JP2016093081A - Power supply system and control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源システム及び制御装置に関する。 The present invention relates to a power supply system and a control device.
従来の電源システムとして、特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1に記載された電源システムは、系統電源等の電力供給源と、電力を発生する燃料電池部と、を備えており、電力供給源から電力を負荷へ供給することに加えて、燃料電池部からも電力を負荷へ供給することが図られている。
As a conventional power supply system, the one described in
一般的に、上述したような電源システムでは、制御部により燃料電池部の運転が制御され、負荷追従運転(すなわち、負荷側の需要電力に燃料電池部の発電出力が追従するように燃料電池部で発電させる運転)が行われる。しかしこの場合、例えば系統電源の電力を利用する方が電源システム全体の運転コストを低コスト化できる等の特定条件下においても、燃料電池部が優先的に負荷追従運転され、経済性が損なわれてしまう可能性がある。よって、このような特定の条件下で電源供給部の電力を優先的に利用すべく、選択的に燃料電池部の発電を抑制することが望まれる。 Generally, in the power supply system as described above, the operation of the fuel cell unit is controlled by the control unit, and the load cell following operation (that is, the power generation output of the fuel cell unit follows the demand power on the load side). Operation to generate electricity). In this case, however, the fuel cell unit is preferentially load-followed under certain conditions, such as using the power of the system power supply to reduce the operating cost of the entire power supply system. There is a possibility that. Therefore, it is desired to selectively suppress the power generation of the fuel cell unit in order to preferentially use the power of the power supply unit under such specific conditions.
ここで、燃料電池部では、他の電力供給手段とは異なり、起動(電源のオン)及び運転停止(電源のオフ)に多大な時間を要することが多い。そのため、単純に燃料電池部を運転停止させて発電を抑制することは、その特性上、現実的ではない。 Here, unlike the other power supply means, the fuel cell unit often requires a great deal of time for start-up (power-on) and operation stop (power-off). Therefore, simply stopping the operation of the fuel cell unit to suppress power generation is not practical because of its characteristics.
本発明は、上記実情に鑑みて成されたものであり、燃料電池部の運転停止を必要とせずに、選択的に燃料電池部の発電を抑制できる電源システム及び制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a power supply system and a control device that can selectively suppress power generation of the fuel cell unit without requiring operation stop of the fuel cell unit. And
本発明に係る電源システムは、電力供給源から負荷に連なる幹線に接続された燃料電池部と、幹線において燃料電池部との接続部よりも電力供給源側に設けられ、幹線を流れる電流を検出する電流検出部と、電流検出部で検出された電流に対応する潮流電力に基づいて、燃料電池部の運転を制御する制御部と、を備える電源システムであって、制御部は、潮流電力が放電閾値よりも大きい場合に、接続部よりも負荷側の需要電力に燃料電池部の発電出力が追従するように燃料電池部で発電させ、潮流電力が放電閾値以下の場合に、燃料電池部による発電出力を低下させて当該発電出力が所定出力以下となったときに燃料電池部を待機状態とさせ、少なくとも第1値と当該第1値よりも大きい第2値との間で放電閾値を切り替える閾値切替部をさらに備える。 The power supply system according to the present invention is provided on the power supply source side of the fuel cell unit connected to the main line connected to the load from the power supply source and on the main line with respect to the fuel cell unit connected to the main line, and detects a current flowing through the main line And a control unit that controls the operation of the fuel cell unit based on the power flow corresponding to the current detected by the current detection unit. When it is larger than the discharge threshold, the fuel cell unit generates power so that the power generation output of the fuel cell unit follows the demand power on the load side of the connection unit. When the power generation output is reduced and the power generation output falls below a predetermined output, the fuel cell unit is placed in a standby state, and the discharge threshold is switched between at least a first value and a second value greater than the first value. Threshold switching unit Provided La.
本発明に係る制御装置は、電力供給源から負荷に連なる幹線に接続された燃料電池部と、幹線において燃料電池部との接続部よりも電力供給源側に設けられ、幹線を流れる電流を検出する電流検出部と、を具備する電源システムに搭載される制御装置であって、電流検出部で検出された電流に対応する潮流電力に基づいて、燃料電池部の運転を制御する制御部を備え、制御部は、潮流電力が放電閾値よりも大きい場合に、接続部よりも負荷側の需要電力に燃料電池部の発電出力が追従するように燃料電池部で発電させ、潮流電力が放電閾値以下の場合に、燃料電池部による発電出力を低下させて当該発電出力が所定出力以下となったときに燃料電池部を待機状態とさせ、少なくとも第1値と当該第1値よりも大きい第2値との間で放電閾値を切り替える閾値切替部をさらに備える。 A control device according to the present invention is provided on a power supply source side of a fuel cell unit connected to a main line connected to a load from a power supply source and connected to the fuel cell unit on the main line, and detects a current flowing through the main line A control unit mounted on a power supply system including a control unit that controls operation of the fuel cell unit based on power flow corresponding to the current detected by the current detection unit. When the tidal power is larger than the discharge threshold, the control unit causes the fuel cell unit to generate power so that the power generation output of the fuel cell unit follows the demand power on the load side of the connection unit. In this case, when the power generation output by the fuel cell unit is reduced and the power generation output falls below a predetermined output, the fuel cell unit is placed in a standby state, and at least a first value and a second value greater than the first value. Discharge threshold between Ri, further comprising a threshold switch unit for changing.
このような本発明に係る電源システム及び制御装置では、放電閾値が第1値のときには、第1値を越えた需要電力が負荷側に生じた場合に燃料電池部で負荷追従運転が行われる。一方、第1値よりも大きい第2値へ放電閾値を切り替えることにより、当該需要電力が第1値を越えていたとしても第2値を越えない限りは、燃料電池部は負荷追従運転を行わずに待機状態(燃料電池部から電力が出力されないアイドリング状態)へ移行可能となる。したがって、本発明によれば、燃料電池部の運転停止を必要とせずに、選択的に燃料電池部の発電を抑制することが可能となる。 In such a power supply system and control device according to the present invention, when the discharge threshold is the first value, the load following operation is performed in the fuel cell unit when the demand power exceeding the first value is generated on the load side. On the other hand, by switching the discharge threshold value to a second value larger than the first value, the fuel cell unit performs load following operation as long as the demand power does not exceed the second value even if the demand power exceeds the first value. Without changing to a standby state (idling state in which no electric power is output from the fuel cell unit). Therefore, according to the present invention, it is possible to selectively suppress power generation in the fuel cell unit without requiring the fuel cell unit to be shut down.
本発明に係る電源システムにおいて、閾値切替部は、時間帯に応じて放電閾値を切り替えてもよい。この場合、任意の時間帯に放電閾値が第2値となるように電源システムを構成し、その時間帯における燃料電池部の発電を抑制することができる。 In the power supply system according to the present invention, the threshold switching unit may switch the discharge threshold according to the time zone. In this case, it is possible to configure the power supply system so that the discharge threshold becomes the second value in an arbitrary time zone, and to suppress power generation in the fuel cell unit in that time zone.
本発明に係る電源システムにおいて、電力供給源は、系統電源を含み、閾値切替部は、夜間時間帯のうちの少なくとも一部の時間帯で放電閾値が第2値に設定されるように切り替えてもよい。夜間時間帯においては、需要電力が小さい場合が多いところ、このような小さい需要電力に対し燃料電池部が負荷追従運転を行うと、燃料電池部の運転効率が悪化して経済性が損なわれる可能性がある。そこで、夜間時間帯のうちの少なくとも一部の時間帯で放電閾値を第2値とすることにより、当該時間帯で燃料電池部の発電を抑制し、運転効率が悪い燃料電池部の運転を抑制することができ、経済メリットを得ることが可能となる。 In the power supply system according to the present invention, the power supply source includes a system power supply, and the threshold switching unit switches so that the discharge threshold is set to the second value in at least a part of the night time zone. Also good. In the nighttime period, demand power is often small, and if the fuel cell unit performs load following operation for such small demand power, the operating efficiency of the fuel cell unit may deteriorate and the economic efficiency may be impaired. There is sex. Therefore, by setting the discharge threshold to the second value in at least a part of the night time zone, the power generation of the fuel cell unit is suppressed during the time zone, and the operation of the fuel cell unit with poor operating efficiency is suppressed. It is possible to obtain economic merit.
本発明に係る電源システムにおいて、電力供給源は、太陽光発電システムを含み、閾値切替部は、昼間時間帯のうちの少なくとも一部の時間帯で放電閾値が第2値に設定されるように切り替えてもよい。昼間時間帯においては、太陽光発電で電力が供給され得るところ、この太陽光発電による電力を優先的に利用した方が電源システム全体の運転コストを低コスト化できる場合がある。そこで、昼間時間帯のうちの少なくとも一部の時間帯で放電閾値を第2値とすることにより、当該時間帯において燃料電池部の発電を抑制して太陽光発電の電力を優先的に利用することができ、経済メリットを得ることが可能となる。 In the power supply system according to the present invention, the power supply source includes a photovoltaic power generation system, and the threshold value switching unit sets the discharge threshold value to the second value in at least a part of the daytime time zone. You may switch. In the daytime hours, power can be supplied by solar power generation. However, there is a case where the operation cost of the entire power supply system can be reduced by using power by solar power generation with priority. Therefore, by setting the discharge threshold to the second value in at least a part of the daytime period, the power generation of the fuel cell unit is suppressed and the power of the solar power generation is preferentially used in the period. And economic benefits can be obtained.
本発明に係る電源システムは、幹線において電流検出部よりも電力供給源側に接続され、電力の充電及び放電が可能な第1蓄電部を備え、閾値切替部は、第1蓄電部の蓄電量が一定残量よりも多い場合に放電閾値が第2値に設定されるように切り替えてもよい。第1蓄電部の有効利用のためには、第1蓄電部の蓄電量が一定残量以下になるまで、その蓄電電力を利用することが望ましい。そこで、第1蓄電部の蓄電量が一定残量よりも多い場合において、放電閾値を第2値とすることにより、燃料電池部の発電を抑制して第1蓄電部の蓄電電力を優先的に利用可能となる。 The power supply system according to the present invention includes a first power storage unit that is connected to the power supply source side of the main line from the current detection unit and is capable of charging and discharging power, and the threshold value switching unit is the amount of power stored in the first power storage unit. May be switched so that the discharge threshold is set to the second value when the amount is larger than a certain remaining amount. In order to effectively use the first power storage unit, it is desirable to use the stored power until the amount of power stored in the first power storage unit becomes equal to or less than a certain remaining amount. Therefore, when the amount of power stored in the first power storage unit is greater than a certain remaining amount, the discharge threshold is set to the second value, thereby suppressing power generation in the fuel cell unit and preferentially storing the power stored in the first power storage unit. Be available.
本発明に係る電源システムは、幹線において燃料電池部との接続部よりも負荷側に接続され、電力の充電及び放電が可能な第2蓄電部を備え、第2値は、第2蓄電部の充電電力よりも大きくてもよい。放電閾値が第2蓄電部の充電電力(充電に要される電力)以下であると、例えば電力供給源の電力を利用する方が電源システム全体の運転コストを低コスト化できる場合であっても、第2蓄電部の充電時には常に燃料電池部が負荷追従運転する。そこで、第2値を第2蓄電部の充電電力よりも大きくすると、第2値へ放電閾値を切り替えた場合、第2蓄電部の充電時でも需要電力が第2値を越えない限りは、燃料電池部を待機状態へ移行させることが可能となる。 The power supply system according to the present invention includes a second power storage unit connected to the load side of the main line and connected to the fuel cell unit and capable of charging and discharging electric power, and the second value is the value of the second power storage unit. It may be larger than the charging power. If the discharge threshold is less than or equal to the charging power of the second power storage unit (power required for charging), for example, even when the power of the power supply source is used, the operating cost of the entire power supply system can be reduced. The fuel cell unit always performs load following operation when the second power storage unit is charged. Therefore, if the second value is set to be larger than the charging power of the second power storage unit, when the discharge threshold is switched to the second value, the fuel is required as long as the demand power does not exceed the second value even when the second power storage unit is charged. The battery unit can be shifted to the standby state.
本発明によれば、燃料電池部の運転停止を必要とせずに、選択的に燃料電池部の発電を抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to selectively suppress power generation in the fuel cell unit without requiring operation stop of the fuel cell unit.
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係る電源システム100を示す概略構成図である。図1に示すように、電源システム100は、例えば一般家庭等において負荷E(住居の家庭負荷等)に対して電力を供給するためのシステムである。電源システム100は、電力供給源2から負荷Eに連なる幹線LMと、接続部3を介して幹線LMに接続された燃料電池システム10と、幹線LMにおいて接続部3よりも電力供給源2側に設けられた電流検出部15と、を備えている。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a
電力供給源2は、系統電源2a及び太陽光発電システム2bを含んでいる。系統電源2aは、例えば電力会社が保有する配電線網から供給される電源である。太陽光発電システム2bは、太陽光を利用して発電を行う電源であり、系統電源2aに連系するように構成されている。この電力供給源2は、系統電源2aに連系する風力発電システム等の他の分散型電源を含んでいてもよい。
The
幹線LMは、電力供給源2から負荷Eへ電力を供給する配線である。幹線LMとしては、一般家庭用の引き込み線として用いられる単相3線式のものを採用できる。なお、幹線LMにおける配電の電気方式は特に限定されるものではなく、単相2線式、三相3線式あるいは三相4線式であってもよい。
The trunk line LM is a wiring that supplies power from the
燃料電池システム10は、LPガス、都市ガス、灯油等の炭化水素燃料を用いて電力を出力するものであり、燃料電池部11及び制御部12を有している。燃料電池部11は、電力を発生するものであり、炭化水素燃料を改質することによって水素を含有する改質ガスを生成する改質器、及び、改質ガスを用いて発電を行う燃料電池セル等を備えている。燃料電池部11は、接続部3及び幹線LMを介して、発電した電力を負荷E側へ出力(放電)する。燃料電池システム10の定格発電出力は、例えば700W程度とされている。
The
制御部12は、例えば電子制御を行うデバイス(例えばCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及び入出力インターフェイスを含んで構成されたデバイス)によって構成されている。制御部12は、電流検出部15で検出された電流に対応する潮流電力に基づいて、燃料電池部11の運転を制御する(詳しくは後述)。
The
電流検出部15は、例えば計器用変流器(CT:Current Transformer)によって構成される。電流検出部15は、幹線LMを流れる電流を検出する。具体的には、電流検出部15は、環状のコアを有しており、当該コアの内側を通過するように接続された幹線LMを流れる電流を検出可能である。電流検出部15は、制御部12と電気的に接続されており、検出した電流の電流値を制御部12へ送信する。
The
次に、制御部12について具体的に説明する。制御部12は、燃料電池システム10から出力された電力が逆潮流しないように、燃料電池システム10の運転を制御する。具体的には、制御部12は、電流検出部15が検出する電流値と、内部に有する電圧検出部(不図示)が検出する電圧値と、それらの位相とから、潮流電力を算出する。制御部12は、潮流電力が放電閾値よりも大きい場合には、負荷追従運転するように燃料電池部11で発電させる。一方、潮流電力が放電閾値以下の場合には、潮流電力が放電閾値を超えるまでは燃料電池部11の発電を抑制し、燃料電池部11による発電出力を低下させ、これらの変化の末、当該発電出力が所定出力以下となったときに燃料電池部11を待機状態とさせる。
Next, the
潮流電力は、幹線LM上の電流検出部15が配置された位置での電力であって、電流検出部15が検出する電流と電圧検出部が検出する電圧に基づく順方向(すなわち、電力供給源2側から負荷Eに向かう方向)の電力である。ここでの放電閾値は、最低買電電力として設定される。負荷追従運転とは、接続部3よりも負荷E側の需要電力に燃料電池部11の発電出力が追従するように燃料電池部11で発電させる運転である。所定出力以下とは、予め設定された出力値以下を意味し、特に限定されるものではないが、ここでは、例えば0Wとされている。待機状態は、燃料電池部11から電力が出力されないアイドリング状態である。待機状態は、燃料電池部11を停止(電源をOFF)させた状態を含んでいない。
The tidal current power is power at the position where the
図1に示す構成において、負荷E側での需要電力(消費電力)は、燃料電池部11の発電出力と電力供給源2からの供給電力との合計になる。制御部12は、電力供給源2からの発電出力が最低買電電力よりも大きい場合、当該合計が需要電力となるように燃料電池部11の発電出力を増減させる。一方、制御部12は、電力供給源2からの供給電力が最低買電力以下の場合、燃料電池部11による発電出力を低下させ、当該発電出力が所定出力以下となったときに燃料電池部11を待機状態として当該燃料電池部11の放電を抑制する。
In the configuration shown in FIG. 1, the power demand (power consumption) on the load E side is the sum of the power generation output of the
ここで、本実施形態の制御部12は、通常値(第1値)αと増加値(第2値)β1との間において、放電閾値である最低買電電力を切り替える閾値切替部13を備えている。換言すると、制御部12には、通常値αから増加値β1へ又は増加値β1から通常値αへ最低買電電力の設定値を変更可能な機能が付与されている。
Here, the
通常値αは、例えば逆潮流を防止する観点から設定され、数十W程度とされている。増加値β1は、通常値αよりも大幅に大きい値を有し、5000Wとされている。増加値β1は、例えば契約電力ブレーカのアンペア数に基づいて設定することができる。増加値β1を契約電力よりも大きい値に設定した場合には、常に需要電力は最低買電電力以下となり、その結果、燃料電池部11が常に待機状態へ移行可能とされる。
The normal value α is set, for example, from the viewpoint of preventing reverse power flow and is about several tens of watts. The increase value β1 has a value significantly larger than the normal value α and is set to 5000W. The increase value β1 can be set based on, for example, the amperage of the contract power breaker. When the increase value β1 is set to a value larger than the contract power, the demand power is always less than or equal to the minimum purchased power, and as a result, the
閾値切替部13は、例えばタッチパネル等の操作部を介して、ユーザにより手動で最低買電電力を切り替えてもよいし、特定条件下で自動的に最低買電電力を切り替えてもよい。閾値切替部13は、時間帯に応じて最低買電電力を通常値αと増加値β1との間で切り替えてもよい。この場合、閾値切替部13は、複数の時間帯に関連付けられた最低買電電力に係る制御マップを予め備え、この制御マップに基づいて最低買電電力を切り替えてもよい。もしくは、閾値切替部13は、例えばタイマー部を有し、タイマー部を介してユーザにより設定された時間帯に応じて最低買電電力を切り替えてもよい。
The
例えば閾値切替部13は、任意時間帯に最低買電電力が5000Wの増加値β1となるように切り替える。これにより、この任意時間帯において5000W以上の需要電力がなければ、燃料電池部11は発電を開始しない。よって、通常の需要電力が5000W未満の需要家では、当該任意時間帯において燃料電池部11から電力が供給されることなく、電力供給源2からのみ給電されることとなる。
For example, the
任意の時間帯に最低買電電力を切り替える場合、閾値切替部13は、次のように構成してもよい。すなわち、閾値切替部13は、夜間時間帯のうちの少なくとも一部の時間帯で最低買電電力が増加値β1に設定されるように切り替えてもよい。夜間時間帯は、日没から日の出までの時間帯である。夜間時間帯は、系統電源2aからの供給電力の買電料金が割安の深夜時間帯を含んでいる。もしくは、閾値切替部13は、昼間時間帯のうちの少なくとも一部の時間帯で最低買電電力が増加値β1に設定されるように切り替えてもよい。昼間とは、日の出から日没までの時間帯である。「時間」としては、標準時を用いてもよいし、燃料電池システム10等に設定された固有時間を用いてもよい(以下、同じ)。
When switching the lowest power purchase power in an arbitrary time zone, the
また、閾値切替部13は、例えば経済メリットを高めるべく、以下の条件のうち何れかに該当する場合に増加値β1となるように、最低買電電力を切り替え可能に構成されてもよい。
条件1:燃料電池システム10の発電に必要な燃料費>系統電源2aの買電料金
条件2:需要電力が所定値より小さい時間帯
(所定値:燃料電池システム10の運転効率が悪化して必要燃料量が増加す
るか否かに基づき画定された値)
条件3:太陽光発電システム2bの電力販売料金<
燃料電池システム10の発電に必要な燃料費
Moreover, the threshold
Condition 1: Fuel cost required for power generation of the
(Predetermined value: The operating efficiency of the
Value defined based on whether or not)
Condition 3: Electricity sales fee of the solar
Fuel cost required for power generation of the
なお、閾値切替部13による最低買電電力の切替えは、限定されるものではなく、上記に代えて又は加えて、例えば季節、地域、周辺天気等に応じて最低買電電力を切り替えてもよい。閾値切替部13は、燃料電池システム10による貯湯湯量に一定量の余剰があるか否かを判定し、貯湯湯量に余剰がある場合に増加値β1となるように、最低買電電力を切り替えてもよい。閾値切替部13は、互いに異なる3つ以上の値の間で最低買電電力を切り替えてもよい。制御部12及び閾値切替部13は、電源システム100に搭載される制御装置1を構成する。
Note that switching of the minimum power purchase by the
以上、本実施形態では、最低買電電力が通常値αのときには、通常値αを越えた需要電力が負荷E側に生じた場合に燃料電池部11で負荷追従運転が行われる。一方、閾値切替部13によって通常値αよりも大きい増加値β1へ最低買電電力を切り替えることにより、需要電力が通常値αを越えていたとしても増加値β1を越えない限りは、燃料電池部11は負荷追従運転を行わずに待機状態へ移行可能となる。したがって、燃料電池部11の運転停止を必要とせずに、選択的に燃料電池部11の発電を抑制可能となる。また、大幅な仕様変更も要することなく、軽微な機能付加により燃料電池部11の発電を抑制できる。
As described above, in the present embodiment, when the minimum purchased power is the normal value α, the load following operation is performed in the
本実施形態において、閾値切替部13は、時間帯に応じて最低買電電力を切り替える。これにより、任意の時間帯に最低買電電力が増加値β1となるように電源システム100を構成し、その時間帯における燃料電池部11の発電を抑制できる。
In the present embodiment, the
夜間時間帯では、需要電力が小さい場合が多く、小さい需要電力に対し燃料電池部11が負荷追従運転を行うと、燃料電池部11の運転効率が悪化して経済性が損なわれる場合(上記条件2の場合)がある。また、一般的に、夜間時間帯では、系統電源2aからの供給電力の買電料金が割安となる場合(上記条件1の場合)がある。この点、本実施形態においては、夜間時間帯のうちの少なくとも一部の時間帯で最低買電電力が増加値β1に設定されるように切り替えてもよい。これにより、当該時間帯で燃料電池部11の発電を抑制し、運転効率が悪い燃料電池部11の運転を抑制すると共に、割安な系統電源2aの供給電力を優先的に利用することができ、その結果、経済メリットを得ることが可能となる。
In the night time zone, the demand power is often small, and when the
昼間時間帯においては、太陽光発電システム2bで電力が供給され得るところ、この太陽光発電による電力を優先的に利用した方が電源システム100全体の運転コストを低コスト化できる場合(例えば、上記条件3の場合)がある。この点、本実施形態においては、昼間時間帯のうちの少なくとも一部の時間帯で最低買電電力が増加値β1に設定されるように切り替えてもよい。これにより、当該時間帯で燃料電池部11の発電を抑制して太陽光発電の電力を優先的に利用することができ、経済メリットを得ることが可能となる。
In the daytime time zone, power can be supplied by the solar
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態の説明では、上記第1実施形態と異なる点を説明し、重複する説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the description of the present embodiment, points that are different from the first embodiment will be described, and redundant description will be omitted.
図2は、第2実施形態に係る電源システム200を示す概略構成図である。図2に示すように、電源システム200は、上記電源システム100(図1参照)に対して、電流検出部20及び蓄電部(第2蓄電部)21を更に備える点で異なる。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a
電流検出部20は、上記電流検出部15と同様に構成されている。電流検出部20は、幹線LMにおいて接続部3よりも負荷E側に設けられている。電流検出部20は、蓄電部21と電気的に接続されており、検出した電流の電流値を蓄電部21へ送信する。
The
蓄電部21は、蓄電池によって構成されており、電力の充電及び放電を行うものである。蓄電部21は、幹線LMにおいて燃料電池システム10との接続部3よりも負荷E側に接続されている。具体的には、蓄電部21は、幹線LMにおいて電流検出部20と負荷Eとの間に、接続部4を介して接続されている。蓄電部21は、電力供給源2からの供給電力を利用して、又は、電力供給源2からの供給電力と燃料電池システム10の発電出力とを利用して、充電を行う。蓄電部21は、当該充電により蓄電された蓄電電力を、接続部4及び幹線LMを介して負荷E側へ放電する。
The
蓄電部21は、電流検出部20が配置された位置での潮流電力を、例えば制御部12と同様にして算出する。そして、蓄電部21は、当該潮流電力が蓄電部用放電閾値よりも大きい場合、負荷追従運転するように放電する。一方、蓄電部21は、当該潮流電力が蓄電部用放電閾値以下の場合、放電せずに放電停止状態とされる。蓄電部用放電閾値は、最低買電電力として予め設定されている。蓄電部21の最低買電電力としては、例えば逆潮流を防止する観点から上記通常値αとしてもよい。蓄電部21の負荷追従運転とは、接続部4よりも負荷E側の需要電力に追従するように蓄電部21から放電させる運転である。
The
また、電源システム200は、制御部12が閾値切替部13(図1参照)に代えて閾値切替部23を有する点で異なる。閾値切替部23は、閾値切替部13における上述した機能に代えて若しくは加えて、次の機能を有している。すなわち、閾値切替部23は、通常値αと増加値(第2値)β2との間において最低買電電力を切り替える。増加値β2は、蓄電部21の充電電力(充電に必要な電力)よりも大きくされている。例えば、蓄電部21の充電電力が3000Wの場合、増加値β2は8000Wとされている。
The
図3(a)は、閾値切替部23において最低買電電力を切り替える際に参照される制御マップの一例を示す図である。図3(a)の例では、蓄電部21の充電時間が深夜時間帯(ここでは、0:00〜2:00)に設定されている場合を例示している。図3(a)に示す例によれば、閾値切替部23は、蓄電部21の充電時間帯を含む時間帯に増加値β2となるように、最低買電電力を切り替える。具体的には、6:00〜20:00の時間帯で最低買電電力を通常値αとし、系統電源2aの買電料金が割安の夜間時間帯である20:00〜6:00の時間帯においては、最低買電電力を増加値β2とする。
FIG. 3A is a diagram illustrating an example of a control map that is referred to when the threshold
これにより、例えば蓄電部21の充電電力を3000Wとし、増加値β2を8000Wとすると、20:00〜0:00の時間帯では8000W以上、蓄電部21の充電時間の時間帯(0:00〜2:00)では5000W以上、2:00〜6:00の時間帯では8000W以上の電力が負荷Eで消費されなければ、燃料電池部11の発電出力が低下され、当該発電出力が所定出力以下のときに燃料電池部11は電力を供給せずに待機状態となり、電力供給源2のみから給電されることとなる。
Accordingly, for example, when the charging power of the
図3(b)は、閾値切替部23において最低買電電力を切り替える際に参照される制御マップの他の例を示す図である。図3(b)の例では、蓄電部21の充電時間が、昼間時間帯のうち日射量が大きい13:00〜15:00に設定されている場合を例示している。図3(b)に示す例によれば、閾値切替部23は、蓄電部21の充電時間帯を含む時間帯に増加値β2となるように、最低買電電力を切り替える。具体的には、15:00〜13:00の時間帯で最低買電電力を通常値αとし、日射量が大きく太陽光発電システム2bの発電量が大きい正午過ぎ時間帯である13:00〜15:00の時間帯においては、最低買電電力を増加値β2とする。
FIG. 3B is a diagram illustrating another example of the control map that is referred to when the minimum power purchase power is switched in the
これにより、例えば蓄電部21の充電電力を3000Wとし、増加値β2を8000Wとすると、13:00〜15:00の時間帯では5000W以上の電力が負荷Eで消費されなければ、燃料電池部11の発電出力が低下され、当該発電出力が所定出力以下のときに燃料電池部11は電力を供給せずに待機状態となり、電力供給源2のみから給電されることとなる。
Accordingly, for example, when the charging power of the
以上、本実施形態においても、燃料電池部11の運転停止を必要とせずに、大幅な仕様変更も要することなく、軽微な機能付加により選択的に燃料電池部11の発電を抑制可能となる。
As described above, also in the present embodiment, it is possible to selectively suppress the power generation of the
また、最低買電電力が蓄電部21の充電電力以下であると、例えば電力供給源2の電力を利用する方が電源システム100全体の運転コストを低コスト化できる場合(上記条件1及び2の場合)であっても、蓄電部21の充電時には常に燃料電池部11が負荷追従運転する可能性が懸念される。この点、本実施形態では、増加値β2が蓄電部21の充電電力よりも大きいことから、増加値β2へ最低買電電力を切り替えることにより、蓄電部21の充電時でも需要電力が増加値β2を越えない限りは、燃料電池部11を待機状態へ移行させることが可能となる。
Further, when the minimum power purchase power is equal to or less than the charging power of the
その結果、図3(a)に示す最低買電電力の切り替えでは、系統電源2aの買電料金が割安となる深夜電力を蓄電部21の充電に優先的に利用し、経済メリットが生じ易くすることができる。また、図3(b)に示す最低買電電力の切り替えでは、昼間時間帯において太陽光発電システム2bの発電出力を蓄電部21の充電に優先的に利用し、経済メリットが生じ易くすることができる。つまり、蓄電部21、太陽光発電システム2b及び燃料電池システム10それぞれの効果的な運用が可能となる。
As a result, in the switching of the minimum electric power purchase shown in FIG. 3A, the late-night electric power at which the electric power purchase price of the
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態の説明では、上記第1実施形態と異なる点を説明し、重複する説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the description of the present embodiment, points that are different from the first embodiment will be described, and redundant description will be omitted.
図4は、第3実施形態に係る電源システム300を示す概略構成図である。図4に示すように、電源システム300は、上記電源システム100(図1参照)に対して、電流検出部30及び蓄電部(第1蓄電部)31を更に備える点で異なる。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating a
電流検出部30は、上記電流検出部15と同様に構成されている。電流検出部30は、幹線LMにおいて電流検出部15よりも電力供給源2側に設けられている。電流検出部30は、蓄電部31と電気的に接続されており、検出した電流の電流値を蓄電部31へ送信する。
The
蓄電部31は、蓄電池によって構成されており、電力の充電及び放電を行うものである。蓄電部31は、幹線LMにおいて電流検出部15よりも電力供給源2側に接続されている。具体的には、蓄電部31は、幹線LMにおいて電流検出部30と電流検出部15との間に、接続部5を介して接続されている。蓄電部31は、電力供給源2からの供給電力を利用して充電を行う。また、蓄電部31は、当該充電により蓄電された蓄電電力を、接続部5及び幹線LMを介して負荷E側へ放電する。
The
蓄電部31は、電流検出部30が配置された位置での潮流電力を、例えば制御部12と同様にして算出する。そして、蓄電部31は、当該潮流電力が蓄電部用放電閾値よりも大きい場合、負荷追従運転するように放電する。一方、蓄電部31は、当該潮流電力が蓄電部用放電閾値以下の場合、放電せずに放電停止状態とされる。蓄電部用放電閾値は、最低買電電力として予め設定されている。蓄電部21の最低買電電力としては、例えば逆潮流を防止する観点から上記通常値αとしてもよい。蓄電部21の負荷追従運転とは、接続部5よりも負荷E側の需要電力に追従するように蓄電部31から放電させる運転である。ここでの蓄電部31は、図4において例示するように、その蓄電量(残容量)に関する情報を制御部12に有線又は無線で送信する蓄電量送信部31aを有していてもよい。
The
また、電源システム300は、制御部12が閾値切替部13(図1参照)に代えて閾値切替部33を有する点で異なる。閾値切替部33は、閾値切替部13における上述した機能に代えて若しくは加えて、次の機能が付加されてもよい。すなわち、閾値切替部33は、例えば蓄電部31が蓄電量送信部31aを有する場合、蓄電部31から蓄電量に関する情報を取得し、その蓄電量が一定残量よりも多いときに(一定残量よりも多い余剰がある際に)、最低買電電力が増加値β1に設定されるように最低買電電力を切り替えてもよい。一定残量は、例えば、蓄電部31の充電に必要な最小電力量に所定マージンを考慮した値とされる。一定残量としては、例えば満充電量の50%程度を設定することができる。
The
以上、本実施形態においても、燃料電池部11の運転停止を必要とせずに、大幅な仕様変更も要することなく、軽微な機能付加により選択的に燃料電池部11の発電を抑制可能となる。
As described above, also in the present embodiment, it is possible to selectively suppress the power generation of the
一般的に、その日の電力需要バランスや電力需要パターン等によっては、系統電源2aからの買電料金が割安な深夜電力を用いて充電した蓄電部31の蓄電電力が、大幅に余ることがある。蓄電部31の有効利用のためには、この蓄電電力を次の充電時間までに一定残量まで放電すべきと考えられる。本実施形態では、蓄電部31よりも下流側(負荷E側)に燃料電池システム10が設置されていることから燃料電池システム10から優先的に放電され易いが、蓄電部31の蓄電量が一定残量よりも多い場合に最低買電電力を増加値β1とすることが可能であるため、燃料電池部11の発電を抑制して蓄電部31の蓄電電力を優先的に利用可能となる。
In general, depending on the power demand balance, the power demand pattern, and the like of the day, the power stored in the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments. The present invention is modified without departing from the scope described in the claims or applied to others. It may be.
例えば、上記実施形態において、第1値及び第2値の具体的な値は限定されるものではなく、第1値と当該第1値よりも大きい第2値とであれば様々な値を採用することができる。上記第2実施形態の電源システム200は蓄電部21及び電流検出部20を備え、上記第3実施形態の電源システム300は蓄電部31及び電流検出部30を備えているが、これらを共に備えた電源システム(つまり、上記第2実施形態と上記第3実施形態とを組み合わせて成る電源システム)としてもよい。
For example, in the above embodiment, the specific values of the first value and the second value are not limited, and various values are adopted as long as the first value and the second value larger than the first value. can do. The
なお、本発明は、電源システム100及び制御装置1としてだけでなく、電源システム100及び制御装置1の運転方法として捉えることもできる。
Note that the present invention can be understood not only as the
1…制御装置、2…電力供給源、2a…系統電源、2b…太陽光発電システム、3…接続部、11…燃料電池部、12…制御部、13…閾値切替部、15…電流検出部、21…蓄電部(第2蓄電部)、31…蓄電部(第1蓄電部)、100…電源システム、E…負荷、LM…幹線。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記幹線において前記燃料電池部との接続部よりも前記電力供給源側に設けられ、前記幹線を流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部で検出された電流に対応する潮流電力に基づいて、前記燃料電池部の運転を制御する制御部と、を備える電源システムであって、
前記制御部は、
前記潮流電力が放電閾値よりも大きい場合に、前記接続部よりも前記負荷側の需要電力に前記燃料電池部の発電出力が追従するように前記燃料電池部で発電させ、
前記潮流電力が前記放電閾値以下の場合に、前記燃料電池部による発電出力を低下させて当該発電出力が所定出力以下となったときに前記燃料電池部を待機状態とさせ、
少なくとも第1値と当該第1値よりも大きい第2値との間で前記放電閾値を切り替える閾値切替部をさらに備える、電源システム。 A fuel cell unit connected to a trunk line connected to a load from a power supply source;
A current detection unit that is provided closer to the power supply source than the connection with the fuel cell unit in the main line, and detects a current flowing through the main line;
A control unit for controlling the operation of the fuel cell unit based on power flow corresponding to the current detected by the current detection unit,
The controller is
When the power flow is larger than a discharge threshold, the fuel cell unit generates power so that the power generation output of the fuel cell unit follows the demand power on the load side of the connection unit,
When the power flow is less than or equal to the discharge threshold, when the power generation output by the fuel cell unit is reduced and the power generation output becomes a predetermined output or less, the fuel cell unit is placed in a standby state,
A power supply system further comprising a threshold switching unit that switches the discharge threshold between at least a first value and a second value that is greater than the first value.
前記閾値切替部は、夜間時間帯のうちの少なくとも一部の時間帯で前記放電閾値が前記第2値に設定されるように切り替える、請求項2に記載の電源システム。 The power supply source includes a system power supply,
The power supply system according to claim 2, wherein the threshold switching unit switches the discharge threshold to be set to the second value in at least a part of a night time zone.
前記閾値切替部は、昼間時間帯のうちの少なくとも一部の時間帯で前記放電閾値が前記第2値に設定されるように切り替える、請求項2又は3に記載の電源システム。 The power supply source includes a solar power generation system,
The power supply system according to claim 2 or 3, wherein the threshold switching unit switches the discharge threshold to be set to the second value in at least a part of a daytime period.
前記閾値切替部は、前記第1蓄電部の蓄電量が一定残量よりも多い場合に前記放電閾値が前記第2値に設定されるように切り替える、請求項1に記載の電源システム。 A first power storage unit connected to the power supply source side than the current detection unit in the main line and capable of charging and discharging power;
The power supply system according to claim 1, wherein the threshold value switching unit switches the discharge threshold value to be set to the second value when the amount of power stored in the first power storage unit is greater than a certain remaining amount.
前記第2値は、前記第2蓄電部の充電電力よりも大きい、請求項1〜5の何れか一項に記載の電源システム。 A second power storage unit that is connected to the load side of the main line and connected to the load side of the fuel cell unit, and capable of charging and discharging power;
The power supply system according to any one of claims 1 to 5, wherein the second value is larger than charging power of the second power storage unit.
前記幹線において前記燃料電池部との接続部よりも前記電力供給源側に設けられ、前記幹線を流れる電流を検出する電流検出部と、を具備する電源システムに搭載される制御装置であって、
前記電流検出部で検出された電流に対応する潮流電力に基づいて、前記燃料電池部の運転を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記潮流電力が放電閾値よりも大きい場合に、前記接続部よりも前記負荷側の需要電力に前記燃料電池部の発電出力が追従するように前記燃料電池部で発電させ、
前記潮流電力が前記放電閾値以下の場合に、前記燃料電池部による発電出力を低下させて当該発電出力が所定出力以下となったときに前記燃料電池部を待機状態とさせ、
少なくとも第1値と当該第1値よりも大きい第2値との間で前記放電閾値を切り替える閾値切替部をさらに備える、制御装置。 A fuel cell unit connected to a trunk line connected to a load from a power supply source;
A control device mounted on a power supply system including a current detection unit configured to detect a current flowing through the main line, provided on the power supply source side of a connection with the fuel cell unit in the main line,
A control unit that controls the operation of the fuel cell unit based on the power flow corresponding to the current detected by the current detection unit,
The controller is
When the power flow is larger than a discharge threshold, the fuel cell unit generates power so that the power generation output of the fuel cell unit follows the demand power on the load side of the connection unit,
When the power flow is less than or equal to the discharge threshold, when the power generation output by the fuel cell unit is reduced and the power generation output becomes a predetermined output or less, the fuel cell unit is placed in a standby state,
A control device further comprising a threshold switching unit that switches the discharge threshold between at least a first value and a second value that is greater than the first value.
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