住宅用電力系統的製作方法
2023-04-25 19:04:21 2
專利名稱：住宅用電力系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有外部的系統側電源、與該系統側電源協同(連糸)的太陽能發電裝置和能夠將由太陽能發電裝置發電的發電電力作為能量存儲的能量存儲裝置的住宅用電力系統。
背景技術：
作為與商用電力系統等外部電源(系統側電源)協同的太陽能發電系統的一個例子，知道專利文獻I中記載的系統。該太陽能發電系統的特徵在於，具有太陽能電池模塊；蓄電裝置；控制蓄電裝置放電的放電控制裝置；控制從外部電源向蓄電裝置充電的充電控制裝置；輸入來自太陽能電池模塊或者蓄電裝置的電力，並對外部電源或者負荷供給電力的變換器；所述太陽能電·池模塊將其發電電力以輸入上述變換器的方式連接在該變換器上，上述蓄電裝置通過上述放電控制裝置將其輸出電力以輸入上述變換器的方式連接在該變換器上，而且通過上述充電控制裝置連接在上述外部電源上，上述放電控制裝置在上述變換器工作時，將從上述太陽能電池模塊或者上述蓄電裝置向該變換器的輸入電力總以規定值以上的方式來控制上述蓄電裝置的放電。而且，在太陽能發電系統中，變換器總在規定值以上的輸入電力的基礎上工作，所以能夠維持變換器的高的變換效率，此外，向蓄電裝置的充電由充電控制裝置從外部電源進行，從而不受太陽能電池模塊的輸出影響，所以總能夠確保按照預先計劃的充電電量，能夠防止充電電力的不足。專利文獻專利文獻I :特開平11-46458號公報
發明內容
可是，在上述的太陽能發電系統中，如果持續銷售(逆潮流)發電電力，就會使外部的電力系統發生電壓上升。因此，在太陽能發電系統中，在系統側電壓比規定值更高時，由於以限制輸出電力或者使太陽能發電系統停止的方式進行系統側電壓抑制，因此無法向系統側銷售剩餘的發電電力，即使對於自家消耗部分的電力，也必須從電力公司購買。本發明是鑑於上述情況而提出的，其主旨在於提供一種住宅用電力系統，該住宅用電力系統能夠預先預測系統側電壓抑制的發生，將太陽能發電裝置的剩餘的發電電力的用途由向系統側的售電切換為作為能量的存儲。為了解決上述問題，例如如圖I和圖2所示，權利要求I記載的發明是一種住宅用電力系統，該住宅用電力系統包括，外部的系統側電源I、與系統側電源I協同的太陽能發電裝置2、以及能夠將由太陽能發電裝置2發電的發電電力作為能量存儲的能量存儲裝置3 ；其特徵在於，該住宅用電力系統還包括電力控制部件6，該電力控制部件6根據在過去發生系統側電壓抑制時的系統側電壓變動狀況、日期時刻、外部氣溫、氣象狀況等歷史數據，以及現在的系統側電壓變動狀況、日期時亥IJ、外部氣溫、氣象狀況等現在的數據，預測系統側電壓抑制的發生的有無，在預測為發生系統側電壓抑制的情況下，將由所述太陽能發電裝置2發電的剩餘的發電電力在所述能量存儲裝置3中存儲。根據權利要求I記載的發明，電力控制部件6根據過去發生系統側電壓抑制時的系統側電壓變動狀況、日期時刻、外部氣溫、氣象狀況等歷史數據，以及現在的系統側電壓變動狀況、日期時刻、外部氣溫、氣象狀況等現在的數據，預測系統側電壓抑制的發生的有無，在預測為發生系統側電壓抑制的情況下，能夠將所述太陽能發電裝置2的剩餘的發電電力的用途由向系統側的售電切換為作為能量的存儲。權利要求2記載的發明，在權利要求I所述的住宅用電力系統中，其特徵在於，所述電力控制部件6在預測為不發生系統側電壓抑制的情況下，選擇將由太陽能發電裝置2發電的剩餘的發電電力對系統側售電，或者在所述能量存儲裝置中存儲。 這裡，基於所述電力控制部件6的選擇能夠通過連接在控制裝置6上的顯示裝置14的輸入部件由使用者預先選擇、登記。根據權利要求2記載的發明，電力控制部件6在預測為不發生系統側電壓抑制的情況下，能夠自由選擇將由太陽能發電裝置2發電的剩餘的發電電力對系統側售電，或者在所述能量存儲裝置3中存儲。權利要求3記載的發明，在權利要求I或2所述的住宅用電力系統中，其特徵在於，所述能量存儲裝置3具有多個蓄電池7···；所述電力控制部件6將由所述太陽能發電裝置2發電的發電電力對所述多個蓄電池7…中的至少一個蓄電池7充電,使剩餘的充電完畢的蓄電池7用於對家庭內負荷5供電而放電。根據權利要求3記載的發明，電力控制部件6 —方面將由太陽能發電裝置2發電的發電電力對多個蓄電池7…中的至少一個蓄電池7充電，另一方面，使剩餘的充電完畢的蓄電池7用於對家庭內負荷5供電而放電，因此，將發電電力對蓄電池7充電時,作為家庭內負荷5的穩定電力的供給源，沒有必要依賴從系統側電源I買電。因此，能夠比以往更穩定、無浪費地利用太陽能發電裝置2的發電電力。權利要求4記載的發明，在權利要求3所述的住宅用電力系統中，其特徵在於，構成所述能量存儲裝置3的多個蓄電池7…中的至少一個與移動體10所具有的蓄電池11具有兼容性。 此外，也可以從系統側電源I、太陽能發電裝置2、能量存儲裝置3中的至少一個經由移動體10向移動體10所具有的蓄電池11充電。根據權利要求4記載的發明，移動體10即使在外出中，也能在住宅側將具有兼容性的蓄電池7進行充電和準備。此外，在停電時和非常時刻，能夠將移動體10的蓄電池11作為向住宅內的供電源使用。權利要求5記載的發明，在權利要求3或4所述的住宅用電力系統中，其特徵在於，所述能量存儲裝置3除了蓄電池7，還具有將電能作為熱能蓄熱的蓄熱裝置8。
根據權利要求5記載的發明，能夠將太陽能發電裝置2的剩餘的發電電力在蓄熱裝置8作為熱能蓄熱。根據本發明，電力控制部件根據在過去發生系統側電壓抑制時的歷史數據和現在的現在數據，預測系統側電壓抑制的發生的有無，在預測為發生系統側電壓抑制的情況下，將由太陽能發電裝置發電的剩餘的發電電力在能量存儲裝置中存儲，因此能夠將太陽能發電裝置的剩餘的發電電力的用途由向系統側的售電切換為作為能量的存儲，因此，能夠無浪費地使用能量。
下面簡要說明附圖。 圖I是表示本發明所涉及的住宅用電力系統的概略結構的框圖。圖2是用於說明在本發明所涉及的住宅用電力系統中的控制方法的圖。
具體實施例方式以下，參照附圖，對本發明所涉及的住宅用電力系統的一個例子進行說明。圖I是表示本發明所涉及的住宅用電力系統的概略結構的框圖，圖2是用於說明相同的住宅用電力系統中的控制方法的圖。如圖I所示，住宅用電力系統包括，系統側電源I、與系統側電源I協同的太陽能發電裝置2、能夠將由太陽能發電裝置2發電的發電電力作為能量存儲的能量存儲裝置3。系統側電源I供給來自電力公司的交流電力，與設置在住宅內的分電盤4連接。分電盤4連接有電器(家庭內負荷)5···。電器(家庭內負荷)5···是在住宅內具有的冰箱、洗衣機、空調、電視、電燈等家電。太陽能發電裝置2與連接在分電盤4上的電力控制部件6連接。能量存儲裝置3具有多個蓄電池7…和蓄熱裝置8，連接在所述電力控制部件6上。蓄電池7將由太陽能發電裝置2發電的剩餘的發電電力、比較便宜的夜間的系統電力蓄電，而且根據需要能夠進行放電。蓄熱裝置8是電熱水器，能將電力作為熱能蓄熱。構成所述能量存儲裝置3的多個蓄電池7分別與移動體10所具有的蓄電池11具有兼容性。該蓄電池11能夠與電力控制部件6連接，能夠從住宅側的系統側電源I或太陽能發電裝置2用電纜充電。移動體10是插電式混合動力汽車(PHV)和電動汽車(EV)等用電能行駛的汽車，具有所述蓄電池11。另外，移動體10並不局限於4輪的汽車，也可以是摩託車或小型摩託車
(7夕一夕)。而且，在所述電力控制部件6中，從系統側電源I、太陽能發電裝置2、能量存儲裝置3、移動體10所具有的蓄電池11中的至少一個對電器5…供電，此外，選擇其優先級，還能夠選擇包含進行充放電的蓄電池11的多個蓄電池7的優先級。此外，本住宅用電力系統中的至少一個電力供給系統包含移動體10的蓄電池11。所述電力控制部件6具有下述功能根據在過去發生系統側電壓抑制時的系統側電壓變動狀況、日期時刻、外部氣溫、氣象狀況等歷史數據，以及現在的系統側電壓變動狀況、日期時刻、外部氣溫、氣象狀況等現在的數據，預測系統側電壓抑制的發生的有無，在預測為發生系統側電壓抑制的情況下，將由所述太陽能發電裝置2發電的剩餘的發電電力在所述能量存儲裝置3中存儲。以下，就基於電力控制部件6對預測系統側電壓抑制發生的方法加以說明。首先，電力控制部件6存儲(積蓄)在過去發生的系統側電壓抑制的歷史數據。在系統側設置有能夠監視系統側電壓的電壓檢測器12，該電壓檢測器12連接在電力控制部件6上。而且，通過電壓檢測器12監視系統側的電壓，如果發生系統側電壓抑制，電力控制部件6就存儲此時的「日期時刻」、「外部氣溫」、「氣象狀況」等歷史數據。「日期時刻」還包含季節、平日和休息日、時間帶的數據。電力控制部件6具有時鐘功能，通過該時鐘功能，獲得發生系統側電壓抑制時的「日期時刻」、「季節」、「平日和休息 日」、「時間帶」的數據，將該數據得分化，存儲到電力控制部件6。此外，電力控制部件6連接有能夠檢測外部氣溫的溫度傳感器13，通過溫度傳感器13獲得發生系統側電壓抑制時的外部氣溫的數據，將該數據得分化，存儲到電力控制部件6。「氣象狀況」為晴天、陰天、雨等狀況的數據，例如在電力控制部件6上連接有氣象傳感器，通過該氣象傳感器，獲得發生系統側電壓抑制時的氣象狀況的數據，將該數據得分化，存儲到電力控制部件6。此外，也可以將電力控制部件6與網際網路連接，從通知天氣情況的站點取得發生系統側電壓抑制時的氣象狀況的數據，將該數據得分化，存儲到電力控制部件6。例如電力控制部件6按如下方式進行對所述數據的得分化。如果基於天氣(氣象狀況)的得分為a，則晴天時，a=l分，陰天時，a=0. 5分，下雨時，a=0分，進行得分化。如果基於外部氣溫T的得分為b，則IXI (TC或者30°C彡T時，b=l分，10°C彡T〈15°C或者25°C彡T〈30°C時，b=0. 5分，15°C彡T〈25°C時，b=0分，進行得分化。如果基於平日和休息日的得分為C，則平日時，C=I分，休息日時，C=O分，進行得分化。如果基於季節的得分為d，則6月至9月時，d=l分，12月至4月時，d=0. 5分，5月以及10月至11月時，d=0分，進行得分化。如果基於時間帶的得分為e，則10點至16點時，e=l分，7點至10點以及16點至19點時，e=0. 5分，O點至7點以及19點至24點時，e=0分，進行得分化。電力控制部件6以下述的方式獲得「系統側電壓變動狀況」的數據，並存儲。首先，如果發生系統側電壓抑制的日子的太陽能發電開始時的系統側電壓Vs的得分為 f，則 Vs 彡 105V 時，f = I 分，103V ( Vs〈105 時，f = 10. 5 分，Vs<103V 時，f = 10分，進行得分化。接著，如果對於發生系統側電壓抑制的日子的經過時間的系統側電壓變化量的得分為g，則發生系統側電壓抑制時的電壓為VI，時刻為Tl，從開始當日的太陽能發電開始到發生系統側電壓抑制之間的系統側最低電壓為V0，系統側最低電壓變為VO的時刻為TO的情況下，對於經過時間的系統側電壓變化量dV/dt為dV/dt= (Vl-VO) / (Tl-TO)。
而且，dV/dt彡 3 時，g=l 分,0 < dV/dt<3 時，g=0. 5 分，dV/dt<0 時，g=0 分,進行得分化。而且，如果系統側電壓抑制的發生得分例如為P (發生)，就定義為P (發生)=(a+b+c+d+e) a +f β +g γ。這裡，α、β、Υ是加權係數(影響係數)，由住宅的生態環境條件和地區固有的變動特性等決定，此外，是使用者可變的係數。例如，在某地區的某住宅，α=1，β=0. 5，Y =2。接著，電力控制部件6將現在的系統側電壓變動狀況、日期時刻、外部氣溫、氣象狀況等現在的數據以與上述同樣的方法求出，得分化。這時，根據當日的日期時刻、外部氣溫、氣象狀況等，求出所述a、。此外，如果當日的太陽能發電開始時的系統側電壓的得分為f，就與上述同樣地求出f。 此外，如果對於當日的經過時間的系統側電壓變化量的得分為g，就與上述同樣地求出g。而且，如果系統側電壓抑制的發生預測得分例如為P (預測)，就定義為P (預測)=(a+b+c+d+e) a +f β +g γ。而且，在該P (預測)和過去的該當日發生的η次系統側電壓抑制中，與此時的發生得分P (發生)的平均值=Pn比較，進行預測。例如，某時刻的發生預測得分P (預測)超過Pn的80%的狀態持續一定時間以上的情況下，電力控制部件6發出警告，同樣，超過90%的狀態持續一定時間以上的情況下，電力控制部件6預測為發生系統側電壓抑制，執行將由太陽能發電裝置2發電的剩餘的發電電力在能量存儲裝置3存儲的控制。即電力控制部件6進行自動由售電切換為「住宅內的蓄電和蓄熱」的控制。另外，在電力控制部件6連接有設置在住宅內的內壁等上的顯示裝置14，對顯示裝置14發出警告。例如，使顯示裝置14的警告燈閃爍，或者從揚聲器發出警告聲。在具有上述的電力控制部件6的住宅用電力系統中，能夠選擇自動運行(委託運行)模式和任意運行(基於使用者的設定)模式，能夠從所述顯示裝置14的選擇畫面進行該選擇。選擇自動模式時，如上述一樣由電力控制部件6進行控制。而在任意運行模式下，使用者能夠任意變更所述得分a'的設定內容和得分設定、進而能夠任意變更所述加權係數α、β、Y，能夠考慮地區和所在條件等個別要素而設定。另一方面，電力控制部件6在某時刻的發生預測得分P (預測)以低於Pn的80%的狀態持續一定時間以上的情況下，預測不發生系統側電壓抑制，選擇由太陽能發電裝置2發電的剩餘的發電電力銷售給系統側，或者在能量存儲裝置3中存儲。在該選擇中具有自動模式和手動模式，自動模式時，電力控制部件6對蓄電池7充電，直到構成能量存儲裝置3的蓄電池7充滿電，如果蓄電池7充滿電，或者蓄電池7充滿電後，就將電力銷售(賣電)給系統側。此外，手動模式時，使用者能夠通過所述顯示裝置14的選擇畫面，進行將所述剩餘的發電電力銷售給系統側，或者在能量存儲裝置3存儲的選擇、或者進行將所述剩餘的發電電力對移動體10的蓄電池11充電的選擇。而且，電力控制部件6選擇將來自系統側電源I的電力在能量存儲裝置3中存儲，或者對移動體10的蓄電池11充電，使用者能夠從所述顯示裝置14的選擇畫面預先設定該選擇的優先級。此外，電力控制部件6將由太陽能發電裝置2發電的發電電力對構成能量存儲裝置3的多個蓄電池7···中的至少一個蓄電池7充電，使剩餘的充電完畢的蓄電池7用於對電器(家庭內負荷)5供電而放電。該放電的電力通過分電盤4提供給所述電器(家庭內負荷)5。此外，所述顯示裝置14 一直顯示有如何通過電力控制部件6控制電力。例如，在顯示裝置14顯示基於電壓檢測器12的監視電壓、基於電力控制部件6的系統側電壓抑制發生預測結果、向系統側的售電狀況、基於太陽能發電裝置2的發電狀況以及至少一個電力供給系統的蓄電池7的蓄電量。而且，顯示裝置14能夠顯示蓄電量最少的第一蓄電池7和蓄電量其次少的第二蓄電池7的蓄電量。
接著，參照圖I和圖2，說明本實施方式的住宅用電力系統的控制方法的一個例子。在住宅用電力系統中，如果從系統側電源I供給電力，同時太陽能發電裝置2進行發電，電力控制部件6就根據在過去發生系統側電壓抑制時的系統側電壓變動狀況、日期時刻、外部氣溫、氣象狀況等歷史數據，以及現在的系統側電壓變動狀況、日期時刻、外部氣溫、氣象狀況等現在的數據，來預測系統側電壓抑制的發生的有無。另外，通過電壓檢測器12 —直檢測、監視系統側的電壓。電力控制部件6預測為發生系統側電壓抑制的情況下，中止向系統側售電，同時電力控制部件6進行控制，從而將由太陽能發電裝置2發電的剩餘的發電電力在所述能量存儲裝置3中存儲。這時，電力控制部件6決定將剩餘的發電電力在能量存儲裝置3的蓄電池7…中蓄電或者在蓄熱裝置8中作為熱能蓄熱的優先級。而且，根據該決定，對蓄電池7充電，在蓄熱裝置8中作為熱能蓄熱(運行蓄熱裝置8)。使用者能從顯示裝置14預先設定所述優先級。另外，電力控制部件6識別蓄電量最少的蓄電池7，讓該蓄電池7優先進行向蓄電池7…的充電。另一方面，電力控制部件6預測為不發生系統側電壓抑制的情況下，電力控制部件6決定由太陽能發電裝置2發電的剩餘的發電電力的使用方法(用途)。即選擇(決定)將由太陽能發電裝置2發電的剩餘的發電電力銷售給系統側，或者在能量存儲裝置3存儲，或者對移動體10的蓄電池11充電。而且，根據該決定，進行售電、充電、蓄熱。在售電、充電、蓄熱過程中，也能夠選擇優先級，使用者能夠從顯示裝置14預先設定所述優先級。例如，將由太陽能發電裝置2發電的剩餘的發電電力優先銷售給系統側，而且第一蓄電池7的蓄電量變為規定量以下時，中止太陽能發電裝置2的電力的銷售，將太陽能發電裝置2的電力提供給第一蓄電池7,而且能夠從第二蓄電池7對家庭內的電器5…供給電力。另外，在上述的電力控制過程中，來自系統側電源I的電力通過分電盤4提供給電器(家庭內負荷)5,但是將足以讓電器(家庭內負荷)5運行的電力向蓄電池7充電時，電力控制部件6進行控制，從而由蓄電池7對電器(家庭內負荷)5供電。此外，電力控制部件6也能夠進行控制，從而從系統側電源I存儲比較便宜的深夜電力。即本住宅用電力系統至少具有一個在夜間用深夜電力充電的蓄電池7的電力供給系統。根據本實施方式，電力控制部件6根據在過去發生系統側電壓抑制時的系統側電壓變動狀況、日期時刻、外部氣溫、氣象狀況等歷史數據，以及現在的系統側電壓變動狀況、日期時刻、外部氣溫、氣象狀況等現在的數據，預測系統側電壓抑制的發生的有無，預測為發生系統側電壓抑制的情況下，將由太陽能發電裝置2發電的剩餘的發電電力在能量存儲裝置3中存儲，因此有利於系統側的電力穩定化。此外，電力控制部件6在預測不發生系統側電壓抑制的情況下，使用者能夠預先選擇將由太陽能發電裝置2發電的剩餘的發電電力對系統側售電，或者在能量存儲裝置3中存儲，或者對移動體10的蓄電池11充電，即在不發生系統側電壓抑制的情況下，能夠自 由選擇太陽能發電裝置2的剩餘的發電電力的用途。而且，電力控制部件6將由太陽能發電裝置2發電的剩餘的發電電力對多個蓄電池7…中至少一個蓄電池7充電,使剩餘的蓄電池7用於對電器(家庭內負荷)5供電而放電，因此在將發電電力對蓄電池7充電時,作為家庭內負荷5的穩定電力的供給源,沒有必要依賴從系統側電源I買電。因此，能比以往更穩定、無浪費地利用太陽能發電裝置2的發電電力。此外，構成能量存儲裝置3的多個蓄電池7中的至少一個與移動體10所具有的蓄電池11具有兼容性，因此移動體10即使在外出中，也能夠在住宅側將具有兼容性的蓄電池7進行充電和準備。此外，在停電時和非常時刻，能夠將移動體10的蓄電池11作為向住宅內的供電源使用。此外，能量存儲裝置3除了蓄電池7，還具有將電能作為熱能蓄熱的蓄熱裝置8，所以能夠將太陽能發電裝置2的剩餘的發電電力在蓄熱裝置8作為熱能蓄熱。工業實用性根據本發明，電力控制部件根據過去發生系統側電壓抑制時的歷史數據，以及現在的現在數據，預測系統側電壓抑制的發生的有無，預測為發生系統側電壓抑制的情況下，能夠將由太陽能發電裝置發電的剩餘的發電電力在能量存儲裝置中存儲，因此能夠將太陽能發電裝置的剩餘的發電電力的用途由向系統側的售電切換為作為能量的存儲，因此，能夠沒有浪費地使用能量。附圖標記說明I 系統側電源2 太陽能發電裝置3 能量存儲裝置5 電器(家庭內負荷)6 電力控制部件7 蓄電池8 蓄熱裝置10 移動體
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蓄電池
權利要求
1.一種住宅用電力系統，該住宅用電力系統包括外部的系統側電源、與該系統側電源協同的太陽能發電裝置、以及能夠將由所述太陽能發電裝置發電的發電電力作為能量存儲的能量存儲裝置； 其特徵在於，該住宅用電力系統還包括電力控制部件，該電力控制部件根據在過去發生系統側電壓抑制時的系統側電壓變動狀況、日期時刻、外部氣溫、氣象狀況等歷史數據，以及現在的系統側電壓變動狀況、日期時刻、外部氣溫、氣象狀況等現在的數據，預測系統側電壓抑制的發生的有無，在預測為發生系統側電壓抑制的情況下，將由所述太陽能發電裝置發電的剩餘的發電電力在所述能量存儲裝置中存儲。
2.根據權利要求I所述的住宅用電力系統，其特徵在於，所述電力控制部件在預測為不發生系統側電壓抑制的情況下，選擇將由所述太陽能發電裝置發電的剩餘的發電電力對系統側售電，或者在所述能量存儲裝置中存儲。
3.根據權利要求I或2所述的住宅用電力系統，其特徵在於， 所述能量存儲裝置具有多個蓄電池； 所述電力控制部件將由所述太陽能發電裝置發電的剩餘的發電電力向所述多個蓄電池中的至少一個蓄電池充電，使剩餘的蓄電池用於對家庭內負荷供電而放電。
4.根據權利要求3所述的住宅用電力系統，其特徵在於，構成所述能量存儲裝置的所述多個蓄電池中的至少一個蓄電池與移動體所具有的蓄電池具有兼容性。
5.根據權利要求3或4所述的住宅用電力系統，其特徵在於，能量存儲裝置除了蓄電池之外，還具有將電能作為熱能蓄熱的蓄熱裝置。
全文摘要
根據在過去發生系統側電壓抑制時的系統側電壓變動狀況、日期時刻、外部氣溫、氣象狀況等歷史數據，以及現在的系統側電壓變動狀況、日期時刻、外部氣溫、氣象狀況等現在的數據，預測系統側電壓抑制的發生的有無。預測為發生系統側電壓抑制的情況下，系統設置有將由所述太陽能發電裝置(2)發電的剩餘的發電電力在所述能量存儲裝置(3)中存儲的電力控制部件(6)。因此能夠將由太陽能發電裝置(2)發電的剩餘的發電電力的用途由向系統側的售電切換為作為能量的存儲。
文檔編號H02J7/35GK102948032SQ20118000963
公開日2013年2月27日 申請日期2011年2月16日 優先權日2010年2月17日
發明者尾崎大治郎, 君付政春 申請人:豐田自動車株式會社, 三澤住宅株式會社