(57)【要約】  太陽光発電機（２）とインバータ（３）とを備え、交流網（４）に接続された太陽光発電システム（１）を制御するために、受信された電力制御信号（６）に応じて前記インバータ（３）により、前記太陽光発電機（２）と前記交流網（４）との間で電力（１２，１５）が伝送され、該電力は正と負の動的制御電力（１４，１５）を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電機（２）およびインバータ（３）を備え、交流網（４）に接続された太陽光発電システム（１）の制御方法であって、
・電力制御信号（６）が受信され、
・該電力制御信号（６）に応じて電力（１２、１５）が、前記太陽光発電機（２）と前記交流網（４）との間で前記インバータ（３）により伝送される制御方法において、
前記電力制御信号（６）に応じて前記太陽光発電機（２）と前記交流網（４）との間で伝送される電力（１２，１４，１５）が、正と負の動的制御電力（１４，１５）を含む、ことを特徴とする制御方法。
【請求項２】
前記電力（１２，１４，１５）は、前記電力制御信号（６）に応じて双方向に、前記インバータ（３）と前記交流網（４）との間で伝送される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電力（１２，１４，１５）は、前記電力制御信号（６）に応じて双方向に、前記太陽光発電機（２）と前記交流網（４）との間で伝送される、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記太陽光発電機（２）は、制御電力がゼロのときに、当該太陽光発電機のＭＰＰに対して低減された電力を送出する動作点で稼働される、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記低減された電力は、前記ＭＰＰにおける電力に対して所定の絶対値だけ、または所定のパーセント割合だけ低減されている、ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記電力（１２，１４，１５）は、前記電力制御信号（６）に応じて、電力（１２，１４，１５）用の中間バッファから、および当該中間バッファへさらに伝送される、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記電力制御信号（６）は無線または有線で、とりわけ交流網（４）を介して、電話網を介して、移動無線網を介して、および／またはインターネットを介して、前記交流網（４）の送電会社（５）から通知される、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記電力制御信号（６）は、前記交流網（４）の電源周波数（５）を介して通知される、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
電力（１５）が、前記太陽光発電機（２）の定格出力まで前記交流網（４）から前記太陽光発電機（２）に伝送される、ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
・前記太陽光発電機（２）に伝送される電力（１５）、
・その際に前記太陽光発電機（２）に流れる電流、および／または
・前記太陽光発電機（２）に生じた温度が、
最大値を守るために監視される、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記電力制御信号（６）に応じて前記太陽光発電機（２）と前記交流網（４）との間で伝送される電力（１４，１５）が記録される、ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記太陽光発電機（２）から潜在的に前記交流網（４）に給電することができるが、前記電力制御信号（６）に応じて給電されない電力が記録される、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
電気エネルギーを太陽光発電機（２）から交流網（３）に給電するためのインバータ（３）であって、電力制御信号を受信するための受信器と制御部（７）とを有し、該制御部は、当該インバータ（３）の運転時に請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法にしたがい、電力（１２，１４，１５）を、前記電力制御信号（６）に応じて前記太陽光発電機（２）により、前記交流網（４）に対する正および負の制御電力（１４，１５）を生成する、インバータ（３）。
【請求項１４】
電力（１２，１５）に対する中間バッファとしてのバッテリー（２２）用の端子（２１）が設けられている、ことを特徴とする請求項１３に記載のインバータ（３）。
【請求項１５】
監視装置が、
・前記太陽光発電機（２）に伝送される電力（１５）、
・その際に前記太陽光発電機（２）に流れる電流、および／または
・前記太陽光発電機（２）に生じる温度、
を監視するために設けられている、ことを特徴とする請求項１３または１４に記載のインバータ（３）。
【請求項１６】
前記電力制御信号（６）に応じて前記制御部（７）により前記太陽光発電機（２）と前記交流網（４）との間で伝送される前記制御電力（１４，１５）に対してカウンタ（８）が設けられている、ことを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載のインバータ（３）。
【請求項１７】
前記太陽光発電機（２）から潜在的に前記交流網（４）に給電することができるが、前記電力制御信号（６）に応じて給電されない電力に対してカウンタ（９）が設けられている、ことを特徴とする請求項１３から１６のいずれか１項に記載のインバータ（３）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項１の上位概念の特徴を有する、太陽光発電機およびインバータを備え、交流網に接続された太陽光発電システムの制御方法に関する。さらに本発明は、太陽光発電機から交流網へ電気エネルギーを供給する、前記方法を実現する制御部を備えたインバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
独立請求項１の上位概念の特徴を備える方法、およびこのような方法を実現するための制御部を備えるインバータは、とりわけ欧州特許公開第２３３７１７９号公報（特許文献１）から公知である。通常の場合、太陽光発電システムのインバータによって、接続された太陽光発電機の最大電力が接続された交流網に供給されるが、この供給電力は、交流網の送電会社から通知されたリプル制御信号によって、たとえば太陽光発電機の定格出力の所定のパーセントに低減される。このようにして送電会社は、交流網の電力における不安定な過剰供給を低減することができる。このように供給電力が強制的に低減される場合、それぞれの太陽光発電システムの送電会社には、潜在的には可能であったが、実際には給電されない供給電力に対する報酬も存在し、したがってこれを付加的に求めなければならない。
【０００３】
交流網に接続された発電機を分散制御するために、発電機の供給電力を交流網の電源周波数に応じて、すなわち交流網に存在する交流電圧の周波数に応じて制御することが基本的に公知である。交流網での電力供給が減少すると、発電機としての電気機械の回転数が過負荷の下で低下し、これに対応して電源周波数が低下する。
【０００４】
インバータの制御部に給電する例えば搭載電源網に給電するための電力が、太陽光発電システムの太陽光発電機によって得られない場合、または不十分にしか得られない場合、電気エネルギーを交流網に供給するために設けられた太陽光発電システム自体が、接続された交流網からエネルギーを取り出すことができることも公知である。
【０００５】
ドイツ特許公開第１０２００６０３０７５１号公報（特許文献２）から、太陽光発電機から交流網へのエネルギーの流れを反転し、これにより太陽光発電機の機能を損なう、太陽光発電機の光電池モジュールの雪や氷を溶かすことが公知である。これにより、光電池モジュールないし光電池モジュールが取り付けられた屋根の上に大きな雪荷重が積み重なることも阻止される。
【０００６】
太陽光発電システムにより生成される電力は、場合により無視できない変動を有している。例えば日中に雲が個々に浮かんでいると、電力はその最大値と、これに対して数１０％低減された値との間で急速に変化することがある。太陽光発電システムが給電する交流網において生じる電力供給の変動を制限するために、太陽光発電システムのインバータの最大出力を、接続された全ての太陽光発電機の最大出力の例えば７０％に制限することが検討される。このようにすれば、太陽光発電機の電力ピークが交流網に達することが最早ないであろう。この関連で「ピークシェービング」も論じられる。しかしながら、この給電されない電力ピークに含まれる電気エネルギーは失われてしまう。
【０００７】
さらに、交流網に対する制御電力を、電力に対する中間バッファとして用いるバッテリーと、このバッテリーを双方向に交流網に接続するバッテリーインバータとを用いて生成することが公知である。しかしここではバッテリーを決して完全にではなく、常に約半分までしか充電すべきではない。なぜなら必要な場合、電力を交流網に送出することも交流網から取り出すこともできるようにするためである。対応してとりわけ制御電力を長期間に亘って生成しなければならない場合、実現される制御電力と比較してバッテリーの蓄電容量を非常に大きく選択しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許公開第２３３７１７９号公報
【特許文献２】ドイツ特許公開第１０２００６０３０７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の基礎とする課題は、太陽光発電システムの制御方法、およびこの方法を実現するための制御部を備えるインバータを提供することであり、この制御方法およびインバータは、太陽光発電システムの機能性を高め、これにより太陽光発電システムの運営会社の収入可能性を改善し、電力網保護にアクティブに貢献するようにする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のこの課題は、独立請求項１の特徴を備える方法によって解決される。従属請求項２から１２は、本発明の方法の好ましい実施形態に関連する。請求項１３は、本発明の方法を実現するための制御部を備えるインバータに関するものである。請求項１４から１７は、このインバータの好ましい実施形態に関連するものである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
交流網に接続された、太陽光発電機およびインバータを備える太陽光発電システムの新規の制御方法であって、電力制御信号が受信され、該電力制御信号に応じて電力が、太陽光発電機と交流網との間でインバータにより伝送される制御方法では、前記電力制御信号に応じて太陽光発電機と交流網との間で伝送される電力が、負と正の動的制御電力を含む。ここで概念「制御電力」とは、供給された総電力と基本電力との偏差である電力成分を意味する。またここで基本電力とは、電力制御信号がゼロのとき、ないし電力制御信号がないとき（すなわち無制御の給電時）に太陽光発電システムが給電する電力である。したがって正の制御電力とは、インバータから交流網に給電される総電力の電力成分であって、送電会社により提供される電力制御信号に基づいて基本電力に加えて交流網に給電される電力成分を意味する。対応して負の制御電力は、基本電力に対して低減された電力成分であり、この電力成分は絶対値的に基本電力よりも大きくても良い。この場合、太陽光発電システムは電力を電流網から取り出す。
【００１２】
ここで動的制御電力とは、最大で数秒の短時間内で有効に制御することのできる制御電力を意味する。とりわけこの種の動的制御電力は、最大で３秒以内に有効に制御可能であり、好ましくは最大で１秒以内に、さらに好ましくは最大で０．５秒以内に有効に制御可能である。
【００１３】
このようにして太陽光発電システムにより交流網に対する制御電力が生成され、この制御電力は、交流網に給電される電力の制限をはるかに超える。とりわけ太陽光発電システムにより生成された電力は、そのインバータの種々の制御によって広い範囲内で高ダイナミックに変化することができ、したがって本発明により生成された正および負の制御電力は動的制御電力であり、交流網の動的な安定化のために使用することができる。これによって、太陽光発電システムにより生成された制御電力はとりわけ価値があり、高い報酬を得るための相応に良い見込みを備える。制御電力の報酬の幅は非常に大きく、負の制御電力の報酬自体が供給電力の報酬に達し、それどころがこれを上回ることもある。したがって制御電力を太陽光発電システムにより生成することは、その運営会社に付加的な多大の収入機会を与える。
【００１４】
送出される電力が異なるという結果を伴う、インバータのさまざまな制御能力は、商業的に入手可能な多数のインバータの内在的特徴であり、したがってここで本発明の方法を実現するために特別のコストは必要ない。制御電力の本発明による生成において典型的なやり方で問題なしに実現可能な時定数は、０．１秒未満である。
【００１５】
制御電力がゼロであるときに太陽光発電システムから接続された電流網に給電される電力を前提にして、本発明による負の制御電力の生成は、正の領域におけるこの電力の変動に制限することができる。しかし本発明による正および負の制御電力の生成は、電力制御信号に応じて電力を、インバータと交流網との間で両方向に伝送することを含むこともできる。このことは、太陽光発電システムが、負の制御電力の生成時には交流網から所期の電力を取り出すことを意味する。
【００１６】
この目的のために、電力制御信号に応じてインバータにより太陽光発電システムと交流網との間で双方向に電力を伝送することができる。したがい必要な場合には、電力が交流網から太陽光発電システムに放出され、そこで熱に変換される。このことは基本的に冒頭に引用したドイツ特許公開第１０２００６０３０７５１号公報（特許文献２）および対応の刊行物から公知である。しかしこの可能性を交流網の安定化のために使用することは新規である。ここでは、目下の太陽光発電システムのインバータは、伝送される電力の大きさだけでなく、太陽光発電機と交流網との間での電力の流れの方向を非常に高速に変化できることが判明した。このことは、交流網の動的安定化に対して非常に有利である。価値のある負の制御電力を太陽光発電機により生成する可能性は、接続された交流網から電力を取り出すことにより太陽光発電機の光電池モジュールの除霜に没頭している当業者にとって刊行物から予測できたものではない。そこではもっぱらこの除霜に対するコストが、除霜された太陽光発電機のこれにより可能になる付加的な給電出力および光電池モジュールが取り付けられた屋根の負荷軽減と比較される。
【００１７】
本発明による正の制御電力を生成するための基礎を形成するために、制御電力がゼロのときに太陽光発電機を、この太陽光発電機のＭＰＰに対して低減された電力を送出する動作点で稼働することができる。ＭＰＰまでの電力領域、すなわち電力が最大である動作点までの電力領域は、正の制御電力として使用される。具体的には低減された電力は、所定の絶対値だけ、または所定のパーセント割合だけＭＰＰの電力に対して低減することができる。原則として低減された電力はＭＰＰにおける電力の７０％を超えない。好ましくは低減された電力は、ＭＰＰにおける電力の５０％を超えず、より好ましくは３０％を超えない。太陽光発電機の潜在的全電力を正の制御電力として維持するために、動作点における電力の低減を、ＭＰＰにおける電力のゼロパーセントにすることも可能である。絶対値もパーセント低減も送電会社により、例えば電源網状態の関数として、または外部の装置から通知された値により決定することができる。とりわけ低減された電力を、使用可能な発電機出力および／または最大インバータ出力および／または最大発電機出力から、および必要な場合には付加的に電源網の電気量から数学的に決定することができる。
【００１８】
電力の低減を、供給された電力が閾値を上回る場合にだけ実行することが可能である。したがって供給電力が閾値を下回る場合には、ＭＰＰ電力が供給され、対応して負の制御電力だけが生成される。
【００１９】
好ましくは動作点は、制御電力がゼロの際に、インバータの直流電圧中間回路から供給される電力の上昇が、これに接続された太陽光発電機の動作点を自動的にＭＰＰの方向にシフトするようＭＰＰに対してシフトされる。これは、電力の低減された動作点において発電機電圧がＭＰＰ電圧よりも高く選択される場合である。これにより所望の制御電力が、対応の電力制御信号の印加時にインバータ内での僅かな制御コストによって可及的に高速に使用可能となる。
【００２０】
本発明の方法のとりわけ好ましい実施形態では、電力制御信号に応じて電力が付加的に電力用の中間バッファからおよびこの中間バッファへ伝送される。この場合中間バッファは典型的には適切なバッテリーであり、通常は例えばリチウムイオンバッテリーの形態のアキュムレータである。しかし基本的に電力用の中間バッファはコンデンサ原理にしたがい動作することもでき、例えばいわゆるスーパーキャパシタを有することができる。同様に中間バッファを加水分解と燃料電池によって構成することができ、この場合は種々異なるモードで運転される同じ構成部材とすることができる。もちろん従来の中間バッファ、例えばフライホイールも考えられる。バッテリーによって持続的に、例えば夜間でも正の制御電力を生成することができる。この場合は、バッテリーを負の制御電力によって充電することができるので有利であるが、しかしバッテリー内にさらなる電力を受け入れるために蓄電容積を空けておく必要はない。なぜなら本発明の方法ではこのために太陽光発電機が使用されるからである。したがってバッテリーを完全に充電できるようにすることで、太陽光発電機が電力を生成できない夜間では、全てのバッテリー電荷が正の制御電力として、太陽光発電機の全ての電力受容能力が負の制御電力として使用される。対応してバッテリーを、従来技術では負の制御電力も受け入れなければならないバッテリーと比較して格段に小型に、したがって安価にすることができる。さらにバッテリーの充電を、バッテリーの長期寿命の観点でより強く行うことができる。とりわけバッテリーの充電は本発明の方法では、正の制御電力が維持されているが請求されない場合に過剰となる太陽光発電機の電気エネルギーにより行うことができる。
【００２１】
さらに本発明の方法では、制御電力がゼロのときに太陽光発電機が稼働される際のこの太陽光発電機の動作点を、バッテリーの充電状態に応じて設定することができる。充電状態が高ければ高いほど、正の制御電力のために太陽光発電機を用いる必要がない。なぜならバッテリーが使用されるからである。これにより潜在的に使用可能な電力をより多く用いることができる。したがって実際には、太陽光発電機を常にそのＭＰＰの近傍で稼働することができる。ここでは発電された電力の一部分だけが先ず交流網に給電され、残りによりバッテリーが充電される。バッテリーの充電状態の上昇と共に、発電された電力のうち交流網に給電される部分が増大される。この場合、バッテリーは付加的な正の制御電力を生成できるだけでなく、太陽光発電機の電力の変動を調整することができる。すなわちバッファすることができる。この目的のために、バッテリーを複数の部分に分割し、これらの部分が高速に往復シフト可能な電気エネルギーのための例えばキャパシタベースの部分と、大量の電気エネルギーのための例えば電気化学的ベースの部分とを含むと有意義であり得る。なぜならバッテリーへの要求を一部分では十分に充たす必要がないからである。
【００２２】
基本的にこの新規の方法では、反転方向で稼働される負荷としての太陽光発電機により実現できる程度を超えて、付加的な負の制御電力を生成するために、付加的な負荷を設けることができる。しかし電気エネルギーをもっぱら消滅させるための負荷、すなわち電気エネルギーを熱に変換するために設けられたこの種の負荷は、通常は本発明の好ましい実施形態に属さない。
【００２３】
太陽光発電システムおよび交流網に給電する他のエネルギー源を、電力が交流網に過剰供給される際に制限するための電力制御信号は、この新規の方法では、これまで使用されているように非常に低周波のリプル制御信号に限定されない。むしろ電力制御信号は、送電会社が自分の交流網で使用可能な電力を制御したい周波数によって変化することができる。
【００２４】
電力制御信号に応じて本発明の方法では、電力が双方向にインバータを介して太陽光発電機および／または中間バッファと交流網との間で伝送される。この電力制御信号は、交流網のそれぞれの送電会社により、個々の太陽光発電システムに、または交流網に接続された全ての太陽光発電システムに送信することができる。ここで電力制御信号の通知は無線または有線で行うことができ、例えば交流網自体を介して、電話網を介して、移動無線網を介して、またはインターネットを介して行うことができる。
【００２５】
太陽光発電システムに対する電力制御信号は、交流網の電源周波数から導出することもできる。このことは、交流網の電源周波数が電力制御信号として使用されることと同義である。例えば太陽光発電システムは、交流網の電源周波数が低い場合、太陽光発電機により形成可能な最大電力まで正の制御電力を交流網に給電することができ、一方、交流網の電源周波数が高い場合には、その太陽光発電機における最大電力受容までの負の制御電力を生成する。電源周波数がその間にある場合、電力の給電または受容を基準にして全ての中間状態が可能である。ここでは関与するコンポーネントの熱的時定数（すなわち過負荷の際のコンポーネントの加熱速度）を利用することもできる。この熱的時定数を利用することにより、熱的に定常状態になっている場合よりも短時間で部分的に格段に大きな電力を調整することもできるようになる。
【００２６】
本発明の方法では、太陽光発電機の定格出力まで電力を交流網から太陽光発電機に伝送するのが現実的である。このことは少なくとも、太陽光線放射が太陽光発電機に作用しないか、またはほとんど作用しない場合に当てはまる。太陽光線放射が最大の場合、電力の受容により太陽光発電機の光電池モジュールの温度が許容できない値に上昇することがある。なぜなら、太陽光発電機の通常の運転で行われる光出力から、熱ではなく電力への変換も行われないからである。しかし既にこの時点で太陽光発電システムの制限によって、負の制御電力が太陽光発電機の定格出力の高さで生成される。したがって本発明の方法にしたがって稼働される太陽光発電システムは、目下の太陽光線放射にまったく依存せずに、その定格出力を負の制御電力として常に生成することができることが観察される。
【００２７】
交流網から太陽光発電機への電力の伝送によって太陽光発電機の完全性が脅かさないようにするため、太陽光発電機に伝送される電力が最大値を守ることに留意することができる。この最大値として例えば、太陽光発電機の上記の定格出力を使用することができる。択一的にまたは付加的に、太陽光発電機に流れ込む電流および／または太陽光発電機に生じる温度を、最大値を守るために監視することができる。電力を太陽光発電機から交流網に給電するためのインバータには、適切な監視装置ないし太陽光発電機にあるセンサ用の端子がいずれにせよ設けられていることがしばしばである。
【００２８】
太陽光発電機から交流網に潜在的に給電することができるが、この電力の制限が行われているため、または交流網から電力が取り入れられるため給電されない電力に対しても太陽光発電システムの運営会社に報酬が完全に支払われる場合、報酬の支払われる制御電力を太陽光発電システムにより生成することは、何れの場合もその運営会社に対する付加的な収入を意味する。
【００２９】
この新規の方法では、電力制御信号に応じて太陽光発電機と交流網との間で伝送される制御電力を、それに対する報酬を求めることができるように記録しなければならないことが明かである。この請求に供される制御電力は、電力制御信号に応じてインバータを介し交流網から受け入れられる負の制御電力も含む。負と正の制御電力が統合的にではなく別個に検出されることは明かである。この検出は、検出インターバル内で生成された制御電力のピーク値を検出することもできる。
【００３０】
報酬の目的で、太陽光発電機から潜在的に交流網に給電することができるが、電力制御信号に応じて給電されない電力も記録すべきである。少なくとも高速に変動するピーク電力でない限り、またはこのピーク電力に制御電力により報酬が支払われない限り、この電力がなぜ給電されないかは重要でない。可能ではあるが実現されない供給電力は、相変わらず交流網に給電される僅かな電力に対して制限が行われる場合に重要があり、特に、電力が交流網から太陽光発電機に放出される場合に重要である。
【００３１】
目下の光線放射条件の下で太陽光発電機から交流網に給電することができるが、電力制御信号のため給電されない電力に対する信頼度を決定するために、太陽光発電機の複数の列の一部、例えば一列を、最大電力を発電するために稼働することができる。そしてこの電力から、全太陽光発電機の可能な電力を外挿することができる。電力制御信号がどちらの電力流れ方向を要求しているかに応じて、この電力をさらに交流網に給電することができ、またはこの電力を付加的に太陽光発電機の別の部分で熱に変換しなければならない。しかしこれによって太陽光発電機の熱的負荷は、全体としては高まらない。最大電力の発電のために稼働される列が交換される場合も、個々の列の熱的負荷は変化しない。太陽光発電機の複数の部分を異なって稼働できるようにするためには、インバータが特別の構造を有しなければならないことが明かである。少なくとも太陽光発電機のこれら各部分に対して、別個に制御可能な固有のＤＣ／ＤＣコンバータをインバータに設けなければならない。
【００３２】
供給電力が低減される際に稼働される太陽光発電システムの可能な電力を決定するさらなる手段は、ＭＰＰを特性曲線の短時間の降下により求め、これを規則的な時間間隔で繰り返すことである。そこから生じた電力変動は、特性曲線が急速に降下する場合、付加的なバッテリーがなくてもインバータに通常は存在する中間回路コンデンサによってバッファすることができる。
【００３３】
本発明のインバータは、本発明の方法を実現するための制御部の他に、好ましくは双方向バッテリーインバータとのバッテリー用端子を有する。太陽光発電機に伝送される電力、その際に太陽光発電機に流れる電流および／または太陽光発電機に生じる温度を監視するために監視装置を設けることができる。さらに、交流網に給電される電力用の通常のカウンタおよび場合によりインバータの動作のために交流網から引き出される電力用の通常のカウンタの他に、場合により、電力制御信号に応じて制御部により太陽光発電機と交流網との間で伝送される電力用の付加的なカウンタ、すなわち好ましくは正と負の制御電力にしたがい別個に調達される制御電力用のカウンタ、および太陽光発電機から潜在的に交流網に給電することができるが、電力制御信号に応じて給電されない電力用のカウンタを設けることができる。
【００３４】
本発明の方法を実現できるようにするためには、本発明のインバータが十分な最大出力を有していなければならないことは明かである。とりわけインバータは、すでに制御電力がゼロの際に交流網に給電される電力の他に、その電力が太陽光発電機から到来するか、またはバッテリーから到来するかに関係なく、守られた正の制御電力を交流網に伝送できなければならない。ここでは、インバータは制限された時間の間なら、持続的な給電に対する限界値よりも格段に上にある電力値を電源網に給電することができることを利用することができる。
【００３５】
本発明の好ましい改善形態は、特許請求の範囲、明細書および図面から明らかである。明細書冒頭に述べた特徴の利点および複数の特徴の組合せの利点は単なる例であり、これらの利点は、本発明の全ての実施形態の利点を強制的に達成する必要なしに択一的にまたは累積的に作用することができる。これによって添付した特許請求の範囲の対象が変化することなく、元の出願書類および特許の開示内容に関して以下のことが当てはまる：さらなる特徴は、図面、とりわけ図示の幾何形状および複数の構成部材の相対的寸法、並びにそれらの相対的配置および作用接続から明らかである。本発明の種々の実施形態の特徴の組合せ、または種々の特許請求項の特徴の組合せも同様に、特許請求項の選択された引用関係を逸脱することができ、ここにおいて提案される。このことは、別個の図面に図示された特徴またはその説明の際に挙げられた特徴にも当てはまる。これらの特徴は、種々の特許請求項の特徴と組み合わせることもできる。同様に特許請求の範囲に挙げられた特徴は、本発明のさらなる実施形態に対して省略されることもある。
【００３６】
以下、本発明を、図面に示された好ましい実施例に基づいてさらに説明し、記述する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態の基本回路図である。
【図２】本発明の第２実施形態の基本回路図である。
【実施例】
【００３８】
図１は、太陽光発電機およびインバータ３を備える太陽光発電システム１を示す。インバータ３は一次的には、太陽光発電機２から接続された交流網４に電力を給電するために設けられている。インバータ４を電力の供給に関して安定化するために、送電会社５は電力制御信号６を介してインバータ３の制御部７に作用し、制御電力をインバータ３により請求させることができる。インバータ３が電力を交流網４にちょうど給電している場合には、この電力を低減することにより、すなわち制限することにより負の制御電力が先ず実現される。さらにインバータ３は制御部７によって、電力が交流網４から太陽光発電機２に伝送され、そこで熱に変換されるように制御されることができる。この伝送可能な電力は、太陽光発電機２への太陽光線放射が強力な場合には場合により制限される。しかし何れの場合でも太陽光発電システム１により、その稼働が制限されない場合を基準にして、太陽光発電機２の定格出力の高さの負の制御電力が使用可能である。すでにこのような負の制御電力を生成するために、太陽光発電システム１の運営会社は送電会社５に対して報酬を求めることができる。何れの場合でも運営会社は、実際に請求される負の制御電力に対する報酬を要求することができる。付加的な正の制御電力はインバータ３によって、制御電力がゼロのときの電力を基準にして、このインバータが太陽光発電機２をそのＭＰＰ以下の動作点で稼働させることによって生成される。したがってこの電力低減は、正の制御電力として使用される。
【００３９】
図１の例では、全部で４つのカウンタ８〜１１が図示されており、これらのカウンタは太陽光発電機１に接続されており、それぞれの電力の報酬を受けるためのベースを検出するために種々の電力を計数する。すなわち時間に亘って積分する。ここで電力流れ方向は矢印の形で図１の上部に示されている。ここで左から右への矢印は、太陽光発電機２から交流網４への電力の流れを表す。カウンタ１１は、太陽光発電機２から交流網４へ、正規に給電される電力１２を求める。カウンタ１０は、インバータ３により交流網４から取り入れられる電力１３を求める。これは夜間、太陽光発電機２から電気エネルギーを使用できないときに、例えばインバータの制御部７に電気エネルギーを供給するためである。カウンタ９は、電力制御信号６による要求に基づき交流網４に給電され、請求される正の制御電力１４を求める。カウンタ８は反対に、交流網４からその安定化のために太陽光発電機２に伝送される負の制御電力１５、すなわち太陽光発電システム１の実際に請求される負の制御電力１５を求める。その他さらに、ここに図示しないカウンタを、潜在的に太陽光発電機から使用可能であるが、電力制御信号６の目下の値のため給電されない電力のために設けることもできる。この電力１４には太陽光発電システム１の送電会社に対して、少なくともドイツでは実際の交流網４に給電される電力１２と同じように報酬が与えられる。
【００４０】
もちろん、請求される正と負の制御電力を共通の１つのカウンタにより求めることも考えられ、これは例えば制御電力を単に絶対値的に求めることによって行われる。
【００４１】
図２では図１と同じカウンタ８〜１１が設けられているが、ここではそれらにより求められた電力１２〜１５が方向矢印により示されていない。図２の太陽光発電システム１と図１の太陽光発電システムとの相違は、制御部７がその受信器１７を介して送電会社から通知された電力制御信号を別個に受信するのではなく、電力制御信号６が交流網４の電源周波数１６の形で、この周波数が交流網４のインバータ３の端子線路の１つにおける信号経過によって求められることである。この電源周波数に応じて制御部７は、太陽光発電システム１により実際に生成される制御電力を設定する。制御部は負の制御電力を、太陽光発電機２への目下の太陽光線放射に応じて、交流網４に給電される電力の制限により、および／または交流網から太陽光発電機２への電力の取り入れにより実現する。
【００４２】
さらに図２のインバータ３では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１８を介して直流電圧中間回路１９の入力側でインバータ３の中間回路キャパシタ２０と接続される太陽光発電機２の他に、直流電圧中間回路１９へのバッテリー２２用端子２１も設けられている。この端子２１には、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータがバッテリーインバータ２３として配置されている。バッテリー２２によってインバータ３を介して交流網４に対する正の制御電圧を生成することができ、このことはインバータが適切に構成されている場合、太陽光発電機２から交流網４への電力の供給には依存しない。太陽光発電機２からのこの電力は、交流網４に対する正の制御電力としてはさほど適さない。なぜならこの制御電力は太陽光発電機２への光線放射に依存しており、したがって夜間ではまったく使用できないからである。しかし図２の太陽光発電システム１では、バッテリー２２を太陽光発電機２から電力によって、または場合により交流網４からの電力の取り入れによっても充電することができ、正の制御電力が必要になるまで充電を維持することもできる。そしてバッテリー２２にバッファされた電力は、バッテリーインバータ２３とインバータ３を介して交流網４に給電される。
【符号の説明】
【００４３】
１  太陽光発電システム
２  太陽光発電機
３  インバータ
４  交流網
５  送電会社
６  電力制御信号
７  制御部
８  カウンタ
９  カウンタ
１０  カウンタ
１１  カウンタ
１２  電力
１３  電力
１４  正の制御電力
１５  負の制御電力
１６  電源周波数
１７  受信器
１８  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１９  直流電圧中間回路
２０  中間回路キャパシタ
２１  端子
２２  バッテリー
２３  バッテリーインバータ
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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