(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギーを利用して発電する発電手段と、
前記発電手段の発電量が負荷で消費される電力量よりも大きい場合は、該発電手段の発電による電力の一部を蓄電し、前記発電手段の発電量が前記負荷で消費される電力量よりも小さい場合は、蓄電した電力を前記負荷に対して供給する蓄電手段と、
入力端からの直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記蓄電手段が満充電で、前記発電手段の発電量が前記負荷で消費される電力量よりも大きく、かつ、該発電量が予め定めた電力量以下である場合に、前記蓄電手段を前記インバータの入力端とは切り離すとともに、前記発電手段と前記インバータの入力端とを接続して、該発電手段の発電による電力の一部を売電する切り替え手段と、
前記蓄電手段が満充電で、前記発電手段の発電量が前記負荷で消費される電力量よりも大きく、かつ、該発電量が前記予め定めた電力量よりも大きいときに、該発電手段の発電による電力の一部を該発電手段のグランド端に供給する供給手段と、
前記蓄電手段、前記インバータ、前記切り替え手段、および前記供給手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記供給手段の入力端と前記蓄電手段の入出力端との間に、一方向素子を設けた蓄電システム。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記発電手段の発電量を検出する発電量検出手段と、
前記負荷で消費する消費電力を検出する消費電力検出手段と、
前記発電手段から最大の直流電力を取り出す電力取得手段と、
前記発電量検出手段により検出された発電量と前記消費電力検出手段により検出された消費電力とを比較する比較手段と、
該比較手段の比較結果により、前記発電量が前記消費電力よりも大きく、前記蓄電手段が満充電でない場合に、前記発電手段の発電による電力の一部を前記蓄電手段に蓄電するよう制御し、前記発電量が前記消費電力よりも大きく、前記蓄電手段が満充電であり、かつ、該発電量が前記予め定めた電力量以下である場合に、前記蓄電手段を前記インバータの入力端とは切り離すとともに、前記発電手段と前記インバータの入力端とを接続して、該発電手段の発電による電力の一部を売電するよう前記切り替え手段を制御するとともに、前記発電量が前記消費電力よりも小さい場合に、前記蓄電手段と前記インバータの入力端とを接続するよう前記切り替え手段を制御する比較制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記発電手段の発電による電力の一部を前記発電手段のグランド端に供給するように制御する場合に、前記蓄電手段を前記インバータの入力端と切り離すよう前記切り替え手段を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記供給手段に流れる電流を検出する電流検出手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の蓄電システム。
【請求項５】
自然エネルギーを利用して発電する発電手段および一方向素子を備えた蓄電システムにおける蓄電方法であって、
自然エネルギーによる発電から直流電力を取り出す第１のステップと、
自然エネルギーによる発電の発電量を検出する第２のステップと、
負荷で消費する消費電力を検出する第３のステップと、
蓄電池の充電量を検出する第４のステップと、
前記発電量が前記消費電力よりも小さい場合に、前記蓄電池とインバータとを接続し、前記蓄電池から放電された電力を該インバータで変換して前記負荷に供給する第５のステップと、
前記発電量と前記消費電力とを比較して、前記発電量が前記消費電力よりも大きく、前記蓄電池が満充電でない場合に、前記発電手段の発電による電力の一部を前記一方向素子を介して前記蓄電池に蓄電するよう制御し、前記発電量が前記消費電力よりも大きく、前記蓄電池が満充電で、かつ、該発電量が予め定めた電力量以下である場合に、前記蓄電池を前記インバータとは切り離すとともに、前記発電手段と前記インバータとを接続して、該発電手段で発電された電力の一部を売電する第６のステップと、
前記発電量が前記消費電力よりも大きく、前記蓄電池が満充電で、かつ、該発電量が前記予め定めた発電量を超える場合に、前記発電手段の発電による電力の一部を前記一方向素子の前段から前記発電手段のグランド端に供給する第７のステップと、
を備えたことを特徴とする蓄電方法。
【請求項６】
自然エネルギーを利用して発電する発電手段および一方向素子を備えた蓄電システムにおける蓄電方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
自然エネルギーによる発電から直流電力を取り出す第１のステップと、
自然エネルギーによる発電の発電量を検出する第２のステップと、
負荷で消費する消費電力を検出する第３のステップと、
蓄電池の充電量を検出する第４のステップと、
前記発電量が前記消費電力よりも小さい場合に、前記蓄電池とインバータとを接続し、前記蓄電池から放電された電力を該インバータで変換して前記負荷に供給する第５のステップと、
前記発電量と前記消費電力とを比較して、前記発電量が前記消費電力よりも大きく、前記蓄電池が満充電でない場合に、前記発電手段の発電による電力の一部を前記一方向素子を介して前記蓄電池に蓄電するよう制御し、前記発電量が前記消費電力よりも大きく、前記蓄電池が満充電で、かつ、該発電量が予め定めた電力量以下である場合に、前記蓄電池を前記インバータとは切り離すとともに、前記発電手段と前記インバータとを接続して、該発電手段で発電された電力の一部を売電する第６のステップと、
前記発電量が前記消費電力よりも大きく、前記蓄電池が満充電で、かつ、該発電量が前記予め定めた発電量を超える場合に、前記発電手段の発電による電力の一部を前記一方向素子の前段から前記発電手段のグランド端に供給する第７のステップと、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然エネルギー、特に、太陽からのエネルギーを利用して発電した電力を発電状況に応じて、蓄電池に充電あるいは負荷等に対して、蓄電池から放電することにより安定的に電力を供給する蓄電システム、蓄電方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止のために、ＣＯ２排出量を抑制する取り組みが世界的に注目を浴びている。そうした中、エネルギー源として、従来の化石燃料による発電システムに替わるものとして、自然エネルギー、例えば、太陽光等を利用したクリーンエネルギーによる発電システムが普及しつつある。
【０００３】
しかしながら、自然エネルギーを利用した発電システムでは自然環境によっては十分な発電量を得られないような状況も起こり得る。例えば、風力等を利用した発電システムでは、風力の弱いときには所望の発電量が得られないこともあり、電力供給すべき負荷に対して十分な電力の供給ができないという問題がある。このような問題は、特に、太陽光や太陽熱等を利用した発電システムでは顕著であり、太陽の出ている晴天の日の日中には、負荷において消費する電力以上の十分な発電が期待できるものの、例えば、曇りや夜間においては、ほとんど発電が期待できない。
【０００４】
このような問題に対応するために、太陽光等を利用した発電システムにおける発電量が負荷における需要量を上回ったときに、余剰電力を蓄電池に蓄電し、太陽光等を利用した発電システムにおける発電量が負荷における需要量に満たないときに、蓄電池から負荷に対して放電を行って、電力の平準化を図る技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、日中の発電量が蓄電池の容量よりも多い場合には、この余剰電力を電力会社の発電所等に逆潮流して、売買する系統連系売電というシステムも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３１４０３８号公報
【特許文献２】特開２００９−０３３８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、インバータを介して蓄電池と電力供給系統とが接続されるようなシステムで売電を行うと、蓄電池に充電した電力を売電することになる。電力会社としては、日中に太陽光発電等により発生した電力のうちの余剰電力分については売電の対象とし、深夜時間帯の電力量の安い時間に蓄電池に蓄電された電力は売電の対象外としたいがこの区別をつけるのが容易でないことから、電力の平準化を阻害する要因になるといった問題があった。このような課題に対して、特許文献２では、夜間に系統から充電した電力を売電対象外とするために、２つの蓄電器を用いてその一方を夜間時間帯の系統からの充電専用とし、日中に逆潮流（売電）が生じた場合には、この夜間時間帯での充電専用の蓄電器を系統から遮断するようにしている。しかしながら、特許文献２の技術では、２つの蓄電器を準備する必要があり、蓄電システム全体としてみると蓄電器の追加およびそれに伴っての２つの蓄電器の充放電制御を行う必要性が生ずることからコスト増や制御の複雑化が生ずることとなる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、コスト増加や蓄電池に対する制御の複雑化を抑え、蓄電池と電力供給系統とを効果的に切り離して、日中、発電した電力の一部を売電の対象とすることにより、蓄電池を有効利用した電力の平準化を図る蓄電システム、蓄電方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【００１０】
（１）本発明は、自然エネルギーを利用して発電する発電手段（例えば、図１の自然エネルギー発電装置１に相当）と、前記発電手段の発電量が、前記負荷で消費される電力量よりも大きい場合は、電力の一部を蓄電し、前記発電手段の発電量が接続されるべき負荷で消費される電力量よりも小さい場合は、蓄電した電力を放電する蓄電手段（例えば、図３の蓄電池１４に相当）と、入力端からの直流電力を前記負荷で消費可能な交流電力に変換するインバータ（例えば、図３のインバータ１２に相当）と、前記蓄電手段が満充電で、前記発電手段の発電量が前記負荷で消費される電力量よりも大きい場合に、前記蓄電手段を前記インバータの入力端とは切り離して、前記発電手段と前記インバータの入力端とを接続する切り替え手段（例えば、図３のスイッチ群１３に相当）と、を備えた蓄電システムを提案している。
【００１１】
この発明によれば、切り替え手段が、蓄電手段が満充電で、発電手段の発電量が負荷で消費される電力量よりも大きい場合に、蓄電手段をインバータとは切り離して、発電手段とインバータとを接続することにより、発電手段の発電による電力の一部を電力供給系統に供給する。したがって、電力供給系統に売電を行う場合には、切り替え手段によって、蓄電手段をバイパスするため、蓄電手段を電力供給系統から分離することができる。
【００１２】
（２）本発明は、（１）の蓄電システムについて、前記発電手段の発電量を検出する発電量検出手段（例えば、図４発電電力検出部２１に相当）と、前記負荷で消費する消費電力を検出する消費電力検出手段（例えば、図４の消費電力検出部２２に相当）と、前記発電手段から最大の直流電力を取り出す電力取得手段（例えば、図４のＭＰＰＴコンバータ１１およびＭＰＰＴコンバータ制御部２８に相当）と、前記発電量検出手段における発電量と前記消費電力検出手段における消費電力とを比較する比較手段（例えば、図４の比較部２３に相当）と、該比較手段の比較結果により、前記発電量が前記消費電力よりも大きく、前記蓄電手段が満充電でない場合に、その発電手段の発電による電力の一部を前記蓄電手段に蓄電するよう制御し、前記発電量が前記消費電力よりも大きく、前記蓄電手段が満充電である場合に、前記蓄電手段を前記インバータの入力端とは切り離し、前記発電手段と前記インバータの入力端とを接続するよう前記切り替え手段を制御するとともに、前記発電量が前記消費電力よりも小さい場合に、前記蓄電手段と前記インバータの入力端とを接続するよう前記切り替え手段を制御する制御手段（例えば、図４の充放電制御部２４、スイッチ制御部２９に相当）と、を備えたことを特徴とする蓄電システムを提案している。
【００１３】
この発明によれば、制御手段は、比較手段の比較結果により、発電量が消費電力よりも大きく、蓄電手段が満充電でない場合に、その発電手段の発電による電力の一部を蓄電手段に蓄電するよう制御し、発電量が消費電力よりも大きく、蓄電手段が満充電である場合に、蓄電手段をインバータの入力端とは切り離し、発電手段とインバータの入力端とを接続するように切り替え手段を制御するとともに、発電量が消費電力よりも小さい場合に、蓄電手段とインバータの入力端とを接続するよう切り替え手段を制御する。したがって、発電量と消費電力との関係を把握した上で、システム全体を適切に制御する。
【００１４】
（３）本発明は、（１）から（２）の蓄電システムについて、前記発電手段が太陽光電池パネルであることを特徴とする蓄電システムを提案している。
【００１５】
（４）本発明は、（１）から（２）の蓄電システムについて、前記発電手段が太陽熱電池パネルであることを特徴とする蓄電システムを提案している。
【００１６】
（５）本発明は、（１）から（２）の蓄電システムについて、前記発電手段が風力発電機であることを特徴とする蓄電システムを提案している。
【００１７】
（６）本発明は、（１）から（２）の蓄電システムについて、前記発電手段が地熱発電機であることを特徴とする蓄電システムを提案している。
【００１８】
（７）本発明は、（１）から（６）の蓄電システムについて、前記蓄電手段が、リチウムイオン電池であることを特徴とする蓄電システムを提案している。
【００１９】
この発明によれば、蓄電手段が、リチウムイオン電池である。リチウムイオン電池は、ニッカド電池やニッケル水素電池等に比べて、電圧が高く、エネルギー密度が高い。また、ニッカド電池やニッケル水素電池のように、メモリー効果がなく、サイクル寿命が長い。さらに、急速充電可能で、保存特性が良く、高出力が取り出せるという利点がある。したがって、太陽光等の自然エネルギーから発電を行う蓄電システムの蓄電池に適した特性を有する。
【００２０】
（８）本発明は、（１）から（６）の蓄電システムについて、前記蓄電手段が、リチウムイオンポリマー電池であることを特徴とする蓄電システムを提案している。
【００２１】
この発明によれば、蓄電手段が、リチウムイオンポリマー電池である。リチウムイオンポリマー電池は電解質にポリマーを用いたものであり、リチウムイオン電池と同様の特性を有する。
【００２２】
（９）本発明は、（７）から（８）の蓄電システムについて、前記蓄電手段が、前記太陽発電手段における発電量に応じた蓄電容量を有する組電池構造であることを特徴とする蓄電システムを提案している。
【００２３】
（１０）本発明は、（１）から（９）の蓄電システムについて、住宅、ビル等の商業施設、工場や研究所等の工業施設に配置されることを特徴とする蓄電システムを提案している。
【００２４】
（１１）本発明は、（１）から（９）の蓄電システムについて、特定地域の蓄電所に配置されることを特徴とする蓄電システムを提案している。
【００２５】
（１２）本発明は、（１）から（１１）の蓄電システムについて、前記太陽発電手段の発電量が予め定めた電力量よりも大きいときに、その発電手段の発電による電力の一部を前記太陽発電手段に回生する回生手段（例えば、図１１のシャント回路１１１に相当）を有することを特徴とする蓄電システムを提案している。
【００２６】
この発明によれば、切り替え手段は、蓄電手段が満充電で、発電手段の発電量が負荷で消費される電力量よりも大きい場合に、蓄電手段を切り離して、発電手段と、インバータとを接続することにより、余剰電力を電力供給系統に供給する。回生手段は、太陽発電手段の発電量が予め定めた電力量よりも大きいときに、その余剰電力を太陽発電手段に回生する。したがって、電力供給系統に売電を行う場合には、切り替え手段によって、蓄電手段をバイパスするため、蓄電手段を電力供給系統から分離することができる。また、余剰電力を太陽発電手段に回生することにより、過剰な電力が電力会社の発電所等に逆潮流することを防止するとともに、太陽発電手段により発電された電力を有効に活用する。
【００２７】
（１３）本発明は、（１２）の蓄電システムについて、前記太陽発電手段の発電量が予め定めた電力量よりも大きいときに、その発電手段の発電による電力の一部を前記太陽発電手段に回生するように制御し、前記発電量が前記消費電力よりも小さい場合に、前記蓄電手段から前記負荷に対して、電力を供給するよう制御する制御手段（例えば、図９の制御部１５に相当）と、を備えたことを特徴とする蓄電システムを提案している。
【００２８】
この発明によれば、制御手段は、比較手段の比較結果により、発電量が消費電力よりも大きく、蓄電手段が満充電でない場合に、その余剰電力を蓄電手段に蓄電するよう制御し、発電量が消費電力よりも大きく、蓄電手段が満充電である場合に、蓄電手段を切り離して、発電手段と、インバータとを接続することにより、余剰電力を電力供給系統に供給するために切り替え手段を制御し、太陽発電手段の発電量が予め定めた電力量よりも大きいときに、その余剰電力を太陽発電手段に回生するように制御し、発電量が消費電力よりも小さい場合に、蓄電手段から負荷に対して、電力を供給するよう制御する。したがって、発電量と消費電力との関係を把握した上で、システム全体を適切に制御する。
【００２９】
（１４）本発明は、（１２）または（１３）の蓄電システムについて、前記回生手段の入力端と前記蓄電手段の入出力端との間に、一方向素子（例えば、図１１のダイオードＤ１に相当）を設けたことを特徴とする蓄電システムを提案している。
【００３０】
この発明によれば、回生手段の入力端と蓄電手段の入出力端との間に、一方向素子が設けられている。この一方向素子は、最大電力点スイッチングコンバータ（ＭＰＰＴ）の替わりに設けられたものであり、一方向素子を最大電力点スイッチングコンバータ（ＭＰＰＴ）の替わりに設けることにより、最大電力点スイッチングコンバータ（ＭＰＰＴ）における変換損失を改善する。
【００３１】
（１５）本発明は、（１２）または（１３）の蓄電システムについて、前記回生手段に流れる電流を検出する電流検出手段（例えば、図１１の電流検出部１２８に相当）を備えたことを特徴とする蓄電システムを提案している。
【００３２】
この発明によれば、電流検出手段が回生手段に流れる電流を検出する。これにより、発電量検出手段で検出された発電量と電流検出手段により検出された電流量とに基づいて、回生モード（シャントモード）の場合でも太陽電池等の実際の発電量を検出することができる。
【００３３】
（１６）本発明は、自然エネルギーを利用して発電する発電手段を備えた蓄電システムにおける蓄電方法であって、自然エネルギーによる発電から直流電力を取り出す第１のステップと、自然エネルギーによる発電の発電量を検出する第２のステップ（例えば、図６のステップＳ１０１に相当）と、負荷で消費する消費電力を検出する第３のステップ（例えば、図６のステップＳ１０２に相当）と、蓄電池の充電量を検出する第４のステップ（例えば、図６のステップＳ１０３に相当）と、前記発電量が前記消費電力よりも小さい場合（例えば、図６のステップＳ１０４に相当）に、前記蓄電池とインバータとを接続し、前記蓄電池放電された電力をインバータで変換して前記負荷に供給する第５のステップ（例えば、図６のステップＳ１０４に相当）と、発電量と消費電力とを比較して、が前記消費電力よりも大きく（例えば、図６のステップＳ１０６に相当）、前記蓄電池が満充電でない場合（例えば、図６のステップＳ１０８に相当）に、その発電手段の発電による電力の一部を前記蓄電池に蓄電する（例えば、図６のステップＳ１０９に相当）よう制御し、前記発電量が前記消費電力よりも大きく（例えば、図６のステップＳ１０６に相当）、前記蓄電池が満充電である場合（例えば、図６のステップＳ１０８に相当）に、前記蓄電池を前記インバータとは切り離して、前記発電手段と前記インバータとを接続し、該発電手段で発電された電力を前記インバータで変換して前記負荷に供給（例えば、図６のステップＳ１１０に相当）する第６のステップと、を備えたことを特徴とする蓄電方法を提案している。
【００３４】
この発明によれば、発電手段の発電量を検出し、負荷で消費する消費電力を検出する。そして、発電量と消費電力とを比較して、発電量が消費電力よりも小さい場合には、蓄電池から負荷に対して、電力を供給し、発電量が消費電力よりも大きく、蓄電池が満充電でない場合には、その発電手段の発電による電力の一部を蓄電池に蓄電し、発電量が消費電力よりも大きく、蓄電池が満充電である場合には、蓄電池をインバータの入力端とは切り離して、発電手段とインバータの入力端とを接続することにより、発電手段の発電による電力の一部を電力供給系統に供給する。したがって、電力供給系統に売電を行う場合には、切り替え手段によって、蓄電手段をバイパスするため、蓄電手段を電力供給系統から分離することができる。
【００３５】
（１７）本発明は、（１６）の蓄電方法について、前記発電量が予め定めた発電量を超える場合に、その発電手段の発電による電力の一部を前記太陽発電手段に回生する第７のステップ（例えば、図１２のステップＳ１１２に相当）を備えたことを特徴とする蓄電方法を提案している。
【００３６】
この発明によれば、太陽発電の発電量を検出し、負荷で消費する消費電力を検出する。そして、発電量が消費電力よりも小さい場合に、蓄電池から負荷に対して、電力を供給し、発電量と消費電力とを比較して、発電量が消費電力よりも大きく、蓄電池が満充電でない場合に、その余剰電力を蓄電池に蓄電するよう制御し、発電量が前記消費電力よりも大きく、蓄電池が満充電である場合に、蓄電池を切り離して、太陽発電手段と、インバータとを接続することにより、余剰電力を電力供給系統に供給する。さらに、発電量が予め定めた発電量を超える場合に、その超えた余剰電力を太陽発電手段に回生する。したがって、電力供給系統に売電を行う場合には、切り替え手段によって、蓄電手段をバイパスするため、蓄電手段を電力供給系統から分離することができる。また、余剰電力を太陽発電手段に回生することにより、過剰な電力が電力会社の発電所等に逆潮流することを防止するとともに、太陽発電手段により発電された電力を有効に活用する。
【００３７】
（１８）本発明は、自然エネルギーを利用して発電する発電手段を備えた蓄電システムにおける蓄電方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、自然エネルギーによる発電から最大の直流電力を取り出す第１のステップと、自然エネルギーによる発電の発電量を検出する第２のステップ（例えば、図６のステップＳ１０１に相当）と、負荷で消費する消費電力を検出する第３のステップ（例えば、図６のステップＳ１０２に相当）と、蓄電池の充電量を検出する第４のステップ（例えば、図６のステップＳ１０３に相当）と、前記発電量が前記消費電力よりも小さい場合（例えば、図６のステップＳ１０４に相当）に、前記蓄電池とインバータとを接続し、前記蓄電池から放電された電力をインバータで変換して前記負荷に供給する第５のステップ（例えば、図６のステップＳ１０４に相当）と、発電量と消費電力とを比較して、前記発電量が前記消費電力よりも大きく（例えば、図６のステップＳ１０６に相当）、前記蓄電池が満充電でない場合（例えば、図６のステップＳ１０８に相当）に、その発電手段の発電による電力の一部を前記蓄電池に蓄電する（例えば、図６のステップＳ１０９に相当）よう制御し、前記発電量が前記消費電力よりも大きく（例えば、図６のステップＳ１０６に相当）、前記蓄電池が満充電である場合（例えば、図６のステップＳ１０８に相当）に、前記蓄電池を前記インバータとは切り離して、前記発電手段と、前記インバータとを接続し、該発電手段で発電された電力を前記インバータで変換して前記負荷に供給（例えば、図６のステップＳ１１０に相当）する第６のステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムを提案している。
【００３８】
この発明によれば、発電手段の発電量を検出し、負荷で消費する消費電力を検出する。そして、発電量と消費電力とを比較して、発電量が消費電力よりも小さい場合には、蓄電池から負荷に対して、電力を供給し、発電量が消費電力よりも大きく、蓄電池が満充電でない場合には、その発電手段の発電による電力の一部を蓄電池に蓄電し、発電量が消費電力よりも大きく、蓄電池が満充電である場合には、蓄電池を切り離して、発電手段と、インバータとを接続することにより、発電手段の発電による電力の一部を電力供給系統に供給する。したがって、電力供給系統に売電を行う場合には、切り替え手段によって、蓄電手段をバイパスするため、蓄電手段を電力供給系統から分離することができる。
【００３９】
（１９）本発明は、（１８）の蓄電方法について、前記発電量が予め定めた発電量を超える場合に、その発電手段の発電による電力の一部を前記発電手段に回生する第７のステップ（例えば、図１２のステップＳ１１２に相当）を備えたことを特徴とするプログラムを提案している。
【００４０】
この発明によれば、太陽発電の発電量を検出し、負荷で消費する消費電力を検出する。そして、発電量が消費電力よりも小さい場合に、蓄電池から負荷に対して、電力を供給し、発電量と消費電力とを比較して、発電量が消費電力よりも大きく、蓄電池が満充電でない場合に、その余剰電力を蓄電池に蓄電するよう制御し、発電量が前記消費電力よりも大きく、蓄電池が満充電である場合に、蓄電池を切り離して、太陽発電手段と、インバータとを接続することにより、余剰電力を電力供給系統に供給する。さらに、発電量が予め定めた発電量を超える場合に、その超えた余剰電力を太陽発電手段に回生する。したがって、電力供給系統に売電を行う場合には、切り替え手段によって、蓄電手段をバイパスするため、蓄電手段を電力供給系統から分離することができる。また、余剰電力を太陽発電手段に回生することにより、過剰な電力が電力会社の発電所等に逆潮流することを防止するとともに、太陽発電手段により発電された電力を有効に活用する。 
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、コスト増加や蓄電池に対する制御の複雑化を抑え、自然エネルギーを利用して発電した電力を有効に活用し、負荷に対して、安定した電力供給を行うことができるという効果がある。また、切り替え手段を備えることにより、電力供給系統との連動時に蓄電池を効果的に切り離すことにより、日中、発電した電力の一部を売電の対象とすることにより、電力の平準化を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係る蓄電システムの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る蓄電装置の配置場所を例示するイメージ図である。
【図３】本発明の実施形態に係る蓄電装置の構成ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る制御部の構成を示した図である。
【図５】本発明の実施形態に係るリチウムイオン電池の概観図である。
【図６】本発明の実施形態に係る蓄電システムの処理フローである。
【図７】発電電力と消費電力、充電量との関係を示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る蓄電システムの構成を示す図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る蓄電装置の構成ブロック図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るシャント回路の回路構成を例示した図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る制御部の構成を示した図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る蓄電システムの処理フローである。
【図１３】発電電力と消費電力、充電量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００４４】
＜蓄電システムの構成＞
図１および図２を用いて、本実施形態に係る蓄電システムの構成について説明する。
本実施形態に係る蓄電システムは、図１に示すように、自然エネルギー発電装置１と、蓄電装置２と、負荷３と、電力供給系統４とから構成されている。
【００４５】
自然エネルギー発電装置１は、例えば、太陽光パネルまたは太陽熱パネルを用いた太陽発電装置や風力を利用して風車を回転させることにより発電する風力発電あるいは、地熱を利用してタービンを作動させて発電する地熱発電等の発電装置である。蓄電装置２は、自然エネルギー発電装置１において発電された発電量と、負荷３で消費される消費電力量とにより、内蔵されている蓄電池に対する充放電の制御を行う。また、蓄電池が満充電状態で且つ自然エネルギー発電装置１で生成された電力が負荷でも消費されないような電力分（余剰電力）がある場合には、その余剰電力を電力供給系統４に逆潮流させて売電を行う。なお、蓄電装置２の詳細については、後述する。
【００４６】
また、上記の蓄電装置２は、図２に示すように、住宅、ビル等の商業施設、工場や研究所等の工業施設に配置される用途が想定されるばかりでなく、市や町など地域単位で自然エネルギー利用の発電システムを積極的に用いる取り組みをしている地域や離島のような電力供給が容易に行えない離隔地域のような特定地域の蓄電所に配置する用途に適用してもよい。なお、図２においては、例示的に、太陽光パネルを図示しているが、これに限るものではない。
【００４７】
＜蓄電装置の構成＞
本実施形態に係る蓄電装置の構成について説明する。
本実施形態に係る蓄電装置は、例えば、筐体ケースの内部に、蓄電池が複数、組電池として接続されて配置されるとともに、制御回路部が配置されている。また、装置前面部には、液晶パネル等で形成された表示器が配置されるとともに、操作スイッチ等の操作部が配置されている。なお、ここでは複数の蓄電池と制御回路とを同じ筐体ケースに収納することを例としているが、複数の蓄電池と制御回路とを別々の筐体ケースに収納して、蓄電池と制御回路とを電気的に接続するようにしてもよい。
【００４８】
蓄電装置の機能ブロックは、図３に示すように、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）コンバータ１１と、インバータ１２と、２つのスイッチからなるスイッチ群１３と、蓄電池１４と、制御部１５と、表示部１６とから構成されている。
【００４９】
ＭＰＰＴコンバータ（最大電力点追尾装置）１１は、自然エネルギーを利用した不安定な発電電力を常に最大の効率でその電力を引き出すための装置であり、発電出力をモニタしながら発電出力が最大になるよう制御を行って、発電装置を常に最適電圧で運転する。
【００５０】
インバータ１２は、自然エネルギー発電装置１あるいは蓄電池１４から供給される直流電力から交流電力を電気的に生成する（逆変換する）電力変換装置である。スイッチ群１３は、連動して動作する２つのスイッチから構成され、電力供給系統４に対して、電力を逆潮流させて売電を行う場合には、蓄電池１４をバイパスして、自然エネルギー発電装置１とインバータ１２とを接続して、自然エネルギー発電装置１で発電された電力の一部を電力供給系統４に供給する。
【００５１】
蓄電池１４は、自然エネルギー発電装置１の発電量が負荷３の消費電力よりも多い場合に、自然エネルギー発電装置１で発電された電力の一部を蓄電し、夜間や気象条件等により、自然エネルギー発電装置１の発電量が負荷３の消費電力よりも少ない場合に、蓄電した電力を放電して、負荷３に供給する。
【００５２】
この蓄電池１４は、好ましくは、リチウムイオン電池あるいはリチウムイオンポリマー電池等であり、その構成は、図５に示すように、正極端子３１と、負極端子３２と、安全弁３３と、正極板３４と、セパレータ３５と、負極板３６と、ケース３７とから構成されている。
【００５３】
正極端子３１および、負極端子３２は、リチウムイオンを吸蔵放出する。また、セパレータ３５は、正極板３４および負極板３６の間に介在し、正極板３４、負極板３６、セパレータ３５は、微多孔膜で形成されたセパレータにより互いに隔離された状態で、電極面積を大きくとるために、積層または捲回されている。この積層体または捲回体は外装ケース内に収容され、正極および負極の間に非水電解液が注液されている。
【００５４】
電極は正極および負極で構成され、これら正極端子３１および負極端子３２の各々は、活物質が集電箔上に塗工されたシート形状になっている。ここで、正極活物質は、リチウムイオンを吸蔵放出可能なＬｉ含有遷移金属複合酸化物であり、具体的には、オリビン型のリン酸鉄リチウム酸化物（典型的には、ＬｉＦｅＰＯ4）、リチウムコバルト系複合酸化物（典型的にはＬｉＣｏＯ２）、リチウムニッケル系複合酸化物（典型的にはＬｉＮｉＯ２）、遷移金属を複数種含む複合酸化物（例えば、ＬｉＮｉ（１−ｘ−ｙ）−ＭｎｙＣｏｚＯ２）が好適な例として挙げられる。また、負極活物質は、炭素材料を主体とし、リチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素質物質である。具体的には、初回クーロン効率やサイクル寿命等に優れる点で、結晶性の高い黒鉛質が好適な例として挙げられる。
【００５５】
また、通常、電極には結着材が含有される。結着材としては、有機溶剤に可溶であるポリマーが好ましい。具体的には、リチウムイオン電池の電位において分解されず且つ非水電解液に対して不溶である点で、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキサイド（ＰＰＯ）等が好適な例として挙げられる。
【００５６】
さらに、電極には、抵抗を低減できる点で、導電材が含有されることが好ましい。導電材としては、非水電解液に対して安定で且つ優れた体積固有抵抗（１００Ω・ｃｍ未満）を有する点で、カーボンブラック（アセチレンブラック等）や気層成長された炭素繊維等の微粉体が好ましく用いられる。電極は、極活物質、導電材、結着材を適当な溶剤にて混合し、得られたスラリーを、適当な塗工装置を用いて適当な集電箔上に塗工することで作製できる。なお、正極集電箔としては、アルミニウム、チタン、タンタル、これらの合金等が挙げられる。一方、負極集電箔としては、銅、ニッケル、ステンレス等が挙げられ、これらの中でも、薄膜への加工が容易である点および安価である点で、銅が好ましい。
【００５７】
セパレータ３５は、正極板３４と負極板３６を隔離でき且つ電解液を保持できる点で、不織布、ポリエチレンまたはポリプロピレン等のポリオレフィン系微多孔膜が好適な例として挙げられる。
【００５８】
リチウムイオン電池あるいはリチウムイオンポリマー電池等の特徴としては、電圧が高いこと、エネルギー密度が高いこと、メモリー効果がないこと、急速充電可能であること、保存特性が良いこと、高出力が取り出せること、安全であること等が挙げられる。なお、本実施形態においては、リチウムイオン電池あるいはリチウムイオンポリマー電池を例示したが、これに限らず、ニッカド電池やニッケル水素電池等を用いてもよい。
【００５９】
図３に戻り、制御部１５は、図示しない記憶装置に格納された制御プログラムにしたがって、装置全体を制御する。例えば、本実施形態では、発電量が消費電力よりも小さい場合には、蓄電池１４から負荷３に対して、電力を供給し、発電量が消費電力よりも大きく、蓄電池１４が満充電でない場合には、その余剰電力を蓄電池１４に蓄電し、発電量が消費電力よりも大きく、蓄電池１４が満充電である場合には、蓄電池１４をインバータ１２から切り離して、自然エネルギー発電装置１と、インバータ１２とを接続することにより、余剰電力を電力供給系統４に供給する。
【００６０】
表示部１６は、蓄電池１４の蓄電量の表示や売電した電力量およびその金額の表示、または、異常状態を知らせるメッセージを表示する表示装置であり、例えば、液晶パネル等で構成される。
【００６１】
＜制御部の構成＞
図４用いて、本実施形態に係る制御部の構成について、詳細に説明する。
本実施形態に係る制御部１５は、図４に示すように、発電電力検出部２１と、消費電力検出部２２と、比較部２３と、充放電制御部２４と、インバータ制御部２５と、充電状態検出部２６と、売電電力検出部２７と、ＭＰＰＴコンバータ制御部２８と、スイッチ制御部２９と、表示制御部３０とから構成されている。
【００６２】
発電電力検出部２１は、例えば、電力計等によって自然エネルギー発電装置１の発電量を検出する。消費電力検出部２２は、例えば、電力計等によって負荷３における消費電力を検出する。比較部２３は、発電電力検出部２１が検出した発電量と消費電力検出部２２が検出した消費電力量とを比較する。
【００６３】
充放電制御部２４は、比較部２３の比較結果に基づいて、蓄電池１４の充放電を制御して電力供給の制御を行う。図７は発電電力と消費電力、充電量との関係を示す図である。例えば、発電量（Ｐｓａ）と消費電力量（Ｐｌｏａｄ）との関係が図７（Ｂ）のような場合には、充放電制御部２４は、昼間の余剰電力を蓄電池１４に充電する制御を行う。また、夜間等、発電量（Ｐｓａ）が消費電力量（Ｐｌｏａｄ）よりも少ない場合には、充放電制御部２４は、蓄電池１４に充電した電力を負荷３に供給するよう制御する。
【００６４】
インバータ制御部２５は、比較部２３の比較結果に基づいて、例えば、図７（Ｃ）のように、昼間の発電量（Ｐｓａ）が蓄電池１４の容量を超える場合には、蓄電池１４に充電する電力以外の電力を電力供給系統４に出力するようインバータ１２の出力端を切り替えて、売電を行うように制御する。また、夜間等、発電量（Ｐｓａ）が消費電力量（Ｐｌｏａｄ）よりも少ない場合には、蓄電池１４から放電される電力を負荷３に供給するように、インバータ１２の出力端を切り替えるように制御する。
【００６５】
充電状態検出部２６は、例えば、蓄電池１４の電圧を検出することにより、充電状態（充電量）を検出し、その検出したデータを表示制御部３０に出力する。売電電力検出部２７は、例えば、電力計等によりインバータ１２から電力供給系統に逆潮流する電力を検出し、その検出したデータを表示制御部３０に出力する。
【００６６】
ＭＰＰＴコンバータ制御部２８は、ＭＰＰＴコンバータ１１に対して、自然エネルギー発電装置１の発電出力を、発電電力検出部２１を介してモニタしながら発電出力が最大になるよう制御を行って、自然エネルギー発電装置１を常に最適電圧で運転させる。スイッチ制御部２９は、比較部２３の比較結果と充電状態検出部２６からの出力を受け取り、比較部２３による比較結果が、発電量が消費電力よりも大きく、充電状態検出部２６からの出力から蓄電池１４が満充電であることを認識した場合に、蓄電池１４をインバータ１２の入力端とは切り離すようにスイッチ群１３を制御し自然エネルギー発電装置１とインバータ１２とを接続するようにスイッチ群１３を制御する。
【００６７】
表示制御部３０は、発電電力検出部２１、消費電力検出部２２、充電状態検出部２６、売電電力検出部２７のそれぞれから入力したデータを数値化あるいはグラフ化して、それぞれの表示位置を指定して、表示部１６に、それらの情報を出力する。
【００６８】
＜蓄電システムの動作＞
図６および図７を用いて、本実施形態に係る蓄電システムの動作について説明する。
まず、発電電力検出部２１が、自然エネルギー発電装置１の発電量を逐次検出する（ステップＳ１０１）。消費電力検出部２２は、負荷３で消費する消費電力を逐次検出する（ステップＳ１０２）。充電状態検出部２６は、蓄電池の充電量を逐次検出する（ステップＳ１０３）。
【００６９】
次に、比較部２３にて発電量（Ｐｓａ）の方が消費電力量（Ｐｌｏａｄ）よりも大きいか否かを判断し（ステップＳ１０４）、消費電力量（Ｐｌｏａｄ）の方が発電量（Ｐｓａ）よりも大きい場合（ステップＳ１０４の「ＹＥＳ」）、つまり、例えば、発電量（Ｐｓａ）と消費電力量（Ｐｌｏａｄ）との関係が図７（Ａ）のように、発電量（Ｐｓａ）の方が消費電力量（Ｐｌｏａｄ）よりも下回っている場合には、充放電制御部２４が蓄電池１４の充電を禁止するとともに、インバータ制御部２５がインバータ１２の出力端を負荷３に切り替えて、自然エネルギー発電装置１が発電した電力をすべて負荷３に供給する。また、図７（Ｂ）から（Ｄ）のように、発電量（Ｐｓａ）の方が消費電力量（Ｐｌｏａｄ）よりも下回っている場合でも、すでに蓄電池１４に電力が放電可能な電力分の充電がされているときは、自然エネルギー発電装置１が発電したすべての電力を負荷３に供給するとともに、充放電制御部２４が不足している電力に相当する電力を負荷３に供給するよう蓄電池１４の放電を制御する（ステップＳ１０５）。
【００７０】
また、消費電力量（Ｐｌｏａｄ）と発電量（Ｐｓａ）とが等しい場合（ステップＳ１０６の「Ｎｏ」）、充放電制御部２４が蓄電池１４の充電を禁止するとともに、インバータ制御部２５がインバータ１２の出力端を負荷３に切り替えて、自然エネルギー発電装置１が発電した電力をすべて負荷３に供給する（ステップＳ１０７）。
【００７１】
一方、発電量（Ｐｓａ）の方が消費電力量（Ｐｌｏａｄ）よりも大きい場合（ステップＳ１０４の「Ｎｏ」およびステップＳ１０６の「ＹＥＳ」）、充電状態検出部２６は、蓄電池１４が満充電であるか否かを確認し、満充電でない場合には、充放電制御部２４は、蓄電池１４に余剰電力を蓄電するよう制御する（ステップＳ１０９）。
【００７２】
一方、蓄電池１４が満充電であることを充電状態検出部２６が検出したときには、スイッチ制御部２９が、蓄電池１４を切り離すように、スイッチを制御して、自然エネルギー発電装置１と、インバータ１２とを接続することにより、余剰電力を電力供給系統に供給する（ステップＳ１１０）。
【００７３】
以上、説明したように、本実施形態によれば、自然エネルギー、特に、太陽光を利用した太陽発電の発電量を検出し、負荷で消費する消費電力を検出する。そして、発電量と消費電力とを比較して、発電量が消費電力よりも小さい場合には、蓄電池から負荷に対して、電力を供給し、発電量が消費電力よりも大きく、蓄電池が満充電でない場合には、その余剰電力を蓄電池に蓄電し、発電量が消費電力よりも大きく、蓄電池が満充電である場合には、蓄電池を切り離して、発電手段と、インバータとを接続することにより、余剰電力を電力供給系統に供給する。したがって、電力供給系統に売電を行う場合には、切り替え手段によって、蓄電手段をバイパスするため、蓄電手段を電力供給系統から分離することができる。
【００７４】
＜蓄電システムの構成＞
次に、本発明の他の実施形態を説明する。図８は本発明の他の実施形態に係る蓄電システムのブロック図である。本実施形態に係る蓄電システムは、図８に示すように、自然エネルギー発電装置１としての太陽電池１０１と、蓄電装置２と、負荷３と、電力供給系統４とから構成されている。
【００７５】
太陽電池１０１は、太陽光パネルまたは太陽熱パネル等から構成される発電部材である。蓄電装置２は、太陽電池１０１において発電された発電量と、負荷３で消費される消費電力量とにより、内蔵されている蓄電池に対して、充放電の制御を行う。また、蓄電池が満充電状態で且つ太陽電池１で生成された電力が負荷でも消費されないような電力分（余剰電力）がある場合には、その余剰電力を電力供給系統４に逆潮流させて売電を行う。なお、蓄電装置２の詳細については、後述する。
【００７６】
＜蓄電装置の構成＞
図９を用いて、本発明の他の実施形態に係る蓄電装置の構成について説明する。なお、本実施形態に係る蓄電装置は、先に説明した実施形態と同様な概観をなしているものである。
【００７７】
蓄電装置の機能ブロックは、図９に示すように、２つのスイッチからなるスイッチ群１３と、インバータ１２と、シャント回路１１１と、蓄電池１４と、制御部１５と、表示部１６と、ダイオードＤ１とから構成されている。つまり、図９に示す本実施形態の蓄電装置と先に説明した図３の蓄電装置とを対比してみると明らかなように、図３の蓄電装置におけるＭＰＰＴコンバータ１１に代えてシャント回路１１１とダイオードＤ１が設けられている点で異なる。なお、後述するが、制御部１５においても、図３の蓄電装置ではＭＰＰＴコンバータ１１を制御していたが、図９の蓄電装置ではシャント回路１１１を制御するように変更されている。
【００７８】
スイッチ群１３は、連動して動作する２つのスイッチから構成され、電力供給系統４に対して、電力を逆潮流させて、売電を行う場合には、蓄電池１４をバイパスして、太陽電池１０１とインバータ１２とを接続して、太陽電池１０１で発電された余剰電力を電力供給系統４に供給する。
【００７９】
インバータ１２は、太陽電池１０１あるいは蓄電池１４から供給される直流電力から交流電力を電気的に生成する（逆変換する）電力変換装置である。
【００８０】
シャント回路１１１は、電圧値を所定値以下に維持する回路である。一般的なシャント回路１１１は、電圧を維持するために余剰電流をグランド等に放出して消費させるが、本実施形態におけるシャント回路１１１では、余剰電流を太陽電池１０１に回生する。つまり、図１３（Ｄ）に示すように、太陽電池１０１の系統での発電量が所定値を超えた場合に、この超過電力に対する余剰電流を太陽電池１０１に回生して、太陽電池１０１からの出力電力を所定値以下に維持する。これにより、発電した電力を有効に活用することができる。なお、図１３（Ａ）〜（Ｃ）は図７（Ａ）〜（Ｃ）と同様である。また、シャント回路１１１の詳細な構成は、後述する。
【００８１】
蓄電池１４は、先の実施形態における蓄電池と同様であり、太陽電池１０１の発電量が負荷３の消費電力よりも多い場合に、余剰電力を蓄電し、夜間や気象条件等により、太陽電池１０１の発電量が負荷３の消費電力よりも少ない場合に、蓄電した電力を放電して、負荷３に供給する。
【００８２】
制御部１５は、図示しない記憶装置に格納された制御プログラムにしたがって、装置全体を制御する。例えば、本実施形態では、発電量が消費電力よりも大きく、蓄電池１４が満充電でない場合に、発電手段の発電による電力の一部である、負荷で消費されない電力分（余剰電力）を蓄電池１４に蓄電するよう制御し、発電量が消費電力よりも大きく、蓄電池１４が満充電である場合に、蓄電池１４を切り離して、太陽電池１０１と、インバータ１２とを接続することにより、発電手段の発電による電力を電力供給系統４に供給するためにスイッチ群１３を制御し、太陽電池１０１の発電量が予め定めた電力量よりも大きいときに、発電手段の発電による電力の一部を太陽電池１０１に回生するように制御し、発電量が消費電力よりも小さい場合に、蓄電池１４から負荷３に対して、電力を供給するよう制御する。
【００８３】
表示部１６は、蓄電池１４の蓄電量の表示や売電した電力量およびその金額の表示、または、異常状態を知らせるメッセージを表示する表示装置であり、例えば、液晶パネル等で構成される。ダイオードＤ１は、ＭＰＰＴコンバータに代わるものであり、シャント回路１１１を設けることで、ＭＰＰＴコンバータを設けなくとも回生手段により蓄電手段や負荷へ過電圧が供給されることが抑制されるので、逆流防止のためにダイオードＤ１を設けることに留めることができ、これにより、ＭＰＰＴコンバータの変換損失をダイオードの電圧降下のみに改善することができる。なお、ダイオードＤ１は、ショットキーバリアダイオードのようなＶｆが小さいダイオードが好ましい。
【００８４】
＜シャント回路の回路構成例＞
図１０を用いて、シャント回路の回路構成の一例について、説明する。
本実施形態に係るシャント回路は、トランジスタＱ１と、オペアンプＯＰ１と、ツェナーダイオードＤ２と、抵抗素子Ｒ１、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５と、可変抵抗素子Ｒ２とから構成されている。
【００８５】
トランジスタＱ１はバイポーラトランジスタで構成されたものであり、トランジスタＱ１のコレクタは、太陽電池１０１の出力端に接続され、エミッタは、抵抗素子Ｒ５に接続され、ベースは、オペアンプＯＰ１の出力端に接続されている。なお、抵抗素子Ｒ５の他端は、太陽電池１０１のグランド端に接続されている。抵抗素子Ｒ１の一端は、太陽電池１０１の出力端に接続され、他端は、ツェナーダイオードＤ２に接続されとともに、オペアンプＯＰ１の負入力端子に接続されている。また、ツェナーダイオードＤ２の他端は、太陽電池１のグランド端に接続されている。
【００８６】
可変抵抗素子Ｒ２の一端は、太陽電池１０１の出力端に接続され、他端は、抵抗素子Ｒ３に接続されるとともに、オペアンプＯＰ１の正入力端子に接続されている。また、抵抗素子Ｒ３の他端は、太陽電池１０１のグランド端に接続されている。オペアンプＯＰ１の正入力端子と出力端子との間には、フィードバック抵抗として、抵抗素子Ｒ４が設けられている。
【００８７】
太陽電池１０１が発電を開始すると、抵抗Ｒ１を介して電流がツェナーダイオードＤ２に供給され、これにより、オペアンプＯＰ１の正入力端子電圧が、ツェナーダイオードＤ２のツェナー電圧に相当する電圧になり、これが基準電圧となる。
【００８８】
可変抵抗素子Ｒ２と抵抗素子Ｒ３は、分圧回路を構成し、この分圧値が比較対象の電圧となる。なお、可変抵抗素子Ｒ２を調整することにより、回路によるばらつき等を補正した分圧値を得ることができる。ここで、分圧値がツェナーダイオードＤ２による基準電圧よりも高い場合には、オペアンプＯＰ１のその差分が抵抗素子Ｒ４の値を可変抵抗素子Ｒ２と抵抗素子Ｒ３の並列抵抗値で割った値に相当する増幅度で増幅された電流が出力端子からトランジスタＱ１のベースに出力される。これにより、トランジスタＱ１がオン状態となり、抵抗素子Ｒ５を介して、余剰電流が太陽電池１０１に回生される。なお、上記の回路はあくまでも一例であって、同等の機能を有するものであれば、他の回路構成によるものであってもよい。
【００８９】
＜制御部の構成＞
図１１を用いて、本実施形態に係る制御部の構成について、詳細に説明する。
本実施形態に係る制御部１５は、図１１に示すように、発電電力検出部２１と、消費電力検出部２２と、比較部２３と、充放電制御部２４と、インバータ制御部２５と、充電状態検出部２６と、売電電力検出部２７と、電流検出部１２８と、スイッチ制御部２９と、表示制御部３０とから構成されている。つまり、図１１に示す本実施形態の蓄電装置と先に説明した図４の蓄電装置とを対比してみると明らかなように、図４の蓄電装置におけるＭＰＰＴコンバータ制御部２８に代えて電流検出部１２８が設けられている点で異なる。
【００９０】
発電電力検出部２１は、例えば、電力計等によって太陽電池１０１の発電量を検出する。消費電力検出部２２は、例えば、電力計等によって負荷３における消費電力を検出する。比較部２３は、発電電力検出部２１が検出した発電量と消費電力検出部２２が検出した消費電力量とを比較する。
【００９１】
充放電制御部２４は、比較部２３の比較結果に基づいて、蓄電池１４の充放電を制御して電力供給の制御を行う。図１３は発電電力と消費電力、充電量との関係を示す図である。例えば、発電量（Ｐｓａ）と消費電力量（Ｐｌｏａｄ）との関係が図１３（Ｂ）のような場合には、充放電制御部２４は、昼間の余剰電力を蓄電池１４に充電する制御を行う。また、夜間等、発電量（Ｐｓａ）が消費電力量（Ｐｌｏａｄ）よりも少ない場合には、  充放電制御部２４は、蓄電池１４に充電した電力を負荷３に供給するよう制御する。
【００９２】
インバータ制御部２５は、比較部２３の比較結果に基づいて、例えば、図１３（Ｃ）のように、昼間の発電量（Ｐｓａ）が蓄電池１４の容量を超える場合には、蓄電池１４に充電する電力以外の電力を電力供給系統４に出力するようインバータ１２の出力端を切り替えて、売電を行うように制御する。また、夜間等、発電量（Ｐｓａ）が消費電力量（Ｐｌｏａｄ）よりも少ない場合には、蓄電池１４から放電される電力を負荷３に供給するように、インバータ１２の出力端を切り替えるように制御する。
【００９３】
充電状態検出部２６は、例えば、蓄電池１４の電圧を検出することにより、充電状態（充電量）を検出し、その検出したデータを表示制御部３０に出力する。売電電力検出部２７は、例えば、電力計等によりインバータ１２から電力供給系統に逆潮流する電力を検出し、その検出したデータを表示制御部３０に出力する。
【００９４】
電流検出部１２８は、シャント回路１１１の動作時に、太陽電池１０１に回生される電流を検出し、その検出したデータを発電電力検出部２１に出力する。このとき、発電電力検出部２１は、上記のように、例えば、電力計を用いて検出した電力と電流検出部１２８から入力した電流値とに基づいて、シャント回路１１１の動作時の太陽電池１０１の発電電力量を検出し、そのデータを表示制御部３０に出力する。
【００９５】
スイッチ制御部２９は、発電量が消費電力よりも大きく、蓄電池１４が満充電である場合に、蓄電池１４を切り離すように、スイッチを制御して、太陽電池１０１と、インバータ１２とを接続する。
【００９６】
表示制御部３０は、発電電力検出部２１、消費電力検出部２２、充電状態検出部２６、売電電力検出部２７、電流検出部１２８のそれぞれから入力したデータを数値化あるいはグラフ化して、それぞれの表示位置を指定して、表示部１６に、それらの情報を出力する。
【００９７】
＜蓄電システムの動作＞
図１２および図１３を用いて、本実施形態に係る蓄電システムの動作について説明する。
まず、発電電力検出部２１が、太陽電池１０１の発電量を逐次検出する（ステップＳ２０１）。消費電力検出部２２は、負荷３で消費する消費電力を逐次検出する（ステップＳ２０２）。充電状態検出部２６は、蓄電池の充電量を逐次検出する（ステップＳ２０３）。
【００９８】
次に、比較部２３にて発電量（Ｐｓａ）の方が消費電力量（Ｐｌｏａｄ）よりも大きいか否かを判断し（ステップＳ２０４）、消費電力量（Ｐｌｏａｄ）の方が発電量（Ｐｓａ）よりも大きい場合（ステップＳ２０４の「ＹＥＳ」）、つまり、例えば、発電量（Ｐｓａ）と消費電力量（Ｐｌｏａｄ）との関係が図１３（Ａ）のように、発電量（Ｐｓａ）の方が消費電力量（Ｐｌｏａｄ）よりも下回っている場合には、充放電制御部２４が蓄電池１４の充電を禁止するとともに、インバータ制御部２５がインバータ１２の出力端を負荷３に切り替えて、太陽電池１０１が発電した電力をすべて負荷３に供給する。
【００９９】
また、図１３（Ｂ）から（Ｄ）のように、発電量（Ｐｓａ）の方が消費電力量（Ｐｌｏａｄ）よりも下回っている場合でも、すでに蓄電池１４に放電可能な電力分の充電がされているときは、太陽電池１０１が発電したすべての電力を負荷３に供給するとともに、充放電制御部２４が不足している電力に相当する電力を負荷３に供給するよう蓄電池１４の放電を制御する（ステップＳ２０５）。
【０１００】
また、消費電力量（Ｐｌｏａｄ）と発電量（Ｐｓａ）とが等しい場合（ステップＳ２０６の「Ｎｏ」）、充放電制御部２４が蓄電池１４の充電を禁止するとともに、インバータ制御部２５がインバータ１２の出力端を負荷３に切り替えて、太陽電池１０１が発電した電力をすべて負荷３に供給する（ステップＳ２０７）。
【０１０１】
一方、発電量（Ｐｓａ）の方が消費電力量（Ｐｌｏａｄ）よりも大きい場合（ステップＳ２０４の「Ｎｏ」およびステップＳ２０６の「ＹＥＳ」）、充電状態検出部２６は、蓄電池１４が満充電であるか否かを確認し、満充電でない場合（ステップＳ２０６の「Ｎｏ」）には、充放電制御部２４は、蓄電池１４に余剰電力を蓄電するよう制御する（ステップＳ２０９）。
【０１０２】
一方、蓄電池１４が満充電であり、発電量が系統の所定値と等しいあるいは系統の所定値よりも小さいときは（ステップＳ２１０の「Ｎｏ」）、スイッチ制御部２９が、蓄電池１４を切り離すように、スイッチを制御して、太陽電池１と、インバータ１２とを接続することにより、余剰電力を電力供給系統に供給する（ステップＳ２１１）。なお、ステップＳ２１０における所定値は、発電量が過剰に高い電力か否かを判断するための閾値として設定されたもので、系統の所定値と称してある。
【０１０３】
また、蓄電池１４が満充電であり、発電量が系統の所定値よりも大きいときは（ステップＳ２１０の「ＹＥＳ」）、余剰電力を太陽電池１０１に回生しつつ、スイッチ制御部２９が、蓄電池１４を切り離すように、スイッチを制御して、太陽電池１０１と、インバータ１２とを接続することにより、余剰電力を電力供給系統に供給する（ステップＳ２１２）。本実施形態では発電量と系統の所定値とが等しい場合（ステップＳ１１０の「ＮＯ」）の場合にはステップＳ２１１の制御をするようにしているが、これに限らず、発電量と系統の所定値とが等しい場合からステップＳ２１２の制御をするようにしてもよい。
【０１０４】
以上、説明したように、本実施形態によれば、太陽光を利用して発電した電力を有効に活用し、負荷に対して、安定した電力供給を行うことができる。また、発電量が過剰に大きい場合に、その余剰電力を発電装置に回生することにより、発電所からの供給電力の性能を維持するという効果がある。さらに、回生手段の入力端と蓄電手段の入出力端との間に、一方向素子を設けることにより、変換損失を改善するという効果がある。また、切り替え手段を備えることにより、発電所等の公共電力系統との連動時に蓄電手段を切り離すことができるという効果がある。また、回生手段の電流を検出できることから、シャント状態でも太陽電池等の出力を検出することができる。余剰電力は、実施形態で例として説明したような太陽光を利用した発電で発生しやすいことから、太陽光を利用した発電に対して本発明を適用することが望ましい。また、太陽光以外の自然エネルギーを利用した発電システムであっても、余剰電力を生ずるものであれば本発明を適用することで上述の効果を期待できる。
【０１０５】
なお、蓄電システムの処理をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを、蓄電システムを形成する蓄電装置等に読み込ませ、実行することによって本発明の蓄電システムを実現することができる。ここでいうコンピュータシステムとは、ＯＳや周辺装置等のハードウェアを含む。
【０１０６】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂ）システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されても良い。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
【０１０７】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【０１０８】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【０１０９】
１；自然エネルギー発電装置（太陽電池）
２；蓄電装置
３；負荷
４；電力供給系統
１１；ＭＴＴＰコンバータ
１２；インバータ
１３；スイッチ群
１４；蓄電池
１５；制御部
１６；表示部
２１；発電電力検出部
２２；消費電力検出部
２３；比較部
２４；充放電制御部
２５；インバータ制御部
２６；充電状態検出部
２７；売電電力検出部
２８；ＭＰＰＴコンバータ制御部
２９；スイッチ制御部
３０；表示制御部
１０１；シャント回路
１２８；電流検出部
Ｄ１；ダイオード
Ｄ２；ツェナーダイオード
ＯＰ１；オペアンプ
Ｑ１；トランジスタ
Ｒ１；抵抗素子
Ｒ２；可変抵抗素子
Ｒ３；抵抗素子
Ｒ４；フィードバック抵抗素子
Ｒ５；抵抗素子
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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