 100 when the bidirectional power conditioner 16 is activated will be described.
- 4 shows the relationship between the transition of the state of the commercial power supply 24 and the control state of the power distribution system 100 (switching of the power supply switching unit 22, on / off of the first switch 20, and operation mode of the bidirectional power conditioner 16). It is a table
- the information described in the table shown in FIG. 4 is stored in a table format, for example, in a memory (not shown) in the control unit 34.
- the setting unit 36 and the load connection control unit 40 manage the inverter 32, the first switch 20, and the power supply switching unit 22 with reference to this table.
- the detection unit 38 determines whether the commercial power supply 24 is in a power failure state or energized state (S4).
- the load connection control unit 40 turns on the first switch 20, and the power supply switching unit 22 includes the second terminal 60 and the first terminal.
- the seed load 28 is connected (second route).
- the setting unit 36 sets the frequency and phase of the inverter 32 so as to synchronize with the commercial power supply 24.
- the bidirectional power conditioner 16 is operated in a grid interconnection operation (S14).
- the first type load 28 is electrically connected to the commercial power supply 24 and the bidirectional power conditioner 16. Therefore, the electric power from the commercial power supply 24 and the electric power from the solar cell 10 transmitted via the bidirectional power conditioner 16 are supplied to the first type load 28 via the second path.
- the discharged power of the storage battery 14 is also supplied to the first type load 28 via the bidirectional power conditioner 16 and the second path.
- the load connection control unit 40 turns off the first switch 20, The power switch 22 is connected to the first terminal 58 and the first type load 28 (first path).
- the setting unit 36 sets the frequency of the inverter 32 to be asynchronous with the commercial power supply 24, the bidirectional power conditioner 16 operates in a self-sustaining operation (S6).
- the first type load 28 is electrically disconnected from the commercial power supply 24 by disconnecting the first type load 28 from the second path and connecting it to the first path. Since the first type load 28 is connected to the first path, the electrical connection between the first type load 28 and the bidirectional power conditioner 16 is maintained.
- the power generated by the solar cell 10 is supplied to the first type load 28 via the bidirectional power conditioner 16 and the first path.
- the discharged power of the storage battery 14 is also supplied to the first type load 28 through the same route.
- the second type load 30 is disconnected from the bidirectional power conditioner 16 by turning off the first switch 20. For this reason, the electric power from the solar cell 10 and the storage battery 14 is not supplied to the second type load 30.
- the storage battery 14 does not have a storage capacity that can supply power to all of the loads 26 in the event of a power failure of the commercial power supply 24. Therefore, in order to continuously supply power to the minimum necessary first type load 28 such as nighttime lighting for a long time, the first switch 20 is turned off while the commercial power supply 24 is out of power. Accordingly, it is preferable that the bidirectional power conditioner 16 and the commercial power supply 24 are electrically disconnected, and the bidirectional power conditioner 16 and the second type load 30 are also electrically disconnected.
- FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the transition of the state of the commercial power supply 24, the switching of the operation mode of the bidirectional power conditioner 16, and the energization state of the load 26.
- the commercial power supply 24 is in an energized state (N in S4 in FIG. 3)
- the bidirectional power conditioner 16 is performing grid connection operation (S14).
- the first switch 20 is turned on, and the power supply switching unit 22 is connected to the second terminal 60 and the first type load 28 (second path).
- the first type load 28 and the second type load 30 are supplied with power from both the commercial power supply 24 and the bidirectional power conditioner 16.
- the load connection control unit 40 turns off the first switch 20 and connects the power switch 22 to the first terminal. 58 and the first type load 28 are connected (first path).
- the setting part 36 sets the frequency of the inverter 32 so that it may become asynchronous with the commercial power supply 24, the operation mode of the bidirectional
- the inverter is a power conditioner that has obtained the specified certification, it is allowed to automatically return to grid-connected operation when the commercial power supply 24 recovers from the power failure state and returns to the energized state. Absent. Therefore, when the detection unit 38 determines that the commercial power supply 24 has transitioned from the power failure state to the energized state (Y in S8), the bidirectional power conditioner 16 continues the autonomous operation (S10). At this time, the load connection control unit 40 causes the power supply switching unit 22 to connect the first type load 28 and the second terminal 60 (second path), while maintaining the OFF state of the first switch 20. As a result, the first type load 28 is electrically disconnected from the bidirectional power conditioner 16 and electrically connected to the commercial power source 24. The first type load 28 is supplied with power only from the commercial power source 24. In addition, the power supply from the commercial power supply 24 to the second type load 30 is resumed.
- FIG. 6 is a diagram illustrating a case where the operation of the bidirectional power conditioner 16 is stopped and restarted after the commercial power supply 24 is recovered from the power failure. If the detection unit 38 determines that the commercial power supply 24 has been restored and then detects that the “run / stop” button of the bidirectional power conditioner 16 has been pressed, the detection unit 38 stops the autonomous operation of the bidirectional power conditioner 16.
- the bidirectional power conditioner 16 restarts. (Y of S12).
- the power distribution system 100 performs the above-described startup process, and when the detection unit 38 detects energization of the commercial power supply 24 (N in S4), the bidirectional power conditioner 16 automatically starts the grid interconnection operation (S14). .
- the load connection control unit 40 maintains the connection to the second terminal 60 of the power supply switching unit 22 and turns on the first switch 20. Thereby, while maintaining the electric power supply from the commercial power supply 24 with respect to the load 26, it connects also with the bidirectional
- FIG. As described above, even when the state of the commercial power supply 24 changes, the power supply to the first type load 28 can always be ensured by switching the power supply switching unit 22 according to the change. When the power supply switching unit 22 is switched, the power supply to the first type load 28 is interrupted for several seconds, but the power supply is immediately resumed.
- FIG. 7 shows the operation of the bidirectional power conditioner 16 when the commercial power supply 24 recovers and then the power failure occurs again when the commercial power supply 24 is in a power failure and the bidirectional power conditioner 16 is operating in a self-sustaining operation. It is a figure explaining a mode.
- the load connection control unit 40 connects the first type load 28 and the second terminal 60 to the power supply switching unit 22. (The second route) and the OFF state of the first switch 20 is maintained. In other words, the power supply to the first type load 28 is automatically switched from the bidirectional power conditioner 16 to the commercial power supply 24. On the other hand, the bidirectional power conditioner 16 continues the independent operation.
- the load connection control unit 40 maintains the first switch 20 in the off state while the first switch 58 and the first terminal 58 are connected.
- the first type load 28 is connected (first route). That is, the power supply to the first type load 28 is automatically switched from the commercial power supply 24 to the bidirectional power conditioner 16.
- the power supply to the second type load 30 is stopped, and the second type load 30 becomes a power failure.
- FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the transition of the state of the commercial power supply 24 and the energization state of the load 26 when the operation mode of the bidirectional power conditioner 16 is manually switched.
- FIG. 8A is a diagram illustrating a case where the operation of the bidirectional power conditioner 16 is stopped and restarted while the commercial power supply 24 is energized.
- the bidirectional power conditioner 16 While the commercial power supply 24 is energized, the bidirectional power conditioner 16 operates in a grid-connected operation. When the “run / stop” button is pressed while the commercial power supply 24 is energized, the bidirectional power conditioner 16 stops the grid interconnection operation. Even in this case, since the commercial power supply 24 is energized, both the first type load 28 and the second type load 30 receive power from the commercial power supply 24 via the power distribution path 66. Thereafter, when the “run / stop” button is pressed again while the commercial power supply 24 is energized, the detection unit 38 of the bidirectional power conditioner 16 detects the energization of the commercial power supply 24, and the bidirectional power conditioner 16 is connected to the grid connection. Start operation with system operation.
- FIG. 8B is a diagram illustrating a case where the commercial power supply 24 is interrupted while the operation of the bidirectional power conditioner 16 is stopped.
- the bidirectional power conditioner 16 stops the grid interconnection operation. If the commercial power supply 24 fails while the bidirectional power conditioner 16 is not operating, the supply of power to the first type load 28 and the second type load 30 is stopped. Thereafter, when the “run / stop” button of the bidirectional power conditioner 16 is pressed while the commercial power supply 24 is in the power outage, the detection unit 38 of the bidirectional power conditioner 16 detects the power outage of the commercial power supply 24.
- the power conditioner 16 starts operation in a self-sustaining operation. Thereby, supply of electric power is started only to the first type load 28.
- FIG. 8C is a diagram illustrating a case where the operation of the bidirectional power conditioner 16 is stopped and restarted during a power failure of the commercial power supply 24.
- the bidirectional power conditioner 16 operates in a self-sustaining operation. Electric power is supplied only to the first type load 28, and the second type load 30 fails.
- the bidirectional power conditioner 16 stops the independent operation, and the first type load 28 also fails.
- the detection unit 38 of the bidirectional power conditioner 16 detects the commercial power supply 24 power outage. Then, the bidirectional power conditioner 16 starts operation in a self-sustaining operation. Thereby, supply of electric power is started only to the first type load 28.
- the bidirectional power conditioner 16 includes a “reset” button (not shown) in addition to the “run / stop” button.
- the bidirectional power conditioner 16 can automatically stop the autonomous operation and resume the grid interconnection operation.
- the power distribution system 100 when the commercial power supply 24 is restored, power supply from the commercial power supply 24 to the first type load 28 can be started without delay, It is possible to suppress the consumption of the storage amount of the storage battery 14. Thereby, it becomes possible to control the remaining amount of electricity stored in the storage battery 14 that can be connected to the solar battery 10.
- the storage battery 14 can be appropriately controlled from the time when the bidirectional power conditioner 16 is activated.
- the power distribution system 100 includes the solar battery 10, and the storage battery 14 is charged with the power supplied from the commercial power supply 24, and also with the power generated by the solar battery 10. Charged.
- the power generation amount of the solar cell 10 is difficult to control, and therefore a mechanism for preventing overcharging, overcurrent, and overvoltage of the storage battery 14 is important. Therefore, control of the voltage and current of the storage battery 14 will be described below as a modification of the first embodiment.
- the configuration of power distribution system 100 according to the modification of the first embodiment is the same as that of power distribution system 100 according to the first embodiment shown in FIG.
- FIG. 9 is a diagram schematically showing an internal configuration of the bidirectional power conditioner 16 according to a modification of the first embodiment of the present invention.
- the bidirectional power conditioner 16 according to the first embodiment includes an inverter 32, a control unit 34, and a power detection unit 50.
- the control unit 34 further includes a first acquisition unit 42, a second acquisition unit 43, a third acquisition unit 44, a fourth acquisition unit 45, a management unit 46, a timer 47, and a storage unit 48.
- the storage battery control unit 18 measures the voltage, power, and current of the storage battery 14 connected to the solar battery 10.
- the first acquisition unit 42 acquires the current voltage value of the storage amount of the storage battery 14 from the storage battery control unit 18.
- the third acquisition unit 44 acquires the power or current value of the storage battery 14 from the storage battery control unit 18.
- the power detection unit 50 is installed between the branch path branched from between the solar cell 10 and the storage battery 14 and the inverter 32, and measures the amount of DC power to be converted into AC power in the inverter 32.
- the second acquisition unit 43 acquires the power value of the storage battery 14.
- the storage battery 14 is comprised by the lithium ion secondary battery, for example. First, control of the amount of stored electricity, which is a mechanism for preventing overcharging of the storage battery 14, will be described.
- the management unit 46 determines that the amount of stored power is in an overcharged state. Of the power generated by the solar cell 10, the surplus power remaining without being consumed by the load 26 is used to charge the storage battery 14.
- the power consumption in the load 26 is small, or when the bidirectional power conditioner 16 is electrically disconnected from the load 26, it remains as surplus power even if the solar cell 10 generates power. In such a case, assuming that the storage battery 14 is almost fully charged, the storage battery 14 may be overcharged.
- the voltage of the storage battery 14 may exceed the upper limit voltage when the storage battery 14 is charged at a low temperature, and the storage amount is determined to be overcharged. There is also. Furthermore, when the storage battery 14 is charged, if the current is large, the voltage of the storage battery 14 increases due to the internal resistance of the storage battery 14 and may exceed the upper limit voltage. Therefore, the storage battery 14 may be determined to be overcharged.
- the management unit 46 reduces the output of the bidirectional power conditioner 16 to reduce the power to be converted by the inverter 32, and the storage battery 14 is almost fully charged, that is, when the voltage of the storage battery 14 is close to the upper limit voltage. Then, the second switch is turned off to block the power generated by the solar cell 10 from being transmitted to the storage battery 14. Specifically, the management unit 46 compares the voltage of the storage battery 14 acquired by the first acquisition unit 42 with the first threshold value.
- the “first threshold value” is an overcharge prevention reference value provided for the management unit 46 to determine whether or not to disconnect the connection between the solar cell 10 and the storage battery 14, for example.
- the overcharge prevention reference value may be determined by experiment in consideration of the characteristics of the battery constituting the storage battery 14, but in the description of the modification of the first embodiment, the upper limit voltage or margin of the storage battery 14 is given. The voltage is set slightly lower than the upper limit voltage.
- the management unit 46 also compares the power value acquired by the second acquisition unit 43 with the second threshold value.
- the “second threshold value” is, for example, an overcharge prevention reference value provided for the management unit 46 to determine whether or not to disconnect the connection between the solar cell 10 and the storage battery 14.
- the overcharge prevention reference value is negative when the power or current value discharged from the storage battery 14 is positive and the power or current value charged in the storage battery 14 is negative. It is defined by the value of The overcharge prevention reference value can be a fixed value, but by using a variable value that varies depending on the voltage of the storage battery 14, overcharge can be prevented with high accuracy. Further, the overcharge prevention reference value may be determined by experiment in consideration of the properties of the battery constituting the storage battery 14 and the like.
- the management unit 46 sets the second switch 12.
- the solar cell 10 and the storage battery 14 are electrically disconnected. Or when the value of the electric power or electric current which the 2nd acquisition part 43 acquired becomes less than zero, the 2nd switch 12 may be turned off and solar cell 10 and storage battery 14 may be disconnected electrically. Thereby, the electric power supplied to the storage battery 14 in a state close to full charge is cut off, and the electric power generated by the solar battery 10 is transmitted to the storage battery 14, thereby preventing the storage battery 14 from being overcharged. .
- control of the current value which is a mechanism for preventing charging overcurrent to the storage battery 14, will be described.
- the voltage of the storage battery 14 increases due to the internal resistance of the storage battery 14, exceeds the upper limit voltage, and is overcharged.
- the storage battery 14 may be deteriorated. Therefore, it is necessary to control the current value in order to prevent deterioration of the storage battery 14 and maintain safety.
- the third acquisition unit 44 acquires the current value of the storage battery 14 from the storage battery control unit 18.
- the storage battery control unit 18 acquires the current of the storage battery 14 from the storage battery power detection unit 70.
- the management unit 46 compares the current value of the storage battery 14 acquired by the third acquisition unit 44 with the third threshold value.
- the “third threshold value” is, for example, an overcurrent prevention reference value provided for the management unit 46 to determine whether or not to disconnect the connection between the solar cell 10 and the storage battery 14. Further, when the current charged in the storage battery 14 is positive, the overcurrent prevention reference value is defined as a positive value.
- the overcurrent prevention reference value is a variable value that varies depending on the voltage of the storage battery 14, so that overcurrent can be accurately prevented.
- the overcurrent prevention reference value may be determined by experiment in consideration of the characteristics of the battery constituting the storage battery 14, but it is preferable to set it slightly lower than the charge overcurrent with a margin of the storage battery 14, for example. .
- the management unit 46 turns off the second switch 12 and electrically disconnects the solar cell 10 and the storage battery 14. Thereby, the electric power supplied to the storage battery 14 in a state near full charge is cut off, and the electric power generated by the solar battery 10 can be prevented from being transmitted to the storage battery 14.
- the storage battery power detection unit 70 measures the voltage and current of the storage battery 14, but a solar cell wattmeter (not shown) may be separately installed near the output terminal of the solar battery 10. By measuring the solar cell power meter, the management unit 46 can acquire the power generation value of the solar cell. Therefore, it is possible to calculate DC power to be converted into AC power in accordance with the output fluctuation of the solar cell so that no current flows through the storage battery 14 when the storage battery 14 is fully charged.
- a power detector 50 is installed between the branch path branched from between the solar cell 10 and the storage battery 14 and the inverter 32, and measures the power value of DC power to be converted into AC power in the inverter 32. May be.
- the power detection unit 50 By including the power detection unit 50, the sum of the power to be converted in the inverter 32 and the power of the storage battery 14 measured by the storage battery power detection unit 70 becomes the power generated by the solar cell 10.
- the power generated by the solar cell 10 can be calculated from the measurement results of the power detection unit 50 and the storage battery power detection unit 70. Therefore, if any two of the powers measured by the power detection unit 50, the storage battery power detection unit 70, and the solar cell power meter can be measured, the remaining power can be calculated. Accordingly, all of the power detection unit 50, the storage battery power detection unit 70, and the solar cell wattmeter are not necessarily required, and it is sufficient to include at least the power detection unit 50 and the solar cell wattmeter.
- the management unit 46 turns on the second switch 12
- the solar cell 10 and the storage battery 14 are electrically connected.
- the storage battery 14 does not exceed an upper limit voltage, it prevents overcharge, and since it does not exceed a current value, it can prevent that a charge overcurrent flows.
- the electrical connection between the solar cell 10 and the storage battery 14 is interrupted, the current acquired by the third acquisition unit 44 is only the current from the commercial power supply 24.
- the second condition for reconnection is shown.
- the second switch 12 is turned on to electrically connect the solar battery 10 and the storage battery 14 to each other. Then, surplus power flows into the storage battery 14.
- the amount of power stored in the storage battery 14 exceeds the first threshold value
- the second switch 12 is turned off again, and the solar battery 10 and the storage battery 14 are electrically disconnected. Therefore, the voltage of the storage battery 14 repeatedly increases and decreases near the upper limit voltage, and the second switch 12 is frequently turned on and off, which may cause a decrease in switch life.
- the management unit 46 adapts the above-described first reconnection condition after a predetermined time has elapsed. Specifically, the management unit 46 measures the elapsed time after turning off the second switch 12 using the timer 47, and adapts the first reconnection condition described above after a predetermined time has elapsed. By allowing the predetermined time to elapse, the power of the storage battery 14 is consumed by the load 26, so the voltage of the storage battery 14 becomes lower than the upper limit voltage. Therefore, it is possible to prevent the second switch 12 from being frequently turned on and off.
- the time during which the second switch 12 is turned off may be a time when the power of the storage battery 14 is consumed by the load and the voltage of the storage battery 14 decreases, and may be freely set by the user.
- a setting for changing the time of the timer 47 according to the time zone of the day can be considered.
- the power generation amount decreases, so that even if surplus power is generated, it decreases with time.
- the amount of power generated by the solar cell 10 reaches the maximum, as the time elapses, it becomes difficult to generate surplus power.
- the time zone after the maximum amount of power generated by the solar cell 10 is less likely to exceed the upper limit voltage of the storage battery 14 even if the timer 47 is set to a short setting time. There is no need to disconnect the connection. Moreover, since the time which has cut
- the preset time of the timer 47 may be set in advance, for example, 30 minutes for 0:00 to 12:00 and 15 minutes for 12:00 to 24:00. Since the time zone of the maximum power generation amount of the solar cell 10 changes depending on natural conditions, the setting may be changed depending on the season and weather.
- the timer time may be set to increase or decrease in proportion to the increase or decrease of the power generation amount of the solar cell.
- the “predetermined time” is a switch switching reference time for preventing the second switch 12 from being frequently turned on and off, and can be determined by experiment in consideration of the performance of the second switch 12 and the like. Good.
- the power distribution system 100 includes a fourth acquisition unit 45 that acquires the power supplied from the commercial power supply 24.
- the fourth acquisition unit 45 acquires the power value supplied from the commercial power supply 24 from the distribution board 68. Even when the management unit 46 does not electrically connect the solar battery 10 and the storage battery 14 under the first reconnection condition or the second reconnection condition, the power supplied from the commercial power supply 24 is equal to or higher than the fourth threshold value. In this case, the second switch 12 is turned on. In this case, the power consumption of the load 26 is large, and even if the solar battery 10 and the storage battery 14 are electrically connected, the surplus power of the solar battery 10 is consumed on the load 26 side, so the storage battery 14 is not charged. The second switch 12 is not disconnected.
- the 4th condition of reconnection which is a modification of the 2nd condition of reconnection is shown.
- the second switch 12 cannot be turned on unless a certain time has elapsed. Therefore, since the power consumed by the load 26 is large, the power of the storage battery 14 is consumed, and the second switch 12 is turned on as long as a certain amount of time does not elapse even if the storage amount of the storage battery 14 reaches a chargeable amount of charge. Thus, the generated power from the solar battery 10 cannot be charged.
- a transition state related to the storage state of the storage battery 14 is set in advance.
- the overcharge voltage range and the charge voltage range of the storage battery 14 are set, and by making the state transition of the storage state depending on whether or not the voltage falls within the set range, the management unit 46 can change the number of reconnections.
- the second switch 12 is turned on when the voltage of the storage battery 14 transitions to the charging voltage range regardless of the passage of time.
- the management unit 46 can electrically connect the solar battery 10 and the storage battery 14 without waiting for time. it can.
- the transition state related to the storage state may be any transition state as long as the storage state of the storage battery 14 can be known. For example, the range of the storage amount is conceivable.
- the management unit 46 determines that the voltage acquired by the first acquisition unit 42 is greater than the first threshold or the current value acquired by the third acquisition unit 44 is greater than the third threshold. In the case where the power value of the storage battery 14 acquired by the second acquisition unit 43 is larger than the second threshold value when it is large, the solar battery 10 can be estimated to be smaller than the fifth threshold value thereafter. The battery and the storage battery 14 may be electrically disconnected.
- the management unit 46 refers to the storage unit 48 that stores the time variation pattern of the power consumption consumed by the load 26 in the past, and acquires the actual value of the power consumption in the load 26 in the past.
- FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a time variation pattern of power consumption in the load 26 stored in the storage unit 48.
- FIG. 10 is a graph with time on the horizontal axis and the power consumption of the load 26 at each time on the vertical axis.
- the “fifth threshold value” is, for example, an overcharge prevention reference power consumption value provided for the management unit 46 to determine whether to electrically disconnect between the solar cell 10 and the storage battery 14. is there.
- the overcharge prevention reference power consumption value may be determined by experiment in consideration of the characteristics of the battery constituting the storage battery 14, the time variation pattern of the power consumption consumed by the load 26, and the second threshold value as an example. It is good also as the same value.
- the management unit 46 acquires the power consumption actually consumed by the load 26 as of 15:00, that is, even when the power value of the storage battery 14 is larger than the second threshold, with reference to the storage unit 48.
- the second switch 12 is turned off and the solar battery 10 and the storage battery 14 are electrically disconnected.
- the electric power between the solar cell 10 and the storage battery 14 is electrically connected before the power value of the storage battery 14 becomes smaller than the second threshold value. Can be cut off automatically. It is advantageous in that overcharge and charge overcurrent of the storage battery 14 can be more effectively prevented than when the storage battery 14 is electrically disconnected after the power value of the storage battery 14 actually becomes smaller than the second threshold.
- the time variation pattern of the power consumption stored in the storage unit 48 may be updated using the actual value consumed by the load 26. This is advantageous in that the time variation pattern can be updated with new information.
- FIG. 11 is a table showing a relationship between the magnitude relationship between the information acquired by the management unit 46 and the threshold value and the on / off state of the second switch 12.
- the management unit 46 turns off the second switch 12 and the sun. Basically, the battery 10 and the storage battery 14 are electrically disconnected. However, even if the power value of the storage battery 14 is larger than the second threshold value, the solar battery 10 and the storage battery are used when the actual power consumption value consumed by the load 26 in the past is smaller than the fifth threshold value. 14 is electrically disconnected. Even if the voltage of the storage battery 14 is smaller than the first threshold, if the current of the storage battery 14 is larger than the third threshold, the management unit 46 turns off the second switch 12 and the solar battery 10. And the storage battery 14 are electrically disconnected.
- FIG. 12 is a flowchart for explaining the flow of the second switch 12 disconnection process of the power distribution system 100 according to the modification of the first embodiment. The process in this flowchart is started when the bidirectional power conditioner 16 is activated, for example.
- the management unit 46 checks whether the current voltage of the storage battery 14 acquired by the first acquisition unit 42 from the storage battery control unit 18 exceeds the first threshold value. When the voltage of the storage battery 14 is larger than the first threshold value (Y in S16), the management unit 46 determines that the power value to be converted by the inverter 32 acquired by the second acquisition unit 43 from the power detection unit 50 is the second threshold value. Check if it is less than. When the power value of the storage battery 14 is equal to or greater than the second threshold value (Y in S17), the management unit 46 turns off the second switch 12 (S18).
- the management unit 46 determines that the current of the storage battery 14 acquired by the third acquisition unit 44 from the storage battery control unit 18 exceeds the third threshold. Find out if it is.
- the management unit 46 refers to the storage unit 48, and the actual value of power consumption consumed by the load 26 acquired by referring to the storage unit 48 is the fifth threshold. Check if it is less than.
- the management unit 46 turns off the second switch 12 (S18).
- the management unit 46 When the voltage of the storage battery 14 is less than or equal to the first threshold (Y in S16) and the power value of the storage battery 14 is less than the second threshold (N in S17), or when the voltage of the storage battery 14 is less than or equal to the first threshold (N of S16) and the current of the storage battery 14 is less than the third threshold (N of S19), or the voltage of the storage battery 14 is less than or equal to the first threshold (N of S16) and the current of the storage battery 14 When the current is larger than the third threshold (Y in S19) and the actual value obtained by referring to the storage unit 48 is equal to or larger than the fifth threshold (N in S20), the management unit 46 performs special processing.
- the second switch 12 maintains the conduction state between the solar cell 10 and the storage battery 14.
- the management unit 46 controls the electrical connection and disconnection between the solar cell 10 and the storage battery 14 by continuing the above processing.
- FIG. 13 is a flowchart for explaining the flow of the reconnection process of the second switch 12 of the power distribution system 100 according to the modification of the first embodiment. The process in this flowchart is started when the bidirectional power conditioner 16 is activated, for example.
- the management unit 46 confirms whether or not the second switch 12 between the solar cell 10 and the storage battery 14 is shut off.
- the management part 46 compares the 4th threshold value with the electric power supply amount of the commercial power supply 24 acquired from the 4th acquisition part 45.
- the management unit 46 refers to the timer 47 and acquires an elapsed time since the second switch 12 is shut off.
- the management unit 46 determines that the current voltage of the storage battery 14 acquired by the first acquisition unit 42 from the storage battery control unit 18 is the first voltage. It is checked whether or not the threshold value of 1 is exceeded. When the voltage of the storage battery 14 is less than the first threshold (Y in S46), the management unit 46 determines whether the power value of the storage battery 14 acquired by the second acquisition unit 43 from the storage battery power detection unit 70 is less than the second threshold. Find out. When the power value acquired by the second acquisition unit 43 from the storage battery control unit 18 is less than the second threshold (Y in S48), the management unit 46 reconnects the second switch 12 (S50).
- the management unit 46 also reconnects the second switch 12 (S50) when the power supply amount of the commercial power supply 24 is equal to or greater than the fourth threshold (Y in S42).
- the second switch 12 is connected (N in S40)
- the predetermined time has not elapsed since the second switch 12 was shut off (N in S44)
- the voltage of the storage battery 14 is higher than the first threshold value.
- the management unit 46 does not perform any special processing.
- the remaining storage amount of the storage battery that can be electrically connected to the power generator of renewable energy, and the power from the power generator It is possible to provide a technique for achieving both prevention of overcharging by electric power and prevention of charging overcurrent. Moreover, even if the voltage of the storage battery 14 exceeds the 1st threshold value using the 1st threshold value set to the voltage lower than the upper limit voltage of the storage battery 14, the electric current or electric power which flows in / out the storage battery 14 is 2nd. If it is smaller than the threshold value, it is not necessary to electrically cut off between the solar cell 10 and the storage battery 14. Therefore, it is possible to prevent the second switch from being turned on / off without necessity.
- the reconnection can be performed at a timing according to the storage state of the storage battery 14, so that overcharging by the power from the power generation device is also possible at the time of reconnection. And charging overcurrent can be prevented.
- the electrical connection control between the solar cell 10 and the storage battery 14 has been described above.
- the power distribution system 100 according to the second embodiment includes a bidirectional power conditioner 16 according to the first embodiment or a bidirectional power conditioner 16 according to a modification of the first embodiment, and a conventional unidirectional power conditioner 54. And coexist.
- the commercial power source 24 when the commercial power source 24 is energized, the commercial power source 24 is connected via the unidirectional power conditioner 54 without electrically connecting the solar cell 10 and the storage battery 14. It is electrically connected to a power distribution path 66 that is an output path.
- the solar battery 10 is electrically disconnected from the unidirectional power conditioner 54 and is electrically connected to the storage battery 14 and the bidirectional power conditioner 16.
- FIG. 14 is a diagram schematically showing the power distribution system 100 according to Embodiment 2 of the present invention.
- the power distribution system 100 according to the second embodiment includes a solar battery 10, a storage battery 14, a commercial power supply 24, a bidirectional power conditioner 16, a storage battery control unit 18, a load 26, a first switch 20, a second switch 12, and a power supply switching unit. 22, a power conditioner selection unit 52, and a unidirectional power conditioner 54.
- the power conditioner selection unit 52 may be abbreviated as a PCS selection unit (Power Conditioner System selection unit) 52.
- the unidirectional power conditioner 54 is installed between the solar cell 10 and the commercial power source 24, and is configured to be electrically connected to the commercial power source 24 at one end and electrically connected to the solar cell 10 at the other end. Has been.
- the unidirectional power conditioner 54 includes an inverter (not shown), and converts the DC power generated by the solar cell 10 into AC power in order to link with the commercial power supply 24.
- the PCS selection unit 52 selectively switches whether the solar cell 10 is electrically connected to the unidirectional power conditioner 54 or the bidirectional power conditioner 16. Specifically, the PCS selection unit 52 selects the first terminal 62 connected to the unidirectional power conditioner 54 or the second terminal 64 connected to the second switch, and the output terminal of the solar cell 10.
- FIG. 15 is a diagram schematically showing the internal configuration of the bidirectional power conditioner 16 according to the second embodiment of the present invention.
- Bidirectional power conditioner 16 according to Embodiment 2 includes an inverter 32 and a control unit 34.
- the control unit 34 further includes a setting unit 36, a detection unit 38, a load connection control unit 40, and a power connection management unit 56.
- the electric power stored in the storage battery 14 is discharged to the load in the daytime, power consumption from a commercial power source with a high electric charge can be reduced, and the electric charge can be suppressed and the peak cut can be realized.
- a commercial power source with a high electric charge can be reduced, and the electric charge can be suppressed and the peak cut can be realized.
- solar cells are allowed to sell power, but fuel cells and secondary batteries are not allowed to sell power. Therefore, the fuel cell and secondary battery are stipulated in the “system interconnection technical requirement guidelines for ensuring power quality” so that no reverse power flows into the commercial power system even if surplus power is generated.
- a so-called “double power generation” system provided with a fuel cell and a secondary battery in addition to the solar cell 10 supplies power from the fuel cell and the secondary battery to the load even during the daytime. Is reduced. If power consumption is reduced, surplus power increases, so that the amount of power that can be sold increases.
- the bidirectional power conditioner 16 since the bidirectional power conditioner 16 exists only alone, the power output through the bidirectional power conditioner 16 is the power generated by the solar cell 10 or the storage battery from the commercial power source 24. It is impossible to distinguish whether the power charged in 14 is a discharged power, and power selling is not permitted.
- the solar cell 10 when the solar cell 10 is disconnected from the bidirectional power conditioner 16 and connected to the unidirectional power conditioner 54, the solar cell 10 generates power by flowing back to the commercial power supply 24 via the unidirectional power conditioner 54. It is also possible to sell surplus power. While the surplus power generated by the solar cell 10 flows backward to the commercial power supply 24 via the unidirectional power conditioner 54, the power output from the bidirectional power conditioner 16 is the first type load 28 and the second type load. As long as it is less than the total power consumption of 30, the power does not flow from the distribution board 68 to the commercial power supply 24, so that the storage battery 14 can be charged and discharged.
- the power connection management unit 56 connects the solar cell 10 to the bidirectional power conditioner 16 connected to the storage battery 14 or the commercial power supply 24 via the unidirectional power conditioner 54 according to the determination result of the detection unit 38. Control whether to connect with.
- the power connection management unit 56 determines that the commercial power supply 24 is in the energized state by the detection unit 38, the power connection management unit 56 does not electrically connect the solar cell 10 to the bidirectional power conditioner 16, and the unidirectional power It is electrically connected to the commercial power supply 24 via the conditioner 54. As a result, since the solar cell 10 and the storage battery 14 are electrically disconnected, surplus power can be sold. In addition, the storage battery 14 is connected to the load 26 via the bidirectional power conditioner 16 and serves as a backup power source provided when the commercial power source 24 is interrupted.
- the solar cell 10 When the detection unit 38 determines that the commercial power supply 24 has transitioned to the power failure state, the solar cell 10 is electrically disconnected from the unidirectional power conditioner 54 and is electrically connected to the bidirectional power conditioner 16.
- the load connection control unit 40 electrically disconnects the bidirectional power conditioner 16 and the second type load 30. Thereby, even if it is a case where the commercial power supply 24 interrupts and electric power supply stops, the electric power from the storage battery 14 is supplied to the 1st type load 28 which should be driven.
- the electric power generated by the solar cell 10 is supplied via the bidirectional power conditioner 16, and the electric power generated by the solar cell 10 can be stored in the storage battery 14 and supplied to the first type load 28 at night. Therefore, it is advantageous in that a backup for a longer time can be expected than a backup of the storage battery 14 alone.
- the power connection management unit 56 connects the solar cell 10 and the bidirectional power conditioner 16. Let it be maintained.
- the load connection control unit 40 electrically disconnects the bidirectional power conditioner 16 from the first type load 28 and electrically connects the commercial power supply 24 to the first type load 28 and the second type load 30. .
- FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the transition of the operating state of the commercial power supply 24 and the selection of the power supply switching unit 22 according to Embodiment 2 of the present invention, and the commercial power supply 24 has returned from the power failure state to the energized state. It is a figure for demonstrating the method to restart the grid connection operation
- the user presses the “RUN / STOP” button to stop the bidirectional power conditioner 16 and then presses the “RUN / STOP” button again.
- the operation of the power conditioner 16 can be resumed.
- the user can restart the operation of the power conditioner 16 by pressing the “reset” button once while the bidirectional power conditioner 16 is operating independently.
- the detection unit 38 determines whether the commercial power supply 24 is in an energized state. To detect.
- the power connection management unit 56 causes the PCS selection unit 52 to select the first terminal 62. Thereby, the solar cell 10 is electrically connected to the unidirectional power conditioner 54.
- the detection unit 38 detects that the commercial power supply 24 has transitioned from the energized state to the power failure state
- the power connection management unit 56 causes the PCS selection unit 52 to select the second terminal 64. Thereby, the solar cell 10 is electrically connected to the bidirectional power conditioner 16. Thereafter, even when it is determined that the commercial power supply 24 has transitioned from the power failure state to the energized state, the power connection management unit 56 causes the PCS selection unit 52 to maintain the selection of the second terminal 64.
- FIG. 17 is a flowchart for explaining the processing flow of the power distribution system 100 according to Embodiment 2 of the present invention.
- the process in the present invention starts when the bidirectional power conditioner 16 according to the second embodiment is activated, for example.
- the detection unit 38 determines whether the commercial power source 24 is in a power failure state or an energized state. As a result of the determination of the detection unit 38, when the commercial power supply 24 is in a power failure (Y in S24), the power connection management unit 56 causes the PCS selection unit 52 to select the second terminal 64, thereby replacing the solar cell 10 with the storage battery 14 and Electrical connection is made to the bidirectional power conditioner 16 (S26). Further, the load connection control unit 40 electrically disconnects the commercial power supply 24 and the first type load 28 (S28).
- the detection unit 38 does not detect the energization of the commercial power supply 24 (N in S30)
- the electrical connection between the solar cell 10 and the bidirectional power conditioner 16 and the electrical connection between the commercial power supply 24 and the first type load 28 are performed. To keep a good cut.
- the load connection control unit 40 electrically disconnects the first type load 28 from the bidirectional power conditioner 16. At the same time, it is electrically connected to the commercial power source 24 (S32).
- the power connection management unit 56 causes the PCS selection unit 52 to select the first terminal 62, so that the solar cell 10 is unidirectionally powered. Electrical connection is made to the conditioner 54 (S36). Thereby, the electric power generated by the solar cell 10 is input to the power distribution path 66 via the unidirectional power conditioner 54.
- the control unit 34 in the bidirectional power conditioner 16 determines the output destination of the solar cell 10 as the unidirectional power conditioner 54 or the bidirectional power conditioner 16. Controls switching to be performed.
- the commercial power supply 24 electrically connects the solar cell 10 and the bidirectional
- control unit 34 is installed in the bidirectional power conditioner 16 . It is not essential that 34 is installed in the bidirectional power conditioner 16.
- the installation location of the control unit 34 is flexible.
- the control unit 34 may be installed in the storage battery control unit 18 or may exist alone.
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Abstract
本発明は、発電装置および蓄電池が接続され、直流電力を交流電力に変換する変換部から特定負荷への電力供給と、商用電源から特定負荷への電力供給とを、制御装置が制御することによって、電力を適切に管理することができるようにしたものである。 商用電源が通電状態であると判断した場合は、変換部および商用電源の両方を特定負荷に接続させ、商用電源が通電状態から停電状態に遷移したと判断した場合は、変換部と特定負荷との接続を維持したまま商用電源を特定負荷から切断させ、また、商用電源が停電状態から通電状態に遷移したと判断した場合には、変換部を特定負荷と切断させるとともに商用電源を特定負荷に接続させる。
Description
本発明は、配電技術に関し、特に再生可能エネルギーの発電装置に接続された蓄電池と、商用電源とが併存するシステムにおける電力を制御する技術に関する。
蓄電池と商用電源とを負荷に並列に接続し、商用電源の停電時に備えて負荷で消費される電力のバックアップとして蓄電池を用いるとともに、通常時は負荷で消費される電力のピークカットのために蓄電池の電力を放電する技術が開発されている。このような技術においては、例えば夜間等の負荷による電力消費の少ない時間帯に商用電源からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池に蓄電し、昼間等の負荷による電力消費の多い時間帯に蓄電池の電力を交流電力に変換して負荷に供給することが行われる。
上述の電力変換等の制御をするために、専用の電力変換装置が使用されることがある。このような技術に関連して、商用電力系の異常を検出して、電力変換装置の運転モードを切り替える技術が提案されている(特許文献1参照)。
蓄電池と商用電源とが併存するシステムにおいては、商用電源が電力供給を停止した場合であっても動作するべき負荷供給する電力を安定して確保することが求められる。したがって、電力変換装置の起動の直後や商用電源が復旧した後に、電力変換装置が蓄電池の電力を適切に管理することが求められる。
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、商用電源と並列に接続された蓄電池を管理するための技術を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明のある態様は、発電装置および蓄電池が接続され、直流電力を交流電力に変換する変換部と、商用電源との少なくとも一方から特定負荷への電力供給を制御する制御装置である。この制御装置は、商用電源が停電状態か通電状態かのいずれの状態であるかを判断し、通電状態であると判断した場合には、変換部および商用電源の両方を特定負荷に接続させ、商用電源が通電状態から停電状態に遷移したと判断した場合には、変換部と特定負荷との接続を維持したまま商用電源を特定負荷から切断させ、商用電源が停電状態から通電状態に遷移したと判断した場合には、変換部を特定負荷と切断させるとともに商用電源を特定負荷に接続させる。
本発明の別の態様は、変換装置である。この装置は、発電装置および蓄電池に接続され、直流電力を交流電力に変換する変換部と、前記変換部と商用電源との少なくとも一方から特定負荷への電力供給を制御する制御装置とを備える。ここで前記制御装置は、商用電源が停電状態か通電状態かのいずれの状態であるかを判断する検出部と、前記検出部の判断結果に応じて、前記変換部と特定負荷との接続および商用電源と特定負荷との接続を切り替える負荷接続制御部とを含み、前記負荷接続制御部は、商用電源が通電状態であると前記検出部が判断した場合には、変換部および商用電源の両方を特定負荷に接続させ、商用電源が通電状態から停電状態に遷移したと前記検出部が判断した場合には、変換部と特定負荷との接続を維持したまま商用電源を特定負荷から切断させ、商用電源が停電状態から通電状態に遷移したと前記検出部が判断した場合には、変換部を特定負荷と切断させるとともに商用電源を特定負荷に接続させる。
本発明のさらに別の態様は、配電システムである。このシステムは、発電装置と、前記発電装置および商用電源の少なくとも一方からの電力を蓄電する蓄電池と、発電装置および蓄電池に接続され、直流電力を交流電力に変換する変換部と、前記変換部と商用電源との少なくとも一方から特定負荷への電力供給を制御する制御装置と、前記変換部と商用電源との間をオンまたはオフするスイッチと、前記スイッチと前記変換部との間から分岐された第1経路または前記スイッチと商用電源との間から分岐された第2経路とのいずれか一方と、特定負荷とを選択的に接続する電源切替部とを備える。ここで前記制御装置は、商用電源が停電状態か通電状態かのいずれの状態であるかを判断する検出部と、前記検出部の判断結果に応じて、前記スイッチのオンオフと、前記電源切替部の切り替えとを制御する負荷接続制御部とを備え、前記負荷接続制御部は、商用電源が通電状態であると前記検出部が判断した場合、前記スイッチをオンさせるとともに前記電源切替部に特定負荷と前記第2経路とを接続させ、商用電源が通電状態から停電状態に遷移したと前記検出部が判断した場合、前記スイッチをオフさせるとともに前記電源切替部に特定負荷と前記第1経路とを接続させ、商用電源が停電状態から通電状態に遷移したと前記検出部が判断した場合、前記スイッチのオフを維持して前記電源切替部に特定負荷と前記第2経路とを接続させる。
本発明のさらに別の態様は、発電装置および蓄電池が接続され、直流電力を交流電力に変換する変換部と、商用電源との少なくとも一方から特定負荷への電力供給を制御する制御方法である。この制御方法は、商用電源が停電状態か通電状態かのいずれの状態であるかを判断し、通電状態であると判断した場合には、変換部および商用電源の両方を特定負荷に接続させ、商用電源が通電状態から停電状態に遷移したと判断した場合には、変換部と特定負荷との接続を維持したまま商用電源を特定負荷から切断させ、商用電源が停電状態から通電状態に遷移したと判断した場合には、変換部を特定負荷と切断させるとともに商用電源を特定負荷に接続させる。
本発明によれば、商用電源と並列に接続された蓄電池を管理するための技術を提供することができる。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1の概要を述べる。実施の形態1は、太陽電池を商用電力系統と並列に接続し、商用電源および太陽電池の両方から負荷へ電力を供給するとともに、蓄電池を充電する配電システムに関する。このような配電システムは、例えばオフィスや家庭内等に設置される。電力会社が時間帯別電気料金制度を採用している場合、夜間の時間帯の電気料金は、昼間の時間帯の電気料金よりも安く設定される。これらの時間帯一例として、昼間の時間帯は7時から23時であり、夜間の時間帯は23時から翌日の7時というように規定される。このような低い電気料金を有効に利用するために、配電システムは、夜間の時間帯に、商用電源からの電力を蓄電池に蓄電する。
本発明の実施の形態1の概要を述べる。実施の形態1は、太陽電池を商用電力系統と並列に接続し、商用電源および太陽電池の両方から負荷へ電力を供給するとともに、蓄電池を充電する配電システムに関する。このような配電システムは、例えばオフィスや家庭内等に設置される。電力会社が時間帯別電気料金制度を採用している場合、夜間の時間帯の電気料金は、昼間の時間帯の電気料金よりも安く設定される。これらの時間帯一例として、昼間の時間帯は7時から23時であり、夜間の時間帯は23時から翌日の7時というように規定される。このような低い電気料金を有効に利用するために、配電システムは、夜間の時間帯に、商用電源からの電力を蓄電池に蓄電する。
蓄電池に蓄えられた電力は、商用電源が停電したときに、サーバやエレベータ等の重要な機器(特定負荷)を動作させるためのバックアップ電源として用いられる。蓄電池はさらに、一般に電気の使用量が大きくなる昼間の時間帯において放電することによって、昼間の商用電力における使用量の最大値を下げる、いわゆるピークカットまたはピークシフトとしても用いられる。
このように、蓄電池は特定負荷のバックアップとしての役割と、ピークカットとしての役割とのふたつの役割を持つ。実施の形態1に係る配電システムは、蓄電池に前述のふたつの役割を果たさせるために、商用電源が通電中の通常時には蓄電池に一定の蓄電量を確保しつつピークカットを実行し、商用電源が停電の場合には、蓄電池を放電して特定負荷に電力を供給する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る配電システム100を模式的に示す図である。実施の形態1に係る配電システム100は、太陽電池10、蓄電池14、双方向パワーコンディショナ16、蓄電池制御部18、負荷26、第1スイッチ20、第2スイッチ12、電源切替部22、配電経路66、分電盤68、および蓄電池電力検出部70を含む。また、配電システム100は、商用電源24に接続されている。なお、本明細書において、配電システム100が太陽電池10を含む場合を例に説明するが、太陽電池10に限られず、例えば風力発電装置を含んでもよく、またこれらが併存していてもよい。
商用電源24は、電力会社からの電力を供給するための交流電源である。太陽電池10は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換する発電装置である。分電盤68は一端において商用電源24と接続され、他端において双方向パワーコンディショナ16と接続される。分電盤68は一端側や他端側から交流電力を受け付け、後述する第2種負荷30に交流電力を供給する。分電盤68は、一端側および他端側それぞれから受け付ける交流電力を計測することも可能である。太陽電池10として、シリコン太陽電池、さまざまな化合物半導体などを素材にした太陽電池、色素増感型(有機太陽電池)等が使用される。
双方向パワーコンディショナ16は、一端において蓄電池14および太陽電池10と接続するとともに、他端において分電盤68を介して商用電源24と接続可能となっている。詳細は後述するが、双方向パワーコンディショナ16は双方向インバータを備え、このインバータは太陽電池10が発電した電力、または蓄電池14が放電した電力である直流電力を交流電力に変換するとともに、商用電源24からの交流電力を直流電力に変換する双方向インバータである。また、双方向パワーコンディショナ16は、双方向パワーコンディショナ16の運転を停止または再開するためのユーザインタフェースである「運転/停止」ボタン(図示せず)を備える。双方向パワーコンディショナ16の運転中にユーザが「運転/停止」ボタンを押下すると、双方向パワーコンディショナ16は運転を停止し、双方向パワーコンディショナ16が運転を停止中に「運転/停止」ボタンを押下すると、双方向パワーコンディショナ16は運転を開始する。
蓄電池14は、商用電源24および太陽電池10からの電力を蓄電する。商用電源24からの電力は、双方向パワーコンディショナ16により交流電力から直流電力に変換された後、蓄電池14に蓄電される。蓄電池14としては、例えばリチウムイオン2次電池が用いられる。
蓄電池制御部18は、蓄電池14の蓄電量や温度等、蓄電池14の様々な物理量を測定するとともに、特定した物理量を双方向パワーコンディショナ16に提供する。蓄電池制御部18は、蓄電池14を温めるためのヒーターを制御して蓄電池14を温めたり、蓄電池14を冷やすためのファンを制御して蓄電池14を冷やしたりする等の制御も行う。蓄電池電力検出部70は、蓄電池14を充電するための電力および蓄電池14が放電する電力を計測する。蓄電池制御部18は、蓄電池電力検出部70の計測結果も取得する。
蓄電池制御部18は、蓄電池14の蓄電量や温度等、蓄電池14の様々な物理量を測定するとともに、特定した物理量を双方向パワーコンディショナ16に提供する。蓄電池制御部18は、蓄電池14を温めるためのヒーターを制御して蓄電池14を温めたり、蓄電池14を冷やすためのファンを制御して蓄電池14を冷やしたりする等の制御も行う。蓄電池電力検出部70は、蓄電池14を充電するための電力および蓄電池14が放電する電力を計測する。蓄電池制御部18は、蓄電池電力検出部70の計測結果も取得する。
第2スイッチ12は、太陽電池10の出力端子と、蓄電池14の入力端子および双方向パワーコンディショナ16との間に設けられており、太陽電池10と蓄電池14および双方向パワーコンディショナ16との接続をオンまたはオフする。太陽電池10の発電量は太陽光の量によって左右されるため、発電量を制御することは困難である。このため、第2スイッチ12を設けることにより、太陽電池10の発電電力により蓄電池14が過充電されることを防止することができる。
第1スイッチ20は、双方向パワーコンディショナ16と商用電源24との間に設けられており、双方向パワーコンディショナ16と商用電源24との間をオンまたはオフする。
電源切替部22は、第1スイッチ20と双方向パワーコンディショナ16との間から分岐された第1経路に接続する第1端子58と、商用電源24と第1スイッチ20との間の配電経路66から分岐された第2経路に接続する第2端子60とのいずれか一方と、後述する第1種負荷28との接続を切り替える。
電源切替部22は、第1スイッチ20と双方向パワーコンディショナ16との間から分岐された第1経路に接続する第1端子58と、商用電源24と第1スイッチ20との間の配電経路66から分岐された第2経路に接続する第2端子60とのいずれか一方と、後述する第1種負荷28との接続を切り替える。
負荷26は、第1種負荷28と第2種負荷30とをさらに含む。第1種負荷28と第2種負荷30とはともに、交流電力で駆動する交流駆動型の電気機器であり、上述の特定負荷である。第2種負荷30は、商用電源24と第1スイッチ20とを接続する配電経路66からの電力で駆動する。配電経路66から供給される電力は基本的には分電盤68を介して商用電源24から供給される電力であるが、例えばピークカット実行時には双方向パワーコンディショナ16を介して太陽電池10や蓄電池14から供給される電力が混合される。
第1種負荷28は、商用電源24が停電して電力供給が停止した場合であっても駆動させるべき電気機器である。第1種負荷28は、電源切替部22により第1経路または第2経路に接続される。第1種負荷28は、第2経路に接続された場合は、第2種負荷30と同様に、配電経路66からの電力で駆動する。第1種負荷28は、第2経路に接続された場合は、後述するように同時に第1スイッチ20がオフされるため、双方向パワーコンディショナ16を介して太陽電池10や蓄電池14から電力を供給されるが、商用電源24からは電力を供給されない。
図2は、本発明の実施の形態1に係る双方向パワーコンディショナ16の内部構成を模式的に示す図である。双方向パワーコンディショナ16は、インバータ32と制御部34とを含む。
図2は、本発明の実施の形態1に係る双方向パワーコンディショナ16の内部構成を模式的に示す図である。双方向パワーコンディショナ16は、インバータ32と制御部34とを含む。
前述したとおり、インバータ32は、負荷26に電力を供給するために、太陽電池10が発電した直流電力や、蓄電池14が放電する直流電力を交流電力に変換する。インバータ32はまた、蓄電池14に充電するために、商用電源24からの交流電力を直流電力に変換する。インバータ32は、商用電源24が通電中の場合は、商用電源24と連系するために、商用電源24の周波数に同期した周波数で動作する。また、インバータ32は、商用電源24が停電中の場合は、商用電源24の周波数と非同期の周波数で動作する。
制御部34は、商用電源24が停電か通電かのいずれの状態であるかを検知して判断する検出部38、インバータ32が直流電力から交流電力を生成する際の交流電力の周波数を設定する設定部36、および第1種負荷28に接続する電源を制御する負荷接続制御部40とをさらに備える。
検出部38は、双方向パワーコンディショナ16と商用電源24とを接続する配線上における電圧変動を常時監視しており、検出された電圧変動に基づき、商用電源24が停電か通電かを判断する。また、検出部38は、ユーザにより「運転/停止」ボタンが押下されたことを検出する。
制御部34は、商用電源24が停電か通電かのいずれの状態であるかを検知して判断する検出部38、インバータ32が直流電力から交流電力を生成する際の交流電力の周波数を設定する設定部36、および第1種負荷28に接続する電源を制御する負荷接続制御部40とをさらに備える。
検出部38は、双方向パワーコンディショナ16と商用電源24とを接続する配線上における電圧変動を常時監視しており、検出された電圧変動に基づき、商用電源24が停電か通電かを判断する。また、検出部38は、ユーザにより「運転/停止」ボタンが押下されたことを検出する。
設定部36は、検出部38の判断結果をもとに、インバータ32が生成すべき交流電力の周波数を設定する。具体的に、設定部36は、商用電源24が通電状態であると検出部38が判断した場合、商用電源24と連系するために、商用電源24に同期した位相と周波数とを設定する。これにより、太陽電池10および蓄電池14からインバータ32を介して出力された交流電力と、商用電源24からの交流電力とを同時に負荷26で消費することが可能となる。また、設定部36は、商用電源24が停電状態であると検出部38が判断した場合、設定部36は商用電源24の周波数と非同期の周波数を設定する。
負荷接続制御部40は、検出部38の判断結果に基づき、第1スイッチ20のオンオフおよび電源切替部22の切り替えを制御する。
負荷接続制御部40は、検出部38の判断結果に基づき、第1スイッチ20のオンオフおよび電源切替部22の切り替えを制御する。
以下、分散型電源である太陽電池10が、商用電源24と接続し、商用電源24の電圧に同期した電流を系統に流している運転状態を、双方向パワーコンディショナ16の「系統連系」運転ということがある。ここで「系統と同期した電流」とは、商用電源24の周波数と同じ周波数で、規定値以上の高周波電流を含まない正弦波であり、力率が概略1(商用電源24の電圧と同じ位相)の電流のことをいう。また、分散型電源である太陽電池10が、商用電源24と切り離された状態で、第1種負荷28等の特定の負荷に電力を供給している運転状態を、双方向パワーコンディショナ16の「自立」運転ということがある。双方向パワーコンディショナ16が自立運転中は、分散型電源が発電した電力を双方向パワーコンディショナ16自体が規定の電圧および周波数で規定値以上の歪みのない正弦波の電圧を発生させる。双方向パワーコンディショナ16は、「系統連系」運転と「自立」運転とのふたつの運転モードを切り替えながら運転する。
次に、配電システム100の制御方法について説明する。図3は、配電システム100の処理の流れを説明するフローチャートである。ここでは、双方向パワーコンディショナ16の起動時における配電システム100の制御方法について説明する。
また、図4は、商用電源24の状態の遷移と、配電システム100の制御状態(電源切替部22の切り替え、第1スイッチ20のオンオフ、および双方向パワーコンディショナ16の運転モード)との関係を示す表である。図4に示す表に記載された情報は、テーブル形式で、例えば制御部34内のメモリ(図示せず)に格納される。設定部36および負荷接続制御部40は、このテーブルを参照して、インバータ32、第1スイッチ20、および電源切替部22を管理する。
まず、双方向パワーコンディショナ16が起動すると(S2)、検出部38は商用電源24が停電か通電かのいずれの状態であるかを判断する(S4)。商用電源24が通電中であると検出部38が判断した場合(S4のN)、負荷接続制御部40は、第1スイッチ20をオンするとともに、電源切替部22に第2端子60と第1種負荷28とを接続させる(第2経路)。このとき、設定部36は、インバータ32の周波数および位相を、商用電源24に同期するように設定する。そのため、双方向パワーコンディショナ16は系統連系運転で運転する(S14)。
このように、第1種負荷28を第2経路に接続することにより、第1種負荷28は商用電源24および双方向パワーコンディショナ16と電気的に接続される。そのため、商用電源24からの電力と、双方向パワーコンディショナ16を介して送電された太陽電池10からの電力が、第2経路を介して第1種負荷28に供給される。なお、太陽電池10の発電電力が不足している場合には、蓄電池14の放電電力も双方向パワーコンディショナ16および第2経路を介して第1種負荷28に供給される。
また、図4は、商用電源24の状態の遷移と、配電システム100の制御状態(電源切替部22の切り替え、第1スイッチ20のオンオフ、および双方向パワーコンディショナ16の運転モード)との関係を示す表である。図4に示す表に記載された情報は、テーブル形式で、例えば制御部34内のメモリ(図示せず)に格納される。設定部36および負荷接続制御部40は、このテーブルを参照して、インバータ32、第1スイッチ20、および電源切替部22を管理する。
まず、双方向パワーコンディショナ16が起動すると(S2)、検出部38は商用電源24が停電か通電かのいずれの状態であるかを判断する(S4)。商用電源24が通電中であると検出部38が判断した場合(S4のN)、負荷接続制御部40は、第1スイッチ20をオンするとともに、電源切替部22に第2端子60と第1種負荷28とを接続させる(第2経路)。このとき、設定部36は、インバータ32の周波数および位相を、商用電源24に同期するように設定する。そのため、双方向パワーコンディショナ16は系統連系運転で運転する(S14)。
このように、第1種負荷28を第2経路に接続することにより、第1種負荷28は商用電源24および双方向パワーコンディショナ16と電気的に接続される。そのため、商用電源24からの電力と、双方向パワーコンディショナ16を介して送電された太陽電池10からの電力が、第2経路を介して第1種負荷28に供給される。なお、太陽電池10の発電電力が不足している場合には、蓄電池14の放電電力も双方向パワーコンディショナ16および第2経路を介して第1種負荷28に供給される。
また、双方向パワーコンディショナ16の起動時に、商用電源24が停電していると検出部38が判断した場合(S4のY)、負荷接続制御部40は、第1スイッチ20をオフするとともに、電源切替部22に第1端子58と第1種負荷28とを接続させる(第1経路)。このとき、設定部36は、インバータ32の周波数を商用電源24と非同期となるように設定するため、双方向パワーコンディショナ16は自立運転で運転する(S6)。
このように、第1種負荷28を第2経路から切断し第1経路に接続することにより、第1種負荷28は商用電源24から電気的に切断される。第1種負荷28は第1経路に接続されているために、第1種負荷28と双方向パワーコンディショナ16との電気的な接続は維持される。そのため、太陽電池10の発電電力は、双方向パワーコンディショナ16および第1経路を介して第1種負荷28に供給される。また、太陽電池10の発電電力が不足している場合は、蓄電池14の放電電力も同じ経路を通り第1種負荷28に供給される。
また、第1スイッチ20をオフすることにより、第2種負荷30が双方向パワーコンディショナ16から切断される。このため、太陽電池10および蓄電池14からの電力は、第2種負荷30には供給されない。
このように、第1種負荷28を第2経路から切断し第1経路に接続することにより、第1種負荷28は商用電源24から電気的に切断される。第1種負荷28は第1経路に接続されているために、第1種負荷28と双方向パワーコンディショナ16との電気的な接続は維持される。そのため、太陽電池10の発電電力は、双方向パワーコンディショナ16および第1経路を介して第1種負荷28に供給される。また、太陽電池10の発電電力が不足している場合は、蓄電池14の放電電力も同じ経路を通り第1種負荷28に供給される。
また、第1スイッチ20をオフすることにより、第2種負荷30が双方向パワーコンディショナ16から切断される。このため、太陽電池10および蓄電池14からの電力は、第2種負荷30には供給されない。
商用電源24が停電中は、太陽電池10や蓄電池14の電力が商用電源24に流れることを防ぐために、商用電源24から解列する必要がある。また、蓄電池14の蓄電容量に上限があり、商用電源24の停電時に負荷26の全てに電力を供給できるだけの蓄電容量を蓄電池14は持っていない。そこで、例えば夜間の照明など、必要最小限の第1種負荷28に対して、少しでも長い間継続的に電力を供給するために、商用電源24が停電中は、第1スイッチ20をオフすることにより、双方向パワーコンディショナ16と商用電源24とを電気的に切断するとともに、双方向パワーコンディショナ16と第2種負荷30との間も電気的に切断することが好ましい。
次に、商用電源24が通電状態から停電状態になり、停電状態の後に復旧し、再び通電状態に戻る場合における配電システム100の制御方法ついて、図3、図5および図6を参照して説明する。図5は、商用電源24の状態の遷移と、双方向パワーコンディショナ16の運転モードの切り替えと、負荷26の通電状態との関係を示す図である。
商用電源24が通電状態にある場合(図3のS4のN)、双方向パワーコンディショナ16は系統連系運転をしている(S14)。また、負荷接続制御部40は、第1スイッチ20はオンし、電源切替部22に第2端子60と第1種負荷28とを接続させている(第2経路)。これにより、第1種負荷28および第2種負荷30は、商用電源24および双方向パワーコンディショナ16の両方から電力供給を受ける。
商用電源24が通電状態から停電状態に遷移したと検出部38が判断した場合(S4のY)、負荷接続制御部40は、第1スイッチ20をオフするとともに、電源切替部22に第1端子58と第1種負荷28とを接続させる(第1経路)。これにより、第1種負荷28は双方向パワーコンディショナ16からの電力供給を維持できるが、第2種負荷30は停電中となる。また、設定部36は、インバータ32の周波数を商用電源24と非同期となるように設定するため、双方向パワーコンディショナ16の運転モードが系統連系運転から自立運転に切り替えられる(S6)。
商用電源24が通電状態にある場合(図3のS4のN)、双方向パワーコンディショナ16は系統連系運転をしている(S14)。また、負荷接続制御部40は、第1スイッチ20はオンし、電源切替部22に第2端子60と第1種負荷28とを接続させている(第2経路)。これにより、第1種負荷28および第2種負荷30は、商用電源24および双方向パワーコンディショナ16の両方から電力供給を受ける。
商用電源24が通電状態から停電状態に遷移したと検出部38が判断した場合(S4のY)、負荷接続制御部40は、第1スイッチ20をオフするとともに、電源切替部22に第1端子58と第1種負荷28とを接続させる(第1経路)。これにより、第1種負荷28は双方向パワーコンディショナ16からの電力供給を維持できるが、第2種負荷30は停電中となる。また、設定部36は、インバータ32の周波数を商用電源24と非同期となるように設定するため、双方向パワーコンディショナ16の運転モードが系統連系運転から自立運転に切り替えられる(S6)。
商用電源24が復旧しない間(S8のN)、双方向パワーコンディショナ16は自立運転を継続する(S6)。
現在、日本国では、所定の認証を取得したパワーコンディショナでない限り、商用電源24が停電状態から復旧して通電状態に戻った際に自動的に系統連系運転に復帰することは認められていない。そこで、商用電源24が停電状態から通電状態に遷移したと検出部38が判断した場合(S8のY)、双方向パワーコンディショナ16は自立運転を継続する(S10)。このとき、負荷接続制御部40は、電源切替部22に第1種負荷28と第2端子60とを接続させる(第2経路)一方で、第1スイッチ20のオフ状態は維持する。この結果、第1種負荷28は、双方向パワーコンディショナ16との間の接続が電気的に切断されるとともに、商用電源24と電気的に接続される。第1種負荷28は、商用電源24のみから電力が供給される。また、第2種負荷30への商用電源24からの電力供給も再開される。
停電復旧時に、双方向パワーコンディショナ16の運転モードを自立運転から系統連系運転に切り替えるためには、手動にて双方向パワーコンディショナ16を再起動させる必要がある。双方向パワーコンディショナ16は、再起動が行われない限り(S12のN)、自立運転を維持する(S10)。図6は、商用電源24が停電から復旧後に、双方向パワーコンディショナ16の運転を停止および再開する場合を示す図である。
検出部38は、商用電源24が復旧したと判断した後、双方向パワーコンディショナ16の「運転/停止」ボタンが押下されたことを検出した場合、双方向パワーコンディショナ16の自立運転を停止させる。ここで、第1種負荷28および第2種負荷30は、配電経路66に接続されているため、双方向パワーコンディショナ16の運転が停止しても商用電源24からの電力供給が維持される。さらにその後、検出部38が、商用電源24の通電中に、双方向パワーコンディショナ16の「運転/停止」ボタンが再度押下されたことを検出した場合、双方向パワーコンディショナ16は再起動する(S12のY)。配電システム100は上述した起動時の処理を行い、検出部38が商用電源24の通電を検知すると(S4のN)、双方向パワーコンディショナ16は系統連系運転を自動で開始する(S14)。さらに、負荷接続制御部40は、電源切替部22の第2端子60への接続を維持するとともに、第1スイッチ20をオンする。これにより、負荷26に対する商用電源24からの電力供給を維持するとともに、双方向パワーコンディショナ16とも接続する。
以上のように、商用電源24の状態が変化した場合であっても、変化に応じて電源切替部22を切り替えることにより、第1種負荷28への電力供給を常時確保することができる。電源切替部22の切り替え時に、数秒間ほど第1種負荷28への電力供給が途切れるが、すぐに電力供給が再開される。
検出部38は、商用電源24が復旧したと判断した後、双方向パワーコンディショナ16の「運転/停止」ボタンが押下されたことを検出した場合、双方向パワーコンディショナ16の自立運転を停止させる。ここで、第1種負荷28および第2種負荷30は、配電経路66に接続されているため、双方向パワーコンディショナ16の運転が停止しても商用電源24からの電力供給が維持される。さらにその後、検出部38が、商用電源24の通電中に、双方向パワーコンディショナ16の「運転/停止」ボタンが再度押下されたことを検出した場合、双方向パワーコンディショナ16は再起動する(S12のY)。配電システム100は上述した起動時の処理を行い、検出部38が商用電源24の通電を検知すると(S4のN)、双方向パワーコンディショナ16は系統連系運転を自動で開始する(S14)。さらに、負荷接続制御部40は、電源切替部22の第2端子60への接続を維持するとともに、第1スイッチ20をオンする。これにより、負荷26に対する商用電源24からの電力供給を維持するとともに、双方向パワーコンディショナ16とも接続する。
以上のように、商用電源24の状態が変化した場合であっても、変化に応じて電源切替部22を切り替えることにより、第1種負荷28への電力供給を常時確保することができる。電源切替部22の切り替え時に、数秒間ほど第1種負荷28への電力供給が途切れるが、すぐに電力供給が再開される。
また、商用電源24が停電と通電を繰り返す場合には、配電システム100は以下の処理を行うことができる。図7は、商用電源24が停電中で双方向パワーコンディショナ16が自立運転で運転している際に、商用電源24が復旧してその後再度停電した場合の、双方向パワーコンディショナ16の運転モードを説明する図である。
双方向パワーコンディショナ16が自立運転中に、検出部38が商用電源24の通電を検知すると、負荷接続制御部40は、電源切替部22に第1種負荷28と第2端子60とを接続させるとともに(第2経路)、第1スイッチ20のオフ状態は維持する。すなわち、第1種負荷28への電力供給は双方向パワーコンディショナ16から商用電源24に自動的に切り替わる。一方、双方向パワーコンディショナ16は自立運転を継続する。
双方向パワーコンディショナ16が自立運転を継続中に商用電源24が再度停電すると、負荷接続制御部40は、第1スイッチ20のオフを維持しつつ、電源切替部22に第1端子58と第1種負荷28とを接続させる(第1経路)。すなわち、第1種負荷28への電力供給は商用電源24から双方向パワーコンディショナ16に自動的に切り替わる。また、第2種負荷30への給電は停止し、第2種負荷30は停電となる。
次に、双方向パワーコンディショナ16の運転モードを手動によって切り替える例について、図8を参照して説明する。
図8は、手動で双方向パワーコンディショナ16の運転モードを切り替えた場合における、商用電源24の状態の遷移と負荷26の通電状態との関係を示す図である。図8(a)は、商用電源24の通電中に双方向パワーコンディショナ16の運転を停止および再開する場合を示す図である。
図8は、手動で双方向パワーコンディショナ16の運転モードを切り替えた場合における、商用電源24の状態の遷移と負荷26の通電状態との関係を示す図である。図8(a)は、商用電源24の通電中に双方向パワーコンディショナ16の運転を停止および再開する場合を示す図である。
商用電源24が通電中、双方向パワーコンディショナ16は系統連系運転で運転する。商用電源24が通電中に「運転/停止」ボタンが押下されると、双方向パワーコンディショナ16は系統連系運転を停止する。この場合でも商用電源24は通電中であるため、第1種負荷28と第2種負荷30とはともに、配電経路66を介して商用電源24から受電する。その後商用電源24が通電中に「運転/停止」ボタンが再度押下されると、双方向パワーコンディショナ16の検出部38は商用電源24の通電を検知し、双方向パワーコンディショナ16は系統連系運転で運転を開始する。
図8(b)は、双方向パワーコンディショナ16の運転停止中に商用電源24が停電した場合を示す図である。商用電源24が通電中に「運転/停止」ボタンが押下されると、双方向パワーコンディショナ16は系統連系運転を停止する。双方向パワーコンディショナ16が運転を停止している間に商用電源24が停電すると、第1種負荷28および第2種負荷30への電力の供給が停止する。その後、商用電源24が停電中に双方向パワーコンディショナ16の「運転/停止」ボタンが押下されると、双方向パワーコンディショナ16の検出部38は商用電源24の停電を検知し、双方向パワーコンディショナ16は自立運転で運転を開始する。これにより、第1種負荷28にのみ電力の供給が開始する。
図8(c)は、商用電源24の停電中に双方向パワーコンディショナ16の運転を停止および再開する場合を示す図である。商用電源24が停電中、双方向パワーコンディショナ16は自立運転で運転する。第1種負荷28にのみ電力が供給され、第2種負荷30は停電する。商用電源24が停電中に「運転/停止」ボタンが押下されると、双方向パワーコンディショナ16は自立運転を停止し、第1種負荷28も停電する。その後、商用電源24が停電中かつ双方向パワーコンディショナ16の運転停止中に「運転/停止」ボタンが押下されると、双方向パワーコンディショナ16の検出部38は商用電源24の停電を検知し、双方向パワーコンディショナ16は自立運転で運転を開始する。これにより、第1種負荷28にのみ電力の供給が開始する。
なお、上記の説明では、ユーザが「運転/停止」ボタンを押下して双方向パワーコンディショナ16を停止し、その後再び「運転/停止」ボタンを押下することでパワーコンディショナ16を再起動させる場合について説明した。本発明の実施の形態に係る双方向パワーコンディショナ16は、「運転/停止」ボタンの他に「リセット」ボタン(図示せず)も備えている。双方向パワーコンディショナ16が自立モードで運転中にユーザが「リセット」ボタンを押下すると、双方向パワーコンディショナ16は自動的に自立運転を停止し、系統連系運転を再開することもできる。
以上説明したように、実施の形態1に係る配電システム100によれば、商用電源24が復旧したときに、第1種負荷28に商用電源24からの電力供給を遅滞なく開始することができ、蓄電池14の蓄電量の消耗を抑制することができる。これにより、太陽電池10と接続可能とされた蓄電池14の残存蓄電量を制御することが可能となる。また、双方向パワーコンディショナ16の起動時から蓄電池14を適切に制御することが可能となる。
(実施の形態1の変形例)
上記は、商用電源24の状態と、双方向パワーコンディショナ16の運転モードおよび配電システム100の回路切り替えについて説明した。これは双方向パワーコンディショナ16の、第1種負荷28のバックアップとしての観点を主とする説明である。
上記は、商用電源24の状態と、双方向パワーコンディショナ16の運転モードおよび配電システム100の回路切り替えについて説明した。これは双方向パワーコンディショナ16の、第1種負荷28のバックアップとしての観点を主とする説明である。
前述したとおり、本発明の実施の形態に係る配電システム100は太陽電池10を備えており、蓄電池14は商用電源24から供給される電力で充電されるとともに、太陽電池10が発電した電力によっても充電される。商用電源24と異なり、太陽電池10の発電量は制御が難しいため、蓄電池14への過充電、過電流、および過電圧を防止する仕組みが重要となる。そこで、以下実施の形態1の変形例として、蓄電池14の電圧および電流の制御について説明する。実施の形態1の変形例に係る配電システム100の構成は、図1に示す実施の形態1に係る配電システム100と同様である。
図9は、本発明の実施の形態1の変形例に係る双方向パワーコンディショナ16の内部構成を模式的に示す図である。実施の形態1に係る双方向パワーコンディショナ16は、インバータ32、制御部34、および電力検出部50を備える。制御部34は、第1取得部42、第2取得部43、第3取得部44、第4取得部45、管理部46、タイマー47、および記憶部48をさらに備える。
図1を参照して前述したとおり、蓄電池制御部18は太陽電池10に接続された蓄電池14の電圧、電力および電流を測定する。第1取得部42は、蓄電池制御部18から、蓄電池14の蓄電量の現在の電圧の値を取得する。また、第3取得部44は、蓄電池制御部18から、蓄電池14の電力もしくは電流の値を取得する。電力検出部50は、太陽電池10と蓄電池14との間から分岐された分岐経路とインバータ32との間に設置され、インバータ32において交流電力に変換すべき直流電力の電力量を計測する。第2取得部43は、蓄電池14の電力の値を取得する。
蓄電池14は、例えばリチウムイオン二次電池によって構成されている。
まず、蓄電池14への過充電を防止する仕組みである蓄電量の制御について説明する。蓄電池14が過充電になる電圧である上限電圧を超えて充電した場合、管理部46は、蓄電量は過充電の状態と判断する。太陽電池10が発電する電力のうち、負荷26によって消費されないで残る余剰電力は、蓄電池14を充電するために用いられる。負荷26における消費電力が小さい場合や、双方向パワーコンディショナ16が負荷26から電気的に切り離されている場合には、太陽電池10が発電しても余剰電力として残る。このような場合に蓄電池14が満充電に近い状態であるとすると、蓄電池14が過充電となる場合もありうる。
まず、蓄電池14への過充電を防止する仕組みである蓄電量の制御について説明する。蓄電池14が過充電になる電圧である上限電圧を超えて充電した場合、管理部46は、蓄電量は過充電の状態と判断する。太陽電池10が発電する電力のうち、負荷26によって消費されないで残る余剰電力は、蓄電池14を充電するために用いられる。負荷26における消費電力が小さい場合や、双方向パワーコンディショナ16が負荷26から電気的に切り離されている場合には、太陽電池10が発電しても余剰電力として残る。このような場合に蓄電池14が満充電に近い状態であるとすると、蓄電池14が過充電となる場合もありうる。
また、蓄電池14は低温になるにつれて内部抵抗が上昇するため、蓄電池14を低温時に充電すると蓄電池14の電圧は上限電圧を超えてしまうこともあり、蓄電量は過充電の状態と判断される場合もある。
さらに、蓄電池14を充電する場合に電流が大きいと蓄電池14の電圧は蓄電池14の内部抵抗の影響で電圧が高くなり、上限電圧を超えてしまうこともありうる。そのため、蓄電池14は過充電の状態と判断される場合もある。
さらに、蓄電池14を充電する場合に電流が大きいと蓄電池14の電圧は蓄電池14の内部抵抗の影響で電圧が高くなり、上限電圧を超えてしまうこともありうる。そのため、蓄電池14は過充電の状態と判断される場合もある。
そこで管理部46は、双方向パワーコンディショナ16が出力を絞ってインバータ32が変換すべき電力が少なくなり、かつ蓄電池14が満充電に近い場合、つまり蓄電池14の電圧が上限電圧に近い場合に、第2スイッチをオフさせて、太陽電池10が発電した電力が蓄電池14に送電されることを遮断させる。具体的には、管理部46は、第1取得部42が取得した蓄電池14の電圧と第1の閾値とを比較する。ここで「第1の閾値」は、例えば管理部46が太陽電池10と蓄電池14との間の接続を切断するか否かを決定するために設けられた過充電防止基準値である。過充電防止基準値は、蓄電池14を構成する電池の性質等を考慮して実験により決定すればよいが、実施の形態1の変形例での説明では、蓄電池14の上限電圧もしくはマージンを持たせて上限電圧より少し低い電圧に設定している。
管理部46はまた、第2取得部43が取得した電力の値と第2の閾値とを比較する。ここで「第2の閾値」とは、例えば管理部46が太陽電池10と蓄電池14との間の接続を切断するか否かを決定するために設けられた過充電防止基準値である。過充電防止基準値は蓄電池電力検出部70で検出した値に基づいて、蓄電池14が放電する電力もしくは電流の値を正、蓄電池14に充電される電力もしくは電流の値を負とした場合に負の値で定義される。過充電防止基準値は、固定の値とすることもできるが、蓄電池14の電圧によって変化する変数値とすることで、精度よく過充電を防止することもできる。また、過充電防止基準値も、蓄電池14を構成する電池の性質等を考慮して実験により決定してもよい。
管理部46は、第1取得部42が取得した電圧が第1の閾値より大きく、かつ、第2取得部43が取得した電力の値が第2の閾値より小さくなる場合、第2スイッチ12をオフさせ、太陽電池10と蓄電池14とを電気的に切断させる。または、第2取得部43が取得した電力もしくは電流の値が零未満となった場合、第2スイッチ12をオフさせ、太陽電池10と蓄電池14とを電気的に切断させてもよい。これにより、満充電に近い状態の蓄電池14に供給される電力が遮断し、太陽電池10が発電した電力が蓄電池14に送電され、蓄電池14が過充電されることを未然に防止することができる。
次に蓄電池14への充電過電流を防止する仕組みである電流値の制御について説明する。前述したように蓄電池14を充電する場合に電流が大きい場合、蓄電池14の電圧は蓄電池14の内部抵抗の影響で電圧が高くなり、上限電圧を超えてしまい過充電となる。そのうえ、大きな電流が蓄電池14に流れると蓄電池14の劣化につながる可能性がある。そのため、蓄電池14の劣化の防止や安全性を保つためにも電流値を制御する必要がある。
そこで、過充電を防止する仕組みと同様の制御を、充電過電流を防止する仕組みにも適応する。具体的には、第3取得部44は、蓄電池制御部18から、蓄電池14の電流の値を取得する。なお、蓄電池制御部18は、蓄電池電力検出部70から蓄電池14の電流を取得する。管理部46は、第3取得部44が取得した蓄電池14の電流値と第3の閾値とを比較する。ここで「第3の閾値」は、例えば管理部46が太陽電池10と蓄電池14との間の接続を切断するか否かを決定するために設けられた過電流防止基準値である。また、蓄電池14に充電される電流を正とした場合に過電流防止基準値は正の値で定義される。過電流防止基準値は、第2の閾値と同様、蓄電池14の電圧によって変化する変数値とすることで、精度よく過電流を防止することができる。過電流防止基準値は、蓄電池14を構成する電池の性質等を考慮して実験により決定すればよいが、例えば蓄電池14のマージンを持たせて充電過電流より少し低く設定することが好適である。
管理部46は、第3取得部44が取得した電流値が第3の閾値より大きくなる場合、第2スイッチ12をオフさせ、太陽電池10と蓄電池14とを電気的に切断させる。これにより、満充電に近い状態の蓄電池14に供給される電力が遮断し、太陽電池10が発電した電力が蓄電池14に送電されることを防止することができる。
なお、蓄電池電力検出部70が蓄電池14の電圧、及び電流を計測したが、太陽電池10の出力端子に付近に太陽電池電力計を(図示せず)を別途設置して計測してもよい。太陽電池電力計を測定することで、管理部46は太陽電池の発電値を取得することができる。そのため、蓄電池14が満充電の状態で、蓄電池14に電流が流れないように、太陽電池の出力変動に応じて交流電力に変換すべき直流電力を算出することができる。また、太陽電池10と蓄電池14との間から分岐された分岐路とインバータ32との間に設置され、インバータ32において交流電力に変換すべき直流電力の電力値を計測する電力検出部50を設置してもよい。電力検出部50を備えることで、インバータ32において変換すべき電力と、蓄電池電力検出部70が計測する蓄電池14の電力との合計が、太陽電池10が発電する電力となる。このように、太陽電池10が発電する電力は電力検出部50および、蓄電池電力検出部70の計測結果から算出することができる。そのため、電力検出部50、蓄電池電力検出部70、および太陽電池電力計が計測する電力のうち、いずれかふたつの電力を計測できれば、残りの電力は算出することができる。したがって、電力検出部50、蓄電池電力検出部70、および太陽電池電力計の全ては必ずしも必要ではなく、少なくとも電力検出部50と太陽電池電力計を備えればよい。
以上、太陽電池10と蓄電池14との間の電気的切断について説明した。次に太陽電池10と蓄電池14との間を再度接続し直す制御について説明する。
まず、太陽電池10と蓄電池14との間を再度接続し直すための再接続の第1条件を示す。管理部46は第1取得部42が取得した電圧が第1の閾値より小さく、かつ第3取得部44が取得した電力もしくは電流が第3の閾値より小さい場合、第2スイッチ12をオンさせ、太陽電池10と蓄電池14との間を電気的に接続する。これにより、蓄電池14は上限電圧を超えないため過充電を防止し、かつ電流値も超えないので充電過電流が流れることを防ぐことができる。なお、太陽電池10と蓄電池14との間の電気的な接続が遮断されているため、第3取得部44が取得する電流は商用電源24からの電流だけである。
次に再接続の第2条件を示す。前述した接続の場合に、蓄電池14の電圧が上限電圧付近で、太陽電池10の発電量による余剰電力がある場合、第2スイッチ12をオンさせ、太陽電池10と蓄電池14とを電気的に接続すると余剰電力が蓄電池14に流れ込む。その結果、蓄電池14の蓄電量が第1の閾値を超えて再び第2スイッチ12をオフになり、太陽電池10と蓄電池14との電気的に切断してしまう。そのため、蓄電池14の電圧が上限電圧付近で増減を繰り返して、頻繁に第2スイッチ12をオン、オフし、スイッチの寿命の低下の原因となりうる。
そこで、管理部46は、第2スイッチ12をオフした後、一定時間経過後に前述した再接続第1条件を適応させる。具体的には、管理部46は、第2スイッチ12をオフした後の経過時間をタイマー47を用いて計測し、所定の時間経過後に前述した再接続第1条件を適応させる。所定の時間経過させることで、蓄電池14の電力は負荷26で消費されるため蓄電池14の電圧は上限電圧よりも低くなる。そのため、頻繁に第2スイッチ12がオン、オフされることを防止することができる。なお、第2スイッチ12をオフしている時間は蓄電池14の電力が負荷で消費されて蓄電池14の電圧が下がる時間ならばよく、ユーザによって自由に設定してよい。例えば、一日の時間帯によってタイマー47の時間を変更させるような設定が考えられる。太陽電池10の発電量が最大となった後の時間帯は、発電量が減少していくため、余剰電力が発生していても時間の経過と共に減少する。また、太陽電池10の発電量が最大となった後は時間が経過するほど、余剰電力は発生しにくくなる。そのため、太陽電池10の発電量が最大となった後の時間帯は、タイマー47の設定時間を短く設定しても蓄電池14の上限電圧を超えにくくなるため、再び太陽電池10と蓄電池14との間の接続を切断しなくて済む。また、タイマー47の設定時間を短くすることで太陽電池10を切断している時間を短くすることができるため、効率よく蓄電池14の充放電をすることができる。なお、タイマー47の設定時間は、例えば、0:00~12:00は30分、12:00~24:00は15分とあらかじめ所定の時間を設定してもよいが、季節や天候等の自然条件によって太陽電池10の最大発電量の時間帯は変化するため、季節や天候によっても設定を変更してもよい。また、太陽電池の発電量の増減に比例してタイマー時間を増減させる設定にしてもよい。なお「所定の時間」とは、第2スイッチ12が頻繁にオン、オフされることを防止するためのスイッチ切替基準時間であり、第2スイッチ12の性能等を考慮して実験により定めればよい。
次に再度、太陽電池10と蓄電池14との間を電気的に接続してもすぐに切断しなければならない状況を回避するための再接続の第3条件を示す。再接続第1条件もしくは再接続第の2条件では太陽電池10の発電量による余剰電力がある場合には第2スイッチ12を切断する処理をしたが、負荷26での消費が大きい場合に余剰電力は負荷26で消費される。
そこで、第1の実施の形態の変形例に係る配電システム100は、商用電源24からの供給される電力を取得する第4取得部45を備える。第4取得部45は、分電盤68から商用電源24が供給する電力値を取得する。管理部46は、再接続第1条件または再接続第2条件で太陽電池10と蓄電池14との間を電気的に接続しない場合でも商用電源24からの供給電力が第4のしきい値以上の場合に第2スイッチ12をオンにする。この場合、負荷26の消費電力が大きく、太陽電池10と蓄電池14との間を電気的に接続しても太陽電池10の余剰電力は負荷26側で消費されるため、蓄電池14は充電されず、第2スイッチ12は切断されない。
次に再接続の第2条件で、太陽電池10と蓄電池14との間の電気的に切断した状態を一定時間保つ制御を示した。再接続の第2条件の変形例である再接続の第4条件を示す。再接続の第2条件では一定時間経過しないと第2スイッチ12をオンすることができない。そのため、負荷26で消費される電力が大きいため蓄電池14の電力が消費され、蓄電池14の蓄電量が充電可能な範囲の蓄電量になっても一定時間が経過しない限り第2スイッチ12をオンして太陽電池10からの発電電力を充電させることができない。
そこで、蓄電池14の蓄電状態に係る遷移状態をあらかじめ設定する。例えば蓄電池14の過充電電圧範囲と充電電圧範囲とを設定しておき、設定した範囲内に電圧が入るか否かで蓄電状態の状態遷移とすることで、管理部46は、再接続の第2条件を適応した制御をおこなっていても時間経過に関係なく蓄電池14の電圧が充電電圧範囲に遷移した場合に第2スイッチ12をオンにする。この場合、太陽電池10が発電できる状態で、蓄電池14が充電できる状態になった場合に、管理部46は時間を待たずに太陽電池10と蓄電池14との間を電気的に接続させることができる。なお、蓄電状態に係る遷移状態は蓄電池14の蓄電状態を知ることができる遷移状態ならば如何なるものでもよく、例えば蓄電量の範囲が考えられる。
なお、第2スイッチ12の切断条件に関して、管理部46は、第1取得部42が取得した電圧が第1の閾値より大きい場合もしくは第3取得部44が取得した電流値が第3の閾値より大きい場合において、第2取得部43が取得した蓄電池14の電力値が第2の閾値よりも大きい場合であっても、その後第5の閾値より小さくなることが推定できる場合には、太陽電池10と蓄電池14との間を電気的に切断させるようにしてもよい。具体的には、管理部46は過去において負荷26によって消費された消費電力の時間変動パターンを格納する記憶部48を参照して、過去における負荷26における消費電力の実績値を取得する。
図10は、記憶部48が格納する負荷26における消費電力の時間変動パターンの一例を示す図である。図10は、時刻を横軸とし、各時刻における負荷26の消費電力を縦軸とするグラフである。
図10に示す例において、16時における負荷26の消費電力は近傍時刻における消費電力よりも小さく、第5の閾値以下であるとする。ここで「第5の閾値」とは、例えば管理部46が太陽電池10と蓄電池14との間を電気的に切断するか否かを決定するために設けられた過充電防止基準消費電力値である。過充電防止基準消費電力値は、蓄電池14を構成する電池の性質や、負荷26で消費される消費電力の時間変動パターン等を考慮して実験により決定すればよく、一例としては第2の閾値と同じ値としてもよい。
管理部46は、15時現在において負荷26が実際に消費している消費電力、すなわち蓄電池14の電力値が第2の閾値よりも大きい場合であっても、記憶部48を参照して取得した16時における負荷26の消費電力の実績値が第5の閾値以下である場合、第2スイッチ12をオフさせ、太陽電池10と蓄電池14との間を電気的に切断させる。
これにより、蓄電池14の電力値が第2の閾値より小さくなる蓋然性が高い場合には、蓄電池14の電力値が第2の閾値より小さくなる前に、太陽電池10と蓄電池14との間を電気的に切断させることが可能となる。蓄電池14の電力値が第2の閾値より実際に小さくなってから電気的に切断するよりも、蓄電池14の過充電および充電過電流をより効果的に防止できる点で有利である。なお、記憶部48に記憶される消費電力の時間変動パターンは、負荷26で消費された実績値を用いて更新してもよい。新しい情報によって時間変動パターンをアップデートできる点で有利である。
図11は、管理部46が取得する情報と閾値との大小関係と、第2スイッチ12のオンオフ状態との関係を示す表である。図11に示すように、蓄電池14の電圧が第1の閾値より大きく、かつ、蓄電池14の電力値が第2の閾値より小さい場合には、管理部46は第2スイッチ12をオフさせるとともに太陽電池10と蓄電池14との間を電気的に切断させることを基本とする。ただし、蓄電池14の電力値が第2の閾値より大きい場合であっても、過去において負荷26で消費された消費電力の実績値が第5の閾値より小さくなる場合には、太陽電池10と蓄電池14との間を電気的に切断させる。また、蓄電池14の電圧が第1の閾値よりも小さい場合であっても、蓄電池14の電流が第3の閾値よりも大きい場合は、管理部46は第2スイッチ12をオフさせるとともに太陽電池10と蓄電池14との間を電気的に切断させる。
図12は、実施の形態1の変形例に係る配電システム100の第2スイッチ12切断処理の流れを説明するフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、例えば双方向パワーコンディショナ16が起動したときに開始する。
管理部46は、第1取得部42が蓄電池制御部18から取得した蓄電池14の現在の電圧が第1の閾値を超えているか否かを調べる。蓄電池14の電圧が第1の閾値よりも大きい場合(S16のY)、管理部46は、第2取得部43が電力検出部50から取得したインバータ32が変換すべき電力値が第2の閾値未満か否かを調べる。蓄電池14の電力値が第2の閾値以上の場合(S17のY)、管理部46は、第2スイッチ12をオフさせる(S18)。
蓄電池14の電圧が第1の閾値よりも小さい場合(S16のN)、管理部46は、第3取得部44が蓄電池制御部18から取得した蓄電池14の現在の電流が第3の閾値を超えているか否かを調べる。蓄電池14の現在の電流が第3の閾値よりも大きい場合(S19のY)、管理部46は、記憶部48を参照して取得した負荷26が消費する消費電力の実績値が第5の閾値未満か否かを調べる。記憶部48を参照して取得した実績値が第5の閾値未満の場合(S20のY)、管理部46は第2スイッチ12をオフさせる(S18)。
蓄電池14の電圧が第1の閾値以下の場合(S16のY)かつ蓄電池14の電力値が第2の閾値未満の場合(S17のN)、または蓄電池14の電圧が第1の閾値以下の場合(S16のN)かつ蓄電池14の現在の電流が第3の閾値未満の場合(S19のN)、または蓄電池14の電圧が第1の閾値以下の場合(S16のN)かつ蓄電池14の現在の電流が第3の閾値よりも大きい場合(S19のY)かつ記憶部48を参照して取得した実績値が第5の閾値以上の場合(S20のN)、管理部46は特段の処理をせず、第2スイッチ12は太陽電池10と蓄電池14との間の導通状態を維持する。管理部46は上記の処理を継続することで、太陽電池10と蓄電池14との間の電気的な接続および切断を制御する。
図13は、実施の形態1の変形例に係る配電システム100の第2スイッチ12再接続処理の流れを説明するフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、例えば双方向パワーコンディショナ16が起動したときに開始する。
管理部46は、太陽電池10と蓄電池14との間にある第2スイッチ12が遮断されているか否かを確認する。第2スイッチ12が遮断されている場合(S40のY)、管理部46は、第4の閾値と、第4取得部45から取得した商用電源24の電力供給量とを比較する。商用電源24の電力供給量が第4の閾値未満の場合(S42のN)、管理部46は、タイマー47を参照して第2スイッチ12が遮断されてからの経過時間を取得する。
第2スイッチ12が遮断されてから所定の時間が経過している場合(S44のY)、管理部46は、第1取得部42が蓄電池制御部18から取得した蓄電池14の現在の電圧が第1の閾値を超えているか否かを調べる。蓄電池14の電圧が第1の閾値未満の場合(S46のY)、管理部46は、第2取得部43が蓄電池電力検出部70から取得した蓄電池14の電力値が第2の閾値未満か否かを調べる。第2取得部43が蓄電池制御部18から取得した電力値が第2の閾値未満の場合(S48のY)、管理部46は、第2スイッチ12を再接続する(S50)。
管理部46はまた、商用電源24の電力供給量が第4の閾値以上の場合も(S42のY)第2スイッチ12を再接続する(S50)。第2スイッチ12が接続されている場合(S40のN)、第2スイッチ12が遮断されてから所定の時間が経過していない場合(S44のN)、蓄電池14の電圧が第1の閾値より大きい場合(S46のN)、またはインバータ32が変換すべき電力値が第2の閾値より大きい場合(S48のN)、管理部46は特段の処理をしない。
以上説明したように、実施の形態1の変形例に係る配電システム100によれば、再生可能エネルギーの発電装置と電気的に接続可能とされた蓄電池の残存蓄電量の確保と、発電装置からの電力による過充電の防止および充電過電流の防止との両立を図るための技術を提供することができる。
また、蓄電池14の上限電圧より低い電圧に設定された第1の閾値を用いて、さらに、蓄電池14の電圧が第1の閾値を超えていても、蓄電池14に出入りする電流または電力が第2の閾値より小さければ、太陽電池10と蓄電池14との間を電気的に遮断する必要が無い。そのため、第2スイッチが必要なくオンオフされることを防ぐことができる。
また、太陽電池10と蓄電池14との間を電気的に再接続させる場合に蓄電池14の蓄電状態に応じたタイミングで再接続することができるため、再接続時にも発電装置からの電力による過充電および充電過電流を防止することができる。以上、太陽電池10と蓄電池14との間の電気的な接続の制御ついて説明した。
また、蓄電池14の上限電圧より低い電圧に設定された第1の閾値を用いて、さらに、蓄電池14の電圧が第1の閾値を超えていても、蓄電池14に出入りする電流または電力が第2の閾値より小さければ、太陽電池10と蓄電池14との間を電気的に遮断する必要が無い。そのため、第2スイッチが必要なくオンオフされることを防ぐことができる。
また、太陽電池10と蓄電池14との間を電気的に再接続させる場合に蓄電池14の蓄電状態に応じたタイミングで再接続することができるため、再接続時にも発電装置からの電力による過充電および充電過電流を防止することができる。以上、太陽電池10と蓄電池14との間の電気的な接続の制御ついて説明した。
(実施の形態2)
実施の形態2の概要を述べる。実施の形態2に係る配電システム100は、実施の形態1に係る双方向パワーコンディショナ16または実施の形態1の変形例に係る双方向パワーコンディショナ16と、従来型の単方向パワーコンディショナ54とが併存する。実施の形態2に係る配電システム100においては、商用電源24が通電中の場合、太陽電池10と蓄電池14とを電気的に接続せずに、単方向パワーコンディショナ54を介して商用電源24の出力経路である配電経路66と電気的に接続する。商用電源24が停電の場合、太陽電池10を単方向パワーコンディショナ54から電気的に切断するとともに蓄電池14および双方向パワーコンディショナ16に電気的に接続する。
実施の形態2の概要を述べる。実施の形態2に係る配電システム100は、実施の形態1に係る双方向パワーコンディショナ16または実施の形態1の変形例に係る双方向パワーコンディショナ16と、従来型の単方向パワーコンディショナ54とが併存する。実施の形態2に係る配電システム100においては、商用電源24が通電中の場合、太陽電池10と蓄電池14とを電気的に接続せずに、単方向パワーコンディショナ54を介して商用電源24の出力経路である配電経路66と電気的に接続する。商用電源24が停電の場合、太陽電池10を単方向パワーコンディショナ54から電気的に切断するとともに蓄電池14および双方向パワーコンディショナ16に電気的に接続する。
以下、実施の形態1またはその変形例に係る配電システム100と重複する説明については、適宜省略または簡略化して説明する。
図14は、本発明の実施の形態2に係る配電システム100を模式的に示す図である。実施の形態2に係る配電システム100は、太陽電池10、蓄電池14、商用電源24、双方向パワーコンディショナ16、蓄電池制御部18、負荷26、第1スイッチ20、第2スイッチ12、電源切替部22、パワーコンディショナ選択部52、および単方向パワーコンディショナ54を含む。以下、本明細書において、パワーコンディショナ選択部52を、PCS選択部(Power Conditioner System選択部)52と省略して記載することがある。
単方向パワーコンディショナ54は、太陽電池10と商用電源24との間に設置されており、一端において商用電源24と電気的に接続するとともに他端において太陽電池10と電気的に接続可能に構成されている。単方向パワーコンディショナ54は図示しないインバータを含み、商用電源24と連係するために太陽電池10が発電した直流電力を交流電力に変換する。
PCS選択部52は、太陽電池10を、単方向パワーコンディショナ54と電気的に接続するか、または双方向パワーコンディショナ16と電気的に接続するかを選択的に切り替える。具体的には、PCS選択部52は、単方向パワーコンディショナ54に接続する第1端子62、または第2スイッチに接続する第2端子64と、太陽電池10の出力端子とを選択する。
図15は、本発明の実施の形態2に係る双方向パワーコンディショナ16の内部構成を模式的に示す図である。実施の形態2に係る双方向パワーコンディショナ16は、インバータ32と制御部34とを含む。制御部34は、設定部36、検出部38、負荷接続制御部40、および電源接続管理部56をさらに含む。
蓄電池14が蓄電した電力を昼の時間帯において負荷に放電すれば、電気料金の高い商用電源からの電力の消費が低減され、電気料金の抑制とピークカットとを実現できる。しかしながら、我が国においては、商用電力系統への影響などを考慮して、現在のところ例えば太陽電池については売電が許可されているが、燃料電池や2次電池について売電は許可されていない。したがって、燃料電池や2次電池に関しては仮に余剰電力が生じても商用電力系統に逆潮流することがないように「電力品質確保に係る系統連系技術要件ガイドライン」に定められている。
太陽電池10に加えて、燃料電池や2次電池が備えられたいわゆる「ダブル発電」システムは、昼間などにおいても、燃料電池や2次電池からの電力を負荷に供給することによって、消費電力量が低減される。消費電力が低減されれば、余剰電力が増加するので、売電可能な電力量が増加する。上述した実施の形態1では、双方向パワーコンディショナ16が単独でしか存在しないため、双方向パワーコンディショナ16を通して出力された電力は、太陽電池10で発電された電力か、商用電源24から蓄電池14に充電された電力が放電された電力であるかの区別がつかず、売電が認められない。一方、太陽電池10を双方向パワーコンディショナ16から切り離すとともに単方向パワーコンディショナ54に接続すれば、単方向パワーコンディショナ54を介して商用電源24に逆潮流することによって太陽電池10が発電した余剰電力を売電することも可能となる。太陽電池10が発電した余剰電力を単方向パワーコンディショナ54を介して商用電源24に逆潮流する間も、双方向パワーコンディショナ16から出力される電力が第1種負荷28と第2種負荷30の消費電力合計よりも少ない限り、その電力は分電盤68から商用電源24側に流れることはないため、蓄電池14の充放電も可能となる。
電源接続管理部56は、検出部38の判断結果に応じて、太陽電池10を蓄電池14に接続された双方向パワーコンディショナ16と接続するか、単方向パワーコンディショナ54を介して商用電源24と接続するかを制御する。
具体的に、電源接続管理部56は、検出部38によって商用電源24が通電状態であることを判断した場合、双方向パワーコンディショナ16に太陽電池10を電気的に接続させず、単方向パワーコンディショナ54を介して商用電源24と電気的に接続させる。この結果、太陽電池10と蓄電池14とは電気的に切断されるため、余剰電力を売電することが可能となる。また、蓄電池14は双方向パワーコンディショナ16を介して負荷26に接続され、商用電源24が停電した場合に備えるバックアップ電源となる。
検出部38が、商用電源24が停電状態に遷移したこと判断した場合、太陽電池10を単方向パワーコンディショナ54から電気的に切断させるとともに、双方向パワーコンディショナ16と電気的に接続させる。負荷接続制御部40は、双方向パワーコンディショナ16と第2種負荷30との間は電気的に切断させる。これにより、商用電源24が停電して電力供給が停止した場合であっても駆動させるべき第1種負荷28には、蓄電池14からの電力が供給される。また、双方向パワーコンディショナ16を介して太陽電池10が発電した電力も供給されるとともに、太陽電池10が発電した電力を蓄電池14に蓄え、夜間に第1種負荷28に供給することも可能となるため、蓄電池14単独のバックアップよりも長時間のバックアップが期待できる点で有利である。
電源接続管理部56は、検出部38が、商用電源24が停電状態から通電状態に遷移したと判断した場合、電源接続管理部56は、太陽電池10と双方向パワーコンディショナ16との接続を維持させる。一方、負荷接続制御部40は、双方向パワーコンディショナ16を第1種負荷28から電気的に切断させるとともに、商用電源24を第1種負荷28および第2種負荷30と電気的に接続させる。
図16は、本発明の実施の形態2に係る、商用電源24の運転状態の遷移と電源切替部22の選択との関係を示す図であり、商用電源24が停電状態から通電状態に復帰した後に、配電システム100の系統連系運転を再開させる方法を説明するための図である。
上述したように、双方向パワーコンディショナ16が自立運転中にユーザは「運転/停止」ボタンを押下して双方向パワーコンディショナ16を停止させるとともに、その後再び「運転/停止」ボタンを押下してパワーコンディショナ16の運転を再開させることができる。あるいは、双方向パワーコンディショナ16が自立運転中にユーザは「リセット」ボタンを1回押すことによってパワーコンディショナ16の運転を再開させるもできる。ユーザが「運転/停止」ボタンを2回押すか、あるいは「リセット」ボタンを1回押してパワーコンディショナ16の運転を再開させた時点において、検出部38は商用電源24が通電状態であるか否かを検出する。検出部38の検出の結果、商用電源24が通電状態の場合、電源接続管理部56はPCS選択部52に第1端子62を選択させる。これにより、太陽電池10は単方向パワーコンディショナ54と電気的に接続される。検出部38が、商用電源24が通電状態から停電状態に遷移したことを検出した場合、電源接続管理部56は、PCS選択部52に第2端子64を選択させる。これにより、太陽電池10は双方向パワーコンディショナ16と電気的に接続される。その後商用電源24が停電状態から通電状態に遷移したと判断された場合であっても、電源接続管理部56はPCS選択部52に第2端子64の選択を維持させる。
図17は、本発明の実施の形態2に係る配電システム100の処理の流れを説明するフローチャートである。本発明における処理は、例えば実施の形態2に係る双方向パワーコンディショナ16が起動したときに開始する。
検出部38は商用電源24が停電か通電かのいずれの状態であるかを判断する。検出部38の判断の結果、商用電源24が停電の場合(S24のY)、電源接続管理部56は、PCS選択部52に第2端子64を選択させることで、太陽電池10を蓄電池14および双方向パワーコンディショナ16に電気的に接続させる(S26)。また負荷接続制御部40は、商用電源24と第1種負荷28とを電気的に切断させる(S28)。
検出部38が商用電源24の通電を検知しない間(S30のN)、太陽電池10と双方向パワーコンディショナ16との電気的な接続、および商用電源24と第1種負荷28との電気的な切断を維持する。検出部38が商用電源24が停電状態から通電状態に遷移したと判断すると(S30のY)、負荷接続制御部40は、第1種負荷28を双方向パワーコンディショナ16から電気的に切断させるとともに、商用電源24に電気的に接続させる(S32)。
双方向パワーコンディショナ16の「運転/停止」ボタンが2回押下されるか、あるいは「リセット」ボタンが1回押下されて双方向パワーコンディショナ16が再起動されるまでの間(S34のN)、双方向パワーコンディショナ16は第1種負荷28と電気的に切断された状態を維持する。双方向パワーコンディショナ16の「運転/停止」ボタンもしくは「リセット」ボタンが押下されて双方向パワーコンディショナ16が再起動されると(S34のY)、ステップS24の処理に戻る。
検出部38の判断の結果、商用電源24が通電状態の場合(S24のN)、電源接続管理部56はPCS選択部52に第1端子62を選択させることで、太陽電池10を単方向パワーコンディショナ54に電気的に接続させる(S36)。これにより、太陽電池10が発電した電力は、単方向パワーコンディショナ54を介して配電経路66に入力される。以上の処理を継続することにより、実施の形態2に係る双方向パワーコンディショナ16内の制御部34は、太陽電池10の出力先を、単方向パワーコンディショナ54または双方向パワーコンディショナ16とする切り替えを制御する。
以上、本発明の実施の形態2に係る配電システム100によれば、商用電源24が停電中には太陽電池10と双方向パワーコンディショナ16とを電気的に接続することで、第1種負荷28への供給電力を増加させることが可能となる。また、商用電源24が通電中には太陽電池10の発電した電力を商用電源24に逆潮流することも可能となる。これにより、再生可能エネルギーの発電装置である太陽電池10と接続可能とされた蓄電池14の残存蓄電量の管理も容易となる。
以上、本発明の実施の形態1、実施の形態1の変形例、および実施の形態2を説明した。これらの任意の組み合わせもまた、本発明の実施の形態を構成する。組み合わせによって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態それぞれの効果を合わせ持つ。
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
例えば上述した実施の形態1、実施の形態1の変形例、および実施の形態2の各実施の形態において、制御部34は双方向パワーコンディショナ16に設置される場合について説明したが、制御部34は双方向パワーコンディショナ16に設置されることは必須ではない。制御部34の設置場所は自由度があり、例えば蓄電池制御部18内に設置されてもよく、また、単独で存在してもよい。
10 太陽電池、 12 第2スイッチ、 14 蓄電池、 16 双方向パワーコンディショナ、 18 蓄電池制御部、 20 第1スイッチ、 22 電源切替部、 24 商用電源、 26 負荷、 28 第1種負荷、 30 第2種負荷、 32 インバータ、 34 制御部、 36 設定部、 38 検出部、 40 負荷接続制御部、 42 第1取得部、 43 第2取得部、 44 第3取得部、 45 第4取得部、 46 管理部、 48 記憶部、 50 電力検出部、 52 パワーコンディショナ選択部、 52 PCS選択部、 54 単方向パワーコンディショナ、 56 電源接続管理部、 66 配電経路、 68 分電盤、 70 蓄電池電力検出部、 100 配電システム。
再生可能エネルギーの発電装置に接続された蓄電池と、商用電源とが併存するシステムにおける電力を制御する技術に利用可能である。
Claims (6)
- 発電装置および蓄電池が接続され、直流電力を交流電力に変換する変換部と、商用電源との少なくとも一方から特定負荷への電力供給を制御する制御装置であって、
商用電源が停電状態か通電状態かのいずれの状態であるかを判断し、通電状態であると判断した場合には、変換部および商用電源の両方を特定負荷に接続させ、商用電源が通電状態から停電状態に遷移したと判断した場合には、変換部と特定負荷との接続を維持したまま商用電源を特定負荷から切断させ、商用電源が停電状態から通電状態に遷移したと判断した場合には、変換部を特定負荷と切断させるとともに商用電源を特定負荷に接続させることを特徴とする制御装置。 - 商用電源が停電状態か通電状態かのいずれの状態であるかを判断する検出部と、前記検出部の判断結果に応じて、変換部と特定負荷との接続および商用電源と特定負荷との接続を切り替える負荷接続制御部とを含むことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- 変換部が直流電力から交流電力を生成する際の交流電力の周波数を設定する設定部をさらに備え、
前記設定部は、前記検出部の判断結果が通電状態の場合、商用電源の周波数に同期した周波数に設定し、前記検出部の判断結果が通電状態から停電状態に遷移した場合、商用電源の周波数に同期した周波数から商用電源の周波数と非同期の周波数に設定変更し、前記検出部の判断結果が停電状態から通電状態に遷移した場合、商用電源の周波数と非同期の周波数を維持することを特徴とする請求項2に記載の制御装置。 - 発電装置および蓄電池に接続され、直流電力を交流電力に変換する変換部と、
前記変換部と商用電源との少なくとも一方から特定負荷への電力供給を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
商用電源が停電状態か通電状態かのいずれの状態であるかを判断する検出部と、前記検出部の判断結果に応じて、前記変換部と特定負荷との接続および商用電源と特定負荷との接続を切り替える負荷接続制御部とを含み、
前記負荷接続制御部は、商用電源が通電状態であると前記検出部が判断した場合には、変換部および商用電源の両方を特定負荷に接続させ、商用電源が通電状態から停電状態に遷移したと前記検出部が判断した場合には、変換部と特定負荷との接続を維持したまま商用電源を特定負荷から切断させ、商用電源が停電状態から通電状態に遷移したと前記検出部が判断した場合には、変換部を特定負荷と切断させるとともに商用電源を特定負荷に接続させることを特徴とする変換装置。 - 発電装置と、
前記発電装置および商用電源の少なくとも一方からの電力を蓄電する蓄電池と、
発電装置および蓄電池に接続され、直流電力を交流電力に変換する変換部と、
前記変換部と商用電源との少なくとも一方から特定負荷への電力供給を制御する制御装置と、
前記変換部と商用電源との間をオンまたはオフするスイッチと、
前記スイッチと前記変換部との間から分岐された第1経路または前記スイッチと商用電源との間から分岐された第2経路とのいずれか一方と、特定負荷とを選択的に接続する電源切替部とを備え、
前記制御装置は、商用電源が停電状態か通電状態かのいずれの状態であるかを判断する検出部と、前記検出部の判断結果に応じて、前記スイッチのオンオフと、前記電源切替部の切り替えとを制御する負荷接続制御部とを備え、
前記負荷接続制御部は、商用電源が通電状態であると前記検出部が判断した場合、前記スイッチをオンさせるとともに前記電源切替部に特定負荷と前記第2経路とを接続させ、商用電源が通電状態から停電状態に遷移したと前記検出部が判断した場合、前記スイッチをオフさせるとともに前記電源切替部に特定負荷と前記第1経路とを接続させ、商用電源が停電状態から通電状態に遷移したと前記検出部が判断した場合、前記スイッチのオフを維持して前記電源切替部に特定負荷と前記第2経路とを接続させることを特徴とする配電システム。 - 発電装置および蓄電池が接続され、直流電力を交流電力に変換する変換部と、商用電源との少なくとも一方から特定負荷への電力供給を制御する制御方法であって、
商用電源が停電状態か通電状態かのいずれの状態であるかを判断し、通電状態であると判断した場合には、変換部および商用電源の両方を特定負荷に接続させ、商用電源が通電状態から停電状態に遷移したと判断した場合には、変換部と特定負荷との接続を維持したまま商用電源を特定負荷から切断させ、商用電源が停電状態から通電状態に遷移したと判断した場合には、変換部を特定負荷と切断させるとともに商用電源を特定負荷に接続させることを特徴とする制御方法。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11245337B2 (en) | 2018-11-21 | 2022-02-08 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Power supply device |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014131422A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Panasonic Corp | 電力供給システムおよびパワーコンディショナ |
JP2015089320A (ja) * | 2013-11-01 | 2015-05-07 | ソニー株式会社 | 蓄電システムおよびその制御方法 |
JP6160481B2 (ja) * | 2013-12-27 | 2017-07-12 | ソニー株式会社 | 電源装置、電源システムおよび電源制御方法 |
JP2015165729A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-17 | 株式会社Nttファシリティーズ | 給電システム、給電制御装置、給電システムにおける給電制御方法及びプログラム |
JP6347765B2 (ja) * | 2015-06-11 | 2018-06-27 | 株式会社日立製作所 | 配電系統の自律型監視システム、配電系統の監視方法および配電系統の自律型監視システムで使用する第1装置 |
ES2807796T3 (es) | 2015-08-19 | 2021-02-24 | Lsis Co Ltd | Sistema de monitoreo de potencia |
US10181814B2 (en) * | 2015-09-15 | 2019-01-15 | Wilson Chan | Solar battery system for low temperature operation |
KR101719954B1 (ko) * | 2016-02-11 | 2017-04-04 | 엘에스산전 주식회사 | 전력 모니터링 시스템 |
JP2017169396A (ja) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 三菱電機株式会社 | 蓄電池システム |
JP6675097B2 (ja) * | 2016-07-14 | 2020-04-01 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 制御装置、配電システム、プログラム |
US10275608B2 (en) * | 2016-10-15 | 2019-04-30 | International Business Machines Corporation | Object-centric video redaction |
JP6642470B2 (ja) * | 2017-02-02 | 2020-02-05 | 株式会社デンソー | 電源制御装置、電池パック、および、電源システム |
JP2019009943A (ja) * | 2017-06-27 | 2019-01-17 | 河村電器産業株式会社 | 太陽光発電蓄電システム |
US11368100B2 (en) | 2017-07-13 | 2022-06-21 | Kohler Co. | Generator and battery backup with conversion device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07322504A (ja) * | 1994-05-20 | 1995-12-08 | Toshiba Corp | 電力供給システム |
JPH089648A (ja) * | 1994-06-17 | 1996-01-12 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 分散電源の運転制御方法 |
JPH08317665A (ja) * | 1995-05-18 | 1996-11-29 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽光発電装置 |
JP2010178611A (ja) * | 2009-02-02 | 2010-08-12 | 直隆 ▲濱▼田 | 自立運転機能付系統連係型太陽光発電システム |
JP2011010412A (ja) | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Shimizu Corp | 重要負荷の自立運転制御システム |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11127546A (ja) * | 1997-10-23 | 1999-05-11 | Mitsubishi Electric Corp | 太陽光発電システム |
CA2469768C (en) * | 2004-06-22 | 2009-03-24 | Brian R. Parisien | A methodology for time-shifting electrical grid energy consumption to optimize cost rate and grid load level |
JP2009284590A (ja) * | 2008-05-20 | 2009-12-03 | Osaka Gas Co Ltd | 発電システム |
GB0818174D0 (en) | 2008-10-03 | 2008-11-12 | Leaneco Aps | Emergency power supply apparatus |
WO2010088545A2 (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-05 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Methods and apparatus for design and control of multi-port power electronic interface for renewable energy sources |
US8710699B2 (en) * | 2009-12-01 | 2014-04-29 | Solaredge Technologies Ltd. | Dual use photovoltaic system |
KR101084215B1 (ko) * | 2009-12-16 | 2011-11-17 | 삼성에스디아이 주식회사 | 에너지 저장 시스템 및 이의 제어 방법 |
JP2012029421A (ja) * | 2010-07-22 | 2012-02-09 | Coexe Co Ltd | ハイブリッド電源接続インタフェース装置 |
CN101951018A (zh) * | 2010-09-03 | 2011-01-19 | 合肥联信电源有限公司 | 具有光伏并网馈电功能的应急电源 |
-
2012
- 2012-03-05 JP JP2012048116A patent/JP5988079B2/ja active Active
-
2013
- 2013-03-05 US US14/379,933 patent/US9692257B2/en active Active
- 2013-03-05 WO PCT/JP2013/001360 patent/WO2013132833A1/ja active Application Filing
- 2013-03-05 EP EP13758193.0A patent/EP2824790A4/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07322504A (ja) * | 1994-05-20 | 1995-12-08 | Toshiba Corp | 電力供給システム |
JPH089648A (ja) * | 1994-06-17 | 1996-01-12 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 分散電源の運転制御方法 |
JPH08317665A (ja) * | 1995-05-18 | 1996-11-29 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽光発電装置 |
JP2010178611A (ja) * | 2009-02-02 | 2010-08-12 | 直隆 ▲濱▼田 | 自立運転機能付系統連係型太陽光発電システム |
JP2011010412A (ja) | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Shimizu Corp | 重要負荷の自立運転制御システム |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See also references of EP2824790A4 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11245337B2 (en) | 2018-11-21 | 2022-02-08 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Power supply device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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EP2824790A4 (en) | 2015-08-12 |
US9692257B2 (en) | 2017-06-27 |
JP2013183613A (ja) | 2013-09-12 |
EP2824790A1 (en) | 2015-01-14 |
US20150028677A1 (en) | 2015-01-29 |
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