(57)【要約】【課題】発電設備を停止して長時間経過した後であっても、遠隔から発電設備を再起動させることができるとともに、経済的な負担を抑えることができる遠隔操作受付用電源の技術を提供する。【解決手段】系統からの電力及びＵＰＳ給電用ＰＶ７からの電力により充電される蓄電部７ａと、蓄電部７ａに充電された電力を、遠隔からの信号を受け付けることにより、連系用遮断器１、連系用変圧器２ａ、ＰＣＳ３、太陽光発電部４を有する発電設備を制御する監視制御装置６に、発電設備が停止した場合に供給する供給部５ｃとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統からの電力及び発電のための操作が不要な分散電源からの電力により充電される蓄電部と、
遠隔からの信号を受け付けることにより発電設備を制御する制御装置に対して、前記発電設備が停止した場合に、前記蓄電部に充電された電力を供給する供給部と、
を有することを特徴とする遠隔操作受付用電源装置。
【請求項２】
前記供給部は、前記分散電源が電力を供給可能な場合に、前記制御装置への電力の供給を行うことを特徴とする請求項１記載の遠隔操作受付用電源装置。
【請求項３】
前記蓄電部の充電量が、前記制御装置により発電設備を起動させることができる充電量であることを判定する判定部と、
前記判定部が起動させることができる充電量であると判定した場合に、前記制御装置を起動させる起動部と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の遠隔操作受付用電源装置。
【請求項４】
あらかじめ設定された時刻となった場合に、前記制御装置を起動させる起動部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の遠隔操作受付用電源装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の遠隔操作受付用電源装置に、
前記制御装置が接続され、
前記制御装置は、遠方からの信号を受け付ける状態であることを通知する情報を出力する通知部を有することを特徴とする遠隔操作受付用電源システム。
【請求項６】
前記遠隔操作受付用電源装置に、自然エネルギーによる発電装置である前記分散電源が接続されていることを特徴とする請求項５記載の遠隔操作受付用電源システム。
【請求項７】
請求項５又は請求項６の遠隔操作受付用電源システムにおける前記制御装置に、ネットワークを介して接続され、
前記制御装置から、前記遠方からの信号を受け付ける状態であることを通知する情報を受信した場合に、これを外部に報知する情報を出力することを特徴とする遠隔制御装置。
【請求項８】
請求項５又は請求項６の遠隔操作受付用電源システムにおける前記制御装置に、ネットワークを介して接続され、
前記制御装置から、前記遠方からの信号を受け付ける状態であることを通知する情報を受信した場合に、前記発電設備を起動させる信号を出力することを特徴とする遠隔制御装置。
【請求項９】
遠隔からの信号を受け付けることにより発電設備を制御する制御装置に接続されたコンピュータにより実行され、
系統からの電力及び発電のための操作が不要な分散電源からの電力により蓄電部に充電された電力を、前記発電設備が停止した場合に供給することを特徴とする遠隔操作受付用プログラム。
【請求項１０】
請求項５又は請求項６の遠隔操作受付用電源システムにおける前記制御装置に、ネットワークを介して接続されたコンピュータにより実行され、
前記制御装置から、前記遠方からの信号を受け付ける状態であることを通知する情報を受信した場合に、これを外部に報知する情報を出力することを特徴とする遠隔制御用プログラム。
【請求項１１】
請求項５又は請求項６の遠隔操作受付用電源システムにおける前記制御装置に、ネットワークを介して接続されたコンピュータにより実行され、
前記制御装置から、前記遠方からの信号を受け付ける状態であることを通知する情報を受信した場合に、前記発電設備を起動させる信号を出力することを特徴とする遠隔制御用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、系統から解列された分散電源による発電設備を、遠隔から再起動させて系統へ連系させるための遠隔操作受付用電源の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
連系用遮断器及びＰＣＳ（power conditioning system）を介して、商用の系統に連系された太陽光発電システムにおいては、系統側で異常が発生した場合、連系用遮断器を解列し、発電設備を停止する場合がある。
【０００３】
このとき、一般的な産業用の太陽光発電システムでは、蓄電池やＵＰＳ(Uninterruptible Power Supply)による停電補償を行っている。つまり、系統からの電力供給が停止した後も、蓄電池やＵＰＳからの電力を機器に供給することにより、機器を正常に停止させている。
【０００４】
例えば、発電設備の監視制御システムは、連系用遮断器を切った段階でも、すぐには停止しない。蓄電池やＵＰＳ等が働くことにより、監視制御システムは作動し続けていて、安全にシャットダウンすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２２５４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような蓄電池やＵＰＳは、主として、機器を正常に停止させる目的で設置されているものである。これらは、系統から受電している間に蓄えた電気を、停電時に利用するものであり、電気が利用できるのは停電から数時間から数日である。このため、停電から数時間、長くても２、３日で、発電所の構内の電源は完全に失われる。このように、電源が完全に失われた後に、発電設備を再稼働させる場合には、保守員が現場に出向いて直接手動で操作しなければならない。
【０００７】
ところが、メガソーラーと呼ばれるような大規模な太陽光発電システムは、必要とされる土地の面積が非常に大きい。このため、山間地域など、交通の便が悪い場所に設置される太陽光発電システムが多い。そして、かかる太陽光発電システムは、基本的には、無人で運用しているところがほとんどである。
【０００８】
したがって、発電設備を再稼働させるために、遠方から保守員が現場に出向く場合、多大な時間と労力がかかり、発電事業者や保守運用者にとって大きな負担となる。
【０００９】
一方、電力が維持されている時間を利用すれば、遠方からネットワークを介した起動信号を送信することによって、監視制御システムを再起動させることも可能である。
【００１０】
しかし、太陽光発電システムの発電設備が停止しているかどうかについては、常時監視しているわけではないので、発見されるまでに、ある程度の時間や日数がかかる可能性が高い。これに対処するためには、電力の供給可能な時間を長く確保する必要がある。しかし、この場合、あらかじめ設置する電池の容量が大きくなり、経済的な負担が過大となる。例えば、３日以上持たせる大量の電池を設置することは、コスト面から非現実的である。
【００１１】
ここで、現状では、蓄電池やＵＰＳの利用方法は以下の二つである場合が大半である。
(1) 機器への制御電源が失われた際に、機器の安全な停止に必要な時間だけ電気を利用可能とするケース。停電補償時間は数分〜数十分で、これにはＵＰＳが用いられる場合が多い。
【００１２】
(2) 発電設備での事故発生時に、保守運用者が現場に駆けつけて復旧作業を開始するまでの間、電気を利用可能とするケース。停電補償時間は数時間で、大容量の蓄電池を持つ直流電源装置が用いられる場合が多い。
【００１３】
しかし、上記(1)、(2)の利用方法では、上記のような理由から、結局、２４時間の監視が必要になる、あるいは非常に大きな容量の蓄電池が必要になるなど、経済的な負担が非常に大きくなる。
【００１４】
本発明の実施形態は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、発電設備を停止して長時間経過した後であっても、遠隔から発電設備を再起動させることができるとともに、経済的な負担を抑えることができる遠隔操作受付用電源の技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の実施形態である遠隔操作受付用電源装置は、上記のような目的を達成するために提案されたものであり、以下のような特徴を有する。
(a) 系統からの電力及び発電のための操作が不要な分散電源からの電力により充電される蓄電部
(b) 遠隔からの信号を受け付けることにより発電設備を制御する制御装置に対して、前記発電設備が停止した場合に、前記蓄電部に充電された電力を供給する供給部
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態の遠隔操作受付システムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本実施形態の遠隔操作受付用電源システムを、図１を参照して説明する。
［構成］
［発電設備］
まず、本実施形態が適用される発電設備を説明する。この発電設備は、商用の系統に、連系用遮断器１を介して接続された連系用変圧器２ａ、ＰＣＳ３、太陽光発電部４を有している。
【００１８】
連系用遮断器１は、太陽光発電部４による発電設備の系統への接続及び系統からの解列を行う遮断器である。この連系用遮断器１は、後述する監視制御装置６によって開閉を制御することができる。
【００１９】
連系用変圧器２ａは、ＰＣＳ３と連系用遮断器１との間に接続され、太陽光発電部４からの電力を、系統との連系用に系統側に合わせて昇圧する変圧器である。
【００２０】
ＰＣＳ３は、太陽光発電部４と連系用変圧器２ａとの間に接続され、太陽電池光発電４からの電力を系統に連系させる装置である。このＰＣＳ３は、太陽光発電部４からの直流を系統の交流に変換するインバータ機能の他、最大電力追従（ＭＰＰＴ：Maximum Power Point Tracking）制御機能、系統連系保護機能等を有している。
【００２１】
最大電力追従制御機能は、太陽電池の出力変動に応じて、電流と電圧により定まる出力の動作点が、常に最大となるように制御する機能である。系統連系保護機能は、系統側やインバータ側の異常を検知して、インバータ機能を停止する機能である。
【００２２】
太陽光発電部４は、太陽光により発電した電力を出力する太陽電池モジュールにより構成された発電部である。この太陽光発電部４は、所望の電力が得られるように、太陽電池モジュールを複数直列に接続した太陽電池ストリングを、複数並列に接続することにより構成されている。
【００２３】
［遠隔操作受付用電源システム］
次に、本実施形態の遠隔操作受付用電源システムの構成を説明する。本システムは、ＵＰＳ５、監視制御装置６、ＵＰＳ給電用ＰＶ７、遠方ＰＣ８を有している。
【００２４】
（ＵＰＳ）
ＵＰＳ５は、本実施形態の遠隔操作受付用電源装置を構成する無停電電源装置(Uninterruptible Power Supply)である。このＵＰＳ５は、連系用遮断器１及び所内用変圧器２ｂを介して、系統及び上記の発電設備に接続されている。ＵＰＳ５は、基本的には、事故等により系統からの電力の供給が遮断される等、電源の異常を検出すると、瞬時に電源を蓄電池に切り替える装置である。
【００２５】
このように、系統からの電力が遮断された場合であっても、蓄電池に蓄積していた電力を供給することにより、接続されている機器を安全に停止させることができる。
【００２６】
このような基本的機能を実現するため、ＵＰＳ５は、蓄電部５ａを有している。蓄電部５ａは、所定の容量の蓄電池の他、交流と直流の変換、蓄電及び放電の切り替えを行う制御回路を含む。そして、蓄電部５ａは、系統連系時には、系統からの電力によって充電を行い、系統から切り離された時には、放電によりＰＣＳ３、監視制御装置６及び連系用遮断器１への電力の供給を行う。
【００２７】
また、ＵＰＳ５は、上記の基本的機能に加えて、遠隔操作受付用電源装置として、以下のような特徴的な構成を有している。まず、ＵＰＳ５には、ＵＰＳ給電用ＰＶ７の接続用の端子等のインタフェースが設けられている。そして、このインタフェースに、ＵＰＳ給電用ＰＶ７からのケーブルが接続されている。ＵＰＳ給電用ＰＶ７は、太陽光により発電した電力を、蓄電部５ａの蓄電池に充電させる発電部である。なお、ＵＰＳ給電用ＰＶ７と蓄電部５ａとの間には、電力の変換等を行うＰＣＳが設けられていてもよいが、この機能は、ＵＰＳ５に内蔵することもできる。
【００２８】
ＵＰＳ給電用ＰＶ７は、基本的には、上記の太陽光発電部４と同様の構成である。但し、あくまでも発電設備の停止後に、発電設備の再起動のための電力を得られればよいので、小型の設備でよい。
【００２９】
そして、ＵＰＳ５は、判定部５ｂ、供給部５ｃ、起動部５ｄ、を有している。判定部５ｂは、蓄電部５ａにおける蓄電池の充電量が、監視制御装置６により発電設備を起動させることができる充電量となったことを判定する処理部である。充電量の測定は、例えば、電圧や電流を測定して、利用可能な電荷量を求めることが考えられるが、特定の手法には限定されない。
【００３０】
発電設備を起動させる充電量は、発電設備の規模等にもよるが、例えば、監視制御装置６を起動し、連系用遮断器１を投入して、系統又はＰＣＳ３から電力が得られるまでに必要となる電力量とするとよい。なお、系統との接続によりＰＣＳ３は自動的に起動するが、ＵＰＳ５は、起動時の制御電力をＰＣＳ３に供給することもできる。
【００３１】
供給部５ｃは、判定部５ｂが、発電設備を起動させることができる充電量となったことを判定した場合に、蓄電部５ａからの電力を、監視制御装置６へ供給するように切り替える処理部である。
【００３２】
起動部５ｄは、供給部５ｃによる監視制御装置６への電力供給とともに、監視制御装置６を起動させる処理部である。起動部５ｄは、例えば、監視制御装置６への起動コマンドの出力を行う。
【００３３】
（監視制御装置）
監視制御装置６は、基本的には、系統及び発電設備を監視して、連系用遮断器１の開閉、ＰＣＳ３の制御等を行うコンピュータである。この監視制御装置６は、ＵＰＳ５に接続されており、系統からの電力が遮断された場合に、ＵＰＳ５からの電力の供給を受けて、安全にシャットダウンする機能を有している。
【００３４】
そして、監視制御装置６は、ネットワークＮに接続されており、上記の基本的機能に加えて、通知部６ａ、起動処理部６ｂという特徴的な構成を有している。通知部６ａは、監視制御装置６が発電設備を起動させる信号を受け付ける状態であることを、ネットワークＮを介して、遠方ＰＣ８に対して通知する信号を出力する処理部である。起動処理部６ｂは、ネットワークＮを介して、遠方ＰＣ８から、発電設備を起動させる信号を受け付けた場合に、発電設備を起動させる処理部である。
【００３５】
遠方ＰＣ８は、ネットワークＮに接続され、保守運用者が管理するコンピュータにより構成された遠隔制御装置である。この遠方ＰＣ８は、報知部８ａ、起動指示部８ｂを有している。報知部８ａは、監視制御装置６から、発電設備を起動させる信号を受信した場合に、これを外部に報知する処理部である。例えば、報知部８ａは、ディスプレイに、発電設備の起動処理が可能である旨のメッセージを表示させ、スピーカに、アラーム音を出力させて、保守運用者に報知する。
【００３６】
［作用］
以上のような本実施形態において、停止した発電設備を再起動させる動作を説明する。
［発電設備の停止］
まず、事故等の異常が発生すると、連系用遮断器１が、太陽光発電部４による発電設備を系統から解列する。これにより、系統側からの電源供給がなくなるが、ＵＰＳ５は、蓄電部５ａからの電力を、ＰＣＳ３及び監視制御装置６に供給することができる。このように電力供給を受ける間に、ＰＣＳ３は自動的に停止する。
【００３７】
また、系統異常が継続したら、監視制御装置６も、安全にシャットダウンし、遠方ＰＣ８からの制御を受け付けなくなる。これにより、発電設備が停止する。そして、蓄電部５ａの蓄電量がなくなった場合、遠方ＰＣ８からの起動操作も受け付けることができなくなる。この時間は、蓄電部５ａにおける蓄電池の容量に応じて、数分〜数時間程度となる。
【００３８】
［発電設備の再起動］
その後は、一日のうち、太陽光発電が可能な一定時刻の間、ＵＰＳ給電用ＰＶ７からの電力により、ＵＰＳ５における蓄電部５ａの蓄電池への充電を行う。そして、判定部５ｂが、蓄電池の蓄電量が、発電設備の起動処理に必要な電力となったと判定した場合、供給部５ｃが、蓄電池からの電力を監視制御装置６へ供給し、起動部５ｄが監視制御装置６を起動させる。
【００３９】
すると、監視制御装置６は、系統異常を監視して、異常から復帰しているか否かを判断する。異常から復帰していたら、通知部６ａが、ネットワークＮを介して接続されている遠方ＰＣ８に対して、発電設備の起動処理が可能であり、起動させる信号を受け付ける状態であることを通知する信号を出力する。この信号は、遠方ＰＣ８に報知部８ａを起動させるコマンドであってもよいし、メールやインスタントメッセージとしてもよい。
【００４０】
遠方ＰＣ８は、監視制御装置６からの信号を受信すると、報知部８ａが、ディスプレイに、発電設備の起動が可能である旨のメッセージを表示させ、スピーカに、アラーム音を出力させて、保守運用者に知らせる。
【００４１】
これにより、発電設備の起動が可能であることを知った保守運用者は、遠方ＰＣ８の入力手段を操作して、発電設備の起動処理を行う操作を実行する。すると、起動指示部８ｂが、監視制御装置６に、起動指示の信号を出力する。例えば、監視制御装置６に、発電設備の起動指示を行わせるコマンドを、ネットワークＮを介して送信する。
【００４２】
この信号を受信した監視制御装置６においては、起動処理部６ｂが、連系用遮断器１に対して投入操作を行い、ＰＣＳ３に対しては、起動操作を行う。これにより、ＰＣＳ３による系統連系動作が開始して、太陽光発電部４からの発電電力が外部に供給可能となる。
【００４３】
［効果］
以上のような本実施形態の効果は、以下の通りである。発電設備の停止後、ＵＰＳ５による再起動が可能な時間を超えてしまっても、ＵＰＳ給電用ＰＶ７から電力の供給を受けて、遠隔から再起動させることができる。
【００４４】
このため、発電設備を２４時間監視したり、非常に大きな蓄電池容量を揃える必要がなく、発電事業者や保守運用者の経済的な負担を軽減することができる。
【００４５】
ＵＰＳ５により、監視制御装置６を自動的に起動させることができ、発電設備も、遠方ＰＣ８から再起動させることがきるので、必要な人員を大幅に削減できる。特に、再起動可能な時間は、主に太陽光発電が可能な時間帯となるので、保守員の通常の勤務時間と合致し、監視負担が少ない。
【００４６】
また、通知部６ａが、遠方からの信号を受け付ける状態であることを通知し、報知部８ａが、画像や音声で再起動可能であることを報知する。このため、保守員が再起動可能な時間を逃すことが防止される。さらに、判定部５ｂにより、起動に十分な電力が得られるかを判定するため、確実に起動処理を行うことができる。
【００４７】
［他の実施形態］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、判定部５ｂを省略して、ＵＰＳ給電用ＰＶ７からの電力が得られる時間には、供給部５ｃによる電力供給とともに、起動部５ｄが監視制御装置６を起動させてもよい。一日のうち、あらかじめ設定した時刻において、起動部５ｄが監視制御装置６を起動させるようにして、その時間に、上記のように、通知部６ａによる通知、起動指示部８ｂからの信号の受け付けを行うように設定してもよい。このようにすれば、保守員は決まった時間にチェックすることができるので、監視負担が少ない。また、起動させる時間を一日のうちの所定の時間に限定すれば、保守員に見過ごされた場合等においても、蓄電池の充電量を節約できる。
【００４８】
この場合、設定時間においても、ＵＰＳ給電用ＰＶ７からの電力、蓄電池の充電量が発電設備の起動に十分でなく、起動できない可能性もある。ただし、後述するように、複数の種類の発電装置を組み合わせることにより、発電設備を起動できる可能性を高めることが可能である。
【００４９】
また、発電のための操作が不要な分散電源としては、自然エネルギーによる発電装置とすることが、外部からの燃料等の供給が不要であるのでよい。水力や地熱等でもよいが、特に、太陽光発電装置や、風力発電装置であれば、完全に無人であっても発電が可能であり、発電時間も確保できるために適している。比較的小さな水車による発電装置であれば、常時電力が得られる。さらに、複数種類の自然エネルギー発電装置を組み合わせれば、電力を供給可能な時間を延長させることもできる。例えば、太陽光発電装置と風力発電装置を併用してもよい。
【００５０】
蓄電部５ａの蓄電池としては、一般的な充電可能な電池の他、たとえば、コンデンサ、電気二重層キャパシタ等によって、安価に構成することもできる。放電が早いものであっても、分散電源が接続されていることにより、電力を確保しやすい。
【００５１】
上記のＰＣＳ３、ＵＰＳ５、監視制御装置６、遠方ＰＣ８の一部は、ＣＰＵを含むコンピュータを所定のプログラムで制御することによって実現できる。この場合のプログラムは、コンピュータのハードウェアを物理的に活用することで、上記のような処理を実現するものである。このため、上記の処理を実行する方法、プログラム及びプログラムを記録した記録媒体も、実施形態の一態様である。
【００５２】
また、ハードウェアで処理する範囲、プログラムを含むソフトウェアで処理する範囲をどのように設定するかは、特定の態様には限定されない。たとえば、上記の各部のいずれかを、それぞれの処理を実現する回路として構成することも可能である。
【００５３】
さらに、ＰＣＳ３、ＵＰＳ５、監視制御装置６、遠方ＰＣ８等は、実際に普及している名称を便宜的に使用したに過ぎない。上記の実施形態と同様の機能を有している装置であれば、どのような名称で取引されるか否かにかかわらず、発明の範囲に含まれる。
【００５４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５５】
１…連系用遮断器
２ａ…所内用変圧器
２ｂ…連系用変圧器
３…ＰＣＳ
４…太陽光発電モジュール
５…ＵＰＳ
５ａ…蓄電部
５ｂ…判定部
５ｃ…供給部
５ｄ…起動部
６…監視制御装置
６ａ…通知部
６ｂ…起動処理部
７…ＵＰＳ給電用ＰＶ
８…遠方ＰＣ
８ａ…報知部
８ｂ…起動指示部
【図１】
2015015820.tif 000003