JPH1146458A - 太陽光発電システム - Google Patents
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- JPH1146458A JPH1146458A JP9181960A JP18196097A JPH1146458A JP H1146458 A JPH1146458 A JP H1146458A JP 9181960 A JP9181960 A JP 9181960A JP 18196097 A JP18196097 A JP 18196097A JP H1146458 A JPH1146458 A JP H1146458A
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【解決手段】太陽電池モジュールは発電電力がインバー
タに入力されるようにインバータに接続され、蓄電装置
は出力電力がインバータに入力されるように放電制御装
置を介してインバータに接続されると共に、充電制御装
置を介して外部電源に接続され、放電制御装置がインバ
ータ動作時に太陽電池モジュールまたは蓄電装置からの
インバータへの入力電力が常に所定値以上となるように
蓄電装置の放電を制御するようにする。また、充電制御
装置は夜間動作するようにする。 【効果】 インバータを効率良く運転でき、蓄電装置の
充電電力不足も解消される。また、商用電力系統の負荷
の平準化が効果的可能で、さらに、系統線に電力の逆潮
流時に一定出力の安定した電力の送電ができるため配電
電力の乱れを防げ効率的で安価な環境負荷の小さい太陽
光発電システムを構築できる。
タに入力されるようにインバータに接続され、蓄電装置
は出力電力がインバータに入力されるように放電制御装
置を介してインバータに接続されると共に、充電制御装
置を介して外部電源に接続され、放電制御装置がインバ
ータ動作時に太陽電池モジュールまたは蓄電装置からの
インバータへの入力電力が常に所定値以上となるように
蓄電装置の放電を制御するようにする。また、充電制御
装置は夜間動作するようにする。 【効果】 インバータを効率良く運転でき、蓄電装置の
充電電力不足も解消される。また、商用電力系統の負荷
の平準化が効果的可能で、さらに、系統線に電力の逆潮
流時に一定出力の安定した電力の送電ができるため配電
電力の乱れを防げ効率的で安価な環境負荷の小さい太陽
光発電システムを構築できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、商用電力系統等の
外部電源に連係した太陽光発電システムに関する。
外部電源に連係した太陽光発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】商用電力系統と連係した住宅用太陽光発
電システムは、独立型の太陽光発電システムのように大
規模となる蓄電装置が必要なく安価で、太陽電池モジュ
ール固有の出力変動の影響を受ける事無く安定した電力
を得ることが出来、また、余った電気を売ることも可能
で経済的な優位性があるため、近年住宅用太陽光発電シ
ステムの主流として普及しつつある。この太陽光発電シ
ステムは、太陽電池モジュール、接続箱、インバータお
よび分電盤とからなり、太陽電池モジュールとインバー
タとが接続箱を介して接続され、商用電力系統と住宅内
配電線とが接続された分電盤にこのインバータが接続さ
れて構成されており、太陽電池モジュールの発電量が所
定出力を上回るとインバータが起動し、このインバータ
により直流電力が交流電力に変換されて分電盤に供給さ
れ、発電量と住宅内での消費電力との大小の関係に応じ
て商用電力系統との間で潮流、逆潮流が行われるように
動作するものである。
電システムは、独立型の太陽光発電システムのように大
規模となる蓄電装置が必要なく安価で、太陽電池モジュ
ール固有の出力変動の影響を受ける事無く安定した電力
を得ることが出来、また、余った電気を売ることも可能
で経済的な優位性があるため、近年住宅用太陽光発電シ
ステムの主流として普及しつつある。この太陽光発電シ
ステムは、太陽電池モジュール、接続箱、インバータお
よび分電盤とからなり、太陽電池モジュールとインバー
タとが接続箱を介して接続され、商用電力系統と住宅内
配電線とが接続された分電盤にこのインバータが接続さ
れて構成されており、太陽電池モジュールの発電量が所
定出力を上回るとインバータが起動し、このインバータ
により直流電力が交流電力に変換されて分電盤に供給さ
れ、発電量と住宅内での消費電力との大小の関係に応じ
て商用電力系統との間で潮流、逆潮流が行われるように
動作するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図3 は、下記で示すイ
ンバータの変換効率と付加率との関係を示す特性図であ
る。この図にも示されるように、一般に太陽光発電シス
テムにおいて用いられているインバータでは、付加率が
小さくなると急激にその変換効率が低下する。このた
め、太陽電池モジュールの発電量が少ない時には、分電
盤に供給されて実際に利用される電力は発電量に比べて
非常に少なくなり、太陽光発電システム全体での変換効
率を低下させる原因の一つとなっている。
ンバータの変換効率と付加率との関係を示す特性図であ
る。この図にも示されるように、一般に太陽光発電シス
テムにおいて用いられているインバータでは、付加率が
小さくなると急激にその変換効率が低下する。このた
め、太陽電池モジュールの発電量が少ない時には、分電
盤に供給されて実際に利用される電力は発電量に比べて
非常に少なくなり、太陽光発電システム全体での変換効
率を低下させる原因の一つとなっている。
【０００４】この問題を解決する方法の一つとして、太
陽電池モジュールの発電量が少ない場合に、蓄電装置や
商用電力系統等の補助電源より電力の補充を行って入力
電力を大きくして入力し、効率を上げる方法がある。ま
た、太陽光発電システムに二次電池等の蓄電装置を組み
込み、太陽電池モジュールの発電出力がインバータの効
率の良くなる所定の値より小さい場合にはこれを全て蓄
電装置に充電してインバータは停止し、太陽電池モジュ
ールの発電出力がこの所定の値を超えた場合にインバー
タを動作させるという方法がある。このようなシステム
構成とすれば、太陽電池モジュールの発電出力が小さい
場合でもこれを一旦蓄電装置に蓄え、後にこの蓄電した
電力をまとめてインバータに出力することで効率良く発
電電力を利用することが可能となる。さらに、太陽電池
モジュールの発電電力の変動が激しい場合、インバータ
はその起動と停止を繰り返し、このための待機時間のた
めにさらに全体の効率を低下させてしまうことがある
が、このように蓄電装置を組み込み、一時的な太陽電池
モジュールの出力低下をこれで補って上記所定の値を維
持するようにすることで、頻繁な起動と停止の繰り返し
を防止することができシステムの効率を上げることが可
能となる。
陽電池モジュールの発電量が少ない場合に、蓄電装置や
商用電力系統等の補助電源より電力の補充を行って入力
電力を大きくして入力し、効率を上げる方法がある。ま
た、太陽光発電システムに二次電池等の蓄電装置を組み
込み、太陽電池モジュールの発電出力がインバータの効
率の良くなる所定の値より小さい場合にはこれを全て蓄
電装置に充電してインバータは停止し、太陽電池モジュ
ールの発電出力がこの所定の値を超えた場合にインバー
タを動作させるという方法がある。このようなシステム
構成とすれば、太陽電池モジュールの発電出力が小さい
場合でもこれを一旦蓄電装置に蓄え、後にこの蓄電した
電力をまとめてインバータに出力することで効率良く発
電電力を利用することが可能となる。さらに、太陽電池
モジュールの発電電力の変動が激しい場合、インバータ
はその起動と停止を繰り返し、このための待機時間のた
めにさらに全体の効率を低下させてしまうことがある
が、このように蓄電装置を組み込み、一時的な太陽電池
モジュールの出力低下をこれで補って上記所定の値を維
持するようにすることで、頻繁な起動と停止の繰り返し
を防止することができシステムの効率を上げることが可
能となる。
【０００５】また、上記のように蓄電装置を組み込むこ
とによって、商用電力系統の発電設備の軽減を効率良く
行うことも可能となる。図６は、夏場の一日の電力消費
と快晴時の従来型太陽光発電システムの発電量の一例を
示す図である。この図に示されるように、電力消費、発
電量共に日中に増加するため、システムを増やすこと
で、昼間、特に夏場の昼間の電力消費のピークを低減
し、これによって発電設備の軽減が可能となるのである
が、電力消費のピークと発電量のピークとは時間的に若
干ずれているため、互いのピーク位置が同じ場合に比べ
て発電設備軽減の効率が低下してしまう。また、太陽電
池モジュールの発電量は不安定であるため、消費電力と
発電量とが全く異なる変動をすることもあり、この場合
発電設備軽減の効果は期待できなくなってしまう。とこ
ろが、上記のように蓄電装置を組み込み、太陽電池モジ
ュールの発電電力を一時的に蓄電装置に蓄え、電力消費
のピークに合わせてこれを放電するようにすれば、発電
設備軽減の効率を上げることが出来る。
とによって、商用電力系統の発電設備の軽減を効率良く
行うことも可能となる。図６は、夏場の一日の電力消費
と快晴時の従来型太陽光発電システムの発電量の一例を
示す図である。この図に示されるように、電力消費、発
電量共に日中に増加するため、システムを増やすこと
で、昼間、特に夏場の昼間の電力消費のピークを低減
し、これによって発電設備の軽減が可能となるのである
が、電力消費のピークと発電量のピークとは時間的に若
干ずれているため、互いのピーク位置が同じ場合に比べ
て発電設備軽減の効率が低下してしまう。また、太陽電
池モジュールの発電量は不安定であるため、消費電力と
発電量とが全く異なる変動をすることもあり、この場合
発電設備軽減の効果は期待できなくなってしまう。とこ
ろが、上記のように蓄電装置を組み込み、太陽電池モジ
ュールの発電電力を一時的に蓄電装置に蓄え、電力消費
のピークに合わせてこれを放電するようにすれば、発電
設備軽減の効率を上げることが出来る。
【０００６】さらに、インバータの高効率運転、インバ
ータの動作時間の短縮を目的として、太陽電池モジュー
ルによる発電電力が常に蓄電装置に充電される状態と
し、蓄電装置内の蓄電量が所定の値以上になった時に蓄
電装置を介して一定出力以上の電力をインバータへ供給
開始し、蓄電装置内の蓄電量が所定の値以下になった時
に該電力供給を停止するようにする方法や、太陽電池モ
ジュールによる発電電力が常に蓄電装置に充電される状
態とし、インバータへの電力供給は蓄電装置を介して一
定の出力以上で行い、インバータへの電力供給の開始と
停止を時刻により制御する方法や、さらに系統電源との
効果的な連係を行うために、太陽電池モジュールによる
発電電力が常に蓄電装置に充電される状態とし、インバ
ータおよび系統への電力供給は蓄電装置を介して一定の
出力以上で行い、系統への電力供給の開始と停止を遠隔
操作により行う方法等もある。
ータの動作時間の短縮を目的として、太陽電池モジュー
ルによる発電電力が常に蓄電装置に充電される状態と
し、蓄電装置内の蓄電量が所定の値以上になった時に蓄
電装置を介して一定出力以上の電力をインバータへ供給
開始し、蓄電装置内の蓄電量が所定の値以下になった時
に該電力供給を停止するようにする方法や、太陽電池モ
ジュールによる発電電力が常に蓄電装置に充電される状
態とし、インバータへの電力供給は蓄電装置を介して一
定の出力以上で行い、インバータへの電力供給の開始と
停止を時刻により制御する方法や、さらに系統電源との
効果的な連係を行うために、太陽電池モジュールによる
発電電力が常に蓄電装置に充電される状態とし、インバ
ータおよび系統への電力供給は蓄電装置を介して一定の
出力以上で行い、系統への電力供給の開始と停止を遠隔
操作により行う方法等もある。
【０００７】しかしながら、インバータへの入力電力を
保証するために蓄電装置を用いる場合、蓄電装置には常
に十分な量の電力が蓄えられている必要があり、太陽電
池モジュールからの充電量だけではこの蓄電量が不足す
る場合があり、また、電力消費に合わせて放電を行うよ
うにする場合には、容量不足で一時的に蓄えるべき電力
を蓄えることが出来なくなるのを防ぐために蓄電装置の
容量を十分大きくする必要があり、経済性の面で問題が
ある。さらに、どのように制御するにせよ蓄電装置を備
えることによって、太陽光発電システム全体の費用やシ
ステム構築のための使用エネルギー量が増加し、経済
上、環境上でも問題が生じる。本発明は、蓄電装置を用
いる場合に生じる以上の問題を解決し、効率が良く経済
的な太陽光発電システムを提供することを目的とする。
保証するために蓄電装置を用いる場合、蓄電装置には常
に十分な量の電力が蓄えられている必要があり、太陽電
池モジュールからの充電量だけではこの蓄電量が不足す
る場合があり、また、電力消費に合わせて放電を行うよ
うにする場合には、容量不足で一時的に蓄えるべき電力
を蓄えることが出来なくなるのを防ぐために蓄電装置の
容量を十分大きくする必要があり、経済性の面で問題が
ある。さらに、どのように制御するにせよ蓄電装置を備
えることによって、太陽光発電システム全体の費用やシ
ステム構築のための使用エネルギー量が増加し、経済
上、環境上でも問題が生じる。本発明は、蓄電装置を用
いる場合に生じる以上の問題を解決し、効率が良く経済
的な太陽光発電システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の太陽光発電シス
テムは、太陽電池モジュールと蓄電装置と蓄電装置の放
電を制御する放電制御装置と外部電源から蓄電装置への
充電を制御する充電制御装置と太陽電池モジュールまた
は蓄電装置からの電力が入力されて外部電源又は負荷に
電力を供給するインバータとを備えてなり、上記太陽電
池モジュールは、その発電電力が上記インバータに入力
されるように該インバータに接続され、上記蓄電装置
は、その出力電力が上記インバータに入力されるように
上記放電制御装置を介して該インバータに接続されると
共に、上記充電制御装置を介して上記外部電源に接続さ
れ、上記放電制御装置が、上記インバータ動作時におい
て、上記太陽電池モジュールまたは上記蓄電装置からの
該インバータへの入力電力が常に所定の値以上となるよ
うに上記蓄電装置の放電を制御することを特徴とする。
本発明太陽光発電システムでは、インバータが常に所定
の値以上の入力電力のもとで動作するため、インバータ
の高い変換効率が維持され、また蓄電装置への充電は、
太陽電池モジュールの出力に影響されないように、充電
制御装置により外部電源より行われるので、予め計画し
た通りの充電量を常に確保することが出来、充電電力の
不足が防止出来る。 尚、上記インバータへの入力電力
の所定の値は、インバータの性能にあわせて必要な効率
が維持されるように適宜設定すればよい。
テムは、太陽電池モジュールと蓄電装置と蓄電装置の放
電を制御する放電制御装置と外部電源から蓄電装置への
充電を制御する充電制御装置と太陽電池モジュールまた
は蓄電装置からの電力が入力されて外部電源又は負荷に
電力を供給するインバータとを備えてなり、上記太陽電
池モジュールは、その発電電力が上記インバータに入力
されるように該インバータに接続され、上記蓄電装置
は、その出力電力が上記インバータに入力されるように
上記放電制御装置を介して該インバータに接続されると
共に、上記充電制御装置を介して上記外部電源に接続さ
れ、上記放電制御装置が、上記インバータ動作時におい
て、上記太陽電池モジュールまたは上記蓄電装置からの
該インバータへの入力電力が常に所定の値以上となるよ
うに上記蓄電装置の放電を制御することを特徴とする。
本発明太陽光発電システムでは、インバータが常に所定
の値以上の入力電力のもとで動作するため、インバータ
の高い変換効率が維持され、また蓄電装置への充電は、
太陽電池モジュールの出力に影響されないように、充電
制御装置により外部電源より行われるので、予め計画し
た通りの充電量を常に確保することが出来、充電電力の
不足が防止出来る。 尚、上記インバータへの入力電力
の所定の値は、インバータの性能にあわせて必要な効率
が維持されるように適宜設定すればよい。
【０００９】また、上記充電制御装置を夜動作するよう
にして、蓄電装置への充電が夜間行われるようにする
と、夜間電力の有効利用が可能となり、蓄電装置の容量
増加に伴う経済性等の低下を夜間電力の有効利用で補う
ことができるようになり、好ましい。
にして、蓄電装置への充電が夜間行われるようにする
と、夜間電力の有効利用が可能となり、蓄電装置の容量
増加に伴う経済性等の低下を夜間電力の有効利用で補う
ことができるようになり、好ましい。
【００１０】また、上記本発明太陽光発電システムに、
上記放電制御装置の放電動作制御または上記充電制御装
置の充電動作制御を遠隔操作による制御信号により行う
遠隔制御装置を備えるようにすると、太陽光発電システ
ムから外部電源への電力供給を必要に応じて商用電力系
統の電力制御を行っている場所等から計画的に制御出来
るようになるので好ましく、特に蓄電装置の容量が大き
い場合に有効である。
上記放電制御装置の放電動作制御または上記充電制御装
置の充電動作制御を遠隔操作による制御信号により行う
遠隔制御装置を備えるようにすると、太陽光発電システ
ムから外部電源への電力供給を必要に応じて商用電力系
統の電力制御を行っている場所等から計画的に制御出来
るようになるので好ましく、特に蓄電装置の容量が大き
い場合に有効である。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、実施形態により本発明につ
いてさらに詳しく説明する。図1 は、本発明の第1 の実
施形態である太陽光発電システムのブロック図である。
同図に示されるように本太陽光発電システムは、太陽電
池モジュール１と、蓄電装置２と、蓄電装置２の放電を
制御する放電制御装置４と、外部電源である商用系統線
８から蓄電装置２への充電を制御する充電制御装置５
と、太陽電池モジュール１または蓄電装置２からの電力
が入力されて商用系統線８又は負荷９に電力を供給する
インバータ３とを備えてなり、太陽電池モジュール１は
接続箱６を介して放電制御装置４に接続され、該放電制
御装置４にインバータ３と蓄電装置２とが接続され、イ
ンバータ3 が配電盤７に接続され、該配電盤７に商用系
統線８と負荷９そして充電制御装置５が接続され、該充
電制御装置５が蓄電装置２に接続されて構成されてい
る。太陽電池モジュール１は、最大出力動作電圧２４
Ｖ、最大出力３ｋｗの特性を有する。蓄電装置２として
は、二次電池、フライホイール、超電導電力貯蔵装置等
を用いることができるが、ここで用いたのは、公称電圧
１２Ｖ、容量２００Ａｈ（１０ＨＲ）、放電深度６０％
でのサイクル寿命１２００サイクルの特性を有する鉛蓄
電池が2 個直列に接続されて構成されたもので、２４Ｖ
の出力電圧で４．８ｋｗｈの容量を有する。放電制御装
置４は、太陽電池モジュール１の発電開始（３０Ｗ出力
時を開始とみなす）と同時に、蓄電装置２が放電を開始
し、予めその場所と季節に応じて設定された時刻まで一
定出力で放電を続けるよう蓄電装置２の制御を行うよう
に構成されており、放電開始時刻から停止時刻までの時
間を自動的に計算し、停止時刻までに蓄電装置２がその
容量の６０％の放電を完了するように出力電流値が自動
的に決められるようになっている。また、天気が悪く太
陽電池モジュールの発電が行われない場合でも、停止時
刻の6 時間前になると自動的に２０Ａｈでの定電流放電
が行われるようになっている。充電制御装置５は、タイ
マー機能を備えることで２3 時になると商用系統線８か
らの蓄電装置２への定電流充電を開始し、翌日の５時ま
でに充電を完了して充電を停止するようになっている。
インバータ３は、定格入力電圧２４Ｖ、定格出力電圧２
０２Ｖ、定格出力３ｋｗで、図３に示されるように付加
率４５％で効率が最大となり、付加率が小さくなると急
激に効率が低下し、負荷率８％で８５％の変換効率を有
するものであり、２４Ｖ以上、２４０Ｗ以上の入力があ
ると起動し、これを下回ると停止するようになってい
る。
いてさらに詳しく説明する。図1 は、本発明の第1 の実
施形態である太陽光発電システムのブロック図である。
同図に示されるように本太陽光発電システムは、太陽電
池モジュール１と、蓄電装置２と、蓄電装置２の放電を
制御する放電制御装置４と、外部電源である商用系統線
８から蓄電装置２への充電を制御する充電制御装置５
と、太陽電池モジュール１または蓄電装置２からの電力
が入力されて商用系統線８又は負荷９に電力を供給する
インバータ３とを備えてなり、太陽電池モジュール１は
接続箱６を介して放電制御装置４に接続され、該放電制
御装置４にインバータ３と蓄電装置２とが接続され、イ
ンバータ3 が配電盤７に接続され、該配電盤７に商用系
統線８と負荷９そして充電制御装置５が接続され、該充
電制御装置５が蓄電装置２に接続されて構成されてい
る。太陽電池モジュール１は、最大出力動作電圧２４
Ｖ、最大出力３ｋｗの特性を有する。蓄電装置２として
は、二次電池、フライホイール、超電導電力貯蔵装置等
を用いることができるが、ここで用いたのは、公称電圧
１２Ｖ、容量２００Ａｈ（１０ＨＲ）、放電深度６０％
でのサイクル寿命１２００サイクルの特性を有する鉛蓄
電池が2 個直列に接続されて構成されたもので、２４Ｖ
の出力電圧で４．８ｋｗｈの容量を有する。放電制御装
置４は、太陽電池モジュール１の発電開始（３０Ｗ出力
時を開始とみなす）と同時に、蓄電装置２が放電を開始
し、予めその場所と季節に応じて設定された時刻まで一
定出力で放電を続けるよう蓄電装置２の制御を行うよう
に構成されており、放電開始時刻から停止時刻までの時
間を自動的に計算し、停止時刻までに蓄電装置２がその
容量の６０％の放電を完了するように出力電流値が自動
的に決められるようになっている。また、天気が悪く太
陽電池モジュールの発電が行われない場合でも、停止時
刻の6 時間前になると自動的に２０Ａｈでの定電流放電
が行われるようになっている。充電制御装置５は、タイ
マー機能を備えることで２3 時になると商用系統線８か
らの蓄電装置２への定電流充電を開始し、翌日の５時ま
でに充電を完了して充電を停止するようになっている。
インバータ３は、定格入力電圧２４Ｖ、定格出力電圧２
０２Ｖ、定格出力３ｋｗで、図３に示されるように付加
率４５％で効率が最大となり、付加率が小さくなると急
激に効率が低下し、負荷率８％で８５％の変換効率を有
するものであり、２４Ｖ以上、２４０Ｗ以上の入力があ
ると起動し、これを下回ると停止するようになってい
る。
【００１２】図2 は、本太陽光発電システムの出力動作
を示す動作特性図であり、太陽電池モジュール１が南面
の屋根に25度の傾斜で設置された場合の、大阪における
7 月１日の終日快晴の日の動作状況を示したものであ
る。図中、夜間部分の斜線部は蓄電装置２への充電出力
を、昼間部分の斜線部は蓄電装置２からの放電出力を、
実線は太陽電池モジュール１の発電出力を、点線はイン
バータ３への入力出力を示している。放電制御装置４の
この日の設定は、18時に放電を停止するようになってお
り、太陽電池モジュール１が6 時に発電を開始すると同
時に蓄電装置２の放電が開始され、インバータ３には18
時まで常に２４０Ｗの電力が蓄電装置２より入力される
と共に、太陽電池モジュール１からの発電電力がこれに
重畳されて入力されている。この間、インバータ３は停
止する事無く動作しており、その変換効率は起動時と停
止時の８５％を最低に常にそれ以上の値が維持されてい
る。そして、18時の時点で蓄電装置２はその容量の６０
％を放電しており、23時から充電制御装置５が作動して
蓄電装置２への充電が開始され、5 時までの6 時間で再
び満充電状態にされる。なお、本システムの場合、一旦
太陽電池モジュール１の発電が開始された後、天候の変
化により太陽電池モジュールが発電しなくなっても、18
時まで常に蓄電装置２から２４０Ｗの出力がインバータ
３に入力されるので、インバータ３はこの間停止する事
無く動き続ける。従って、インバータの起動と停止の動
作は最大1 日一回だけである。また、蓄電装置２の充放
電動作も最大１日一回であるので、充放電の繰り返しを
少なくできて電池の寿命を十分に使い切ることができ
る。
を示す動作特性図であり、太陽電池モジュール１が南面
の屋根に25度の傾斜で設置された場合の、大阪における
7 月１日の終日快晴の日の動作状況を示したものであ
る。図中、夜間部分の斜線部は蓄電装置２への充電出力
を、昼間部分の斜線部は蓄電装置２からの放電出力を、
実線は太陽電池モジュール１の発電出力を、点線はイン
バータ３への入力出力を示している。放電制御装置４の
この日の設定は、18時に放電を停止するようになってお
り、太陽電池モジュール１が6 時に発電を開始すると同
時に蓄電装置２の放電が開始され、インバータ３には18
時まで常に２４０Ｗの電力が蓄電装置２より入力される
と共に、太陽電池モジュール１からの発電電力がこれに
重畳されて入力されている。この間、インバータ３は停
止する事無く動作しており、その変換効率は起動時と停
止時の８５％を最低に常にそれ以上の値が維持されてい
る。そして、18時の時点で蓄電装置２はその容量の６０
％を放電しており、23時から充電制御装置５が作動して
蓄電装置２への充電が開始され、5 時までの6 時間で再
び満充電状態にされる。なお、本システムの場合、一旦
太陽電池モジュール１の発電が開始された後、天候の変
化により太陽電池モジュールが発電しなくなっても、18
時まで常に蓄電装置２から２４０Ｗの出力がインバータ
３に入力されるので、インバータ３はこの間停止する事
無く動き続ける。従って、インバータの起動と停止の動
作は最大1 日一回だけである。また、蓄電装置２の充放
電動作も最大１日一回であるので、充放電の繰り返しを
少なくできて電池の寿命を十分に使い切ることができ
る。
【００１３】次に別の実施形態について説明する。図４
は、本発明の第２の実施形態である太陽光発電システム
のブロック図である。同図に示されるように本太陽光発
電システムは、太陽電池モジュール１と、蓄電装置２
と、蓄電装置２の充放電を制御する充放電制御装置４
と、外部電源である商用系統線８から蓄電装置２への充
電を制御する充電制御装置５と、太陽電池モジュール１
または蓄電装置２からの電力が入力されて商用系統線８
又は負荷９に電力を供給するインバータ３と、充放電制
御装置４の放電動作制御と充電制御装置５の充電動作制
御とを遠隔操作による制御信号により行う遠隔制御装置
１０とを備えてなり、太陽電池モジュール１は接続箱６
を介して充放電制御装置４に接続され、該充放電制御装
置４にインバータ３と蓄電装置２とが接続され、インバ
ータ3 が配電盤７に接続され、該配電盤７に商用系統線
８と負荷９そして充電制御装置５が接続され、該充電制
御装置５が蓄電装置２に接続され、電力送電制御室に繋
がり商用系統線８に併設されて導かれた制御信号線（点
線）が接続された遠隔制御装置１０が充放電制御装置４
と充電制御装置５に接続されて構成されている。太陽電
池モジュール１は、最大出力動作電圧４８Ｖ、最大出力
２．８８ｋｗの特性を有する。蓄電装置２は、公称電圧
１２Ｖ、容量２００Ａｈ（１０ＨＲ）、放電深度６０％
でのサイクル寿命１２００サイクルの特性を有する鉛蓄
電池が４個直列に接続され、これがさらに３組並列に接
続されて構成されたもので、４８Ｖの出力電圧で２８．
８ｋｗｈの容量を有する。充放電制御装置４は、太陽電
池モジュール１の発電開始と同時に、蓄電装置２にこれ
を充電するように動作し、蓄電装置２が満充電となった
ところで充電を停止するようになっている。そして、充
電を停止した時点で太陽電池モジュール１が２０Ｗ以上
の発電を行っている場合には、太陽電池モジュール１の
出力と蓄電装置２の放電出力との合計が２．８８ｋｗｈ
となるように蓄電装置２からの放電電流を制御し、放電
電流の積算値が蓄電装置２の定格容量の６０％（３６０
Ａｈ）となるまで放電を続け、放電が終わった時点以降
に太陽電池モジュール１の出力が２０Ｗを超えている場
合には、この出力電力はすべて蓄電装置２へ充電される
ように動作する。尚、充電を停止した時点で太陽電池モ
ジュール１の出力が２０Ｗを下回っている場合には、蓄
電装置２からの放電は行われないようにされ、２０Ｗを
上回った時点で蓄電装置２からの放電を開始し、後は上
記と同様に放電が制御されるようになっている。また、
上記の放電開始動作とは別に、遠隔制御装置１０からの
放電開始信号を受けると、この信号による制御が優先さ
れて放電制御が開始され、上記のように太陽電池モジュ
ール１の出力と蓄電装置２の放電出力との合計が２．８
８ｋｗｈとなるように蓄電装置２からの放電電流が制御
され、放電電流の積算値が蓄電装置２の定格容量の５０
％（３００Ａｈ）となるまで放電が行われる。充電制御
装置５は、タイマー機能を備えることで０時になると商
用系統線８からの蓄電装置２への定電流充電を開始し、
５時までに９０％の充電を行って充電を停止するように
なっている。また、遠隔制御装置１０からの充電開始信
号を受けると、この信号による制御が優先されて商用系
統線８からの蓄電装置２への定電流充電を開始し、５時
までに９０％の充電を行って充電を停止するようになっ
ている。インバータ３は、定格入力電圧４８Ｖ、定格出
力電圧２０２Ｖ、定格出力２．８８ｋｗで、付加率１０
０％で効率が９５％の最大となり、４８Ｖ以上、２．８
ｋＷ以上の入力があると起動し、これを下回ると停止す
るようになっている。
は、本発明の第２の実施形態である太陽光発電システム
のブロック図である。同図に示されるように本太陽光発
電システムは、太陽電池モジュール１と、蓄電装置２
と、蓄電装置２の充放電を制御する充放電制御装置４
と、外部電源である商用系統線８から蓄電装置２への充
電を制御する充電制御装置５と、太陽電池モジュール１
または蓄電装置２からの電力が入力されて商用系統線８
又は負荷９に電力を供給するインバータ３と、充放電制
御装置４の放電動作制御と充電制御装置５の充電動作制
御とを遠隔操作による制御信号により行う遠隔制御装置
１０とを備えてなり、太陽電池モジュール１は接続箱６
を介して充放電制御装置４に接続され、該充放電制御装
置４にインバータ３と蓄電装置２とが接続され、インバ
ータ3 が配電盤７に接続され、該配電盤７に商用系統線
８と負荷９そして充電制御装置５が接続され、該充電制
御装置５が蓄電装置２に接続され、電力送電制御室に繋
がり商用系統線８に併設されて導かれた制御信号線（点
線）が接続された遠隔制御装置１０が充放電制御装置４
と充電制御装置５に接続されて構成されている。太陽電
池モジュール１は、最大出力動作電圧４８Ｖ、最大出力
２．８８ｋｗの特性を有する。蓄電装置２は、公称電圧
１２Ｖ、容量２００Ａｈ（１０ＨＲ）、放電深度６０％
でのサイクル寿命１２００サイクルの特性を有する鉛蓄
電池が４個直列に接続され、これがさらに３組並列に接
続されて構成されたもので、４８Ｖの出力電圧で２８．
８ｋｗｈの容量を有する。充放電制御装置４は、太陽電
池モジュール１の発電開始と同時に、蓄電装置２にこれ
を充電するように動作し、蓄電装置２が満充電となった
ところで充電を停止するようになっている。そして、充
電を停止した時点で太陽電池モジュール１が２０Ｗ以上
の発電を行っている場合には、太陽電池モジュール１の
出力と蓄電装置２の放電出力との合計が２．８８ｋｗｈ
となるように蓄電装置２からの放電電流を制御し、放電
電流の積算値が蓄電装置２の定格容量の６０％（３６０
Ａｈ）となるまで放電を続け、放電が終わった時点以降
に太陽電池モジュール１の出力が２０Ｗを超えている場
合には、この出力電力はすべて蓄電装置２へ充電される
ように動作する。尚、充電を停止した時点で太陽電池モ
ジュール１の出力が２０Ｗを下回っている場合には、蓄
電装置２からの放電は行われないようにされ、２０Ｗを
上回った時点で蓄電装置２からの放電を開始し、後は上
記と同様に放電が制御されるようになっている。また、
上記の放電開始動作とは別に、遠隔制御装置１０からの
放電開始信号を受けると、この信号による制御が優先さ
れて放電制御が開始され、上記のように太陽電池モジュ
ール１の出力と蓄電装置２の放電出力との合計が２．８
８ｋｗｈとなるように蓄電装置２からの放電電流が制御
され、放電電流の積算値が蓄電装置２の定格容量の５０
％（３００Ａｈ）となるまで放電が行われる。充電制御
装置５は、タイマー機能を備えることで０時になると商
用系統線８からの蓄電装置２への定電流充電を開始し、
５時までに９０％の充電を行って充電を停止するように
なっている。また、遠隔制御装置１０からの充電開始信
号を受けると、この信号による制御が優先されて商用系
統線８からの蓄電装置２への定電流充電を開始し、５時
までに９０％の充電を行って充電を停止するようになっ
ている。インバータ３は、定格入力電圧４８Ｖ、定格出
力電圧２０２Ｖ、定格出力２．８８ｋｗで、付加率１０
０％で効率が９５％の最大となり、４８Ｖ以上、２．８
ｋＷ以上の入力があると起動し、これを下回ると停止す
るようになっている。
【００１４】図５は、本太陽光発電システムの出力動作
を示す動作特性図であり、太陽電池モジュール１が南面
の屋根に25度の傾斜で設置された場合の、大阪における
7 月１日の動作状況を示したものである。図中、午前の
部分の左斜線部は蓄電装置２への充電出力を、９時以降
の右斜線部は蓄電装置２からの放電出力を、実線は太陽
電池モジュール１の発電出力を、点線はインバータ３へ
の入力出力を示している。０時から蓄電装置２への充電
が始まり、５時に９０％の充電を行って充電制御装置５
はその充電動作を停止する。６時になると日が照り始め
太陽電池モジュール１が発電を開始し、これに伴って充
放電制御装置４が動作して蓄電装置２への太陽電池モジ
ュール１からの充電が開始される。９時までは快晴の状
態が続き、この時点で満充電となったので充電動作は停
止し放電動作へと移り、この後１９時まで放電動作が続
く。この間、太陽電池モジュール１の出力変動に応じて
放電量が調整され、インバータには常に４８Ｖで２．８
８ｋｗの一定電力が入力され、最高の効率が維持され、
また途中で停止することもない。この場合、遠隔制御装
置による制御は行っていないが、例えば、天気が悪く蓄
電装置２への充電が十分に行われず自動的に放電が開始
されない場合、中央制御室より適当な時刻（例えば、電
力消費が最高値へと上昇し始める13時）に放電が開始さ
れるように遠隔制御装置１０に信号を送り、太陽光発電
システムからの電力供給が行われるようにする。また、
夜間の充電においては、電力消費状況に応じて必要な場
合充電開始時刻を中央制御室より制御する。本例では、
蓄電装置の容量が比較的大きいので、夜間電力を蓄電す
ることによるロードレベリングを有効に行うことがで
き、また、太陽電池モジュールに比べて蓄電装置の容量
が大きいので、太陽光発電システムからの商用電力系統
への電力供給開始時刻の調整が容易であり、ロードレベ
リング効果と併せて発電設備の軽減を有効に行うことが
出来る。さらに、夜間充電時に蓄電装置の充電量に余裕
を残しておき太陽電池モジュールの発電電力を充電でき
るようにしておくことで、太陽光発電システムからの電
力供給を時間的に集中して行うことが可能であり、イン
バータの動作時間の短縮による騒音の低減にも効果を有
する。
を示す動作特性図であり、太陽電池モジュール１が南面
の屋根に25度の傾斜で設置された場合の、大阪における
7 月１日の動作状況を示したものである。図中、午前の
部分の左斜線部は蓄電装置２への充電出力を、９時以降
の右斜線部は蓄電装置２からの放電出力を、実線は太陽
電池モジュール１の発電出力を、点線はインバータ３へ
の入力出力を示している。０時から蓄電装置２への充電
が始まり、５時に９０％の充電を行って充電制御装置５
はその充電動作を停止する。６時になると日が照り始め
太陽電池モジュール１が発電を開始し、これに伴って充
放電制御装置４が動作して蓄電装置２への太陽電池モジ
ュール１からの充電が開始される。９時までは快晴の状
態が続き、この時点で満充電となったので充電動作は停
止し放電動作へと移り、この後１９時まで放電動作が続
く。この間、太陽電池モジュール１の出力変動に応じて
放電量が調整され、インバータには常に４８Ｖで２．８
８ｋｗの一定電力が入力され、最高の効率が維持され、
また途中で停止することもない。この場合、遠隔制御装
置による制御は行っていないが、例えば、天気が悪く蓄
電装置２への充電が十分に行われず自動的に放電が開始
されない場合、中央制御室より適当な時刻（例えば、電
力消費が最高値へと上昇し始める13時）に放電が開始さ
れるように遠隔制御装置１０に信号を送り、太陽光発電
システムからの電力供給が行われるようにする。また、
夜間の充電においては、電力消費状況に応じて必要な場
合充電開始時刻を中央制御室より制御する。本例では、
蓄電装置の容量が比較的大きいので、夜間電力を蓄電す
ることによるロードレベリングを有効に行うことがで
き、また、太陽電池モジュールに比べて蓄電装置の容量
が大きいので、太陽光発電システムからの商用電力系統
への電力供給開始時刻の調整が容易であり、ロードレベ
リング効果と併せて発電設備の軽減を有効に行うことが
出来る。さらに、夜間充電時に蓄電装置の充電量に余裕
を残しておき太陽電池モジュールの発電電力を充電でき
るようにしておくことで、太陽光発電システムからの電
力供給を時間的に集中して行うことが可能であり、イン
バータの動作時間の短縮による騒音の低減にも効果を有
する。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、インバータを効率良く
運転することができ、蓄電装置の充電電力不足も解消さ
れる。また、商用電力系統の負荷の平準化を効果的に行
うことが可能で、さらに、系統線に電力を逆潮流する際
に一定出力の安定した電力を送ることができるため配電
電力の乱れを防ぐことも出来、総合的に見て効率的で安
価な環境負荷の小さい太陽光発電システムを構築するこ
とが出来る。
運転することができ、蓄電装置の充電電力不足も解消さ
れる。また、商用電力系統の負荷の平準化を効果的に行
うことが可能で、さらに、系統線に電力を逆潮流する際
に一定出力の安定した電力を送ることができるため配電
電力の乱れを防ぐことも出来、総合的に見て効率的で安
価な環境負荷の小さい太陽光発電システムを構築するこ
とが出来る。
【図１】 第1 の実施形態である太陽光発電システムの
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】 第1 の実施形態の出力動作を示す動作特性図
である。
である。
【図３】 インバータの変換効率と付加率との関係を示
す特性図である。
す特性図である。
【図４】 第２の実施形態である太陽光発電システムの
ブロック図である。
ブロック図である。
【図５】 第２の実施形態の出力動作を示す動作特性図
である。
である。
【図６】 夏場の一日の電力消費と快晴時の従来型太陽
光発電システムの発電量の一例を示す図である。
光発電システムの発電量の一例を示す図である。
１：太陽電池モジュール ２：蓄電装置 ３：インバータ ４：（充）放電制御装置 ５：充電制御装置 １０：遠隔制御装置
Claims (3)
- 【請求項１】 太陽電池モジュールと蓄電装置と蓄電装
置の放電を制御する放電制御装置と外部電源から蓄電装
置への充電を制御する充電制御装置と太陽電池モジュー
ルまたは蓄電装置からの電力が入力されて外部電源又は
負荷に電力を供給するインバータとを備えてなる太陽光
発電システムであって、 上記太陽電池モジュールは、その発電電力が上記インバ
ータに入力されるように該インバータに接続され、 上記蓄電装置は、その出力電力が上記インバータに入力
されるように上記放電制御装置を介して該インバータに
接続されると共に、上記充電制御装置を介して上記外部
電源に接続され、 上記放電制御装置が、上記インバータ動作時において、
上記太陽電池モジュールまたは上記蓄電装置からの該イ
ンバータへの入力電力が常に所定の値以上となるように
上記蓄電装置の放電を制御することを特徴とする太陽光
発電システム。 - 【請求項２】 上記充電制御装置は夜間動作し、蓄電装
置への充電が夜間行われることを特徴とする請求項１記
載の太陽光発電システム。 - 【請求項３】 上記放電制御装置の放電動作制御または
上記充電制御装置の充電動作制御を遠隔操作による制御
信号により行う遠隔制御装置を備えていることを特徴と
する請求項１記載の太陽光発電システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9181960A JPH1146458A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 太陽光発電システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9181960A JPH1146458A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 太陽光発電システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1146458A true JPH1146458A (ja) | 1999-02-16 |
Family
ID=16109885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9181960A Pending JPH1146458A (ja) | 1997-07-08 | 1997-07-08 | 太陽光発電システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1146458A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003079054A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 蓄電池を備えた太陽光発電システム |
| JP2007201257A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Sharp Corp | 太陽光発電システム |
| WO2011080813A1 (ja) | 2009-12-28 | 2011-07-07 | トヨタ自動車株式会社 | 住宅用蓄電システム |
| WO2011080810A1 (ja) | 2009-12-28 | 2011-07-07 | トヨタ自動車株式会社 | 住宅用蓄電システム |
| WO2011102374A1 (ja) | 2010-02-17 | 2011-08-25 | トヨタ自動車株式会社 | 住宅用電力システム |
| WO2012005273A1 (ja) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | ソニー株式会社 | 電力コントロール装置および電力コントロール方法 |
| JP2012130161A (ja) * | 2010-12-15 | 2012-07-05 | Panasonic Corp | 電力制御装置及びそれを用いた電力供給システム |
| JP2014030325A (ja) * | 2012-07-31 | 2014-02-13 | Daiwa House Industry Co Ltd | 電力供給システム |
| WO2014103352A1 (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-03 | オムロン株式会社 | 電力制御装置、電力制御方法、プログラム、およびエネルギーマネジメントシステム |
| US8829720B2 (en) | 2009-10-05 | 2014-09-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Apparatus for selecting specifications of power storage system and method for selecting specifications of power storage system |
| JP2017077124A (ja) * | 2015-10-16 | 2017-04-20 | サンケン電気株式会社 | 蓄電装置 |
| US10079491B2 (en) | 2013-08-30 | 2018-09-18 | Kyocera Corporation | Dispersed power supply system and power conditioner |
-
1997
- 1997-07-08 JP JP9181960A patent/JPH1146458A/ja active Pending
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2011080810A1 (ja) | 2009-12-28 | 2011-07-07 | トヨタ自動車株式会社 | 住宅用蓄電システム |
| US8779724B2 (en) | 2009-12-28 | 2014-07-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Residential electric power storage system |
| WO2011080813A1 (ja) | 2009-12-28 | 2011-07-07 | トヨタ自動車株式会社 | 住宅用蓄電システム |
| WO2011102374A1 (ja) | 2010-02-17 | 2011-08-25 | トヨタ自動車株式会社 | 住宅用電力システム |
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| JP2012019652A (ja) * | 2010-07-09 | 2012-01-26 | Sony Corp | 電力コントロール装置および電力コントロール方法 |
| US9836032B2 (en) | 2010-07-09 | 2017-12-05 | Sony Corporation | Power control device and power control method |
| JP2012130161A (ja) * | 2010-12-15 | 2012-07-05 | Panasonic Corp | 電力制御装置及びそれを用いた電力供給システム |
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| CN104904093A (zh) * | 2012-12-28 | 2015-09-09 | 欧姆龙株式会社 | 电力控制装置、电力控制方法、程序以及能源管理系统 |
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| DE112013006249B4 (de) * | 2012-12-28 | 2019-11-14 | Omron Corp. | Leistungssteuervorrichtung, Leistungssteuerverfahren, Programm, sowie Energiemanagementsystem |
| US10079491B2 (en) | 2013-08-30 | 2018-09-18 | Kyocera Corporation | Dispersed power supply system and power conditioner |
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