(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散型電源と、
前記分散型電源の発電電力を、供給電力が変動しても動作可能な１つ又は複数の第１の電気機器に供給すると共に、一定の供給電力でのみ動作可能な１つ又は複数の第２の電気機器への前記発電電力の供給を遮断する電源供給手段と、
前記分散型電源の最大発電電力が前記１つ又は複数の第１の電気機器の最大消費電力よりも大きい場合に、前記分散型電源の発電電力のうち、前記最大消費電力を超過した分の電力を電力系統に供給する制御装置と、
前記電力系統と、前記分散型電源との間の電力線に直列に接続され、その間を開路又は閉路にする開閉器と、
を備え、
前記第１の電気機器は、
一定の電力により稼動する負荷として、前記電力線のうち、前記開閉器の電力系統側に接続され、系統電力を受電する固定負荷と、
変動のある電力により稼動可能な負荷として、前記電力線のうち、前記開閉器の電力系統側及び分散型電源側に接続され、前記発電電力が０であると判定したときに、前記系統電力を受電し、前記発電電力が０でないと判定したときに、前記発電電力を受電する変動負荷と、
を備え、
前記制御装置は、前記発電電力の受電状態を取得し、当該発電電力に基づいて、前記開閉器に開路又は閉路を指示する
ことを特徴とする電力制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電力制御システムであって、
前記第１の電気機器は、新たに前記電力線に接続されたときに、前記変動負荷の最大消費電力を前記制御装置に送信し、
前記制御装置は、
前記電力線に接続されている前記第１の電気機器が備える前記変動負荷の最大消費電力を合計した電力値である総合計電力量を記憶し、
前記第１の電気機器から前記最大消費電力を受信したときに、当該最大消費電力を前記総合計電力量に加算し、
前記発電電力が前記総合計電力量より小さいときに、前記開閉器に開路を指示し、
前記発電電力が前記総合計電力量以上であるときに、前記開閉器に閉路を指示する
ことを特徴とする電力制御システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電力制御システムであって、
前記分散型電源は、太陽光発電である
ことを特徴とする電力制御システム。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の電力制御システムであって、
前記第１の電気機器は、便座、冷蔵庫又は温水器である
ことを特徴とする電力制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電等の分散型電源による出力電力を家電製品等の電気機器に供給する電力制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
今後、地球温暖化対策の一環として、新エネルギーの利用拡大が急速に進むと思われる。その一つである太陽光発電（Photo Voltaic、以下ＰＶという）は、近年、売電価格が上昇し、普及率が高くなっている。ＰＶ等の分散型電源の普及率が高くなってくると、分散型電源の発電量と、負荷の使用電力量とがアンバランスになり、配電線の電圧上昇や事故時の単独運転等、様々な不具合が発生する。
【０００３】
このような、分散型電源の大量導入に伴う問題に対しては、様々な解決手法が考えられている。その中には、蓄電池を利用して、余剰分の電力を貯め、不足分の電力を補おうとするものがある。また、ＰＶの発電量の予測により需要家等の電気機器を制御するもの、発電量の変動に対してオンオフの制御をするもの等もある。
【０００４】
例えば、特許文献１には、負荷装置の利便性を向上させるために、将来における、発電量及び蓄電量を含む供給可能電力量と、蓄電装置から負荷装置への放電電力量とを予測し、両予測電力量を比較して、実際の放電電力量を制御する電源システムが開示されている。また、特許文献２には、太陽電池の発電電力量に見合った運転量で電気機器を運転することのできる電力供給装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−４３１４８号公報
【特許文献２】特開２００５−１８２２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術には、以下のような問題がある。  
（１）ＰＶの発電量を予測する技術では、予測が外れた場合、ＰＶの電力変動を抑えられないおそれがある。  
（２）特許文献１の技術では、蓄電池に充電し、その蓄電池から放電及びその停止を行うことにより、出力変動を制御するので、頻繁な充放電のために蓄電池が劣化するおそれがある。また、ＰＶにおける最大電力点の追従制御が必要なので、設備システムが複雑になる可能性がある。そして、蓄電池や設備システムによりコストがかかる。  
（３）特許文献２の技術では、ＰＶ発電力量に見合った電力出力調整を行って電気機器を動作させるための装置が必要となるので、コストがかかる。
【０００７】
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、分散型電源の導入に際して、低コストに電力系統の品質を維持することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、電力制御システムであって、分散型電源と、前記分散型電源の発電電力を、供給電力が変動しても動作可能な１つ又は複数の第１の電気機器に供給すると共に、一定の供給電力でのみ動作可能な１つ又は複数の第２の電気機器への前記発電電力の供給を遮断する電源供給手段と、前記分散型電源の最大発電電力が前記１つ又は複数の第１の電気機器の最大消費電力よりも大きい場合に、前記分散型電源の発電電力のうち、前記最大消費電力を超過した分の電力を電力系統に供給する制御装置と、前記電力系統と、前記分散型電源との間の電力線に直列に接続され、その間を開路又は閉路にする開閉器と、を備え、前記第１の電気機器が、一定の電力により稼動する負荷として、前記電力線のうち、前記開閉器の電力系統側に接続され、系統電力を受電する固定負荷と、変動のある電力により稼動可能な負荷として、前記電力線のうち、前記開閉器の電力系統側及び分散型電源側に接続され、前記発電電力が０であると判定したときに、前記系統電力を受電し、前記発電電力が０でないと判定したときに、前記発電電力を受電する変動負荷と、を備え、前記制御装置が、前記発電電力の受電状態を取得し、当該発電電力に基づいて、前記開閉器に開路又は閉路を指示することを特徴とする。
この構成によれば、分散型電源からの、変動のある発電電力を、第１の電気機器に供給する。第２の電気機器は電力系統につながるので、変動のある発電電力を第２の電気機器に供給しないことにより、電力系統に流さないことになる。これによれば、分散型電源の導入に際して、電力系統への逆潮流をなくし、低コストに電力系統の品質を維持することができる。
次に、分散型電源による発電電力が最大消費電力以下の範囲内であれば、変動したとしても、第１の電気機器が発電電力をすべて消費する。そして、発電電力が最大消費電力を上回るときに、超えた分の電力を系統に売電する。これによれば、発電電力をそのまま系統に流すのではなく、電気機器の最大消費電力を超えた分だけ売電するので、逆潮流を最低限に抑制することができ、電力系統の品質を維持することができる。
そして、第１の電気機器を固定負荷と、変動負荷とに分けて、変動負荷は、発電電力が０のときに系統電力を受電し、発電電力が０でないときに発電電力を受電する。これによれば、発電電力に応じて変動負荷に対する電力の供給源を切り替えるとともに、分散型電源による発電が突然回復したときに、電力系統への逆潮流の発生を防止することができる。
【０００９】
また、本発明の上記電力制御システムにおいて、前記第１の電気機器は、新たに前記電力線に接続されたときに、前記変動負荷の最大消費電力を前記制御装置に送信し、前記制御装置は、前記電力線に接続されている前記第１の電気機器が備える前記変動負荷の最大消費電力を合計した電力値である総合計電力量を記憶し、前記第１の電気機器から前記最大消費電力を受信したときに、当該最大消費電力を前記総合計電力量に加算し、前記発電電力が前記総合計電力量より小さいときに、前記開閉器に開路を指示し、前記発電電力が前記総合計電力量以上であるときに、前記開閉器に閉路を指示することとしてもよい。
【００１５】
また、本発明の上記電力制御システムにおいて、前記分散型電源は、太陽光発電であってもよい。  
この構成によれば、太陽光発電は太陽光の受光状態に応じて出力電力が変わるので、太陽光の動きに合わせて、第１の電気機器に対する給電元を切り替える制御が可能になる。
【００１６】
また、本発明の上記電力制御システムにおいて、前記第１の電気機器は、便座、冷蔵庫又は温水器であってもよい。
【００１７】
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】
【００１８】
本発明によれば、分散型電源の導入に際して、低コストに電力系統の品質を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１及び第２の実施の形態に係る電力制御システム１の構成を示す図であり、（ａ）は系統側ＳＷがオフになっていることを示し、（ｂ）は系統側ＳＷがオンになっていることを示す。
【図２】制御装置２の構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態に係る制御装置２の記憶部２５に記憶される閾値データ２５Ａの構成を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る電力制御システム１の処理を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施の形態に係る制御装置２の記憶部２５に記憶される閾値データ２５Ｂの構成を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に係る電力制御システム１の処理を示すフローチャートである。
【図７】（ａ）は第３の実施の形態に係る電力制御システム１０の構成を示し、（ｂ）はＰＶ発電がある場合の制御家電４の構成を示し、（ｃ）はＰＶ発電がない場合の制御家電４の構成を示す。
【図８】制御家電４のＰＶ受電部４２の構成を示す図である。
【図９】第３の実施の形態に係るデータの構成を示す図であり、（ａ）は制御装置２の記憶部２５に記憶される閾値データ２５Ｃの構成を示し、（ｂ）はＰＶ受電部４２の記憶部４２５に記憶されるデータを示す。
【図１０】第３の実施の形態における電力制御システム１０の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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電力制御システムは、分散型電源の変動する発電量を随時取得し、その発電量が電気機器の消費電力の範囲内であれば、その発電量の電力をそのまま電気機器に供給するものである。対象となる電気機器は、供給を受ける電力が変動しても問題なく稼動する家電製品（制御家電）等であり、１以上の電気機器が分散型電源に対して並列に接続される。これを制御する制御装置（ＣＤ：Control Device）は、分電盤やＰＣＳ（Power Conditioning System）等に内蔵される。また、制御装置の機能の一部は、電気機器に直付けしたり、可搬式で設置したりすることも可能である。
【００２１】
なお、分散型電源から変動のある電力をそのまま電気機器に供給すると、理論的には、分散型電源に接続されている各電気機器のインピーダンス比に従って電力が分配されることになる。
【００２２】
以上によれば、分散型電源の導入に際して、分散型電源による、変動のある電力を家電製品等の電気機器で消費するので、逆潮流が発生することなく、低コストに電力系統の品質を維持することができる。
【００２３】
≪第１の実施の形態≫
第１の実施の形態に係る電力制御システムでは、ＰＶ装置の発電電力が所定値未満の場合には、ＰＶ電力をすべて制御家電で消費し、ＰＶ装置の発電電力が所定値以上の場合には、ＰＶ電力のうち、制御家電で消費し切れない分を売電する。
【００２４】
＜システムの構成と概要＞
図１は、第１の実施の形態に係る電力制御システム１の構成を示す図である。図１（ａ）では系統側ＳＷがオフになっており、一方、図１（ｂ）では系統側ＳＷがオンになっている。
【００２５】
電力制御システム１は、電力線Ｌ、制御装置２、家電３、制御家電４、日射量計５及びＰＶ装置６を備える。電力線Ｌには、系統側から順に、変圧器Ｔ、系統用ＣＢ、系統側ＳＷ、ＰＶ用ＣＢ、ＰＣＳ及びＰＶ装置６が設置される。変圧器Ｔは、電力系統からの電力を降圧して負荷側へ供給する。系統用ＣＢは、系統電力に対する遮断器であり、本実施の形態では常時オンになっているものとする。系統側ＳＷは、制御家電４を系統側に対して接続又は未接続にするスイッチ、すなわち、制御家電４に対して系統電力を供給するか否かを決める開閉器（電源供給手段）である。また、系統側ＳＷは、ＰＶ装置６からの電力を家電３に供給しないように遮断する機能を有する。ＰＶ用ＣＢは、ＰＶ電力に対する遮断器（電源供給手段）であり、本実施の形態では常時オンになっていて、ＰＶ電力を制御家電４に供給するものとする。ＰＣＳは、ＰＶ電力を直流から交流に変換して供給する。
【００２６】
制御装置２は、ＰＣＳに内蔵され、ＰＶ電力に応じて系統側ＳＷの開閉指示を行う。家電３は、電力線Ｌの、系統用ＣＢと系統側ＳＷとの間に接続され、電力系統からの一定の供給電力により稼動する家電製品である。制御家電４は、電力線Ｌの、系統側ＳＷとＰＶ用ＣＢとの間に接続され、電力系統及びＰＶ装置６からの電力により稼動する家電製品であり、変動する供給電力であっても動作可能である。日射量計５は、日射量を計測し、制御装置２に出力する。
【００２７】
なお、制御家電４としては、特に、供給を受ける電力が変動しても問題なく稼動する家電製品が用いられ、例えば、便座、冷蔵庫、温水器、電動式オブジェ等である。その消費電力は、例えば、便座が１００Ｗ、冷蔵庫が３００Ｗ、温水器が２ｋＷ等である。例えば、暖房便座は、一旦温まれば、通電しなくてもすぐに冷えるわけではないので、使用中に供給される電力が変動しても問題ない。電気温水器は、夜間電力だけでは温水が十分貯まっていない場合に、日中に追い炊きが行われるが、必ずしも追い炊きすべき水量が決まっているわけではないので、そのときに供給される電力が変動しても問題ない。冷蔵庫や電動式オブジェについても同様である。
【００２８】
なお、破線で示される予備は、将来的に取り付けられる制御家電４の候補であり、新設された際には、制御装置２の設定が変更される。
【００２９】
図２は、制御装置２の構成を示す図である。制御装置２は、通信部２１、ＰＶ出力計測部２２、開閉指示部２３、処理部２４及び記憶部２５を備え、各部がバス２６を介してデータを送受信可能なように構成される。通信部２１は、専用ＬＡＮ（Local Area Network）やＰＬＣ（Power Line Communication）等のネットワークを介して制御家電４とＩＰ（Internet Protocol）通信等を行う部分であり、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）等によって実現される。ＰＶ出力計測部２２は、処理部２４からの指示によりＰＶ装置６の出力を計測する部分であり、例えば、電力計等によって実現される。なお、日射量計５が計測した日射量からＰＶ装置６の出力を計算してもよいし、ＰＶ電力及び日射量の両方を用いてもよい。開閉指示部２３は、系統側ＳＷに対して開閉を指示する部分であり、例えば、有線やＰＬＣ等を介して系統側ＳＷに接続される。処理部２４は、所定のメモリを介して各部間のデータの受け渡しを行うととともに、制御装置２全体の制御を行うものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。記憶部２５は、処理部２４からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりするものであり、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の不揮発性記憶装置によって実現される。
【００３０】
＜データの構成＞
図３は、制御装置２の記憶部２５に記憶される閾値データ２５Ａの構成を示す図である。閾値データ２５Ａは、制御装置２がＰＶ電力に応じた制御を行う際に、基準となる閾値のデータであり、ＰＶ出力閾値２５Ａ１及び継続時間閾値２５Ａ２を含む。ＰＶ出力閾値２５Ａ１は、ＰＶ出力に関する閾値であり、例えば、２ｋＷが設定される。なお、ＰＶ出力閾値２５Ａ１は、２ｋＷに限定されず、制御家電４による最大消費電力の値が設定される。継続時間閾値２５Ａ２は、ＰＶ出力の継続時間に関する閾値であり、例えば、２分が設定される。なお、継続時間閾値２５Ａ２は、２分に限定されず、制御家電４が過電力に耐えられる時間の値が設定される。
【００３１】
＜システムの処理＞
図４は、第１の実施の形態に係る電力制御システム１の処理を示すフローチャートである。本処理は、制御装置２において、主として処理部２４が、ＰＶ出力計測部２２によりＰＶ出力を計測し、その計測値に応じて、開閉指示部２３により系統側ＳＷの開閉を指示するものである。ここでは、例えば、最大出力３ｋＷのＰＶ装置６が設置され、最大消費電力の合計が２ｋＷになるように制御家電４が選定されているものとする。なお、制御家電４の最大消費電力は、２ｋＷに設定できなければ、異なる電力値でもよく、消費可能な電力値がＰＶ出力閾値２５Ａ１として記憶部２５に記憶される。
【００３２】
まず、制御装置２は、ＰＶ出力を計測し（Ｓ４０１）、計測したＰＶ出力の大きさ及び継続時間に応じた処理に分岐する（Ｓ４０２）。すなわち、ＰＶ出力が０ｋＷの場合には（Ｓ４０２の０ｋＷ）、系統電力がなければ、制御家電４に電力が供給されず、全く稼動しない。そこで、制御家電４が系統から受電するように、系統側ＳＷに対して閉路（オン）を指示する（Ｓ４０３）。それに対して、制御家電４は、随時必要な電力量を消費する。なお、このとき、ＰＶ用ＣＢをオフにしてもよい。これにより、ＰＶ出力が０から急に回復したときに、系統側へ電力が供給される逆潮流が発生するのを防止することができる。
【００３３】
ＰＶ出力の平均値がＰＶ出力閾値２５Ａ１（２ｋＷ）未満の状態が継続時間閾値２５Ａ２（２分）以上続いた場合には（Ｓ４０２の２ｋＷ未満２分以上）、制御装置２は、系統側ＳＷに対して開路（オフ）を指示する（Ｓ４０４）。それに対して、制御家電４は、ＰＶ出力が最大消費電力未満になるので、ＰＶ出力に合わせてすべての電力を消費する。
【００３４】
さらに、ＰＶ出力の平均値がＰＶ出力閾値２５Ａ１（２ｋＷ）以上の状態が継続時間閾値２５Ａ２（２分）以上続いた場合には（Ｓ４０２の２ｋＷ以上２分以上）、制御装置２は、系統側ＳＷに対して閉路（オン）を指示する（Ｓ４０５）。このとき、ＰＶ出力が２〜３ｋＷの間で推移するので、そのうち、制御家電４の最大消費電力（２ｋＷ）を超える分は、系統に供給され、売電される。これによれば、売電される電力は、制御家電４による最大消費電力（２ｋＷ）を超える分だけなので、非常に少なくて済み、系統に与える影響はない。
【００３５】
Ｓ４０２から分岐した後の処理が終了したとき、Ｓ４０１に戻る。なお、Ｓ４０２においてＰＶ出力の大きさと継続時間をチェックした際に、いずれにも該当しないときには、系統側ＳＷの開閉状態について現状を維持する。
【００３６】
≪第２の実施の形態≫
第２の実施の形態に係る電力制御システムでは、ＰＶ装置の発電電力が所定値未満の場合には、ＰＶ電力及び系統電力を制御家電で消費し、ＰＶ装置の発電電力が所定値以上の場合には、ＰＶ電力のすべてを制御家電で消費するように制御する。なお、上記の所定値が非常に小さく、０に近い値（０．０１ｋＷ）に設定されるので、所定値以上のＰＶ出力があっても制御家電４に定格出力が必要であれば、手動操作で系統電力を制御家電４に供給できるものとする。
【００３７】
＜システムの構成と概要＞
第２の実施の形態に係る電力制御システム１の構成は、第１の実施の形態と同様であり、図１及び図２に示すハードウェア構成をそのまま適用する。
【００３８】
＜データの構成＞
図５は、制御装置２の記憶部２５に記憶される閾値データ２５Ｂの構成を示す図である。閾値データ２５Ｂは、制御装置２がＰＶ電力に応じた制御を行う際に、基準となる閾値のデータであり、ＰＶ出力閾値２５Ｂ１及び継続時間閾値２５Ｂ２を含む。ＰＶ出力閾値２５Ｂ１は、ＰＶ出力に関する閾値であり、例えば、０．０１ｋＷが設定される。継続時間閾値２５Ｂ２は、ＰＶ出力の継続時間に関する閾値であり、例えば、２分が設定される。なお、継続時間閾値２５Ｂ２は、２分に限定されない。
【００３９】
＜システムの処理＞
図６は、第２の実施の形態に係る電力制御システム１の処理を示すフローチャートである。本処理は、制御装置２において、主として処理部２４が、ＰＶ出力計測部２２によりＰＶ出力を計測し、その計測値に応じて、開閉指示部２３により系統側ＳＷの開閉を指示するものである。ここでは、最大出力３ｋＷのＰＶが設置され、最大消費電力の合計が３ｋＷになるように制御家電４が選定されているものとする。
【００４０】
まず、制御装置２は、ＰＶ出力を計測し（Ｓ６０１）、計測したＰＶ出力の大きさ及び継続時間に応じた処理に分岐する（Ｓ６０２）。すなわち、ＰＶ出力が０ｋＷの場合には（Ｓ６０２の０ｋＷ）、系統電力がなければ、制御家電４に電力が供給されず、全く稼動しない。そこで、制御家電４が電力系統から受電するように、系統側ＳＷに対して閉路（オン）を指示する（Ｓ６０３）。それに対して、制御家電４は、随時必要な電力量を消費する。
【００４１】
ＰＶ出力の平均値がＰＶ出力閾値２５Ｂ１（０．０１ｋＷ）未満の状態が継続時間閾値２５Ｂ２（２分）以上続いた場合には（Ｓ６０２の０．０１ｋＷ未満２分以上）、制御装置２は、系統側ＳＷに対して閉路（オン）を指示する（Ｓ６０３）。それに対して、制御家電４は、そのＰＶ電力を使用するとともに、不足分に対して系統電力を融通して使用する。
【００４２】
さらに、ＰＶ出力の平均値がＰＶ出力閾値２５Ｂ１（０．０１ｋＷ）以上の状態が継続時間閾値２５Ｂ２（２分）以上続いた場合には（Ｓ６０２の０．０１ｋＷ以上２分以上）、制御装置２は、系統側ＳＷに対して開路（オフ）を指示する（Ｓ６０５）。このとき、ＰＶ出力が０．０１〜３ｋＷの間で推移するので、最大消費電力が３ｋＷの制御家電４は、そのＰＶ電力をすべて使用する。
【００４３】
続いて、手動により系統側ＳＷの閉路（オン）が可能なように設定する（Ｓ６０６）。これは、ＰＶ出力閾値２５Ｂ１が０に近い値であるため、ＰＶ出力がＰＶ出力閾値２５Ｂ１以上であっても、制御家電４が定格出力を必要とする際には、手動で電力系統から受電できるようにするものである。
【００４４】
Ｓ６０２から分岐した後の処理が終了したとき、Ｓ６０１に戻る。なお、Ｓ６０２においてＰＶ出力の大きさと継続時間をチェックした際に、いずれにも該当しないときには、系統側ＳＷの開閉状態について現状を維持する。
【００４５】
なお、上記の処理は、制御家電４の最大消費電力の合計が３ｋＷということが前提になっているが、例えば、その最大消費電力の合計が２ｋＷの（３ｋＷより小さい）場合には、ＰＶ装置６が最大消費電力を超える電力を出力することがある。その場合に、制御装置２は、第１の実施の形態と同様に、２ｋＷの閾値を用意し、Ｓ６０２においてＰＶ出力の平均値が２ｋＷ以上の状態が２分以上続いたか否かをさらに判定し、その条件に該当すれば、系統側ＳＷをオンにして、２ｋＷを超えた分の電力を系統に供給する。
【００４６】
≪第３の実施の形態≫
第３の実施の形態に係る電力制御システムでは、制御家電が、系統から電力を受ける系統受電部と、ＰＶ装置から電力を受けるＰＶ受電部とを内蔵する。そして、系統受電部による系統電力は制御家電のうち、ベース電力を消費する負荷（固定負荷）に使用し、ＰＶ受電部によるＰＶ電力は一定の電力でなくてもよい負荷（変動負荷）に使用する。
【００４７】
＜システムの構成と概要＞
図７（ａ）は、第３の実施の形態に係る電力制御システム１０の構成を示す図である。電力制御システム１０は、電力線Ｌ、制御装置２、家電３、制御家電４、日射量計５及びＰＶ装置６を備える。電力線Ｌには、系統側から順に、変圧器Ｔ、系統用ＣＢ、調整用ＣＢ、ＰＶ用ＣＢ、ＰＣＳ（Power Conditioning System）及びＰＶ装置６が設置される。変圧器Ｔは、電力系統からの電力を減圧して供給する。系統用ＣＢは、系統電力に対する遮断器であり、本実施の形態では常時オンになっているものとする。調整用ＣＢは、ＰＶ装置６を系統側に接続又は未接続にするスイッチであり、すなわち、電力系統に対してＰＶ電力を売電可能とするか否かを決める開閉器である。ＰＶ用ＣＢは、ＰＶ電力に対する遮断器であり、本実施の形態では常時オンになっているものとする。ＰＣＳは、ＰＶ装置６からの電力を直流から交流に変換して供給する。
【００４８】
制御装置２は、ＰＣＳに内蔵され、ＰＶ電力に応じて調整用ＣＢの開閉指示を行う。家電３は、電力線Ｌの、系統用ＣＢと調整用ＣＢとの間に接続され、系統電力により稼動する。制御家電４は、電力線Ｌの、調整用ＣＢの両端に接続され、系統電力及びＰＶ電力により稼動する。
【００４９】
なお、破線で示される予備は、将来的に取り付けられる制御家電４の候補であり、新設された際には、制御装置２の設定が変更される。
【００５０】
図７（ｂ）及び（ｃ）は、制御家電４の構成を示す図である。図７（ｂ）は、ＰＶ発電がある場合を示し、図７（ｃ）は、ＰＶ発電がない場合を示す。制御家電４は、系統受電部４１、ＰＶ受電部４２、固定負荷４３及び変動負荷４４を備える。系統受電部４１は、系統側の電力線Ｌから系統電力を受電し、固定負荷４３に供給するとともに、切替ＳＷ１が閉路（オン）であれば、受電した系統電力を変動負荷４４にも供給する。ＰＶ受電部４２は、電力線ＬからＰＶ電力を受電し、そのＰＶ電力に応じて切替ＳＷ１及び切替ＳＷ２を開閉し、切替ＳＷ２が閉路（オン）であれば、受電したＰＶ電力を変動負荷４４に供給する。また、変動負荷４４が新設されたときに、当該変動負荷４４の最大容量を制御装置２に送信する。固定負荷４３は、制御家電４のうち、一定のベース電力により稼動する部分であり、例えば、冷蔵庫の冷凍部分等である。変動負荷４４は、制御家電４のうち、必ずしも一定でなく、変動のある電力により稼動する部分であり、例えば、冷蔵庫の冷蔵部分等である。
【００５１】
図８は、制御家電４のＰＶ受電部４２の構成を示す図である。ＰＶ受電部４２は、通信部４２１、ＰＶ出力計測部４２２、開閉指示部４２３、処理部４２４及び記憶部４２５を備え、各部がバス４２６を介してデータを送受信可能なように構成される。通信部４２１は、専用ＬＡＮやＰＬＣ等のネットワークを介して制御装置２とＩＰ通信等を行う部分であり、例えば、ＮＩＣ等によって実現される。ＰＶ出力計測部４２２は、処理部４２４からの指示によりＰＶ装置６の出力を計測する部分であり、例えば、電力計等によって実現される。なお、日射量計５が計測した日射量からＰＶ装置６の出力を計算してもよいし、ＰＶ電力及び日射量の両方を用いてもよい。開閉指示部４２３は、切替ＳＷ１及び２に対して開閉を指示する部分であり、例えば、有線やＰＬＣ等を介して切替ＳＷ１及び２に接続される。処理部４２４は、所定のメモリを介して各部間のデータの受け渡しを行うととともに、ＰＶ受電部４２全体の制御を行うものであり、ＣＰＵが所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。記憶部４２５は、処理部４２４からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりするものであり、例えば、ＨＤＤやＳＳＤ等の不揮発性記憶装置によって実現される。
【００５２】
＜データの構成＞
図９は、第３の実施の形態に係るデータの構成を示す図である。図９（ａ）は、制御装置２の記憶部２５に記憶される閾値データ２５Ｃの構成を示す。閾値データ２５Ｃは、制御装置２がＰＶ電力に応じた制御を行う際に、基準となる閾値のデータであり、総合計電力量２５Ｃ１及び継続時間閾値２５Ｃ２を含む。総合計電力量２５Ｃ１は、ＰＶ出力に関する閾値であり、設置されている各制御家電４のＰＶ受電部４２の最大容量（すなわち、変動負荷４４の最大消費電力）を合計した電力値が設定される。継続時間閾値２５Ｃ２は、ＰＶ出力の継続時間に関する閾値であり、例えば、１分が設定される。なお、継続時間閾値２５Ｃ２は、１分に限定されず、設置される制御家電４が過電力を受けても故障しない程度の時間が設定される。
【００５３】
図９（ｂ）は、ＰＶ受電部４２の記憶部４２５に記憶されるデータを示す。記憶部４２５には、最大容量４２５１が記憶される。最大容量４２５１は、当該制御家電４の変動負荷４４の最大消費電力であり、当該制御家電４が新設されたときに、ＰＶ受電部４２から制御装置２に送信される。
【００５４】
＜システムの処理＞
図１０は、第３の実施の形態における電力制御システム１０の処理を示すフローチャートである。本処理は、制御家電４のＰＶ受電部４２において、処理部４２４が、ＰＶ出力計測部４２２によりＰＶ出力を計測し、その計測値に応じて、開閉指示部４２３により切替ＳＷ１及び２の開閉を指示し、一方、制御装置２において、処理部２４が、ＰＶ出力計測部２２によりＰＶ出力を計測し、その計測値に応じて、開閉指示部２３により調整用ＣＢの開閉を指示するものである。
【００５５】
まず、ＰＶ受電部４２は、当該制御家電４が新設により電力線Ｌに接続されたことを認識した場合、記憶部４２５の最大容量４２５１を制御装置２に送信する（Ｓ１００１）。最大容量４２５１の送信は、専用ＬＡＮやＰＬＣ等を介して行われる。
【００５６】
次に、ＰＶ受電部４２は、ＰＶ出力を計測し（Ｓ１００２）、計測したＰＶ出力が０ｋＷの場合には（Ｓ１００３のＹ）、変動負荷４４を系統受電部４１に接続する（Ｓ１００４）。詳細には、図７（ｃ）に示すように、切替ＳＷ１に対して閉路（オン）を指示し、切替ＳＷ２に対して開路（オフ）を指示する。計測したＰＶ出力が０ｋＷでない場合には（Ｓ１００３のＮ）、変動負荷４４をＰＶ受電部４２に接続する（Ｓ１００５）。詳細には、図７（ｂ）に示すように、切替ＳＷ１に対して開路（オフ）を指示し、切替ＳＷ２に対して閉路（オン）を指示する。Ｓ１００４又はＳ１００５の処理が終了したとき、Ｓ１００２に戻る。  
ＰＶ受電部４２は、上記した、ＰＶ出力に応じた変動負荷４４の接続切替の処理を定期的に行う。
【００５７】
一方、ＰＣＳの制御装置２は、ＰＶ受電部４２から最大容量を受信すると、その最大容量を記憶部２５の総合計電力量２５Ｃ１に加算して、総合計電力量２５Ｃ１を再設定する（Ｓ１０１１）。
【００５８】
次に、制御装置２は、ＰＶ出力を計測し（Ｓ１０１２）、計測したＰＶ出力の大きさ及び継続時間に応じた処理に分岐する（Ｓ１０１３）。ＰＶ出力が総合計電力量２５Ｃ１未満の状態が継続時間閾値２５Ｃ２（１分）以上続いた場合には（Ｓ１０１３の総合計電力量未満１分以上）、制御装置２は、調整用ＣＢに対して開路（オフ）を指示する（Ｓ１０１４）。これにより、ＰＶ電力は、すべて制御家電４に供給される。
【００５９】
閾値データ２５Ａを用いて、ＰＶ出力が総合計電力量２５Ｃ１以上の状態が継続時間閾値２５Ｃ２（１分）以上続いた場合には（Ｓ１０１３の総合計電力量以上１分以上）、制御装置２は、調整用ＣＢに対して閉路（オン）を指示する（Ｓ１０１５）。これにより、ＰＶ電力は、制御家電４に供給されるが、制御家電４で消費し切れない余剰電力が系統側へ供給されるので、売電が可能になる。
【００６０】
Ｓ１０１４又はＳ１０１５の処理が終了したとき、Ｓ１０１２に戻る。なお、Ｓ１０１３においてＰＶ出力の大きさと継続時間をチェックした際に、いずれにも該当しないときには、調整用ＣＢの開閉状態について現状を維持する。
【００６１】
制御装置２は、上記した、ＰＶ出力に応じた調整用ＣＢの開閉指示の処理を定期的に行う。
【００６２】
なお、上記実施の形態では、図２に示す制御装置２及び図８に示すＰＶ受電部４２の各部を機能させるために、処理部（ＣＰＵ）で実行されるプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録し、その記録したプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行させることにより、本発明の実施の形態に係る電力制御システム１及び１０が実現されるものとする。この場合、プログラムをインターネット等のネットワーク経由でコンピュータに提供してもよいし、プログラムが書き込まれた半導体チップ等をコンピュータに組み込んでもよい。
【００６３】
以上説明した本発明の実施の形態によれば、分散型電源の１つとしてＰＶ装置６を大量導入するに際して、コストをかけずに電力系統の品質を維持することができる。そして、ＰＶ装置６を大量に導入しても電力品質に影響しないので、顧客に安心感を持たせることができ、ＰＶ装置６導入の促進を図ることができる。
【００６４】
詳細には、図４のＳ４０４に示すように、負荷よりＰＶ出力が小さければ、系統側ＳＷをオフにすることにより、ＰＶ出力をすべて制御家電４で消費する。図４のＳ４０５に示すように、負荷に対してＰＶ出力が過剰であれば、系統側ＳＷをオンにすることにより、ＰＶ出力の過剰分を系統側に供給する。これによれば、ＰＶ出力による逆潮流を０又は最低限に抑制するので、電力系統の品質を維持することができる。一方、図４のＳ４０３（図６のＳ６０３又はＳ６０４）に示すように、負荷に対してＰＶ出力が不十分であれば、系統側ＳＷをオンにすることにより、不足分を補うために系統電力を制御家電４に供給する。これによれば、制御家電４は、ＰＶ装置６及び電力系統から全体として安定した給電を受けられる。
【００６５】
また、図１０のＳ１００５に示すように、ＰＶ出力が十分であれば、変動負荷４４をＰＶ受電部４２に接続する。これによれば、ＰＶ出力が逆潮流にならないので、電力系統の品質を維持することができる。一方、図１０のＳ１００４に示すように、ＰＶ出力が不十分であれば、変動負荷４４を系統受電部４１に接続する。これによれば、変動負荷４４は、ＰＶ出力の代わりに系統電力を受電することができ、ＰＶ装置６を遮断しているので、ＰＶ出力が急に回復しても逆潮流は発生しない。
【００６６】
以上によれば、ＰＶ出力の変動を直に使用して制御家電４を稼動させることにより、電力系統に余分な変動を与えなくて済む。また、顧客は、高価なＰＶ対応蓄電池等の大型設備やシステムを設置しなくても済む。さらに、ＰＶ発電対応の制御家電４を使用している家庭には電気料金の単価割引等を実施することにより、顧客も満足し、電力会社にとっても、ＰＶ装置６等の分散型電源に対する系統維持対策にコストをかけることなく、従来通りの高品質な電力供給を続けることができる。
【００６７】
≪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、分散型電源としてＰＶ装置６（太陽光発電装置）について説明したが、発電電力が変動するものであれば、別の電源でもよく、風力発電装置や太陽熱発電装置等であってもよい。また、ＰＶ電力を制御家電４が消費するように説明したが、個人の顧客宅に設置される家電製品に限らず、変動する供給電力により動作可能であればよく、工場や事業所に設置される電気機器であってもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１      電力制御システム
２      制御装置
３      家電（第２の電気機器）
４      制御家電（第１の電気機器）
４３    固定負荷
４４    変動負荷
６      ＰＶ装置（分散型電源）
【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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