JP7244062B2 - Wind condition observation system, continuous power supply system, and continuous power supply method - Google Patents
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Description
本発明は、風況観測システム、連続給電システム、及び連続給電方法に関する。 The present invention relates to a wind condition observation system, a continuous power supply system, and a continuous power supply method.
近年、環境問題への意識の高まりから、再生可能エネルギー源の開発が急速に進められている。近い将来、総エネルギーに対する再生可能エネルギー比率を現状の約12%から約20%にまで引き上げることが目標として掲げられている。現在開発が進められている再生可能エネルギー源としては、太陽光発電、風力発電、燃料電池発電、地熱発電などがある。その中で、風力発電は、再生可能エネルギー源として特に有力視されている。 In recent years, the development of renewable energy sources has been rapidly promoted due to the growing awareness of environmental problems. The goal is to raise the ratio of renewable energy to total energy from the current level of about 12% to about 20% in the near future. Renewable energy sources currently under development include photovoltaic power generation, wind power generation, fuel cell power generation, and geothermal power generation. Among them, wind power generation is particularly promising as a renewable energy source.
太陽光発電は、発電設備の建設コストが比較的小さいというメリットがある一方、ソーラーパネルを設置するために広い敷地を用意する必要があるというデメリットがある。燃料電池発電及び地熱発電は、現状、年間を通して長時間の連続運転ができるほどの信頼性はない。これらに比べると、風力発電は、風車の構造部材及び発電機の性能向上によって建設の容易化及び発電効率の向上などが進んでおり、建設コストの面でも、信頼性の面でも有力な再生可能エネルギー源として特に注目されているのである。 Solar power generation has the advantage that the construction cost of power generation equipment is relatively low, but the disadvantage is that it is necessary to prepare a large site to install the solar panels. Fuel cell power generation and geothermal power generation are currently not reliable enough to operate continuously for long hours throughout the year. Compared to these, wind power generation has progressed in terms of ease of construction and improvement in power generation efficiency due to improvements in the performance of wind turbine structural members and generators. It is attracting particular attention as an energy source.
風力発電設備を建設する際には、建設予定地における風況調査が不可欠である。これまで、風況調査は、建設予定地に風況観測塔(例えば、特許文献1を参照)を建設し、約1年間、風況観測塔から得られる風況データを解析することで行われてきた。しかし、風況観測塔の建設には多額の費用がかかる上、風力発電設備の建設に適さない建設予定地であることが判明した場合、その場所に数ヶ月で見切りをつけることがある。 When constructing a wind power generation facility, it is essential to conduct a wind condition survey at the planned construction site. Conventionally, wind condition surveys are conducted by constructing a wind condition observation tower (see, for example, Patent Document 1) on a planned construction site and analyzing wind condition data obtained from the wind condition observation tower for about one year. It's here. However, construction of a wind observation tower is expensive, and if it turns out that the planned construction site is not suitable for the construction of wind power facilities, the site may be abandoned within a few months.
さらに、建設機材の搬入が困難な山中に建設予定地に、高さが約60m~約100mの風況観測塔を建設することは大きな作業負担及び作業コストを伴う。そのため、従来の風況観測塔を利用した風況調査には多額の費用がかかるというデメリットがある。こうしたデメリットを克服するため、レーザを上空に向け出力して風況を観測するドップラーライダ(例えば、特許文献2を参照)、及び超音波を上空に向け出力して風況を観測するドップラーソーダ(例えば、特許文献3を参照)の開発が進められている。 Furthermore, building a wind condition observation tower with a height of about 60 m to about 100 m on a planned construction site in the mountains where it is difficult to bring in construction equipment entails a large work burden and work cost. Therefore, there is a demerit that a large amount of money is required for the wind condition survey using the conventional wind condition observation tower. In order to overcome these disadvantages, Doppler lidar (see, for example, Patent Document 2) outputs a laser to observe the wind conditions, and Doppler soda (see Patent Document 2) outputs ultrasonic waves to observe the wind conditions. For example, see Patent Document 3) is under development.
ドップラーライダ及びドップラーソーダなどの風況観測装置は、電力を利用して動作する。そのため、こうした風況観測装置を利用するためには電源の確保が課題となる。山中など、風力発電設備の建設予定地で商用電源を利用することは難しいため、風況観測装置の動作用に二次電池などの可搬型の電源が利用される。しかし、風況調査は、数ヶ月から1年間という長期間、風況観測装置を連続稼働して実施される。そのため、二次電池だけでは風況観測装置への電力供給を賄いきれない。 Wind observation devices such as Doppler lidar and Doppler soda operate using electric power. Therefore, in order to use such a wind condition observation device, securing a power supply is an issue. Since it is difficult to use a commercial power supply at a planned construction site for a wind power generation facility, such as in the mountains, a portable power supply such as a secondary battery is used to operate the wind condition observation device. However, the wind resource survey is conducted by continuously operating the wind resource observation device for a long period of several months to one year. Therefore, the secondary battery alone cannot supply power to the wind condition observation device.
観測システムへの電力供給に関し、下記の特許文献4では、ダイレクトメタノール型燃料電池を利用して二次電池を充電する可搬型の電源システムが提案されている。また、下記の特許文献4では、上記の電源システムにおいて、太陽光発電を利用して二次電池を充電する仕組みが提案されている。 Regarding the power supply to the observation system, Patent Document 4 below proposes a portable power supply system that charges a secondary battery using a direct methanol fuel cell. In addition, Patent Document 4 below proposes a mechanism for charging a secondary battery using photovoltaic power generation in the above power supply system.
ドップラーライダ又はドップラーソーダを利用する風況観測装置は、ある建設予定地での風況調査が完了すると、他の建設予定地に運ばれて次の風況調査に利用される。同様に、風況観測装置に電力を供給する電源システム(連続給電システム)も、他の建設予定地において次の風況調査に利用される。調査期間の途中で風況観測装置への給電が滞ると観測データの欠損が生じる。そのため、長期間、かつ繰り返し実施される風況調査に用いる連続給電システムには、信頼性と共に耐用年数の長さが求められる。 When a wind condition observation device using Doppler lidar or Doppler soda is completed at a certain planned construction site, it is transported to another planned construction site and used for the next wind condition investigation. Similarly, the power supply system (continuous power supply system) that supplies power to the wind condition observation device will also be used for the next wind condition survey at other planned construction sites. If the power supply to the wind condition observation device is interrupted during the survey period, the observation data will be lost. Therefore, a continuous power supply system used for long-term and repeated wind surveys is required to have reliability and a long service life.
また、連続給電システムは、風況観測装置と共に、頻繁にアクセスすることが困難な山中などに設置されるため、メンテナンスの頻度が少ない方が好ましい。そのため、連続給電システムに含まれる二次電池などの蓄電設備、及び蓄電設備に電力を供給する給電設備が長期間メンテナンスせずとも、正常に稼働し続けることが望まれる。 In addition, since the continuous power supply system is installed together with the wind condition observation device in a mountain that is difficult to access frequently, it is preferable that the frequency of maintenance is low. Therefore, it is desired that power storage equipment such as a secondary battery included in the continuous power supply system and power supply equipment that supplies electric power to the power storage equipment continue to operate normally without maintenance for a long period of time.
上記の課題に鑑み、本発明の1つの観点によれば、その目的は、連続稼働する風況観測装置に対して、より長期間、安定的に電力を供給することが可能な風況観測システム、連続給電システム、及び連続給電方法を提供することにある。 In view of the above problems, according to one aspect of the present invention, an object thereof is to provide a wind condition observation system capable of stably supplying power for a longer period of time to a continuously operating wind condition observation device. , a continuous power supply system, and a continuous power supply method.
本発明の一態様によれば、上空の風況を観測する風況観測装置と、風況観測装置に対して連続的に電力を供給する連続給電システムとを有する風況観測システムが提供される。連続給電システムは、蓄えた電力を連続的に風況観測装置へと供給する蓄電装置と、蓄電装置に電力を供給するソーラーパネルと、補給可能な燃料を用いて生成した電力を蓄電装置に供給する発電機と、風況観測装置の稼働期間中、蓄電装置の充電率が、所定の放電深度に対応する第1の閾値と第2の閾値との間の範囲に維持されるように発電機及びソーラーパネルによる充電を制御する制御装置とを含む。 According to one aspect of the present invention, there is provided a wind condition observation system that includes a wind condition observation device that observes wind conditions in the sky and a continuous power supply system that continuously supplies power to the wind condition observation device. . The continuous power supply system consists of a power storage device that continuously supplies stored power to the wind condition observation device, a solar panel that supplies power to the power storage device, and power generated using replenishable fuel that is supplied to the power storage device. During the operating period of the power generator and the wind condition observation device, the power storage device is maintained in a range between a first threshold value and a second threshold value corresponding to a predetermined depth of discharge. and a controller for controlling charging by the solar panel.
本発明によれば、連続稼働する風況観測装置に対して、より長期間、安定的に電力を供給することができる。 According to the present invention, power can be stably supplied for a longer period of time to a continuously operating wind condition observation device.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書及び図面において実質的に同一の機能を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Elements having substantially the same functions in the present specification and drawings may be denoted by the same reference numerals, thereby omitting redundant description.
[1.風況観測システム]
図1を参照しながら、本実施形態に係る風況観測システムについて説明する。図1は、本実施形態に係る風況観測システムについて説明するためのブロック図である。図1に示した風況観測システム10は、本実施形態に係る風況観測システムの一例である。
[1. Wind condition observation system]
A wind condition observation system according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram for explaining the wind condition observation system according to this embodiment. A wind
図1に示すように、風況観測システム10は、風況観測装置11、及び連続給電システム12を有する。
As shown in FIG. 1 , the wind
風況観測装置11は、例えば、ドップラーソーダ又はドップラーライダである。ドップラーライダは、パルスレーザを上空に射出し、上空に浮遊するエアロゾル粒子による後方散乱によって生じた反射波からドップラーシフト信号を捉え、そのドップラーシフト信号に基づいて高度別の水平速度及び風向を検出する気象解析装置である。ドップラーソーダは、超音波を上空に射出し、上空に浮遊するエアロゾル粒子による後方散乱によって生じた反射波からドップラーシフト信号を捉え、そのドップラーシフト信号に基づいて高度別の水平速度及び風向を検出する気象解析装置である。
The wind
連続給電システム12は、風況観測装置11に対して連続的に電力を供給するための電源システムである。連続給電システム12は、蓄電装置121、ソーラーパネル122、発電機123、燃料タンク124、及び制御装置125を有する。連続給電システム12の発電機123は、伝熱ライン126を介して風況観測装置11に接続されている。制御装置125は、遠隔制御機器20に無線接続されうる。
The continuous
蓄電装置121は、二次電池などの蓄電設備である。蓄電装置121として利用可能な二次電池としては、例えば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、バナジウム電池などがある。蓄電装置121に蓄えられた電力は、風況観測装置11に供給される。以下、蓄電装置121から風況観測装置11に供給される電力を電力Pwと表記する場合がある。
The
ソーラーパネル122は、太陽光から電力を生成する太陽光発電設備である。発電機123は、燃料タンク124に貯蔵されている燃料を利用して発電する発電設備である。例えば、発電機123は、LPガスを利用して発電するガス発電機、或いは、水素燃料、炭化水素燃料、又はアルコール燃料などを利用して発電する燃料電池である。但し、発電機123の信頼性及びコストの観点からガス発電機を適用することが好ましい。
The
発電機123に燃料を供給する燃料タンク124は、発電機123から取り外して連続給電システム12から取り出すことができる。例えば、燃料タンク124は、LPガスが充填された可搬型のガスボンベである。この場合、燃料タンク124は、2本以上のガスボンベを含んでいてもよい。例えば、2本のガスボンベを発電機123に接続して1本ずつ順に利用されるようにし、発電機123に燃料を供給しながらガスボンベを交換できるようにしてもよい。
A
ソーラーパネル122及び発電機123で生成された電力は蓄電装置121に供給される。以下、発電機123から蓄電装置121に供給される電力を電力Pw1、ソーラーパネル122から蓄電装置121に供給される電力を電力Pw2と表記する場合がある。ソーラーパネル122及び発電機123による蓄電装置121の充電は、制御装置125により制御される。また、蓄電装置121による風況観測装置11への電力供給は、制御装置125により制御される。
Electric power generated by the
伝熱ライン126は、発電機123で生じた排熱を風況観測装置11に伝達するための熱伝導機構である。伝熱ライン126の一端は、風況観測装置11の保温対象部位又はその近傍に設置される。一方、伝熱ライン126の他端は、発電機123の排熱バルブ123aに接続される。排熱バルブ123aは、伝熱ライン126への伝熱量を制御するバルブである。
The
伝熱ライン126は、例えば、発電機123から排出される高温(外気温に比べて高い温度)の気体を導通するパイプである。この場合、パイプの内側を高温の気体が流れ、伝熱ライン126の一端から排出される高温の気体が、風況観測装置11の保温対象部位に当たることで、その対象部位が温められる。また、排熱バルブ123aは、開口量を調整することによって、発電機123の排気口からパイプに流れる気体の量を制御する。排熱バルブ123aの開口量は、制御装置125により制御される。
The
風況観測装置11の性能を維持し、安定した動作を実現するために内部温度を一定の温度範囲に保つことが必要である。そのため、風況観測装置11にはヒータ(後述するヒータ114)が搭載されており、寒冷地、積雪時、凍結時などの低温環境においてヒータが作動して風況観測装置11が温められる。ヒータの作動は風況観測装置11の消費電力を増大させる。しかし、発電機123の排熱を利用して風況観測装置11を温めることで、ヒータの作動回数が減り、電力消費が抑制される。
In order to maintain the performance of the wind
制御装置125は、遠隔制御機器20と無線通信する。例えば、制御装置125は、風況観測装置11から取得したデータを遠隔制御機器20に送信してもよい。また、制御装置125は、蓄電装置121の蓄電状況、ソーラーパネル122の出力、及び燃料タンク124の残量などに関するデータを遠隔制御機器20に送信してもよい。また、制御装置125は、風況観測装置11及び連続給電システム12の動作制御に関する制御信号を遠隔制御機器20から受信してもよい。
上記のように、連続給電システム12は、ソーラーパネル122と発電機123とを組み合わせて蓄電装置121に電力(Pw1、Pw2)を供給し、蓄電装置121から風況観測装置11に電力(Pw)が供給される仕組みを有する。この仕組みにより、日照時間帯にはソーラーパネル122からの電力Pw2の供給によって発電機123による発電機会を抑制でき、日照が不足する時間帯には発電機123による蓄電装置121への安定した電力供給ができる。
As described above, the continuous
発電機123による発電機会の抑制は、燃料消費の抑制に寄与し、燃料タンク124の交換回数を減らすことに繋がる。このことは、メンテナンスの負担を大幅に軽減することに繋がる。また、蓄電装置121に一旦蓄積された電力が風況観測装置11に供給されるため、日照状況に依存するソーラーパネル122の出力状況及び発電機123の稼働状況によらず、風況観測装置11に安定した電力Pwが供給される。
Suppression of power generation opportunities by the
以下、上述した風況観測装置11、制御装置125、遠隔制御機器20について、さらに説明する。
The above-described wind
(風況観測装置について)
図2を参照しながら、風況観測装置11について、さらに説明する。図2は、本実施形態に係る風況観測装置について説明するためのブロック図である。
(About the wind condition observation device)
The wind
図2に示すように、風況観測装置11は、観測波出力部111、反射波受信部112、温度計113、ヒータ114、冷却ファン115、ワイパー116、通信部117、及び制御部118を有する。但し、風況観測装置11がドップラーソーダの場合、ワイパー116は省略される。
As shown in FIG. 2, the wind
観測波出力部111は、パルスレーザ又は超音波などの観測波を上空に向けて出力する。例えば、風況観測装置11がドップラーライダの場合、観測波出力部111は、パルスレーザを出力する。風況観測装置11がドップラーソーダの場合、観測波出力部111は、超音波を出力する。反射波受信部112は、上空に浮遊するエアロゾル粒子による後方散乱によって生じた反射波を受信する。
The observation
温度計113は、風況観測装置11の内部温度を測定する。温度計113は、内部温度の他に、外気温を測定してもよい。内部温度は、例えば、風況観測装置11の筐体内部の温度、或いは、風況観測装置11の観測性能に関係する主要部位又はその付近の温度である。風況観測装置11には、好適な観測性能を発揮できる温度範囲がある。風況観測装置11の内部温度が、その温度範囲より高い場合、或いは、その温度範囲より低い場合には観測性能が低下する。
A
ヒータ114は、風況観測装置11の内部温度が低下した際、観測性能の低下を抑制するために風況観測装置11を温めるための暖房手段である。冷却ファン115は、風況観測装置11の内部温度が上昇した際、観測性能の低下を抑制するために風況観測装置11を冷却するための冷房手段である。ヒータ114及び冷却ファン115を適切に制御することで、風況観測装置11の観測性能を維持することができる。
The
ワイパー116は、観測波の出力部分及び反射波の入力部分の少なくとも一方にある透明な保護部材に設置され、保護部材に付着する水滴などを除去する。保護部材は、観測波の出力部分及び反射波の入力部分に対する雨露及び雪霜などの進入を防止するための窓である。保護部材は、例えば、光波が透過する色のガラス又は樹脂材料(プラスチックなど)により形成される。
A
通信部117は、制御装置125と通信するための通信手段である。風況観測装置11と制御装置125とは有線又は無線で接続されうる。例えば、風況観測装置11と制御装置125とは通信用ケーブルで有線接続されてもよいし、或いは、LTE-M(LTEカテゴリーM1)、ZigBee(登録商標)、Bluetooth(登録商標)、又はその他のアドホックネットワークで無線接続されてもよい。
The
制御部118は、風況観測装置11が有する各構成要素の動作を制御する。例えば、制御部118は、観測波出力部111による観測波の出力タイミングを制御し、反射波受信部112が受信した反射波からドップラーシフト信号を捉え、そのドップラーシフト信号に基づいて上空の風況を解析する。そして、制御部118は、解析結果を観測データとして保持する。
The
また、制御部118は、温度計113から出力される内部温度に基づいて、ヒータ114及び冷却ファン115の動作を制御する。また、制御部118は、上記の保護部材に対する水分の付着状況に応じてワイパー116の動作を制御する。図3に示すように、ヒータ114、冷却ファン115、及びワイパー116が動作すると、風況観測装置11の消費電力が増加する。図3は、本実施形態に係る風況観測装置の電力消費特性について説明するための図である。
Also, the
図3の例では、内部温度が-20℃から0℃の範囲ではヒータ114がONになり、内部温度が0℃から20℃の範囲ではヒータ114がOFFになり、内部温度が20℃以上になると冷却ファン115がONになる。この例では、ヒータ114がONになると消費電力が80W増加し、冷却ファン115がONになると消費電力が12W増加する。また、ワイパー116がONになると消費電力が20W増加する。ワイパー116は2秒程度動作してOFFになる。
In the example of FIG. 3, the
上記のように、ヒータ114、冷却ファン115、及びワイパー116の消費電力は比較的大きく、図3の例では、ヒータ114のON時に、風況観測装置11の基本的な動作にかかる消費電力(図3の例では60W)の2倍以上の電力が消費される。そのため、風況観測システム10では、上述したように、発電機123の排熱を利用して風況観測装置11を温めることでヒータ114がONになる時間を減らす。
As described above, the power consumption of the
これにより、蓄電装置121に蓄えられた電力の消費が抑えられ、発電機123による発電機会が減り、燃料を節約することができる。燃料の節約は、燃料タンク124の交換機会を少なくすることに繋がり、メンテナンスにかかる負担を減らすことができる。また、蓄電装置121への充電機会が減ることで、蓄電装置121の寿命が延びる。その結果、長期間、多くの場所で繰り返し利用される風況観測システム10の運用コストを下げることに寄与する。
As a result, the consumption of electric power stored in the
(制御装置について)
次に、図4を参照しながら、制御装置125の機能について、さらに説明する。図4は、本実施形態に係る制御装置の機能について説明するためのブロック図である。
(Regarding the control device)
Next, with reference to FIG. 4, the functions of the
図4に示すように、制御装置125は、記憶部151、SOC監視部152、発電機制御部153、パネル出力制御部154、温度監視部155、加温制御部156、及び通信部157を有する。
As shown in FIG. 4, the
記憶部151には、出力制御テーブル151a及び判定用温度値151bが格納される。出力制御テーブル151aは、ソーラーパネル122及び発電機123の制御(以下、充電制御)に関する制御情報を含むテーブルである。出力制御テーブル151aは、発電機制御部153及びパネル出力制御部154により参照される。判定用温度値151bは、排熱バルブ123aの開閉制御に利用される上限温度値及び下限温度値である。判定用温度値151bは、加温制御部156により参照される。
The
図5を参照しながら、出力制御テーブル151aについて、さらに説明する。図5は、本実施形態に係る出力制御テーブルについて説明するための図表である。図5の出力制御テーブル151aには、制御の条件と、その制御を受けた各制御対象(ソーラーパネル122、発電機123)の動作とが記載されている。
The output control table 151a will be further described with reference to FIG. FIG. 5 is a chart for explaining the output control table according to this embodiment. The output control table 151a of FIG. 5 describes the control conditions and the operations of the controlled objects (the
本実施形態では、充電制御に3つの閾値TH1、TH2、TH3が用いられる。閾値TH1、TH2、TH3には「TH1<TH3<TH2」の関係がある。また、閾値TH1、TH2は、蓄電装置121の寿命を長く保てる最適な放電深度に基づいて事前に設定される。
In this embodiment, three thresholds TH1, TH2, and TH3 are used for charging control. The thresholds TH1, TH2, and TH3 have a relationship of "TH1<TH3<TH2". Thresholds TH1 and TH2 are set in advance based on the optimum depth of discharge for keeping the life of
後述するように、閾値TH1は、発電機123による充電を開始するSOC(State Of Charge)の値であり、閾値TH2は、発電機123による充電を停止するSOCの値である。放電深度が70%の場合、例えば、閾値TH2がSOC90%に設定され、閾値TH1がSOC20%に設定される。つまり、|TH2-TH1|が最適な放電深度に対応するように閾値TH1、TH2が設定される。
As will be described later, the threshold TH1 is an SOC (State Of Charge) value at which charging by the
出力制御テーブル151aの第1の条件(テーブルの最上段に示した条件)は、蓄電装置121のSOCが低下して閾値TH1に到達することである。第1の条件を満たすと、発電機123による発電が開始され、発電機123から蓄電装置121への充電が開始される。なお、ソーラーパネル122による蓄電装置121への充電状況にかかわらず発電機123による発電が開始される。発電機123から蓄電装置121への充電が継続している間、蓄電装置121のSOCは増加する。
The first condition of the output control table 151a (the condition shown at the top of the table) is that the SOC of the
出力制御テーブル151aの第2の条件(第1の条件の下段に示した条件)は、発電機123が稼働状態で、蓄電装置121のSOCが閾値TH2に到達することである。第2の条件を満たすと、発電機123による発電は停止され、発電機123から蓄電装置121への充電が停止する。また、ソーラーパネル122による充電が実行中の場合、ソーラーパネル122から蓄電装置121への電力供給も停止する。
The second condition of the output control table 151a (the condition shown in the lower part of the first condition) is that the
一般に、二次電池は、放電深度が深いほど、満充電に近い状態で利用するほど劣化が進む傾向にある。これらの理由による蓄電装置121の劣化を低減するため、閾値TH1、TH2の関係は最適な放電深度に基づいて設定され、閾値TH2は100%未満の値(例えば、85%~95%の範囲にある値)に設定される。また、蓄電装置121のSOCが閾値TH2に到達したとき、発電機123及びソーラーパネル122のいずれの出力も蓄電装置121に供給されないようにする。これにより、蓄電装置121の劣化を軽減することができる。
In general, a secondary battery tends to deteriorate more as the depth of discharge is deeper and as it is used in a state closer to full charge. In order to reduce deterioration of the
出力制御テーブル151aの第3の条件(第2の条件の下段に示した条件)は、発電機123が停止状態で、蓄電装置121のSOCが閾値TH2に到達することである。第3の条件を満たすと、ソーラーパネル122から蓄電装置121への電力供給が停止される。第3の条件は、上述した第2の条件と同様に、満充電に近い状態で蓄電装置121を利用する状況を避け、蓄電装置121の劣化を軽減するための条件である。日照時間帯でソーラーパネル122による電力供給が可能でも、第3の条件を満たすとソーラーパネル122から蓄電装置121への電力供給は停止される。
The third condition of the output control table 151a (the condition shown in the lower part of the second condition) is that the SOC of the
出力制御テーブル151aの第4の条件(第3の条件の下段に示した条件)は、ソーラーパネル122が出力停止状態で、蓄電装置121のSOCが閾値TH3に到達することである。閾値TH1、TH3の関係は、「TH1<TH3」である。
The fourth condition of the output control table 151a (the condition shown in the lower part of the third condition) is that the SOC of the
蓄電装置121のSOCが閾値TH2に到達すると、ソーラーパネル122及び発電機123による蓄電装置121への電力供給が停止される。そのため、風況観測装置11による電力消費に伴って蓄電装置121のSOCは減少する。
When the SOC of the
上記の通り、蓄電装置121のSOCが閾値TH2に到達すると(第1の条件)、発電機123から蓄電装置121への充電が開始される。しかし、日照時間帯は、燃料タンク124の燃料を消費する発電機123よりも、燃料を消費しないソーラーパネル122を優先的に利用することが燃料節約の観点から好ましい。そこで、出力制御テーブル151aでは、蓄電装置121のSOCが閾値TH1に到達する前にソーラーパネル122による充電が開始されるよう、第4の条件が設定されている。
As described above, when the SOC of
第4の条件を満たすと、ソーラーパネル122から蓄電装置121への電力供給が開始される。但し、日照不足などの理由で、ソーラーパネル122から蓄電装置121への電力供給が行われている状況でも第4の条件を満たすことはあるが、その場合にはソーラーパネル122から蓄電装置121への電力供給が継続される。このような場合でも、ソーラーパネル122からの電力供給があることで、蓄電装置121のSOCが閾値TH1に到達するまでの時間が長くなり、燃料消費の節約に寄与する。
When the fourth condition is satisfied, power supply from
再び図4を参照する。SOC監視部152は、蓄電装置121のSOCを監視する。発電機制御部153は、SOC監視部152から出力されるSOCの値に基づいて、出力制御テーブル151aの条件を満たすか否かを判定し、満たされた条件に対応する発電機123の制御を実行する。パネル出力制御部154は、SOC監視部152から出力されるSOCの値に基づいて、出力制御テーブル151aの条件を満たすか否かを判定し、満たされた条件に対応するソーラーパネル122の制御を実行する。
Please refer to FIG. 4 again.
例えば、発電機制御部153及びパネル出力制御部154は、図6のようにソーラーパネル122及び発電機123の動作を制御する。図6は、本実施形態に係るソーラーパネルの出力制御及び発電機の発電制御について説明するための図である。なお、図6の上段には、電力Pw2(ソーラーパネル122の出力電力)の供給タイミングが示され、図6の中段にはSOCの推移が示され、図6の下段には電力Pw1(発電機123の出力電力)の供給タイミングが示されている。
For example, the
図6の例では、閾値TH1が20%(図中では0.2と表記)、閾値TH2が90%(図中では0.9と表記)、閾値TH3が70%(図中では0.7と表記)に設定されている。説明の都合上、日照時間帯を7:00~16:00とする。 In the example of FIG. 6, the threshold TH1 is 20% (0.2 in the figure), the threshold TH2 is 90% (0.9 in the figure), and the threshold TH3 is 70% (0.7 in the figure). ) is set. For convenience of explanation, the daylight hours are assumed to be from 7:00 to 16:00.
図6の中段に記載したSOCの時間変化に注目すると、日の出前のt1時点でSOCは閾値TH1に到達する。このとき、出力制御テーブル151aの第1の条件が満たされるため、発電機制御部153は、発電機123を稼働させる。発電機123から供給される電力によりSOCは増加し、t2時点でSOCが閾値TH2に到達する。このとき、出力制御テーブル151aの第2の条件が満たされるため、発電機制御部153は、発電機123を停止させる。
Focusing on the time change of the SOC shown in the middle of FIG. 6, the SOC reaches the threshold TH1 at time t1 before sunrise. At this time, the first condition of the output control table 151a is satisfied, so the
時点t2以降、ソーラーパネル122及び発電機123からの電力供給がないため、風況観測装置11により蓄電装置121に蓄えられている電力が消費されてSOCが減少する。t3時点でSOCが閾値TH3に到達すると、出力制御テーブル151aの第4の条件が満たされるため、パネル出力制御部154は、ソーラーパネル122による蓄電装置121への電力供給を開始する。図6の例ではソーラーパネル122により風況観測装置11の消費電力を上回る電力供給があるため、SOCが増加する。
Since the
時点t4でSOCが閾値TH2に到達すると、出力制御テーブル151aの第3の条件が満たされるため、パネル出力制御部154は、ソーラーパネル122による蓄電装置121への電力供給を停止する。その後、風況観測装置11による電力消費に伴って蓄電装置121に蓄えられた電力が消費され、上記と同様の方法で発電機制御部153及びパネル出力制御部154による制御が適宜実施される。
When the SOC reaches the threshold TH2 at time t4, the third condition of the output control table 151a is satisfied, so the panel
再び図4を参照する。温度監視部155は、風況観測装置11の温度計113により測定された内部温度を監視する。加温制御部156は、温度監視部155から出力される内部温度の値が、判定用温度値151b(上限温度値、下限温度値)で規定される温度範囲内にあるかを判定し、判定結果に基づいて排熱バルブ123aの開度を制御する。
Please refer to FIG. 4 again. The
下限温度値は、例えば、ヒータ114の動作開始温度(図3の例では0℃)又はその動作開始温度より所定値だけ高い温度(例えば、5℃)に設定されうる。上限温度値は、冷却ファン115の動作開始温度(図3の例では20℃)又はその動作開始温度より所定値だけ低い温度(例えば、15℃)に設定されうる。 The lower limit temperature value can be set to, for example, the operation start temperature of the heater 114 (0° C. in the example of FIG. 3) or a temperature higher than the operation start temperature by a predetermined value (eg, 5° C.). The upper limit temperature value can be set to the operation start temperature of the cooling fan 115 (20° C. in the example of FIG. 3) or a temperature lower than the operation start temperature by a predetermined value (eg, 15° C.).
加温制御部156は、発電機123の稼働中、風況観測装置11の内部温度が下限温度値に到達したとき、排熱バルブ123aを開き、伝熱ライン126を介して発電機123の排熱を風況観測装置11に伝達する。また、加温制御部156は、風況観測装置11の内部温度が上限温度値に到達したとき、開いていた排熱バルブ123aを閉じ、風況観測装置11の内部温度がそれ以上上昇しないようにする。加温制御部156は、内部温度に応じて排熱バルブ123aの開度を適応制御してもよい。
When the internal temperature of the wind
通信部157は、遠隔制御機器20と無線通信するための通信手段である。通信部157は、例えば、移動体通信、衛星通信、無線LAN(Local Area Network)などの各種無線通信の技術を利用して遠隔制御機器20と通信する。
The
例えば、通信部157は、風況観測装置11の観測データ及び内部温度、蓄電装置121のSOC、燃料タンク124の残量、ソーラーパネル122の出力などのデータを遠隔制御機器20に向けて送信してもよい。また、通信部157は、遠隔制御機器20から発電機制御部153、パネル出力制御部154、及び加温制御部156の動作を制御するための制御信号を受信してもよい。この場合、発電機制御部153、パネル出力制御部154、及び加温制御部156は、遠隔制御機器20から受信される制御信号に応じて動作しうる。
For example, the
(遠隔制御機器について)
次に、図7を参照しながら、遠隔制御機器20について、さらに説明する。図7は、本実施形態に係る遠隔制御機器の機能について説明するためのブロック図である。
(Regarding remote control equipment)
Next, the
図7に示すように、遠隔制御機器20は、監視制御部201、記憶部202、及び通信部203を有する。監視制御部201は、風況観測システム10の動作を監視し、連続給電システム12の動作を制御するための制御手段である。記憶部202は、連続給電システム12から受信されるデータなどを格納するための記憶手段である。通信部203は、連続給電システム12と無線通信するための通信手段である。
As shown in FIG. 7 , the
監視制御部201は、充電制御211、SOC監視212、発電機稼働制御213、温度監視214、燃料貯蔵量監視215、発電機稼働時間監視216、観測データ取得217、データ欠測監視218、メンテナンス通知219、緊急遮断制御220、及びパネル出力制御221の各機能を有する。
The
充電制御211の機能は、上述した出力制御テーブル151aに基づく充電制御に対応する機能であり、発電機稼働制御213及びパネル出力制御221の機能と協働する。SOC監視212の機能は、上述したSOC監視部152に対応する機能である。発電機稼働制御213の機能は、上述した発電機制御部153に対応する機能である。温度監視214の機能は、上述した温度監視部155に対応する機能である。
The function of the
燃料貯蔵量監視215の機能は、通信部203を介して、制御装置125から燃料タンク124の残量(燃料貯蔵量)を示すデータを定期的に取得し、燃料貯蔵量を監視する機能である。発電機稼働時間監視216の機能は、通信部203を介して、発電機制御部153による発電機123の制御状況(開始及び停止)を監視し、発電機123の稼働時間を計測する機能である。
The function of the fuel storage amount monitor 215 is to periodically acquire data indicating the remaining amount (fuel storage amount) of the
観測データ取得217の機能は、通信部203により直接又は制御装置125を介して、風況観測装置11による風況観測の結果を示す観測データを取得する機能である。データ欠測監視218の機能は、観測データ取得217の機能により取得された観測データに基づいて欠測を検出する機能である。
A function of the
メンテナンス通知219の機能は、燃料タンク124の交換時期や風況観測システム10の定期メンテナンスなどのタイミングを通知する機能である。例えば、メンテナンス通知219の機能は、燃料貯蔵量監視215の機能により燃料貯蔵量が予め設定された貯蔵量以下になったときに燃料タンク124の交換を促すメッセージを出力する。
The function of the
緊急遮断制御220の機能は、SOC監視212、温度監視214、燃料貯蔵量監視215、発電機稼働時間監視216、及びデータ欠測監視218の結果に基づいて風況観測システム10に重大な異常が認められた場合に、制御装置125に緊急遮断信号を送って風況観測システム10の動作を緊急停止させる機能である。例えば、風況観測装置11の内部温度が異常な温度になったとき、異常な速度で燃料貯蔵量が減少しているときなどに緊急遮断信号が送信される。
The function of the
パネル出力制御221の機能は、上述したパネル出力制御221に対応する機能である。充電制御211、SOC監視212、発電機稼働制御213、温度監視214、及びパネル出力制御221の各機能は、対応する制御装置125の制御機能の少なくとも一部を遠隔制御機器20による遠隔制御で代替的又は補助的に実現するものであり、少なくとも一部の機能が遠隔制御機器20から省略されてもよい。
The function of the
(制御装置等のハードウェアについて)
次に、図8を参照しながら、制御装置125のハードウェアについて説明する。以下では、制御装置125のハードウェアについて説明するが、図8のハードウェアの少なくとも一部を利用することで、遠隔制御機器20の機能を実現することも可能である。そのため、遠隔制御機器20のハードウェアについては、図8に示したハードウェアを参照することで詳細な説明を省略する。図8は、本実施形態に係る制御装置等の機能を実現可能なハードウェアについて説明するためのブロック図である。
(Regarding hardware such as control devices)
Next, hardware of the
制御装置125の機能は、例えば、図8に示すハードウェア資源を用いて実現することが可能である。つまり、制御装置125の機能は、コンピュータプログラムを用いて図8に示すハードウェアを制御することにより実現されうる。
The functions of the
図8に示すように、上記のハードウェアは、プロセッサ125a、メモリ125b、表示I/F(Interface)125c、通信I/F125d、及び接続I/F125eを有する。
As shown in FIG. 8, the above hardware has a
プロセッサ125aは、例えば、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などである。
The
メモリ125bは、例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、フラッシュメモリなどの記憶装置である。
The
表示I/F125cは、LCD(Liquid Crystal Display)、ELD(Electro-Luminescence Display)などのディスプレイデバイスを接続するためのインターフェースである。例えば、表示I/F125cは、プロセッサ125aや表示I/F125cに搭載されたGPU(Graphic Processing Unit)により表示制御を実施する。
The display I/
通信I/F125dは、有線及び/又は無線のネットワークに接続するためのインターフェースである。通信I/F125dは、例えば、有線LAN(Local Area Network)、無線LAN、光通信ネットワーク、携帯電話ネットワークなどに接続されうる。
The communication I/
接続I/F125eは、外部デバイスを接続するためのインターフェースである。接続I/F125eは、例えば、USB(Universal Serial Bus)ポート、IEEE1394ポート、SCSI(Small Computer System Interface)などである。
The connection I/
接続I/F125eには、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、タッチパッドなどの入力インターフェースが接続されうる。また、接続I/F125eには、可搬性の記録媒体125fが接続されうる。記録媒体125fは、例えば、磁気記録媒体、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリなどである。
Input interfaces such as a keyboard, mouse, touch panel, and touch pad can be connected to the connection I/
上述したプロセッサ125aは、記録媒体125fに格納されたプログラムを読み出してメモリ125bに格納し、メモリ125bから読み出したプログラムに従って制御装置125の動作を制御しうる。なお、そのプログラムは、メモリ125bに予め格納されていてもよいし、通信I/F125dを介してネットワークからダウンロードされてもよい。
The
上述した記憶部151、202の機能は、主にメモリ125bにより実現されうる。上述したSOC監視部152、発電機制御部153、パネル出力制御部154、温度監視部155、加温制御部156、及び監視制御部201の機能は、主にプロセッサ125aにより実現されうる。上述した通信部157、203の機能は、主にプロセッサ125a及び通信I/F125dにより実現される。
The functions of the
[2.連続給電方法]
次に、図9を参照しながら、上述した連続給電システム12の制御装置125により実現される連続給電方法について説明する。図9は、本実施形態に係る連続給電方法について説明するためのフロー図である。
[2. Continuous power supply method]
Next, a continuous power supply method realized by the
(S101)風況観測装置11による観測が開始されると、蓄電装置121から風況観測装置11への給電が開始される。また、制御装置125は、蓄電装置121のSOCに対する監視を開始する。なお、観測開始の時点で蓄電装置121は充電済みの状態にあるとする。
(S101) When observation by the wind
(S102)制御装置125は、蓄電装置121のSOCが閾値TH3に達したか否かを判定する。SOCが閾値TH3に達した場合、処理はS103へと進む。一方、SOCが閾値TH3に達していない場合、SOCの監視が継続され、再びS102の処理が実行される。
(S102)
(S103)制御装置125は、ソーラーパネル122からの出力を開始する。これにより、日照時間帯であればソーラーパネル122から蓄電装置121へ電力が供給され、蓄電装置121のSOCは増加する。但し、日照量が少なく、風況観測装置11の消費電力を全て賄うことができない場合、ソーラーパネル122から蓄電装置121への電力供給がされていても蓄電装置121のSOCが減少することがある。
(S103) The
(S104)制御装置125は、蓄電装置121のSOCが閾値TH1に達したか否かを判定する。ソーラーパネル122から十分な電力が蓄電装置121に供給され、SOCが閾値TH1に達した場合、処理はS105へと進む。一方、SOCが閾値TH1に達していない場合、処理はS107へと進む。
(S104)
(S105)制御装置125は、ソーラーパネル122からの出力を停止する。ソーラーパネル122からの出力を停止した後、蓄電装置121のSOCは減少する。閾値TH1が100%未満に設定されている場合、満充電になる前に蓄電装置121への充電が停止され、蓄電装置121の劣化抑制に寄与する。
(S105) The
(S106)制御装置125は、蓄電装置121のSOCが閾値TH3に達したか否かを判定する。SOCが閾値TH3に達した場合、処理はS103へと進む。一方、SOCが閾値TH3に達していない場合、SOCの監視が継続され、再びS106の処理が実行される。
(S106)
(S107)制御装置125は、蓄電装置121のSOCが閾値TH2に達したか否かを判定する。ソーラーパネル122から十分な電力量が供給されずSOCが減少し、SOCが閾値TH2に達した場合、処理はS108へと進む。一方、SOCが閾値TH2に達していない場合、処理はS104へと進む。
(S107)
(S108)制御装置125は、発電機123による発電を開始する。これにより、発電機123から蓄電装置121への電力供給が開始され、蓄電装置121のSOCは増加する。
(S108) The
(S109)制御装置125は、蓄電装置121のSOCが閾値TH1に達したか否かを判定する。SOCが閾値TH1に達した場合、処理はS110へと進む。一方、SOCが閾値TH1に達していない場合、SOCの監視が継続され、再びS109の処理が実行される。
(S109)
(S110、S111)制御装置125は、発電機123による発電を停止する。また、ソーラーパネル122から蓄電装置121への電力供給が行われている場合、制御装置125は、ソーラーパネル122からの出力を停止する。閾値TH1が100%未満に設定されている場合、これらの制御により、満充電になる前に蓄電装置121への充電が停止され、蓄電装置121の劣化抑制に寄与する。
(S110, S111) The
S111の処理が完了すると、処理はS102へと進む。風況観測装置11による観測が継続している間、図9に示した処理は継続的に実行される。そして、風況観測装置11による観測を終了する場合に、図9に示した処理は停止する。なお、遠隔制御機器20から緊急遮断信号が制御装置125に送信された場合、制御装置125は、ソーラーパネル122からの出力及び発電機123の発電を緊急停止し、図9に示した処理を停止する。
When the process of S111 is completed, the process proceeds to S102. While the observation by the wind
(加温制御)
次に、図10を参照しながら、上述した連続給電システム12の制御装置125による排熱バルブ123aの開閉制御(加温制御)について、さらに説明する。図10は、本実施形態に係る連続給電方法のうち、発電機の排熱による風況観測装置の加温に係る処理の流れについて説明するためのフロー図である。
(heating control)
Next, the opening/closing control (heating control) of the
(S121)風況観測装置11による観測が開始され、連続給電システム12による制御が開始されると、制御装置125による加温制御も開始される。制御装置125は、風況観測装置11の温度監視を開始し、定期的に風況観測装置11の内部温度を取得する。例えば、制御装置125は、事前に設定された時間(例えば、数秒、数十秒、1分、5分など)毎に風況観測装置11から内部温度を取得する。
(S121) When observation by the wind
(S122)制御装置125は、監視温度(取得した風況観測装置11の内部温度)が下限温度値より低いか否かを判定する。下限温度値は、ヒータ114の作動開始温度(図3の例では0℃)より高い温度に設定される。監視温度が下限温度値より低い場合、処理はS123へと進む。一方、監視温度が下限温度値より低くない場合、温度監視が継続され、再びS122の処理が実行される。
(S122) The
(S123)制御装置125は、発電機123の排熱バルブ123aを開く。これにより、伝熱ライン126を介して風況観測装置11への伝熱が開始され、風況観測装置11が温められる。
(S123) The
排熱により風況観測装置11の内部温度が上がるとヒータ114の作動が回避され、ヒータ114の作動による消費電力の増加が回避される。外気温によっては、排熱により風況観測装置11を温めても内部温度が下がり続けることもあるが、この場合でも排熱による加温によってヒータ114の作動開始を遅らせることができ、観測期間におけるヒータ114の稼働時間を短くすることができる。結果として、蓄電装置121に蓄えられた電力の消費が抑えられ、発電機123の稼働時間が短くなり、燃料の節約に繋がり、メンテナンスの負担軽減に寄与する。
When the internal temperature of the wind
変形例として、制御装置125は、外気温に応じて排熱バルブ123aの開度を調整してもよい。例えば、制御装置125は、内部温度と外気温との温度差を監視し、温度差に比例する開度で排熱バルブ123aを開いてもよい。この変形例によれば、温度差が小さい場合には内部温度の低下速度が遅く、排熱による温度上昇の速度も早くなる。そのため、排熱バルブ123aの開度を小さくして排熱の供給量を少なくし、急激な内部温度の上昇を抑えることで、急激な温度変化から風況観測装置11を保護し、排熱バルブ123aの開閉回数を低減することができる。
As a modification, the
(S124)制御装置125は、監視温度が上限温度値より高いか否かを判定する。上限温度値は、冷却ファン115の作動開始温度(図3の例では20℃)より低い温度に設定される。監視温度が上限温度値より高い場合、処理はS125へと進む。一方、監視温度が上限温度値より高くない場合、温度監視が継続され、再びS124の処理が実行される。
(S124) The
(S125)制御装置125は、発電機123の排熱バルブ123aを閉じる。これにより、伝熱ライン126を介して風況観測装置11へ伝達されていた排熱が遮断され、風況観測装置11の温めが停止される。
(S125) The
上述したように、排熱により風況観測装置11の内部温度が上がることでヒータ114の作動を回避できる。しかし、内部温度が上がり過ぎると冷却ファン115が作動し、風況観測装置11の消費電力を押し上げる。そのため、制御装置125は、監視温度が上限温度値より高くなると排熱の供給を停止し、内部温度の上昇を抑制する。
As described above, the operation of the
S125の処理が完了すると、処理はS122へと進む。風況観測装置11による観測が継続している間、図10に示した処理は継続的に実行される。そして、風況観測装置11による観測を終了する場合に、図10に示した処理は停止する。なお、遠隔制御機器20から緊急遮断信号が制御装置125に送信され、発電機123が緊急停止したとき、図10に示した処理も停止する。
When the process of S125 is completed, the process proceeds to S122. While the observation by the wind
[3.変形例]
次に、本実施形態の変形例について説明する。一変形例として、図11を参照しながら、充電レートの制御方法について説明する。図11は、本実施形態の一変形例に係る充電レートの制御方法について説明するための図表である。
[3. Modification]
Next, a modified example of this embodiment will be described. As a modified example, a charge rate control method will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a chart for explaining a charging rate control method according to a modified example of the present embodiment.
この変形例では、図11に示すような放電深度の異なる3つの充電制御モードが導入される。ここでは、放電深度の設定値が比較的大きい値(例えば、90%)の充電制御モードを高電流値充電モード、放電深度の設定値が標準的な値(例えば、70%)の充電モードを標準モード、放電深度の設定値が比較的小さい値(例えば、50%)の充電制御モードを低電流値充電モードと称する。 In this modification, three charging control modes with different depths of discharge as shown in FIG. 11 are introduced. Here, the charging control mode in which the set value of the depth of discharge is relatively large (eg, 90%) is the high current value charging mode, and the charging mode in which the set value of the depth of discharge is a standard value (eg, 70%). The standard mode and the charge control mode in which the set value of the depth of discharge is a relatively small value (for example, 50%) are referred to as the low current value charge mode.
高電流値充電モードでは放電深度の設定値が大きいため、標準モードに比べて1回の充電量が大きくなる。そのため、充電レートが大きな値に設定され、蓄電装置121への急速充電が実施される。図11の例では、高電流値充電モードにおける充電レートは2Cに設定されている。なお、充電レート(Cレート)は、ある一定の電流値で空(SOC0%)の状態から充電した場合に1時間で満充電(SOC100%)の状態になる電流値を表す。標準モードの充電レートが1Cに設定されているから、高電流値充電モードでは、標準モードに比べて倍の電流値で充電される。
Since the set value of the depth of discharge is large in the high current value charge mode, the amount of charge per charge is larger than in the standard mode. Therefore, the charging rate is set to a large value, and rapid charging of
低電流値充電モードでは放電深度の設定値が小さいため、標準モードに比べて1回の充電量が小さくなる。そのため、充電レートが小さな値(0.5C)に設定され、蓄電装置121の充電速度は遅くなる。一般に、充電レートが大きい方が二次電池の劣化が大きくなる。つまり、低電流値充電モードは、蓄電装置121の劣化を軽減する充電制御モードである。制御装置125は、充電制御モードを適応的に切り替えてもよいし、遠隔制御機器20による制御信号に応じて切り替えてもよい。
In the low current value charge mode, the set value of the depth of discharge is small, so the amount of charge per charge is smaller than in the standard mode. Therefore, the charging rate is set to a small value (0.5C), and the charging speed of
[4.発電機稼働時間の評価]
次に、図12を参照しながら、発電機稼働時間の評価について述べる。図12は、発電機稼働時間の評価について説明するための図である。
[4. Evaluation of generator operating time]
Next, the evaluation of generator operating time will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a diagram for explaining evaluation of generator operating time.
図12に示した棒グラフのうちハッチングの部分はソーラーパネルによる充電量であり、残りの部分は発電機による充電量である。実線で示された鋸波状のグラフは、鉛蓄電池のSOC推移を示している。図12には、風況観測装置の内部温度が0℃以下となる低温期、0℃から20℃までの適温期、20℃以上となる高温期における3種類のグラフが示されている。 In the bar graph shown in FIG. 12, the hatched portion is the charging amount by the solar panel, and the remaining portion is the charging amount by the generator. A sawtooth-shaped graph indicated by a solid line indicates the SOC transition of the lead-acid battery. FIG. 12 shows three types of graphs: a low temperature period in which the internal temperature of the wind condition observation device is 0° C. or lower, a suitable temperature period in which the temperature is in the range of 0° C. to 20° C., and a high temperature period in which the temperature is 20° C. or higher.
図12のモデルでは、単純化のために、SOCが70%になったタイミングで充電が開始され、SOCが100%近傍になったタイミングで充電が停止される。また、このモデルでは、ソーラーパネルによる低温期での1回の充電量をr1、高温期での1回の充電量をr2、適温期での1回の充電量をr3に設定している。また、ワイパーの作動及び排熱による加温については考慮しない。なお、風況観測装置の消費電力は、低温期が最も大きく、高温期が次に大きく、適温期が最も小さい。 In the model of FIG. 12, for the sake of simplification, charging is started when the SOC reaches 70%, and charging is stopped when the SOC approaches 100%. In this model, the amount of charge by the solar panel is set to r1 in the low temperature period, r2 to the amount of charge in the high temperature period, and r3 to the amount of charge in the appropriate temperature period. Also, heating due to wiper operation and waste heat is not taken into account. The power consumption of the wind condition observation device is the largest during the low temperature period, the second largest during the high temperature period, and the smallest during the suitable temperature period.
上記の単純化したモデルによれば、容量5184Wh、放電深度70%、発電機の発電量1255Wh、ソーラーパネルの発電量300Wh、発電効率0.46kg/h(LPG)としたとき、1日当たりの発電機の稼働回数が、低温期では約2.2回、適温期では約1.0回、適温期では1.2回となった。これをガス貯蔵量に換算すると、低温期に90日間運用するのに必要なガス貯蔵量は約61kg、適温期に60日間運用するのに必要なガス貯蔵量は約35.8kg、高温期に210日運用するのに必要なガス貯蔵量は約82.8kgとなった。 According to the simplified model above, when the capacity is 5184 Wh, the depth of discharge is 70%, the power generation of the generator is 1255 Wh, the power generation of the solar panel is 300 Wh, and the power generation efficiency is 0.46 kg / h (LPG), the power generation per day The number of times the machine was operated was about 2.2 times during the low temperature period, about 1.0 times during the moderate temperature period, and 1.2 times during the moderate temperature period. Converting this to gas storage capacity, the gas storage volume required for 90 days of operation in the low temperature period is about 61 kg, the gas storage amount required to operate for 60 days in the moderate temperature period is about 35.8 kg, The gas storage capacity required for 210 days of operation was approximately 82.8 kg.
貯蔵量が20kgのLPGボンベであれば、低温期で約3週間に1回、適温期で約1ヶ月に1回、高温期で約6週間に1回、LPGボンベを交換すればよいことになる。また、複数本のLPGボンベを利用すれば、ボンベ交換の回数を減らすことができる。このことは、運搬用の車両などが入りにくい山中などに風況観測システムを設置する場合には、メンテナンスの負担を大幅に低減することになると考えられる。また、本実施形態に係る連続給電方法を適用することで、上記の単純化したモデルよりも燃料消費を抑えることが期待できるため、風況観測システムの運用負担を更に低減することが期待される。 In the case of an LPG cylinder with a storage capacity of 20 kg, the LPG cylinder should be replaced approximately once every three weeks during the low temperature period, once every month during the moderate temperature period, and once every six weeks during the high temperature period. Become. In addition, if a plurality of LPG cylinders are used, the number of cylinder exchanges can be reduced. This is considered to significantly reduce the maintenance burden when installing the wind condition observation system in the mountains where it is difficult for transportation vehicles to enter. In addition, by applying the continuous power supply method according to the present embodiment, it is expected that the fuel consumption will be reduced more than the above simplified model, so it is expected that the operational burden of the wind condition observation system will be further reduced. .
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person skilled in the art can conceive of various modifications or modifications within the scope described in the claims, which naturally belong to the technical scope of the present invention.
10 風況観測システム
11 風況観測装置
12 連続給電システム
20 遠隔制御機器
111 観測波出力部
112 反射波受信部
113 温度計
114 ヒータ
115 冷却ファン
116 ワイパー
117 通信部
118 制御部
121 蓄電装置
122 ソーラーパネル
123 発電機
123a 排熱バルブ
124 燃料タンク
125 制御装置
126 伝熱ライン
151、202 記憶部
151a 出力制御テーブル
151b 判定用温度値
152 SOC監視部
153 発電機制御部
154 パネル出力制御部
155 温度監視部
156 加温制御部
157、203 通信部
201 監視制御部
Pw、Pw1、Pw2 電力
TH1、TH2、TH3 閾値
10 wind
Claims (7)
前記風況観測装置に対して連続的に電力を供給する連続給電システムとを有し、
前記連続給電システムは、
蓄えた電力を連続的に前記風況観測装置へと供給する蓄電装置と、
前記蓄電装置に電力を供給するソーラーパネルと、
補給可能な燃料を用いて生成した電力を前記蓄電装置に供給する発電機と、
前記風況観測装置の稼働期間中、前記蓄電装置の充電率が、所定の放電深度に対応する第1の閾値と第2の閾値との間の範囲に維持されるように前記発電機及び前記ソーラーパネルによる充電を制御する制御装置と
を含み、
前記制御装置は、
充電により前記充電率が、前記第1の閾値より大きい前記第2の閾値になると前記ソーラーパネルから前記蓄電装置への電力供給を停止し、
放電により前記充電率が、前記第1の閾値より大きく、かつ、前記第2の閾値より小さい第3の閾値になると前記ソーラーパネルから前記蓄電装置への電力供給を開始する
風況観測システム。 a wind condition observation device that observes wind conditions in the sky;
a continuous power supply system that continuously supplies power to the wind condition observation device;
The continuous power supply system includes:
a power storage device that continuously supplies the stored power to the wind condition observation device;
a solar panel that supplies power to the power storage device;
a generator that supplies electric power generated using replenishable fuel to the power storage device;
During the operating period of the wind condition observation device, the generator and the a controller for controlling charging by the solar panel ;
The control device is
stopping power supply from the solar panel to the power storage device when the charging rate reaches the second threshold that is higher than the first threshold, and
When the charging rate reaches a third threshold that is greater than the first threshold and less than the second threshold due to discharging, power supply from the solar panel to the power storage device is started.
Wind observation system.
放電により前記充電率が前記第1の閾値になると前記発電機による発電を開始し、
充電により前記充電率が、前記第1の閾値より大きい前記第2の閾値になると前記発電機による発電を停止する
請求項1に記載の風況観測システム。 The control device is
when the charging rate reaches the first threshold value due to discharging, power generation by the generator is started;
2. The wind condition observation system according to claim 1, wherein power generation by the generator is stopped when the charging rate reaches the second threshold larger than the first threshold.
前記制御装置は、
前記風況観測装置の内部温度が所定温度より低くなると前記伝熱ラインを介した前記風況観測装置への排熱供給を開始し、
前記内部温度が前記所定温度より高くなると前記伝熱ラインを介した前記風況観測装置への排熱供給を停止する
請求項1又は2に記載の風況観測システム。 The continuous power supply system further has a heat transfer line for transferring waste heat from the generator to the wind condition observation device,
The control device is
when the internal temperature of the wind condition observation device becomes lower than a predetermined temperature, exhaust heat supply to the wind condition observation device via the heat transfer line is started;
The wind condition observation system according to claim 1 or 2, wherein when the internal temperature becomes higher than the predetermined temperature, exhaust heat supply to the wind condition observation device via the heat transfer line is stopped.
請求項1~3のいずれか1項に記載の風況観測システム。 The wind condition observation system according to any one of claims 1 to 3, wherein the generator is a small gas generator that generates power using gas fuel supplied from a gas cylinder connected to the generator.
前記制御装置は、前記燃料の残量及び前記風況観測装置における観測データの欠損のうち少なくとも1つ含む通知情報を前記遠隔制御機器に提供する
請求項1~4のいずれか1項に記載の風況観測システム。 The continuous power supply system includes a remote control device that wirelessly communicates with the control device,
5. The control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the control device provides the remote control device with notification information including at least one of the remaining amount of fuel and lack of observation data in the wind condition observation device. Wind observation system.
蓄えた電力を連続的に前記外部装置へと供給する蓄電装置と、
前記蓄電装置に電力を供給するソーラーパネルと、
補給可能な燃料を用いて生成した電力を前記蓄電装置に供給する発電機と、
前記外部装置の稼働期間中、前記蓄電装置の充電率が、所定の放電深度に対応する第1の閾値と第2の閾値との間の範囲に維持されるように前記発電機及び前記ソーラーパネルによる充電を制御する制御装置と
を含み、
前記制御装置は、
充電により前記充電率が、前記第1の閾値より大きい前記第2の閾値になると前記ソーラーパネルから前記蓄電装置への電力供給を停止し、
放電により前記充電率が、前記第1の閾値より大きく、かつ、前記第2の閾値より小さい第3の閾値になると前記ソーラーパネルから前記蓄電装置への電力供給を開始する
連続給電システム。 A continuous power supply system capable of continuously supplying power to an external device,
a power storage device that continuously supplies the stored power to the external device;
a solar panel that supplies power to the power storage device;
a generator that supplies electric power generated using replenishable fuel to the power storage device;
The generator and the solar panel such that the charging rate of the power storage device is maintained within a range between a first threshold value and a second threshold value corresponding to a predetermined depth of discharge during the operating period of the external device. a controller for controlling charging by
The control device is
stopping power supply from the solar panel to the power storage device when the charging rate reaches the second threshold that is higher than the first threshold, and
When the charging rate reaches a third threshold that is greater than the first threshold and less than the second threshold due to discharging, power supply from the solar panel to the power storage device is started.
Continuous power supply system.
蓄電装置により、蓄えた電力を連続的に前記風況観測装置へと供給するステップと、
ソーラーパネルにより、前記蓄電装置に電力を供給するステップと、
発電機により、補給可能な燃料を用いて生成した電力を前記蓄電装置に供給するステップと、
制御装置により、前記風況観測装置の稼働期間中、前記蓄電装置の充電率が、所定の放電深度に対応する第1の閾値と第2の閾値との間の範囲に維持されるように前記発電機及び前記ソーラーパネルによる充電を制御するステップと、
を含み、
前記充電を制御するステップは、
充電により前記充電率が、前記第1の閾値より大きい前記第2の閾値になると前記ソーラーパネルから前記蓄電装置への電力供給を停止することと、
放電により前記充電率が、前記第1の閾値より大きく、かつ、前記第2の閾値より小さい第3の閾値になると前記ソーラーパネルから前記蓄電装置への電力供給を開始することと
を含む、連続給電方法。 A continuous power supply method for continuously supplying power to a wind condition observation device,
a step of continuously supplying the stored electric power to the wind condition observation device from a power storage device;
supplying power to the power storage device with a solar panel;
supplying electric power generated by a generator using replenishable fuel to the power storage device;
The control device maintains the charging rate of the power storage device within a range between a first threshold value and a second threshold value corresponding to a predetermined depth of discharge during the operating period of the wind condition observation device. controlling charging by a generator and the solar panel ;
including
The step of controlling the charging includes:
stopping power supply from the solar panel to the power storage device when the charging rate reaches the second threshold that is higher than the first threshold;
When the charging rate reaches a third threshold that is greater than the first threshold and less than the second threshold due to discharging, power supply from the solar panel to the power storage device is started.
continuous power feeding method , including
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