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技術 電力供給システム

出願人 株式会社カネカ
発明者 松田考史川邉勝
出願日 2019年3月29日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-068724
公開日 2020年10月8日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-167884
状態 未査定
技術分野 交流の給配電
主要キーワード 発電会社 社会的影響 電力供給不足 発電装置用 発電源 限定事項 各電力会社 限界周波数
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図面 (6)

課題

系統電力の供給が停止したとき、電力需給バランスを取りながら、電力回復を図る際、電力回復に要する時間の短縮に寄与する電力供給システムを提供する。

解決手段

発電装置10、蓄電装置13、系統電力の供給状態を検知する検知部11、発電電力及び蓄電電力供給先を制御する制御部12を備え、制御部は、発電電力を負荷機器に供給し、余った余剰電力を蓄電装置に蓄電する第1の運転モードと、蓄電電力を負荷機器に供給する第2の運転モードとを有するとともに、検知部で系統電力の供給停止を検知したとき、第1の運転モードまたは第2の運転モードを実行し、検知部で系統電力の供給再開を検知したとき、第1の運転モードまたは第2の運転モードが実行されているときの余剰電力を系統逆潮流させる。

概要

背景

電力会社の発電所の出力(供給)と電力の消費需要)とのバランス需給バランス)が崩れて、周波数が変動すると、産業用機器等の仕様に不具合が生じるため、電力会社は、周波数が一定になるように、需要の変動に応じて、発電機の出力を調整している。

しかしながら、災害等の突発的な事故で、発電機が脱落したりすると、需給バランスが急激に崩れ、周波数が大幅に低下する。これにより、運転中の発電機が安定的に運転できない状況となり、発電機は連続的に脱落し、その結果、大規模停電ブラックアウト)が発生する場合がある。

特許文献1には、商用電力系統が停電したときに、太陽電池等の発電源系統から切り離して、連系運転から自立運転に自動的に切り換えて、発電源の電力を負荷に供給することができるパワーコンディショナーが開示されている。

概要

系統電力の供給が停止したとき、電力の需給バランスを取りながら、電力回復をる際、電力回復に要する時間の短縮に寄与する電力供給システムを提供する。発電装置10、蓄電装置13、系統電力の供給状態を検知する検知部11、発電電力及び蓄電電力供給先を制御する制御部12を備え、制御部は、発電電力を負荷機器に供給し、余った余剰電力を蓄電装置に蓄電する第1の運転モードと、蓄電電力を負荷機器に供給する第2の運転モードとを有するとともに、検知部で系統電力の供給停止を検知したとき、第1の運転モードまたは第2の運転モードを実行し、検知部で系統電力の供給再開を検知したとき、第1の運転モードまたは第2の運転モードが実行されているときの余剰電力を系統に逆潮流させる。

目的

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その主な目的は、大規模停電等で系統電力の供給が停止したとき、電力の供給と需要のバランスを取りながら、電力回復を図る際、電力回復に要する時間の短縮に寄与する電力供給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
0件

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請求項1

自然エネルギーを利用して発電した発電電力負荷機器に供給するとともに、前記発電電力を系統逆潮流する機能を有する発電装置と、前記発電装置で発電された発電電力を蓄電する蓄電装置と、前記系統から供給される系統電力供給状態を検知する検知部と、前記発電装置で発電された発電電力、及び前記蓄電装置に蓄電された蓄電電力供給先を制御する制御部とを備え、前記制御部は、少なくとも、前記発電装置で発電された発電電力を前記負荷機器に供給し、余った余剰電力を前記蓄電装置に蓄電する第1の運転モードと、前記蓄電装置に蓄電された蓄電電力を前記負荷機器に供給する第2の運転モードとを有するとともに、前記検知部で前記系統電力の供給停止を検知したとき、前記第1の運転モード、または、前記第2の運転モードを実行し、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知したとき、前記第1の運転モードが実行されているときは、前記余った余剰電力を前記系統に逆潮流させ、前記第2の運転モードが実行されているときは、前記負荷機器に供給して余った余剰電力を前記系統に逆潮流させる、電力供給システム

請求項2

前記制御部は、前記検知部で前記系統電力の供給停止を検知してから所定時間が経過した後、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知したとき、前記第1の運転モードが実行されているときは、前記余った余剰電力を前記系統に逆潮流させ、前記第2の運転モードが実行されているときは、前記負荷機器に供給して余った余剰電力を前記系統に逆潮流させる、請求項1に記載の電力供給システム。

請求項3

前記所定時間は、2日以上である、請求項2に記載の電力供給システム。

請求項4

前記制御部は、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知した後、系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数割り込まない範囲で変動している間、前記第1の運転モードが実行されているときは、前記余った余剰電力を前記系統に逆潮流させ、前記第2の運転モードが実行されているときは、前記負荷機器に供給して余った余剰電力を前記系統に逆潮流させる、請求項1に記載の電力供給システム。

請求項5

前記制御部は、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知した後、系統電力の周波数が、定格周波数に対して、0.4Hzよりも大きく、1.2Hzよりも小さい範囲に変動している間、前記第1の運転モードが実行されているときは、前記余った余剰電力を前記系統に逆潮流させ、前記第2の運転モードが実行されているときは、前記負荷機器に供給して余った余剰電力を前記系統に逆潮流させる、請求項4に記載の電力供給システム。

請求項6

外部からの指令通信により受信する受信部をさらに備え、前記制御部は、前記受信部で節電又は給電要請の指令を受信したとき、前記第1の運転モードが実行されているときは、前記余った余剰電力を前記系統に逆潮流させ、前記第2の運転モードが実行されているときは、前記負荷機器に供給して余った余剰電力を前記系統に逆潮流させる、請求項1に記載の電力供給システム。

請求項7

前記制御部は、前記発電装置で発電された発電電力と、前記蓄電装置に蓄電された蓄電電力とを、前記負荷機器に供給する第3の運転モードをさらに有するとともに、前記検知部で前記系統電力の供給停止を検知したとき、前記第1の運転モード、または、前記第2の運転モード、または、前記第3の運転モードを実行し、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知したとき、前記第1の運転モードが実行されているときは、前記余った余剰電力を前記系統に逆潮流させ、前記第2の運転モードまたは前記第3の運転モードが実行されているときは、前記負荷機器に供給して余った余剰電力を前記系統に逆潮流させる、請求項1に記載の電力供給システム。

請求項8

自然エネルギーを利用して発電した発電電力を負荷機器に供給するとともに、前記発電電力を系統に逆潮流する機能を有する発電装置と、前記系統から供給される系統電力の供給状態を検知する検知部と、前記発電装置で発電された発電電力の供給先を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記検知部で前記系統電力の供給停止を検知したとき、前記発電装置を、前記系統から切り離して、前記発電電力を前記負荷機器に供給する自立運転モードに切り替え、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知したとき、前記系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数を割り込まない範囲で変動している間、前記自立運転モードを継続した後、前記発電装置を前記系統に接続して、前記系統から供給される系統電力を前記負荷機器に供給する連系運転モードに切り替える、電力供給システム。

請求項9

前記制御部は、前記検知部で前記系統電力の供給停止を検知してから所定時間が経過した後、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知したとき、前記系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数を割り込まない範囲で変動している間、前記自立運転モードを継続した後、前記発電装置を前記系統に接続して、前記系統から供給される系統電力を前記負荷機器に供給する連系運転モードに切り替える、請求項8に記載の電力供給システム。

請求項10

前記所定時間は、2日以上である、請求項9に記載の電力供給システム。

請求項11

前記発電装置で発電された発電電力、もしくは、前記系統から供給される系統電力を蓄電する蓄電装置をさらに備え、前記制御部は、前記検知部で前記系統電力の供給停止を検知した時、前記発電装置を、前記系統から切り離して、前記発電電力または前記蓄電電力の少なくとも一方の電力を前記負荷機器に供給する自立運転モードに切り替え、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知したとき、前記系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数を割り込まない範囲で変動している間、前記自立運転モードを継続した後、前記発電装置を前記系統に接続して、前記系統から供給される系統電力を、前記負荷機器に供給する連系運転モード、若しくは、前記蓄電装置に蓄電する連系運転モードに切り替える、請求項8に記載の電力供給システム。

技術分野

0001

本発明は、停電した商用系統電力復電する際、安定した電力の回復に要する時間の短縮に寄与する電力供給システムに関する。

背景技術

0002

電力会社の発電所の出力(供給)と電力の消費需要)とのバランス需給バランス)が崩れて、周波数が変動すると、産業用機器等の仕様に不具合が生じるため、電力会社は、周波数が一定になるように、需要の変動に応じて、発電機の出力を調整している。

0003

しかしながら、災害等の突発的な事故で、発電機が脱落したりすると、需給バランスが急激に崩れ、周波数が大幅に低下する。これにより、運転中の発電機が安定的に運転できない状況となり、発電機は連続的に脱落し、その結果、大規模停電(ブラックアウト)が発生する場合がある。

0004

特許文献1には、商用電力系統が停電したときに、太陽電池等の発電源系統から切り離して、連系運転から自立運転に自動的に切り換えて、発電源の電力を負荷に供給することができるパワーコンディショナーが開示されている。

先行技術

0005

特開平9−135577号公報

発明が解決しようとする課題

0006

大規模停電が発生すると、社会的影響が大きいため、迅速な復旧が求められる。一方、電力会社は、電力の供給と需要のバランスを取りながら、電力の供給量を増やしていかなければならない(ブラックスタート)。そのため、電力の全面回復に要する時間が長くなってしまうという問題がある。

0007

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その主な目的は、大規模停電等で系統電力の供給が停止したとき、電力の供給と需要のバランスを取りながら、電力回復を図る際、電力回復に要する時間の短縮に寄与する電力供給システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、発電装置及び蓄電装置を備えた電力供給システムにおいて、系統電力の供給停止を検知して、自立運転モードに切り替わった状態から、系統電力の供給再開を検知したとき、発電装置及び/又は蓄電装置の余剰電力を系統に逆潮流することによって、需要の増加を抑制するとともに、電力供給量の増加を支援することにより、電力回復に要する時間の短縮に寄与するものである。

0009

すなわち、本発明に係る電力供給システムは、自然エネルギーを利用して発電した発電電力負荷機器に供給するとともに、発電電力を系統に逆潮流する機能を有する発電装置と、発電装置で発電された発電電力を蓄電する蓄電装置と、系統から供給される系統電力の供給状態を検知する検知部と、発電装置で発電された発電電力、及び蓄電装置に蓄電された蓄電電力供給先を制御する制御部とを備え、制御部は、少なくとも、発電装置で発電された発電電力を負荷機器に供給し、余った余剰電力を蓄電装置に蓄電する第1の運転モードと、蓄電装置に蓄電された蓄電電力を負荷機器に供給する第2の運転モードとを有するとともに、検知部で系統電力の供給停止を検知したとき、第1の運転モード、または、第2の運転モードを実行し、検知部で系統電力の供給再開を検知したとき、第1の運転モードが実行されているときは、余った余剰電力を系統に逆潮流させ、第2の運転モードが実行されているときは、負荷機器に供給して余った余剰電力を系統に逆潮流させることを特徴とする。

0010

また、本発明は、発電装置を備えた電力供給システムにおいて、系統電力の供給停止を検知したとき、自立運転モードに切り替え、系統電力の供給再開を検知したとき、系統電力の周波数が不安定な状態にある間は、自立運転モードを継続し、系統電力の周波数が安定した状態になったとき、連系運転モードに切り替えることによって、需要の増加を抑制することにより、電力回復に要する時間の短縮に寄与するものである。

0011

すなわち、本発明の他の側面に係る電力供給システムは、自然エネルギーを利用して発電した発電電力を負荷機器に供給するとともに、発電電力を系統に逆潮流する機能を有する発電装置と、系統から供給される系統電力の供給状態を検知する検知部と、発電装置で発電された発電電力の供給先を制御する制御部とを備え、制御部は、検知部で系統電力の供給停止を検知したとき、発電装置を系統から切り離して、発電電力を負荷機器に供給する自立運転モードに切り替え、検知部で系統電力の供給再開を検知したとき、系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数割り込まない範囲で変動している間、自立運転モードを継続した後、発電装置を系統に接続して、系統から供給される系統電力を負荷機器に供給する連系運転モードに切り替えることを特徴とする。

0012

(1)本発明の第1は、自然エネルギーを利用して発電した発電電力を負荷機器に供給するとともに、前記発電電力を系統に逆潮流する機能を有する発電装置と、前記発電装置で発電された発電電力を蓄電する蓄電装置と、前記系統から供給される系統電力の供給状態を検知する検知部と、前記発電装置で発電された発電電力、及び前記蓄電装置に蓄電された蓄電電力の供給先を制御する制御部とを備え、前記制御部は、少なくとも、前記発電装置で発電された発電電力を前記負荷機器に供給し、余った余剰電力を前記蓄電装置に蓄電する第1の運転モードと、前記蓄電装置に蓄電された蓄電電力を前記負荷機器に供給する第2の運転モードとを有するとともに、前記検知部で前記系統電力の供給停止を検知したとき、前記第1の運転モード、または、前記第2の運転モードを実行し、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知したとき、前記第1の運転モードが実行されているときは、前記余った余剰電力を前記系統に逆潮流させ、前記第2の運転モードが実行されているときは、前記負荷機器に供給して余った余剰電力を前記系統に逆潮流させる、電力供給システム、である。

0013

(2)本発明の第2は、前記制御部は、前記検知部で前記系統電力の供給停止を検知してから所定時間が経過した後、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知したとき、前記第1の運転モードが実行されているときは、前記余った余剰電力を前記系統に逆潮流させ、前記第2の運転モードが実行されているときは、前記負荷機器に供給して余った余剰電力を前記系統に逆潮流させる、前記(1)に記載の電力供給システム、である。

0014

(3)本発明の第3は、前記所定時間は、2日以上である、請求項2に記載の電力供給システム、である。

0015

(4)本発明の第4は、前記制御部は、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知した後、系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数を割り込まない範囲で変動している間、前記第1の運転モードが実行されているときは、前記余った余剰電力を前記系統に逆潮流させ、前記第2の運転モードが実行されているときは、前記負荷機器に供給して余った余剰電力を前記系統に逆潮流させる、前記(1)に記載の電力供給システム、である。

0016

(5)本発明の第5は、前記制御部は、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知した後、系統電力の周波数が、定格周波数に対して、0.4Hzよりも大きく、1.2Hzよりも小さい範囲に変動している間、前記第1の運転モードが実行されているときは、前記余った余剰電力を前記系統に逆潮流させ、前記第2の運転モードが実行されているときは、前記負荷機器に供給して余った余剰電力を前記系統に逆潮流させる、前記(4)に記載の電力供給システム、である。

0017

(6)本発明の第6は、外部からの指令通信により受信する受信部をさらに備え、前記制御部は、前記受信部で節電又は給電要請の指令を受信したとき、前記第1の運転モードが実行されているときは、前記余った余剰電力を前記系統に逆潮流させ、前記第2の運転モードが実行されているときは、前記負荷機器に供給して余った余剰電力を前記系統に逆潮流させる、前記(1)に記載の電力供給システム、である。

0018

(7)本発明の第7は、前記制御部は、前記発電装置で発電された発電電力と、前記蓄電装置に蓄電された蓄電電力とを、前記負荷機器に供給する第3の運転モードをさらに有するとともに、前記検知部で前記系統電力の供給停止を検知したとき、前記第1の運転モード、または、前記第2の運転モード、または、前記第3の運転モードを実行し、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知したとき、前記第1の運転モードが実行されているときは、前記余った余剰電力を前記系統に逆潮流させ、前記第2の運転モードまたは前記第3の運転モードが実行されているときは、前記負荷機器に供給して余った余剰電力を前記系統に逆潮流させる、前記(1)に記載の電力供給システム、である。

0019

(8)本発明の第8は、自然エネルギーを利用して発電した発電電力を負荷機器に供給するとともに、前記発電電力を系統に逆潮流する機能を有する発電装置と、前記系統から供給される系統電力の供給状態を検知する検知部と、前記発電装置で発電された発電電力の供給先を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記検知部で前記系統電力の供給停止を検知したとき、前記発電装置を、前記系統から切り離して、前記発電電力を前記負荷機器に供給する自立運転モードに切り替え、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知したとき、前記系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数を割り込まない範囲で変動している間、前記自立運転モードを継続した後、前記発電装置を前記系統に接続して、前記系統から供給される系統電力を前記負荷機器に供給する連系運転モードに切り替える、電力供給システム、である。

0020

(9)本発明の第9は、前記制御部は、前記検知部で前記系統電力の供給停止を検知してから所定時間が経過した後、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知したとき、前記系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数を割り込まない範囲で変動している間、前記自立運転モードを継続した後、前記発電装置を前記系統に接続して、前記系統から供給される系統電力を前記負荷機器に供給する連系運転モードに切り替える、前記(8)に記載の電力供給システム、である。

0021

(10)本発明の第10は、前記所定時間は、2日以上である、前記(9)に記載の電力供給システム、である。

0022

(11)本発明の第11は、前記発電装置で発電された発電電力、もしくは、前記系統から供給される系統電力を蓄電する蓄電装置をさらに備え、前記制御部は、前記検知部で前記系統電力の供給停止を検知した時、前記発電装置を、前記系統から切り離して、前記発電電力または前記蓄電電力の少なくとも一方の電力を前記負荷機器に供給する自立運転モードに切り替え、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知したとき、前記系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数を割り込まない範囲で変動している間、前記自立運転モードを継続した後、前記発電装置を前記系統に接続して、前記系統から供給される系統電力を、前記負荷機器に供給する連系運転モード、若しくは、前記蓄電装置に蓄電する連系運転モードに切り替える、前記(8)に記載の電力供給システム、である。

発明の効果

0023

本発明によれば、大規模停電等で系統電力の供給が停止したとき、電力の供給と需要のバランスを取りながら、電力回復を図る際、電力回復に要する時間の短縮に寄与することができる。

図面の簡単な説明

0024

本発明の第1の実施形態における電力供給システムの構成を示したブロック図である。
大規模停電等で系統電力の供給が停止した後、系統電力の供給が再開したとき、制御部で実施される制御ステップを示したフローチャートである。
第1の実施形態における電力供給システムの他の構成を示したブロック図である。
本発明の第2の実施形態における電力供給システムの構成を示したブロック図である。
大規模停電等で系統電力の供給が停止した後、系統電力の供給が再開したとき、制御部で実施される制御ステップを示したフローチャートである。

実施例

0025

(1)本発明の第1は、自然エネルギーを利用して発電した発電電力を負荷機器に供給するとともに、前記発電電力を系統に逆潮流する機能を有する発電装置と、前記発電装置で発電された発電電力を蓄電する蓄電装置と、前記系統から供給される系統電力の供給状態を検知する検知部と、前記発電装置で発電された発電電力、及び前記蓄電装置に蓄電された蓄電電力の供給先を制御する制御部とを備え、前記制御部は、少なくとも、前記発電装置で発電された発電電力を前記負荷機器に供給し、余った余剰電力を前記蓄電装置に蓄電する第1の運転モードと、前記蓄電装置に蓄電された蓄電電力を前記負荷機器に供給する第2の運転モードとを有するとともに、前記検知部で前記系統電力の供給停止を検知したとき、前記第1の運転モード、または、前記第2の運転モードを実行し、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知したとき、前記第1の運転モードが実行されているときは、前記余った余剰電力を前記系統に逆潮流させ、前記第2の運転モードが実行されているときは、前記負荷機器に供給して余った余剰電力を前記系統に逆潮流させる、電力供給システム、である。

0026

(2)本発明の第2は、前記制御部は、前記検知部で前記系統電力の供給停止を検知してから所定時間が経過した後、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知したとき、前記第1の運転モードが実行されているときは、前記余った余剰電力を前記系統に逆潮流させ、前記第2の運転モードが実行されているときは、前記負荷機器に供給して余った余剰電力を前記系統に逆潮流させる、前記(1)に記載の電力供給システム、である。

0027

(3)本発明の第3は、前記所定時間は、2日以上である、請求項2に記載の電力供給システム、である。

0028

(4)本発明の第4は、前記制御部は、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知した後、系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数を割り込まない範囲で変動している間、前記第1の運転モードが実行されているときは、前記余った余剰電力を前記系統に逆潮流させ、前記第2の運転モードが実行されているときは、前記負荷機器に供給して余った余剰電力を前記系統に逆潮流させる、前記(1)に記載の電力供給システム、である。

0029

(5)本発明の第5は、前記制御部は、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知した後、系統電力の周波数が、定格周波数に対して、0.4Hzよりも大きく、1.2Hzよりも小さい範囲に変動している間、前記第1の運転モードが実行されているときは、前記余った余剰電力を前記系統に逆潮流させ、前記第2の運転モードが実行されているときは、前記負荷機器に供給して余った余剰電力を前記系統に逆潮流させる、前記(4)に記載の電力供給システム、である。

0030

(6)本発明の第6は、外部からの指令を通信により受信する受信部をさらに備え、前記制御部は、前記受信部で節電又は給電要請の指令を受信したとき、前記第1の運転モードが実行されているときは、前記余った余剰電力を前記系統に逆潮流させ、前記第2の運転モードが実行されているときは、前記負荷機器に供給して余った余剰電力を前記系統に逆潮流させる、前記(1)に記載の電力供給システム、である。

0031

(7)本発明の第7は、前記制御部は、前記発電装置で発電された発電電力と、前記蓄電装置に蓄電された蓄電電力とを、前記負荷機器に供給する第3の運転モードをさらに有するとともに、前記検知部で前記系統電力の供給停止を検知したとき、前記第1の運転モード、または、前記第2の運転モード、または、前記第3の運転モードを実行し、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知したとき、前記第1の運転モードが実行されているときは、前記余った余剰電力を前記系統に逆潮流させ、前記第2の運転モードまたは前記第3の運転モードが実行されているときは、前記負荷機器に供給して余った余剰電力を前記系統に逆潮流させる、前記(1)に記載の電力供給システム、である。

0032

(8)本発明の第8は、自然エネルギーを利用して発電した発電電力を負荷機器に供給するとともに、前記発電電力を系統に逆潮流する機能を有する発電装置と、前記系統から供給される系統電力の供給状態を検知する検知部と、前記発電装置で発電された発電電力の供給先を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記検知部で前記系統電力の供給停止を検知したとき、前記発電装置を、前記系統から切り離して、前記発電電力を前記負荷機器に供給する自立運転モードに切り替え、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知したとき、前記系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数を割り込まない範囲で変動している間、前記自立運転モードを継続した後、前記発電装置を前記系統に接続して、前記系統から供給される系統電力を前記負荷機器に供給する連系運転モードに切り替える、電力供給システム、である。

0033

(9)本発明の第9は、前記制御部は、前記検知部で前記系統電力の供給停止を検知してから所定時間が経過した後、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知したとき、前記系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数を割り込まない範囲で変動している間、前記自立運転モードを継続した後、前記発電装置を前記系統に接続して、前記系統から供給される系統電力を前記負荷機器に供給する連系運転モードに切り替える、前記(8)に記載の電力供給システム、である。

0034

(10)本発明の第10は、前記所定時間は、2日以上である、前記(9)に記載の電力供給システム、である。

0035

(11)本発明の第11は、前記発電装置で発電された発電電力、もしくは、前記系統から供給される系統電力を蓄電する蓄電装置をさらに備え、前記制御部は、前記検知部で前記系統電力の供給停止を検知した時、前記発電装置を、前記系統から切り離して、前記発電電力または前記蓄電電力の少なくとも一方の電力を前記負荷機器に供給する自立運転モードに切り替え、前記検知部で前記系統電力の供給再開を検知したとき、前記系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数を割り込まない範囲で変動している間、前記自立運転モードを継続した後、前記発電装置を前記系統に接続して、前記系統から供給される系統電力を、前記負荷機器に供給する連系運転モード、若しくは、前記蓄電装置に蓄電する連系運転モードに切り替える、前記(8)に記載の電力供給システム、である。

0036

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。

0037

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態における電力供給システムの構成を示したブロック図である。

0038

図1に示すように、本実施形態における電力供給システム1は、自然エネルギーを利用して発電する発電装置10と、発電装置10で発電された発電電力を蓄電する蓄電装置13と、商用電力系統20から供給される系統電力の供給状態を検知する検知部11と、発電装置10で発電された発電電力、及び蓄電装置13で蓄電された蓄電電力の供給先を制御する制御部12とを備えている。

0039

発電装置10は、自然エネルギーを利用して発電する装置で、例えば、太陽光発電装置風力発電装置等を用いることができる。発電装置10によって発電された直流電力は、発電装置用パワーコンディショナー(不図示)によって交流電力に変換されて、商用電力系統20と連系し負荷機器30に供給される。

0040

また、発電装置用パワーコンディショナーは、発電装置10の発電電力を電力系統に逆潮流(売電)する機能を有し、負荷機器30に供給して余った余剰電力を、発電会社配電線に逆潮流(売電)することができる。ここで、負荷機器30は、電力ラインを介して供給された電力を消費する機器(例えば、家電機器等)であれば、その種類は問わず、複数の機器であってもよい。

0041

蓄電装置13は、例えば、リチウムイオン電池等で構成された蓄電池を用いることができる。蓄電装置13から放電された直流電力は、蓄電装置用パワーコンディショナー(不図示)によって交流電力に変換されて、負荷機器30に供給される。また、商用電力系統20から供給される交流電力は、蓄電装置用パワーコンディショナーによって直流電力に変換されて、蓄電装置13に充電される。

0042

また、蓄電装置用パワーコンディショナーは、蓄電装置13の蓄電電力を電力系統に逆潮流(売電)する機能を有し、負荷機器30に供給して余った余剰電力を、電力会社の配電線に逆潮流(売電)することができる。

0043

制御部12は、少なくとも、発電装置10で発電された発電電力を、負荷機器30に供給し、余った余剰電力を蓄電装置13に蓄電する第1の運転モードと、蓄電装置13に蓄電された蓄電電力を、負荷機器30に供給する第2の運転モードとを有する。

0044

図2は、大規模停電等で系統電力の供給が停止した後、系統電力の供給が再開したとき、制御部12で実施される制御ステップを示したフローチャートである。

0045

図2に示すように、検知部11において、系統電力の供給状態を検知する(ステップS10)。具体的には、系統電力の電圧や周波数を検知する。制御部12は、検知部11で系統電力の供給停止(例えば、電圧がゼロ)を検知したとき(ステップS11)、発電装置10及び蓄電装置13を、系統20から切り離して、自立運転モードに切り替える(ステップS12)。ここで、自立運転モードは、少なくとも、発電装置10で発電された発電電力を負荷機器30に供給し、余った余剰電力を蓄電装置13に蓄電する第1の運転モードと、蓄電装置13に蓄電された蓄電電力を、負荷機器30に供給する第2の運転モードとを含む。

0046

なお、系統電力の供給停止を検知していないとき、すなわち、系統電力が安定して供給されているときは、発電装置10及び蓄電装置13は、系統20に接続されて、系統20から供給される系統電力を負荷機器30に供給する連系運転モードが実行されている(ステップS13)。

0047

次に、検知部11で、系統電力の供給再開を検知(例えば、電圧を検知)したとき(ステップS14)、発電装置10及び蓄電装置13を系統20に接続して、負荷機器30に供給して余った余剰電力を、系統20に逆潮流させる(ステップS15)。具体的には、第1の運転モードが実行されているときは、発電装置10で発電された発電電力を負荷機器30に供給し、余った余剰電力を系統20に逆潮流させ、第2の運転モードが実行されているときは、負荷機器30に供給して余った余剰電力を系統20に逆潮流させる。

0048

大規模停電が発生(ブラックアウト)した状態から、電力会社が復電を開始するとき(ブラックスタート)、電力の供給と需要のバランスを取りながら、電力の供給量を増やしていかなければならない。そのため、電力の全面回復に要する時間が長くなってしまう。

0049

本実施形態における電力供給システム1は、系統電力の供給再開を検知したとき、発電装置10及び/又は蓄電装置13の余剰電力を、系統20に逆潮流することによって、電力回復の初期段階において、需要者側から、電力の需要増加を意図的に抑制することができる。加えて、需要者側で余った余剰電力を系統20に逆潮流することによって、需要者側から、電力供給量の増加を意図的に支援することができる。これにより、大規模停電が発生した後に、需要者側から電力の全面回復に要する時間の短縮に寄与することができるため、迅速な電力復旧を図ることができる。

0050

なお、短時間の停電が発生した場合には、停電した後に電力供給の再開を検知したとき、発電装置10及び/又は蓄電装置13の余剰電力を、系統20に逆潮流すると、かえって、電力の需要と供給のバランスが崩れてしまう虞もある。従って、本実施形態における電力供給システム1は、大規模停電等の長時間の停電が発生したときに、実行されることが好ましい。すなわち、検知部11で、系統電力の供給停止を検知してから所定時間が経過した後、検知部11で、系統電力の供給再開を検知したとき、発電装置10及び蓄電装置13の余剰電力を、系統20に逆潮流することが好ましい。例えば、大規模停電が発生すると、通常、2日以上の停電が続くため、系統電力の供給停止を検知してから2日以上経過した後に、発電装置10及び/又は蓄電装置13の余剰電力を、系統20に逆潮流することが好ましい。

0051

一方、大規模停電が発生(ブラックアウト)した後、復電が開始(ブラックスタート)してから暫くは、系統電力は不安定な状態になっている。そのため、復電を開始しても、電力の需要と供給のバランスが大きく崩れて周波数が変動してしまうと、再び、ブラックアウトに戻ってしまう虞がある。そこで、本実施形態における電力供給システム1は、停電時間の長さに拘わらず、検知部11で系統電力の供給再開を検知した後、系統電力が不安定な状態にある間、発電装置10及び/又は蓄電装置13の余剰電力を、系統20に逆潮流してもよい。これにより、電力回復の初期段階において、需要者側から、電力の需要増加を意図的に抑制するとともに、電力供給量の増加を意図的に支援することによって、ブラックアウトに戻ってしまう事態を回避することができ、その結果、迅速な電力復旧に貢献することができる。

0052

ここで、ブラックスタートした後に、再びブラックアウトに戻ってしまう電力の不安定な状態として、系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数を割り込まない範囲で変動していることを目安にすることができる。

0053

ここで、緊急電力融通機能は、一方のエリアの電力会社の電源が脱落し、緊急的な電力供給不足が生じたときに、他方のエリアの電力会社から電力を融通する機能をいい、故障側の電力の周波数が、予め設定した値(動作周波数)を下回った場合に動作するように設定されている。また、連続運転可能限界周波数は、この周波数を下回ると、発電機の連鎖的解列が生じる可能性が高くなる限界値として設定されている。

0054

従って、本実施形態における電力供給システム1は、検知部11で系統電力の供給再開を検知した後、系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数を割り込まない範囲で変動している間、発電装置10及び/又は蓄電装置13の余剰電力を、系統20に逆潮流することが好ましい。

0055

なお、緊急電力融通機能の動作周波数は、電力会社間で定められており、具体的には、定格周波数(50Hzまたは60Hz)から、0.4Hz以上低下したとき、緊急電力融通機能が動作するように定められている。また、連続運転可能限界周波数は、各電力会社によって定められており、具体的には、例えば、関西電力株式会社の系統連系技術要件(平成28年4月1日実施)には、定格周波数から1.2Hz低下した値が定められている。

0056

従って、検知部11で系統電力の供給再開を検知した後、系統電力の周波数が、定格周波数に対して、0.4Hzよりも大きく、1.2Hzよりも小さい範囲に変動している間、発電装置10及び/又は蓄電装置13の余剰電力を、系統20に逆潮流することが好ましい。

0057

本実施形態における電力供給システム1は、図3に示すように、外部からの指令を通信により受信する受信部14をさらに備えていてもよい。

0058

この場合、制御部12は、受信部14で節電又は給電要請の指令を受信したとき、第1の運転モードが実行されているときは、余った余剰電力を系統20に逆潮流させ、第2の運転モードが実行されているときは、負荷機器30に供給して余った余剰電力を系統20に逆潮流させる。

0059

すなわち、本実施形態では、検知部11で系統電力の供給再開を検知するのとは別に、受信部14で、電力会社からの節電又は給電要請の指令を受信したとき、発電装置10及び/又は蓄電装置13の余剰電力を、系統20に逆潮流させる。

0060

電力会社は、大規模停電が発生した後、電力の供給再開を図る際、電力の供給と需要のバランスを取りながら、電力供給量を増やしていくが、特に、電力回復の初期段階において、需要者側で自主的に需要の抑制を図ってもらうことができれば、電力の全面回復に要する時間を短縮することができる。さらに、需要者側に、発電装置10及び/又は蓄電装置13の余剰電力があれば、その余剰電力を自主的に系統20に逆潮流してもらうことができれば、電力の全面回復に要する時間をより短縮することができる。

0061

そのため、特に、電力回復の初期段階において、電力会社が需要者に対して、節電又は給電の要請をすることによって、需要者側から、電力の需要増加を自主的に抑制するとともに、電力供給量の増加を自主的に支援することによって、迅速な電力復旧に貢献することができる。

0062

また、本実施形態において、制御部12は、発電装置10で発電された発電電力と、蓄電装置13に蓄電された蓄電電力とを、負荷機器30に供給する第3の運転モードをさらに有していてもよい。

0063

この場合、検知部11で系統電力の供給停止を検知したとき、第1の運転モード、または、第2の運転モード、または、第3の運転モードを実行し、検知部11で系統電力の供給再開を検知したとき、第1の運転モードが実行されているときは、余った余剰電力を系統20に逆潮流させ、第2の運転モードまたは第3の運転モードが実行されているときは、負荷機器30に供給して余った余剰電力を系統20に逆潮流させる。これにより、より効率的に、発電装置10及び蓄電装置13の余剰電力を、系統20に逆潮流させることができる。

0064

なお、本実施形態において、検知部11で系統電力の供給再開を検知したとき、あるいは、受信部14で、電力会社からの節電又は給電要請の指令を受信したとき、発電装置10及び/又は蓄電装置13の余剰電力を、系統20に逆潮流させたが、蓄電装置13からの逆潮流を禁止する等の法規制があるなどの特段事情がある場合には、発電装置10の余剰電力のみを、系統20に逆潮流させるようにしてもよい。。

0065

(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態における電力供給システムの構成を示したブロック図である。

0066

図4に示すように、本実施形態における電力供給システム1は、自然エネルギーを利用して発電する発電装置10と、商用電力系統20から供給される系統電力の供給状態を検知する検知部11と、発電装置10で発電された発電電力の供給先を制御する制御部12とを備えている。なお、発電装置10、検知部11、及び負荷機器30については、第1の実施形態において、図1に示した構成と同じであるため、説明は省略する。

0067

図5は、大規模停電等で系統電力の供給が停止した後、系統電力の供給が再開したとき、制御部12で実施される制御ステップを示したフローチャートである。

0068

図5に示すように、検知部11において、系統電力の供給状態を検知する(ステップS20)。具体的には、系統電力の電圧や周波数を検知する。制御部12は、検知部11で系統電力の供給停止(例えば、電圧がゼロ)を検知したとき(ステップS21)、発電装置10を系統20から切り離して、発電装置10で発電された発電電力を負荷機器30に供給する自立運転モードに切り替える(ステップS22)。なお、系統電力の供給停止を検知していないとき、すなわち、系統電力が安定して供給されているときは、発電装置10は、系統20に接続されて、系統20から供給される系統電力を負荷機器30に供給する連系運転モードが実行されている(ステップS23)。

0069

次に、検知部11で、系統電力の供給再開を検知(例えば、電圧を検知)したとき(ステップS24)、制御部12は、系統電力の周波数が所定の範囲にあるかどうかを判断する(ステップS25)。そして、系統電力の周波数が所定の範囲にない場合、自立運転モードを継続する。一方、系統電力の周波数が所定の範囲にある場合、発電装置10を系統20に接続して、系統20から供給される系統電力を負荷機器30に供給する連系運転モードに切り替える(ステップS26)。

0070

電力会社は、大規模停電が発生(ブラックアウト)した後、電力の供給再開(ブラックスタート)を図る際、電力の供給と需要のバランスを取りながら、電力供給量を増やしていく。しかしながら、電力回復の初期段階において、電力の需要が急激に増えると、電力の需要と供給のバランスが大きく崩れて周波数が変動し、再び、ブラックアウトに戻ってしまう虞がある。

0071

そこで、本実施形態における電力供給システム1は、検知部11で系統電力の供給再開を検知した後、直ぐに、系統20から電力供給を受けずに、系統電力が不安定な状態にある間は、自立運転モードを継続することによって、電力の需要増加を意図的に抑制する。これにより、電力の需要と供給のバランスが大きく崩れることによって、ブラックアウトに戻ってしまう事態を回避することができ、その結果、迅速な電力復旧に貢献することができる。なお、系統電力が安定した状態になったとき、自立運転モードから連系運転モードに切り替える。

0072

ここで、ブラックスタートした後に、再びブラックアウトに戻ってしまう虞がある系統電力の不安定な状態として、系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数を割り込まない範囲で変動していることを目安にすることができる。

0073

ここで、緊急電力融通機能は、一方のエリアの電力会社の電源が脱落し、緊急的な電力供給不足が生じたときに、他方のエリアの電力会社から電力を融通する機能をいい、故障側の電力の周波数が、予め設定した値(動作周波数)を下回った場合に動作するように設定されている。また、連続運転可能限界周波数は、この周波数を超えると、発電機の連鎖的解列が生じる可能性が高くなる限界値として設定されている。

0074

従って、本実施形態における電力供給システム1は、検知部11で、系統電力の供給再開を検知したとき、系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数を割り込まない範囲で変動している間は、自立運転モードを継続し、当該範囲内でなくなったとき、すなわち、系統電力が安定した状態になったとき、発電装置10を連系運転モードに切り替えることが好ましい。

0075

なお、緊急電力融通機能の動作周波数は、電力会社間で定められており、具体的には、定格周波数(50Hzまたは60Hz)から、0.4Hz以上低下したとき、緊急電力融通機能が動作するように定められている。また、連続運転可能限界周波数は、各電力会社によって定められており、具体的には、例えば、関西電力株式会社の系統連系技術要件(平成28年4月1日実施)には、定格周波数から1.2Hz低下した値が定められている。

0076

従って、検知部11で系統電力の供給再開を検知した後、系統電力の周波数が、定格周波数に対して、0.4Hzよりも大きく、1.2Hzよりも小さい範囲に変動している間、自立運転モードを継続していることが好ましい。

0077

本実施形態における電力供給システム1は、大規模停電等の長時間の停電が発生したときに、実行されることが好ましい。すなわち、検知部11で系統電力の供給停止を検知してから所定時間が経過した後、検知部11で系統電力の供給再開を検知したとき、系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数を割り込まない範囲で変動している間、自立運転モードを継続した後、発電装置10を、系統20に接続して、系統20から供給される系統電力を負荷機器30に供給する連系運転モードに切り替えることが好ましい。例えば、大規模停電が発生すると、通常、2日以上の停電が続くため、系統電力の供給停止を検知してから2日以上経過した後、検知部11で系統電力の供給再開を検知したとき、系統電力の周波数が上記所定の範囲に変動している間、自立運転モードを継続した後、連系運転モードに切り替えることが好ましい。

0078

また、本実施形態において、電力供給システム1は、図1に示した構成と同様に、発電装置10で発電された発電電力、もしくは、系統20から供給される系統電力を蓄電する蓄電装置をさらに備えていてもよい。

0079

この場合、検知部11で系統電力の供給再開を検知したとき、系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数を割り込まない範囲で変動している間、自立運転モードを継続した後、発電装置10を系統20に接続して、系統20から供給される系統電力を、負荷機器30に供給する連系運転モード、若しくは、蓄電装置13に蓄電する連系運転モードに切り替えればよい。

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。例えば、上記の実施形態では、検知部11で系統電力の供給再開を検知した後、系統電力の周波数が、緊急電力融通機能の動作周波数を下回り、連続運転可能限界周波数を割り込まない範囲で変動している間、余剰電力を系統20に逆潮流したり(第1の実施形態)、自立運転モードを継続したり(第2の実施形態)したが、緊急電力融通機能の動作周波数や、連続運転可能限界周波数は、各エリアによって考え方が異なり、適宜見直しがされるため、その具体的な数値は、変更され得るものである。

0080

1電力供給システム
10発電装置
11 検知部
12 制御部
13負荷機器
14蓄電装置
20 商用電力系統

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