(57)【要約】【課題】太陽光発電装置とバッテリとを個別に管理することが可能な太陽光バッテリ複合発電システムを提供する。【解決手段】太陽光バッテリ複合発電システム１０は、一方の入力部には太陽光により発電する太陽光パネル１が接続され、他方の入力部にはバッテリ２が接続される２入力２系統方式のインバータ装置１３と、インバータ装置１３に接続される制御回路１４と、を備え、インバータ装置１３に太陽光パネル１の発電電力とバッテリ２の放電電力とが入力された場合、太陽光パネル１とバッテリ２とを、制御回路１４にて個別に制御し、複合発電する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の入力部には太陽光により発電する太陽光発電装置が接続され、他方の入力部にはバッテリが接続される２入力２系統方式のインバータ装置と、
前記インバータ装置に接続される制御回路と、を備え、
前記インバータ装置に前記太陽光発電装置の発電電力と前記バッテリの放電電力とが入力された場合、前記太陽光発電装置と前記バッテリとを、前記制御回路にて個別に制御し、複合発電する太陽光バッテリ複合発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光バッテリ複合発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光とバッテリの複合発電システムの技術は公知となっている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図７に示すように、従来の太陽光バッテリ複合発電システムは、１入力方式のインバータ装置１１０を用いていた。
しかし、インバータ装置１１０に入力される電力は、太陽光パネル（太陽光発電装置）１２０の発電電力（ＰＶ電力）とバッテリ１３０の放電電力（ＢＡＴ電力）との混合電力となるため、太陽光パネル１２０（ＰＶ電力）とバッテリ１３０（ＢＡＴ電力）とを個別に制御することができず、太陽光パネル１２０とバッテリ１３０とを個別に管理することができない。
これにより、太陽光パネル１２０の発電電力を最大に引き出す最大電力追従制御を行うことができず、よって、太陽光パネル１２０の最大電力とバッテリ１３０の電力を合算して発電することができない。したがって、デマンドオーバー分を補うピークカットを考えた際に、システムをフルパフォーマンスで使用することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５４４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、太陽光発電装置とバッテリとを個別に管理することが可能な太陽光バッテリ複合発電システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の太陽光バッテリ複合発電システムは、
一方の入力部には太陽光により発電する太陽光発電装置が接続され、他方の入力部にはバッテリが接続される２入力２系統方式のインバータ装置と、
前記インバータ装置に接続される制御回路と、を備え、
前記インバータ装置に前記太陽光発電装置の発電電力と前記バッテリの放電電力とが入力された場合、前記太陽光発電装置と前記バッテリとを、前記制御回路にて個別に制御し、複合発電する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、太陽光発電装置とバッテリとを個別に管理することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る太陽光バッテリ複合発電システムの第一実施形態を示す図である。
【図２】本発明に係る太陽光バッテリ複合発電システムの第二実施形態を示す図であり、（ａ）は電気系統を利用してバッテリを充電している状態を示し、（ｂ）は太陽光パネルの電力およびバッテリの電力を交流負荷に供給している状態を示す。
【図３】本発明に係る太陽光バッテリ複合発電システムの第三実施形態を示す図である。
【図４】本発明に係る太陽光バッテリ複合発電システムの第四実施形態を示す図である。
【図５】本発明に係る太陽光バッテリ複合発電システムの第五実施形態を示す図である。
【図６】本発明に係る太陽光バッテリ複合発電システムの第六実施形態におけるバッテリの使用状況を示す図である。
【図７】従来の太陽光バッテリ複合発電システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第一実施形態］
以下に、本発明に係る太陽光バッテリ複合発電システムの第一実施形態である太陽光バッテリ複合発電システム１０について、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１に示すように、太陽光バッテリ複合発電システム１０は、太陽光（太陽光パネル１）とバッテリ２の複合発電システムであり、太陽光パネル１とバッテリ２とを個別に制御することにより、システムのフルパフォーマンスで発電可能な複合発電システムである。太陽光パネル１は、住宅３の屋根に設置されており、太陽光を受光して直流電力を発電する。
【００１１】
太陽光バッテリ複合発電システム１０は、交／直充電器１１、回路切替器１２、インバータ装置１３、および制御回路１４、を備える。
【００１２】
太陽光パネル１は、交／直充電器１１に接続されており、太陽光パネル１の発電した直流電力は交／直充電器１１に送電可能に構成されている。また、太陽光パネル１は、インバータ装置１３に接続されており、太陽光パネル１の発電した直流電力はインバータ装置１３に送電可能に構成されている。太陽光パネル１の発電した直流電力に関しては、その送電先を交／直充電器１１とインバータ装置１３との間で変更可能に構成されている。
【００１３】
交／直充電器１１は、分電盤４を介して商用の電力系統５に接続されており、電力系統５からの交流電力は分電盤４を介して交／直充電器１１に送電可能に構成されている。交／直充電器１１は、交流電力を送電（入力）されるとき、この送電された交流電力を直流電力に変換して出力する。
交／直充電器１１は、回路切替器１２に接続されている。太陽光パネル１からの直流電力は、交／直充電器１１を介して回路切替器１２に送電可能に構成されている。また、電力系統５からの交流電力は、交／直充電器１１を介して（直流電力に変換されて）回路切替器１２に送電可能に構成されている。
【００１４】
回路切替器１２は、交／直充電器１１、インバータ装置１３、バッテリ２、および直流負荷６に接続されている。
回路切替器１２は、交／直充電器１１・インバータ装置１３・バッテリ２・直流負荷６の接続先を、交／直充電器１１・インバータ装置１３・バッテリ２・直流負荷６間で変更可能な構成を有する。回路切替器１２は、交／直充電器１１・インバータ装置１３・バッテリ２・直流負荷６の接続先に関して、例えば（１）交／直充電器１１とバッテリ２とが接続されている状態、（２）バッテリ２とインバータ装置１３とが接続されている状態、（３）バッテリ２と直流負荷６とが接続されている状態、（４）交／直充電器１１と直流負荷６とが接続されている状態、の間で変更可能に構成されている。
（１）交／直充電器１１とバッテリ２とが（回路切替器１２を介して）接続されている状態となる場合、太陽光パネル１からの直流電力は、交／直充電器１１および回路切替器１２を介してバッテリ２に供給可能である（図３の太線矢印参照）。また、この場合、電力系統５からの交流電力は、交／直充電器１１および回路切替器１２を介してバッテリ２に供給可能である（図２（ａ）の太線矢印参照）。つまり、バッテリ２は、太陽光パネル１と電力系統５のどちらからも充電可能となる。
（２）バッテリ２とインバータ装置１３とが（回路切替器１２を介して）接続されている状態となる場合、バッテリ２に蓄積されている直流電力が、バッテリ２の放電により、回路切替器１２を介してインバータ装置１３に送電される（図１の太線矢印参照）。
（３）バッテリ２と直流負荷６とが（回路切替器１２を介して）接続されている状態となる場合、バッテリ２に蓄積されている直流電力が、バッテリ２の放電により、回路切替器１２を介して直流負荷６に送電される（図４の太線矢印参照）。
（４）交／直充電器１１と直流負荷６とが（回路切替器１２を介して）接続されている状態となる場合、太陽光パネル１からの直流電力は、交／直充電器１１および回路切替器１２を介して直流負荷６に送電可能である。また、この場合、電力系統５からの交流電力は、交／直充電器１１および回路切替器１２を介して直流負荷６に送電可能である（図５の太線矢印参照）。
【００１５】
図１に示すように、インバータ装置１３は、２入力２系統方式のインバータ装置（２入力２系統インバータ装置）である。インバータ装置１３の入力側において、その一方の入力部には太陽光パネル１が接続されており、その他方の入力部には回路切替器１２を介してバッテリ２が接続されている。
インバータ装置１３の出力側には、交流負荷７が接続されている。また、インバータ装置１３の出力側には、分電盤４を介して電力系統５が接続されている。
インバータ装置１３には、太陽光パネル１とバッテリ２とを個別に制御するための制御回路１４が接続されている。
【００１６】
インバータ装置１３には、太陽光パネル１の発電電力とバッテリ２の放電電力とが入力可能であり、インバータ装置１３に太陽光パネル１の発電電力とバッテリ２の放電電力とが入力された場合、太陽光パネル１の発電電力とバッテリ２の放電電力が、個別にインバータ装置１３に入力され、すなわち合算（混合）されていない状態で入力される。
インバータ装置１３に太陽光パネル１の発電電力とバッテリ２の放電電力とが入力された場合、制御回路１４は、太陽光パネル１（太陽光パネル１の発電電力）とバッテリ２（バッテリ２の放電電力）とを個別に制御（直流電力を交流電力に変換）する。これにより、制御回路１４にて最大電力追従制御を行って太陽光パネル１の電力を最大で取り出し、同時に制御回路１４にてバッテリ２の放電制御を行ってバッテリ２の電力を最大（任意の電力も可）で放電することが可能となる。
太陽光パネル１の発電電力とバッテリ２の放電電力とは、制御回路１４にて個別に制御され、合算されて発電される（インバータ装置１３から出力される）。
インバータ装置１３から出力された電力は、交流負荷７に給電されて消費される。また、インバータ装置１３から出力された電力は、交流負荷７の消費量を上回っている場合、余剰分の電力が分電盤４から電力系統５に逆潮流される。
【００１７】
以上のように、太陽光バッテリ複合発電システム１０は、２入力２系統方式のインバータ装置１３を用いており、これにより、太陽光パネル１（太陽光パネル１の発電電力）とバッテリ２（バッテリ２の放電電力）とを制御回路１４にて個別に制御することが可能となる。したがって、太陽光パネル１とバッテリ２とを個別に管理することが可能となる。
また、太陽光バッテリ複合発電システム１０は、２入力２系統方式のインバータ装置１３を用いることにより、１系統では太陽光パネル１での発電電力を最大にするよう制御回路１４にて最大電力追従制御を行い（図１の矢印Ａ参照）、同時にもう１系統では制御回路１４にてバッテリ２の放電制御を行い（図１の矢印Ｂ参照）バッテリ容量上限まで放電することが可能となる。これによると、太陽光パネル１の最大電力とバッテリ２の電力を合算して発電することが可能となる。したがって、システムのフルパフォーマンス（太陽光パネル１とバッテリ２のフルパフォーマンス）で発電できるため、ピークカット機能を向上させることが可能である。
【００１８】
［第二実施形態］
太陽光バッテリ複合発電システム１０に関しては、以下に示す手順で用いてもよい。
図２（ａ）に示すように、まず、電力系統５を利用して、交／直充電器１１を介してバッテリ２を充電する。
図２（ｂ）に示すように、つぎに、災害時等にて電力系統５の停電が発生した場合、非常発電機として太陽光パネル１からインバータ装置１３を介して交流負荷７へ給電する。また、電力系統５の停電が発生した場合において、曇りや夜間のために日射量不足のときは、バッテリ２により太陽光パネル１の発電をバックアップする（バッテリ２の電力をインバータ装置１３を介して交流負荷７へ供給する）。
【００１９】
以上のように構成することで、昼間の太陽光パネル１による常用発電に加えて、太陽光パネル１を非常発電機としても使用することが可能である。
また、太陽光パネル１を非常発電機として使用した場合、バッテリ２によるバックアップもあるため、電力供給の信頼性が向上する。
【００２０】
［第三実施形態］
太陽光バッテリ複合発電システム１０に関しては、前記第二実施形態の構成に以下に示す構成を付加してもよい。
前記第二実施形態に示すように電力系統５を利用してバッテリ２を充電している際に、電力系統５が停電した場合などには、図３に示すように、日射量があれば太陽光パネル１から、交／直充電器１１を介してバッテリ２を充電するように構成する。
【００２１】
このように、バッテリ２を、電力系統５および太陽光パネル１のどちらからも充電可能に構成することで、電力系統５の停電時でも充電が可能であり、電力供給の信頼性が向上する。
【００２２】
［第四実施形態］
図４に示すように、太陽光バッテリ複合発電システム１０に関しては、バッテリ２の接続先を、回路切替器１２にて直流負荷６側に切り替え、バッテリ２の直流電力を直流負荷６へ送電するように構成してもよい。なお、直流送電回路には、直流用地絡継電器による保護回路（不図示）が設けられている。
【００２３】
これにより、直流送電も可能となり、今後の直流配電需要の増加（ニーズ）にも対応することが可能となる。
【００２４】
［第五実施形態］
太陽光バッテリ複合発電システム１０に関しては、前記第四実施形態の構成に以下に示す構成を付加してもよい。
前記第四実施形態に示すようにバッテリ２から直流負荷６への直流送電の際に、バッテリ２の残量が不足している場合は、図５に示すように、回路切替器１２を切り替えて、電力系統５または／および太陽光パネル１から交／直充電器１１を介して直流負荷６へ送電するように構成する。
【００２５】
これにより、バッテリ２の残量が不足している場合でも、電力系統５または／および太陽光パネル１から直流電力を補完できるため、システムの信頼性が向上する。
【００２６】
［第六実施形態］
太陽光バッテリ複合発電システム１０に関しては、バッテリ２の使用状況に応じて、制御回路１４にてバッテリ２の放電制御を行って、バッテリ２の放電量（放電電力）を変更するように構成してもよい。以下では、使用状況に応じたバッテリ２の放電制御の一例について説明する。
【００２７】
太陽光バッテリ複合発電システム１０を考える際に、バッテリ２のサイクル寿命を考慮しないとバッテリ２の交換頻度が増えてランニングコストの増加に繋がる。また、非常発電を含む多機能電力供給システムを考えた場合に非常発電時（例えば、電力系統５の停電時）にバッテリ２の残量が無いと用を足さないため、バッテリ２の残量不足も併せて考える必要がある。
上記に伴い、バッテリ２の容量は通常使用する容量に対し、大幅に余裕をみた容量を選択せざるを得ない。
【００２８】
また、バッテリ２の放電特性として、使用する放電深度（放電量）に応じてバッテリ２のサイクル寿命が減る特性がある。
よって、バッテリ２は放電深度を抑えた使用をすることにより、サイクル寿命を延ばすことができ、バッテリ２の交換ピッチを長くできるが、バッテリ２の余力が発生してしまう。
【００２９】
したがって、太陽光バッテリ複合発電システム１０においては、図６に示すように、ピークカット利用等の常用発電時（ピークカット放電時）にバッテリ２を使用する際は、放電深度（放電量）を所定の深度に制限する。つまり、バッテリ２の残量２ａが余力として残るように放電深度を制御する。
この残量２ａは、非常用発電時に充当する。すなわち、非常用発電時にバッテリ２を使用する際は、放電深度に制限をかけずに、バッテリ容量１００％で放電（非常放電）する。
【００３０】
このように、常用発電時にバッテリ２の放電深度を制限して使用することにより、バッテリ２のサイクル寿命を考慮した運転をしつつ、非常用発電時（停電時）の非常放電に備えたバッテリ容量（残量２ａ）を確保できる。したがって、システムの放電信頼性は高いまま、バッテリ容量を無駄なく使用することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１      太陽光パネル
２      バッテリ
１０    太陽光バッテリ複合発電システム
１３    インバータ装置
１４    制御回路
【図１】
2012080732.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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