JP7573809B2 - Power System - Google Patents
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Description
本発明は、電源システムに関するものである。 The present invention relates to a power supply system.
従来の電源システムとしては、特許文献１に示すように、商用電力系統からの供給電力の変動を補償するべく、蓄電池、太陽電池、及び非常用発電機を備えたものがある。 Conventional power supply systems, such as those shown in Patent Document 1, include systems equipped with storage batteries, solar cells, and emergency generators to compensate for fluctuations in the power supply from the commercial power grid.
一方、昨今では、非常用発電機を非常時の自立型電源として機能させるだけでなく、平常時に電力のピークカット電源として稼働させる非常用発電機の２ＷＡＹ利用が知られている。かかる２ＷＡＹ利用は、非常用発電機に限らず、太陽電池等の自然エネルギー発電装置においても適用することができる。 On the other hand, two-way use of emergency generators has become known in recent years, whereby emergency generators function not only as standalone power sources in emergencies, but also as power sources for cutting peak power demand during normal times. Such two-way use can be applied not only to emergency generators, but also to natural energy power generation devices such as solar cells.
しかしながら、これまで、非常用発電機と自然エネルギー装置とを備えた設備において、これらの電力を有効活用しつつ、しかも設備内の消費コストの最小化を図ろうとしたシステムは知られていない。 However, to date, no system has been known that effectively utilizes the electricity generated by emergency generators and natural energy devices while minimizing the costs of electricity consumed within the facility.
そこで本発明は、非常用発電機や自然エネルギー発電装置を有効活用しつつ、施設内の消費コストの最小化を図ることをその主たる課題とするものである。 The main objective of this invention is to minimize consumption costs within the facility while effectively utilizing emergency generators and natural energy power generation equipment.
すなわち本発明に係る電源システムは、商用電力系統からの電力を一般負荷及び重要負荷に供給する電源システムであって、前記重要負荷に接続される非常用発電機と、前記一般負荷又は前記重要負荷に接続される自然エネルギー発電装置と、前記自然エネルギー発電装置からの電力を前記一般負荷に供給する第１状態と、前記自然エネルギー発電装置からの電力を前記重要負荷に供給する第２状態とを切り替える切替スイッチと、前記一般負荷の消費電力である一般負荷消費電力と、前記重要負荷の消費電力である重要負荷消費電力と、前記商用電力系統の電力コストである商用電力コストと、前記非常用発電機の電力コストである非発電力コストと、に基づいて前記切替スイッチを制御する切替制御部と、を備えることを特徴とするものである。 That is, the power supply system according to the present invention is a power supply system that supplies power from a commercial power system to general loads and important loads, and is characterized by comprising an emergency generator connected to the important loads, a natural energy power generation device connected to the general load or the important loads, a changeover switch that switches between a first state in which power from the natural energy power generation device is supplied to the general load and a second state in which power from the natural energy power generation device is supplied to the important load, and a changeover control unit that controls the changeover switch based on general load power consumption, which is the power consumption of the general load, important load power consumption, which is the power consumption of the important load, commercial power cost, which is the power cost of the commercial power system, and non-power generation cost, which is the power cost of the emergency generator.
このような電源システムであれば、非常用発電機や自然エネルギー発電装置を平常時のピークカット（負荷平準化）に活用しつつも、自然エネルギー発電装置からの電力を一般負荷又は重要負荷に供給するうえで、一般負荷消費電力、重要負荷消費電力、商用電力コスト、及び非発電力コストに基づいて切替スイッチを制御するので、施設内の消費コストの最小化を図れる。 With this type of power supply system, emergency generators and natural energy power generation equipment can be used for peak cutting (load leveling) during normal times, while supplying power from the natural energy power generation equipment to general loads or important loads by controlling the changeover switch based on general load power consumption, important load power consumption, commercial power costs, and non-generation power costs, thereby minimizing consumption costs within the facility.
前記切替制御部が、前記一般負荷の消費コストである一般負荷消費コストと、前記重要負荷の消費コストとである重要負荷消費コストを比較して、前記切替スイッチを制御することが好ましい。
このような構成であれば、自然エネルギー発電装置からの電力を一般負荷又は重要負荷のどちらに供給した方が全体の消費コストの削減に有利であるかを、的確に判断することができる。
It is preferable that the switching control unit controls the changeover switch by comparing a general load consumption cost, which is the consumption cost of the general load, with an important load consumption cost, which is the consumption cost of the important load.
With this configuration, it is possible to accurately determine whether supplying power from the natural energy power generation device to a general load or to an important load is more advantageous in terms of reducing overall consumption costs.
より具体的な実施態様としては、前記一般負荷消費コスト及び前記重要負荷コストを算出するための算出用データを格納する算出用データ格納部を備え、前記切替制御部が、前記算出用データを用いて前記一般負荷消費コスト及び前記重要負荷消費コストを算出する態様を挙げることができる。 A more specific embodiment is one in which a calculation data storage unit is provided that stores calculation data for calculating the general load consumption cost and the important load cost, and the switching control unit calculates the general load consumption cost and the important load consumption cost using the calculation data.
前記自然エネルギー発電装置の最大発電能力を推定する最大発電能力推定装置をさらに備えることが好ましい。
このように、自然エネルギー発電装置の最大発電能力を推定し、この推定された最大発電能力を加味して切替スイッチを切り替えることで、自然エネルギー発電装置から非常用発電機への逆潮流を防ぐことができる。
It is preferable that the power generation system further comprises a maximum power generation capacity estimation device for estimating a maximum power generation capacity of the natural energy power generation device.
In this way, by estimating the maximum power generation capacity of the natural energy power generation device and switching the change-over switch taking this estimated maximum power generation capacity into consideration, it is possible to prevent reverse power flow from the natural energy power generation device to the emergency generator.
消費コストの最小化を図るための具体的な実施態様としては、前記一般負荷消費電力をＰＬｇ、前記重要負荷消費電力をＰＬｉ、前記最大発電能力をＰｐｖ、前記商用電力の単位電力当たりの消費コストをＣｕ、前記非発電力の単位電力当たりの消費コストをＣｅｇとした場合、前記切替制御部が、以下の場合に第１状態となるように前記切替スイッチを切り替える態様を挙げることができる。
（ａ）ＰＬｇ＞Ｐｐｖ、ＰＬｉ＞Ｐｐｖ、且つ、Ｃｕ－Ｃｅｇ＞０の場合
（ｂ）ＰＬｇ＞Ｐｐｖ、ＰＬｉ＜Ｐｐｖ、且つ、Ｐｐｖ×Ｃｕ－ＰＬｉ×Ｃｅｇ＞０の場合
（ｃ）ＰＬｇ＜Ｐｐｖ、ＰＬｉ＞Ｐｐｖ、且つ、ＰＬｇ×Ｃｕ－Ｐｐｖ×Ｃｅｇ＞０の場合
（ｄ）ＰＬｇ＜Ｐｐｖ、ＰＬｉ＜Ｐｐｖ、且つ、ＰＬｇ×Ｃｕ－ＰＬｉ×Ｃｅｇ＞０の場合
A specific embodiment for minimizing consumption costs is, when the general load power consumption is PLg, the important load power consumption is PLi, the maximum power generation capacity is Ppv, the consumption cost per unit power of the commercial power is Cu, and the consumption cost per unit power of the non-power generation power is Ceg, the switching control unit can be configured to switch the change-over switch to the first state in the following cases.
(a) When PLg>Ppv, PLi>Ppv, and Cu-Ceg>0; (b) When PLg>Ppv, PLi<Ppv, and Ppv×Cu-PLi×Ceg>0; (c) When PLg<Ppv, PLi>Ppv, and PLg×Cu-Ppv×Ceg>0; (d) When PLg<Ppv, PLi<Ppv, and PLg×Cu-PLi×Ceg>0.
前記非常用発電機が、前記商用電力系統のピークカット運転時に前記重要負荷に電力を供給するものであることが好ましい。
このような構成であれば、非常用発電機を２ＷＡＹ利用することができ、非常用発電機を有効活用することができる。
It is preferable that the emergency generator supplies power to the important load during peak shaving operation of the commercial power system.
With this configuration, the emergency generator can be used in two ways, and the emergency generator can be put to effective use.
このように構成した本発明によれば、非常用発電機や自然エネルギー発電装置を有効活用しつつ、施設内の消費コストの最小化を図れる。 This invention, configured in this way, makes it possible to effectively utilize emergency generators and natural energy power generation equipment while minimizing consumption costs within the facility.
以下に、本発明に係る電源システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。 Below, one embodiment of the power supply system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態の電源システム１００は、図１に示すように、商用電力系統１０と重要負荷２０との間に設けられ、商用電力系統１０の電力を重要負荷２０に供給するものである。 As shown in FIG. 1, the power supply system 100 of this embodiment is provided between a commercial power system 10 and an important load 20, and supplies power from the commercial power system 10 to the important load 20.
ここで、商用電力系統１０は、電力会社（電気事業者）の電力供給網であり、発電所、送電系統及び配電系統を有するものである。また、重要負荷２０は、停電や瞬低などの系統異常時においても電力を安定して供給すべき負荷であり、図１では１つであるが、複数あっても良い。さらに、この商用電力系統には、重要負荷２０とは別の１又は複数の一般負荷３０も接続されている。 The commercial power system 10 is a power supply network of a power company (electricity supplier), and includes a power plant, a transmission system, and a distribution system. The important loads 20 are loads that should provide a stable supply of power even during system abnormalities such as power outages and voltage drops, and although there is only one in FIG. 1, there may be multiple. Furthermore, one or more general loads 30 separate from the important loads 20 are also connected to this commercial power system.
具体的に電源システム１００は、無停電電源装置（ＵＰＳ）１と、商用電力系統１０と重要負荷２０とを解列するための解列スイッチ２と、解列スイッチ２よりも商用電力系統１０側の電圧を検出する系統側電圧検出部３と、系統側電圧検出部３の検出電圧から系統異常を検出するとともに、異常検出時に解列スイッチ２を開放する制御監視部４とを備えている。 Specifically, the power supply system 100 includes an uninterruptible power supply (UPS) 1, a disconnection switch 2 for disconnecting the commercial power grid 10 from the important load 20, a grid-side voltage detection unit 3 for detecting the voltage on the commercial power grid 10 side of the disconnection switch 2, and a control and monitoring unit 4 for detecting a grid abnormality from the detected voltage of the grid-side voltage detection unit 3 and opening the disconnection switch 2 when an abnormality is detected.
無停電電源装置１は、この実施形態では電力貯蔵装置（蓄電デバイス）たる蓄電池１１と、電圧制御装置１２とを有するものであり、商用電力系統１０の健全状態においては停止状態となり、商用電力系統の異常状態においては運転状態となる。 In this embodiment, the uninterruptible power supply 1 has a storage battery 11, which is a power storage device (electricity storage device), and a voltage control device 12, and is in a stopped state when the commercial power system 10 is in a healthy state, and is in an operating state when the commercial power system is in an abnormal state.
解列スイッチ２は、電力線Ｌ１を開閉するものであり、電力線Ｌ１において無停電電源装置１の接続点よりも商用電力系統１０側であって、一般負荷３０の接続点よりも重要負荷２０側に設けられている。具体的に解列スイッチ２としては、例えば半導体スイッチ、又は、半導体スイッチと機械式スイッチとを組み合わせたハイブリッドスイッチなどの高速切り替えが可能な切替スイッチを用いることができる。この解列スイッチ２は、後述する制御監視部４により開閉制御されるものであり、所定の解列条件を満たす場合に開放される。 The parallel-off switch 2 opens and closes the power line L1, and is provided on the power line L1 closer to the commercial power system 10 than the connection point of the uninterruptible power supply 1, and closer to the important load 20 than the connection point of the general load 30. Specifically, the parallel-off switch 2 may be a changeover switch capable of high-speed switching, such as a semiconductor switch or a hybrid switch that combines a semiconductor switch and a mechanical switch. The parallel-off switch 2 is controlled to open and close by the control and monitoring unit 4, which will be described later, and is opened when a predetermined parallel-off condition is met.
系統側電圧検出部３は、電力線Ｌ１において解列スイッチ２よりも商用電力系統１０側の電圧を検出するものである。具体的に系統側電圧検出部３は、電力線Ｌ１における一般負荷３０の接続点よりもよりも商用電力系統１０側に計器用変圧器を介して接続されている。 The grid-side voltage detector 3 detects the voltage on the power line L1 closer to the commercial power system 10 than the parallel-off switch 2. Specifically, the grid-side voltage detector 3 is connected to the power line L1 closer to the commercial power system 10 than the connection point of the general load 30 via a voltage transformer.
制御監視部４は、系統側電圧検出部３により検出された検出電圧と、予め定められた整定値とを比較して、前記検出電圧が整定値以下である場合に、解列スイッチ２に制御信号を出力して解列スイッチ２を開放するものである。なお、本実施形態の前記整定値は、瞬低を検出するための電圧値である。このように、例えば瞬低、周波数異常等の商用電力系統１０の異常時に制御監視部４が解列スイッチ２を開放させることで、商用電力系統１０と重要負荷２０とが解列される。 The control monitor unit 4 compares the detected voltage detected by the grid side voltage detector 3 with a predetermined setpoint, and outputs a control signal to the disconnection switch 2 to open the disconnection switch 2 if the detected voltage is equal to or lower than the setpoint. Note that the setpoint in this embodiment is a voltage value for detecting momentary sags. In this way, the control monitor unit 4 opens the disconnection switch 2 when an abnormality occurs in the commercial power grid 10, such as a momentary sag or frequency abnormality, and the commercial power grid 10 and important load 20 are disconnected from each other.
また、本実施形態の制御監視部４は、施設全体の総消費電力と、予め定められた上限電力とを比較して、前記総消費電力が上限電力に達した場合に、解列スイッチ２に負荷平準化指令としての制御信号を出力して解列スイッチ２を開放する。なお、本実施形態の前記上限電力は、例えば契約電力等である。 In addition, the control and monitoring unit 4 of this embodiment compares the total power consumption of the entire facility with a predetermined upper limit power, and when the total power consumption reaches the upper limit power, outputs a control signal as a load leveling command to the parallel-off switch 2 to open the parallel-off switch 2. Note that the upper limit power in this embodiment is, for example, a contracted power.
より具体的には、本実施形態の電源システム１００は、一般負荷３０に接続されて一般負荷消費電力ＰＬｇを測定する第１消費電力測定手段Ｍ１と、重要負荷２０に接続されて重要負荷消費電力ＰＬｉを測定する第２消費電力測定手段Ｍ２とを備えており、これらの消費電力測定手段Ｍ１、２により測定された消費電力が制御監視部４に逐次出力されるようにしてある。
かかる構成により、例えば平常時において総消費電力が大きい場合には、制御監視部４が解列スイッチ２を開放させることにより、ピークカットを実現することができる。
More specifically, the power supply system 100 of this embodiment is equipped with a first power consumption measuring means M1 connected to a general load 30 and measuring the general load power consumption PLg, and a second power consumption measuring means M2 connected to an important load 20 and measuring the important load power consumption PLi, and the power consumption measured by these power consumption measuring means M1, M2 is sequentially output to the control monitoring unit 4.
With this configuration, for example, when the total power consumption is large during normal times, the control monitor unit 4 can open the parallel-off switch 2 to realize peak shaving.
ここで、本実施形態の電源システム１００は、図１に示すように、重要負荷２０に接続された非常用発電機５と、一般負荷３０又は重要負荷２０に接続される自然エネルギー発電装置６とをさらに備えている。 Here, as shown in FIG. 1, the power supply system 100 of this embodiment further includes an emergency generator 5 connected to an important load 20, and a natural energy power generation device 6 connected to a general load 30 or an important load 20.
非常用発電機５は、解列スイッチ２が開放されている場合に、重要負荷２０に電力を供給するものであり、電力線Ｌ１において解列スイッチ２よりも重要負荷２０側であって、ここでは電力線Ｌ１において無停電電源装置１の接続点よりも重要負荷２０側に接続スイッチＺを介して接続されている。 The emergency generator 5 supplies power to the important load 20 when the parallel-off switch 2 is open, and is located on the important load 20 side of the power line L1 relative to the parallel-off switch 2. In this case, the emergency generator 5 is connected via a connection switch Z on the important load 20 side of the connection point of the uninterruptible power supply 1 on the power line L1.
自然エネルギー発電装置６は、解列スイッチ２が開放されている場合に、一般負荷３０又は重要負荷２０を供給するものであり、ここでは太陽光発電を利用したものである。ただし、自然エネルギー発電装置６としては、風力発電や地熱発電などを利用した発電装置などであっても良いし、複数種の自然エネルギー発電装置６が設けられていても良い。 The natural energy power generation device 6 supplies the general load 30 or the important load 20 when the parallel-off switch 2 is open, and in this example uses solar power generation. However, the natural energy power generation device 6 may also be a power generation device that uses wind power generation or geothermal power generation, or multiple types of natural energy power generation devices 6 may be provided.
この自然エネルギー発電装置６は、電力線Ｌ１における解列スイッチ２よりも商用電力系統１０側に設定されたＦ点、又は、電力線Ｌ１における解列スイッチ２よりも重要負荷２０側に設定されたＬ点に択一的に接続される。Ｆ点は、一般負荷３０が接続される系統に設定されており、Ｌ点は、重要負荷２０が接続されている系統に設定されている。 This natural energy power generation device 6 is alternatively connected to point F, which is set on the commercial power system 10 side of the power line L1 relative to the parallel-off switch 2, or point L, which is set on the important load 20 side of the power line L1 relative to the parallel-off switch 2. Point F is set in the system to which the general load 30 is connected, and point L is set in the system to which the important load 20 is connected.
より具体的に説明すると、本実施形態の電源システム１００は、自然エネルギー発電装置６の接続箇所をＦ点又はＬ点に切り替える切替スイッチ７と、この切替スイッチ７の動作を制御する切替制御部８とをさらに備えている。 More specifically, the power supply system 100 of this embodiment further includes a changeover switch 7 that switches the connection point of the natural energy power generation device 6 between point F and point L, and a changeover control unit 8 that controls the operation of this changeover switch 7.
切替スイッチ７は、自然エネルギー発電装置６をＦ点に接続して、自然エネルギー発電装置６からの電力を一般負荷３０に供給する第１状態と、自然エネルギー発電装置６をＬ点に接続して、自然エネルギー発電装置６の電力を重要負荷２０に供給する第２状態とを切り替えるものであり、ここでは上述した解列スイッチ２よりは低速のものを用いている。 The changeover switch 7 switches between a first state in which the natural energy power generation device 6 is connected to point F and power from the natural energy power generation device 6 is supplied to the general load 30, and a second state in which the natural energy power generation device 6 is connected to point L and power from the natural energy power generation device 6 is supplied to the important load 20. Here, a switch that operates at a slower speed than the above-mentioned parallel-off switch 2 is used.
然して、切替制御部８は、一般負荷３０の消費電力である一般負荷消費電力ＰＬｇと、重要負荷２０の消費電力である重要負荷消費電力ＰＬｉと、商用電力系統１０の電力コストである商用電力コストＣｕと、非常用発電機５の電力コストである非発電力コストＣｅｇと、に基づいて切替スイッチ７を制御するように構成されている。なお、ここでいう電力コストＣｕ、Ｃｅｇは、単位電力当たりの電力コストである。 The switching control unit 8 is configured to control the changeover switch 7 based on general load power consumption PLg, which is the power consumption of the general load 30, important load power consumption PLi, which is the power consumption of the important load 20, commercial power cost Cu, which is the power cost of the commercial power system 10, and non-power generation cost Ceg, which is the power cost of the emergency generator 5. Note that the power costs Cu and Ceg here are power costs per unit power.
より具体的に説明すると、切替制御部８は、一般負荷３０の消費コストである一般負荷消費コストと、重要負荷２０の消費コストである重要負荷消費コストとを比較して切替スイッチ７を制御するものであり、ここでは算出用データ格納部Ｘ１に格納されている算出用データに基づいて一般負荷消費コスト及び重要負荷消費コストを算出するように構成されている。 More specifically, the switching control unit 8 controls the switching switch 7 by comparing the general load consumption cost, which is the consumption cost of the general load 30, with the important load consumption cost, which is the consumption cost of the important load 20, and is configured to calculate the general load consumption cost and the important load consumption cost based on the calculation data stored in the calculation data storage unit X1.
算出用データは、一般負荷消費コストや重要負荷消費コストを算出するための算出式などであり、具体的には消費電力に単位電力当たりの電力コストを掛け合わせるものである。 The calculation data includes formulas for calculating general load consumption costs and important load consumption costs, specifically, multiplying power consumption by the power cost per unit of power.
具体的にここでの算出用データは、一般負荷消費電力ＰＬｇ、重要負荷消費電力ＰＬｉ、商用電力コストＣｕ、及び非発電力コストＣｅｇの少なくとも１つをパラメータとして含む算出式である。
一般負荷消費電力ＰＬｇは、第１消費電力測定手段Ｍ１により逐次測定されるとともに、切替制御部８に逐次出力され、重要負荷消費電力ＰＬｉは、第２消費電力測定手段Ｍ２により逐次測定されるとともに、切替制御部８に逐次出力される。
また、商用電力コストＣｕは、商用電力系統１０の料金（燃料費）に応じて定まる単位電力当たりの消費コストであり、非発電力コストＣｅｇは、非常用発電機５の燃料費に応じて定まる単位電力当たりの消費コストであり、コストデータ格納部Ｘ２に予め格納されている。
Specifically, the calculation data here is a calculation formula that includes at least one of general load power consumption PLg, important load power consumption PLi, commercial power cost Cu, and non-power generation cost Ceg as parameters.
The general load power consumption PLg is measured sequentially by the first power consumption measuring means M1 and output sequentially to the switching control unit 8, and the important load power consumption PLi is measured sequentially by the second power consumption measuring means M2 and output sequentially to the switching control unit 8.
In addition, the commercial electricity cost Cu is the consumption cost per unit of electricity determined according to the charges (fuel costs) of the commercial electricity system 10, and the non-generation electricity cost Ceg is the consumption cost per unit of electricity determined according to the fuel costs of the emergency generator 5, and are stored in advance in the cost data storage unit X2.
さらに、本実施形態の電源システム１００は、自然エネルギー発電装置６の最大発電能力Ｐｐｖを推定する最大発電能力推定装置９を備えている。 Furthermore, the power supply system 100 of this embodiment is equipped with a maximum power generation capacity estimation device 9 that estimates the maximum power generation capacity Ppv of the natural energy power generation device 6.
この最大発電能力推定装置９としては、例えば自然エネルギー発電装置６が太陽発電を利用するものである場合には、例えば温度や日射量に基づいて最大発電能力Ｐｐｖを推定するものを挙げることができ、自然エネルギー発電装置６が風力発電を利用するものである場合には、例えば風速に基づいて最大発電能力Ｐｐｖを推定するものを挙げることができる。 As an example of this maximum power generation capacity estimation device 9, if the natural energy power generation device 6 uses solar power generation, it can be one that estimates the maximum power generation capacity Ppv based on, for example, temperature and solar radiation, and if the natural energy power generation device 6 uses wind power generation, it can be one that estimates the maximum power generation capacity Ppv based on, for example, wind speed.
かかる構成において、上述した切替制御部８は、一般負荷消費電力ＰＬｇや重要負荷消費電力ＰＬｉのみならず、最大発電能力推定装置９により推定された最大発電能力Ｐｐｖにも基づいて、切替スイッチ７を切り替えるように構成されている。 In this configuration, the switching control unit 8 described above is configured to switch the changeover switch 7 based not only on the general load power consumption PLg and the important load power consumption PLi, but also on the maximum power generation capacity Ppv estimated by the maximum power generation capacity estimation device 9.
より詳細に説明すると、図２の表に示すように、切替制御部８は、以下の（ａ）～（ｄ）の何れかを満たす場合には、第１状態となるように切替スイッチ７を切り替えて、自然エネルギー発電装置６を電力線Ｌ１におけるＦ点に接続する。 To explain in more detail, as shown in the table in FIG. 2, when any of the following (a) to (d) is satisfied, the switching control unit 8 switches the changeover switch 7 to the first state and connects the natural energy power generation device 6 to point F on the power line L1.
逆に、以下の（ａ）～（ｄ）の何れも満たさない場合には、切替制御部８は、第２状態となるように切替スイッチ７を切り替えて、自然エネルギー発電装置６を電力線Ｌ１におけるＬ点に接続する。 Conversely, if none of the following conditions (a) to (d) are met, the switching control unit 8 switches the changeover switch 7 to the second state, connecting the natural energy power generation device 6 to point L on the power line L1.
（ａ）ＰＬｇ＞Ｐｐｖ、ＰＬｉ＞Ｐｐｖ、且つ、Ｃｕ－Ｃｅｇ＞０の場合
（ｂ）ＰＬｇ＞Ｐｐｖ、ＰＬｉ＜Ｐｐｖ、且つ、Ｐｐｖ×Ｃｕ－ＰＬｉ×Ｃｅｇ＞０の場合
（ｃ）ＰＬｇ＜Ｐｐｖ、ＰＬｉ＞Ｐｐｖ、且つ、ＰＬｇ×Ｃｕ－Ｐｐｖ×Ｃｅｇ＞０の場合
（ｄ）ＰＬｇ＜Ｐｐｖ、ＰＬｉ＜Ｐｐｖ、且つ、ＰＬｇ×Ｃｕ－ＰＬｉ×Ｃｅｇ＞０の場合
なお、ここでのＰｐｖ×Ｃｕ及びＰＬｇ×Ｃｕが一般負荷消費コストを算出するための算出式であり、ＰＬｉ×Ｃｅｇ及びＰｐｖ×Ｃｅｇが重要負荷消費コストを算出するための算出式である。
(a) When PLg>Ppv, PLi>Ppv, and Cu-Ceg>0 (b) When PLg>Ppv, PLi<Ppv, and Ppv×Cu-PLi×Ceg>0 (c) When PLg<Ppv, PLi>Ppv, and PLg×Cu-Ppv×Ceg>0 (d) When PLg<Ppv, PLi<Ppv, and PLg×Cu-PLi×Ceg>0 Note that Ppv×Cu and PLg×Cu here are formulas for calculating general load consumption costs, and PLi×Ceg and Ppv×Ceg are formulas for calculating important load consumption costs.
本実施形態では、（ａ）～（ｄ）の何れも満たさず、切替制御部８が切替スイッチ７を制御して第２状態となった場合、すなわち自然エネルギー発電装置６が電力線Ｌ１のＬ点に接続されて、自然エネルギー発電装置６の電力が重要負荷２０に供給される場合、上述した無停電電源装置１に備わる電圧制御装置１２が、非常用発電機５の出力が逆潮流にならない範囲で、重要負荷２０へ供給する電力を可及的に自然エネルギー発電装置６に分担させる。 In this embodiment, when none of (a) to (d) are satisfied and the switching control unit 8 controls the changeover switch 7 to enter the second state, i.e., when the natural energy power generation device 6 is connected to point L of the power line L1 and the power of the natural energy power generation device 6 is supplied to the important load 20, the voltage control device 12 provided in the uninterruptible power supply 1 described above causes the natural energy power generation device 6 to share as much of the power supplied to the important load 20 as possible, within the range in which the output of the emergency generator 5 does not cause a reverse power flow.
次に、本実施形態の電源システム１００の動作について、図３を参照しながら説明する。 Next, the operation of the power supply system 100 of this embodiment will be described with reference to FIG. 3.
まず、平常時の電源システム１００は第１状態にあり、自然エネルギー発電装置６はＦ点に接続されており、自然エネルギー発電装置６がＦ点に対して逆潮流運転をしている。 First, the power supply system 100 is in the first state during normal operation, the natural energy power generation device 6 is connected to point F, and the natural energy power generation device 6 is performing reverse power flow operation with respect to point F.
ここで、施設全体の総負荷電力が上限電力を超え、制御監視部４によりピークカット運転（負荷平準化）が必要であると判定された場合、すなわち施設内の総消費電力が上限電力に達した場合、制御監視部４は、解列スイッチ２に制御信号を出力して解列スイッチ２を開放する。 If the total load power of the entire facility exceeds the upper limit power and the control monitor unit 4 determines that peak cut operation (load leveling) is necessary, that is, if the total power consumption within the facility reaches the upper limit power, the control monitor unit 4 outputs a control signal to the parallel-off switch 2 to open the parallel-off switch 2.
これにより、重要負荷２０が接続されたＬ点系が、商用電力系統１０との連系運転から自立運転に切り替わる。この切り替わりの直後は、自立運転系に切り替わったＬ点系に（すなわち、重要負荷２０に）無停電電源装置１から電力が供給される。また、本実施形態では、このＬ点系の自立運転の開始と同時に、最大発電能力推定装置９による自然エネルギー発電装置６の最大発電能力Ｐｐｖの推定が開始される。 As a result, the L-point system to which the important load 20 is connected switches from interconnected operation with the commercial power system 10 to independent operation. Immediately after this switch, power is supplied from the uninterruptible power supply 1 to the L-point system that has switched to the independent operation system (i.e., to the important load 20). In this embodiment, the maximum power generation capacity estimation device 9 starts estimating the maximum power generation capacity Ppv of the natural energy power generation device 6 at the same time as the independent operation of the L-point system begins.
次いで、非常用発電機５が起動し、無停電電源装置１に備わる電圧制御装置１２と非常用発電機５との同期検定後に、非常用発電機５の接続スイッチＺが投入され、無停電電源装置１の蓄電池１１から重要負荷２０へ供給される電力を、徐々に非常用発電機５に分担させる。 Next, the emergency generator 5 is started, and after a synchronization test between the voltage control device 12 of the uninterruptible power supply 1 and the emergency generator 5, the connection switch Z of the emergency generator 5 is turned on, and the power supplied from the storage battery 11 of the uninterruptible power supply 1 to the important load 20 is gradually shared by the emergency generator 5.
そして、このピークカット運転時において、切替制御部８が、上述したように、一般負荷消費電力ＰＬｇ、重要負荷消費電力ＰＬｉ、最大発電能力Ｐｐｖ、商用電力コストＣｕ、非発電力コストＣｅｇに基づいて、切替スイッチ７を制御し、自然エネルギー発電装置６をＦ点又はＬ点の何れか一方に択一的に接続する。 During peak cut operation, the switching control unit 8 controls the changeover switch 7 based on the general load power consumption PLg, the important load power consumption PLi, the maximum power generation capacity Ppv, the commercial power cost Cu, and the non-power generation cost Ceg, as described above, to selectively connect the natural energy power generation device 6 to either point F or point L.
その後は、制御監視部４により施設全体の総負荷電力の監視が継続されるとともに、切替制御部８により必要に応じて切替スイッチ７を逐次制御されて、自然エネルギー発電装置６の接続点が適宜Ｆ点又はＬ点に切り替わる。 After that, the control and monitoring unit 4 continues to monitor the total load power of the entire facility, and the switching control unit 8 sequentially controls the changeover switch 7 as necessary to switch the connection point of the natural energy power generation device 6 to point F or point L as appropriate.
制御監視部４によりピークカット運転が不要であると判定されると、ピークカット運転の開始時と逆の手順、すなわち重要負荷２０への電力供給を非常用発電機５から無停電電源装置１の蓄電池１１に徐々に分担させ、同期検定後に解列スイッチ２を投入して、商用電力系統１０と重要負荷２０とを接続する、といった手順を踏んで、ピークカット運転を終了する。 When the control and monitoring unit 4 determines that peak cut operation is no longer necessary, the peak cut operation is terminated by following the reverse procedure to that used when peak cut operation was started, i.e., gradually shifting the power supply to the important loads 20 from the emergency generator 5 to the storage battery 11 of the uninterruptible power supply 1, turning on the disconnection switch 2 after synchronism testing, and connecting the commercial power system 10 and the important loads 20.
このように構成した本実施形態の電源ステムによれば、非常用発電機５や自然エネルギー発電装置６を平常時のピークカット（負荷平準化）に活用しつつも、自然エネルギー発電装置６からの電力を一般負荷３０又は重要負荷２０に供給するうえで、一般負荷消費電力ＰＬｇ、重要負荷消費電力ＰＬｉ、商用電力コストＣｕ、及び電力コストに基づいて切替スイッチ７を制御するので、施設内の消費コストの最小化を図れる。 The power supply system of this embodiment configured in this manner utilizes the emergency generator 5 and the natural energy power generation device 6 for peak cutting (load leveling) during normal times, while controlling the changeover switch 7 based on the general load power consumption PLg, the important load power consumption PLi, the commercial power cost Cu, and the power cost when supplying power from the natural energy power generation device 6 to the general load 30 or important load 20, thereby minimizing the consumption costs within the facility.
さらに、切替制御部８が、最大発電能力推定装置９により推定された自然エネルギー発電装置６の最大発電能力Ｐｐｖをも考慮して切替スイッチ７を制御するので、自然エネルギー発電装置６から非常用発電機５への逆潮流を防ぐことができる。 Furthermore, the switching control unit 8 controls the changeover switch 7 taking into consideration the maximum power generation capacity Ppv of the natural energy power generation device 6 estimated by the maximum power generation capacity estimation device 9, so that reverse power flow from the natural energy power generation device 6 to the emergency generator 5 can be prevented.
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。 The present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、電源システム１００としては、図４に示すように、電力線Ｌ１に設けられた低速の第１解列スイッチ２１と、第１解列スイッチ２１よりも重要負荷２０側に設けられた高速の第２解列スイッチ２２とを備えていても良い。 For example, as shown in FIG. 4, the power supply system 100 may include a slow first parallel-off switch 21 provided on the power line L1 and a fast second parallel-off switch 22 provided closer to the important load 20 than the first parallel-off switch 21.
これらの第１解列スイッチ２１及び第２解列スイッチ２２は、いずれも制御監視部４により制御されるものである。 The first and second parallel-off switches 21 and 22 are both controlled by the control and monitoring unit 4.
かかる構成において、非常用発電機５は、第１解列スイッチ２１及び第２解列スイッチ２２の間に接続されており、自然エネルギー発電装置６は、第１解列スイッチ２１よりも商用電力系統１０側に設定されたＦ点、又は、第１解列スイッチ２１及び第２解列スイッチ２２の間に設定されたＤ点の何れかに択一的に接続される。Ｆ点は、一般負荷３０が接続された系統に設定されており、Ｄ点は、非常用発電機５が接続された系統に設定されている。 In this configuration, the emergency generator 5 is connected between the first parallel-off switch 21 and the second parallel-off switch 22, and the natural energy power generation device 6 is alternatively connected to either point F, which is set closer to the commercial power grid 10 than the first parallel-off switch 21, or point D, which is set between the first parallel-off switch 21 and the second parallel-off switch 22. Point F is set to the grid to which the general load 30 is connected, and point D is set to the grid to which the emergency generator 5 is connected.
このように構成された電源システム１００の動作としては、以下の態様を挙げることができる。 The operation of the power supply system 100 configured in this manner can be exemplified as follows:
平常時においては、自然エネルギー発電装置６はＦ点に接続されており、自然エネルギー発電装置６がＦ点に対して逆潮流運転をしている。 Under normal circumstances, the natural energy power generation device 6 is connected to point F, and the natural energy power generation device 6 is operating in reverse power flow to point F.
ここで、施設全体の総負荷電力が上限電力を超え、制御監視部４によりピークカット運転（負荷平準化）が必要であると判定された場合、すなわち施設内の総消費電力が上限電力に達した場合、制御監視部４は、高速の第２解列スイッチ２２に制御信号を出力して第２解列スイッチ２２を開放する。 Here, if the total load power of the entire facility exceeds the upper limit power and the control monitoring unit 4 determines that peak cut operation (load leveling) is necessary, that is, if the total power consumption within the facility reaches the upper limit power, the control monitoring unit 4 outputs a control signal to the high-speed second parallel-off switch 22 to open the second parallel-off switch 22.
これにより、重要負荷２０が接続されたＬ点系が、商用電力系統１０との連系運転から自立運転に切り替わる。この切り替わりの直後は、自立運転系に切り替わったＬ点系に（重要負荷２０に）無停電電源装置１から電力が供給される。 As a result, the L-point system to which the important load 20 is connected switches from interconnected operation with the commercial power system 10 to independent operation. Immediately after this switch, power is supplied from the uninterruptible power supply 1 to the L-point system (important load 20) that has switched to the independent operation system.
次いで、第１解列スイッチ２１を開放するとともに、第２解列スイッチ２２を投入して、非常用発電機５を起動させる。続いて、無停電電源装置１に備わる電圧制御装置１２と非常用発電機５との同期検定後に、非常用発電機５の接続スイッチＺが投入され、無停電電源装置１の蓄電池１１から重要負荷２０へ供給される電力を、徐々に非常用発電機５に分担させる。 Then, the first parallel-off switch 21 is opened and the second parallel-off switch 22 is turned on to start the emergency generator 5. Next, after a synchronization test between the voltage control device 12 of the uninterruptible power supply 1 and the emergency generator 5 is performed, the connection switch Z of the emergency generator 5 is turned on, and the power supplied from the storage battery 11 of the uninterruptible power supply 1 to the important load 20 is gradually shared by the emergency generator 5.
そして、このピークカット運転時において、切替制御部８は、図５の表に示すように、一般負荷消費電力ＰＬｇ、重要負荷消費電力ＰＬｉ、最大発電能力Ｐｐｖ、商用電力コストＣｕ、非発電力コストＣｅｇに基づいて、切替スイッチ７を制御し、自然エネルギー発電装置６をＦ点又はＤ点の何れか一方に択一的に接続する。
具体的に切替制御部８は、以下の（ｅ）～（ｈ）の何れかを満たす場合には、切替スイッチ７を切り替えて、自然エネルギー発電装置６を電力線Ｌ１におけるＦ点に接続する。
During peak cut operation, the switching control unit 8 controls the changeover switch 7 based on the general load power consumption PLg, the important load power consumption PLi, the maximum power generation capacity Ppv, the commercial power cost Cu, and the non-power generation cost Ceg, as shown in the table of Figure 5, to selectively connect the natural energy power generation device 6 to either point F or point D.
Specifically, when any of the following (e) to (h) is satisfied, the switching control unit 8 switches the changeover switch 7 to connect the natural energy power generation device 6 to point F on the power line L1.
逆に、以下の（ｅ）～（ｈ）の何れも満たさない場合には、切替制御部８は、切替スイッチ７を切り替えて、自然エネルギー発電装置６を電力線Ｌ１におけるＤ点に接続する。 Conversely, if none of the following conditions (e) to (h) are met, the switching control unit 8 switches the changeover switch 7 to connect the natural energy power generation device 6 to point D on the power line L1.
（ｅ）ＰＬｇ＞Ｐｐｖ、ＰＬｉ＞Ｐｐｖ、且つ、Ｃｕ－Ｃｅｇ＞０の場合
（ｆ）ＰＬｇ＞Ｐｐｖ、ＰＬｉ＜Ｐｐｖ、且つ、Ｐｐｖ×Ｃｕ－ＰＬｉ×Ｃｅｇ＞０の場合
（ｇ）ＰＬｇ＜Ｐｐｖ、ＰＬｉ＞Ｐｐｖ、且つ、ＰＬｇ×Ｃｕ－Ｐｐｖ×Ｃｅｇ＞０の場合
（ｈ）ＰＬｇ＜Ｐｐｖ、ＰＬｉ＜Ｐｐｖ、且つ、ＰＬｇ×Ｃｕ－ＰＬｉ×Ｃｅｇ＞０の場合
(e) When PLg>Ppv, PLi>Ppv, and Cu-Ceg>0; (f) When PLg>Ppv, PLi<Ppv, and Ppv×Cu-PLi×Ceg>0; (g) When PLg<Ppv, PLi>Ppv, and PLg×Cu-Ppv×Ceg>0; (h) When PLg<Ppv, PLi<Ppv, and PLg×Cu-PLi×Ceg>0.
その後は、制御監視部４により施設全体の総負荷電力の監視が継続され、切替制御部８により必要に応じて切替スイッチ７を逐次制御されて、自然エネルギー発電装置６の接続点が適宜Ｆ点又はＤ点に切り替わる。 After that, the control and monitoring unit 4 continues to monitor the total load power of the entire facility, and the switching control unit 8 sequentially controls the changeover switch 7 as necessary to switch the connection point of the natural energy power generation device 6 to point F or point D as appropriate.
制御監視部４によりピークカット運転が不要であると判定されると、ピークカット運転の開始時と逆の手順、すなわち重要負荷２０への電力供給を非常用発電機５から無停電電源装置１の蓄電池１１に徐々に分担させ、同期検定後に第１解列スイッチ２１を投入して、商用電力系統１０と重要負荷２０とを接続する、といった手順を踏んで、ピークカット運転を終了する。 When the control and monitoring unit 4 determines that peak cut operation is no longer necessary, the peak cut operation is terminated by following the reverse procedure to that used when the peak cut operation was started, i.e., gradually shifting the power supply to the important loads 20 from the emergency generator 5 to the storage battery 11 of the uninterruptible power supply 1, and closing the first parallel-off switch 21 after a synchronism test to connect the commercial power system 10 and the important loads 20.
その他、本発明は前記各実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.
１００・・・電源システム
１０ ・・・商用電力系統
２０ ・・・重要負荷
３０ ・・・一般負荷
Ｌ１ ・・・電力線
１ ・・・無停電電源装置
１１ ・・・蓄電池
１２ ・・・電圧制御装置
２ ・・・解列スイッチ
３ ・・・系統側電圧検出部
４ ・・・制御監視部
５ ・・・非常用発電機
６ ・・・自然エネルギー発電装置
７ ・・・切替スイッチ
８ ・・・切替制御部
９ ・・・最大発電能力推定装置
Ｍ１ ・・・第１消費電力測定手段
Ｍ２ ・・・第２消費電力測定手段
Ｘ１ ・・・算出用データ格納部
Ｘ２ ・・・コストデータ格納部
Ｚ ・・・接続スイッチ
LIST OF SYMBOLS 100... Power supply system 10... Commercial power system 20... Important load 30... General load L1... Power line 1... Uninterruptible power supply 11... Storage battery 12... Voltage control device 2... Parallel-off switch 3... Grid side voltage detection unit 4... Control monitoring unit 5... Emergency generator 6... Natural energy power generation device 7... Changeover switch 8... Changeover control unit 9... Maximum power generation capacity estimation device M1... First power consumption measurement means M2... Second power consumption measurement means X1... Calculation data storage unit X2... Cost data storage unit Z... Connection switch
Claims (6)
前記重要負荷に接続される非常用発電機と、
前記一般負荷又は前記重要負荷に接続される自然エネルギー発電装置と、
前記自然エネルギー発電装置からの電力を前記一般負荷に供給する第１状態と、前記自然エネルギー発電装置からの電力を前記重要負荷に供給する第２状態とを切り替える切替スイッチと、
前記一般負荷の消費電力である一般負荷消費電力と、前記重要負荷の消費電力である重要負荷消費電力と、前記商用電力系統の電力コストである商用電力コストと、前記非常用発電機の電力コストである非発電力コストと、に基づいて前記切替スイッチを制御する切替制御部と、を備える電源システム。 A power supply system that supplies power from a commercial power system to general loads and important loads,
An emergency generator connected to the critical load;
A natural energy power generation device connected to the general load or the important load;
a changeover switch that switches between a first state in which the power from the natural energy power generation device is supplied to the general load and a second state in which the power from the natural energy power generation device is supplied to the important load;
a switching control unit that controls the switching switch based on general load power consumption, which is the power consumption of the general load, important load power consumption, which is the power consumption of the important load, commercial power cost, which is the power cost of the commercial power system, and non-generation power cost, which is the power cost of the emergency generator.
前記一般負荷の消費コストである一般負荷消費コストと、前記重要負荷の消費コストとである重要負荷消費コストを比較して、前記切替スイッチを制御する、請求項１記載の電源システム。 The switching control unit,
2. The power supply system according to claim 1, wherein the changeover switch is controlled by comparing a general load consumption cost, which is the consumption cost of the general load, with an important load consumption cost, which is the consumption cost of the important load.
前記切替制御部が、前記算出用データを用いて前記一般負荷消費コスト及び前記重要負荷消費コストを算出する、請求項２記載の電源システム。 a calculation data storage unit for storing calculation data for calculating the general load consumption cost and the important load cost,
The power supply system according to claim 2 , wherein the switching control unit calculates the general load consumption cost and the important load consumption cost using the calculation data.
前記切替制御部が、以下の場合に第１状態となるように前記切替スイッチを切り替える、請求項４記載の電源システム。
（ａ）ＰＬｇ＞Ｐｐｖ、ＰＬｉ＞Ｐｐｖ、且つ、Ｃｕ－Ｃｅｇ＞０の場合
（ｂ）ＰＬｇ＞Ｐｐｖ、ＰＬｉ＜Ｐｐｖ、且つ、Ｐｐｖ×Ｃｕ－ＰＬｉ×Ｃｅｇ＞０の場合
（ｃ）ＰＬｇ＜Ｐｐｖ、ＰＬｉ＞Ｐｐｖ、且つ、ＰＬｇ×Ｃｕ－Ｐｐｖ×Ｃｅｇ＞０の場合
（ｄ）ＰＬｇ＜Ｐｐｖ、ＰＬｉ＜Ｐｐｖ、且つ、ＰＬｇ×Ｃｕ－ＰＬｉ×Ｃｅｇ＞０の場合 When the general load power consumption is PLg, the important load power consumption is PLi, the maximum power generation capacity is Ppv, the consumption cost per unit power of the commercial power is Cu, and the consumption cost per unit power of the non-power generation power is Ceg,
The power supply system according to claim 4 , wherein the switching control unit switches the changeover switch to the first state in the following cases:
(a) When PLg>Ppv, PLi>Ppv, and Cu-Ceg>0; (b) When PLg>Ppv, PLi<Ppv, and Ppv×Cu-PLi×Ceg>0; (c) When PLg<Ppv, PLi>Ppv, and PLg×Cu-Ppv×Ceg>0; (d) When PLg<Ppv, PLi<Ppv, and PLg×Cu-PLi×Ceg>0.
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