(57)【要約】【課題】不平衡率が適正な値になるような分散型電源システムを提供する。【解決手段】電力系統１に連系される電源装置１０を備える分散型電源システムであって、電源装置１０は、電力系統１に接続される主幹ブレーカ３の二次側の、第１電圧線２ａ及び第２電圧線２ｂ及び中性線２ｃを有する単相３線式の交流線２のうち、第１電圧線２ａ又は第２電圧線２ｂと、中性線２ｃとに接続される交流１００Ｖ電源であり、電源装置１０は、不平衡率が所定の基準値以下になるように交流線２への供給電力を調節する不平衡抑制制御を行うように構成され、不平衡率は、交流線２の総電力容量の二分の一に対する、第１電圧線２ａにおける消費電力と第２電圧線２ｂにおける消費電力との間の電力差の割合である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に連系される電源装置を備える分散型電源システムであって、
前記電源装置は、前記電力系統に接続される主幹ブレーカの二次側の、第１電圧線及び第２電圧線及び中性線を有する単相３線式の交流線のうち、前記第１電圧線又は前記第２電圧線と、前記中性線とに接続される交流１００Ｖ電源であり、
前記電源装置は、不平衡率が所定の基準値以下になるように前記交流線への供給電力を調節する不平衡抑制制御を行うように構成され、
前記不平衡率は、前記交流線の総電力容量の二分の一に対する、前記第１電圧線における消費電力と前記第２電圧線における消費電力との間の電力差の割合である分散型電源システム。
【請求項２】
前記電源装置は、発電電力を変化させることができる発電装置、及び、充放電電力を変化させることができる充放電装置の少なくとも一方を有する請求項１に記載の分散型電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に連系される電源装置を備える分散型電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
家屋等の施設では、電力系統に接続される主幹ブレーカが分電盤に設けられ、その主幹ブレーカを経由して電力の供給を受けることができる。また、施設内では、主幹ブレーカの二次側に、複数の分岐ブレーカが主幹ブレーカから見て並列に接続され、それら分岐ブレーカの二次側に、各種の電力負荷装置などが接続されるような電気設備が構築されている。
【０００３】
太陽電池などの電源装置を施設に設置する場合、特許文献１に記載のように、電源装置用の専用ブレーカ（自家発電用主幹開閉器１１）を分岐ブレーカ（分岐開閉器１２）と並列に主幹ブレーカ（商用電源用主幹開閉器６）の二次側に増設し、その専用ブレーカに電源装置（太陽電池Ｅ２）を接続することが行われている。この場合、電源装置には二つの電圧線と中性線とが接続されており、電源装置は交流２００Ｖ電源として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５３１４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、交流２００Ｖ電源として機能する電源装置を設置しているが、交流１００Ｖ電源として機能する電源装置を設置する場合も有り得る。その場合、電源装置が、電力系統に接続される主幹ブレーカの二次側の、第１電圧線及び第２電圧線及び中性線を有する単相３線式の交流線のうち、第１電圧線又は第２電圧線と、中性線とに接続される場合を想定できる。この場合、電源装置が接続される一つの電圧線及び中性線の間の電位差は１００Ｖとなる。例えば、図１に示す分散型電源システムでは、分岐ブレーカは記載していないが、電源装置１０が、第１電圧線２ａ及び中性線２ｃという２線に交流１００Ｖ電源として接続されている場合を示している。
【０００６】
尚、交流１００Ｖ電源を設置した場合には、中性線と、各電圧線との間の負荷の不平衡の度合いが大きくなる可能性がある。例えば、内線規程（ＪＥＡＣ８００１−２０１６）の１３０５−１には、電源装置に関する記載ではないが、中性線と、各電圧線との間の電力負荷に関して、不平衡負荷の制限に関する記載がある。そして、設備不平衡率（以下、単に「不平衡率」と記載することもある）として以下の〔式１〕のような導出式が記載されている。そして、設備不平衡率が４０％という基準値を超えないことが要求されている。
【０００７】
設備不平衡率＝〔中性線と各電圧側電線間に接続される負荷設備容量の差〕／〔総負荷設備容量の１／２〕×１００          ・・・・・〔式１〕
【０００８】
上述したような交流１００Ｖ電源として機能する電源装置を設置する場合も、中性線と、各電圧線との間の負荷の不平衡を増大させる可能性がある。この場合、電源装置が中性線と電圧線との間に供給する電力は、マイナスの電力負荷と見なすこともできるので、分散型電源システムにおいて、上記式と同様の考えで導出した不平衡率が基準値を超えないような対処を行うことが好ましい。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、不平衡率が適正な値になるような分散型電源システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る分散型電源システムの特徴構成は、電力系統に連系される電源装置を備える分散型電源システムであって、
前記電源装置は、前記電力系統に接続される主幹ブレーカの二次側の、第１電圧線及び第２電圧線及び中性線を有する単相３線式の交流線のうち、前記第１電圧線又は前記第２電圧線と、前記中性線とに接続される交流１００Ｖ電源であり、
前記電源装置は、不平衡率が所定の基準値以下になるように前記交流線への供給電力を調節する不平衡抑制制御を行うように構成され、
前記不平衡率は、前記交流線の総電力容量の二分の一に対する、前記第１電圧線における消費電力と前記第２電圧線における消費電力との間の電力差の割合である点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、電源装置は、前記交流線の総電力容量の二分の一に対する、前記第１電圧線における消費電力と前記第２電圧線における消費電力との間の電力差の割合である不平衡率が、所定の基準値以下になるように前記交流線への供給電力を調節する不平衡抑制制御を行う。つまり、電力を供給する交流１００Ｖの電源装置を設置する場合に、不平衡率が高くなることを防止できる。
従って、不平衡率が適正な値になるような分散型電源システムを提供できる。
【００１２】
本発明に係る分散型電源システムの別の特徴構成は、前記電源装置は、発電電力を変化させることができる発電装置、及び、充放電電力を変化させることができる充放電装置の少なくとも一方を有する点にある。
【００１３】
上記特徴構成によれば、発電電力を変化させることができる発電装置、及び、充放電電力を変化させることができる充放電装置の少なくとも一方を用いて、交流線への供給電力を調節する不平衡抑制制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】分散型電源システムの構成を示す図である。
【図２】電源部が発電装置である場合での不平衡抑制制御を説明するフローチャートである。
【図３】電源部が充放電装置である場合での不平衡抑制制御を説明するフローチャートである。
【図４】不平衡率の一例を説明する図である。
【図５】不平衡率の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照して本発明の実施形態に係る分散型電源システムについて説明する。
図１は、分散型電源システムの構成を示す図である。図示するように、分散型電源システムは、電力系統１に連系される電源装置１０を備える。電源装置１０は、電力系統１に接続される主幹ブレーカ３の二次側の、第１電圧線２ａ及び第２電圧線２ｂ及び中性線２ｃを有する単相３線式の交流線２のうち、第１電圧線２ａ又は第２電圧線２ｂと、中性線２ｃとに接続される交流１００Ｖ電源である。図１に示す例では、電源装置１０は、第１電圧線２ａと中性線２ｃとに接続され、第２電圧線２ｂには接続されていない。
【００１６】
図１に示す例では、第１電圧線２ａに１００Ｖ負荷としての電力消費装置４が接続されて、第１電圧線２ａに供給される電力を消費する。また、第２電圧線２ｂに１００Ｖ負荷としての電力消費装置５が接続されて、第２電圧線２ｂに供給される電力を消費する。
【００１７】
電源装置１０は、電源部１２と、電源部１２から供給される電力を所望の電圧、周波数、位相の電力に変換するインバータなどの電力変換回路部１１と、電力変換回路部１１の動作を制御する制御部１３とを有する。この制御部１３は、電源装置１０の動作を制御する機能を有する本発明の制御装置でもある。電源部１２は、発電装置や充放電装置などを用いて構成される。例えば、発電装置としては、燃料電池を備える装置や、エンジンとそのエンジンによって駆動される発電機とを備える装置などの様々な装置を用いることができる。充放電装置としては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛電池などの蓄電池（化学電池）や、キャパシタ、フライホイールなどの様々な装置を用いることができる。
【００１８】
電流計測器６は、第１電圧線２ａにおける電流値を検出するために用いられるカレントトランス（計器用変流器）などを用いて構成される。電流計測器７は、第２電圧線２ｂにおける電流値を検出するために用いられるカレントトランス（計器用変流器）などを用いて構成される。電流計測器６，７の出力は制御部１３に伝達され、制御部１３において、例えば電力系統１への逆潮流電力などを判別するために利用される。
【００１９】
次に、中性線２ｃと、各電圧線との間の負荷の不平衡の度合いである不平衡率が適正な値になるような制御について説明する。
本実施形態では、不平衡率は、以下の〔式２〕に示すように、交流線２の総電力容量の二分の一に対する、第１電圧線２ａにおける消費電力と第２電圧線２ｂにおける消費電力との間の電力差の割合で規定される。尚、電源装置１０から交流線２に供給する電力（例えば発電電力、放電電力など）はマイナスの消費電力と見なす。また、電源装置１０が交流線２から受け取る電力（例えば充電電力など）はプラスの消費電力と見なす。以下の〔式２〕では、電力消費装置４，５だけでなく電源装置１０も設置されることを考慮して、〔式１〕で記載した総負荷設備容量に対応する用語として、「総電力容量」という用語を用いている。
【００２０】
不平衡率＝〔第１電圧線２ａにおける消費電力と第２電圧線２ｂにおける消費電力との間の電力差〕／〔交流線２の総電力容量の１／２〕×１００      ・・・・・〔式２〕
【００２１】
図４及び図５は不平衡率の一例を説明する図である。
図４の場合、主幹ブレーカ３の容量が４０Ａであり、第１電圧線２ａと第２電圧線２ｂとの間の電位差が２００Ｖであるので、交流線２の総電力容量は２００Ｖ×４０Ａ＝８０００Ｗとなる。第１電圧線２ａにおける消費電力は、電力消費装置４による０Ｗと電源装置１０による−７００Ｗとによって、−７００Ｗになる。第２電圧線２ｂにおける消費電力は、電力消費装置５による１０００Ｗになる。その結果、第１電圧線２ａにおける消費電力と第２電圧線２ｂにおける消費電力との間の電力差は、１０００−（−７００）＝１７００Ｗになる。以上の結果、不平衡率は、〔１７００〕／〔８０００×１／２〕×１００＝４２．５％になる。尚、契約ブレーカが設けられている場合には、その契約容量を上記主幹ブレーカ３の容量に代えて計算を行ってもよい。
【００２２】
図５の場合、主幹ブレーカ３の容量が４０Ａであり、第１電圧線２ａと第２電圧線２ｂとの間の電位差が２００Ｖであるので、交流線２の総電力容量は２００Ｖ×４０Ａ＝８０００Ｗとなる。第１電圧線２ａにおける消費電力は、電力消費装置４による０Ｗと電源装置１０による−６００Ｗとによって、−６００Ｗになる。第２電圧線２ｂにおける消費電力は、電力消費装置５による１０００Ｗになる。その結果、第１電圧線２ａにおける消費電力と第２電圧線２ｂにおける消費電力との間の電力差は、１０００−（−６００）＝１６００Ｗになる。以上の結果、不平衡率は、〔１６００〕／〔８０００×１／２〕×１００＝４０％になる。
【００２３】
そして、電源装置１０は、不平衡率が所定の基準値以下になるように交流線２への供給電力を調節する不平衡抑制制御を行う。本実施形態では上記基準値は４０％に設定されている。図２は、電源部１２が発電装置である場合での不平衡抑制制御を説明するフローチャートである。図３は、電源部１２が充放電装置である場合での不平衡抑制制御を説明するフローチャートである。
【００２４】
〔電源部１２が発電装置である場合〕
図２の工程＃１０において電源装置１０の制御部１３は、不平衡率が４０％よりも大きいか否かを判定する。そして、電源装置１０の制御部１３は、不平衡率が４０％よりも大きい場合（即ち、工程＃１０において「Ｙｅｓ」の場合）には工程＃１２に移行し、不平衡率が４０％以下の場合（即ち、工程＃１０において「Ｎｏ」の場合）には工程＃１１に移行する。例えば図４に示した状態では不平衡率が４０％よりも大きいため、電源装置１０の制御部１３は工程＃１２に移行する。それに対して、例えば図５に示した状態では不平衡率は４０％であるため、電源装置１０の制御部１３は工程＃１１に移行する。
【００２５】
工程＃１２において電源装置１０の制御部１３は、不平衡率を低下させるために、ΔＰだけ発電電力を低下させる不平衡抑制制御を行う。例えば、ΔＰは以下の〔式３〕で表される式で導出される。尚、電源装置１０から交流線２に供給する発電電力はマイナスの消費電力と見なす。
【００２６】
ΔＰ＝〔第１電圧線２ａにおける消費電力と第２電圧線２ｂにおける消費電力との間の電力差〕−〔交流線２の総電力容量の１／２〕×不平衡率の基準値  ・・・・・〔式３〕
【００２７】
図４に示した状態では、交流線２の総電力容量は８０００Ｗであり、第１電圧線２ａにおける消費電力と第２電圧線２ｂにおける消費電力との間の電力差は１７００Ｗになり、不平衡率の基準値は４０％（＝０．４）となるので、ΔＰ＝１７００−８０００／２×０．４＝１００（Ｗ）になる。つまり、工程＃１２において電源装置１０の制御部１３は、不平衡率を低下させるために、１００Ｗだけ発電電力を低下させて、発電電力を６００Ｗにする不平衡抑制制御を行う。電源装置１０の発電電力が６００Ｗになった状態は図５の状態であり、この状態であれば不平衡率は４０％になる。
【００２８】
工程＃１１において電源装置１０の制御部１３は、その時点では不平衡率が基準値以下になっているため、発電電力の増大を許可する。
【００２９】
〔電源部１２が充放電装置である場合〕
図３は、電源部１２が充放電装置である場合での不平衡抑制制御を説明するフローチャートである。
図３の工程＃２０において電源装置１０の制御部１３は、不平衡率が４０％よりも大きいか否かを判定する。そして、電源装置１０の制御部１３は、不平衡率が４０％よりも大きい場合には工程＃２４に移行し、不平衡率が４０％以下の場合には工程＃２１に移行する。例えば図４に示した状態では不平衡率が４０％よりも大きいため、電源装置１０の制御部１３は工程＃２４に移行する。それに対して、例えば図５に示した状態では不平衡率は４０％であるため、電源装置１０の制御部１３は工程＃２１に移行する。
【００３０】
工程＃２４において電源装置１０の制御部１３は、電源部１２としての充放電装置が放電中であるか否かを判定する。電源部１２としての充放電装置が放電中である間に不平衡率が４０％よりも大きくなった場合、その放電電力を増大させると不平衡率は更に上昇し、その放電電力を低下させると不平衡率は低下する。電源部１２としての充放電装置が充電中である間に不平衡率が４０％よりも大きくなった場合、その充電電力を増大させると不平衡率は更に上昇し、その充電電力を低下させると不平衡率は低下する。
【００３１】
そこで、電源部１２としての充放電装置が放電中である場合には、電源装置１０の制御部１３は、工程＃２５に移行してΔＰだけ放電電力を低下させる。また、電源部１２としての充放電装置が充電中である場合には、電源装置１０の制御部１３は、工程＃２６に移行してΔＰだけ充電電力を低下させる。このような制御により、不平衡率が低下することが期待される。ΔＰは、上記〔式３〕で説明した式に則って導出される。尚、電源装置１０から交流線２に供給する放電電力はマイナスの消費電力と見なし、電源装置１０が交流線２から受け取る充電電力はプラスの消費電力と見なす。
【００３２】
工程＃２１において電源装置１０の制御部１３は、その時点では不平衡率が基準値以下になっているため、電源部１２としての充放電装置放電中である場合には放電電力の増加を許可し（工程＃２１、工程＃２３）、電源部１２としての充放電装置充電中である場合には充電電力の増大を許可する（工程＃２１、工程＃２２）。
【００３３】
以上のように、電源装置１０が上記不平衡抑制制御を行うことで、電力を供給する交流１００Ｖの電源装置１０を設置する場合に、不平衡率が高くなることを防止できる。従って、不平衡率が適正な値になるような分散型電源システムを提供できる。
【００３４】
＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、本発明の分散型電源システムの構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
また、上記実施形態では、数値を挙げて本実施形態の分散型電源システムの動作例を説明したが、それらの数値は例示目的で記載したものであり、本発明はそれらの数値に限定されない。
また更に、上述したΔＰの決定手法も適宜変更可能である。
【００３５】
＜２＞
上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用でき、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変できる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、不平衡率が適正な値になるような分散型電源システムに利用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１  電力系統
２  交流線
２ａ  第１電圧線
２ｂ  第２電圧線
２ｃ  中性線
３  主幹ブレーカ
４  電力消費装置
５  電力消費装置
６  電流計測器
７  電流計測器
１０  電源装置
１１  電力変換回路部
１２  電源部
１３  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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