(54)【考案の名称】戸別蓄電付き売電可能太陽光システム

(73)【実用新案権者】株式会社タカラレーベン

(72)【考案者】【考案者】

[fig000002]
【選択図】図2

【概要説明】

【分野】

【0001】
本考案は、余剰電力の売電が可能で、しかも、停電や災害などによって商用電力系統から負荷への電力供給が途絶えたときに、負荷に電力を安定的に供給するための戸別蓄電付き売電可能太陽光システムに関する。

【従来の技術】

【0002】
近年、地球温暖化などに対する地球環境対策の観点から、自然エネルギーから得られる電気エネルギーの利用が見直され、クリーンなエネルギー供給源の代表として太陽光エネルギーや風力エネルギーなどを有効に利用したエネルギーシステムが急速に普及してきている。
特に、電気配線や設置費用、そして発電量などの有効性の面から太陽光エネルギーを利用した太陽光発電システムの普及は著しいものであり、また、太陽光発電システムで発電される電力に余剰が生じた場合は、その余剰電力を電力会社に売電し、売却代金収入を得ることで、総合的に見て電気代の削減に寄与しようとするものも急速に普及している。
【0003】
しかしながら、自然エネルギーにより得られる電気エネルギーの発電量は不安定である。つまり、自然エネルギーを利用した発電システムでは自然環境によっては十分な発電量を得られないような状況も起こり得る。例えば、風力エネルギーを利用した風力発電システムでは、風力の弱いときには所望の発電量が得られないこともあり、電力供給すべき負荷に対して十分な電力の供給ができないという問題がある。このような問題は、特に、太陽光エネルギーを利用した太陽光発電システムでは顕著であり、太陽の出ている晴天の日の日中には、負荷において消費する電力以上の十分な発電が期待できるものの、曇りや夜間においてはほとんど発電が期待できない。
【0004】
このような問題に対応するために、商用電力系統に連系させた太陽光発電システム、そして、太陽光発電システムで発電される電力により充電される蓄電池を備えて、電力の安定化を図るように開発された技術が知られている(例えば、特許文献1などを参照。)。
【0005】

【効果】

【0011】
本考案の戸別蓄電付き売電可能太陽光システムによれば、余剰電力の電力会社への売電が可能で、停電や災害などによって商用電力系統から負荷への電力供給が途絶えたときには商用電力系統に代わって家庭内負荷に対して電力を安定的に供給することができる。しかも、災害によって商用電力系統からの電力供給が長期的に望めないときには太陽電池、蓄電装置から得られる電力を安定的に供給する非常時用として運用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本考案の実施形態に係る戸別蓄電付き売電可能太陽光システムの蓄電装置を示す説明図である。
【図2】本考案の実施形態に係る戸別蓄電付き売電可能太陽光システムの構成を示す説明図である。
【図3】商用電力系統の平常時における蓄電池への電力充電動作を、電力の流れで示す説明図である。
【図4】停電により商用電力系統からの電力供給が一時的に途絶えたときの蓄電池からの電力放電動作を、電力の流れで示す説明図である。
【図5】災害により商用電力系統からの電力供給が長期的に望めないときの電力の流れを示す説明図である。

【0013】
以下、本考案の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本考案の実施形態に係る戸別蓄電付き売電可能太陽光システムの蓄電装置を示す説明図であり、図2は、同戸別蓄電付き売電可能太陽光システムの構成を示す説明図である。
戸別蓄電付き売電可能太陽光システムは、商用電力系統Bに連系する太陽光発電装置Cに蓄電装置Aを備え、マンションなどの集合住宅や一戸建て住宅などに設置されて、平常時(通常時)において商用電力系統Bと太陽電池C1とから得られる電力、特に、太陽電池C1で発電される電力を充電し、停電により商用電力系統Bからの電力供給が一時的に途絶えたときや災害により商用電力系統Bからの電力供給が長期的に望めないときに、商用電力系統Bに代わり専用負荷7に電力を供給する非常時用の電源として運用されるものである。
つまり、本実施形態に係る戸別蓄電付き売電可能太陽光システムの蓄電装置Aは、商用電力系統Bの平常時とは切り離して、停電や災害などによって商用電力系統Bからの電力供給が途絶えたときの非常時用の電源として運用されるものである。
【0014】
≪蓄電装置の構成≫
蓄電装置Aは、図1に示すように、蓄電池1、充放電コントローラ2、DC/ACインバータ3、回路切替え部4、電力入力端子5、電力出力端子6を備えて構成されている。
また、蓄電装置Aは、電力出力端子6に接続される専用負荷7を備えており、この専用負荷7から停電や災害時などにおいて最低限電力供給を必要とする例えば、冷蔵庫、テレビ、一部の照明などに対して電力を供給するように構成されている。
【0015】
≪蓄電池の構成≫
蓄電池1は、充放電コントローラ2からの要求に応じて充電および放電する。また、停電や災害などにおいて最低限電力供給を必要とする例えば、冷蔵庫、テレビ、一部の照明などの電力を所定期間賄うことができる充電量(バックアップレベル)に設定されている。
この蓄電池1は、例えば、ニッケル・水素蓄電、ニッケル・カドミウム蓄電池またはリチウムイオン電池、鉛電池などのいずれからなり、これらの電池はそれぞれの特色を持っている。本実施形態では鉛電池を使用している。
【0016】
≪充放電コントローラの構成≫
充放電コントローラ2は、商用電力系統Bから供給される電力、太陽光発電装置Cの太陽電池C1で発電される電力を受けて充電が行われる蓄電池1の電力充電動作を制御する機能を備えている。
これにより、専用負荷7への電力供給による放電や自然放電などによって蓄電池1の充電が満充電状態よりも減った(下がった)ときに、電力充電を開始させて蓄電池1が常に満充電状態で待機するように管理(監視)し、停電時や災害時に備えて確実に蓄電池1を満充電状態で待機させるように蓄電池(図示省略の充電器)1を充電動作させる。
【0017】
また、充放電コントローラ2は、停電や災害などによって商用電力系統Bからの電力供給が途絶えて分電盤B1の電源が完全に落ちたときにそれを商用電力系統Bの停電として検出する停電検出機能と、商用電力系統Bの停電検出とほぼ同時に回路切替え部4に回路切替え信号を発信して蓄電池1からの電力供給に切り替える蓄電池1の電力放電動作を制御する機能を備えている。
これにより、回路切替え部4の後記するリレー接点4aのリレー接点4bに対する平常時の接続状態から非常時のリレー接点4c側との接続に自動的に切り替わり、DC/ACインバータ3を通して蓄電池1から専用負荷7への電力供給が、商用電力系統Bからの電力供給が途絶えたときに自動的に開始する。
【0018】
≪DC/ACインバータの構成≫
DC/ACインバータ3は、太陽光発電装置Cの太陽電池C1で発電されるまたは蓄電池1から放電される直流電力を家庭内使用の交流電力(AC100V)に変換する電力変換装置である。すなわち、DC/ACインバータ3は、停電や災害などによって商用電力系統Bからの電力供給が途絶えて、充放電コントローラ2の電力放電動作により蓄電池1からの電力放電に切り替わったときに、蓄電池1から放電される直流電力を交流電力に変換し、回路切替え部4を通して電力出力端子6に供給するようになっている。
【0019】
≪回路切替え部の構成≫
回路切替え部4は、商用電力系統Bから専用負荷7、通常負荷8への電力供給が平常に行われている平常時にはリレー接点4aとリレー接点4bとを接続、そして、停電や災害などによって商用電力系統Bから専用負荷7、通常負荷8への電力供給が途絶える非常時にはリレー接点4aとリレー接点4cとを接続する切り替えを行う。
具体的に説明すると、商用電力系統Bからの電力供給が平常時にはリレー接点4aとリレー接点4bとの接続状態が保持され、停電や災害などによって商用電力系統Bからの電力供給が途絶えて蓄電コントローラ2によって商用電力系統Bの停電が検知されて回路切替え部4に切替え指令信号が発信されたときにはリレー接点4aとリレー接点4cとの接続に自動的に切り替わるように構成されている。
これにより、停電や災害などによって商用電力系統Bからの電力供給が途絶えたとき、蓄電池1から専用負荷7への電力供給に自動的に切り替わるものである。
【0020】
≪電力入力端子の構成≫
電力入力端子5は、充放電コントローラ2、回路切替え部4に接続されて、商用電力系統Bが平常時において商用電力系統B、太陽光発電装置Cから得られる電力を充放電コントローラ2、専用負荷7に入力する。また、電力入力端子5は、商用電力系統Bの平常時や商用電力系統Bから電力供給が一時的に途絶える停電時には分電盤B1に接続され、そして、商用電力系統Bからの電力供給が長期的に望めないなどの災害時には分電盤B1を介さずに太陽光発電装置CのパワコンC2に直接接続されるものである。
なお、図示を省略しているが、電力入力端子5として、例えば、電源プラグまたは電源コンセントのいずれか一方を使用し、分電盤B1、パワコンC2にわたり配線される延長ケーブル側に備えられている電源コンセントまたは電源プラグを差込み方式にて接続するようにするとよい。
【0021】
≪電力出力端子の構成≫
電力出力端子6は、回路切替え部4のリレー接点4aに接続されて、商用電力系統B、太陽電池C1、蓄電池1から得られる電力を専用負荷7に出力するものである。
なお、図示を省略しているが、電力出力端子6として、例えば、電源プラグまたは電源コンセントのいずれか一方を使用し、専用負荷7側に備えられている電源コンセントまたは電源プラグに差込み方式にて接続するようにするとよい。
【0022】
[作用説明]
つぎに、以上のように構成されている本実施形態に係る戸別蓄電付き売電可能太陽光システムの動作の一例について簡単に説明する。
まず初めに、商用電力系統Bからの電力供給が平常に行われている平常時について説明する。
図3は、商用電力系統の平常時(通常時)における蓄電池への電力充電動作(デフォルト動作)を、電力の流れで示す説明図である。矢印aは、商用電力系統B、太陽光発電装置Cからの電力の流れを示す。
【0023】
図3は、商用電力系統Bから専用負荷7、通常負荷8への電力供給が平常に行われている平常時の状態であり、この状態において商用電力系統B、太陽光発電装置Cからの電力は、通常負荷8、電力入力端子5から蓄電装置Aの専用負荷7へと供給されるとともに、充放電コントローラ2を通して蓄電池1に流れる。
このとき、蓄電池1の充電状態が満充電状態であるときには、充放電コントローラ2の電力充電動作は機能せず、電力は蓄電池1に流れない。一方、自然放電などによって蓄電池1の充電が満充電状態よりも減って(下がって)いるときには、充放電コントローラ2が電力充電動作を開始して蓄電池1への電力充電を行う。このようにして、蓄電池1の充電は充放電コントローラ2によって常に満充電状態に管理(監視)維持される。つまり、停電や災害などにより商用電力系統Bからの電力供給が途絶えたときの非常時に備える。
そして、蓄電池1が満充電状態で、太陽電池C1で発電される電力が、専用負荷7、通常負荷8の消費電力量を超える場合には、余った電力を分電盤B1から商用電力系統Bに逆潮流し、余剰電力を電力会社に売電する。
【0024】
つぎに、商用電力系統Bからの電力供給が一時的に途絶える停電時について説明する。
図4は、停電により商用電力系統からの電力供給が一時的に途絶えたときの電力放電動作を、電力の流れで示す説明図である。矢印bは、蓄電池1から放電される電力の流れを示す。ここでは、図3を適宜参照しながら説明する。
【0025】
停電などによって商用電力系統Bからの電力供給が途絶えて分電盤B1の電源が完全に落ちると、充放電コントローラ2は商用電力系統Bの停電として検出するとともに、停電検出とほぼ同時に回路切替え部4に回路切替え信号を発信する。
すると、回路切替え部4の回路接続が、図3に示すリレー接点4aとリレー接点4bとの接続状態から図4に示すリレー接点4aとリレー接点4cとの接続に自動的に切り替わる。
これにより、蓄電池1からの放電が開始して専用負荷7に供給される。つまり、停電時において最低限電力供給を必要とする例えば、冷蔵庫、テレビ、一部の照明などに対して蓄電池1から電力を安定的に供給することができる。
【0026】
そして、商用電力系統Bからの電力供給が復帰した時には分電盤B1の電源が立ち上がることで、これを充放電コントローラ2が検出するとともに、復帰検出とほぼ同時に回路切替え部4に回路切替え信号を発信する。
すると、回路切替え部4の回路接続が、図4に示すリレー接点4aとリレー接点4cとの接続状態から図3に示すリレー接点4aとリレー接点4bとの接続に自動的に切り替わる。これにより、商用電力系統Bから専用負荷7、通常負荷8への電力供給が平常に行われる図3に示す平常時の電力供給系統に戻される。
【0027】
つぎに、商用電力系統Bからの電力供給が長期的に望めないおそれがある災害時について説明する。
図5は、災害により商用電力系統から電力供給が長期的に望めないときの電力の流れを示す説明図である。矢印cは、太陽光発電装置C(パワコンC2)からの電力の流れを示す。ここでは、図3を適宜参照しながら説明する。
【0028】
地震、その他の自然災害などにより商用電力系統Bからの電力供給が途絶えて分電盤B1の電源が完全に落ちると、前記停電時と同じく、回路切替え部4の回路接続が、図3に示すリレー接点4aとリレー接点4bとの接続状態から図5に示すリレー接点4aとリレー接点4cとの接続に自動的に切り替わる。
そして、商用電力系統Bからの電力供給が長期的に望めない非常事態になったときには、蓄電装置Aの電力入力端子5の接続を、図3に示す分電盤B1への接続から図5に示す太陽光発電装置CのパワコンC2に備えられている図示省略の自立運転コンセントなどに繋ぎ替える。つぎに、パワコンC2に備えられている図示省略の運転モード切替えスイッチを平常運転モード側から自立運転モード側に切り替えて、パワコンC2を自立運転モードで運転させる。
すると、太陽電池C1で発電されてパワコンC2によって直流から交流に変換された電力は、電力入力端子5から充放電コントローラ2を通して蓄電池1に直接供給されて蓄電池1に一旦充電された後に、蓄電池1から放電されて専用負荷7に供給される。つまり、商用電力系統Bからの電力供給が長期的に望めない災害時において、最低限電力供給を必要とする例えば、冷蔵庫、テレビ、一部の照明などに対して太陽電池C1、蓄電池1から安定的に電力を供給することができる。
【0029】
A 蓄電装置
1 蓄電池
2 充放電コントローラ
3 DC/ACインバータ
4 回路切替え部
5 電力入力端子
6 電力出力端子
7,8 負荷
B 商用電力系統
B1 分電盤
C 太陽光発電装置
C1 太陽電池
C2 パワコン

(57)【要約】

【課題】停電や災害などによって商用電力系統からの電力供給が途絶えたとき、商用電力系統に代わって負荷に対して電力を安定的に供給する。【解決手段】商用電力系統Bからの電力供給が途絶える非常時に、負荷7に電力を供給する戸別蓄電付き売電可能太陽光システムであって、蓄電装置Aが、商用電力系統B、太陽電池C1に接続される電力入力端子5から入力される電力を受けて充電が行われる蓄電池1、蓄電池1の電力充電動作と電力放電動作を制御する充放電コントローラ2、商用電力系統Bからの電力供給が途絶えたときに、蓄電池1からの電力供給に切り替える回路切替え部4、回路切替え部4に接続される電力出力端子6を備えている。


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【インターネット特許番号リンク】

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