(57)【要約】【課題】受電設備と負荷設備との間に簡単な配線で蓄電設備を接続することができ、商用電力系統から独立して電力供給する自立運転と、商用電力系統に連系して電力供給する連系運転との切替を、短時間で行うことが可能な電源システムを提供する。【解決手段】受電設備３が受電した商用電力の電圧を検出する電圧センサ１０１と、受電設備３が特定の負荷設備４のみと繋がった電線路を、単一の制御信号によって開閉可能に接続する開閉器１０２と、開閉器１０２と特定の負荷設備４との接続点Ｐ１に、一系統の電力ケーブル１０３を介して接続された蓄電設備１１０とを備え、蓄電設備１１０は、電圧センサ１０１の検出電圧に基づいて単一の制御信号により開閉器１０２を開いて商用電力系統２から特定の負荷設備４と蓄電設備１１０とを切り離して、特定の負荷設備４に電力を供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電力系統に接続された受電設備が受電した商用電力の電圧を検出する電圧検出装置と、
前記受電設備が特定の負荷設備のみと繋がった電線路を、単一の制御信号によって開閉可能に接続する開閉器と、
前記開閉器と前記特定の負荷設備との接続点に、一系統の電力ケーブルを介して接続された蓄電設備とを備え、
前記蓄電設備は、前記電圧検出装置の検出電圧に基づいて前記単一の制御信号により前記開閉器を開いて商用電力系統から前記特定の負荷設備と当該蓄電設備とを切り離して、当該特定の負荷設備に電力を供給することを特徴とする電源システム。
【請求項２】
前記蓄電設備は、
当該蓄電設備に接続された直流電源から直流出力された電力を充電する蓄電池と、
前記蓄電池から直流出力された直流電力を交流電力に変換して、前記一系統の電力ケーブルを介して接続された前記特定の負荷設備に供給するインバータと、
前記インバータの動作を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記電圧検出装置の検出電圧に基づいて前記単一の制御信号により前記開閉器を開いて商用電力系統から前記特定の負荷設備と当該蓄電設備とを切り離し、前記インバータを自立運転させることを特徴とする請求項１記載の電源システム。
【請求項３】
前記蓄電設備には、１以上の直流電源装置が直流電線路を介して接続され、
前記インバータは、前記直流電源装置からの直流電力を交流電力に変換する機能と、前記商用電力系統からの交流電力を直流電力に変換する機能とを有することを特徴とする請求項２記載の電源システム。
【請求項４】
前記制御部は、
前記インバータの交流出力を商用電力に対して変動させて、前記電圧検出装置により検出した検出電圧の電圧値と当該検出電圧の周波数とのうちの少なくとも一方の値が商用電力に対して所定の範囲以上変動した場合に、前記開閉器を開いて当該インバータを自立運転させることを特徴とする請求項２または３記載の電源システム。
【請求項５】
前記制御部は、
前記電圧検出装置の検出電圧の電圧値が所定値以下になった場合、又は、当該検出電圧の周波数が商用電源周波数に対して所定の値以上ずれた場合に、前記開閉器を開いて前記インバータを自立運転させることを特徴とする請求項２乃至４のうちいずれか１項記載の電源システム。
【請求項６】
前記制御部は、
前記開閉器を開いた状態で、前記電圧検出装置の検出電圧の電圧値が所定値以上になると、又は、当該検出電圧の周波数と商用電源周波数とのずれが所定値以下になると、当該開閉器を閉じ、
前記インバータの交流出力を商用電力に対して変動させ、前記電圧検出装置からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動しない場合に、当該インバータの運転を商用電力系統に連系させることを特徴とする請求項２記載の電源システム。
【請求項７】
直流電源から直流出力された直流電力を充電する蓄電池と、
商用電力系統に接続された受電設備が受電した商用電力が供給される特定の負荷設備に、前記蓄電池から直流出力された直流電力を交流電力に変換して供給するインバータと、
前記インバータの動作を制御する制御部と、を備え、
前記受電設備が前記特定の負荷設備のみと繋がった電線路上には、単一の制御信号により当該電線路を開閉可能に接続する開閉器が設けられており、
前記インバータは、一系統の電力ケーブルを介して前記特定の負荷設備と接続され、
前記制御部は、前記電圧検出装置の検出電圧に基づいて前記単一の制御信号により前記開閉器を開いて商用電力系統から前記特定の負荷設備と当該蓄電設備とを切り離し、前記インバータを自立運転させることを特徴とする蓄電型電源装置。
【請求項８】
前記蓄電池と前記インバータと前記制御部とは、同一の筐体に格納されていることを特徴とする請求項７記載の蓄電型電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力エネルギーの効率的な使用に関する分野に適用され、商用電力系統と協調して負荷設備に電力を供給するとともに、商用電力を使用しない場合は単独で特定の負荷設備のみに電力を供給する電源システムおよび蓄電型電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、災害時の電力インフラ確保を目的とした蓄電システムの重要性が認識されている。このような蓄電システムを実現する装置としては、ＵＰＳ（無停電電源装置）がある。ＵＰＳは例えば瞬停対策など、災害に対する保険として導入されている。
【０００３】
一方、商用電力系統の電力消費カーブのピークを下げ、ボトムの底上げをすることで発送電設備の稼働率を向上させることを目的として、電力会社は電力需要が多い時に高い料金を設定し需要が低い時に安い料金を設定し、あるいは電力基本料金を年間の最大ピーク電力と連動させることで、需要家に対して電力消費カーブの平準化を推奨している。このため、蓄電システムは、個々の需要家の負荷設備で消費される電力の平準化（以下、負荷平準化ともいう。）の用途にも使用されている。
【０００４】
また、蓄電システムを太陽光発電や風力発電等、既存の商用電力網を補う電源を需要家自身が設置することで、災害時の電力インフラ確保やピーク電力の削減、化石燃料の消費削減を目指す試みが行われている。このような試みとして、有限な化石燃料の資源に頼らない自然エネルギーが注目されているが、日射量や風量など制御不可能な自然現象に依存しているため、発電する時間帯が必ずしも需要の高まる時間帯に一致するとは限らない。このため、蓄電システムは過剰に発電する時間帯に充電し、発電が足りなくなる時間帯に放電することで、負荷平準化を図ることができる。
【０００５】
以上のような蓄電システムとして、例えば、特許文献１には、太陽光発電システムから出力された直流電力を、無停電電源装置内のコンバータ回路とインバータ回路との間に供給し、当該コンバータ回路が、太陽光発電システムから出力された直流電力を交流電力に逆変換して電力系統電源側に供給する電力回生機能を有し、コンバータ回路とインバータ回路との間に接続された直流電力入出力端子部を介して外部との間で直流電力の授受が可能な無停電電源システムが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、太陽電池、蓄電池および自立運転機能つき系統連系インバータで構成され、系統電源が正常な場合は系統連系太陽光発電として運転されるとともに、災害時には太陽電池および蓄電池を電源としてインバータを自立運転モードで運転して特定負荷に電力を供給する太陽光発電システムが記載されている。この太陽光発電システムは、インバータに双方向機能を持たせるとともに、蓄電池の補充電を系統電源が正常な場合にインバータをコンバータモードで運転して系統側の電力で行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２２２９７３号公報
【特許文献２】特開平１１−１２７５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
負荷平準化の用途に適用される蓄電システムを、例えば既存の工場、ビル、公共施設に設置しようとすると、既存の電気室には蓄電池を設置するスペースが無いため、屋外の駐車場等に設置して、既存の受電設備との間を電力ケーブルで接続することになる。
【０００９】
例えば、特許文献１に記載された無停電電源システムを屋外等に配置して、既存の設備に追加する場合には、受電設備との間には少なくとも二系統の電力ケーブルを敷設し、既存の受電設備の開閉器と特定の負荷設備の間に割りいれるように接続しなければならない。このように、受電設備と蓄電システムの間を太い電力ケーブルを複数敷設する必要があり、コストアップの原因となるだけでなく、ケーブル敷設、接続のための施工作業量が多かった。
【００１０】
また、特許文献２に記載の太陽光発電システムを屋外等に配置して、既存の設備に追加した場合には、停電時に複数の開閉器を操作して、蓄電システムを商用電力系統から切り離し、特定の負荷設備を一般負荷系統から切り離す必要がある。具体的には、停電を検出して、配電系統から蓄電システムを切り離し、続いて、重要負荷を一般負荷系統から切り離し、重要負荷のみに、蓄電システムから電源を供給開始するためには複数の開閉器を制御する必要があり、短時間で停電から復帰させることができなかった。
【００１１】
本発明の目的は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、受電設備と負荷設備との間に簡単な配線で蓄電設備を接続することができ、商用電力系統から独立して電力供給する自立運転と、商用電力系統に連系して電力供給する連系運転との切替を、短時間で行うことが可能な電源システムおよび蓄電型電源装置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】
【００１２】
（第１の態様）
本発明の第１の態様に係る電源システムは、商用電力系統に接続された受電設備が受電した商用電力の電圧を検出する電圧検出装置と、受電設備が特定の負荷設備のみと繋がった電線路を、単一の制御信号によって開閉可能に接続する開閉器と、開閉器と特定の負荷設備との接続点に、一系統の電力ケーブルを介して接続された蓄電設備とを備え、蓄電設備は、電圧検出装置の検出電圧に基づいて単一の制御信号により開閉器を開いて商用電力系統から特定の負荷設備と蓄電設備とを切り離して、特定の負荷設備に電力を供給することを特徴とする。
【００１３】
上記第１の態様によれば、受電設備と特定の負荷設備との間に、１系統の電力ケーブルを介して蓄電設備を接続するため、高価な電力ケーブルや開閉器の使用量を低減してコストダウンできるとともにシステムのスリム化により施工時間の短縮が実現できる。また、上記第１の態様によれば、単一の制御信号により開閉器を操作することで、停電および復電発生時において、自立運転と商用電力系統に連系した運転の切替を短時間で行うことができる。
【００１４】
（第２の態様）
本発明の第２の態様によれば、上記第１の態様において、蓄電設備は、蓄電設備に接続された直流電源から直流出力された電力を充電する蓄電池と、蓄電池から直流出力された直流電力を交流電力に変換して、一系統の電力ケーブルを介して接続された特定の負荷設備に供給するインバータと、インバータの動作を制御する制御部と、を有し、制御部は、電圧検出装置の検出電圧に基づいて単一の制御信号により開閉器を開いて商用電力系統から特定の負荷設備と蓄電設備とを切り離し、インバータを自立運転させることを特徴とする。
【００１５】
上記第２の態様によれば、停電および復電発生時において、インバータの動作を短時間に切り替えることができる。
【００１６】
（第３の態様）
本発明の第３の態様に係る電源システムは、上記第２の態様において、蓄電設備には、１以上の直流電源装置が直流電線路を介して接続され、インバータは、直流電源装置からの直流電力を交流電力に変換する機能と、商用電力系統からの交流電力を直流電力に変換する機能とを有することを特徴とする。
【００１７】
上記第３の態様によれば、蓄電設備に接続された直流電源装置からの直流電力を交流電力に変換して、一系統の電力ケーブルを介して接続された特定の負荷設備に電力供給をすることができる。また、上記第３の態様によれば、一系統の電力ケーブルを介して供給される商用電力系統からの交流電力を直流電力に変換して蓄電設備に供給することができる。
【００１８】
（第４の態様）
本発明の第４の態様に係る電源システムは、上記第２又は第３の態様において、制御部は、インバータの交流出力を商用電力に対して変動させて、電圧検出装置により検出した検出電圧の電圧値と検出電圧の周波数とのうちの少なくとも一方の値が商用電力に対して所定の範囲以上変動した場合に、開閉器を開いてインバータを自立運転させることを特徴とする。
【００１９】
上記第４の態様によれば、インバータの交流出力を能動的に変動させたときに、変動成分が電圧検出装置の検出電圧に影響を与えるか否かに基づいて、一系統の電力ケーブルを介して接続された受電設備に商用電力が供給されているか否かを判断してインバータを自立運転させることができる。
【００２０】
（第５の態様）
本発明の第５の態様に係る電源システムは、上記第２乃至第４の態様において、制御部は、電圧検出装置の検出電圧の電圧値が所定値以下になった場合又は、検出電圧の周波数が商用電源周波数に対して所定の値以上ずれた場合に、開閉器を開いてインバータを自立運転させることを特徴とする。
【００２１】
上記第５の態様によれば、電圧検出装置により検出した検出電圧の電圧降下又は検出電圧の周波数変動に基づいて、一系統の電力ケーブルを介して接続された受電設備に商用電力が供給されているか否かを判断して、インバータを自立運転させることができる。
【００２２】
（第６の態様）
本発明の第６の態様に係る電源システムは、上記第２の態様において、制御部は、開閉器を開いた状態で、電圧検出装置の検出電圧の電圧値が所定値以上になると、又は、検出電圧の周波数と商用電源周波数とのずれが所定値以下になると、開閉器を閉じ、インバータの交流出力を商用電力に対して変動させ、電圧検出装置からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動しない場合に、インバータの運転を商用電力系統に連系させることを特徴とする。
【００２３】
上記第６の態様によれば、一系統の電力ケーブルを介して接続された受電設備に商用電力が供給されているか否かを判断して、単一の制御信号により開閉器を開閉操作することで、インバータの動作を、自立運転から商用電力系統と連系した運転に短時間で移行させることができる。
【００２４】
（他の態様）
また、以上のような本発明は、上記電源システムの態様に限らず、他の態様、すなわち電源システムに組み込まれる電源装置によって実現することも可能である。
【００２５】
（第７の態様）
本発明の第７の態様に係る蓄電型電源装置は、直流電源から直流出力された直流電力を充電する蓄電池と、商用電力系統に接続された受電設備が受電した商用電力が供給される特定の負荷設備に、蓄電池から直流出力された直流電力を交流電力に変換して供給するインバータと、インバータの動作を制御する制御部と、を備え、受電設備が特定の負荷設備のみと繋がった電線路上には、単一の制御信号により電線路を開閉可能に接続する開閉器が設けられており、インバータは、一系統の電力ケーブルを介して特定の負荷設備と接続され、制御部は、電圧検出装置の検出電圧に基づいて単一の制御信号により開閉器を開いて商用電力系統から特定の負荷設備と蓄電設備とを切り離し、インバータを自立運転させることを特徴とする。
【００２６】
上記第７の態様によれば、単一の制御信号により開閉器を操作することで、停電および復電発生時において、自立運転と商用電力系統に連系した運転の切替を短時間で行うことができる。
【００２７】
上記第８の態様に係る蓄電型電源装置は、上記第７の態様において、蓄電池とインバータと制御部とは、同一の筐体に格納されていることを特徴とする。
【００２８】
上記第８の態様によれば、蓄電池とインバータと制御部とを運搬可能な同一の筐体に格納して移動し、需要家にて系統連系モード、自立運転モードの設定をすることで、簡単にシステムの稼働が可能で、防災用の電源としても期待できる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、受電設備と負荷設備との間に簡単な配線で蓄電設備を接続することができ、商用電力系統から独立して電力供給する自立運転と、商用電力系統に連系して電力供給する連系運転との切替を、短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態の電源システムの全体構成を説明するための図である。
【図２】本実施形態の電源システムにより行われるモード切換処理について説明するためのフローチャートである。
【図３】本実施形態の変形例に係る電源システムの全体構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明を実施するための形態（以下、本実施形態という。）について具体例を示して説明する。本実施形態は、電力エネルギーの効率的な使用に関する分野に適用され、商用電力系統と協調して負荷設備に電力を供給するとともに、商用電力を使用しない場合は商用電力系統から独立して特定の負荷設備のみに電力を供給する電源システムに関する。
【００３２】
（１）全体構成
本実施形態の電源システム１は、図１に示すような家庭用又は工業用の商用電力系統２から受電設備３が受電した商用電力を複数の負荷設備４、５に供給する既存の設備に組み込まれ、電力消費の平準化や瞬停対策をなどの目的で、例えば太陽光発電設備６などで発電された電力を、特定の負荷設備４に供給する。
【００３３】
受電設備３は、上述したように商用電力系統２から受電した商用電力を、負荷設備４、５に適した電圧に降圧する変圧器３ａを有しており、変圧器３ａにより降圧した商用電力を負荷設備４、５に供給する。
【００３４】
負荷設備４、５は、例えば、同一の需要家の建物、家屋、又は敷地内に設けられ、同一の受電設備３から商用電力が供給される設備である。また、特定の負荷設備４は、負荷設備５に比べて、停電事故が商用電力系統２に発生しても電力供給の必要性が高い負荷設備、すなわち重要な負荷設備である。
【００３５】
太陽光発電設備６は、太陽光パネルを用いて太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する発電設備である。太陽光発電設備６により発電された電力は、一旦、後述する蓄電設備１１０に蓄電され、蓄電設備１１０を介して特定の負荷設備４に供給される。
【００３６】
以上のような既存の設備に組み込まれる電源システム１は、図１に示すように、電圧センサ１０１と開閉器１０２と蓄電設備１１０とを備える。
【００３７】
（電圧センサ）
電圧センサ１０１は、本発明に係る電圧検出装置の一態様であって、受電設備３から負荷設備４、５側に供給する商用電力の電圧値を検出して、検出電圧値を蓄電設備１１０に通知する。通知手段としては、例えばインターネットプロトコルを用いた無線通信や光ファイバ、メタルケーブルによる有線通信が可能である。例えば、電圧センサ１０１から蓄電設備１１０に検出電圧値を通知するため、光ファイバやメタルケーブルなどを新たに敷設することが困難な場合には、無線通信によって電圧センサ１０１から蓄電設備１１０に検出電圧値を通知することが特に好ましい。なお、電圧センサ１０１は、受電設備３の外部に設けられているが、これに限らず、受電設備３に内蔵されているデマンドメータに、蓄電設備１１０と通信可能な通信機能を設けたものを電圧検出装置として用いてもよい。
【００３８】
（開閉器）
開閉器１０２は、例えば、既設の受電設備３内の電力系統のうち、特定の負荷設備４に向かう配線を一旦はずして開閉器１０２を割り入れることによって、受電設備３が特定の負荷設備４のみと繋がった電線路上に容易に接続することができる。また、開閉器１０２は、その開閉状態が蓄電設備１１０により制御される。開閉器１０２が開状態のときには受電設備３と特定の負荷設備４とが電気的に接続され、開閉器１０２が閉状態のときには受電設備３と特定の負荷設備４とが電気的に切り離される。
【００３９】
なお、信頼性向上のため、受電設備３が特定の負荷設備４のみと繋がった電線路上に開閉器を２台以上設置し、これを単一の制御信号で同時に制御するようにしてもよい。このようにして２台の開閉器を用いても、後述するように、自立運転移行のためのシーケンスを１台の開閉器の制御と同じ時間で実施することができる。すなわち、単一の制御信号で同時に開閉制御可能な複数台の開閉器は、機能的には１台の開閉器としてみなすことが可能である。
【００４０】
（蓄電設備）
蓄電設備１１０は、蓄電設備１１０の電源出力端子１１０ｂと接続された一系統の電力ケーブル１０３、例えば三相三線式交流のケーブルを、開閉器１０２と特定の負荷設備４との接続点Ｐ１に接続することで、蓄電設備１１０が蓄電した電力を特定の負荷設備４に供給する。また、蓄電設備１１０は、直流電源入力端子１１０ｃに接続された直流電線路を介して太陽光発電設備６と接続される。このような接続関係を有する蓄電設備１１０は、例えば図１に示すように、２つのＤＣ／ＤＣコンバータ１１１、１１２と、直流バス１１３と、蓄電池１１４と、双方向インバータ１１５と、制御部１１６とを、コンテナなどの同一筐体１１０ａに収容したものである。
【００４１】
ＰＶ用ＤＣ／ＤＣコンバータ１１１は、直流電源入力端子１１０ｃと直流バス１１３とに接続され、太陽光発電設備６から直流電源入力端子１１０ｂに供給された直流電力を直流バス１１３のバス電圧に合うように調整して、直流バス１１４を介して蓄電池１１１に供給する。
【００４２】
蓄電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１１２は、蓄電池１１４を放電して特定の負荷設備４側に電力を送り出す放電モードと、直流バス１１３から供給された電力を蓄電池１１４に充電する充電モードを有する。放電モードの場合、蓄電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１１２は、蓄電池１１４の状態に応じて変動する蓄電池１１４の出力電圧を、直流バス１１３のバス電圧に合うように調整する。充電モードの場合、蓄電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１１２は、直流バス１１３から供給された直流電力を、蓄電池１１４の充電状態に応じた電圧に変換して、蓄電池１１４に供給する。
【００４３】
蓄電池１１４は、充電時において、直流バス１１３を介して、受電設備３及び太陽光発電設備６のうち少なくとも１つの設備から充電する。また、蓄電池１１４は、無限の内部抵抗を持つ電圧源と見なすことができ、放電時の出力電圧が、充電状態ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）、温度、劣化状態ＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ）に応じて変動する。
【００４４】
双方向インバータ１１５は、蓄電池１１４からの直流電力を交流電力に変換する機能と、商用電力系統２からの交流電力を直流電力に変換する機能とを有する。すなわち、第１の機能として、双方向インバータ１１５は、蓄電池１１４から直流出力された直流電力を交流電力に変換して、一系統の電力ケーブル１０３を介して接続された特定の負荷設備４に供給する。第２の機能として、双方向インバータ１１５は、商用電力系統２から交流出力された交流電力を直流電力に変換して、直流バス１１３及び蓄電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１１２を介して蓄電池１１４に供給する。具体的に、双方向インバータ１１５は、商用電力系統２の電圧および周波数に追従する系統連系モードと、双方向インバータ１１５自体で電圧および周波数の基準を設けて運転する自立運転モードの二通りの動作モードで動作する。
【００４５】
制御部１１６は、電圧センサ１０１から通知される検出電圧値に基づいて動作状態を選択して、ＰＶ用ＤＣ／ＤＣコンバータ１１１と蓄電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１１２と双方向インバータ１１５とを制御する。
【００４６】
すなわち、商用電力系統２からの供給電力量を低減する「ピークカット動作」を行う場合には、制御部１１６は、双方向インバータ１１５を系統連系モードで動作させる。また、制御部１１６は、電力料金の安い時間帯に商用電力系統２から蓄電池１１４に充電モードで充電する。さらに、制御部１１６は、電力需要に応じて、蓄電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１１１及びＰＶ用ＤＣ／ＤＣコンバータ１１１の少なくとも一方を放電モードで動作させ、蓄電池１１４及び太陽光発電設備６を放電して特定の負荷設備４に電力を供給する。
【００４７】
また、蓄電設備１１０のみが特定の負荷設備４に電力を供給する「自立運転」を行う場合には、制御部１１６は、開閉器１０２を開状態にして双方向インバータ１１５を自立運転モードで動作させる。さらに、制御部１１６は、特定の負荷設備４の需要電力に応じて、蓄電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ１１１及びＰＶ用ＤＣ／ＤＣコンバータ１１１を放電モードで動作させ、蓄電池１１４及び太陽光発電設備６を放電して特定の負荷設備４に電力を供給する。
【００４８】
さらに、制御部１１６は、後述する図２に示すようなフローチャートに従って、電圧センサ１０１から通知される検出電圧値に基づいて、受電設備３と特定の負荷設備４との間を電気的に接続する開閉器１０２の開閉制御を行う。
【００４９】
（２）  電圧システムによるモード切換処理
以上のような構成からなる電源システム１では、図２に示すようなフローチャートに従って蓄電設備１１０の動作を切り換える処理を行う。本処理工程の前提として、開閉器１０２が閉じられており、受電設備３から特定の負荷設備４には商用電力が供給されているものとする。
【００５０】
ステップＳ１０１において、制御部１１６は、系統連系モードで蓄電設備１１０の運用を開始する。具体的に、制御部１０１は、商用電力系統２の電圧および周波数に追従する交流電力を出力するように双方向インバータ１１５を制御して、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３に進む。
【００５１】
ステップＳ１０２において、制御部１１６は、電圧センサ１０１により検出された検出電圧の電圧値が所定値以下となったか否かと、当該検出電圧の周波数が商用電源周波数に対して所定の値以上ずれたか否かとを判断する。ここで、検出電圧の電圧値が所定値以下となった場合、又は、検出電圧の周波数が商用電源周波数に対して所定の値以上ずれた場合には、例えば停電事故などによって商用電力系統２から電力が供給されなくなり、検出電圧が商用電圧の範囲外であると判断することができる。本処理工程では、検出電圧が商用電圧の範囲外である場合には（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）ステップＳ１０４に進み、検出電圧が商用電圧の範囲外ではない場合には（Ｓ１０２：Ｎｏ）ステップＳ１０２を繰り返す。
【００５２】
ステップＳ１０３において、制御部１１６は、双方向インバータ１１５の交流出力を商用電力に対して変動させ、電圧センサ１０１により検出した検出電圧の電圧値及び検出電圧の周波数のうち少なくとも一方の値が商用電力に対して所定の範囲以上変動したか否かを判断する。具体的には、制御部１１６は、商用電源電圧および商用電源周波数に対して、双方向インバータ１１５の電源電圧および電源周波数を変動させる。このようにして双方向インバータ１１５の交流出力を変動させても、商用電力系統２から電力が供給されている時には、電圧センサ１０１の検出電圧波形は、双方向インバータ１１５による変動の影響を受けることなく、商用電源電圧および商用電源周波数で規定される波形となる。これに対して、停電事故などによって商用電力系統２から電力が供給されない時、電圧センサ１０１の検出電圧は、双方向インバータ１１５による変動の影響を受けて、商用電源電圧から所定の範囲以上変動し、商用電源周波数も所定の範囲以上変動することとなる。すなわち、電圧センサ１０１からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動した場合には、商用電力系統２から電力が供給されないと判断することができる。本処理工程では、電圧センサ１０１からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動した場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）にはステップＳ１０４に進み、電圧センサ１０１からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動していない場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）にはステップＳ１０３を繰り返す。
【００５３】
ステップＳ１０４において、制御部１１６は、商用電力系統２から電力が供給されないと判断して、開閉器１０２を開いて特定の負荷設備４を商用電力系統２から切り離すとともに、双方向インバータ１１５を双方向インバータ１１５自体で電圧および周波数の基準を設けて運転する自立運転モードに切り換えてステップＳ１０５に進む。
【００５４】
このように開閉器１０２を開くことで、蓄電設備１１０からの交流出力が特定の負荷設備４以外の一般負荷設備５に供給されないので、特定の負荷設備４に電力を安定的に供給することができる。また、単一の制御信号により開閉器を開閉操作することで、複数台の開閉器を設けて開閉器ごとに異なる制御信号により開閉操作する場合に比べてより短時間で、特定の負荷設備４を商用電力系統から切り離すことができる。
【００５５】
ステップＳ１０５において、制御部１１６は、電圧センサ１０１により検出された検出電圧が所定値以上となったか否かと、検出電圧の周波数と商用電源周波数とのずれが所定値以下になったか否かと、を判断する。電圧センサ１０１により検出された検出電圧が所定値以上となった場合、又は、検出電圧の周波数と商用電源周波数とのずれが所定値以下になった場合には検出電圧が商用電圧の範囲内であると判断し（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、商用電力系統２が停電から復電した可能性があるものとしてステップＳ１０６に進み、検出電圧が商用電圧の範囲内ではないと判断した場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）にはステップＳ１０５を繰り返す。
【００５６】
ステップＳ１０６において、制御部１１６は、双方向インバータ１１５をゲートブロックすなわち変圧動作を停止して、開閉器１０２を閉じることで蓄電設備１１０と受電設備３とを電気的に接続してステップＳ１０７に進む。
【００５７】
ステップＳ１０７において、制御部１１６は、上述したステップＳ１０３と同様に、双方向インバータ１１５の交流出力を商用電力に対して変動させ、電圧センサ１０１からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動したか否かを判断する。ここで、電圧センサ１０１からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動した場合には、商用電力系統２が復電していないため、商用電力系統２に接続された他の発電設備など影響により上記ステップＳ１０６で検出電圧が所定値以上になったものと判断することができる。これに対して、電圧センサ１０１からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動しない場合には、商用電源系統２が復電したものと判断することができる。
【００５８】
本処理工程では、電圧センサ１０１からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動した場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）にはステップＳ１０５に戻り、電圧センサ１０１からの検出電圧が商用電力に対して所定の範囲以上変動していない場合（Ｓ１０７：Ｎｏ）にはステップＳ１０８に進む。
【００５９】
ステップＳ１０８において、制御部１１６は、系統連系モードで蓄電設備１１０の運用を再開する。具体的に、制御部１０１は、双方向インバータ１１５自体で電圧および周波数の基準を設けて運転する自立運転モードから、商用電力系統の電圧および周波数に追従する交流電力を出力する系統連系モードに移行するように、双方向インバータ１１５を制御して本処理工程を終了する。
【００６０】
以上のような図２に示すフローチャートに従った処理を制御部１１６が行うことにより、１台の開閉器１０２のみを開閉操作することで、商用電力系統２が停電した後から復電するまでの間、商用電力系統２や他の負荷設備５から特定の負荷設備４を短時間で切り離すことによって、特定の負荷設備４に供給される電源電圧が低下してしまう時間を短縮することができる。
【００６１】
また、蓄電設備１１０は、ステップＳ１０２により、電圧センサ１０１により検出した検出電圧の電圧降下に基づいて、一系統の電力ケーブル１０３を介して接続された受電設備３に商用電力が供給されているか否かを判断して、双方向インバータ１１５を自立運転させることができる。
【００６２】
また、蓄電設備１１０は、ステップＳ１０３により、双方向インバータ１１５の交流出力を能動的に変動させたときに、変動成分が電圧センサ１０１の検出電圧に影響を与えるか否かに基づいて、一系統の電力ケーブル１０３を介して接続された受電設備３に商用電力が供給されているか否かを判断して双方向インバータ１１５を自立運転させることができる。なお、本例では、双方向インバータの交流出力の周波数を能動的に変動させて停電を検出したが、それ以外の方法、例えば、無効電力や高調波を加える方法を用いてもよい。
【００６３】
さらに、蓄電設備１１０は、ステップＳ１０５乃至ステップＳ１０７を行うことで、一系統の電力ケーブル１０３を介して接続された受電設備３に商用電力が供給されているか否かを判断して、単一の制御信号により開閉器１０２を開閉操作することで、双方向インバータの動作を、自立運転から商用電力系統に連系した運転に短時間で移行させることができる。
【００６４】
（３）  変形例
上述した電源システム１では、ＰＶ用ＤＣ／ＤＣコンバータ１１１を蓄電設備１１０の筺体１１０ａに収容しているが、このような構成に限らず、図３に示す蓄電設備２００を用いることが可能である。すなわち、蓄電設備２００は、上述した蓄電設備１１０と同様に、蓄電池１１４と双方向インバータ１１５と制御部１１６とを、コンテナなどの同一筐体２１０ａに収容したものである。また、蓄電設備２００は、直流バス２１３を当該筐体２１０ａの直流電源入力端子２１０ｃから外部に引き出して直流電線路とし、ＰＶ用ＤＣ／ＤＣコンバータ６１を蓄電設備２００の外部に設置する。さらに、蓄電設備２００は、当該筐体２１０ａから引き出した直流バス２１３に、風力発電設備７からの出力電圧をバス電圧に合うように調整する風力発電用ＤＣ／ＤＣコンバータ７１を接続する。このようにして、蓄電設備１１０は、直流バス２１３を介して、太陽光発電設備６や風力発電設備７などの、蓄電設備１１０の外に設けられた複数の直流電源設備と接続することが可能である。
【００６５】
また、蓄電設備２１０では、制御部１１５により、インターネットプロトコルを用いた無線通信や光ファイバ、メタルケーブルによる有線通信などによって、蓄電設備２００外部のＰＶ用ＤＣ／ＤＣコンバータ６１および風力発電用ＤＣ／ＤＣコンバータ７１と通信することで、これらＤＣ／ＤＣコンバータの動作を制御する。特に、太陽光発電設備６や風力発電設備７などの直流電源設備に対して蓄電設備２１０が離れて設置されている場合、または、これら設備間でＤＣ／ＤＣコンバータ制御用に有線通信用の光ファイバやメタルケーブルを新たに敷設することが困難な場合には、無線通信によってＰＶ用ＤＣ／ＤＣコンバータ６１および風力発電用ＤＣ／ＤＣコンバータ７１と通信することが好ましい。
【００６６】
このようにして他の変形例に係る蓄電設備２１０では、直流バス２１３を筐体２１０ａ外部に引き出すことで、複数の発電設備とＤＣ／ＤＣコンバータを介して接続することができる。したがって、蓄電設備２００では、直流バス２１３に接続された複数の発電設備により発電された直流出力を、コンバータ１１５により交流出力に変換して、電源出力端子２２０ｂと接続された一系統の電力ケーブル１０３を介して、特定の負荷設備４に電力供給をすることができる。
【００６７】
（４）効果
以上のように、本実施形態に係る電源システム１では、蓄電設備１１０、２１０を、１系統の電力ケーブル１０３を介して受電設備３と接続するため、高価な電力ケーブルや開閉器の使用量を低減してコストダウンできるとともにシステムのスリム化により施工時間の短縮が実現できる。また、電源システム１では、単一の制御信号により開閉器１０２を操作することで、停電および復電発生時において、系統連系モードと自立運転モードとの切替を短時間で行うことができる。
【００６８】
さらに、本実施形態に係る電源システム１では、蓄電池と双方向インバータと制御部とを運搬可能な同一の筐体に格納して移動し、需要家にて系統連系モード、自立運転モードの設定をすることで、簡単にシステムの稼働が可能で、防災用の電源としても期待できる。
【符号の説明】
【００６９】
１  電源システム
２  商用電源系統
３、４  負荷設備
１０１  電圧センサ
１０２  開閉器
１０３  電力ケーブル
１１０、２１０  蓄電設備
１１０ａ、２１０ａ  筐体
１１４  蓄電池
１１５  双方向インバータ
１１６  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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