JP2019009943A - 太陽光発電蓄電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 蓄電池を太陽光発電設備の直流回路に直接接続した太陽光発電蓄電システムを提供する。【解決手段】 パワーコンディショナ４を介して系統電源６に連系させた太陽光発電設備１０と、太陽光発電設備１０の発電電力を蓄電する蓄電池３とを備え、蓄電池３が太陽光発電設備１０とパワーコンディショナ４との間に配置されて、太陽光発電設備１０が出力する直流電力により蓄電される。太陽光発電設備１０を構成する太陽電池ストリング１は、直列接続された２つの太陽電池モジュール１ａで構成されている。【選択図】 図１
Description
本発明は、主に自家消費するために自宅に設置した太陽光発電設備により発電した電力を蓄電池に蓄電する太陽光発電蓄電システムに関する。
太陽光発電による発電電力を有効に利用するために、蓄電池を設置して必要に応じて充放電させるシステムがある。
例えば特許文献１では、太陽光発電設備をパワーコンディショナを介して系統電源及び負荷が接続された電路に接続すると共に、蓄電池をＢＭＵ（バッテリ マネージメント ユニット）、蓄電池用のパワーコンディショナを介して太陽光発電設備と同様に系統電源及び負荷が接続された電路に接続し、太陽光発電による電力の充電を可能とすると共に、負荷への供給を可能としている。
例えば特許文献１では、太陽光発電設備をパワーコンディショナを介して系統電源及び負荷が接続された電路に接続すると共に、蓄電池をＢＭＵ（バッテリ マネージメント ユニット）、蓄電池用のパワーコンディショナを介して太陽光発電設備と同様に系統電源及び負荷が接続された電路に接続し、太陽光発電による電力の充電を可能とすると共に、負荷への供給を可能としている。
蓄電池を備えた従来のシステムは、特許文献１に記載されているように蓄電池に太陽光発電電力を蓄電する場合、交流に変換された電力を直流に変換して充電していた。
しかしながら、太陽光発電設備で発電されて出力される電力は直流であるし、蓄電池に充電される電力も直流でなければ充電できない。そのため、途中で交流に変換することなく発電された直流電力をそのままの形態で充電すれば、充電効率は向上するし電力を変換する回路が必要無くなりコストダウンを図ることもできる。
しかしながら、太陽光発電設備で発電されて出力される電力は直流であるし、蓄電池に充電される電力も直流でなければ充電できない。そのため、途中で交流に変換することなく発電された直流電力をそのままの形態で充電すれば、充電効率は向上するし電力を変換する回路が必要無くなりコストダウンを図ることもできる。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、蓄電池を太陽光発電設備の直流回路に直接接続した太陽光発電蓄電システムを提供することを目的としている。
上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、パワーコンディショナを介して系統電源に連系させた太陽光発電設備と、当該太陽光発電設備の発電電力を蓄電する蓄電池とを備えた太陽光発電蓄電システムであって、蓄電池は太陽光発電設備とパワーコンディショナとの間に配置されて、太陽光発電設備が出力する直流電力が直接蓄電池に蓄電されることを特徴とする。
この構成によれば、太陽光発電設備が発電した電力は、交流に変換されることなく直流電力が蓄電池に蓄電されるため、効率良く充電できる。そしてシステム内には１つのパワーコンディショナを設置すれば良く安価に構成できる。
この構成によれば、太陽光発電設備が発電した電力は、交流に変換されることなく直流電力が蓄電池に蓄電されるため、効率良く充電できる。そしてシステム内には１つのパワーコンディショナを設置すれば良く安価に構成できる。
請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、太陽光発電設備は、１或いは並列接続された複数の太陽電池ストリングを有し、当該太陽電池ストリングの発電による出力電圧は、蓄電池の端子電圧より大きいことを特徴とする。
この構成によれば、太陽光発電設備が出力する電力で蓄電池は蓄電されるため、蓄電のための制御を行う必要がない。
この構成によれば、太陽光発電設備が出力する電力で蓄電池は蓄電されるため、蓄電のための制御を行う必要がない。
本発明によれば、太陽電池ストリングが発電した電力は、交流に変換されることなく蓄電池に蓄電させることができ、効率良く充電できる。そしてシステム内には１つのパワーコンディショナを設置すれば良く安価に構成できる。
以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る太陽光発電蓄電システムの構成図を示し、１は太陽電池ストリング、２は太陽電池ストリング１の発電電力を集電する接続箱、３は蓄電池、４は系統電源６に連系させるためのパワーコンディショナ、５は分電盤である。
太陽光発電設備１０は複数の太陽電池ストリング１，１・・と、個々の太陽電池ストリング１が発電した電力をパワーコンディショナ４に送る為に集電する接続箱２とで構成され、接続箱２で集電された電力が第１電路Ｌ１によりパワーコンディショナ４に送られ、パワーコンディショナ４から第２電路Ｌ２により分電盤５に送られる。
また、蓄電池３はＢＭＳ（Battery Management System）７を介して接続箱２の出力部に接続されている。
また、蓄電池３はＢＭＳ（Battery Management System）７を介して接続箱２の出力部に接続されている。
太陽電池ストリング１は２つの太陽電池モジュール１ａが直列接続されて構成され、最大電力点において６０．８Ｖの電圧での出力が可能である。太陽光発電設備１０はこの太陽電池ストリング１を複数並列接続して構成されている。
接続箱２には、太陽電池ストリング１を保護するための逆流防止ダイオードや開閉器が組み付けられており（何れも図示せず）、発電電力を１出力に集約して出力するよう構成されている。
蓄電池３はリチウムイオン電池で構成され、ＢＭＳ７はリチウムイオン電池を監視・制御する装置である。このＢＭＳ７は、充・放電時の過電流を制御し、電路との接続の開閉機能を有している。ここでは、端子電圧が４８Ｖとなるよう構成されている。
蓄電池３はリチウムイオン電池で構成され、ＢＭＳ７はリチウムイオン電池を監視・制御する装置である。このＢＭＳ７は、充・放電時の過電流を制御し、電路との接続の開閉機能を有している。ここでは、端子電圧が４８Ｖとなるよう構成されている。
パワーコンディショナ４は、直流／交流変換を行って系統電源６に連系させるための交流電力を生成するインバータ回路４１、昇圧回路４２、これらの回路を制御する制御部４３等で構成され、系統連系保護部４４等が組み込まれている。
分電盤５には、電気事業者等が所有する系統電源６が一次側に接続される主開閉器５１、主開閉器５１の二次側を分岐して個々の電気機器（負荷）に電力を供給するための複数の分岐ブレーカ５２が組み込まれており、パワーコンディショナ４の出力線である第２電路Ｌ２は主開閉器５１の二次側に接続されている。
このように構成された太陽光発電蓄電システムは以下の様に動作する。但し、太陽光発電設備１０の発電電力は自家消費することを基本とし、余剰電力が発生した場合に蓄電池３に蓄電し、更に発電電力に余剰分が発生したら系統電源６に逆潮流させるものとする。以下具体的に説明する。
＜太陽光発電電力が負荷で消費される場合＞
太陽電池ストリング１は、直列接続された２つの太陽電池モジュール１ａで構成されることで、約６０Ｖの電圧で発電電力が出力され、この発電電力がパワーコンディショナ４において、例えば交流１００Ｖの電力に変換されて負荷に供給される。蓄電池３が満充電状態に無くても、ＢＭＳ７が具備する図示しない開閉スイッチを開状態にして蓄電池３を第１電路Ｌ１から開放しておくことで、太陽光発電設備１０の全ての発電電力は分電盤５を介して負荷に供給される。
尚、余剰電力が発生したら、ＢＭＳ７の開閉スイッチが閉状態とされて蓄電池３に蓄電される。
＜太陽光発電電力が負荷で消費される場合＞
太陽電池ストリング１は、直列接続された２つの太陽電池モジュール１ａで構成されることで、約６０Ｖの電圧で発電電力が出力され、この発電電力がパワーコンディショナ４において、例えば交流１００Ｖの電力に変換されて負荷に供給される。蓄電池３が満充電状態に無くても、ＢＭＳ７が具備する図示しない開閉スイッチを開状態にして蓄電池３を第１電路Ｌ１から開放しておくことで、太陽光発電設備１０の全ての発電電力は分電盤５を介して負荷に供給される。
尚、余剰電力が発生したら、ＢＭＳ７の開閉スイッチが閉状態とされて蓄電池３に蓄電される。
＜蓄電池に充電される場合＞
負荷が消費する電力より太陽光発電電力が大きく、且つ蓄電池３が満充電状態に無ければ、発電電力の少なくとも一部は蓄電池３に充電（蓄電）される。この場合、蓄電池３の端子電圧は４８Ｖであり、太陽電池ストリング１の発電電圧に対して小さく設定されており、太陽光発電設備１０の直流の発電電力はＢＭＳ７を介してスムーズに無駄なく充電される。
負荷が消費する電力より太陽光発電電力が大きく、且つ蓄電池３が満充電状態に無ければ、発電電力の少なくとも一部は蓄電池３に充電（蓄電）される。この場合、蓄電池３の端子電圧は４８Ｖであり、太陽電池ストリング１の発電電圧に対して小さく設定されており、太陽光発電設備１０の直流の発電電力はＢＭＳ７を介してスムーズに無駄なく充電される。
＜蓄電池が放電する場合＞
負荷の消費電力に対して太陽光発電電力が小さい場合、蓄電池３の放電電力が負荷に供給される。このとき、蓄電池３から最大４８Ｖの直流電力がパワーコンディショナ４に供給され、交流変換されて負荷に供給される。
負荷の消費電力に対して太陽光発電電力が小さい場合、蓄電池３の放電電力が負荷に供給される。このとき、蓄電池３から最大４８Ｖの直流電力がパワーコンディショナ４に供給され、交流変換されて負荷に供給される。
このように、太陽電池ストリング１が発電した電力は、交流に変換されることなく直流電力が蓄電池３に蓄電されるため、効率良く充電できる。そしてシステム内には１つのパワーコンディショナ４を設置すれば良く安価に構成できる。
また、１つの太陽電池ストリング１は２つの太陽電池モジュール１ａで構成されるため、インピーダンスを小さく抑えることができるし、発電電圧は蓄電池の出力電圧より大きい値に設定可能であり、そうすることで電圧変換すること無く蓄電池３への蓄電が可能となり、充電効率を上げることができる。また、太陽電池モジュール１ａが故障しても、影響を受けるのは連結されている１つの太陽電池モジュール１ａのみであるし、他の太陽電池ストリング１は影響を受けないため、発電量の減少を小さく抑えることができる。
更に、太陽光発電設備１０が出力する電力で蓄電池３は蓄電されるため、蓄電のための制御を行う必要がない。
また、１つの太陽電池ストリング１は２つの太陽電池モジュール１ａで構成されるため、インピーダンスを小さく抑えることができるし、発電電圧は蓄電池の出力電圧より大きい値に設定可能であり、そうすることで電圧変換すること無く蓄電池３への蓄電が可能となり、充電効率を上げることができる。また、太陽電池モジュール１ａが故障しても、影響を受けるのは連結されている１つの太陽電池モジュール１ａのみであるし、他の太陽電池ストリング１は影響を受けないため、発電量の減少を小さく抑えることができる。
更に、太陽光発電設備１０が出力する電力で蓄電池３は蓄電されるため、蓄電のための制御を行う必要がない。
尚、上記実施形態では、蓄電池３の端子電圧が４８Ｖであるために、２つの太陽電池モジュール１ａで１つの太陽電池ストリング１を構成し、発電電圧が蓄電池３の端子電圧より大きくなるよう構成しているが、蓄電池３の端子電圧がさらに大きい電圧である場合は、その電圧より発電電圧が大きくなるよう太陽電池モジュール１ａの連結数は設定される。
また、蓄電池３は宅内に設置しても良いため接続箱２とは独立した配置としているが、接続箱２内に収納しても良い。また、太陽光発電設備１０は複数の太陽電池ストリング１を備えているが、太陽電池ストリング１は１つだけでも発電できるし、蓄電池３への充電も可能である。
また、蓄電池３は宅内に設置しても良いため接続箱２とは独立した配置としているが、接続箱２内に収納しても良い。また、太陽光発電設備１０は複数の太陽電池ストリング１を備えているが、太陽電池ストリング１は１つだけでも発電できるし、蓄電池３への充電も可能である。
１・・太陽電池ストリング、１ａ・・太陽電池モジュール、３・・蓄電池、４・・パワーコンディショナ、５・・分電盤、６・・系統電源、１０・・太陽光発電設備。
Claims (2)
- パワーコンディショナを介して系統電源に連系させた太陽光発電設備と、当該太陽光発電設備の発電電力を蓄電する蓄電池とを備えた太陽光発電蓄電システムであって、
前記蓄電池は前記太陽光発電設備と前記パワーコンディショナとの間に配置されて、前記太陽光発電設備が出力する直流電力が直接前記蓄電池に蓄電されることを特徴とする太陽光発電蓄電システム。 - 前記太陽光発電設備は、１或いは並列接続された複数の太陽電池ストリングを有し、
当該太陽電池ストリングの発電による出力電圧は、前記蓄電池の端子電圧より大きいことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電蓄電システム。
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| JP2011151959A (ja) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Eliiy Power Co Ltd | 蓄電システム、蓄電方法およびプログラム |
| JP2013078194A (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-25 | Sanyo Electric Co Ltd | 電力供給システム |
| JP2013183613A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-09-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 制御装置、変換装置、制御方法、および配電システム |
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