(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電、風力発電等の自然エネルギーを利用した異種又は同種の発電装置（１１，１２）、及び、電力貯蔵システム（４１）を並列に接続し、負荷（１９）に電力を供給する複合発電システムにおいて、
各発電装置（１１，１２）とＤＣ／ＤＣ変換器（１３，１４）とをそれぞれ直列接続したものと、電力貯蔵システム（４１）と双方向の電流の供給が可能なＤＣ／ＤＣ変換器（４２）とを直列接続したものを並列接続し、各発電装置（１１，１２）の発電出力と電力貯蔵システム（４１）の貯蔵電力を時分割で出力するとともに、各発電装置（１１，１２）の発電出力を出力しているときには、その発電出力の一部が双方向の電流の供給が可能なＤＣ／ＤＣ変換器（４２）を介して電力貯蔵システム（４１）に供給されて電力貯蔵システム（４１）を充電するようにしたことを特徴とする複合発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は複合発電システムに関し、特に太陽発電、風力発電、燃料電池、電力貯蔵（貯蔵源；新形電池（ＮａＳ、亜鉛臭素）、電気二重層キャパシタ）の各システムを複合した発電システムとして有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
自然エネルギーを利用した複合発電システムとして太陽光発電装置と風力発電装置とを組み合わせたシステムが汎用されている。図５は従来技術に係るこの種の複合発電システムを示すブロック線図である。同図に示すように、当該複合発電システムは、風力発電装置１と太陽光発電装置２とを有しており、風力発電の出力と太陽電池の出力とを直流結合している。すなわち、風力発電装置１の風車１ａの回転により発電機１ｂで発生した交流電力は整流器１ｃで整流した後、ダイオード１ｄを介して出力するとともに、太陽電池２ａの発生電力はダイオード２ｂを介して出力している。風力発電装置１及び太陽光発電装置２から供給される直流電力はＤＣ／ＤＣ変換器３を用いてその電圧を昇圧し、さらにインバータ４で交流電力に変換している。なお、図中、１ｅは電力貯蔵手段である蓄電池、５，６は平滑用のコンデンサ、７は負荷である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如き従来技術に係る複合発電システムでは、風力発電出力と太陽電池出力とが直流で結合されているため、それぞれの発電出力が大きい方からインバータ４へ電力を供給することになる。例えば、風力発電装置１からの出力電力が多く太陽光発電装置２より電圧が高くなれば、風力発電装置１からだけインバータ４へ電力が供給され、逆の場合には、太陽光発電装置２からだけインバータ４へ電力が供給される。このように、２種類の発電装置（風力発電装置１及び太陽光発電装置２）が発電しているにも関わらず、電力は電圧が高い方からのみ供給されることとなり、発生電力の有効利用ができていない。また、太陽光発電、風力発電単体での有効利用（太陽光発電の最大出力追従制御等）もできないため、最適利用ができていないという問題も生起している。
【０００４】
本発明は、上記従来技術に鑑み、太陽光及び風力等の自然エネルギーを利用して発生する電力を有効に利用することができる複合発電システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は、太陽光発電、風力発電等の自然エネルギーを利用した異種又は同種の発電装置（１１，１２）、及び、電力貯蔵システム（４１）を並列に接続し、負荷（１９）に電力を供給する複合発電システムにおいて、各発電装置（１１，１２）とＤＣ／ＤＣ変換器（１３，１４）とをそれぞれ直列接続したものと、電力貯蔵システム（４１）と双方向の電流の供給が可能なＤＣ／ＤＣ変換器（４２）とを直列接続したものを並列接続し、各発電装置（１１，１２）の発電出力と電力貯蔵システム（４１）の貯蔵電力を時分割で出力するとともに、各発電装置（１１，１２）の発電出力を出力しているときには、その発電出力の一部が双方向の電流の供給が可能なＤＣ／ＤＣ変換器（４２）を介して電力貯蔵システム（４１）に供給されて電力貯蔵システム（４１）を充電するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明の第１の参考例に係る複合発電システムを示す図で、（ａ）はそのブロック線図である。同図に示すように、当該複合発電システムは、風力発電装置１１と太陽光発電装置１２とを有している。ここで、風力発電装置１１は、その風車１１ａの回転により発電機１１ｂで発生した交流電力を整流器１１ｃで整流し、直流電力として出力する。この直流電力は、ＤＣ／ＤＣ変換器１３によりその電圧を昇圧して出力する。一方、太陽光発電装置１２は太陽電池１２ａで発生した直流電力を出力する。この直流電力は、ＤＣ／ＤＣ変換器１４によりその電圧を昇圧して出力する。ＤＣ／ＤＣ変換器１３、１４の出力は両者を結合してインバータ１５に供給する。ここで、、ＤＣ／ＤＣ変換器１３、１４の出力は、図１（ｂ）に示すようなタイミングで切り換えられる。すなわち、ＤＣ／ＤＣ変換器１３、１４の出力は時分割され、一方の出力をインバータ１５に供給している時、他方の出力が遮断されるよう、かかる動作を等間隔で繰り返す。かくして、インバータ１５には、風力発電装置１１及び太陽光発電装置１２の出力が交互に供給され、これを交流に変換して出力する。なお、図１中、１６，１７，１８は平滑用のコンデンサ、１９は負荷である。
【００１１】
上述の如き複合発電システムによれば、風力発電装置１１及び太陽光発電装置１２の発電出力を均等に出力させることができる。すなわち、各発電装置の利用率を高めることができる。
【００１２】
図２は本発明の第２の参考例に係る複合発電システムを示す図で、（ａ）はそのブロック線図である。同図に示すように、当該複合発電システムは、スイッチ２０、２１を時分割手段とするとともに、直流電圧の昇圧用のＤＣ／ＤＣ変換器２２を風力発電装置１１及び太陽光発電装置１２で共用するように構成したものである。その他の構成は図１に示す第１の参考例と同様である。そこで、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。当該実施の形態において、スイッチ手段２１、２２は図２（ｂ）に示すように、交互にＯＮ／ＯＦＦする。すなわち、スイッチ手段２１、２２のＯＮ／ＯＦＦ動作で、風力発電装置１１又は太陽光発電装置１２のうち何れか一方の出力電力が選択され、インバータ１５に供給される。
【００１３】
上述の如き複合発電システムによっても、第１の参考例と同様に、風力発電装置１１及び太陽光発電装置１２の発電出力を均等に出力させることができる。すなわち、各発電装置の利用率を高めることができる。
【００１４】
図３は本発明の第３の参考例に係る複合発電システムを示す図で、（ａ）はそのブロック線図である。同図に示すように、当該複合発電システムは、燃料電池システム３１を追加したものである。その他の構成は図１に示す第１の参考例と同様である。そこで、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。ここで燃料電池システム３１は、燃料電池３１ａ及びこの燃料電池３１ａの出力を平滑化するコンデンサ３１ｂを有しており、燃料電池３１ａに直列に接続されてその出力電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣ変換器３２を介し、その発生電力を出力するもので、風力発電装置１１及び太陽光発電装置１２に並列に接続してある。
【００１５】
ここで、、ＤＣ／ＤＣ変換器１３、１４、３２の出力は、図３（ｂ）に示すようなタイミングで切り換えられる。すなわち、ＤＣ／ＤＣ変換器１３、１４、３２の出力は時分割され、何れか１つの電力が選択されるよう順次切り換えて、且つこの切り換えを繰り返すことにより、各出力をインバータ１５に供給するようになっている。
【００１６】
上述の如き複合発電システムによっても、第１の参考例と同様に、風力発電装置１１及び太陽光発電装置１２の発電出力を均等に出力させることができる。すなわち、各発電装置の利用率を高めることができる。さらに、本形態によれば自然エネルギーの出力低下時のバッファとして燃料電池システム３１を機能させることができる。
【００１７】
図４は本発明の実施の形態に係る複合発電システムを示す図で、（ａ）はそのブロック線図である。同図に示すように、当該複合発電システムは、燃料電池システム３１の代わりに電力貯蔵システムを用いたものである。その他の構成は図３に示す第３の参考例と同様である。そこで、図３と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。ここで電力貯蔵システム４１は、充電／放電が可能な電力貯蔵源４１ａ及び電力貯蔵源４１ａの出力を平滑化するコンデンサ４１ｂを有しており、電力貯蔵源４１ａに直列に接続されてその出力電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣ変換器４２を介して電力を出力するもので、風力発電装置１１及び太陽光発電装置１２に並列に接続してある。ここで、電力貯蔵源４１ａは、充電／放電が可能な新形電池（ＮａＳ、亜鉛臭素）、電気二重層キャパシタ等を用いて好適に形成することができる。また、ＤＣ／ＤＣ変換器４２は双方向の電流の供給が可能な装置として構成してある。
【００１８】
本形態において、ＤＣ／ＤＣ変換器１３、１４、４２の出力は、図４（ｂ）に示すようなタイミングで切り換えられる。すなわち、ＤＣ／ＤＣ変換器１３、１４、４２の出力は時分割され、何れか１つの電力が選択されるよう順次切り換えて、且つこの切り換えを繰り返すことにより、各出力をインバータ１５に供給するようになっている。同時に、ＤＣ／ＤＣ変換器１３、１４がインバータ１５に電力を供給している時には、その一部がＤＣ／ＤＣ変換器４２を介して電力貯蔵源４１ａに供給され、この電力貯蔵源４１ａを充電するようになっている。
【００１９】
上述の如き複合発電システムによっても、第１の参考例と同様に、風力発電装置１１及び太陽光発電装置１２の発電出力を均等に出力させることができる。すなわち、各発電装置の利用率を高めることができる。さらに、本形態によれば自然エネルギーの出力低下時のバッファとして電力貯蔵源４１を機能させることができ、しかもこの電力貯蔵源４１は風力発電装置１１及び太陽光発電装置１２で充電しておくことができる。
【００２０】
なお、上記各参考例及び実施の形態では、自然エネルギーを利用した異種の発電装置（風力発電装置１１及び太陽光発電装置１２）を組み合わせたものであるが、これは同種の発電装置を組み合わせたものであっても、勿論良い。さらに、風力発電装置１１の最大効率運転制御をＤＣ／ＤＣ変換器１３で行わせることにより、また太陽光発電装置１２の最大出力追従制御をＤＣ／ＤＣ変換器１４で行わせることによりさらに利用率を高めることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに詳細に説明した通り、本発明によれば、太陽光発電、風力発電等の自然エネルギーを利用した異種又は同種の発電装置（１１，１２）、及び、電力貯蔵システム（４１）を並列に接続し、負荷（１９）に電力を供給する複合発電システムにおいて、各発電装置（１１，１２）とＤＣ／ＤＣ変換器（１３，１４）とをそれぞれ直列接続したものと、電力貯蔵システム（４１）と双方向の電流の供給が可能なＤＣ／ＤＣ変換器（４２）とを直列接続したものを並列接続し、各発電装置（１１，１２）の発電出力と電力貯蔵システム（４１）の貯蔵電力を時分割で出力するとともに、各発電装置（１１，１２）の発電出力を出力しているときには、その発電出力の一部が双方向の電流の供給が可能なＤＣ／ＤＣ変換器（４２）を介して電力貯蔵システム（４１）に供給されて電力貯蔵システム（４１）を充電するようにしたことを特徴とするため、各発電出力を有効に出力可能となる。また、発電エネルギー自体の有効利用（例えば、太陽光発電での最大出力追従制御等）がＤＣ／ＤＣ変換器にて可能となり、さらに、利用率が高められる。
【００２２】
また、電力貯蔵システムを接続したため、自然エネルギーの発電出力を貯蔵して直流接続することにより、負荷供給電圧の安定化ができる。
【００２３】
さらに、各発電装置を直流で結合しているので、インバータが１台で構成可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る複合発電システムを示す図で、（ａ）はそのブロック線図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る複合発電システムを示す図で、（ａ）はそのブロック線図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る複合発電システムを示す図で、（ａ）はそのブロック線図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る複合発電システムを示す図で、（ａ）はそのブロック線図である。
【図５】従来技術に係る複合発電システムを示すブロック線図である。
【符号の説明】
１１        風力発電装置
１２        太陽光発電装置
１３        ＤＣ／ＤＣ変換器
１４        ＤＣ／ＤＣ変換器
１５        インバータ
３１        燃料電池システム
３１ａ        燃料電池
３２        ＤＣ／ＤＣ変換器
４１        電力貯蔵システム
４１ａ        電力貯蔵源
４２        ＤＣ／ＤＣ変換器
【図１】
0004218155.tif 000002
【図２】
0004218155.tif 000003
【図３】
0004218155.tif 000004
【図４】
0004218155.tif 000005
【図５】
0004218155.tif 000006