(57)【要約】【課題】逆潮流を確実に防止しつつ太陽光発電の発電能力を十分に活用して買電量の節約を図ることができる太陽光発電制御装置を提供すること。【解決手段】電力需要設備に対して商用電源と複数のセクションに分割された太陽光発電装置とを併用して電力を供給する電力供給システムにおける太陽光発電制御装置２であって，商用電源から電力需要設備への買電量があらかじめ定めた水準を下回ったか上回ったかを監視するトランスデューサ２５と，トランスデューサ２５の監視に基づき，買電量が前記水準を下回ると，少なくとも１つの現にオンしているセクションのＰＣＳに対して制御信号（オフ）を出力し，買電量が前記水準を上回ると，少なくとも１つの現にオフしているセクションのＰＣＳに対して制御信号（オン）を出力するシーケンサ２６とを有する。これにより，太陽光発電装置のセクションごとのオンオフを制御する。【選択図】図３
2020092595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力需要設備に対して，商用電源から電力を供給するとともに，複数のセクションに分割された太陽光発電装置からもセクションごとのパワーコンディショナーを介して電力を供給する電力供給システムにおける，前記太陽光発電装置のセクションごとのオンオフを制御する太陽光発電制御装置であって，
商用電源から前記電力需要設備への買電量があらかじめ定めた水準を下回ったか上回ったかを監視する買電量監視部と，
前記買電量監視部の監視に基づき，
買電量が前記水準を下回ると，少なくとも１つの現にオンしているセクションの前記パワーコンディショナーに対してオフに切り替えさせる制御信号を出力し，
買電量が前記水準を上回ると，少なくとも１つの現にオフしているセクションの前記パワーコンディショナーに対してオンに切り替えさせる制御信号を出力する制御信号出力部とを有する太陽光発電制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽光発電制御装置であって，
商用電源への逆電力を検出する逆電力リレーと，
前記逆電力リレーが逆電力を検出すると，あらかじめ定めた待機時間が経過した後にすべてのセクションの前記パワーコンディショナーに対してオフに切り替えさせる停止信号を出力する地絡過電圧リレーを有し，
前記制御信号出力部は，前記逆電力リレーが逆電力を検出すると，前記地絡過電圧リレーの前記待機時間が経過するより前に，現にオンしているすべてのセクションの前記パワーコンディショナーに対してオフに切り替えさせる制御信号を出力するものである太陽光発電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電力需要設備に対して商用電源と太陽光発電装置とを併用して電力を供給する太陽光発電制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，例えば特許文献１のように複数の太陽光発電装置により電力を供給する技術が提案されている。この種の装置を用いて，太陽光発電と商用電源からの買電とを併用して電力需要を賄うことが行われている。太陽光発電の発電状況と電力需要とはいずれも変動する。太陽光発電から商用電源への逆潮流を許容しない場合には太陽光発電の発電電力を，電力需要を上回らないように調節しなければならない。この調節のため複数の太陽光発電装置の一部を停止することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2015−76050号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら前記した従来の技術には，次のような問題点があった。太陽光発電の発電能力を十分に生かし切れないのである。その原因は，逆潮流の発生を確実に防止するためには，太陽光発電のオンオフ切り替えのための買電量の下限値を大きめにとっておく必要がある。そうしないと，特に電力需要量が急速に減少するような状況で調節が追いつかずに逆潮流が発生してしまうことがあるからである。そのため，商用電源からの買電量をあまり削減できなかった。
【０００５】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，逆潮流を確実に防止しつつ太陽光発電の発電能力を十分に活用して買電量の節約を図ることができる太陽光発電制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様における太陽光発電制御装置は，電力需要設備に対して，商用電源から電力を供給するとともに，複数のセクションに分割された太陽光発電装置からもセクションごとのパワーコンディショナーを介して電力を供給する電力供給システムにおける，太陽光発電装置のセクションごとのオンオフを制御する太陽光発電制御装置であって，商用電源から電力需要設備への買電量があらかじめ定めた水準を下回ったか上回ったかを監視する買電量監視部と，買電量監視部の監視に基づき，買電量が前記水準を下回ると，少なくとも１つの現にオンしているセクションのパワーコンディショナーに対してオフに切り替えさせる制御信号を出力し，買電量が前記水準を上回ると，少なくとも１つの現にオフしているセクションのパワーコンディショナーに対してオンに切り替えさせる制御信号を出力する制御信号出力部とを有している。
【０００７】
上記の電力供給システムでは，商用電源と太陽光発電装置とを併用して電力需要設備への電力供給を行っている。ここで太陽光発電装置は複数のセクションに分割されており，各セクションにパワーコンディショナーが備えられている。このような電力供給システムにおいて上記態様の太陽光発電制御装置では，商用電源から電力需要設備への買電量を買電量監視部で監視している。買電量を前記水準と比較するためである。
【０００８】
買電量が前記水準より上にある状態から下にある状態になると，制御信号出力部が，制御信号（オフ）を出力する。出力先は，少なくとも１つの現にオンしているセクションのパワーコンディショナーである。これによりそのセクションの発電をオフさせる。こうすることで，買電量が前記水準より大幅に低い状態となることを防ぎ，逆潮流を防止する。買電量が前記水準より下にある状態から上にある状態になると，制御信号出力部が，制御信号（オン）を出力する。出力先は，少なくとも１つの現にオフしているセクションのパワーコンディショナーである。これによりそのセクションの発電をオンさせる。こうすることで，太陽光発電装置に発電休止中のセクションがあるにも関わらず買電量が前記水準より大幅に高い状態となることを防ぐ。つまり太陽光発電装置の発電能力を有効活用して買電量を節約する。
【０００９】
上記態様の太陽光発電制御装置ではさらに，商用電源への逆電力を検出する逆電力リレーと，逆電力リレーが逆電力を検出すると，あらかじめ定めた待機時間が経過した後にすべてのセクションのパワーコンディショナーに対してオフに切り替えさせる停止信号を出力する地絡過電圧リレーを有し，制御信号出力部は，逆電力リレーが逆電力を検出すると，地絡過電圧リレーの待機時間が経過するより前に，現にオンしているすべてのセクションのパワーコンディショナーに対してオフに切り替えさせる制御信号を出力するものとすることができる。
【００１０】
このようにすると，逆電力リレーが逆電力を検出した場合に，地絡過電圧リレーが停止信号を出力するより先に，制御信号出力部の制御信号（オフ）により太陽光発電装置を全部オフさせる。したがって，実際に地絡過電圧リレーが停止信号を出力する事態には至らない。これにより，急激に電力需要が減少するような状況でも逆潮流を発生させることがない。
【発明の効果】
【００１１】
本構成によれば，逆潮流を確実に防止しつつ太陽光発電の発電能力を十分に活用して買電量の節約を図ることができる太陽光発電制御装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係る太陽光発電制御装置を用いる電力供給システムのブロック図である。
【図２】太陽電池ユニットの構成を示すブロック図である。
【図３】太陽光発電制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】購入電力と発電量との関係の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，図１に示す構成の電力供給システム１における太陽光発電制御装置２として本発明を具体化したものである。図１の電力供給システム１は，商用電力の系統３と太陽光発電ユニット４とを併用して電力需要設備５に電力を供給するシステムである。系統３は電力会社により運営されている。
【００１４】
本形態に係る電力供給システム１では，複数個の太陽光発電ユニット４を備えている。複数個の太陽光発電ユニット４から，ブレーカー６を介して電力需要設備５に電力を供給するようになっている。系統３からは，キュービクル７を介して電力需要設備５に電力を供給するようになっている。また，電力需要設備５のすぐ上流側には複数のブレーカー８が配置されている。つまり，電力需要設備５は複数の区画に分割されており，各区画に１つのブレーカー８が対応している。
【００１５】
本形態の電力供給システム１は，例えばショッピングモール等の大規模商業施設への電力供給に使用することを想定したものである。その場合における上記の電力需要設備５とは施設内の電力消費機器の総体であり，それを売り場ごとに分けたものが上記の区画に相当する。
【００１６】
太陽光発電ユニット４は図２に示すように，太陽電池パネル４１とパワーコンディショナー（以下，ＰＣＳ）４２とを有している。太陽電池パネル４１で発生した電力がＰＣＳ４２で交流に変換されさらに昇圧されてブレーカー６へ送られるようになっている。ＰＣＳ４２には，太陽電池パネル４１とブレーカー６との接続を遮断する機能もある。
【００１７】
ＰＣＳ４２はまた，太陽光発電制御装置２から制御信号を受けるようになっている。ＰＣＳ４２による太陽電池パネル４１とブレーカー６との接続のオンオフは，太陽光発電制御装置２から制御信号によりなされる。太陽光発電ユニット４が複数個あるので太陽電池パネル４１も複数個あり，太陽光発電制御装置２からの制御信号に基づいて個別にＰＣＳ４２で発電のオンオフ切り替えができるようになっている。複数個の太陽電池パネル４１の全体を太陽光発電装置と見なせば個々の太陽電池パネル４１はそのセクションである。
【００１８】
太陽光発電制御装置２の構成を図３に示す。太陽光発電制御装置２は，零相電圧検出器（以下，ＺＰＤ）２１，逆電力リレー（以下，ＲＰＲ）２２，地絡過電圧リレー（以下，ＯＶＧＲ）２３，計器用変圧器（以下，ＰＴ）２４，トランスデューサ２５，シーケンサ２６，の各要素を有している。
【００１９】
ＺＰＤ２１は，系統３から電力を受ける三相交流の中性点の対地電圧を検出するものである。ＲＰＲ２２は，逆方向の電力を検出するものである。ＯＶＧＲ２３は，地絡などの際に起こるような電圧の急峻な変化を検出するものである。ＯＶＧＲ２３が電圧の急峻な変化を検出すると，ＰＣＳ４２への停止信号を発するようになっている。ＰＴ２４は，系統３から受ける電流の信号を検出用に適した電圧レベルのものに変換するものである。トランスデューサ２５は，ＰＴ２４により降圧された信号に基づき，系統３から受ける電力の使用量を解析するものである。シーケンサ２６は，トランスデューサ２５やＲＰＲ２２の動作状況に応じてＰＣＳ４２への制御信号を出力するものである。
【００２０】
図３中のＺＰＤ２１とＰＴ２４とはいずれも，キュービクル７から元信号を取得するようになっている。いずれも，キュービクル７の一般的な構成でいえば，ディスコンと動力トランスとの間の部位から電流信号を取得すればよい。ただしその部位からの取得には限定されない。なお，太陽光発電制御装置２は実際には，キュービクル７の箱体の中に設置することができる。
【００２１】
上記構成の電力供給システム１では基本的には，すべてのＰＣＳ４２がオンである。系統３と太陽光発電ユニット４との両方を併用して電力需要設備５の電力需要を賄う。太陽光発電ユニット４の発電電力を利用できる分，系統３からの電力購入量を節約することができる。
【００２２】
ここで本形態では，電力需要設備５と電力会社との間の電力供給契約が，太陽光発電ユニット４から系統３への逆潮流を許容しない内容になっているものとする。そのため状況に応じて，ＰＣＳ４２により太陽光発電ユニット４の発電をオフする必要がある。太陽光発電ユニット４の発電量が電力需要設備５の電力需要を上回れば逆潮流が発生してしまうからである。そこで本形態では，太陽光発電制御装置２がＰＣＳ４２を制御することで，逆潮流の発生を防止するようにしている。
【００２３】
逆潮流の発生を防止するための最も基本的な仕組みは，ＯＶＧＲ２３による停止信号の出力である。すなわち，ＺＰＤ２１が検出する中性点電圧に基づきＲＰＲ２２が逆方向電力を検出したとする。これは逆潮流の発生を意味するので，ＯＶＧＲ２３から停止信号を出すことで全部のＰＣＳ４２をオフするのである。ただしこれは，電力供給契約上は事故扱いとなる。ＲＰＲ２２が逆方向電力を検出してから実際に停止信号が出力されるまで１秒前後程度の待機時間があるからである。
【００２４】
そこで，ＯＶＧＲ２３が停止信号を出すよりも先に太陽光発電ユニット４の発電量を制限してしまう，というのが本形態の太陽光発電制御装置２の特徴的な動作である。これにより，結局はＯＶＧＲ２３が停止信号を出すには至らないようにしている。
【００２５】
太陽光発電制御装置２ではそのため，トランスデューサ２５が常時，系統３から受け取る電力を監視している。より具体的には，キュービクル７から取得した元信号をＰＴ２４で適切な電圧レベルに降圧した信号の電流値を監視している。そして本形態ではトランスデューサ２５に，電流値の閾値が設定されている。
【００２６】
系統３から受け取る電力が減少することで当該電流値が閾値を下回ると，トランスデューサ２５がそのことをアナログ信号でシーケンサ２６に報知する。このためシーケンサ２６がＰＣＳ４２への制御信号（オフ）を出力するのである。これにより，オン状態にある太陽光発電ユニット４の個数が１つ減る。その分，太陽光発電ユニット４の全体としての発電量が減って系統３から受け取る電力が増えることになる。このため当該電流値が閾値より大きい状態に戻るが，その後さらに系統３からの受け取り電力が減少すれば再びシーケンサ２６がＰＣＳ４２への制御信号（オフ）を出力することとなる。一方，系統３から受け取る電力が増加することで当該電流値が閾値を上回ったら，シーケンサー２６がＰＣＳ４２への制御信号（オン）を出力する。これにより，オン状態にある太陽光発電ユニット４の個数が１つ増える。
【００２７】
このようにして，図４に例示するように，系統３からの受け取り電力が，前述の閾値を大きく下回ることがないようにしている。また，系統３からの受け取り電力が閾値を大きく上回っているのにオフのままの太陽光発電ユニット４があるような状況にもならないようにしている。
【００２８】
図４の期間Ａは，電力需要設備５の電力需要が減少していく期間である。期間Ａの初期には，すべての太陽光発電ユニット４がオン状態にある。需要量と買電量との差が，太陽光発電ユニット４の発電量である。需要量が減少していくと買電量も減少していく。買電量が閾値を割り込むとその都度，前述の制御信号（オフ）が出され，太陽光発電ユニット４が１つずつオフされていく。これにより，買電量が閾値を大幅に割り込むことが防止される。したがって，ＯＶＧＲ２３から停止信号が出るような事態には至らない。
【００２９】
図４の期間Ｂは，電力需要設備５の電力需要が増加していく期間である。期間Ｂの初期には，いくつかの太陽光発電ユニット４がオフ状態にある。これは，前述の期間Ａでの制御の結果である。需要量の増加とともに買電量が閾値を下から上へ超えるとその都度，前述の制御信号（オン）が出され，オフ状態の太陽光発電ユニット４が１つずつオンされていく。これにより，買電量が閾値を大幅に上回っているのにオフ状態の太陽光発電ユニット４がある，という状況になることが防止される。したがって，太陽光発電ユニット４の発電能力を可能な限り有効活用して，系統３からの買電量を節約することができる。
【００３０】
一般的なソフトウェア制御で上記と類似するようなことをやろうとすると，前述の閾値をかなり大きめ（例えば電力需要設備５の標準的な電力使用量の数十％程度）に設定しておく必要がある。そうしないと応答速度が１０〜２０秒程度かかることから，電力需要が減少していく過程でＯＶＧＲ２３から停止信号が出てしまうおそれがあるためである。閾値が大きいということは，太陽光発電ユニット４の発電能力を十分には生かし切れないということである。このため，太陽光発電ユニット４を備えているのに買電量を大して節約できない。
【００３１】
しかし本形態では，上記構成により応答が速いので，閾値を小さく（例えばソフトウェア制御の場合の十分の１以下）設定することができる。このため，太陽光発電ユニット４の発電能力を十分に活用して買電量を大きく節約することができる。なお，上記の図４では太陽電池パネル４１の日照状態は一定で電力需要が変化していく状況を想定したが，電力需要は一定で日照状態により発電量が変化していく状況でも同様の効果が得られる。電力需要と日照状態との両方が変化していく状況でも同様である。
【００３２】
なお，上記の閾値については，制御信号（オフ）と制御信号（オン）とが交互に反復して出されるような状況を防ぐため，電力需要の減少時と増加時とで値に差を付けてもよい。あるいは，制御信号（オフ）の出力後に制御信号（オン）を出すときには一定の待機時間を設けるようにしてもよい。制御信号（オン）の出力後に制御信号（オフ）を出すときも同様である。
【００３３】
制御信号（オフ）によりどの太陽光発電ユニット４をオフするか，また，制御信号（オン）によりどの太陽光発電ユニット４をオンするか，については任意である。例えば，オン状態の優先順位を固定的に定めておき，優先順位の低いものからオフしていき，優先順位の高いものからオンしていく，ということが考えられる。あるいは，オフされた太陽光発電ユニット４をオンに復帰させる際に，オフされた順にオンしていく，ということにしてもよい。優先順位そのものを適宜のタイミングで変更してもよい。
【００３４】
本形態では図３に示したように，ＲＰＲ２２とシーケンサ２６とも接続されている。これは，ＲＰＲ２２が逆方向電力を検出したことをシーケンサ２６にも伝達するようにしているものである。これは，電力需要設備５の電力需要が急激に減少するような場面に対処するためである。電力需要が急激に減少する場面とは例えば，電力需要設備５内の複数の大口電力消費機器（事業用空調機器，事業用冷蔵庫，動力機器等）が一斉にオフされるような場合が挙げられる。このような場合には，上記の制御をしても太陽光発電ユニット４の発電能力の縮小が間に合わず，ＲＰＲ２２が逆方向電力を検出してしまう場合がある。
【００３５】
しかし本形態ではそのことが，ＯＶＧＲ２３だけでなくシーケンサ２６にも伝達される。そしてシーケンサ２６は，ＲＰＲ２２から逆方向電力検出の伝達を受けると，直ちに全部の太陽光発電ユニット４に対して制御信号（オフ）を出す。これにより太陽光発電ユニット４の発電電力を全部遮断する。これがＯＶＧＲ２３の待機時間内に行われるので，結局逆潮流は発生せず，ＯＶＧＲ２３から停止信号が出ることもない。すなわち事故扱いにはならない。この全停止の後，買電量が閾値より高い状況であれば，シーケンサ２６が前述の制御信号（オン）を出す。これにより，買電量が閾値を大きく下回らない範囲内で太陽光発電ユニット４の発電が再開される。
【００３６】
以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，トランスデューサ２５，シーケンサ２６といったハードウェア機器を用いて買電量を解析し，買電量が閾値を大きく下回ることがないように太陽光発電ユニット４のＰＣＳ４２を個別にオンオフすることとしている。このため閾値を小さめに設定することができる。これにより，逆潮流を防止しつつ太陽光発電ユニット４の発電能力を十分に活用して買電量の節約を図ることができる太陽光発電制御装置２が実現されている。さらに，電力需要が急激に減少するような場面に対しても対応できるようにしている。
【００３７】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，各太陽光発電ユニット４において，１つのＰＣＳ４２に複数個の太陽電池パネル４１が接続されている構成でもよい。また，各太陽電池パネル４１の容量は任意である。
【符号の説明】
【００３８】
１    電力供給システム
２    太陽光発電制御装置
３    系統
４    太陽電池ユニット
５    電力需要設備
６    ブレーカー
７    キュービクル
８    ブレーカー
２１  ＺＰＤ
２２  ＲＰＲ
２３  ＯＶＧＲ
２４  ＰＴ
２５  トランスデューサ（買電量監視部）
２６  シーケンサ（制御信号出力部）
４１  太陽電池パネル（太陽光発電装置）
４２  ＰＣＳ
【図１】
2020092595.tif 000003
【図２】
2020092595.tif 000004
【図３】
2020092595.tif 000005
【図４】
2020092595.tif 000006