(57)【要約】【課題】商用電源から受電する交流電力と直流発電設備で発電する直流電力とを利用し、交流電力と直流電力とを適正に組み合わせて交流機器と直流機器とに給電する。【解決手段】交流機器が接続される交流給電路Ｌａには、商用電源ＡＣから電力が供給され、直流機器が接続される直流供給路Ｌｄには、太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢのような直流発電設備から電力が供給される。交流給電路Ｌａには、直流発電設備で発電された直流電力を交流電力に変換するインバータ装置ＩＮＶが交流開閉器ＳＷａを介して接続される。直流給電路Ｌｄには、商用電源ＡＣからの交流電力を直流電力に変換するＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴが接続される。動作制御部ＣＮは、インバータ装置ＩＮＶとＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴとの動作状態と交流開閉器ＳＷａとの開閉状態との組み合わせを含む運転モードを、選択情報に基づいて複数種類の運転モードから選択する。【選択図】図１
2010041783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力により駆動される交流機器に給電する交流給電路と、直流電力により駆動される直流機器に給電する直流給電路と、交流給電路と直流給電路とが接続される給電装置と、給電装置に直流電力を供給する直流発電設備とを有し、給電装置は、商用電源である交流電源から交流電力を受電し交流給電路に供給する交流受電部と、直流発電設備から直流電力を受電し直流給電路に供給する直流受電部と、直流受電部からの直流電力を交流電力に変換する逆変換部と、交流受電部からの交流電力を直流電力に変換する順変換部と、交流給電路と直流給電路とへの給電をそれぞれ入切する系統開閉器と、少なくとも逆変換部および順変換部の動作状態と系統開閉器の開閉状態との組み合わせにより規定される運転モードを、選択情報に基づいて複数種類の運転モードから選択する動作制御部とを備えることを特徴とする配電システム。
【請求項２】
前記交流給電路における使用電力を監視する手段を備え、前記動作制御部は、前記交流電源からの受電量の上限値を設定しており、当該受電量が上限値未満であることを前記選択情報として当該選択情報が生じている期間は交流電源から交流給電路に交流電力を供給する運転モードを選択し、当該受電量が上限値以上であることを前記選択情報として当該選択情報が生じている期間は前記逆変換部を動作させることにより直流発電設備と二次電池との少なくとも一方の電力を交流電源と併用して交流給電路に交流電力を供給する運転モードを選択することを特徴とする請求項１記載の配電システム。
【請求項３】
前記動作制御部は、現在日時を計時する時計手段と、時間帯別に運転モードを対応付けたスケジュール管理手段とを備え、時間帯を前記選択情報に用いて時間帯別に運転モードを選択することを特徴とする請求項１記載の配電システム。
【請求項４】
前記交流給電路は、交流側共用給電路と交流側専用給電路とからなり、前記直流給電路は、直流側共用給電路と直流側専用給電路とからなり、前記交流給電装置は、前記逆変換部と交流側専用給電路との間に挿入される交流分離開閉器を備え、前記直流給電装置は、前記順変換部と直流側専用給電路との間に挿入される直流分離開閉器を備え、前記交流制御部は、前記逆変換部を動作させ、かつ交流分離開閉器を開放して前記逆変換部から交流側共用給電路に給電する運転モードと、前記逆変換部を停止させ、かつ交流分離開閉器を閉成して交流電源から交流側専用給電路と交流側共用給電路とに給電する運転モードとが選択可能であり、前記直流制御部は、直流分離開閉器を開放することにより直流側共用給電路に給電する運転モードと、前記順変換部を停止させ、かつ直流分離開閉器を閉成することにより前記直流発電設備から直流側専用給電路と直流側共用給電路とに給電する運転モードとが選択可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の配電システム。
【請求項５】
前記直流発電設備から受電した直流電力の余剰電力を蓄電し直流発電設備とともに直流電力を供給する二次電池と、直流発電設備から二次電池に充電電流を流す充電器部とを有し、前記運転モードは、充電器部の動作状態を含んで規定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の配電システム。
【請求項６】
前記交流電源からの給電の有無を監視する停電監視部を備え、前記動作制御部は、前記逆変換部を動作させることにより前記直流発電設備と前記二次電池との少なくとも一方の電力を用いて交流給電路に給電する運転モードを有し、停電監視部により停電が検出していることを前記選択情報として当該選択情報が生じているときに当該運転モードを選択することを特徴とする請求項５記載の配電システム。
【請求項７】
前記交流側共用給電路は複数系統が設けられ、各交流側共用給電路ごとに交流系統開閉器が挿入されており、前記給電装置は、前記二次電池の電池残量を計測する残量監視部と、残量監視部により計測される電池残量の区分ごとに開放する交流系統開閉器を対応付けた交流給電記憶部と、残量監視部により計測した電池残量を交流給電記憶部に照合するとともに抽出した交流系統開閉器を開放するように前記交流制御部に指示する交流開閉指示部とを備えることを特徴とする請求項６記載の配電システム。
【請求項８】
前記直流側共用給電路は複数系統が設けられ、各直流側共用給電路ごとに直流系統開閉器が挿入されており、前記給電装置は、前記二次電池の電池残量を計測する残量監視部と、残量監視部により計測される電池残量の区分ごとに開放する直流系統開閉器を対応付けた直流給電記憶部と、残量監視部により計測した電池残量を直流給電記憶部に照合するとともに抽出した直流系統開閉器を開放する直流開閉指示部とを備えることを特徴とする請求項６又は７記載の配電システム。
【請求項９】
前記動作制御部で選択している運転モードを表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の配電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として住宅用として用いられ、商用電源から供給される交流電力と直流発電設備から供給される直流電力とを協調させて交流機器と直流機器とに給電する配電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、太陽光発電装置のような直流発電設備を住宅に設置し、電力会社から供給される商用電源と、直流発電設備との系統連系を行うことによって、商用電源から供給される交流電力と直流発電設備から供給される直流電力とを協調させる系統連系システムが提供されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の系統連系システムでは、直流発電設備により発電した直流電力を直流電力から交流電力に変換する電力変換器により交流電力に変換することによって、系統連系を行っている。すなわち、直流発電設備で発電された直流電力を、交流電力に変換することによって、交流電源である商用電源と協調させる構成を採用している。
【特許文献１】特開２００３−２８４２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年では直流電力により動作する直流機器が多く提供されており、この種の直流機器を商用電源からの電力によって動作させるために、電源アダプタなどを用いて交流電力を直流電力に変換することが多い。
【０００５】
すなわち、上述のような直流発電設備を備えている場合であっても、この種の直流機器に直流電力を供給するために、直流電力から交流電力への電力変換と、交流電力から直流電力への電力変換という２段階の電力変換が必要であり、そのため電力変換に伴う電力損失が増加し、結果的に電力の利用効率が低下するという問題が生じる。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、商用電源から受電する交流電力と直流発電設備で発電する直流電力とを利用し、受電した交流電力と直流電力とを適正に組み合わせて交流機器と直流機器とに給電することにより、総合的な電力の利用効率を高めた配電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、交流電力により駆動される交流機器に給電する交流給電路と、直流電力により駆動される直流機器に給電する直流給電路と、交流給電路と直流給電路とが接続される給電装置と、給電装置に直流電力を供給する直流発電設備とを有し、給電装置は、商用電源である交流電源から交流電力を受電し交流給電路に供給する交流受電部と、直流発電設備から直流電力を受電し直流給電路に供給する直流受電部と、直流受電部からの直流電力を交流電力に変換する逆変換部と、交流受電部からの交流電力を直流電力に変換する順変換部と、交流給電路と直流給電路とへの給電をそれぞれ入切する系統開閉器と、少なくとも逆変換部および順変換部の動作状態と系統開閉器の開閉状態との組み合わせにより規定される運転モードを、選択情報に基づいて複数種類の運転モードから選択する動作制御部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記交流給電路における使用電力を監視する手段を備え、前記動作制御部は、前記交流電源からの受電量の上限値を設定しており、当該受電量が上限値未満であることを前記選択情報として当該選択情報が生じている期間は交流電源から交流給電路に交流電力を供給する運転モードを選択し、当該受電量が上限値以上であることを前記選択情報として当該選択情報が生じている期間は前記逆変換部を動作させることにより直流発電設備と二次電池との少なくとも一方の電力を交流電源と併用して交流給電路に交流電力を供給する運転モードを選択することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、前記動作制御部は、現在日時を計時する時計手段と、時間帯別に運転モードを対応付けたスケジュール管理手段とを備え、時間帯を前記選択情報に用いて時間帯別に運転モードを選択することを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記交流給電路は、交流側共用給電路と交流側専用給電路とからなり、前記直流給電路は、直流側共用給電路と直流側専用給電路とからなり、前記交流給電装置は、前記逆変換部と交流側専用給電路との間に挿入される交流分離開閉器を備え、前記直流給電装置は、前記順変換部と直流側専用給電路との間に挿入される直流分離開閉器を備え、前記交流制御部は、前記逆変換部を動作させ、かつ交流分離開閉器を開放して前記逆変換部から交流側共用給電路に給電する運転モードと、前記逆変換部を停止させ、かつ交流分離開閉器を閉成して交流電源から交流側専用給電路と交流側共用給電路とに給電する運転モードとが選択可能であり、前記直流制御部は、直流分離開閉器を開放することにより直流側共用給電路に給電する運転モードと、前記順変換部を停止させ、かつ直流分離開閉器を閉成することにより前記直流発電設備から直流側専用給電路と直流側共用給電路とに給電する運転モードとが選択可能であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記直流発電設備から受電した直流電力の余剰電力を蓄電し直流発電設備とともに直流電力を供給する二次電池と、直流発電設備から二次電池に充電電流を流す充電器部とを有し、前記運転モードは、充電器部の動作状態を含んで規定されることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明では、請求項５の発明において、前記交流電源からの給電の有無を監視する停電監視部を備え、前記動作制御部は、前記逆変換部を動作させることにより前記直流発電設備と前記二次電池との少なくとも一方の電力を用いて交流給電路に給電する運転モードを有し、停電監視部により停電が検出していることを前記選択情報として当該選択情報が生じているときに当該運転モードを選択することを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明では、請求項６の発明において、前記交流側共用給電路は複数系統が設けられ、各交流側共用給電路ごとに交流系統開閉器が挿入されており、前記給電装置は、前記二次電池の電池残量を計測する残量監視部と、残量監視部により計測される電池残量の区分ごとに開放する交流系統開閉器を対応付けた交流給電記憶部と、残量監視部により計測した電池残量を交流給電記憶部に照合するとともに抽出した交流系統開閉器を開放するように前記交流制御部に指示する交流開閉指示部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明では、請求項６又は７の発明において、前記直流側共用給電路は複数系統が設けられ、各直流側共用給電路ごとに直流系統開閉器が挿入されており、前記給電装置は、前記二次電池の電池残量を計測する残量監視部と、残量監視部により計測される電池残量の区分ごとに開放する直流系統開閉器を対応付けた直流給電記憶部と、残量監視部により計測した電池残量を直流給電記憶部に照合するとともに抽出した直流系統開閉器を開放する直流開閉指示部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明では、請求項１〜８のいずれかの発明において、前記動作制御部で選択している運転モードを表示する表示部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明の構成によれば、商用電源である交流電源と、直流発電設備からの直流電力とを用い、交流機器が接続される交流給電路と、直流機器が接続される直流給電路とに給電するにあたり、少なくとも逆変換部および順変換部の動作状態と系統開閉器との開閉状態との組み合わせにより規定される運転モードを、選択情報に基づいて選択するから、受電した交流電力と直流電力とを適正に組み合わせて交流機器と直流機器とに給電することが可能になり、総合的な電力の利用効率を高めることができる。
【００１７】
請求項２の発明の構成によれば、交流電源からの受電量が規定した上限値以上であるときに、直流発電設備や二次電池の電力を用いて逆変換部により生成した交流電力を交流電源からの交流電力と併用して交流給電路に交流電力を供給することにより、交流電源からの受電量が上限値以上にならないように給電し、たとえば、受電量の増加に伴って電気料金の単価が増加するような場合でも、単価の増加に伴う電気料金の増加を防止できる。
【００１８】
請求項３の発明の構成によれば、時間帯によって運転モードを自動的に選択することができるから、１日、１月、１年などの単位での使用電力の変動に応じて、交流電源と直流発電設備と二次電池との電力を分配することができ、時間帯に応じた適正な運転モードを選択することにより電力の利用効率を高めることができる。あるいはまた、時間帯によっては電力の使用を制限する運転モードを選択することにより、使用電力を抑制することが可能になる。
【００１９】
請求項４の発明の構成によれば、商用電源からの電力を用いて交流機器に給電する交流側専用給電路と、商用電源と直流発電設備とからの電力を用いて交流機器に給電する交流側共用給電路と、直流発電設備からの電力を用いて直流機器に給電する直流側専用給電路と、商用電源と直流発電発電設備とからの電力を用いて直流機器に給電する直流側共用給電路との４種類の給電路を設け、これらの給電路に接続される交流機器と直流機器とに対して商用電源と直流発電設備とからの電力を配分する運転モードを設けることにより、電力の利用効率を高めたり、電力会社から受電する電力のピーク電力を抑制したり、停電時における交流機器や直流機器の動作継続を可能にしたりするなどの各種の制御が可能になる。
【００２０】
請求項５の発明の構成によれば、直流発電設備から受電した直流電力の余剰電力を二次電池に蓄電し直流発電設備とともに二次電池からも直流電力を供給するようにし、かつ直流発電設備から充電器部を介して二次電池を充電しており、二次電池を充電する状態を動作モードに含むことによって、交流電力と直流電力との組み合わせの種類を増やすことができる。たとえば、直流発電設備の発電量に対して直流機器で使用する電力量が少ないときに、二次電池を充電することで、直流発電設備の発電量の変動を吸収する運転モードや、直流機器で使用する電力量の変動にかかわらず直流発電設備の発電量の変動を抑制する運転モードが可能になる。
【００２１】
請求項６の発明の構成によれば、商用電源の停電時に直流発電設備と二次電池との少なくとも一方の電力を用いて交流給電路に給電するから、商用電源の停電時であっても交流機器への電力を確保することができる。
【００２２】
請求項７の発明の構成によれば、二次電池の電池残量を計測し、電池残量の多寡に応じて給電する交流側共用給電路を選択するから、たとえば交流機器に優先順位を与えた場合に、交流側共用給電路に接続されている交流機器の優先順位が高いほど長く供給を継続させることが可能になる。
【００２３】
請求項８の発明の構成によれば、二次電池の電池残量を計測し、電池残量の多寡に応じて給電する直流側共用給電路を選択するから、たとえば直流機器に優先順位を与えた場合に、直流側共用給電路に接続されている直流機器の優先順位が高いほど長く供給を継続させることが可能になる。
【００２４】
請求項９の発明の構成によれば、運転モードを表示することができるから、利用者は運転モードを確認することができ、たとえば省エネルギのための運転モードを選択するように動機付けることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（実施形態１）
以下に説明する配電システムは、主として住宅において用いるものである。本実施形態は、図１に示すように、交流電力により駆動される交流機器（図示せず）に給電する交流給電路Ｌａが接続される交流分電盤Ｘａと、直流電力により駆動される直流機器（図示せず）に給電する直流給電路Ｌｄが接続される直流分電盤Ｘｄとを備える。
【００２６】
交流分電盤Ｘａは、盤内に主幹ブレーカＢｍと、複数台の分岐ブレーカＢｂとを内蔵し、さらに、本実施形態では、直流電力を交流電力に変換する逆変換部であるインバータ装置ＩＮＶを内蔵している。主幹ブレーカＢｍは商用電源ＡＣから受電する交流受電部として機能し、主幹ブレーカＢｍの負荷側には導電バーＢｃを介して複数台の分岐ブレーカＢｂが接続される。各分岐ブレーカＢｂの負荷側には、それぞれ各系統の交流給電路Ｌａが接続される。したがって、各分岐ブレーカＢｂは交流給電路Ｌａの系統毎に挿入された系統開閉器として機能する。
【００２７】
インバータ装置ＩＮＶは、商用電源ＡＣと系統連系が可能となるように出力周波数および出力電圧を調節する機能を有しており、インバータ装置ＩＮＶの出力側と導電バーＢｃとの間には交流開閉器ＳＷａが挿入される。交流開閉器ＳＷａは、分岐ブレーカＢｂを流用してもよいが、系統連系のための解列開閉器を用いることが望ましい。交流開閉器ＳＷａをインバータ装置ＩＮＶと導電バーＢｃとの間に挿入することにより、交流開閉器ＳＷａをインバータ装置ＩＮＶと交流給電路Ｌａとの間に挿入したことになる。インバータ装置ＩＮＶおよび交流開閉器ＳＷａの動作は動作制御部ＣＮにより制御される。分岐ブレーカＢｂは、異常電流の通過により遮断するほか、動作制御部ＣＮからの指示を受けて開閉する機能も備える。
【００２８】
一方、直流給電路Ｌｄが接続される直流分電盤Ｘｄは、太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢのような直流発電設備から直流電力を受電するとともに、出力電圧を調節して直流給電路Ｌｄに出力するコンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２を備える。コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２はＤＣ−ＤＣコンバータであって、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２の出力は、複数台のサーキットプロテクタＰＲを介して複数系統の直流給電路Ｌｄに供給される。したがって、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２は、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）から直流電力を受電して直流給電路Ｌｄに供給する直流受電部として機能する。また、各サーキットプロテクタＰＲは直流給電路Ｌｄの系統毎に挿入された系統開閉器として機能する。
【００２９】
コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２の出力電力は、充電器（充電器部）ＣＲＧを介して二次電池ＲＢにも供給される。充電器ＣＲＧは、直流発電設備の余剰電力により充電される。余剰電力は、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２に要求される電力と、直流発電設備が供給する電力との差分に基づいて求める。
【００３０】
二次電池ＲＢの出力電圧はコンバータ装置ＣＮＶ３により調節され、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２の出力とともに直流給電路Ｌｄに供給される。コンバータ装置ＣＮＶ３には、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２と同様にＤＣ−ＤＣコンバータを用いる。
【００３１】
ところで、直流分電盤Ｘｄの盤内には、交流分電盤Ｘａに設けた１個の分岐ブレーカＢｂを通して商用電源ＡＣから交流電力が供給され直流電力を出力する順変換部としてのＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴが設けられる。ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴは、インバータ装置ＩＮＶおよび交流開閉器ＳＷａと同様に、動作制御部ＣＮにより動作が制御される。ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴには、交流分電盤Ｘａから直流分電盤Ｘｄへの給電路を形成する交直接続路Ｌｃを介して商用電源ＡＣが供給される。ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴと、３台のコンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２，ＣＮＶ３とは並列運転される。上述したインバータ装置ＩＮＶには、直流分電盤Ｘｄから交流分電盤Ｘａへの給電路を形成する直交接続路Ｌｂを介してコンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２，ＣＮＶ３の出力が供給される。
【００３２】
ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴと充電器ＣＲＧおよびコンバータ装置ＣＮＶ３とは、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２とともに直流分電盤Ｘｄに収納される。なお、図示例において、ダイオードのシンボルは直流電流の向きを示しており、通常はこの向きに電流が流れるように、逆流を阻止するダイオードを挿入する。また、サーキットプロテクタＰＲは、異常電流の通過に対して自動的に遮断するほか、動作制御部ＣＮからの指示を受けて開閉する機能も備える。
【００３３】
上述の構成から明らかなように、交流分電盤Ｘａからは直流分電盤Ｘｄに対して交流電力を供給することが可能であり、この交流電力を用いて直流給電路Ｌｄに直流電力を供給することが可能になっている。逆に、直流分電盤Ｘｄから交流分電盤Ｘａに対しては直流電力を供給することが可能であり、この直流電力を用いて交流給電路Ｌａに交流電力を供給することも可能である。
【００３４】
交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとの間で電力の供給を行うか否かは、動作制御部ＣＮにより選択される。動作制御部ＣＮでは、交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとの間で電力を融通する動作を必要時以外は行わないようにしている。
【００３５】
上述したように、動作制御部ＣＮはインバータ装置ＩＮＶの動作および交流開閉器ＳＷａの開閉を制御する機能を有している。インバータ装置ＩＮＶを停止させ、交流開閉器ＳＷａを開放状態（オフ状態）にした状態では、交流分電盤Ｘａは直流分電盤Ｘｄから直流電力を受けることはない。一方、動作制御部ＣＮがインバータ装置ＩＮＶを動作させるとともに、交流開閉器ＳＷａをオン状態にすれば、直流分電盤Ｘｄから交流分電盤Ｘａに直流電力が供給され、この直流電力を用いて交流給電路Ｌａへの交流電力の供給が可能になる。
【００３６】
また、動作制御部ＣＮはＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴの動作を制御する機能を有しているから、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴの動作を停止させることにより、直流分電盤Ｘｄにおける交流分電盤Ｘａからの交流電力の供給を停止させることができる。一方、動作制御部ＣＮがＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴを動作させれば、交流分電盤Ｘａから直流分電盤Ｘｄに交流電力が供給され、この交流電力を用いて直流給電路Ｌｄへの直流電力の供給が可能になる。
【００３７】
上述した交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとを合わせると、商用電源ＡＣから交流電力を受電するとともに、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢおよび燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとから直流電力を受電する機能と、交流給電路Ｌａと直流給電路Ｌｄとが接続され交流機器および直流機器に給電する機能とを備える給電装置が構成される。したがって、上述の交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとに設けた各構成は、適宜に配置するとができる。
【００３８】
たとえば、ＡＣ−ＤＣ変換部ＲＣＴとインバータ装置ＩＮＶとを交流分電盤Ｘａや直流分電盤Ｘｄとは異なるボックスに収納した構成を採用したり、交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとの各構成を一つのボックスに収納することも可能である。また、図示例では動作制御部ＣＮを交流分電盤Ｘａおよび直流分電盤Ｘｄとは別に記載しているが、動作制御部ＣＮも同じボックスに収納してもよい。あるいはまた、動作制御部ＣＮを機能ごとに複数の構成に分割し、交流分電盤Ｘａに関わる機能を交流分電盤Ｘａに設け、直流分電盤Ｘｄに関わる機能を直流分電盤Ｘｄに設けるようにしてもよい。
【００３９】
以下では、動作制御部ＣＮの動作について説明する。動作制御部ＣＮは、上述したようにインバータ装置（逆変換部）ＩＮＶ、ＡＣ−ＤＣ変換装置（順変換部）ＲＣＴ、充電器（充電器部）ＣＲＧの動作を制御し、また交流開閉器ＳＷａ、分岐ブレーカ（系統開閉器）Ｂｂおよびサーキットプロテクタ（系統開閉器）ＰＲの開閉を制御する。動作制御部ＣＮにおけるこれらの制御の組み合わせを「運転モード」と呼ぶ。動作制御部ＣＮでは、複数種類の運転モードが選択可能であり、どの運転モードを選択するかは、動作制御部ＣＮに設けたモード管理手段ＭＤに登録された制御ルールにより規定される。すなわち、運転モード管理手段ＭＤに規定された制御ルールに基づいて運転モードが選択される。
【００４０】
制御ルールには、単一の運転モードを選択して時間変化を伴わない静的な制御ルールと、動作制御部ＣＮに与えられる情報に応じて運転モードを選択する動的な制御ルールとがある。動作制御部ＣＮにおける運転モード管理手段ＭＤでは、複数種類の制御ルールから利用者が所望の制御ルールを選択することが可能になっている。制御ルールの選択には、適宜の入力装置（図示せず）を用いる。この種の入力装置は、動作制御部ＣＮに付設するか、動作制御部ＣＮと通信可能に構成しておき宅内の適宜の部屋に配置する。
【００４１】
動作制御部ＣＮには、現在日時を計時する時計手段ＴＭと、日時に運転モードを対応付けたスケジュール管理手段ＳＣＨとが設けられる。また、動作制御部ＣＮに情報を与える手段として、交流分電盤Ｘａには商用電源ＡＣの停電の有無を監視する停電監視部Ｗｂが設けられ、二次電池ＲＢの電池残量を監視する残量監視部Ｗｓが設けられる。図示していないが、太陽光発電装置ＳＢの出力電力を監視する監視部、燃料電池ＦＢの出力電力を監視する監視部なども設けられる。
【００４２】
ところで、本実施形態では、商用電源ＡＣと太陽光発電設備ＳＢと燃料電池ＦＢと二次電池ＲＢとから電力が入力され、交流給電路Ｌａと直流給電路Ｌｄと二次電池ＲＢとに電力を出力し、さらに、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴにより商用電源ＡＣから受電した交流電力を直流電力に変換し、インバータ装置ＩＮＶにより直流発電設備（太陽光発電設備ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢから受電した直流電力を交流電力に変換している。したがって、運転モードは、これらの動作の組み合わせを意味している。運転モードの一例を表１に示す。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
表１において、交流給電は交流給電路Ｌａに交流電力を給電することを意味し、直流給電は直流給電路Ｌｄに直流電力を給電することを意味する。また、交流給電あるいは直流給電と各運転モード（１〜５）とが交差する升目の内容は、電力を供給する電源の種類を表している。電源の種類のうち、「直流電源」は、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとを組み合わせて直流電力を供給することを意味する。さらに、インバータは、インバータ装置ＩＮＶの動作の有無、ＡＣ−ＤＣはＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴの動作の有無を示す。
【００４５】
表１の運転モードは代表的な例を示しているが、たとえば、直流発電設備の電力のみを用いたり、太陽光発電装置ＳＢの電力のみを用いたり、燃料電池ＦＢの電力のみを用いたりするような運転モードも可能である。さらには、二次電池ＲＢへの充電電力に関しても運転モードを規定することができる。
【００４６】
上述のように規定した複数の運転モードから運転モードを選択する方法には、利用者が適宜に選択する方法と、時刻（日時を含む）の情報、停電監視部Ｗｂでの監視情報、残量監視部Ｗｓでの監視情報、太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢの監視情報などを用いて動作制御部ＣＮが自動的に選択する方法とがある。
【００４７】
利用者が運転モードを選択する場合には、上述した入力装置を用いて指示すればよい。一方、運転モードを自動的に選択する場合には、利用者は入力装置を用いて制御ルールを指定する。要するに、動作制御部ＣＮでは、入力装置から得られる利用者の要望による選択情報または時刻の情報や監視情報として得られる選択情報に基づいて運転モードを選択する。
【００４８】
制御ルールには、どの情報を用いてどの運転モードをいつ実行するかが規定される。たとえば、一般に夜間においては、交流機器や直流機器での消費電力が昼間よりも低下すると考えられるから、スケジュール管理手段ＳＣＨにおいて夜間の時間帯（たとえば、０〜６時）に表１の運転モード１を対応付けておくことができる。この場合、時計手段ＴＭで計時する日時が夜間の時間帯である期間に運転モード１が選択されるから、昼間の余剰電力で充電した二次電池ＲＢの電力を用いて夜間の時間帯の電力を供給することができ、夜間の時間帯において商用電源ＡＣを受電することによる電気料金の発生を抑制することが可能になる。
【００４９】
同様にして、一日の時間帯ではなく季節を用いることもできる。たとえば、スケジュール管理手段ＳＣＨにおいて、４〜５月、１０〜１１月のような春季および秋季で起床している時間帯（たとえば、６〜２４時）に運転モード２を対応付けておくと、冷暖房を行う交流機器への給電がほぼ不要である期間に、インバータ装置ＩＮＶとＡＣ−ＤＣ変化装置ＲＣＴとの動作を停止させ、電力変換に伴う電力損失の発生を防止することができる。
【００５０】
また、スケジュール管理手段ＳＣＨにおいて、７〜８月のような夏季で日中の時間帯（たとえば、１０〜２０時）、および１２〜２月のような冬季で夕方から就寝までの時間帯（たとえば、１７〜２４時）に運転モード３を対応付けておくと、冷暖房を行う交流機器に給電する電力が増加する期間に、商用電源ＡＣからの交流電力に直流電源からの電力を併用することで、電力会社からの受電量を低減させてピーク電力を抑制することができる。この動作を採用すると、ピーク電力が大きいほど電気料金の単価が高くなるように定められている場合に、電気料金の単価の増加に伴う電気料金の増加を防止することができる。
【００５１】
上述の例では、スケジュール管理手段ＳＣＨにおいて１日、１月、１年などを単位とする時間帯に応じて運転モードを設定しているが、交流給電路Ｌａおよび直流給電路Ｌｄの系統別の使用電力を監視し、商用電源ＡＣからの受電量と直流電源（太陽光発電装置ＳＢ、燃料電池ＦＢ、二次電池ＲＢ）からの給電量との関係に基づいて運転モードを選択するように制御ルールを定めておくことが可能である。たとえば、商用電源ＡＣの受電量に上限を設けておき、常時は、表１の運転モード２を選択し、交流機器での使用電力が受電量の上限値に達すると、運転モード３に移行させるのである。なお、系統別の使用電力は、各分岐ブレーカＢｂおよび各サーキットプロテクタＰＲに電流計測手段あるいは電力計測手段を設けることにより監視する。
【００５２】
また、停電監視部Ｗｂで停電が検出されると、表１の運転モード１を選択したり、表１には記載していないが、交流給電路Ｌａに直流発電設備を含む直流電源からの電力を供給する運転モードを選択したりすることが可能である。あるいはまた、残量監視部Ｗｓにおいて二次電池ＲＢの電池残量が規定値以下になると、二次電池からの給電を停止させる運転モードを選択することが可能である。
【００５３】
さらに、太陽光発電装置ＳＢでの発電量に基づいて運転モードを選択する制御ルールを規定してもよい。たとえば、太陽光発電装置ＳＢでの発電量の短期的な変動（一日の変動など）は二次電池ＲＢにより吸収し、長期的な変動（季節変動など）は燃料電池ＦＢにより吸収することができるように、二次電池ＲＢの充電動作と燃料電池ＦＢの発電動作とを規定した運転モードを設定しておき、太陽光発電装置ＳＢの発電量に応じて運転モードを選択するように制御ルールを設定しておいてもよい。
【００５４】
上述の例では運転モードを主として給電側の動作として規定しているが、上述のように動作制御部ＣＮでは、系統開閉器としての各分岐ブレーカＢｂおよび各サーキットプロテクタＰＲの開閉を制御することができるから、交流給電線Ｌａや直流給電線Ｌｄに接続されている交流機器や直流機器の種類に応じた運転モードを規定しておき、時間の情報や監視情報などに基づいて、規定した交流機器あるいは直流機器への給電経路を除く分岐ブレーカＢｂやサーキットプロテクタＰＲを遮断する運転モードを規定してもよい。
【００５５】
たとえば、夜間の時間帯において交流機器としての冷暖房機器や調理機器（電子レンジ、ＩＨ調理器など）への交流給電路Ｌａの系統を遮断する運転モードを選択するように、制御ルールを規定しておけば夜間の時間帯におけるこれらの交流機器の使用が禁止され省エネルギにつながる。とくに、上述した入力装置を用いて制御ルールを利用者が設定できるようにしておくことで、これらの交流機器の使用が禁止される運転モードが利用者自身の設定した制御ルールに基づいているという意識が働くことにより、利用者は不便さを受容するしやすくなり、結果的に省エネルギの促進になる。
【００５６】
図示例では、動作制御部ＣＮの運転モードを表示する表示部ＭＮを設けている。表示部ＭＮは運転モードを表示するために設けているが、上述の入力装置と兼用するために表示部ＭＮにタッチパネルを設けてもよい。また、表示部ＭＮは動作制御部ＣＮと独立させ、キッチンのような室内に配置してもよい。
【００５７】
（実施形態２）
本実施形態は、図２に示すように、交流給電路Ｌａを交流側専用給電路ＬＡａと交流側共用給電路ＬＢａとに分割し、直流給電路Ｌｄを直流側専用給電路ＬＡｄと直流側共用給電路ＬＢｄとに分離している。
【００５８】
交流側専用給電路ＬＡａは、商用電源ＡＣからの電力を用いて交流機器に給電し、交流側共用給電路ＬＢａは、商用電源ＡＣと直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）とからの電力を用いて交流機器に給電する。また、直流側専用給電路ＬＡｄは、直流発電設備からの電力を用いて直流機器に給電し、直流側共用給電路ＬＢｄは、商用電源ＡＣと直流発電発電設備とからの電力を用いて直流機器に給電する。つまり、本実施形態では、４種類の給電路を備え、商用電源ＡＣおよび直流発電設備から供給される電力を４種類の給電路に適宜に配分するものである。
【００５９】
交流分電盤Ｘａにおいては、交流側専用給電路ＬＡａを接続する分岐ブレーカＢｂと、交流側共用給電路ＬＢａを接続する交流系統開閉器としての分岐ブレーカＢｂｂとの間に交流分離開閉器ＳＡＣを挿入している。ここに、交流分岐ブレーカＢｂｂおよび交流分離開閉器ＳＡＣは、交流制御部ＣＮａにより開閉が制御される。交流側共用給電路ＬＢａは、交流側専用給電路ＬＡａと同様に、複数系統が設けられており、各系統ごとに分岐ブレーカＢｂｂが挿入される。また、分岐ブレーカＢｂｂにはインバータ装置ＩＮＶの出力が交流開閉器ＳＷａを介して接続される。
【００６０】
一方、直流分電盤Ｘｄにおいては、直流側専用給電路ＬＡｄを接続するサーキットプロテクタＰＲと、直流側共用給電路ＬＢｄを接続する直流系統開閉器としてのサーキットプロテクタＰＲｂとの間に直流分離開閉器ＳＤＣを挿入している。直流側共用給電路ＬＢｄは、直流側専用給電路ＬＡｄと同様に、複数系統が設けられており、各系統ごとにサーキットプロテクタＰＲが挿入されている。また、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴの出力端と、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２，ＣＮＶ３の出力端との間には、ダイオードからなる逆阻止要素ＳＷｄを設けている。逆阻止要素ＳＷｄは、実施形態１の構成においても用いるのが望ましい。直流分離開閉器ＳＤＣは、直流制御部ＣＮｄにより開閉が制御される。
【００６１】
本実施形態の構成では、交流側専用給電路ＬＡａには、インバータ装置ＩＶＮからは給電しないから、インバータ装置ＩＮＶを動作させる期間には、交流分離開閉器ＳＡＣを開放して、交流側専用給電路ＬＡａと交流側共用給電路ＬＢａとを切り離す。同様にして、直流側専用給電路ＬＡｄには、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴからは給電しないから、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴを動作させる期間には、直流分離開閉器ＳＤＣを開放して、直流側専用給電路ＬＡｄと直流側供給給電路ＬＢｄとを切り離す。
【００６２】
ただし、インバータ装置ＩＮＶが動作していなければ、交流分離開閉器ＳＡＣを閉成して交流側共用給電路ＬＢａに商用電源ＡＣから給電する。また、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴが動作していなければ、直流分離開閉器ＳＤＣを閉成して直流側共用給電路ＬＢｄに直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとから給電することが可能になっている。
【００６３】
このように、交流機器と直流機器とに対して商用電源ＡＣと直流発電設備とからの電力を配分することにより、電力の利用効率を高めたり、電力会社から受電する電力のピーク電力を抑制したり、停電時における交流機器や直流機器の動作継続を可能にしたりするなどの各種の制御が可能になる。
【００６４】
本実施形態では、停電監視部Ｗｂにより商用電源ＡＣの停電が検出されていることを選択情報とする場合を例として説明する。すなわち、商用電源ＡＣの停電時には、インバータ装置ＩＮＶを動作させるとともに交流開閉器ＳＷａを閉成する。また、このとき交流制御部ＣＮａは、交流分離開閉器ＳＡＣを開放し、交流給電路Ｌａのうち交流側共用給電路ＬＢａの系統にのみインバータ装置ＩＮＶの出力からの給電を行う運転モードが選択される。
【００６５】
一方、動作制御部ＣＮでは、停電監視部Ｗｂが商用電源ＡＣの停電を検出すると、直流分離開閉器ＳＤＣを開放する。したがって、商用電源ＡＣの停電時には、直流給電路Ｌｄのうち直流側共用給電路ＬＢｄの系統にのみ直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとからの給電を行う運転モードが選択される。
【００６６】
上述のように、商用電源ＡＣの停電時には、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとの電力を用いて交流側共用給電路ＬＢａと直流側共用給電路ＬＢｄとにのみ給電を行うから、交流側共用給電路ＬＢａに停電時にも給電の必要な交流機器を接続しておき、直流側共用給電路ＬＢｄに停電時にも給電の必要な直流機器を接続しておけば、停電時にも給電する必要のある交流機器および直流機器への給電を継続することができる。
【００６７】
ところで、直流分電盤Ｘｄは直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢと燃料電池ＦＢ）から直流電力を受電しているから、商用電源ＡＣの停電時であっても、発電能力分の直流電力は継続して供給することが可能である。しかしながら、この種の直流発電設備の発電能力は、商用電源ＡＣの停電時における電力を必ずしも充足できるわけではなく、とくに夜間のように太陽光発電装置ＳＢの発電が期待できない時間帯には、燃料電池ＦＢと二次電池ＲＢとの電力しか用いることができない。また、燃料電池ＦＢは都市ガスの供給を受けて発電しているから、燃料電池ＦＢを主に用いると光熱費が増加するという問題が生じる。
【００６８】
したがって、直流発電設備（とくに太陽光発電装置ＳＢ）の余剰電力を二次電池ＳＢに蓄電しておき、商用電源ＡＣの停電時であって太陽光発電装置ＳＢでの発電が期待できないときには、二次電池ＲＢから電力供給を行うことが望ましい。ただし、二次電池ＲＢは供給可能な電力に制限があるから、残量監視部Ｗｓで計測した電池残量に応じて供給電力を制限することで、商用電源ＡＣの停電時にも動作が必要な交流機器や直流機器への給電を可能な限り継続させることが望ましい。
【００６９】
上述したように、交流側共用給電路ＬＢａと直流側共用給電路ＬＢｄとをそれぞれ複数系統設けてあり、各系統の交流側共用給電路ＬＢａには交流系統開閉器である分岐ブレーカＢｂｂを挿入し、各系統の直流側共用給電路ＬＢｄには直流系統開閉器であるサーキットプロテクタＰＲｂを挿入している。したがって、分岐ブレーカＢｂｂあるいはサーキットプロテクタＰＲｂを個別に開閉することによって、商用電源ＡＣの停電時に給電する系統を選択することができる。
【００７０】
そこで、残量監視部Ｗｓにより計測される電池残量を複数段階に区分し、各区分ごとにどの分岐ブレーカＢｂｂを開放するかを決め、電池残量の区分と分岐ブレーカＢｂｂとを対応付けている。この対応関係は交流分電盤Ｘａに設けた交流給電記憶部ＭＭａに記憶させてあり、残量監視部Ｗｓにより計測した電池残量を交流開閉指示部ＣＭａにおいて交流給電記憶部ＭＭａと照合する。交流開閉指示部ＣＭａでは、照合結果として得られる分岐ブレーカＢｂｂに対して開放を指示し、インバータ装置ＩＮＶから当該系統の交流側共用給電路ＬＢａへの電力供給を停止させる。ここで、電池残量が最小である区分に対応付けた分岐ブレーカＢｂｂの系統には、二次電池ＲＢの電池残量が少なくなっても給電が継続されるから、給電に関して優先順位がもっとも高くなる。
【００７１】
交流側共用給電路ＬＢａと同様に、直流側共用給電路ＬＢｄを接続したサーキットプロテクタＰＲｂについても、電池残量の区分ごとにどのサーキットプロテクタＰＲｂを開放するかの対応関係を直流給電記憶部ＭＭｄに記憶させてあり、直流開閉指示部ＣＭｄにおいて残量監視部Ｗｓで計測した電池残量の区分を直流給電記憶部ＭＭｄと照合し、照合結果として抽出されたサーキットプロテクタＰＲｂを開放するように直流開閉指示部ＣＭｄが指示するようになっている。この動作により、直流機器についても給電に関して優先順位を決めることになり、優先順位の高い直流機器には二次電池ＲＢの電池残量が少なくなっても給電が継続されることになる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】実施形態１を示すブロック図である。
【図２】実施形態２を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７３】
ＡＣ  商用電源
Ｂｂ  分岐ブレーカ（交流開閉器）
Ｂｂｂ  分岐ブレーカ（交流系統開閉器）
Ｂｍ  主幹ブレーカ（交流受電部）
ＣＭａ  交流開閉指示部
ＣＭｄ  直流開閉指示部
ＣＮ  動作制御部
ＣＮＶ１  コンバータ装置（直流受電部）
ＣＮＶ２  コンバータ装置（直流受電部）
ＣＮＶ３  コンバータ装置
ＦＢ  燃料電池（直流発電設備）
ＩＮＶ  インバータ装置（逆変換部）
Ｌａ  交流給電路
Ｌｄ  直流給電路
ＭＤ  運転モード管理手段
ＭＭａ  交流給電記憶部
ＭＭｄ  直流給電記憶部
ＭＮ  表示部
ＬＡａ  交流側専用給電路
ＬＢａ  交流側共用給電路
ＬＡｄ  直流側専用給電路
ＬＢｄ  直流側共用給電路
ＰＲｂ  サーキットプロテクタ（直流系統開閉器）
ＲＢ  二次電池
ＲＣＴ  ＡＣ−ＤＣ変換部（順変換部）
ＳＡＣ  交流分離開閉器
ＳＢ  太陽光発電装置（直流発電設備）
ＳＣＨ  スケジュール管理手段
ＳＤＣ  直流分離開閉器
ＴＭ  時計手段
Ｗａ  停電監視部
Ｗｓ  残量監視部
Ｘａ  交流分電盤（給電装置）
Ｘｄ  直流分電盤（給電装置）
【図１】
2010041783.tif 000004
【図２】
2010041783.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月28日(2009.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力により駆動される交流機器に給電する交流給電路と、直流電力により駆動される直流機器に給電する直流給電路と、交流給電路と直流給電路とが接続される給電装置と、給電装置に直流電力を供給する直流発電設備と、直流発電設備から受電した直流電力の余剰電力を蓄電し直流発電設備とともに直流電力を供給する二次電池と、直流発電設備から二次電池に充電電流を流す充電器部とを有し、
交流給電路は、商用電源、直流発電設備、二次電池からの電力を用いて交流機器に給電する複数系統の交流側共用給電路と、商用電源からの電力を用いて交流機器に給電する複数系統の交流側専用給電路とからなり、直流給電路は、商用電源、直流発電設備、二次電池からの電力を用いて直流機器に給電する複数系統の直流側共用給電路と、直流発電設備、二次電池からの電力を用いて直流機器に給電する複数系統の直流側専用給電路とからなり、
給電装置は、商用電源である交流電源から交流電力を受電し交流給電路に供給する交流受電部と、直流発電設備と二次電池との少なくとも一方から直流電力を受電し直流給電路に供給する直流受電部と、直流受電部からの直流電力を交流電力に変換する逆変換部と、交流受電部からの交流電力を直流電力に変換する順変換部と、交流給電路と直流給電路とへの給電をそれぞれ入切する系統開閉器と、逆変換部と交流側専用給電路との間に挿入される交流分離開閉器と、順変換部と直流側専用給電路との間に挿入される直流分離開閉器と、少なくとも逆変換部および順変換部の動作状態と系統開閉器の開閉状態と交流分離開閉器および直流分離開閉器の開閉状態との組み合わせにより規定される運転モードを、選択情報に基づいて複数種類の運転モードから選択する動作制御部とを備え、
直流発電設備と二次電池との少なくとも一方の電力を交流電源と併用して交流側共用給電路のみに交流電力を供給する運転モード、および交流電源の電力を直流発電設備と二次電池との少なくとも一方と併用して直流側共用給電路のみに直流電力を供給する運転モードを有する
ことを特徴とする配電システム。
【請求項２】
前記交流給電路における使用電力を監視する手段を備え、前記動作制御部は、前記交流電源からの受電量の上限値を設定しており、当該受電量が上限値未満であることを前記選択情報として当該選択情報が生じている期間は交流電源から交流給電路に交流電力を供給する運転モードを選択し、当該受電量が上限値以上であることを前記選択情報として当該選択情報が生じている期間は前記逆変換部を動作させることにより直流発電設備と二次電池との少なくとも一方の電力を交流電源と併用して交流側共用給電路のみに交流電力を供給する運転モードを選択することを特徴とする請求項１記載の配電システム。
【請求項３】
前記動作制御部は、現在日時を計時する時計手段と、時間帯別に運転モードを対応付けたスケジュール管理手段とを備え、時間帯を前記選択情報に用いて時間帯別に運転モードを選択することを特徴とする請求項１記載の配電システム。
【請求項４】
前記交流制御部は、前記逆変換部を動作させ、かつ交流分離開閉器を開放して前記逆変換部から交流側共用給電路に給電する運転モードと、前記逆変換部を停止させ、かつ交流分離開閉器を閉成して交流電源から交流側専用給電路と交流側共用給電路とに給電する運転モードとが選択可能であり、前記直流制御部は、直流分離開閉器を開放することにより直流側共用給電路に給電する運転モードと、前記順変換部を停止させ、かつ直流分離開閉器を閉成することにより前記直流発電設備から直流側専用給電路と直流側共用給電路とに給電する運転モードとが選択可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の配電システム。
【請求項５】
前記運転モードは、充電器部の動作状態を含んで規定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の配電システム。
【請求項６】
前記交流電源からの給電の有無を監視する停電監視部を備え、前記動作制御部は、前記逆変換部を動作させることにより前記直流発電設備と前記二次電池との少なくとも一方の電力を用いて交流給電路に給電する運転モードを有し、停電監視部により停電が検出していることを前記選択情報として当該選択情報が生じているときに当該運転モードを選択することを特徴とする請求項５記載の配電システム。
【請求項７】
前記交流側共用給電路は複数系統が設けられ、各交流側共用給電路ごとに交流系統開閉器が挿入されており、前記給電装置は、前記二次電池の電池残量を計測する残量監視部と、残量監視部により計測される電池残量の区分ごとに開放する交流系統開閉器を対応付けた交流給電記憶部と、残量監視部により計測した電池残量を交流給電記憶部に照合するとともに抽出した交流系統開閉器を開放するように前記交流制御部に指示する交流開閉指示部とを備えることを特徴とする請求項６記載の配電システム。
【請求項８】
前記直流側共用給電路は複数系統が設けられ、各直流側共用給電路ごとに直流系統開閉器が挿入されており、前記給電装置は、前記二次電池の電池残量を計測する残量監視部と、残量監視部により計測される電池残量の区分ごとに開放する直流系統開閉器を対応付けた直流給電記憶部と、残量監視部により計測した電池残量を直流給電記憶部に照合するとともに抽出した直流系統開閉器を開放する直流開閉指示部とを備えることを特徴とする請求項６又は７記載の配電システム。
【請求項９】
前記動作制御部で選択している運転モードを表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の配電システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として住宅用として用いられ、商用電源から供給される交流電力と直流発電設備から供給される直流電力とを協調させて交流機器と直流機器とに給電する配電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、太陽光発電装置のような直流発電設備を住宅に設置し、電力会社から供給される商用電源と、直流発電設備との系統連系を行うことによって、商用電源から供給される交流電力と直流発電設備から供給される直流電力とを協調させる系統連系システムが提供されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の系統連系システムでは、直流発電設備により発電した直流電力を直流電力から交流電力に変換する電力変換器により交流電力に変換することによって、系統連系を行っている。すなわち、直流発電設備で発電された直流電力を、交流電力に変換することによって、交流電源である商用電源と協調させる構成を採用している。
【特許文献１】特開２００３−２８４２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年では直流電力により動作する直流機器が多く提供されており、この種の直流機器を商用電源からの電力によって動作させるために、電源アダプタなどを用いて交流電力を直流電力に変換することが多い。
【０００５】
すなわち、上述のような直流発電設備を備えている場合であっても、この種の直流機器に直流電力を供給するために、直流電力から交流電力への電力変換と、交流電力から直流電力への電力変換という２段階の電力変換が必要であり、そのため電力変換に伴う電力損失が増加し、結果的に電力の利用効率が低下するという問題が生じる。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、商用電源から受電する交流電力と直流発電設備で発電する直流電力とを利用し、受電した交流電力と直流電力とを適正に組み合わせて交流機器と直流機器とに給電することにより、総合的な電力の利用効率を高めた配電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、交流電力により駆動される交流機器に給電する交流給電路と、直流電力により駆動される直流機器に給電する直流給電路と、交流給電路と直流給電路とが接続される給電装置と、給電装置に直流電力を供給する直流発電設備と、直流発電設備から受電した直流電力の余剰電力を蓄電し直流発電設備とともに直流電力を供給する二次電池と、直流発電設備から二次電池に充電電流を流す充電器部とを有し、交流給電路は、商用電源、直流発電設備、二次電池からの電力を用いて交流機器に給電する複数系統の交流側共用給電路と、商用電源からの電力を用いて交流機器に給電する複数系統の交流側専用給電路とからなり、直流給電路は、商用電源、直流発電設備、二次電池からの電力を用いて直流機器に給電する複数系統の直流側共用給電路と、直流発電設備、二次電池からの電力を用いて直流機器に給電する複数系統の直流側専用給電路とからなり、給電装置は、商用電源である交流電源から交流電力を受電し交流給電路に供給する交流受電部と、直流発電設備と二次電池との少なくとも一方から直流電力を受電し直流給電路に供給する直流受電部と、直流受電部からの直流電力を交流電力に変換する逆変換部と、交流受電部からの交流電力を直流電力に変換する順変換部と、交流給電路と直流給電路とへの給電をそれぞれ入切する系統開閉器と、逆変換部と交流側専用給電路との間に挿入される交流分離開閉器と、順変換部と直流側専用給電路との間に挿入される直流分離開閉器と、少なくとも逆変換部および順変換部の動作状態と系統開閉器の開閉状態と交流分離開閉器および直流分離開閉器の開閉状態との組み合わせにより規定される運転モードを、選択情報に基づいて複数種類の運転モードから選択する動作制御部とを備え、直流発電設備と二次電池との少なくとも一方の電力を交流電源と併用して交流側共用給電路のみに交流電力を供給する運転モード、および交流電源の電力を直流発電設備と二次電池との少なくとも一方と併用して直流側共用給電路のみに直流電力を供給する運転モードを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記交流給電路における使用電力を監視する手段を備え、前記動作制御部は、前記交流電源からの受電量の上限値を設定しており、当該受電量が上限値未満であることを前記選択情報として当該選択情報が生じている期間は交流電源から交流給電路に交流電力を供給する運転モードを選択し、当該受電量が上限値以上であることを前記選択情報として当該選択情報が生じている期間は前記逆変換部を動作させることにより直流発電設備と二次電池との少なくとも一方の電力を交流電源と併用して交流側共用給電路のみに交流電力を供給する運転モードを選択することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、前記動作制御部は、現在日時を計時する時計手段と、時間帯別に運転モードを対応付けたスケジュール管理手段とを備え、時間帯を前記選択情報に用いて時間帯別に運転モードを選択することを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記交流制御部は、前記逆変換部を動作させ、かつ交流分離開閉器を開放して前記逆変換部から交流側共用給電路に給電する運転モードと、前記逆変換部を停止させ、かつ交流分離開閉器を閉成して交流電源から交流側専用給電路と交流側共用給電路とに給電する運転モードとが選択可能であり、前記直流制御部は、直流分離開閉器を開放することにより直流側共用給電路に給電する運転モードと、前記順変換部を停止させ、かつ直流分離開閉器を閉成することにより前記直流発電設備から直流側専用給電路と直流側共用給電路とに給電する運転モードとが選択可能であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記運転モードは、充電器部の動作状態を含んで規定されることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明では、請求項５の発明において、前記交流電源からの給電の有無を監視する停電監視部を備え、前記動作制御部は、前記逆変換部を動作させることにより前記直流発電設備と前記二次電池との少なくとも一方の電力を用いて交流給電路に給電する運転モードを有し、停電監視部により停電が検出していることを前記選択情報として当該選択情報が生じているときに当該運転モードを選択することを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明では、請求項６の発明において、前記交流側共用給電路は複数系統が設けられ、各交流側共用給電路ごとに交流系統開閉器が挿入されており、前記給電装置は、前記二次電池の電池残量を計測する残量監視部と、残量監視部により計測される電池残量の区分ごとに開放する交流系統開閉器を対応付けた交流給電記憶部と、残量監視部により計測した電池残量を交流給電記憶部に照合するとともに抽出した交流系統開閉器を開放するように前記交流制御部に指示する交流開閉指示部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明では、請求項６又は７の発明において、前記直流側共用給電路は複数系統が設けられ、各直流側共用給電路ごとに直流系統開閉器が挿入されており、前記給電装置は、前記二次電池の電池残量を計測する残量監視部と、残量監視部により計測される電池残量の区分ごとに開放する直流系統開閉器を対応付けた直流給電記憶部と、残量監視部により計測した電池残量を直流給電記憶部に照合するとともに抽出した直流系統開閉器を開放する直流開閉指示部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明では、請求項１〜８のいずれかの発明において、前記動作制御部で選択している運転モードを表示する表示部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明の構成によれば、商用電源である交流電源と、直流発電設備からの直流電力とを用い、交流機器が接続される交流給電路と、直流機器が接続される直流給電路とに給電するにあたり、少なくとも逆変換部および順変換部の動作状態と系統開閉器との開閉状態との組み合わせにより規定される運転モードを、選択情報に基づいて選択するから、受電した交流電力と直流電力とを適正に組み合わせて交流機器と直流機器とに給電することが可能になり、総合的な電力の利用効率を高めることができる。
【００１７】
請求項２の発明の構成によれば、交流電源からの受電量が規定した上限値以上であるときに、直流発電設備や二次電池の電力を用いて逆変換部により生成した交流電力を交流電源からの交流電力と併用して交流給電路に交流電力を供給することにより、交流電源からの受電量が上限値以上にならないように給電し、たとえば、受電量の増加に伴って電気料金の単価が増加するような場合でも、単価の増加に伴う電気料金の増加を防止できる。
【００１８】
請求項３の発明の構成によれば、時間帯によって運転モードを自動的に選択することができるから、１日、１月、１年などの単位での使用電力の変動に応じて、交流電源と直流発電設備と二次電池との電力を分配することができ、時間帯に応じた適正な運転モードを選択することにより電力の利用効率を高めることができる。あるいはまた、時間帯によっては電力の使用を制限する運転モードを選択することにより、使用電力を抑制することが可能になる。
【００１９】
請求項４の発明の構成によれば、商用電源からの電力を用いて交流機器に給電する交流側専用給電路と、商用電源と直流発電設備とからの電力を用いて交流機器に給電する交流側共用給電路と、直流発電設備からの電力を用いて直流機器に給電する直流側専用給電路と、商用電源と直流発電発電設備とからの電力を用いて直流機器に給電する直流側共用給電路との４種類の給電路を設け、これらの給電路に接続される交流機器と直流機器とに対して商用電源と直流発電設備とからの電力を配分する運転モードを設けることにより、電力の利用効率を高めたり、電力会社から受電する電力のピーク電力を抑制したり、停電時における交流機器や直流機器の動作継続を可能にしたりするなどの各種の制御が可能になる。
【００２０】
請求項５の発明の構成によれば、直流発電設備から受電した直流電力の余剰電力を二次電池に蓄電し直流発電設備とともに二次電池からも直流電力を供給するようにし、かつ直流発電設備から充電器部を介して二次電池を充電しており、二次電池を充電する状態を動作モードに含むことによって、交流電力と直流電力との組み合わせの種類を増やすことができる。たとえば、直流発電設備の発電量に対して直流機器で使用する電力量が少ないときに、二次電池を充電することで、直流発電設備の発電量の変動を吸収する運転モードや、直流機器で使用する電力量の変動にかかわらず直流発電設備の発電量の変動を抑制する運転モードが可能になる。
【００２１】
請求項６の発明の構成によれば、商用電源の停電時に直流発電設備と二次電池との少なくとも一方の電力を用いて交流給電路に給電するから、商用電源の停電時であっても交流機器への電力を確保することができる。
【００２２】
請求項７の発明の構成によれば、二次電池の電池残量を計測し、電池残量の多寡に応じて給電する交流側共用給電路を選択するから、たとえば交流機器に優先順位を与えた場合に、交流側共用給電路に接続されている交流機器の優先順位が高いほど長く供給を継続させることが可能になる。
【００２３】
請求項８の発明の構成によれば、二次電池の電池残量を計測し、電池残量の多寡に応じて給電する直流側共用給電路を選択するから、たとえば直流機器に優先順位を与えた場合に、直流側共用給電路に接続されている直流機器の優先順位が高いほど長く供給を継続させることが可能になる。
【００２４】
請求項９の発明の構成によれば、運転モードを表示することができるから、利用者は運転モードを確認することができ、たとえば省エネルギのための運転モードを選択するように動機付けることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（基本構成）
以下に説明する配電システムは、主として住宅において用いるものである。本基本構成は、図１に示すように、交流電力により駆動される交流機器（図示せず）に給電する交流給電路Ｌａが接続される交流分電盤Ｘａと、直流電力により駆動される直流機器（図示せず）に給電する直流給電路Ｌｄが接続される直流分電盤Ｘｄとを備える。
【００２６】
交流分電盤Ｘａは、盤内に主幹ブレーカＢｍと、複数台の分岐ブレーカＢｂとを内蔵し、さらに、本基本構成では、直流電力を交流電力に変換する逆変換部であるインバータ装置ＩＮＶを内蔵している。主幹ブレーカＢｍは商用電源ＡＣから受電する交流受電部として機能し、主幹ブレーカＢｍの負荷側には導電バーＢｃを介して複数台の分岐ブレーカＢｂが接続される。各分岐ブレーカＢｂの負荷側には、それぞれ各系統の交流給電路Ｌａが接続される。したがって、各分岐ブレーカＢｂは交流給電路Ｌａの系統毎に挿入された系統開閉器として機能する。
【００２７】
インバータ装置ＩＮＶは、商用電源ＡＣと系統連系が可能となるように出力周波数および出力電圧を調節する機能を有しており、インバータ装置ＩＮＶの出力側と導電バーＢｃとの間には交流開閉器ＳＷａが挿入される。交流開閉器ＳＷａは、分岐ブレーカＢｂを流用してもよいが、系統連系のための解列開閉器を用いることが望ましい。交流開閉器ＳＷａをインバータ装置ＩＮＶと導電バーＢｃとの間に挿入することにより、交流開閉器ＳＷａをインバータ装置ＩＮＶと交流給電路Ｌａとの間に挿入したことになる。インバータ装置ＩＮＶおよび交流開閉器ＳＷａの動作は動作制御部ＣＮにより制御される。分岐ブレーカＢｂは、異常電流の通過により遮断するほか、動作制御部ＣＮからの指示を受けて開閉する機能も備える。
【００２８】
一方、直流給電路Ｌｄが接続される直流分電盤Ｘｄは、太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢのような直流発電設備から直流電力を受電するとともに、出力電圧を調節して直流給電路Ｌｄに出力するコンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２を備える。コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２はＤＣ−ＤＣコンバータであって、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２の出力は、複数台のサーキットプロテクタＰＲを介して複数系統の直流給電路Ｌｄに供給される。したがって、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２は、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）から直流電力を受電して直流給電路Ｌｄに供給する直流受電部として機能する。また、各サーキットプロテクタＰＲは直流給電路Ｌｄの系統毎に挿入された系統開閉器として機能する。
【００２９】
コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２の出力電力は、充電器（充電器部）ＣＲＧを介して二次電池ＲＢにも供給される。充電器ＣＲＧは、直流発電設備の余剰電力により充電される。余剰電力は、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２に要求される電力と、直流発電設備が供給する電力との差分に基づいて求める。
【００３０】
二次電池ＲＢの出力電圧はコンバータ装置ＣＮＶ３により調節され、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２の出力とともに直流給電路Ｌｄに供給される。コンバータ装置ＣＮＶ３には、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２と同様にＤＣ−ＤＣコンバータを用いる。
【００３１】
ところで、直流分電盤Ｘｄの盤内には、交流分電盤Ｘａに設けた１個の分岐ブレーカＢｂを通して商用電源ＡＣから交流電力が供給され直流電力を出力する順変換部としてのＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴが設けられる。ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴは、インバータ装置ＩＮＶおよび交流開閉器ＳＷａと同様に、動作制御部ＣＮにより動作が制御される。ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴには、交流分電盤Ｘａから直流分電盤Ｘｄへの給電路を形成する交直接続路Ｌｃを介して商用電源ＡＣが供給される。ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴと、３台のコンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２，ＣＮＶ３とは並列運転される。上述したインバータ装置ＩＮＶには、直流分電盤Ｘｄから交流分電盤Ｘａへの給電路を形成する直交接続路Ｌｂを介してコンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２，ＣＮＶ３の出力が供給される。
【００３２】
ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴと充電器ＣＲＧおよびコンバータ装置ＣＮＶ３とは、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２とともに直流分電盤Ｘｄに収納される。なお、図示例において、ダイオードのシンボルは直流電流の向きを示しており、通常はこの向きに電流が流れるように、逆流を阻止するダイオードを挿入する。また、サーキットプロテクタＰＲは、異常電流の通過に対して自動的に遮断するほか、動作制御部ＣＮからの指示を受けて開閉する機能も備える。
【００３３】
上述の構成から明らかなように、交流分電盤Ｘａからは直流分電盤Ｘｄに対して交流電力を供給することが可能であり、この交流電力を用いて直流給電路Ｌｄに直流電力を供給することが可能になっている。逆に、直流分電盤Ｘｄから交流分電盤Ｘａに対しては直流電力を供給することが可能であり、この直流電力を用いて交流給電路Ｌａに交流電力を供給することも可能である。
【００３４】
交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとの間で電力の供給を行うか否かは、動作制御部ＣＮにより選択される。動作制御部ＣＮでは、交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとの間で電力を融通する動作を必要時以外は行わないようにしている。
【００３５】
上述したように、動作制御部ＣＮはインバータ装置ＩＮＶの動作および交流開閉器ＳＷａの開閉を制御する機能を有している。インバータ装置ＩＮＶを停止させ、交流開閉器ＳＷａを開放状態（オフ状態）にした状態では、交流分電盤Ｘａは直流分電盤Ｘｄから直流電力を受けることはない。一方、動作制御部ＣＮがインバータ装置ＩＮＶを動作させるとともに、交流開閉器ＳＷａをオン状態にすれば、直流分電盤Ｘｄから交流分電盤Ｘａに直流電力が供給され、この直流電力を用いて交流給電路Ｌａへの交流電力の供給が可能になる。
【００３６】
また、動作制御部ＣＮはＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴの動作を制御する機能を有しているから、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴの動作を停止させることにより、直流分電盤Ｘｄにおける交流分電盤Ｘａからの交流電力の供給を停止させることができる。一方、動作制御部ＣＮがＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴを動作させれば、交流分電盤Ｘａから直流分電盤Ｘｄに交流電力が供給され、この交流電力を用いて直流給電路Ｌｄへの直流電力の供給が可能になる。
【００３７】
上述した交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとを合わせると、商用電源ＡＣから交流電力を受電するとともに、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢおよび燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとから直流電力を受電する機能と、交流給電路Ｌａと直流給電路Ｌｄとが接続され交流機器および直流機器に給電する機能とを備える給電装置が構成される。したがって、上述の交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとに設けた各構成は、適宜に配置するとができる。
【００３８】
たとえば、ＡＣ−ＤＣ変換部ＲＣＴとインバータ装置ＩＮＶとを交流分電盤Ｘａや直流分電盤Ｘｄとは異なるボックスに収納した構成を採用したり、交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとの各構成を一つのボックスに収納することも可能である。また、図示例では動作制御部ＣＮを交流分電盤Ｘａおよび直流分電盤Ｘｄとは別に記載しているが、動作制御部ＣＮも同じボックスに収納してもよい。あるいはまた、動作制御部ＣＮを機能ごとに複数の構成に分割し、交流分電盤Ｘａに関わる機能を交流分電盤Ｘａに設け、直流分電盤Ｘｄに関わる機能を直流分電盤Ｘｄに設けるようにしてもよい。
【００３９】
以下では、動作制御部ＣＮの動作について説明する。動作制御部ＣＮは、上述したようにインバータ装置（逆変換部）ＩＮＶ、ＡＣ−ＤＣ変換装置（順変換部）ＲＣＴ、充電器（充電器部）ＣＲＧの動作を制御し、また交流開閉器ＳＷａ、分岐ブレーカ（系統開閉器）Ｂｂおよびサーキットプロテクタ（系統開閉器）ＰＲの開閉を制御する。動作制御部ＣＮにおけるこれらの制御の組み合わせを「運転モード」と呼ぶ。動作制御部ＣＮでは、複数種類の運転モードが選択可能であり、どの運転モードを選択するかは、動作制御部ＣＮに設けたモード管理手段ＭＤに登録された制御ルールにより規定される。すなわち、運転モード管理手段ＭＤに規定された制御ルールに基づいて運転モードが選択される。
【００４０】
制御ルールには、単一の運転モードを選択して時間変化を伴わない静的な制御ルールと、動作制御部ＣＮに与えられる情報に応じて運転モードを選択する動的な制御ルールとがある。動作制御部ＣＮにおける運転モード管理手段ＭＤでは、複数種類の制御ルールから利用者が所望の制御ルールを選択することが可能になっている。制御ルールの選択には、適宜の入力装置（図示せず）を用いる。この種の入力装置は、動作制御部ＣＮに付設するか、動作制御部ＣＮと通信可能に構成しておき宅内の適宜の部屋に配置する。
【００４１】
動作制御部ＣＮには、現在日時を計時する時計手段ＴＭと、日時に運転モードを対応付けたスケジュール管理手段ＳＣＨとが設けられる。また、動作制御部ＣＮに情報を与える手段として、交流分電盤Ｘａには商用電源ＡＣの停電の有無を監視する停電監視部Ｗｂが設けられ、二次電池ＲＢの電池残量を監視する残量監視部Ｗｓが設けられる。図示していないが、太陽光発電装置ＳＢの出力電力を監視する監視部、燃料電池ＦＢの出力電力を監視する監視部なども設けられる。
【００４２】
ところで、本基本構成では、商用電源ＡＣと太陽光発電設備ＳＢと燃料電池ＦＢと二次電池ＲＢとから電力が入力され、交流給電路Ｌａと直流給電路Ｌｄと二次電池ＲＢとに電力を出力し、さらに、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴにより商用電源ＡＣから受電した交流電力を直流電力に変換し、インバータ装置ＩＮＶにより直流発電設備（太陽光発電設備ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢから受電した直流電力を交流電力に変換している。したがって、運転モードは、これらの動作の組み合わせを意味している。運転モードの一例を表１に示す。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
表１において、交流給電は交流給電路Ｌａに交流電力を給電することを意味し、直流給電は直流給電路Ｌｄに直流電力を給電することを意味する。また、交流給電あるいは直流給電と各運転モード（１〜５）とが交差する升目の内容は、電力を供給する電源の種類を表している。電源の種類のうち、「直流電源」は、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとを組み合わせて直流電力を供給することを意味する。さらに、インバータは、インバータ装置ＩＮＶの動作の有無、ＡＣ−ＤＣはＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴの動作の有無を示す。
【００４５】
表１の運転モードは代表的な例を示しているが、たとえば、直流発電設備の電力のみを用いたり、太陽光発電装置ＳＢの電力のみを用いたり、燃料電池ＦＢの電力のみを用いたりするような運転モードも可能である。さらには、二次電池ＲＢへの充電電力に関しても運転モードを規定することができる。
【００４６】
上述のように規定した複数の運転モードから運転モードを選択する方法には、利用者が適宜に選択する方法と、時刻（日時を含む）の情報、停電監視部Ｗｂでの監視情報、残量監視部Ｗｓでの監視情報、太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢの監視情報などを用いて動作制御部ＣＮが自動的に選択する方法とがある。
【００４７】
利用者が運転モードを選択する場合には、上述した入力装置を用いて指示すればよい。一方、運転モードを自動的に選択する場合には、利用者は入力装置を用いて制御ルールを指定する。要するに、動作制御部ＣＮでは、入力装置から得られる利用者の要望による選択情報または時刻の情報や監視情報として得られる選択情報に基づいて運転モードを選択する。
【００４８】
制御ルールには、どの情報を用いてどの運転モードをいつ実行するかが規定される。たとえば、一般に夜間においては、交流機器や直流機器での消費電力が昼間よりも低下すると考えられるから、スケジュール管理手段ＳＣＨにおいて夜間の時間帯（たとえば、０〜６時）に表１の運転モード１を対応付けておくことができる。この場合、時計手段ＴＭで計時する日時が夜間の時間帯である期間に運転モード１が選択されるから、昼間の余剰電力で充電した二次電池ＲＢの電力を用いて夜間の時間帯の電力を供給することができ、夜間の時間帯において商用電源ＡＣを受電することによる電気料金の発生を抑制することが可能になる。
【００４９】
同様にして、一日の時間帯ではなく季節を用いることもできる。たとえば、スケジュール管理手段ＳＣＨにおいて、４〜５月、１０〜１１月のような春季および秋季で起床している時間帯（たとえば、６〜２４時）に運転モード２を対応付けておくと、冷暖房を行う交流機器への給電がほぼ不要である期間に、インバータ装置ＩＮＶとＡＣ−ＤＣ変化装置ＲＣＴとの動作を停止させ、電力変換に伴う電力損失の発生を防止することができる。
【００５０】
また、スケジュール管理手段ＳＣＨにおいて、７〜８月のような夏季で日中の時間帯（たとえば、１０〜２０時）、および１２〜２月のような冬季で夕方から就寝までの時間帯（たとえば、１７〜２４時）に運転モード３を対応付けておくと、冷暖房を行う交流機器に給電する電力が増加する期間に、商用電源ＡＣからの交流電力に直流電源からの電力を併用することで、電力会社からの受電量を低減させてピーク電力を抑制することができる。この動作を採用すると、ピーク電力が大きいほど電気料金の単価が高くなるように定められている場合に、電気料金の単価の増加に伴う電気料金の増加を防止することができる。
【００５１】
上述の例では、スケジュール管理手段ＳＣＨにおいて１日、１月、１年などを単位とする時間帯に応じて運転モードを設定しているが、交流給電路Ｌａおよび直流給電路Ｌｄの系統別の使用電力を監視し、商用電源ＡＣからの受電量と直流電源（太陽光発電装置ＳＢ、燃料電池ＦＢ、二次電池ＲＢ）からの給電量との関係に基づいて運転モードを選択するように制御ルールを定めておくことが可能である。たとえば、商用電源ＡＣの受電量に上限を設けておき、常時は、表１の運転モード２を選択し、交流機器での使用電力が受電量の上限値に達すると、運転モード３に移行させるのである。なお、系統別の使用電力は、各分岐ブレーカＢｂおよび各サーキットプロテクタＰＲに電流計測手段あるいは電力計測手段を設けることにより監視する。
【００５２】
また、停電監視部Ｗｂで停電が検出されると、表１の運転モード１を選択したり、表１には記載していないが、交流給電路Ｌａに直流発電設備を含む直流電源からの電力を供給する運転モードを選択したりすることが可能である。あるいはまた、残量監視部Ｗｓにおいて二次電池ＲＢの電池残量が規定値以下になると、二次電池からの給電を停止させる運転モードを選択することが可能である。
【００５３】
さらに、太陽光発電装置ＳＢでの発電量に基づいて運転モードを選択する制御ルールを規定してもよい。たとえば、太陽光発電装置ＳＢでの発電量の短期的な変動（一日の変動など）は二次電池ＲＢにより吸収し、長期的な変動（季節変動など）は燃料電池ＦＢにより吸収することができるように、二次電池ＲＢの充電動作と燃料電池ＦＢの発電動作とを規定した運転モードを設定しておき、太陽光発電装置ＳＢの発電量に応じて運転モードを選択するように制御ルールを設定しておいてもよい。
【００５４】
上述の例では運転モードを主として給電側の動作として規定しているが、上述のように動作制御部ＣＮでは、系統開閉器としての各分岐ブレーカＢｂおよび各サーキットプロテクタＰＲの開閉を制御することができるから、交流給電線Ｌａや直流給電線Ｌｄに接続されている交流機器や直流機器の種類に応じた運転モードを規定しておき、時間の情報や監視情報などに基づいて、規定した交流機器あるいは直流機器への給電経路を除く分岐ブレーカＢｂやサーキットプロテクタＰＲを遮断する運転モードを規定してもよい。
【００５５】
たとえば、夜間の時間帯において交流機器としての冷暖房機器や調理機器（電子レンジ、ＩＨ調理器など）への交流給電路Ｌａの系統を遮断する運転モードを選択するように、制御ルールを規定しておけば夜間の時間帯におけるこれらの交流機器の使用が禁止され省エネルギにつながる。とくに、上述した入力装置を用いて制御ルールを利用者が設定できるようにしておくことで、これらの交流機器の使用が禁止される運転モードが利用者自身の設定した制御ルールに基づいているという意識が働くことにより、利用者は不便さを受容するしやすくなり、結果的に省エネルギの促進になる。
【００５６】
図示例では、動作制御部ＣＮの運転モードを表示する表示部ＭＮを設けている。表示部ＭＮは運転モードを表示するために設けているが、上述の入力装置と兼用するために表示部ＭＮにタッチパネルを設けてもよい。また、表示部ＭＮは動作制御部ＣＮと独立させ、キッチンのような室内に配置してもよい。
【００５７】
（実施形態１）
本実施形態は、図２に示すように、交流給電路Ｌａを交流側専用給電路ＬＡａと交流側共用給電路ＬＢａとに分割し、直流給電路Ｌｄを直流側専用給電路ＬＡｄと直流側共用給電路ＬＢｄとに分離している。
【００５８】
交流側専用給電路ＬＡａは、商用電源ＡＣからの電力を用いて交流機器に給電し、交流側共用給電路ＬＢａは、商用電源ＡＣと直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）とからの電力を用いて交流機器に給電する。また、直流側専用給電路ＬＡｄは、直流発電設備からの電力を用いて直流機器に給電し、直流側共用給電路ＬＢｄは、商用電源ＡＣと直流発電発電設備とからの電力を用いて直流機器に給電する。つまり、本実施形態では、４種類の給電路を備え、商用電源ＡＣおよび直流発電設備から供給される電力を４種類の給電路に適宜に配分するものである。
【００５９】
交流分電盤Ｘａにおいては、交流側専用給電路ＬＡａを接続する分岐ブレーカＢｂと、交流側共用給電路ＬＢａを接続する交流系統開閉器としての分岐ブレーカＢｂｂとの間に交流分離開閉器ＳＡＣを挿入している。ここに、交流分岐ブレーカＢｂｂおよび交流分離開閉器ＳＡＣは、交流制御部ＣＮａにより開閉が制御される。交流側共用給電路ＬＢａは、交流側専用給電路ＬＡａと同様に、複数系統が設けられており、各系統ごとに分岐ブレーカＢｂｂが挿入される。また、分岐ブレーカＢｂｂにはインバータ装置ＩＮＶの出力が交流開閉器ＳＷａを介して接続される。
【００６０】
一方、直流分電盤Ｘｄにおいては、直流側専用給電路ＬＡｄを接続するサーキットプロテクタＰＲと、直流側共用給電路ＬＢｄを接続する直流系統開閉器としてのサーキットプロテクタＰＲｂとの間に直流分離開閉器ＳＤＣを挿入している。直流側共用給電路ＬＢｄは、直流側専用給電路ＬＡｄと同様に、複数系統が設けられており、各系統ごとにサーキットプロテクタＰＲが挿入されている。また、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴの出力端と、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２，ＣＮＶ３の出力端との間には、ダイオードからなる逆阻止要素ＳＷｄを設けている。逆阻止要素ＳＷｄは、基本構成においても用いるのが望ましい。直流分離開閉器ＳＤＣは、直流制御部ＣＮｄにより開閉が制御される。
【００６１】
本実施形態の構成では、交流側専用給電路ＬＡａには、インバータ装置ＩＶＮからは給電しないから、インバータ装置ＩＮＶを動作させる期間には、交流分離開閉器ＳＡＣを開放して、交流側専用給電路ＬＡａと交流側共用給電路ＬＢａとを切り離す。同様にして、直流側専用給電路ＬＡｄには、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴからは給電しないから、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴを動作させる期間には、直流分離開閉器ＳＤＣを開放して、直流側専用給電路ＬＡｄと直流側供給給電路ＬＢｄとを切り離す。
【００６２】
ただし、インバータ装置ＩＮＶが動作していなければ、交流分離開閉器ＳＡＣを閉成して交流側共用給電路ＬＢａに商用電源ＡＣから給電する。また、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴが動作していなければ、直流分離開閉器ＳＤＣを閉成して直流側共用給電路ＬＢｄに直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとから給電することが可能になっている。
【００６３】
このように、交流機器と直流機器とに対して商用電源ＡＣと直流発電設備とからの電力を配分することにより、電力の利用効率を高めたり、電力会社から受電する電力のピーク電力を抑制したり、停電時における交流機器や直流機器の動作継続を可能にしたりするなどの各種の制御が可能になる。
【００６４】
本実施形態では、停電監視部Ｗｂにより商用電源ＡＣの停電が検出されていることを選択情報とする場合を例として説明する。すなわち、商用電源ＡＣの停電時には、インバータ装置ＩＮＶを動作させるとともに交流開閉器ＳＷａを閉成する。また、このとき交流制御部ＣＮａは、交流分離開閉器ＳＡＣを開放し、交流給電路Ｌａのうち交流側共用給電路ＬＢａの系統にのみインバータ装置ＩＮＶの出力からの給電を行う運転モードが選択される。
【００６５】
一方、動作制御部ＣＮでは、停電監視部Ｗｂが商用電源ＡＣの停電を検出すると、直流分離開閉器ＳＤＣを開放する。したがって、商用電源ＡＣの停電時には、直流給電路Ｌｄのうち直流側共用給電路ＬＢｄの系統にのみ直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとからの給電を行う運転モードが選択される。
【００６６】
上述のように、商用電源ＡＣの停電時には、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとの電力を用いて交流側共用給電路ＬＢａと直流側共用給電路ＬＢｄとにのみ給電を行うから、交流側共用給電路ＬＢａに停電時にも給電の必要な交流機器を接続しておき、直流側共用給電路ＬＢｄに停電時にも給電の必要な直流機器を接続しておけば、停電時にも給電する必要のある交流機器および直流機器への給電を継続することができる。
【００６７】
ところで、直流分電盤Ｘｄは直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢと燃料電池ＦＢ）から直流電力を受電しているから、商用電源ＡＣの停電時であっても、発電能力分の直流電力は継続して供給することが可能である。しかしながら、この種の直流発電設備の発電能力は、商用電源ＡＣの停電時における電力を必ずしも充足できるわけではなく、とくに夜間のように太陽光発電装置ＳＢの発電が期待できない時間帯には、燃料電池ＦＢと二次電池ＲＢとの電力しか用いることができない。また、燃料電池ＦＢは都市ガスの供給を受けて発電しているから、燃料電池ＦＢを主に用いると光熱費が増加するという問題が生じる。
【００６８】
したがって、直流発電設備（とくに太陽光発電装置ＳＢ）の余剰電力を二次電池ＳＢに蓄電しておき、商用電源ＡＣの停電時であって太陽光発電装置ＳＢでの発電が期待できないときには、二次電池ＲＢから電力供給を行うことが望ましい。ただし、二次電池ＲＢは供給可能な電力に制限があるから、残量監視部Ｗｓで計測した電池残量に応じて供給電力を制限することで、商用電源ＡＣの停電時にも動作が必要な交流機器や直流機器への給電を可能な限り継続させることが望ましい。
【００６９】
上述したように、交流側共用給電路ＬＢａと直流側共用給電路ＬＢｄとをそれぞれ複数系統設けてあり、各系統の交流側共用給電路ＬＢａには交流系統開閉器である分岐ブレーカＢｂｂを挿入し、各系統の直流側共用給電路ＬＢｄには直流系統開閉器であるサーキットプロテクタＰＲｂを挿入している。したがって、分岐ブレーカＢｂｂあるいはサーキットプロテクタＰＲｂを個別に開閉することによって、商用電源ＡＣの停電時に給電する系統を選択することができる。
【００７０】
そこで、残量監視部Ｗｓにより計測される電池残量を複数段階に区分し、各区分ごとにどの分岐ブレーカＢｂｂを開放するかを決め、電池残量の区分と分岐ブレーカＢｂｂとを対応付けている。この対応関係は交流分電盤Ｘａに設けた交流給電記憶部ＭＭａに記憶させてあり、残量監視部Ｗｓにより計測した電池残量を交流開閉指示部ＣＭａにおいて交流給電記憶部ＭＭａと照合する。交流開閉指示部ＣＭａでは、照合結果として得られる分岐ブレーカＢｂｂに対して開放を指示し、インバータ装置ＩＮＶから当該系統の交流側共用給電路ＬＢａへの電力供給を停止させる。ここで、電池残量が最小である区分に対応付けた分岐ブレーカＢｂｂの系統には、二次電池ＲＢの電池残量が少なくなっても給電が継続されるから、給電に関して優先順位がもっとも高くなる。
【００７１】
交流側共用給電路ＬＢａと同様に、直流側共用給電路ＬＢｄを接続したサーキットプロテクタＰＲｂについても、電池残量の区分ごとにどのサーキットプロテクタＰＲｂを開放するかの対応関係を直流給電記憶部ＭＭｄに記憶させてあり、直流開閉指示部ＣＭｄにおいて残量監視部Ｗｓで計測した電池残量の区分を直流給電記憶部ＭＭｄと照合し、照合結果として抽出されたサーキットプロテクタＰＲｂを開放するように直流開閉指示部ＣＭｄが指示するようになっている。この動作により、直流機器についても給電に関して優先順位を決めることになり、優先順位の高い直流機器には二次電池ＲＢの電池残量が少なくなっても給電が継続されることになる。他の構成および動作は基本構成と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】基本構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態１を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７３】
ＡＣ  商用電源
Ｂｂ  分岐ブレーカ（交流開閉器）
Ｂｂｂ  分岐ブレーカ（交流系統開閉器）
Ｂｍ  主幹ブレーカ（交流受電部）
ＣＭａ  交流開閉指示部
ＣＭｄ  直流開閉指示部
ＣＮ  動作制御部
ＣＮＶ１  コンバータ装置（直流受電部）
ＣＮＶ２  コンバータ装置（直流受電部）
ＣＮＶ３  コンバータ装置
ＦＢ  燃料電池（直流発電設備）
ＩＮＶ  インバータ装置（逆変換部）
Ｌａ  交流給電路
Ｌｄ  直流給電路
ＭＤ  運転モード管理手段
ＭＭａ  交流給電記憶部
ＭＭｄ  直流給電記憶部
ＭＮ  表示部
ＬＡａ  交流側専用給電路
ＬＢａ  交流側共用給電路
ＬＡｄ  直流側専用給電路
ＬＢｄ  直流側共用給電路
ＰＲｂ  サーキットプロテクタ（直流系統開閉器）
ＲＢ  二次電池
ＲＣＴ  ＡＣ−ＤＣ変換部（順変換部）
ＳＡＣ  交流分離開閉器
ＳＢ  太陽光発電装置（直流発電設備）
ＳＣＨ  スケジュール管理手段
ＳＤＣ  直流分離開閉器
ＴＭ  時計手段
Ｗａ  停電監視部
Ｗｓ  残量監視部
Ｘａ  交流分電盤（給電装置）
Ｘｄ  直流分電盤（給電装置）