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公開番号2021027775
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210222
出願番号2019146624
出願日20190808
発明の名称発電制御システム及び発電制御方法
出願人株式会社ラプラス・システム
代理人特許業務法人森脇特許事務所
主分類H02J 3/00 20060101AFI20210125BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】過剰に太陽電池の発電量を制限することを防止し、発電効率を向上させることができる太陽光発電システム及び太陽光発電制御方法を提供することを課題とする。
【解決手段】
太陽光発電システムは、太陽電池とパワーコンデショナを備えており、複数の直近の消費電力量の時間変化から、消費電力量の予測値を算出し、消費電力の予測値に基づいて指令値を求め、その指令値に従って、パワーコンディショナーが太陽電池の発電量を制御する。また、消費電力量の予測値は、3点以上の時刻の消費電力量から二次回帰関数により、算出することができる。
【選択図】 図1
特許請求の範囲【請求項1】
太陽電池と、
パワーコンディショナーと、
制御装置とを備え、
前記制御装置は、消費電力量を取得し、回帰分析に基づいて得られた関数により複数の時刻の消費電力量から所定時間経過後の消費電力量の予測値を算出し、
前記予測値に基づき指令値を算出して、前記パワーコンディショナーに出力し、
前記パワーコンディショナーは、前記指令値に基づき、前記太陽電池の発電量を前記予測値以下に制御することを特徴とする太陽光発電システム。
続きを表示(約 1,200 文字)【請求項2】
前記関数は、m次多項式(m自然数)であることを特徴とする請求項1記載の太陽光発電システム。
【請求項3】
前記関数は、2次多項式であることを特徴とする請求項1又は2記載の太陽光発電システム。
【請求項4】
自然数nを3として、n点の時刻と消費電力量の回帰分析から二次関数を求める第1のステップと、
nを1増加して、n点の時刻と消費電力量の回帰分析から二次関数と相関係数を求める第2のステップと、
予め設定された閾値と前記相関係数とを比較する第3ステップとをこの順に実行し、
前記第3のステップにおいて前記相関係数が前記閾値以上であれば、前記第2のステップを実行し、前記第3のステップにおいて、前記相関係数が前記閾値より小さければ、nから1を減じたn点の時刻と消費電力量についての回帰分析により求めた二次関数から、消費電力量の前記予測値を算出することを特徴とする請求項3記載の太陽光発電システム。
【請求項5】
前記所定時間は、制御遅れ時間の2倍から10倍であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の太陽光発電システム。
【請求項6】
取得した消費電力量の代わりに、直近の消費電力量の移動平均を用いることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の太陽光発電システム。
【請求項7】
太陽電池と、
パワーコンディショナーとを備えた太陽光発電システムにおいて、
複数の時刻の取得された消費電力量から、所定時間経過後の消費電力量の予測値を算出する第1の工程と、
前記予測値を基に前記パワーコンディショナーに対する指令値を算出する第2の工程と、
前記パワーコンディショナーが前記指令値に従って前記太陽電池の発電量を前記予測値以下に制御する第3の工程とを有することを特徴とする発電制御方法。
【請求項8】
前記第1の工程は、
自然数nを3として、n点の時刻と消費電力量の回帰分析から二次関数を求める第1のステップと、
nを1増加して、n点の時刻と消費電力量の回帰分析から二次関数と相関係数を求める第2のステップと、
予め設定された閾値と前記相関係数とを比較する第3ステップとをこの順に実行し、
前記第3のステップにおいて前記相関係数が前記閾値以上であれば、前記第2のステップを実行し、前記第3のステップにおいて、前記相関係数が前記閾値より小さければ、nから1を減じたn点の時刻と消費電力量の回帰分析から求めた二次関数から消費電力量の前記予測値を算出することを含むことを特徴とする請求項7記載の発電制御方法。
【請求項9】
取得した消費電力量の代わりに、直近の消費電力量の移動平均を用いることを特徴とする請求項7又は8記載の発電制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、発電制御システム及び発電制御方法に関する。
続きを表示(約 4,900 文字)【背景技術】
【0002】
従来、太陽光発電システムは、電力会社との売買契約に基づいて、その余剰電力は商用電力線に逆潮流させ電力会社に売電されていた。しかし、太陽光発電のような分散電源が増加するにともない、逆潮流による電力系統の電圧変動という弊害が生じることとなった。
そのため、現在では太陽光発電システムから電力会社への逆潮流を回避しなければならない場合があり、太陽電池が発電する電力量(発電量)を制御する必要が生じてきた。
太陽電池の発電量制御として、逆潮流を抑制するための制御方法が公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2017−093127号公報
特開2012−175858号公報
特許6364567号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
現実の消費電力量は、時々刻々変化する一方で、パワーコンディショナーに太陽電池の発電量の制御にはタイムラグが発生する。そのため、発電量が消費電力量を超過しないように、消費電力量の変化を想定して、発電量の上限を設定する必要がある。すなわち、分単位や秒単位の短い時間で消費電力量が変化するため、現実的には、この変化を考慮して、過剰にマージン(余裕)を持たせた低い上限値での発電制御を行うことになる。その結果、発電効率が低下することになる。
【0005】
上記課題を鑑み、本発明は、過剰に太陽電池の発電量を制限することを防止し、発電効率を向上させることができる太陽光発電システム及び太陽光発電制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係る太陽光発電システムは、
太陽電池と、
パワーコンディショナーと、
制御装置とを備え、
前記制御装置は、消費電力量を取得し、回帰分析に基づいて得られた関数により複数の時刻の消費電力量から所定時間経過後の消費電力量の予測値を算出し、
前記予測値に基づき指令値を算出して、前記パワーコンディショナーに出力し、
前記パワーコンディショナーは、前記指令値に基づき、前記太陽電池の発電量を前記予測値以下に制御することを特徴とする。
【0007】
このような構成とすることで、過剰に太陽電池の発電量を制限することを防止し、太陽電池の発電効率を向上させることが可能な太陽光発電システムを得ることができる。
なお、制御装置は、公知の技術(電力計)により計測された、負荷の消費電力を取得することができる。例えば、受変電設備において、負荷に供給する電力量を計測し、その計測値を制御装置に出力することにより、制御装置は消費電力量を取得できる。
【0008】
また、本発明に係る太陽光発電システムは、
前記関数は、m次多項式(m自然数)であることを特徴とする。
【0009】
また、本発明に係る太陽光発電システムは、
前記関数は、2次多項式であることを特徴とする。
【0010】
また、本発明に係る太陽光発電システムは、
自然数nを3として、n点の時刻と消費電力量の回帰分析から二次関数を求める第1のステップと、
nを1増加して、n点の時刻と消費電力量の回帰分析から二次関数と相関係数を求める第2のステップと、
予め設定された閾値と前記相関係数とを比較する第3ステップとをこの順に実行し、
前記第3のステップにおいて前記相関係数が前記閾値以上であれば、前記第2のステップを実行し、前記第3のステップにおいて、前記相関係数が前記閾値より小さければ、nから1を減じたn点の時刻と消費電力量についての回帰分析により求めた二次関数から、消費電力量の前記予測値を算出することを特徴とする。
【0011】
このような構成とすることで、消費電力量の計測データを用いてパワーコンディショナーに対する指令値を出力することができる。
また、消費電力量の予測のための関数が代数的に求められ、容易に消費電力量の予測が可能となる。
【0012】
また、本発明に係る太陽光発電システムは、
前記所定時間は、制御遅れ時間の2倍から10倍であることを特徴とする。
【0013】
このような構成とすることで、指令値が、過剰にマージンを持つことを防止することができる。
【0014】
また、本発明に係る太陽光発電システムは、
取得した消費電力量の代わりに、直近の消費電力量の移動平均を用いることを特徴とする。
【0015】
このような構成とすることで、消費電力量の短周期の変化が大きい場合でも、過剰な消費電力量の予測を防止することができる。
【0016】
本発明に係る発電制御方法は、
太陽電池と、
パワーコンディショナーとを備えた太陽光発電システムにおいて、
複数の時刻の消費電力量から、所定時間経過後の消費電力量の予測値を算出する第1の工程と、
前記予測値を基に前記パワーコンディショナーに対する指令値を算出する第2の工程と、
前記パワーコンディショナーが前記指令値に従って前記太陽電池の発電量を前記予測値以下に制御する第3の工程とを有することを特徴とする。
【0017】
このような発電制御方法とすることで、過剰に太陽電池の発電量を制限することを防止し、太陽電池の発電効率を向上させることができる。
【0018】
また、本発明に係る発電制御方法は、
前記第1の工程は、
自然数nを3として、n点の時刻と消費電力量の回帰分析から二次関数を求める第1のステップと、
nを1増加して、n点の時刻と消費電力量の回帰分析から二次関数と相関係数を求める第2のステップと、
予め設定された閾値と前記相関係数とを比較する第3ステップとをこの順に実行し、
前記第3のステップにおいて前記相関係数が前記閾値以上であれば、前記第2のステップを実行し、前記第3のステップにおいて、前記相関係数が前記閾値より小さければ、nから1を減じたn点の時刻と消費電力量の回帰分析から求めた二次関数から消費電力量の前記予測値を算出することを含むことを特徴とする。
【0019】
このような発電制御方法とすることで、消費電力量の計測データから消費電力量を予測することが可能となり、太陽電池の発電効率を向上させることができる。
【0020】
また、本発明に係る発電制御方法は、取得した消費電力量の代わりに、直近の消費電力量の移動平均を用いることを特徴とする。
【0021】
このような発電制御方法とすることで、消費電力量の短周期の変化が大きい場合でも、過剰な消費電力量の予測を防止して、太陽電池の発電効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、過剰に太陽電池の発電量を制限することを防止し、発電効率を向上させることができる太陽光発電システム及び太陽光発電制御方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
太陽光発電制御システムの主要構成を示す図。
消費電力量とPCSに対する指令値の時間的推移例を示すグラフ。
直近の消費電力量から消費電力量の予測値を算出する具体例を示すグラフ。
直近の消費電力量を用いた、第1及び第2の実施形態による消費電力量の予測値の時間的推移例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は、いずれも本発明の要旨の認定において限定的な解釈を与えるものではない。また、同一又は同種の部材については同じ参照符号を付して、説明を省略することがある。
【0025】
(第1の実施形態)
図1は、本発明にかかる太陽光発電制御システム1(以下、単に発電制御システムと称す。)の一実施形態の主要構成を示す。
発電制御システム1は、太陽電池2、PCS(パワーコンディショナ)3及び発電制御装置4(以下単に、制御装置と称す)を備え、太陽電池2により発電された電力を自家消費するシステムである。
なお、発電制御システム1は、受変電部5(配電盤)を含んでも良い。さらに発電制御システム1は、太陽電池2により発電された電力を蓄える蓄電池を備えてもよい。
【0026】
PCS3は太陽電池2から出力された直流電力を交流電力に変換するとともに太陽電池2の発電量(発電電力)を制御する。すなわち、PCS3は、太陽電池2のI−V特性に従って太陽電池2の発電量を制御することができ、例えば公知のMPPT法により発電量が最大となるように制御することができる。
【0027】
PCS3は、電力線によって受変電部5と電気的に接続されており、さらに受変電部5は、例えばエアコン等の1つ以上の電気設備である負荷6と電気的に接続されている。
従って、発電された電力は、PCS3及び受変電部5を経由して、負荷6に送電され消費される。
【0028】
また、受変電部5は、電力会社7(外部電源)等からの商用電力線に接続されており、商用電力線から電力供給を受け負荷6に電力を供給することができる。従って、受変電部5は、複数の電力源に対して電力線により電気的に接続されており、それらの複数の電力源から受電した電力を、電気的に接続されている負荷6へと電力の分配を行う。
さらに受変電部5は、電力源の供給電圧と負荷6の電気設備の規格電圧に差がある場合、電気設備の規格電圧に応じて変電を行う変圧器の機能を備えてもよい。
【0029】
制御装置4は、太陽電池2の発電量の上限値を設定するため、負荷6の消費電力量、又は受変電部5から負荷6への供給電力を計測する計測部を備える。
なお、受変電部5側に負荷6へ供給電力を計測する機能がある場合、制御装置4は、受変電部5から負荷への供給電力の値を取得すればよい。
また、電力の計測部は、受変電部5内に設けてもよく、制御装置4に内蔵して計測部のみを電力線に設置してもよく、別途独立して設けても良い。計測部は公知の電力計を用いることができる。例えば、電力会社等が消費電力量を測定する際に使用する電力計を用いることができる。
なお、消費電力量の取得方法は、上記に限定されず、公知の方法により取得することができ、例えば、電力会社等からの買電力量と太陽電池2の発電量の総和から算出してもよい。
【0030】
制御装置4は、消費電力量を超過しないように、計測した消費電力量に基づき、発電量の上限を算出し、PCS3に対して、発電量の上限(又は上限を指定する値)を指令値として出力する。PCS3は、指令値に従って、太陽電池2の発電量を、指定された上限以下となるように制御する。
図2は、消費電力量とPCS3に対する指令値の時間的推移を示すグラフである。図2において、点線は消費電力量、実線は指令値を示す。指令値は、例えば消費電力量の一次関数や消費電力量から所定量減ずることにより、消費電力量より低い値に設定されている。
図2(a)に観察されるように、消費電力量の変化は、相対的に緩やかに変化する曲線に短周期で変化する成分が重畳された挙動を示す。
(【0031】以降は省略されています)

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