JPH0626458B2 - 太陽光発電システムの制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、太陽電池の出力により充電される蓄電池の
出力直流をインバータにより交流に変換し、変換した交
流電力を商用電力系統に連系して送出する太陽光発電シ
ステムの制御方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、電気事業を営む電力会社の電源設備の運用は、
原子力発電設備をベースにして，水力発電，火力発電そ
の他の設備の各出力を、１日の負荷変動に応じて調整し
ており、この場合過去の負荷実績などにもとづき、おお
よその負荷予測を行ない、予め運用計画をたてることが
通常行なわれている。

ところで、最近新たな発電システムとして、太陽電池を
用いた太陽光発電システムの開発が盛んに進められてお
り、この太陽電池発電システムを多数分散配置し、各シ
ステムの発電電力を直接商用電力系統に回生することが
考えられているが、太陽光発電システムの出力が日射条
件によつてランダムに変化するため、配電系統全体にわ
たつて電圧管理を適正に行なうことは非常に困難であ
る。

そこで従来、新エネルギー総合開発機構〔NEDO〕の昭和
６１年度研究成果年報（II）太陽、燃料・貯蔵、アルコ
ール，バイオマス等技術開発編の214〜219頁に記載され
ているように、電気事業における貯蔵装置すなわち蓄電
池付きの太陽光発電システムの最適運用方式を確立する
ために、日射量比例運転方式，定電力運転方式（負荷の
ピーク時に定格出力で運転する方式）や潮流安定化運転
方式（変電所との連系点の潮流を管理値内に安定化する
方式）などが検討され、実証試験が行なわれている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記した各運転方式は、電気事業用の大規模な
電源設備として、変電所レベルでのシステムの集中監視
を行ない、電力通信網を使つた遠隔制御を行なう場合の
方式であり、一般家庭に適用される２〜３KWの小規模の
分散配置型の太陽光発電システムでは、個々のシステム
すべてに対し、前記した大規模設備のように集中的な監
視や遠隔制御を行なうことは極めて困難であるため、各
発電シテテムごとに出力調整を行なわなければならない
が、従来の小規模分散配置型の太陽光発電システムの場
合、各発電システムごとに有効な出力調整機能を備えて
おらず、各発電システムの出力変化を予測できず、電力
系統の安定化を図ることができないという問題点があ
る。

そこで、この発明では、各一般家庭に適用される小規模
分散型の太陽光発電システムにおいて、発電システムの
出力変化を予測して電力系統の安定化を図れるようにす
ることを技術的課題とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、日毎の前記太陽電池の発電電力量を計測する
手段と、前記インバータの１日当りの時刻に対する送出
電力パターンを記憶する手段と、を備え、前日の前記太
陽電池の発電電力量に、当日の前記インバータの送出電
力量が比例すると共に、該インバータの送出電力が前記
記憶手段に記憶された送出電力パターンとなるように、
前記インバータの出力を制御するものである。

〔作 用〕

したがつて、この発明によると、日毎の太陽電池(1)の
発電電力量がコントローラ(6)により計測される前日の
太陽電池(1)の電電力量に，当日のインバータ(3)の出力
電力量が比例するようコントローラ(6)によりインバー
タ(3)の出力が制御されるため、一般家庭に適用される
小規模分散型の太陽光発電システムにおいて、発電シス
テム単位での出力調整が行なえ、発電システムの出力変
化，すなわちインバータ(3)の出力変化の予測が可能に
なる。

〔実施例〕 つぎに、この発明を、その１実施例を示した図面ととも
に詳細に説明する。

第１図において、(1)は太陽電池、(2)は太陽電池(1)の
出力により充電される蓄電池、(3)はインバータであ
り、太陽電池(1)および蓄電池(2)の出力直流を交流に変
換し、商用電力系統(4)に連系して送出するようになつ
ている。

(5)は太陽電池(1)とインバータ(3)との間に設けられ太
陽電池(1)の出力電流を検出する分流器、(6)はインバー
タ(3)のコントローラであり、分流器(5)により検出され
た太陽電池(1)の出力電流と，蓄電池(2)の出力電圧との
積から、太陽電池(1)の発電電力を求め、たとえば１０
秒などの所定時間ごとにその瞬時値を累積し、日毎の太
陽電池(1)の発電電力量を計測し、計測した前日の前記
発電電力量に，インバータ(3)の出力電力量が比例する
よう、インバータ(3)の出力を後述のＲＯＭに記憶され
た出力パターンに従つて制御するようになつている。

つぎに、前記したコントローラ(6)の構成を示す第２図
および第３図について説明する。

第２図において、(7)は１分ごとのインバータ(3)の出力
パターンデータを８ビツト（１バイト）データとして記
憶し１日分（1440バイト）のインバータ(3)の出力パタ
ーンデータを記憶したＲＯＭからなるメモリ、(8)はタ
イマ手段であり、時刻を計時し、１分ごとに１ビツトず
つ増加するアドレスデータをメモリ(7)に送出し、メモ
リ(7)から１分ごとの出力パターンデータをＤ／Ａ変換
器(9)に出力させる。

(10)前記分流器(5)による電流と蓄電池(2)の出力電圧と
の積にもとづいて計測した前日の太陽電池(1)の発電電
力量に，蓄電池(2)の貯蔵効率を乗じたインバータ(3)の
当日の出力電力量の設定値を導出し，８ビツトデータと
してＤ／Ａ変換器(11)に出力する電力量設定器、(12)は
乗算器であり、両Ｄ／Ａ変換器(9)，(11)の出力の積を
演算し、１分ごとのインバータ(3)の出力電力指令値と
して出力端子(13)に出力する。

つぎに、第３図において、14は入力端子(15)を介して前
記太陽電池(1)，蓄電池(2)からの直流が入力され入力さ
れた直流を交流に変換して出力端子(16)に送出するイン
バータ用スイツチング素子，出力トランス等からなるイ
ンバータ主回路、(17)は変流器(18)によるインバータ主
回路(14)の出力電流と，出力電圧とからインバータ(3)
の実際の出力電力を検出する電力検出器、(19)は出力端
子(13)を介した出力電力指令値と検出器(17)による電力
検出値との誤差を導出する減算器、(20)はＰＷＭ制御回
路であり、減算器(19)による誤差に応じ、インバータ主
回路(14)のスイツチング素子に出力するスイツチングパ
ルスのパルス幅を制御し、インバータ主回路(14)の出力
電圧と位相とを制御し、インバータ(3)の出力電力を前
記指令値に一致させるようになつている。

ところで、インバータ(3)の出力パターンを設定する場
合、たとえば第４図(a)に示すように、時刻に対する正
弦曲線や、同図(b)に示すように、時刻に対する電気事
業における発電設備の運用曲線に近似した曲線など、電
力系統の運用において有効と思われる任意の曲線のパタ
ーンを出力パターンとして選定し、１分ごとの出力パタ
ーンデータを８ビツトデータとして、１日分の出力パタ
ーンデータをメモリ(7)に予め記憶させておく。

そして、前記したように、電力設定器(10)により、分流
器(5)による電流と蓄電池(2)の出力電圧との積にもとづ
いて計測された前日の太陽電池(1)の発電電力量から、
当日のインバータ(3)の出力電力量の設定値が導出さ
れ、ＲＯＭ(7)に記憶された出力パターンと、導出され
た当日のインバータ(3)の出力電力量の設定値とから、
１分ごとのインバータ(3)の出力電力指令値が乗算器(1
2)により算出される。

さらに、減算器(19)により、乗算器(12)からの前記出力
電力指令値と、電力検出器(17)により検出された実際の
インバータ(3)の出力電力値との誤差が求められ、この
誤差がゼロになるように、ＰＷＭ制御回路(20)によりイ
ンバータ主回路(14)が制御され、インバータ(3)の１分
ごとの出力電力が前記出力電力指令値に一致し、しかも
インバータ(3)の出力パターンは予め設定された出力パ
ターンとなり、たとえば正弦曲線パターンを設定した場
合には、インバータ(3)の出力パターンは正弦曲線状と
なる。

ところで、実際に2.5KWの出力容量を有する太陽光発電
システムの運転を行なつたところ、太陽電池(1)の発電
電力，インバータ(3)の出力電力，蓄電池(2)の充放電電
力および蓄電池(2)の貯蔵電力量の６日間における経過
時刻に対する変化は、それぞれ第５図(a)〜(d)に示すよ
うになつた。

このとき、第５図(b)に示す各日ごとのインバータ(3)の
出力電力量は、同図(a)に示す前日太陽電池(1)の発電電
力量に比例しており、インバータ(3)の出力パターンは
正弦曲線パターンに設定されている。

さらに、第５図(c)の蓄電池(2)の充放電電力は、各時刻
ごとの同図(a)の太陽電池(1)の発電電力から同図(b)の
インバータ(3)の出力電力を差引いた値となつており、
インバータ(3)の出力電力が太陽電池(1)の発電電力を上
回わるときには、蓄電池(2)の放電電力がインバータ(3)
に供給されている。

なお、第５図(a)〜(d)は、１時間ごとの制御を行なつた
場合のデータを示している。

したがつて、前記実施例によると、日毎の太陽電池(1)
の発電電力量を計測し、前日の太陽電池(1)の発電電力
量に，当日のインバータ(3)の出力電力量が比例するよ
う、コントローラ(6)によりインバータ(3)の出力を制御
したため、一般家庭に適用される小規模分散型の太陽光
発電システムにおいて、発電システム単位での出力調整
を行なうことができ、発電システムの出力変化，すなわ
ちインバータ(3)の出力変化を予測することが可能とな
り、商用電力系統(4)側の運用計画を容易にたてること
が可能となり、電力系統の安定化を図ることができる。

さらに、電力需要地域ごとの負荷パターンに応じた各種
のインバータ(3)の出力パターンを記憶したＲＯＭを準
備し、これらのＲＯＭからいずれかを適宜メモリ(7)と
して選択することにより、各需要地域ごとに、太陽光発
電システムの出力調整を行なうことができる。

なお、この発明は、前記実施例に限るものでないのは言
うまでもない。

〔発明の効果〕

以上の通り本発明によれば、一般家庭に適用される小規
模分散型の太陽光発電システム単位での出力調整を行う
ことができ、発電システムの出力変化、即ちインバータ
の出力変化を予測することが可能となる。

また、電力需要地域毎の負荷パターンに応じたインバー
タの送出電力パターンを記憶させることにより、各需要
地域毎に太陽光発電システムの出力調整を行うことがで
きる。

従って、商用電力系統側の運用計画を容易に立てること
が可能となり、電力系統の安定化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の太陽光発電システムの制御方法の１
実施例を示し、第１図は全体のブロツク図、第２図およ
び第３図は一部のブロツク図、第４図(a)，(b)は動作説
明図、第５図(a)〜(d)はそれぞれ太陽電池の発電電力，
インバータの出力電力，蓄電池の充放電電力，蓄電池の
貯蔵電力量の時間変化を示す図である。 (1)……太陽電池、(2)……蓄電池、(3)……インバー
タ、(4)……商用電力系統、(6)……コントローラ。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−285519（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−92132（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−175929（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】太陽電池と、該太陽電池に並列接続された
   蓄電池と、前記太陽電池及び蓄電池の直流を交流に変換
   するインバータと、該インバータと連系接続される商用
   電力系統とからなる太陽光発電システムにおいて、 日毎の前記太陽電池の発電電力量を計測する手段と、 前記インバータの１日当りの時刻に対する送出電力パタ
   ーンを記憶する手段と、を備え、 前日の前記太陽電池の発電電力量に、当日の前記インバ
   ータの送出電力量が比例すると共に、該インバータの送
   出電力が前記記憶手段に記憶された送出電力パターンと
   なるように、前記インバータの出力を制御することを特
   徴とする太陽光発電システムの制御方法。