WO2016084400A1 - 蓄電池システムおよび蓄電方法 - Google Patents
蓄電池システムおよび蓄電方法 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016084400A1 WO2016084400A1 PCT/JP2015/061260 JP2015061260W WO2016084400A1 WO 2016084400 A1 WO2016084400 A1 WO 2016084400A1 JP 2015061260 W JP2015061260 W JP 2015061260W WO 2016084400 A1 WO2016084400 A1 WO 2016084400A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- power
- storage battery
- storage
- circuit
- output
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
- H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
- H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/10—Photovoltaic [PV]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/20—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy
Definitions
- the present invention relates to a storage battery system and a storage method.
- This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2014-241222 for which it applied to Japan on November 28, 2014, and uses the content here.
- a cooperation system of photovoltaic power generation and a storage battery is known (see Patent Document 1).
- the power of photovoltaic power generation (PV) is converted from direct current to alternating current by a power conditioner and output.
- the storage battery power converter and the storage battery are provided outside the connection portion of the solar battery and the power conditioner.
- the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a storage battery system and a storage method that can realize efficient storage using solar cells.
- the storage battery system which concerns on 1 aspect of this invention is equipped with a storage battery between a solar cell and a power conditioner.
- a configuration including a DC-DC converter between the solar battery and the storage battery may be used.
- a configuration including a DC-AC converter between the solar battery and the storage battery or between the power conditioner and the storage battery may be used.
- the storage battery system which concerns on 1 aspect of this invention WHEREIN The structure which supplies electric power from the said storage battery to the said solar cell may be used.
- power generated by the solar battery is stored in a storage battery provided between the solar battery and a power conditioner.
- efficient power storage can be realized using a solar cell.
- FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a storage battery system 1 according to an embodiment of the present invention.
- the storage battery system 1 according to the present embodiment can be applied, for example, to home use, business use, or factory use.
- a storage battery system 1 includes a photovoltaic (PV) module 11, a storage battery facility 12, a power conditioner (PCS) 13, an indoor load 14, a current detector 15, a system (power system) ) 16 and an indoor load 21.
- the storage battery facility 12 includes a DC (Direct Current) -DC converter 31, an MPPT (Maximum Power Point Tracking) control circuit 32, a system switching circuit 33, a charging circuit 34, a storage battery charge / discharge switching circuit 35, a storage battery 36 ( A first storage battery), a storage battery 37 (second storage battery), a discharge circuit 38, a booster circuit 39, a DC-AC (Alternating Current) converter 40, and a charge / discharge control unit 41 are provided.
- DC Direct Current
- MPPT Maximum Power Point Tracking
- the indoor load 21 may be the same as or different from the indoor load 14.
- the storage batteries 36 and 37 various storage batteries may be used.
- a lead battery or a lithium ion battery may be used.
- the PV module 11 is connected to the DC-DC converter 31 via a cable.
- the PV module 11 is connected to the system switching circuit 33 via a PID dedicated circuit.
- the PCS 13 is connected to the system switching circuit 33 via a cable.
- the indoor load 14 is connected to the PCS 13 via a cable.
- the current detection unit 15 is connected to the indoor load 14 via a cable.
- the current detection unit 15 is connected to the charge / discharge control unit 41 via a cable.
- the system 16 is connected to the current detection unit 15 via a cable.
- the indoor load 21 is connected to the DC-AC converter 40 via a cable.
- the DC-DC converter 31 and the MPPT control circuit 32 are connected so as to form a circuit, and constitute an integrated circuit.
- the DC-DC converter 31 is connected to the system switching circuit 33 via a cable.
- the charging circuit 34 is connected to the system switching circuit 33 via a cable.
- the charging circuit 34 is connected to the storage battery charge / discharge switching circuit 35 via a cable.
- the discharge circuit 38 is connected to the storage battery charge / discharge switching circuit 35 via a cable.
- the discharge circuit 38 and the booster circuit 39 are connected so as to form a circuit and constitute an integrated circuit.
- the booster circuit 39 is connected to the system switching circuit 33 via a cable.
- the storage battery charge / discharge switching circuit 35 is connected to the storage battery 36 via a cable.
- the storage battery charge / discharge switching circuit 35 is connected to the storage battery 37 via a cable.
- the DC-AC converter 40 is connected to a cable that connects the PCS 13 and the system switching circuit 33.
- the charge / discharge control unit 41 is connected to the charging circuit 34 via a cable.
- the charge / discharge control unit 41 is connected to the booster circuit 39 via a cable.
- the charge / discharge control unit 41 is connected to the system switching circuit 33 via a cable.
- the charge / discharge control unit 41 is connected to the storage battery charge / discharge switching circuit 35 via a cable.
- a cable is used for connection between the charge / discharge control unit 41 and the circuits 33, 34, 35, 39.
- the charge / discharge control unit 41 and the above-described circuit The circuit may be connected to form a circuit.
- the PV module 11 has a configuration in which a plurality of solar cells are modularized.
- the PV module 11 is configured by arranging a plurality of solar cells in an array, for example.
- the PV module 11 generates a direct current corresponding to the amount of solar radiation.
- the PV module 11 outputs the generated direct current to the DC-DC converter 31.
- the DC-DC converter 31 performs DC-DC conversion (for example, step-up conversion) on the direct current input from the PV module 11 and outputs it to the system switching circuit 33.
- the MPPT control circuit 32 performs MPPT control.
- the system switching circuit 33 inputs DC current from the DC-DC converter 31, outputs DC current to the PID dedicated circuit, outputs DC current to the charging circuit 34, inputs DC current from the booster circuit 39, PCS 13 ( And the output of the direct current to the DC-AC converter 40) are switched.
- the direct current output from the system switching circuit 33 is input to the charging circuit 34.
- the charging circuit 34 outputs the input direct current to the storage battery charge / discharge switching circuit 35.
- the storage battery charge / discharge switching circuit 35 outputs the direct current input from the charging circuit 34 to the storage batteries 36, 37 to charge the storage batteries 36, 37, and the direct current discharged (output) from the storage batteries 36, 37. Is switched between the operation of outputting the signal to the discharge circuit 38 and the operation of performing both charging and discharging.
- the direct current output from the storage battery charge / discharge switching circuit 35 is input to the discharge circuit 38.
- the discharge circuit 38 outputs the input direct current to the booster circuit 39.
- the booster circuit 39 boosts the DC current input from the discharge circuit 38 and outputs it to the system switching circuit 33.
- the direct current output from the system switching circuit 33 is input to the DC-AC converter 40.
- the DC-AC converter 40 DC-AC converts the input direct current to acquire an alternating current, and outputs the acquired alternating current to the indoor load 21.
- the indoor load 21 operates by the input alternating current and consumes power.
- the PCS 13 has a function of a DC-AC converter.
- the DC current output from the system switching circuit 33 is input to the PCS 13.
- the PCS 13 performs DC-AC conversion on the input direct current to acquire an alternating current, and outputs the acquired alternating current to the indoor load 14.
- the indoor load 14 is operated by the input alternating current and consumes power.
- the current detection unit 15 detects an alternating current output from the indoor load 14.
- the current detection unit 15 outputs information on the detection result of the alternating current to the charge / discharge control unit 41.
- the detection result of the alternating current corresponds to the alternating current supplied to the system 16.
- the charge / discharge control unit 41 controls the system switching circuit 33, the charging circuit 34, the storage battery charge / discharge switching circuit 35, the discharging circuit 38, and the booster circuit 39.
- the charge / discharge control unit 41 may perform control based on the detection result of the alternating current by the current detection unit 15.
- route which can be switched in the storage battery system 1 which concerns on this embodiment is demonstrated.
- the system switching circuit 33 When the power generated by the PV module 11 is output to the PCS 13, the system switching circuit 33 outputs a direct current output from the DC-DC converter 31 to the PCS 13 by the control performed by the charge / discharge control unit 41 (the first step). 1)).
- the system switching circuit 33 supplies the direct current output from the DC-DC converter 31 to the charging circuit 34 by the control performed by the charge / discharge control unit 41. Switch to the output route (referred to as the second route).
- the system switching circuit 33 When power stored in the storage batteries 36 and 37 is output to the PCS 13 (and the DC-AC converter 40), the system switching circuit 33 is output from the booster circuit 39 by the control performed by the charge / discharge control unit 41. The path is switched to a path (referred to as a third path) for outputting the current to the PCS 13 (and the DC-AC converter 40).
- the system switching circuit 33 When the electric power stored in the storage batteries 36 and 37 is output to the PV module 11 through the PID dedicated circuit, the system switching circuit 33 is output from the booster circuit 39 by the control performed by the charge / discharge control unit 41. The current is switched to a path (referred to as a fourth path) for outputting to the PV module 11 via the PID dedicated circuit.
- any two or more than three routes may be switched simultaneously.
- a function for turning on / off the connection state between the system switching circuit 33 and the PCS 13 and the system switching circuit 33 and the DC-AC A switch having a function of turning on and off the connection state with the converter 40 may be provided.
- the direct current output from the system switching circuit 33 can be output to either the PCS 13 or the DC-AC converter 40. Note that ON represents a connected state, and OFF represents a disconnected state (not connected).
- charging from the PV module 11 to the storage batteries 36 and 37 is performed without charging the storage batteries 36 and 37 from the system 16.
- a DC-DC converter 31 is provided upstream of the storage batteries 36 and 37 (on the PV module 11 side), and charging to the storage batteries 36 and 37 is controlled by the MPPT control circuit 32, and a discharge circuit 38 and a boost circuit 39 are provided.
- the discharge from the storage batteries 36 and 37 is controlled.
- power is transmitted to the grid 16 via the PCS 13.
- a configuration in which the capacity of the PV module 11 is larger than the capacity of the PCS 13 may be used.
- the power generated by the PV module 11 is accumulated in the storage batteries 36 and 37 in the daytime. Then, the storage batteries 36 and 37 are discharged in a time zone in which the power purchase is desired to be peak cut, thereby suppressing an increase in the demand value of the power purchase.
- the time zone in which power purchase is desired to be peak cut may be arbitrary, for example, a time zone in which the power consumption by the indoor load 14 is large, a time zone in which the solar radiation intensity is low, or a time zone in which both are satisfied.
- FIGS. 2A, 2B, and 2C are diagrams for explaining the peak cut mode.
- the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents power consumption.
- An example of the daily load curve 1001 is shown.
- a portion exceeding the predetermined power consumption P ⁇ b> 1 (referred to herein as a peak portion) is supplemented by the power stored in the storage batteries 36 and 37.
- the peak power is peak-cut by the power stored in the storage batteries 36 and 37.
- FIG. 2B the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents solar cell output (electric power).
- An example of the solar cell output curve 1002 is shown.
- the solar cell outputs power generated by the PV module 11
- the horizontal axis represents time
- the vertical axis represents output from the storage batteries 36 and 37 (power output).
- An example of the peak cut discharge output curve 1003 is shown. Electric power that needs to be supplemented at the peak portion is discharged from the storage batteries 36 and 37 and supplied to the grid 16.
- ⁇ Output stabilization mode> In the output stabilization mode, during the daytime, when there is a fluctuation in which the amount of power generated by the PV module 11 suddenly decreases while performing power generation by the PV module 11 and power storage to the storage batteries 36, 37, Discharge to supplement power.
- the fluctuation in which the power generation amount decreases rapidly includes, for example, fluctuation when the amount of solar radiation decreases rapidly.
- the stabilized power is stored in the storage batteries 36 and 37, and when sunshine fluctuations occur at that time, the storage batteries 36 and 37 can be discharged to stabilize the output power of the PCS 13.
- FIG. 3 is a diagram for explaining the output stabilization mode.
- the horizontal axis represents time
- the vertical axis represents output (output of electric power combining the PV module 11 and the storage batteries 36 and 37).
- An example of the output curve 1101 of the solar battery and an example of the complementary power 1102 by the storage batteries 36 and 37 are shown.
- the batteries 36 and 37 are discharged by the fluctuations.
- ⁇ Output smoothing mode> In the output smoothing mode, only a certain amount of power generated by the PV module 11 in the daytime is output (transmitted) to the system 16. The generated power exceeding the certain power is stored in the storage batteries 36 and 37. When the amount of solar radiation decreases, the batteries 36 and 37 are discharged for a certain time.
- FIG. 4 is a diagram for explaining the output smoothing mode.
- the horizontal axis represents time
- the vertical axis represents output (power output).
- An example of an output curve 1201 of the solar battery and an example of a discharge line 1202 by the storage batteries 36 and 37 are shown.
- the amount of power output to the grid 16 is fixed to a constant value P2.
- the storage batteries 36 and 37 are charged with the power generated by the PV module 11, and further, the power is supplied to the system 16 with the power generated by the PV module 11. At night, power is not supplied from the PV module 11 to the system 16 but from the storage batteries 36 and 37 to the system 16.
- the load on the facilities of the power company can be reduced.
- ⁇ Independent power supply mode In the independent power supply mode, the power stored in the storage batteries 36 and 37 is discharged for use as an independent power supply during a power failure.
- FIG. 5 is a diagram for explaining the independent power supply mode.
- the horizontal axis represents time
- the vertical axis represents output (power output).
- a curve 1301 of all power generation amounts charged in the storage batteries 36 and 37 in the daytime and a line 1302 of electric energy discharged from the storage batteries 36 and 37 in an arbitrary time zone are shown.
- the time zone may be, for example, noon or night. In the daytime, it was assumed that autonomous operation was possible only by the power generation by the PV module 11.
- FIG. 6 is a diagram for explaining the virtual independent power supply mode.
- the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents output (power output).
- An example of the solar cell output curve 1401 and an example of the power consumption curve 1402 are shown.
- the discharge current from the storage batteries 36 and 37 is controlled while monitoring the power consumption and the purchased power.
- the storage batteries 36 and 37 are charged with the power generated by the PV module 11, and further, the power is supplied to the system 16 with the power generated by the PV module 11.
- power is not supplied from the PV module 11 to the system 16 but from the storage batteries 36 and 37 to the system 16.
- a reverse bias voltage is supplied to the PV module 11 at a predetermined timing.
- the predetermined timing is, for example, a timing at which occurrence of PID in the PV module 11 is detected or a regular timing. By such power supply, the PV module 11 deteriorated due to PID can be recovered.
- a DC-DC converter and a PID recovery controller switching device are connected in parallel between the PV module 11 and the PCS 13, and between the PCS 13 and the DC-DC converter (and PID recovery controller switching device).
- a configuration in which the storage batteries 36 and 37 are connected may be employed.
- the PID recovery controller switching unit switches whether to execute PID recovery.
- a configuration may be used in which the DC-DC converter 31 is used and the system switching circuit 33 is provided with a PID recovery controller switching device.
- a DC-DC converter and a PID recovery controller switch are connected in parallel to the storage batteries 36 and 37, the DC-DC converter and the PCS are connected, and the PID recovery controller switch and the PV module 11 are connected. May be used.
- ⁇ Night shift mode> In the night shift mode, all the electric power generated by the PV module 11 is stored in the storage batteries 36 and 37 in the daytime, and the storage batteries 36 and 37 are discharged at an arbitrary time zone at night. Thereby, the electric power from the storage batteries 36 and 37 can be supplied to the system
- the present invention may be applied to a home or office that is at home during the day and has a large amount of electricity used.
- FIG. 7 is a diagram for explaining the night shift mode.
- the horizontal axis represents time
- the vertical axis represents output (power output).
- a curve 1501 of all power generation amounts charged in the storage batteries 36 and 37 in the daytime and a power amount line 1502 discharged from the storage batteries 36 and 37 in an arbitrary time zone at night are shown.
- the storage batteries 36 and 37 are provided between the solar battery (PV module 11) and the power conditioner (PCS 13). Therefore, since it is possible to store the electric power generated by solar power while maintaining a direct current, discharge loss can be suppressed. Moreover, since the direct current output from the solar battery is transmitted to the storage batteries 36 and 37 without being converted into an alternating current, the system configuration can be simplified, the system can be stabilized, and the electrical work can be simplified. Since photovoltaic power generation cannot control fluctuations in output depending on sunlight, it is important to stabilize the output as in this embodiment.
- the number of inverters can be reduced, and the system configuration can be simplified, the system can be stabilized, and the electrical work can be simplified.
- the storage battery system 1 which concerns on this embodiment, since the storage batteries 36 and 37 are provided between a solar cell (PV module 11) and a power conditioner (PCS13), from the electric power generated by a solar cell, and the storage batteries 36 and 37, It is possible to output one or both of the discharge power to the system 16 via the PCS 13.
- efficient power storage can be realized using the solar battery.
- the DC-DC converter 31 is provided between the solar battery (PV module 11) and the storage batteries 36 and 37. Therefore, the voltage can be stabilized between the PV module 11 and the storage batteries 36 and 37.
- the DC-DC converter 31 can suppress the fluctuation of the voltage and reduce the influence of the fluctuation of the output due to the shadow.
- the DC-AC converter 40 is provided between the power conditioner (PCS 13) and the storage batteries 36 and 37. Therefore, one or both of the power generated by the PV module 11 and the power stored in the storage batteries 36 and 37 can be supplied to the load (in the present embodiment, the indoor load 21). For example, even when the PCS 13 stops during a power failure, one or both of the power generated by the PV module 11 and the power stored in the storage batteries 36 and 37 can be supplied to the load.
- a DC-AC converter may be provided between the solar cell (PV module 11) and the storage batteries 36 and 37 and connected to a load. In this configuration, the same effect can be obtained.
- a DC-AC converter is provided between the solar battery (PV module 11) and the storage batteries 36, 37 and connected to a load, and the power conditioner (PCS 13) and the storage batteries 36, 37 are connected to each other.
- a DC-AC converter may be provided between them and connected to a load.
- the power conditioner (PCS 13) is equipped with a self-sustaining operation function, it is possible to supply power to the load using the power stored in the storage batteries 36 and 37 during a power failure.
- a predetermined switch provided on the PCS 13 is switched to self-sustained operation, so that the power stored in the storage batteries 36 and 37 is supplied to the load using an outlet provided in the PCS 13. Is possible.
- the storage battery system 1 electric power is supplied from the storage batteries 36 and 37 to the solar battery (PV module 11).
- the DC power from the storage batteries 36 and 37 can be supplied to the PV module 11 as DC, which is efficient. Thereby, PID generated in the PV module 11 can be reduced and the PV module 11 can be recovered.
- the two storage batteries 36 and 37 are charged or discharged at the same time.
- the charging or discharging timing of one storage battery 36 and the charging or discharging of the other storage battery 37 are performed.
- the timing may be different.
- a configuration may be used in which the timing of charging or discharging one storage battery 36 and the timing of charging or discharging the other storage battery 37 can be switched.
- the storage batteries 36 and 37 and the control circuit are integrated.
- the storage batteries 36 and 37 are not necessarily integrated with the control circuit.
- only the storage batteries 36 and 37 are included. May be installed separately.
- a configuration including only one storage battery or a configuration including three or more storage batteries may be used.
- the DC-DC converter 31 and the MPPT control circuit 32 can be provided outside the storage battery facility 12.
- the DC-DC converter 31 and the MPPT control circuit 32 may be provided in a junction box (a junction box outside the storage battery facility 12).
- the PV module 11, the DC-DC converter 31 (and the MPPT control circuit 32) in the connection box, and the system switching circuit 33 in the storage battery facility 12 are connected in this order.
- a variable discharge circuit may be used instead of the discharge circuit 38.
- a system switching circuit capable of bidirectional switching (system bidirectional switching circuit) may be used. The system bidirectional switching circuit can switch between the input from the DC-DC converter 31 and the output to the PCS 13, for example.
- SYMBOLS 1 ... Storage battery system, 11 ... PV module (solar cell), 12 ... Storage battery equipment, 13 ... PCS (power conditioner), 14, 21 ... Indoor load, 15 ... Current detection part, 16 ... System
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本発明の蓄電池システムは、太陽電池(11)とパワーコンディショナ(13)との間に蓄電池(36、37)を備える。
Description
本発明は、蓄電池システムおよび蓄電方法に関する。
本願は、2014年11月28日に日本に出願された特願2014-241222号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2014年11月28日に日本に出願された特願2014-241222号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
太陽光発電および蓄電池の連携システムが知られている(特許文献1参照。)。
この連携システムでは、太陽光発電(PV)の電力をパワーコンディショナにより直流から交流に変換して出力する。この連携システムでは、太陽電池およびパワーコンディショナの接続部に対して外側に、蓄電池用電力変換器および蓄電池を備える。
この連携システムでは、太陽光発電(PV)の電力をパワーコンディショナにより直流から交流に変換して出力する。この連携システムでは、太陽電池およびパワーコンディショナの接続部に対して外側に、蓄電池用電力変換器および蓄電池を備える。
しかしながら、上記のシステムの構成では、太陽光発電の電力がパワーコンディショナを通過した後に蓄電池に伝送されるため、直流電流を交流電流に変換した後に、再び交流電流を直流電流に変換して蓄電池を充電する必要がある。このため、放電ロス、あるいはシステムの大型化が発生する場合があった。
また、太陽光発電および蓄電池の連携システムでは、電圧(電力)の安定化、負荷への電力供給、PID(Potential Induced Degradation)の解消が問題となる場合があった。PIDは、太陽電池において漏れ電流が発生し、出力が低下する現象である。PIDは、例えば、塩害などにより発生する。
また、太陽光発電および蓄電池の連携システムでは、電圧(電力)の安定化、負荷への電力供給、PID(Potential Induced Degradation)の解消が問題となる場合があった。PIDは、太陽電池において漏れ電流が発生し、出力が低下する現象である。PIDは、例えば、塩害などにより発生する。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、太陽電池を利用して効率的な蓄電を実現することができる蓄電池システムおよび蓄電方法を提供することを課題とする。
本発明の一態様に係る蓄電池システムは、太陽電池とパワーコンディショナとの間に蓄電池を備える。
本発明の一態様に係る蓄電池システムにおいて、前記太陽電池と前記蓄電池との間にDC-DCコンバーターを備える、構成が用いられてもよい。
本発明の一態様に係る蓄電池システムにおいて、前記太陽電池と前記蓄電池との間、または前記パワーコンディショナと前記蓄電池との間にDC-ACコンバーターを備える、構成が用いられてもよい。
本発明の一態様に係る蓄電池システムにおいて、前記蓄電池から前記太陽電池に電力を供給する、構成が用いられてもよい。
本発明の一態様に係る蓄電方法は、太陽電池とパワーコンディショナとの間に備えられた蓄電池に、前記太陽電池により発電された電力を蓄電する。
本発明の一態様に係る蓄電池システムにおいて、前記太陽電池と前記蓄電池との間にDC-DCコンバーターを備える、構成が用いられてもよい。
本発明の一態様に係る蓄電池システムにおいて、前記太陽電池と前記蓄電池との間、または前記パワーコンディショナと前記蓄電池との間にDC-ACコンバーターを備える、構成が用いられてもよい。
本発明の一態様に係る蓄電池システムにおいて、前記蓄電池から前記太陽電池に電力を供給する、構成が用いられてもよい。
本発明の一態様に係る蓄電方法は、太陽電池とパワーコンディショナとの間に備えられた蓄電池に、前記太陽電池により発電された電力を蓄電する。
本発明の一態様によれば、太陽電池を利用して効率的な蓄電を実現することができる。
以下、図面を参照し、本発明の実施形態に係る蓄電池システムおよび蓄電方法について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る蓄電池システム1の概略的な構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る蓄電池システム1は、例えば、家庭用、企業用、あるいは工場内用などに適用することが可能である。
図1は、本発明の一実施形態に係る蓄電池システム1の概略的な構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る蓄電池システム1は、例えば、家庭用、企業用、あるいは工場内用などに適用することが可能である。
蓄電池システム1は、太陽光発電(PV:Photovoltaics)モジュール11と、蓄電池設備12と、パワーコンディショナ(PCS:Power Conditioner System)13と、屋内負荷14と、電流検出部15と、系統(電力系統)16と、屋内負荷21を備える。
蓄電池設備12は、DC(Direct Current)-DCコンバーター31と、MPPT(Maximum Power Point Tracking)制御回路32と、系統切換回路33と、充電回路34と、蓄電池充放電切換回路35と、蓄電池36(第1蓄電池)と、蓄電池37(第2蓄電池)と、放電回路38と、昇圧回路39と、DC-AC(Alternating Current)コンバーター40と、充放電制御部41を備える。
蓄電池設備12は、DC(Direct Current)-DCコンバーター31と、MPPT(Maximum Power Point Tracking)制御回路32と、系統切換回路33と、充電回路34と、蓄電池充放電切換回路35と、蓄電池36(第1蓄電池)と、蓄電池37(第2蓄電池)と、放電回路38と、昇圧回路39と、DC-AC(Alternating Current)コンバーター40と、充放電制御部41を備える。
ここで、屋内負荷21は、屋内負荷14と共通であってもよく、または、異なってもよい。
蓄電池36、37としては、様々な蓄電池が用いられてもよく、例えば、鉛電池、あるいは、リチウムイオン電池が用いられてもよい。
蓄電池36、37としては、様々な蓄電池が用いられてもよく、例えば、鉛電池、あるいは、リチウムイオン電池が用いられてもよい。
PVモジュール11は、DC-DCコンバーター31と、ケーブルを介して接続されている。PVモジュール11は、系統切換回路33と、PID専用回路を介して接続されている。
PCS13は、系統切換回路33と、ケーブルを介して接続されている。
屋内負荷14は、PCS13と、ケーブルを介して接続されている。
電流検出部15は、屋内負荷14と、ケーブルを介して接続されている。電流検出部15は、充放電制御部41と、ケーブルを介して接続されている。
系統16は、電流検出部15と、ケーブルを介して接続されている。
屋内負荷21は、DC-ACコンバーター40と、ケーブルを介して接続されている。
PCS13は、系統切換回路33と、ケーブルを介して接続されている。
屋内負荷14は、PCS13と、ケーブルを介して接続されている。
電流検出部15は、屋内負荷14と、ケーブルを介して接続されている。電流検出部15は、充放電制御部41と、ケーブルを介して接続されている。
系統16は、電流検出部15と、ケーブルを介して接続されている。
屋内負荷21は、DC-ACコンバーター40と、ケーブルを介して接続されている。
DC-DCコンバーター31とMPPT制御回路32は、回路を形成するように接続されており、一体の回路を構成している。DC-DCコンバーター31は、系統切換回路33と、ケーブルを介して接続されている。
充電回路34は、系統切換回路33と、ケーブルを介して接続されている。充電回路34は、蓄電池充放電切換回路35と、ケーブルを介して接続されている。
放電回路38は、蓄電池充放電切換回路35と、ケーブルを介して接続されている。
放電回路38と昇圧回路39は、回路を形成するように接続されており、一体の回路を構成している。昇圧回路39は、系統切換回路33と、ケーブルを介して接続されている。
蓄電池充放電切換回路35は、蓄電池36と、ケーブルを介して接続されている。蓄電池充放電切換回路35は、蓄電池37と、ケーブルを介して接続されている。
DC-ACコンバーター40は、PCS13と系統切換回路33とを接続するケーブルに接続されている。
充電回路34は、系統切換回路33と、ケーブルを介して接続されている。充電回路34は、蓄電池充放電切換回路35と、ケーブルを介して接続されている。
放電回路38は、蓄電池充放電切換回路35と、ケーブルを介して接続されている。
放電回路38と昇圧回路39は、回路を形成するように接続されており、一体の回路を構成している。昇圧回路39は、系統切換回路33と、ケーブルを介して接続されている。
蓄電池充放電切換回路35は、蓄電池36と、ケーブルを介して接続されている。蓄電池充放電切換回路35は、蓄電池37と、ケーブルを介して接続されている。
DC-ACコンバーター40は、PCS13と系統切換回路33とを接続するケーブルに接続されている。
充放電制御部41は、充電回路34と、ケーブルを介して接続されている。充放電制御部41は、昇圧回路39と、ケーブルを介して接続されている。充放電制御部41は、系統切換回路33と、ケーブルを介して接続されている。充放電制御部41は、蓄電池充放電切換回路35と、ケーブルを介して接続されている。
なお、本実施形態では、充放電制御部41と上記回路33、34、35、39との接続にケーブルが用いられているが、ケーブルを用いた接続の代わりに、充放電制御部41と上記回路とが回路を形成するように接続されてもよい。
なお、本実施形態では、充放電制御部41と上記回路33、34、35、39との接続にケーブルが用いられているが、ケーブルを用いた接続の代わりに、充放電制御部41と上記回路とが回路を形成するように接続されてもよい。
PVモジュール11は、複数の太陽電池をモジュール化された構成を有する。PVモジュール11は、例えば、複数の太陽電池をアレイ状に並べて構成される。PVモジュール11は、日射量に応じた直流電流を発生する。PVモジュール11は、発生した直流電流をDC-DCコンバーター31に出力する。
DC-DCコンバーター31は、PVモジュール11から入力された直流電流をDC-DC変換(例えば、昇圧の変換)して系統切換回路33に出力する。この際、MPPT制御回路32は、MPPT制御を行う。
系統切換回路33は、DC-DCコンバーター31からの直流電流の入力、PID専用回路への直流電流の出力、充電回路34への直流電流の出力、昇圧回路39からの直流電流の入力、PCS13(およびDC-ACコンバーター40)への直流電流の出力、について、それぞれの経路を切り換える。
DC-DCコンバーター31は、PVモジュール11から入力された直流電流をDC-DC変換(例えば、昇圧の変換)して系統切換回路33に出力する。この際、MPPT制御回路32は、MPPT制御を行う。
系統切換回路33は、DC-DCコンバーター31からの直流電流の入力、PID専用回路への直流電流の出力、充電回路34への直流電流の出力、昇圧回路39からの直流電流の入力、PCS13(およびDC-ACコンバーター40)への直流電流の出力、について、それぞれの経路を切り換える。
充電回路34には、系統切換回路33から出力された直流電流が入力される。充電回路34は、入力された直流電流を蓄電池充放電切換回路35に出力する。
蓄電池充放電切換回路35は、充電回路34から入力された直流電流を蓄電池36、37に出力して当該蓄電池36、37を充電する動作と、蓄電池36、37から放電(出力)される直流電流を放電回路38に出力する動作と、これらの充電と放電の両方を行う動作とを切り換える。
放電回路38には、蓄電池充放電切換回路35から出力された直流電流が入力される。放電回路38は、入力された直流電流を昇圧回路39に出力する。
昇圧回路39は、放電回路38から入力された直流電流を昇圧して、系統切換回路33に出力する。
蓄電池充放電切換回路35は、充電回路34から入力された直流電流を蓄電池36、37に出力して当該蓄電池36、37を充電する動作と、蓄電池36、37から放電(出力)される直流電流を放電回路38に出力する動作と、これらの充電と放電の両方を行う動作とを切り換える。
放電回路38には、蓄電池充放電切換回路35から出力された直流電流が入力される。放電回路38は、入力された直流電流を昇圧回路39に出力する。
昇圧回路39は、放電回路38から入力された直流電流を昇圧して、系統切換回路33に出力する。
DC-ACコンバーター40には、系統切換回路33から出力された直流電流が入力される。DC-ACコンバーター40は、当該入力された直流電流をDC-AC変換して交流電流を取得し、取得された交流電流を屋内負荷21に出力する。屋内負荷21は、入力された交流電流により作動して、電力を消費する。
PCS13は、DC-ACコンバーターの機能を有する。PCS13には、系統切換回路33から出力された直流電流が入力される。PCS13は、当該入力された直流電流をDC-AC変換して交流電流を取得し、取得された交流電流を屋内負荷14に出力する。屋内負荷14は、入力された交流電流により作動して、電力を消費する。
PCS13は、DC-ACコンバーターの機能を有する。PCS13には、系統切換回路33から出力された直流電流が入力される。PCS13は、当該入力された直流電流をDC-AC変換して交流電流を取得し、取得された交流電流を屋内負荷14に出力する。屋内負荷14は、入力された交流電流により作動して、電力を消費する。
電流検出部15は、屋内負荷14から出力された交流電流を検出する。電流検出部15は、交流電流の検出結果の情報を充放電制御部41に出力する。この交流電流の検出結果は、系統16に供給された交流電流に対応する。
充放電制御部41は、系統切換回路33、充電回路34、蓄電池充放電切換回路35、放電回路38および昇圧回路39を制御する。充放電制御部41は、電流検出部15による交流電流の検出結果に基づいて制御を行ってもよい。
充放電制御部41は、系統切換回路33、充電回路34、蓄電池充放電切換回路35、放電回路38および昇圧回路39を制御する。充放電制御部41は、電流検出部15による交流電流の検出結果に基づいて制御を行ってもよい。
本実施形態に係る蓄電池システム1において切り換えることが可能な経路を説明する。
PVモジュール11による発電電力をPCS13に出力する場合には、充放電制御部41により行われる制御により、系統切換回路33がDC-DCコンバーター31から出力される直流電流をPCS13に出力する経路(第1の経路という。)に切り換える。
PVモジュール11による発電電力を蓄電池36、37に蓄電する場合には、充放電制御部41により行われる制御により、系統切換回路33がDC-DCコンバーター31から出力される直流電流を充電回路34に出力する経路(第2の経路という。)に切り換える。
蓄電池36、37に蓄電された電力をPCS13(およびDC-ACコンバーター40)に出力する場合には、充放電制御部41により行われる制御により、系統切換回路33が昇圧回路39から出力される直流電流をPCS13(およびDC-ACコンバーター40)に出力する経路(第3の経路という。)に切り換える。
蓄電池36、37に蓄電された電力をPID専用回路を介してPVモジュール11に出力する場合には、充放電制御部41により行われる制御により、系統切換回路33が昇圧回路39から出力される直流電流を、PID専用回路を介してPVモジュール11に出力する経路(第4の経路という。)に切り換える。
PVモジュール11による発電電力をPCS13に出力する場合には、充放電制御部41により行われる制御により、系統切換回路33がDC-DCコンバーター31から出力される直流電流をPCS13に出力する経路(第1の経路という。)に切り換える。
PVモジュール11による発電電力を蓄電池36、37に蓄電する場合には、充放電制御部41により行われる制御により、系統切換回路33がDC-DCコンバーター31から出力される直流電流を充電回路34に出力する経路(第2の経路という。)に切り換える。
蓄電池36、37に蓄電された電力をPCS13(およびDC-ACコンバーター40)に出力する場合には、充放電制御部41により行われる制御により、系統切換回路33が昇圧回路39から出力される直流電流をPCS13(およびDC-ACコンバーター40)に出力する経路(第3の経路という。)に切り換える。
蓄電池36、37に蓄電された電力をPID専用回路を介してPVモジュール11に出力する場合には、充放電制御部41により行われる制御により、系統切換回路33が昇圧回路39から出力される直流電流を、PID専用回路を介してPVモジュール11に出力する経路(第4の経路という。)に切り換える。
ここで、上記した第1の経路~第4の経路は、任意の2つまたは3つ以上の経路が同時に切り換えられてもよい。
なお、系統切換回路33からPCS13およびDC-ACコンバーター40への直流電力の出力に関し、一構成例として、系統切換回路33とPCS13との接続状態をオンオフする機能および系統切換回路33とDC-ACコンバーター40との接続状態をオンオフする機能を有するスイッチを備えてもよい。この構成では、系統切換回路33から出力される直流電流をPCS13とDC-ACコンバーター40とのいずれか一方に出力することができる。なお、オンは接続状態を表しており、オフは非接続状態(接続されていない状態)を表している。
なお、系統切換回路33からPCS13およびDC-ACコンバーター40への直流電力の出力に関し、一構成例として、系統切換回路33とPCS13との接続状態をオンオフする機能および系統切換回路33とDC-ACコンバーター40との接続状態をオンオフする機能を有するスイッチを備えてもよい。この構成では、系統切換回路33から出力される直流電流をPCS13とDC-ACコンバーター40とのいずれか一方に出力することができる。なお、オンは接続状態を表しており、オフは非接続状態(接続されていない状態)を表している。
本実施形態に係る蓄電池システム1における運用手法を説明する。
本実施形態では、系統16から蓄電池36、37への充電を行わずに、PVモジュール11から蓄電池36、37への充電を行う。
本実施形態では、蓄電池36、37の前段(PVモジュール11の側)にDC-DCコンバーター31を備え、MPPT制御回路32により蓄電池36、37への充電を制御し、放電回路38および昇圧回路39により蓄電池36、37からの放電を制御する。そして、PCS13を介して系統16へ電力を送電する。
例えば、PVモジュール11の容量がPCS13の容量より大きい構成が用いられてもよい。
本実施形態では、系統16から蓄電池36、37への充電を行わずに、PVモジュール11から蓄電池36、37への充電を行う。
本実施形態では、蓄電池36、37の前段(PVモジュール11の側)にDC-DCコンバーター31を備え、MPPT制御回路32により蓄電池36、37への充電を制御し、放電回路38および昇圧回路39により蓄電池36、37からの放電を制御する。そして、PCS13を介して系統16へ電力を送電する。
例えば、PVモジュール11の容量がPCS13の容量より大きい構成が用いられてもよい。
以下で、本実施形態に係る蓄電池システム1において実行することが可能な各種のモードを説明する。
<ピークカットモード>
ピークカットモードでは、昼間にPVモジュール11による発電電力を蓄電池36、37に蓄積する。そして、買電をピークカットしたい時間帯に、蓄電池36、37の放電を行い、買電のデマンド値の上昇を抑制する。買電をピークカットしたい時間帯としては、任意であってもよく、例えば、屋内負荷14による電力消費量が多い時間帯、あるいは日射強度が弱い時間帯、あるいはこれらの両方を満たす時間帯である。
<ピークカットモード>
ピークカットモードでは、昼間にPVモジュール11による発電電力を蓄電池36、37に蓄積する。そして、買電をピークカットしたい時間帯に、蓄電池36、37の放電を行い、買電のデマンド値の上昇を抑制する。買電をピークカットしたい時間帯としては、任意であってもよく、例えば、屋内負荷14による電力消費量が多い時間帯、あるいは日射強度が弱い時間帯、あるいはこれらの両方を満たす時間帯である。
図2A、図2B、および図2Cは、ピークカットモードを説明するための図である。
図2Aに示されるグラフは、横軸が時間を表しており、縦軸が消費電力を表している。そして、日負荷曲線1001の一例を示してある。日消費電力のうち、所定の消費電力P1を超える部分(ここで、ピーク部分と呼ぶ。)を蓄電池36、37に蓄電された電力により補完する。これにより、当該ピーク部分の電力が蓄電池36、37に蓄電された電力によりピークカットされる。
図2Bに示されるグラフは、横軸が時間を表しており、縦軸が太陽電池出力(電力)を表している。そして、太陽電池出力曲線1002の一例を示してある。ピークカットモードでは、すべての太陽電池出力(PVモジュール11による発電電力)を蓄電池36、37の充電に使用する。
図2Cに示されるグラフは、横軸が時間を表しており、縦軸が蓄電池36、37からの出力(電力の出力)を表している。そして、ピークカット用放電出力曲線1003の一例を示してある。ピーク部分のときに補完する必要がある電力を蓄電池36、37から放電して系統16に供給する。
図2Aに示されるグラフは、横軸が時間を表しており、縦軸が消費電力を表している。そして、日負荷曲線1001の一例を示してある。日消費電力のうち、所定の消費電力P1を超える部分(ここで、ピーク部分と呼ぶ。)を蓄電池36、37に蓄電された電力により補完する。これにより、当該ピーク部分の電力が蓄電池36、37に蓄電された電力によりピークカットされる。
図2Bに示されるグラフは、横軸が時間を表しており、縦軸が太陽電池出力(電力)を表している。そして、太陽電池出力曲線1002の一例を示してある。ピークカットモードでは、すべての太陽電池出力(PVモジュール11による発電電力)を蓄電池36、37の充電に使用する。
図2Cに示されるグラフは、横軸が時間を表しており、縦軸が蓄電池36、37からの出力(電力の出力)を表している。そして、ピークカット用放電出力曲線1003の一例を示してある。ピーク部分のときに補完する必要がある電力を蓄電池36、37から放電して系統16に供給する。
<出力安定化モード>
出力安定化モードでは、昼間は、PVモジュール11による発電および蓄電池36、37への蓄電を行いながら、PVモジュール11による発電量が急激に低下する変動があったときに、蓄電池36、37からの放電を行って電力を補完する。発電量が急激に低下する変動としては、例えば、日射量が急激に減少した場合の変動がある。例えば、昼間に、安定化した電力を蓄電池36、37に蓄電しつつ、それに際して日照の変動が発生した時には、蓄電池36、37から放電して、PCS13の出力電力を安定化させることができる。
出力安定化モードでは、昼間は、PVモジュール11による発電および蓄電池36、37への蓄電を行いながら、PVモジュール11による発電量が急激に低下する変動があったときに、蓄電池36、37からの放電を行って電力を補完する。発電量が急激に低下する変動としては、例えば、日射量が急激に減少した場合の変動がある。例えば、昼間に、安定化した電力を蓄電池36、37に蓄電しつつ、それに際して日照の変動が発生した時には、蓄電池36、37から放電して、PCS13の出力電力を安定化させることができる。
図3は、出力安定化モードを説明するための図である。
図3に示されるグラフは、横軸が時間を表しており、縦軸が出力(PVモジュール11および蓄電池36、37を合わせた電力の出力)を表している。そして、太陽電池の出力曲線1101の一例、および蓄電池36、37による補完電力1102の一例を示してある。日射量の変動により発生する太陽光発電量の変動を抑えるために、その変動分だけ蓄電池36、37により放電する。
図3に示されるグラフは、横軸が時間を表しており、縦軸が出力(PVモジュール11および蓄電池36、37を合わせた電力の出力)を表している。そして、太陽電池の出力曲線1101の一例、および蓄電池36、37による補完電力1102の一例を示してある。日射量の変動により発生する太陽光発電量の変動を抑えるために、その変動分だけ蓄電池36、37により放電する。
<出力平滑化モード>
出力平滑化モードでは、昼間におけるPVモジュール11による発電量のうち一定の電力のみを系統16に出力(送電)する。当該一定の電力を超えた発電電力については蓄電池36、37に蓄電する。日射量が減少したときには、一定時間、蓄電池36、37により放電する。
出力平滑化モードでは、昼間におけるPVモジュール11による発電量のうち一定の電力のみを系統16に出力(送電)する。当該一定の電力を超えた発電電力については蓄電池36、37に蓄電する。日射量が減少したときには、一定時間、蓄電池36、37により放電する。
図4は、出力平滑化モードを説明するための図である。
図4に示されるグラフは、横軸が時間を表しており、縦軸が出力(電力の出力)を表している。そして、太陽電池の出力曲線1201の一例、および蓄電池36、37による放電の線1202の一例を示してある。系統16に出力される電力量を一定値P2に一定化する。
図4に示されるグラフは、横軸が時間を表しており、縦軸が出力(電力の出力)を表している。そして、太陽電池の出力曲線1201の一例、および蓄電池36、37による放電の線1202の一例を示してある。系統16に出力される電力量を一定値P2に一定化する。
具体例として、昼間の日照量が安定しているときにPVモジュール11による発電電力により蓄電池36、37を充電し、さらに、PVモジュール11による発電電力により系統16に電力を供給する。夜間には、PVモジュール11から系統16に電力を供給せず、蓄電池36、37から系統16に電力を供給する。昼間あるいは夜間における系統16への電力供給の安定化により、例えば、電力会社の設備に対してかかる負荷を低減させることができる。
<独立電源モード>
独立電源モードでは、蓄電池36、37に蓄電された電力を停電時に自立電源として使用するために放電する。
独立電源モードでは、蓄電池36、37に蓄電された電力を停電時に自立電源として使用するために放電する。
図5は、独立電源モードを説明するための図である。
図5に示されるグラフは、横軸が時間を表しており、縦軸が出力(電力の出力)を表している。そして、昼間に蓄電池36、37に充電するすべての発電量の曲線1301、および任意の時間帯に蓄電池36、37から放電する電力量の線1302を示してある。当該時間帯としては、例えば、昼であってもよく、夜であってもよい。なお、昼間はPVモジュール11による発電のみで自律運転が可能であることを想定した。
図5に示されるグラフは、横軸が時間を表しており、縦軸が出力(電力の出力)を表している。そして、昼間に蓄電池36、37に充電するすべての発電量の曲線1301、および任意の時間帯に蓄電池36、37から放電する電力量の線1302を示してある。当該時間帯としては、例えば、昼であってもよく、夜であってもよい。なお、昼間はPVモジュール11による発電のみで自律運転が可能であることを想定した。
<仮想独立電源モード>
昼間にPVモジュール11による発電電力により蓄電池36、37に蓄電し、消費電力を監視して、できるだけ買電しないように、蓄電池36、37からの放電量を制御する。
昼間にPVモジュール11による発電電力により蓄電池36、37に蓄電し、消費電力を監視して、できるだけ買電しないように、蓄電池36、37からの放電量を制御する。
図6は、仮想独立電源モードを説明するための図である。
図6に示されるグラフは、横軸が時間を表しており、縦軸が出力(電力の出力)を表している。そして、太陽電池出力曲線1401の一例、および消費電力の曲線1402の一例を示してある。消費電力と買電力をモニターしながら蓄電池36、37からの放電電流を制御する。
図6に示されるグラフは、横軸が時間を表しており、縦軸が出力(電力の出力)を表している。そして、太陽電池出力曲線1401の一例、および消費電力の曲線1402の一例を示してある。消費電力と買電力をモニターしながら蓄電池36、37からの放電電流を制御する。
具体例として、昼間の日照量が安定しているときにPVモジュール11による発電電力により蓄電池36、37を充電し、さらに、PVモジュール11による発電電力により系統16に電力を供給する。夜間には、PVモジュール11から系統16に電力を供給せず、蓄電池36、37から系統16に電力を供給する。昼間あるいは夜間における系統16への電力供給の安定化により、例えば、電力会社の設備に対してかかる電力の変動負荷を低減させることができる。
<PID回復モード>
PID回復モードでは、所定のタイミングで、PVモジュール11に逆バイアス電圧を給電する。所定のタイミングとしては、例えば、PVモジュール11にPIDが発生したことが検出されたタイミング、または、定期的なタイミングである。このような給電により、PIDにより劣化したPVモジュール11を回復させることができる。
PID回復モードでは、所定のタイミングで、PVモジュール11に逆バイアス電圧を給電する。所定のタイミングとしては、例えば、PVモジュール11にPIDが発生したことが検出されたタイミング、または、定期的なタイミングである。このような給電により、PIDにより劣化したPVモジュール11を回復させることができる。
一構成例として、PVモジュール11とPCS13との間に、DC-DCコンバーターおよびPID回復コントローラー切換器が並列に接続され、当該PCS13とDC-DCコンバーター(およびPID回復コントローラー切換器)との間に蓄電池36、37が接続される構成を取り得る。PID回復コントローラー切換器は、PID回復を実行するか否かを切り換える。この構成の一例として、図1に示される構成において、DC-DCコンバーター31を用いるとともに、PID回復コントローラー切換器を系統切換回路33に備える構成が用いられてもよい。
他の構成例として、蓄電池36、37にDC-DCコンバーターおよびPID回復コントローラー切換器が並列に接続され、当該DC-DCコンバーターとPCSとが接続され、当該PID回復コントローラー切換器とPVモジュール11とが接続される構成が用いられてもよい。
他の構成例として、蓄電池36、37にDC-DCコンバーターおよびPID回復コントローラー切換器が並列に接続され、当該DC-DCコンバーターとPCSとが接続され、当該PID回復コントローラー切換器とPVモジュール11とが接続される構成が用いられてもよい。
<夜間シフトモード>
夜間シフトモードでは、昼間はPVモジュール11によるすべての発電電力を蓄電池36、37に蓄電し、夜間の任意の時間帯に蓄電池36、37を放電する。これにより、夜間の任意の時間帯に、蓄電池36、37からの電力を系統16に供給して、売電することができる。例えば、昼間に在宅で電気使用量が多い家庭あるいは事業所などに適用されてもよい。
夜間シフトモードでは、昼間はPVモジュール11によるすべての発電電力を蓄電池36、37に蓄電し、夜間の任意の時間帯に蓄電池36、37を放電する。これにより、夜間の任意の時間帯に、蓄電池36、37からの電力を系統16に供給して、売電することができる。例えば、昼間に在宅で電気使用量が多い家庭あるいは事業所などに適用されてもよい。
図7は、夜間シフトモードを説明するための図である。
図7に示されるグラフは、横軸が時間を表しており、縦軸が出力(電力の出力)を表している。そして、昼間に蓄電池36、37に充電するすべての発電量の曲線1501、および夜間の任意の時間帯に蓄電池36、37から放電する電力量の線1502を示してある。
図7に示されるグラフは、横軸が時間を表しており、縦軸が出力(電力の出力)を表している。そして、昼間に蓄電池36、37に充電するすべての発電量の曲線1501、および夜間の任意の時間帯に蓄電池36、37から放電する電力量の線1502を示してある。
以上のように、本実施形態に係る蓄電池システム1では、太陽電池(PVモジュール11)とパワーコンディショナ(PCS13)との間に蓄電池36、37を備えた。したがって、太陽光発電による電力を直流のまま蓄電することが可能であるため、放電ロスを抑制することができる。また、太陽電池から出力される直流電流を交流電流に変換せずに蓄電池36、37に伝送するため、システム構成の簡易化、システムの安定化、電気工事の簡易化を図ることができる。なお、太陽光発電はそもそも日照に依存して出力の変動を制御することができないため、本実施形態のように出力の安定化を図ることは重要である。本実施形態に係る蓄電池システム1では、インバーターの数を少なくすることが可能であり、システム構成の簡易化、システムの安定化、電気工事の簡易化を図ることができる。
また、本実施形態に係る蓄電池システム1では、太陽電池(PVモジュール11)とパワーコンディショナ(PCS13)との間に蓄電池36、37を備えるため、太陽電池による発電電力と、蓄電池36、37からの放電電力との一方または両方を、PCS13を介して系統16に出力することが可能である。
このように、本実施形態に係る蓄電池システム1では、太陽電池を利用して効率的な蓄電を実現することができる。
なお、本実施形態に係る蓄電池システム1では、既存のPCSを利用することも可能である。
また、本実施形態に係る蓄電池システム1では、太陽電池(PVモジュール11)とパワーコンディショナ(PCS13)との間に蓄電池36、37を備えるため、太陽電池による発電電力と、蓄電池36、37からの放電電力との一方または両方を、PCS13を介して系統16に出力することが可能である。
このように、本実施形態に係る蓄電池システム1では、太陽電池を利用して効率的な蓄電を実現することができる。
なお、本実施形態に係る蓄電池システム1では、既存のPCSを利用することも可能である。
また、本実施形態に係る蓄電池システム1では、太陽電池(PVモジュール11)と蓄電池36、37との間にDC-DCコンバーター31を備えた。したがって、PVモジュール11と蓄電池36、37との間において、電圧を安定化させることができる。DC-DCコンバーター31により、電圧の変動を抑えて、日影などによる出力変動の影響を低減させることができる。
また、本実施形態に係る蓄電池システム1では、パワーコンディショナ(PCS13)と蓄電池36、37との間にDC-ACコンバーター40を備えた。したがって、PVモジュール11による発電電力と、蓄電池36、37に蓄積された電力との一方または両方を負荷(本実施形態では、屋内負荷21)に供給することができる。例えば、停電時にPCS13が停止した場合においても、PVモジュール11による発電電力と、蓄電池36、37に蓄積された電力との一方または両方を負荷に供給することができる。
また、他の構成例として、太陽電池(PVモジュール11)と蓄電池36、37との間にDC-ACコンバーターを備えて負荷に接続してもよい。この構成においても、同じ効果を得ることができる。
また、他の構成例として、太陽電池(PVモジュール11)と蓄電池36、37との間にDC-ACコンバーターを備えて負荷に接続するとともに、パワーコンディショナ(PCS13)と蓄電池36、37との間にDC-ACコンバーターを備えて負荷に接続してもよい。
また、例えば、パワーコンディショナ(PCS13)に自立運転機能が搭載されている場合に、停電時、蓄電池36、37に蓄電された電力を使用して負荷に電力を供給することが可能である。一例として、停電時に、PCS13に設けられた所定のスイッチを自立運転に切り換えることで、PCS13が備えるコンセントを用いて、蓄電池36、37に蓄電された電力を使用して負荷に電力を供給することが可能である。
また、他の構成例として、太陽電池(PVモジュール11)と蓄電池36、37との間にDC-ACコンバーターを備えて負荷に接続してもよい。この構成においても、同じ効果を得ることができる。
また、他の構成例として、太陽電池(PVモジュール11)と蓄電池36、37との間にDC-ACコンバーターを備えて負荷に接続するとともに、パワーコンディショナ(PCS13)と蓄電池36、37との間にDC-ACコンバーターを備えて負荷に接続してもよい。
また、例えば、パワーコンディショナ(PCS13)に自立運転機能が搭載されている場合に、停電時、蓄電池36、37に蓄電された電力を使用して負荷に電力を供給することが可能である。一例として、停電時に、PCS13に設けられた所定のスイッチを自立運転に切り換えることで、PCS13が備えるコンセントを用いて、蓄電池36、37に蓄電された電力を使用して負荷に電力を供給することが可能である。
また、本実施形態に係る蓄電池システム1では、蓄電池36、37から太陽電池(PVモジュール11)に電力を供給する。本実施形態では、蓄電池36、37からの直流電力を直流のままPVモジュール11に供給することができて効率的である。これにより、PVモジュール11に発生するPIDを低減して、PVモジュール11を回復させることができる。
ここで、本実施形態では、2つの蓄電池36、37について同時に充電あるいは放電を行うが、他の構成例として、一方の蓄電池36の充電あるいは放電のタイミングと、他方の蓄電池37の充電あるいは放電のタイミングが異なってもよい。また、一方の蓄電池36の充電あるいは放電のタイミングと、他方の蓄電池37の充電あるいは放電のタイミングを切り換えることが可能な構成が用いられてもよい。
また、本実施形態では、蓄電池36、37と制御回路とを一体型としたが、蓄電池36、37は必ずしも制御回路と一体型である必要はなく、他の構成例として、蓄電池36、37のみを別体として設置してもよい。
また、他の構成例として、1つの蓄電池のみを備える構成、または、3つ以上の蓄電池を備える構成が用いられてもよい。
また、本実施形態では、蓄電池36、37と制御回路とを一体型としたが、蓄電池36、37は必ずしも制御回路と一体型である必要はなく、他の構成例として、蓄電池36、37のみを別体として設置してもよい。
また、他の構成例として、1つの蓄電池のみを備える構成、または、3つ以上の蓄電池を備える構成が用いられてもよい。
また、図1の構成に関し、DC-DCコンバーター31およびMPPT制御回路32の部分を蓄電池設備12の外側に備えることが可能である。具体例として、DC-DCコンバーター31およびMPPT制御回路32の部分を接続箱(蓄電池設備12の外側の接続箱)に備えることも可能である。この場合、PVモジュール11、接続箱のDC-DCコンバーター31(およびMPPT制御回路32)、蓄電池設備12の系統切換回路33の順に接続される。また、放電回路38の代わりに、変動放電回路が用いられてもよい。
また、系統切換回路33の代わりに、双方向の切り換えが可能な系統切換回路(系統双方向切換回路)が用いられてもよい。系統双方向切換回路は、例えば、DC-DCコンバーター31からの入力と、PCS13への出力に関し、これらの切り換えが可能である。
また、系統切換回路33の代わりに、双方向の切り換えが可能な系統切換回路(系統双方向切換回路)が用いられてもよい。系統双方向切換回路は、例えば、DC-DCコンバーター31からの入力と、PCS13への出力に関し、これらの切り換えが可能である。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
1…蓄電池システム、11…PVモジュール(太陽電池)、12…蓄電池設備、13…PCS(パワーコンディショナ)、14、21…屋内負荷、15…電流検出部、16…系統、31…DC-DCコンバーター、32…MPPT制御回路、33…系統切換回路、34…充電回路、35…蓄電池充放電切換回路、36、37…蓄電池、38…放電回路、39…昇圧回路、40…DC-ACコンバーター
Claims (5)
- 太陽電池とパワーコンディショナとの間に蓄電池を備える、蓄電池システム。
- 前記太陽電池と前記蓄電池との間にDC-DCコンバーターを備える、請求項1に記載の蓄電池システム。
- 前記太陽電池と前記蓄電池との間、または前記パワーコンディショナと前記蓄電池との間にDC-ACコンバーターを備える、請求項1又は請求項2に記載の蓄電池システム。
- 前記蓄電池から前記太陽電池に電力を供給する、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の蓄電池システム。
- 太陽電池とパワーコンディショナとの間に備えられた蓄電池に、前記太陽電池により発電された電力を蓄電する、蓄電方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014241222A JP2016103915A (ja) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | 蓄電池システムおよび蓄電方法 |
JP2014-241222 | 2014-11-28 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2016084400A1 true WO2016084400A1 (ja) | 2016-06-02 |
Family
ID=56073985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2015/061260 WO2016084400A1 (ja) | 2014-11-28 | 2015-04-10 | 蓄電池システムおよび蓄電方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016103915A (ja) |
WO (1) | WO2016084400A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020043748A (ja) * | 2018-09-12 | 2020-03-19 | 東芝Itコントロールシステム株式会社 | 電力変換システム |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7064330B2 (ja) * | 2017-12-27 | 2022-05-10 | 大和ハウス工業株式会社 | 電力供給システム |
JP7046600B2 (ja) * | 2017-12-28 | 2022-04-04 | シャープ株式会社 | 電力制御装置、太陽光発電システム、およびプログラム |
KR102537669B1 (ko) * | 2021-06-03 | 2023-05-31 | 한국전력공사 | 신재생 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템의 제어장치 및 그 방법 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62254635A (ja) * | 1986-04-28 | 1987-11-06 | 京セラ株式会社 | 太陽光発電装置の太陽電池融雪装置 |
JP2012016261A (ja) * | 2010-05-31 | 2012-01-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 系統連系システム、及び分配器 |
JP2012222972A (ja) * | 2011-04-11 | 2012-11-12 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 無停電電源システム |
JP2013116024A (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 蓄電装置 |
JP2014099438A (ja) * | 2012-11-13 | 2014-05-29 | Nisshinbo Mechatronics Inc | 太陽電池モジュールの出力低下予防回復装置および出力低下予防回復方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4286236B2 (ja) * | 2005-04-28 | 2009-06-24 | 三洋電機株式会社 | 自然エネルギー発電システム |
JP5782233B2 (ja) * | 2010-06-14 | 2015-09-24 | 大和ハウス工業株式会社 | エネルギーマネジメントシステム及びエネルギーマネジメント方法 |
JP5809934B2 (ja) * | 2011-11-07 | 2015-11-11 | 三洋電機株式会社 | 蓄電装置及び電源システム |
JP6061135B2 (ja) * | 2012-12-28 | 2017-01-18 | 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 |
WO2014118932A1 (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-07 | 株式会社日立製作所 | 蓄電システム及び蓄電方法 |
-
2014
- 2014-11-28 JP JP2014241222A patent/JP2016103915A/ja active Pending
-
2015
- 2015-04-10 WO PCT/JP2015/061260 patent/WO2016084400A1/ja active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62254635A (ja) * | 1986-04-28 | 1987-11-06 | 京セラ株式会社 | 太陽光発電装置の太陽電池融雪装置 |
JP2012016261A (ja) * | 2010-05-31 | 2012-01-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 系統連系システム、及び分配器 |
JP2012222972A (ja) * | 2011-04-11 | 2012-11-12 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 無停電電源システム |
JP2013116024A (ja) * | 2011-12-01 | 2013-06-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 蓄電装置 |
JP2014099438A (ja) * | 2012-11-13 | 2014-05-29 | Nisshinbo Mechatronics Inc | 太陽電池モジュールの出力低下予防回復装置および出力低下予防回復方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020043748A (ja) * | 2018-09-12 | 2020-03-19 | 東芝Itコントロールシステム株式会社 | 電力変換システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016103915A (ja) | 2016-06-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5903622B2 (ja) | 電力供給システムおよび充放電用パワーコンディショナ | |
EP2763265B1 (en) | Power conditioner system and storage battery power conditioner | |
KR101156536B1 (ko) | 에너지 저장 시스템, 및 에너지 저장 시스템 제어 방법 | |
US9698596B2 (en) | Power converter module, photovoltaic system having a power converter module, and method for operating a photovoltaic system | |
JP2013126339A (ja) | 電力供給システム | |
JP2011078215A (ja) | 配電システム | |
JP2014063282A (ja) | パワーコンディショナ及びその制御方法 | |
US11025056B2 (en) | Power conversion apparatus, power conversion system, and method for controlling power conversion apparatus | |
JP5541982B2 (ja) | 直流配電システム | |
JP2008099527A (ja) | 電力系統に接続された自家発電設備における蓄電池設備および蓄電池設備の運転方法 | |
KR101290656B1 (ko) | 태양광 발전용 능동형 다채널 접속반 | |
JP5897501B2 (ja) | 電力供給システム | |
WO2016084400A1 (ja) | 蓄電池システムおよび蓄電方法 | |
KR101570866B1 (ko) | 태양광 발전을 이용한 배터리 에너지 저장시스템 | |
KR20150106694A (ko) | 에너지 저장 시스템과 그의 구동방법 | |
KR20160044353A (ko) | 계통 연계형 태양광 발전 시스템 | |
JP6089565B2 (ja) | 非常用電源システム | |
JP2017118598A (ja) | 電力供給システム | |
JP2014131422A (ja) | 電力供給システムおよびパワーコンディショナ | |
KR101737461B1 (ko) | 태양전지에서 생성된 전력으로 제어 구동전원을 얻는 태양광 발전 시스템 및 그 방법 | |
KR101738622B1 (ko) | 태양광 발전 관리 시스템 | |
JP2008067484A (ja) | 蓄電池設備と自家発電設備を組み合せた自家発電システムおよび該システムにおける自家発電設備の出力制御方法 | |
JP2014130416A (ja) | 系統連系装置 | |
WO2016080055A1 (ja) | 電力貯蔵システム | |
JP6385207B2 (ja) | 蓄電池システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15862903 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15862903 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |