(57)【要約】【課題】再生可能エネルギーを用いた発電装置において高効率で発電させることができる。【解決手段】発電装置１０は、再生可能エネルギーを利用して発電する発電部１２と、発電部１２から出力された第１の電圧を第２の電圧に変換するインバータ１４と、インバータ１４に入力される入力電圧が、インバータ１４の変換効率が所望の変換効率となる予め定めた閾値電圧以上となるように、第１の電圧を補助する補助電圧を出力する補助電源部１６と、を備える。【選択図】図１
2019022370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生可能エネルギーを利用して発電する発電部と、
前記発電部から出力された第１の電圧を第２の電圧に変換するインバータと、
前記インバータに入力される入力電圧が、前記インバータの変換効率が所望の変換効率となる予め定めた閾値電圧以上となるように、前記第１の電圧を補助する補助電圧を出力する補助電源部と、
を備えた発電装置。
【請求項２】
前記第１の電圧を検出する検出部と、
前記検出部により検出された前記第１の電圧が前記閾値電圧未満の場合に、前記入力電圧が前記閾値電圧以上となるように、前記補助電源部から前記補助電圧を出力させる制御を行う制御部と、
を備えた請求項１記載の発電装置。
【請求項３】
前記補助電源部は、前記第１の電圧が変動しても前記インバータに入力される入力電圧が前記閾値電圧以上となるように、予め設定された補助電圧を出力する
請求項１記載の発電装置。
【請求項４】
前記補助電源部は、純水素燃料電池を含む
請求項１〜３の何れか１項に記載の発電装置。
【請求項５】
前記再生可能エネルギーが、太陽光、太陽熱、風力、水力、地熱、バイオマス、水を熱源とする熱、雪氷熱、海洋温度差、波力、潮流、及び潮汐の何れかである
請求項１〜４の何れか１項に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の太陽光パネルを並列に接続することで、片方の太陽光の電圧が低下した場合に、もう片方の電圧によって補うことで、インバータの最適起動電圧以上にする制御を行うことにより、システム全体の高効率化を図る太陽光発電システムが開示されている。
【０００３】
特許文献２には、風力発電の出力が不安定となった時に、風力発電の電力が供給される電力系統への影響を抑えるために、インピーダンス負荷等で出力を一定以下に制限する風力発電システムが開示されている。
【０００４】
再生可能エネルギーを利用した太陽光発電システムや風力発電システムに搭載されるインバータは、一般的に低出力（低電圧）時に変換効率が大幅に低下することが知られている。また、太陽光発電システムや風力発電システムの電圧が、インバータの最低起動電圧以下の場合には、交流電力に変換されないため、折角の電力が無駄になってしまう。
【０００５】
そこで、例えば太陽光発電システムの低出力（低電圧）時に、系統電力を用いて昇圧し、インバータ効率を上げる方法が考えられるが、系統電力の不安定化につながるため適切とは言えない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１３７７５２号公報
【特許文献２】特開２００４−１５９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、再生可能エネルギーを用いた発電装置において高効率で発電させることができる発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の発電装置は、再生可能エネルギーを利用して発電する発電部と、前記発電部から出力された第１の電圧を第２の電圧に変換するインバータと、前記インバータに入力される入力電圧が、前記インバータの変換効率が所望の変換効率となる予め定めた閾値電圧以上となるように、前記第１の電圧を補助する補助電圧を出力する補助電源部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、再生可能エネルギーを用いた発電装置において高効率で発電させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】発電装置の構成図である。
【図２】インバータの変換効率の特性を表す線図である。
【図３】発電処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１に示されるように、本実施形態に係る発電装置１０は、発電部１２、インバータ１４、補助電源部１６、検出部１８、及び制御部２０を備える。
【００１３】
発電部１２は、再生可能エネルギーを利用して発電する発電装置である。再生可能エネルギーとしては、例えば太陽光、太陽熱、風力、水力、地熱、バイオマス、水を熱源とする熱、雪氷熱、海洋温度差、波力、潮流（海流）、潮汐等が挙げられる。すなわち、本実施形態における再生可能エネルギーには、所謂エネルギーハーベスティング技術による発電が含まれ、例えば下記参考文献に記載された再生可能エネルギーが含まれる。
（参考文献）
「ＮＥＤＯ再生可能エネルギー技術白書  第２版」、独立行政法人  新エネルギー・産業技術総合開発機構
【００１４】
インバータ１４は、発電部１２から出力された第１の電圧を第２の電圧に変換する。ここで、第１の電圧は、例えば直流電圧である。また、第２の電圧は、例えば交流電圧である。
【００１５】
補助電源部１６は、第１の電圧が予め定めた閾値電圧以上となるように第１の電圧を補助する補助電圧を出力する。
【００１６】
補助電源部１６は、本実施形態では、一例として燃料電池２２及び燃料供給部２４を含む。
【００１７】
燃料電池２２は、本実施形態では一例として純水素燃料電池を用いる。純水素燃料電池は、他の燃料電池と比較して高効率で負荷追従性が高く、起動時間が短いためである。
【００１８】
燃料供給部２４は、燃料としての水素を燃料電池２２に供給する。
【００１９】
なお、補助電源部１６としては、燃料電池に限らず、例えばガスエンジン又はガスタービン等と用いた発電装置を用いてもよいし、蓄電池を用いてもよい。
【００２０】
検出部１８は、発電部１２から出力される第１の電圧（の電圧値）を検出する。
【００２１】
制御部２０は、検出部１８により検出された第１の電圧が閾値電圧未満の場合に、インバータ１４に入力される入力電圧が、インバータ１４の変換効率が所望の変換効率となる予め定めた閾値電圧以上となるように、補助電源部１６から補助電圧を出力させるように補助電源部１６を制御する。
【００２２】
ここで、閾値電圧は、インバータ１４の変換効率が所望の変換効率となる電圧、例えばインバータ１４の変換効率として許容される許容範囲の下限値に対応する電圧に設定される。
【００２３】
例えば、インバータ１４の変換効率の特性が図２に示すような特性であったとする。ここで、図２の横軸はインバータ１４に入力される入力電圧（Ｖ）、縦軸はインバータ１４の変換効率（％）である。この場合、図２に示すように、インバータ１４の所望の変換効率がＬ（％）以上であった場合、このＬ（％）に対応する電圧ＴＨを閾値電圧に設定する。なお、Ｌは、例えば９０％以上の値（例えば９５％）に設定されるが、これに限られるものではない。
【００２４】
このように、インバータ１４の所望の変換効率に対応する電圧を閾値電圧ＴＨに設定することにより、発電部１２から出力された第１の電圧が低電圧の場合であっても、補助電源部１６から出力される補助電圧によってインバータ１４に入力される入力電圧が閾値電圧ＴＨ以上に維持される。すなわち、インバータ１４の変換効率が所望の変換効率以上に維持される。
【００２５】
具体的には、制御部２０は、検出部１８で検出された第１の電圧が閾値電圧ＴＨ未満の場合は、インバータ１４に入力される電圧が閾値電圧ＴＨ以上となるように、燃料供給部２４から燃料電池２２に供給される水素の量を例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）制御により制御する。
【００２６】
次に、本実施形態の作用として、制御部２０で実行される発電処理について図３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００２７】
まず、ステップＳ１００では、検出部１８により検出された第１の電圧（の電圧値）を取り込む。
【００２８】
ステップＳ１０２では、ステップＳ１００で取り込んだ第１の電圧が閾値電圧ＴＨ未満か否かを判定する。そして、第１の電圧が閾値電圧ＴＨ未満の場合はステップＳ１０４へ移行する。一方、第１の電圧が閾値電圧ＴＨ以上の場合はステップＳ１００へ戻る。
【００２９】
ステップＳ１０４では、インバータ１４に入力される電圧が閾値電圧ＴＨ以上となるような補助電圧がインバータ１４に出力されるように燃料供給部２４を制御する。例えば、ステップＳ１００で取り込んだ第１の電圧と閾値電圧ＴＨとの差分電圧を算出し、算出した差分電圧に対応する水素の量を例えば演算式又はテーブルデータを用いて求める。そして、求めた量の水素が燃料電池２２に供給されるように燃料供給部２４を制御する。これにより、インバータ１４に入力される電圧が閾値電圧ＴＨ以上に維持され、インバータの変換効率が所望の変換効率に維持される。
【００３０】
このように、本実施形態では、発電部１２から出力される第１の電圧が閾値電圧ＴＨ未満の場合に、インバータ１４に入力される電圧が閾値電圧ＴＨ以上となるように、燃料電池２２に供給される水素の量を制御する。これにより、発電部１２から出力される第１の電圧が、インバータ１４の変換効率が低下する閾値電圧ＴＨ未満の場合であっても、インバータ１４を高効率で稼働させることができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、第１の電圧が閾値電圧ＴＨ未満か否かに応じて燃料電池２２に供給する水素の量を制御する場合について説明したが、これに限らず、補助電源部１６が、第１の電圧が変動してもインバータ１４に入力される入力電圧が閾値電圧ＴＨ以上となるように予め設定された補助電圧を出力するように構成してもよい。
【００３２】
この場合、第１の電圧の変動範囲を予め求めておき、その変動範囲で第１の電圧が変動してもインバータ１４に入力される入力電圧が常に閾値電圧ＴＨ以上となるような補助電圧がインバータ１４に出力されるように、燃料供給部２４から燃料電池２２に供給される水素の量を予め設定しておく。これにより、第１の電圧を検出して燃料電池２２に供給する水素の量を制御する必要がなく、検出部１８を省略することができる。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３４】
１０   発電装置
１２   発電部
１４   インバータ
１６   補助電源部
１８   検出部
２０   制御部
２２   燃料電池
２４   燃料供給部
【図１】
2019022370.tif 000003
【図２】
2019022370.tif 000004
【図３】
2019022370.tif 000005