図1は、本願発明の実施の形態に係る電力供給システム1の構成の概要を示したブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration of a power supply system 1 according to an embodiment of the present invention.
電力供給システム1は、商用系統である商用電力供給源3(本願請求項の「商用電力供給源」の一例)と、分散電源部5(本願請求項の「分散電源部」の一例)とを備え、負荷11(本願請求項の「負荷」の一例)に対して商用電力供給源3と分散電源部5の一方又は双方から電力を供給可能である。
The power supply system 1 includes a commercial power supply source 3 (an example of “commercial power supply source” in the claims of the present application) which is a commercial system, and a distributed power supply unit 5 (an example of the “distributed power supply unit” in the claims of the present application). It is possible to supply power from one or both of the commercial power supply source 3 and the distributed power supply unit 5 to the load 11 (an example of the “load” in the present application).
商用電力供給源3は、負荷11に対して、図1に(A)で表される商用電力供給源3から接続点14までの第1電力供給経路13及び接続点14から負荷11までの共通経路15により電力を供給する。第1電力供給経路13には、商用電力供給源3を解列可能な商用電力切換手段としてのスイッチ17が存在する。さらに、スイッチ17は、例えば商用電力供給源3の停電などのように商用電力供給源3に異常が生じた場合だけでなく、図示を省略する検出手段により、分散電源部5から商用電力供給源3へ逆潮流が生じたこと及び電圧が上昇したことを検出した場合のように、商用電力供給源3に与える影響をも考慮して行われるものであってもよい。分散電源部5として太陽光発電などの自然エネルギーを大量導入した場合に、商用電力供給源を保護するために解列する事態が十分に想定されるからである。
The commercial power supply source 3 is common to the first power supply path 13 from the commercial power supply source 3 to the connection point 14 and the connection point 14 to the load 11 shown in FIG. Power is supplied by path 15. The first power supply path 13 includes a switch 17 as a commercial power switching unit capable of disconnecting the commercial power supply 3. Furthermore, the switch 17 is not only used when there is an abnormality in the commercial power supply 3 such as a blackout of the commercial power supply 3, for example, but it is detected by the detecting means not shown. As in the case where it is detected that the reverse power flow has occurred to 3 and that the voltage has risen, it may be performed in consideration of the influence on the commercial power supply 3 as well. This is because, when a large amount of natural energy such as solar power generation is introduced as the distributed power supply unit 5, it is assumed that the parallel power supply source can be disconnected to protect the commercial power supply source.
また、分散電源部5は、負荷11に対して、図1に(B)で表されるDC結合31から接続点14までの第2電力供給経路19及び共通経路15により電力を供給する。第2電力供給経路19には、分散電源部5を解列可能なスイッチ21が存在する。
In addition, the distributed power supply unit 5 supplies power to the load 11 through the second power supply path 19 and the common path 15 from the DC coupling 31 to the connection point 14 shown in FIG. The second power supply path 19 includes a switch 21 capable of disconnecting the distributed power supply unit 5.
電力供給システム1は、商用電力供給源3又は/及び分散電源部5を基準電源として電力を発電する燃料電池7(本願請求項の「第3発電源」の一例)と、燃料電池7を制御する制御装置9(本願請求項の「第3発電源制御手段」の一例)とを備える。
The power supply system 1 controls the fuel cell 7 (an example of the “third power source” in the claims of the present application) that generates power using the commercial power supply source 3 and / or the distributed power supply unit 5 as a reference power source. Control device 9 (an example of "third power generation control means" in the claims of the present application).
燃料電池は、一般に、一定出力で運用される電源である。なぜなら、出力を変動させると排熱量や水素量など調整する要素が多岐にわたり、効率が悪くなるからである。また、燃料電池やガスエンジン発電機など逆潮流が認められていない発電機は負荷11が使用する電力が少ない場合、発電電力を絞り込む必要がある点も効率が悪い運転となる一因である。燃料電池は、主に商用系統と連系して電力を供給するものが主流であり、単に商用電力供給源3の電力との関係のみに着目して、商用電力供給源3を補助するために、太陽光発電パネル25に並列に接続される。
Fuel cells are generally power sources operated at constant output. This is because if the output is fluctuated, the elements to be adjusted such as the amount of heat release and the amount of hydrogen are diverse, and the efficiency becomes worse. In addition, a generator such as a fuel cell or a gas engine generator that does not allow reverse power flow has a problem that the power generation needs to be narrowed down when the power used by the load 11 is low, which also contributes to poor operation. Fuel cells are mainly used to supply power by linking to a commercial power system, and in order to supplement the commercial power supply source 3 focusing only on the relationship with the power of the commercial power supply source 3 , And are connected in parallel to the photovoltaic panel 25.
本実施例では、燃料電池7は、スイッチ22を介して接続点20において共通経路15に接続される。燃料電池7は、商用電力供給源3又は/及び分散電源部5を基準電源として発電し、供給する電力を増大させる。燃料電池7は、商用電力供給源3が解列された場合、分散電源部5を基準電源として共通経路15への接続点20を経由して負荷11へ電力を供給する。なお、電力供給システム1は、燃料電池7の供給する電力が商用電力供給源3へ逆潮流を監視して制御装置9に知らせるセンサ23を備える。センサ23は、接続点20よりも商用電力供給源3に近い接続点24で共通経路15に接続されている。センサ23で逆潮流を検出した場合、単独運転を防止するため、燃料電池は運転を停止する。そのため、本実施例では、燃料電池7は、売電等による商用電力供給源3への逆潮流を検出しないために、第1電力供給経路13ではなく、共通経路15に接続する。
In the present embodiment, the fuel cell 7 is connected to the common path 15 at the connection point 20 via the switch 22. The fuel cell 7 generates power using the commercial power supply source 3 and / or the distributed power supply unit 5 as a reference power supply, and increases the supplied power. When the commercial power supply source 3 is disconnected, the fuel cell 7 supplies power to the load 11 via the connection point 20 to the common path 15 using the distributed power supply unit 5 as a reference power supply. The power supply system 1 includes a sensor 23 that monitors the reverse flow of power supplied from the fuel cell 7 to the commercial power supply 3 and notifies the control device 9 of the reverse flow. The sensor 23 is connected to the common path 15 at a connection point 24 closer to the commercial power supply 3 than the connection point 20. When the reverse flow is detected by the sensor 23, the fuel cell stops its operation in order to prevent the isolated operation. Therefore, in the present embodiment, the fuel cell 7 is connected not to the first power supply path 13 but to the common path 15 in order not to detect reverse power flow to the commercial power supply source 3 due to selling electricity or the like.
分散電源部5は、太陽光を利用して発電する太陽光発電パネル25(本願請求項の「第1発電源」の一例)と、少なくとも太陽光発電パネル25からの発電を蓄電可能なバッテリー27(本願請求項の「蓄電手段」の一例)と、発電の電圧及び周波数を変更可能な出力調整可能発電機29(本願請求項の「第2発電源」の一例)と、分散電源部5が備える複数の電力供給源からの電流が合流する接続点の集合であるDC結合31と、複数の太陽光発電パネル25からの電力供給経路を1つの経路にまとめる接続箱33と、太陽光発電パネル25を解列可能なスイッチ35と、太陽光発電パネル25の変圧を行うPV D/Dコンバータ37と、バッテリー27を解列可能なスイッチ39と、バッテリー27の変圧を行うバッテリーD/Dコンバータ41と、出力調整可能発電機29を解列可能なスイッチ43と、出力調整可能発電機29の変圧を行う発電機A/Dコンバータ45、出力調整可能発電機29に発電機出力指令を与える制御装置47を備える。
The distributed power supply unit 5 is a photovoltaic power generation panel 25 (one example of the “first power generation source” in the claims of the present application) that generates power using sunlight, and a battery 27 capable of storing power generation from at least the photovoltaic power generation panel 25. (An example of the "power storage means" in the claims of the present application), an output adjustable generator 29 (an example of the "second power source" in the claims of the present application) capable of changing the voltage and frequency of power generation A DC coupling 31 which is a set of connection points at which currents from a plurality of power supply sources merge, a junction box 33 which combines power supply paths from the plurality of solar panels 25 into one path, and a solar panel A switch 35 capable of demultiplexing 25, a PV D / D converter 37 for transforming the photovoltaic panel 25, a switch 39 capable of decoupling the battery 27, and a battery D / D co-converter for transforming the battery 27 The generator output command is given to the inverter 41, the switch 43 capable of disconnecting the output adjustable generator 29, the generator A / D converter 45 for transforming the output adjustable generator 29, and the output adjustable generator 29 A controller 47 is provided.
本実施例では、太陽光発電パネル25の出力は50kW、バッテリー27の蓄電量は50kWh、出力調整可能発電機29の出力は50kVAであるとする。なお、太陽光発電パネル25、バッテリー27及び出力調整可能発電機29は、他の規格のものを用いてもよい。
In this embodiment, it is assumed that the output of the photovoltaic panel 25 is 50 kW, the storage amount of the battery 27 is 50 kWh, and the output of the power adjustable generator 29 is 50 kVA. In addition, the thing of another specification may be used for the solar power generation panel 25, the battery 27, and the output adjustable generator 29. FIG.
DC結合31は、太陽光発電パネル25とバッテリー27と出力調整可能発電機29を直流として電気的に接続する。
The DC coupling 31 electrically connects the photovoltaic power generation panel 25, the battery 27, and the power adjustable generator 29 as direct current.
太陽光発電パネル25は、接続箱33とスイッチ35とPV D/Dコンバータ37とを介してDC結合31に接続されている。PV D/Dコンバータ37は、太陽光発電パネル25と太陽光発電パネル25に接続されている負荷とのインピーダンスを常に整合させて最大の出力を取り出す最大電力追尾(MPPT:maximum power point tracking)機能を有する。
The photovoltaic panel 25 is connected to the DC coupling 31 via the junction box 33, the switch 35 and the PV D / D converter 37. The PV D / D converter 37 always matches the impedance between the photovoltaic panel 25 and the load connected to the photovoltaic panel 25 to maximize power tracking (MPPT: maximum power point tracking) function Have.
バッテリー27は、スイッチ39及びバッテリーD/Dコンバータ41を介してDC結合31に接続されている。バッテリーD/Dコンバータ41は、バッテリー27の充電を制御する蓄電制御手段としての機能、放電を制御する蓄電供給制御手段としての機能及びバッテリー27の電圧を制御する蓄電昇降圧手段としての機能を有する。バッテリー27を解列可能なスイッチ39は、図示を省略する検出手段が、バッテリー27からの放電圧の異常な上昇のようなバッテリー異常を検出した場合に、バッテリー27を解列する。
The battery 27 is connected to the DC coupling 31 via the switch 39 and the battery D / D converter 41. The battery D / D converter 41 has a function as storage control means for controlling the charging of the battery 27, a function as storage storage control means for controlling the discharge, and a function as storage charging buck-boost means for controlling the voltage of the battery 27. . The switch 39 capable of disconnecting the battery 27 disconnects the battery 27 when a detection means (not shown) detects a battery abnormality such as an abnormal rise of the discharge voltage from the battery 27.
出力調整可能発電機29は、スイッチ43及び発電機A/Dコンバータ45を介してDC結合31に接続されている。発電機A/Dコンバータ45は、PV D/Dコンバータ37と同様に、出力調整可能発電機29の出力を最大とするMPPT機能を有する。ここで、出力調整可能発電機29は交流を発電するが、発電機A/Dコンバータ45のAC/DCコンバータ機能によって直流に変換され、DC結合31には直流が供給される。
The power adjustable generator 29 is connected to the DC coupling 31 via the switch 43 and the generator A / D converter 45. The generator A / D converter 45, like the PV D / D converter 37, has an MPPT function that maximizes the output of the output adjustable generator 29. Here, although the power adjustable generator 29 generates alternating current, it is converted to direct current by the AC / DC converter function of the generator A / D converter 45, and direct current is supplied to the DC coupling 31.
また、本実施例における制御装置47(本願請求項の「第2発電源制御手段」)は、第2発電源制御手段としては、出力調整可能発電機29に対して発電機出力指令を与える。
Further, the control device 47 ("second power generation control means" in the claims of this application) in this embodiment, as a second power generation control means, gives a generator output command to the output adjustable generator 29.
太陽光発電パネル25、バッテリー27及び出力調整可能発電機29によってDC結合に供給された直流電流は、第2電力供給経路19及び共通経路15により負荷11へ供給される。第2電力供給経路19は、DC結合31と共通経路15とをつなぐものである。第2電力供給経路19上には、細かい波型の信号である直流リップル分を平準化するコンデンサ49と、通常時に分散電源部5からの電力を供給する主インバータ51と、商用電力供給源3の停電時に分散電源部5からの電力を供給するスタンドアロンインバータ53と、静止型のスイッチで高速スイッチであるスイッチ55及び57とが存在する。
The direct current supplied to the DC coupling by the photovoltaic panel 25, the battery 27 and the power adjustable generator 29 is supplied to the load 11 by the second power supply path 19 and the common path 15. The second power supply path 19 connects the DC coupling 31 and the common path 15. On the second power supply path 19, a capacitor 49 for equalizing DC ripple, which is a fine wave type signal, a main inverter 51 for supplying power from the distributed power supply unit 5 at normal times, and a commercial power supply source 3 There is a stand-alone inverter 53 for supplying power from the distributed power supply unit 5 at the time of power failure, and switches 55 and 57 which are stationary switches and high-speed switches.
現行の法制度の下では、一度商用系統から充電した電力を売電することは禁止されている。したがって、売電のためには太陽光発電パネル25を第1電力供給経路13に直接接続する構成も考えられる。しかし、太陽光発電パネル25の出力は自然エネルギーを利用するため、供給する電力は自然環境に依存し、予測不可能に変化する。負荷11に対して安定に電力を供給するためには、太陽光発電パネル25が供給する電力が予測不可能である点をカバーする必要がある。このため、本実施例においては、分散電源部5が太陽光発電パネル25を備える構成とした。なお、本実施例において、売電を実現するには、例えば、スイッチ35が、太陽光発電パネル25の発生した電力を、コンバータを経由して商用電力供給源3へDC結合31を経由せずに直接出力できるよう切り替えられるものとすることにより、DC結合31を経由させずに売電を可能とすることができる。
Under the current legal system, it is prohibited to sell power once charged from the commercial grid. Therefore, a configuration in which the solar power generation panel 25 is directly connected to the first power supply path 13 is also conceivable for the sale of electricity. However, since the output of the photovoltaic panel 25 utilizes natural energy, the power supplied depends on the natural environment and changes unpredictably. In order to stably supply power to the load 11, it is necessary to cover the point that the power supplied by the photovoltaic panel 25 is unpredictable. Therefore, in the present embodiment, the distributed power supply unit 5 is configured to include the photovoltaic panel 25. In the present embodiment, in order to realize the sale of electricity, for example, the switch 35 does not pass the power generated by the photovoltaic panel 25 to the commercial power supply source 3 via the converter via the DC coupling 31. It is possible to make it possible to sell electricity without passing through the DC coupling 31 by switching to be able to directly output to.
なお、図示を省略する検出手段が、蓄電手段から商用電力供給源3への逆潮流かつ逆潮流の電圧の異常な上昇を検出した場合には、主インバータ51、スタンドアロンインバータ53、スイッチ55、スイッチ57又はスイッチ21により分散電源部5からの電力供給を停止する。
When the detection means (not shown) detects an abnormal rise in reverse flow and reverse flow voltage from the storage means to the commercial power supply source 3, the main inverter 51, stand-alone inverter 53, switch 55, switch The power supply from the distributed power supply unit 5 is stopped by the switch 57 or the switch 21.
ここで、主インバータ51及びスタンドアロンインバータ53は、共に本願請求項の「第1判定手段」として動作するものであってもよい。第1判定手段としては、太陽光発電パネル25の供給電力値P1が2つの判定電力値P判1及びP判2(P判1>P判2)のいずれかに等しいか否かを判定する。また、第2判定手段として、太陽光発電パネル25及び出力調整可能発電機29の供給電力値P1+P2が所定の基準電力値P基を下回るか否かを判定してもよい。さらに、第3判定手段として、主インバータ51及びスタンドアロンインバータ53は、商用電力供給源3が停電であるか否かについても判定してもよい。
Here, both the main inverter 51 and the stand-alone inverter 53 may operate as the "first determination means" in the claims of the present application. As a first determination means, it is determined whether or not the supplied power value P1 of the photovoltaic panel 25 is equal to one of two determination power values P size 1 and P size 2 (P size 1 > P size 2 ). Do. Further, as a second determination means, it may be determined whether or not the supplied power value P 1 + P 2 of the solar power generation panel 25 and the output adjustable generator 29 falls below a predetermined reference power value P basis . Furthermore, as the third determination means, the main inverter 51 and the stand-alone inverter 53 may also determine whether or not the commercial power supply source 3 has a power failure.
通常時には、分散電源部5の直流の電力は、コンデンサ49が接続されている経路を通って主インバータ51によって交流に変換されてスイッチ55を経由する。商用電力供給源3の停電時には、スイッチ55及び57が回路を切り替え、分散電源部5が供給する直流の電力は、スタンドアロンインバータ53によって交流に変換されてスイッチ57を経由して、第2電力供給経路を通って負荷11へと供給される。ここで、主インバータ51は、位相制御によって電力を制御する。これに対して、スタンドアロンインバータ53は、電圧制御によって電力を制御することにより、分散電源部5を発電源7にとっての基準電源とすることが可能である。
In normal times, the direct current power of the distributed power supply unit 5 is converted into alternating current by the main inverter 51 through the path to which the capacitor 49 is connected, and passes through the switch 55. At the time of a power failure of the commercial power supply source 3, the switches 55 and 57 switch the circuit, and the DC power supplied by the distributed power supply unit 5 is converted to AC by the stand-alone inverter 53 and passes through the switch 57 to supply the second power. It is supplied to the load 11 through the path. Here, the main inverter 51 controls the power by phase control. On the other hand, the stand-alone inverter 53 can use the distributed power supply unit 5 as a reference power supply for the power supply 7 by controlling the power by voltage control.
また、主インバータ51及びスタンドアロンインバータ53は、共に本願請求項の「調整手段」の一例でもある。調整手段としては、制御装置9及び制御装置47と協働して、商用電力供給源3、出力調整可能発電機29及び燃料電池7が負荷11に対して供給する電力を調整する。通常時には主インバータ51が、分散電源部5に基準電力値を安定して供給させるべく、太陽光発電パネル25が供給する電力に応じて、制御装置47にバッテリー27及び出力調整可能発電機29が供給する電力を制御させる。商用電力供給源3の停電時にはスタンドアロンインバータ53が、負荷が要求する電力を供給させるべく、太陽光発電パネル25が供給する電力と通常は一定の電力を供給する燃料電池7の供給する電力に応じて、制御装置47にバッテリー27及び出力調整可能発電機29が供給する電力を制御させる。
Moreover, the main inverter 51 and the stand-alone inverter 53 are both examples of the "adjustment means" of this-application claim. As the adjustment means, in cooperation with the control device 9 and the control device 47, the power supplied to the load 11 by the commercial power supply 3, the power adjustable generator 29 and the fuel cell 7 is adjusted. Under normal conditions, the main inverter 51 stably supplies the reference power value to the distributed power supply unit 5 according to the power supplied by the solar power generation panel 25, the battery 27 and the output adjustable generator 29 are supplied to the control device 47. Control the power supplied. At the time of a power failure of the commercial power supply source 3, the stand-alone inverter 53 responds to the power supplied by the photovoltaic power generation panel 25 and the power supplied by the fuel cell 7 which normally supplies a constant power to supply the power required by the load. Then, the control device 47 controls the power supplied by the battery 27 and the power adjustable generator 29.
以下では、図2を用いて電力供給システム1の通常時の動作について説明する。図2は、本願発明の実施の形態に係る電力供給システム1の通常時の動作例を示すフロー図である。
Hereinafter, the normal operation of the power supply system 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flow chart showing an example of normal operation of the power supply system 1 according to the embodiment of the present invention.
まずステップS1において、第1判定手段としての主インバータ51又はスタンドアロンインバータ53が、太陽光発電パネル25の供給電力値P1が出力調整可能発電機29を停止させる判定電力値P判1以上か否かを判定する。P1≧P判1と判定された場合、ステップS2において、主インバータ51又はスタンドアロンインバータ53は、制御装置47に出力調整可能発電機29を停止させてステップS5へと移る。
First, in step S1, whether the main inverter 51 or a stand-alone inverter 53 as a first determination unit, supplying electric power value P 1 of the photovoltaic panel 25 is outputted adjustable generator 29 stops the determination power value P-size 1 or not Determine if When it is determined that P 1 PP size 1 , in step S2, the main inverter 51 or the stand-alone inverter 53 causes the control device 47 to stop the output adjustable generator 29, and proceeds to step S5.
ステップS1においてP1≧P判1と判定されなかった場合、ステップS3において、第1判定手段としての主インバータ51又はスタンドアロンインバータ53が、太陽光発電パネル25の供給電力値P1が出力調整可能発電機29を起動させる判定電力値P判2以下か否かを判定する。P1≦P判2と判定された場合、ステップS4において、制御装置47が出力調整可能発電機29に対して発電機出力指令を出し、発電させる。ステップS3において、P1≦P判2と判定されなかった場合、出力調整可能発電機29に指令は出されずにステップS5へ移る。
If it is not determined that P 1 PP size 1 in step S1, the main inverter 51 or the stand-alone inverter 53 as the first determination means can adjust the output power value P 1 of the photovoltaic panel 25 in step S3. It is determined whether or not the determined power value P size 2 for activating the generator 29 is less than or equal to two . When it is determined that P 1 ≦ P size 2 , in step S4, the control device 47 issues a generator output command to the output adjustable generator 29 to generate electric power. If it is not determined in step S3 that P 1 ≦ P size 2 , the command is not issued to the output adjustable generator 29, and the process proceeds to step S5.
ステップS5において、第2判定手段としての主インバータ51又はスタンドアロンインバータ53が、太陽光発電パネル25及び出力調整可能発電機29の供給電力値P1+P2が基準電力値P基よりも小さいか否かを判定する。P1+P2<P基と判定された場合、ステップS6において、主インバータ51又はスタンドアロンインバータ53は、制御装置47に、バッテリーD/Dコンバータ41にバッテリー27からの放電を開始させてフローを終了する。ここでバッテリー27から放電する電力値Pバ放は、太陽光発電パネル25及び出力調整可能発電機29の供給電力値が基準電力値に不足する電力P基―(P1+P2)に等しい。ステップS5において、P1+P2<P基と判定されなければ、バッテリー27から電力は供給されずにフローを終了する。
In step S5, whether or not the main inverter 51 or the stand-alone inverter 53 as the second determination means has the supplied power value P 1 + P 2 of the solar power generation panel 25 and the output adjustable generator 29 smaller than the reference power value P group. Determine if When it is determined that P 1 + P 2 <P group , the main inverter 51 or the stand-alone inverter 53 causes the control device 47 to start discharging the battery 27 from the battery 27 in step S6 and the flow ends. Do. Here release power value P bar discharged from the battery 27, the power P group supply power value of solar panels 25 and output adjustable generator 29 is insufficient to the reference power value - equal to (P 1 + P 2). In step S5, if it is determined that P 1 + P 2 <P group, the power from the battery 27 ends the flow without being supplied.
バッテリー27には、すでに太陽光発電パネル25又は/及び商用電力供給源3から供給された電力が蓄電されているため、出力調整可能発電機29よりも素早く基準電力値の不足分を供給することが可能である。したがって、出力調整可能発電機29が電力を供給するまでのタイムラグにも関わらず、負荷11に対して安定に電力を供給することが可能である。逆に、例えば太陽光発電パネル25が過剰に発電することにより、太陽光発電パネル25及び出力調整可能発電機29が電力を過剰に供給する場合には、余分な電力を蓄電手段が蓄電することにより、負荷11に対して安定に電力を供給することが可能である。しかも、出力調整可能発電機29が発電することにより、バッテリー27に蓄電された電力が底をつく前に負荷11に対して安定に電力を供給することが可能である。いわば、太陽光発電パネル25の不安定な電力供給に対し、短い周期変動に対してはバッテリー27により安定な電力供給を実現し、長い周期変動に対しては出力調整可能発電機29により安定な電力供給を実現しているといえる。
Since the battery 27 already stores the electric power supplied from the photovoltaic power generation panel 25 and / or the commercial power supply source 3, supplying the shortage of the reference electric power value more quickly than the power adjustable generator 29 Is possible. Therefore, it is possible to stably supply power to the load 11 regardless of the time lag until the power adjustable generator 29 supplies power. On the contrary, for example, when the solar power generation panel 25 and the power adjustable generator 29 excessively supply power by the solar power generation panel 25 generating an excessive amount of power, the storage means stores the extra power. Thus, the power can be stably supplied to the load 11. Moreover, when the power adjustable generator 29 generates power, the power can be stably supplied to the load 11 before the power stored in the battery 27 reaches the bottom. In other words, stable power supply is realized by the battery 27 for short cycle fluctuation with respect to unstable power supply of the solar power generation panel 25 and stable by the power adjustable generator 29 for long cycle fluctuation. It can be said that power supply has been realized.
このように、太陽光発電パネル25からの電力供給が予測できないほどに変動した場合であっても、図2のステップS1からステップS6により、バッテリー27及び出力調整可能発電機29が電力供給源としてのそれぞれの特長を活かして基準電力値との不足分の電力を調整して供給する。結果として、分散電源部5が負荷11に対する安定な電力供給源として機能することが可能となる。
As described above, even if the power supply from the photovoltaic panel 25 fluctuates to an unpredictable level, the battery 27 and the output adjustable generator 29 serve as the power supply source in steps S1 to S6 of FIG. 2. Adjust and supply the shortfall with the reference power value by making use of each feature of. As a result, the distributed power supply unit 5 can function as a stable power supply source for the load 11.
ここで、図3を用いて出力調整可能発電機29の運用の詳細について説明する。図3は、太陽光発電パネル25の供給電力値P1と出力調整可能発電機29の起動及び停止との関係を示す図である。太陽光発電パネル25の供給電力値の経時変化と判定電力値との関係によって4つのケースを図3(a)(b)に示す。図3(a)(b)において、横軸は時間、縦軸は電力値を表す。
Here, the details of the operation of the power adjustable generator 29 will be described with reference to FIG. Figure 3 is a diagram showing a relationship between the supplied power value P 1 and starting and stopping of the output adjustable generator 29 of solar panels 25. Four cases are shown in FIGS. 3A and 3B according to the relationship between the change with time of the power supply value of the photovoltaic power generation panel 25 and the determination power value. In FIGS. 3A and 3B, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents a power value.
出力調整可能発電機29の起動と停止を判定するための判定電力値を2つ別に設けたのは、次の理由による。太陽光発電パネル25は自然エネルギーを利用するため、供給電力値P1が予測不可能である。当然、P1の値が変化して基準電力値P基又は1つの判定電力値P判の周りを小刻みにふれる事態も考えられる。また、頻繁に出力調整可能発電機29を起動・停止すること自体に多大なエネルギーを消費してしまうことにもなる。そこで、判定電力値としてP判1とP判2の2つを設けた。これにより、仮にP1の値が小刻みに変化したとしても出力調整可能発電機29の起動・停止を頻繁に繰り返すことを防ぐこととした。
The reason for providing two determination power values separately for determining the start and stop of the power adjustable generator 29 is as follows. Since photovoltaic panel 25 that utilizes natural energy, the supply power value P 1 is unpredictable. Of course, little by little touch situation around the reference power value P groups or one determination power value P-size value of P 1 is changed also conceivable. In addition, frequent start / stop of the power adjustable generator 29 consumes a great deal of energy. Therefore, two P- size 1 and P- size 2 are provided as determination power values. Thus, if was possible to prevent also frequently repeated starting and stopping of the output adjustable generator 29 as the value of P 1 is changed in small steps.
まず、図3(a)を参照して、P判1よりも大きかった太陽光発電パネル25の供給電力値P1が減少してP判2よりも小さくなり、その後再びP判1よりも大きくなる場合を考える。時刻T2までのP1>P判2となっている時間では出力調整可能発電機29は停止している。P1が減少してP1=P判2となる時刻T2において、出力調整可能発電機29が起動される。その後、P1が増大して再びP1=P判1となる時刻T4において、出力可能発電機29は停止される。ケース1においては、基準電力値P基を大きく割り込んだ時刻T3以降に出力調整可能発電機29が電力を供給する。バッテリー27は出力調整可能発電機29が起動するまでの基準電力値P基への不足分を補い、基準電力値P基を超える過剰供給分を蓄電する。他方、例えば図3(b)のように、P判1よりも大きかった太陽光発電パネル25の供給電力値P1が減少するがP判2までは減少せず、その後再びP判1よりも大きくなる場合には、基準電力値P基への不足分はバッテリー27からの放電で補い、出力調整可能発電機29を起動する必要はない。
First, large with reference to FIG. 3 (a), is smaller than P-size 2 decreases the supply power value P 1 of the solar panels 25 were greater than the P-size 1, then than P-size 1 again Think about the case. The output adjustable generator 29 is stopped at the time when P 1 > P size 2 until time T 2 . In time T 2, where P 1 is P 1 = P-size 2 decreases, the output adjustable generator 29 is activated. After that, at time T 4 at which P 1 increases and P 1 = P size 1 again, the available output generator 29 is stopped. In Case 1, the output adjustable generator 29 the reference power value P based largely interrupted at time T 3 after it supplies power. The battery 27 compensates for the shortfall to the reference power value P group until the output adjustable generator 29 starts up, and stores an excess supply amount exceeding the reference power value P group . On the other hand, for example, as shown in FIG. 3 (b), the supply power value P 1 of the solar panels 25 were greater than the P-format 1 is reduced not reduced to P-size 2, then than P-size 1 again If the increase is shortage of the reference power value P group compensates the discharge from the battery 27, it is not necessary to start the output adjustable generator 29.
上記のように、判定電力値を2つ設定することで、太陽光発電パネル25の予測不可能な電力供給地の変動をバッテリー27及び出力調整可能発電機29が補いつつ、出力調整可能発電機29を頻繁に起動・停止することによるエネルギー消費を抑制させることが可能となる。
As described above, by setting two judgment power values, the battery 27 and the power adjustable generator 29 compensate for the unpredicted fluctuation of the power supply site of the photovoltaic power generation panel 25, and the power adjustable generator It becomes possible to control energy consumption by frequently starting and stopping 29.
ここで、出力調整可能発電機29は、出力を調整可能とはいえ、通常は出力調整可能な範囲の下限として、例えば最大出力の30%程度のように、最低供給電力値が存在する。そのため、基準電力値又は判定電力値をわずかに下回る程度で出力調整可能発電機29を起動すると、供給する電力が大幅に過剰となってしまう。そこで、出力調整可能発電機29の最低供給電力値付近の値を、例えば出力調整可能発電機29を起動するための判定電力値P判2とすることで供給電力の大幅な過剰となることを防ぐことが可能となる。
Here, although the output adjustable generator 29 is adjustable in output, normally, the lowest supply power value exists as a lower limit of the output adjustable range, for example, about 30% of the maximum output. Therefore, if the output adjustable generator 29 is started to a level slightly below the reference power value or the judgment power value, the supplied power becomes significantly excessive. Therefore, by setting the value near the minimum supply power value of the output adjustable generator 29 to, for example, the determination power value P size 2 for activating the output adjustable generator 29, a significant excess of the supplied power can be obtained. It is possible to prevent.
続いて、図3(c)を用いて分散電源部5が安定に基準電力値P基を供給する様子を例示する。図3(c)は、太陽光発電パネル25の供給電力値P1の変動と分散電源部5による電力供給との関係の一例を示すグラフである。図3(c)において、横軸は時間、縦軸は供給される電力を表す。P基は、分散電源部5が安定に供給することを求められる基準電力値である。P判1は、出力調整可能発電機29を停止させる判定電力値である。P判2は、出力調整可能発電機を起動させる判定電力値である。
Subsequently, a state in which the distributed power supply unit 5 stably supplies the reference power value P group will be illustrated using FIG. 3 (c). Figure 3 (c) is a graph showing an example of the relationship between the power supply due to variations with distributed power supply unit 5 of the supply power value P 1 of the solar panels 25. In FIG. 3 (c), the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the supplied power. The P group is a reference power value that the distributed power supply unit 5 is required to stably supply. The P size 1 is a determination power value for stopping the output adjustable generator 29. The P size 2 is a determination power value for starting the output adjustable generator.
図3(c)において、時刻t1以前では、太陽光発電パネル25の供給電力値P1がP判1を下回っているため、出力調整可能発電機29が起動しており、出力調整可能発電機29がP基との不足分の電力量S1(図3(c)中に網状のエリアで表示)を供給している。P1が増大し、時刻t1でP判1、時刻t2でP基、時刻t3でP判2に達するとする。時刻t1からt3にかけてP基との不足分が出力調整可能発電機29の最小出力よりも小さくなり、出力調整可能発電機29の供給による余剰電力量S2が生じる。この余剰電力量S2はバッテリー27に蓄電される。
In FIG. 3 (c), the time t 1 before the supply power value P 1 of the photovoltaic panel 25 is below the P-size 1, outputs adjustable generator 29 is started and outputs adjustable power The unit 29 supplies the electric energy S 1 (indicated by a mesh area in FIG. 3C) for the shortage with the P group . P 1 increases, P-format 1 at time t 1, P group in time t 2, the at time t 3 to reach the P-size 2. Smaller than shortage minimum output of the output adjustable generator 29 of the P group from the time t 1 over the t 3, the excess power amount S 2 caused by the supply of the output adjustable generator 29. The excess power amount S 2 is stored in the battery 27.
時刻t3において、P1がP判1に達したため、出力調整可能発電機29が停止される。その後、P1がP判1を超えた後にP1は減少に転じているが、時刻t8においてP判2まで減少するまでは、出力調整可能発電機29は停止したままである。時刻t2からt5まで及び時刻t6からt7までのP1のP基を超えた余剰電力量S3は、バッテリー27に蓄電される。時刻t5からt6まで及び時刻t7からt8までは、バッテリー27がP基との不足分の電力量S4を供給する。
At time t 3, since the P 1 reaches the P-size 1, the output adjustable generator 29 is stopped. Thereafter, P 1 is started to decline after the P 1 exceeds the P-size 1, at time t 8 until reduced to P-size 2, output adjustable generator 29 remains stopped. The excess power amount S 3 exceeds the P group P 1 from the time t 2 from to t 5 and time t 6 to t 7 is stored in the battery 27. From time t 5 from to t 6 and time t 7 to t 8 supplies a shortage of the electric energy S 4 of the battery 27 and P group.
時刻t8でP判2に達すると出力調整可能発電機29が起動されるが、出力調整可能発電機29が電力供給を開始するまでにはタイムラグがあり、実際には時刻t9から電力供給が開始される。また、電力供給が開始された後も出力調整可能発電機29がP基とP1との差分を供給できるまでにはある程度の時間が必要である。そこで、時刻t7から時刻t11までのP1のP基に満たない電力量のうち、出力調整可能発電機29が供給する電力量S6(図3(c)中に斜線で表示)で間に合わない電力量S5を、より素早く電力供給が可能であるバッテリー27が供給する。
The output adjustable generator 29 to reach P-size 2 at time t 8 is activated, the output adjustable generator 29 there is a time lag before it starts to power supply, in practice the power supply from the time t 9 is Is started. There is also a need for some time until the output adjustable generator 29 even after the power supply has been started can supply the difference between the P group and P 1. Therefore, among the amount of power less than P group P 1 from time t 7 to the time t 11, the output adjustable generator 29 supplies electric energy S 6 (indicated by hatching in FIG. 3 (c)) the amount of power S 5 not in time, the battery 27 is supplied can be more quickly the power supply.
時刻t11の後、時刻t12においてP1がP判1を超えると出力調整可能発電機29が停止される。時刻t10からt12に出力調整可能発電機29が供給した余剰電力量S7はバッテリー27が蓄電する。
After time t 11, P 1 at time t 12 is output adjustable generator 29 is stopped exceeds P-size 1. The excess power amount S 7 from the time t10 to supply the output adjustable generator 29 to t 12 the battery 27 is a power storage.
時刻t12の後、P1はP基よりも高い電力を供給していて余剰電力をバッテリー27が蓄電していたが、時刻t13からt14までのごく短い時間だけP基を割り込み、P判2よりも小さくなったとする。このとき、主インバータ51又はスタンドアロンインバータ53がP1の値が小さくなったことを検出できなければ出力調整可能発電機29は起動されない。t13からt14の間のP基に満たない不足分の電力量S8はバッテリー27からの放電によって供給される。このように、検出の精度は、必要に応じて(例えば短周期的な対応が必要か、長周期的な対応が必要か等により)設定される。同様に、主インバータ51又はスタンドアロンインバータ53が検出したとしても、制御装置47が出力調整可能発電機29を起動するまでにP1がP判1よりも大きい値となれば、出力調整可能発電機29は起動を停止するようにしてもよい。
After time t 12, P 1 interrupt a very short time only P group is surplus power battery 27 has been power storage by providing power higher than P group, from the time t 13 to t 14, P Suppose that the size is smaller than 2 . At this time, if the main inverter 51 or the stand-alone inverter 53 can not detect that the value of P 1 has become small, the output adjustable generator 29 is not started. The electric energy S 8 of the shortfall less than the P group between t 13 and t 14 is supplied by the discharge from the battery 27. As described above, the detection accuracy is set as needed (for example, depending on whether short-periodic or long-periodic correspondence is necessary). Similarly, even if the main inverter 51 or the stand-alone inverter 53 detects, if P 1 has a value larger than P size 1 before the controller 47 starts the output adjustable generator 29, the output adjustable generator 29 may stop the start.
続いて、図4を用いて電力供給システム1の停電時の動作について説明する。図4は、本願発明の実施の形態に係る電力供給システム1において、商用電力供給源3の停電時の動作例を示すフロー図である。
Then, the operation | movement at the time of the power failure of the electric power supply system 1 is demonstrated using FIG. FIG. 4 is a flowchart showing an operation example at the time of a power failure of the commercial power supply source 3 in the power supply system 1 according to the embodiment of the present invention.
ステップSS1において、判定手段としての主インバータ51又はスタンドアロンインバータ53が、商用電力供給源3が停電であるか否かを判定する。停電であると判定しない場合は、フローを終了する。停電であると判定した場合には、ステップSS2において、スイッチ17が商用電力供給源3を解列し、制御装置9が単独運転が禁止されている燃料電池7を停止させる。続いて、ステップSS3において、分散電源部5を基準電源として燃料電池7が電力供給を再開してフローを終了する。燃料電池7の再起動により、負荷11に対する電力の安定供給がさらに容易となる。
In step SS1, the main inverter 51 or the stand-alone inverter 53 as determination means determines whether or not the commercial power supply source 3 has a power failure. If it is not determined that there is a power failure, the flow is ended. When it is determined that a power failure has occurred, the switch 17 disconnects the commercial power supply source 3 in step SS2, and the control device 9 stops the fuel cell 7 whose isolated operation is prohibited. Subsequently, in step SS3, the fuel cell 7 resumes the power supply using the dispersed power supply unit 5 as a reference power supply, and the flow ends. The restart of the fuel cell 7 further facilitates the stable supply of power to the load 11.
なお、実施例において、発電量が予測不可能である第1発電源の例として、太陽光発電パネル25以外にも、例えば風力発電装置であってもよいし、これらの発電装置を組み合わせたものであってもよい。
In the embodiment, as an example of the first power generation source whose power generation amount can not be predicted, a wind power generation device may be used other than the solar power generation panel 25, for example, or a combination of these power generation devices It may be
また、第3発電源としては、燃料電池7以外にも、安定に電力を供給する分散電源であれば他の発電手段による電源を用いてもよく、当然、RDF(ごみ固形化燃料)を用いた発電システムや発電の廃熱を再利用するコジェネレーションシステムのような発電システムを用いてもよい。
Also, as the third power source, other than fuel cell 7, as long as it is a distributed power source that supplies electric power stably, a power source by other power generation means may be used, and naturally, RDF (waste solidified fuel) is used A power generation system such as a conventional power generation system or a cogeneration system that reuses the waste heat of power generation may be used.
さらに、実施例のステップS1からS6において、太陽光発電パネル25からの電力供給を他の電力供給源から補うことができればよく、バッテリー27からの放電を出力調整可能発電機29の発電開始よりも早く開始してもよいし、同時に発電を開始するとしてもよい。すなわち、ステップS5及びS6をステップS1からS4に先立って行うとしてもよい。
Furthermore, in steps S1 to S6 of the embodiment, it is sufficient that the power supply from the photovoltaic power generation panel 25 can be supplemented from other power supply sources, and the discharge from the battery 27 is more than the power generation start of the power adjustable generator 29. It may be started earlier, or power generation may be started at the same time. That is, steps S5 and S6 may be performed prior to steps S1 to S4.
さらに、分散電源部5が供給するべき電力である基準電力値P基は変動する値であってもよい。本実施例に係る電力供給システム1が負荷11に対して安定に電力供給できればよく、例えば、商用系統から電力が供給されている場合には、基準電力値P基は変動する値であって商用系統から供給される電力と基準電力値P基の和が一定であるとしてもよい。また、商用系統から電力が供給されている場合において、基準電力値P基は太陽光発電パネル25の変動する電力供給値P1に追従する値としてもよい。
Furthermore, the reference power value P group which is the power to be supplied by the distributed power supply unit 5 may be a fluctuating value. As long stable power supply to the power supply system 1 a load 11 according to the present embodiment, for example, when the power from the utility power is supplied, the reference power value P group is a value that varies commercial the sum of the power and the reference power value P group supplied from the system may be a constant. Further, when the electric power from the utility power is supplied, the reference power value P group may be a value that follows the power supply value P 1 that varies the photovoltaic panel 25.
さらに、判定電力値P判1及びP判2共に固定値である必要はなく、変動する値としてもよい。例えば、基準電力値P基は太陽光発電パネル25の変動する電力供給値P1に追従する値として、2つの判定電力値を決定する(例えば基準電力値の±10%など)としてもよい。このように基準電力値P基、判定電力値P判1及びP判2を太陽光発電パネル25の電力供給値P1に追従させることにより、出力調整可能発電機29を極力起動させないシステム運用が可能となる。
Furthermore, the determination power values P size 1 and P size 2 need not be fixed values, and may be variable values. For example, the reference power value P group as a value to follow the power supply value P 1 that varies the photovoltaic panel 25, may determine the two determination power value (for example ± 10% of the reference power value, etc.). By making the reference power value P base , the judgment power value P size 1 and the P size 2 follow the power supply value P 1 of the solar power generation panel 25 as described above, the system operation does not start the output adjustable generator 29 as much as possible. It becomes possible.
さらに、制御装置9が発電源7を停止させる前に、高速スイッチであるスイッチ55及び57が主インバータ51からの電力供給からスタンドアロンインバータ53からの電力供給に切り替えて分散電源部5を基準電源とした場合、発電源7を停止させることなく負荷11に対して電力を供給させることとしてもよい。
Furthermore, before the control device 9 stops the power supply 7, the switches 55 and 57, which are high-speed switches, switch the power supply from the main inverter 51 to the power supply from the stand-alone inverter 53 to use the distributed power supply unit 5 as a reference power supply. In such a case, power may be supplied to the load 11 without stopping the power supply 7.
さらに、主インバータ51とスタンドアロンインバータ53は物理的に一体である構成とし、それぞれ通常時及び商用系統の停電時に切り替えて用いられるものであってもよい。
Furthermore, the main inverter 51 and the stand-alone inverter 53 may be physically integrated, and may be switched between normal time and power outage of the commercial system.
さらに、第1判定手段、第2判定手段及び調整手段の各機能は、主インバータ51及びスタンドアロンインバータ53以外の構成が担うものとしてもよい。
Furthermore, the functions of the first determination means, the second determination means, and the adjustment means may be borne by configurations other than the main inverter 51 and the stand-alone inverter 53.
さらに、制御装置9と制御装置47は、まとめて一つの制御装置としてもよい。また、制御装置47が、PV D/Dコンバータ37、バッテリーD/Dコンバータ41又は発電機A/Dコンバータ45が有する電力供給手段に対する制御機能を兼ね備える構成としてもよい。
Furthermore, the control device 9 and the control device 47 may be combined into one control device. In addition, the control device 47 may be configured to have a control function for the power supply means of the PV D / D converter 37, the battery D / D converter 41, or the generator A / D converter 45.
さらに、DC結合31において太陽光発電パネル25が供給した電力を補って出力調整可能発電機29から電力が供給される構成であればよく、交流発電源である出力調整可能発電機29の代わりに直流発電源を用いてもよい。このとき、発電機A/Dコンバータ45のAC/DCコンバータ機能は不要となる。
Furthermore, it is sufficient that the DC coupling 31 compensates for the power supplied by the photovoltaic panel 25 and the power is supplied from the power adjustable generator 29 instead of the power adjustable power generator 29 which is an AC power source. A direct current source may be used. At this time, the AC / DC converter function of the generator A / D converter 45 becomes unnecessary.
さらに、DC結合31は、分散電源部5が備える複数の電力供給源である太陽光発電パネル25、バッテリー27、出力調整可能発電機29からの電流が同一の電圧レベルで接続されていればよく、接続点の数や接続場所が限定されるものではない。
Furthermore, the DC coupling 31 may be connected as long as currents from the photovoltaic power generation panel 25, the battery 27, and the power adjustable generator 29 which are a plurality of power supply sources included in the distributed power supply unit 5 are connected at the same voltage level. The number of connection points and the connection location are not limited.
さらに、DC/ACインバータの位置は、例えば太陽光発電パネル25、バッテリー27及び出力調整可能発電機29から供給される電力を交流に変換した後に1つのサイトに集める構成としてもよい。
Furthermore, the position of the DC / AC inverter may be configured to convert the power supplied from, for example, the photovoltaic panel 25, the battery 27, and the power adjustable generator 29 into alternating current and collect it at one site.
さらに、負荷11に対して直流によって負荷11に対して電力を供給する構成であってもよい。
Furthermore, the load 11 may be configured to supply power to the load 11 by direct current.