JPS60256824A - 太陽光発電システムの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は太陽電池の発生電力を電力系統（本明細書では
単に系統とも呼ぶ）に供給する太陽光発電システムに係
り、特に供給電力の安定化を図る制御装置に関する。

〔従来技術〕

太陽電池から取り出し得る電力の最大値は日射変動に伴
なって変動する。一方、系統への電力供給は負荷パター
ンに合わせ、且つ、出来るだけ変動しないことが望まし
い。

とのため、太陽電池の発生′這カのうち余分な電力を蓄
積し、発生電力が不足するときに不足分を補うべく蓄電
池が設けられる。しかし、設置スペースやコストの関係
上、蓄電池の設置個数もしくは容量をできるだけ少なく
しなければならない。

この場合、日射量の変動すなわち太陽電池の出力変動に
対して系統へ供給する電力をうまく調整しないと蓄電池
は過充電または過放電になシ、結局、系統への電力が安
定して行なえなくなる。

一方、この蓄電池を太陽電池の余剰電力を蓄えるだけで
なく、夜間に余剰となる系統電力をも蓄えておき、昼間
に太陽電池の出方と併せて系統へ供給する太陽先発′亀
システムがある。

かかる発電システムにあっては、夜間充電する舎 場合の最終の蓄電池保有電力量を適切に定めないと、系
統への供給電力との関係でやはシ過充電またけ過放電を
確実に防ぎ得す、したがって、常時安定した電力供給が
でき雉がった。

〔発明の概要〕

本発明は上記事情を考慮してなさｈだもので、例えば、
日射変動を幾つかのモードパターンに分類し、各モード
に応じて系統へ供給する電力の最適な許容変動範囲およ
び夜間充電における蓄電池の最終保有電力量を予め計算
して系統に供給する上限電力指令、下限電力指令および
最終保有電力量指令を記憶させ、上記モードを選定する
というような単純な操作でこれらの指令を読み出し、上
限電力指令および下限電力指令に基づいて蓄電池の充・
放電制御を行なうと共に、最終保有電力量指令に基づい
て蓄電池の夜間充電制御を行なうことによって、系統へ
安定的に電力を供給し得る太陽光発電システムの制御装
置を提案するものであるＯ 〔発明の実施例〕 ７．１ 第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロン　（り図
で、太陽′電池（１）および蓄電池（２）間には、この
蓄電池（２）の充・放電々流を制御する充・放電制御装
置（８）が設けられ、また、太陽電池（１）および電力
系統母線（以下単に系統と言う）（６）間に太陽電池（
１）および蓄電池（２）の直流出力を交流に変換して系
統（６）に供給するインバータ（５）が設けられ、さら
に蓄電池（２）および系統（６）間には夜間の余剰電力
を蓄電池（２）に蓄える夜間充電制御装置（１優が設け
られている。

ここで、充・放電制御装置（８）は放電チョッパ（４ａ
）、充電チョッパ（４ｂ）でなり、系統（６）への供給
電力を検出する電力検出器（１０）と、偏差増幅器（１
２ａ）。

（１２ｂ）およびリミッタ（１３ａ）、　（１３ｂ）で
なり、電力検出器α０）の出力信号および後述する指令
装置（２１）の上限電力指令ＡＨ１下限電力指令人、に
基づいて放電チョッパ（４ａ）、充電チョッパ（４ｂ）
を制御する電力制限制御回路ｑ刀とで充の放電制御部を
構成しているＯ また、インバータ（５ンは、太陽電池（１）の端子電圧
を検出する電圧検出器（γ）と、太陽電池（１）の最適
動作電圧を設定する電圧設定器（８）と、これら両者の
出力信号に基づいてインバータ（５）の点弧位相を調整
する電圧制御回路（９）とともに電力変換部を構成して
いる。

さらにまた、夜間充電制御装置（１４１は、蓄電池（２
）の充・放電々力を検出する電力検出器部）と、この電
力検出器（１５）の出力信号に基づいて蓄電池（２）の
保有電力量を測定する電力量測定回路（社）と、設定器
（１す、電力制御回路（ホ）および動作指令回路（２）
でなり′電力検出器（至））、電力量測定回路（社）、
指令装置　（２１１の最終保有電力量指令り。を入力し
て夜間充電制御装置（１→を制御する夜間充電制御回路
α６）とともに夜間充電制御部を構成している。

一方、指令装置（２１）は、第３図に示すように、日射
変動のモードを選択するキーボード等のモード記憶する
ＲＯＭ等の記憶回路−）と、この記憶回路−）から読み
出された信号の出力ボート例と、これらの信号をアナロ
グ信号に変換して出力するディジタル・アナログ変換器
（以下Ａ　／　ｐ変換器と言う）に）とで構成されてい
る。

上記の如く構成された本実施例の作用を１日の日射変動
および供給電力量等を示した第２図、日射変動の幾つか
のモードを示した第４図およびこれらのモードに対応し
て予め計算された指令の図表である第５図をも参照して
以下に説明する。

先ず、太陽電力は日射量や動作電圧で大幅に変化するが
、最大出力が得られる最適動作点電圧は日射量の如何に
拘わらず殆んど変化しない。電圧設定器（８）はこの最
適動作点電圧を設定するもので、電圧制御回路（９）は
太陽電池（１）の出力電圧がこの最適動作′Ｂ圧になる
ようにインバータ（６）の点弧位相を調整して系統（６
）への供給電力を制御する。しかして、太陽電池（１）
は最適動作点近傍で運転される。

今、インバータ（５）の出力が指令装置（２１）より出
力される下限電力指令ＡＬよシ小さくなると、その偏差
が零になるように電力制御回路０１）の偏差増幅器（１
２ａ）およびリミッタ（１３ａ）の働きにより、充・放
電制御装置（８）の放電チョッパ（４ａ）が作動して蓄
電池（２）から偏差分の電力供給が行なわれ、系統への
供給電力は下限電力指令ＡＬの値に保持される。

また、これとは反対にインバータ（５）の出力が指令装
置（２１）より出力される上限電力指令ＡＨより太きく
なると、今度は偏差増幅器（１２に＋）およびリミッタ
（１，３ｂ）の働きによシ、充・放電制御装置（８）の
充電チョッパ（４ｂ）が作動して蓄電池（２）に偏差分
の′電力が充電され、系統への供給電力は上限電力指令
〜の値に保持される。

第２図（ａ）〜（ｃ）はこの関係を示したもので、−日
の日射変動に伴なって太陽電池（１）の発生電力が同図
（ａ）の如く変化するものとして、ここに電力供給の許
容変動範囲に対応する下限電力指令ＡＬおよび上限電力
指令ＡＨが出力されると、系統への供給電力は同図（ｂ
）に示す如く、日中において常に最低電力が保証される
と共に、最大電力も一定値に抑えられ、これによって電
力の安定供給が行なわれる。

次に、ここでは夜間充電制御装置（１４）を介して、夜
間における系統の余剰′電力を蓄電池（２）に蓄えてい
る。　＝　、’！、、。

この場合、蓄電池（２）の充電々力および放電々力は電
力検出器■）によって検出され、この検出値と充電々力
を設定する設定器（１７）の出力が電力制御回路（ホ）
に加えられ、この電力制御回路（ト）が偏差分を零にす
るように夜間充電制御装置ｏ→を制御するので定電力充
電が行なわれている。

一方、蓄電池（２）の保有電力量は、電力検出器（ロ）
■ の出力を積分する電力量測定回れよって、この保有電力
量信号が動作指令回路α印に取込まれる。

動作指令回路０９）ではこの信号と、指令装置ｉｔ’　
＋２１１から出力される最終保有′電力量指令り。と全
比較し、両者が等しくなったとき電力指令回路（四に対
して夜間充電を停止する旨の信号を与えて充電を停止さ
せる。

第２図（ｄ）は蓄′電池（２）の保有電力量の変化状態
を示したもので、日中１、太陽電池による電力供給を開
始する時点では最終保有電力量指令り。に対応する値に
充電されている。

かくして、夜間の余剰電力の活用がなされると共に、不
確定要素の多い昼間だけの充・放電を補完する形で夜間
に所望のレベルまで充電されることから運用上の自由度
が増大する。

次に、指令装置（２１）の記憶回路例には予め計算され
た最適レベルの下限電力指令Ａ１、上限電力指令へおよ
び最終保有電力量指令Ｄ０が記憶さねでいる。

一般に太陽′電池の出力を決定する日射量は、日れば蓄
電池が過放電または過充電になる虞れがある。そこで、
第５図に示した図表の如く、日射モードＡ、Ｂ、Ｃ−ａ
・に応じてそれぞれ上限電力指令Ａ１（、下限電力指令
ＡＬおよび最終保有電力量指令り。を予め計算し、その
値を記憶回路隣）に記憶せしめ、例えば、天気予報等に
よって適切なモード選択スイッチ（財）を操作すると、
記憶回路１２８）より最適データが読み出され、出カポ
−１１２４１よりＤ　／　Ａ変換されて、電力制限制御
回路０１）および夜間充電制御回路（１６）に加えられ
る。

なお、上記実施例では１日の日射モデルに基づくモード
（ｉ−記憶せしめたが、必要に応じて各モードの修正、
変更モード（例えばＡＢモード）の指令データをも記憶
させるならば一段と安定した電力供給が可能になる。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかな如く、本発明によれば、例
えば、日射変動のモードを指定することによって系統へ
供給する電力の許容範囲および蓄電池の最終保有電力量
の設定が完了すると共に、燈適な上限電力指令、下限心
力指令および最終保有電力掃指令が読み出される指令装
置と、この指令装置の出力に基づいて蓄電池の充・放電
制御および夜間充電制御が行なわれるので、蓄電池設置
容量を比較的低く抑えた場合でも系統へ安定的に電力を
供給し得るという効果が得られている。

また、本発明によればオペレータが単にモード選択する
だけで済むことから自動運転や遠隔操作も極めて容易に
な乙。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図（ａ）〜（ｄ）は同実施例の作用を説明するために
電力、電流電力量の髪化状態を示すタイムチャート、第
３図は同実施例の要部の詳細な構成を示すブロック図、
第４図は同実施例の作用を説明するための日射モード図
、第５図は同実施例の主要な要素の記憶データを示す図
表である。 （１）・・太陽電池　（２）・・蓄電池（８）・・充・
放電制御装置 （６）・・インバータ　（６）・・電力系統母線（１０
）　ｌ■）・拳電力検出器 （１η・中電力制限制御回路 （１４）・・夜間充電制御装置 （１６）・・夜間充電制御回路 （社）・・電力量測定回路 （２３）・・指令装置 代理人大岩増雄 ５．１ 第１図 第２図 第３図 ２．５ 第４図 箇５図 ′手続補正書（自発） 口召和　５県　１０月２６日 ２、発明の名称 太陽光発電システムの制御装置 ３、補正をする者 代表者　片　山　仁　八　部（ほか１名）５、補正の対
象 明細書の特許請求の範囲の欄。 ６、補正の内容 明細書の特許請求の範囲の記載を別紙の通り補正する。 ７、添付書類の目録 補正後の特許請求の範囲を記載した書面　１通以　上 補正後の特許請求の範囲を記載した書面（１）太陽電池
の発生電力を系統に供給すると共に所定の供給電力に対
する余剰電力を蓄電池に蓄え、不足電力をこの蓄電池よ
り補給し、且つ、夜間に系統より電力を得てこの蓄電池
に蓄える太陽光発電システムにおいて工に統に供給する
上限電力指令、下限電力指令および前記蓄電池の最終保
有電力量指令を予め記憶させた記憶装置から読み出す指
令装置と、この指令装置の上限電力指令および下限電力
指令に基づいて、系統へ供給される電力が許容変動範囲
を超るとき前記太陽電池の出力の一部を前記蓄電池に蓄
え、許容変動範囲より下がるとき前記蓄電池の電力を前
記電力変換部に加える充、放電制御部と、前記蓄電池の
保有電力量を演算する保有電力演算手段を含み、この保
有電力信号および前記指令装置の最終保有電力量指令に
基づき前記蓄電池の保有電力量が最終保有電力量に到達
するまで系統電力を夜間にこの蓄電池に蓄える夜間充電
制御部とを具備したことを特徴とする太陽光発電システ
ムの制御装置。 （３）前記指令装置は種々の日射パターンをモードに分
類し、それぞれ計算された値を記憶させた記憶装置を有
し、日射パターンのモード選択によって上限電力指令、
下限電力指令および最終保有電力量指令が読み出される
ように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の太陽光発電システムの制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）太陽電池の発生電力を系統に供給すると共に所定
   の供給電力に対する余＠電力を蓄電池に蓄え、不足電力
   をこの蓄電池より補給し、且つ、夜間に系統より電力を
   得てこの蓄電池に蓄える太陽光発電システムにおいて、
   系統へ供給する電力の許容変動範囲および前記蓄電池の
   最終保有電力量を設定することによって、系統に供給す
   る上限電力指令、下限電力指令および前記蓄電池の最終
   保有電力量指令を予め記憶させた記憶装置から読み出す
   指令装置と、この指令装置の上限電力指令および下限電
   力指令に基づいて、系統へ供給される電力が許容変動範
   囲を超えるとき前記太陽電池の出力の一部を前記蓄電池
   に蓄え、許容変動範囲よシ下がるとき前記蓄電池の電力
   を前記電力変換部に加える充、放電制御部と、前記蓄電
   池の保有電力量を演算する保有電力演算手段を含み、こ
   の保有電力信号および前記指令装置の最終保有電力量指
   令に基づき前記蓄電池の保有電力量が最終保有電力量に
   到達するまで系統電力を夜間にこの蓄電池に蓄える夜間
   充電制御部とを具備したことを特徴とする太陽光発電シ
   ステムの制御装置。 Ｃ２）前記指令装置は種々の日射パターンをモードに分
   類し、それぞれ計算された値を記憶させた記憶装置を有
   し、日射パターンのモード選択によって上限電力指令、
   下限電力指令および最終保有電力量指令が読み出される
   ように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の太陽光発電システムの制御装置。