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技術 増設型の自家消費システム、発電装置、及び、増設型の高圧分岐盤

出願人 株式会社WaveEnergy
発明者 本家正雄
出願日 2019年2月26日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-032378
公開日 2020年8月31日 (2ヶ月経過) 公開番号 2020-137382
状態 未査定
技術分野 電力、力率、電力量の測定;試験、較正 交流の給配電
主要キーワード 遮蔽器 後面材 電流器 付与間隔 工期延長 目標値制御 略凹字状 配電ケーブル
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

発電接続機器が内蔵された発電接続盤を、系統接続機器が内蔵された系統盤に取り付ける等にて「経費工期及び電力停止期間の低減」や「逆電力の抑制」を実現する。

解決手段

系統接続機器Sが内蔵された系統盤Uと負荷Fを有した電力システム1である。系統接続機器S及び負荷Fに発電装置2を接続させる発電接続機器3が内蔵された発電接続盤4の盤筐体4’が系統盤Uの盤筐体U’に取り付けられている。又、発電接続機器3は母線電路Mに接続されたり、蓄電部5を有したり、制御部9は発電力Hを下げる際にゼロ等を一旦は発電目標値THとしても良い。その他、発電力Hを下げる際にゼロ等を一旦は発電目標値THとする発電装置2や、逆電力継電器10、受電力計11、発電力計12を備えた発電接続機器3を内蔵する発電接続盤4である。

概要

背景

従来、電力管理装置が知られている(特許文献1参照)。
この電力管理装置は、第一の時点における、発電機能又は蓄電機能を有する特定機器が導入された需要家電力使用状況に関連する第一情報を取得する第一取得部と、前記第一の時点よりも後の第二の時点における、前記需要家の電力の使用状況に関連する第二情報を取得する第二取得部と、前記需要家に導入される候補となる、前記特定機器とは別の機器であって発電機能又は蓄電機能を有する機器である候補機器機器情報を取得する機器情報取得部と、取得された前記第一情報及び前記第二情報を比較することによって得られる電力の使用状況の変化に応じて、前記候補機器の機器情報を含む提示情報を出力する情報出力部とを備える。

又、従来、出力制御システムが知られている(特許文献2参照)。
この出力制御システムは、太陽光発電を行う太陽電池モジュールと、発電電力を出力するパワーコンディショナと、前記パワーコンディショナを制御して発電電力の出力制御を行う出力制御装置と、前記発電電力とこれを消費する宅内負荷による消費電力との差分である余剰電力計測する電力計測装置と、を備え、電力会社が取り決め仕様に従いゆるやかに制御する制御モードと、宅内電力需要が変化した場合に、発電量高速に制御する制御モードとを備える。

概要

発電接続機器が内蔵された発電接続盤を、系統接続機器が内蔵された系統盤に取り付ける等にて「経費工期及び電力停止期間の低減」や「逆電力の抑制」を実現する。系統接続機器Sが内蔵された系統盤Uと負荷Fを有した電力システム1である。系統接続機器S及び負荷Fに発電装置2を接続させる発電接続機器3が内蔵された発電接続盤4の盤筐体4’が系統盤Uの盤筐体U’に取り付けられている。又、発電接続機器3は母線電路Mに接続されたり、蓄電部5を有したり、制御部9は発電力Hを下げる際にゼロ等を一旦は発電目標値THとしても良い。その他、発電力Hを下げる際にゼロ等を一旦は発電目標値THとする発電装置2や、逆電力継電器10、受電力計11、発電力計12を備えた発電接続機器3を内蔵する発電接続盤4である。

目的

本発明は、このような点に鑑み、発電接続機器が内蔵された発電接続盤の盤筐体を、系統接続機器が内蔵された系統盤の盤筐体に取り付けたり、発電力を下げる際には、発電力をゼロとする値等を一旦は発電力の目標値とすることなどによって、「経費、工期及び電力停止期間の低減」や、「逆電力発生の抑制」を図れる電力システムや、発電装置、発電接続盤を提供する

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

系統(K)に接続する系統接続機器(S)が内蔵された系統盤(U)と、前記系統接続機器(S)に接続された負荷(F)とを有した電力システムであって、前記系統接続機器(S)及び負荷(F)に発電装置(2)を接続させる発電接続機器(3)が内蔵された発電接続盤(4)を有し、この発電接続盤(4)の盤筐体(4’)は、前記系統盤(U)の盤筐体(U’)に取り付けられていることを特徴とする電力システム。

請求項2

前記発電接続機器(3)は、前記系統接続機器(S)と負荷(F)の間を接続する母線電路(M)に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の電力システム。

請求項3

前記系統接続機器(S)と発電装置(2)の間の電路に、電力蓄電する蓄電部(5)が接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力システム。

請求項4

前記発電装置(2)は、電力を発電する発電部(6)と、この発電部(6)からの直流電流又は交流電流を交流電流に変換するパワーコンディショナ(7)と、このパワーコンディショナ(7)から入力される交流電流をより高圧な交流電流に変圧する変圧器(8)と、この変圧器(8)からのより高圧な交流電流を前記発電装置(2)から出力される発電力(H)として制御する制御部(9)を備え、この制御部(9)は、前記発電力(H)を下げる際には、当該発電力(H)をゼロとする値、及び/又は、当該発電力(H)を下げる際における負荷(F)の消費電力(D)より低い値を、一旦は当該発電力(H)の目標値(TH)とすることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電力システム。

請求項5

電力を発電する発電部(6)と、この発電部(6)からの直流電流又は交流電流を交流電流に変換するパワーコンディショナ(7)と、このパワーコンディショナ(7)から入力される交流電流をより高圧な交流電流に変圧する変圧器(8)と、この変圧器(8)からのより高圧な交流電流を前記発電装置(2)から出力される発電力(H)として制御する制御部(9)を備えた発電装置であって、前記制御部(9)は、前記発電力(H)を下げる際には、当該発電力(H)をゼロとする値、及び/又は、当該発電力(H)を下げる際における負荷(F)の消費電力(D)より低い値を、一旦は当該発電力(H)の目標値(TH)とすることを特徴とする発電装置。

請求項6

系統(K)に接続する系統接続機器(S)及び負荷(F)に発電装置(2)を接続させる発電接続機器(3)が、盤筐体(4’)に内蔵された発電接続盤であって、前記発電接続機器(3)として、前記系統接続機器(S)から系統(K)へ逆流する逆電力(G)を検知する逆電力継電器(10)と、前記系統(K)から系統接続機器(S)へ受電される受電力(J)を測定する受電力計(11)と、前記発電装置(2)から出力される発電力(H)を測定する発電力計(12)を備えていることを特徴とする発電接続盤。

技術分野

0001

本発明は、系統接続機器が内蔵された系統盤と、系統接続機器に接続された負荷と、系統接続機器及び負荷に発電装置を接続させる発電接続機器を内蔵する発電接続盤を有した電力システムであったり、その他、発電部とパワーコンディショナ変圧器と制御部を備えた発電装置や、系統接続機器及び負荷に発電装置を接続させる発電接続機器が盤筐体に内蔵された発電接続盤に関する。

背景技術

0002

従来、電力管理装置が知られている(特許文献1参照)。
この電力管理装置は、第一の時点における、発電機能又は蓄電機能を有する特定機器が導入された需要家電力使用状況に関連する第一情報を取得する第一取得部と、前記第一の時点よりも後の第二の時点における、前記需要家の電力の使用状況に関連する第二情報を取得する第二取得部と、前記需要家に導入される候補となる、前記特定機器とは別の機器であって発電機能又は蓄電機能を有する機器である候補機器機器情報を取得する機器情報取得部と、取得された前記第一情報及び前記第二情報を比較することによって得られる電力の使用状況の変化に応じて、前記候補機器の機器情報を含む提示情報を出力する情報出力部とを備える。

0003

又、従来、出力制御システムが知られている(特許文献2参照)。
この出力制御システムは、太陽光発電を行う太陽電池モジュールと、発電電力を出力するパワーコンディショナと、前記パワーコンディショナを制御して発電電力の出力制御を行う出力制御装置と、前記発電電力とこれを消費する宅内負荷による消費電力との差分である余剰電力計測する電力計測装置と、を備え、電力会社が取り決め仕様に従いゆるやかに制御する制御モードと、宅内電力需要が変化した場合に、発電量高速に制御する制御モードとを備える。

先行技術

0004

特開2016−095598号公報
特開2018−088784号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1に記載された電力管理装置では、発電装置等の追加などを行うか否かの判断はされているものの、実際に発電装置等の追加を行う際には、追加する発電装置を据え付け基礎別途作ったり、作った基礎と既存の基礎のレベル合わせを行う必要があるため、別途の基礎作りやレベル合わせの分だけ、経費増大や、発電装置追加の工期延長を招く。
更に、特許文献1の電力管理装置において、発電装置を追加している間は需要家が電力を使用できないため、別途の基礎作りやレベル合わせの分だけ工期延長すれば、需要家の電力使用を停止する期間が長引く問題がある。

0006

又、特許文献1の電力管理装置などでは、特許文献2に記載された出力制御システム等が用いられる。
しかしながら、特許文献2の出力制御システムでは、パワーコンディショナを制御して発電電力の出力を下げ目標値を与えても、実際の発電電力の出力はすぐに下がらない(発電電力の出力低下が遅れる)ため、遅れた分だけ、発電電力の出力が負荷の消費電力より大きくなり、逆電力が発生する(負荷で消費できない電力が系統に流れる)虞がある。

0007

本発明は、このような点に鑑み、発電接続機器が内蔵された発電接続盤の盤筐体を、系統接続機器が内蔵された系統盤の盤筐体に取り付けたり、発電力を下げる際には、発電力をゼロとする値等を一旦は発電力の目標値とすることなどによって、「経費、工期及び電力停止期間の低減」や、「逆電力発生の抑制」を図れる電力システムや、発電装置、発電接続盤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

0008

本発明に係る電力システム1は、系統Kに接続する系統接続機器Sが内蔵された系統盤Uと、前記系統接続機器Sに接続された負荷Fとを有した電力システムであって、前記系統接続機器S及び負荷Fに発電装置2を接続させる発電接続機器3が内蔵された発電接続盤4を有し、この発電接続盤4の盤筐体4’は、前記系統盤Uの盤筐体U’に取り付けられていることを第1の特徴とする。

0009

本発明に係る電力システム1の第2の特徴は、上記第1の特徴に加えて、前記発電接続機器3は、前記系統接続機器Sと負荷Fの間を接続する母線電路Mに接続されている点にある。

0010

本発明に係る電力システム1の第3の特徴は、上記第1又は2の特徴に加えて、前記系統接続機器Sと発電装置2の間の電路に、電力を蓄電する蓄電部5が接続されている点にある。

0011

本発明に係る電力システム1の第4の特徴は、上記第1〜3の特徴に加えて、前記発電装置2は、電力を発電する発電部6と、この発電部6からの直流電流又は交流電流を交流電流に変換するパワーコンディショナ7と、このパワーコンディショナ7から入力される交流電流をより高圧な交流電流に変圧する変圧器8と、この変圧器8からのより高圧な交流電流を前記発電装置2から出力される発電力Hとして制御する制御部9を備え、この制御部9は、前記発電力Hを下げる際には、当該発電力Hをゼロとする値、及び/又は、当該発電力Hを下げる際における負荷Fの消費電力Dより低い値を、一旦は当該発電力Hの目標値THとする点にある。

0012

これらの特徴により、発電接続機器3が内蔵された発電接続盤4の盤筐体4’を、系統盤Uの盤筐体U’に取り付けていることによって、特許文献1とは異なり、発電装置2を追加(増設)しても、追加する発電装置2を据え付ける基礎を別途作ったり、作った基礎と既存の基礎Nのレベル合わせを行う必要はないため、経費や発電装置2追加の工期、需要家の電力使用を停止する期間を低減できる(「経費、工期及び電力停止期間の低減」)。
尚、このような電力システム1は、当該電力システム1の使用者が発電装置2発電した電力を負荷Fで自ら消費するのに適した「自家消費ステム」であるとも言え、更に、既存の系統盤U(買電盤)などに発電接続盤4を後付け(増設)できることから、「増設型の自家消費システム」であるとも言える。

0013

又、発電接続機器3を、系統接続機器Sと負荷F間の母線電路Mに接続することによって、例えば、6600Vの高圧や、22000Vの特別高圧(特高)などの系統接続機器Sや母線電路Mと同じ高電圧で、発電接続機器3を接続することが可能となり、この高電圧での接続によって、発電装置2から負荷F等に流れる電力の容量を大きくできる。
尚、本発明において、母線電路Mなどを含む「電路」とは、電気を流すものであって、銅、アルミニウム、銀、金、ニクロム等の導体や、この導体を絶縁物で覆ったケーブル、一般的な電線などを含む。

0014

更に、系統接続機器Sと発電装置2の間の電路に蓄電部5を接続することによって、負荷Fで消費できる消費電力Dを越えて、発電装置2の発電量を増大させても、負荷Fで消費できない電力を蓄電部5で蓄電することが可能となり、「発電量の増大」と「電力ロス」の両立が図れる。

0015

そして、制御部9で、発電力Hを下げる際には、発電力Hをゼロとする値、及び/又は、発電力Hを下げる際における負荷Fの消費電力Dより低い値を、一旦は発電力Hの目標値THとすることによって、特許文献2とは異なり、実際の発電力Hの低下が遅れず、発電力Hが負荷Fの消費電力Dより大きくなり難くなるため、逆電力Gの発生(負荷Fで消費できない電力が系統Kに流れること)を抑制できる(「逆電力発生の抑制」)。

0016

本発明に係る発電装置2は、電力を発電する発電部6と、この発電部6からの直流電流又は交流電流を交流電流に変換するパワーコンディショナ7と、このパワーコンディショナ7から入力される交流電流をより高圧な交流電流に変圧する変圧器8と、この変圧器8からのより高圧な交流電流を前記発電装置2から出力される発電力Hとして制御する制御部9を備えた発電装置であって、前記制御部9は、前記発電力Hを下げる際には、当該発電力Hをゼロとする値、及び/又は、当該発電力Hを下げる際における負荷Fの消費電力Dより低い値を、一旦は当該発電力Hの目標値THとすることを第1の特徴とする。

0017

この特徴により、制御部9で、発電力Hを下げる際には、発電力Hをゼロとする値、及び/又は、発電力Hを下げる際における負荷Fの消費電力Dより低い値を、一旦は発電力Hの目標値THとすることとなって、特許文献2とは異なり、実際の発電力Hの低下が遅れず、発電力Hが負荷Fの消費電力Dより大きくなり難くなるため、逆電力の発生(負荷Fで消費できない電力が系統Kに流れること)を抑制できる(「逆電力発生の抑制」)。

0018

本発明に係る発電接続盤4は、系統Kに接続する系統接続機器S及び負荷Fに発電装置2を接続させる発電接続機器3が、盤筐体4’に内蔵された発電接続盤であって、前記発電接続機器3として、前記系統接続機器Sから系統Kへ逆流する逆電力Gを検知する逆電力継電器10と、前記系統Kから系統接続機器Sへ受電される受電力Jを測定する受電力計11と、前記発電装置2から出力される発電力Hを測定する発電力計12を備えていることを第1の特徴とする。

0019

この特徴により、発電接続盤4に逆電力継電器10と受電力計11と発電力計12が内蔵されることによって、発電接続盤4の盤筐体4’を系統盤Uの盤筐体U’に取り付けるだけで容易に、発電装置2を追加(増設)した際に必要な逆電力Gの抑制や、受電力Jと発電力Hの利用(制御等への利用)が可能となるため、「経費、工期及び電力停止期間の低減」を図れる。
これは同時に、発電接続盤4の盤筐体4’を系統盤Uの盤筐体U’に取り付ければ、特許文献1とは異なり、発電装置2を追加(増設)しても、追加する発電装置2を据え付ける基礎を別途作ったり、作った基礎と既存の基礎Nのレベル合わせを行う必要はないため、「経費、工期及び電力停止期間の低減」を図れることも意味する。
尚、このような発電接続盤4は、当該発電接続盤4に内蔵された発電接続機器3を母線電路Mに接続すれば、6600Vなどの高電圧で発電接続機器3を接続する(換言すれば、母線電路Mから分岐する分岐電路20を有する)ことから「高圧分岐盤」であるとも言え、更に、既存の系統盤U(買電盤)などに発電接続盤4を後付け(増設)できることから、「増設型の高圧分岐盤」であるとも言える。

発明の効果

0020

本発明に係る電力システムや、発電装置、発電接続盤によると、発電接続機器が内蔵された発電接続盤の盤筐体を、系統接続機器が内蔵された系統盤の盤筐体に取り付けたり、発電力を下げる際には、発電力をゼロとする値等を一旦は発電力の目標値とすることなどによって、「経費、工期及び電力停止期間の低減」や、「逆電力の抑制」を実現できる。

図面の簡単な説明

0021

本発明に係る電力システムや、発電装置、発電接続盤を示す概要図である。
本発明に係る発電接続盤を示す図であって、(a)は正面図を示し、(b)は側面図を示し、(c)は(a)におけるX−X矢視図で且つ発電接続盤の上下方向下部における平面断面図を示す。
本発明に係る発電接続盤が、系統盤に取り付けられた状態を示す正面概要図である。
本発明に係る電力システムにおける受電力(受電力がマイナス値の場合は逆電力の発生を示す)、発電力、負荷の消費電力、及び、発電力の目標値の変化を例示するグラフである。
本発明に係る電力システムにおける負荷が消費できる消費電力が一定で且つ発電装置の発電力を増加させた場合の、発電装置による1年間の発電力量と、負荷が1年間で消費できる消費電力量を例示するグラフである。

実施例

0022

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
<電力システム1>
図1、3には、本発明に係る電力システム1が示されている。
この電力システム1は、後述する系統Kに接続する系統接続機器Sが内蔵された系統盤Uや、負荷Fと、後述する発電装置2や、発電接続機器3が内蔵された発電接続盤4を有している。
以下は、まず系統Kや、系統接続機器Sを内蔵した系統盤U、負荷F等について述べる。

0023

<系統K>
図1に示したように、系統Kは、商用電力系統とも言い、電力を需要家の受電設備に供給するための、発電・変電送電配電統合したシステムである。
系統Kは、三相3線(3φ3W)で、6600Vや22000V等、60Hz又は50Hz等の電力を、電力会社の変電所等から供給する。尚、柱上変圧器以降は、単相2線(1φ2W)や、1φ3W(単相3線)等の電力を供給しても良い。

0024

<系統接続機器S、系統盤U、母線電路M>
図1、3に示したように、系統接続機器Sは、上述した系統Kに接続する機器であって、この系統接続機器Sは、系統盤Uの盤筐体(系統盤筐体)U’に内蔵されている。
系統接続機器Sは、系統Kに接続され且つ系統盤筐体U’に内蔵されているのであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、真空遮断器VCB)等の遮断器(謂わば、系統遮断器又は高圧遮断器)S1や、避雷器SAR)、計器用変成器VT、Voltage Transformer 、謂わば、電圧変成器)S2などを備えていても良い。

0025

系統接続機器Sにおける系統遮断器S1は、後述する制御部9(又は、後述する逆電力継電器10)からの信号によって、引外しトリップコイル等を介して、遮断する構成としても良い。
このような系統遮断器S1は、系統盤U(系統盤筐体U’)内に設けられていることによって、発電装置2から系統Kまでの系統盤U内の電路(母線電路Mのうち系統盤U内の電路)を遮断することとなる。

0026

ここで、母線電路Mとは、系統接続機器Sと後述する負荷Fの間を接続する電路であって、この母線電路Mにおける電位は、系統Kにおける電位と同じ(6600Vや22000V等)であっても良く、後述する負荷Fが変圧器(降圧変圧器)F1を有している場合は、この変圧器F1(の高圧側)と系統接続機器Sの間を接続する電路が母線電路Mであると言える。
この母線電路Mには、後述する発電接続機器3(特に、分岐電路20)を接続しても良い。

0027

系統接続機器Sにおける計器用変成器S2は、後述する発電装置2と系統Kの間で且つ系統盤U内の電路において、上述した系統遮断器S1より系統K寄り(系統Kに近い側)の電路に設けられている。
このような計器用変成器S2は、その高圧側が、系統遮断器S1より系統K寄り(系統Kに近い側)の電路と、当該電路における分岐点変成分岐点)S3から分岐電路(変成分岐電路)S4を介して接続され、計器用変成器S2の低圧側は、後述する逆電力継電器10や、受電力計11、発電力計12に接続されている。

0028

系統接続機器Sにおける計器用変成器S2の構成も、特に限定はないが、例えば、6600Vや22000V等を110V等に降圧する構成であっても良い。
系統接続機器Sでは、この計器用変成器S2と変成分岐点S3の間の電路に、高圧限流ヒューズ(PF、Power Fuse)が設けられていても良い。

0029

<系統接続機器Sにおける他の機器>
図1に示したように、系統接続機器Sには、その他、断路器(謂わば、高圧開閉器)S5、計器用変流器(謂わば、高圧系統電流変成器)S6、計器用変圧変流器(謂わば、高圧変成電圧電流器)S7が設けられていても良い。
更に加えて、系統接続機器Sには、不足電圧継電器過電圧継電器不足周波数継電器周波数低下継電器とも言う)、過周波数継電器であったり、電力量計や、柱上気中開閉器が設けられていても良い。

0030

系統接続機器Sにおける断路器(DS、Disconnecting Switch)S5は、電力システム1や、この電力システム1における回路電流が流れていない状態で、当該回路を開閉する機器であって、断路器S5には、電流を遮断する機能はなく、別の遮断器(系統遮断器S1や発電遮断器21等)で電流を遮断してから、断路器の開閉を行う。
断路器S5は、電流が流れていない状態で回路を開閉できるのであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、上述した計器用変成器S2への分岐点(変成分岐点)S3と系統Kの間の電路に設けられていても良い。

0031

系統接続機器Sにおける計器用変流器(CT、Current Transformer )S6は、後述する発電装置2と系統Kの間で且つ系統盤U内の電路(母線電路Mのうち系統盤U内の電路)において、上述した系統遮断器S1より発電装置2寄り(発電装置2に近い側)の電路に設けられている。
このような計器用変流器S6の構成も、特に限定はないが、例えば、計器用変流器S6の出力側が、後述する逆電力継電器10や受電力計11に直接接続されていたり、又は、計器用変流器S6が電流計(謂わば、受電電流計)等を介して、逆電力継電器10や、受電力計11に接続されていても良い。

0032

系統接続機器Sにおける計器用変圧変流器(VCT、Combined Voltage and Current Transformer)S7は、計器用変圧器(VT)と計器用変流器(CT)を一つに組み合わせた機器であって、系統Kから系統接続機器Sに流れ込む(又は、系統Kへ流れ出す)電流や電圧の測定を行う機器であって、電力量計は、上述した計器用変圧変流器S7と組み合わせて、系統Kから系統接続機器Sに流れ込む(又は、系統接続機器Sから系統Kへ流れ出す)電力量の測定を行う機器であって、取引メータであるとも言える。
計器用変圧変流器S7は、系統Kから系統盤Uに流れ込む等の電流や電圧を測定できるのであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、計器用変圧変流器S7は、上述した断路器S5と系統Kの間の電路に設けられていても良い。

0033

その他、系統接続機器Sに不足電圧継電器が設けられている場合、この不足電圧継電器(UVR、Under Voltage Relay )は、不足電圧を検知する継電器であって、不足電圧を検知できるのであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、上述した計器用変成器S2の低圧側に接続されていても良い。
不足電圧継電器で検知される不足電圧が、所定値(6600Vや22000V等から、所定の電圧(例えば、100Vや200V等)を引いた値)以下になると、後述する制御部9によって、上述した発電装置2から系統Kまでの何れかの遮断器(系統遮断器S1や発電遮断器21等)を遮断しても良いが、この遮断は、後述する逆電力発生状態C1になった場合より、優先度が低いとも言える。
尚、不足電圧継電器で不足電圧が検知された際、上述した遮断器をハードウェア的に(例えば、引外しトリップコイル等を介して)遮断する場合、当該不足電圧継電器自体が、後述する制御部9であるとも言える。

0034

系統接続機器Sに過電圧継電器が設けられている場合、この過電圧継電器(OVR、Over Voltage Relay)は、過電圧を検知する継電器であって、過電圧を検知できるのであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、上述した計器用変成器S2の低圧側に接続されていても良い。
過電圧継電器で検知される過電圧が、所定値(6600Vや22000V等から、所定の電圧(例えば、100Vや200V等)を足した値)以上になると、後述する制御部9によって、上述した発電装置2から系統Kまでの何れかの遮断器を遮断しても良いが、この遮断も、後述する逆電力発生状態C1になった場合より、優先度が低いとも言える。
尚、過電圧継電器で過電圧が検知された際、上述した遮断器をハードウェア的に遮断する場合、当該過電圧継電器自体が、後述する制御部9であるとも言える。

0035

系統接続機器Sに不足周波数継電器が設けられている場合、この不足周波数継電器(UFR、Under Frequency Relay )は、不足周波数を検知する継電器であって、不足周波数を検知できるのであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、上述した計器用変成器S2の低圧側に接続されていても良い。
不足周波数継電器で検知される不足周波数が、所定値(60Hzや50Hz等から、所定の周波数(例えば、1Hz以上10Hz以下等)を引いた値)以下になると、後述する制御部9によって、上述した発電装置2から系統Kまでの何れかの遮断器を遮断しても良いが、この遮断も、後述する逆電力発生状態C1になった場合より、優先度が低いとも言える。
尚、不足周波数継電器で不足周波数が検知された際、上述した遮断器をハードウェア的に遮断する場合、当該不足周波数継電器自体が、後述する制御部9であるとも言える。

0036

系統接続機器Sに過周波数継電器が設けられている場合、この過周波数継電器(OFR、Over Frequency Relay)は、過周波数を検知する継電器であって、過周波数を検知できるのであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、上述した計器用変成器S2の低圧側に接続されていても良い。
過周波数継電器で検知される過周波数が、所定値(60Hzや50Hz等から、所定の周波数(例えば、1Hz以上10Hz以下等)を足した値)以上になると、後述する制御部9によって、上述した発電装置2から系統Kまでの何れかの遮断器を遮断しても良いが、この遮断も、後述する逆電力発生状態C1になった場合より、優先度が低いとも言える。
尚、過周波数継電器で過周波数が検知された際、上述した遮断器をハードウェア的に遮断する場合、当該過周波数継電器自体も、後述する制御部9であるとも言える。

0037

系統接続機器Sに電力量計が設けられている場合、この電力量計は、系統Kから系統盤Uに流れ込む際等の電力量の測定ができるのであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、計器用変圧変流器S7に接続されて、当該計器用変圧変流器S7から出力される電流及び電圧の測定値を入力し、これら電流と電圧をかけた値(電圧と電流の積)を積算して電力量を測定しても良い。
ここで、電力量計は、系統Kから系統盤Uに流れ込む電力量を測定する際は買電用であると言え、逆に、系統接続機器Sから系統Kへ流れ出す電力量を測定する際は売電用であるとも言える。尚、この電力量計は、電気用品安全法で規定された乙種電気用品であっても良い。

0038

系統接続機器Sに柱上気中開閉器が設けられている場合、この柱上気中開閉器(PAS、Pole Air Switches )は、電力システム1と系統Kとの責任分界点等の開閉に用いる機器である。
柱上気中開閉器は、電力システム1と系統Kとの責任分界点等を開閉できるのであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、上述した計器用変圧変流器S7と系統Kの間の電路に設けられていても良い。

0039

<系統盤Uの盤筐体(系統盤筐体)U’>
図1、3に示したように、系統盤筐体U’は、上述した系統接続機器Sを内蔵する筐体であって、1つの電力システム1(又は後述する発電装置2)において、系統Kに接続されるために1つだけ存在する(系統盤Uも1つだけ存在する)ものであるとも言える。
系統盤筐体U’は、系統接続機器Sを内蔵するのであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、全体として略直方体状等に形成されていても良く、その他、系統盤筐体U’の体積(外面の体積)や容積内面の容積)は、後述する発電接続盤筐体4’の体積や容積より大きくても良い(尚、図1においては、便宜的に系統盤筐体U’の体積や容積が発電接続盤筐体4’の体積や容積より小さく表示している)。

0040

系統盤筐体U’全体が略直方体状である場合、系統盤筐体U’は、その側面材前面材後面材、左面材、右面材等)には、それぞれ開閉可能な扉(前扉等)が設けられていても良い。
又、系統盤筐体U’は、側面材の他に、天井面材床面材などを有していても良い。

0041

尚、略直方体状の系統盤筐体U’における「前後」とは、扉がある側を「前」とし、扉がある側とは反対の側を「後」とする(前後に扉がある場合は、何れか一方の扉がある側を「前」とする)。
更に、系統盤筐体U’における「左右」とは、仮に系統盤筐体U’に入った使用者が、系統盤筐体U’における「後」から「前」へ向いた時の左手側を「左」とし、「後」から「前」へ向いた時の右手側を「右」とする。

0042

系統盤筐体U’の側面材や天井面材には、後述する発電接続盤4の盤筐体4’における後面材の後面貫通孔4a’や、後面の開口部に対応する(略同じの数や大きさ、形状である)貫通孔Ua’や開口部を有していても良い。
尚、これらの貫通孔Ua’や開口部は、既設の系統盤筐体U’には当然設けられていないが、発電接続盤筐体4’を取り付ける際には、取り付ける発電接続盤筐体4’の後面貫通孔4a’や開口部に応じて設けても良いが、極力小さくすることとしても良い。

0043

系統盤筐体U’の側面材(前面材、後面材、左面材、右面材等)や天井面材の少なくとも1つに、後述する発電接続盤筐体4’(特に、その後面側)が取り付けられる。
系統盤筐体U’は、その側面材(前面材、後面材、左面材、右面材等)の少なくとも1つが、後述する発電接続盤筐体4’の後面材より広くとも良く、系統盤筐体U’の天井面材は、発電接続盤筐体4’の後面材と同じ広さ、又は、後面材より広くても構わない。
仮に、系統盤筐体U’の体積や容積が、後述する発電接続盤筐体4’の体積や容積より小さい場合であっても、系統盤筐体U’の側面材や天井面材の少なくとも1つが、後述する発電接続盤筐体4’の後面材より広くても良い。
1つの系統盤筐体U’に対して、後述する発電接続盤筐体4’が1つだけ取り付けられても良いし、複数の発電接続盤筐体4’が1つの系統盤筐体U’に取り付けられても構わない。

0044

系統盤筐体U’の天井面材外面には、クレーン等で吊上可能なフックを設けていても良く、このフックを介して吊り上げた系統盤筐体U’全体を、事前施工した基礎(土台)N上に据え付け(取り付け)ても構わない。
この基礎Nは、コンクリート製や、鋼材H鋼)製など何れの素材でも良く、その形状も、一様な厚みを持つベタ基礎や、系統盤筐体U’の床面材下方に空間を形成するよう凹み等を有したゲタ基礎であっても構わない。

0045

<負荷F>
図1に示したように、負荷Fは、系統Kから系統盤Uを介しての受電力Jや、発電装置2から出力された発電力H等を消費する機器であって、このような負荷Fが消費する電力を負荷電力(消費電力とも言える)Dとする。
負荷Fは、受電力Jや発電力Hを消費するのであれば、何れの構成でも良いが、例えば、工場内等の照明電灯負荷設備)Fであったり、工場内などのインダストリアルモータIM、Industrial Motor、動力負荷設備)Fであったり、上述した照明F複数と接続された照明分電盤などであっても良い。

0046

負荷Fは、工場内の機器の他、住宅やビル等の建物内のエアコン蛍光灯家電電気自動車ガソリン自動車等の車両、当該車両内の機器などであっても良い。
その他、負荷Fは、系統Kから系統接続機器Sを介しての受電力Jや発電装置2からの発電力Hを変圧(降圧)する変圧器(謂わば、降圧変圧器や、電灯変圧器、動力変圧器)F1を有していたり、この変圧器F1と系統接続機器Sとの間の母線電路Mに高圧交流負荷開閉器(LBSLoad Break Switch )F2を有していたり、変圧器F1と上述したインダストリアルモータ(又は照明)Fとの間の電路等に配線用遮断器MCCB、Molded CaseCircuit Break )F3を有していても良い。
尚、高圧交流負荷開閉器F2は、高圧限流ヒューズ等のヒューズを有していても良い。

0047

負荷Fにおける変圧器F1の構成も、特に限定はないが、例えば、インダストリアルモータ用(動力用)であれば、三相3線(3φ3W)で、6600Vや22000V等を440Vや210V等に降圧する構成であったり、照明用電灯用)であれば、単相3線(1φ3W)で、6600Vや22000V等を、105V以上210V以下等に降圧する構成であっても良い。
負荷Fは、このような変圧器F1が設けられていなくとも良く、この場合は、系統盤U側に別の変圧器が設けられていたり、発電装置2からの出力が、変圧器F1を介すことなく、負荷Fに直接接続する構成であっても良い。

0048

<負荷Fの消費電力(負荷電力)D、その算出や変化>
このような負荷F全体で消費される電力が、負荷電力Dであり、各負荷Fそのもので消費される電力の合計だけでなく、変圧器F1における電力ロス分や、照明分電盤で消費される電力を含んでも良く、この他、ケーブルロス(各機器間を接続するケーブルにおける電力ロス)や、空調ロス(上述した系統盤Uや後述する配電盤30等内の空調による電力ロス))などの発電時ロス電力も負荷電力Dに含まれていても構わない。
尚、負荷Fの数は、1又は複数であっても良いが、たとえ負荷Fが1つであっても、変圧器F1も有していれば、その電力ロス分も含めた電力が、負荷電力Dとなる。

0049

このように、1つ又は複数の負荷Fの各消費電力直接測定し、電力ロス分も含め、それらの合計した負荷電力Dを算出することは、ハードウェア的に困難であり、正確に負荷電力Dを測定し難いと言える。
そこで、受電力Jと発電力Hとの和から負荷電力Dを算出することで、負荷電力Dを直接測定する必要がなく、受電力Jと発電力Hの測定はハードウェア的にシンプルな構造となって測定し易く、正確性も上がると言える。
このような負荷電力Dの算出の基となる受電力Jや発電力Hを測定する受電力計11や発電力計12については、後に詳解する。

0050

負荷Fの消費電力(負荷電力)Dは、昼か夜か等の時間帯などによって、使用する電灯負荷設備Fの数が変わったり、工場内等で使用する動力負荷設備Fの種類・数も作業の目的等によって変わるため、当然、負荷電力Dは低下したり上昇するなど変化する。
このように変化する負荷電力Dに極力近い発電力H等を発電装置2で発電させる(換言すると、後述する制御部9にて、制限係数A(t)を極力100%に近づける)ことが出来れば、受電力(買電する電力)Jが極力抑えられ(経費が低減でき)て望ましい。

0051

一方、図4に示したように、負荷電力Dに極力近い発電力H等を発電装置2で発電している場合、負荷電力Dが低下した際には、パワーコンディショナ7を制御して発電力Hを下げる発電力Hの目標値THを与えても、実際の発電力Hはすぐに下がらない(発電力Hの低下が遅れる)ため、遅れた分だけ、発電力Hが負荷電力Dより大きくなり、逆電力Gが発生する(負荷Fで消費できない電力が系統Kに流れる)ことを抑制する必要がある。
ここまで述べた負荷Fや系統接続機器Sに対して、後述する発電装置2を接続させるための発電接続機器3を内蔵した発電接続盤4について、以下に述べる。

0052

<発電接続機器3、発電接続盤4>
図1〜3に示したように、発電接続機器3は、上述した系統接続機器S及び負荷Fに、後述する発電装置2を接続させる機器である。
本発明に係る発電接続盤4は、その盤筐体(発電接続盤筐体)4’に発電接続機器3を内蔵しており、この発電接続盤4(発電接続盤筐体4’)内には、系統接続機器S及び負荷Fに発電装置2を接続して、当該電力システム1の使用者が発電装置2発電した電力を負荷Fで自ら消費する「自家消費」を行うために必要な機器を集約しているとも言える。
発電接続機器3は、系統接続機器S及び負荷Fに発電装置2を接続し且つ発電接続盤筐体4’に内蔵されているのであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、分岐電路20や、逆電力継電器10、受電力計11、発電力計12、発電遮断器21、計器用変流器(謂わば、発電流変成器)22などを備えていても良い。

0053

<分岐電路20>
図1に示したように、分岐電路20は、後述する発電装置2を、上述した系統接続機器S及び負荷Fに接続可能とする電路であり、例えば、その素材が電気機器用ビニル絶縁電線などであっても良い。
分岐電路20(換言すれば、発電接続機器3)は、上述したように、母線電路Mに接続可能とされても良く、この場合、分岐電路20における電位は、母線電路Mや系統Kにおける電位と同じ高電圧(6600Vや22000V等)となる。このため、仮に系統盤Uや負荷Fと発電装置2との間の距離が遠くなっても(遠距離になっても)、分岐電路20が高電圧となるため、ケーブルロスが低減でき、発電装置2の設置場所を選ばない(設置場所の選択肢が増える)。

0054

尚、分岐電路20は、発電接続盤筐体4’内に位置する部分だけでなく、発電接続盤筐体4’からはみ出した部分を有していても良い。
又、分岐電路20の一端側は、母線電路M(SとFの間の何れかの箇所の電路)に接続され、分岐電路20の他端側は、発電装置2の出力側(変圧器8の出力側(高圧側))に接続されても良い。

0055

<逆電力継電器10、逆電力G>
図1、2に示したように、逆電力継電器(RPR、Reverse Power Relay )10は、逆電力Gを検知する継電器であって、発電接続盤4に内蔵されている。
ここで、逆電力Gとは、上述した系統接続機器Sから系統Kへ逆流する電力であり、逆流電力Gとも言える。

0056

逆電力継電器10は、逆電力Gを検知できるのであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、上述した系統盤Uに内蔵された計器用変成器S2の低圧側と接続可能で、且つ、上述した系統盤Uに内蔵された計器用変流器S6の出力側と接続可能な状態で、発電接続盤4に内蔵されていても良い。
逆電力継電器10で検知される逆電力Gが0より大きくなると(謂わば「逆電力発生状態C1になると」)、後述する制御部9によって、後述する発電装置2から系統Kまでの何れかの遮断器(発電遮断器21や系統遮断器S1等)を遮断し、又は、後述するパワーコンディショナ7の変換を停止しても良い。

0057

尚、逆電力継電器10で逆電力Gが検知された際、上述した遮断器をハードウェア的に(例えば、引外しトリップコイル等を介して)遮断する場合、当該逆電力継電器10自体が、後述する制御部9であるとも言える。
ここで、本発明における「逆電力Gが0より大きくなる」とは、逆電力Gが、厳密に0W(0mWや0μW等)より大きくなる(当然に、0Wを含まない)ことを意味するものの、用いる逆電力継電器10の分解能や設定等によっては、その逆電力Gが「0Wより大きく」且つ「0Wとみなせる値以下となる」ことを意味しても許容し、本発明における「0Wとみなせる値」とは、用いる逆電力継電器10の分解能に応じたり、所定の不足電力の値に設定する等をしても構わず、例えば、1mWや1μW、1nWなどであっても良い。

0058

その他、本発明における「逆電力発生状態C1」とは、系統Kから系統接続機器Sに流れ込む電力(後述する受電力J)の2〜10%以上(5%以上など)の電力が、例えば、1〜2秒以上(2秒以上など)、系統接続機器Sから系統Kに逆流した場合を意味しても良い。
例えば、系統Kから系統接続機器Sに流れ込む(受電される)三相3線の電力における電流値が50Aで且つ電圧値が6600Vである場合には、受電力Jは、√3×50×6600=571576.766・・・W≒571.6kWとなり、この受電力Jの5%は、571.6kW×0.05≒28.6kWとなることから、28.6kW以上の逆電力Gが、2秒以上発生した際に「逆電力発生状態C1」になるとも言える。
尚、逆電力継電器10は、後述する受電力計11と一体になっている、又は、受電力計11に内蔵されていても(換言すれば、受電力計11が逆電力継電器10の機能を内蔵していても)良く、これらの場合でも、逆電力継電器10と受電力計11が一体となった機器や、逆電力継電器10を内蔵する受電力計11が、発電接続盤4に内蔵されていれば、当該逆電力継電器10が発電接続盤4に内蔵されていることに変わりはない(逆電力継電器10と受電力計11が別々に設けられている場合と同様である)。

0059

<受電力計11、受電力J>
図1、2に示したように、受電力計11は、受電力Jを測定する電力計であって、発電接続盤4に内蔵されている。
ここで、受電力Jとは、上述した系統Kから系統接続機器Sへ受電される電力であり、受電電力Jとも言える。

0060

受電力計11は、受電力Jを測定できるのであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、上述した系統盤Uに内蔵された計器用変成器S2の低圧側と接続可能で、且つ、上述した系統盤Uに内蔵された計器用変流器S6の出力側と接続可能な状態で、発電接続盤4に内蔵されていても良い。
このような受電力計11は、例えば、上述した系統接続機器Sにおける計器用変流器S6の出力側に接続された過電流継電器OCR、Over Current Relay、謂わば、受電OCR)や、計器用変流器S6の出力側に接続された電流計(謂わば、受電電流計)、この電流計の出力側と上述した計器用変成器S2の低圧側に接続された電力計(狭義の受電力計とも言える)、この電力計からの測定値をデジタル化等して制御部9へ出力する出力部も有する構成であっても良い。

0061

その他、受電力計11は、発電接続盤筐体4’外に露出し且つ測定した受電力Jを表示する受電力パネル11aを有していても良い。
受電力計11で測定される受電力Jの値と、後述する発電力計12で測定される発電力Hに基づいて、後述する制御部9によって、後述するパワーコンディショナ7からの出力が制御される。尚、制御部9が後述する配電盤30等の内部に設けられている場合は、受電力計11で測定された受電力Jの値は、通信ケーブル25等による有線か、無線によって、制御部9へ出力されても良い。
尚、受電力計11は、上述した逆電力継電器10と一体になっている、又は、逆電力継電器10に内蔵されていても(換言すれば、逆電力継電器10が受電力計11の機能を内蔵していても)良く、これらの場合でも、受電力計11と逆電力継電器10が一体となった機器や、受電力計11を内蔵する逆電力継電器10が、発電接続盤4に内蔵されていれば、当該受電力計11が発電接続盤4に内蔵されていることに変わりはない(受電力計11と逆電力継電器10が別々に設けられている場合と同様である)。

0062

<発電力計12、発電力H>
図1、2に示したように、発電力計12は、発電力Hを測定する電力計であって、後述する発電接続盤4に内蔵されている。
ここで、発電力Hとは、後述する発電装置2から出力される電力であり、発電電力Hであるとも言える。

0063

発電力計12は、発電力Hを測定できるのであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、上述した系統盤Uに内蔵された計器用変成器S2の低圧側と接続可能で、且つ、発電接続盤4内の分岐電路20に設けられた後述する発電流変成器22の出力側と接続された状態で、発電接続盤4に内蔵されていても良い。
このような発電力計12は、例えば、後述する発電流変成器22に接続された過電流継電器(OCR、Over Current Relay、謂わば、発電OCR)や、この過電流継電器に接続された電流計(謂わば、発電電流計)、この電流計の出力側と上述した計器用変成器S2の低圧側に接続された電力計(狭義の発電力計とも言える)、この電力計からの測定値をデジタル化等して制御部9へ出力する出力部も有する構成であっても良い。

0064

その他、発電力計12は、発電接続盤筐体4’外に露出し且つ測定した発電力Hを表示する発電力パネル12aを有していても良い。
発電力計12で測定される発電力Hの値と、上述した受電力計11で測定される受電力Jに基づいて、後述する制御部9によって、後述するパワーコンディショナ7からの出力が制御される。
尚、後述する発電装置2における変圧器8の出力側(高圧側)と、上述した分岐電路20が接続されることとなり、この場合、変圧器8からの出力である発電力計12の測定値を、発電装置2から出力される発電力Hとする(とみなす)こととなる。
又、制御部9が後述する配電盤30等の内部に設けられている場合は、発電力計12で測定された発電力Hの値は、通信ケーブル25等による有線か、無線によって、制御部9へ出力されても良い。

0065

<遮断器(発電遮断器)21>
図1、2に示したように、発電遮断器21は、発電接続盤4内の分岐電路20(つまり、発電装置2と系統Kの間)を遮断する高圧交流負荷開閉器(LBS、Load Break Switch )等の遮断器である。
発電遮断器21は、分岐電路20を遮断するのであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、メンテナンス性の向上のため、前後方向に回動可能となっていても良く、後述する制御部9(又は、逆電力継電器10)からの信号によって、後述するコンデンサ引き外し電源装置23や、引外しトリップコイル等を介して、遮断する構成としても良い。

0066

このような発電遮断器21は、発電接続盤4(発電接続盤筐体4’)内に設けられていることによって、発電接続盤筐体4’を系統盤筐体U’に取り付けるだけで、分岐電路20を遮断する遮断器も取り付けることとなる。
この発電遮断器21や上述した系統遮断器S1等を遮断することで、発電装置2から発電力Hが出力されなくなる、又は、系統接続機器Sから系統Kへ電流が流れ込まなくなるとも言える。

0067

<計器用変流器(発電流変成器)22>
図1、2に示したように、計器用変流器(CT、Current Transformer )22は、分岐電路20で且つ発電接続盤4内の電路(分岐電路20のうち発電接続盤4内の電路)において、上述した発電遮断器21より系統Kに近い側(発電装置2からより遠い側)の電路に設けられている。
このような発電流変成器22の構成も、特に限定はないが、例えば、発電流変成器22の出力側が、上述した発電力計12に直接接続されていたり、又は、発電流変成器22が電流計(謂わば、発電電流計)等を介して、発電力計12に接続されていても良い。
尚、図2では、分岐電路20に三相3線の電力(R相、S相、T相)が流れる場合を示しており、この場合、3つの相のうち、2つの相(例えば、R相、T相)の線のみに、発電流変成器22を設けても良い。

0068

<発電接続機器3における他の機器>
図1、2に示したように、発電接続機器3には、その他、コンデンサ引き外し電源装置23や、ケーブルブラケット24が設けられていても良い。
更に加えて、発電接続機器3には、不足電力継電器が設けられていても良い。

0069

発電接続機器3におけるコンデンサ引き外し電源装置(CTD、Condenser Trip Device )23は、交流入力電圧整流しコンデンサに放電した際のエネルギーを利用して、高圧交流負荷開閉器や真空遮断器などの引き外しを行う装置であって、このコンデンサ引き外し電源装置23によって、上述した発電遮断器21で分岐電路20の遮断が行われる。
この場合、コンデンサ引き外し電源装置23は、後述する制御部9(又は、逆電力継電器10)からの信号を受けて、発電遮断器21によって分岐電路20を遮断していると言える。

0070

その他、発電接続機器3に不足電力継電器が設けられている場合、この不足電力継電器(UPR、Under Power Relay )は、不足電力を検知する継電器である。
ここで、不足電力とは、上述した系統K側において短絡ショート)が起こった際に、系統接続機器(系統接続端)Sでの受電力Jの不足分を表す電力であって、上述した発電装置2からの発電力Hが大きくなり過ぎると、不足電力は0に近づくとも言える。
不足電力継電器は、不足電力を検知できるのであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、上述した系統盤Uに内蔵された計器用変成器S2の低圧側と接続可能で、且つ、上述した系統盤Uに内蔵された計器用変流器S6の出力側と接続可能な状態で、発電接続盤4に内蔵されていても良い。
不足電力継電器で検知される不足電力が0に近づくと(謂わば「不足電力略状態になると」)、後述する制御部9によって、上述したパワーコンディショナ7の変換を停止し、又は、上述した発電装置2から系統Kまでの電路における何れかの遮断器(発電遮断器21や系統遮断器S1等)を遮断しても良い。
尚、不足電力継電器で検知される不足電力が0に近づいた際、上述した遮断器をハードウェア的に(例えば、引外しトリップコイル等を介して)遮断する場合、当該不足電力継電器自体が、後述する制御部9であるとも言える。
ここで、本発明における「不足電力が0(ゼロ)に近づく」とは、不足電力が、「0W(ワット)より大きく(つまり、0Wを含まない)」且つ「0W近傍の値以下となる」ことを意味し、本発明における「0W近傍の値」とは、0Wより大きい値であれば良く、用いる不足電力継電器の分解能に応じたり、所定の不足電力の値に設定する等をしても構わず、例えば、1kW(1000W)や1W、1mW、1μWなどであっても良い。

0071

<発電接続盤4の盤筐体(発電接続盤筐体)4’>
図1〜3に示したように、発電接続盤筐体4’は、上述した発電接続機器3を内蔵する筐体であって、1つの電力システム1において、1つだけ存在する(発電接続盤4も1つだけ存在する)ものであっても良いが、複数存在(発電接続盤4も複数存在)しても構わない。
発電接続盤筐体4’は、発電接続機器3を内蔵するのであれば、何れの構成であっても良いが、例えば、全体として略直方体状等に形成されていても良く、その他、発電接続盤筐体4’の体積(外面の体積)や容積(内面の容積)は、上述した系統盤筐体U’の体積や容積より小さくても良い(尚、図1においては、便宜的に発電接続盤筐体4’の体積や容積が系統盤筐体U’の体積や容積がより大きく表示している)。

0072

発電接続盤筐体4’全体が略直方体状である場合、発電接続盤筐体4’は、その側面材(前面材、後面材、左面材、右面材等のうち、特に、前面材)には、開閉可能な扉が設けられていなくとも良く、その他、開閉可能な扉(前扉等)が設けられていたり、発電接続盤筐体4’の前面そのものが、開閉可能な扉であっても良い。
又、発電接続盤筐体4’は、側面材の他に、天井面材(上面材)、床面材(下面材)などを有していても良い。

0073

尚、略直方体状の発電接続盤筐体4’における「前後」は、上述した受電力計パネル11aや発電力パネル12が露出する側(又は、扉がある側)を「前」とし、その反対の側を「後」とする。
更に、発電接続盤筐体4’における「左右」も、仮に発電接続盤筐体4’に入った使用者が、発電接続盤筐体4’における「後」から「前」へ向いた時の左手側を「左」とし、「後」から「前」へ向いた時の右手側を「右」とする。

0074

発電接続盤筐体4’の後面材には、後面貫通孔4a’が設けられていても良い。
この後面貫通孔4a’は、上述した分岐電路20を挿通させたり、逆電力継電器10、受電力計11及び発電力計12等と計器用変成器S2の低圧側との間を接続するための電路(謂わば、通信ケーブル)や、逆電力継電器10、受電力計11及び発電力計12等と計器用変流器S6の出力側との間を接続するための電路(謂わば、通信ケーブル)などが挿通できれば、何れの構成であっても良く、後面貫通孔4a’の数や大きさ、形状は、特に問わない。

0075

尚、発電接続盤筐体4’の後面そのものが開口し(後面の開口部を有し)、系統盤筐体U’の内部と連通していても良い。
発電接続盤筐体4’(特に、その後面側)は、上述した系統盤筐体U’の側面材(前面材、後面材、左面材、右面材等)や天井面材の少なくとも1つに取り付けられる。

0076

発電接続盤筐体4’の後面材は、上述した系統盤筐体U’の側面材(前面材、後面材、左面材、右面材等)の少なくとも1つより狭くとも良く、発電接続盤筐体4’の後面材は、系統盤筐体U’の天井面材と同じ広さ、又は、後面材より広くても構わない。
仮に、発電接続盤筐体4’の体積や容積が、上述した系統盤筐体U’の体積や容積より大きい場合であっても、発電接続盤筐体4’の後面材が、上述した系統盤筐体U’の側面材や天井面材の少なくとも1つより狭ければ良い。

0077

発電接続盤筐体4’の系統盤筐体U’への取付は、取り付けられるのであれば、特に限定はなく、例えば、固定具ボルトナット等)による取付や、溶接接着嵌め込みなどによって、発電接続盤筐体4’を系統盤筐体U’に取り付けていても良い。
尚、発電接続盤筐体4’は、事前に施工した基礎等は有しておらず、発電接続盤筐体4’の下面材は、系統盤Uの設置面Pから浮いて(離れて)いても良い。

0078

発電接続盤筐体4’の下面材にも、下面貫通孔4b’が設けられていても良い。
この下面貫通孔4b’も、上述した分岐電路20や、各通信ケーブル25等を挿通できれば、何れの構成であっても良く、下面貫通孔4b’の数や大きさ、形状も、特に問わない。
尚、下面貫通孔4b’には、上述したケーブルブラケット24を設けていても良い。

0079

発電接続盤筐体4’の大きさも、特に限定はないが、発電接続盤筐体4’全体が略直方体状である場合、例えば、幅が500mm以上900mm以下、好ましくは550mm以上850mm以下、更に好ましくは600mm以上800mm以下(700mmなど)であっても良い。
その他、発電接続盤筐体4’全体が略直方体状である場合、例えば、高さが900mm以上1500mm以下、好ましくは1000mm以上1400mm以下、更に好ましくは1100mm以上1300mm以下(1200mmなど)であったり、奥行が200mm以上600mm以下、好ましくは250mm以上550mm以下、更に好ましくは300mm以上500mm以下(400mmなど)であっても良い。

0080

<発電装置2>
図1に示したように、本発明に係る発電装置2は、発電を行う装置であって、その出力側が、後述する発電接続機器3を介して、上述した系統接続機器S及び負荷Fに接続可能な装置である。
発電装置2は、発電を行うのであれば、その構成に特に限定はないが、例えば、後述する太陽電池6’にて発電する太陽光発電プラント太陽光発電装置)2’であったり、風力波力潮力)、水力火力地熱等によって回転されるモータ(発電機)にて発電する装置(風力発電プラント等)、電力を発生し得る装置であれば、太陽電池6’だけを意味するなど何れであっても良い。

0081

尚、風力発電プラント等におけるモータは、交流モータ直流モータの何れでも構わない。
発電装置2は、発電部6と、パワーコンディショナ7と、変圧器8と、制御部9を備えていても良い。

0082

このような発電装置2は、発電接続盤4に内蔵された発電接続機器3を介して、上述した系統接続機器S及び負荷Fに接続される。
以下、発電装置2は、主に太陽光発電装置(太陽光発電プラント)2’であるとして述べる。

0083

<太陽光発電プラント2’など>
図1に示したように、太陽光発電プラント2’は、上述した電力システム1を有する他に、後述する変圧器8や配電盤筐体31、送電部32等を備えた配電盤30を有していても構わない。
太陽光発電プラント2’においては、上述した配電盤30が、上述した発電接続機器3や系統接続機器S、配電ケーブル等を介して、鉄塔電柱等を末端とする系統Kに接続されている。

0084

太陽光発電プラント2’は、太陽電池6’やパワーコンディショナ7、変圧器8、配電盤30などを、それぞれ複数有していても良い。
更に、太陽電池6’が複数の場合、太陽光発電プラント2’は、複数の太陽電池6’のうち所定数ごとと導通する複数の接続箱(遮断器等付き)Zを有していても構わず、各配電盤30は、これら複数の接続箱Zと導通することとなるが、この接続箱Zの機能が配電盤30に内蔵されていても良く、この場合、各配電盤30は、複数の太陽電池6’のうち所定数ごとと直接導通することとなる。

0085

太陽電池6’、配電盤30等は、設置する土地の広さ・形状に応じて配列するが、例えば、1つの配電盤30の発電力を、例えば、1500kW(各パワーコンディショナ当たり250kW)とし、この配電盤30を複数台(例えば、30台以上で15000kW(15MW)以上、60台で30000kW(30MW))設けた太陽光発電プラント2’としても良い。
尚、配電盤30としての重量も、特に限定はないが、例えば、1トン以上10トン以下であっても良く、好ましくは1トン以上5トン以下、更に好ましくは1トン以上3トン以下であっても構わない。
以下、太陽光発電プラント2’をはじめとする発電装置2の発電部6は、主に太陽電池6’であるとして述べる。

0086

<発電部6>
図1に示したように、発電部6は、実際に発電を行う部分であって、発電装置2が太陽光発電プラント2’であれば、太陽電池6’が発電部6であり、発電装置2が風力等によって回転されるモータにて発電する風力発電プラント等であれば、モータが発電部6である。

0087

<太陽電池6’>
図1に示したように、太陽電池6’は、パネル状(平板状)等であっても良く、光が照射されることによって、正極(+極)と負極(−極)の間に直流電力を発生し、発生する電力の平均は、100W以上400W以下(例えば、250W)である。
これらのうち、ある太陽電池6’の+極に別の太陽電池6’の−極を接続し、別の太陽電池6’の+極にまた別の太陽電池6’の−極を接続し、以下、これを繰り返して、複数枚(例えば、5〜20枚)の太陽電池6’を直列に接続して、1本の太陽電池ストリングとなる。

0088

このように、複数枚の太陽電池6’が直列に繋がった太陽電池ストリング全体としての+極(電力出力端)と、−極(グランド端)の間の電圧は、各太陽電池6’で発生された直流電圧の和であって、天候時刻や、各太陽電池6’の劣化故障、設置位置のズレなどで変動するが、200V以上1500V以下となる。
又、太陽電池ストリングの電力出力端から出力される電力は、各太陽電池6’の電力の和であって、500W以上6000W以下(例えば、出力電力が250Wの太陽電池6’を14枚接続した場合、3500W=3.5kW)となる。

0089

ここで、太陽電池6’を直列に接続するということは、それらの太陽電池6’のうち1つでも不具合のある太陽電池6’が発生すると、その太陽電池6’において電流が遮断されてしまい、他の太陽電池6’により発電された電力を出力することが困難となる。
そのため、直列に接続された太陽電池6’ごとに、バイパスダイオード(図示省略)を設けることで、不具合の発生した太陽電池6’を、電流が、バイパス迂回)するように構成される。

0090

尚、このバイパスダイオードは、太陽電池6’に対して、その−極から+極へ電流が流れる向きに並列に接続され、詳しくは、バイパスダイオードのカソード陰極)が、太陽電池6’の+極に接続され、バイパスダイオードのアノード陽極)が、太陽電池6’の−極に接続される。
このような太陽電池6’は、架台を介して設置面に設置されていても良い。

0091

太陽電池6’(又は架台)の設置面は、上述した太陽光発電プラント2’自体を設置する設置面のことであって、太陽電池6’を設置できるのであれば、何れの面であっても良いが、例えば、ゴルフ場跡地や山間部の土地、空き地休耕地、農地等、土のある地面、建物の屋根や屋上、壁等であっても良い。
尚、太陽電池6’の設置面は、上述した系統盤Uの設置面Pや、負荷Fと同じ設置面であったり、系統盤Uや負荷Fとは異なる設置面であっても良い。
又、架台は、太陽光発電プラント2’の発電量を上げるため、太陽電池6’を所定方向(例えば、へ行くほど低くなるよう)に傾けて支持しても良く、その角度は、十分な発電量を得られるのであれば、何度でも良いが、例えば、10度や5度などである。

0092

<パワーコンディショナ7>
図1に示したように、パワーコンディショナ7は、上述した太陽電池6’などの電力システム1外部からの直流電流や、風力発電装置の交流モータなどからの交流電流を、系統Kの電圧及び位相等に合わせた交流電力に変換して出力する機器である。
パワーコンディショナ7は、太陽電池6’等からの直流電流等を交流電流(例えば、100V以上440V以下等)に変換するインバータ装置と、このインバータ装置が変換する交流の電圧や周波数を制御する制御部と、気中遮断器(ACB)等を備えていても良い。

0093

パワーコンディショナ7は、これらのインバータ装置や制御部、遮断器等が内蔵された筐体には、その内部の空気を逃がす回転ファン状の送風手段が設けられていても良い。
尚、このようなパワーコンディショナ7は、略してパワコン7とも呼ばれる。

0094

パワーコンディショナ7は、後述する制御部9からの信号によって、当該パワーコンディショナ7から出力される発電力Hを、所定の値(目標上限値など)に制限(抑制)するように制御される(謂わば、「出力制限状態C2となる」)構成としても良い。
パワーコンディショナ7は、上述した逆電力継電器10等からの信号によって、当該パワーコンディショナ7における変換を停止する構成としても良い(このように変換を停止することで、パワーコンディショナ7から発電力Hが出力されなくなるとも言える)。
尚、パワーコンディショナ7の数は、上述したように、1又は複数であっても良い。
パワーコンディショナ7が複数である場合、上述した逆電力継電器10等からの信号によって、パワーコンディショナ7の変換を停止する際には、一度に全てのパワーコンディショナ7の変換を停止しても良いし、まずは少なくとも一部のパワーコンディショナ7の変換を停止しても良い。

0095

パワーコンディショナ7は、後述する変圧器8や、後述する送電部32等を有した配電盤30の配電盤筐体31内に設けられていたり、配電盤30とは別の筐体(パワコン筐体)に内蔵されていても良い。
パワコン筐体に内蔵された場合には、1つの太陽光発電プラント2’(の太陽電池6’の下方等)に、複数のパワコン筐体(つまり、パワーコンディショナ7)が分散して設けられていても構わない。

0096

<変圧器8>
図1に示したように、本発明に係る変圧器8は、上述した1又は複数のパワーコンディショナ7からの交流電流を、より高圧な交流電流に変圧(昇圧)する変圧器(謂わば、昇圧変圧器)である。
この変圧器8は、後述する配電盤筐体31外等の交流電流をより高圧な交流電流に変圧するのであれば、何れの構成でも良いが、例えば、配電盤筐体31に外から取り付け(盤筐体31の側外面等に設けられ)ていても構わない。

0097

又、変圧器8は、電力システム1全体としては、上述した分岐電路20(母線電路Mとパワーコンディショナ7との間の電路)に設けられているとも言える。
変圧器8の上面には、配電盤筐体31外等からのケーブルや、後述する送電部32へのケーブルとの接続部分(接続端子)が設けられていても良く、変圧器8の側面等に、放熱フィンを有していても構わない。
変圧器8は、配電盤筐体31外等からの交流電流(例えば、100V以上440V以下等)を、送電に適したより高圧な交流電流(例えば、6600Vや22000V等)に変換しても良い。

0098

変圧器8は、鉄心の組み方によって、より高さを低位としつつ十分な容量を持っていても良く、このような変圧器8の具体的な高さは、特に制限はないが、例えば、1500mm以下(900mm以上1500mm以下)であっても良く、好ましくは1400mm以下(900mm以上1400mm以下)、更に好ましくは1200mm以下(95mm以上1200mm以下)、より好ましくは1150mm以下(950mm以上1150mm以下、1100mmなど)であっても良い。
変圧器8の容量も、特に制限はないが、例えば、50kVA以上1000kVA以下、好ましくは100kVA以上800kVA以下、更に好ましくは200kVA以上700kVA以下(500kVAや330kVA等)であっても良い。

0099

このような変圧器8は、例えば、連系用であるとも言え、三相3線(3φ3W)で、100V以上440V以下等を、6600Vや22000V等に昇圧する構成であっても良い。
ここで、変圧器8が三相3線である場合、その鉄心の組み方とは、縦(鉛直方向)に長い略ロ字型の鉄心4つを互いに接触した状態で横(水平方向)に並べ、隣接する2つの鉄心が互いに接触した部分3つそれぞれに導線銅線等)を巻いてコイルを形成し、各コイルは、内側に低圧巻線、外側に高圧巻線を巻き(又は、内側に低圧巻線、外側に高圧巻線を巻き、更に、これら低圧巻線と高圧巻線との間に、中圧巻線を巻き)、各巻線の間に絶縁体を配置するものとなる。

0100

尚、各鉄心は、薄い鉄板を積層した積層鉄心であっても良い。
又、このような変圧器8は、所謂、トランスであると言える。
更に、変圧器8の数も、上述したように、1又は複数であっても良い。
変圧器8は、1つの太陽光発電プラント2’(の太陽電池6’の下方等)に、複数の変圧器8が分散して設けられていても構わない。
ここまで述べた発電装置2におけるパワーコンディショナ7及び/又は系統接続機器Sを制御する制御部9を、以下に述べる。

0101

<制御部9>
図1に示したように、制御部9は、上述したパワーコンディショナ7及び/又は系統接続機器Sを制御する部分である。
制御部9は、上述した系統Kから系統盤Uへ受電される受電力Jと、上述した発電装置2から出力される発電力Hとの和を、負荷Fの消費電力Dであるとして、発電装置2から出力される発電力H(パワーコンディショナ7の出力とも言える)を制御する。
尚、制御部9は、パワーコンディショナ7の出力を制御する(パワーコンディショナ7に出力目標値を与える)際には、上述した変圧器8における変圧ロス(昇圧ロスとも言える)等の電力ロス分を考慮して、実際の発電力H(発電力計12が設けられた変圧器8の高圧側(出力側)における電力)の目標値である発電目標値THより、少し高めの出力目標値をパワーコンディショナ7に与えても良い。
又、制御部9がパワーコンディショナ7に出力目標値を与える時間間隔(目標付与間隔)は、所定の時間毎に与えられていても(所定の目標付与間隔でも)良いが、例えば、1秒毎や1秒毎、5秒毎など、目標付与間隔が0.1秒以上10.0秒以下、好ましくは1秒以上10秒以下であっても構わない(ここで、目標付与間隔は、後述するサンプリングタイムより長い又は同じ長さであっても良い)。

0102

又、制御部9は、上述した逆電力継電器10で検知される逆電力Gが0より大きくなると(つまり、「逆電力発生状態C1」になると)、上述したパワーコンディショナ7の変換を停止したり、上述したパワーコンディショナ7から系統Kまでの電路における何れかの遮断器(発電遮断器21や系統遮断器S1等)を遮断しても良い。
この他、制御部9は、上述した不足電力継電器で検知される不足電力が0に近づくと(つまり、「不足電力略零状態になると」)、上述したパワーコンディショナ7の変換を停止したり、上述したパワーコンディショナ7から系統Kまでの電路における何れかの遮断器(発電遮断器21や系統遮断器S1等)を遮断しても良い。

0103

尚、パワーコンディショナ7の変換を停止した場合には、当該変換停止を再開する際に、パワーコンディショナ7からの出力を系統Kの電圧及び位相等に合わせる必要はないため、パワーコンディショナ7から系統Kまでの電路における何れかを遮断した場合と比べて、電力システム1の復帰がより短時間で・より手間なく行うことが可能となる(システム復帰短時間化・容易化」)とも言える。
この他、制御部9は、逆電力発生状態C1になった際に発電遮断器21等の遮断器をハードウェア的に遮断する場合、当該逆電力継電器10が制御部9に含まれるとも言える。
これは、上述したように、不足電圧継電器で不足電圧が検知された際に遮断器をハードウェア的に遮断する場合や、過電圧継電器で過電圧が検知された際に遮断器をハードウェア的に遮断する場合、不足周波数継電器で不足周波数が検知された際に遮断器をハードウェア的に遮断する場合、過周波数継電器で過周波数が検知された際に遮断器をハードウェア的に遮断する場合も同様で、これら不足電圧継電器や、過電圧継電器、不足周波数継電器、過周波数継電器が、制御部9に含まれるとも言える。

0104

制御部9は、受電力Jと発電力Hとの和を消費電力Dとして、パワーコンディショナ7を制御するのであれば、何れの制御方法であっても良いが、例えば、以下に示す式(1)や式(2)に基づいて発電力Hの目標上限値(発電目標上限値)THmax を導出しても良い。
尚、式(1)や式(2)においては、受電力Jや発電力H、制限係数A(負荷電力Dに相当する受電力Jと発電力Hの和にかける制限係数A)、変動対応定数Bが、それぞれ時刻tによって変化するものとして、受電力をJ(t)、発電力をH(t)、制限係数A(t)、変動対応定数をB(t)としていて、これらのうち、受電力J(t)、発電力H(t)、変動対応定数B(t)それぞれの単位はkW等としている。

0105

0106

0107

ここで、受電力J(t)や発電力H(t)は、上述した受電力計11や発電力計12等によって、所定の時間毎に測定されていても(所定のサンプリングタイムでも)良いが、例えば、0.25秒毎や1秒毎、5秒毎など、サンプリングタイムが0.01秒以上10.00秒以下や、0.1秒以上10.0秒以下であっても構わない(図4は、受電力計11や発電力計12等のサンプリングタイムが0.25秒(0.25秒毎)で、制御部9の目標付与間隔は1秒(1秒毎)である)。
制限係数A(t)は、特に限定はないが、例えば、0以上1以下の値(つまり、0%以上100%以下、90%や95%、98%、99%、100%等)であっても良く、変動対応定数B(t)も、特に限定はないが、例えば、0kW以上20kW以下であっても構わない。
尚、制限係数A(t)を99〜100%(例えば、99.0%や99.5%、99.8%、99.9%など)としたり、制限係数A(t)を極力100%に近づけることが出来れば、受電力(買電する電力)Jが極力抑えられ(経費が低減でき)て望ましい。

0108

尚、制御係数A(t)や変動対応定数B(t)は、所定のサンプリングタイムごとに細かく変化させずとも良く、例えば、大まかな区間ごと(1時間ごとや30分ごと)に所定の値としても良く、より具体的には、一日のうち「午前0時から午前9時まで」と「午後5時から午後12時まで」は、A(t)=1.00(100%)、B(t)=0kW等とし、「午前9時から午後5時まで」はA(t)=0.90(90%)、B(t)=10kW等としても良い。
このような制御部9は、実際にパワーコンディショナ7から出力される発電力Hが、上述した式(1)や式(2)にて導出した発電目標上限値THmax となるように、最大電力点追従制御(MPPT(Maximum Power Point Tracking)Control )等を行っていても良い。

0109

<発電力Hの目標値(発電目標値)TH>
一方、図4に示したように、制御部9にて、負荷電力Dに極力近い発電力Hや、負荷電力Dと同じ値の発電力Hを発電装置2で発電させて(制限係数A(t)を99〜100%としたり、制限係数A(t)を極力100%に近づけて)発電力Hの制御を行っている場合には、負荷電力Dが低下した際に、パワーコンディショナ7を制御して発電力Hを下げる発電目標値THを与えても、実際の発電力Hはすぐに下がらない(発電力Hの低下が遅れる)ため、遅れた分だけ、発電力Hが負荷電力Dより大きくなり、逆電力Gが発生する(負荷Fで消費できない電力が系統Kに流れる)ことを抑制する必要がある。
図4を詳解すれば、グラフの1秒目から5秒目までや、22秒目から31秒目までなどは、若干、負荷電力Dや発電目標値THより発電力Hの方が高く、受電力Jにマイナスの値が出ている(つまり、逆電力Gが発生している)が、この逆電力Gが、受電力Jの2〜10%以上(5%以上など)ではないため、直ちにパワーコンディショナ7の変換停止や、発電遮断器21等の遮断は不要であり、逆に、負荷電力Dをほぼ発電力Hだけで供給しており、受電力Jがほぼ発生していない(ほぼ買電していない)と言える。

0110

これに対して、図4のグラフの6秒目から21秒目までの間(約15秒間)は、明らかに負荷電力Dや発電目標値THより発電力Hの方が高く、受電力Jに大きなマイナスの値が出ており(つまり、大きな逆電力Gが発生しており)、元の状態(負荷電力Dに極力近い発電力Hを発電装置2で発電させる状態)に戻るまで、約15秒かかっている。
つまり、図4のグラフでは、発電力Hの低下が約15秒遅れていると言える。
尚、発電力H低下の遅れは、図4のグラフでは約15秒であったが、使用する発電装置2ごとに異なり、5秒以上30秒以下(10秒、20秒など)遅れるとしても良い。

0111

更に、図4のグラフの14秒目と15秒目には、受電力Jの2〜10%以上となる逆電力Gが発生している(逆電力発生状態C1となっている)と言え、この逆電力発生状態C1が1〜2秒以上続いているため、制御部9により、パワーコンディショナ7の変換停止や、発電遮断器21等による遮断が行われるとも言える。
特に、発電遮断器21等による遮断を行った後に、再び接続する際に、パワーコンディショナ7からの出力を系統Kの電圧及び位相等に合わせる必要が出てくる手間と時間がかかるため、結果的に、全体として発電力H(発電できる電力量)が減ることとなり、極力発電遮断器21等による遮断を行わずに済むように、制御部9で発電力H(パワーコンディショナ7)を制御することが望ましい。

0112

そこで、制御部9は、発電力Hを下げる際には、当該発電力Hをゼロとする値、及び/又は、当該発電力Hを下げる際における負荷Fの消費電力(負荷電力)Dより低い値を、一旦は当該発電力Hの目標値(発電目標値)THとしても良い。
このように制御部9で制御することで、実際の発電力Hの低下が遅れず、発電力Hが負荷Fの消費電力Dより大きくなり難くなるため、逆電力Gの発生(負荷Fで消費できない電力が系統Kに流れること)を抑制できる。

0113

このような制御部9による制御を、より具体的に述べれば、例えば、制御部9は、約15秒遅れるうち、最初の数秒間(5秒間など)だけ、発電力Hをゼロとする値を、一旦は発電目標値THとして、パワーコンディショナ7等を制御(「ゼロ目標値制御」)して、その後(約10秒間など)は、1秒毎に測定される受電力Jと発電力Hの和から算出した負荷電力Dそのものを、発電目標値THとして、パワーコンディショナ7等を制御しても良い。
尚、ゼロ目標値制御をする時間は、当然、最初の5秒間だけに限定されず、最初の1秒間のみであったり、最初の3秒間や7秒間など、0.1秒間以上10.0秒間以下であっても良い。

0114

その他、例えば、制御部9は、約15秒遅れるうち、最初の数秒間(5秒間など)だけ、発電力Hを下げる際における負荷電力Dより低い値を、一旦は発電目標値THとして、パワーコンディショナ7等を制御(「低目標値制御」)して、その後(約10秒間など)は、1秒毎に測定される受電力Jと発電力Hの和から算出した負荷電力Dそのものを、発電目標値THとして、パワーコンディショナ7等を制御しても良い。
尚、低目標値制御をする時間は、当然、最初の5秒間だけに限定されず、最初の1秒間のみであったり、最初の3秒間や7秒間など、0.1秒間以上10.0秒間以下であっても良い。
又、発電目標値THとする「発電力Hを下げる際における負荷電力Dより低い値」は、負荷電力Dより低ければ、特に限定はないが、例えば、各サンプリングタイム毎に測定した負荷電力D(受電力Jと発電力Hの和)の1%以上99%以下、好ましくは5%以上95%以下、更に好ましくは10%以上90%以下(20%、50%、70%など)であっても良い。

0115

その他、上述したゼロ目標値制御と低目標値制御を組み合わせても良く、例えば、制御部9は、約15秒遅れるうち、最初の数秒間(5秒間など)だけ、ゼロ目標値制御をして、その後(約10秒間など)は、低目標値制御をしても構わない。
尚、ゼロ目標値制御をする時間は、当然、最初の5秒間だけに限定されず、最初の1秒間のみであったり、最初の3秒間や7秒間など、0.1秒間以上10.0秒間以下であっても良く、その後の低目標値制御をする時間は、当然、最後の約10秒間だけに限定されず、最後の約14秒間であったり、最後の約12秒間や約8秒間など、約5秒間以上約14秒間以下であっても構わない。

0116

ここで、ゼロ目標制御や低目標値制御を行うタイミング(きっかけ)は、負荷電力D(受電力Jと発電力Hの和)が、急に受電力Jの2〜10%以上(例えば、2%以上)変化(又は低下)した際に、ゼロ目標値制御や低目標値制御を始めることとしても良い。
制御部9は、電力システム1内であれば、何れに設けられていても良いが、例えば、後述する配電盤30(配電盤筐体31)内に設けられていても良い。
以下は、この制御部9や、ここまで述べた変圧器8や配電盤筐体31、送電部32等を備えた配電盤30について述べる。

0117

<配電盤30、配電盤筐体31>
図1に示したように、本発明に係る配電盤30は、配電盤筐体31と、上述した変圧器(昇圧変圧器)8と、上述した送電部32を有する盤であって、配電盤筐体31は、図1においては、略凹字状に示されているが、実際には略直方体状等に形成されていても良い。
配電盤30では、配電盤筐体31に外から変圧器8が取り付けられ、配電盤筐体31内に送電部32が設けられ、仮に、上述した発電接続盤4に発電力計12が内蔵されていな場合には、配電盤筐体31内には、発電力計12も設けられていても良い。
配電盤30(配電盤筐体31)は、高さを低位としても良く、このような配電盤筐体31の具体的な高さは、特に制限はないが、例えば、1500mm以下(900mm以上1500mm以下)であっても良く、好ましくは1400mm以下(900mm以上1400mm以下)、更に好ましくは1200mm以下(95mm以上1200mm以下)、より好ましくは1150mm以下(950mm以上1150mm以下、1100mmなど)であっても良い。

0118

この他、配電盤30は、上述したパワーコンディショナ7や、後述する集電部33、逆流防止ダイオード開閉器、エアコン、無停電電源装置UPS)、補機、ヒューズ(上述した高圧限流ヒューズ以外のヒューズなど)、継電器(上述した不足電力継電器や不足電圧継電器や過電圧継電器、不足周波数継電器、過周波数継電器以外の継電器など)、ケーブル(配線コード)、端子コネクタセンサ、CPU、蓄電池、制御部9などを有していても(配電盤30に内蔵していても)良い。
又、配電盤30(つまり、配電盤筐体31)の数も、上述したように、1又は複数であっても良いが、上述した変圧器8や送電部32の数と同じ数であっても構わない。
配電盤30は、1つの太陽光発電プラント2’(の太陽電池6’の下方等)に、複数の配電盤30が分散して設けられていても構わない。

0119

<送電部32など>
図1、2に示したように、送電部32は、上述した変圧器8からの交流電流を配電盤筐体31外へ送電する部分である。
送電部32は、変圧器8からの交流電流を配電盤筐体31外へ送電するのであれば、何れの構成でも良いが、例えば、配電盤筐体31内に設けられ、真空遮断器(VCB)等の遮断器(謂わば、発電遮断器21)や、避雷器(SAR)などを備えていても良い。

0120

送電部32内では、上述した変圧器8からの交流電流が、上述の発電遮断器21等を経た後、配電盤筐体31の外部として、配電ケーブルを介して系統Kに接続したり、他の複数の配電盤筐体31(つまり、配電盤30)からの電力を取り纏める系統盤Uを介して系統Kに接続するなど、送電部32は、最終的には系統Kに導通し送電可能な構成であれば良い。
尚、送電部32は、トランスミッターとも言え、特別高圧な電圧(例えば、22000V等)を送電する場合には、特高部とも言える。
又、送電部32の数も、上述したように、1又は複数であっても良いが、上述した変圧器8の数と同じ数であっても構わない。

0121

<集電部33など>
図1に示したように、集電部33は、配電盤筐体31外からの複数の交流ケーブル(交流電流を流すケーブル)又は直流ケーブル(直流電流を流すケーブル)を集電する部分である。
尚、集電部33は、複数の交流ケーブルを集電する場合は、交流集電部であると言え、複数の直流ケーブルを集電する場合は、直流集電部であると言える。

0122

以下、集電部33は、配電盤筐体31外からの複数の交流ケーブルを集電する交流集電部33’であるとして、主に述べる。
交流集電部33’は、配電盤筐体31が有しているのであれば、当該配電盤筐体31の何れに設けられていても良いが、例えば、配電盤筐体31の内部に設けられて(内蔵されて)いても構わない。

0123

又、交流集電部33’は、交流遮蔽器(交流ブレーカ)を複数有しており、この交流ブレーカは、配線用遮断器(MCCB、Molded CaseCircuit Break )であっても良く、これら複数の交流集電部33’を介して、配電盤筐体31外にあるパワーコンディショナ7それぞれが、上述した昇圧変圧器8と接続されている。
このような交流ブレーカも、配電盤筐体31が備えるのであれば、当該配電盤筐体31(配電盤30自体)は、従来の交流集電箱の機能も内蔵することとなる。

0124

<蓄電部5>
図1に示したように、蓄電部5は、電力を蓄電する部分であり、系統接続機器Sと発電装置2の間の電路に接続されていても良い。
蓄電部5は、発電装置2から出力される発電力Hを充電したり、充電した電力を負荷F側に流して当該負荷Fで消費させたり、売電が可能であれば、充電した電力を系統接続機器Sを介して系統K側に流しても良い。

0125

<蓄電部5による電力ロス低減>
図5に示したように、電力システム1における負荷Fが消費できる消費電力Dが一定(負荷Fが消費できる最大消費電力Dmax は340kW)で、且つ、発電装置2の発電力Hを増加させた(太陽光発電プラント2’であれば、太陽電池6’を増設した等)場合の、発電装置2による1年間の発電力量(発電力Hに1年間分の時間をかけた量)は、当然に発電力Hの増加量に比例して増加している。
一方、負荷Fが1年間で消費できる消費電力量(負荷電力Dに1年間分の時間をかけた量)は、いくら発電装置2の発電力Hを増加させても、当該負荷Fで消費できる能力には限界があるため、発電力H(設置する太陽電池6’)が300kWあたりから、徐々に傾きが緩やかになり(比例する発電装置2の発電力量の直線からは下に離れ始め)、発電力Hが700kWに近くなると、ほぼ横ばい(負荷Fで消費できる消費電力Dがほとんど増えなくなる)ため、発電装置2の発電力Hの増加(発電できる能力を高めたこと)が十分に生かせない。
そこで、蓄電部5を、系統接続機器Sと発電装置2の間の電路に接続することによって、負荷Fで消費できない電力量を蓄電し、太陽光発電プラント2’などの発電装置2に発電できない時間帯等があれば、その時間帯等は蓄電部5から放電した電力を使用したり、売電が可能であれば、充電した電力を系統接続機器Sを介して系統K側に流したりすることで、発電装置2の発電力Hの増加を十分に生かせる。尚、図5は、木県某所の折半屋根上太陽光発電プラント2’における結果である。

0126

<その他>
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。電力システム1や、発電装置2、発電接続盤4等の各構成又は全体の構造、形状、寸法などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することが出来る。
電力システム1は、母線電路Mに、発電接続機器3が接続されていなくとも良く、負荷Fが変圧器(降圧変圧器)F1を有している場合は、例えば、発電接続機器3は、変圧器F1の低圧側に系統接続機器Sが接続されても構わない。
電力システム1は、系統接続機器Sと発電装置2の間の電路に、蓄電部5が接続されていない、又は、そもそも蓄電部5自体を有していなくとも良い。
発電装置2は、パワーコンディショナ7や変圧器を有さず、燃料電池や、ガソリン等の燃料で動く発電機など(謂わば、発電部6のみ)であっても良い。

0127

電力システム1は、逆電力継電器10等を有しつつも、逆電力Gを測定する逆電力計を別途有していても良く、制御部9は、これら逆電力計によって、上述した逆電力発生状態C1になったかを判断して、逆電力Gに応じた遮断や、不足電力に応じた何れかの遮断器による遮断及び逆電力Gに応じた他の遮断器による遮断を行っても良い。
又、制御部9は、受電力計11で測定される受電力Jが0に近づくと、パワーコンディショナ7の変換を停止したり、パワーコンディショナ7から系統Kまでの何れかの遮断器(発電遮断器21等)を遮断する等をしても良い。

0128

発電力計12は、パワーコンディショナ7と変圧器8の間の電路に設けられ、パワーコンディショナ7から直接出力される電力を、発電力Hとしても良い。
配電盤30は、配電盤筐体31内にパワーコンディショナ7が設けられていても良い。

0129

電力システムや発電接続盤は、既存・新設を問わず、系統盤に対して利用できる。
発電装置は、その発電量や規模に関わらず、太陽光発電プラントなどとして利用でき、太陽光発電プラント以外に、風力、水力、波力、地熱等によって回転される発電機(交流モータ等)によって発電するプラントとして使用でき、屋外屋内を問わず利用可能である。

0130

1電力システム
2発電装置
3発電接続機器
4 発電接続盤
4’ 発電接続盤の盤筐体
5蓄電部
6 発電部
7パワーコンディショナ
8変圧器
9 制御部
10逆電力継電器
11受電力計
12発電力計
K系統
S 系統接続機器
U系統盤
U’ 系統盤の盤筐体
F負荷
D 負荷の消費電力
M母線電路
H 発電力
TH 発電力の目標値(発電目標値)
G 逆電力
J 受電力

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