JP2004242458A

JP2004242458A - Decentralized power generation system and ac power supply apparatus

Info

Publication number: JP2004242458A
Application number: JP2003030532A
Authority: JP
Inventors: Shin Iwata; 伸岩田
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-02-07
Also published as: JP4424912B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a decentralized power generation system which can be started at a system power interruption time and which can be reduced in size as compared with the case of starting directly from a storage battery of a DC power supply. <P>SOLUTION: The decentralized power generation system includes a power generation unit 2 having a generator 8 for generating an AC power, and a power generation starter 9 receiving the supply of the AC power to start the generator 8, and an AC power supply apparatus 10 receiving the power supply from a commercial AC power supply PS for storing the power and capable of outputting the AC power even at the power interruption time of the commercial AC power supply PS. The AC power supply apparatus 10 is usable for starting the generator 8 at the power interruption time of the commercial AC power supply PS. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分散型発電システム、及び、その分散型発電システムの始動に使用可能な交流電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＯ_２排出量の削減や省エネルギを志向した分散型エネルギシステムの開発が活発であり実用化も進んでおり、一般家庭、集合住宅、オフィスなどにおいても電力消費地で発電を行う分散型発電システムの利用が今後急速に進展するものと考えられる。特に、熱電併給可能なガスエンジンコージェネレーションシステム等は、電力のみならず、ガスエンジンの発生する熱エネルギを同時に有効利用できるため、全体的なエネルギ効率の高さで注目を集めている。
【０００３】
ところで、従来、エンジンの動力で発電機を駆動する一般的な分散型発電システムは、図２に示すように、発電機本体３０とインバータ３１と発電機本体３０を駆動するエンジン３２とエンジン始動用のスタータモータ３３とスタータモータ３３用の直流電源としての蓄電池３４と、その蓄電池３４を商用交流電源で充電する充電器３５で構成されていた。ここで、蓄電池３４は当然に商用交流電源の停電時にも使用可能であるため、停電時に分散型発電システムの始動が可能である。停電時の始動用電源として直流電源の蓄電池を用いる分散型発電システムとして、下記の特許文献１に例示するものがある。また、始動用電源としてではないが、商用交流電源の停電発生から分散型発電システムの始動までの間の電力供給を賄う目的で蓄電池を利用する分散型発電システムとして、下記の特許文献２に例示するものがある。
【０００４】
しかし、スタータモータ３３の大きな突入電流を賄うために蓄電池３４が重量及び容積的に相当大型となるため、稀にしか発生しない停電時には始動を行わないようにすることで、当該蓄電池３３を設けない仕様により小型化を図ったシステムもあった。分散型発電システムと商用交流電源を系統連系させて、電力負荷に応じて分散型発電システムの出力制御を行うシステムでは、系統連系ガイドラインに則って、商用交流電源の停電時には、運転を同時に停止させるものが一般的であった。このように、停電時に分散型発電システムも運転停止させる場合は、特に、大型の蓄電池の搭載は不要となる。
【０００５】
【特許文献１】
特表２００２−５２９６４７号公報
【特許文献２】
特開２００２−１６５３８７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、家庭用のガスエンジンコージェネレーションシステム等の小型の分散型発電システムでは、停電時の始動を想定した蓄電池の搭載は、小型化・低コスト化の要請から困難であるものの、停電時の始動を可能にしたいという要請も大きいため、これらの相反する要請を同時に満足させるのは困難であった。また、蓄電池を内蔵するシステムでも、後から外付けするシステムにおいても、蓄電池の寿命がシステム全体の寿命に比べて短いため、蓄電池を途中で交換しなければならないというメンテナンス上の問題もある。
【０００７】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記問題点を解消し、蓄電池等のバックアップ用の内蔵直流電源を使用せずに、システムの小型化と停電時の始動を可能とする分散型発電システム、及び、その分散型発電システムの停電時の始動に使用可能な交流電源装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明に係る分散型発電システムの第一の特徴構成は、交流電力を発生する発電部と交流電力の供給を受けて前記発電部を始動させる発電始動部とを備えてなる発電ユニットと、商用交流電源から電力供給を受けて電力を貯蔵し前記商用交流電源の停電時においても交流電力を出力可能な交流電源装置とを備えてなり、前記交流電源装置が、前記商用交流電源の停電時において前記発電部の始動に使用可能に構成されている点にある。
【０００９】
上記分散型発電システムの第一の特徴構成によれば、停電時に始動可能で、且つ、蓄電池等の内蔵のバックアップ用の直流電源から直接始動する場合に比べて小型化が可能な分散型発電システムを提供できる。従って、発電ユニットが前記商用交流電源と系統連系している場合に、停電時にその連系を停止して運転を停止した後に系統から分離独立して始動及び運転可能となる。また、発電ユニットと交流電源装置は夫々独立した装置であるため、交流電源装置を設けずに発電ユニットだけを単独で使用することも、逆に、交流電源装置だけを別途独立して使用することも可能である。
【００１０】
同第二の特徴構成は、前記商用交流電源の正常時は、前記商用交流電源が前記発電部の始動に使用可能に構成されている点にある。
【００１１】
上記分散型発電システムの第二の特徴構成によれば、前記商用交流電源の正常時には、前記発電部の始動に前記交流電源装置の電力をしないので、前記交流電源装置の電力を正常時に他の用途に使用できるか、或いは、貯蔵された電力を停電時に備えることができる。
【００１２】
同第三の特徴構成は、停電検出部を備え、前記商用交流電源が停電時に、前記発電部の始動用電源を前記商用交流電源から前記交流電源装置に切り替え可能に構成されている点にある。
【００１３】
上記分散型発電システムの第三の特徴構成によれば、商用交流電源の正常時も停電時も同様に発電ユニットを始動させることができる。つまり、停電時に発電ユニットの始動のために特別な系統の切替処理が不要であり始動操作の簡素化が図れる。
【００１４】
同第四の特徴構成は、前記交流電源装置が発生する交流電力と、前記発電機が発生する交流電力の電気方式が同一である点にある。
【００１５】
上記分散型発電システムの第四の特徴構成によれば、発電ユニットが電力供給可能な負荷に対して交流電源装置から直接に電力供給可能なシステムを構築できる。これにより、発電ユニット始動までの電力供給を交流電源装置で賄うことができる。
【００１６】
同第五の特徴構成は、前記発電ユニットが前記商用交流電源と系統連系している点にある。
【００１７】
上記分散型発電システムの第五の特徴構成によれば、商用交流電源から電力供給を受けている負荷の負荷変動に対して、発電ユニットが発電する電力によって調整を行うことで、商用交流電源からの電力供給の安定化を図ることができる。また、商用交流電源の停電時に発電ユニットの連系が停止して系統から分離した状態でも発電ユニットの始動が可能なため、停電時の単独運転が可能となる。
【００１８】
同第六の特徴構成は、前記交流電源装置は、前記商用交流電源の正常時においても常時交流電力を無停電で出力する出力端子を備えている点にある。
【００１９】
上記分散型発電システムの第六の特徴構成によれば、特に完全な無停電で電力供給を受けなければならない重要な負荷に対して、前記出力端子から無停電電力供給ができる。
【００２０】
同第七の特徴構成は、前記交流電源装置の出力ラインに前記交流電源装置の出力電力を検出するための第１センサが設けてあり、前記発電ユニットの出力制御部に、前記第１センサの検出信号が入力されている点にある。
【００２１】
上記分散型発電システムの第七の特徴構成によれば、発電ユニットとの出力ラインと交流電源装置の出力ラインが接続して同じ負荷に対して電力供給可能な状態において、発電ユニット側から交流電源装置側への逆潮流を防止すべく発電ユニットの運転制御が可能となる。
【００２２】
同第八の特徴構成は、前記商用交流電源の正常時には前記商用交流電源の電力検出用に設けてある第２センサの検出信号が、前記商用交流電源が停電時には前記第１センサの検出信号が、夫々前記出力制御部に入力可能に構成されている点にある。
【００２３】
上記分散型発電システムの第八の特徴構成によれば、商用交流電源と発電ユニットとが系統連系している場合に、発電ユニット側から商用交流電源側への逆潮流を防止すべく発電ユニットの運転制御が可能となる。
【００２４】
同第九の特徴構成は、前記商用交流電源が停電時における前記発電ユニットの始動が手動操作に限定されている点にある。
【００２５】
上記分散型発電システムの第九の特徴構成によれば、夜間等の停電に対して不要な発電ユニットの始動が制限されるために一層の省エネ運転を行うことができる。
【００２６】
この目的を達成するための本発明に係る交流電源装置の第一の特徴構成は、商用交流電源の入力部と、前記入力部を介して前記商用交流電源から電力供給を受けて電力を貯蔵し前記商用交流電源の停電時においても交流電力を出力可能な無停電電源装置と、前記無停電電源装置の出力ラインに前記無停電電源装置の出力電力を検出するための第１センサと、前記入力部からの前記商用交流電源の交流電力と前記無停電電源装置が出力する交流電力とを切り替えて出力する切替出力部とを備える点にある。
【００２７】
上記交流電源装置の第一の特徴構成によれば、上記特徴構成の分散型発電システムの交流電源装置として使用でき、上記各特徴構成の作用効果を発揮する分散型発電システムを作製することができる。特に第１センサを備えているので、上記第七の特徴構成の作用効果を発揮する分散型発電システムを簡単に作製することができる。
【００２８】
同第二の特徴構成は、前記商用交流電源の電力検出用に設けてある第２センサの検出信号を入力可能な信号入力部と、前記信号入力部から入力した信号と前記第１センサの検出信号とを切り替えて出力する信号出力部とを備える点にある。
【００２９】
上記交流電源装置の第二の特徴構成によれば、上記第八の特徴構成の作用効果を発揮する分散型発電システムを簡単に作製することができる。
【００３０】
同第三の特徴構成は、前記無停電電源装置の出力する交流電力を直接出力する出力端子を備えている点にある。
【００３１】
上記交流電源装置の第三の特徴構成によれば、上記第六の特徴構成の作用効果を発揮する分散型発電システムを簡単に作製することができる。
【００３２】
同第四の特徴構成は、タイマースイッチを備え、前記切替出力部が出力する交流電力を、前記タイマースイッチを介して出力するタイマー出力部を備えている点にある。
【００３３】
上記交流電源装置の第四の特徴構成によれば、停電時に無停電電源装置が出力する交流電力を、時間を遅らせて負荷に供給できる。また、前記切替出力部の出力が発電ユニットの出力と接続している場合は、発電ユニットの出力する交流電力も時間を遅らせて負荷に供給できる。この結果、この時間差の間に発電ユニットを始動できる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る分散型発電システム及び当該システムの始動に使用可能な交流電源装置（以下、夫々を適宜「本発明システム」及び「本発明装置」という。）の実施の形態につき、図面に基づいて説明する。
【００３５】
以下、本発明システムにつき、ガスエンジンを備えた家庭用のガスエンジンコージェネレーションシステムを一実施例として説明する。
【００３６】
図１に示すように、本発明システム１は、発電ユニット２、排熱利用給湯暖房ユニット２０、及び、本発明装置である交流電源装置１０を備えて構成されている。発電ユニット２は、天然ガス（都市ガス１３Ａ）を燃料として作動するガスエンジン３、ガスエンジン３によって駆動される発電機４、発電機４の発電電力を所定の電気方式の出力電圧と周波数の交流電力に変換するインバータ５、ガスエンジン３の排熱との熱交換により熱媒体（例えば水）を加熱して排熱利用給湯暖房ユニット３に供給する熱交換部６、及び、発電ユニット２の運転並びに出力制御を行う出力制御部７を備えて構成されている。本実施形態では、発電ユニット２は一般家庭用に単相３線式正弦波出力の１００Ｖ／２００Ｖを出力する。また、インバータ５は双方向に交流電力の電圧及び周波数を変換する機能を有し、発電ユニット２の電力端子２ａは発電ユニットの定常運転時は発電電力の出力端子として機能し、発電ユニット２の起動時は、ガスエンジン３の始動用電源の供給を外部から受けるための入力端子として機能する。また、発電ユニット２の起動時は、発電機４がガスエンジン３のスタータモータとして機能し、外部から入力される交流電力を、インバータ５を介して発電機４に供給し、発電機４の回転運動によりガスエンジン３の始動を行うように構成されている。従って、本実施形態では、ガスエンジン３と発電機４とインバータ５が交流電力を発生する発電部８を構成する。また、発電部８を構成する発電機４とインバータ５は、発電部８のガスエンジン３を始動させる発電始動部９の機能をも有する。尚、インバータ５を出力用と入力用に分離させても構わない。出力制御部７はマイクロコンピュータ等を用いて構成され、発電ユニット３の定常運転時の出力制御や起動時のガスエンジン３の始動制御等を行う。
【００３７】
排熱利用給湯暖房ユニット２０は、貯湯槽、補助熱源機、ヒーター、熱交換器等からなり、家庭内の浴槽、浴室、台所等への給湯、及び、各室の暖房用の循環給湯を行うように構成されている。また、排熱利用給湯暖房ユニット２０の運転に必要な電力は、発電ユニット２が発電する交流電力または交流電源装置１０側から供給される交流電力によって賄われる。しかし、その具体的な構成は本発明の本旨と直接関係無いので、詳細な説明は割愛する。
【００３８】
交流電源装置１０は、図１に示すように、無停電電源装置１１、無停電電源装置１１の出力ラインに設けられた無停電電源装置１１の出力電力を検出するための第１センサ１２、３個のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３、１つの電力入力端子Ｉｐ、３つの電力出力端子Ｏｐ１〜Ｏｐ３、１つの信号入力端子Ｉｓ、及び、１つの信号出力端子Ｏｓを備えて構成される。
【００３９】
無停電電源装置１１は、一般にパソコンやＯＡ機器のバックアップ電源用に市販されているもの、或いは、それと同等製品が使用可能である。出力電力の電気方式は、発電ユニット２と同じで、単相３線式正弦波出力の１００Ｖ／２００Ｖを出力する。また、発電ユニット２の出力が１ｋＷに対して、２ｋＶＡ程度の能力があれば十分に発電ユニットの始動が可能である。
【００４０】
第１センサ１２は、具体的には、無停電電源装置１１の出力ライン（単相３線式）の２本の電圧線に対し、夫々電流トランスを１個ずつ設けて構成されている。よって、第１センサ１２は、無停電電源装置１１の出力電流値、つまり、無停電電源装置１１より下流側にある負荷の全消費電流を検出する。
【００４１】
スイッチＳＷ１はオンオフスイッチで、スイッチＳＷ３は２入力と開放状態の３ステート切替スイッチで、スイッチＳＷ３は２入力切替スイッチである。図１に示すように、電力入力端子ＩｐとスイッチＳＷ１の一方端が接続され、スイッチＳＷ１の他方端は、スイッチＳＷ２の一方の入力端に接続されている。スイッチＳＷ２の出力端は電力出力端子Ｏｐ１とＯｐ２に接続されるとともに、無停電電源装置１１の入力ラインに接続されている。無停電電源装置１１の出力ラインは第１センサ１２を経由した後に２系統に分岐して、一方の出力ラインはスイッチＳＷ２の他方の入力端に接続され、他方の出力ラインは電力出力端子Ｏｐ３に直接接続されている。第１センサ１２の検出出力はスイッチＳＷ３の一方の入力端に、信号入力端子ＩｓはスイッチＳＷ３の他方の入力端に、スイッチＳＷ３の出力端は信号出力端子Ｏｓに接続されている。図１中の各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の位置は系統正常時（商用交流電源が正常時）の場合を示している。
【００４２】
本発明システム１を構成する発電ユニット２、排熱利用給湯暖房ユニット２０、交流電源装置１０の相互間の接続、及び、外部との接続につき説明する。
【００４３】
商用交流電源ＰＳは、第２センサ２１と第１分電盤２２を介して交流電源装置１０の電源入力端子Ｉｐに接続される。本実施形態では、商用交流電源ＰＳの電気方式は発電ユニット２と同じで、商用交流電源ＰＳは、単相３線式正弦波出力の１００Ｖ／２００Ｖを出力する。第２センサ２１は、商用交流電源ＰＳの第１分電盤２２に入力する入力ライン上に設けられており、第１センサ１２と同様に、商用交流電源ＰＳの入力ライン（単相３線式）の２本の電圧線に対し、夫々電流トランスを１個ずつ設けて構成されている。よって、第２センサ２１は、商用交流電源ＰＳの入力電流値、つまり、第２センサ２１より下流側にある負荷の全消費電流を検出する。
【００４４】
第２センサ２１の検出出力は、交流電源装置１０の信号入力端子Ｉｓに接続される。また、交流電源装置１０の信号出力端子Ｏｓと発電ユニット２の出力制御部７が接続され、第１センサ１２または第２センサ２１の何れか一方の検出出力信号がスイッチＳＷ３によって選択され、信号出力端子Ｏｓを経由して、出力制御部７に入力される。
【００４５】
交流電源装置１０の電力出力端子Ｏｐ１は、発電ユニット２の電力端子２ａと排熱利用給湯暖房ユニット２０の電力入力端子２０ａに接続されている。つまり、発電ユニット２の運転時は、発電ユニット２の出力ラインが電力出力端子Ｏｐ１に接続する。また、発電ユニット２の起動時は、ガスエンジン３の始動用電源の供給を交流電源装置１０の電力出力端子Ｏｐ１から受ける。系統正常時であれば、図１に示すように、交流電源装置１０の電力入力端子Ｉｐ、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、電力出力端子Ｏｐ１の回路が形成されるので、ガスエンジン３の始動用電源の供給を商用交流電源ＰＳから受けることになる。
【００４６】
交流電源装置１０の電力出力端子Ｏｐ２には、第２分電盤２３が接続している。第２分電盤２３は、系統停電時（商用交流電源が停電時）においても使用する負荷２４に対し電力供給（分電）を行う。他方、第１分電盤２２は、系統停電時には電力供給されないので、系統停電時に使用しない負荷２５に対し、系統正常時のみ電力供給（分電）を行う。
【００４７】
交流電源装置１０の電力出力端子Ｏｐ２は、無停電電源装置１１の出力ラインが直接引き出されているので、完全に無停電で運転させたい重要負荷２６を接続して電力供給するのに適している。
【００４８】
次に、本発明システム１の動作につき説明する。先ず、系統正常時に発電ユニット２が運転中（発電中）の場合、上述したように、交流電源装置１０の電力入力端子Ｉｐ、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、電力出力端子Ｏｐ１の回路が形成されるので、商用交流電源ＰＳは交流電源装置１０の電力出力端子Ｏｐ１を経由して発電ユニット２の出力ラインと接続して、発電ユニット２は商用交流電源ＰＳと系統連系する。従って、発電ユニット２の出力制御部７は、系統停電時に単独運転となる単独運転検知機能を有し、商用交流電源ＰＳ側への逆潮流による事故防止のため運転を強制停止する。つまり、出力制御部７は停電検出部としての機能を発揮する。
【００４９】
図１に示すように、系統正常時には、第２センサ２１の検出出力信号が出力制御部７に入力され、出力制御部７は同時に発電ユニット２の出力ラインにかかる電圧つまり商用交流電源ＰＳの電圧値を測定し、第２センサ２１の検出出力信号から得られる商用交流電源ＰＳの電流値から電力を計算し、商用交流電源ＰＳ側への逆潮流とならないように発電ユニット２の出力制御を行う。
【００５０】
次に、発電ユニット２の運転時に商用交流電源ＰＳが停電になると、発電ユニット２の単独運転検知機能により、発電ユニット２の運転が一旦停止する。この時点で、第１分電盤２２と第２分電盤２３への電力供給が停止するので、負荷２４及び２５への電力供給も停止する。しかし、交流電源装置１０の無停電電源装置１１は運転状態にあるので、負荷２６への電力供給は停止されずに維持される。
【００５１】
交流電源装置１０のスイッチＳＷ１をオフし、スイッチＳＷ２の入力を無停電電源装置１１の出力ライン側に切り替え、スイッチＳＷ３の入力を第１センサ１２の検出出力側に切り替える。
【００５２】
ここで、当該スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の切り替えは、出力制御部７の停電検出によって自動的に実行される構成であっても、本発明システムの使用者のマニュアル操作で行うようにしても構わない。また、当該停電検出を発電ユニット２の出力制御部７とは別に、交流電源装置１０に停電検出部を独立して設けて、その検出結果に基づいて、当該スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の切り替えを自動的に実行する構成でもよい。
【００５３】
この時点で、発電ユニット２の電源端子２ａに無停電電源装置１１からの交流電力が供給されるので、単独運転検知機能により一旦停止した運転を再起動させることができる。また、無停電電源装置１１からの交流電力は、交流電源装置１０のスイッチＳＷ２と電力出力端子Ｏｐ３と第２分電盤２３を経由して負荷２４にも供給される。
【００５４】
発電ユニット２の起動時は、発電機４がガスエンジン３のスタータモータとして機能するので、無停電電源装置１１から入力される交流電力を、インバータ５を介して発電機４に供給し、発電機４の回転運動によりガスエンジン３の始動を行う。発電ユニット２の再起動が完了すると、発電ユニット２が出力する交流電力が交流電源装置１０の電力出力端子Ｏｐ１とＯｐ２、第２分電盤２３を経由して負荷２４に供給される。従って、系統停電時は、発電ユニット２は無停電電源装置１１と系統連系することになる。そこで、スイッチＳＷ３の入力が第１センサ１２の検出出力側に切り替えられているので、第１センサ１２の検出出力信号が出力制御部７に入力され、出力制御部７は同時に発電ユニット２の出力ラインにかかる電圧つまり無停電電源装置１１の電圧値を測定し、第１センサ１２の検出出力信号から得られる無停電電源装置１１の電流値から電力を計算し、無停電電源装置１１側への逆潮流とならないように発電ユニット２の出力制御を行う。
【００５５】
また、発電ユニット２の再起動が完了すると、発電ユニット２が出力する交流電力が交流電源装置１０の電力出力端子Ｏｐ１を経由して無停電電源装置１１に供給され、無停電電源装置１１の充電が行われる。
【００５６】
尚、発電ユニット２の停止中に商用交流電源ＰＳが停電となった場合の発電ユニット２の始動は、発電ユニット２の運転中に商用交流電源ＰＳが停電となり、単独運転検知機能により一旦発電ユニット２の運転が停止された場合と基本的に同じであるので、説明は割愛する。
【００５７】
次に、商用交流電源ＰＳが停電から復電した場合は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を元の系統正常時の状態に戻すのであるが、スイッチＳＷ２を瞬時に切り替えると、商用交流電源ＰＳの電圧位相と発電ユニット２の出力する電圧位相が必ずしも整合せずに不具合が生じるため、スイッチＳＷ２を一旦開放状態にして、発電ユニット２を停止してからスイッチＳＷ２を系統正常時の状態に戻し、発電ユニット２を再起動する。
【００５８】
以下に、別の実施形態につき説明する。
〈１〉上記実施形態では、交流電源装置１０のスイッチＳＷ２の出力端が電力出力端子Ｏｐ１とＯｐ２の両方に接続されていたが、スイッチＳＷ２の出力端を電力出力端子Ｏｐ１のみに接続し、電力出力端子Ｏｐ１とＯｐ２の間を、タイマースイッチを介して接続するようにするのも好ましい。つまり、スイッチＳＷ２の入力が無停電電源装置１１の出力ライン側に切り替わっても、当初は発電ユニット２のみに給電し、第２分電盤２３側への給電をタイマースイッチの設定により遅延可能な構成とする。これにより、第２分電盤２３に接続する負荷２４の大小に影響されず、発電ユニット２の起動を安定して行うことができる。
【００５９】
〈２〉上記実施形態では、交流電源装置１０は３個のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３、１つの電力入力端子Ｉｐ、３つの電力出力端子Ｏｐ１〜Ｏｐ３、１つの信号入力端子Ｉｓ、及び、１つの信号出力端子Ｏｓを備えていたが、必ずしも上記実施形態の回路構成に限定されない。例えば、電力出力端子Ｏｐ３は無くても構わない。更に、信号入力端子Ｉｓも無くても構わない。この場合、スイッチＳＷ３も設けずに、第１センサ１２の検出出力を直接信号出力端子Ｏｓから出力し、第１センサ１２の検出出力と第２センサ２１の検出出力を直接に発電ユニット２の出力制御部７に入力し、出力制御部７において当該両検出出力の一方を選択するようにしても構わない。或いは、更に多くの電力出力端子を設けても構わない。
【００６０】
上記実施形態では、交流電源装置１０にスイッチＳＷ１とＳＷ２を設けて、無停電電源装置１１の入力側と出力側の両方で二重に、商用交流電源ＰＳと無停電電源装置１１の切り替えを行っているが、一方側例えば出力側のスイッチＳＷ２だけでも構わない。
【００６１】
〈３〉上記実施形態では、無停電電源装置１１の出力電力を検出するための第１センサ１２、及び、商用交流電源ＰＳの出力電力を検出するための第２センサ２１として、電流トランスを用いたが、その他の電流或いは電力検出手段を使用しても構わない。
【００６２】
〈４〉上記実施形態では、発電ユニット２が商用交流電源ＰＳと系統連系する場合を説明したが、発電ユニット２の電力端子２ａが電力入力端子と電力出力端子に分離独立していて、交流電源装置１０の電力出力端子Ｏｐ１が電力入力端子にのみ接続され、交流電源装置１０の電力出力端子Ｏｐ２と第２分電盤２３の接続を切り離し、発電ユニット２の電力出力端子を直接、第２分電盤２３に接続する構成でも構わない。この場合、無停電電源装置１１の出力電力は、発電ユニット２と負荷２６にのみ供給され、発電ユニット２の出力は、商用交流電源ＰＳとも無停電電源装置１１とも系統連系しない。従って、第１センサ１２と第２センサ２１はかかる使用状態では、発電ユニット２の出力制御には使用しない。
【００６３】
〈５〉上記実施形態では、商用交流電源ＰＳ、発電ユニット２及び無停電電源装置１１の出力電力は、同じ電気方式で同じ出力電圧であったが、必ずしも三者の電気方式や出力電圧が同一でなくても構わない。また、上記実施形態の電気方式や出力電圧に限定されるものではない。例えば、発電ユニット２が単相３線式正弦波出力の１００Ｖ／２００Ｖと単相２線式正弦波出力の１００Ｖの両方を出力しても構わない。
【００６４】
〈６〉上記実施形態では、発電ユニット２のガスエンジン３の始動用のスタータモータとして発電機４を流用する方式を採用していたが、ガスエンジン３の始動用に専用のスタータモータを設けても構わない。
【００６５】
〈７〉上記実施形態では、本発明システム１は、ガスエンジンを備えた家庭用のガスエンジンコージェネレーションシステムであったが、それ以外に、燃料電池を備えたコージェネレーションシステムであっても構わない。また、本発明システム１は、必ずしも発電ユニット２の排熱を利用するコージェネレーションシステムである必要はなく、排熱利用給湯暖房ユニット２０の無い、発電専用システムに適用しても構わない。その場合は、発電ユニット２には排熱利用を目的とした熱交換部６は不要である。
【００６６】
【発明の効果】
本発明に係る分散型発電システム及び交流電源装置によれば、系統停電時に始動可能で、且つ、直流電源である蓄電池から直接始動する場合に比べて小型化が可能な分散型発電システムを提供できる。特に、発電ユニットが商用交流電源と系統連系している場合に、系統停電時にその連系を停止して系統から分離独立して始動及び運転可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る分散型発電システム及び交流電源装置の一実施形態を示す回路ブロック図
【図２】従来の分散型発電システムの一例を示す回路ブロック図
【符号の説明】
１：本発明に係る分散型発電システム
２：発電ユニット
２ａ：発電ユニットの電力端子
３：ガスエンジン
４：発電機
５：インバータ
６：熱交換部
７：出力制御部
８：発電部
９：エンジン始動部
１０：交流電源装置
１１：無停電電源装置
１２：第１センサ
２０：排熱利用給湯暖房ユニット
２０ａ：排熱利用給湯暖房ユニットの電力入力端子
２１：第２センサ
２２：第１分電盤
２３：第２分電盤
２４：系統停電時も使用する負荷
２５：系統停電時は使用しない負荷
２６：無停電で運転させたい重要負荷
Ｉｐ：交流電源装置の電力入力端子
Ｉｓ：交流電源装置の信号入力端子
Ｏｐ１：交流電源装置の電力出力端子
Ｏｐ２：交流電源装置の電力出力端子
Ｏｐ３：交流電源装置の電力出力端子
Ｏｓ：交流電源装置の信号出力端子
ＳＷ１：スイッチ
ＳＷ２：スイッチ
ＳＷ３：スイッチ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a distributed power generation system and an AC power supply that can be used to start the distributed power generation system.
[0002]
[Prior art]
In recent years, CO ₂ The development of distributed energy systems with the aim of reducing emissions and conserving energy has been active and is now being put into practical use. Use of distributed power generation systems that generate electricity at power consumption areas even in ordinary homes, apartment buildings, offices, etc. Is expected to progress rapidly in the future. In particular, gas engine cogeneration systems and the like capable of co-generation of heat have attracted attention because of their high overall energy efficiency because not only electric power but also heat energy generated by the gas engine can be used effectively at the same time.
[0003]
Conventionally, a general distributed power generation system that drives a generator by the power of an engine includes a generator body 30, an inverter 31, an engine 32 that drives the generator body 30, and an engine starter, as shown in FIG. And a storage battery 34 as a DC power supply for the starter motor 33, and a charger 35 for charging the storage battery 34 with a commercial AC power supply. Here, since the storage battery 34 can of course be used even when the commercial AC power source fails, the distributed power generation system can be started at the time of the power failure. As a distributed power generation system using a storage battery of a DC power supply as a power supply for starting at the time of a power failure, there is a system disclosed in Patent Document 1 below. Also, as a distributed power generation system that uses a storage battery for the purpose of covering the power supply from the occurrence of a power failure of a commercial AC power supply to the start of the distributed power generation system, not as a start-up power supply, as exemplified in Patent Document 2 below. There is something to do.
[0004]
However, since the storage battery 34 becomes considerably large in weight and volume in order to cover a large inrush current of the starter motor 33, the storage battery 33 is not provided by not starting when a power failure rarely occurs. Some systems have been downsized according to specifications. In a system in which the distributed generation system and the commercial AC power system are connected to each other and the output of the distributed generation system is controlled according to the power load, the operation should be performed simultaneously when the commercial AC power source fails in accordance with the grid connection guidelines. Stopping was common. As described above, in the case where the operation of the distributed power generation system is also stopped at the time of the power failure, it is not particularly necessary to mount a large storage battery.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-529647 A
[Patent Document 2]
JP-A-2002-165387
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a small distributed power generation system such as a gas engine cogeneration system for home use, it is difficult to install a storage battery that is supposed to be started in the event of a power outage. It is difficult to satisfy these conflicting demands at the same time because there is a great demand to make these possible. In addition, there is also a maintenance problem that the life of the storage battery is shorter than the life of the entire system, whether the system has a built-in storage battery or a system that is externally attached later.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to solve the above-mentioned problems and to reduce the size of the system and reduce power outages without using a backup DC power supply such as a storage battery. It is an object of the present invention to provide a distributed power generation system capable of starting the power generation system, and an AC power supply device that can be used for starting the distributed power generation system at the time of a power failure.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A first characteristic configuration of the distributed power generation system according to the present invention for achieving this object includes a power generation unit that generates AC power and a power generation start unit that receives the supply of AC power and starts the power generation unit. And a power supply unit capable of receiving power supplied from a commercial AC power supply, storing power and outputting AC power even during a power failure of the commercial AC power supply, wherein the AC power supply device is It is configured so that it can be used to start the power generation unit when a commercial AC power supply fails.
[0009]
According to the first characteristic configuration of the distributed power generation system, the distributed power generation system can be started at the time of a power failure and can be reduced in size as compared with the case of directly starting from a built-in backup DC power supply such as a storage battery. Can be provided. Therefore, when the power generation unit is system-connected to the commercial AC power supply, the system can be started and operated independently from the system after the connection is stopped and the operation is stopped at the time of a power failure. In addition, since the power generation unit and the AC power supply are independent devices, either use the power generation unit alone without providing an AC power supply or use the AC power supply separately and independently. Is also possible.
[0010]
The second characteristic configuration is that, when the commercial AC power supply is normal, the commercial AC power supply can be used to start the power generation unit.
[0011]
According to the second characteristic configuration of the distributed power generation system, when the commercial AC power supply is normal, the power of the AC power supply device is not used to start the power generation unit. It can be used for an application, or the stored power can be provided during a power outage.
[0012]
The third characteristic configuration is that a power failure detection unit is provided, and the power supply for starting the power generation unit is configured to be switchable from the commercial AC power supply to the AC power supply device when the commercial AC power supply fails. .
[0013]
According to the third characteristic configuration of the distributed power generation system, the power generation unit can be started in the same manner as when the commercial AC power supply is normal and when the power is cut off. That is, a special system switching process for starting the power generation unit at the time of a power failure is not required, and the starting operation can be simplified.
[0014]
The fourth characteristic configuration is that the AC power generated by the AC power supply device is the same as the AC power generated by the generator.
[0015]
According to the fourth characteristic configuration of the distributed power generation system, it is possible to construct a system capable of directly supplying power from the AC power supply to a load to which the power generation unit can supply power. This allows the AC power supply to supply power up to the start of the power generation unit.
[0016]
The fifth characteristic configuration is that the power generation unit is system-connected to the commercial AC power supply.
[0017]
According to the fifth characteristic configuration of the distributed power generation system, the load fluctuation of the load receiving the power supply from the commercial AC power supply is adjusted by the power generated by the power generation unit, so that the power is supplied from the commercial AC power supply. Power supply can be stabilized. In addition, the power generation unit can be started even when the interconnection of the power generation unit is stopped and the power generation unit is disconnected from the system when the commercial AC power supply fails, so that the isolated operation can be performed at the time of the power failure.
[0018]
A sixth characteristic configuration is that the AC power supply device includes an output terminal that constantly outputs AC power without interruption even when the commercial AC power supply is normal.
[0019]
According to the sixth characteristic configuration of the distributed power generation system, uninterruptible power can be supplied from the output terminal particularly to an important load that needs to be supplied with complete uninterruptible power.
[0020]
In the seventh characteristic configuration, a first sensor for detecting output power of the AC power supply device is provided in an output line of the AC power supply device, and an output control unit of the power generation unit includes a first sensor of the first sensor. The point is that the detection signal is input.
[0021]
According to the seventh characteristic configuration of the distributed power generation system, when the output line to the power generation unit is connected to the output line of the AC power supply to supply power to the same load, The operation of the power generation unit can be controlled to prevent reverse power flow to the device side.
[0022]
The eighth characteristic configuration is that, when the commercial AC power supply is normal, the detection signal of the second sensor provided for detecting the power of the commercial AC power supply is provided, and when the commercial AC power supply fails, the detection signal of the first sensor is provided. , Each of which is configured to be capable of inputting to the output control unit.
[0023]
According to the eighth characteristic configuration of the distributed power generation system, when the commercial AC power supply and the power generation unit are system-connected, the power generation unit is configured to prevent reverse power flow from the power generation unit to the commercial AC power supply. Operation control becomes possible.
[0024]
The ninth characteristic configuration is that the starting of the power generation unit when the commercial AC power source is out of power is limited to manual operation.
[0025]
According to the ninth characteristic configuration of the distributed power generation system, since unnecessary starting of the power generation unit due to a power failure at night or the like is limited, further energy-saving operation can be performed.
[0026]
A first characteristic configuration of an AC power supply device according to the present invention for achieving this object is an input section of a commercial AC power supply, and receives power supply from the commercial AC power supply via the input section to store power. An uninterruptible power supply capable of outputting AC power even during a power failure of the commercial AC power supply; a first sensor for detecting output power of the uninterruptible power supply on an output line of the uninterruptible power supply; A switching output unit that switches and outputs the AC power of the commercial AC power supply from the unit and the AC power output by the uninterruptible power supply.
[0027]
According to the first characteristic configuration of the AC power supply device, the distributed power generation system that can be used as the AC power supply device of the distributed power generation system having the characteristic configuration described above and that exerts the operation and effect of each of the characteristic configurations can be manufactured. . In particular, the provision of the first sensor makes it possible to easily produce a distributed power generation system that exhibits the effects of the seventh characteristic configuration.
[0028]
The second characteristic configuration includes a signal input unit capable of inputting a detection signal of a second sensor provided for detecting power of the commercial AC power supply, a signal input from the signal input unit, and detection of the first sensor. And a signal output unit for switching and outputting a signal.
[0029]
According to the second characteristic configuration of the AC power supply device, it is possible to easily produce a distributed power generation system exhibiting the operation and effect of the eighth characteristic configuration.
[0030]
The third characteristic configuration is that an output terminal for directly outputting the AC power output from the uninterruptible power supply is provided.
[0031]
According to the third characteristic configuration of the AC power supply device, it is possible to easily produce a distributed power generation system exhibiting the operation and effect of the sixth characteristic configuration.
[0032]
The fourth characteristic configuration is that a timer switch is provided, and a timer output unit that outputs the AC power output from the switching output unit via the timer switch is provided.
[0033]
According to the fourth characteristic configuration of the AC power supply device, the AC power output from the uninterruptible power supply device during a power outage can be supplied to the load with a delay in time. Further, when the output of the switching output unit is connected to the output of the power generation unit, the AC power output from the power generation unit can be supplied to the load with a delay in time. As a result, the power generation unit can be started during this time difference.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of a distributed power generation system according to the present invention and an AC power supply device that can be used for starting the system (hereinafter, referred to as “the present invention system” and “the present invention device”, respectively) will be described with reference to the drawings. explain.
[0035]
Hereinafter, the system of the present invention will be described as an example of a home gas engine cogeneration system equipped with a gas engine.
[0036]
As shown in FIG. 1, a system 1 of the present invention includes a power generation unit 2, a hot water supply / heating unit 20 using exhaust heat, and an AC power supply device 10 of the present invention. The power generation unit 2 is a gas engine 3 that operates on natural gas (city gas 13A) as a fuel, a generator 4 driven by the gas engine 3, and an output voltage and a frequency of a predetermined electric system. Operation of the inverter 5 for converting to electric power, the heat exchange unit 6 for heating the heat medium (for example, water) by heat exchange with exhaust heat of the gas engine 3 and supplying the heat medium to the hot water supply / heating unit 3 using exhaust heat, and the power generation unit 2 And an output control unit 7 for performing output control. In this embodiment, the power generation unit 2 outputs a single-phase three-wire sine wave output of 100 V / 200 V for general household use. The inverter 5 has a function of bidirectionally converting the voltage and frequency of the AC power, and the power terminal 2a of the power generation unit 2 functions as an output terminal of the generated power during the steady operation of the power generation unit. At the time of start-up, it functions as an input terminal for receiving supply of power for starting the gas engine 3 from the outside. When the power generation unit 2 is started, the generator 4 functions as a starter motor of the gas engine 3 and supplies AC power input from the outside to the generator 4 via the inverter 5 to rotate the generator 4. The gas engine 3 is configured to start by exercise. Therefore, in the present embodiment, the gas engine 3, the generator 4, and the inverter 5 constitute a power generation unit 8 that generates AC power. Further, the generator 4 and the inverter 5 constituting the power generation unit 8 also have a function of a power generation start unit 9 for starting the gas engine 3 of the power generation unit 8. Note that the inverter 5 may be separated for output and input. The output control unit 7 is configured using a microcomputer or the like, and performs output control during steady operation of the power generation unit 3 and start control of the gas engine 3 at startup.
[0037]
The exhaust heat utilizing hot water supply / heating unit 20 includes a hot water storage tank, an auxiliary heat source device, a heater, a heat exchanger, and the like, and supplies hot water to a home tub, a bathroom, a kitchen, and the like, and circulates hot water for heating each room. It is configured as follows. The electric power required for the operation of the exhaust heat utilizing hot water supply / heating unit 20 is provided by the AC power generated by the power generation unit 2 or the AC power supplied from the AC power supply device 10 side. However, since the specific configuration is not directly related to the gist of the present invention, a detailed description is omitted.
[0038]
As shown in FIG. 1, the AC power supply 10 includes an uninterruptible power supply 11, and first sensors 12 and 3 provided on an output line of the uninterruptible power supply 11 for detecting output power of the uninterruptible power supply 11. The switches SW1 to SW3, one power input terminal Ip, three power output terminals Op1 to Op3, one signal input terminal Is, and one signal output terminal Os are provided.
[0039]
The uninterruptible power supply 11 is generally available on the market as a backup power supply for personal computers and OA equipment, or an equivalent product can be used. The electric system of the output power is the same as that of the power generation unit 2 and outputs a single-phase three-wire sine wave output of 100 V / 200 V. Further, if the output of the power generation unit 2 is 1 kW and the capacity is about 2 kVA, the power generation unit can be sufficiently started.
[0040]
Specifically, the first sensor 12 is configured by providing one current transformer for each of two voltage lines of the output line (single-phase three-wire system) of the uninterruptible power supply device 11. Therefore, the first sensor 12 detects the output current value of the uninterruptible power supply 11, that is, the total current consumption of a load downstream of the uninterruptible power supply 11.
[0041]
The switch SW1 is an on / off switch, the switch SW3 is a two-input and open-state three-state switch, and the switch SW3 is a two-input switch. As shown in FIG. 1, the power input terminal Ip is connected to one end of the switch SW1, and the other end of the switch SW1 is connected to one input end of the switch SW2. The output terminal of the switch SW2 is connected to the power output terminals Op1 and Op2 and to the input line of the uninterruptible power supply 11. The output line of the uninterruptible power supply 11 branches into two systems after passing through the first sensor 12, one output line is connected to the other input terminal of the switch SW2, and the other output line is connected to the power output terminal Op3. Directly connected. The detection output of the first sensor 12 is connected to one input terminal of the switch SW3, the signal input terminal Is is connected to the other input terminal of the switch SW3, and the output terminal of the switch SW3 is connected to the signal output terminal Os. The positions of the switches SW1 to SW3 in FIG. 1 show the case when the system is normal (when the commercial AC power supply is normal).
[0042]
The connection between the power generation unit 2, the hot water supply / heating unit 20 using exhaust heat, and the AC power supply device 10 and the connection with the outside that constitute the system 1 of the present invention will be described.
[0043]
The commercial AC power supply PS is connected to a power input terminal Ip of the AC power supply device 10 via the second sensor 21 and the first distribution board 22. In the present embodiment, the electric system of the commercial AC power supply PS is the same as that of the power generation unit 2, and the commercial AC power supply PS outputs a single-phase three-wire sine wave output of 100V / 200V. The second sensor 21 is provided on an input line for inputting to the first distribution board 22 of the commercial AC power supply PS, and like the first sensor 12, the input line of the commercial AC power supply PS (single-phase three-wire system) ), One current transformer is provided for each of the two voltage lines. Therefore, the second sensor 21 detects the input current value of the commercial AC power supply PS, that is, the total current consumption of the load downstream of the second sensor 21.
[0044]
The detection output of the second sensor 21 is connected to the signal input terminal Is of the AC power supply 10. Further, the signal output terminal Os of the AC power supply 10 is connected to the output control unit 7 of the power generation unit 2, and the detection output signal of either the first sensor 12 or the second sensor 21 is selected by the switch SW3, and the signal output is performed. The signal is input to the output control unit 7 via the terminal Os.
[0045]
The power output terminal Op <b> 1 of the AC power supply device 10 is connected to the power terminal 2 a of the power generation unit 2 and the power input terminal 20 a of the exhaust heat utilizing hot water supply / heating unit 20. That is, during operation of the power generation unit 2, the output line of the power generation unit 2 is connected to the power output terminal Op1. When the power generation unit 2 is started, the power supply for starting the gas engine 3 is supplied from the power output terminal Op1 of the AC power supply device 10. When the system is normal, as shown in FIG. 1, a circuit including the power input terminal Ip, the switch SW1, the switch SW2, and the power output terminal Op1 of the AC power supply device 10 is formed. Supply is received from the commercial AC power supply PS.
[0046]
A second distribution board 23 is connected to a power output terminal Op2 of the AC power supply device 10. The second distribution board 23 supplies power (distribution) to the load 24 to be used even in the event of a system power failure (when the commercial AC power supply fails). On the other hand, since the first distribution board 22 is not supplied with power during a power outage, it supplies power (distribution) to the load 25 not used during the power outage only when the system is normal.
[0047]
Since the output line of the uninterruptible power supply 11 is directly drawn out, the power output terminal Op2 of the AC power supply 10 is suitable for connecting and supplying power to the important load 26 to be operated completely uninterruptedly. .
[0048]
Next, the operation of the system 1 of the present invention will be described. First, when the power generation unit 2 is operating (generating power) when the system is normal, the circuit of the power input terminal Ip, the switch SW1, the switch SW2, and the power output terminal Op1 of the AC power supply device 10 is formed as described above. The commercial AC power supply PS is connected to the output line of the power generation unit 2 via the power output terminal Op1 of the AC power supply device 10, and the power generation unit 2 is system-connected to the commercial AC power supply PS. Therefore, the output control unit 7 of the power generation unit 2 has an islanding operation detection function of performing islanding operation in the event of a system power failure, and forcibly stops operation to prevent an accident due to reverse power flow to the commercial AC power supply PS. That is, the output control unit 7 functions as a power failure detection unit.
[0049]
As shown in FIG. 1, when the system is normal, a detection output signal of the second sensor 21 is input to the output control unit 7, and the output control unit 7 simultaneously applies a voltage to the output line of the power generation unit 2, that is, a voltage of the commercial AC power supply PS. The value is measured, the power is calculated from the current value of the commercial AC power supply PS obtained from the detection output signal of the second sensor 21, and the output control of the power generation unit 2 is performed so as not to cause a reverse flow to the commercial AC power supply PS. .
[0050]
Next, if the commercial AC power supply PS loses power during the operation of the power generation unit 2, the operation of the power generation unit 2 is temporarily stopped by the independent operation detection function of the power generation unit 2. At this time, since the power supply to the first distribution board 22 and the second distribution board 23 is stopped, the power supply to the loads 24 and 25 is also stopped. However, since the uninterruptible power supply 11 of the AC power supply 10 is in the operating state, the power supply to the load 26 is maintained without being stopped.
[0051]
The switch SW1 of the AC power supply 10 is turned off, the input of the switch SW2 is switched to the output line of the uninterruptible power supply 11, and the input of the switch SW3 is switched to the detection output of the first sensor 12.
[0052]
Here, the switching of the switches SW1, SW2, and SW3 may be performed automatically by a power failure detection of the output control unit 7, or may be manually performed by a user of the system of the present invention. Absent. In addition, the power failure detection is provided independently of the output control unit 7 of the power generation unit 2 in the AC power supply 10 and the switching of the switches SW1, SW2, and SW3 is performed based on the detection result. It may be configured to execute automatically.
[0053]
At this time, since the AC power from the uninterruptible power supply 11 is supplied to the power supply terminal 2a of the power generation unit 2, the temporarily stopped operation can be restarted by the isolated operation detection function. The AC power from the uninterruptible power supply 11 is also supplied to the load 24 via the switch SW2, the power output terminal Op3, and the second distribution board 23 of the AC power supply 10.
[0054]
When the power generation unit 2 is started, the generator 4 functions as a starter motor of the gas engine 3, so that the AC power input from the uninterruptible power supply 11 is supplied to the generator 4 via the inverter 5, The rotation of 4 starts the gas engine 3. When the restart of the power generation unit 2 is completed, the AC power output from the power generation unit 2 is supplied to the load 24 via the power output terminals Op1 and Op2 of the AC power supply device 10 and the second distribution board 23. Therefore, at the time of a system power failure, the power generation unit 2 is system-connected to the uninterruptible power supply 11. Therefore, since the input of the switch SW3 is switched to the detection output side of the first sensor 12, the detection output signal of the first sensor 12 is input to the output control unit 7, and the output control unit 7 simultaneously outputs the output of the power generation unit 2. The voltage applied to the line, that is, the voltage value of the uninterruptible power supply 11 is measured, the power is calculated from the current value of the uninterruptible power supply 11 obtained from the detection output signal of the first sensor 12, and the power to the uninterruptible power supply 11 is calculated. The output of the power generation unit 2 is controlled so as not to cause a reverse power flow.
[0055]
When the restart of the power generation unit 2 is completed, the AC power output from the power generation unit 2 is supplied to the uninterruptible power supply 11 via the power output terminal Op1 of the AC power supply 10, and the uninterruptible power supply 11 is charged. Is performed.
[0056]
When the commercial AC power supply PS is out of power while the power generation unit 2 is stopped, the starting of the power generation unit 2 is stopped during the operation of the power generation unit 2 and the power generation unit is temporarily operated by the isolated operation detection function. 2 is basically the same as the case where the operation is stopped, and the description is omitted.
[0057]
Next, when the commercial AC power supply PS is restored from a power failure, the switches SW1, SW2, and SW3 are returned to the original state at the time of normal system operation. When the switch SW2 is instantaneously switched, the voltage of the commercial AC power supply PS is changed. Since the phase and the voltage phase output from the power generation unit 2 do not always match, a failure occurs. Therefore, the switch SW2 is once opened, the power generation unit 2 is stopped, and then the switch SW2 is returned to the state at the time of normal system power generation. Restart the unit 2.
[0058]
Hereinafter, another embodiment will be described.
<1> In the above-described embodiment, the output terminal of the switch SW2 of the AC power supply device 10 is connected to both the power output terminals Op1 and Op2, but the output terminal of the switch SW2 is connected only to the power output terminal Op1, It is also preferable to connect the output terminals Op1 and Op2 via a timer switch. That is, even if the input of the switch SW2 is switched to the output line side of the uninterruptible power supply 11, the power is initially supplied only to the power generation unit 2 and the power supply to the second distribution board 23 can be delayed by setting the timer switch. Configuration. Accordingly, the power generation unit 2 can be stably started without being affected by the size of the load 24 connected to the second distribution board 23.
[0059]
<2> In the above embodiment, the AC power supply 10 includes three switches SW1 to SW3, one power input terminal Ip, three power output terminals Op1 to Op3, one signal input terminal Is, and one signal output. Although the terminal Os is provided, it is not necessarily limited to the circuit configuration of the above embodiment. For example, the power output terminal Op3 may be omitted. Further, the signal input terminal Is may be omitted. In this case, without providing the switch SW3, the detection output of the first sensor 12 is directly output from the signal output terminal Os, and the detection output of the first sensor 12 and the detection output of the second sensor 21 are directly output from the power generation unit 2. The output may be input to the control unit 7 and the output control unit 7 may select one of the two detection outputs. Alternatively, more power output terminals may be provided.
[0060]
In the above embodiment, the AC power supply 10 is provided with the switches SW1 and SW2, and the commercial AC power supply PS and the uninterruptible power supply 11 are switched over on both the input side and the output side of the UPS. However, one side, for example, only the output side switch SW2 may be used.
[0061]
<3> In the above embodiment, a current transformer is used as the first sensor 12 for detecting the output power of the uninterruptible power supply 11 and the second sensor 21 for detecting the output power of the commercial AC power supply PS. However, other current or power detection means may be used.
[0062]
<4> In the above embodiment, the case where the power generation unit 2 is system-connected to the commercial AC power supply PS has been described. However, the power terminal 2a of the power generation unit 2 is separated and independent of a power input terminal and a power output terminal. The power output terminal Op1 of the power supply device 10 is connected only to the power input terminal, the power output terminal Op2 of the AC power supply device 10 is disconnected from the second distribution board 23, and the power output terminal of the power generation unit 2 is directly connected to the second power distribution terminal. It may be configured to be connected to the distribution board 23. In this case, the output power of the uninterruptible power supply 11 is supplied only to the power generation unit 2 and the load 26, and the output of the power generation unit 2 is not connected to the commercial AC power supply PS or the uninterruptible power supply 11. Therefore, in such a use state, the first sensor 12 and the second sensor 21 are not used for the output control of the power generation unit 2.
[0063]
<5> In the above embodiment, the output powers of the commercial AC power supply PS, the power generation unit 2 and the uninterruptible power supply 11 are the same electric system and the same output voltage, but the three electric systems and the output voltages are not necessarily the same. It does not matter. Further, the present invention is not limited to the electric system and the output voltage of the above embodiment. For example, the power generation unit 2 may output both a single-phase three-wire sine wave output of 100 V / 200 V and a single-phase two-wire sine wave output of 100 V.
[0064]
<6> In the above-described embodiment, the system in which the generator 4 is used as the starter motor for starting the gas engine 3 of the power generation unit 2 is adopted. However, a dedicated starter motor for starting the gas engine 3 is provided. No problem.
[0065]
<7> In the above embodiment, the system 1 of the present invention is a household gas engine cogeneration system equipped with a gas engine, but may be a cogeneration system equipped with a fuel cell. . Further, the system 1 of the present invention does not necessarily need to be a cogeneration system that uses the exhaust heat of the power generation unit 2, and may be applied to a power generation dedicated system without the exhaust heat utilization hot water supply and heating unit 20. In that case, the power generation unit 2 does not require the heat exchange unit 6 for utilizing waste heat.
[0066]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the distributed power generation system and the AC power supply device according to the present invention, it is possible to provide a distributed power generation system that can be started at the time of a system power failure and that can be reduced in size as compared with the case of starting directly from a storage battery that is a DC power supply. . In particular, when the power generation unit is connected to the commercial AC power supply, the connection is stopped at the time of a system power failure, and the system can be started and operated independently of the system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit block diagram showing an embodiment of a distributed power generation system and an AC power supply device according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit block diagram showing an example of a conventional distributed power generation system.
[Explanation of symbols]
1: Distributed power generation system according to the present invention
2: Power generation unit
2a: Power terminal of power generation unit
3: Gas engine
4: Generator
5: Inverter
6: Heat exchange unit
7: Output control unit
8: Power generation unit
9: Engine start section
10: AC power supply
11: Uninterruptible power supply
12: First sensor
20: Exhaust heat hot water supply / heating unit
20a: Power input terminal of waste heat hot water supply / heating unit
21: Second sensor
22: 1st distribution board
23: 2nd distribution board
24: Load to be used even in case of power outage
25: Load not used during power outage
26: Important load to operate without interruption
Ip: Power input terminal of AC power supply
Is: Signal input terminal of AC power supply
Op1: Power output terminal of AC power supply
Op2: Power output terminal of AC power supply
Op3: Power output terminal of AC power supply
Os: Signal output terminal of AC power supply
SW1: Switch
SW2: Switch
SW3: Switch

Claims

A power generation unit including a power generation unit that generates AC power and a power generation start unit that receives the supply of AC power and starts the power generation unit; and a power supply unit that receives power supplied from a commercial AC power supply and stores power to store the power. AC power supply device that can output AC power even during a power outage,
A distributed power generation system, wherein the AC power supply device is configured to be usable for starting the power generation unit when the commercial AC power supply fails.

The distributed power generation system according to claim 1, wherein the commercial AC power supply is configured to be usable for starting the power generation unit when the commercial AC power supply is normal.

3. The distributed power generation system according to claim 2, further comprising a power failure detection unit, wherein a power supply for starting the power generation unit can be switched from the commercial AC power supply to the AC power supply device when the commercial AC power supply fails. 4.

The distributed power generation system according to any one of claims 1 to 3, wherein the AC power generated by the AC power supply device and the AC power generated by the generator are the same.

The distributed power generation system according to any one of claims 1 to 4, wherein the power generation unit is system-connected to the commercial AC power supply.

The distributed power generation system according to any one of claims 1 to 5, wherein the AC power supply device includes an output terminal that constantly outputs AC power without interruption even when the commercial AC power supply is normal.

A first sensor for detecting output power of the AC power supply device is provided on an output line of the AC power supply device, and a detection signal of the first sensor is input to an output control unit of the power generation unit. Item 7. The distributed power generation system according to any one of Items 1 to 6.

When the commercial AC power supply is normal, the detection signal of the second sensor provided for detecting the power of the commercial AC power supply is input to the output control unit when the commercial AC power supply fails. The distributed power generation system according to claim 7, which is configured to be capable of being used.

The distributed power generation system according to any one of claims 1 to 8, wherein the start of the power generation unit when the commercial AC power supply is out of power is limited to manual operation.

An input section for commercial AC power,
An uninterruptible power supply capable of receiving power supply from the commercial AC power supply through the input unit, storing power, and outputting AC power even during a power failure of the commercial AC power supply,
A first sensor for detecting the output power of the uninterruptible power supply on an output line of the uninterruptible power supply;
An AC power supply device comprising: a switching output unit that switches and outputs AC power of the commercial AC power supply from the input unit and AC power output by the uninterruptible power supply device.

A signal input unit capable of inputting a detection signal of a second sensor provided for detecting power of the commercial AC power supply;
The AC power supply device according to claim 10, further comprising: a signal output unit configured to switch and output a signal input from the signal input unit and a detection signal of the first sensor.

The AC power supply device according to claim 10 or 11, further comprising an output terminal that directly outputs the AC power output from the uninterruptible power supply device.

The AC power supply device according to any one of claims 10 to 12, further comprising a timer switch, and a timer output unit that outputs the AC power output from the switching output unit via the timer switch.