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技術 電源制御システム

出願人 株式会社NTTドコモ
発明者 蓑輪浩伸村友里恵竹野和彦
出願日 2016年5月27日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2016-105958
公開日 2017年11月30日 (3年0ヶ月経過) 公開番号 2017-212835
状態 拒絶査定
技術分野 電池等の充放電回路 交流の給配電
主要キーワード 情報処理プロセッサ メータ機器 供給電力情報 総出力電力 電力調整装置 日射量情報 整流器出力 蓄電池残量
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

太陽電池発電量を効率的に利用することが可能な電源制御システムを提供する。

解決手段

この電源制御システム1は、外部から供給された交流電力入力端子に入力されて、交流電力を直流電力に変換して出力端子から通信装置9に対して出力する整流器2と、整流器2の入力端子にパワーコンディショナー3bを経由して接続された交流側太陽電池3aと、整流器2の出力端子にDC/DCコンバータ4bを経由して接続された直流側太陽電池4aと、整流器2の出力端子に接続された蓄電池5と、整流器2の出力電圧を調整することによって、蓄電池5の充放電を制御する電力調整装置6とを備える。

概要

背景

近年、電力料金の削減や商用電源停電時の電源確保の観点から、蓄電池及び太陽電池を利用した電源システムが用いられるようになってきている。例えば、下記特許文献1および下記特許文献2には、蓄電池と太陽電池とを備える電源システムが開示されている。また、下記非特許文献1には、無線基地局などに適用できる電源システムが記載されている。この電源システムにおいては、外部から供給される商用電力優先して太陽電池で発電された電力無線回路装置等の負荷装置に供給し、余剰電力を蓄電池に蓄電する制御が行われている。

概要

太陽電池の発電量を効率的に利用することが可能な電源制御システムを提供する。この電源制御システム1は、外部から供給された交流電力入力端子に入力されて、交流電力を直流電力に変換して出力端子から通信装置9に対して出力する整流器2と、整流器2の入力端子にパワーコンディショナー3bを経由して接続された交流側太陽電池3aと、整流器2の出力端子にDC/DCコンバータ4bを経由して接続された直流側太陽電池4aと、整流器2の出力端子に接続された蓄電池5と、整流器2の出力電圧を調整することによって、蓄電池5の充放電を制御する電力調整装置6とを備える。

目的

本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、太陽電池の発電量を効率的に利用することが可能な電源制御システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

外部から供給された交流電力入力端子に入力されて、前記交流電力を直流電力に変換して出力端子から負荷装置に対して出力する整流器と、前記整流器の入力端子にパワーコンディショナーを経由して接続された入力側太陽電池と、前記整流器の出力端子にDC/DCコンバータを経由して接続された出力側太陽電池と、前記整流器の出力端子に接続された蓄電池と、前記整流器の出力電圧を調整することによって、前記蓄電池の充放電を制御する制御装置と、を備える電源制御システム

請求項2

前記制御装置は、蓄電池の充電可能電力量を検出し、前記入力側太陽電池と前記出力側太陽電池とによって発電される将来の電力量のうちの余剰電力量予測し、前記充電可能電力量と前記余剰の電力量とを基に前記蓄電池の充放電を制御する、請求項1記載の電源制御システム。

請求項3

前記制御装置は、前記充電可能電力量が前記余剰電力量未満の場合は、前記蓄電池を放電させるように制御する、請求項2記載の電源制御システム。

請求項4

前記制御装置は、前記充電可能電力量が前記余剰電力量を超えている場合は、前記蓄電池を充電させるように制御する、請求項2記載の電源制御システム。

請求項5

前記制御装置は、前記パワーコンディショナーを制御して入力側太陽電池からの出力電力を調整することで、外部への逆潮流電力をさらに制御する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電源制御システム。

技術分野

0001

本発明は、負荷装置への電力の供給を制御する電源制御システムに関するものである。

背景技術

0002

近年、電力料金の削減や商用電源停電時の電源確保の観点から、蓄電池及び太陽電池を利用した電源システムが用いられるようになってきている。例えば、下記特許文献1および下記特許文献2には、蓄電池と太陽電池とを備える電源システムが開示されている。また、下記非特許文献1には、無線基地局などに適用できる電源システムが記載されている。この電源システムにおいては、外部から供給される商用電力優先して太陽電池で発電された電力を無線回路装置等の負荷装置に供給し、余剰電力を蓄電池に蓄電する制御が行われている。

0003

特開平10−31525号公報
特開2015−149861号公報

先行技術

0004

古谷崇、他2名,「グリーン基地局試験装置パワーシフト制御による自活率向上特性」,電子情報通信学会総合大会通信講演論文集2,2015年3月,p.327

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上述した非特許文献1記載の電源システムにおいては、蓄電池の容量は限られている一方で、太陽電池の容量は設置面積によっては確保が比較的容易である。そのため、太陽電池の出力する電力量のうち、負荷装置及び蓄電池によって消費されない余剰電力量が多くなる場合があり、その余剰電力が熱として放出されて無駄になる傾向にある。その結果、太陽電池による発電能力を効率的に利用できないことになってしまう。

0006

そこで、本発明は、かかる課題に鑑みて為されたものであり、太陽電池の発電量を効率的に利用することが可能な電源制御システムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

上記課題を解決するため、本発明の一形態に係る電源制御システムは、外部から供給された交流電力入力端子に入力されて、交流電力を直流電力に変換して出力端子から負荷装置に対して出力する整流器と、整流器の入力端子にパワーコンディショナーを経由して接続された入力側太陽電池と、整流器の出力端子にDC/DCコンバータを経由して接続された出力側太陽電池と、整流器の出力端子に接続された蓄電池と、整流器の出力電圧を調整することによって、蓄電池の充放電を制御する制御装置と、を備える。

0008

このような電源制御システムによれば、整流器の入力側と出力側との両方に太陽電池が設けられているので、整流器の入力側に接続された負荷装置と整流器の出力側に接続された負荷装置とに対して、太陽電池で発電された電力が効率的に供給される。加えて、整流器の出力電圧が制御装置によって調整されることによって、入力側太陽電池によって発電された電力及び外部から供給された電力による蓄電池の充電と、蓄電池の負荷装置に対する放電とが切り換え可能に制御される。これにより、入力側太陽電池および出力側太陽電池によって発電された電力が効率的に利用される。

0009

上述した電源制御システムにおいて、制御装置は、蓄電池の充電可能電力量を検出し、入力側太陽電池と出力側太陽電池とによって発電される将来の電力量のうちの余剰の電力量を予測し、充電可能電力量と余剰の電力量とを基に蓄電池の充放電を制御する、ことが好ましい。こうすれば、蓄電池の充電可能電力量と余剰の電力量との関係から蓄電池の充放電を切り替えることで、太陽電池で将来発電される電力を効率的に蓄電池に蓄電させることができる。その結果、太陽電池で発電される電力をより効率的に利用することができる。

0010

また、制御装置は、充電可能電力量が余剰電力量未満の場合は、蓄電池を放電させるように制御する、ことも好ましい。かかる構成を採れば、蓄電池の充電可能電力量を余剰の電力量に近づけるように増加させることができ、その結果、太陽電池で発電される電力をより効率的に利用することができる。

0011

また、制御装置は、充電可能電力量が余剰電力量を超えている場合は、蓄電池を充電させるように制御する、ことも好ましい。この場合、蓄電池の充電可能電力量を余剰の電力量に近づけるように減少させることができ、その結果、太陽電池で発電される電力をより効率的に利用することができる。

0012

さらに、パワーコンディショナーを制御して入力側太陽電池からの出力電力を調整することで、外部への逆潮流電力を制御する、ことも好ましい。こうすれば、入力側太陽電池で発電された電力のうち逆潮流される電力を制御することができ、太陽電池で発電される電力をさらに効率的に利用することができる。

発明の効果

0013

本発明によれば、太陽電池の発電量を効率的に利用することができる。

図面の簡単な説明

0014

本発明の好適な一実施形態にかかる電源制御システムの概略構成図である。
図1電力調整装置ハードウェア構成を示すブロック図である。
図1の電力調整装置によって実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。
図1の電源制御システムにおける出力電力及び蓄電池の充電可能電力量の時間変化を示すグラフである。
図1の電源制御システムにおける出力電力及び蓄電池の充電可能電力量の時間変化を示すグラフである。
図1の電源制御システムにおける出力電力及び蓄電池の充電可能電力量の時間変化を示すグラフである。
比較例における太陽電池出力電力の時間変化を示すグラフである。
実施例における太陽電池出力電力の時間変化を示すグラフである。
実施例における太陽電池出力電力の時間変化を示すグラフである。
実施例における太陽電池出力電力の時間変化を示すグラフである。

実施例

0015

以下、図面とともに本発明による電源制御システムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

0016

図1は、本発明の好適な一実施形態にかかる電源制御システム1の概略構成図である。図1に示す電源制御システム1は、移動通信網を構成する無線基地局に設置され、無線基地局内の無線回路装置等の直流電力の供給によって動作する機器(以下、「直流負荷装置」と言う。)、及び無線基地局内のエアコンディショナー照明装置等の交流電力の供給によって動作する機器(以下、「交流負荷装置」と言う。)に対する電力の供給を制御する制御システムである。なお、図1においては、電力を伝送するための線路実線で示し、各種制御又は情報伝送のための伝送線点線で示している。

0017

具体的には、電源制御システム1は、外部の商用電源7からの商用電力を受けて直流負荷装置である通信装置9と交流負荷装置である空調装置10への電力の供給を制御する制御システムであり、整流器2、交流側太陽電池(入力側太陽電池)3a、パワーコンディショナー3b、直流側太陽電池(出力側太陽電池)4a、DC/DCコンバータ4b、蓄電池5、及び電力調整装置6を含んで構成されている。以下、電源制御システム1の各構成要素の構成について説明する。

0018

整流器2は、その入力端子が商用電源7及び空調装置10に電気的に接続され、その出力端子が通信装置9及び蓄電池5に電気的に接続され、商用電源7から供給された交流電力を直流電力に変換して、その直流電力を通信装置9に対して出力する。この整流器2は、交流電力を直流電力に変換して出力する素子であり、電力調整装置6からの制御によって、出力端子における直流電圧を様々な値に調整可能とされている。本実施形態では、整流器2は、出力電圧を少なくとも51Vと56Vとの間の範囲で連続的に調整可能に構成されている。

0019

交流側太陽電池3a及び直流側太陽電池4aは、太陽光エネルギーを直流電力に変換するシリコン等の半導体を含む発電装置である。交流側太陽電池3aは、その出力端子がパワーコンディショナー3bを経由して、商用電源7、整流器2の入力端子、及び空調装置10に電気的に接続されている。このパワーコンディショナー3bは、交流側太陽電池3aから出力された直流電力を交流電力に変換して、その交流電力を整流器2の入力端子および空調装置10に向けて出力する。その際、パワーコンディショナー3bは、電力調整装置6からの制御によって、出力する交流電力を調整可能とされている。具体的には、パワーコンディショナー3bは、交流側太陽電池3aの発電している直流電力を抑制して交流電力として出力するように構成され、その抑制量が電力調整装置6によって調整可能とされている。直流側太陽電池4aは、その出力端子がDC/DCコンバータ4bを経由して、整流器2の出力端子、通信装置9、及び蓄電池5に接続されている。このDC/DCコンバータ4bは、直流側太陽電池4aから出力された直流電力を受けて、この直流電力を所定電圧変圧して通信装置9及び蓄電池5に向けて出力する。詳細には、DC/DCコンバータ4bは、直流側太陽電池4aからの直流電力を整流器2の出力電圧よりも高い電圧に設定して出力する。これにより、直流側太陽電池4aによって発電された電力を優先的に蓄電池5及び通信装置9に供給できる。

0020

蓄電池5は、充電により電気エネルギー蓄積し、蓄積された電気エネルギーを直流電力として放電により出力可能ニッケル水素電池鉛蓄電池ニッケルカドミウム電池リチウムイオン電池等の二次電池化学電池)である。この蓄電池5は、整流器2の出力端子及び通信装置9に電気的に接続されるとともに、直流側太陽電池4aにDC/DCコンバータ4bを経由して電気的に接続されている。このような接続構成により、整流器2の出力電圧が浮動充電電圧の値(本実施形態では53V)に調整されている場合においては、蓄電池5は、整流器2を経由して商用電源7から供給される電力と、整流器2を経由して交流側太陽電池3aから供給される電力とを用いて充電されると同時に、直流側太陽電池4aによって発電される電力を用いて充電される。一方、整流器2の出力電圧が浮動充電電圧の値より小さい値(本実施形態では51.3V)に変更されている場合においては、蓄電池5は、直流側太陽電池4aによって発電される電力のみを用いて充電され、商用電源7から供給される電力と交流側太陽電池3aから供給される電力とを用いた充電が停止される。

0021

電力調整装置6は、取得あるいは検出した各種の情報を基に、蓄電池5の充放電(充電及び放電)、及び交流側太陽電池3aの出力する電力を制御する制御装置である。詳細には、電力調整装置6は、整流器2の出力電圧を調整することにより、蓄電池5の充電と放電とを切り換え可能に制御する。加えて、電力調整装置6は、パワーコンディショナー3bを制御することにより、交流側太陽電池3aから出力される電力を調整する。

0022

図2は、電力調整装置6のハードウェア構成を示すブロック図である。同図に示すように、電力調整装置6は、物理的には、CPU101、主記憶装置であるRAM102及びROM103、入力キータッチセンサ等の入力デバイスである入力装置104、タッチパネルディスプレイ液晶ディスプレイ等の出力装置105、データ送受信デバイスである通信モジュール106、半導体メモリ等の補助記憶装置107、などを含むコンピュータシステム情報処理プロセッサ)として構成されている。電力調整装置6の後述する処理機能は、図2に示されるCPU101、RAM102等のハードウェア上に1又は複数の所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、CPU101の制御のもとで入力装置104、出力装置105、及び通信モジュール106を動作させるとともに、RAM102や補助記憶装置107におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。

0023

ここで、電力調整装置6の具備する処理機能の詳細について説明する。

0024

電力調整装置6は、外部から各種の外部取得情報を取得可能とされている。この外部取得情報としては、現在時刻情報、現在の外気温情報、将来の外気温予測情報、現在の日射量情報、将来の日射予測情報、及び商用電源7に対して逆潮流可能な電力を示す逆潮流可能電力情報が挙げられる。このような外部取得情報は、移動体通信網等の通信ネットワークを介して外部のサーバ等からからデータ通信で取得されてもよいし、電源制御システム1に設けられた温度センサ日射量センサ等のセンサから有線通信又は無線通信を利用して取得してもよい。

0025

また、電力調整装置6は、電源制御システム1の内部又は近傍で検出される内部検出情報も取得可能とされている。このような内部検出情報としては、商用電源7から供給される電力に関する商用供給電力情報と、商用電源7に逆潮流される電力に関する逆潮流電力情報と、整流器2の出力電力に関する整流器出力電力情報と、蓄電池5の充電可能電力量、出力電圧、及び電池内温度等に関する蓄電池情報と、パワーコンディショナー3bの入力電力及び出力電力に関するパワーコンディショナー情報と、DC/DCコンバータ4bの入力電力及び出力電力に関するDC/DCコンバータ情報と、が挙げられる。これらの内部検出情報のうち、商用供給電力情報及び逆潮流電力情報は、商用電源7と整流器2の入力端子との間に設けられたスマートメータ等のメータ機器8から有線通信又は無線通信を利用して取得される。また、整流器出力電力情報、蓄電池情報、パワーコンディショナー情報、及びDC/DCコンバータ情報は、それぞれ、整流器2、蓄電池5、パワーコンディショナー3b、及びDC/DCコンバータ4bから有線通信又は無線通信を利用して取得される。なお、電力調整装置6は各内部検出情報を直接取得してもよいし、各部から取得した情報から内部検出情報を演算処理して求めてもよい。

0026

次に、電力調整装置6によって実行される蓄電池5の充放電制御機能及び交流側太陽電池3aの出力電力の制御機能の詳細について説明する。図3は、電力調整装置6によって当該装置の起動後に所定時間で周期的に実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。

0027

まず、電力調整装置6の制御機能が起動されると、外部から外部取得情報が取得されるとともに、各部から取得された情報を基に内部検出情報が取得される(ステップS101)。次に、電力調整装置6は、取得した現在時刻情報を基に、現在の時刻が日中であるか否か(例えば、時刻が6時から22時までの範囲であるか否か)を判断する(ステップS102)。判断の結果、現在の時刻が日中である場合には(ステップS102;YES)、電力調整装置6は、逆潮流電力情報を基に逆潮流電力が発生しているか否かを判断する(ステップS103)。逆潮流電力が発生している場合には(ステップS103;YES)、電力調整装置6は、逆潮流電力情報及び逆潮流可能電力情報を基に、逆潮流電力が逆潮流可能電力以下であるか否かをさらに判断する(ステップS104)。この判断の結果、逆潮流電力が逆潮流可能電力以下である場合には(ステップS104;YES)、電力調整装置6は、交流側太陽電池3aの発電電力を全て交流電力に変換して出力するようにパワーコンディショナー3bを制御する(ステップS105)。これにより、太陽電池3aの発電電力が最大限逆潮流されるように逆潮流電力が制御される。

0028

ステップS104の判断の結果、逆潮流電力が逆潮流可能電力を超えている場合には(ステップS104;NO)、電力調整装置6は、蓄電池情報を基に蓄電池5が満充電の状態であるか否かを判断する(ステップS106)。判断の結果、満充電の状態である場合には(ステップS106;YES)、電力調整装置6は、逆潮流電力情報及び逆潮流可能電力情報を参照しながら、逆潮流電力が逆潮流可能電力以下となるように交流側太陽電池3aから出力される電力を調整するように、パワーコンディショナー3bを制御する(ステップS107)。一方、満充電の状態でない場合には(ステップS106;NO)、電力調整装置6は、整流器2の出力電圧を浮動充電電圧の値(本実施形態では53V)に設定するように制御する。これにより、整流器2の出力電圧が蓄電池5の出力電圧よりも大きくなるように設定されることによって、蓄電池5が整流器2から出力される電力を利用して充電されるように制御される(ステップS108)。

0029

ステップS102の判断の結果、現在の時刻が日中でない場合には(ステップS102;NO)、電力調整装置6は、現在時刻が所定の時刻(例えば、22時)のタイミングで翌日の余剰電力量を予測する(ステップS109)。詳細には、電力調整装置6は、通信装置9の消費電力量と、翌日の外気温予測情報から計算される空調装置10の消費電力量と、翌日の外気温予測情報及び翌日の日射量予測情報等から計算される太陽電池3a,4aの発電電力量とを基に、翌日の太陽電池3a,4aの発電電力量のうちの余剰電力量を計算し予測する。その後、電力調整装置6は、蓄電池情報から検出した蓄電池5の充電可能電力量が予測した余剰電力量以下であるか否かを判断する(ステップS110)。判断の結果、蓄電池5の充電可能電力量が余剰電力量を超えている場合には(ステップS110;NO)、ステップS108に移行し、電力調整装置6は、蓄電池5を整流器2から出力される電力を利用して充電させるように制御する。

0030

一方で、ステップS110の判断の結果、蓄電池5の充電可能電力量が余剰電力量以下である場合には(ステップS110;YES)、電力調整装置6は、さらに、蓄電池5の充電可能電力量が予測した余剰電力量に等しいか否かを判断する(ステップS111)。その結果、蓄電池5の充電可能電力量が予測した余剰電力量に等しくない場合、すなわち、蓄電池5の充電可能電力量が余剰電力量未満である場合には(ステップS111;NO)、電力調整装置6は、整流器2の出力電圧を浮動充電電圧の値よりも小さい値(本実施形態では51.3V)に設定するように制御する。これにより、整流器2の出力電圧が蓄電池5の出力電圧よりも小さく設定されることによって、蓄電池5が放電して蓄電池5から通信装置9に対して電力が供給されるように制御される(ステップS112)。一方で、蓄電池5の充電可能電力量が予測した余剰電力量に等しい場合には(ステップS111;NO)、電力調整装置6は、整流器2の出力電圧を蓄電池5の出力電圧と等しくなるように制御して、蓄電池5の充電及び放電を停止させるように制御する(ステップS113)。

0031

図4図5には、上述した電源制御システム1において、出力電力及び蓄電池の充電可能電力量(蓄電池残量)の時間変化の例を示している。図4図5に示すグラフにおいて、特性P1は蓄電池残量の時間変化、特性P2は交流側太陽電池3aの出力電力の時間変化、特性P3は直流側太陽電池4aの出力電力の時間変化、特性P4は交流側太陽電池3a及び直流側太陽電池4aの合計の出力電力の時間変化、特性P5は、商用電源7から供給される商用供給電力の時間変化を、それぞれ示している。

0032

図4の例は、商用電源7側への逆潮流が発生せず、太陽電池の余剰電力量の予測値に応じて蓄電池残量が予め減少するように蓄電池5の放電が制御された後に、実際の余剰電力量で蓄電池が充電されるように制御された場合を示している。すなわち、時刻が22時のタイミングで蓄電池残量が予測された余剰電力量以下であると判断されたため、時刻22時以降は蓄電池5を放電するように制御されている。また、0時から6時の間の蓄電池残量が余剰電力量に等しくなったタイミングで蓄電池5の放電が停止され、それに応じて商用供給電力が増加している。加えて、日中の時間帯では、交流側太陽電池3aの出力する電力は電源制御システム1内でほとんどが消費され逆潮流電力が逆潮流可能電力以下の状態が維持されているため、交流側太陽電池3aの出力する電力は抑制されていない。

0033

図5の例は、商用電源7側への逆潮流電力量が制限される一方で、夜間の時間帯で蓄電池の放電が継続するように制御された場合を示している。すなわち、夜間の時間帯において、蓄電池残量が予測された余剰電力量未満である状態が継続したため、蓄電池5の放電を継続するように制御されている。また、12時近くで日照量が多い時刻おいては、蓄電池が満充電の状態となり、かつ逆潮流電力が逆潮流可能電力を超えた状態となったため、交流側太陽電池3aの出力電力が抑制されるように制御されている。

0034

図6の例は、太陽電池3a,4aの余剰電力量が発生しないため、夜間において商用供給電力を用いて蓄電池5を充電し、日中に蓄電池5を放電させるように制御された場合を示している。すなわち、夜間の時間帯において、蓄電池残量が予測された余剰電力量を超えた状態が継続したため、蓄電池5の充電を継続するように制御されている。また、日中の時間帯においては、太陽電池3a,4aから出力される電力が少ないため、蓄電池5を放電させて通信装置9へ電力を供給するようにされている。

0035

以上説明した電源制御システム1においては、整流器2の入力側と出力側との両方に太陽電池3a,4aが設けられているので、整流器2の入力側に接続された交流負荷装置である空調装置10と整流器2の出力側に接続された直流負荷装置である通信装置9とに対して、太陽電池3a,4aで発電された電力が効率的に供給される。加えて、整流器2の出力電圧が電力調整装置6によって調整されることによって、交流側太陽電池3aによって発電された電力及び外部から供給された商用供給電力による蓄電池5の充電と、蓄電池5の通信装置9に対する放電とが切り換え可能に制御される。これにより、交流側太陽電池3aおよび直流側太陽電池4aによって発電された電力が効率的に利用される。

0036

また、電力調整装置6の制御により、蓄電池5の充電可能電力量と太陽電池3a,4aの余剰の電力量との関係から蓄電池5の充電/放電を切り替えることで、太陽電池3a,4aで将来発電される電力を効率的に蓄電池5に蓄電させることができる。その結果、太陽電池3a,4aで発電される電力をより効率的に利用することができる。さらには、電力調整装置6の制御により、蓄電池5の充電可能電力量を太陽電池3a,4aの余剰の電力量に近づけるように増加或いは減少させることができる。その結果、太陽電池3a,4aで発電される電力をより効率的に利用することができる。特に、近年では、逆潮流電力量の制限がさかんに検討されており、太陽電池の余剰電力はできるだけ電源制御システム1の内部及び負荷装置によって消費されることが望まれる。電力調整装置6による充放電の制御により、より高いバックアップ電力を確保しつつ、余剰電力を蓄電池5に蓄電することにより、逆潮流電力量を増加させることなく太陽電池の余剰電力を効率的に利用できる。

0037

加えて、電力調整装置6の制御により、パワーコンディショナー3bを制御して交流側太陽電池3aからの出力電力を調整することで、交流側太陽電池3aで発電された電力のうち逆潮流される電力を制御することができる。その結果、逆潮流可能電力に応じた逆潮流を発生させることで、太陽電池で発電される電力をさらに効率的に利用することができる。

0038

また、整流器2の入力端子側に交流側太陽電池3aを配置することにより、パワーコンディショナーを用いて負荷装置に電源を供給することができるので、低コストで電源システムを構築することができる。

0039

以下、本実施形態の構成を採用した実施例、および比較例における太陽電池全体から出力される電力の時間変化を示す。図7は、本実施形態の電源制御システム1から、交流側太陽電池3a、パワーコンディショナー3b、及び電力調整装置6を取り除いた構成を採用した比較例における太陽電池出力電力の時間変化を示すグラフ、図8〜10は、それぞれ、本実施形態の電源制御システム1の構成を採用した実施例における太陽電池出力電力の時間変化を示すグラフである。

0040

図7のグラフに対応する比較例においては、定格出力電力12kWの直流側太陽電池4a、容量32.2kWhの蓄電池5を採用している。図7に示すように、比較例では、早朝から正午にかけて徐々に出力電力が上昇するが、13時ころより一定の出力電力に抑制されている。これは、蓄電池5が満充電となり直流負荷装置である通信装置9のみへの給電となっているためである。比較例において、ある一日の総出力電力量は24.8kWhであった。

0041

図8のグラフに対応する第1の実施例においては、定格出力電力8kWの交流側太陽電池3a、定格出力電力4kWの直流側太陽電池4a、容量32.2kWhの蓄電池5を採用している。ただし、この第1の実施例では、商用電源7が逆潮流電力を受けることができないように設定されている。図8に示すように、この第1の実施例では、早朝から正午にかけて徐々に出力電力が上昇し、14時ころには蓄電池5が満充電の状態となり出力電力が交流負荷装置である空調装置10と直流負荷装置である通信装置9とにのみ供給されることになり、出力電力が抑制される。この場合のある一日の総出力電力量は38.5kWhであり、同じ発電能力の太陽電池を備える比較例に比べて大幅に上昇した。第1の実施例では、太陽電池の発電電力を交流負荷装置にも供給することができ、発電電力を効率的に利用することができる。併せて、直流側にも太陽電池を設置することにより災害時等のバックアップ電源を確保することもできる。

0042

図9のグラフに対応する第2の実施例においては、第1の実施例に対して、商用電源7が逆潮流電力を受けることが可能なように設定されている点が異なっている。図9に示すように、この第2の実施例では、正午以降の蓄電池5の満充電に伴う出力電力の落ち込みが少なく、ある一日の総出力電力量は51.1kWhであった。これは、交流側太陽電池3aの余剰電力が逆潮流されて活用されることによる。第2の実施例では、太陽電池全体の発電電力をより効率的に利用することができる。

0043

図10のグラフに対応する第3の実施例においては、第2の実施例とは異なり、電力調整装置6によって余剰電力量の予測値を基に蓄電池5の放電が制御されている。すなわち、この第3の実施例では22時のタイミングで予測された余剰電力量に応じて、蓄電池5の充電可能電力量(蓄電池残量)が予め減らされ、太陽電池の余剰電力が蓄電池5に蓄電されるように制御されている。この第3の実施例でのある一日の総出力電力量は53.1kWhであった。第3の実施例では、太陽電池全体の発電電力をより一層効率的に利用することができる。

0044

1…電源制御システム、2…整流器、3a…交流側太陽電池(入力側太陽電池)、3b…パワーコンディショナー、4a…直流側太陽電池(出力側太陽電池)、4b…DC/DCコンバータ、5…蓄電池、6…電力調整装置(制御装置)、9…通信装置(負荷装置)、10…空調装置(負荷装置)。

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