JPH10201129A

JPH10201129A - 太陽光エネルギ−活用発電設備

Info

Publication number: JPH10201129A
Application number: JP8351111A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Ohashi; 孝之大橋; Hiroshi Nishida; 啓西田
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 1998-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】太陽電池８とインバータ９を共用する蓄電池
１２を設けると共に、太陽電池８の発電電力による蓄電
池１２への充電を可能にすることにより、経済効果の高
い太陽光エネルギー活用発電設備を提供する。【解決手段】太陽電池８と電力系統とを連系させて低
圧負荷６，６に電力を供給する太陽光エネルギー活用発
電設備において、蓄電池１２と受電電力検出器５とを設
け、電力系統から供給を受ける電力が契約電力を超えて
いる場合に、蓄電池１２を放電させ、この電力が契約電
力以下である場合に、蓄電池１２の放電を停止させると
共に、随時この蓄電池１２に充電を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、太陽電池で発電
した電力を電力系統と連系させて構内の負荷に供給する
太陽光エネルギー活用発電設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】電力消費量は、季節や時間帯に応じて大
きく変化するが、電力設備は、これらのうちの最大の電
力消費量を賄い得るようにしなければならない。このた
め、電力消費量の変化が大きいと電力設備の無駄が多く
なるので、この電力消費量を平準化すること（負荷率を
高めること）が望まれている。

【０００３】そこで、電力系統の深夜の余剰電力（深夜
電力）を利用して構内の蓄電池に充電を行い、昼間、構
内の消費電力が大きくなると、この蓄電池を放電させて
構内の負荷に供給することにより、電力系統から供給さ
れる電力の平準化を図る蓄電池電力貯蔵設備が広く利用
されている。

【０００４】また、太陽電池を電力系統と連系させて構
内の負荷に電力を供給する太陽光エネルギー活用発電設
備も広く利用されるようになって来ている。この太陽光
エネルギー活用発電設備は、日射量が不足する雨天や夜
間等には、電力系統から電力の供給を受けるが、日射量
の多い昼間には、太陽電池の発電電力によって構内の負
荷に十分な電力を供給できるので、電力系統から供給さ
れる電力の平準化を図ると共に省エネルギー化も図るこ
とができる。なお、このような太陽光エネルギー活用発
電設備では、太陽電池の発電電力が構内の負荷の電力消
費量を超える場合に、この余剰電力を電力系統に供給す
るようにした逆潮流ありの連系運転を行う場合もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、蓄電池電力
貯蔵設備では、電力系統からの電力を直流に変換して蓄
電池に充電を行うと共に、この蓄電池が放電した電力を
交流に変換して構内の負荷に供給するために、双方向イ
ンバータを用いる必要がある。また、太陽光エネルギー
活用発電設備では、太陽電池が発電した電力を交流に変
換して構内の負荷や電力系統に供給するためにインバー
タを用いる必要がある。このため、これらの設備を併設
すると、それぞれにインバータを設けなければならない
ために、設備費が高くなるという問題があった。また、
これらの設備を単純に併設したのでは、蓄電池への充電
は深夜に行われるだけであるため、例えば太陽電池の発
電電力が大きい昼間に構内の消費電力が減少した場合に
も、この蓄電池への充電が行われず、蓄電池容量を有効
に利用することができないという問題も生じる。

【０００６】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、太陽電池とインバータを共用する蓄電池を設
けると共に、太陽電池の発電電力による蓄電池への充電
を可能にすることにより、経済効果の高い太陽光エネル
ギー活用発電設備を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、上記課
題を解決するために、太陽電池で発電し双方向インバ
ータによって交流に変換される電力と、電力系統から受
電点を介して供給される電力とを連系させて構内の負荷
に供給する太陽光エネルギー活用発電設備において、太
陽電池が発電した電力、又は、この発電電力と電力系統
から受電点を介し双方向インバータによって直流に変換
された電力とによって充電される蓄電池と、受電点での
電力を検出する受電電力検出装置と、この受電電力検出
装置が電力系統から供給を受ける電力が所定値を超えて
いることを検出した場合に、蓄電池を放電させて双方向
インバータにより交流に変換し構内の負荷に電力を供給
する蓄電池電力供給手段と、この電力検出装置が電力系
統から供給を受ける電力が所定値以下であることを検出
した場合に、蓄電池の放電を停止させる蓄電池電力停止
手段とを備えたことを特徴とする。

【０００８】の手段によれば、太陽電池と双方向イン
バータを共用する蓄電池を設けることにより、太陽光エ
ネルギー活用発電設備に蓄電池電力貯蔵設備を併設した
場合のインバータの無駄をなくすことができる。また、
電力系統から供給を受ける電力が所定値以下である場合
には、蓄電池電力停止手段が蓄電池の放電を停止させて
太陽電池と電力系統との連系運転を優先させ、電力系統
から供給を受ける電力が所定値を超えた場合にのみ、蓄
電池電力供給手段が蓄電池を放電させるので、蓄電池容
量を有効に利用することができるようになる。なお、蓄
電池は、蓄電池電力停止手段が放電を停止させている間
に、太陽電池の発電電力や電力系統からの電力を用いて
適宜充電を行うことができる。

【０００９】また、前記の電力検出装置が電力系統
から供給を受ける電力が所定値以下であることを検出し
た場合であって、蓄電池が満充電ではないときに、太陽
電池が発電した電力によって、この蓄電池の充電を行う
蓄電池充電手段を備えたことを特徴とする。

【００１０】の手段によれば、電力系統から供給され
る電力だけでなく、太陽電池の発電電力による蓄電池へ
の充電も可能にするので、太陽電池の発電電力に余裕が
ある場合に随時この蓄電池の充電を行うことができ、蓄
電池容量を有効に利用することができるようになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の具体的実施の形
態について図面を参照して説明する。

【００１２】図１はこの発明の一実施形態を示すもので
あって、太陽光エネルギー活用発電設備の構成を示すブ
ロック図である。

【００１３】本実施形態の太陽光エネルギー活用発電設
備の構成例を図１に示す。電力系統の電力は、受電点１
から供給されるようになっている。受電点１は、高圧遮
断器２と変圧器３を介して構内の低圧母線４に接続され
る。変圧器３は、電力系統の高電圧と低圧母線４の低電
圧との間の電圧変換を行うものである。また、これら高
圧遮断器２と変圧器３との間の配電線には、受電電力検
出器５の受電電流検出用ＣＴ５ａと受電電圧検出用ＰＴ
５ｂが取り付けられている。受電電流検出用ＣＴ５ａ
は、この配電線を流れる電流を検出する変流器であり、
受電電圧検出用ＰＴ５ｂは、この配電線の電圧を検出す
る検出用変圧器である。そして、受電電力検出器５は、
これら受電電流検出用ＣＴ５ａと受電電圧検出用ＰＴ５
ｂが検出した電流と電圧により、受電点１を介し電力系
統から供給を受ける電力や、逆に電力系統に供給する電
力を検出するものである。低圧母線４には、構内の低圧
負荷６，６が開閉器７，７を介して接続されている。こ
れらの低圧負荷６，６は、構内の各種の負荷を代表して
示したものである。

【００１４】この構内施設の屋外や屋上等には、太陽電
池８が設置されている。太陽電池８は、日射量に応じて
直流電力を発電する半導体素子を多数配置したものであ
る。この太陽電池８の出力は双方向インバータ９の直流
入出力端子に接続され、この双方向インバータ９の交流
入出力端子が上記低圧母線４に接続されている。しか
も、この双方向インバータ９の直流入出力端子には、開
閉器１０，１１を介して蓄電池１２が接続されている。
また、この開閉器１１には、放電用ダイオード１３が並
列に接続されている。さらに、これら開閉器１１と放電
用ダイオード１３の並列回路と蓄電池１２との間の配電
線には、蓄電池電流検出器１４が取り付けられている。
蓄電池電流検出器１４は、蓄電池１２の充放電電流を検
出する直流電流検出器である。

【００１５】双方向インバータ９は、太陽電池８が発電
した直流電力や蓄電池１２が放電した直流電力を交流電
力に変換して、低圧母線４を介し低圧負荷６，６に供給
したり、受電点１を介し電力系統に供給するインバータ
としての機能と、受電点１を介し電力系統から供給され
る交流電力を直流電力に変換して蓄電池１２を充電する
整流器としての機能を有するものである。また、この双
方向インバータ９は、受電電力検出器５が検出した受電
点１の電力と、蓄電池電流検出器１４が検出した蓄電池
１２の充放電電流をモニタするようになっている。

【００１６】上記太陽光エネルギー活用発電設備の動作
を説明する。

【００１７】（１）電力系統から受電点１を介して供給
される電力が契約電力以下であり、かつ、蓄電池１２が
満充電の状態である場合には、開閉器１０を開いて蓄電
池１２を切り離す。従って、双方向インバータ９は、太
陽電池８の発電電力を全て交流電力に変換して低圧負荷
６，６に供給する。そして、これだけでは不足する場合
に、電力系統から受電点１を介して電力の供給を受け
る。また、低圧負荷６，６に供給しても太陽電池８の発
電電力に余剰がある場合には、この余剰電力を受電点１
を介して電力系統に供給する。即ち、この場合には、従
来からの太陽光エネルギー活用発電設備と同様の系統連
系動作を行うことになる。

【００１８】（２）電力系統から受電点１を介して供給
される電力が契約電力以下であり、かつ、蓄電池１２が
満充電ではない場合には、開閉器１０，１１を閉じて優
先的に蓄電池１２の充電を行う。即ち、双方向インバー
タ９は、太陽電池８の発電電力から充電に必要な電力を
除いても余剰が生じた場合にだけ、余剰電力を交流電力
に変換して低圧負荷６，６に供給し、この余剰電力によ
って動作（１）の場合と同様の系統連系動作を行う。こ
の際、双方向インバータ９は、蓄電池電流検出器１４が
検出した蓄電池１２の充電電流をモニタして、これが所
定値を維持するように交流電力への変換動作を行う。

【００１９】（３）電力系統から受電点１を介して供給
される電力が契約電力を超えている場合には、開閉器１
０を閉じて蓄電池１２に放電を行わせる。双方向インバ
ータ９は、太陽電池８の発電電力とこの蓄電池１２の放
電による電力を全て交流電力に変換して低圧負荷６，６
に供給する。

【００２０】上記動作（１）と動作（２）における、電
力系統から供給される電力が契約電力以下である場合と
は、以下の（ａ）〜（ｃ）の場合がある。

【００２１】（ａ）太陽電池８の発電電力が少なくて
も、構内の低圧負荷６，６の電力消費量が小さい場合に
は、電力系統から供給を受ける電力が少なくて済む。

【００２２】（ｂ）構内の低圧負荷６，６の電力消費量
が大きくても、太陽電池８が発電した電力（又は充電の
余剰電力）によってそのほとんどを賄うことができる場
合には、電力系統から供給を受ける電力が少なくて済
む。

【００２３】（ｃ）太陽電池８が発電する電力（又は充
電の余剰電力）が構内の低圧負荷６，６の電力消費量を
超える場合には、逆に余剰電力を電力系統に供給する。

【００２４】動作（２）の状態で蓄電池１２が充電され
満充電になると、動作（１）の状態に移行して蓄電池１
２を切り離すことにより過充電を防止する。蓄電池１２
が満充電になったことは、この蓄電池１２の充放電電流
の積分値を随時加減算したり、この蓄電池１２の端子電
圧を測定することにより検出することができる。動作
（１）の状態では、太陽電池８と電力系統を連系させて
低圧負荷６，６に電力を供給するので、電力系統から供
給を受ける電力を減少させて省エネルギー化を図ること
ができる。また、動作（２）の状態であっても、充電の
余剰電力がある場合には同様である。

【００２５】動作（１）で、低圧負荷６，６の電力消費
量が増加したり太陽電池８の発電電力が低下することに
より、電力系統から供給される電力が契約電力を超える
と、動作（３）の状態に移行し、蓄電池１２からも低圧
負荷６，６に電力を供給するようになる。そして、これ
により電力系統から供給を受ける電力量が契約電力を大
きく上回るのを防止でき、この電力系統からの電力の平
準化を図ることができる。動作（３）の状態で、低圧負
荷６，６の電力消費量が減少したり太陽電池８の発電電
力が増加することにより、電力系統から供給される電力
が契約電力以下になると、動作（２）の状態に移行す
る。ただし、この動作（２）の状態に移行して蓄電池１
２への充電が開始されると、双方向インバータ９から低
圧負荷６，６に供給される電力が減少するので、これに
よって再び電力系統から供給される電力が契約電力を超
えるようなことがあると、再度動作（３）の状態に戻ら
なければならない。従って、動作（３）の状態で、電力
系統から供給される電力が契約電力以下になると、一旦
動作（１）の状態に移行し、この電力系統から供給され
る電力が契約電力よりも充電電力分以上低下した場合に
のみ、動作（２）の状態に移行するようにしてもよい。

【００２６】上記太陽光エネルギー活用発電設備では、
動作（２）の場合にのみ蓄電池１２の充電を行うので、
日照不足が続いた場合や低圧負荷６，６の電力消費量が
長期間増加した場合等に、電力系統から供給される電力
が契約電力を超えて動作（３）の状態に移行しても、蓄
電池１２が既に放電し切っていて役に立たないことがあ
る。そこで、このような場合には、下記動作（４）を付
け加えることもできる。

【００２７】（４）明日は日照不足が予測され、かつ、
構内の低圧負荷６，６の電力消費量が契約電力を超える
ことが予測される場合には、前日の深夜に開閉器１０，
１１を閉じて蓄電池１２の充電を行う。双方向インバー
タ９は、受電点１を介して電力系統から供給される深夜
電力を直流電力に変換することにより、蓄電池１２の充
電を行う。従って、この場合には、従来の蓄電池電力貯
蔵設備と同様に、深夜電力を利用して、昼間に電力系統
から供給を受ける電力が契約電力を大きく上回るのを防
止するので、この電力系統からの電力の平準化を図るこ
とができる。なお、蓄電池１２が満充電にならないまま
深夜になった場合には、明日の予測にかかわりなく、深
夜電力を利用してこの蓄電池１２の充電を行うようにし
てもよい。

【００２８】以上説明したように、本実施形態の太陽光
エネルギー活用発電設備によれば、太陽電池８と蓄電池
１２とが同じ双方向インバータ９を共用することができ
る。また、電力系統からの電力が契約電力以下である場
合には、太陽電池８を電力系統と連系運転することによ
り、省エネルギー化を図ることができ、電力系統からの
電力が契約電力を超えた場合には、この電力が契約電力
以下である間に蓄電池１２が蓄積した電力を低圧負荷
６，６に供給することにより、電力系統からの電力の平
準化を図ることができる。しかも、電力系統からの電力
が契約電力を超えた場合にのみ蓄電池１２を放電させる
ので、この蓄電池１２の容量を必要以上に大きくするこ
となく有効に利用することができるようになる。

【００２９】さらに、蓄電池１２が放電されている場合
には、電力系統からの電力が契約電力以下になったとき
に、太陽電池の発電電力によってこの蓄電池１２に充電
するので、昼間にも随時蓄電池１２の充電が行われこと
になり、この蓄電池１２の容量を必要以上に大きくする
ことなく有効に利用することができるようになる。な
お、この蓄電池１２は、深夜に安価な深夜電力を利用し
て充電を行うようにすることもできる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の太陽光エネルギー活用発電設備によれば、太陽電池と
蓄電池が双方向インバータを共用するので、このインバ
ータを無駄なく利用することができる。また、通常は、
太陽電池と電力系統との連系運転を優先させ、電力系統
から供給を受ける電力が所定値を超えた場合にのみ、蓄
電池からも電力を供給するので、この蓄電池容量を有効
に利用することができるようになる。さらに、太陽電池
の発電電力に余裕がある場合には、この発電電力によっ
て随時蓄電池の充電を行い、この蓄電池容量を有効に利
用することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を示すものであって、太
陽光エネルギー活用発電設備の構成を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】１受電点４低圧母線５受電電力検出器６低圧負荷８太陽電池９双方向インバータ１０開閉器１１開閉器１２蓄電池

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽電池で発電し双方向インバータによ
って交流に変換される電力と、電力系統から受電点を介
して供給される電力とを連系させて構内の負荷に供給す
る太陽光エネルギー活用発電設備において、太陽電池が発電した電力、又は、この発電電力と電力系
統から受電点を介し双方向インバータによって直流に変
換された電力とによって充電される蓄電池と、受電点での電力を検出する受電電力検出装置と、この受電電力検出装置が電力系統から供給を受ける電力
が所定値を超えていることを検出した場合に、蓄電池を
放電させて双方向インバータにより交流に変換し構内の
負荷に電力を供給する蓄電池電力供給手段と、この電力検出装置が電力系統から供給を受ける電力が所
定値以下であることを検出した場合に、蓄電池の放電を
停止させる蓄電池電力停止手段とを備えたことを特徴と
する太陽光エネルギー活用発電設備。
【請求項２】前記電力検出装置が電力系統から供給を
受ける電力が所定値以下であることを検出した場合であ
って、蓄電池が満充電ではないときに、太陽電池が発電
した電力によって、この蓄電池の充電を行う蓄電池充電
手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の太陽光
エネルギー活用発電設備。