JP6184880B2 - Solar solar heat utilization system control device, solar solar heat utilization system, and solar solar heat utilization system control method - Google Patents
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Description
本発明は、太陽光太陽熱利用システムおよびその制御装置に関する。 The present invention relates to a solar solar heat utilization system and a control device therefor.
太陽光のエネルギーを利用する装置として、太陽光を熱エネルギーに変換して温水を得る太陽熱利用装置、および、太陽光を電気エネルギーに変換して発電を行う太陽光発電装置がある。 As a device that uses sunlight energy, there is a solar heat utilization device that converts sunlight into heat energy to obtain hot water, and a solar power generation device that generates electricity by converting sunlight into electrical energy.
特許文献1には、季節または日射量により貯湯タンク内の水量を変更する太陽熱温水器が記載されている。
特許文献2には、集熱状態に応じて貯留槽に貯留される湯水の量を変更する太陽熱利用装置が記載されている。
特許文献1、2に記載の装置は、太陽光を熱エネルギーに変換して温水を得る太陽熱利用装置に関するものである。そのため、これらの装置では、得られる温水の温度および量が関心事になる。
The apparatuses described in
これに対して、近年では、太陽熱利用装置と太陽光発電装置とを組み合わせた太陽光太陽熱利用ハイブリッドシステムが登場している。特許文献3には、太陽電池パネルから集めた熱を輸送する熱媒体の移動量を変更する太陽光熱利用システムが記載されている。
On the other hand, in recent years, a solar solar heat utilization hybrid system combining a solar heat utilization device and a solar power generation device has appeared.
特許文献1、2では、集熱パネルを冷却することが目的ではなく、温水を得ることが目的であるので、集熱パネルの温度が高くても問題にならない。
In
しかしながら、太陽光発電パネルにはその温度が高くなるほど発電効率が落ちるという問題がある。太陽光太陽熱利用ハイブリッドシステムでは、熱媒体で太陽光発電パネルを冷却し、熱媒体に移動した熱を利用する。 However, the photovoltaic power generation panel has a problem that the power generation efficiency decreases as the temperature increases. In the solar solar heat hybrid system, the solar power generation panel is cooled by the heat medium, and the heat transferred to the heat medium is used.
特許文献3には、熱媒体の移動量を小さくすることにより集熱量が増えると記載されている。熱媒体の移動量が小さくなれば、熱媒体が太陽電池パネルの中に滞在する時間が長くなる。そのため、太陽電池パネルの熱媒体の出口での熱媒体の温度は高くなる。
しかしながら、太陽電池パネルから熱媒体への熱伝達率は、両者の温度差に比例する。そのため、熱媒体の移動量を小さくすると集熱効率は低下する。そのため、特許文献3に記載の構成では、発電効率を考慮して太陽電池パネルを適切に冷却することはできない。また、特許文献3のように、蓄熱槽の水量を一定として流速を変えるだけでは、冬場に所望の温度の温水を得ることはできず、夏場に太陽電池パネルを十分に冷却することもできない。
However, the heat transfer rate from the solar cell panel to the heat medium is proportional to the temperature difference between the two. For this reason, when the amount of movement of the heat medium is reduced, the heat collection efficiency is lowered. Therefore, in the configuration described in
本発明の一態様によれば、太陽光発電の優先度に応じて、太陽光発電と太陽熱利用とのバランスを変更する太陽光太陽熱利用システムの制御装置を実現することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to realize a control device for a solar solar heat utilization system that changes the balance between solar power generation and solar heat utilization according to the priority of solar power generation.
本発明の一態様に係る制御装置は、太陽光発電部と、上記太陽光発電部を冷却する熱媒体と、上記太陽光発電部から上記熱媒体によって運ばれる熱を蓄熱する蓄熱部とを備える太陽光太陽熱利用システムの制御装置であって、太陽熱利用に対する太陽光発電の優先度設定に応じて、上記蓄熱部の熱容量を変更させる熱容量変更手段を備えることを特徴としている。 A control device according to an aspect of the present invention includes a solar power generation unit, a heat medium that cools the solar power generation unit, and a heat storage unit that stores heat carried by the heat medium from the solar power generation unit. It is a control device for a solar solar heat utilization system, and is characterized by comprising heat capacity changing means for changing the heat capacity of the heat storage unit according to the priority setting of solar power generation for solar heat utilization.
本発明の一態様に係る制御方法は、太陽光発電部と、上記太陽光発電部を冷却する熱媒体と、上記太陽光発電部から上記熱媒体によって運ばれる熱を蓄熱する蓄熱部とを備える太陽光太陽熱利用システムの制御方法であって、太陽熱利用に対する太陽光発電の優先度設定に応じて、上記蓄熱部の熱容量を変更させる熱容量変更ステップを含むことを特徴としている。 A control method according to an aspect of the present invention includes a solar power generation unit, a heat medium that cools the solar power generation unit, and a heat storage unit that stores heat carried by the heat medium from the solar power generation unit. It is a control method of a solar solar heat utilization system, and includes a heat capacity change step of changing the heat capacity of the heat storage unit according to the priority setting of solar power generation for solar heat use.
本発明の一態様によれば、蓄熱部の熱容量を変更させることにより、太陽熱利用に対して太陽光発電を優先するか否かを適切に変更することができる。 According to one aspect of the present invention, by changing the heat capacity of the heat storage unit, it is possible to appropriately change whether to prioritize solar power generation over solar heat utilization.
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。以下の特定の項目(実施形態)における構成について、それが他の項目で説明されている構成と同じである場合は、説明を省略する場合がある。また、説明の便宜上、各項目に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The configuration of the following specific items (embodiments) may be omitted if it is the same as the configuration described in other items. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in each item are given the same reference numerals, and the explanation thereof is omitted as appropriate.
〔実施形態1〕
太陽光発電の効率を高くするためには、太陽電池パネルの温度は低く維持されることが好ましい。一方で、太陽電池パネルが受けた太陽熱を給湯または暖房に利用する場合、太陽電池パネルの温度はある程度高い温度に維持される必要がある。本実施形態の太陽光太陽熱利用システム(太陽光太陽熱ハイブリッドシステム)では、設定された優先度に応じて、太陽光発電および太陽熱利用のバランスを変更する。
In order to increase the efficiency of solar power generation, the temperature of the solar cell panel is preferably kept low. On the other hand, when the solar heat received by the solar cell panel is used for hot water supply or heating, the temperature of the solar cell panel needs to be maintained at a certain level. In the solar solar heat utilization system (solar solar heat hybrid system) of this embodiment, the balance between solar power generation and solar heat utilization is changed according to the set priority.
(太陽光太陽熱利用システム1の構成)
図1は、本実施形態の太陽光太陽熱利用システム1の概略構成を示す模式図である。太陽光太陽熱利用システム1は、太陽電池パネル2、蓄熱槽3、制御装置4、熱媒体循環路5、熱媒体用ポンプ6、排出部7、供給部8、排出ポンプ9、および出力配線10を備える。また、太陽光太陽熱利用システム1は、パネル温度検出部11、蓄熱体温度検出部12、蓄熱体量検出部13、および発電量検出部14を備える。
(Configuration of Solar Solar Heat Utilization System 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a solar solar
太陽電池パネル2(太陽光発電部)は、太陽光を電気エネルギーに変換することで発電を行う。 The solar cell panel 2 (solar power generation unit) generates power by converting sunlight into electrical energy.
蓄熱槽3は、蓄熱体のための容器であり、太陽電池パネル2から得た熱を蓄熱体に蓄える。
The
熱媒体循環路5は、蓄熱槽3と太陽電池パネル2とを熱媒体が循環するように結ぶ。熱媒体は、熱媒体用ポンプ6によって熱媒体循環路5の中を循環する。熱媒体は、太陽電池パネル2において熱交換により太陽電池パネル2の熱を奪うことにより、太陽電池パネル2を冷却する。熱媒体用ポンプ6による熱媒体の移動量は、特に限定されない。
The heat
ここでは、熱媒体および蓄熱体は、水である。この場合、熱媒体用ポンプ6は、蓄熱槽3の中の水を太陽電池パネル2に供給する。太陽電池パネル2から熱を奪った熱媒体としての水(温水)は、そのまま蓄熱体として蓄熱槽3の中に蓄えられる。なお、蓄熱槽3の下層部の水(冷水)が熱媒体循環路5を介して太陽電池パネル2に供給される。
Here, the heat medium and the heat storage body are water. In this case, the
ただしこれに限らず、例えば、熱媒体として不凍液等(プロピレングリコール水溶液、またはエチレングリコール水溶液等)の液体を用い、蓄熱体として水を用いることもできる。この場合、蓄熱槽3において熱媒体と蓄熱体(水)との間で熱交換を行うことで、太陽電池パネル2から得た熱を蓄熱体に蓄える。この場合、熱媒体が凍ることを防ぐことができるという利点と、蓄熱体としての水と熱媒体とが混ざらない(蓄熱体が熱媒体循環路5を通らない)という利点とが得られる。この場合、熱媒体の量は変わらず、蓄熱体の量が変更され得る。なお、熱媒体として水を用いた上で、熱媒体の水と蓄熱体の水とが混ざらないよう、蓄熱槽3において熱交換を行ってもよい。また、蓄熱体として水以外の液体を用いることもできる。また、蓄熱材として、使用される温度領域に融点を有し、容器(ポリプロピレン、ポリエチレン、またはアルミラミネート等の容器)に入れられた潜熱蓄熱材、あるいは、カプセル化された潜熱蓄熱材と液体との混合物を用いることもできる。潜熱蓄熱材としてはパラフィン、または酢酸ナトリウム三水和物等を用いることができる。液体と潜熱蓄熱材と併用することにより、小さな体積の蓄熱体で、より多くの熱を貯めることが可能となる。
However, the present invention is not limited to this. For example, a liquid such as an antifreeze solution (a propylene glycol aqueous solution or an ethylene glycol aqueous solution) can be used as the heat medium, and water can be used as the heat storage body. In this case, the heat obtained from the
排出部7は、温められた蓄熱体(温水)を利用するために、蓄熱槽3から蓄熱体を排出する。排出部7は、バルブを備え、バルブによって蓄熱体の排出を行うか否かを切り替える。排出ポンプ9は、排出部7から蓄熱体を、例えば家屋の浴槽等に送り出す。なお、蓄熱槽3の上層部の水(温水)が排出部7から排出される。排出部7がフロート式である場合、排出部7は、常に一番上の蓄熱体を排出することができる。
The
供給部8は、蓄熱槽3に新たな蓄熱体を供給(補充)する。供給部8は、バルブを備え、バルブによって蓄熱体の供給を行うか否かを切り替える。
The
出力配線10は、太陽光太陽熱利用システム1から外部機器に接続される配線である。出力配線10は、太陽電池パネル2によって発電された電力を、太陽光太陽熱利用システム1の外部に出力する。
The
パネル温度検出部11は、太陽電池パネル2または太陽電池パネル2近傍の熱媒体の温度を検出し、太陽電池パネル2または太陽電池パネル2近傍の熱媒体の温度の情報を制御装置4に送信する。パネル温度検出部11は、太陽電池パネル2または太陽電池パネル2近傍の熱媒体の任意の箇所の温度を測定してよい。好ましくは、パネル温度検出部11は、熱を奪った熱媒体の出口付近に対応する、太陽電池パネル2または熱媒体の温度を測定する。なお、太陽電池パネル2近傍の熱媒体の温度は、太陽電池パネル2の温度を反映した値(太陽電池パネル2の温度に対応する値)となっている。そのため、以下では簡略のために、太陽電池パネル2近傍の熱媒体の温度も太陽電池パネル2の温度として扱う。
The panel
蓄熱体温度検出部12は、蓄熱槽3の中の蓄熱体の温度を検出し、蓄熱体の温度の情報を制御装置4に送信する。蓄熱体温度検出部12は、蓄熱槽3の内側または外側の少なくとも1箇所の温度を測定する。好ましくは、蓄熱体温度検出部12は、蓄熱体の上層部および下層部に対応する、高さが異なる2箇所の温度を測定し、それぞれの温度の情報を制御装置4に送信する。蓄熱体温度検出部12は、蓄熱槽3の内側の温度を測定することが好ましい。ただし、蓄熱槽3の壁面の厚さおよび熱伝導率は変化しないので、蓄熱槽3の外側の温度および外気温から、蓄熱槽3の内側の温度を推定することができる。
The heat storage body
蓄熱体量検出部13は、蓄熱槽3の中の蓄熱体の量を検出し、蓄熱体の量の情報を制御装置4に送信する。蓄熱体量検出部13は、例えば、フロート式、超音波式、圧力式、静電容量式等の連続的な値(量)を測定する検出手段によって、蓄熱体の量(水位)を検出することができる。これに限らず、蓄熱体量検出部13は、複数のレベルスイッチによって段階的な水位を測定する検出手段等、他の検出手段を用いてもよい。また、蓄熱体量検出部13が、排出部7による排出量の検出手段(流量計)および供給部8による供給量の検出手段(流量計)を備えて、補助的に排出量および供給量に基づいて蓄熱槽3の中の蓄熱体の量を検出してもよい。
The heat storage body
発電量検出部14は、太陽電池パネル2の発電量を検出し、発電量の情報を制御装置4に送信する。
The power generation
(制御装置の構成)
制御装置4は、熱媒体用ポンプ6、排出部7、供給部8、および排出ポンプ9の動作を制御する。制御装置4は、例えば供給部8を制御することにより、蓄熱槽3の中の蓄熱体の量を変更する。これにより、制御装置4は、蓄熱槽3の熱容量を変更する。排出部7、供給部8、および排出ポンプ9は、蓄熱槽3の熱容量調節機構と言うことができる。ここでは、制御装置4は、蓄熱槽3と共に設置される制御器であるとして説明する。しかしこれに限らず、制御装置4は、例えば、発電量の情報を表示する発電量モニタとして、給湯用のリモコンとして、または、HEMS(home energy management system)のように携帯端末(例えばタブレット端末、スマートフォン、携帯電話等)として、実現することもできる。制御装置4が携帯端末のように蓄熱槽3から離れた装置で実現される場合、制御装置4から受けた指示に基づき、排出部7等を直接制御する別の制御器が蓄熱槽3の周辺に設けられてもよい。
(Configuration of control device)
The
図2は、制御装置4の概略構成を示すブロック図である。制御装置4は、パネル温度取得部21、蓄熱体温度取得部22、蓄熱体量取得部23、発電量取得部24、優先度設定部25、蓄熱体量設定部26、制御指示部27、および指示入力部28を備える。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the
パネル温度取得部21(発電部温度取得手段)は、パネル温度検出部11から取得した太陽電池パネル2の温度の情報を蓄熱体量設定部26に出力する。蓄熱体温度取得部22は、蓄熱体温度検出部12から取得した蓄熱体の温度の情報を蓄熱体量設定部26に出力する。蓄熱体量取得部23は、蓄熱体量検出部13から取得した蓄熱体の量の情報を制御指示部27に出力する。発電量取得部24は、発電量検出部14から取得した発電量の情報を蓄熱体量設定部26に出力する。
The panel temperature acquisition unit 21 (power generation unit temperature acquisition means) outputs the temperature information of the
優先度設定部25(優先度設定手段)は、太陽光太陽熱利用システム1において、太陽光発電を太陽熱利用より優先させるか否かを示す優先度を設定する。優先度設定部25は、例えばユーザの指示入力に基づいて、優先度を設定する。この場合、太陽光発電の効率を優先するか、太陽熱利用の蓄熱体の温度を優先するかを、ユーザの好みに応じてユーザが設定することができる。優先度設定部25は、設定した優先度の情報を蓄熱体量設定部26に出力する。優先度の設定については、例えば優先度を高、中、低など複数の段階で切り替えられるスライドスイッチや、排他的に切り替わるボタンによって設定してもよいし、タブレット、スマートフォン、携帯電話、またはPC等のモニタ上に設定画面を表示し、設定してもよい。また優先度の高さではなく、「太陽光発電優先」「太陽熱利用優先」など、太陽光と太陽熱のどちらを優先させるかをスイッチ、ボタン、または上記方法によって切り替えてもよい。
The priority setting unit 25 (priority setting means) sets a priority indicating whether or not solar power generation is prioritized over solar heat utilization in the solar solar
蓄熱体量設定部26(熱容量変更手段)は、優先度、発電量、太陽電池パネル2の温度、および蓄熱体の温度に基づいて、蓄熱槽3の中の蓄熱体の量の設定値を設定する。詳細な蓄熱体の量の設定方法については後述する。蓄熱体量設定部26は、蓄熱体の量の設定値を制御指示部27に出力する。
The heat storage body amount setting unit 26 (heat capacity changing means) sets a set value of the amount of the heat storage body in the
制御指示部27(熱容量変更手段、流路制御手段)は、蓄熱体の量の設定値および現在の蓄熱体の量に基づいて、蓄熱槽3の中の蓄熱体の量を設定値に近づけるために、蓄熱体を蓄熱槽3に供給する指示を供給部8に送信する。設定値が現在の蓄熱体の量よりも小さい場合、蓄熱槽3の蓄熱体を捨てることはせず、蓄熱体の熱を利用するときに蓄熱槽3から蓄熱体を排出すればよい。
The control instruction unit 27 (heat capacity changing means, flow path control means) is for bringing the amount of the heat storage body in the
なお、設定値が現在の蓄熱体の量よりも小さい場合、制御指示部27は、蓄熱体を蓄熱槽3から排出する指示を排出部7、および排出ポンプ9に送信してもよい。排出された蓄熱体を使用する必要がない場合、蓄熱体を捨ててもよいが、例えば蓄熱槽3から別の貯水槽等に蓄熱体を移してもよい。
When the set value is smaller than the current amount of the heat storage body, the
制御指示部27は、ユーザの指示入力に基づくタイミング、またはあらかじめ設定されたタイミングで、蓄熱体の熱を利用するために蓄熱体を排出する指示を、排出部7および排出ポンプ9に送信する。これにより、制御指示部27は、排出部7のバルブが開くように排出部7を制御し、かつ、排出ポンプ9が蓄熱体を送出するように排出ポンプ9を制御する。制御指示部27は、発電量、太陽電池パネル2の温度、および蓄熱体の温度に基づいて、太陽電池パネル2の冷却が必要であるか否かを判断する。太陽電池パネル2の冷却が必要である場合、制御指示部27は、熱媒体を送出する指示を、熱媒体用ポンプ6に送信する。これにより、制御指示部27は、熱媒体用ポンプ6が熱媒体を送出する(循環させる)ように熱媒体用ポンプ6を制御する。
The
蓄熱体量設定部26が蓄熱体の量(熱容量)を設定し、制御指示部27が供給部8を制御することにより、蓄熱槽3(蓄熱部)の熱容量が変更される。蓄熱体量設定部26および制御指示部27は、熱容量変更手段であると言える。
The amount of heat storage
指示入力部28は、複数のボタンまたはタッチパネル等の入力装置を介して、ユーザからの指示入力を受け付ける。指示入力部28は、ユーザの指示入力を優先度設定部25および制御指示部27に出力する。
The
(制御フロー)
図3は、熱媒体の循環および蓄熱体の量の設定に関する制御装置4の制御フローを示す図である。なお、制御装置4は、蓄熱槽3の蓄熱体の量を、所定の下限値以上に維持する。
(Control flow)
FIG. 3 is a diagram illustrating a control flow of the
制御装置4は、太陽電池パネル2による発電量Pが発電量閾値Pth以上であるか否かを判定する(ステップS1)。
The
発電量Pが発電量閾値Pth未満の場合(S1でNo)、制御装置4は、熱媒体用ポンプ6の動作をOFFにする(S2)。すなわち、熱媒体は熱媒体循環路5の中を循環しない。夜間等、太陽電池パネル2がほとんど発電を行っていないときは、太陽電池パネル2を冷却する必要がない。そのため、発電量が小さい場合、制御装置4は、熱媒体用ポンプ6の動作をOFFにすることで、消費電力を低減する。
When the power generation amount P is less than the power generation amount threshold Pth (No in S1), the
発電量Pが発電量閾値Pth以上の場合(S1でYes)、制御装置4は、太陽電池パネル2の温度Tpと蓄熱体の温度Twとの差分(Tp−Tw)が、温度差閾値ΔTより大きいか否かを判定する(S3)。
When the power generation amount P is equal to or greater than the power generation amount threshold Pth (Yes in S1), the
太陽電池パネル2の温度Tpと蓄熱体の温度Twとの差分(Tp−Tw)が、温度差閾値ΔT未満の場合(S3でNo)、制御装置4は、熱媒体用ポンプ6の動作をOFFにする(S2)。太陽電池パネル2に供給される熱媒体の温度は、蓄熱槽3の蓄熱体の温度に依存する。太陽電池パネル2の温度Tpと蓄熱体の温度Twとの差が小さい場合、熱媒体による太陽電池パネル2の冷却の効果は小さい。また、太陽電池パネル2の熱を蓄熱槽3の蓄熱体に蓄える効果も小さい。そのため、温度の差分(Tp−Tw)が小さい場合、制御装置4は、熱媒体用ポンプ6の動作をOFFにすることで、消費電力を低減する。
When the difference (Tp−Tw) between the temperature Tp of the
発電量Pが発電量閾値Pth以上、かつ、温度の差分(Tp−Tw)が温度差閾値ΔT以上の場合(S1でYes、かつ、S3でYes)、太陽電池パネル2を冷却するために、制御装置4は、熱媒体用ポンプ6の動作をONにする(S4)。これにより、太陽光太陽熱利用システム1は、太陽電池パネル2を冷却して発電効率を高くし、かつ、太陽電池パネル2の熱を蓄熱槽3の蓄熱体に蓄える。
In order to cool the
制御装置4(具体的には蓄熱体量設定部26)は、さらに蓄熱槽3の蓄熱体の量の設定を行う。制御装置4は、設定された優先度に基づき、太陽光発電を太陽熱利用より優先させるか否かを判定する(S5)。
The control device 4 (specifically, the heat storage body amount setting unit 26) further sets the amount of the heat storage body in the
太陽光発電を優先させる場合(S5でYes)、制御装置4は、蓄熱槽3の蓄熱体の量を、所定の第1値V1に設定する(S6)。第1値V1は、蓄熱槽3に蓄えられる蓄熱体の上限値であってもよい。蓄熱槽3の蓄熱体の量が多くなると、蓄熱槽3の熱容量は大きくなり、かつ蓄熱体の温度は低くなる。蓄熱槽3により多くの熱を蓄えることができるので、熱媒体によって太陽電池パネル2を冷却する効果が大きくなる。そのため、太陽電池パネル2の発電効率を高くすることができる。例えば、シリコン系の太陽電池の場合、温度が1℃低下する毎に、発電出力が0.3〜0.5%上昇する(温度係数が−0.3〜−0.5[%/℃]である)。
When giving priority to photovoltaic power generation (Yes in S5), the
太陽光発電を優先させない場合(S5でNo)、制御装置4は、太陽電池パネル2の温度Tpが、温度閾値Tth1以上であるか否かを判定する(S7)。
When not giving priority to photovoltaic power generation (No in S5), the
太陽電池パネル2の温度Tpが、温度閾値Tth1以上である場合(S7でYes)、制御装置4は、蓄熱槽3の蓄熱体の量を、所定の第1値V1に設定する(S6)。太陽電池パネル2の温度Tpが高すぎる場合、過集熱により太陽電池パネル2の発電効率が低下する。それゆえ、太陽光太陽熱利用システム1は、蓄熱体の量を増加させることにより、蓄熱体および太陽電池パネル2の温度を低下させる。蓄熱槽3または熱媒体の温度ではなく、太陽電池パネル2の温度Tpに基づいて判断することにより、制御装置4は、発電効率を重視した判断をすることができる。
When the temperature Tp of the
太陽電池パネル2の温度Tpが、温度閾値Tth1未満である場合(S7でNo)、制御装置4は、太陽電池パネル2の温度Tpが、温度閾値Tth2以上であるか否かを判定する(S8)。ここで、Tth1>Tth2である。
When the temperature Tp of the
太陽電池パネル2の温度Tpが、温度閾値Tth2以上である場合(S8でYes)、制御装置4は、蓄熱槽3の蓄熱体の量を、第2値V2に設定する(S9)。ここで、V1>V2である。
When the temperature Tp of the
太陽電池パネル2の温度Tpが、温度閾値Tth2未満である場合(S8でNo)、制御装置4は、蓄熱槽3の蓄熱体の量を、第3値V3に設定する(S10)。ここで、V2>V3>0である。V3は、蓄熱槽3に蓄える蓄熱体の下限値である。
When the temperature Tp of the
このように、制御装置4は、太陽電池パネル2の温度Tpに応じて、蓄熱槽3の蓄熱体の量を段階的に変更する。太陽電池パネル2の温度Tpが高い場合は、制御装置4は、蓄熱槽3の蓄熱体の量の設定値を大きく設定し、太陽電池パネル2を冷却する効果を高める。一方で、太陽電池パネル2の温度Tpが低い場合は、発電効率は十分高いと考えられる。その反面、蓄熱体の量が多いと、蓄熱体の温度が上がりにくく、役立つ(所望の)温度の温水が得られない。そのため、制御装置4は、蓄熱槽3の蓄熱体の量の設定値を小さく設定し、太陽電池パネル2からの熱によって蓄熱体の温度が高くなるようにする。
Thus, the
以上のように、制御装置4は、蓄熱体の量を設定する。制御装置4は、上記の熱媒体の循環および蓄熱体の量の設定の処理を、所定のタイミングで(例えば定期的に)実行する。制御装置4は、現在の蓄熱槽3の蓄熱体の量が蓄熱体の量の設定値より少ない場合、蓄熱槽3に蓄熱体を供給するために、供給部8のバルブが開くよう供給部8を制御する。そして、蓄熱槽3の蓄熱体の量が設定値に到達すると、供給部8のバルブが閉まるよう供給部8を制御する。なお、蓄熱体を利用するために蓄熱槽3から蓄熱体が排出されることで、現在の蓄熱槽3の蓄熱体の量が蓄熱体の量の設定値より少なくなった場合も、制御装置4は、同様の動作を行う。
As described above, the
図4は、蓄熱槽3の中の蓄熱体の量(または設定値)の一例を示す図である。例えば、図4の(a)のように太陽光発電を優先しない場合、夏期には蓄熱体の量は第1値V1に維持され、冬期には蓄熱体の量は第3値V3に維持され、中間期には蓄熱体の量は第2値V2に維持される。これにより、太陽光太陽熱利用システム1は、太陽光発電と太陽熱とをバランスよく利用することができる。一方、図4の(b)のように太陽光発電を優先する場合、常に蓄熱体の量は第1値V1に維持され、太陽光発電が優先される。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the amount (or set value) of the heat storage body in the
なお、制御装置4は、S7、S8において、太陽電池パネル2の温度Tpではなく、蓄熱体の温度が所定の閾値より高いか否かに応じて、蓄熱槽3の蓄熱体の量を段階的に変更してもよい。例えば、蓄熱体の温度が閾値(50℃)を越える場合、制御装置4は、蓄熱槽3に蓄熱体を追加させる。その後、蓄熱体の温度が閾値以下になった段階で、制御装置4は、蓄熱体を追加を停止する。なお水は温度が高いと密度が小いため、蓄熱槽3の中で温度成層が形成される。この場合、蓄熱槽3の中の蓄熱体の上層部で蓄熱体の温度を測定することが好ましい。
In S7 and S8, the
また、太陽光発電を優先する場合(S5でYes)、さらに、太陽電池パネル2の温度Tpが所定の温度閾値より高いか否かに応じて、制御装置4は、蓄熱槽3の蓄熱体の量の設定値を変更してもよい。例えば、太陽光発電を優先する場合は、制御装置4は、太陽電池パネル2の温度Tpが温度閾値Tth2以上であれば設定値を第1値V1とし、温度Tpが温度閾値Tth2未満であれば設定値を第2値V2としてもよい。このように、太陽光発電を優先する場合に、優先しない場合よりも、蓄熱槽3の蓄熱体の量の設定値を大きくしてもよい。
Moreover, when giving priority to photovoltaic power generation (Yes in S5), the
また、太陽光発電を優先させる設定であり、かつ、太陽電池パネル2の温度Tpが所定の温度閾値Tth3(ここでTth3≧Tth1)より高く、かつ、既に蓄熱槽3の中の蓄熱体の量が最大である場合、制御装置4は、排出部7等に蓄熱体の一部を排出させてもよい。蓄熱体(温水)の一部を排出させた後、蓄熱槽3に冷水を供給することで、蓄熱体の温度を下げることができる。これにより、太陽電池パネル2をさらに冷却することができる。
Moreover, it is the setting which gives priority to photovoltaic power generation, and the temperature Tp of the
本実施形態の太陽光太陽熱利用システム1は、蓄熱槽3の蓄熱体の量(すなわち蓄熱槽3の熱容量)を変更することにより、発電量と集熱温度(蓄熱体の温度)との優先順位を容易にかつ効果的に制御することができる。例えば、太陽電池パネル2の温度が高い夏期に発電量を高くしたい場合、蓄熱槽3に冷水を追加することで蓄熱槽3の中の蓄熱体を多くする。冬期に給湯用に高温の湯が欲しい場合、蓄熱槽3の中の蓄熱体を少なくする(下限になるまで水を補充しない)。これにより、集熱温度(蓄熱体の温度)を優先することができる。さらに、季節および太陽電池パネル2の温度に関係なく発電量を優先する場合、蓄熱槽3の中の蓄熱体を多くすることで冷却効果を高くし、発電効率を高くすることができる。このように、ユーザは、太陽光太陽熱利用システム1における発電量と集熱温度との優先度を決めることができる。
The solar solar
〔実施形態2〕
本実施形態では、熱媒体を冷却するための放熱器を備える構成について説明する。
[Embodiment 2]
This embodiment demonstrates the structure provided with the heat radiator for cooling a heat medium.
図5は、本実施形態の太陽光太陽熱利用システム30の概略構成を示す模式図である。太陽光太陽熱利用システム30は、太陽電池パネル2、蓄熱槽3、制御装置4、熱媒体循環路5、熱媒体用ポンプ6、排出部7、供給部8、排出ポンプ9、および出力配線10を備える。また、太陽光太陽熱利用システム30は、パネル温度検出部11、蓄熱体温度検出部12、蓄熱体量検出部13、および発電量検出部14を備える。さらに、太陽光太陽熱利用システム30は、流路切替弁31および放熱器32を備える。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the solar solar
流路切替弁31は、太陽電池パネル2より下流側の熱媒体循環路5に配置される。流路切替弁31は、太陽電池パネル2を通過した熱媒体を、直接蓄熱槽3に戻すか、放熱器32を介して蓄熱槽3に戻すかを切り替える。流路切替弁31は、制御装置4によって制御される。
The flow
放熱器32(放熱部)は、通過する熱媒体から熱を放熱させる。放熱器32を通過した熱媒体は、蓄熱槽3に送られる。
The radiator 32 (heat radiating part) radiates heat from the passing heat medium. The heat medium that has passed through the
なお、流路切替弁31および放熱器32は、太陽電池パネル2より上流側の熱媒体循環路5に配置されてもよい。上流側に配置された流路切替弁31が放熱器32側に熱媒体を送出する場合、放熱器32によって冷却された熱媒体が、太陽電池パネル2に供給される。
The flow
(制御フロー)
図6は、本実施形態における流路切替弁31に関する制御装置4の制御フローを示す図である。なお、熱媒体の循環および蓄熱体の量の設定のフローは、実施形態1と同じである。蓄熱体量設定部26は、蓄熱体量取得部23から現在の蓄熱体の量の情報を受け取る。
(Control flow)
FIG. 6 is a diagram illustrating a control flow of the
制御装置4(具体的には蓄熱体量設定部26)は、現在の蓄熱槽3の中の蓄熱体の量Vaが、第1値V1に達しているか否かを判定する(S21)。第1値V1は、蓄熱槽3の中に蓄えてもよい蓄熱体の量の上限値である。
The control device 4 (specifically, the heat storage body amount setting unit 26) determines whether or not the current amount Va of the heat storage body in the
蓄熱体の量Vaが第1値V1に達していない場合(S21でNo)、制御装置4は、熱媒体が放熱器32を通過しないよう、流路切替弁31の出力を蓄熱槽3側に切り替える(S22)。
When the amount Va of the heat storage body does not reach the first value V1 (No in S21), the
蓄熱体の量Vaが第1値V1に達している場合(S21でYes)、制御装置4は、太陽電池パネル2の温度Tpが、温度閾値Tth1以上であるか否かを判定する(S23)。
When the amount Va of the heat storage body has reached the first value V1 (Yes in S21), the
太陽電池パネル2の温度Tpが、温度閾値Tth1以上である場合(S23でYes)、制御装置4は、熱媒体が放熱器32を通過するよう、流路切替弁31の出力を放熱器32側に切り替える(S24)。
When the temperature Tp of the
一方、太陽電池パネル2の温度Tpが温度閾値Tth1未満である場合(S23でNo)、制御装置4は、熱媒体が放熱器32を通過しないよう、流路切替弁31の出力を蓄熱槽3側に切り替える(S22)。制御装置4は、上記の放熱の要否の判定処理を、所定のタイミングで(例えば定期的に、または蓄熱体の量が変化したときに)実行する。
On the other hand, when the temperature Tp of the
蓄熱体の量が上限値に達している場合、それ以上蓄熱体の量を増加させて蓄熱体の温度を下げることができない。そこで、本実施形態では、蓄熱体の量が上限値に達していて、かつ、太陽電池パネル2の温度Tpが、温度閾値Tth1以上である場合、放熱器32によって熱媒体の熱を放熱することにより、冷却効率を向上させる。これにより、十分な温度かつ十分な量の蓄熱体が得られている場合であっても、太陽光太陽熱利用システム30は、太陽電池パネル2の温度を下げ、発電効率を向上することができる。なお、太陽電池パネル2の温度の代わりに蓄熱体の温度に応じて放熱の有無を切り替えてもよい。
When the amount of the heat storage body has reached the upper limit value, the amount of the heat storage body cannot be increased further to lower the temperature of the heat storage body. Therefore, in the present embodiment, when the amount of the heat storage body reaches the upper limit and the temperature Tp of the
〔実施形態3〕
本実施形態では、段階的な優先度設定に応じて、熱媒体を冷却するための放熱器を利用する構成について説明する。なお、太陽光太陽熱利用システムの構成は実施形態2と同じである。
[Embodiment 3]
In the present embodiment, a configuration using a radiator for cooling a heat medium according to stepwise priority setting will be described. The configuration of the solar solar heat utilization system is the same as that of the second embodiment.
図7は、本実施形態における流路切替弁31に関する制御装置4の制御フローを示す図である。なお、熱媒体の循環の設定のフローは、実施形態1と同じである。
FIG. 7 is a diagram illustrating a control flow of the
制御装置4(具体的には蓄熱体量設定部26)は、蓄熱槽3の蓄熱体の量の設定を行う。本実施形態では、ユーザの指示入力に基づき、太陽光発電の優先度が3段階(高、中、低)に設定される。例えば、優先度「高」は、最も太陽光発電を優先する度合いが高い設定である。優先度「中」は、次に太陽光発電を優先する度合いが高い設定である。優先度「低」は、太陽光発電を優先しない設定である。優先度はより細かく(多段階に)設定されてもよい。
The control device 4 (specifically, the heat storage body amount setting unit 26) sets the amount of the heat storage body in the
制御装置4は、設定された優先度が所定の優先度「中」以上であるか否かを判定する(S31)。
The
設定された優先度が所定の優先度「中」以上である(「高」または「中」である)場合(S31でYes)、制御装置4は、蓄熱槽3の蓄熱体の量を、上限値である第1値V1に設定する(S32)。
When the set priority is equal to or higher than the predetermined priority “medium” (“high” or “medium”) (Yes in S31), the
設定された優先度が所定の優先度「中」未満である(「低」である)場合(S31でNo)、制御装置4は、太陽電池パネル2の温度Tpが、温度閾値Tth1以上であるか否かを判定する(S33)。
When the set priority is less than the predetermined priority “medium” (“low”) (No in S31), the
太陽電池パネル2の温度Tpが、温度閾値Tth1以上である場合(S33でYes)、制御装置4は、蓄熱槽3の蓄熱体の量を、第1値V1に設定する(S32)。
When the temperature Tp of the
太陽電池パネル2の温度Tpが、温度閾値Tth1未満である場合(S33でNo)、制御装置4は、蓄熱槽3の蓄熱体の量を、下限値である第3値V3に設定する(S34)。なお、制御装置4は、太陽電池パネル2の温度に応じてより多段階に蓄熱体の量を設定することもできるが、ここでは説明の簡略のために蓄熱体の量を2段階に設定する。
When the temperature Tp of the
蓄熱体の量が上限値の第1値V1に設定された場合(S32)、さらに、制御装置4は、設定された優先度が所定の優先度「高」以上である(「高」である)か否かを判定する(S35)。
When the amount of the heat storage body is set to the first value V1 of the upper limit value (S32), the
設定された優先度が所定の優先度「高」以上である(「高」である)場合(S35でYes)、制御装置4は、熱媒体が放熱器32を通過するよう、流路切替弁31の出力を放熱器32側に切り替える(S36)。
When the set priority is equal to or higher than the predetermined priority “high” (“high”) (Yes in S35), the
設定された優先度が所定の優先度「高」未満である(「中」または「低」である)場合(S35でNo)、制御装置4は、熱媒体が放熱器32を通過しないよう、流路切替弁31の出力を蓄熱槽3側に切り替える(S37)。また、蓄熱体の量が下限値の第3値V3に設定された場合(S37)も、制御装置4は、熱媒体が放熱器32を通過しないよう、流路切替弁31の出力を蓄熱槽3側に切り替える(S37)。
When the set priority is less than the predetermined priority “high” (“medium” or “low”) (No in S35), the
優先度が「中」の場合、太陽光太陽熱利用システムは、蓄熱槽3の中の蓄熱体の量を多くすることにより、太陽電池パネル2の冷却効率を向上させる。この場合、太陽光太陽熱利用システムは、放熱器32は利用しない。
When the priority is “medium”, the solar solar heat utilization system increases the cooling efficiency of the
一方、優先度が「高」の場合、太陽光太陽熱利用システムは、蓄熱槽3の中の蓄熱体の量を多くし、さらに放熱器32を利用することにより、太陽電池パネル2の冷却効率をさらに向上させる。放熱器32を利用することは、集熱効率を下げることになるが、発電効率をさらに向上させる。
On the other hand, when the priority is “high”, the solar solar heat utilization system increases the amount of the heat storage body in the
なお、優先度が「低」の場合、太陽光太陽熱利用システムは、太陽電池パネル2の温度に応じて蓄熱体の量を設定し、かつ、放熱器32は利用しない。
When the priority is “low”, the solar solar heat utilization system sets the amount of the heat storage body according to the temperature of the
このように、本実施形態では、太陽光太陽熱利用システムは、太陽光発電の優先度に応じて、放熱器32を利用するか否かを決定する。これにより、太陽光太陽熱利用システムは、太陽光発電と太陽熱利用とのバランスを、よりユーザの希望に一致するように変更することができる。
Thus, in this embodiment, the solar solar heat utilization system determines whether to use the
〔実施形態4〕
太陽熱利用において、集熱量は、一般的に季節によって大きく異なる。夏期では集熱量は多いが、冬期では集熱量は少なく、蓄熱体の温度が上がりにくい。また、夏期以外では、太陽電池パネル2の温度はあまり上昇しないため、発電効率の低下の度合いは必ずしも大きくない。そこで、本実施形態では、太陽光太陽熱利用システムは、日時に応じて蓄熱体の量を変更する。なお、太陽光太陽熱利用システムの構成は、制御装置を除き、実施形態1と同様である。
[Embodiment 4]
In solar heat utilization, the amount of heat collected generally varies greatly depending on the season. The amount of heat collected is high in summer, but the amount of heat collected is small in winter, and the temperature of the heat storage body is difficult to rise. Moreover, since the temperature of the
図8は、本実施形態の制御装置4aの概略構成を示すブロック図である。制御装置4aは、パネル温度取得部21、蓄熱体温度取得部22、蓄熱体量取得部23、発電量取得部24、優先度設定部25、蓄熱体量設定部26、制御指示部27、指示入力部28、および時間取得部41を備える。
FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of the
時間取得部41(時間取得手段)は、制御装置4aに内蔵されている時計または外部のネットワークから、時間情報を取得する。例えば、時間情報は1年間における現在の日付(月および日)の情報を含む。時間情報は、さらに時刻(時および分)の情報を含んでもよい。時間情報は、現在の季節を示すものであってもよい。時間情報は、1年間における現在の時点を示す情報である。時間取得部41は、時間情報を蓄熱体量設定部26に出力する。
The time acquisition unit 41 (time acquisition means) acquires time information from a clock built in the
蓄熱体量設定部26は、時間情報が示す日付に応じて、当日の気温および当日の日射量を推測する。蓄熱体量設定部26は、太陽光発電の優先度、および、推測された気温および日射量に応じて、蓄熱槽3の中の蓄熱体の量を設定する。
The heat storage body
例えば、推測された気温または日射量が所定の第1閾値以上であり、当日が夏期に相当すると考えられる場合、蓄熱体量設定部26は、蓄熱体の量を上限の第1値V1(例えば200L)に設定する。推測された気温または日射量が第1閾値未満かつ第2閾値以上であり、当日が中間期に相当すると考えられる場合、蓄熱体量設定部26は、蓄熱体の量を中間の第2値V2(例えば150L)に設定する。推測された気温または日射量が所定の第2閾値未満であり、当日が冬期に相当すると考えられる場合、蓄熱体量設定部26は、蓄熱体の量を下限の第3値V3(例えば100L)に設定する。ただし、蓄熱体量設定部26は、太陽光発電を優先させる優先度に設定されている場合、日付に関わらず蓄熱体の量を上限の第1値V1(例えば200L)に設定する。あるいは、蓄熱体量設定部26は、太陽光発電を優先させる優先度に設定されている場合、上限を超えない範囲で、蓄熱体を所定の量(例えば50L)増加させてもよい。
For example, if the estimated temperature or solar radiation amount is equal to or greater than a predetermined first threshold and the day is considered to correspond to summer, the heat storage body
なお、同じ日でも地域によって気候(気温および日射量)は異なる。そのため、制御装置4aは、例えば地域情報取得部(地域情報取得手段:図示せず)によって日付と気候とを対応付ける地域情報の設定を受け付けてもよい。例えば、複数種類の地域情報から、ユーザまたは設置者が、太陽光太陽熱利用システムが設置される地域に合った地域情報を選択してもよい。あるいは、制御装置4aは、地域情報を外部のネットワークから取得してもよい。地域情報は、日付に対応する一日の平均気温または一日の平均日射量等の気候情報を含み得る。気候情報は、長期に渡る気象(温度、または日射量等)の平均を示す情報であってもよい。蓄熱体量設定部26は、日付と気候とを対応付ける地域情報に基づいて、当日の気温および当日の日射量を推測することができる。
Even on the same day, the climate (temperature and solar radiation) varies from region to region. Therefore, the
〔実施形態5〕
本実施形態では、気象情報を外部から取得し、現在の気象または予測される気象に応じて蓄熱体の量を変更する構成について説明する。
[Embodiment 5]
This embodiment demonstrates the structure which acquires weather information from the outside and changes the quantity of a thermal storage body according to the present weather or the forecasted weather.
図9は、本実施形態の太陽光太陽熱利用システム50の概略構成を示す模式図である。太陽光太陽熱利用システム50は、太陽電池パネル2、蓄熱槽3、制御装置4b、熱媒体循環路5、熱媒体用ポンプ6、排出部7、供給部8、排出ポンプ9、および出力配線10を備える。また、太陽光太陽熱利用システム50は、パネル温度検出部11、蓄熱体温度検出部12、蓄熱体量検出部13、および発電量検出部14を備える。制御装置4bは、太陽光太陽熱利用システム50にネットワークで接続された外部のサーバ52から、気象情報を取得する。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the solar solar
図10は、本実施形態の制御装置4bの概略構成を示すブロック図である。制御装置4bは、パネル温度取得部21、蓄熱体温度取得部22、蓄熱体量取得部23、発電量取得部24、優先度設定部25、蓄熱体量設定部26、制御指示部27、指示入力部28、および情報取得部51を備える。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the
情報取得部51(気象情報取得手段)は、定期的にまたは所定のタイミングで、外部のサーバ52から、気象情報を取得する。気象情報は、例えば現在の気温、現在の日射量、現在の天気、または、それらの予測(天気予報)等を示す情報である。情報取得部51は、気象情報を蓄熱体量設定部26に出力する。
The information acquisition unit 51 (weather information acquisition means) acquires weather information from the
蓄熱体量設定部26は、気象情報が示す気象(現在の気温、現在の日射量、現在の天気、あるいは、所定の期間についての気温、日射量、または天気の予測)に応じて、所定の期間(例えばその日中)に得られる発電量または集熱量を推測する。蓄熱体量設定部26は、太陽光発電の優先度、および、推測された発電量または集熱量に応じて、蓄熱槽3の中の蓄熱体の量を設定する。
The heat accumulator
例えば、気温が高い、日射量が多い、または天気が晴れ等の気象のために、推測された集熱量が所定の第3閾値以上である場合、蓄熱体量設定部26は、蓄熱体の量を上限の第1値V1(例えば200L)に設定する。推測された集熱量が所定の第3閾値未満である場合、例えば、蓄熱体量設定部26は、蓄熱体の量を下限の第3値V3(例えば100L)に設定する。
For example, when the estimated heat collection amount is equal to or greater than a predetermined third threshold due to weather such as high air temperature, large amount of solar radiation, or sunny weather, the heat storage body
また例えば、日射量が多いために推測された発電量が所定の第4閾値以上である場合、蓄熱体量設定部26は、発電量を優先するために、蓄熱体の量を上限の第1値V1(例えば200L)に設定する。推測された集熱量が所定の第4閾値未満である場合、例えば、蓄熱体量設定部26は、蓄熱体の量を下限の第3値V3(例えば100L)に設定する。
In addition, for example, when the amount of power generation estimated due to a large amount of solar radiation is equal to or greater than a predetermined fourth threshold, the heat storage body
ただし、蓄熱体量設定部26は、太陽光発電を優先させる優先度に設定されている場合、日付に関わらず蓄熱体の量を上限の第1値V1(例えば200L)に設定する。あるいは、蓄熱体量設定部26は、太陽光発電を優先させる優先度に設定されている場合、上限を超えない範囲で、蓄熱体を所定の量(例えば50L)増加させてもよい。
However, the heat storage body
〔実施形態6〕
本実施形態では、買電単価、売電単価、またはデマンドレスポンス情報に応じて、太陽光発電の優先度を変更する構成について説明する。なお、太陽光太陽熱利用システムの構成は、実施形態5(図9、図10)と同様である。
[Embodiment 6]
This embodiment demonstrates the structure which changes the priority of photovoltaic power generation according to a power purchase unit price, a power sale unit price, or demand response information. In addition, the structure of a solar solar heat utilization system is the same as that of Embodiment 5 (FIG. 9, FIG. 10).
本実施形態の情報取得部51(価格情報取得手段、デマンドレスポンス情報取得手段)は、定期的にまたは所定のタイミングで、現在の買電単価および売電単価の情報を外部のサーバ52から取得する。情報取得部51は、デマンドレスポンス信号を外部のサーバ52から受信する構成であってもよい。デマンドレスポンス信号は、例えば電力供給者が電力需要者に対して電力消費の削減を求めるときに、電力供給者が電力需要者に発信する信号である。情報取得部51は、買電単価および売電単価の情報、またはデマンドレスポンス信号の受信の有無を示すデマンドレスポンス情報を、優先度設定部25に出力する。
The information acquisition unit 51 (price information acquisition unit, demand response information acquisition unit) of the present embodiment acquires information on the current power purchase unit price and power sale unit price from the
優先度設定部25は、買電単価、売電単価、またはデマンドレスポンス情報に応じて、太陽光発電の優先度を自動的に設定する。設定された優先度に応じて、蓄熱体量設定部26は、蓄熱体の量を設定する。なお、熱媒体の循環および蓄熱体の量の設定のフローは、実施形態1と同じである。
The
図11は、本実施形態における太陽光発電の優先度の設定に関する制御装置4bの制御フローを示す図である。制御装置4bは、買電単価、売電単価、またはデマンドレスポンス情報が更新されたタイミングで、以下の制御フローを実行する。
FIG. 11 is a diagram illustrating a control flow of the
制御装置4b(具体的には優先度設定部25)は、売電単価と買電単価との差分(売電単価−買電単価)が所定の閾値P1以上であるか否かを判定する(S41)。
The
差分(売電単価−買電単価)が所定の閾値P1以上である場合(S41でYes)、優先度設定部25は、太陽光発電を優先すると設定する(S42)。(売電単価−買電単価)がある程度大きい場合、太陽光発電を優先することで、例え太陽熱利用による蓄熱体の温度が下がったとしても発電量を増加させた方が有利である。閾値P1は、太陽光発電の効率を優先することによって、発電量増加による売電量の増加または買電量の減少による得が、集熱量の低下による損を上回るか否かを判定するための閾値である。
When the difference (unit price of power sale-unit price of power purchase) is equal to or greater than the predetermined threshold value P1 (Yes in S41), the
差分(売電単価−買電単価)が所定の閾値P1未満である場合(S41でNo)、優先度設定部25は、デマンドレスポンス信号の受信の有無を判定する(S43)。
When the difference (power selling unit price−power purchasing unit price) is less than the predetermined threshold value P1 (No in S41), the
デマンドレスポンス信号を受信している場合(S43でYes)、優先度設定部25は、太陽光発電を優先すると設定する(S42)。
When the demand response signal is received (Yes in S43), the
デマンドレスポンス信号を受信していない場合(S43でNo)、優先度設定部25は、太陽光発電を優先しないと設定する(S44)。
When the demand response signal is not received (No in S43), the
なお、優先度設定部25は、売電単価および買電単価のいずれかの情報から、優先度を設定することもできる。例えば、優先度設定部25は、売電単価がある閾値以上である場合に、太陽光発電を優先すると設定してもよい。売電単価がある程度高い場合、太陽光発電の効率を優先することによって、発電量増加による売電量の増加による得が、集熱量の低下による損を上回ると判断できる。あるいは、優先度設定部25は、買電単価がある閾値以上である場合に、太陽光発電を優先すると設定してもよい。買電単価がある程度高い場合、太陽光発電の効率を優先することによって、発電量増加による買電量の減少による得が、集熱量の低下による損を上回ると判断できる。なお、集熱量の低下による損を推測(算出)するために、情報取得部51は、電気以外のエネルギー(ガス等)の価格(単価)の情報を取得してもよい。
The
〔実施形態7〕
本実施形態では、買電単価、発電量、および電力使用量に応じて、太陽光発電の優先度を変更する構成について説明する。なお、太陽光太陽熱利用システムの構成は、実施形態5(図9、図10)と同様である。
[Embodiment 7]
This embodiment demonstrates the structure which changes the priority of photovoltaic power generation according to a power purchase unit price, electric power generation amount, and electric power consumption. In addition, the structure of a solar solar heat utilization system is the same as that of Embodiment 5 (FIG. 9, FIG. 10).
本実施形態の情報取得部51は、定期的にまたは所定のタイミングで、現在の買電単価の情報を外部のサーバ52から取得する。情報取得部51は、買電単価の情報を、優先度設定部25に出力する。
The
発電量取得部24(発電量取得手段)は、発電量検出部14から取得した発電量の情報を、優先度設定部25および蓄熱体量設定部26に出力する。また、発電量取得部24(電力使用量取得手段)は、太陽光太陽熱利用システム50が設置された建物(太陽光太陽熱利用システム50が電力を供給する施設)の、現在の電力使用量の情報を取得する。太陽光太陽熱利用システム50は、建物の電力使用量を測定する電力使用量検出部(図示せず)を備える。
The power generation amount acquisition unit 24 (power generation amount acquisition means) outputs the information on the power generation amount acquired from the power generation
優先度設定部25は、買電単価、発電量、および電力使用量に応じて、太陽光発電の優先度を自動的に設定する。設定された優先度に応じて、蓄熱体量設定部26は、蓄熱体の量を設定する。なお、熱媒体の循環および蓄熱体の量の設定のフローは、実施形態1と同じである。
The
図12は、本実施形態における太陽光発電の優先度の設定に関する制御装置4bの制御フローを示す図である。制御装置4bは、定期的にまたは所定のタイミングで、以下の制御フローを実行する。
FIG. 12 is a diagram illustrating a control flow of the
制御装置4b(具体的には優先度設定部25)は、買電単価が所定の閾値P2以上であるか否かを判定する(S51)。
The
買電単価が所定の閾値P2以上である場合(S51でYes)、優先度設定部25は、発電量と電力使用量との差分(発電量−電力使用量)が0未満であるか否かを判定する(S52)。
When the power purchase unit price is equal to or higher than the predetermined threshold P2 (Yes in S51), the
差分(発電量−電力使用量)が0未満である場合(S52でYes)、優先度設定部25は、太陽光発電を優先すると設定する(S53)。買電単価が一定値以上で、かつ発電量が電力使用量より少ない場合、ユーザは価格が高い電力を購入する必要がある。購入する電力量を低減するために、太陽光太陽熱利用システム50は、太陽光発電の効率を優先して発電量を増加させる。なお、S52において、優先度設定部25は、(発電量−電力使用量)がある閾値未満であるか否かを判定してもよい。
When the difference (power generation amount−power usage amount) is less than 0 (Yes in S52), the
一方、買電単価が所定の閾値P2未満である場合(S51でNo)、または、差分(発電量−電力使用量)が0以上である場合(S52でNo)、優先度設定部25は、太陽光発電を優先しないと設定する(S54)。すなわち、買電単価が低い場合、制御装置4bは、太陽熱利用(得られる蓄熱体の温度)も考慮し、蓄熱体の量を設定する。
On the other hand, when the power purchase unit price is less than the predetermined threshold P2 (No in S51), or when the difference (power generation amount-power usage) is 0 or more (No in S52), the
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る制御装置(4、4a、4b)は、太陽光発電部(太陽電池パネル2)と、上記太陽光発電部を冷却する熱媒体と、上記太陽光発電部から上記熱媒体によって運ばれる熱を蓄熱する蓄熱部(蓄熱槽3)とを備える太陽光太陽熱利用システム(1、30、50)の制御装置であって、太陽熱利用に対する太陽光発電の優先度設定に応じて、上記蓄熱部の熱容量を変更させる熱容量変更手段(蓄熱体量設定部26、制御指示部27)を備える。
[Summary]
The control device (4, 4a, 4b) according to
上記の構成によれば、蓄熱部の熱容量が変更されることにより、太陽光発電の効率が変更される。蓄熱部の熱容量を大きくした場合、蓄熱部はより多くの熱を蓄えることができるので、太陽光発電部の冷却効率が高くなる。これにより、太陽光発電部の発電効率が高くなる。一方で、蓄熱部の熱容量を大きくした場合、太陽熱を利用するための蓄熱部の温度は低くなる。上記制御装置は、太陽熱利用に対する太陽光発電の優先度設定に応じて、蓄熱部の熱容量を変更させることにより、太陽光発電と太陽熱利用のバランスを変更することができる。それゆえ、上記制御装置は、蓄熱部の熱容量を変更させることにより、太陽熱利用に対して太陽光発電を優先するか否かを適切に変更することができる。 According to said structure, the efficiency of solar power generation is changed by changing the heat capacity of a thermal storage part. When the heat capacity of the heat storage unit is increased, the heat storage unit can store more heat, so that the cooling efficiency of the solar power generation unit is increased. Thereby, the power generation efficiency of the solar power generation unit is increased. On the other hand, when the heat capacity of the heat storage unit is increased, the temperature of the heat storage unit for using solar heat is lowered. The said control apparatus can change the balance of solar power generation and solar heat utilization by changing the heat capacity of a thermal storage part according to the priority setting of solar power generation with respect to solar heat utilization. Therefore, the control device can appropriately change whether to prioritize solar power generation over solar heat utilization by changing the heat capacity of the heat storage unit.
なお、優先度は、例えばユーザが設定することができる。この場合、ユーザの希望に合うように、太陽光発電と太陽熱利用のバランスを変更することができる。 The priority can be set by the user, for example. In this case, the balance between solar power generation and solar heat utilization can be changed to meet the user's wishes.
本発明の態様2に係る制御装置は、上記態様1において、上記太陽光発電部の温度の情報を取得する発電部温度取得手段(パネル温度取得部21)を備え、上記熱容量変更手段は、上記優先度設定、および、上記太陽光発電部の温度に応じて、上記蓄熱部の熱容量を設定する構成であってもよい。
The control device according to
太陽光発電部の温度が低い場合、太陽光発電部を冷却する必要性は小さい。この場合、蓄熱部の熱容量を小さくすることにより、蓄熱部の温度を高くすればよい。上記の構成によれば、太陽光発電部を冷却する必要性に応じて、太陽熱利用で得られる温度を高くすることができる。 When the temperature of the solar power generation unit is low, the necessity for cooling the solar power generation unit is small. In this case, the temperature of the heat storage unit may be increased by reducing the heat capacity of the heat storage unit. According to said structure, the temperature obtained by solar heat utilization can be made high according to the necessity to cool a solar power generation part.
本発明の態様3に係る制御装置は、上記態様2において、上記蓄熱部の熱容量が第1閾値以上であり、かつ、上記太陽光発電部の温度が第2閾値以上である場合、上記熱媒体の放熱を行う放熱部(放熱器32)を上記熱媒体が通過するよう、上記熱媒体の流路を切り替えさせる流路制御手段(制御指示部27)を備える構成であってもよい。
In the control device according to
上記の構成によれば、放熱部によって熱媒体の熱を放熱することにより、太陽光発電部の冷却効率を向上させることができる。それゆえ、蓄熱部の熱容量が最大の場合であっても、さらに放熱部を使用することによって太陽光発電の効率を向上させることができる。 According to said structure, the cooling efficiency of a solar power generation part can be improved by radiating the heat | fever of a heat medium with a thermal radiation part. Therefore, even if the heat capacity of the heat storage unit is the maximum, the efficiency of solar power generation can be improved by using the heat dissipation unit.
本発明の態様4に係る制御装置は、上記態様1または2において、上記太陽光発電の上記優先度設定が所定の優先度以上である場合、上記熱媒体の放熱を行う放熱部を上記熱媒体が通過するよう、上記熱媒体の流路を切り替えさせる流路制御手段を備える構成であってもよい。
In the control device according to
上記の構成によれば、太陽光発電を優先する場合、放熱部を使用してさらに太陽光発電の効率を向上させることができる。 According to said structure, when giving priority to photovoltaic power generation, the efficiency of photovoltaic power generation can further be improved using a thermal radiation part.
本発明の態様5に係る制御装置は、上記態様1から4において、1年間における現在の時点を示す情報を取得する時間取得手段(時間取得部41)を備え、上記熱容量変更手段は、取得された上記時点に応じて、上記蓄熱部の熱容量を変更させる構成であってもよい。
The control device according to
上記の構成によれば、上記制御装置は、1年間における現在の時点(季節、月あるいは月日等)の気候を考慮し、上記蓄熱部の熱容量を変更させることができる。 According to said structure, the said control apparatus can change the heat capacity of the said thermal storage part in consideration of the climate of the present time (season, month, month, etc.) in one year.
本発明の態様6に係る制御装置は、上記態様5において、上記太陽光太陽熱利用システムが設置される地域の気象の平均を示す情報を取得する地域情報取得手段(地域情報取得部)を備え、上記熱容量変更手段は、取得された上記時点の気象の上記平均に応じて、上記蓄熱部の熱容量を変更させる構成であってもよい。
The control apparatus which concerns on
上記の構成によれば、太陽光太陽熱利用システムが設置される地域の気象(気温または日射量等)の平均(平均気温または平均日射量等)を考慮して、上記蓄熱部の熱容量を変更させることができる。そのため、より適切に太陽光発電と太陽熱利用のバランスを調整することができる。 According to said structure, the heat capacity of the said thermal storage part is changed in consideration of the average (average temperature or average solar radiation etc.) of the weather (temperature or solar radiation etc.) of the area where the solar solar heat utilization system is installed. be able to. Therefore, the balance between solar power generation and solar heat utilization can be adjusted more appropriately.
本発明の態様7に係る制御装置は、上記態様1から4において、現在の気象の情報または所定期間についての予測された気象の予測の情報を含む気象情報を取得する気象情報取得手段(情報取得部51)を備え、上記熱容量変更手段は、上記現在の気象または上記予測された気象に応じて、上記蓄熱部の熱容量を変更させる構成であってもよい。
The control device according to
上記の構成によれば、現在の気象(現在の気温、現在の日射量、現在の天気等)または予測された気象(気温、日射量、または天気等の予測)を考慮して、上記蓄熱部の熱容量を変更させることができる。そのため、より適切に太陽光発電と太陽熱利用のバランスを調整することができる。 According to the above configuration, in consideration of the current weather (current temperature, current solar radiation, current weather, etc.) or predicted weather (prediction of temperature, solar radiation, weather, etc.), the heat storage unit The heat capacity of can be changed. Therefore, the balance between solar power generation and solar heat utilization can be adjusted more appropriately.
本発明の態様8に係る制御装置は、上記態様1から7において、買電単価または売電単価の情報を取得する価格情報取得手段(情報取得部51)と、買電単価または売電単価に応じて、太陽光発電の優先度を設定する優先度設定手段(優先度設定部25)とを備える構成であってもよい。
The control device according to
上記の構成によれば、例えば、買電単価または売電単価が一定以上の場合に、太陽光発電を優先して発電量を増加させるといったことができる。 According to the above configuration, for example, when the power purchase unit price or the power sale unit price is equal to or higher than a certain level, the amount of power generation can be increased by giving priority to solar power generation.
本発明の態様9に係る制御装置は、上記態様1から7において、デマンドレスポンス信号を受信するデマンドレスポンス情報取得手段(情報取得部51)と、デマンドレスポンス信号を受信した場合、デマンドレスポンス信号を受信していないときよりも、太陽光発電の優先度を高く設定する優先度設定手段とを備える構成であってもよい。
The control device according to
上記の構成によれば、デマンドレスポンス信号を受信した場合に太陽光発電による発電量を増加させることができる。それゆえ、デマンドレスポンス信号を受信した場合に、太陽光太陽熱利用システムが電力を供給する施設が外部から購入する電力を低減することができる。 According to said structure, when the demand response signal is received, the electric power generation amount by solar power generation can be increased. Therefore, when the demand response signal is received, it is possible to reduce the power purchased from the outside by the facility to which the solar solar heat utilization system supplies power.
本発明の態様10に係る制御装置は、上記態様1から7において、上記太陽光発電部の発電量の情報を取得する発電量取得手段(発電量取得部24)と、上記太陽光太陽熱利用システムが電力を供給する施設における電力使用量の情報を取得する電力使用量取得手段(発電量取得部24)と、上記発電量から上記電力使用量を引いた値が第3閾値より小さい場合、上記発電量から上記電力使用量を引いた値が第3閾値以上の場合よりも、太陽光発電の優先度を高く設定する優先度設定手段とを備える構成であってもよい。
The control device according to
上記の構成によれば、発電量に比べて電力使用量が比較的多い場合、太陽光発電を優先することにより、発電量を増加させることができる。 According to said structure, when there is comparatively much electric power consumption compared with electric power generation amount, electric power generation amount can be increased by giving priority to solar power generation.
本発明の態様11に係る制御装置では、上記態様1から10において、上記熱容量変更手段は、上記蓄熱部の中の蓄熱体の量を変更させることにより、上記蓄熱部の上記熱容量を変更させる構成であってもよい。
In the control apparatus which concerns on
本発明の態様12に係る制御装置では、上記態様2において、上記熱容量変更手段は、太陽光発電の上記優先度設定が所定の優先度以上である場合、上記蓄熱部の熱容量を第1値に変更させ、太陽光発電の上記優先度設定が上記所定の優先度未満であり、かつ、上記太陽光発電部の温度が第1温度である場合、上記蓄熱部の熱容量を上記第1値以下の第2値に変更させ、太陽光発電の上記優先度設定が上記所定の優先度未満であり、かつ、上記太陽光発電部の温度が第1温度より低い第2温度である場合、上記蓄熱部の熱容量を上記第2値より小さい第3値に変更させる構成であってもよい。
In the control device according to
本発明の態様13に係る太陽光太陽熱利用システムは、上記態様1から12のいずれかの制御装置を備える太陽光太陽熱利用システムであって、上記太陽光発電部と、上記熱媒体と、上記蓄熱部とを備える。
The solar solar heat utilization system which concerns on
本発明の態様14に係る制御方法は、太陽光発電部と、上記太陽光発電部を冷却する熱媒体と、上記太陽光発電部から上記熱媒体によって運ばれる熱を蓄熱する蓄熱部とを備える太陽光太陽熱利用システムの制御方法であって、太陽熱利用に対する太陽光発電の優先度設定に応じて、上記蓄熱部の熱容量を変更させる熱容量変更ステップを含む。
A control method according to
本発明の各態様に係る制御装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記制御装置が備える各手段として動作させることにより上記制御装置をコンピュータにて実現させる制御装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。 The control device according to each aspect of the present invention may be realized by a computer. In this case, the control device is realized by the computer by causing the computer to operate as each unit included in the control device. A control program and a computer-readable recording medium on which the control program is recorded also fall within the scope of the present invention.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, a new technical feature can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
本発明は、太陽光太陽熱利用システムおよびその制御装置に利用することができる。 The present invention can be used for a solar solar heat utilization system and its control device.
1、30、50 太陽光太陽熱利用システム
2 太陽電池パネル(太陽光発電部)
3 蓄熱槽
4、4a、4b 制御装置
5 熱媒体循環路
6 熱媒体用ポンプ
7 排出部
8 供給部
9 排出ポンプ
10 出力配線
11 パネル温度検出部
12 蓄熱体温度検出部
13 蓄熱体量検出部
14 発電量検出部
21 パネル温度取得部(発電部温度取得手段)
22 蓄熱体温度取得部
23 蓄熱体量取得部
24 発電量取得部(発電量取得手段)
25 優先度設定部(優先度設定手段)
26 蓄熱体量設定部(熱容量変更手段)
27 制御指示部(熱容量変更手段、流路制御手段)
28 指示入力部
31 流路切替弁
32 放熱器(放熱部)
41 時間取得部(時間取得手段)
51 情報取得部(価格情報取得手段、デマンドレスポンス情報取得手段)
1, 30, 50 Solar solar
3
22 heat storage body
25 Priority setting section (priority setting means)
26 Heat storage quantity setting section (heat capacity changing means)
27 Control instruction section (heat capacity changing means, flow path control means)
28
41 Time acquisition unit (time acquisition means)
51 Information acquisition unit (price information acquisition means, demand response information acquisition means)
Claims (11)
太陽熱利用に対する太陽光発電の優先度設定に応じて、上記蓄熱部の熱容量を変更させる熱容量変更手段を備えることを特徴とする太陽光太陽熱利用システムの制御装置。 A solar solar heat utilization system control device comprising: a solar power generation unit; a heat medium that cools the solar power generation unit; and a heat storage unit that stores heat transferred from the solar power generation unit by the heat medium. ,
A control device for a solar solar heat utilization system, comprising: heat capacity changing means for changing the heat capacity of the heat storage unit according to priority setting of solar power generation for solar heat use.
上記熱容量変更手段は、上記優先度設定、および、上記太陽光発電部の温度に応じて、上記蓄熱部の熱容量を設定することを特徴とする請求項1に記載の太陽光太陽熱利用システムの制御装置。 A power generation unit temperature acquisition means for acquiring information of the temperature of the solar power generation unit;
The said solar capacity change means sets the thermal capacity of the said thermal storage part according to the said priority setting and the temperature of the said solar power generation part, Control of the solar solar heat utilization system of Claim 1 characterized by the above-mentioned. apparatus.
上記熱容量変更手段は、取得された上記時点に応じて、上記蓄熱部の熱容量を変更させることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の太陽光太陽熱利用システムの制御装置。 It has time acquisition means to acquire information indicating the current time in one year,
The said solar capacity change means changes the thermal capacity of the said thermal storage part according to the acquired said time, The control apparatus of the solar solar heat utilization system as described in any one of Claim 1 to 4 characterized by the above-mentioned.
買電単価または売電単価に応じて、太陽光発電の優先度を設定する優先度設定手段とを備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の太陽光太陽熱利用システムの制御装置。 Price information acquisition means for acquiring power purchase unit price or power sale unit price information;
6. The solar solar heat utilization system according to claim 1, further comprising: a priority setting unit configured to set a priority of solar power generation according to a power purchase unit price or a power sale unit price. Control device.
デマンドレスポンス信号を受信した場合、デマンドレスポンス信号を受信していないときよりも、太陽光発電の優先度を高く設定する優先度設定手段とを備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の太陽光太陽熱利用システムの制御装置。 Demand response information acquisition means for receiving a demand response signal;
6. The apparatus according to claim 1, further comprising: a priority setting unit configured to set the priority of solar power generation higher when the demand response signal is received than when the demand response signal is not received. The control device of the solar solar heat utilization system according to one item.
上記太陽光太陽熱利用システムが電力を供給する施設における電力使用量の情報を取得する電力使用量取得手段と、
上記発電量から上記電力使用量を引いた値が第3閾値より小さい場合、上記発電量から上記電力使用量を引いた値が第3閾値以上の場合よりも、太陽光発電の優先度を高く設定する優先度設定手段とを備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の太陽光太陽熱利用システムの制御装置。 Power generation amount acquisition means for acquiring information on the power generation amount of the solar power generation unit;
A power usage acquisition means for acquiring information of power usage in a facility where the solar solar heat utilization system supplies power;
When the value obtained by subtracting the power consumption from the power generation amount is smaller than the third threshold, the priority of solar power generation is higher than when the value obtained by subtracting the power usage from the power generation amount is equal to or greater than the third threshold. The control apparatus of the solar solar heat utilization system as described in any one of Claim 1 to 5 provided with the priority setting means to set.
太陽光発電の上記優先度設定が所定の優先度以上である場合、上記蓄熱部の熱容量を第1値に変更させ、
太陽光発電の上記優先度設定が上記所定の優先度未満であり、かつ、上記太陽光発電部の温度が第1温度である場合、上記蓄熱部の熱容量を上記第1値以下の第2値に変更させ、
太陽光発電の上記優先度設定が上記所定の優先度未満であり、かつ、上記太陽光発電部の温度が第1温度より低い第2温度である場合、上記蓄熱部の熱容量を上記第2値より小さい第3値に変更させることを特徴とする請求項2に記載の太陽光太陽熱利用システムの制御装置。 The heat capacity changing means is
When the priority setting of photovoltaic power generation is equal to or higher than a predetermined priority, the heat capacity of the heat storage unit is changed to the first value,
When the priority setting of the photovoltaic power generation is less than the predetermined priority and the temperature of the photovoltaic power generation unit is the first temperature, the heat capacity of the heat storage unit is a second value equal to or less than the first value. Change to
When the priority setting of photovoltaic power generation is less than the predetermined priority and the temperature of the photovoltaic power generation unit is a second temperature lower than the first temperature, the heat capacity of the heat storage unit is set to the second value. The control device for a solar solar heat utilization system according to claim 2, wherein the control device is changed to a smaller third value.
上記太陽光発電部と、上記熱媒体と、上記蓄熱部とを備えることを特徴とする太陽光太陽熱利用システム。 A solar solar heat utilization system comprising the control device according to any one of claims 1 to 9,
A solar solar heat utilization system comprising the solar power generation unit, the heat medium, and the heat storage unit.
太陽熱利用に対する太陽光発電の優先度設定に応じて、上記蓄熱部の熱容量を変更させる熱容量変更ステップを含むことを特徴とする太陽光太陽熱利用システムの制御方法。 A solar solar heat utilization system control method comprising a solar power generation unit, a heat medium that cools the solar power generation unit, and a heat storage unit that stores heat carried by the heat medium from the solar power generation unit. ,
A control method for a solar solar heat utilization system, comprising: a heat capacity change step for changing the heat capacity of the heat storage unit according to priority setting of solar power generation for solar heat utilization.
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