(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流発電装置により発電される直流電力が直流配線を介して直流負荷に供給される直流電力系統と、前記直流電力系統に連携され、交流電源から交流配線を介して交流電力が供給される交流電力系統と、を備える配電システムにおいて、
前記交流配線からの交流電力を直流電力に、前記直流配線からの直流電力を交流電力に変換する双方向コンバータと、
前記直流配線に接続され、前記直流発電装置から入力される直流電力を所望の直流電力に変換し、この変換後の直流電力を前記直流負荷に供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記直流配線に接続されるバッテリと、
前記直流配線及び前記バッテリ間に設けられ、同直流配線の電力を同バッテリに充電し、前記バッテリの電力を前記直流配線に放電する充放電回路と、
前記交流配線に接続されるとともに、前記交流電源へ逆潮流する電力を検出する逆潮電力検出回路と、
前記逆潮電力検出回路の検出結果に基づき前記逆潮流する電力を、前記充放電回路を通じた前記バッテリの充放電により調整する制御部と、
前記直流配線の電圧を検出する電圧検出手段と、を備え、
前記制御部は、前記直流配線の電圧が第１指令値となるように、前記双方向コンバータを制御し、前記電圧検出手段を通じて検出された前記直流配線の電圧が前記第１指令値より大きい第１しきい値以上となったとき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御を通じて前記直流発電装置の発電電力を抑制して、前記直流配線の電圧が前記第１しきい値未満となるように制御し、前記電圧検出手段を通じて検出された前記直流配線の電圧が前記第１しきい値未満であるときには、逆潮流の規制の有無に関わらず前記ＤＣ／ＤＣコンバータが記憶している所定の制御ルールに従って前記直流発電装置の事情に見合った電力を前記直流発電装置に発電させる
配電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の配電システムにおいて、
前記制御部は、前記逆潮電力検出回路により検出される逆潮流する電力に相当する分だけ前記直流配線の電力を、前記充放電回路を通じて前記バッテリに充電して、逆潮流を防止することを特徴とする配電システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の配電システムにおいて、
前記制御部は、前記電圧検出手段を通じて検出された前記直流配線の電圧が、前記第１指令値より小さい第２指令値以下となったとき、前記充放電回路を通じて前記バッテリの電力を前記直流配線へ放電する配電システム。
【請求項４】
請求項３に記載の配電システムにおいて、
前記制御部は、前記電圧検出手段を通じて検出された前記直流配線の電圧が前記第１指令値及び第２指令値間の値に設定される第２しきい値以下となったとき、前記充放電回路を起動させる配電システム。
【請求項５】
直流発電装置により発電される直流電力が直流配線を介して直流負荷に供給される直流電力系統と、前記直流電力系統に連携され、交流電源から交流配線を介して交流電力が供給される交流電力系統と、を備える配電システムにおいて、
前記交流配線からの交流電力を直流電力に、前記直流配線からの直流電力を交流電力に変換する双方向コンバータと、
前記直流配線に接続されて前記直流発電装置から入力される直流電力を所望の直流電力に変換し、この変換後の直流電力を前記直流負荷に供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記直流配線に接続されるバッテリと、
前記直流配線及び前記バッテリ間に設けられ、同直流配線の電力を同バッテリに充電し、前記バッテリの電力を前記直流配線に放電する充放電回路と、を備え、
前記双方向コンバータは、第１指令値を記憶するとともに、電圧が前記第１指令値から外れたとき、前記直流配線の電圧が同第１指令値に一致するように前記直流配線及び前記交流配線への出力電力の制御を行い、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記第１指令値より大きい第１しきい値を記憶するとともに、前記直流配線の電圧が前記第１しきい値以上となったとき、前記直流配線の電圧が同第１しきい値未満となるように制御を行い、前記直流配線の電圧が前記第１しきい値未満であるときには、逆潮流の規制の有無に関わらず自身が記憶している所定の制御ルールに従って前記直流発電装置の事情に見合った電力を前記直流発電装置に発電させ、
前記充放電回路は、前記第１指令値より小さい第２指令値を記憶するとともに、前記直流配線の電圧が前記第２指令値未満となったとき、同第２指令値に一致するように前記バッテリの充放電制御を行うことを特徴とする配電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力系統から負荷に電力を供給する配電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、配電効率等の観点から太陽電池、燃料電池等の直流配電装置からの直流電力を負荷に供給する直流供給型配電システムが一般的になりつつある。従来、直流供給型配電システムとして、例えば、特許文献１に開示される構成が採用されている。直流供給型配電システムには、図８に示す様に太陽からの光エネルギを電気エネルギ（直流電力）に変換する太陽電池１０１と、太陽電池１０１により発電される直流電力を適切な出力電圧Ｖｏｕｔに変換し負荷に電力を供給するコンバータ１０３と、物質の化学反応により発電する燃料電池１０２と、燃料電池１０２により発電される直流電力を適切な出力電圧Ｖｏｕｔに変換し負荷に電力を供給するコンバータ１０４と、太陽電池１０１及び燃料電池１０２からの直流電力による動作する直流負荷１０５とを備える。本直流供給型配電システムには、さらに、交流電力系統が連携して設けられ、直流交流配電システムとして構成されている。交流電力系統は、コンバータ１０３，１０４から出力される直流電力を交流電力に変換し、商用電源１０９から供給される交流電力を直流電力に変換する双方向コンバータ１１０を備える。
【０００３】
太陽電池１０１は、図７に示すような出力特性を持ち、その動作電圧により太陽電池１０１の出力電力は大きく変動する。太陽電池１０１の動作電圧をＶｍｐで動作するようにコンバータ１０３で制御することができれば太陽電池１０１から最大出力電力Ｐｍａｘ出力させることができ効率的に太陽電池１０１を利用していることになる。この太陽電池１０１からの出力電力をＰｍａｘで出力させ太陽電池１０１を最大限に利用するための制御を最大出力動作点追尾制御（以下、ＭＰＰＴ制御）という。
【０００４】
また、燃料電池１０２においても、自身に適した発電ルールが存在する。発電ルールにおいては、例えば、最大出力電力が規定されていたり、発電電力の急激な変化を規制したりしている。この発電ルールによれば、燃料電池１０２に適した態様にて使用されるため、燃料電池１０２から電力を効率よく取り出せるとともに、同燃料電池１０２の長寿命化が図れる。以上のように、太陽電池１０１及び燃料電池１０２等の直流発電装置においては、発電ルール、ＭＰＰＴ制御などのそれぞれの事情に沿って電力を発電する実益がある。
【０００５】
上記配電システムにおいては、太陽電池１０１等の発電電力に対して直流負荷１０５の消費電力が少なかった場合、その余剰電力を商用電源１０９に逆潮流、すなわち電力会社に売電が可能である。
【０００６】
また、例えば特許文献２に示されるように、蓄電池を備えた直流配電システムが存在する。本配電システムにおいて、蓄電池は、直流発電装置からの発電電力が少なくなったときに放電を行うといった主にバックアップ用として用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２３２６７４号公報
【特許文献２】特開２００９−１５９７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、電力の逆潮は、常に無制限に認められるわけではなく、例えば、所定期間毎によって、電力の逆潮が禁止されていたり、逆潮が許容される電力量が制限されていたりする。上記配電システムにおいて、このように電力の逆潮が認められない場合に、太陽電池１０１等の発電電力が消費電力に対して多く、余剰電力が生じることがある。この場合には、直流配線の電圧の上昇を抑制するべく、ＭＰＰＴ制御等に従わず発電効率を下げて発電せざるを得ない。
【０００９】
このように、逆潮流が認められない場合には、直流発電装置はＭＰＰＴ制御、発電ルールに従った発電ができないおそれがある。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、逆潮流の規制の有無に関わらず、直流発電装置において自身に適した発電が可能となる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】
【００１０】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、直流発電装置により発電される直流電力が直流配線を介して直流負荷に供給される直流電力系統と、前記直流電力系統に連携され、交流電源から交流配線を介して交流電力が供給される交流電力系統と、を備える配電システムにおいて、前記交流配線からの交流電力を直流電力に、前記直流配線からの直流電力を交流電力に変換する双方向コンバータと、前記直流配線に接続され、前記直流発電装置から入力される直流電力を所望の直流電力に変換し、この変換後の直流電力を前記直流負荷に供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記直流配線に接続されるバッテリと、前記直流配線及び前記バッテリ間に設けられ、同直流配線の電力を同バッテリに充電し、前記バッテリの電力を前記直流配線に放電する充放電回路と、前記交流配線に接続されるとともに、前記交流電源へ逆潮流する電力を検出する逆潮電力検出回路と、前記逆潮電力検出回路の検出結果に基づき前記逆潮流する電力を、前記充放電回路を通じた前記バッテリの充放電により調整する制御部と、前記直流配線の電圧を検出する電圧検出手段と、を備え、前記制御部は、前記直流配線の電圧が第１指令値となるように、前記双方向コンバータを制御し、前記電圧検出手段を通じて検出された前記直流配線の電圧が前記第１指令値より大きい第１しきい値以上となったとき、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの制御を通じて前記直流発電装置の発電電力を抑制して、前記直流配線の電圧が前記第１しきい値未満となるように制御し、前記電圧検出手段を通じて検出された前記直流配線の電圧が前記第１しきい値未満であるときには、逆潮流の規制の有無に関わらず前記ＤＣ／ＤＣコンバータが記憶している所定の制御ルールに従って前記直流発電装置の事情に見合った電力を前記直流発電装置に発電させることをその要旨としている。
【００１１】
例えば、発電電力が需要電力を上回っている場合には、直流電力が双方向コンバータを通じて、交流配線に供給される。このとき、売電のため電力を交流電源に逆潮流することもある。ここで、電力の逆潮は、常に無制限に認められるわけではなく、例えば、所定期間毎によって、電力の逆潮が禁止されていたり、逆潮が許容される電力量が制限されていたりする。上記構成によれば、逆潮流される電力がバッテリの充放電により調整される。これにより、直流発電装置の発電電力を調整することなく、逆潮流する電力を調整することができる。従って、逆潮流される電力に関わらず直流発電装置は自身に適切な電力を発電できる。
同構成によれば、直流配線の電圧が第１指令値に一致するように交流及び直流電力系統間で電力が授受されることにより、直流負荷に供給される供給電力及び直流負荷の需要電力を平衡状態とすることができる。換言すると、直流配線の電圧が第１指令値に一致したとき、供給電力及び需要電力が平衡状態となる。具体的には、直流配線の電圧が第１指令値を超える場合には、直流配線の電力が双方向コンバータを通じて交流配線に供給される。また、直流配線の電圧が第１指令値未満である場合には、交流配線の電力が双方向コンバータを通じて直流配線に供給される。従って、直流発電装置の発電電力及び直流負荷の需要電力の不平衡が生じた場合であれ、直流発電装置の発電電力を調整する必要がない。これにより、直流負荷の需要電力に関わらず、直流発電装置は自身に適切な電力で発電できる。
例えば、電力平衡状態を保つために直流配線から交流配線に供給させるべき電力が、双方向コンバータの最大出力電力を超えるときや、電力の逆潮流が制限されている場合には、十分に直流配線の電力を交流配線に供給できない。よって、直流配線の電圧は上昇する。本発明では、直流配線の電圧が第１しきい値以上となったとき、同電圧が第１しきい値未満となるように制御される。すなわち、制御部によりＤＣ／ＤＣコンバータを通じて直流発電装置の発電電力が抑制され、直流配線の電圧の上昇が抑制される。これにより、配電システムに過電力が発生することが抑制され、同システムの安全性を高めることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の配電システムにおいて、前記制御部は、前記逆潮電力検出回路により検出される逆潮流する電力に相当する分だけ前記直流配線の電力を、前記充放電回路を通じて前記バッテリに充電して、逆潮流を防止することをその要旨としている。
【００１３】
同構成によれば、逆潮流される電力に相当する分だけ直流配線の電力が充放電回路を通じてバッテリに充電される。これにより、直流発電装置の発電電力を調整することなく、逆潮流を防止することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の配電システムにおいて、前記制御部は、前記電圧検出手段を通じて検出された前記直流配線の電圧が、前記第１指令値より小さい第２指令値以下となったとき、前記充放電回路を通じて前記バッテリの電力を前記直流配線へ放電することをその要旨としている。
【００１９】
同構成によれば、直流配線の電圧が第２指令値以下となったとき、バッテリの電力が直流配線へ放電される。ここで、第２指令値は、直流負荷の需要電力に対して供給電力が不足しているときの直流配線の電圧を基準に設定される。直流配線の電圧が第２指令値以下となる状況としては、例えば停電等により交流配線から直流配線に電力を供給できない場合が考えられる。直流配線の電圧が第２指令値以下のときは、直流配線の電圧が第２指令値を超えるように、バッテリの電力が前記充放電回路を通じて直流配線に放電される。これにより、直流発電装置の自身に適した発電を維持しつつ、直流負荷にいっそう安定的に電力を供給することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の配電システムにおいて、前記制御部は、前記電圧検出手段を通じて検出された前記直流配線の電圧が前記第１指令値及び第２指令値間の値に設定される第２しきい値以下となったとき、前記充放電回路を起動させることをその要旨としている。
【００２１】
同構成によれば、直流配線の電圧が第２しきい値以下となったとき、充放電回路が起動される。このように、直流配線の電圧が第２しきい値以下となるまでは、充放電回路を停止させることができるため、充放電回路の動作電力の低減につながる。また、第２指令値以下となる前に充放電回路を起動させることで、同第２指令値以下となったときには、充放電回路は、すぐに交流電力系統からの交流電力を直流電力に変換して、これを直流配線に供給できる。これにより、より迅速に前記直流負荷に供給する電力の不足を補填できる。以上により、交流側コンバータにおいて、電圧降下に対する追従制御性及び消費電力の低減を両立させることができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、直流発電装置により発電される直流電力が直流配線を介して直流負荷に供給される直流電力系統と、前記直流電力系統に連携され、交流電源から交流配線を介して交流電力が供給される交流電力系統と、を備える配電システムにおいて、前記交流配線からの交流電力を直流電力に、前記直流配線からの直流電力を交流電力に変換する双方向コンバータと、前記直流配線に接続されて前記直流発電装置から入力される直流電力を所望の直流電力に変換し、この変換後の直流電力を前記直流負荷に供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記直流配線に接続されるバッテリと、前記直流配線及び前記バッテリ間に設けられ、同直流配線の電力を同バッテリに充電し、前記バッテリの電力を前記直流配線に放電する充放電回路と、を備え、前記双方向コンバータは、第１指令値を記憶するとともに、電圧が前記第１指令値から外れたとき、前記直流配線の電圧が同第１指令値に一致するように前記直流配線及び前記交流配線への出力電力の制御を行い、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記第１指令値より大きい第１しきい値を記憶するとともに、前記直流配線の電圧が前記第１しきい値以上となったとき、前記直流配線の電圧が同第１しきい値未満となるように制御を行い、前記直流配線の電圧が前記第１しきい値未満であるときには、逆潮流の規制の有無に関わらず自身が記憶している所定の制御ルールに従って前記直流発電装置の事情に見合った電力を前記直流発電装置に発電させ、前記充放電回路は、前記第１指令値より小さい第２指令値を記憶するとともに、前記直流配線の電圧が前記第２指令値未満となったとき、同第２指令値に一致するように前記バッテリの充放電制御を行うことをその要旨としている。
【００２３】
同構成によれば、中央制御部を通じて中央制御されることなく、各コンバータ及び充放電回路が各自制御を行っている。よって、各コンバータ及び充放電回路は、独自で直流配線の電圧及び各自に記憶される指令値又はしきい値の比較を通じて、直流配線の電圧を制御する。このように、各コンバータは、他のコンバータとの通信を行うことなく、供給電力及び需要電力の平衡が図れる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、配電システムにおいて、直流負荷の需要電力に関わらず、直流発電装置は自身に適した発電ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の実施形態における配電システムの構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態における図１の一部を拡大したブロック図。
【図３】第１の実施形態におけるコンバータ５５〜５８の構成を示すブロック図。
【図４】第１の実施形態における（ａ）は第１及び第２しきい値、第１及び第２指令値及び電圧Ｖの推移を示すグラフ、（ｂ）は第１指令値及び電圧Ｖの推移を示すグラフ。
【図５】第１の実施形態における（ａ）は給電プログラムの処理手順を示すフローチャート、（ｂ）は逆潮流規制プログラムの処理手順を示すフローチャート。
【図６】第２の実施形態における図１の一部を拡大したブロック図。
【図７】太陽電池電圧−太陽電池電力特性を示すグラフ。
【図８】従来の配電システムの構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる配電システムを具体化した第１の実施形態について図１〜図６を参照して説明する。
【００２７】
図１に示すように、住宅には、宅内に設置された各種機器（照明機器、エアコン、家電、オーディオビジュアル機器等）に電力を供給する配電システム１が設けられている。配電システム１は、家庭用の商用交流電源（ＡＣ電源）２の電力の他に、太陽光により発電する太陽電池３の電力や、物質の化学反応により発電する燃料電池１６の電力も各種機器に供給する。また、配電システム１は、直流電源（ＤＣ電源）を入力して動作するＤＣ機器５の他に、交流電源（ＡＣ電源）を入力して動作するＡＣ機器６にも電力を供給する。
【００２８】
配電システム１には、その分電盤としてコントロールユニット７及びＤＣ分電盤（直流ブレーカ内蔵）８が設けられている。また、配電システム１には、住宅のＤＣ機器５の動作を制御する機器として制御ユニット９及びリレーユニット１０が設けられている。
【００２９】
コントロールユニット７には、交流電源を分岐させるＡＣ分電盤１１が直交流接続線１２を介して接続されている。また、ＡＣ分電盤１１には、交流系電力線２３を介してＡＣ電源２及びＡＣ機器６が接続されている。コントロールユニット７には、直流系電力線１３を介して太陽電池３が接続されるとともに、直流系電力線１５を介して燃料電池１６が接続されている。コントロールユニット７は、ＡＣ分電盤１１から交流電力を取り込むとともに太陽電池３及び燃料電池１６から直流電力を取り込み、これら電力を機器電源として所定の直流電力に変換する。そして、コントロールユニット７は、この変換後の直流電力を、直流系電力線１４を介してＤＣ分電盤８に出力する。コントロールユニット７は、ＡＣ電力を取り込むのみならず、太陽電池３や燃料電池１６の電力を交流電力に変換してＡＣ分電盤１１に供給する。また、コントロールユニット７は、信号線１７を介してＤＣ分電盤８とデータのやり取りを実行する。
【００３０】
ＤＣ分電盤８は、直流電力対応の一種のブレーカである。ＤＣ分電盤８は、コントロールユニット７から入力した直流電力を分岐させ、その分岐後の直流電力を、直流系電力線１８を介して制御ユニット９に出力したり、直流系電力線１９を介してリレーユニット１０に出力したりする。また、ＤＣ分電盤８は、信号線４４を介して制御ユニット９とデータのやり取りをしたり、信号線４５を介してリレーユニット１０とデータのやり取りをしたりする。
【００３１】
制御ユニット９には、複数のＤＣ機器５が接続されている。これらＤＣ機器５は、直流電力及びデータの両方を一対の線によって搬送可能な直流供給線路２２を介して制御ユニット９と接続されている。直流供給線路２２は、ＤＣ機器の電源となる直流電圧に、高周波の搬送波によりデータを電送する通信信号を重畳する、いわゆる電力線搬送通信により、一対の線で電力及びデータの両方をＤＣ機器５に搬送する。制御ユニット９は、直流系電力線１８を介してＤＣ機器５の直流電源を取得し、ＤＣ分電盤８から信号線４４を介して得る動作指令を基に、どのＤＣ機器５をどのように制御するのかを把握する。そして、制御ユニット９は、指示されたＤＣ機器５に直流供給線路２２を介して直流電圧及び動作指令を出力し、ＤＣ機器５の動作を制御する。
【００３２】
制御ユニット９には、宅内のＤＣ機器５の動作を切り換える際に操作するスイッチ４３が直流供給線路２２を介して接続されている。また、制御ユニット９には、例えば赤外線リモートコントローラからの発信電波を検出するセンサ２４が直流供給線路２２を介して接続されている。よって、ＤＣ分電盤８からの動作指示のみならず、スイッチ４３の操作やセンサ２４の検知によっても、直流供給線路２２に通信信号を流してＤＣ機器５が制御される。
【００３３】
リレーユニット１０には、複数のＤＣ機器５がそれぞれ個別の直流系電力線２５を介して接続されている。リレーユニット１０は、直流系電力線１９を介してＤＣ機器５の直流電源を取得し、ＤＣ分電盤８から信号線４５を介して得る動作指令を基に、どのＤＣ機器５を動作させるのかを把握する。そして、リレーユニット１０は、指示されたＤＣ機器５に対し、内蔵のリレーにて直流系電力線２５への電源供給をオンオフすることで、ＤＣ機器５の動作を制御する。また、リレーユニット１０には、ＤＣ機器５を手動操作するための複数のスイッチ４６が接続されており、スイッチ４６の操作によって直流系電力線２５への電源供給をリレーにてオンオフすることにより、ＤＣ機器５が制御される。
【００３４】
ＤＣ分電盤８には、例えば壁コンセントや床コンセントの態様で住宅に建て付けられた直流コンセント２７が直流系電力線２８を介して接続されている。この直流コンセント２７にＤＣ機器のプラグ（図示略）を差し込めば、同機器に直流電力を直接供給することが可能である。
【００３５】
また、ＡＣ分電盤１１及びＡＣ電源２との間には、ＡＣ電源２の使用量を遠隔検針可能な電力メータ２９が接続されている。電力メータ２９には、商用電源使用量の遠隔検針の機能のみならず、例えば電力線搬送通信や無線通信の機能が搭載されている。電力メータ２９は、電力線搬送通信や無線通信等を介して検針結果を電力会社等に送信する。
【００３６】
配電システム１には、宅内の各種機器をネットワーク通信によって制御可能とするネットワークシステム３０が設けられている。ネットワークシステム３０には、同システム３０のコントロールユニットとして宅内サーバ３１が設けられている。宅内サーバ３１は、インターネットなどのネットワークＮを介して宅外の管理サーバ３２と接続されるとともに、信号線３３を介して宅内機器３４に接続されている。また、宅内サーバ３１は、ＤＣ分電盤８から直流系配線３５を介して取得する直流電力を電源として動作する。管理サーバ３２からは、例えば、ネットワークＮを介して宅内サーバ３１に売電（逆潮流）に関する情報が送信される。
【００３７】
宅内サーバ３１には、ネットワーク通信による宅内の各種機器の動作制御を管理するコントロールボックス３６が信号線３７を介して接続されている。コントロールボックス３６は、信号線１７を介してコントロールユニット７及びＤＣ分電盤８に接続されるとともに、直流供給線路３８を介してＤＣ機器５を直接制御可能である。よって、宅内サーバ３１は、前記売電（逆潮流）に関する情報を、コントロールボックス３６を介してコントロールユニット７に出力可能となる。また、コントロールボックス３６には、例えば使用したガス量や水道量を遠隔検針可能なガス／水道メータ３９が接続されるとともに、ネットワークシステム３０の操作パネル４０が接続されている。操作パネル４０には、例えばドアホン子器やセンサやカメラからなる監視機器４１が接続されている。
【００３８】
宅内サーバ３１は、ネットワークＮを介して宅内の各種機器の動作指令を入力すると、コントロールボックス３６に指示を通知して、各種機器が動作指令に準じた動作をとるようにコントロールボックス３６を動作させる。また、宅内サーバ３１は、コントロールボックス３６を介してガス／水道メータ３９から取得した各種情報を、ネットワークＮを通じて管理サーバ３２に提供可能であるとともに、監視機器４１で異常検出があったことを操作パネル４０から受け付けると、その旨もネットワークＮを通じて管理サーバ３２に提供する。
【００３９】
次に、コントロールユニット７の具体的構成について説明する。
図２に示すように、コントロールユニット７は、制御部５１と、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、「第１コンバータ」という。）５５と、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、「第２コンバータ」という。）５６と、バッテリ側コンバータ５７と、双方向コンバータ６０と、バッテリ５４と、逆潮電力検出回路５０と、を備える。
【００４０】
第１コンバータ５５は、太陽電池３から入力される直流電力（太陽電池電力Ｐｐｖ）を所望の直流電力に変換してＤＣ分電盤８に出力する。
詳細には、第１コンバータ５５は、図３に示すように、太陽電池３側の電圧を検出する入力電圧検出回路６１と、ＤＣ分電盤８側の電圧値を検出する出力電圧検出回路６２と、太陽電池３側の電流値を検出する入力電流検出回路６３と、電力変換用のパワー回路６４と、前記パワー回路６４を制御するＣＰＵ６５と、同ＣＰＵ６５がアクセスする不揮発性のメモリ６５ａとから構成される。
【００４１】
ＣＰＵ６５は、メモリ６５ａに格納されるプログラムに従って、パワー回路６４を適切に制御する。具体的には、同プログラムに従って、上記背景技術において説明したＭＰＰＴ制御が実行される。太陽電池３の発電効率の観点からは、常時、ＭＰＰＴ制御が行われることが好ましい。
【００４２】
パワー回路６４は、ＣＰＵ６５からの制御信号に基づき、太陽電池３から供給される電力を所望の電力に変換してＤＣ分電盤８側に出力する。ＭＰＰＴ制御によれば、上記背景技術において、図７を参照して説明したように、ＣＰＵ６５は、パワー回路６４を通じて、出力電力Ｐｏｕｔ（太陽電池電力Ｐｐｖ）を最大出力電力Ｐｍａｘに制御する。
【００４３】
パワー回路６４の入力電圧及び入力電流は入力電圧検出回路６１及び入力電流検出回路６３により検出され、出力電圧は出力電圧検出回路６２により検出される。これら検出結果は、ＣＰＵ６５に出力される。これにより、ＣＰＵ６５は、入力電力が適切に出力電力に変換されたか否かを判断する。なお、パワー回路６４は複数のスイッチ素子等で構成される。また、ＣＰＵ６５は、制御部５１から出力電力Ｐｏｕｔに関する指令信号を入力する。
【００４４】
第２コンバータ５６は、燃料電池１６から入力される直流電力を所望の直流電力に変換してＤＣ分電盤８に出力する。第２コンバータ５６の具体的構成は、先の図３に示される第１コンバータ５５とほぼ同様である。第１コンバータ５５との相違点は、図３に示すように、第２コンバータ５６において、そのメモリ６５ａには燃料電池１６の発電ルールが記憶されている。発電ルールは、最大出力電力を規定したり、発電電力の急激な変化を禁止したりしている。この発電ルールに従って発電されることで、燃料電池１６からの発電効率を高めつつ、同燃料電池１６の長寿命化が図れる。
【００４５】
バッテリ側コンバータ５７及びバッテリ５４は、バッテリ接続線５３を介して直流系電力線１４に接続されている。バッテリ側コンバータ５７は、直流系電力線１４の電力を所望の電力に変換してバッテリ５４に充電させたり、バッテリ５４に充電されている電力を所望の電力に変換して直流系電力線１４に放電させたりする。バッテリ側コンバータ５７は、ＤＣ／ＤＣ双方向コンバータである。バッテリ側コンバータ５７の具体的構成は、バッテリ５４側及び直流系電力線１４側の双方向に電力を出力できることを除いて、先の図３に示される第１コンバータ５５とほぼ同様である。また、バッテリ側コンバータ５７は、自身の入力電圧検出回路６１の検出結果を制御部５１に出力する。制御部５１は、同検出結果に基づきバッテリ５４のバッテリ電圧Ｖｂを認識できる。
【００４６】
双方向コンバータ６０は、直交流接続線１２に設けられている。双方向コンバータ６０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ５８と、ＤＣ／ＡＣコンバータ５９とからなる。ＤＣ／ＡＣコンバータ５９は、直流系電力線１４からの直流電力を交流電力（出力電流ｉｏｕｔ）に変換し、交流系電力線２３に供給する。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ５８は、交流系電力線２３からの交流電力を直流電力（出力電流Ｉｏｕｔ）に変換し、直流系電力線１４に供給する。ＡＣ／ＤＣコンバータ５８及びＤＣ／ＡＣコンバータ５９は、所望の出力電力に変換することができる。ＡＣ／ＤＣコンバータ５８及びＤＣ／ＡＣコンバータ５９の具体的構成は、パワー回路６４が直流及び交流間で電力を変換することを除いて、先の図３に示される第１コンバータ５５とほぼ同様である。
【００４７】
ＡＣ／ＤＣコンバータ５８は、制御部５１により制御されるとともに、出力電圧検出回路６２（図３参照）の検出結果を制御部５１に出力する。制御部５１は、同検出結果に基づき直流系電力線１４の電圧Ｖを認識できる。このように、直交流接続線１２に双方向コンバータ６０を設けることで、交流電力を直流電力に変換して直流系電力線１４に送電したり、直流電力を交流電力に変換して交流系電力線２３に送電したりできる。
【００４８】
ここで、太陽電池３によって発電された直流電力をＤＣ機器５に供給できる。よって、例えば、太陽電池３の発電電力を必ず交流に変換するシステムに比べて、電力変換に係る電力損失を低減することができ、送電効率が良い。しかし、太陽電池３による発電は、時間及び天候に左右されるため、ＤＣ機器５に安定した電力を供給することは困難である。一方、交流電力は、例えば、電力会社により生成されるＡＣ電源２からの安定した送電が期待できる。よって、太陽電池３による十分な発電ができないときには、ＡＣ電源２からの交流電力を直流電力に変換してＤＣ機器５に供給できるため、安定してＤＣ機器５に電力を供給できる。また、逆に、太陽電池３による発電量がＤＣ機器５の使用電力量を上回ったと判断されたときには、太陽電池３の直流電力を交流電力に変換してＡＣ機器６に電力を供給したり、ＡＣ電源２すなわち電力会社に電力を逆潮流させることで売電したりできる。
【００４９】
逆潮電力検出回路５０は、ＡＣ分電盤１１及びＡＣ電源２間の交流系電力線２３に供給される電力、特にＡＣ分電盤１１からＡＣ電源２側に逆潮される電力を検出する。同検出結果は制御部５１に出力される。
【００５０】
制御部５１は、逆潮電力検出回路５０からの検出結果に基づき逆潮される電力を認識するとともに、この逆潮される電力を時間で積分することで、電力量Ｗｈを算出する。ここで、図１に示すように、管理サーバ３２からネットワークＮ、宅内サーバ３１及びコントロールボックス３６を介してコントロールユニット７に逆潮電力に関する情報が所定周期毎に送信される。制御部５１は信号線１７を介してこの逆潮電力に関する情報を受け取る。電力の逆潮に関しては、常に無制限に認められるわけではなく、例えば、所定期間毎によって、電力の逆潮が禁止されていたり、逆潮が許容される電力量が制限されていたりする。電力の逆潮が禁止されている場合には、逆潮流を防止する必要がある。ここでは、逆潮が許容される電力量をしきい値Ｗｈ１とする。逆潮電力に関する情報には、しきい値Ｗｈ１等の情報が含まれている。制御部５１は、逆潮流に関する情報を受ける毎にしきい値Ｗｈ１等の情報を更新（メモリ５１ａに記憶）し、これ以降この最新の情報に基づき制御を行う。
【００５１】
制御部５１は、上記情報に応じて、電力の逆潮を禁止又は逆潮を許容する電力量Ｗｈを制限する。電力の逆潮を禁止する場合、制御部５１は、逆潮電力検出回路５０を通じて検出された電力に相当する分だけの電力を直流系電力線１４からバッテリ側コンバータ５７を通じてバッテリ５４に充電する。これにより、直流系電力線１４の電圧Ｖに影響を及ぼすことなく、電力の逆潮を禁止できる。逆潮する電力量Ｗｈを制限する場合、制御部５１は、所定期間内における電力を時間で積分して電力量Ｗｈを算出する。そして、制御部５１は、算出された電力量Ｗｈがしきい値Ｗｈ１に達したとき、上記同様に逆潮される電力分だけバッテリ側コンバータ５７を通じてバッテリ５４に充電することで、電力の逆潮を禁止する。すなわち、電力の逆潮を禁止又は制限するために必要とされる構成は、逆潮電力検出回路５０、制御部５１、バッテリ側コンバータ５７及びバッテリ５４である。ここで、逆潮電力検出回路５０を通じて逆潮電力が検出されたとき、換言すると、電力量Ｗｈがしきい値Ｗｈ１に達したときからバッテリ５４の充電が開始されるまでの期間においては電力が逆潮されてしまうものの、時間的にごく僅かであるため時間の関数である電力量Ｗｈも無視できるほど小さい。なお、この時間差による逆潮電力を見込んで、しきい値Ｗｈ１を小さく設定してもよい。
【００５２】
制御部５１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ５８を通じて直流系電力線１４の電圧Ｖを常時監視する。具体的には、制御部５１は、図４（ａ）に示すように、電圧Ｖと自身のメモリ５１ａに記憶される第１及び第２しきい値Ｖ１，Ｖ２並びに第１及び第２指令値Ａ１，Ａ２とを比較する。
【００５３】
例えば、需要電力に対して発電電力が多い場合、直流系電力線１４の電圧Ｖは高まる。一方、需要電力に対して発電電力が少ない場合、直流系電力線１４の電圧Ｖは低くなる。このような傾向があることから直流系電力線１４の電圧Ｖをみることで、供給電力及び需要電力の平衡状態の認識が可能となる。直流系電力線１４の電圧Ｖが第１指令値Ａ１に一致するときは、供給電力及び需要電力が平衡状態にある。ここで、供給電力は、発電電力に交流及び直流電力系統間でやり取りされる電力を足し引きした値となる。制御部５１は、電圧Ｖが第１指令値Ａ１を超える場合、発電電力が需要電力より大きいと判断し、電圧Ｖが第１指令値Ａ１未満の場合、発電電力が需要電力より小さいと判断する。そして、制御部５１は、図４（ｂ）に示すように、電圧Ｖが第１指令値Ａ１を超える期間においては、ＤＣ／ＡＣコンバータ５９を通じて出力電流ｉｏｕｔが増加、若しくはＡＣ／ＤＣコンバータ５８を通じて出力電流Ｉｏｕｔを減少させる。具体的には、図４（ｂ）に示すように、電圧Ｖが第１指令値Ａ１を超えた期間Ｔ１においては、ＡＣ／ＤＣコンバータ５８を通じて出力電流Ｉｏｕｔが減少される。ここでは、出力電流Ｉｏｕｔがゼロに達していないため、ＤＣ／ＡＣコンバータ５９が出力電流ｉｏｕｔを出力することはない。また、電圧Ｖが第１指令値Ａ１を超えた期間Ｔ２においては、ＡＣ／ＤＣコンバータ５８を通じて出力電流Ｉｏｕｔが減少されて、出力電流Ｉｏｕｔがゼロに達する。このとき、依然として電圧Ｖが第１指令値Ａ１を超えている場合には、ＤＣ／ＡＣコンバータ５９を通じて出力電流ｉｏｕｔの出力が開始され、電圧Ｖが第１指令値Ａ１に一致するまで出力電流ｉｏｕｔが増加される。電圧Ｖが第１指令値Ａ１に一致したとき出力電流ｉｏｕｔが一定とされる。当該制御により電圧Ｖは第１指令値Ａ１に保たれる。
【００５４】
電圧Ｖが第１指令値Ａ１未満となる期間においては、ＡＣ／ＤＣコンバータ５８を通じて出力電流Ｉｏｕｔが増加、若しくはＤＣ／ＡＣコンバータ５９を通じて出力電流ｉｏｕｔが減少される。具体的には、電圧Ｖが第１指令値Ａ１未満となった期間Ｔ３においては、ＤＣ／ＡＣコンバータ５９を通じて出力電流ｉｏｕｔが減少されて、出力電流ｉｏｕｔがゼロに達したとき、ＡＣ／ＤＣコンバータ５８を通じた出力電流Ｉｏｕｔの出力が開始される。ＡＣ／ＤＣコンバータ５８の出力電流Ｉｏｕｔは、電圧Ｖが第１指令値Ａ１に一致するまで、増加される。電圧Ｖが第１指令値Ａ１に一致したとき出力電流Ｉｏｕｔが一定とされる。当該制御により電圧Ｖは第１指令値Ａ１に保たれる。
【００５５】
これにより、太陽電池３及び燃料電池１６は、需要電力に関わらず、自身の事情に見合った電力を発電できる。具体的には、常に、太陽電池３及び燃料電池１６は発電ルールに従った発電が可能となる。ここで、太陽電池３の発電ルールとは、ＭＰＰＴ制御により実行されるものである。また、発電ルールは制御ルールに相当する。
【００５６】
第１しきい値Ｖ１は、第１指令値Ａ１より大きな値に設定される。第１しきい値Ｖ１は、直流系電力線１４が許容可能な最大の電圧Ｖに基づき設定される。また、発電電力が需要電力より大きい場合において、余剰電力を交流系電力線２３へ供給することが十分にできないとき、電圧Ｖは第１しきい値Ｖ１に達する。交流系電力線２３へ供給することが十分にできない場合としては、交流系電力線２３へ送電すべき電力がＤＣ／ＡＣコンバータ５９の最大出力電力を超えるときや、電力の逆潮流が制限されている場合が想定される。この場合、直流系電力線１４の電圧Ｖが上昇する。
【００５７】
制御部５１は、図４（ａ）に示すように、直流系電力線１４の電圧Ｖが上昇して第１しきい値Ｖ１に達したとき（図４（ａ）の時刻ｔ１）には、第２コンバータ５６及び第１コンバータ５５の順で出力電力Ｐｏｕｔを抑制する。これにより、直流系電力線１４の電圧Ｖが第１しきい値Ｖ１未満となり、電圧Ｖの過度の上昇が抑制される。また、第２コンバータ５６の出力電力を優先して抑制することで、燃料電池１６の燃料の消耗を抑えつつ、太陽電池３の発電効率を維持することができる。
【００５８】
第２指令値Ａ２は第１指令値Ａ１より小さく設定される。また、第２しきい値Ｖ２は第１指令値Ａ１及び第２指令値Ａ２の間の値に設定される。第２指令値Ａ２は、ＤＣ機器５の需要電力に対して供給電力が不足するときの直流系電力線１４の電圧Ｖを基準に設定される。ここで、例えば、停電等によりＡＣ電源２からの交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ５８を通じて直流系電力線１４に供給できない場合が想定できる。このような場合に、直流系電力線１４の電圧Ｖは第２指令値Ａ２未満となる。また、例えば、ＤＣ機器５の需要電力が急激に増大した場合、ＡＣ／ＤＣコンバータ５８の最大出力電力には限りがあるところ、すぐにはこれに対応できず、電圧Ｖが第２指令値Ａ２未満となる場合も想定できる。電圧Ｖが第２指令値Ａ２未満の状態においては、ＤＣ機器５に電力が十分に供給されず同ＤＣ機器５が正常に動作しないおそれがある。制御部５１は、電圧Ｖが第１指令値Ａ１に一致するように制御する。具体的には、当該制御は直流系電力線１４の電圧Ｖが低下して第２指令値Ａ２に達したとき（図４（ａ）の時刻ｔ３）、バッテリ側コンバータ５７を通じて、バッテリ５４の電力を直流系電力線１４に放電することで実行される。ここで、バッテリ側コンバータ５７は、電圧Ｖが第２指令値Ａ２より大きい第２しきい値Ｖ２に達するまでは停止している。よって、直流系電力線１４の電圧Ｖが第２指令値Ａ２未満の場合には、ＡＣ／ＤＣコンバータ５８を通じた交流系電力線２３から直流系電力線１４への電力供給を補助する態様にて、バッテリ５４の電力を直流系電力線１４に供給する。これにより、直流系電力線１４の電圧Ｖが第２指令値Ａ２に一致するように制御される。よって、発電ルールに従った太陽電池３及び燃料電池１６の発電に影響を及ぼすことなく、上記不足電力を補填することができる。
【００５９】
また、制御部５１は電圧Ｖが低下して第２しきい値Ｖ２に達したとき、バッテリ側コンバータ５７を起動させる。ここで、バッテリ側コンバータ５７は、上記電力の逆潮流を禁止するべく電力をバッテリ５４に充電している場合を除いて、電圧Ｖが第２しきい値Ｖ２に達するまで停止している。また、バッテリ側コンバータ５７は、起動開始から実際に電力を供給できる起動完了まで一定時間を要する。これを考慮して第２しきい値Ｖ２は設定される。すなわち、電圧Ｖの急激な電圧降下があっても、同電圧Ｖが第２指令値Ａ２に達したときには、バッテリ側コンバータ５７の起動が完了するように、第２しきい値Ｖ２は設定されている。このため、制御部５１は、電圧Ｖが第２しきい値Ｖ２に達した時点でバッテリ側コンバータ５７を起動することにより電圧Ｖが第２指令値Ａ２に達したとき（図４（ａ）の時刻ｔ２）には、バッテリ側コンバータ５７を通じて直流系電力線１４に電力を供給できる。これにより、より迅速に上記不足電力を補填することができる。また、バッテリ側コンバータ５７は、電圧Ｖが第２しきい値Ｖ２に達するまでは停止しているため、それまでのバッテリ側コンバータ５７の待機電力をなくすことができる。
【００６０】
また、電圧Ｖが第２しきい値Ｖ２となった時点で起動したバッテリ側コンバータ５７は、同電圧Ｖが第１指令値Ａ１以上となったときに再び停止される。なお、バッテリ側コンバータ５７は、電圧Ｖが第２しきい値Ｖ２以上となったときに再び停止されてもよい。
【００６１】
また、図２に示すように、ＤＣ分電盤８は、ＤＣブレーカ７０と、一対のＤＣ／ＤＣコンバータ７１とからなる。ＤＣブレーカ７０は、直流系電力線１４上に設けられて、直流系電力線１４に異常な電流が流れたときに、その異常電流を遮断する。これにより、その電流のＤＣ機器５への流入が防止される。ＤＣ／ＤＣコンバータ７１は直流系電力線１４の電力を適切な電圧に降圧してＤＣ機器５に供給する。ここで、ＤＣブレーカ７０は、直流系電力線１４の電圧を降圧しないため、高圧の電力をＤＣ機器５に供給することができる。このように、高圧の電力を供給することで、送電時の電力損失を抑制することができる。
【００６２】
次に、制御部５１が実行する給電制御処理手順について、図５（ａ）のフローチャートを参照しつつ説明する。当該フローは、メモリ５１ａに格納された給電プログラムに従い実行される。なお、給電プログラムは、供給電力及び需要電力の平衡を保つ観点から作成されている。
【００６３】
電圧Ｖが第１指令値Ａ１に維持される制御が実行される（Ｓ１０１）。当該制御は、前述のように、双方向コンバータ６０の制御を通じて行われる。そして、電圧Ｖが第１しきい値Ｖ１以上であるか否かが判断される（Ｓ１０２）。電圧Ｖが第１しきい値Ｖ１未満である旨判断された場合（Ｓ１０２でＮＯ）、両コンバータ５５，５６を通じて太陽電池３及び燃料電池１６自身の発電ルールに従った発電が行われる（Ｓ１０３）。ここで、太陽電池３の発電ルールは、ＭＰＰＴ制御を通じて実行され、ステップＳ１０５へ処理が移行される。一方、電圧Ｖが第１しきい値Ｖ１以上である旨判断された場合（１０２でＹＥＳ）、両コンバータ５５，５６を通じて、その出力電力Ｐｏｕｔが抑制される（Ｓ１０４）。この後、ステップＳ１０５へ処理が移行される。
【００６４】
つぎに、電圧Ｖが第２しきい値Ｖ２以下であるか否かが判断される（Ｓ１０５）。電圧Ｖが第２しきい値Ｖ２以下である旨判断された場合（Ｓ１０５でＹＥＳ）であって、電圧Ｖが第２指令値Ａ２未満のとき、バッテリ側コンバータ５７を通じて、電圧Ｖが第２指令値Ａ２に制御される（Ｓ１０６）。これにて、給電プログラムの処理が終了される。一方、電圧Ｖが第２しきい値Ｖ２を超える場合（Ｓ１０５でＮＯ）、バッテリ側コンバータ５７は停止状態を維持したまま、給電プログラムの処理が終了される。
【００６５】
なお、本フローチャートにおいて、ステップＳ１０１は双方向コンバータ６０を通じて実行され、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４は第１及び第２コンバータ５５，５６を通じて実行され、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７はバッテリ側コンバータ５７を通じて実行される。
【００６６】
次に、制御部５１が実行する逆潮流規制処理手順について、図５（ｂ）のフローチャートを参照しつつ説明する。当該フローは、メモリ５１ａに格納された逆潮流規制プログラムに従い実行される。当該プログラムは、上記給電プログラムとは別に実行される。
【００６７】
まず、逆潮電力検出回路５０を通じて検出される逆潮電力に基づき電力量Ｗｈが算出される（Ｓ１５１）。次いで、算出された電力量Ｗｈがしきい値Ｗｈ１以上であるか否かが判断される（Ｓ１５２）。
【００６８】
電力量Ｗｈがしきい値Ｗｈ１未満の場合（Ｓ１５２でＮＯ）、逆潮流規制プログラムの処理が終了される。当該プログラムが所定制御周期毎に繰り返されることで、電力量Ｗｈがしきい値Ｗｈ１に達するか否か監視される。
【００６９】
電力量Ｗｈがしきい値Ｗｈ１以上となったとき（Ｓ１５２でＹＥＳ）、換言すると、逆潮が許容される最大電力量に達したときには、バッテリ側コンバータ５７を通じて直流系電力線１４の電力をバッテリ５４に充電する（Ｓ１５３）。このとき、逆潮電力検出回路５０を通じて検出された電力に相当する分の電力が直流系電力線１４からバッテリ側コンバータ５７を通じてバッテリ５４に充電される。これにより、逆潮が許容される最大電力量に達した以降の逆潮流を禁止できる。
【００７０】
なお、上記電力の逆潮流が禁止されている場合には、しきい値Ｗｈ１はゼロに設定されていると仮定でき、必ずステップＳ１５２においてＹＥＳとなり、ステップＳ１５３の処理が実行される。
【００７１】
以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）ＡＣ電源２に逆潮流される電力がバッテリ５４の充放電により調整される。これにより、太陽電池３及び燃料電池１６の発電電力を調整することなく、逆潮流する電力を調整することができる。従って、逆潮流される電力に関わらず太陽電池３及び燃料電池１６は自身に適切な電力を発電できる。
【００７２】
（２）ＡＣ電源２に逆潮流される電力に相当する分だけ直流系電力線１４の電力がバッテリ側コンバータ５７を通じてバッテリ５４に充電される。これにより、太陽電池３及び燃料電池１６の発電電力を調整することなく、逆潮流を禁止することができる。
【００７３】
（３）直流系電力線１４の電圧Ｖが第１指令値Ａ１に一致するように双方向コンバータ６０が制御されることにより、供給電力及び需要電力を平衡状態とすることができる。換言すると、直流系電力線１４の電圧Ｖが第１指令値Ａ１に一致したとき、供給電力及び需要電力が平衡状態となる。具体的には、直流系電力線１４の電圧Ｖが第１指令値Ａ１を超える場合には、直流系電力線１４の電力が双方向コンバータ６０を通じて交流系電力線２３に供給される。また、直流系電力線１４の電圧Ｖが第１指令値Ａ１未満である場合には、交流系電力線２３の電力が双方向コンバータ６０を通じて直流系電力線１４に供給される。従って、発電電力及び需要電力の不平衡が生じた場合であれ、太陽電池３及び燃料電池１６の発電電力を調整する必要がない。これにより、ＤＣ機器５の需要電力に関わらず、太陽電池３及び燃料電池１６は自身に適切な電力で発電できる。
【００７４】
（４）直流系電力線１４の電圧Ｖが第１しきい値Ｖ１以上となったとき、同電圧Ｖが第１しきい値Ｖ１未満となるように制御される。すなわち、制御部５１により両コンバータ５５，５６を通じて太陽電池３及び燃料電池１６の発電電力が抑制され、直流系電力線１４の電圧Ｖの上昇が抑制される。これにより、配電システム１に過電力が発生することが抑制され、同システム１の安全性を高めることができる。
【００７５】
（５）直流系電力線１４の電圧Ｖが第２指令値Ａ２以下となったとき、バッテリ５４の電力が直流系電力線１４へ放電される。ここで、第２指令値Ａ２は、需要電力に対して供給電力が不足しているときの直流系電力線１４の電圧Ｖを基準に設定される。直流系電力線１４の電圧Ｖが第２指令値Ａ２以下となる状況としては、例えば停電等により交流系電力線２３から直流系電力線１４に電力を供給できない場合が考えられる。この場合であっても、バッテリ５４の電力がバッテリ側コンバータ５７を通じて直流系電力線１４に放電される。これにより、発電ルールに従った太陽電池３及び燃料電池１６の発電を維持しつつ、ＤＣ機器５にいっそう安定的に電力を供給することができる。
【００７６】
（６）直流系電力線１４の電圧Ｖが第２しきい値Ｖ２以下となったとき、バッテリ側コンバータ５７が起動される。このように、直流系電力線１４の電圧Ｖが第２しきい値Ｖ２以下となるまでは、バッテリ側コンバータ５７を停止させることができるため、バッテリ側コンバータ５７の動作電力の低減につながる。また、第２指令値Ａ２以下となる前にバッテリ側コンバータ５７を起動させることで、同第２指令値Ａ２以下となったときには、バッテリ側コンバータ５７は、すぐにバッテリ５４の電力を直流系電力線１４に放電できる。これにより、より迅速に供給電力の不足を補填できる。
【００７７】
（７）バッテリ側コンバータ５７を通じて検出される直流系電力線１４の電圧Ｖにより供給電力及び需要電力が平衡状態であるか否かが判断可能となる。さらに、直流系電力線１４の電圧Ｖが第１指令値Ａ１に一致するようにバッテリ５４の充放電が制御されることにより、供給電力及び需要電力を平衡状態とすることができる。このように、制御部５１は、バッテリ５４の充放電制御を通じて、容易に供給電力及び需要電力を平衡状態とすることができる。ここで、例えば、負荷機器の使用電力及び発電装置の発電電力をそれぞれ受信し、それらに基づき、制御部が自身に記憶される所定のアルゴリズムに従って、バッテリの電力を充放電制御する構成が考えられる。しかし、本構成に比較して、本実施形態においては負荷機器や発電装置との通信が不要となる。また、直流系電力線１４の電圧Ｖをみてフィードバック制御するだけなので、それら通信に係る複雑な制御を省略することができる。これにより、例えば、太陽電池３の急峻な日射変動やＤＣ機器５のＯＮ／ＯＦＦによる負荷急変による急激な電力不平衡に対応することができる。
【００７８】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について、図６を参照して説明する。この実施形態の配電システムは、制御部５１が省略され、その機能が各コンバータ５５〜５９（正確には、各ＣＰＵ６５）に分散されて構成されている点が上記第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７９】
各コンバータ５５〜５９は、自身の出力電圧検出回路６２（図３参照）を通じて、直流系電力線１４の電圧Ｖを認識する。なお、ＤＣ／ＡＣコンバータ５９は、直流系電力線１４の電圧Ｖを検出するべく、出力電圧検出回路６２に替えて、入力電圧検出回路（図示略）を備えている。そして、第１コンバータ５５及び第２コンバータ５６は、自身のメモリ６５ａに第１しきい値Ｖ１を記憶している。そして、両コンバータ５５，５６は、電圧Ｖが第１しきい値Ｖ１に達したとき、自身の出力を抑制する。また、双方向コンバータ６０を構成するＡＣ／ＤＣコンバータ５８及びＤＣ／ＡＣコンバータ５９は、自身のメモリ６５ａに第１指令値Ａ１を記憶している。そして、ＡＣ／ＤＣコンバータ５８は、電圧Ｖが第１指令値Ａ１未満のときに、交流系電力線２３の電力を直流系電力線１４に供給する。また、ＤＣ／ＡＣコンバータ５９は、電圧Ｖが第１指令値Ａ１を超えたときに、直流系電力線１４の電力を交流系電力線２３に供給する。これにより、上記実施形態と同様に電圧Ｖが第１指令値Ａ１に一致するように制御される。
【００８０】
また、バッテリ側コンバータ５７は、自身のメモリ６５ａに第２しきい値Ｖ２及び第２指令値Ａ２を記憶している。そして、バッテリ側コンバータ５７は、電圧Ｖが第２しきい値Ｖ２に達したとき起動し、第２指令値Ａ２未満となったときにバッテリ５４の電力を直流系電力線１４に放電して、電圧Ｖを第２指令値Ａ２に一致させる制御を実行する。
【００８１】
また、バッテリ側コンバータ５７は、信号線１７を通じて取得される逆潮電力に関する情報に含まれるしきい値Ｗｈ１を認識する。さらに、バッテリ側コンバータ５７は逆潮電力検出回路５０から出力される逆潮される電力に基づき電力量Ｗｈを算出する。そして、上記第１の実施形態と同様に、電力量Ｗｈがしきい値Ｗｈ１に達したとき、バッテリ側コンバータ５７は、逆潮される電力に相当する分だけバッテリ５４に充電することで、電力の逆潮を禁止する。
【００８２】
以上、説明した実施形態によれば、第１の実施形態の（１）〜（７）の作用効果に加え、以下の作用効果を奏することができる。
（８）第１の実施形態における制御部５１を省略できる。よって、コントロールユニット７をより簡易な構成とすることができるとともに、制御部５１に係るコストを抑制できる。また、各コンバータ５５〜５８は互いに通信することなく、しきい値、指令値を基準とした独自の発電ルールに従って発電するものの、結果的に第１の実施形態と同様に、供給電力及び需要電力の平衡を図ることができる。また、各コンバータ５５〜５８の通信が不要となるところ、それに係る処理が不要となる。これにより、ひいては、より迅速に電力の平衡状態を実現することができる。さらに、各コンバータ５５〜５８は独立して構成されているため、システムの更新、拡張を容易に行うことができる。具体的には、必要に応じて各コンバータ５５〜５８の交換等を通じて、システムの更新等が可能となる。
【００８３】
また、バッテリ側コンバータ５７は、第１の実施形態と同様に、逆潮流を禁止したり、逆潮流される電力量Ｗｈを制限したりできる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
【００８４】
・第１の実施形態においては、制御部５１は、図５（ａ）のフローチャートに従って実行される給電プログラムにより各コンバータ５５〜５９を通じて電圧Ｖの制御を行っていた。しかし、制御部５１は、各コンバータ５５〜５９を通じて異なるプログラムを実行してもよい。この場合、図５（ａ）のフローチャートにおいて、ステップＳ１０１と、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４と、Ｓ１０５〜Ｓ１０７とはそれぞれ独立したプログラムの処理手順とされる。具体的には、制御部５１は双方向コンバータ６０を通じて、ステップＳ１０１の処理を常時行う。それと同時に、所定周期毎に制御部５１は両コンバータ５５，５６を通じて、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理を行うとともに、バッテリ側コンバータ５７を通じてステップＳ１０５〜Ｓ１０７の処理を行う。第２実施形態においては、双方向コンバータ６０、両コンバータ５５，５６及びバッテリ側コンバータ５７がそれぞれ上記のように異なるプログラムを実行する。
【００８５】
・上記両実施形態においては、電力の逆潮を禁止する場合、逆潮電力検出回路５０を通じて検出された電力と同じだけの電力が直流系電力線１４からバッテリ側コンバータ５７を通じてバッテリ５４に充電されていた。しかし、逆潮電力検出回路５０を通じて、逆潮流電力の一部の電力がバッテリ５４に充電されてもよい。この場合には、逆潮流電力を任意に調整できる。
【００８６】
・第１の実施形態においては、制御部５１は、逆潮電力検出回路５０の検出結果に基づき電力量Ｗｈを算出していたが、逆潮電力検出回路５０において電力量Ｗｈを算出してもよい。この場合には、逆潮電力検出回路５０は検出される電力に基づき電力量を算出する。第２の実施形態においても、同様に逆潮電力検出回路５０が電力量Ｗｈを算出してもよい。
【００８７】
・上記両実施形態においては、所定の期間において逆潮流が認められていた。しかし、逆潮流が全く認められない配電システム１であってもよい。この場合には、制御部５１又はバッテリ側コンバータ５７は常に電力の逆潮流を禁止する。
【００８８】
・第１の実施形態においては、電圧Ｖは制御部５１によりＡＣ／ＤＣコンバータ５８を通じて認識されていた。しかし、制御部５１は、電圧Ｖをその他のコンバータ、例えば、バッテリ側コンバータ５７を通じて認識してもよい。また、コンバータとは別に電圧検出回路を設けてもよい。
【００８９】
・上記両実施形態においては、直流発電装置として燃料電池１６及び太陽電池３を設けたが、直流発電装置は直流電力を発電するものであれば、これに限定されるものではない。例えば、蓄電池、風力発電装置等であってもよい。蓄電池、風力発電装置に関しても、発電効率や寿命の観点から自身に適した発電ルールが存在する。また、太陽電池３のみ、又は燃料電池１６のみで直流発電装置を構成してもよい。
【００９０】
・上記両実施形態においては、第１及び第２しきい値Ｖ１，Ｖ２並びに第１及び第２指令値Ａ１，Ａ２を設定したが、これらを省略してもよい。この場合であっても、バッテリ５４、バッテリ側コンバータ５７及び逆潮電力検出回路５０により、燃料電池１６及び太陽電池３の発電ルールに従った発電を維持したまま、電力の逆潮流を規制できる。
【符号の説明】
【００９１】
１…配電システム、２…ＡＣ電源（交流電源）、３…太陽電池（直流発電装置）、７…コントロールユニット、１２…直交流接続線、１３〜１５…直流系電力線（直流配線）、１６…燃料電池（直流発電装置）、１８，１９…直流系電力線、５０…逆潮電力検出回路、５１…制御部、５１ａ…メモリ、５４…バッテリ、５５…第１コンバータ、５６…第２コンバータ、５７…バッテリ側コンバータ（充放電回路）、５８…ＡＣ／ＤＣコンバータ（電圧検出手段）、５９…ＤＣ／ＡＣコンバータ、６０…双方向コンバータ、６１…入力電圧検出回路、６２…出力電圧検出回路、６３…入力電流検出回路、６４…パワー回路、６５…ＣＰＵ。
【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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