JP2012165605A - 電源システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電力系統2から負荷3に繋がる分岐路2Aに接続され、電力系統2からの電力を充電する、あるいはその蓄えた電力を負荷3に放電する分散電源装置10と、この分散電源装置10の充放電を制御して、電力系統2から受け取る電力を平準化する制御手段20と、を備える電源システム1である。この電源システム1は、さらに電力系統2から負荷3に入力される電力または電力量(電力と時間の積算値)の実質的な値である入力値を測定する入力値測定手段30を備える。そして、電源システム1の制御手段20は、入力値測定手段30で測定した入力値に基づいて、分散電源装置10の充放電を制御する。
【選択図】図1
Description
≪全体構成≫
図1に示すように、電気事業者が供給する電力系統2からは、各需要者の負荷3に向けて伸びる複数の分岐路2A〜2Dが設けられている。以降、それら分岐路2A〜2Dのうち、分岐路2Aに設けられる電源システム1について説明する。
分散電源装置10は、電力を蓄え、必要に応じて蓄えた電力を放出することができれば構成であれば良く、特に限定されない。例えば、分散電源装置10として、Ni−H電池やLiイオン電池、NaS電池、レドックスフロー電池などの二次電池を利用できる。その他、電力を電気化学的な形態とは異なる形態で貯蔵する構成としても良い。例えば、水素製造装置と、水素貯留タンクと、燃料電池とで分散電源装置10を構成する。その場合、電力を用いて水素製造装置で水素を作製し、水素貯蔵タンクに貯蔵しておくことで電力を蓄え、電力を放出する際は、タンクの水素を使って燃料電池で発電する。以上、例示したこれらの構成の中でも、レドックスフロー電池は、大容量のものを容易に構築することができるので、好ましい。レドックスフロー電池としては、電解液としてV、Fe、Cr、Br、Mn、Tiイオン等を用いたものが好適である。
入力値測定手段30は、分散電源装置10と分岐路2Aとの接合点11よりも電力系統2側に設けられ、電力系統2から負荷3に入力される実質的な電力(入力値)を測定する手段である。この入力値測定手段30としては、ごく一般的な電力測定器を使用できる。
制御手段20は、上記入力値測定手段30からの情報に基づいて分散電源装置10に電力系統2から電力を充電させるのか、それとも分散電源装置10から負荷3に電力を放電させるのか、あるいは分散電源装置10を動かさないのかを判断する。そして、その判断に基づいて交直変換器40を操作し、実際に分散電源装置10を動作させる。この制御手段20はコンピューターなどで構成することができる。
[基本制御]
上記電源システム1の基本的な制御を、図1、図2を参照しつつ説明する。始めに、電源システム1は、分岐路2Aに設けられる入力値測定手段30により、電力系統2から負荷3に入力される入力電力(入力値)PLを測定する(図2のS1)。入力電力PLは消費電力と同義である。この入力電力PLは、制御手段20に一時保持しておく。
ここでいう固定値とは、予め目標値設定部22に入力しておいた目標値PSのことである。終日一定の目標値PSであれば、消費電力を平準化することができる。なお、電気事業者と消費電力の上限を定めた契約を結んでいる場合、固定値(目標値PS)は、その契約電力の90〜99%となるように設定することが好ましい。目標値PSが契約電力と同じ場合、突発的な消費電力の増加に対応できず、消費電力が契約電力をオーバーする可能性がある。以下の(2)〜(4)においても目標値PSは、契約電力の90〜99%に収まるように設定する。
例えば、昼間は目標値PSを100とし、夜間は目標値PSを90とするといったように、時間帯に応じた固定値を予め目標値設定部22に入力しておく。この場合、消費電力を平準化する効果は、上記(1)に劣るものの、各時間帯の消費電力の実態に沿った効率的な電源システム1の運転を行うことができる。
ここでいう変動値とは、過去の一定期間における入力電力PLを参照して目標値設定部22が適宜決定する目標値PSである。例えば、数日間にわたっての入力電力PLを記録し、その平均値を目標値PSとして終日使用する。そして、次の日には、終日使用する目標値PSを新たに設定する。詳しくは、後述する追加制御5で説明する。
一日のうちで何度も変動値を求め、その都度、目標値PSを求めた変動値に再設定する。詳しくは後述する追加制御6で説明する。
一般的な需要者における消費電力は、時間帯によって大きく変動する。例えば、夏場の一般家庭などでは、昼間の時間帯で消費電力が大きくなる傾向にある。そこで、昼間の時間帯を、分散電源装置10への充電を禁止する充電禁止時間帯とすることが好ましい。この充電禁止時間帯では、図2のS3で入力電力PL<目標値PSとなり、動作判断部21が『電力系統2から分散電源装置10に充電するべき』と判断しても、制御手段20はその判断を無視する。
上記充電禁止時間帯に加え、放電禁止時間帯を設けることも好ましい。放電禁止時間帯は、総じて消費電力が昼間よりも小さい夜間に設定すると良い。この放電禁止時間帯では、図2のS3で入力電力PL≧目標値PSとなり、動作判断部21が分散電源装置10から負荷3に放電するべきと判断しても、制御手段20はその判断を無視する。
追加制御2で示した放電禁止時間帯において、予め決定されたスケジュールに従って分散電源装置10を制御しても良い。夜間は、消費電力が変動することはあっても、消費電力が大きくなりすぎることは殆どない。そのため、放電禁止時間帯において定められたスケジュールに従って分散電源装置10を制御すれば、入力値測定手段30や、電源出力測定手段50、分散電源装置10を常時作動させておく必要がなく、効率的かつ経済的に電源システム1を運転させることができる。
追加制御2で示した充電禁止時間帯と放電禁止時間帯に加えて、分散電源装置10による充電も放電も行わない動作停止時間帯を設けても良い。例えば、一般家庭における就寝時間帯では、消費電力が増加することも減少することも稀である。そのような就寝時間帯に入力値測定手段30や分散電源装置10などの作動させておくことは非効率的である。そこで、就寝時間帯に動作停止時間帯を割り当てることで、入力値測定手段30や分散電源装置10を動作させる電力を節約することができる。
この項目では、長めのスパンで過去の一定期間における入力電力PLを参照して目標値PSを決定し、その決定した目標値PSを終日使用する制御を説明する。例えば、1日間〜7日間の総電力量から計算した平均電力を目標値PSとして終日使用する。そして、次の日には、前日を含む1日間〜7日間の総電力量から計算した平均電力を目標値PSとして再設定することを繰り返す。このような制御を行えば、一日の消費電力を平準化できるし、時期(季節や、需要家の繁忙期など)に応じた消費電力の平準化を達成することもできる。
この項目では、短めのスパンで過去の一定期間における入力電力PLを参照して目標値PSを決定し、その都度、目標値PSを再設定する例を説明する。例えば、5秒間〜1日間の総電力量から平均電力を求めると共に、測定した時間帯に応じた補正値をその平均電力に足して目標値PSを決定する。そして、古い目標値PSを、新たに求めた目標値PSに更新する。このような制御を行えば、上記追加制御5に比べて消費電力を平準化する効果は小さいものの、時間帯に応じた効率的な電源システム1の運転を行うことができる。例えば、消費電力が非常に小さな時間帯に、分散電源装置10に過大に充電を行うといった無駄をなくすことができる。ここで、時間帯に応じたより効率的な電源システム1の運転を行うのであれば、測定する期間を1分〜1日間とすることが好ましく、1分〜3時間とすることがより好ましく、5分〜1時間とすることが最も好ましい。
10 分散電源装置
20 制御手段 21 動作判断部 22 目標値設定部
30 入力値測定手段
2 電力系統
2A〜2D 分岐路
3 負荷
11 接合点
31,61 交流遮断機
40 交直変換器
50 電源出力測定手段
62 トランス
63 直流遮断機
Claims (9)
- 電力系統から負荷に繋がる分岐路に接続され、前記電力系統からの電力を充電する、あるいはその蓄えた電力を前記負荷に放電する分散電源装置と、
この分散電源装置の充放電を制御して、前記電力系統から受け取る電力を平準化する制御手段と、
を備える電源システムであって、
電力系統から負荷に入力される電力または電力量の実質的な値である入力値を測定する入力値測定手段を備え、
前記制御手段は、前記入力値測定手段で測定した入力値に基づいて、前記分散電源装置の充放電を制御することを特徴とする電源システム。 - 前記制御手段は、
電力系統から負荷に入力される電力または電力量の目標値を設定する目標値設定部と、
前記入力値と目標値との差分に基づいて前記分散電源装置に行わせる動作を判断する動作判断部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の電源システム。 - 前記目標値設定部は、前記目標値を時間帯に応じて変更することを特徴とする請求項2に記載の電源システム。
- 前記制御手段において充電禁止時間帯が設定されており、
前記制御手段は、前記充電禁止時間帯では、前記動作判断部の判断に拘らず前記分散電源装置に充電を行わせないことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電源システム。 - 前記制御手段において放電禁止時間帯が設定されており、
前記制御手段は、前記放電禁止時間帯では、前記動作判断部の判断に拘らず前記分散電源装置に放電を行わせないことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の電源システム。 - 前記制御手段は、前記放電禁止時間帯では、予め定められたスケジュールに従って前記分散電源装置を制御することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の電源システム。
- 前記制御手段において動作停止時間帯が設定されており、
前記制御手段は、前記動作停止時間帯では前記分散電源装置を制御しないことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の電源システム。 - 前記目標値設定部は、過去の5秒間〜1日間に得られた複数の入力値に基づいて前記目標値を設定することを特徴とする請求項2〜7のいずれか一項に記載の電源システム。
- 前記目標値設定部は、過去1日間〜7日間に得られた複数の入力値に基づいて前記目標値を設定することを特徴とする請求項2に記載の電源システム。
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2011
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