平成21年度 実績報告書
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! $ , 0 2 SW Grid : ON ⇒ Grid - connected OFF ⇒ Stand - alone P EDLC P EDLC > 0 : Dischagre power from EDLC < 0 : Chagre power from EDLC 0 DC BUS Voltage : 3 40 V PV 教育研究プラットフォームIDER研究成果/ポストドクター・GCOE研究員直 流 接 続 さ れ た 太 陽 電 池 ・ 家 庭 用 ガ ス エ ン ジ ン コ ー ジ ェ ネ レ ー シ ョ ン ・ 電 気 二 重 層 キ ャ パ シ タ の ハ イ ブ リ ッ ド 発 電 シ ス テ ム の 制 御 龍 建儒 大阪大学大学院 工学研究科 電気電子情報工学専攻 伊瀬 研究室 ア ブ ス ト ラ ク ト 近年、住宅用太陽光発電システムの普及が進んでいる。太陽光発電は太陽光をエネルギー源として 発電するため、夜間に発電できない。しかし、家庭の電力需要は夕方から夜間に中心であることから需 要と供給のギャップが生じてしまう。そこで、太陽光発電とガスエンジンコージェネレーションの二つの分 散電源を併用するハイブリッ ド発電システムを導入されて、更に直流接続されたハイブリッド発電システ ムを提案し、制御方法について検討を行った。 本研究では、 ハイブリッド発電システムの一形態として 図 1 に示す 太陽光発電とガスエンジンコージェ ネレーションの 出力 を直流で接続する家庭用ハイブリッド発電システムを提案 し、太陽電池、ガスエンジン コージェネレーションシステムと電力貯蔵装置の一体的運用によるエネルギーと設備の有効利用を目指 す。各機器を直流で接続することにより電力貯蔵に伴う電力変換器損失の低減および自立運転への容 易な移行が可能となる。図 1 の SW Grid がオンの状態であれば系統連系時の運転を行い、オフの状態であ れば自立運転時の運転を行う。 実験システムは約 2.7 kW の太陽電池と 1 kW のガスエンジンコージェネ レーションと電力貯蔵装置を直流で接続し、 1 台のインバータで系統と連系、および自立運転の制御を行 う。本システムの電力貯蔵装置については充電エネルギーが電圧により容易に分かる電気二重層キャパ シタ (Electric Double Layer Capacitors, 以下では EDLC) を用いて実験を行った。また、自立運転時では 家庭の特定負荷は ガスエンジン 発電機からの出力でまかなえるように 1 kW 未満として設定した。電力貯 蔵装置をシステムに導入するねらいは三つある。 ガスエンジン 発電機からの余剰電力を充電 自立運転 系統電圧上昇時の対策 これらの目的のため, ガスエンジンコージェネレーション の起動・停止時の不足・余剰電力の吸収,供 給。また,太陽光発電の変動による配電線電圧上昇を抑制するために EDLC を用いた。一方,自立運転 時には 、 ガスエンジンコージェネレーションの起動時間が約 2 分から 4 分くらいかかるので,本システムは ガスエンジンコージェネレーショ ンが起動するまでの時間を考慮した上で EDLC の容量を設計した。すな わち,自立運転時には図 1 の 1 kW の家庭の特定負荷 ( P s.load ) へ 4 分供給できる容量である。 図 1 ハイブリッド発電システムの構成 ■■■114

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