(57)【要約】      （修正有）【課題】商用系統の電圧が変動した場合でも、分散電源の電力を有効活用することができる電力供給システムの提供。【解決手段】太陽電池２の発電電力を直流電力に変換する第１の変換部５から直流共通部１１に印加する電圧の上限を第１最大電圧値Ｖ１とし、蓄電部４から供給される直流電力を所定の直流電力に変換する第２の変換部６から直流共通部１１に印加する電圧の上限をＶ１より小さい第２最大電圧値Ｖ２とし、商用系統１から供給される交流電力を直流電力に変換する第３の変換部７から直流共通部１１に印加する電圧をＶ１より小さい一定の第３制御電圧Ｖ３’とし、第１の変換部５の出力電圧である第１制御電圧Ｖ１’、第２の変換部６の出力電圧である第２制御電圧Ｖ２’、及び第３の変換部７の出力電圧である第３制御電圧Ｖ３’の大きさに応じて、太陽電池２から供給される電力と蓄電部４から供給される電力と商用系統１から供給される電力とが切り替わる。【選択図】図１
2014023425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散電源から供給される電力と商用系統電源から供給される電力とを併用して負荷に供給する電力供給システムであって、
直流共通部に直流電力を供給可能に構成され、前記分散電源から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する第１の電力変換部と、
前記分散電源から供給される直流電力により充電される蓄電部と、
前記直流共通部に直流電力を供給可能に構成され、前記蓄電部から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する第２の電力変換部と、
前記直流共通部に直流電力を供給可能に構成され、前記商用系統電源から供給される交流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する第３の電力変換部と、
前記直流共通部から直流電力を供給可能に構成され、前記直流共通部から供給される直流電力を所定の交流電力に変換して前記負荷に出力する第４の電力変換部と、
を備え、
前記第１の電力変換部は、
前記分散電源から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する際に、前記分散電源の出力電圧に基づいて、前記直流共通部に印加する電圧を、第１最大電圧値を上限とする第１制御電圧に制御し、
前記第２の電力変換部は、
前記蓄電部から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する際に、前記蓄電部の出力電圧に基づいて、前記直流共通部に印加する電圧を、前記第１最大電圧値よりも小さい第２最大電圧値を上限とする第２制御電圧に制御し、
前記第３の電力変換部は、
前記商用系統電源から供給される交流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する際に、前記商用系統電源の電圧に基づいて、前記直流共通部に印加する電圧を、前記第１最大電圧値よりも小さい一定の第３制御電圧に制御し、
前記電力供給システムは、さらに、
前記分散電源から供給される直流電力を前記第１の制御電圧に変換して前記直流共通部に出力する際の前記第１の電力変換部における出力側、および、前記蓄電部から供給される直流電力を前記第２制御電圧に変換して前記直流共通部に出力する際の前記第２の電力変換部における出力側の共通部である出力側共通部と、
前記直流共通部と前記出力側共通部との間に、前記商用系統電源から供給される電力により前記蓄電部を充電させないように接続されたダイオードと、
を備えた
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項２】
前記第３の電力変換部は、前記蓄電部から電力を前記負荷に供給する際においても、停止することなく、前記直流共通部に印加する電圧を、前記商用系統電源の電圧に基づき零でない一定の前記第３制御電圧に制御することを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記第３の電力変換部は、前記直流共通部に印加する前記第３制御電圧を、前記第２最大電圧値よりもさらに小さい一定値に制御することを特徴とする請求項１または２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
分散電源から供給される電力と商用系統電源から供給される電力とを併用して負荷に供給する電力供給システムであって、
前記分散電源の出力電圧に基づいて、当該分散電源からの供給電力を、第１最大電圧値を上限とする第１制御電圧の直流電力に変換して直流共通部に出力する第１の電力変換部と、
前記分散電源からの供給電力により充電される蓄電部と、
前記蓄電部の出力電圧に基づいて、当該蓄電部からの供給電力を、前記第１最大電圧値よりも小さい第２最大電圧値を上限とする第２制御電圧の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する第２の電力変換部と、
前記商用系統電源の電圧に基づいて、当該商用系統電源からの供給電力を、前記第１最大電圧値よりも小さい一定の第３制御電圧の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する第３の電力変換部と、
前記直流共通部からの供給電力を交流電力に変換して前記負荷に出力する第４の電力変換部と、
前記直流共通部から前記第１の電力変換部および前記第２の電力変換部の接続点への電力供給を阻止するダイオードと、
を備え、
前記負荷への電力供給の優先順位が、少なくとも前記商用系統電源からの電力供給よりも前記分散電源からの電力供給の方が高いことを特徴とする電力供給システム。
【請求項５】
前記第３制御電圧が前記第２最大電圧値よりもさらに小さく、前記負荷への電力供給の優先順位が、前記商用系統電源からの電力供給よりも前記蓄電部からの電力供給の方が高いことを特徴とする請求項４に記載の電力供給システム。
【請求項６】
前記第３の電力変換部および前記第４の電力変換部は、前記直流共通部に所定の直流電圧が印加されることにより無停電電源装置として動作することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記分散電源の発電可能電力量が前記負荷の消費電力量以上である場合に、前記直流共通部の電圧が前記第１制御電圧と略等値となり、前記分散電源から前記負荷に電力が供給されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項８】
前記蓄電部は、前記分散電源の発電電力量から前記負荷の消費電力量を差し引いた余剰電力により充電されることを特徴とする請求項７に記載の電力供給システム。
【請求項９】
前記分散電源の発電電力量が前記負荷の消費電力量を下回り、且つ、前記蓄電部の蓄電量が所定範囲の下限値以上である場合に、前記直流共通部の電圧が前記第２制御電圧と略等値となり、前記分散電源から前記負荷への供給電力量の不足分が前記蓄電部から供給されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１０】
前記分散電源の発電電力量が略零であり、且つ、前記蓄電部の蓄電量が所定範囲の下限値以上である場合に、前記直流共通部の電圧が前記第２制御電圧と略等値となり、前記蓄電部から前記負荷に電力が供給されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１１】
前記分散電源の発電可能電力量が前記負荷の消費電力量以上となり、且つ、前記蓄電部に異常が生じて当該蓄電部からの電力供給が不可能である場合に、前記直流共通部の電圧が前記第１制御電圧と略等値となり、前記分散電源から前記負荷に電力が供給されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１２】
前記分散電源の発電電力量が前記負荷の消費電力量を下回り、且つ、前記蓄電部の蓄電量が所定範囲の下限値未満であるか、あるいは、前記蓄電部に異常が生じて当該蓄電部からの電力供給が不可能である場合に、前記直流共通部の電圧が前記第３制御電圧と略等値となり、前記分散電源から前記負荷への供給電力量の不足分が前記商用系統電源から供給されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１３】
前記分散電源の発電電力量が略零であり、且つ、前記蓄電部の蓄電量が所定範囲の下限値未満であるか、あるいは、前記蓄電部に異常が生じて当該蓄電部からの電力供給が不可能である場合に、前記直流共通部の電圧が前記第３制御電圧と略等値となり、前記商用系統電源から前記負荷に電力が供給されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電や風力発電等の自然エネルギー電源や、燃料電池やバイオエタノール等を用いた次世代発電システム等の分散電源から供給される電力と、商用系統電源から供給される電力とを併用した電力供給システムの開発が進められている。このような電力供給システムとしては、例えば、分散電源から供給される電力を商用系統に連系する系統連系方式や、分散電源から供給される電力を商用系統に逆潮流させず、商用系統から供給される電力と分散電源から供給される電力とを切換スイッチにより切り換える系統切換方式等の電力供給システムがある。
【０００３】
上述した系統連系方式の電力供給システムでは、系統連系規定に基づいた保護装置の設置が必要であることや、電力会社の認定が必要となる等の制約条件がある。また、上述した系統切換方式の電力供給システムでは、切り換えの際に瞬時停電や電圧変動を伴う等の欠点がある。このため、例えば、商用系統への逆潮流の発生を防止しつつ、自然エネルギー電源側の電圧を商用系統側の電圧より高く設定して連結させることにより、切換スイッチを用いることなく、自然エネルギー電源から供給される電力を商用系統から供給される電力よりも優先して利用する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９７７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術では、商用系統側の電圧を基準として、自然エネルギー電源側の電圧を商用系統側の電圧より高く設定するようにしている。しかしながら、商用系統の交流電圧が変動することにより、自然エネルギー電源側の電圧設定範囲が制限され、自然エネルギー電源の電力を有効活用することが困難となる、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、商用系統の交流電圧が変動した場合でも、分散電源から供給される電力を有効活用することができる電力供給システ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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる電力供給システムは、分散電源から供給される電力と商用系統電源から供給される電力とを併用して負荷に供給する電力供給システムであって、直流共通部に直流電力を供給可能に構成され、前記分散電源から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する第１の電力変換部と、前記分散電源から供給される直流電力により充電される蓄電部と、前記直流共通部に直流電力を供給可能に構成され、前記蓄電部から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する第２の電力変換部と、前記直流共通部に直流電力を供給可能に構成され、前記商用系統電源から供給される交流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する第３の電力変換部と、前記直流共通部から直流電力を供給可能に構成され、前記直流共通部から供給される直流電力を所定の交流電力に変換して前記負荷に出力する第４の電力変換部と、を備え、前記第１の電力変換部は、前記分散電源から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する際に、前記分散電源の出力電圧に基づいて、前記直流共通部に印加する電圧を、第１最大電圧値を上限とする第１制御電圧に制御し、前記第２の電力変換部は、前記蓄電部から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する際に、前記蓄電部の出力電圧に基づいて、前記直流共通部に印加する電圧を、前記第１最大電圧値よりも小さい第２最大電圧値を上限とする第２制御電圧に制御し、前記第３の電力変換部は、前記商用系統電源から供給される交流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する際に、前記商用系統電源の電圧に基づいて、前記直流共通部に印加する電圧を、前記第１最大電圧値よりも小さい一定の第３制御電圧に制御し、前記電力供給システムは、さらに、前記分散型電源から供給される直流電力を前記第１の制御電圧に変換して前記直流共通部に出力する際の前記第１の電力変換部における出力側、及び、前記蓄電部から供給される直流電力を前記第２制御電圧に変換して前記直流共通部に出力する際の前記第２の電力変換部における出力側の共通部である出力側共通部と、前記直流共通部と前記出力側共通部との間に、前記商用系統電源から供給される電力により前記蓄電部を充電させないように接続されたダイオードと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、商用系統の交流電圧が変動した場合でも、分散電源から供給される電力を有効活用することができ、分散電源に自然エネルギー電源を含む場合には、ＣＯ2排出量の削減に大きく寄与することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態にかかる電力供給システムの一構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態にかかる電力供給システムにおける動作モードの一例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態にかかる電力供給システムの各動作モードにおける電力供給経路の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる電力供給システムについて説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態．
図１は、実施の形態にかかる電力供給システムの一構成例を示す図である。図１に示す実施の形態にかかる電力供給システムは、分散電源として設置された太陽電池２から供給される電力と商用系統電源１から供給される電力とを併用して、負荷である電気設備３に供給する例を示している。
【００１２】
図１に示すように、実施の形態にかかる電力供給システムは、直流共通部１１に直流電力を供給可能に構成され、太陽電池２から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して直流共通部１１に出力する際に、太陽電池２の出力電圧に基づいて、直流共通部１１に印加する電圧を、第１最大電圧値Ｖ１を上限とする第１制御電圧Ｖ１’に制御する第１の電力変換部５と、太陽電池２から供給される直流電力により充電される蓄電部４と、直流共通部１１に直流電力を供給可能に構成され、蓄電部４から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して直流共通部１１に出力する際に、蓄電部４の出力電圧に基づいて、直流共通部１１に印加する電圧を、第１最大電圧値Ｖ１よりも小さい第２最大電圧値Ｖ２を上限とする第２制御電圧Ｖ２’に制御する第２の電力変換部６と、直流共通部１１に直流電力を供給可能に構成され、商用系統電源１から供給される交流電力を所定の直流電力に変換する際に、商用系統電源１の電圧に基づいて、直流共通部１１に印加する電圧を、第１最大電圧値Ｖ１よりも小さい一定の第３制御電圧Ｖ３’に制御する第３の電力変換部７と、直流共通部１１から供給される直流電力を所定の交流電力に変換して電気設備３に供給する第４の電力変換部８とを備えている。
【００１３】
ここで、本実施の形態では、第１最大電圧値Ｖ１、第２最大電圧値Ｖ２、および第３制御電圧Ｖ３’の大小関係をＶ３’＜Ｖ２＜Ｖ１とする。なお、これら第１最大電圧値Ｖ１、第２最大電圧値Ｖ２、および第３制御電圧Ｖ３’の各値については、太陽電池２の発電能力、蓄電部４の蓄電容量、および商用系統電源１の電力供給量に応じて、太陽電池２の発電電力を効率よく利用可能な最適値とすればよい。また、第１制御電圧Ｖ１’および第２制御電圧Ｖ２’の各値は、太陽電池２の実際の発電電力量および蓄電部４の蓄電量に応じて、それぞれ第１最大電圧値Ｖ１および第２最大電圧値Ｖ２を上限とする所定の電圧範囲内で変動する値である。
【００１４】
つぎに、上述した構成における各構成部の動作について説明する。第１の電力変換部５は、太陽電池２を最大電力点で動作させるために、最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ：Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｅｒ）を行う。この最大電力点追従制御により、太陽電池２の出力電圧が最大電力点電圧に制御される。なお、最大電力点追従制御としては、公知の手法を用いればよい。
【００１５】
また、最大電力点追従制御により太陽電池２の発電可能電力量が電気設備３の消費電力量を上回る場合には、そのときに生じる余剰電力は、第２の電力変換部６を介して蓄電部４に供給される。
【００１６】
第２の電力変換部６は、蓄電部４の充放電制御を行う。太陽電池２の発電電力量が電気設備３の消費電力量を下回っている場合には、蓄電部４を放電させることにより、太陽電池２から電気設備３に電力を供給する際の不足電力を蓄電部４から第４の電力変換部８を介して電気設備３に供給し、太陽電池２の発電可能電力量が電気設備３の消費電力量を上回っている場合には、蓄電部４を充電させるために、太陽電池２から電気設備３に電力を供給する際の余剰電力を蓄電部４に供給する。
【００１７】
第３の電力変換部７は、蓄電部４の蓄電量が所定範囲の下限値未満であるか、あるいは、蓄電部４に異常が生じている場合に、太陽電池２の発電電力量が電気設備３の消費電力量を下回っている場合には、太陽電池２から電気設備３に電力を供給する際の不足電力を商用系統電源１から第４の電力変換部８を介して電気設備３に供給する。なお、第３の電力変換部７は、太陽電池２から商用系統電源１への電力供給、つまり太陽電池２の発電電力の逆潮流は行わない。
【００１８】
第４の電力変換部８の入力電圧Ｖｉ、つまり、直流共通部１１の電圧は、太陽電池２の発電電力量、蓄電部４の蓄電量、および電気設備３の消費電力量に応じて、第１最大電圧値Ｖ１を上限として変動する。第４の電力変換部８は、この第４の電力変換部８の入力電圧Ｖｉの変動、つまり、第１制御電圧Ｖ１’および第２制御電圧Ｖ２’の変動に応じて、太陽電池２、蓄電部４、あるいは商用系統電源１から供給された電力を電気設備３に供給する所定の交流電力に変換する。これにより、電気設備３に供給される電力が太陽電池２から供給される電力と蓄電部４から供給される電力と商用系統電源１から供給される電力との間で切り替わる。
【００１９】
なお、図１に示す例では、商用系統電源１から供給される電力により蓄電部４を充電させないようにダイオード１０を配置した構成としているが、商用系統電源１から供給される電力により蓄電部４を充電可能とすべく、ダイオード１０を具備しない構成としてもよい。このダイオード１０の有無により本発明が限定されるものではない。
【００２０】
上述した構成のうち、第３の電力変換部７および第４の電力変換部８は、直流共通部１１に所定の直流電力を供給することにより、無停電電源装置（ＵＰＳ：Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｕｐｐｌｙ）９として動作する。この無停電電源装置９としては、汎用の無停電電源装置を用いて構成することができる。なお、通常ＵＰＳは、商用系統電源からの電力供給が停止した場合に、蓄電部から電力を負荷に供給するように構成されているが、本実施の形態では、詳細は後述するが、太陽電池２の発電電力量が著しく低下し、さらに、蓄電部４の蓄電量が所定範囲の下限値未満であるか、あるいは、蓄電部４に異常が発生して蓄電部４からの電力供給が不可能である場合に、商用系統電源１から電力を供給するように構成している点が異なっている。
【００２１】
つぎに、実施の形態にかかる電力供給システムの動作について、図２および図３を参照して説明する。図２は、実施の形態にかかる電力供給システムにおける動作モードの一例を示す図である。また、図３は、実施の形態にかかる電力供給システムの各動作モードにおける電力供給経路の一例を示す図である。
【００２２】
図２に示すように、日射量が大きく、太陽電池２の発電可能電力量が電気設備３の消費電力量（＋各電力変換部の変換ロス分、以下省略）以上である場合には、第４の電力変換部８の入力電圧Ｖｉは、第１制御電圧Ｖ１’と略等値となる（Ｖｉ≒Ｖ１’）。このときの電力供給経路は、図３（ａ）に示す経路となり、太陽電池２から電気設備３に電力が供給されると共に、太陽電池２の発電電力量から電気設備３の消費電力量を差し引いた余剰電力が蓄電部４に供給される（モード１，１’）。なお、このときの第１制御電圧Ｖ１’は、第２制御電圧Ｖ２’および第３制御電圧Ｖ３’よりも大きな値となり、第２制御電圧Ｖ２’は、第３制御電圧Ｖ３’よりも大きな値となる。
【００２３】
ここで、蓄電部４の蓄電量が所定範囲の上限値未満（ここでは、例えば最大蓄電容量の９０％未満）である場合には、蓄電部４の回復充電が行われ（モード１）、蓄電部４の蓄電量が所定範囲の上限値以上（ここでは、例えば最大蓄電容量の９０％以上）である場合には、蓄電部４のフロート充電が行われる（モード１’）。なお、この蓄電部４の充電方式により本発明が限定されるものではない。また、蓄電部４の満充電時には、蓄電部４に供給される電力は略零となる。
【００２４】
日射量が減少し、太陽電池２の発電電力量が低下して、電気設備３の消費電力量を下回ると、第１制御電圧Ｖ１’が低下する。このとき、蓄電部４の蓄電量が所定範囲の下限値以上(ここでは、例えば最大蓄電容量の１０％以上)である場合には、第１制御電圧Ｖ１’が第２制御電圧Ｖ２’を下回り、第４の電力変換部８の入力電圧Ｖｉは、第２制御電圧Ｖ２’と略等値となる（Ｖｉ≒Ｖ２’）。このときの電力供給経路は、図３（ｂ）に示す経路となり、太陽電池２から電気設備３への供給電力量の不足分が蓄電部４から供給される（モード２）。なお、このときの第２制御電圧Ｖ２’は、第１制御電圧Ｖ１’以上、且つ第３制御電圧Ｖ３’よりも大きな値となり、第１制御電圧Ｖ１’は、第３制御電圧Ｖ３’よりも大きな値となる。
【００２５】
夜間、あるいは、悪天候等により日射量が極めて少なくなると、太陽電池２の発電電力量が略零となる。このとき、蓄電部４の蓄電量が所定範囲の下限値以上(ここでは、例えば最大蓄電容量の１０％以上)である場合には、第４の電力変換部８の入力電圧Ｖｉは、第２制御電圧と略等値となる（Ｖｉ≒Ｖ２’）。このときの電力供給経路は、図３（ｃ）に示す経路となり、蓄電部４から電気設備３に電力が供給される（モード３）。なお、このときの第１制御電圧Ｖ１’は略零となり、第２制御電圧Ｖ２’は、蓄電部４の蓄電量に応じた値となり、第３制御電圧Ｖ３’よりも大きい値となる。
【００２６】
つぎに、蓄電部４からの電力供給が不可能である場合の各動作モードについて説明する。例えば、蓄電部４に異常が生じて蓄電部４からの電力供給が不可能である場合において、日射量が大きく、太陽電池２の発電可能電力量が電気設備３の消費電力量以上である場合、第４の電力変換部８の入力電圧Ｖｉは、第１制御電圧Ｖ１’と略等値となる（Ｖｉ≒Ｖ１’）。このときの電力供給経路は、図３（ｄ）に示す経路となり、太陽電池２から電気設備３に電力が供給される（モード４）。なお、このときの第２制御電圧Ｖ２’は略零となり、第１制御電圧Ｖ１’は、太陽電池２の発電電力量に応じた値となり、第２制御電圧Ｖ２’は、第３制御電圧Ｖ３’よりも大きい値となる。
【００２７】
日射量が減少し、太陽電池２の発電電力量が低下して、電気設備３の消費電力量を下回ると、第１制御電圧Ｖ１’が低下する。このとき、蓄電部４の蓄電量が所定範囲の下限値未満(ここでは、例えば最大蓄電容量の１０％未満)であるか、あるいは、蓄電部４に異常が生じて蓄電部４からの電力供給が不可能である場合には、第１制御電圧Ｖ１’が第３制御電圧Ｖ３’を下回り、第４の電力変換部８の入力電圧Ｖｉは、第３制御電圧Ｖ３’と略等値となる（Ｖｉ≒Ｖ３’）。このときの電力供給経路は、図３（ｅ）に示す経路となり、太陽電池２から電気設備３への供給電力量の不足分が商用系統電源１から供給される（モード５）。なお、このときの第２制御電圧Ｖ２’は略零となり、第１制御電圧Ｖ１’は、太陽電池２の発電電力量に応じた値となる。また、第３制御電圧Ｖ３’は、第１制御電圧Ｖ１’ 以上の値となる。
【００２８】
夜間、あるいは、悪天候等により日射量が極めて少なくなると、太陽電池２の発電電力量が略零となる。このとき、蓄電部４の蓄電量が所定範囲の下限値未満(ここでは、例えば最大蓄電容量の１０％未満)であるか、あるいは、蓄電部４に異常が生じて蓄電部４からの電力供給が不可能である場合には、第４の電力変換部８の入力電圧Ｖｉは、第３制御電圧と略等値となる（Ｖｉ≒Ｖ３’）。このときの電力供給経路は、図３（ｆ）に示す経路となり、商用系統電源１から電気設備３に電力が供給される（モード６）。なお、このときの第１制御電圧Ｖ１’および第２制御電圧Ｖ２’は略零となる。
【００２９】
本実施の形態では、上述したように、太陽電池２の発電電力を所定の直流電力に変換する第１の電力変換部５の出力電圧の上限を第１最大電圧値Ｖ１とし、蓄電部４から供給される直流電力を所定の直流電力に変換する第２の電力変換部６の出力電圧の上限を第１最大電圧値Ｖ１よりも小さい第２最大電圧値Ｖ２とし、第１の電力変換部５の出力電圧である第１制御電圧Ｖ１’、第２の電力変換部６の出力電圧である第２制御電圧Ｖ２’、および商用系統電源１から供給される交流電力を所定の直流電力に変換する第３の電力変換部７の出力電圧である第３制御電圧Ｖ３’の大きさに応じて、太陽電池２から供給される電力と蓄電部４から供給される電力と商用系統電源１から供給される電力とが切り替わるようにしている。このため、商用系統電源１や蓄電部４の電圧変動の影響を受けることなく、太陽電池２の発電電力を有効活用することができる。
【００３０】
また、本実施の形態では、第１最大電圧値Ｖ１、第２最大電圧値Ｖ２、および第３制御電圧Ｖ３’の大小関係をＶ３’＜Ｖ２＜Ｖ１としている。このように設定することにより、太陽電池２の発電電力を有効利用しつつ、日射量の変動に応じた太陽電池２の発電電力量の変動による電気設備３への供給電力量の不足分を蓄電部４により補い、さらに、蓄電部４の蓄電量が所定範囲の下限値未満となった場合、あるいは、蓄電部４に異常が生じて蓄電部４からの電力供給が不可能である場合には、太陽電池２の発電電力量の変動による電気設備３への供給電力量の不足分を商用系統電源１から供給される電力により補うことができる。
【００３１】
なお、上述した各動作モードの他にも、第１乃至第３の電力変換部５，６，７のいずれか１つあるいは２つが故障した際の故障時動作モードも存在するが、ここでは説明を省略する。本実施の形態によれば、これらの故障時動作モードにおいても、いずれか正常な電力供給経路から電気設備３に電力を供給することができるので、より安定した電力供給システムを構築することができる。
【００３２】
以上説明したように、実施の形態の電力供給システムによれば、分散電源である太陽電池の発電電力を所定の直流電力に変換する第１の電力変換部の出力電圧の上限を第１最大電圧値Ｖ１とし、蓄電部から供給される直流電力を所定の直流電力に変換する第２の電力変換部の出力電圧の上限を第１最大電圧値Ｖ１よりも小さい第２最大電圧値Ｖ２とし、第１の電力変換部の出力電圧である第１制御電圧Ｖ１’、第２の電力変換部の出力電圧である第２制御電圧Ｖ２’、および商用系統電源から供給される交流電力を所定の直流電力に変換する第３の電力変換部の出力電圧である第３制御電圧Ｖ３’の大きさに応じて、太陽電池から供給される電力と蓄電部から供給される電力と商用系統電源から供給される電力とが切り替わるようにしたので、商用系統電源や蓄電部の電圧変動の影響を受けることなく、太陽電池の発電電力を有効活用することができる。
【００３３】
また、第１最大電圧値Ｖ１、第２最大電圧値Ｖ２、および第３制御電圧Ｖ３’の大小関係をＶ３’＜Ｖ２＜Ｖ１とすることにより、太陽電池の発電電力を有効利用しつつ、日射量の変動に応じた太陽電池の発電電力量の変動による電気設備への供給電力量の不足分を蓄電部により補い、さらに、蓄電部の蓄電量が所定範囲の下限値未満となった場合、あるいは、蓄電部に異常が生じて蓄電部からの電力供給が不可能である場合には、太陽電池の発電電力量の変動による電気設備への供給電力量の不足分を商用系統電源から供給される電力により補うことができ、安定した電力供給を実現することができる。
【００３４】
また、これら第１最大電圧値Ｖ１、第２最大電圧値Ｖ２、および第３制御電圧Ｖ３’の各値は、太陽電池の発電能力、蓄電部の蓄電容量、および商用系統電源の電力供給量に応じて、太陽電池の発電電力を効率よく利用可能な最適値とすることができる。
【００３５】
なお、上述した実施の形態では、第１最大電圧値Ｖ１、第２最大電圧値Ｖ２、および第３制御電圧Ｖ３’の大小関係をＶ３’＜Ｖ２＜Ｖ１として太陽電池の発電電力を効率よく活用する例について説明したが、電力供給システムの規模や電力利用効率に応じて、任意の大小関係とすることも可能である。例えば、第２最大電圧値Ｖ２および第３制御電圧Ｖ３’の大小関係を入れ替えることにより、太陽電池の発電電力量の変動による電気設備への供給電力量の不足分を商用系統電源から供給される電力により補い、商用系統電源の停電時には、太陽電池の発電電力量の変動による電気設備への供給電力量の不足分を蓄電部により補うように構成することも可能である。
【００３６】
また、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３７】
１  商用系統電源、２  太陽電池（分散電源）、３  電気設備（負荷）、４  蓄電部、５  第１の電力変換部、６  第２の電力変換部、７  第３の電力変換部、８  第４の電力変換部、９  無停電電源装置（ＵＰＳ）、１０  ダイオード、１１  直流共通部。
【図１】
2014023425.tif 000003
【図２】
2014023425.tif 000004
【図３】
2014023425.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月26日(2013.9.26)
【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】
分散電源から供給される電力と商用系統電源から供給される電力とを併用して負荷に供給する電力供給システムであって、
直流共通部に直流電力を供給可能に構成され、前記分散電源から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する第１の電力変換部と、
前記分散電源から供給される直流電力により充電される蓄電部と、
前記直流共通部に直流電力を供給可能に構成され、前記蓄電部から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する第２の電力変換部と、
前記直流共通部に直流電力を供給可能に構成され、前記商用系統電源から供給される交流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する第３の電力変換部と、
前記直流共通部から直流電力を供給可能に構成され、前記直流共通部から供給される直流電力を所定の交流電力に変換して前記負荷に出力する第４の電力変換部と、
を備え、
前記第１の電力変換部は、
前記分散電源から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する際に、前記分散電源の出力電圧に基づいて、前記直流共通部に印加する電圧を、第１最大電圧値を上限とする第１制御電圧に制御し、
前記第２の電力変換部は、
前記蓄電部から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する際に、前記蓄電部の出力電圧に基づいて、前記直流共通部に印加する電圧を、前記第１最大電圧値よりも小さい第２最大電圧値を上限とする第２制御電圧に制御し、
前記第３の電力変換部は、
前記商用系統電源から供給される交流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する際に、前記商用系統電源の電圧に基づいて、前記直流共通部に印加する電圧を、前記第１最大電圧値よりも小さい一定の第３制御電圧に制御するとともに、前記蓄電部から電力を前記負荷に供給する際においても、停止することなく、前記直流共通部に印加する電圧を、前記商用系統電源の電圧に基づき零でない一定の前記第３制御電圧に制御し、
前記電力供給システムは、さらに、
前記分散電源から供給される直流電力を前記第１の制御電圧に変換して前記直流共通部に出力する際の前記第１の電力変換部における出力側、および、前記蓄電部から供給される直流電力を前記第２制御電圧に変換して前記直流共通部に出力する際の前記第２の電力変換部における出力側の共通部である出力側共通部と、
前記直流共通部と前記出力側共通部との間に、前記商用系統電源から供給される電力により前記蓄電部を充電させないように接続されたダイオードと、
を備えた
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項２】
前記第３の電力変換部は、前記直流共通部に印加する前記第３制御電圧を、前記第２最大電圧値よりもさらに小さい一定値に制御することを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
分散電源から供給される電力と商用系統電源から供給される電力とを併用して負荷に供給する電力供給システムであって、
前記分散電源の出力電圧に基づいて、当該分散電源からの供給電力を、第１最大電圧値を上限とする第１制御電圧の直流電力に変換して直流共通部に出力する第１の電力変換部と、
前記分散電源からの供給電力により充電される蓄電部と、
前記蓄電部の出力電圧に基づいて、当該蓄電部からの供給電力を、前記第１最大電圧値よりも小さい第２最大電圧値を上限とする第２制御電圧の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する第２の電力変換部と、
前記商用系統電源の電圧に基づいて、当該商用系統電源からの供給電力を、前記第１最大電圧値よりも小さい一定の第３制御電圧の直流電力に変換して前記直流共通部に出力するとともに、前記蓄電部から電力を前記負荷に供給する際においても、停止することなく、前記直流共通部に印加する電圧を、前記商用系統電源の電圧に基づき零でない一定の前記第３制御電圧の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する第３の電力変換部と、
前記直流共通部からの供給電力を交流電力に変換して前記負荷に出力する第４の電力変換部と、
前記直流共通部から前記第１の電力変換部および前記第２の電力変換部の接続点への電力供給を阻止するダイオードと、
を備え、
前記負荷への電力供給の優先順位が、少なくとも前記商用系統電源からの電力供給よりも前記分散電源からの電力供給の方が高いことを特徴とする電力供給システム。
【請求項４】
前記第３制御電圧が前記第２最大電圧値よりもさらに小さく、前記負荷への電力供給の優先順位が、前記商用系統電源からの電力供給よりも前記蓄電部からの電力供給の方が高いことを特徴とする請求項３に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記第３の電力変換部および前記第４の電力変換部は、前記直流共通部に所定の直流電圧が印加されることにより無停電電源装置として動作することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項６】
前記分散電源の発電可能電力量が前記負荷の消費電力量以上である場合に、前記直流共通部の電圧が前記第１制御電圧と略等値となり、前記分散電源から前記負荷に電力が供給されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記蓄電部は、前記分散電源の発電電力量から前記負荷の消費電力量を差し引いた余剰電力により充電されることを特徴とする請求項６に記載の電力供給システム。
【請求項８】
前記分散電源の発電電力量が前記負荷の消費電力量を下回り、且つ、前記蓄電部の蓄電量が所定範囲の下限値以上である場合に、前記直流共通部の電圧が前記第２制御電圧と略等値となり、前記分散電源から前記負荷への供給電力量の不足分が前記蓄電部から供給されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項９】
前記分散電源の発電電力量が略零であり、且つ、前記蓄電部の蓄電量が所定範囲の下限値以上である場合に、前記直流共通部の電圧が前記第２制御電圧と略等値となり、前記蓄電部から前記負荷に電力が供給されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１０】
前記分散電源の発電可能電力量が前記負荷の消費電力量以上となり、且つ、前記蓄電部に異常が生じて当該蓄電部からの電力供給が不可能である場合に、前記直流共通部の電圧が前記第１制御電圧と略等値となり、前記分散電源から前記負荷に電力が供給されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１１】
前記分散電源の発電電力量が前記負荷の消費電力量を下回り、且つ、前記蓄電部の蓄電量が所定範囲の下限値未満であるか、あるいは、前記蓄電部に異常が生じて当該蓄電部からの電力供給が不可能である場合に、前記直流共通部の電圧が前記第３制御電圧と略等値となり、前記分散電源から前記負荷への供給電力量の不足分が前記商用系統電源から供給されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１２】
前記分散電源の発電電力量が略零であり、且つ、前記蓄電部の蓄電量が所定範囲の下限値未満であるか、あるいは、前記蓄電部に異常が生じて当該蓄電部からの電力供給が不可能である場合に、前記直流共通部の電圧が前記第３制御電圧と略等値となり、前記商用系統電源から前記負荷に電力が供給されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる電力供給システムは、分散電源から供給される電力と商用系統電源から供給される電力とを併用して負荷に供給する電力供給システムであって、直流共通部に直流電力を供給可能に構成され、前記分散電源から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する第１の電力変換部と、前記分散電源から供給される直流電力により充電される蓄電部と、前記直流共通部に直流電力を供給可能に構成され、前記蓄電部から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する第２の電力変換部と、前記直流共通部に直流電力を供給可能に構成され、前記商用系統電源から供給される交流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する第３の電力変換部と、前記直流共通部から直流電力を供給可能に構成され、前記直流共通部から供給される直流電力を所定の交流電力に変換して前記負荷に出力する第４の電力変換部と、を備え、前記第１の電力変換部は、前記分散電源から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する際に、前記分散電源の出力電圧に基づいて、前記直流共通部に印加する電圧を、第１最大電圧値を上限とする第１制御電圧に制御し、前記第２の電力変換部は、前記蓄電部から供給される直流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する際に、前記蓄電部の出力電圧に基づいて、前記直流共通部に印加する電圧を、前記第１最大電圧値よりも小さい第２最大電圧値を上限とする第２制御電圧に制御し、前記第３の電力変換部は、前記商用系統電源から供給される交流電力を所定の直流電力に変換して前記直流共通部に出力する際に、前記商用系統電源の電圧に基づいて、前記直流共通部に印加する電圧を、前記第１最大電圧値よりも小さい一定の第３制御電圧に制御するとともに、前記蓄電部から電力を前記負荷に供給する際においても、停止することなく、前記直流共通部に印加する電圧を、前記商用系統電源の電圧に基づき零でない一定の前記第３制御電圧に制御し、前記電力供給システムは、さらに、前記分散電源から供給される直流電力を前記第１の制御電圧に変換して前記直流共通部に出力する際の前記第１の電力変換部における出力側、および、前記蓄電部から供給される直流電力を前記第２制御電圧に変換して前記直流共通部に出力する際の前記第２の電力変換部における出力側の共通部である出力側共通部と、前記直流共通部と前記出力側共通部との間に、前記商用系統電源から供給される電力により前記蓄電部を充電させないように接続されたダイオードと、を備えたことを特徴とする。