(57)【要約】【課題】複数の家庭用分散型電源を低コストで電力系統に連系させる。【解決手段】大規模太陽光発電システム１は、電力系統２の連系点３に接続され、連系点３との間に遮断器４が介設される。大規模太陽光発電システム１において、各家庭の太陽光発電装置Ｇ１からの直流電力を複数まとめてインバータＩ１により交流電力に変換し、その交流電力を変圧器Ｔ２及び変圧器Ｔ１により昇圧し、昇圧した交流電力を電力系統２に供給する。次に、各家庭の太陽光発電装置Ｇ２からの直流電力をそれぞれ各家庭のインバータＩ２により交流電力に変換し、その交流電力を複数まとめて変圧器Ｔ３及びＴ１により昇圧し、昇圧した交流電力を電力系統２に供給する。また、蓄電池Ｃからの直流電力をインバータＩ３により交流電力に変換し、その交流電力を変圧器Ｔ４及びＴ１により昇圧し、昇圧した交流電力を電力系統２に供給する。【選択図】図１
2010213384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
家庭に設置され、直流電力を発電する分散型電源と、
複数の前記分散型電源から直流電力を受電し、受電した直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータから交流電力を受電し、受電した交流電力を昇圧して電力系統に供給する変圧器と、
を備えることを特徴とする分散型電源システム。
【請求項２】
請求項１に記載の分散型電源システムであって、
前記変圧器は、
複数の前記インバータから交流電力を受電し、受電した交流電力を昇圧する第１の変圧器と、
複数の前記第１の変圧器から昇圧した前記交流電力を受電し、受電した前記交流電力をさらに昇圧して前記電力系統に供給する第２の変圧器と、
からなることを特徴とする分散型電源システム。
【請求項３】
家庭に設置され、直流電力を発電する分散型電源と、
前記分散型電源から直流電力を受電し、受電した直流電力を交流電力に変換するインバータと、
複数の前記インバータから交流電力を受電し、受電した交流電力を昇圧して電力系統に供給する変圧器と、
複数の前記インバータと、前記変圧器とを接続する電線と、
を備える
ことを特徴とする分散型電源システム。
【請求項４】
請求項３に記載の分散型電源システムであって、
前記変圧器は、
複数の前記インバータから交流電力を受電し、受電した交流電力を昇圧する第１の変圧器と、
複数の前記第１の変圧器から昇圧した前記交流電力を受電し、受電した前記交流電力をさらに昇圧して前記電力系統に供給する第２の変圧器と、
からなることを特徴とする分散型電源システム。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の分散型電源システムであって、
前記変圧器又は前記第２の変圧器は、
１の遮断器を介して前記電力系統に連系する
ことを特徴とする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、家庭用分散型電源を利用した分散型電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、家庭用太陽光発電システムは、各家庭から配電線を介して電力系統に連系されているが、今後、電力系統へ大量に連系されるようになった場合、電圧の上昇や変動、単独運転検出の困難化等の問題が顕在化されることが予想される。  
これに対して、電圧の上昇や変動、高調波等を抑制する方策として、電圧調整器、パワーエレクトロニクス機器や、蓄電池を導入する方法がある。また、単独運転を検出する方策として、各家庭用太陽光発電システムに付加する単独運転防止装置を従来よりも高機能のものとする方法や、変電所の遮断器情報を元にして転送遮断する方法が提案され、既に製品化されているものもある。特許文献１には、配電系統の停電を確実に検出できるとともに、分散型電源の単独運転を確実に防止することが可能な分散型電源の単独運転検出システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２５９６６０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、従来の方法は、単独運転検出については、各家庭用太陽光発電システムに個別の対策を行う必要があるので、コストがかかるという問題がある。また、電圧の上昇や変動、高調波等については、連系点が６．６ｋＶ等の電圧階級が低い配電線であるため制御が困難なので、太陽光発電システムの電圧上昇等による影響が電力系統に顕著に出てしまうという欠点がある。  
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、複数の家庭用分散型電源を低コストで電力系統に連系させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、分散型電源システムであって、家庭に設置され、直流電力を発電する分散型電源と、複数の前記分散型電源から直流電力を受電し、受電した直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータから交流電力を受電し、受電した交流電力を昇圧して電力系統に供給する変圧器と、を備えることを特徴とする。  
この構成によれば、家庭用の分散型電源を複数台まとめて、インバータ及び変圧器を介して低コストで電力系統に連系させることができる。また、直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を昇圧することにより、電圧階級が高いところで電力系統に直接連系させることができるので、分散型電源による電圧の上昇や変動、高調波等の影響を減少させることができる。なお、変圧器は、実施の形態における変圧器Ｔ１及びＴ２に相当する。
【０００６】
また、本発明は、分散型電源システムであって、前記変圧器が、複数の前記インバータから交流電力を受電し、受電した交流電力を昇圧する第１の変圧器と、複数の前記第１の変圧器から昇圧した前記交流電力を受電し、受電した前記交流電力をさらに昇圧して前記電力系統に供給する第２の変圧器と、からなることを特徴とする。  
この構成によれば、複数のインバータが第１の変圧器につながり、複数の第１の変圧器が第２の変圧器につながるという階層的な接続構成にしたので、線路の取り回しが効率的なことにより全体の線路長を短縮でき、電圧をまとめて上げることにより変圧器の台数を減らすことができる。なお、第１の変圧器及び第２の変圧器は、それぞれ実施の形態における変圧器Ｔ２及びＴ１に相当する。
【０００７】
また、本発明は、分散型電源システムであって、家庭に設置され、直流電力を発電する分散型電源と、前記分散型電源から直流電力を受電し、受電した直流電力を交流電力に変換するインバータと、複数の前記インバータから交流電力を受電し、受電した交流電力を昇圧して電力系統に供給する変圧器と、複数の前記インバータと、前記変圧器とを接続する電線と、を備えることを特徴とする。  
この構成によれば、家庭用の分散型電源を複数台まとめて、インバータ及び変圧器を介して低コストで電力系統に連系させることができる。また、直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を昇圧することにより、電圧階級が高いところで電力系統に直接連系させることができるので、分散型電源による電圧の上昇や変動、高調波等の影響を減少させることができる。そして、インバータ及び変圧器を接続する電線が長い距離が亘る場合に、その電線に交流電力を通すので、直流電力を通す場合の遮断や安全性の問題を解決することができる。なお、変圧器は、実施の形態における変圧器Ｔ１及びＴ３に相当する。
【０００８】
また、本発明は、分散型電源システムであって、前記変圧器が、複数の前記インバータから交流電力を受電し、受電した交流電力を昇圧する第１の変圧器と、複数の前記第１の変圧器から昇圧した前記交流電力を受電し、受電した前記交流電力をさらに昇圧して前記電力系統に供給する第２の変圧器と、からなることを特徴とする。  
この構成によれば、複数のインバータが第１の変圧器につながり、複数の第１の変圧器が第２の変圧器につながるという階層的な接続構成にしたので、線路の取り回しが効率的なことにより全体の線路長を短縮でき、電圧をまとめて上げることにより変圧器の台数を減らすことができる。なお、第１の変圧器及び第２の変圧器は、それぞれ実施の形態における変圧器Ｔ３及びＴ１に相当する。
【０００９】
また、本発明は、分散型電源システムであって、前記変圧器又は前記第２の変圧器が、１の遮断器を介して前記電力系統に連系することを特徴とする。  
この構成によれば、電力系統と、変圧器との間に１台の遮断器を設置することにより、単独運転の検出及び防止を図ることができる。
【００１０】
その他、本願が開示する課題及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の家庭用分散型電源を低コストで電力系統に連系させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】大規模太陽光発電システム１の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。本発明の実施の形態に係る太陽光発電システム（分散型電源システム）は、複数の家庭用太陽光発電装置（分散型電源）を１つの大型パワーコンディショナ（インバータ）に接続し、複数の大型パワーコンディショナ群を１つの大規模太陽光発電所として機能させるものである。電力系統の連系点は、６．６ｋＶ配電線だけでなく、２２ｋＶ配電線、６６ｋＶ配電線や１１０ｋＶ連系線等、６．６ｋＶ配電線より電圧階級が高いところでも電力系統に連系する。
【００１４】
なお、パワーコンディショナとは、太陽光発電システムに大変重要な役割を担っているものであり、太陽光発電装置で発電した直流電力を家庭で使用できるように交流電力に変換し、電圧の調整等をする機械である。
【００１５】
≪システムの構成と概要≫
図１は、大規模太陽光発電システム１の構成を示す図である。大規模太陽光発電システム１は、家庭用の太陽光発電装置を利用した大規模発電システムであり、電力系統２の連系点３に接続され、連系点３との間に遮断器４が介設される。電力系統２は、２２ｋＶ、６６ｋＶ、１１０ｋＶ等の電圧により送電する。遮断器４は、電力系統２における送電が停止した場合に大規模太陽光発電システム１からの電力供給を停止するものであり、単独運転防止装置や転送遮断装置等により実現される。
【００１６】
図１に示すように、大規模太陽光発電システム１は、変圧器Ｔ１〜Ｔ４、電線Ｌ１〜Ｌ７、インバータＩ１〜Ｉ３、太陽光発電装置Ｇ１、Ｇ２及び蓄電池Ｃを備える。
【００１７】
まず、接続構成と概要を説明する。変圧器Ｔ１は、遮断器４を介して連系点３において電力系統２に接続され、一方、電線Ｌ１を通じて変圧器Ｔ２〜Ｔ４に接続される。変圧器Ｔ２は、電線Ｌ１を通じて変圧器Ｔ１に接続され、一方、電線Ｌ２を通じてインバータＩ１に接続される。インバータＩ１は、電線Ｌ３及び電線Ｌ３につながる電線Ｌ４を通じて太陽光発電装置Ｇ１に接続される。変圧器Ｔ３は、電線Ｌ１を通じて変圧器Ｔ１に接続され、一方、電線Ｌ５、電線Ｌ５につながる電線Ｌ６及び電線Ｌ６につながる電線Ｌ７を通じてインバータＩ２に接続される。インバータＩ２は太陽光発電装置Ｇ２に接続される。変圧器Ｔ４は、電線Ｌ１を通じて変圧器Ｔ１に接続され、一方、インバータＩ３に接続される。インバータＩ３は蓄電池Ｃに接続される。
【００１８】
変圧器Ｔ１〜Ｔ４及びインバータＩ１は、例えば、住宅地の空きスペースや地下等に設置されるが、分散して配置されていてもよい。インバータＩ１は、大型の直流交流変換装置である。インバータＩ２は、各家庭に設置された直流交流変換装置である。インバータＩ３は、蓄電池Ｃの近くに設置された直流交流変換装置である。太陽光発電装置Ｇ１及びＧ２は、各家庭に設置された、太陽光を利用した発電装置である。電線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５、Ｌ６及びＬ７は、交流電力を通す電線である。電線Ｌ３及びＬ４は、直流電力を通す専用線であり、既存の配電線に沿って設けるか、又は、地下に埋設される。インバータＩ１と、太陽光発電装置Ｇ１とを接続する電線Ｌ３及びＬ４、並びに、変圧器Ｔ３と、太陽光発電装置Ｇ２とを接続する電線Ｌ５、Ｌ６及びＬ７は、ともに長い距離に亘るものとする。
【００１９】
≪機器の機能≫
次に、各機器の機能を説明する。  
変圧器Ｔ１は、電線Ｌ１を通じて受けた６．６ｋＶの電圧を２２ｋＶ、６６ｋＶ又は１１０ｋＶの電圧に昇圧して電力系統２に供給する。
【００２０】
変圧器Ｔ２は、電線Ｌ２を通じて受けた２００〜４００Ｖの電圧を６．６ｋＶの電圧に昇圧し、電線Ｌ１を通じて変圧器Ｔ１に供給する。インバータＩ１は、電線Ｌ４を通じて受けた直流電力を交流電力に変換し、電線Ｌ２を通じて変圧器Ｔ２に供給する。複数の太陽光発電装置Ｇ１は、直流電力を発電し、電線Ｌ４を通じてインバータＩ１に供給する。以上を換言すれば、各家庭の太陽光発電装置Ｇ１からの直流電力を複数まとめてインバータＩ１により交流電力に変換し、その交流電力を変圧器Ｔ２及び変圧器Ｔ１により昇圧し、昇圧した交流電力を電力系統２に供給することになる。
【００２１】
変圧器Ｔ３は、電線Ｌ５、Ｌ６及びＬ７を通じて受けた２００〜４００Ｖの電圧を６．６ｋＶの電圧に昇圧し、電線Ｌ１を通じて変圧器Ｔ１に供給する。インバータＩ２は、太陽光発電装置Ｇ２から受けた直流電力を交流電力に変換し、電線Ｌ７、Ｌ６及びＬ５を通じて変圧器Ｔ３に供給する。太陽光発電装置Ｇ２は、直流電力を発電し、インバータＩ２に供給する。以上を換言すれば、各家庭の太陽光発電装置Ｇ２からの直流電力をそれぞれ各家庭のインバータＩ２により交流電力に変換し、その交流電力を複数まとめて変圧器Ｔ３及びＴ１により昇圧し、昇圧した交流電力を電力系統２に供給する。
【００２２】
変圧器Ｔ４は、インバータＩ３から受けた２００〜４００Ｖの電圧を６．６ｋＶの電圧に昇圧し、電線Ｌ１を通じて変圧器Ｔ１に供給する。インバータＩ３は、直流交流変換装置であり、蓄電池Ｃから受けた直流電力を交流電力に変換し、変圧器Ｔ４に供給する。蓄電池Ｃは、昼間のピーク時の余剰電力を貯めておき、夜間や日照のない時間帯等発電しない時に必要に応じてインバータＩ３に供給する。以上を換言すれば、蓄電池Ｃからの直流電力をインバータＩ３により交流電力に変換し、その交流電力を変圧器Ｔ４及びＴ１により昇圧し、昇圧した交流電力を電力系統２に供給することになる。これによれば、蓄電池Ｃを併設することにより、負荷平準化、出力変動抑制、計画運転等を行うことができる。
【００２３】
以上のように、大規模太陽光発電システム１を階層的な接続構成とすることにより、線路の取り回しが効率的になり、電圧をまとめて上げることにより変圧器の台数を減らせて経済的であり、線路をまとめることにより全体の線路長を短縮して電圧低下、遮断、系統保護等の問題を抑止することができる。
【００２４】
以上説明した本発明の実施の形態によれば、太陽光発電装置Ｇ１及びＧ２に係る接続構成においては、複数のインバータＩ１、Ｉ２がそれぞれ変圧器Ｔ２、Ｔ３につながり、複数の変圧器Ｔ２、Ｔ３が変圧器Ｔ１につながるという階層的な接続構成にしたので、線路の取り回しが効率的なことにより全体の線路長を短縮でき、電圧をまとめて上げることにより変圧器の台数を減らすことができる。また、６．６ｋＶ配電線だけでなく、２２ｋＶ、６６ｋＶ配電線や１１０ｋＶ連系線等、６．６ｋＶ配電線より電圧階級が高いところで電力系統２に直接連系させるので、太陽光発電装置Ｇ１及びＧ２による電圧の上昇や変動、高調波等の影響を減少させることが可能になる。
【００２５】
次に、太陽光発電装置Ｇ１に係る接続構成によれば、複数の太陽光発電装置Ｇ１に対して１台のインバータＩ１を設けるので、各家庭にインバータを備える必要がなく、低コストで効率的である。
【００２６】
そして、太陽光発電装置Ｇ２に係る接続構成によれば、インバータＩ２及び変圧器Ｔ３を接続する電線Ｌ７、Ｌ６及びＬ５が長い距離が亘り、それらの電線に交流電力を通すので、遮断しやすく、安全性を向上することができる。
【００２７】
また、単独運転検出に関しては、単独運転防止装置及び転送遮断装置のいずれも採用することができる。単独運転防止装置については、従来は個々の太陽光発電装置Ｇ１、Ｇ２に設置していたが、連系点３付近に１台設置すればよい。また、転送遮断装置についても、連系点３を遮断するよう１台設置すればよい。
【００２８】
都市部等ではメガソーラを設置することは困難であるが、大規模太陽光発電システム１は、家庭用の太陽光発電装置Ｇ１、Ｇ２を用いるので、密集した住宅街等でも設置が可能である。例えば、開発予定のニュータウン等に計画的に配置することもできる。
【００２９】
≪その他の実施の形態≫
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。例えば、以下のような実施の形態が考えられる。
【００３０】
（１）各家庭の太陽光発電装置Ｇ１、Ｇ２の設置、メンテナンス等を、電力会社、自治体又は太陽光発電装置Ｇ１、Ｇ２を設置した市民が設立した運営会社が行うビジネスモデルが考えられる。電力会社が設置やメンテナンスを行う場合のビジネスモデルとしては、大規模太陽光発電システム１を電力会社が運用する発電所の１つとみなし、太陽光発電装置Ｇ１、Ｇ２の設置場所を提供した各家庭に賃借料を支払うことにより、太陽光発電装置Ｇ１、Ｇ２を使用することが考えられる。  
（２）上記実施の形態においては、家庭の太陽光発電装置を分散型電源として用いるようにしたが、他の分散型電源、例えば、風力発電装置や燃料電池等を用いてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１      大規模太陽光発電システム（分散型電源システム）
２      電力系統
３      連系点
４      遮断器
Ｃ      蓄電池
Ｇ１、Ｇ２  太陽光発電装置（分散型電源）
Ｉ１〜Ｉ３  インバータ
Ｌ１〜Ｌ７  電線
Ｔ１〜Ｔ４  変圧器
【図１】
2010213384.tif 000003