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公開番号2025141009
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024040717
出願日2024-03-15
発明の名称蓄電システム、電力供給システムおよび制御方法
出願人住友電気工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02J 3/38 20060101AFI20250919BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】天気に依存する発電電力を最大化して経済性を改善できる蓄電システム、電力供給システムおよび制御方法を提供する。
【解決手段】蓄電システムは、発電装置による発電電力を負荷および系統に供給する電力変換部と、発電電力により蓄電池を充電する充電部と、電力変換部および充電部を制御する制御部とを含み、制御部は、発電電力が所定の基準値より大きければ、発電電力のうち、負荷および系統に供給する電力を超える第1余剰電力により、蓄電池を充電するように充電部を制御し、発電電力は、天気に依存し、発電電力の最大値は、系統連系時に電力変換部から負荷および系統に供給し得る電力の上限値よりも大きく、基準値は、上限値以下である。
【選択図】図4

特許請求の範囲【請求項１】
発電装置による発電電力を負荷および系統に供給する電力変換部と、
前記発電電力により蓄電池を充電する充電部と、
前記電力変換部および前記充電部を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、前記発電電力が所定の基準値より大きければ、前記発電電力のうち、前記負荷および前記系統に供給する電力を超える第１余剰電力により、前記蓄電池を充電するように前記充電部を制御し、
前記発電電力は、天気に依存し、
前記発電電力の最大値は、系統連系時に前記電力変換部から前記負荷および前記系統に供給し得る電力の上限値よりも大きく、
前記基準値は、前記上限値以下である、蓄電システム。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記発電装置は、太陽光発電装置である、請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記制御部は、
前記発電装置の設置場所に関する天気予報に基づいて、当該天気予報に対応する日である対象日の前記発電電力を予測し、
前記発電電力の予測結果に基づいて前記基準値を変更するか否かを判定し、
前記基準値を変更すると判定されたことを受けて、前記基準値を変更する、請求項１または請求項２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記制御部は、
予測された前記発電電力が、前記基準値よりも小さい所定範囲内の値であるか否かを判定することにより、前記基準値を変更するか否かを判定し、
予測された前記発電電力が、前記所定範囲内の値であれば、前記基準値を減少させる、請求項３に記載の蓄電システム。
【請求項５】
前記制御部は、
前記基準値を変更すると判定されたことを受けて、前記発電装置による次の発電期間において、前記発電電力が最大になる時刻であるピーク時刻を特定し、
前記ピーク時刻以降に、前記発電電力が前記負荷による消費電力よりも小さくなる最初の時刻である逆転時刻を特定し、
前記逆転時刻を含む所定の時間帯において前記蓄電池が満充電になるように、前記基準値を変更する、請求項３に記載の蓄電システム。
【請求項６】
前記制御部は、予測された前記発電電力が、前記基準値よりも小さい第１しきい値以下であれば、前記発電電力のうち、前記負荷に供給する電力を超える第２余剰電力により、前記蓄電池を充電するように前記充電部を制御する、請求項３に記載の蓄電システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記天気予報に加えて、前記対象日よりも過去における前記発電電力および前記負荷による消費電力の実績値を用いて、前記対象日の前記発電電力を予測する、請求項３に記載の蓄電システム。
【請求項８】
前記制御部は、予測された前記発電電力が、前記第１しきい値よりも小さい第２しきい値以下であれば、夜間に前記系統から供給される電力により前記蓄電池が所定容量まで充電されるように前記充電部を制御する、請求項６に記載の蓄電システム。
【請求項９】
蓄電池と、
請求項１または請求項２に記載の蓄電システムとを含む、電力供給システム。
【請求項１０】
発電装置による発電電力を負荷および系統に供給する電力変換ステップと、
前記発電電力が所定の基準値より大きければ、前記発電電力のうち、前記負荷および前記系統に供給する電力を超える余剰電力により、蓄電池を充電する充電ステップとを含み、
前記発電電力は、天気に依存し、
前記発電電力の最大値は、系統連系時に前記電力変換部から前記負荷および前記系統に供給し得る電力の上限値よりも大きく、
前記基準値は、前記上限値以下である、制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、蓄電システム、電力供給システムおよび制御方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド型の蓄電システムが知られている。例えば、下記特許文献１には、太陽電池と蓄電池とパワーコンディショナとを備えたシステムが開示されている。パワーコンディショナは、太陽電池により発電された直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するとともに、太陽光発電の発電電力により蓄電池を充電する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１２－１６１１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ハイブリッド型蓄電システムにおいてパワーコンディショナは、ＤＣ／ＡＣ変換器および電池用のＤＣ／ＤＣ変換器を各１回路含むのに対して、太陽光発電用ＤＣ／ＤＣ変換器を複数回路含み得る。これは、異なる向きの複数の面を持つ屋根に搭載される太陽光パネル（以下、ＰＶ（Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）パネルという）の発電状態を、それぞれ最適動作点において制御するためである。日本国内において販売されている蓄電システムにおいては、寄棟などの複雑な形状にも対応できるように３回路または４回路の太陽光発電用ＤＣ／ＤＣ変換器を備えているものが多い。
【０００５】
図１にハイブリッド型の蓄電システム９００の構成例を示す。蓄電システム９００は、ＤＣ／ＤＣ変換器９２０からＤＣ／ＤＣ変換器９２８と、ＤＣ／ＡＣ変換器９３０と、リレー９３２およびリレー９３４とを含む。ＤＣ／ＤＣ変換器９２０およびＤＣ／ＡＣ変換器９３０は、双方向に電力を変換する機能を有している。ＤＣ／ＤＣ変換器９２０からＤＣ／ＤＣ変換器９２８の各々は、ＤＣ／ＡＣ変換器９３０に並列に接続されている。蓄電システム９００は、蓄電池９１０およびＰＶストリング９１２からＰＶストリング９１８と共に電力供給システムを構成する。
【０００６】
ＰＶストリング９１２からＰＶストリング９１８の各々は、複数のＰＶモジュール（太陽光パネル）を含む。複数のＰＶモジュールは互いに直列接続されている。ＰＶモジュールは、例えば、複数のＰＶセル（光（太陽光など）を受けて発電可能な最小単位）が直列接続されて平面に配置され、強化ガラスなどにより封止されたモジュールである。ＰＶストリング９１２からＰＶストリング９１８の各々は、上記したように、異なる向き面を持つ屋根に搭載され得る。
【０００７】
ＰＶストリング９１２からＰＶストリング９１８により発電された直流電力は、ＤＣ／ＤＣ変換器９２２からＤＣ／ＤＣ変換器９２８により昇圧されてＤＣ／ＡＣ変換器９３０に入力され、ＤＣ／ＡＣ変換器９３０により交流電力に変換されてリレー９３２およびリレー９３４を介して出力される。リレー９３２からは、単相三線の交流電力が、蓄電システム９００が設置された家屋の分電盤（図示せず）を介して負荷に供給される。リレー９３４は系統に接続されており、ＰＶストリング９１２からＰＶストリング９１８の発電電力は、系統に出力される（以下、売電という）。
【０００８】
蓄電池９１０は、充電可能な二次電池である。蓄電池９１０は、系統からリレー９３４を介して供給（以下、買電という）される商用の交流電力が、ＤＣ／ＡＣ変換器９３０により直流電力に変換され、さらにＤＣ／ＤＣ変換器９２０により変換された直流電力により充電される。また、蓄電池９１０は、ＰＶストリング９１２からＰＶストリング９１８により発電された直流電力がＤＣ／ＤＣ変換器９２２からＤＣ／ＤＣ変換器９２８とＤＣ／ＤＣ変換器９２０とにより変換された直流電力により充電される。
【０００９】
太陽光発電用ＤＣ／ＤＣ変換器は一般的なＳｉ系発電モジュールを数枚直列に接続したストリングの発電を取り込むため、最大短絡電流は１０Ａから１５Ａ、最大電圧は４００Ｖから４５０Ｖであり、１回路あたりの発電能力は２ｋＷから２．５ｋＷである。発電電力の合計は３回路であれば６ｋＷから７．５ｋＷ、４回路であれば８ｋＷから１０ｋＷとなる。一方、ＤＣ／ＡＣ変換器の最大出力は一般家庭向けの電力契約に合わせて６ｋＷ未満に設定されている。具体的には、ＤＣ／ＡＣ変換器の最大出力が４．４ｋＷ、５．５ｋＷ、または５．９ｋＷである製品が多い。よって、太陽光発電用ＤＣ／ＤＣ変換器の合計最大出力と比べてＤＣ／ＡＣ変換器の最大出力は小さい。近年、太陽光発電モジュールの価格低下に伴い、日射が弱くても多くの発電が得られるように、ＤＣ／ＡＣ変換器の出力よりも容量の大きなストリングを構成する、いわゆる過積載が普及している。この場合、太陽光発電用ＤＣ／ＤＣ変換器の最大出力に近い大きな発電が得られる時間帯が長くなるが、実際にはＤＣ／ＡＣの出力上限によって制限されてしまう。
【００１０】
例えば、系統連系時の交流出力最大値が６．０ｋＶＡ（力率０．９５時５．７ｋＷ）、太陽光発電の入力電力の最大値が８．８ｋＷ、蓄電池の充放電電力の最大値が６．０ｋＷであるハイブリッド型蓄電システムを考える。このような仕様のシステムにおいては、発電電力の一部を蓄電池に充電することによって交流出力の上限５．７ｋＷを超える発電を行うことができる。太陽光パネルは入力電力最大値の１６５％、１４．５ｋＷまで増やすことができれば、最大１４．５ｋＷの太陽光パネルを接続した場合には、日射強度が定格の４０％以上あれば、５．７ｋＷを超える発電を行うことができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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