特開 2022-154174 電源システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022154174

(43)【公開日】2022-10-13

(54)【発明の名称】電源システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/32 20060101AFI20221005BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20221005BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20221005BHJP

【ＦＩ】

H02J3/32

H02J3/38 110

H02J3/38 130

H02J7/35 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021057078

(22)【出願日】2021-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000000284

【氏名又は名称】大阪瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】特許業務法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】百瀬 敏成

(72)【発明者】

【氏名】秋岡 尚克

(72)【発明者】

【氏名】山本 明日香

【テーマコード（参考）】

5G066

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G066AE01

5G066AE05

5G066AE09

5G066HA15

5G066HB06

5G066HB07

5G066HB09

5G066JA07

5G066JB03

5G503AA01

5G503AA05

5G503AA06

5G503BA01

5G503BB01

5G503DA07

5G503GD03

5G503GD04

(57)【要約】

【課題】電力系統への逆潮流電力の増減幅が大きくなり過ぎることを抑制できる電源システムを提供する。
【解決手段】電源システムであって、制御装置７は、逆潮流制御処理において過去の直近での、第１設定期間以上の長さの所定の算出期間に含まれる特定逆潮流電力の代表値を算出し、過去の直近の特定逆潮流電力が代表値より小さい場合、充放電装置１０に対して、その不足分に相当する不足電力を放電して電力線２から電力系統１へ供給される逆潮流電力を増加させる放電モードで動作させる指示を行い、充放電装置１０を放電モードで動作させる場合、太陽光発電装置３０に対して、太陽光発電装置３０の定格出力電力から不足電力を減算して導出される値を太陽光発電電力の目標値として指示するように構成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力系統に接続される電力線に接続され、前記電力線との間で電力の充放電を行う充放電装置と、前記電力線に接続される太陽光発電装置とを備え、前記電力線に電力負荷装置が接続されている電源システムであって、
前記充放電装置の充電電力及び放電電力が無いと仮定した場合に前記電力線から前記電力系統へ供給されると想定される逆潮流電力のうち、前記太陽光発電装置を起源とする特定逆潮流電力に関する情報を第１設定期間毎に取得し、前記特定逆潮流電力に関する情報を参照して、第２設定期間毎に、前記充放電装置及び前記太陽光発電装置に動作指令を行う逆潮流制御処理を行う制御装置を備え、
前記制御装置は、前記逆潮流制御処理において、
過去の直近での、前記第１設定期間以上の長さの所定の算出期間に含まれる前記特定逆潮流電力の代表値を算出し、過去の直近の前記特定逆潮流電力が前記代表値より小さい場合、前記充放電装置に対して、その不足分に相当する不足電力を放電して前記電力線から前記電力系統へ供給される逆潮流電力を増加させる放電モードで動作させる指示を行い、
前記充放電装置を前記放電モードで動作させる場合、前記太陽光発電装置に対して、前記太陽光発電装置の定格出力電力から前記不足電力を減算して導出される値を前記太陽光発電装置の太陽光発電電力の目標値として指示するように構成されている電源システム。

【請求項2】

前記制御装置は、前記逆潮流制御処理において、過去の直近の前記特定逆潮流電力が前記代表値より大きい場合、その過剰分に相当する過剰電力を充電して前記電力線から前記電力系統へ供給される逆潮流電力を減少させる充電モードで動作させる指示を行うように構成されている請求項１に記載の電源システム。

【請求項3】

前記制御装置は、前記太陽光発電装置の前記太陽光発電電力に関する情報を前記第１設定期間毎に取得し、前記逆潮流制御処理において、過去の直近の前記太陽光発電装置の前記太陽光発電電力が前記代表値より大きい場合、前記太陽光発電電力の前記目標値を最大電力に設定するように構成されている請求項１又は２に記載の電源システム。

【請求項4】

前記代表値は、過去の直近での、前記算出期間に含まれる前記特定逆潮流電力の平均値である請求項１～３の何れか一項に記載の電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力系統に接続される電力線に接続され、電力線との間で電力の充放電を行う充放電装置と、電力線に接続される太陽光発電装置とを備え、電力線に電力負荷装置が接続されている電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

太陽光発電装置の太陽光発電電力は、例えば天候に応じて短時間の間に急激に増減する可能性がある。太陽光発電装置の太陽光発電電力が短時間の間に急激に増減した場合、電力系統への逆潮流電力又は電力系統からの受電電力が短期間の間に急激に増減する可能性が高い。

【0003】

但し、充放電装置が併設されている場合、太陽光発電装置の太陽光発電電力の減少に応じて充放電装置の放電電力を増加又は充電電力を減少させ、或いは、太陽光発電装置の太陽光発電電力の増加に応じて充放電装置の放電電力を減少又は充電電力を増加させることで、電力系統への逆潮流電力の増減幅を小さくできる可能性がある。
特許文献１（特開２０１６－１４０１８２号公報）には、太陽光発電電力の変動を蓄電池の放電電力によって平滑化する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－１４０１８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、太陽光発電装置の太陽光発電電力をリアルタイムで取得できない場合、例えば、設定期間毎でしか取得できない場合、太陽光発電電力についての情報を取得した時点で、既に太陽光発電電力が変動している可能性がある。そのため、太陽光発電装置の太陽光発電電力をリアルタイムで取得できないシステムでは、電力系統への逆潮流電力の増減幅が大きくなり過ぎる可能性がある。例えば、太陽光発電装置の太陽光発電電力が非常に小さいことを検知して、その後に充放電装置が大電力の放電を行った場合、その時点で太陽光発電装置の太陽光発電電力が大きくなっていれば、太陽光発電装置の太陽光発電電力と充放電装置の放電電力との合計である逆潮流電力が非常に大きくなる可能性がある。

【0006】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力系統への逆潮流電力の増減幅が大きくなり過ぎることを抑制できる電源システムを提供する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するための本発明に係る電源システムの特徴構成は、電力系統に接続される電力線に接続され、前記電力線との間で電力の充放電を行う充放電装置と、前記電力線に接続される太陽光発電装置とを備え、前記電力線に電力負荷装置が接続されている電源システムであって、
前記充放電装置の充電電力及び放電電力が無いと仮定した場合に前記電力線から前記電力系統へ供給されると想定される逆潮流電力のうち、前記太陽光発電装置を起源とする特定逆潮流電力に関する情報を第１設定期間毎に取得し、前記特定逆潮流電力に関する情報を参照して、第２設定期間毎に、前記充放電装置及び前記太陽光発電装置に動作指令を行う逆潮流制御処理を行う制御装置を備え、
前記制御装置は、前記逆潮流制御処理において、
過去の直近での、前記第１設定期間以上の長さの所定の算出期間に含まれる前記特定逆潮流電力の代表値を算出し、過去の直近の前記特定逆潮流電力が前記代表値より小さい場合、前記充放電装置に対して、その不足分に相当する不足電力を放電して前記電力線から前記電力系統へ供給される逆潮流電力を増加させる放電モードで動作させる指示を行い、
前記充放電装置を前記放電モードで動作させる場合、前記太陽光発電装置に対して、前記太陽光発電装置の定格出力電力から前記不足電力を減算して導出される値を前記太陽光発電装置の太陽光発電電力の目標値として指示するように構成されている点にある。
ここで、前記代表値は、過去の直近での、前記算出期間に含まれる前記特定逆潮流電力の平均値であってもよい。

【0008】

上記特徴構成によれば、充放電装置が放電モードで動作することで、充放電装置及び太陽光発電装置から電力系統へ供給される逆潮流電力は、所定の算出期間での、太陽光発電装置を起源とする特定逆潮流電力の代表値に近い値になる。つまり、電力系統への逆潮流電力の増減幅が大きくなり過ぎることを抑制できる。
更に、充放電装置が放電モードで動作するとしても、充放電装置の放電電力と太陽光発電装置の太陽光発電電力との合計は、最大でも太陽光発電装置の定格出力電力になる。つまり、充放電装置を太陽光発電装置の太陽光発電電力を補填するように動作させつつ、太陽光発電装置の太陽光発電電力の変動を緩和できる。

【0009】

本発明に係る電源システムの別の特徴構成は、前記制御装置は、前記逆潮流制御処理において、過去の直近の前記特定逆潮流電力が前記代表値より大きい場合、その過剰分に相当する過剰電力を充電して前記電力線から前記電力系統へ供給される逆潮流電力を減少させる充電モードで動作させる指示を行うように構成されている点にある。

【0010】

上記特徴構成によれば、太陽光発電装置を起源とする特定逆潮流電力が増加傾向にある場合でも、充放電装置が充電モードで動作することで、太陽光発電装置から電力系統へ供給される逆潮流電力は代表値に近い値になる。つまり、電力系統への逆潮流電力の増減幅を小さくできる。

【0011】

本発明に係る電源システムの更に別の特徴構成は、前記制御装置は、前記太陽光発電装置の前記太陽光発電電力に関する情報を前記第１設定期間毎に取得し、前記逆潮流制御処理において、過去の直近の前記太陽光発電装置の前記太陽光発電電力が前記代表値より大きい場合、前記太陽光発電電力の前記目標値を最大電力に設定するように構成されている点にある。

【0012】

上記特徴構成によれば、太陽光発電装置から最大電力を出力させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】電源システムの構成を示す図である。

【図2】逆潮流制御処理の内容を説明する図である。

【図3】逆潮流制御処理の内容を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に図面を参照して本発明の実施形態に係る電源システムについて説明する。
図１は、電源システムの構成を示す図である。図示するように、電源システムは、充放電装置１０と、太陽光発電装置３０と、制御装置７とを備える。加えて、本実施形態の電源システムは、燃料電池装置２０も備える。図１に示した例では、充放電装置１０は、電力系統１に接続される電力線２の第１接続箇所４に接続され、太陽光発電装置３０は電力線２の第２接続箇所５に接続され、燃料電池装置２０及び電力負荷装置３は電力線２の第３接続箇所６に接続されている。

【0015】

充放電装置１０は、電力系統１に接続される電力線２に接続され、電力線２との間で電力の充放電を行う。具体的には、充放電装置１０は、充放電部１２と、充放電部１２への充電電力及び充放電部１２からの放電電力を調節する電力変換部１１と、電力変換部１１の動作を制御する充放電制御部１３と、充放電装置１０で取り扱われる情報を記憶する記憶部１４とを備える。充放電部１２は、例えば蓄電池等を備える。充放電制御部１３は、所定の上限放電電力と上限充電電力との間で、電力線２への放電電力及び充電電力を調節できる。

【0016】

また、充放電装置１０には、電力測定部８で測定される電力についての情報が伝達される。この電力測定部８で測定される電力は、電力系統１からの受電電力、或いは、電力系統１への逆潮流電力である。

【0017】

太陽光発電装置３０は、太陽電池部３２と、太陽電池部３２の発電電力を所定の電圧、周波数、位相に変換して電力線２に供給する電力変換部３１と、電力変換部３１の動作を制御する太陽光発電制御部３３と、太陽光発電装置３０で取り扱われる情報を記憶する記憶部３４とを備える。太陽光発電制御部３３は、電力変換部３１の動作を制御することで、電力線２に供給される太陽光発電電力を調節できる。例えば、太陽光発電制御部３３は、最大電力追従制御を行うように電力変換部３１を動作させることもできる。

【0018】

燃料電池装置２０は、燃料電池部２２と、燃料電池部２２の発電電力を所定の電圧、周波数、位相に変換して電力線２に供給する電力変換部２１と、燃料電池部２２及び電力変換部２１の動作を制御する燃料電池制御部２３と、燃料電池装置２０で取り扱われる情報を記憶する記憶部２４とを備える。また、燃料電池装置２０は、燃料電池部２２の燃料ガスである水素を生成する燃料改質装置を備えていてもよい。

【0019】

燃料電池制御部２３は、所定の上限出力電力と下限出力電力との間で、燃料電池装置２０から電力線２への出力電力を調節できる。例えば、燃料電池制御部２３は、燃料電池装置２０の出力電力を上限出力電力に維持して連続運転させることができる。

【0020】

また、燃料電池装置２０には、電力測定部９で測定される電力についての情報が伝達される。この電力測定部９で測定される電力は、例えば照明機器や空調機器などの住宅負荷等である電力負荷装置３の負荷電力から燃料電池装置２０の出力電力を減算した電力になる。つまり、負荷電力が燃料電池装置２０の出力電力よりも大きい場合には、電力測定部９で測定される電力の符号はプラスになり、負荷電力が燃料電池装置２０の出力電力よりも小さい場合には、電力測定部９で測定される電力の符号はマイナスになり、負荷電力と燃料電池装置２０の出力電力と同じ場合には、電力測定部９で測定される電力はゼロになる。そして、燃料電池制御部２３は、燃料電池装置２０の出力電力を、電力負荷装置３の負荷電力に追従させる運転を行わせることもできる。例えば、燃料電池制御部２３は、電力測定部９で計測される電力（即ち、電力系統１から供給される電力）がゼロになるように燃料電池装置２０の出力電力を調節することで、電力負荷装置３の負荷電力に追従させる運転を行わせることができる。

【0021】

制御装置７は、充放電装置１０及び太陽光発電装置３０及び燃料電池装置２０との間で情報通信を行うことができる。本実施形態の場合、制御装置７は、電力測定部８で測定される逆潮流電力Ｐ１についての情報及び充放電装置１０から電力線２に出力される放電電力Ｐ２についての情報を充放電装置１０から取得し、太陽光発電装置３０から電力線２に出力される太陽光発電電力Ｐ３についての情報を太陽光発電装置３０から取得し、電力測定部９で測定される供給電力Ｐ４についての情報を燃料電池装置２０から取得する。

【0022】

逆潮流電力Ｐ１は、放電電力Ｐ２と太陽光発電電力Ｐ３との合計から、供給電力Ｐ４を減算して導出される。つまり、Ｐ１＝Ｐ２＋Ｐ３－Ｐ４、となる。尚、本実施形態では、燃料電池装置２０は、負荷追従運転、即ち、電力測定部９で計測される電力（即ち、電力系統１から供給される電力）がゼロになるように燃料電池装置２０の出力電力を調節する運転を行っているため、Ｐ４＝０である。

【0023】

制御装置７は、充放電装置１０の充電電力及び放電電力が無いと仮定した場合に電力線２から電力系統１へ供給されると想定される逆潮流電力のうち、太陽光発電装置３０を起源とする特定逆潮流電力に関する情報を第１設定期間毎（例えば１分間毎など）に取得（即ち導出）する。本実施形態では、電力線２に太陽光発電装置３０と燃料電池装置２０とが接続されているため、充放電装置１０の充電電力及び放電電力が無いと仮定した場合に電力線２から電力系統１へ供給されると想定される逆潮流電力は「Ｐ３－Ｐ４」となる。そして、Ｐ４が正の値の場合、即ち、燃料電池装置２０を起源とする逆潮流電力が無い場合には、太陽光発電装置３０を起源とする特定逆潮流電力は「Ｐ３－Ｐ４」になる。それに対して、Ｐ４が負の値の場合、即ち、燃料電池装置２０を起源とする逆潮流電力が有る場合には、太陽光発電装置３０を起源とする特定逆潮流電力は「Ｐ３」になる。そして、制御装置７は、特定逆潮流電力に関する情報を参照して、第２設定期間毎に、充放電装置１０及び太陽光発電装置３０に動作指令を行う逆潮流制御処理を行う。

【0024】

具体的には、制御装置７は、逆潮流制御処理において、過去の直近での、第１設定期間以上の長さの所定の算出期間（例えば６０分間など）に含まれる特定逆潮流電力の代表値を算出し、過去の直近の特定逆潮流電力が代表値より小さい場合、充放電装置１０に対して、その不足分に相当する不足電力を放電して電力線２から電力系統１へ供給される逆潮流電力を増加させる放電モードで動作させる指示を行う。加えて、制御装置７は、充放電装置１０を放電モードで動作させる場合、太陽光発電装置３０に対して、太陽光発電装置３０の定格出力電力から不足電力を減算して導出される値を太陽光発電電力の目標値（上限値）として指示する。

【0025】

図２及び図３は、逆潮流制御処理の内容を説明する図である。図２に示すように、制御装置７は、１分間毎に、太陽光発電装置３０を起源とする特定逆潮流電力を決定して記憶している。図中では、太陽光発電装置３０を起源とする特定逆潮流電力のことを、「太陽光発電電力分」と記載している。本実施形態ではＰ４＝０であるため、太陽光発電装置３０を起源とする特定逆潮流電力は、太陽光発電電力Ｐ３になる。そして、制御装置７は、図２に示すような、過去６０分間に含まれる特定逆潮流電力の代表値を決定する。この代表値は、例えば、過去の直近での、第１設定期間以上の長さの所定の算出期間（例えば６０分間など）に含まれる特定逆潮流電力の平均値である。

【0026】

また、制御装置７は、上記第２設定期間毎の逆潮流制御処理タイミングになると、過去の直近の特定逆潮流電力と代表値とを比較する。図２に示す例では、過去の直近の特定逆潮流電力は代表値より小さいため、制御装置７は、充放電装置１０に対して、その不足分に相当する不足電力を放電する放電モードで動作させる指示を行う。その結果、逆潮流制御処理タイミングの後、充放電装置１０はその不足電力を放電する。加えて、制御装置７は、太陽光発電装置３０に対して、太陽光発電装置３０の定格出力電力から不足電力を減算して導出される値を太陽光発電電力の目標値（上限値）として指示する。その結果、充放電装置１０が放電モードで動作する場合、太陽光発電装置３０の発電電力が急激に大きくなったとしても、充放電装置１０の放電電力と太陽光発電装置３０の太陽光発電電力との和は、最大でも太陽光発電装置３０の定格出力電力になる。

【0027】

尚、図３に示すように、制御装置７は、逆潮流制御処理において、過去の直近の特定逆潮流電力が代表値より大きい場合、その過剰分に相当する過剰電力を充電して電力線２から電力系統１へ供給される逆潮流電力を減少させる充電モードで動作させる指示を行う。図３では、逆潮流制御処理タイミングの後の充放電装置１０の充電電力により、太陽光発電電力分（特定逆潮流電力）の一部が充電されている状態を示している。逆潮流制御処理タイミングの後の太陽光発電電力分において、破線で示している部分が充放電装置１０で充電される電力分である。

【0028】

更に、制御装置７は、太陽光発電装置３０の太陽光発電電力に関する情報を第１設定期間毎（１分間毎）に取得し、逆潮流制御処理において、過去の直近の太陽光発電装置３０の太陽光発電電力が代表値より大きい場合、太陽光発電電力の目標値（上限値）を最大電力に設定する。つまり、太陽光発電装置３０の太陽光発電電力に対する制限が解除され、例えば最大電力追従制御などが行われる。

【0029】

以上のように、充放電装置１０が放電モードで動作することで、充放電装置１０及び太陽光発電装置３０から電力系統１へ供給される逆潮流電力は、所定の算出期間での、太陽光発電装置３０を起源とする特定逆潮流電力の代表値に近い値になる。つまり、電力系統１への逆潮流電力の増減幅が大きくなり過ぎることを抑制できる。更に、充放電装置１０が放電モードで動作するとしても、充放電装置１０の放電電力と太陽光発電装置３０の太陽光発電電力との合計は、最大でも太陽光発電装置３０の定格出力電力になる。つまり、充放電装置１０を太陽光発電装置３０の太陽光発電電力を補填するように動作させつつ、太陽光発電装置３０の太陽光発電電力の変動を緩和できる。

【0030】

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、電源システムの構成について具体例を挙げて説明したが、それらの構成は適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、電源システムが燃料電池装置２０を備える例を説明したが、電源システムが燃料電池装置２０を備えていなくてもよい。

【0031】

＜２＞
上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用でき、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変できる。

【産業上の利用可能性】

【0032】

本発明は、電力系統への逆潮流電力の増減幅が大きくなり過ぎることを抑制できる電源システムに利用できる。

【符号の説明】

【0033】

１ 電力系統
２ 電力線
３ 電力負荷装置
７ 制御装置
１０ 充放電装置
３０ 太陽光発電装置

【図1】

【図2】

【図3】