(57)【要約】【課題】売電の手続きや蓄電池を必要とせず初期投資を抑えることができる直流電源給電システムを得ることである。【解決手段】自然エネルギーから直流電力を発電して出力する発電設備を持つ。発電設備の最大発電電力より消費電力が常時大きい直流負荷を持つ。そして、パワーコンディショナは、発電設備の発電電力を直流負荷に供給する。また、パワーコンディショナは、発電設備の発電電力の不足分を交流電源から直流に変換して直流負荷に供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギーから直流電力を発電して出力する発電設備と；
前記発電設備の最大発電電力より消費電力が常時大きい直流負荷と；
前記発電設備の発電電力を前記直流負荷に供給するとともに、前記発電設備の発電電力の不足分を交流電源から直流に変換して前記直流負荷に供給するパワーコンディショナと；
を備えたことを特徴とする直流電源給電システム。
【請求項２】
前記直流負荷は、消費電力がほぼ一定である照明器具であることを特徴とする請求１記載の直流電源給電システム。
【請求項３】
前記直流負荷は、消費電力がほぼ一定である照明器具及び消費電力が変動する直流機器であることを特徴とする請求項１記載の直流電源給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、交流電源及び自然エネルギーから直流電力を発電する発電設備を用いた直流電源給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自然エネルギーから直流電力を発電する発電設備としては、太陽光発電システムや風力発電システムがある。太陽光発電システムや風力発電システムの出力は、天候に大きく左右される。
【０００３】
例えば、太陽光発電システムは、夜間は発電できないことから、太陽光発電システムと商用交流電源とを系統連系し、太陽光発電システムでの発電電力の不足分を商用交流電源で補い、安定した電力を電気機器に供給することが行われている。
【０００４】
日照が充分ある場合には太陽電池から電力供給を行い、日照不足で太陽電池の出力電圧が低下したときには、商用交流電源から電力の供給を行うようにしたものがある（特許文献１参照)。また、商用交流電圧を太陽光発電システムの太陽電池の最大電力点の電圧とほぼ等しい電圧に調整して、日照が充分ある場合には太陽電池から電力供給を行い、日照不足で太陽電池の出力が低下したときには太陽電池から最大電力を供給しつつ、商用電源から不足分の電力を補給するようにしたものがある（特許文献２参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１９９６７６号公報
【特許文献２】特開平５−１０８１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
太陽光発電システムや風力発電システムは発電電力が変動することから、余剰電力が発生した場合には、発電電力を商用交流電源に系統連系して売電したり、蓄電池を接続して充電することが行われている。負荷で消費しきれなかった発電電力を売電するには、所要の手続きが必要であり、また蓄電池に貯めるには、蓄電池や充放電制御回路が必要であるため初期投資が高価となる。
【０００７】
本発明の実施形態は、売電の手続きや蓄電池を必要とせず初期投資を抑えることができる直流電源給電システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、自然エネルギーから直流電力を発電して出力する発電設備を持つ。発電設備の最大発電電力より消費電力が常時大きい直流負荷を持つ。そして、パワーコンディショナは、発電設備の発電電力を直流負荷に供給する。また、パワーコンディショナは、発電設備の発電電力の不足分を交流電源から直流に変換して直流負荷に供給する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、発電設備の発電電力はすべて直流負荷で使い切るため、売電手続きや蓄電池を設けなくとも、自然エネルギーの発電電力の利用効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る実施例１の直流電源給電システムの一例を示す構成図。
【図２】本発明の実施形態に係る実施例２の直流電源給電システムの一例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態は、自然エネルギーから直流電力を発電して出力する発電設備と、発電設備の最大発電電力より消費電力が常時大きい直流負荷と、発電設備の発電電力を直流負荷に供給するとともに、発電設備の発電電力の不足分を交流電源から直流に変換して直流負荷に供給するパワーコンディショナとを備える。
【００１２】
直流負荷は、消費電力がほぼ一定である照明器具である。また、直流負荷は、消費電力がほぼ一定である照明器具及び消費電力が変動する直流機器である。
【００１３】
自然エネルギーから直流電力を発電して出力する発電設備は、例えば、自然エネルギーである太陽光を用いて発電する太陽光発電システムや、自然エネルギーである風を用いて発電する風力発電システムであるが、これに限られない。潮流を用いた潮流発電システムや地熱を用いた地熱発電システムも含む。
【００１４】
発電設備の最大発電電力とは、自然エネルギーが変動した場合に最大で発電できる電力を言う。例えば、太陽光発電システムの場合には、日射量と温度で発電電力が変動するが、温度が一定の場合には日射量が多いほど発電電力が大きくなる。一方、日射量が一定の場合には約２５℃のときの発電電力が定格出力として定められる。温度の低下に伴い発電電力は増加する。太陽光発電システムの定格出力は、太陽からの日射量が１平方メートルあたり１ｋWで温度が２５℃の条件下における発電電力として定められる。従って、太陽光発電システムの場合には、発電設備の最大発電電力を太陽光発電システムまたは発電設備の定格電力として定めてもよい。
【００１５】
直流負荷とは直流電力を消費する電気機器であり、例えば、照明器具や照明器具以外の直流機器を含む。照明器具以外の直流機器としては、空調機器や冷凍機器などである。「消費電力が常時大きい」とは、定常状態で停止することなく稼働している直流負荷の消費電力が発電設備の最大発電電力より大きいことをいう。
【００１６】
パワーコンディショナとは、発電設備からの変動する発電電力を効率的に出力制御する機能を有する電力変換装置である。パワーコンディショナは発電設備の発電電力をすべて直流負荷に供給する。また、パワーコンディショナは発電設備の発電電力の不足分を交流電源から直流に変換して直流負荷に供給する。
【００１７】
図１は本発明の実施形態に係る実施例１の直流電源給電システムの一例を示す構成図である。図１では、自然エネルギーから直流電力を発電して出力する発電設備は太陽光発電システムであり、直流負荷は照明器具である場合を示している。
【００１８】
交流電源１１及び太陽光発電システム１２は、パワーコンディショナ１３を介して照明器具１４に接続されている。照明器具１４は、消費電力がほぼ一定である直流負荷である。例えば、２４時間営業のコンビニエンスストアやファミリーレストランなどの店舗の照明用の照明器具である。このような店舗では、定常状態で停止することなく連続して使用される照明器具１４は、どの時間帯においても消費電力がほぼ一定である。
【００１９】
太陽光発電システム１２は、複数の太陽電池パネルを集積して太陽光モジュールを形成し、太陽電池パネルの個数によって設備容量の大きさが決まる。前述したように、温度を一定とした場合、太陽光発電システム１２の発電電力は日射量によって変動する。すなわち、入射光強度によって出力電流が異なるので、太陽電池モジュールから効率よく電力を取り出すために、動作電圧を調整して最大電力を出力できるようにＭＰＰＴ（最大電力点制御）を行う。従って、太陽光発電システム１２の定格出力を最大発電電力として定めた場合には、前述したように温度が約２５℃で晴天のときとなる。
【００２０】
太陽光発電システム１２の発電電力は、パワーコンディショナ１３の電圧変換回路１５に入力され照明器具１４に入力される。電圧変換回路１５はＤＣ／ＤＣコンバータ回路で形成され、太陽光発電システム１２で発電された直流電力の直流電圧を照明器具１４の入力電圧に適した直流電圧に変換し、照明器具１４に入力する。これにより、照明器具１４は太陽光発電システム１２の発電電力を消費する。
【００２１】
一方、交流電源１１は、照明器具１４を点灯するために、太陽光発電システム１２の発電電力だけでは不足する場合に、その不足分の電力を照明器具１４に供給するものである。交流電源１１からの交流電力は、パワーコンディショナ１３の整流回路１６に入力され照明器具１４に入力される。整流回路１６は、例えば全波整流回路で形成され、交流電源１１からの交流電力の交流電圧を照明器具１４の入力電圧に適した直流電圧に変換し、照明器具１４に入力する。これにより、照明器具１４は太陽光発電システム１２の発電電力の不足分を交流電源１１から供給を受けて消費することになる。
【００２２】
次に、太陽光発電システム１２の設備容量は、太陽光発電システム１２の最大発電電力のときに、直流負荷である照明器具１４の消費電力より小さくなるように設定される。従って、直流負荷である照明器具１４の消費電力は、太陽光発電システム１２の最大発電電力より常に大きくなる。
【００２３】
照明器具１４の消費電力はほぼ一定であるので、太陽光発電システム１２の設備容量は、太陽光発電システム１２の最大発電電力のときに、照明器具１４の消費電力とほぼ等しくなるように設定される。
【００２４】
これにより、太陽光発電システム１２で発電した電力はすべて照明器具１４で消費されるので、太陽光発電システム１２の設備容量を大きくすることなく、交流系統への売電手続きや蓄電池なしに太陽光発電システム１２の発電電力の利用効率を向上できる。
【００２５】
図２は本発明の実施形態に係る実施例２の直流電源給電システムの一例を示す構成図である。図２に示した実施例２は、図１に示した実施例１に対し、直流負荷として、照明器具１４に加え直流機器１７を設けたものである。図２と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００２６】
直流機器１７は、空調機器や冷凍機器などであり、照明器具１４と同様に定常状態で停止することなく稼働する直流負荷であるが、消費電力がほぼ一定である照明器具１４に対し、消費電力が多少変動するものである。例えば、空調機器は気温により消費電力が多少変動し、また、冷蔵庫などは、ドアの開け閉めなどで消費電力が多少変動する。
【００２７】
直流機器１７には、太陽光発電システム１２の発電電力及び交流電源１１からの交流電力が入力される。直流機器１７はＡＣ／ＤＣコンバータ回路を内蔵しているので、交流電源１１からの交流電力を入力するようにしている。太陽光発電システム１２の発電電力は、直流機器１７のＡＣ／ＤＣコンバータ回路をバイパスして入力されることになる。
【００２８】
直流機器１７は、太陽光発電システム１２の発電電力で稼働し、直流機器１７を稼働するのに、太陽光発電システム１２の発電電力だけでは不足する場合に、その不足分の電力を交流電源１１から受給する。
【００２９】
次に、太陽光発電システム１２の設備容量は、太陽光発電システム１２の最大発電電力のときに、直流負荷である照明器具１４の消費電力と直流機器１７の消費電力との合計値より小さくなるように設定される。従って、直流負荷である照明器具１４及び直流機器１７の合計消費電力は、太陽光発電システム１２の最大発電電力より常に大きくなる。
【００３０】
照明器具１４の消費電力はほぼ一定であるが、直流機器１７の消費電力が多少変動する。そこで、直流機器１７の消費電力が最小となるときの照明器具１４及び直流機器１７の合計消費電力を予め求めておく。
【００３１】
そして、太陽光発電システム１２の設備容量は、太陽光発電システム１２の最大発電電力のときに、直流機器１７の消費電力が最小となるときの照明器具１４及び直流機器１７の合計消費電力とほぼ等しくなるように設定する。
【００３２】
これにより、太陽光発電システム１２で発電した電力はすべて照明器具１４及び直流機器１７で消費されるので、太陽光発電システム１２の設備容量を大きくすることなく、交流系統への売電手続きや蓄電池なしに太陽光発電システム１２の発電電力の利用効率を向上できる。
【００３３】
以上の説明では、発電設備は太陽光発電システム１２の場合について説明したが、太陽光発電システム１２以外の天候により変動する自然エネルギーを利用した発電設備に適用できる。
【００３４】
本発明の実施形態によれば、発電設備の最大出力電力のときの設備容量を直流負荷の消費電力より小さく設定するので、発電設備の発電電力はすべて照明器具１４で消費される。従って、太陽光発電システム１２の設備容量を過剰に大きくすることがなく、蓄電池も設ける必要がないので、初期投資を抑えることができる。また、交流系統への売電手続きをする必要がなく、発電設備の発電電力の利用効率を向上できる。
【符号の説明】
【００３５】
１１…交流電源、１２…太陽光発電システム、１３…パワーコンディショナ、１４…照明器具、１５…電圧変換回路、１６…整流回路、１７…直流機器
【図１】
2012080743.tif 000003
【図２】
2012080743.tif 000004