JP7660407B2 - Power conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、太陽光発電装置と充放電装置とを、電力系統に連系される電力線に接続するパワーコンディショナに関する。 The present invention relates to a power conditioner that connects a photovoltaic power generation device and a charge/discharge device to a power line that is connected to a power grid.
特許文献1(特開2020-156239号公報)には、太陽光発電装置(太陽光発電部11)と充放電装置(蓄電池10)とを、電力系統に連系される電力線に接続するパワーコンディショナ(ハイブリッドパワコン13)が記載されている。特許文献1に記載の発明において、第一運転モードの場合、電力系統からの電力及び燃料電池からの電力は充放電装置には充電されないため、充放電装置に充電される電力は太陽光発電装置を起源とする電力であることが保証される。尚、第二運転モードの場合、電力系統からの電力及び燃料電池からの電力は充放電装置に充電されるため、充放電装置に充電されている電力が太陽光発電装置を起源とする電力のみであるとは保証されない。
Patent document 1 (JP 2020-156239 A) describes a power conditioner (hybrid power conditioner 13) that connects a solar power generation device (solar power generation unit 11) and a charge/discharge device (storage battery 10) to a power line that is connected to a power grid. In the invention described in
特許文献1に記載の発明のように、例えば燃料電池などの発電装置の電力を充放電装置に充電させることができれば、充放電装置の充電残量を増大させることができる点で好ましい。特に、電力系統の停電時などの異常状態の場合、発電装置の余剰電力を充放電装置で充電できれば好ましい。
As in the invention described in
別の問題として、太陽光発電装置の太陽光出力電力が、例えば天候に応じて短時間の間に急激に増減し得るという問題がある。太陽光発電装置の太陽光出力電力が短時間の間に急激に増減した場合、電力系統への逆潮流電力又は電力系統からの受電電力が短期間の間に急激に増減する可能性が高い。但し、充放電装置が併設されていれば、太陽光発電装置の太陽光出力電力の減少に応じて充放電装置の放電電力を増加又は充電電力を減少させ、或いは、太陽光発電装置の太陽光出力電力の増加に応じて充放電装置の放電電力を減少又は充電電力を増加させることで、電力系統への逆潮流電力の増減幅を小さくできる可能性がある。但し、充放電装置をこのように運用する場合、即ち、充放電装置からも電力を電力系統に逆潮流させる場合、充放電装置の充電残量が太陽光発電装置の発電電力を起源とすることが必要になることもある。 Another problem is that the solar output power of the solar power generation device may increase or decrease rapidly in a short period of time, for example, depending on the weather. If the solar output power of the solar power generation device increases or decreases rapidly in a short period of time, there is a high possibility that the reverse flow power to the power grid or the power received from the power grid will increase or decrease rapidly in a short period of time. However, if a charging/discharging device is also provided, it may be possible to reduce the increase or decrease in the reverse flow power to the power grid by increasing the discharge power or decreasing the charging power of the charging/discharging device in response to a decrease in the solar output power of the solar power generation device, or by decreasing the discharge power or increasing the charging power of the charging/discharging device in response to an increase in the solar output power of the solar power generation device. However, when the charging/discharging device is operated in this way, i.e., when power is also reversely flowed from the charging/discharging device to the power grid, it may be necessary for the remaining charge of the charging/discharging device to originate from the generated power of the solar power generation device.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、必要に応じて太陽光発電装置以外の電源を起源とする電力を充放電装置に充電可能にしつつ、電力系統へ逆潮流する電力が太陽光発電装置を起源とすることを確保可能なパワーコンディショナを提供する点にある。 The present invention was made in consideration of the above problems, and its purpose is to provide a power conditioner that can ensure that the power flowing back to the power grid originates from the solar power generation device while allowing the charging/discharging device to be charged with power originating from a power source other than the solar power generation device as necessary.
上記目的を達成するための本発明に係るパワーコンディショナの特徴構成は、太陽光発電装置と充放電装置とを、電力系統に連系される電力線に接続するパワーコンディショナであって、
前記電力系統から前記電力線への電力供給が正常に行われている正常状態である場合、前記充放電装置への充電電力が前記太陽光発電装置の発電電力以下であるという充電制限条件を満たす状態での前記充放電装置への充電を許可し、且つ、前記充電制限条件を満たさない状態での前記充放電装置への充電を許可せず、且つ、前記充放電装置の放電電力が前記電力系統に供給されることを許可する状態で動作し、
前記電力系統から前記電力線への電力供給が正常に行われていない異常状態である場合、前記充電制限条件を満たさない状態での前記充放電装置への充電を許可し、
前記異常状態から前記正常状態に移行した後は、前記異常状態の間に前記充放電装置に充電された電力が前記電力系統に供給されることを制限する逆潮流制限処理を行う点にある。
A characteristic configuration of a power conditioner according to the present invention for achieving the above object is a power conditioner that connects a photovoltaic power generation device and a charge/discharge device to a power line that is connected to a power grid,
When in a normal state in which power is normally supplied from the power system to the power line, the system operates in a state in which charging of the charging/discharging device is permitted in a state that satisfies a charge limiting condition that the charging power to the charging/discharging device is equal to or less than the power generation power of the solar power generation device, and does not permit charging of the charging/discharging device in a state in which the charge limiting condition is not satisfied, and permits the discharge power of the charging/discharging device to be supplied to the power system ;
When an abnormal state occurs in which power is not normally supplied from the power system to the power line, permitting charging to the charging/discharging device in a state in which the charging restriction condition is not satisfied;
After the abnormal state is changed to the normal state, a reverse flow limiting process is performed to limit the supply of power stored in the charging/discharging device during the abnormal state to the power grid .
上記特徴構成によれば、パワーコンディショナは、前記充放電装置への充電電力が前記太陽光発電装置の発電電力以下であるという充電制限条件を満たす状態での前記充放電装置への充電を許可し、且つ、前記充電制限条件を満たさない状態での前記充放電装置への充電を許可しない状態で動作する。つまり、充放電装置への充電電力が太陽光発電装置の発電電力以下であれば、電力を充放電装置に充電する場合、太陽光発電装置の発電電力の一部又は全部が充放電装置に充電されるだけであり、太陽光発電装置以外の電源を起源とする電力は充放電装置に充電されない。そのため、正常状態である場合に充放電装置への充電電力が前記太陽光発電装置の発電電力以下であるという充電制限条件を満たす状態で充放電装置への充電を行うことで、充放電装置に充電されている電力が太陽光発電装置を起源とする電力であることを保証できる。更に、パワーコンディショナが、前記充放電装置の放電電力が前記電力系統に供給されることを許可する状態で動作しても、その電力系統へ供給される電力が、太陽光発電装置を起源とする電力であることを保証できる。
従って、必要に応じて太陽光発電装置以外の電源を起源とする電力を充放電装置に充電可能にしつつ、電力系統へ逆潮流する電力が太陽光発電装置を起源とすることを確保可能なパワーコンディショナを提供できる。
According to the above characteristic configuration, the power conditioner operates in a state where it permits charging of the charging/discharging device in a state where the charging power to the charging/discharging device is equal to or less than the power generated by the photovoltaic power generation device and does not permit charging of the charging/discharging device in a state where the charging/discharging device is not permitted to satisfy the charging/discharging device. In other words, if the charging power to the charging/discharging device is equal to or less than the power generated by the photovoltaic power generation device, when charging power to the charging/discharging device, only a part or all of the power generated by the photovoltaic power generation device is charged to the charging/discharging device, and power originating from a power source other than the photovoltaic power generation device is not charged to the charging/discharging device. Therefore, by charging the charging/discharging device in a state where the charging power to the charging/discharging device is equal to or less than the power generated by the photovoltaic power generation device in a normal state and satisfying the charging limiting condition, it is possible to ensure that the power charged to the charging/discharging device is power originating from the photovoltaic power generation device. Furthermore, even if the power conditioner operates in a state where it permits the discharge power of the charging/discharging device to be supplied to the power grid, it is possible to ensure that the power supplied to the power grid is power originating from the photovoltaic power generation device.
Therefore, a power conditioner can be provided that can charge a charging/discharging device with power originating from a power source other than a solar power generation device as necessary, while ensuring that power flowing back to the power grid originates from the solar power generation device.
加えて、本特徴構成によれば、パワーコンディショナは、異常状態である場合、充電制限条件を満たさない状態での充放電装置への充電を許可する。そのため、充放電装置の充電残量を十分に確保できる。また、パワーコンディショナは、異常状態から正常状態に移行した後は、異常状態の間に充放電装置に充電された電力が電力系統に供給されることを制限する逆潮流制限処理を行う。そのため、異常状態の間に充放電装置に太陽光発電装置を起源としない電力が充電されたとしても、その電力が電力系統へ供給されることを防止できる。 In addition, according to this characteristic configuration, when the power conditioner is in an abnormal state, it allows charging to the charging/discharging device in a state that does not satisfy the charging limit condition. Therefore, it is possible to ensure a sufficient remaining charge of the charging/discharging device. Furthermore, after the power conditioner transitions from the abnormal state to the normal state, it performs a reverse power flow limiting process that limits the supply of power that was charged to the charging/discharging device during the abnormal state to the power grid. Therefore, even if power that does not originate from the photovoltaic power generation device is charged to the charging/discharging device during the abnormal state, it is possible to prevent the power from being supplied to the power grid.
本発明に係るパワーコンディショナの更に別の特徴構成は、前記異常状態から前記正常状態に移行する時点での前記充放電装置の充電残量である移行時充電残量を取得し、
前記逆潮流制限処理として、前記異常状態から前記正常状態に移行した後、前記移行時充電残量を前記充放電装置の充電残量の仮下限値として、前記充放電装置の充電残量を前記仮下限値以上にしながら前記充放電装置からの放電を許可する点にある。
Another characteristic configuration of the power conditioner according to the present invention is to obtain a transition state remaining amount, which is a charge remaining amount of the charging/discharging device at a time when the abnormal state transitions to the normal state,
The reverse flow limiting process is such that, after transitioning from the abnormal state to the normal state, the remaining charge amount at the time of transition is set to a provisional lower limit value of the remaining charge amount of the charging/discharging device, and discharging from the charging/discharging device is permitted while the remaining charge amount of the charging/discharging device is set to be equal to or greater than the provisional lower limit value.
上記特徴構成によれば、パワーコンディショナは、逆潮流制限処理として、異常状態から正常状態に移行した後、異常状態から正常状態に移行する時点での充放電装置の充電残量である移行時充電残量を充放電装置の充電残量の仮下限値として、充放電装置の充電残量を仮下限値以上にしながら充放電装置からの放電を許可する。つまり、太陽光発電装置を起源としない電力が移行時充電残量に含まれているとしても、見かけ上は、その電力は放電されないことが保証される。 According to the above characteristic configuration, the power conditioner, after transitioning from an abnormal state to a normal state, sets the remaining charge amount at transition, which is the remaining charge amount of the charging/discharging device at the time of transition from the abnormal state to the normal state, as a provisional lower limit of the remaining charge amount of the charging/discharging device, and permits discharge from the charging/discharging device while setting the remaining charge amount of the charging/discharging device to equal to or greater than the provisional lower limit, as a reverse power flow limiting process. In other words, even if the remaining charge amount at transition includes power that does not originate from the photovoltaic power generation device, it is guaranteed that the power is not apparently discharged.
本発明に係るパワーコンディショナの更に別の特徴構成は、前記逆潮流制限処理として、前記異常状態から前記正常状態に移行した後、所定の電力負荷部を用いて電力を消費することで前記充放電装置の充電残量を放電下限値まで低下させる点にある。
ここで、前記逆潮流制限処理が終了した後、前記充放電装置に充電された電力が前記電力系統に供給されることを許可してもよい。
Another characteristic configuration of the power conditioner of the present invention is that, as the reverse flow limiting process, after transitioning from the abnormal state to the normal state, a predetermined power load unit is used to consume power, thereby reducing the remaining charge of the charging/discharging device to a lower discharge limit value.
Here, after the reverse power flow limiting process is completed, the power stored in the charge/discharge device may be permitted to be supplied to the power grid.
上記特徴構成によれば、太陽光発電装置を起源としない電力が移行時充電残量に含まれているとしても、その電力は全て電力負荷部で消費されて、電力系統へは放電されないことが保証される。 According to the above characteristic configuration, even if the remaining charge at the time of transition includes electricity that does not originate from the solar power generation device, it is guaranteed that all of that electricity is consumed by the power load unit and is not discharged to the power grid.
本発明に係るパワーコンディショナの更に別の特徴構成は、前記異常状態から前記正常状態に移行する時点での前記充放電装置の充電残量である移行時充電残量を取得し、
前記逆潮流制限処理として、
前記充放電装置の充電残量を仮下限値以上にしながら前記充放電装置からの放電を所定期間の間は許可し、当該所定期間の経過後、所定の電力負荷部を用いて電力を消費することで前記充放電装置の充電残量を現在の前記仮下限値より小さい新たな仮下限値まで低下させる処理を行う下限値低下処理を、前記仮下限値が前記充放電装置の放電下限値になるまで繰り返し、
前記異常状態から前記正常状態に移行した後の前記仮下限値を前記移行時充電残量に設定する点にある。
Another characteristic configuration of the power conditioner according to the present invention is to obtain a transition state remaining amount, which is a charge remaining amount of the charging/discharging device at a time when the abnormal state transitions to the normal state,
As the reverse flow limiting process,
permitting discharge from the charging/discharging device for a predetermined period while keeping the remaining charge of the charging/discharging device equal to or greater than a tentative lower limit, and after the predetermined period has elapsed, performing a lower limit value reduction process to reduce the remaining charge of the charging/discharging device to a new tentative lower limit value that is smaller than the current tentative lower limit value by consuming power using a predetermined power load unit, said lower limit value reduction process being repeated until said tentative lower limit value becomes a discharge lower limit value of the charging/discharging device;
The tentative lower limit value after the transition from the abnormal state to the normal state is set to the transition state residual charge amount.
上記特徴構成によれば、太陽光発電装置を起源としない電力が移行時充電残量に含まれているとしても、その電力は、見かけ上は放電されないことが保証される。更に、太陽光発電装置を起源としない電力が移行時充電残量に含まれているとしても、その電力は、下限値低下処理によって全て電力負荷部で繰り返し消費されて、電力系統へは放電されないことが保証される。 According to the above characteristic configuration, even if the remaining charge at the time of transition contains power that does not originate from the photovoltaic power generation device, it is guaranteed that the power is not apparently discharged. Furthermore, even if the remaining charge at the time of transition contains power that does not originate from the photovoltaic power generation device, it is guaranteed that the power is all repeatedly consumed in the power load unit by the lower limit value reduction process and is not discharged to the power grid.
本発明に係るパワーコンディショナの更に別の特徴構成は、前記充放電装置の放電電力が前記電力系統に供給されることを許可する許可期間を設定し、当該許可期間以外は前記充放電装置の放電電力が前記電力系統に供給されることを許可しない状態で動作する点にある。 Another characteristic feature of the power conditioner of the present invention is that it sets an authorization period during which the discharge power of the charging/discharging device is permitted to be supplied to the power grid, and operates in a state in which the discharge power of the charging/discharging device is not permitted to be supplied to the power grid outside of the authorization period.
上記特徴構成によれば、充放電装置の放電電力が電力系統に供給されることを許可する許可期間と、充放電装置の放電電力が電力系統に供給されることを許可しない期間とを設定できる。 According to the above characteristic configuration, it is possible to set an authorization period during which the discharge power of the charging/discharging device is permitted to be supplied to the power grid, and a period during which the discharge power of the charging/discharging device is not permitted to be supplied to the power grid.
本発明に係るパワーコンディショナの更に別の特徴構成は、前記許可期間は、前記太陽光発電装置の発電電力が固定価格買取制度の適用を受けて買い取られる買取期間以外の期間である点にある。 Another characteristic feature of the power conditioner of the present invention is that the permission period is a period other than the purchase period during which the power generated by the solar power generation device is purchased under the feed-in tariff system.
固定価格買取制度(FIT制度)による太陽光発電装置の発電電力の買取期間の間、電力系統に逆潮流させるのは太陽光発電装置の発電電力のみに制限することが求められる場合がある。加えて、充放電装置の充電残量が太陽光発電装置を起源とする電力のみであっても、充放電装置の放電電力が電力系統に逆潮流するのを制限することが求められる場合がある。
そこで本特徴構成では、パワーコンディショナが、太陽光発電装置の発電電力が固定価格買取制度の適用を受けて買い取られる買取期間以外の期間を、充放電装置の放電電力が電力系統に供給されることを許可する許可期間として動作することで、固定価格買取制度に則った動作が実現される。
During the purchase period of the power generated by the photovoltaic power generation device under the Feed-in Tariff (FIT) system, it may be required to limit the power that is allowed to flow back to the power grid to only the power generated by the photovoltaic power generation device. In addition, even if the remaining charge of the charge/discharge device is only the power originating from the photovoltaic power generation device, it may be required to limit the discharge power of the charge/discharge device from flowing back to the power grid.
Therefore, in this characteristic configuration, the power conditioner operates in accordance with the feed-in tariff system by operating periods other than the purchase period during which the generated electricity from the solar power generation system is purchased under the feed-in tariff system as permission periods during which the discharged electricity from the charging/discharging device is permitted to be supplied to the power grid.
<第1実施形態>
以下に図面を参照して本発明の第1実施形態に係るパワーコンディショナ20が設けられる電源システムについて説明する。
図1及び図2は、第1実施形態のパワーコンディショナ20が設けられる電源システムの構成を示す図である。具体的には、図1には、電力系統1から電力線2への電力供給が正常に行われている正常状態(即ち、連系運転時)を示し、図2には、電力系統1からの電力供給が正常に行われていない異常状態(即ち、自立運転時)を示す。図1及び図2では、電力供給が行われている箇所を太線で示している。
First Embodiment
Hereinafter, a power supply system provided with a
Fig. 1 and Fig. 2 are diagrams showing the configuration of a power supply system in which a
図示するように、電源システムは、電力系統1に連系される電力線2と、太陽光発電装置13と、充放電装置12と、燃料電池装置4とを備え、電力線2に電力負荷装置3が接続されている。電力線2の上流側に電力系統1への接続箇所が設けられ、電力系統1への接続箇所から下流側に向かって、電力線2上に第1接続箇所5及び第2接続箇所6がその並び順で設けられる。加えて、電源システムは、太陽光発電装置13と充放電装置12とを電力線2に接続するパワーコンディショナ20を備える。
As shown in the figure, the power supply system includes a
パワーコンディショナ20と第1接続箇所5との間には第1切替部10が設けられる。電力線2の途中の、第1接続箇所5と第2接続箇所6との間には第2切替部11が設けられる。第1切替部10は、パワーコンディショナ20の接続先を、電力線2の第1接続箇所5又は第2切替部11に切り替える。具体的には、図1に示すように、第1切替部10の接点aと接点bとが接続されている場合、パワーコンディショナ20は第1接続箇所5に接続される。この場合、第2切替部11では接点aと接点cとが接続されている。また、図2に示すように、第1切替部10の接点aと接点cとが接続されている場合、パワーコンディショナ20は第2切替部11に接続される。この場合、第2切替部11では接点aと接点bとが接続されている。
A
パワーコンディショナ20は、半導体スイッチング素子等を用いて構成されるDC/DC変換回路やDC/AC変換回路などの電気回路を有するパワーコンディショナ回路部21と、そのパワーコンディショナ回路部21の動作を制御するパワーコンディショナ制御部22とを備える。太陽光発電装置13は、太陽光を受光して発電する装置であり、パワーコンディショナ回路部21に接続される。充放電装置12は、蓄電池等の充放電部で蓄えている電力の放電及び充放電部への電力の充電を行うことができる装置であり、パワーコンディショナ回路部21に接続される。
The
パワーコンディショナ20は、太陽光発電装置13の発電電力を電力線2に出力させる動作や、充放電装置12を充放電させる動作などを制御する。パワーコンディショナ20は、例えば最大電力追従制御などにより太陽光発電装置13の発電電力を制御して、その発電電力を電力線2に供給できる。他にも、パワーコンディショナ20は、太陽光発電装置13の発電電力の一部又は全部を充放電装置12に充電させてもよい。また、パワーコンディショナ20は、電力線2から受電した電力を充放電装置12に充電させることもできる。
The
第2接続箇所6には燃料電池装置4及び電力負荷装置3が接続される。燃料電池装置4は、例えば固体酸化物形燃料電池(SOFC)や固体高分子形燃料電池(PEFC)など燃料電池部及びその燃料電池部の動作を制御する燃料電池制御部等を有する。また、燃料電池装置4は、燃料電池部で発生した電力を、所望の電圧、周波数、位相の電力に変換して電力線2の第2接続箇所6に出力するための電力変換部を有する。尚、燃料電池装置4は、燃料電池部に供給する燃料ガスとしての水素等を改質処理により生成する燃料改質器などを備えていてもよい。
The
燃料電池装置4は、負荷追従運転及び一定出力運転などの運転を行うことができる。例えば、燃料電池装置4は、負荷追従運転を行う場合、電力測定部9で測定される電力がゼロになるように電力線2への出力電力を調節する。また、燃料電池装置4は、一定出力運転を行う場合、所定の出力電力を電力線2に供給する。燃料電池装置4が一定出力運転を行う場合、燃料電池装置4から電力線2の第2接続箇所6に供給される電力が、電力負荷装置3の消費電力よりも大きければ、その余剰電力が第2接続箇所6から上流の第2切替部11の方に向かって供給される。それに対して、燃料電池装置4から電力線2の第2接続箇所6に供給される電力が、電力負荷装置3の消費電力よりも小さければ、その不足電力が第2切替部11から第2接続箇所6に向かって供給される。
The
第1切替部10及び第2切替部11の動作はパワーコンディショナ20が制御する。例えば、パワーコンディショナ制御部22は、電圧測定部8で測定される電圧が所定の下限電圧以上である場合、電力系統1から電力線2への電力供給が正常に行われている正常状態であると判定して、図1に示すように、第1切替部10を接点aと接点bとが接続される状態に切り替え、第2切替部11を接点aと接点cとが接続される状態に切り替える。また、パワーコンディショナ制御部22は、電圧測定部8で測定される電圧が下限電圧よりも低い場合、電力系統1から電力線2への電力供給が正常に行われていない異常状態であると判定して、図2に示すように、第1切替部10を接点aと接点cとが接続される状態に切り替え、第2切替部11を接点aと接点bとが接続される状態に切り替える。
The operation of the
本実施形態の電源システムにおいて、パワーコンディショナ20は、電力系統1から電力線2への電力供給が正常に行われている正常状態である場合、充放電装置12への充電電力が太陽光発電装置13の発電電力以下であるという充電制限条件を満たす状態での充放電装置12への充電を許可し、且つ、充電制限条件を満たさない状態での充放電装置12への充電を許可せず、且つ、充放電装置12の放電電力が電力系統1に供給されることを許可する状態で動作する。
In the power supply system of this embodiment, when the
具体的に説明すると、パワーコンディショナ20には、電力測定部14で測定できる、充放電装置12への充放電電力についての情報と、電力測定部15で測定できる、太陽光発電装置13の発電電力についての情報とが伝達される。そして、パワーコンディショナ制御部22は、図1に示す正常状態である場合、充放電装置12への充電電力が太陽光発電装置13の発電電力以下であるという充電制限条件を満たす状態での充放電装置12への充電を許可し、且つ、充電制限条件を満たさない状態での充放電装置12への充電を許可しない状態でパワーコンディショナ回路部21を動作させる。このような制御が行われることで、充放電装置12の充電残量の全てが、太陽光発電装置13を起源とする電力であることが保証される。
To be more specific, the
また、パワーコンディショナ制御部22は、図1に示す正常状態である場合、充放電装置12の放電電力が電力系統1に供給されることを許可する。その場合であっても、充放電装置12の充電残量の全てが太陽光発電装置13を起源とすることが保証されているので、例えば放電指令などに応じて充放電装置12の放電電力が電力系統1に供給されることになっても、その電力が太陽光発電装置13を起源とする電力であることは保証される。
In addition, in the normal state shown in FIG. 1, the power
パワーコンディショナ制御部22は、電力系統1から電力線2への電力供給が正常に行われていない異常状態である場合、上記充電制限条件を満たさない状態での充放電装置12への充電を許可する。つまり、図2に示す異常状態において、燃料電池装置4を起源とする電力を充放電装置12に充電できる。異常状態では、充放電装置12は電力系統1には連系されていないので、燃料電池装置4を起源とする電力が充放電装置12に充電されていたとしても、充放電装置12の放電電力が電力系統1に供給されることはない。
When there is an abnormal state in which power supply from the
尚、本実施形態では、異常状態の間に燃料電池装置4を起源とする電力が充放電装置12に充電されていたとしても、その後の正常状態においてパワーコンディショナ制御部22が行う逆潮流制限処理により、燃料電池装置4を起源とする電力が電力系統1に供給されることはない。具体的には、パワーコンディショナ制御部22は、異常状態から正常状態に移行した後は、異常状態の間に充放電装置12に充電された電力が電力系統1に供給されることを制限する逆潮流制限処理を行う。
In this embodiment, even if the power originating from the
図3は、第1実施形態のパワーコンディショナ20が行う逆潮流制限処理を説明する図であり、充放電装置12の充電残量の時間的な変化例を示す。図示するように、時刻t1より以前の異常状態において充放電装置12の充電残量が増大している間、その充電残量には燃料電池装置4を起源とする電力が含まれた可能性がある。
Figure 3 is a diagram explaining the reverse power flow limiting process performed by the
そのため、パワーコンディショナ制御部22は、時刻t1において異常状態から正常状態に移行した後、異常状態から正常状態に移行する時点での充放電装置12の充電残量である移行時充電残量を取得し、その値を記憶部23に記憶する。そして、パワーコンディショナ制御部22は、逆潮流制限処理として、異常状態から正常状態に移行した後、移行時充電残量を充放電装置12の充電残量の仮下限値として、充放電装置12の充電残量を仮下限値以上にしながら充放電装置12からの放電を許可する。
Therefore, after transitioning from the abnormal state to the normal state at time t1, the power
例えば、図3において、パワーコンディショナ制御部22は、時刻t1以降の正常状態において、充放電装置12の充電残量が仮下限値より小さくならない範囲で、充放電装置12の充放電を行わせる。このような制御が行われることで、異常状態の間に燃料電池装置4を起源とする電力が充放電装置12に充電されていたとしても、正常状態の間に充放電装置12の放電電力が電力系統1に供給されることはない。つまり、太陽光発電装置13を起源としない電力が移行時充電残量に含まれているとしても、見かけ上は、その電力は放電されないことが保証される。
For example, in FIG. 3, in the normal state after time t1, the power
<第2実施形態>
第2実施形態のパワーコンディショナ20は、逆潮流制限処理の内容が上記実施形態と異なっている。以下に第2実施形態のパワーコンディショナ20が行う逆潮流制限処理について説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
Second Embodiment
The
図4は、第2実施形態のパワーコンディショナ20が行う逆潮流制限処理を説明する図であり、充放電装置12の充電残量の時間的な変化例を示す。図示するように、時刻t1より以前の異常状態において充放電装置12の充電残量が増大している間、その充電残量には燃料電池装置4を起源とする電力が含まれた可能性がある。
Figure 4 is a diagram explaining the reverse power flow limiting process performed by the
そのため、パワーコンディショナ制御部22は、逆潮流制限処理として、時刻t1において異常状態から正常状態に移行した後、所定の電力負荷部を用いて電力を消費することで充放電装置12の充電残量を放電下限値まで低下させる。例えば、パワーコンディショナ制御部22は、時刻t1の後、電力測定部7で測定される、電力系統1から第1接続箇所5に供給される受電電力がゼロ又はその符号がプラスであることを監視しながら充放電装置12から電力を放電させて、充電残量を低下させる。この場合、充放電装置12の放電電力は、電力線2に接続されている上記電力負荷部としての電力負荷装置3で消費されている。そして、パワーコンディショナ制御部22は、充放電装置12の充電残量が所定の放電下限値まで低下した場合、充放電装置12に充電された電力が電力系統1に供給されることを許可する。このように、時刻t1の時点での充放電装置12の充電残量に燃料電池装置4を起源とする電力が含まれていたとしても、その電力は全て電力負荷部で消費されて、電力系統1へは放電されないことが保証される。そして、時刻t2以後は充放電装置12の充電残量に燃料電池装置4を起源とする電力が含まれていないことが保証される。
Therefore, as a reverse power flow limiting process, after the power
<第3実施形態>
第3実施形態のパワーコンディショナ20は、逆潮流制限処理の内容が上記実施形態と異なっている。以下に第3実施形態のパワーコンディショナ20が行う逆潮流制限処理について説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。
Third Embodiment
The
図5は、第3実施形態のパワーコンディショナ20が行う逆潮流制限処理を説明する図であり、充放電装置12の充電残量の時間的な変化例を示す。図示するように、時刻t1より以前の異常状態において充放電装置12の充電残量が増大している間、その充電残量には燃料電池装置4を起源とする電力が含まれた可能性がある。
Figure 5 is a diagram explaining the reverse power flow limiting process performed by the
そのため、パワーコンディショナ制御部22は、時刻t1において異常状態から正常状態に移行した後、異常状態から正常状態に移行する時点での充放電装置12の充電残量である移行時充電残量を取得し、その値を記憶部23に記憶する。そして、パワーコンディショナ制御部22は、逆潮流制限処理として、充放電装置12の充電残量を仮下限値以上にしながら充放電装置12からの放電を所定期間の間は許可し、当該所定期間の経過後、所定の電力負荷部(電力負荷装置3)を用いて電力を消費することで充放電装置12の充電残量を現在の仮下限値より小さい新たな仮下限値まで低下させる処理を行う下限値低下処理を、仮下限値が充放電装置12の放電下限値になるまで繰り返す。ここで、異常状態から正常状態に移行した後の仮下限値は移行時充電残量に設定する。
Therefore, after the power
例えば、パワーコンディショナ制御部22は、図5の時刻t1から時刻t3の間、充放電装置12の充電残量を第1仮下限値以上にしながら充放電装置12からの放電及び充電を許可する。そして、パワーコンディショナ制御部22は、時刻t3の後、電力測定部7で測定される、電力系統1から第1接続箇所5に供給される受電電力がゼロ又はその符号がプラスであること、即ち、電力線2から電力系統1への逆潮流が発生していないことを監視しながら充放電装置12から電力を放電させて、充電残量を第1仮下限値より小さい第2仮下限値まで低下させる下限値低下処理を時刻t3から時刻t4の間に行う。
For example, the power
パワーコンディショナ制御部22は、時刻t4の時点で充放電装置12の充電残量が第2仮下限値になった後、逆潮流制限処理として、充放電装置12の充電残量を第2仮下限値以上にしながら充放電装置12からの放電を所定期間(時刻t4から時刻t5の間)の間は許可し、当該所定期間の経過後、所定の電力負荷部を用いて電力を消費することで充放電装置12の充電残量を現在の第2仮下限値より小さい新たな仮下限値(放電下限値)まで低下させる処理を行う下限値低下処理を時刻t5から時刻t6の間に行う。
After the remaining charge of the charge/
パワーコンディショナ制御部22は、時刻t6において仮下限値が充放電装置12の放電下限値になったと判定して、逆潮流制限処理を終了する。そして、パワーコンディショナ制御部22は、逆潮流制限処理が終了した後、充放電装置12に充電された電力が電力系統1に供給されることを許可する。
The power
<別実施形態>
<1>
上記実施形態では、パワーコンディショナ20及び電源システムの構成について具体例を挙げて説明したが、それらの構成は適宜変更可能である。
例えば、電源システムが燃料電池装置4を備えている構成を例示したが、他の種類の発電装置を備えていてもよい。
<Another embodiment>
<1>
In the above embodiment, specific examples of the configurations of the
For example, although the power supply system has been illustrated as including the
<2>
上記実施形態において、パワーコンディショナ20は、充放電装置12の放電電力が電力系統1に供給されることを許可する許可期間を設定し、当該許可期間以外は充放電装置12の放電電力が電力系統1に供給されることを許可しない状態で動作してもよい。この許可期間は、太陽光発電装置13の発電電力が固定価格買取制度の適用を受けて買い取られる買取期間以外の期間である。
<2>
In the above embodiment, the
例えば、FIT制度(固定価格買取制度)による太陽光発電装置13の発電電力の買取期間の間、電力系統1に逆潮流させるのは太陽光発電装置13の発電電力のみに制限することが求められる場合がある。加えて、充放電装置12の充電残量が太陽光発電装置13を起源とする電力のみであっても、充放電装置12の放電電力が電力系統1に逆潮流するのを制限することが求められる場合がある。そのような場合、パワーコンディショナ20は、充放電装置12の放電電力が電力系統1に供給されることを許可する許可期間を設定して記憶部23に記憶しておき、当該許可期間以外は充放電装置12の放電電力が電力系統1に供給されることを許可しない状態で動作してもよい。そして、このような、充放電装置12の放電電力が電力系統1に供給されることを許可する許可期間は、固定価格買取期間以外の期間、即ち、固定価格買取期間の終了後の期間であってもよい。その結果、パワーコンディショナ20は、固定価格買取期間の間は、充放電装置12の放電電力が電力系統1に供給されることを禁止し、固定価格買取期間の終了後は、充放電装置12の放電電力が電力系統1に供給されることを許可できる。
For example, during the purchase period of the power generated by the photovoltaic
<3>
上記実施形態では、電力線2への電力供給が正常に行われていない異常状態である場合、図2に示したように第1切替部10の接点cと第2切替部11の接点bとを接続することで、燃料電池装置4を、電力系統1から電気的に切り離した状態でパワーコンディショナ回路部21と接続する例を説明したが、異常状態の場合に燃料電池装置4とパワーコンディショナ回路部21とを接続する形態は適宜変更可能である。例えば、燃料電池装置4をパワーコンディショナ回路部21に直接接続できる接続線を別途設け、異常状態の場合にその接続線を用いてそれらを電気的に接続してもよい。
<3>
In the above embodiment, in the case of an abnormal state in which power is not being supplied normally to the
<4>
上記第3実施形態では下限値低下処理を2回行う例を説明したが、充放電装置12の充電残量を放電下限値にさせるまでに下限値低下処理を何回行うかは適宜設定可能である。
<4>
In the above third embodiment, an example was described in which the lower limit lowering process was performed twice, but the number of times the lower limit lowering process is performed until the remaining charge of the charge/
<5>
上記実施形態では、逆潮流制限処理において充放電装置12の充電残量を低下させるために用いる電力負荷部として、電力線2に接続されている電力負荷装置3を例示したが、他の装置を電力負荷部として用いてもよい。
<5>
In the above embodiment, the
<6>
上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用でき、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変できる。
<6>
The configurations disclosed in the above embodiments (including other embodiments, the same applies below) can be applied in combination with configurations disclosed in other embodiments, provided that no contradiction arises. Furthermore, the embodiments disclosed in this specification are illustrative, and the embodiments of the present invention are not limited thereto, and can be appropriately modified within the scope that does not deviate from the purpose of the present invention.
本発明は、必要に応じて太陽光発電装置以外の電源を起源とする電力を充放電装置に充電可能にしつつ、電力系統へ逆潮流する電力が太陽光発電装置を起源とすることを確保可能なパワーコンディショナに利用できる。 The present invention can be used in a power conditioner that can ensure that the power flowing back to the power grid originates from the solar power generation device while allowing power originating from a power source other than a solar power generation device to be charged into a charging/discharging device as necessary.
1 電力系統
2 電力線
3 電力負荷装置(電力負荷部)
12 充放電装置
13 太陽光発電装置
20 パワーコンディショナ
1
12 Charging/discharging
Claims (7)
前記電力系統から前記電力線への電力供給が正常に行われている正常状態である場合、前記充放電装置への充電電力が前記太陽光発電装置の発電電力以下であるという充電制限条件を満たす状態での前記充放電装置への充電を許可し、且つ、前記充電制限条件を満たさない状態での前記充放電装置への充電を許可せず、且つ、前記充放電装置の放電電力が前記電力系統に供給されることを許可する状態で動作し、
前記電力系統から前記電力線への電力供給が正常に行われていない異常状態である場合、前記充電制限条件を満たさない状態での前記充放電装置への充電を許可し、
前記異常状態から前記正常状態に移行した後は、前記異常状態の間に前記充放電装置に充電された電力が前記電力系統に供給されることを制限する逆潮流制限処理を行うパワーコンディショナ。 A power conditioner that connects a photovoltaic power generation device and a charge/discharge device to a power line that is connected to a power grid,
When in a normal state in which power is normally supplied from the power system to the power line, the system operates in a state in which charging of the charging/discharging device is permitted in a state that satisfies a charge limiting condition that the charging power to the charging/discharging device is equal to or less than the power generation power of the solar power generation device, and does not permit charging of the charging/discharging device in a state in which the charge limiting condition is not satisfied, and permits the discharge power of the charging/discharging device to be supplied to the power system ;
When an abnormal state occurs in which power is not normally supplied from the power system to the power line, permitting charging to the charging/discharging device in a state in which the charging restriction condition is not satisfied;
After the abnormal state transitions to the normal state, the power conditioner performs a reverse flow limiting process that limits the power that was charged in the charging/discharging device during the abnormal state from being supplied to the power grid .
前記逆潮流制限処理として、前記異常状態から前記正常状態に移行した後、前記移行時充電残量を前記充放電装置の充電残量の仮下限値として、前記充放電装置の充電残量を前記仮下限値以上にしながら前記充放電装置からの放電を許可する請求項1に記載のパワーコンディショナ。 A transition state of charge of the charging/discharging device at a time when the abnormal state transitions to the normal state is acquired;
2. The power conditioner of claim 1, wherein, as the reverse power flow limiting process, after transitioning from the abnormal state to the normal state, the remaining charge at the time of transition is set to a provisional lower limit value of the remaining charge of the charging/discharging device, and discharging from the charging/discharging device is permitted while the remaining charge of the charging/discharging device is set to be equal to or greater than the provisional lower limit.
前記逆潮流制限処理として、
前記充放電装置の充電残量を仮下限値以上にしながら前記充放電装置からの放電を所定期間の間は許可し、当該所定期間の経過後、所定の電力負荷部を用いて電力を消費することで前記充放電装置の充電残量を現在の前記仮下限値より小さい新たな仮下限値まで低下させる処理を行う下限値低下処理を、前記仮下限値が前記充放電装置の放電下限値になるまで繰り返し、
前記異常状態から前記正常状態に移行した後の前記仮下限値を前記移行時充電残量に設定する請求項1に記載のパワーコンディショナ。 A transition state of charge of the charging/discharging device at a time when the abnormal state transitions to the normal state is acquired;
As the reverse flow limiting process,
permitting discharge from the charging/discharging device for a predetermined period while keeping the remaining charge of the charging/discharging device equal to or greater than a tentative lower limit, and after the predetermined period has elapsed, performing a lower limit value reduction process to reduce the remaining charge of the charging/discharging device to a new tentative lower limit value that is smaller than the current tentative lower limit value by consuming power using a predetermined power load unit, said lower limit value reduction process being repeated until said tentative lower limit value becomes a discharge lower limit value of the charging/discharging device;
The power conditioner according to claim 1 , wherein the temporary lower limit value after the state transitions from the abnormal state to the normal state is set to the transition state remaining amount.
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