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技術 給電システム、給電制御装置、制御方法、及びプログラム

出願人 日本電気株式会社
発明者 吉田忠大
出願日 2014年12月12日 (5年6ヶ月経過) 出願番号 2014-252324
公開日 2016年6月23日 (4年0ヶ月経過) 公開番号 2016-116296
状態 未査定
技術分野 交流の給配電 電池等の充放電回路
主要キーワード 参考形態 ソーラーアレイ 給電制御システム 給電制御装置 売電可 直流バス 太陽光パネル 単位太陽電池
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (15)

課題

発電されたエネルギーをより有効に利用する技術を提供することである。

解決手段

給電制御装置2080は、第2発電装置2040の最大出力電力を算出し、算出した最大出力電力に基づいて、第1発電装置2020の最大出力電力の予測値を算出する予測部、及び第1発電装置2020の最大出力電力の予測値に基づき、直流バス2060から蓄電装置2010へ供給される電力の大きさを制御する制御部2084を有する。第2発電装置2040の最大出力電圧は、第1発電装置2020の最大出力電圧よりも大きい。第2発電装置2040の最大出力電力は、第1発電装置2020の最大出力電力よりも小さい。第2発電装置2040の出力電力が最大のときの第2発電装置2040の出力電圧は、第1発電装置2020の出力電力が最大のときの第1発電装置2020の出力電圧よりも大きい。

概要

背景

太陽光風力などの再生可能エネルギーを用いて発電を行い、発電した電力負荷へ供給する給電システムがある。また、このようなシステムの中には、余剰電力蓄電池に蓄えておくように構成されているものがある。

再生可能エネルギーの大きさは天候時間帯などによって変動するため、再生可能エネルギーを用いて発電を行う発電装置から得られる電力は変動する。そこで、発電装置から出力可能最大出力電力割り出すための技術が開発されている。例えば、発電装置から出力する電流を徐々に増やしていきながら出力電力の変化を監視することで最大出力電力を探るMPPT(Maximum Power Point Tracking)制御が行われる。

また、特許文献1は、外部への電力供給に用いる太陽電池アレイ、及び太陽電池部の出力特性を割り出すために用いるレファレンス太陽電池部とを有する電力供給システムを開示している。太陽電池アレイとレファレンス太陽電池部には、等しい出力特性を有する単位太陽電池が用いられる。このシステムは、レファレンス太陽電池で MPPT 制御をすることでレファレンス太陽電池の出力特性を割り出し、その結果を用いて太陽電池アレイの出力特性を予測する。

概要

発電されたエネルギーをより有効に利用する技術を提供することである。給電制御装置2080は、第2発電装置2040の最大出力電力を算出し、算出した最大出力電力に基づいて、第1発電装置2020の最大出力電力の予測値を算出する予測部、及び第1発電装置2020の最大出力電力の予測値に基づき、直流バス2060から蓄電装置2010へ供給される電力の大きさを制御する制御部2084を有する。第2発電装置2040の最大出力電圧は、第1発電装置2020の最大出力電圧よりも大きい。第2発電装置2040の最大出力電力は、第1発電装置2020の最大出力電力よりも小さい。第2発電装置2040の出力電力が最大のときの第2発電装置2040の出力電圧は、第1発電装置2020の出力電力が最大のときの第1発電装置2020の出力電圧よりも大きい。

目的

本発明の目的は、発電されたエネルギーをより簡便なシステムで、より有効に利用する技術を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

第1発電装置と、最大出力電圧が前記第1発電装置よりも大きく、かつ最大出力電力が前記第1発電装置よりも小さい第2発電装置と、前記第1発電装置及び前記第2発電装置を並列に接続し、かつ前記第1発電装置及び前記第2発電装置から供給される電力を出力する直流バスと、給電制御装置と、を有し、前記第2発電装置の出力電力が最大のときの前記第2発電装置の出力電圧は、前記第1発電装置の出力電力が最大のときの前記第1発電装置の出力電圧よりも大きく、前記給電制御装置は、前記第2発電装置の出力電圧及び出力電流実測値を用いて前記第2発電装置の最大出力電力を算出し、その算出結果に基づいて前記第1発電装置の最大出力電力の予測値を算出する予測手段と、前記第1発電装置の最大出力電力の予測値及び前記第2発電装置の最大出力電力に基づき、前記直流バスから出力される電力の大きさを制御する制御手段と、を有する給電システム

請求項2

前記第1発電装置の最大出力電圧は、前記第2発電装置の出力電力が最大のときの前記第2発電装置の出力電圧以下である請求項1に記載の給電システム。

請求項3

前記直流バスを介して前記第1発電装置及び前記第2発電装置と直列に接続されており、かつ前記第1発電装置から供給される電力及び前記第2発電装置から供給される電力を出力するDC/DCコンバータを有する請求項1又は2に記載の給電システム。

請求項4

前記第1発電装置及び前記第2発電装置はそれぞれ、複数の単位発電要素を有し、前記第1発電装置において直列に接続される前記単位発電要素の数は、前記第2発電装置において直列に接続される前記単位発電要素の数より少なく、前記第1発電装置が有する前記単位発電要素の数は、前記第2発電装置が有する前記単位発電要素の数よりも多い請求項1乃至3いずれか一項に記載の給電システム。

請求項5

前記第1発電装置は、前記第1発電装置の最大出力電圧を制御する第1DC/DCコンバータを有し、前記第2発電装置は、前記第2発電装置の最大出力電圧を制御する第2DC/DCコンバータを有し、前記第2DC/DCコンバータによって制御される前記第2発電装置の最大出力電圧は、前記第1DC/DCコンバータによって制御される前記第1発電装置の最大出力電圧よりも大きい請求項1又は2に記載の給電システム。

請求項6

供給される電力を充電する蓄電装置を有し、前記直流バスは、供給される電力を負荷及び前記蓄電装置に出力し、前記制御手段は、前記第1発電装置の最大出力電力の予測値、前記第2発電装置の最大出力電力、及び前記負荷に供給されている負荷電力に基づいて、前記蓄電装置に供給可能な余剰電力を算出し、前記直流バスから前記蓄電装置へ出力される電力が前記余剰電力以下となるように制御を行う請求項1乃至5いずれか一項に記載の給電システム。

請求項7

請求項1乃至6いずれか一項に記載の給電システムが有する給電制御装置。

請求項8

給電システムを制御する給電制御装置によって実行される制御方法であって、前記給電システムは、第1発電装置と、最大出力電圧が前記第1発電装置よりも大きく、かつ最大出力電力が前記第1発電装置よりも小さい第2発電装置と、前記第1発電装置及び前記第2発電装置を並列に接続し、かつ前記第1発電装置及び前記第2発電装置から供給される電力を出力する直流バスと、を有し、前記第2発電装置の出力電力が最大のときの前記第2発電装置の出力電圧は、前記第1発電装置の出力電力が最大のときの前記第1発電装置の出力電圧よりも大きく、当該制御方法は、前記第2発電装置の出力電圧及び出力電流の実測値を用いて前記第2発電装置の最大出力電力を算出し、その算出結果に基づいて前記第1発電装置の最大出力電力の予測値を算出する予測ステップと、前記第1発電装置の最大出力電力の予測値及び前記第2発電装置の最大出力電力に基づき、前記直流バスから出力される電力の大きさを制御する制御ステップと、を有する制御方法。

請求項9

コンピュータを、請求項1乃至6いずれか一項に記載の給電システムが有する給電制御装置として動作させるプログラム

技術分野

0001

本発明は、給電システム給電制御装置制御方法、及びプログラムに関する。

背景技術

0002

太陽光風力などの再生可能エネルギーを用いて発電を行い、発電した電力負荷へ供給する給電システムがある。また、このようなシステムの中には、余剰電力蓄電池に蓄えておくように構成されているものがある。

0003

再生可能エネルギーの大きさは天候時間帯などによって変動するため、再生可能エネルギーを用いて発電を行う発電装置から得られる電力は変動する。そこで、発電装置から出力可能最大出力電力割り出すための技術が開発されている。例えば、発電装置から出力する電流を徐々に増やしていきながら出力電力の変化を監視することで最大出力電力を探るMPPT(Maximum Power Point Tracking)制御が行われる。

0004

また、特許文献1は、外部への電力供給に用いる太陽電池アレイ、及び太陽電池部の出力特性を割り出すために用いるレファレンス太陽電池部とを有する電力供給システムを開示している。太陽電池アレイとレファレンス太陽電池部には、等しい出力特性を有する単位太陽電池が用いられる。このシステムは、レファレンス太陽電池で MPPT 制御をすることでレファレンス太陽電池の出力特性を割り出し、その結果を用いて太陽電池アレイの出力特性を予測する。

先行技術

0005

特開2014−81669号公報

発明が解決しようとする課題

0006

太陽光や風力などの再生可能エネルギーで発電した電力を負荷へ供給する給電システムにおいて、例えば、余剰電力を蓄電池に蓄えておくように構成した場合に、蓄電池へ充電する電力が余剰電力を超えてしまうと、負荷へ供給する電力が不足して急激な電圧下等障害が発生する懸念がある。電圧低下を回避するために一時的に充電を停止する方法も考えられるが、充電の停止と再開が頻繁に起こると余剰電力を効率的に充電することができない。一方、余剰電力を超えないように、蓄電池へ充電する電力を徐々に増加させていくと、この間に発電された多くのエネルギーが無駄になってしまう。

0007

したがって、随時、余剰電力を把握しつつ蓄電池への充電量が余剰電力を超えないように制御することが望ましく、再生可能エネルギーによる最大発電量(最大出力電力)を予測する技術が望まれる。例えば、特許文献1のシステムを適用し、レファレンス太陽電池部の出力特性を割り出し、その結果を用いて太陽電池アレイの出力特性を予測すれば、予め余剰電力を把握して充電量を制御することができる。しかし、特許文献1のシステムでは、レファレンス太陽電池部によって発電される電力は負荷へ供給されない。そのため、レファレンス太陽電池部で発電したエネルギーが無駄になってしまう。また、レファレンス太陽電池部で MPPT 測定及び予測を行っている間は余剰電力を負荷等に供給できないため効率が悪く、また測定及び予測に必要なシステムもかなり複雑になってしまう。

0008

本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、発電されたエネルギーをより簡便なシステムで、より有効に利用する技術を提供することである。

課題を解決するための手段

0009

本発明が提供する給電システムは、第1発電装置と、最大出力電圧が前記第1発電装置よりも大きく、かつ最大出力電力が前記第1発電装置よりも小さい第2発電装置と、供給される電力を充電する蓄電装置と、前記第1発電装置及び前記第2発電装置を並列に接続し、かつ前記第1発電装置及び前記第2発電装置から供給される電力を負荷及び前記蓄電装置に供給する直流バスと、給電制御装置と、を有する。
ここで、前記第2発電装置の出力電力が最大のときの前記第2発電装置の出力電圧は、前記第1発電装置の出力電力が最大のときの前記第1発電装置の出力電圧よりも大きい。
そして、前記給電制御装置は、前記第2発電装置の出力電圧及び出力電流実測値を用いて前記第2発電装置の最大出力電力を算出し、その算出結果に基づいて前記第1発電装置の最大出力電力の予測値を算出する予測手段と、前記第1発電装置の最大出力電力の予測値に基づき、前記直流バスから前記蓄電装置へ供給される電力の大きさを制御する制御手段と、を有する。

0010

本発明が提供する給電制御装置は、本発明が提供する上記給電制御システムが有する給電制御装置である。

0011

本発明が提供する制御方法は、本発明が提供する上記給電制御装置によって実行される制御方法である。当該制御方法は、前記第2発電装置の出力電圧及び出力電流の実測値を用いて前記第2発電装置の最大出力電力を算出し、その算出結果に基づいて前記第1発電装置の最大出力電力の予測値を算出する予測ステップと、前記第1発電装置の最大出力電力の予測値に基づき、前記直流バスから前記蓄電装置へ供給される電力の大きさを制御する制御ステップと、を有する。

0012

本発明が提供するプログラムは、コンピュータを、本発明が提供する上記給電制御装置として動作させる。

発明の効果

0013

本発明によれば、発電されたエネルギーをより簡便なシステムで、より有効に利用する技術が提供される。

図面の簡単な説明

0014

実施形態1に係る給電システムを例示するブロック図である。
第1発電装置の出力電流及び出力電力の変化、並びに第2発電装置の出力電流及び出力電力の変化を例示する図である。
実施形態1の給電制御装置によって実行される処理の流れを例示するフローチャートである。
第1発電装置及び第2発電装置の内部構成を模式的に例示する図である。
図4回路構成を有するソーラーアレイを例示する図である。
蓄電装置が蓄電池及び充電器を有する場合の給電システムを例示するブロック図である。
実施形態1の給電システムの回路構成の概要を例示する図である。
給電制御装置のハードウエア構成を例示するブロック図である。
実施形態2に係る給電システムを例示するブロック図である。
実施形態2の給電システムの回路構成の概要を例示する図である。
実施形態3に係る給電システムを例示するブロック図である。
実施形態3の給電システムの回路構成の概要を例示する図である。
実施形態4に係る給電システムを例示するブロック図である。
売電制御装置を有する給電システムを例示するブロック図である。

実施例

0015

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

0016

[実施形態1]
図1は、実施形態1に係る給電システム2000を例示するブロック図である。図1において、矢印は情報の流れを表している。さらに、図1において、各ブロックは、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位の構成を表している。

0017

給電システム2000は、蓄電装置2010、第1発電装置2020、第2発電装置2040、直流バス2060、及び給電制御装置2080を有する。

0018

第1発電装置2020及び第2発電装置2040は、発電を行い、発電した電力を出力する装置である。ここで、第2発電装置2040の最大出力電圧は、第1発電装置2020の最大出力電圧よりも大きい(以下、条件(1))。また、第2発電装置2040の最大出力電力は、第1発電装置2020の最大出力電力よりも小さい(以下、条件(2))。さらに、第2発電装置2040の出力電力が最大のときの第2発電装置2040の出力電圧は、第1発電装置2020の出力電力が最大のときの第1発電装置2020の出力電圧よりも大きい(以下、条件(3))。

0019

図2は、第1発電装置2020の出力電流及び出力電力の変化、並びに第2発電装置2040の出力電流及び出力電力の変化を例示する図である。A1 は第1発電装置2020の出力電流と出力電圧との関係を表すグラフであり、A2 は第2発電装置2040の出力電流と出力電圧との関係を表すグラフである。P1 は第1発電装置2020の出力電力と出力電圧との関係を表すグラフであり、P2 は第2発電装置2040の出力電力と出力電圧との関係を表すグラフである。

0020

第2発電装置2040の最大出力電圧MV2 は、第1発電装置2020の最大出力電圧 MV1 よりも大きい。よって、条件(1)が満たされている。また、第2発電装置2040の最大出力電力MP2 は、第1発電装置2020の最大出力電力 MP1 よりも小さい。よって、条件(2)が満たされている。さらに、第2発電装置2040の最大出力電力 MP2 に対応する第2発電装置2040の出力電圧V2 は、第1発電装置2020の最大出力電力 MP1 に対応する第1発電装置2020の出力電圧 V1 よりも大きい。よって、条件(3)が満たされている。

0021

直流バス2060は、第1発電装置2020及び第2発電装置2040を並列に接続する。また、直流バス2060は、第1発電装置2020及び第2発電装置2040から供給される電力を、負荷10及び蓄電装置2010に供給する。

0022

負荷10は、直流バス2060から供給された電力を消費する。なお、負荷10は給電システム2000の内部に設けられていてもよいし、給電システム2000の外部に設けられていてもよい。

0023

蓄電装置2010は、直流バス2060から供給された電力を用いて、内部に有する蓄電池を充電する。

0024

給電制御装置2080は、直流バス2060から蓄電装置2010へ供給される電力の大きさを制御する。そのために、給電制御装置2080は、予測部2082及び制御部2084を有する。予測部2082は、第2発電装置2040の最大出力電力を算出する。この値の算出には、第2発電装置2040の出力電圧及び出力電流の実測値が用いられる。さらに、予測部2082は、算出した最大出力電力に基づいて、第1発電装置2020の最大出力電力の予測値を算出する。

0025

制御部2084は、第1発電装置2020の最大出力電力の予測値、第2発電装置2040の最大出力電力、及び負荷へ供給する負荷電力に基づき、直流バス2060から蓄電装置2010へ供給される電力の大きさを制御する。

0026

<給電制御装置2080が実行する処理の流れ>
図3は、実施形態1の給電制御装置2080によって実行される処理の流れを例示するフローチャートである。予測部2082は、第2発電装置2040の最大出力電力を算出する(S102)。さらに、予測部2082は、算出した最大出力電力に基づいて、第1発電装置2020の最大出力電力の予測値を算出する(S104)。そして、制御部2084は、第1発電装置2020の最大出力電力の予測値、第2発電装置2040の最大出力電力、及び負荷電力に基づき、蓄電装置2010へ供給する電力の大きさを制御する(S106)。

0027

以下、本実施形態の給電システム2000についてさらに詳細に説明する。

0028

<第1発電装置2020及び第2発電装置2040の詳細>
第1発電装置2020及び第2発電装置2040は、それぞれ発電を行う。第1発電装置2020及び第2発電装置2040は、例えば再生可能エネルギーを用いて発電を行う。再生可能エネルギーは、例えば太陽光や風力などである。第1発電装置2020と第2発電装置2040が太陽光を用いて発電を行う場合、例えば第1発電装置2020と第2発電装置2040はそれぞれ、太陽光パネルを有する。

0029

前述した通り、第1発電装置2020及び第2発電装置2040は、3つの条件を満たすように構成される。条件(1)は、「第2発電装置2040の最大出力電圧が、第1発電装置2020の最大出力電圧より大きい」という条件である。条件(2)は、「第2発電装置2040の最大出力電力が、第1発電装置2020の最大出力電力より小さい」という条件である。そして、条件(3)は、「第2発電装置2040の出力電力が最大のときの第2発電装置2040の出力電圧が、第1発電装置2020の出力電力が最大のときの第1発電装置2020の出力電圧よりも大きい」という条件である。例えばこれらの条件は、図4に示す構成によって実現される。図4は、第1発電装置2020及び第2発電装置2040の内部構成を模式的に例示する図である。図4(a)は第1発電装置2020の内部構成を表しており、図4(b)は第2発電装置2040の内部構成を表している。

0030

図4において、1つの電池記号は1つの単位発電要素を表している。ここで、単位発電要素は、例えば太陽電池である。このように、例えば第1発電装置2020及び第2発電装置2040は、同様の発電能力を有する同種類の単位発電要素を複数接続することにより構成される。

0031

第1発電装置2020では、単位発電要素を直列に a 個接続したものが、並列に b 列接続されている。よって、第1発電装置2020が有する単位発電要素の総数は a*b 個である。一方、第2発電装置2040では、単位発電要素を直列に c 個接続したものが、並列に d 列接続されている。よって、第2発電装置2040が有する単位発電要素の総数は c*d 個である。

0032

第2発電装置2040において直列に接続されている単位発電要素の数 c は、第1発電装置2020において直列に接続されている単位発電要素の数 a よりも多くなるように構成される。こうすることにより、第2発電装置2040の最大出力電圧が第1発電装置2020の最大出力電圧よりも大きくなるため、条件(1)が満たされる。

0033

ここで、各単位発電要素について見ると、出力電力が最大のときの出力電圧は同じである。そのため、直列に接続されている単位発電要素の数が多い第2発電装置2040の方が、第1発電装置2020よりも、出力電力が最大のときの出力電圧が高くなる。よって、条件(3)が満たされる。

0034

さらに、第2発電装置2040が有する単位発電要素の総数c*d は、第1発電装置2020が有する単位発電要素の数 a*b より少ないように構成されている。こうすることで、第2発電装置2040の最大出力電力が、第1発電装置2020の最大出力電力よりも小さくなるため、条件(2)が満たされる。

0035

以上のように、図4の構成によれば、条件(1)から(3)の全てが満たされる。

0036

図5は、図4の回路構成を有するソーラーアレイ30を例示する図である。ソーラーアレイ30は、9枚のソーラーパネル40を有している。そして、各ソーラーパネル40は、複数の第1太陽電池50及び1つの第2太陽電池60を有している。ここで、第1太陽電池50は第1発電装置2020が有する単位発電要素である。一方、第2太陽電池60は、第2発電装置2040が有する単位発電要素である。

0037

図5の第1太陽電池50及び第2太陽電池60はそれぞれ、図4に示した回路を構成するように接続されている。例えば、6つの第1太陽電池50を直列に接続したものを1単位とし、これを36列並列に接続することで、第1発電装置2020を構成する。また、9つの第2太陽電池60全てを直列に接続することで、第2発電装置2040を構成する。

0038

なお、図5の例において、ソーラーパネル40が有する第2太陽電池60の数は、1つには限定されない。また、ソーラーパネル40が有する第1太陽電池50の数と第2太陽電池60の数は、ソーラーパネル40ごとに異なっていてもよい。

0039

また、前述した各条件を満たす方法は、図4の構成を採用する方法に限定されない。その他の方法については、後述の実施形態3で説明する。

0040

また、図4で示した回路構成を実現する方法は、単位発電要素として太陽電池を用いる方法に限定されない。単位発電要素として太陽電池以外を用いることで、太陽光発電以外の方法で発電を行う給電システム2000を実現することができる。例えば単位発電要素をプロペラにすることで、風力発電を行う給電システム2000を実現することができる。

0041

<予測部2082の詳細>
<<第2発電装置2040の最大出力電力を算出する方法>>
まず負荷へ電力が供給されていないケースを想定すると、例えば予測部2082は、第2発電装置2040の出力電力を MPPT 制御することで、第2発電装置2040の最大出力電力を割り出す。この方法の具体例を、図2を用いて説明する。ただし、予測部2082は MPPT 制御によって第2発電装置2040の最大出力電力を割り出せばよく、その具体的な方法は以下で説明する方法に限定されない。

0042

例えば予測部2082は、第2発電装置2040から出力される電流の大きさを 0 から徐々に増加させていく。具体的には、予測部2082は、蓄電装置2010へ供給する電流の大きさを大きくしていくことで、第2発電装置2040から出力される電流の大きさを大きくしてく。グラフA2 に示されるように,第2発電装置2040から出力される電流が増加していくと、第2発電装置2040の出力電圧が減少していく。また、グラフ P2 に示されるように、第2発電装置2040の出力電圧が減少していくと、第2発電装置2040の出力電力が増加していく。

0043

予測部2082は、第2発電装置2040の出力電圧及び出力電流を繰り返し取得する。そして、予測部2082は、第2発電装置2040の出力電圧及び出力電流を用いて、第2発電装置2040の出力電力を算出する。こうすることで、予測部2082は、第2発電装置2040の出力電力の変化を監視する。なお、予測部2082が第2発電装置2040の出力電圧及び出力電流を取得する頻度は任意である。また、予測部2082が第2発電装置2040の出力電圧及び出力電流を取得する方法は後述する。

0044

予測部2082は、増加し続けていた第2発電装置2040の出力電力が減少し始めたとき、それまでに算出した第2発電装置2040の出力電力の中の最大値を、第2発電装置2040の最大出力電力として割り出す。

0045

次に、既に負荷10へ電力が供給されているケースを想定する。このケースにはさらに、第2発電装置2040からの電力のみが負荷へ供給されているケースと、さらに第1発電装置2020からの電力も既に負荷に供給されているケースがある。まず、第2発電装置2040からの電力が最大出力電力に達してないケースでは、MPPT 制御を行って、第2発電装置2040から出力される電流の大きさを更に増やしていくことで、負荷へ電力が供給されていないケースと同様に、第2発電装置2040の最大出力電力を割り出すことができる。ここで、第2発電装置2040から出力される電流の大きさは、蓄電装置2010へ供給する電流の大きさを大きくすることによって大きくする。

0046

一方、第1発電装置2020からの電力も既に負荷に供給されているケースでは、直流バス2060の電圧が、既に第2発電装置2040の出力電力が最大のときの第2発電装置2040の出力電圧を下回っているため、第2発電装置2040の最大出力電力をMPPT制御で割り出すことができない。このような場合は、以下で説明する他の方法を適用することで、第2発電装置2040の最大出力電力を割り出すことができる。

0047

<<第2発電装置2040の最大出力電力を算出する他の方法>>
予測部2082は、第2発電装置2040の出力電力をMPPT 制御する方法を用いなくても、第2発電装置2040の最大出力電力のおよその値を割り出す事ができる。その方法の具体例を、図2を用いて説明する。

0048

まず、既に第1発電装置2020からの電力も供給されているケースでは、直流バス2060の電圧は、既に第1発電装置2020の最大出力電圧を下回っていることになる。しかしながら、第1発電装置2020の出力電力の変化を表すグラフP1は急峻に立ち上がっているため、この時の第2発電装置2040の出力電力は、グラフ P2 に示されるように、概ね最大出力電力付近に留まっている。

0049

したがって、既に第1発電装置2020からの電力も供給されている場合、予測部2082は、その時点での第2発電装置2040の出力電力を、第2発電装置2040の最大出力電力にほぼ相当する値として割り出すことができる。

0050

次に、第1発電装置2020からの電力がまだ供給されていないケースでは、第2発電装置2040から出力される電流の大きさを更に大きくすることで第1発電装置2020からの電力も供給されるようにする。第1発電装置2020からの電力も供給されるようになった後の制御方法は、前述した通りである。なお、第2発電装置2040から出力される電流の大きさを大きくする方法についても、前述した通りである。

0051

なお、ここで説明した「他の方法」は、MPPT 制御により第2発電装置2040の最大出力電力を割り出す方法よりも簡便であるため、MPPT 制御による方法が適用できる場合であっても、MPPT 制御による方法に代えて適用してもよい。

0052

<<第1発電装置2020の最大出力電力の予測値を算出する方法>>
予測部2082は、第2発電装置2040の最大出力電力を割り出すと、その値から第1発電装置2020の最大出力電力の予測値を算出する。例えばこの予測値は、第1発電装置2020の発電能力と第2発電装置2040の発電能力の関係に基づいて算出することができる。例えば図4のように、同じ単位発電要素を用いて第1発電装置2020と第2発電装置2040を構成する場合、第1発電装置2020の発電能力と第2発電装置2040の発電能力との関係は、第1発電装置2020が有する単位発電要素の数と第2発電装置2040が有する単位発電要素の数との関係によって定まる。

0053

式(1)は、第1発電装置2020の最大出力電力の予測値を算出する方法の例である。



式(1)において、G1 は第1発電装置2020の発電能力の大きさを表す指標値であり、G2 は第2発電装置2040の発電能力の大きさを表す指標値である。例えば G1 と G2 はそれぞれ、第1発電装置2020と第2発電装置2040が有する単位発電要素の数である。また、PMP1 は第1発電装置2020の最大出力電力の予測値を表し、CMP2 は第2発電装置2040の最大出力電力を表す。

0054

なお、第1発電装置2020の発電能力と第2発電装置2040の発電能力を表す方法は、単位発電要素の数を用いる方法に限定されない。例えば、運用前に第1発電装置2020及び第2発電装置2040を試験的に動作させることにより、第1発電装置2020の発電能力の大きさと第2発電装置2040の発電能力の大きさとの比率を割り出す。そして、この比率を式(1)における G1/G2 として用いる。

0055

また、第1発電装置2020の最大出力電力の予測値を算出する方法は、式(1)を用いる方法に限定されない。例えば、運用前に第1発電装置2020及び第2発電装置2040を試験的に動作させ、第1発電装置2020の最大出力電力と第2発電装置2040の最大出力電力との関係を予め把握しておく方法がある。具体的には、このような試験的な動作により、第1発電装置2020の最大出力電力と第2発電装置2040の最大出力電力との関係を表す関数や、第1発電装置2020の最大出力電力と第2発電装置2040の最大出力電力との対応表を予め作成しておく。そして運用時において、予測部2082は、予め生成しておいたこの関数や対応表を用いて、第2発電装置2040の最大出力電力から、第1発電装置2020の最大出力電力の予測値を算出する。

0056

式(1)の各パラメタの値、又は上記関数や対応表などは、給電制御装置2080の内部又は外部に設けられた記憶部に記憶しておく。また、これらの値は、運用時に算出された第1発電装置2020の最大出力電力や第2発電装置2040の最大出力電力などを用いて更新されるようにしてもよい。

0057

<制御部2084の詳細>
<<蓄電装置2010へ供給できる電力の大きさを予測する方法>>
制御部2084は、第1発電装置2020の最大出力電力の予測値、第2発電装置2040の最大出力電力、及び負荷電力に基づき、蓄電装置2010へ供給する電力の大きさを制御する。そのために制御部2084は、第1発電装置2020の最大出力電力の予測値、第2発電装置2040の最大出力電力、及び負荷電力に基づいて、蓄電装置2010へ供給できる電力(以下、余剰電力)の予測値を算出する。そして、制御部2084は、直流バス2060から蓄電装置2010へ出力される電力の値を、余剰電力の予測値に設定する。第1発電装置2020の出力電力及び第2発電装置2040の出力電力の算出方法については、後述する。また、負荷電力の大きさを算出する方法についても後述する。

0058

例えば余剰電力の予測値は、以下の式(2)で算出される。



SP は余剰電力の予測値を表す。PMP1 は第1発電装置2020の最大出力電力の予測値を表し、CMP2 は第2発電装置2040の最大出力電力を表す。LPは負荷電力を表す。さらにαは、第1発電装置2020や第2発電装置2040と、蓄電装置2010との間に設けられるDC/DCコンバータによる、電力変換効率を表す。本実施形態ではDC/DCコンバータを設けない場合を想定しているため、「α=1」である。このDC/DCコンバータの詳細については、後述の実施形態で説明する。

0059

なお、余剰電力の予測値の算出方法は、上述の式(2)に限定されない。例えば制御部2084は、式(2)で算出された値から更に所定の値を引いた値を余剰電力の予測値とする。これは、第1発電装置2020の最大出力電力が減少する可能性や負荷電力が増加する可能性を考慮して、余剰電力を少なめに見積もるためである。

0060

<<蓄電装置2010へ供給する電力の大きさを制御する方法>>
例えば蓄電装置2010は、供給される電力を蓄える蓄電池2012及び直流バス2060から入力される電流の大きさを制御する充電器2014を有する。図6は、蓄電装置2010が蓄電池2012及び充電器2014を有する場合の給電システム2000を例示するブロック図である。

0061

充電器2014は、直流バス2060と蓄電池2012とを接続する位置に設けられる。そして、充電器2014は、設定された大きさの電流を直流バス2060から蓄電池2012へ出力するように構成されている。予測部2082や制御部2084は、充電器2014に所望の電流値を設定することで、直流バス2060から蓄電池2012へ出力される電力の大きさを制御する。

0062

なお、第1発電装置2020の出力電圧が垂下した場合、給電制御装置2080は、蓄電池2012へ出力する電流を小さくする(例えば0にする)ように充電器2014を制御することが好ましい。こうすることで、蓄電池2012には、第1発電装置2020及び第2発電装置2040によって発電された電力の内、負荷10によって消費されずに余った電力が充電されるようになる。

0063

<出力電力を算出するための回路構成について>
前述した通り、予測部2082や制御部2084は、第1発電装置2020と第2発電装置2040の出力電力を算出する必要がある。そのためには、第1発電装置2020及び第2発電装置2040について、出力電流及び出力電圧を測定する必要がある。以下、図7を用いてその方法を説明する。

0064

図7は、第1発電装置2020及び第2発電装置2040の出力電流及び出力電圧を測定する測定装置を含む給電システム2000の回路構成の概要を例示する図である。電流計70は、第1発電装置2020の出力電流の大きさを測る電流計である。電流計72は、第2発電装置2040の出力電流の大きさを測る電流計である。予測部2082は、電流計72によって測定された電流の大きさを取得することで、第2発電装置2040の出力電流を監視する。また、電流計70は、第1発電装置2020の出力電流を監視する場合に用いられる。

0065

電圧計100は、直流バス2060の内、第1発電装置2020及び第2発電装置2040を並列に接続した箇所の電圧を測定する電圧計である。ここで、第2発電装置2040から電力が出力されている間、電圧計100が示す電圧は、第2発電装置2040の出力電圧である。そこで、予測部2082は、電圧計100によって測定された電圧の大きさを取得することで、第2発電装置2040の出力電圧を監視する。そして、この電圧の大きさ及び電流計72から取得する第2発電装置2040の電流の大きさを用いて第2発電装置2040の出力電力を算出することで、第2発電装置2040の出力電力を監視する。

0066

一方、第1発電装置2020からも電力が出力されている間は、電圧計100が示す電圧は、第1発電装置2020の出力電圧でもある。そこで予測部2082は、この電圧の大きさ及び電流計70から取得する第1発電装置2020の電流の大きさを用いて第1発電装置2020の出力電力を算出することで、第1発電装置2020の出力電力も監視する。

0067

また制御部2084は、電流計74及び電圧計100を用いて、負荷電力を算出する。直流バス2060から負荷10へ出力される電流の大きさは、電流計74によって測定される。また、電流計74が設置されている箇所の電圧は、電圧計100によって測定される電圧と等しい。そこで、制御部2084は、電流計74によって測定される電流の大きさと、電圧計100によって測定される電圧とから、負荷電力を算出する。

0068

ただし、制御部2084が負荷電力を算出する方法は、電流計74と電圧計100を用いる方法に限定されない。例えば制御部2084は、第1発電装置2020及び第2発電装置2040から直流バス2060へ出力されている電力の合計値から、蓄電装置2010へ供給している電力を引くことで、負荷電力を算出してもよい。この場合、給電システム2000は、電流計74を備えなくてよい。

0069

なお図7において、ダイオード90は直流バス2060から第1発電装置2020へ電流が逆流することを防ぐダイオードであり、ダイオード92は直流バス2060から第2発電装置2040へ電流が逆流することを防ぐダイオードである。

0070

<給電制御装置2080のハードウエア構成例>
給電制御装置2080の各機能構成部は、各機能構成部を実現するハードウエア(例:ハードワイヤードされた電子回路など)で実現されてもよいし、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせ(例:電子回路とそれを制御するプログラムの組み合わせなど)で実現されてもよい。以下、各機能構成部をハードウエアとソフトウエアとの組み合わせで実現する場合について、その構成を具体的に例示する。

0071

例えば給電制御装置2080は、PC(Personal Computer)、携帯端末、又はサーバマシンなどの種々の計算機として実装される。ここで給電制御装置2080は、給電制御装置2080を実装するための専用の計算機に実装されてもよいし、その他のアプリケーション等も含まれている汎用の計算機に実装されてもよい。

0072

図8は、給電制御装置2080のハードウエア構成を例示するブロック図である。給電制御装置2080は、バス1020、プロセッサ1040、メモリ1060、ストレージ1080、及び入出力インタフェース1100を有する。バス1020は、プロセッサ1040、メモリ1060、ストレージ1080、及び入出力インタフェース1100が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ1040などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。プロセッサ1040は、例えば CPU (Central Processing Unit) や GPU (Graphics Processing Unit) などの演算処理装置である。メモリ1060は、例えば RAM (Random Access Memory) や ROM (Read Only Memory) などのメモリである。ストレージ1080は、例えばハードディスクSSD (Solid State Drive)、又はメモリカードなどの記憶装置である。また、ストレージ1080は、RAM や ROM 等のメモリであってもよい。入出力インタフェース1100は、給電制御装置2080が入出力デバイスや外部の装置等との間でデータを送受信するための入出力インタフェースである。

0073

ストレージ1080は、給電制御装置2080の機能を実現するためのプログラムを記憶している。具体的には、予測部2082及び制御部2084の機能をそれぞれ実現するプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ1040は、これら各プログラムモジュールを実行することで、予測部2082及び制御部2084の機能をそれぞれ実現する。ここでプロセッサ1040は、上記各モジュールを実行する際、これらのモジュールをメモリ1060上に読み出してから実行してもよいし、メモリ1060上に読み出さずに実行してもよい。

0074

給電制御装置2080のハードウエア構成は図8に示した構成に限定されない。例えば、各プログラムモジュールはメモリ1060に格納されてもよい。この場合、給電制御装置2080は、ストレージ1080を備えていなくてもよい。

0075

<作用・効果>
本実施形態において、第1発電装置2020は発電能力が高い(最大出力電力が大きい)メインの発電装置と言え、第2発電装置2040は発電能力が低い(最大出力電力が小さい)サブの発電装置と言える。そして本実施形態では、サブの発電装置の最大出力電力を算出し、この算出結果からメインの発電装置の最大出力電力を予測する。

0076

ここで、第1発電装置2020のみ(メインの発電装置のみ)を用いて給電システムを構築する場合、第1発電装置2020の出力電流を徐々に増加させていくことで、第1発電装置2020の最大出力電力を探ることとなる。そのためこの方法の場合、第1発電装置2020の最大出力電力を割り出すまでの間に、第1発電装置2020によって発電された多くのエネルギーを無駄にしてしまう。

0077

これに対し本実施形態では、給電制御装置2080は、発電能力が低いサブの発電装置(第2発電装置2040)からの電力供給を増やしながらメインの発電装置(第1発電装置2020)の最大出力電力を算出する。もしくは給電制御装置2080は、サブの発電装置の出力電力が既に最大出力電力に達している場合、その時点の出力電力を最大出力電力と見なして算出する。そして給電制御装置2080は、この算出結果を用いて第1発電装置2020の最大出力電力を予測する。

0078

このような制御により、第2発電装置2040から出力される電力は、第1発電装置2020の最大出力電力の予測に用いられると共に、負荷へ供給される。そのため、第1発電装置2020の最大出力電力を予測するまでに主に無駄になる電力は、第2発電装置2040からの電力供給を増やしながら最大出力電力を算出するまでの間に活用できない第1発電装置2020の発電電力である。ここで、第2発電装置2040は第1発電装置2020と比較して発電能力が低く、短時間で最大出力電力に達するため、給電制御装置2080は短時間で第1発電装置2020の最大出力電力を予測できる。その結果、従来の方法と比較し、無駄になる電力は少ない。よって、本実施形態によれば、発電されたエネルギーをより有効に利用することができる。

0079

また本実施形態によれば、メインの発電装置から電力を供給中にメインの発電装置の最大発電量(最大出力電力)が変動した場合でも、随時、サブの発電装置の最大発電量(最大出力電力)の変動からメインの発電装置の最大発電量(最大出力電力)の変動を予測できる。そのため、常に余剰電力を把握しつつ蓄電装置2010への充電量が余剰電力を超えないように制御することができる。よって、発電装置によって発電されたエネルギーをより有効に利用することができる。

0080

[実施形態2]
図9は、実施形態2に係る給電システム2000を例示するブロック図である。図9において、矢印は情報の流れを表している。さらに、図9において、各ブロックは、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位の構成を表している。本実施形態の給電システム2000は、以下で説明する点を除き、実施形態1の給電システム2000と同様の機能及び構成を有する。

0081

本実施形態2の給電システム2000は、直流バス2060の途中に、DC/DCコンバータ2100が設置されている。DC/DCコンバータ2100は、直流バス2060を介して第1発電装置2020及び第2発電装置2040と直列に接続されている。また、DC/DCコンバータ2100は、第1発電装置2020から供給される電力及び第2発電装置2040から供給される電力を、直流バス2060を介して負荷10および蓄電装置2010へ出力する。ここで、DC/DCコンバータ2100は、入力された電力を所定の電圧に変換して出力する。

0082

前述した通り、例えば、負荷へ電力が供給されていないケースを想定すると、予測部2082は第2発電装置2040の出力電流を 0 などの小さい値から増加させていく。具体的には、予測部2082は、蓄電装置2010へ供給する電流の大きさを大きくしていくことで、第2発電装置2040から出力される電流の大きさを大きくしてく。そのため、DC/DCコンバータ2100へ入力される電力は、初めの内は第2発電装置2040から出力される電力のみとなる。その後、第2発電装置2040の出力電圧が第1発電装置2020の最大出力電圧まで低下したところで、第1発電装置2020からもDC/DCコンバータ2100へ電力が出力されるようになる。以降は、第1発電装置2020及び第2発電装置2040の双方からDC/DCコンバータ2100へ電力が入力される。

0083

ここで、第1発電装置2020及び第2発電装置2040は、第1発電装置2020の最大出力電圧が、第2発電装置2040の出力電力が最大のときの第2発電装置2040の出力電圧以下となるように構成されることが好ましい。例えば図2において、第1発電部2022の最大出力電圧 MV1 は、第2発電部2042の最大出力電力MP2 に対応する第2発電部2042の出力電圧 V2 よりも小さくなっている。

0084

これにより、第1発電装置2020からDC/DCコンバータ2100へ電力が出力され始めるタイミングが、第2発電装置2040の出力電力が最大出力電力になった後になる。そのため、予測部2082は、第1発電装置2020から電力が出力される前に、第1発電装置2020の最大出力電力の予測値を算出できる。よって、第1発電装置2020から出力される電力をより有効に利用できるようになる。

0085

一方、前述した通り、既に第1発電装置2020からの電力も供給されているケースでも、予測部2082は第1発電装置2020の最大出力電力の予測値を算出できる。その時点での第2発電装置2040の出力電力を、第2発電装置2040の最大出力電力にほぼ相当する値として割り出すことができるためである。

0086

<回路構成例>
図10は、実施形態2の給電システム2000の回路構成の概要を例示する図である。図10において、実施形態1で説明した図7同符号の機能構成部が示されている構成部は、その同符号の機能構成部と同様の機能を有する。

0087

本実施形態では、直流バス2060にDC/DCコンバータ2100が設けられている。そして、電圧計100は、直流バス2060の内、第1発電装置2020及び第2発電装置2040を並列に接続した箇所とDC/DCコンバータ2100とを接続する部分に設けられている。

0088

なお本実施形態において、電流計74を用いて負荷電力を算出する方法は、実施形態1における方法と異なる。その理由は、電流計74が設置されている箇所の電圧が、電圧計100によって測定される電圧と異なる場合があるためである。そこで例えば、給電システム2000は、DC/DCコンバータ2100と負荷10との間の任意の箇所に電圧計102を有する。電圧計102により、電流計74が設置されている箇所の電圧が測定される。そして制御部2084は、電流計74によって測定された電流の大きさ及び電圧計102によって測定された電圧から、負荷電力を算出する。ただし、電流計74を用いずに負荷電力を算出する方法は、実施形態1と同様である。

0089

<作用・効果>
本実施形態2でも実施形態1と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態2では、第1発電装置2020及び第2発電装置2040から供給される電力は、DC/DCコンバータを介して、負荷10及び蓄電装置2010に供給されるため、出力電圧の変動が大きい第1発電装置2020及び第2発電装置2040の影響を受けずに、負荷10が要求する電圧で安定的に電力を供給することができる。

0090

[実施形態3]
図11は、実施形態3に係る給電システム2000を例示するブロック図である。図11において、矢印は情報の流れを表している。さらに、図11において、各ブロックは、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位の構成を表している。本実施形態の給電システム2000は、以下で説明する点を除き、実施形態1の給電システム2000と同様の機能及び構成を有する。

0091

実施形態3の第1発電装置2020は、第1発電部2022及び第1DC/DCコンバータ2024を有する。第1発電部2022は発電を行う機能構成部であり、例えば図5で説明した第1太陽電池50を有する。第1DC/DCコンバータ2024は、第1発電部2022によって発電された電力を第1発電装置2020の外部へ出力する際における出力電圧を制御する。

0092

実施形態3の第2発電装置2040は、第2発電部2042及び第2DC/DCコンバータ2044を有する。第2発電部2042は発電を行う機能構成部であり、例えば図5で説明した第2太陽電池60を有する。第2DC/DCコンバータ2044は、第2発電部2042によって発電された電力を第2発電装置2040の外部へ出力する際における出力電圧を制御する。

0093

このように、実施形態3では、第1発電装置2020と第2発電装置2040の双方にそれぞれDC/DCコンバータを設けることにより、第1発電装置2020と第2発電装置2040の出力電圧を所望の値に設定できる。ただし、第2DC/DCコンバータ2044によって制御される第2発電装置2040の最大出力電圧は、第1DC/DCコンバータ2024によって制御される第1発電装置2020の最大出力電圧より大きく設定される。

0094

なお、本実施形態3では、実施形態1および2とは異なり、第1発電装置2020と第2発電装置2040の双方にそれぞれ独立にDC/DCコンバータを設けている。そのため、第1発電装置2020が有する第1発電部2022と第2発電装置2040が有する第2発電部2042もそれぞれ独立に MPPT 制御される点で、実施形態1や2とは異なる。

0095

例えば、第1DC/DCコンバータ2024の出力電圧が55Vに設定されており、第2DC/DCコンバータ2044の出力電圧が56Vに設定されているとする。負荷10へ電力が供給されていないケースを想定すると、予測部2082は第2発電装置2040の出力電流を 0 などの小さい値から増加させていく。具体的には、予測部2082は、蓄電装置2010へ供給する電流の大きさを大きくしていくことで、第2発電装置2040から出力される電流の大きさを大きくしてく。MPPT 制御により第2発電装置2040の出力電流を増加させていくと、第2発電部2042の出力電流の増加と共に出力電圧が低下していき、やがて第2発電部2042の最大出力電力点に到達する。第2発電部2042からは最大出力電力を超える大きな電力は供給できないため、予測部2082が第2発電部2042から蓄電装置2010へ供給する電流の大きさをさらに大きくしようとすると、第2DC/DCコンバータ2044に設定された56Vという電圧を維持できなくなり、第2発電装置2040の出力電圧が垂下する。そして、第2発電装置2040の出力電圧が55Vまで下がると、第1発電装置2020からも電力が出力されるようになる。その結果、第1発電装置2020及び第2発電装置2040の双方から電力が出力されるようになる。

0096

上記の想定において、予測部2082は、第1発電装置2020から電力が出力される前であって、MPPT 制御により第2発電装置2040の第2発電部2042が最大出力電力点に到達した時点で、第1発電装置2020の最大出力電力の予測値を算出することができる。よって、第1発電装置2020から出力される電力をより有効に利用できるようになる。

0097

一方、既に第1発電装置2020からの電力も供給されているケースでも、予測部2082は、その時点で MPPT 制御中の第2発電装置2040の最大出力電力の値を用いて、第1発電装置2020の最大出力電力の予測値を算出できる。

0098

<回路構成例>
図12は、実施形態3の給電システム2000の回路構成を例示する図である。図12において、実施形態1で説明した図7に同符号の機能構成部が示されている構成部は、その同符号の機能構成部と同様の機能を有する。本実施形態では、実施形態1と同様に、直流バス2060の内、第1発電装置2020と第2発電装置2040とを並列に接続する箇所に、電圧計100が設けられている。

0099

なお、本実施形態では、第1発電装置2020と第2発電装置2040の出力電圧をDC/DCコンバータによって制御するため、第1発電部2022の最大出力電圧を第2発電部2042の最大出力電圧より小さくする必要はない。例えば、第1発電部2022の最大出力電圧と第2発電部2042の最大出力電圧が同じになるように構成してもよい。例えば第1発電部2022において直列に接続する単位発電要素の数と、第2発電部2042において直列に接続する単位発電要素の数とを同じにすることができる。

0100

なお本実施形態において、電流計74を用いて負荷電力を算出する方法及び電流計74を用いずに負荷電力を算出する方法はいずれも、実施形態1における方法と同様である。

0101

<作用・効果>
本実施形態によれば、第1発電装置2020と第2発電装置2040それぞれにDC/DCコンバータを備えるため、第1発電装置2020と第2発電装置2040の出力電圧をそれぞれ所望の値に制御できるという利点がある。そのため、実施形態1や2とは異なり、第1発電部2022の最大出力電圧を第2発電部2042の最大出力電圧より小さく設計する必要がない。さらに、第1発電部2022と第2発電部2042をそれぞれ独立に MPPT 制御できるため、MPPT 制御中の第2発電装置2040の最大出力電力の値を用いて、第1発電装置2020の最大出力電力の予測値を容易に算出することができる。

0102

[実施形態4]
図13は、実施形態4に係る給電システム2000を例示するブロック図である。図13において、矢印は情報の流れを表している。さらに、図13において、各ブロックは、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位の構成を表している。本実施形態の給電システム2000は、以下で説明する点を除き、実施形態1から3のいずれかの給電システム2000と同様の機能及び構成を有する。なお図13は、実施形態4の給電システム2000が実施形態1の給電システム2000と同様の構成を有する場合を例示している。

0103

実施形態4の給電システム2000は、整流器2140を有する。そして、給電システム2000は、整流器2140を介して外部電源110と接続されている。整流器2140は、直流バス2060から外部電源110へ電流が逆流することを防ぐように構成されている。外部電源110は、第1発電装置2020及び第2発電装置2040から出力される電力だけでは、負荷10によって消費される電力及び蓄電池2012によって充電される電力を賄いきれない場合に利用される。例えば外部電源110は、系統電源である。

0104

通常は、第1発電装置2020及び第2発電装置2040から供給できる最大発電量(最大出力電力)を予測し、常に余剰電力を把握しつつ蓄電装置2010への充電量が余剰電力を超えないように制御する。したがって、例えば、負荷10によって消費される電力のみであっても、第1発電装置2020及び第2発電装置2040から出力される電力だけでは賄いきれない場合や、急激な負荷の増加又は発電量の減少で上記制御が追いつかない場合などに限り、外部電源110を利用することになる。

0105

整流器2140は、外部電源110の出力電圧の大きさを制御する役割を持っていてもよい。例えばこの場合、外部電源110が系統電源であれば、整流器2140は交流から直流へ電力を変換するAC/DCコンバータである。

0106

整流器2140の出力電圧は、第1発電装置2020の最大出力電圧よりも低い値に設定される。この構成により、第1発電装置2020から出力される電力と第2発電装置2040から出力される電力の合計が、負荷10によって消費される電力及び充電器2014へ入力される電力の合計よりも小さくなると、第1発電装置2020の出力電圧が垂下する。そして、第1発電装置2020の出力電圧が整流器2140の出力電圧まで垂下すると、外部電源110からも電力が出力されるようになる。その結果、負荷10によって消費される電力及び蓄電池2012によって充電される電力が、第1発電装置2020、第2発電装置2040、及び外部電源110によって賄われるにようになる。

0107

<作用・効果>
本実施形態によれば、外部電源110を利用することにより、第1発電装置2020と第2発電装置2040によって発電される電力だけでは、負荷10によって消費される電力及び蓄電池2012によって充電される電力を賄いきれない場合でも、安定して負荷10及び蓄電池2012へ電力を供給することができる。

0108

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

0109

例えば前述の各実施形態では、余剰電力を蓄電装置2010に充電するように給電システム2000を構成しているが、余剰電力の利用方法は充電に限られない。例えば、余剰電力を外部のシステム等に売電するように給電システム2000を構成してもよい。

0110

図14は、蓄電装置2010の代わりに売電制御装置2120を有する給電システム2000を例示するブロック図である。図14において、矢印は情報の流れを表している。さらに、図14において、各ブロックは、ハードウエア単位の構成ではなく、機能単位の構成を表している。本実施形態の給電システム2000は、以下で説明する点を除き、実施形態1から3のいずれかの給電システム2000と同様の機能及び構成を有する。

0111

売電制御装置2120は、直流バス2060から供給された電力を売電先130へ出力する装置である。例えば売電制御装置2120は、充電器2014と同様に、出力する電流の大きさを制御できるように構成されている。

0112

図14に示す給電システム2000において、給電制御装置2080は、前述の各実施形態で説明した方法で余剰電力を算出する。そして給電制御装置2080は、売電制御装置2120から売電先130へ出力する(売電する)電力を余剰電力以下の値に設定する。例えば売電可能な電力の大きさを売電先130へ提示して電力の売買を行う場合、給電制御装置2080は、前述した方法で算出した余剰電力の大きさを、売電可能な電力の大きさとして売電先130へ提示する。そして給電制御装置2080は、売電先130との売買契約によって決まった売電電力の大きさを売電先130へ出力するように、売電制御装置2120を制御する。

0113

なお、売電可能な電力を売電先へ提示して売買契約を行う手法については、様々な既知の手法を利用することができる。この既知の手法の説明については省略する。

0114

このように給電システム2000を売電に利用することで、売電可能な電力(余剰電力)を早期に算出・提示できるようになる。よって、簡便な方法により、発電した電力を効率よく売電できるようになる。

0115

なお給電システム2000は、蓄電装置2010と売電制御装置2120の双方を有していてもよい。売電電力の大きさは必ずしも余剰電力の大きさと一致しないため、売電してもなお発電した電力が余ることがある。このような場合、給電制御装置2080は、余剰電力の大きさから売電電力の大きさを引いた大きさの電力が蓄電装置2010に供給されるように制御を行う。

0116

また、売電を行う給電システム2000においても、実施形態4で説明したように外部電源110から電力の供給を受けるように構成してもい。

0117

以下、参考形態の例を付記する。
1. 第1発電装置と、
最大出力電圧が前記第1発電装置よりも大きく、かつ最大出力電力が前記第1発電装置よりも小さい第2発電装置と、
前記第1発電装置及び前記第2発電装置を並列に接続し、かつ前記第1発電装置及び前記第2発電装置から供給される電力を出力する直流バスと、
給電制御装置と、を有し、
前記第2発電装置の出力電力が最大のときの前記第2発電装置の出力電圧は、前記第1発電装置の出力電力が最大のときの前記第1発電装置の出力電圧よりも大きく、
前記給電制御装置は、
前記第2発電装置の出力電圧及び出力電流の実測値を用いて前記第2発電装置の最大出力電力を算出し、その算出結果に基づいて前記第1発電装置の最大出力電力の予測値を算出する予測手段と、
前記第1発電装置の最大出力電力の予測値及び第2発電装置の最大出力電力に基づき、前記直流バスから出力される電力の大きさを制御する制御手段と、
を有する給電システム。
2. 前記第1発電装置の最大出力電圧は、前記第2発電装置の出力電力が最大のときの前記第2発電装置の出力電圧以下である1.に記載の給電システム。
3. 前記直流バスを介して前記第1発電装置及び前記第2発電装置と直列に接続されており、かつ前記第1発電装置から供給される電力及び前記第2発電装置から供給される電力を前記負荷及び前記蓄電装置へ出力するDC/DCコンバータを有する1.又は2.に記載の給電システム。
4. 前記第1発電装置及び前記第2発電装置はそれぞれ、複数の単位発電要素を有し、
前記第1発電装置において直列に接続される前記単位発電要素の数は、前記第2発電装置において直列に接続される前記単位発電要素の数より少なく、
前記第1発電装置が有する前記単位発電要素の数は、前記第2発電装置が有する前記単位発電要素の数よりも多い1.乃至3.いずれか一つに記載の給電システム。
5. 前記第1発電装置は、前記第1発電装置の最大出力電圧を制御する第1DC/DCコンバータを有し、
前記第2発電装置は、前記第2発電装置の最大出力電圧を制御する第2DC/DCコンバータを有し、
前記第2DC/DCコンバータによって制御される前記第2発電装置の最大出力電圧は、前記第1DC/DCコンバータによって制御される前記第1発電装置の最大出力電圧よりも大きい1.又は2.に記載の給電システム。
6. 供給される電力を充電する蓄電装置を有し、
前記直流バスは、供給される電力を負荷及び前記蓄電装置に出力し、
前記制御手段は、前記第1発電装置の最大出力電力の予測値、前記第2発電装置の最大出力電力、及び前記負荷に供給されている負荷電力に基づいて、前記蓄電装置に供給可能な余剰電力を算出し、前記直流バスから前記蓄電装置へ出力される電力が前記余剰電力以下となるように制御を行う1乃至5いずれか1つに記載の給電システム。
7. 1.乃至6.いずれか一つに記載の給電システムが有する給電制御装置。
8. 給電システムを制御する給電制御装置によって実行される制御方法であって、
前記給電システムは、第1発電装置と、最大出力電圧が前記第1発電装置よりも大きく、かつ最大出力電力が前記第1発電装置よりも小さい第2発電装置と、前記第1発電装置及び前記第2発電装置を並列に接続し、かつ前記第1発電装置及び前記第2発電装置から供給される電力を出力する直流バスと、を有し、
前記第2発電装置の出力電力が最大のときの前記第2発電装置の出力電圧は、前記第1発電装置の出力電力が最大のときの前記第1発電装置の出力電圧よりも大きく、
当該制御方法は、
前記第2発電装置の出力電圧及び出力電流の実測値を用いて前記第2発電装置の最大出力電力を算出し、その算出結果に基づいて前記第1発電装置の最大出力電力の予測値を算出する予測ステップと、
前記第1発電装置の最大出力電力の予測値及び前記第2発電装置の最大出力電力に基づき、前記直流バスから出力される電力の大きさを制御する制御ステップと、
を有する制御方法。
9. 前記第1発電装置の最大出力電圧は、前記第2発電装置の出力電力が最大のときの前記第2発電装置の出力電圧以下である8.に記載の制御方法。
10. 前記直流バスを介して前記第1発電装置及び前記第2発電装置と直列に接続されており、かつ前記第1発電装置から供給される電力及び前記第2発電装置から供給される電力を前記負荷及び前記蓄電装置へ出力するDC/DCコンバータを有する8.又は9.に記載の制御方法。
11. 前記第1発電装置及び前記第2発電装置はそれぞれ、複数の単位発電要素を有し、
前記第1発電装置において直列に接続される前記単位発電要素の数は、前記第2発電装置において直列に接続される前記単位発電要素の数より少なく、
前記第1発電装置が有する前記単位発電要素の数は、前記第2発電装置が有する前記単位発電要素の数よりも多い8.乃至10.いずれか一つに記載の制御方法。
12. 前記第1発電装置は、前記第1発電装置の最大出力電圧を制御する第1DC/DCコンバータを有し、
前記第2発電装置は、前記第2発電装置の最大出力電圧を制御する第2DC/DCコンバータを有し、
前記第2DC/DCコンバータによって制御される前記第2発電装置の最大出力電圧は、前記第1DC/DCコンバータによって制御される前記第1発電装置の最大出力電圧よりも大きい8.又は9.に記載の制御方法。
13. 前記給電システムは、供給される電力を充電する蓄電装置を有し、
前記直流バスは、供給される電力を負荷及び前記蓄電装置に出力し、
当該制御ステップは、前記第1発電装置の最大出力電力の予測値、前記第2発電装置の最大出力電力、及び前記負荷に供給されている負荷電力に基づいて、前記蓄電装置に供給可能な余剰電力を算出し、前記直流バスから前記蓄電装置へ出力される電力が前記余剰電力以下となるように制御を行う8.乃至12.いずれか1つに記載の給電システム。
14.コンピュータを、1.乃至6.いずれか一つに記載の給電システムが有する給電制御装置として動作させるプログラム。

0118

10負荷
20蓄電池
30ソーラーアレイ
40ソーラーパネル
50 第1太陽電池
60 第2太陽電池
70、72電流計
90、92ダイオード
100電圧計
110外部電源
130売電先
1020バス
1040プロセッサ
1060メモリ
1080ストレージ
1100入出力インタフェース
2000給電システム
2010蓄電装置
2012 蓄電池
2014充電器
2020 第1発電装置
2022 第1発電部
2024 第1DC/DCコンバータ
2040 第2発電装置
2042 第2発電部
2044 第2DC/DCコンバータ
2060直流バス
2080給電制御装置
2082予測部
2084 制御部
2100 DC/DCコンバータ
2120 売電制御装置
2140 整流器

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