WO2015015798A1 - 電力制御装置、電力制御方法、および電力制御システム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a power control device, a power control method, and a power control system. More specifically, the present invention relates to a power control apparatus capable of grid-connecting a plurality of distributed power supplies, a power control method in such an apparatus, and a power control system including the apparatus.
- a power control device compatible with both a power generation device such as a solar cell and a storage battery.
- a power control device performs a grid-connected operation or a self-sustained operation by supplying the output of the power generation device and the storage battery to the system and / or the load.
- a power control apparatus can charge a storage battery by supplying the output of a power generation device to a storage battery with DC electric power (for example, patent document 1).
- an object of the present invention is to provide a power control device, a power control method, and a power control system that can interconnect the outputs of a plurality of distributed power sources and are more convenient.
- the invention according to the first aspect to achieve the above object is A power control apparatus capable of systematically connecting at least one first type distributed power source and at least one second type distributed power source together, A parallel state in which the second type distributed power source is connected to the system together with the first type distributed power source, and a disconnection in which the second type distributed power source is disconnected from the system independently of the first type distributed power source.
- the switch may be provided at a position before the generated power of the first type distributed power source and the second type distributed power source are collectively converted into alternating current.
- a sensor may be provided that detects that at least one of the output of the first type of distributed power supply and the output of the second type of distributed power supply is flowing backward in the system.
- the first type of distributed power source may be capable of reverse power flow
- the second type of distributed power source may not be capable of reverse power flow
- the first type of distributed power source may be a solar power generation device or a wind power generation device
- the second type of distributed power source may be a power generation device different from the solar power generation device and the wind power generation device.
- the second type of distributed power supply may include a storage battery and a power generation unit.
- control unit may control to store the generated power of the power generation unit in the storage battery when the generated power of the first type distributed power source is flowing backward in the system.
- control unit may control the storage of the storage battery based on at least one of a power generation schedule of the power generation unit, a storage schedule of the storage battery, and a storage amount of the storage battery.
- the control unit may control the power supplied to the load based on at least one of the power generation schedule of the power generation unit, the power storage schedule of the storage battery, and the power storage amount of the storage battery.
- the invention according to the second aspect to achieve the above object is A power control method in which at least one first-type distributed power source and at least one second-type distributed power source are collectively connected to each other, Detecting the occurrence of reverse power flow; When a reverse power flow does not occur, the second type distributed power source is connected to the system together with the first type distributed power source, and when a reverse power flow occurs, the second type distributed power source is connected to the first type distributed power source. And a step of switching to disconnect from the system from the power source.
- the invention according to the third aspect for achieving the above object is: At least one first type distributed power source; At least one second type distributed power source; A power control apparatus capable of systematic interconnection of the first type of distributed power source and the second type of distributed power source; A power control system comprising: The power control device connects the second type of distributed power source to the system together with the first type of distributed power source when a reverse power flow does not occur, and turns the second type of distributed power source into a system when a reverse power flow occurs. Switching is performed so as to be independent from the first type distributed power source and to be disconnected from the system.
- a power control device a power control method, and a power control system that can interconnect the outputs of a plurality of distributed power sources, and that are more convenient.
- FIG. 1 is a functional block diagram schematically showing a power control system according to an embodiment of the present invention. It is a flowchart explaining the example of operation
- a power control apparatus capable of systematically connecting outputs of a plurality of distributed power sources such as a solar power generation system, a fuel cell power generation system, and a storage battery.
- a power control device such as a power conditioner.
- the outputs of a plurality of distributed power sources are combined, it is conceivable that the outputs of these distributed power sources are combined into a single power control device and system-connected.
- the embodiment of the present invention will be described assuming a system in which a plurality of distributed power sources as described above are DC-linked.
- the present invention is not limited to the configuration described in the embodiment.
- FIG. 1 is a functional block diagram schematically showing a power control system according to an embodiment of the present invention.
- the power control system 1 includes a power control device 10, a storage battery 12, solar power generation units 31 and 32, and a fuel cell power generation unit 40. .
- a distributed power source capable of reverse power flow such as the solar power generation units 31 and 32
- a distributed power source that can be "reverse power flow” is power based on renewable energy, such as power from solar power generation or wind power generation, for example. The power is allowed.
- a distributed power source that is not capable of reverse power flow such as the fuel cell power generation unit 40 or the storage battery 12, is referred to as a “second type distributed power source”.
- the power from a distributed power source that is “impossible to reverse flow” is power based on energy supplied from the infrastructure such as power generated by a fuel cell, for example, as in current Japan.
- the first type of distributed power source may be, for example, a solar power generation device or a wind power generation device
- the second type of distributed power source may be a power generation device different from the solar power generation device and the wind power generation device.
- the power control system 1 includes at least one first-type distributed power source and at least one second-type distributed power source.
- the solar power generation unit is described as a representative example of a distributed power source capable of reverse power flow
- the fuel cell power generation unit and the storage battery are described as representative examples of a distributed power source capable of reverse power flow. Is not limited to these examples.
- the power control apparatus 10 systematically interconnects at least one first-type distributed power source and at least one second-type distributed power source.
- the distribution board 20 is arranged between the power control apparatus 10 and the power system.
- the distribution board 20 includes a service breaker 21 and breakers 22A to 22E.
- the service breaker 21 is arranged between the power control apparatus 10 and the power system when a plurality of distributed power supplies are connected to the grid, and for example, cuts off power exceeding the contracted capacity at the time of forward tide.
- the breakers 22A to 22E are safety breakers arranged at locations where power is branched from the distribution board 20 to various loads such as in the home. That is, power is supplied to the load from each of the breakers 22B to 22E. These breakers 22A to 22E cut off the electric power when a short circuit occurs due to a failure of electric appliances and cables in each room of the home or when an overcurrent flows.
- the distribution board 20 may be provided with various function parts, such as an earth-leakage breaker, the description about the detail of such a function part is abbreviate
- omitted is abbreviate
- the solar power generation units 31 and 32 can generate power using sunlight. For this reason, the solar power generation units 31 and 32 are provided with solar cell power generation devices, and directly convert the energy of sunlight into electric power. In this embodiment, the solar power generation units 31 and 32 are assumed to have a mode in which a solar panel is installed on the roof of a house, for example, and power is generated using sunlight. However, in the present invention, the solar power generation units 31 and 32 may employ any ones as long as they can convert sunlight energy into electric power.
- the two photovoltaic power generation units 31 and 32 are shown.
- the first type of distributed power source capable of reverse power flow is at least one arbitrary power source. The number of
- the solar power generation units 31 and 32 can supply power to the power system (commercial power supply). That is, the solar power generation units 31 and 32 can be interconnected with each other. In this way, the electric power generated by the solar power generation units 31 and 32 can be reversely flowed and sold to the power system.
- the fuel cell power generation unit 40 can generate power by a fuel cell power generation device that causes an electrochemical reaction of gas such as hydrogen and oxygen supplied from the outside, and can supply the generated power.
- the fuel cell power generation unit 40 may operate without receiving power from the power system, that is, be capable of autonomous operation.
- the fuel cell power generation unit 40 appropriately includes other functional units such as a reforming unit as necessary so that the fuel cell power generation unit 40 can operate independently.
- the fuel cell power generation unit 40 can be, for example, an SOFC, but is not limited to the SOFC as long as it is a distributed power source that cannot reverse flow and can generate power.
- the power generated by the fuel cell power generation unit 40 can be supplied to various loads that consume power through the power control device 10 and the distribution board 20.
- the various loads are generic names of devices such as home appliances used by the user, to which power is supplied from the power control system 1.
- the storage battery 12 can supply electric power by discharging the charged electric power.
- the storage battery 12 can also charge power supplied from the power system, the solar power generation units 31 and 32, the fuel cell power generation unit 40, or the like.
- the electric power discharged from the storage battery 12 can also be supplied to various loads that consume electric power via the power control device 10 and the distribution board 20.
- the power generated by the solar power generation units 31 and 32 and the fuel cell power generation unit 40 and the power discharged by the storage battery 12 are insufficient as power to be supplied to various loads, the shortage is removed from the power system. You can buy electricity.
- the second type of distributed power source that cannot reverse flow is at least one arbitrary power source. Can be a number.
- the second type of distributed power source includes at least one storage battery 12 and at least one power generation unit 40.
- the power control apparatus 10 includes a control unit 11, a storage battery 12, transformers 13A to 13D, a power conversion unit 14, and switches 15 to 18.
- the control unit 11 controls and manages the power control apparatus 10 as a whole, and can be configured by, for example, a processor. In the present embodiment, the control performed by the control unit 11 will be further described later.
- the storage battery 12 is as described above.
- the power control device 10 is shown as a storage battery built-in power control device including the storage battery 12.
- the power control apparatus 10 may be supplied with power from a storage battery installed outside the apparatus.
- the transformers 13A to 13D are step-up / step-down circuits that step up or step down the voltage of the input DC power.
- the transformer 13 ⁇ / b> A is connected so as to relay between the solar power generator 31 and the power converter 14.
- the transformer 13A transforms the power generated by the solar power generator 31 to an appropriate voltage, and outputs the appropriately transformed power to the power converter 14.
- the transformer 13B is connected so as to relay between the solar power generator 32 and the power converter 14.
- the transformer 13B transforms the power generated by the solar power generator 32 to an appropriate voltage, and outputs the appropriately transformed power to the power converter 14.
- the power conversion unit 14 is a connection point that summarizes the outputs of the transformer 13A and the transformer 13B so that the outputs of the transformer 13A and the transformer 13B can be connected together.
- Connect one end to The power conversion unit 14 is a circuit that converts the DC power of a plurality of distributed power sources into AC in order to collectively connect the grid power.
- the power conversion unit 14 can also convert AC power supplied from the power system into DC for charging the storage battery 12, for example.
- the transformer 13C is connected to the fuel cell power generation unit 40, transforms the generated power of the fuel cell power generation unit 40 to an appropriate voltage, and outputs it.
- the transformer 13D is connected to the storage battery 12, transforms the electric power charged in the storage battery 12 to an appropriate voltage, and transforms the electric power discharged from the storage battery 12 to an appropriate voltage. As shown in FIG. 1, the transformer unit 13 ⁇ / b> C and the transformer unit 13 ⁇ / b> D are connected, and the storage battery 12 can be charged with power generated by the fuel cell power generation unit 40.
- the switch 15 is provided between a connection point where the outputs of the transformer 13A and the transformer 13B are combined and a connection point where the outputs of the transformer 13C and 13D are combined, and a connection between the two connection points. Switch between disconnecting. That is, in the present embodiment, the switch 15 collectively combines the power generated by the solar power generation units 31 and 32 (first type distributed power source) and the storage battery 12 and the fuel cell power generation unit 40 (second type distributed power source). It is preferable to provide it at a position in front of the power conversion unit 14 for converting to alternating current.
- Switches 15 to 18 each switch between connection and disconnection of the power supply line. These switches 15 to 18 can be constituted by arbitrary relay switches, for example. Each of these switches 15 to 18 is preferably configured to be able to switch between connection and disconnection under the control of the control unit 11. The control by the control unit 11 in this case will be described later.
- the switch 15 In the state where the switch 15 is disconnected (OFF), only the outputs of the solar power generation units 31 and 32 are connected to the power system, and the outputs of the fuel cell power generation unit 40 and the storage battery 12 are disconnected from the power system. On the other hand, in the state in which the switch 15 is connected (ON), not only the photovoltaic power generation units 31 and 32 but also the outputs of the fuel cell power generation unit 40 and the storage battery 12 are collectively connected to the power system.
- the switch 15 includes the parallel state in which the second type distributed power source is connected to the system together with the first type distributed power source, and the second type distributed power source from the first type distributed power source. Independently switches between the disconnected state and the disconnected state.
- the switch 16 is a switch (system interconnection relay switch) for switching the system interconnection of the distributed power source. That is, when the switch 16 is on, the outputs of the solar power generation units 31 and 32, the fuel cell power generation unit 40, and the storage battery 12 are combined in parallel to the system, and the outputs of the distributed power sources are connected to the system together. . Further, when the switch 16 is off, all of the outputs of the solar power generation units 31, 32, the fuel cell power generation unit 40, and the storage battery 12 are disconnected from the system, and the output of the distributed power source is not connected to the system.
- switch system interconnection relay switch
- the switch 17 is a switch (system interconnection bypass switch) for connecting a route for supplying the power system and / or the output of the distributed power source to the load when the distributed power source is grid-connected.
- the switch 18 is a switch (self-supporting relay switch) that connects a path for supplying the output of the distributed power source to the load when the distributed power source is not connected to the grid. That is, the switch 18 is turned on when the switch 16 is turned off to supply the output of the distributed power source to the load (self-sustained operation) when the distributed power source is disconnected from the system. Note that the switch 17 is turned off during such a self-sustaining operation (the switch 16 is turned off and the switch 18 is turned on), and the switch 17 is turned on except during the self-sustaining operation.
- the distribution board 20 further includes a sensor 23.
- This sensor 23 detects the power output from the power control apparatus 10 side through the distribution board 20 to the system side, that is, the power in which the output of the distributed power source is reversely flowed to the power system. That is, the sensor 23 has at least one of the outputs of the first type of distributed power sources such as the solar power generation units 31 and 32 and the outputs of the second type of distributed power sources such as the storage battery 12 and the fuel cell power generation unit 40. Detecting reverse power flow in the grid.
- the sensor 23 can be configured by an arbitrary current sensor such as CT (Current Transformer). In this way, the result detected by the sensor 23 is notified to the control unit 11. Therefore, the control unit 11 can recognize the detection result of the sensor 23.
- CT Current Transformer
- the power control apparatus 10 may include an operation unit for an operator to perform an operation input.
- the power control apparatus 10 according to the present embodiment may include a display unit for displaying the contents of control by the apparatus and various notifications. These operation unit and / or display unit may be arranged on the surface of the casing of the power control apparatus 10 or arranged as a terminal such as a remote controller outside the power control apparatus 10. Also good.
- control of the control unit 11 will be further described.
- control unit 11 controls the on / off of the switches 15 to 18.
- a control line for performing such control is indicated by a broken line.
- control part 11 also controls the electric power generation of each distributed power supply, the output of the said electric power generation, etc., the detail of these control and illustration of a control line are abbreviate
- the control unit 11 when the switch 16 and the switch 17 are on and the sensor 23 detects reverse power flow, the control unit 11 performs control so that the switch 15 is turned off.
- the switch 16 and the switch 17 are on and the distributed power sources are collectively connected in parallel to the grid and are in a grid-connected state, the outputs of the second type of distributed power sources such as the storage battery 12 and the fuel cell power generation unit 40 are output. There is a risk of reverse current flow. Therefore, in the state where the reverse power flow is detected, the output of the second type distributed power source is not reverse flowed by turning off the switch 15 and disconnecting the second type distributed power source from the system.
- control unit 11 controls the switch 15 so that the second type of distributed power source such as the fuel cell power generation unit 40 is disconnected from the system when the power flow is reversed, and the solar power generation Only the generated power of the first type distributed power source such as the units 31 and 32 is reversely flowed into the system.
- the control unit 11 is configured so that the first type distributed power source is parallel to the system. The ON state of the switch 16 and the switch 17 is maintained in advance.
- the generated power of the first type of distributed power supply is also supplied to the load via the breakers 22A to 22E.
- the fuel cell power generation unit 40 and the storage battery 12 are disconnected from the system. For this reason, even if the reverse power flow due to the outputs of the solar power generation units 31 and 32 is occurring, the fuel cell power generation unit 40 generates power without causing the output from the fuel cell power generation unit 40 to flow backward. The output can be charged to the storage battery 12.
- the power control apparatus 10 includes a first type of distributed power source such as the solar power generation units 31 and 32 and a second type of distributed power source such as the storage battery 12 and the fuel cell power generation unit 40 that cannot reversely flow.
- a first type of distributed power source such as the solar power generation units 31 and 32
- a second type of distributed power source such as the storage battery 12 and the fuel cell power generation unit 40 that cannot reversely flow.
- inefficient specifications can be avoided.
- the fuel cell power generation unit gives up the reverse power flow from the first type of distributed power supply or during the reverse power flow from the first type of distributed power supply. 40 and the inefficient specification of stopping the storage battery 12 are not required.
- the present invention it is possible to charge the storage battery without reversely flowing the output of the distributed power source that cannot reverse flow while reversely flowing the output of the distributed power source that can reverse flow. Therefore, according to the present invention, it is possible to further improve the convenience of the power control apparatus capable of systematically connecting the outputs of a plurality of distributed power sources.
- the switch 15 can be turned on if the sensor 23 does not detect reverse tide.
- the case where the switch 16 and the switch 17 are in the on state and the sensor 23 does not detect reverse power flow means that none of the distributed power sources generate power, or all the output from the distributed power sources is consumed by the load and surplus power is The case where it does not occur is assumed.
- the control unit 11 when the generated power of the first type of distributed power source (solar power generation units 31, 32) is not flowing back into the system, the control unit 11 outputs the first type of distributed power source and the second type of power source. You may control to supply at least one to the load among the outputs of the distributed power supply (storage battery 12, fuel cell power generation unit 40). In such a case, the control unit 11 can also supply the storage battery 12 by supplying at least one of the output of the first type of distributed power supply and the output of the second type of distributed power supply to the storage battery 12.
- the switch 15 can be turned on.
- the control unit 11 disconnects the first type of distributed power source (solar power generation units 31, 32) and the second type of distributed power source (storage battery 12, fuel cell power generation unit 40) from the system. You may control to supply at least one of the output of a seed
- FIG. 2 is a flowchart for explaining an example of the operation of the power control apparatus 10 according to the present embodiment.
- the time point at which the operation shown in FIG. 2 starts can be, for example, when the power control apparatus 10 or the power control system 1 is activated. Further, for example, when the fuel cell power generation unit 40 is configured by SOFC or the like, hot water is generated along with the operation of the fuel cell power generation unit 40. Therefore, when the fuel cell power generation unit 40 is started or when warm water generation starts, FIG. It is good also as the start time of.
- step S11 determines whether or not the sensor 23 has detected a reverse power flow.
- step S11 When no reverse power flow is detected in step S11, as described above, the control unit 11 does not have any problem even if the second type of distributed power supply (storage battery 12, fuel cell power generation unit 40) is parallel to the system. , 16, and 17 are kept on (step S12). Then, the control unit 11 controls the fuel cell power generation unit 40 to start power generation (step S13). In this case, the output of each distributed power supply is supplied to at least one of the load and the storage battery 12.
- the second type of distributed power supply storage battery 12, fuel cell power generation unit 40
- step S11 determines whether or not the storage battery 12 is in a chargeable state (step S14).
- the state in which the storage battery 12 can be charged is assumed to be a state in which the storage battery 12 is not fully charged and is operating normally, for example.
- step S14 If the storage battery 12 is in a chargeable state in step S14, the control unit 11 controls the switch 15 to be in an OFF state, and removes the second type of distributed power source (storage battery 12, fuel cell power generation unit 40) from the system. Disconnect (step S15). And the control part 11 is controlled so that the fuel cell electric power generation part 40 starts electric power generation (step S16), and is controlled so that the produced electric power is charged by the storage battery 12 (step S17). In this case, the second type of distributed power supply that cannot be sold is disconnected from the system, and the output of the second distributed power source does not flow backward.
- the second type of distributed power supply that cannot be sold is disconnected from the system, and the output of the second distributed power source does not flow backward.
- the control unit 11 uses a measure such as suppressing the power generation of the solar power generation units 31 and 32 or suppressing the power generation of the fuel cell power generation unit 40. Control is performed so that the total generated power is reduced to a level at which no reverse power flow occurs (step S18).
- the state in which the storage battery 12 is not in a chargeable state that is, in a state in which the storage battery 12 cannot be charged, for example, can be assumed to be a state in which the storage battery 12 is already fully charged or close thereto.
- step S18 the measures taken in step S18 will be further described.
- step S14 if the storage battery 12 is already fully charged or close to it at the time of step S14, the storage battery 12 can no longer be charged or cannot be immediately charged. In this case, since the reverse power flow is detected in step S11, the switch 15 cannot be turned on to connect the second type of distributed power supply to the grid. However, in this case, the storage battery 12 is already fully charged or close to it, and the storage battery 12 cannot accept power. For this reason, unless the power consumption at the load increases rapidly, it becomes impossible to continue charging the output of the fuel cell power generation unit 40 to the storage battery 12.
- control unit 11 suppresses or stops the power generation of the solar power generation units 31 and 32. Control is performed (step S18). In this case, by suppressing or stopping the power generation of the solar power generation units 31 and 32, the surplus power (power that cannot be consumed by the load) is reduced, so that the reverse power flow itself disappears, and naturally the reverse power flow by the sensor 23 is detected. Disappear. As a result, it can be expected that the switch 15 can be turned on.
- control unit 11 when it is desired to prioritize the power generation of the solar power generation units 31 and 32 even if the generation of hot water is interrupted, the control unit 11 performs control so as to suppress or stop the power generation of the fuel cell power generation unit 40 (step S18). Moreover, as a measure taken in step S18, for example, the control unit 11 may perform overall control in consideration of the balance of the outputs of the solar power generation units 31 and 32 and the fuel cell power generation unit 40.
- control unit 11 may control each distributed power source itself, or may control the transformer units 13A to 13D, for example.
- the control content may be specified in advance in the control unit 11 as desired by the user, or the control unit 11 intelligently performs the most appropriate control according to various conditions. You may judge.
- the fuel cell power generation unit 40 is, for example, an SOFC
- the power generation efficiency is better when the power generation always maintains the rated output.
- the supply amount or heat amount of the hot water that should have been generated can be reduced. become.
- the merit by the power generation of the fuel cell power generation unit 40 cannot be efficiently utilized. Therefore, it is desirable to avoid the situation where the storage battery 12 cannot be charged as much as possible.
- control unit 11 can control the timing and amount of charge / discharge of the storage battery 12 and the like.
- control unit 11 may be able to predict to some extent the timing and supply amount of electric power and / or hot water that is desired to be supplied to the load in the home, for example, from the past history.
- the outlook for electric power and / or hot water for which future needs are expected is determined to some extent, and in such a case, there is a need to be able to set the power control device 10 in advance. Conceivable.
- the control unit 11 can control to suppress charging of the storage battery 12 in advance based on such a schedule. it can. Further, when it is insufficient to suppress the charging of the storage battery 12, the control unit 11 performs control to discharge the power charged in the storage battery 12 based on the power generation schedule of the fuel cell power generation unit 40. You can also. That is, in the present embodiment, the control unit 11 may control the storage of the storage battery 12 based on the power generation schedule of the fuel cell power generation unit 40. Further, when the power generation schedule of the fuel cell power generation unit 40 is determined or can be predicted to some extent, the control unit 11 may appropriately control the power supplied from the storage battery 12 to the load based on such a schedule. Good.
- the control unit 11 performs control such as suppressing or stopping the power generation of the fuel cell power generation unit 40 based on such a schedule. Can also be done. That is, the control unit 11 may control the power generation of the fuel cell power generation unit 40 based on the power storage schedule of the storage battery 12. Further, the control unit 11 may control the power generation of the fuel cell power generation unit 40 based on the storage amount of the storage battery 12. Here, the control unit 11 may control the power generation of the fuel cell power generation unit 40 based on the current power storage amount of the storage battery 12, or the fuel based on the past power storage history or the previous power storage amount prediction.
- the power generation of the battery power generation unit 40 may be controlled. Further, the control unit 11 supplies the load to the load based on various conditions such as at least one of the power generation schedule of the fuel cell power generation unit 40, the power storage schedule of the storage battery 12, and the power storage amount of the storage battery 12, for example. You may control the electric power to do.
- control unit 11 may use at least one distributed power source based on various conditions such as at least one of the power generation schedule of the fuel cell power generation unit 40, the power storage schedule of the storage battery 12, and the power storage amount of the storage battery 12, for example.
- the power generated by one and / or the power supplied to the load may be controlled.
- power generation of each distributed power source, charging / discharging of the storage battery, power supplied to the load by at least one of the distributed power sources, power selling to the power system, and power purchase from the power system, etc. Can be controlled intelligently.
- FIG. 3 is a functional block diagram schematically showing a modification of the power control system according to the embodiment of the present invention.
- the power control system 2 shown in FIG. 3 will be described with a focus on differences from the power control system 1 described with reference to FIG.
- the power conversion unit 19 converts AC power output from the fuel cell power generation unit 40 into DC.
- a sensor 24 is provided at a position where power supplied to a load is input in the distribution board 20. The sensor 24 is connected to the fuel cell power generation unit 40.
- some fuel cell power generation systems include an inverter inside the power generation system so that AC power can be directly supplied to the load.
- the generated DC power is converted into AC in the system and output. Therefore, when such a fuel cell power generation unit is employed in the power control system of the present invention, it is necessary to cope with the AC output of the fuel cell power generation unit.
- the power control device 10 may include a power conversion unit 19 in order to accept AC power supplied from the fuel cell power generation unit 40 as a distributed power source. Is preferred.
- the power control system according to the present invention can be introduced while diverting such a power generation system even in a home where a fuel cell power generation system has already been introduced.
- a more versatile power control system is realizable.
- some of the fuel cell power generation systems including the conventional inverter as described above include a current sensor such as a CT.
- a fuel cell power generation system equipped with such a current sensor may be designed to generate power only when the current sensor detects a forward current flowing to the load.
- a current sensor is installed as the sensor 24 shown in FIG. 3, and the detection result of the sensor 24 is notified to the fuel cell power generation unit 40. it can.
- the sensor 24 detects a forward flow current with respect to the load, so that the fuel cell power generation unit 40 can generate power. If there are a number of electrical products in a general household and people are living in the household, standby power for each electrical product and power for an electrical product that is always in operation, such as a refrigerator, are required. Therefore, there will always be a load. Therefore, since the sensor 24 always detects a forward current with respect to the load, the fuel cell power generation unit 40 can always generate power.
- the power control apparatus according to the present embodiment and the power control system including the power control apparatus have been described above, but the present invention can also be implemented as a power control method in the power control apparatus as described above.
- each functional unit, each means, each step, etc. can be rearranged so that there is no logical contradiction, and a plurality of functional units, steps, etc. are combined or divided into one. It is possible. Further, each of the above-described embodiments of the present invention is not limited to being performed faithfully to each of the embodiments described above, and can be implemented by appropriately combining each feature.
- the first type of distributed power source capable of reverse flow is the photovoltaic power generation units 31 and 32
- the first type of distributed power source is not limited to the solar power generation units 31 and 32, and can generate power other than solar power generation, such as wind power generation, as long as it is capable of reverse power flow. It is also possible to adopt a distributed power supply.
- a power distribution board dedicated to the power control apparatus 10 may be further provided between the power control apparatus 10 and the distribution board 20.
- providing a dedicated distribution board is advantageous because it contributes to maintenance when the power control apparatus 10 fails or is repaired.
- the power control apparatus has been described in which the output of the distributed power supply is integrated as a DC power supply and interconnected.
- the present invention is not limited to the one in which the output of the distributed power source is a DC power source, and an AC power source can also be adopted.
Landscapes
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Abstract
少なくとも1つの第1種の分散電源(31,32)および少なくとも1つの第2種の分散電源(12,40)をまとめて系統連系することができる電力制御装置10は、第2種の分散電源(12,40)が第1種の分散電源(31,32)とともに系統へ連系する並列状態と、第2種の分散電源(12,40)が第1種の分散電源(31,32)から独立し系統から解列した解列状態とを切り替えるスイッチ15と、逆潮流が生じている際は、スイッチ15を解列状態とする制御部11と、を備える。
Description
本出願は、2013年7月29日に出願された日本国特許出願2013-157062号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
本発明は、電力制御装置、電力制御方法、および電力制御システムに関するものである。より詳細には、本発明は、複数の分散電源を系統連系することができる電力制御装置、このような装置における電力制御方法、および当該装置を含む電力制御システムに関するものである。
近年、例えば太陽電池などの発電装置および蓄電池の双方に対応する電力制御装置が知られている。このような電力制御装置は、発電装置および蓄電池の出力を、系統および/または負荷に供給することにより、連系運転または自立運転を行う。また、このような電力制御装置は、発電装置の出力をDC電力のまま蓄電池に供給することにより、蓄電池を充電することができる(例えば、特許文献1)。
従来、複数の分散電源の出力を系統連系することができる電力制御装置において、売電などで逆潮流を行う際の電力の制御は、充分なものとは言えなかった。このため、ユーザにとって、より利便性の高い電力制御装置が未だ望まれている。
したがって、本発明の目的は、複数の分散電源の出力を系統連系することができ、より利便性の高い電力制御装置、電力制御方法、および電力制御システムを提供することにある。
上記目的を達成する第1の観点に係る発明は、
少なくとも1つの第1種の分散電源および少なくとも1つの第2種の分散電源をまとめて系統連系することができる電力制御装置であって、
前記第2種の分散電源が前記第1種の分散電源とともに系統へ連系する並列状態と、前記第2種の分散電源が前記第1種の分散電源から独立し系統から解列した解列状態とを切り替えるスイッチと、
逆潮流が生じている際は、前記スイッチを前記解列状態とする制御部と、
を備えることを特徴とする。
少なくとも1つの第1種の分散電源および少なくとも1つの第2種の分散電源をまとめて系統連系することができる電力制御装置であって、
前記第2種の分散電源が前記第1種の分散電源とともに系統へ連系する並列状態と、前記第2種の分散電源が前記第1種の分散電源から独立し系統から解列した解列状態とを切り替えるスイッチと、
逆潮流が生じている際は、前記スイッチを前記解列状態とする制御部と、
を備えることを特徴とする。
また、前記スイッチは、前記第1種の分散電源および前記第2種の分散電源の発電電力をまとめて交流に変換する前の位置に設けられてもよい。
また、前記第1種の分散電源の出力および前記第2種の分散電源の出力のうち少なくとも一方が系統に逆潮流していることを検出するセンサを備えてもよい。
また、前記第1種の分散電源は逆潮流可能であり、前記第2種の分散電源は逆潮流不可能であってもよい。
また、前記第1種の分散電源は太陽光発電装置または風力発電装置であり、前記第2種の分散電源は太陽光発電装置および風力発電装置とは異なる発電装置であってもよい。
また、前記第2種の分散電源は、蓄電池および発電部を含んでもよい。
また、前記制御部は、前記第1種の分散電源の発電電力が系統に逆潮流している際、前記発電部の発電電力を前記蓄電池に蓄電するように制御してもよい。
また、前記制御部は、前記発電部の発電予定、前記蓄電池の蓄電予定、および当該蓄電池の蓄電量のうち少なくとも1つに基づいて、前記蓄電池の蓄電を制御してもよい。
また、前記制御部は、前記発電部の発電予定、前記蓄電池の蓄電予定、および当該蓄電池の蓄電量のうち少なくとも1つに基づいて、負荷に供給する電力を制御してもよい。
上記目的を達成する第2の観点に係る発明は、
少なくとも1つの第1種の分散電源および少なくとも1つの第2種の分散電源をまとめて系統連系する電力制御方法であって、
逆潮流の発生を検出するステップと、
逆潮流が生じていないときには前記第2種の分散電源を前記第1種の分散電源とともに系統へ連系させ、逆潮流が生じているときには前記第2種の分散電源を前記第1種の分散電源から独立させ系統から解列させるように切り替えるステップと、を有することを特徴とする。
少なくとも1つの第1種の分散電源および少なくとも1つの第2種の分散電源をまとめて系統連系する電力制御方法であって、
逆潮流の発生を検出するステップと、
逆潮流が生じていないときには前記第2種の分散電源を前記第1種の分散電源とともに系統へ連系させ、逆潮流が生じているときには前記第2種の分散電源を前記第1種の分散電源から独立させ系統から解列させるように切り替えるステップと、を有することを特徴とする。
上記目的を達成する第3の観点に係る発明は、
少なくとも1つの第1種の分散電源と、
少なくとも1つの第2種の分散電源と、
前記第1種の分散電源および前記第2種の分散電源をまとめて系統連系することができる電力制御装置と、
を含む電力制御システムであって、
前記電力制御装置は、逆潮流が生じていないときには前記第2種の分散電源を前記第1種の分散電源とともに系統へ連系させ、逆潮流が生じているときには前記第2種の分散電源を前記第1種の分散電源から独立させ系統から解列させるように切り替えることを特徴とする。
少なくとも1つの第1種の分散電源と、
少なくとも1つの第2種の分散電源と、
前記第1種の分散電源および前記第2種の分散電源をまとめて系統連系することができる電力制御装置と、
を含む電力制御システムであって、
前記電力制御装置は、逆潮流が生じていないときには前記第2種の分散電源を前記第1種の分散電源とともに系統へ連系させ、逆潮流が生じているときには前記第2種の分散電源を前記第1種の分散電源から独立させ系統から解列させるように切り替えることを特徴とする。
本発明によれば、複数の分散電源の出力を系統連系することができる電力制御装置、電力制御方法、および電力制御システムであって、より利便性の高めたものを提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
近年、例えば太陽光発電システム、燃料電池発電システム、および蓄電池などの複数の分散電源の出力をまとめて系統連系することができる電力制御装置が開発されつつある。このような各種の電源は、従来、それぞれが個別にパワーコンディショナのような電力制御装置を有するのが主流であった。しかしながら、複数の分散電源の出力をまとめる場合、これらの分散電源の出力を1つの電力制御装置にまとめて系統連系することが考えられる。以下、本発明の実施形態として、上述のような複数の分散電源をDCリンクさせたシステムを想定して説明するが、本発明は実施形態に記載した構成に限定されるものではない。
図1は、本発明の実施形態に係る電力制御システムを概略的に示す機能ブロック図である。
図1に示すように、本実施形態に係る電力制御システム1は、電力制御装置10と、蓄電池12と、太陽光発電部31および32と、燃料電池発電部40と、を含んで構成される。
ここで、本実施形態において、例えば太陽光発電部31,32のような、逆潮流可能な分散電源を「第1種の分散電源」と記す。本明細書において「逆潮流可能」な分散電源による電力とは、例えば太陽光発電または風力発電による電力のように再生可能エネルギーに基づく電力であって、例えば現在の日本国におけるように売電が認められている電力である。また、本実施形態においては、例えば燃料電池発電部40または蓄電池12のような、逆潮流不可能な分散電源を「第2種の分散電源」と記す。本明細書において「逆潮流不可能」な分散電源による電力とは、例えば燃料電池の発電による電力のようにインフラストラクチャーから供給されるエネルギーに基づく電力であって、例えば現在の日本国におけるように売電が認められていない電力である。本実施形態において、第1種の分散電源は例えば太陽光発電装置または風力発電装置とし、第2種の分散電源は太陽光発電装置および風力発電装置とは異なる発電装置とすることができる。
本実施形態において、電力制御システム1は、少なくとも1つの第1種の分散電源および少なくとも1つの第2種の分散電源を含む。本実施形態においては、太陽光発電部を逆潮流可能な分散電源の代表例として記載し、燃料電池発電部および蓄電池を逆潮流不可能な分散電源の代表例として記載したが、それぞれの分散電源はこれらの例には限定されない。
図1に示すように、電力制御装置10は、少なくとも1つの第1種の分散電源および少なくとも1つの第2種の分散電源を、まとめて系統連系する。このように、電力制御装置10が複数の分散電源をまとめて系統連系する際には、電力制御装置10と電力系統との間に、分電盤20を配する。
分電盤20は、サービスブレーカ21およびブレーカ22A~22Eを備えている。サービスブレーカ21は、複数の分散電源をまとめて系統連系する際に、電力制御装置10と電力系統との間に配置され、例えば、順潮流の際に、契約した容量を超える電力を遮断する。ブレーカ22A~22Eは、分電盤20から家庭内などの各種の負荷に電力を分岐させる箇所に配置される安全ブレーカである。すなわち、ブレーカ22B~22Eからは、それぞれ、負荷に電力が供給される。これらのブレーカ22A~22Eは、家庭の各部屋などの電気器具およびケーブル等の故障によりショートが発生した際および過電流が流れた際などに、電力を遮断する。その他、分電盤20は、漏電ブレーカなど各種の機能部を備えることもあるが、そのような機能部の詳細についての説明は省略する。
太陽光発電部31,32は、太陽光を利用して発電することができる。このため、太陽光発電部31,32は、太陽電池発電装置を備えており、太陽光のエネルギーを直接的に電力に変換する。本実施形態において、太陽光発電部31,32は、例えば家の屋根などにソーラパネルを設置して、太陽光を利用して発電するような態様を想定している。しかしながら、本発明において、太陽光発電部31,32は、太陽光のエネルギーを電力に変換できるものであれば、任意のものを採用することができる。
図1においては、太陽光発電部31および32の2つの太陽光発電部を示したが、上述したように、本実施形態において、逆潮流可能な第1種の分散電源は、少なくとも1つの任意の数とすることができる。
図1に示すように、太陽光発電部31,32は、電力系統(商用電源)に電力を供給することができる。すなわち、太陽光発電部31,32は、系統連系することができる。このようにして、太陽光発電部31,32が発電した電力は、逆潮流させて電力系統に売電することができる。
燃料電池発電部40は、外部から供給された水素および酸素などのガスを電気化学反応させる燃料電池発電装置によって発電を行い、発電した電力を供給することができる。本実施形態において、燃料電池発電部40は、燃料電池が起動した後は、電力系統からの電力を受けずに稼動する、すなわち自立運転することが可能であってもよい。本実施形態において、燃料電池発電部40は、自立運転することができるように、改質部など他の機能部も必要に応じて適宜含むものとする。この燃料電池発電部40は、例えばSOFC等とすることができるが、逆潮流不可能な分散電源であって発電可能なものであれば、SOFCに限定されない。
燃料電池発電部40が発電した電力は、電力制御装置10および分電盤20を経て、電力を消費する各種の負荷に供給することができる。ここで、各種の負荷とは、電力制御システム1から電力が供給される、ユーザが使用する家電製品などの機器の総称とする。
蓄電池12は、充電された電力を放電することにより、電力を供給することができる。また、蓄電池12は、電力系統、太陽光発電部31,32または燃料電池発電部40等から供給される電力を充電することもできる。また、蓄電池12から放電される電力も、電力制御装置10および分電盤20を経て、電力を消費する各種の負荷に供給することができる。一方、太陽光発電部31,32および燃料電池発電部40が発電する電力、ならびに蓄電池12が放電する電力では、各種の負荷に供給する電力として不足する場合には、当該不足ぶんを電力系統から買電することができる。
図1においては、1つの燃料電池発電部40および1つの蓄電池12を示したが、上述したように、本実施形態において、逆潮流不可能な第2種の分散電源は、少なくとも1つの任意の数とすることができる。特に、本実施形態において、第2種の分散電源は、少なくとも1つの蓄電池12および少なくとも1つの発電部40を含むようにするのが好適である。
次に、電力制御装置10について、さらに説明する。
図1に示すように、電力制御装置10は、制御部11、蓄電池12、変圧部13A~13D、電力変換部14、およびスイッチ15~18を備えている。
制御部11は、電力制御装置10全体を制御および管理するものであり、例えばプロセッサなどにより構成することができる。本実施形態において、制御部11が行う制御についてはさらに後述する。
蓄電池12は、上述した通りである。図1において、電力制御装置10は、蓄電池12を含めた、蓄電池内蔵型の電力制御装置として示した。しかしながら、本実施形態において、電力制御装置10は、装置の外部に設置された蓄電池から給電されるようにしてもよい。
変圧部13A~13Dは、入力される直流電力の電圧を昇圧または降圧する昇降圧回路である。図1に示すように、変圧部13Aは、太陽光発電部31と電力変換部14との間を中継するように接続される。この変圧部13Aは、太陽光発電部31の発電電力を適切な電圧に変圧し、適宜変圧した電力を電力変換部14に出力する。また、変圧部13Bは、太陽光発電部32と電力変換部14との間を中継するように接続される。この変圧部13Bは、太陽光発電部32の発電電力を適切な電圧に変圧し、適宜変圧した電力を電力変換部14に出力する。
図1に示すように、電力変換部14は、変圧部13Aと変圧部13Bとの出力をまとめて系統連系することができるように、変圧部13Aおよび変圧部13Bの出力をまとめた接続点に一端を接続する。電力変換部14は、複数の分散電源の直流電力をまとめて系統連系するために、交流に変換する回路である。また、電力変換部14は、電力系統から供給される交流電力を、例えば蓄電池12に充電する等のために直流に変換することもできる。
変圧部13Cは、燃料電池発電部40に接続され、燃料電池発電部40の発電電力を適切な電圧に変圧して出力する。変圧部13Dは、蓄電池12に接続され、蓄電池12に充電される電力を適切な電圧に変圧するとともに、蓄電池12が放電する電力を適切な電圧に変圧する。また、図1に示すように、変圧部13Cと変圧部13Dとは接続され、燃料電池発電部40が発電する電力を蓄電池12に充電することができる。
スイッチ15は、変圧部13Aおよび変圧部13Bの出力をまとめた接続点と、変圧部13Cおよび変圧部13Dの出力をまとめた接続点との間に設けられ、これら2つの接続点間の接続と切断とを切り替える。すなわち、本実施形態において、スイッチ15は、太陽光発電部31,32(第1種の分散電源)ならびに蓄電池12および燃料電池発電部40(第2種の分散電源)の発電電力を、まとめて交流に変換する電力変換部14の前の位置に設けるのが好適である。
スイッチ15~18は、それぞれ、電力の供給ラインの接続と切断とを切り替える。これらスイッチ15~18は、例えば任意のリレースイッチなどで構成することができる。これらのスイッチ15~18は、それぞれ、制御部11の制御によって接続と切断とを切り替え可能に構成するのが好適である。この場合の制御部11による制御については、さらに後述する。
スイッチ15が切断された(オフ)状態においては、太陽光発電部31,32の出力のみが電力系統に接続され、燃料電池発電部40および蓄電池12の出力は電力系統から切り離される。一方、スイッチ15が接続された(オン)状態においては、太陽光発電部31,32のみならず燃料電池発電部40および蓄電池12の出力がまとめて電力系統に接続される。このように、本実施形態において、スイッチ15は、第2種の分散電源が第1種の分散電源とともに系統へ連系する並列状態と、第2種の分散電源が第1種の分散電源から独立し系統から解列した解列状態とを切り替える。
スイッチ16は、分散電源の系統連系を切り替えるスイッチ(系統連系リレースイッチ)である。すなわち、スイッチ16がオンの時は、太陽光発電部31,32、燃料電池発電部40、および蓄電池12の出力をまとめたものを系統へ並列し、分散電源の出力をまとめて系統連系する。また、スイッチ16がオフの時は、太陽光発電部31,32、燃料電池発電部40、および蓄電池12の出力のいずれも系統から解列し、分散電源の出力が系統連系しない。
スイッチ17は、分散電源が系統連系している際に、電力系統および/または分散電源の出力を負荷に供給するための経路を接続するスイッチ(系統連系バイパススイッチ)である。
スイッチ18は、分散電源が系統連系していない時に、分散電源の出力を負荷に供給する経路を接続するスイッチ(自立リレースイッチ)である。すなわち、スイッチ18は、スイッチ16がオフの時にオンにすることによって、分散電源が系統から解列されている際に、当該分散電源の出力を負荷に供給(自立運転)する。なお、このような自立運転時(スイッチ16がオフ、かつスイッチ18がオン)にはスイッチ17はオフされ、自立運転時以外にはスイッチ17はオンされる。
図1に示すように、分電盤20は、さらにセンサ23を備えている。このセンサ23は、電力制御装置10側から分電盤20を経て系統側に出力される電力、すなわち分散電源の出力をまとめたものが電力系統に逆潮流する電力を検出する。すなわち、センサ23は、太陽光発電部31,32のような第1種の分散電源の出力、ならびに蓄電池12および燃料電池発電部40のような第2種の分散電源の出力のうち少なくとも一方が、系統に逆潮流していることを検出する。センサ23は、CT(Current Transformer)など、任意の電流センサなどにより構成することができる。このようにして、センサ23が検出した結果は、制御部11に通知される。したがって、制御部11は、センサ23の検出結果を認識することができる。
その他、本実施形態に係る電力制御装置10は、操作者が操作入力を行うための操作部を備えてもよい。さらに、本実施形態に係る電力制御装置10は、当該装置による制御内容および各種の通知を表示するための表示部を備えてもよい。これらの操作部および/または表示部は、電力制御装置10の筐体表面に配置されるようにしてもよいし、電力制御装置10の外部にリモートコントローラのような端末として配置されるようにしてもよい。
以下、制御部11の制御について、さらに説明する。
上述したように、本実施形態において、制御部11は、スイッチ15~18のオン/オフを制御する。図1において、このような制御を行うための制御ラインを破線により示してある。その他、制御部11は、各分散電源の発電および当該発電の出力なども制御するが、これらの制御の詳細、および制御ラインの図示は省略する。
まず、本実施形態に係る電力制御装置10の動作の基本的な例を説明する。
本実施形態に係る電力制御装置10において、スイッチ16およびスイッチ17がオンであり、かつ、センサ23が逆潮流を検出したら、制御部11は、スイッチ15がオフになるように制御する。スイッチ16およびスイッチ17がオンであり、なおかつ分散電源がまとめて系統へ並列されて系統連系の状態にある場合、蓄電池12および燃料電池発電部40のような第2種の分散電源の出力が逆潮流してしまう恐れがある。したがって、逆潮流が検出される状態においては、スイッチ15をオフにして第2種の分散電源を系統から解列することにより、第2種の分散電源の出力を逆潮流させない。
すなわち、本実施形態において、制御部11がスイッチ15を制御することにより、逆潮流しているときは燃料電池発電部40のような第2種の分散電源が系統から解列され、太陽光発電部31,32のような第1種の分散電源の発電電力だけが系統に逆潮流される。また、太陽光発電部31,32のような第1種の分散電源の発電電力を系統に逆潮流する際は、制御部11は、当該第1種の分散電源を系統へ並列するように、スイッチ16およびスイッチ17のオン状態を予め維持する。
また、この際、スイッチ16およびスイッチ17がオン状態にあるため、第1種の分散電源の発電電力は、ブレーカ22A~Eを経て負荷にも供給される。
さらに、太陽光発電部31,32のような第1種の分散電源の発電電力が系統に逆潮流している際、燃料電池発電部40および蓄電池12は系統から解列されている。このため、太陽光発電部31,32の出力による逆潮流が発生している最中であっても、燃料電池発電部40からの出力を逆潮流させることなく燃料電池発電部40による発電を行い、その出力を蓄電池12に充電することができる。
つまり、電力制御装置10は、太陽光発電部31,32のような第1種の分散電源と、逆潮流不可能な蓄電池12および燃料電池発電部40のような第2種の分散電源とをまとめて系統連携する場合において、非効率な仕様を回避することが出来る。例えば、第2種の分散電源からの逆潮流を防止するために第1種の分散電源からの逆潮流を諦める、あるいは第1種の分散電源から逆潮流している間には燃料電池発電部40および蓄電池12を停止させる、という非効率な仕様とせずに済むようになる。
このように、本発明によれば、逆潮流可能な分散電源の出力を逆潮流しながら、逆潮流不可能な分散電源の出力を逆潮流させることなく蓄電池に充電することができる。したがって、本発明によれば、複数の分散電源の出力をまとめて系統連系することが可能な電力制御装置の利便性を、一層高めることができる。
一方、スイッチ16およびスイッチ17がオン状態であってもセンサ23が逆潮を検出していない場合、スイッチ15をオンにすることができる。スイッチ16およびスイッチ17がオン状態でセンサ23が逆潮を検出していない場合とは、分散電源がいずれも発電していない場合、または分散電源による出力が全て負荷で消費されていて余剰電力が発生していない場合などが想定される。
このように、制御部11は、第1種の分散電源(太陽光発電部31,32)の発電電力が系統に逆潮流していない時、第1種の分散電源の出力および第2種の分散電源(蓄電池12,燃料電池発電部40)の出力のうち少なくとも一方を負荷に供給するように制御してもよい。このような場合、制御部11は、第1種の分散電源の出力および第2種の分散電源の出力のうち少なくとも一方を蓄電池12に供給し、蓄電池12を充電することもできる。
また、自立運転時(スイッチ16およびスイッチ17が共にオフかつスイッチ18がオン状態)には分散電源の出力は系統連系していないため、スイッチ15をオンにすることができる。
このように、制御部11は、第1種の分散電源(太陽光発電部31,32)および第2種の分散電源(蓄電池12,燃料電池発電部40)を系統から解列し、第1種の分散電源の出力および第2種の分散電源の出力のうち少なくとも一方を負荷に供給するように制御してもよい。このような場合も、制御部11は、第1種の分散電源の出力および第2種の分散電源の出力のうち少なくとも一方を蓄電池12に供給し、蓄電池12を充電することもできる。
次に、本実施形態に係る電力制御装置10を実際に使用することを想定した動作の例を説明する。図2は、本実施形態に係る電力制御装置10の動作の例を説明するフローチャートである。
図2に示す動作が開始する時点は、例えば電力制御装置10または電力制御システム1の起動時などとすることができる。また、例えば、燃料電池発電部40をSOFCなどで構成する場合、燃料電池発電部40の動作とともに温水が生成されるため、燃料電池発電部40の起動時または温水の生成開始時を、図2の開始時点としてもよい。
まず、スイッチ15,16,および17がオンにされた状態で開始する場合を例に説明を行う。図2に示す動作が開始すると、制御部11は、センサ23が逆潮流を検出しているか否かを判定する(ステップS11)。
ステップS11において逆潮流が検出されないとき、上述のように、制御部11は、第2種の分散電源(蓄電池12,燃料電池発電部40)を系統へ並列していても問題ないため、スイッチ15,16,および17のオン状態を維持する(ステップS12)。そして、制御部11は、燃料電池発電部40が発電を開始するように制御する(ステップS13)。この場合、各分散電源の出力は、負荷および蓄電池12の少なくとも一方に供給されている。
一方、ステップS11において逆潮流が検出された場合、制御部11は、蓄電池12が充電可能な状態であるか否かを判定する(ステップS14)。蓄電池12が充電可能な状態とは、例えば蓄電池12が満充電になっておらず、正常に動作している状態などが想定できる。
ステップS14において蓄電池12が充電可能な状態であれば、制御部11は、スイッチ15をオフ状態になるように制御し、第2種の分散電源(蓄電池12,燃料電池発電部40)を系統から解列する(ステップS15)。そして、制御部11は、燃料電池発電部40が発電を開始するように制御して(ステップS16)、発電された電力が蓄電池12に充電されるように制御する(ステップS17)。この場合、売電不可能な第2種の分散電源は系統から解列されており、当該第2の分散電源の出力は逆潮流しないこととなる。
一方、ステップS14において蓄電池12が充電可能な状態でなければ、制御部11は、太陽光発電部31,32の発電を抑制したり、燃料電池発電部40の発電を抑制するなどの措置により、総合的な発電電力を逆潮流の生じないレベルにまで低下させるように制御する(ステップS18)。蓄電池12が充電可能な状態でない、すなわち充電不可能な状態とは、例えば蓄電池12が既に満充電かそれに近い状態などが想定できる。
以下、ステップS18において講じる措置について、さらに説明する。
図2に示す動作において、ステップS14の時点で蓄電池12が既に満充電かそれに近い状態であると、蓄電池12に対する充電は既にできないか、すぐに充電できなくなる。この場合、ステップS11で逆潮流を検出しているため、スイッチ15をオン状態にして第2種の分散電源を系統連系することはできない。ところが、この場合、蓄電池12が既に満充電かそれに近い状態であり、蓄電池12において電力が受け容れ可能ではない。このため、負荷での消費電力が急激に増大しない限り、燃料電池発電部40の出力を蓄電池12に充電し続けることは不可能になる。
したがって、このような場合、例えば温水の生成を維持したい等の理由により燃料電池発電部40の発電を優先させたいならば、制御部11は、太陽光発電部31,32の発電を抑制または停止するように制御する(ステップS18)こととなる。この場合、太陽光発電部31,32の発電を抑制または停止することにより、余剰電力(負荷で消費しきれない電力)が減少するため逆潮流自体が無くなり、当然センサ23による逆潮流が検出されなくなる。その結果、スイッチ15をオン状態にできるようになることが期待できる。
一方、例えば温水の生成が途切れても太陽光発電部31,32の発電を優先させたい場合、制御部11は、燃料電池発電部40の発電を抑制または停止するように制御する(ステップS18)。また、ステップS18で講じる措置として、例えば、制御部11は、太陽光発電部31,32および燃料電池発電部40の出力のバランスを考慮して全体的に制御してもよい。
このように分散電源の発電を抑制する場合、制御部11が各分散電源そのものを制御してもよいし、例えば変圧部13A~Dを制御してもよい。また、このような制御については、利用者の所望に応じて予め制御部11に制御の内容を規定しておいてもよいし、制御部11が各種の条件に応じて最も適切な制御をインテリジェントに判断してもよい。
ところで、燃料電池発電部40が例えばSOFCなどである場合、常に定格出力を維持する発電を行う方が、発電効率が良好とされている。また、SOFCのように燃料電池発電部40の動作とともに温水が生成される場合、燃料電池発電部40の発電を抑制または停止すると、本来生成できたはずの温水の供給量または熱量を低減させることになる。このような場合、燃料電池発電部40の発電によるメリットを効率的に活用できないことになる。したがって、蓄電池12に充電できない状況は、可能な限り回避することが望ましい。
以下、ステップS14において蓄電池12に充電できない状況を極力回避するための策について説明する。
ステップS14において蓄電池12に充電できない状況を極力回避するために、本実施形態において、制御部11は、蓄電池12の充放電のタイミングおよび量などを制御することができる。
例えば、家庭内で負荷に供給することが望まれる電力および/または供給が望まれる温水のタイミングおよび供給量は、例えば過去の履歴などから、制御部11において、ある程度予測可能である場合もある。また、利用者によっては、この先の必要性が見込まれる電力および/または温水の見通しがある程度決まっていることも考えられ、このような場合には、予め電力制御装置10に設定可能にするニーズも考えられる。
したがって、燃料電池発電部40の発電のスケジュールが決まっている場合、またはある程度予測できる場合、制御部11は、このようなスケジュールに基づいて、蓄電池12の充電を予め抑制するように制御することができる。また、蓄電池12の充電を抑制するのでは不十分な場合には、制御部11は、燃料電池発電部40の発電スケジュールに基づいて、蓄電池12に充電してある電力を放電する制御を行うこともできる。すなわち、本実施形態において、制御部11は、燃料電池発電部40の発電予定に基づいて、蓄電池12の蓄電を制御してもよい。さらに、燃料電池発電部40の発電のスケジュールが決まっている場合、またはある程度予測できる場合、制御部11は、このようなスケジュールに基づいて、蓄電池12が負荷に供給する電力を適宜制御してもよい。
一方、蓄電池12の充放電のスケジュールによって蓄電池12に対する充電の可否が前もってある程度把握できる場合、制御部11は、このようなスケジュールに基づいて燃料電池発電部40の発電を抑制または停止するなどの制御を行うこともできる。すなわち、制御部11は、蓄電池12の蓄電予定に基づいて燃料電池発電部40の発電を制御してもよい。また、制御部11は、蓄電池12の蓄電量に基づいて燃料電池発電部40の発電を制御してもよい。ここで、制御部11は、蓄電池12の現在の蓄電量に基づいて燃料電池発電部40の発電を制御してもよいし、過去の蓄電量の履歴または先の蓄電量の予測に基づいて燃料電池発電部40の発電を制御してもよい。さらに、制御部11は、例えば、燃料電池発電部40の発電予定、蓄電池12の蓄電予定、および蓄電池12の蓄電量のうち少なくとも1つなど、各種の条件に基づいて、蓄電池12が負荷に供給する電力を制御してもよい。
また、制御部11は、例えば、燃料電池発電部40の発電予定、蓄電池12の蓄電予定、および蓄電池12の蓄電量のうち少なくとも1つなど、各種の条件に基づいて、分散電源の少なくも1つが発電する電力および/または負荷に供給する電力を制御してもよい。このように、本実施形態によれば、各分散電源の発電、蓄電池の充放電、各分散電源の少なくとも1つが負荷に供給する電力、電力系統への売電、および電力系統からの買電などを、インテリジェントに制御することができる。
次に、上述した実施形態の変形例について説明する。
図3は、本発明の実施形態に係る電力制御システムの変形例を概略的に示す機能ブロック図である。以下、図3に示す電力制御システム2が図1で説明した電力制御システム1と異なる点を中心に説明し、同じ内容になる説明は適宜省略する。
図1における変圧部13Cは、図3においては電力変換部19としてある。この電力変換部19は、燃料電池発電部40から出力される交流の電力を直流に変換する。また、図3においては、分電盤20において負荷に供給される電力が入力される位置に、センサ24が設けてある。このセンサ24は、燃料電池発電部40に接続されている。
現在、燃料電池発電システムは、負荷に対して交流の電力を直接供給できるように、発電システムの内部にインバータを備えているものがある。このような燃料電池発電システムは、発電された直流電力がシステム内部で交流に変換されて出力される。したがって、このような燃料電池発電部を本発明の電力制御システムに採用する場合、当該燃料電池発電部の交流の出力に対応する必要がある。
そのような場合、図3に示すように、分散電源として燃料電池発電部40が供給する交流の電力を受け入れ可能にするために、電力制御装置10が電力変換部19を備えるようにするのが好適である。図3に示す電力制御装置10によれば、すでに燃料電池発電システムを導入している家庭においても、そのような発電システムを流用しつつ、本発明に係る電力制御システムを導入することができる。このように、本発明の実施形態の変形例に係る構成によれば、より汎用性の高い電力制御システムを実現できる。
また、上述したような従来型のインバータを備えた燃料電池発電システムは、CTのような電流センサを備えるものがある。このような電流センサを備えた燃料電池発電システムは、電流センサが負荷に対する順潮流の電流を検出している場合にのみ発電する仕様になっていることがある。このような仕様の燃料電池発電部を本発明の電力制御システムに採用する場合、電流センサを図3に示すセンサ24として設置し、センサ24の検出結果を燃料電池発電部40に通知することができる。
このような構成によれば、家庭内において負荷が電力を消費していれば、センサ24は負荷に対する順潮流の電流を検出することになるため、燃料電池発電部40の発電が可能になる。一般的な家庭であればいくつもの電気製品が存在し、その家庭で人間が生活していれば、各電気製品の待機電力および、例えば冷蔵庫など常時稼働している電気製品の電力が必要であるため、常に負荷が存在することになる。したがって、センサ24は常に負荷に対する順潮流の電流を検出するため、燃料電池発電部40の発電は常時可能になる。
一方、図3に示す構成に対し、図1において説明した電力制御システム1によれば、インバータ付の燃料電池発電システムを導入していない家庭が、本発明の電力制御システムを導入する場合に、インバータなしの燃料電池発電部を採用することができる。この場合、電力の変換を行う回数を低減することができるため、発電の効率を高めることが期待できる。
以上、本実施形態に係る電力制御装置、および当該電力制御装置を含む電力制御システムについて説明したが、本発明は、上述したような電力制御装置における電力制御方法として実施することもできる。
本発明を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形および修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部およびステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせて実施することもできる。
上述した実施形態においては、逆潮流可能な第1種の分散電源が太陽光発電部31,32である場合について説明した。しかしながら、本発明において、第1種の分散電源は、太陽光発電部31,32に限定されるものではなく、逆潮流可能なものであれば、例えば風力発電など、太陽光発電以外の発電を行う分散電源を採用することもできる。
また、上述した電力制御システムにおいて、電力制御装置10と、分電盤20との間に、電力制御装置10専用の分電盤を更に設けるようにしてもよい。このように、専用の分電盤を設けることで、電力制御装置10が故障したり修理したりした際のメンテナンスに資するため有利である。
上述した実施形態においては、分散電源の出力を直流の電源としてまとめて系統連系する電力制御装置について説明した。しかしながら、本発明は分散電源の出力を直流の電源とするもののみに限定されるものではなく、交流の電源を採用することもできる。
1 電力制御システム
10 電力制御装置
11 制御部
12 蓄電池
13A~13D 変圧部
14,19 電力変換部
15~18 スイッチ
20 分電盤
21 サービスブレーカ
22A~22E ブレーカ
23,24 センサ
31,32 太陽光発電部
40 燃料電池発電部
10 電力制御装置
11 制御部
12 蓄電池
13A~13D 変圧部
14,19 電力変換部
15~18 スイッチ
20 分電盤
21 サービスブレーカ
22A~22E ブレーカ
23,24 センサ
31,32 太陽光発電部
40 燃料電池発電部
Claims (11)
- 少なくとも1つの第1種の分散電源および少なくとも1つの第2種の分散電源をまとめて系統連系することができる電力制御装置であって、
前記第2種の分散電源が前記第1種の分散電源とともに系統へ連系する並列状態と、前記第2種の分散電源が前記第1種の分散電源から独立し系統から解列した解列状態とを切り替えるスイッチと、
逆潮流が生じている際は、前記スイッチを前記解列状態とする制御部と、
を備える電力制御装置。 - 前記スイッチは、前記第1種の分散電源および前記第2種の分散電源の発電電力をまとめて交流に変換する前の位置に設けられる、請求項1に記載の電力制御装置。
- 前記第1種の分散電源の出力および前記第2種の分散電源の出力のうち少なくとも一方が系統に逆潮流していることを検出するセンサを備える、請求項1に記載の電力制御装置。
- 前記第1種の分散電源は逆潮流可能であり、前記第2種の分散電源は逆潮流不可能である、請求項1に記載の電力制御装置。
- 前記第1種の分散電源は太陽光発電装置または風力発電装置であり、前記第2種の分散電源は太陽光発電装置および風力発電装置とは異なる発電装置である、請求項1に記載の電力制御装置。
- 前記第2種の分散電源は、蓄電池および発電部を含む、請求項1に記載の電力制御装置。
- 前記制御部は、前記第1種の分散電源の発電電力が系統に逆潮流している際、前記発電部の発電電力を前記蓄電池に蓄電するように制御する、請求項6に記載の電力制御装置。
- 前記制御部は、前記発電部の発電予定、前記蓄電池の蓄電予定、および当該蓄電池の蓄電量のうち少なくとも1つに基づいて、前記蓄電池の蓄電を制御する、請求項7に記載の電力制御装置。
- 前記制御部は、前記発電部の発電予定、前記蓄電池の蓄電予定、および当該蓄電池の蓄電量のうち少なくとも1つに基づいて、負荷に供給する電力を制御する、請求項7に記載の電力制御装置。
- 少なくとも1つの第1種の分散電源および少なくとも1つの第2種の分散電源をまとめて系統連系する電力制御方法であって、
逆潮流の発生を検出するステップと、
逆潮流が生じていないときには前記第2種の分散電源を前記第1種の分散電源とともに系統へ連系させ、逆潮流が生じているときには前記第2種の分散電源を前記第1種の分散電源から独立させ系統から解列させるように切り替えるステップと、を有する電力制御方法。 - 少なくとも1つの第1種の分散電源と、
少なくとも1つの第2種の分散電源と、
前記第1種の分散電源および前記第2種の分散電源をまとめて系統連系することができる電力制御装置と、
を含む電力制御システムであって、
前記電力制御装置は、逆潮流が生じていないときには前記第2種の分散電源を前記第1種の分散電源とともに系統へ連系させ、逆潮流が生じているときには前記第2種の分散電源を前記第1種の分散電源から独立させ系統から解列させるように切り替えることを特徴とする、電力制御システム。
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