(57)【要約】【課題】商用電力系統からの受電電力で充電する蓄電装置を備え、前記蓄電装置を十分に充電することができるとともに、前記商用電力系統からの受電電力を確実に低減することができる蓄電システム及びこれを備えた電力供給システムを提供する。【解決手段】制御部（８）が、受電電力検出手段（６１）から受電電力を取得し、受電電力が予め与えられた設定電力値よりも小さいとき、設定電力値と前記受電電力の差分値に基づいて充電電力を決定し、その充電電力で蓄電装置（１）を充電するように蓄電用パワーコンディショナー（２）を制御する。【選択図】図１
2014121151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に電力を供給するとともに、商用電力系統が接続している受電部と前記負荷との間に接続された蓄電システムであって、
蓄電装置の充放電を調整する蓄電用パワーコンディショナーと、
前記商用電力系統からの受電電力を検出する受電電力検出手段と、
制御部とを備え、
前記制御部が、受電電力検出手段から受電電力を取得し、前記受電電力が予め与えられた設定電力値よりも小さいとき、前記設定電力値と前記受電電力の差分値に基づいて充電電力を決定し、その充電電力で前記蓄電装置を充電するように前記蓄電用パワーコンディショナーを制御することを特徴とする蓄電システム。
【請求項２】
前記充電電力を検出しその結果を前記制御部に送る充電量検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記充電電力が前記設定電力値と前記受電電力の差分値に基づいて決定された値となるように前記蓄電用パワーコンディショナーを制御する請求項１に記載の蓄電システム。
【請求項３】
前記設定電力値と前記受電電力の差分値によって決定される充電電力値が、前記充電電力の最大値よりも大きいとき、前記制御部が、前記充電電力の最大値で前記蓄電装置を充電するように前記蓄電用パワーコンディショナーを制御する請求項１又は請求項２に記載の蓄電システム。
【請求項４】
前記蓄電装置及び前記蓄電用パワーコンディショナーを直列に接続した蓄電系統を複数個備えるとともに、前記受電部に対し並列に接続しており、
前記制御部が、各蓄電系統において前記蓄電装置を充電する電力量の和が、前記設定電力値と前記受電電力の差分値によって決定される充電電力値よりも小さくなるように、各蓄電用パワーコンディショナーを制御する請求項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】
前記負荷に電力を供給するとともに、前記商用電力系統に電力を逆潮流させる発電システムと、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の蓄電システムを前記受電部に対し、前記発電システムと並列に接続していることを特徴とする電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷に電力供給する蓄電池を備えた蓄電システムに関するものであり、前記蓄電システムを備えた電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、負荷が接続されている電力系統（負荷系統と称する）に電力を供給システムとして、商用電力系統とは別系統の電力源を備えた電力供給システムの導入が増加してきている。このような別系統の電力源を備えた電力供給システムでは、前記負荷系統の消費電力（需要電力）の一部を前記電力源からの電力でまかない、前記商用電力系統からの電力の供給を減らしている。このような電力供給システムでは、前記負荷系統の需要電力が小さい期間に充電し、前記負荷系統の需要電力が多くなる期間に放電するようになっている。
【０００３】
次に、従来の蓄電池を用いた電力供給システムについて説明する。前記電力供給システムは蓄電池と、前記蓄電池の充放電を調整するパワーコンディショナーと、電力の流れを調整する配電部と、前記商用電力系統からの受電電力を検出する電力検出部と、制御部とを備えている。
【０００４】
前記電力供給システムでは、前記商用電力系統からの受電電力（の平均値）の上限を予め設定（以下、設定電力とする）しておき、前記受電電力が設定電力を超えるとき、前記蓄電池から前記負荷系統に電力を供給する。つまり、電力供給システムでは、前記商用電力系統からの受電電力が前記設定電力を超えないように前記蓄電池から電力を引き出す。
【０００５】
例えば、前記負荷系統の需要電力が増大し、前記受電電力が前記設定電力を超える場合、前記制御部は前記パワーコンディショナーを制御し前記蓄電池の放電による電力を配電部に出力させる。前記配電部では、前記商用電力系統からの受電電力と前記蓄電池の放電電力を合わせた電力を、前記負荷系統に供給する。また、前記制御部は、前記負荷系統の需要電力が少ないとき、すなわち、前記商用電力系統からの受電電力が前記設定電力に比べて少ないとき（例えば、深夜時間帯）、前記パワーコンディショナーを制御し、前記蓄電池の充電を行う（例えば、特開２００８−３０６８３２号公報参照）。
【０００６】
以上のように前記電力供給システムでは、前記商用電力系統からの受電電力が設定電力を超えないように抑えている（いわゆるピークカット）。
【０００７】
また、現在、日本国内において、電力供給者は、予め決められた基本料金（契約料金）と電力使用量に応じた従量料金との合算で電力使用料金（商用電力系統から受電した受電電力の料金）を決定している。そして、基本料金は、過去一年間の受電電力の最大ピーク（以下ピーク電力と称する）に基づいて決定されるようになっている。つまり、過去一年間において、わずかな期間であっても、突出した電力使用実績（最大ピーク電力）があると、その後一年、最大ピーク電力に基づいた基本料金となり、高く設定されてしまう。前記電力供給システムを利用することで、前記ピークカットが可能であるので、最大ピーク電力を下げることができ、基本料金の低減が可能となっている。
【０００８】
そして、上記電力供給システムでは、余剰電力（前記商用電力系統の供給電力の需要電力よりも上回る部分の電力）を前記蓄電池に充電し、その後、前記余剰電力が減少したときに、前記蓄電池からの放電電力で、前記受電電力を補助することで、前記商用電力系統が供給する電力量の最大値を抑えることができ、大規模停電の発生や、さらに大停電に備えた設備拡張を抑制することも可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−３０６８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特開２００８−３０６８３２号公報の電力貯蔵システムでは、前記負荷系統の需要電力が減少する時間帯に、前記蓄電池を充電する構成となっている。しかしながら、前記電力供給システムが接続された前記負荷系統の需要電力が常に同じ時間帯で減少するとは限らず、前記商用電力系統の供給電力が減少する時間が必ずしも一致せず、蓄電池の充電と負荷系統への電力供給で確実なピークカットが行われない恐れがある。
【００１１】
また、蓄電池を並列に複数個備えるシステムの場合、前記並列に備えられた蓄電池の充電で、前記商用電力の受電電力が設定電力を超えるおそれがあり、確実なピークカットが行われなくなる場合がある。
【００１２】
そこで本発明は、商用電力系統からの受電電力で充電する蓄電装置を備え、前記蓄電装置を十分に充電することができるとともに、前記商用電力系統からの受電電力を確実に低減することができる蓄電システム及びこれを備えた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】
【００１３】
上記目的を達成するため本発明は、負荷に電力を供給するとともに、商用電力系統が接続している受電部と前記負荷との間に接続された蓄電システムであって、蓄電装置の充放電を調整する蓄電用パワーコンディショナーと、前記商用電力系統からの受電電力を検出する受電電力検出手段と、制御部とを備え、前記制御部が、受電電力検出手段から受電電力を取得し、前記受電電力が予め与えられた設定電力値よりも小さいとき、前記設定電力値と前記受電電力の差分値に基づいて充電電力を決定し、その充電電力で前記蓄電装置を充電するように前記蓄電用パワーコンディショナーを制御することを特徴とする蓄電システムを提供する。
【００１４】
この構成によると、前記蓄電装置を充電するとき、前記蓄電装置への充電電力値を切り替えることで、前記蓄電装置への充電を細かく調整することが可能である。また、前記商用電力系統からの受電電力が予め決定した設定値を超えるのを抑制することができる。
【００１５】
以上のことより、前記蓄電装置の充電残量を確保しつつ、前記商用電力系統からの受電電力が予め決めた設定電力値を超えるのを抑制することができる。なお、前記設定電力値としては、電気供給家と電気需要家との間で契約された契約電力値であってもよいし、契約電力値に対し、１よりも小さい安全率を掛けた値を用いてもよい。制御部での動作の遅れが発生する場合において、前記設定電力値は前記契約電力値よりも小さいことが好ましい。
【００１６】
上記構成において、前記充電電力を検出しその結果を前記制御部に送る充電量検出手段をさらに備え、前記制御部は、前記充電電力が前記設定電力値と前記受電電力の差分値に基づいて決定された値となるように前記蓄電用パワーコンディショナーを制御するようにしてもよい。
【００１７】
上記構成において、前記設定電力値と前記受電電力の差分値によって決定される充電電力値が、前記充電電力の最大値よりも大きいとき、前記制御部が、前記充電電力の最大値で前記蓄電装置を充電するように前記蓄電用パワーコンディショナーを制御するようにしてもよい。
【００１８】
上記構成において、前記蓄電装置及び前記蓄電用パワーコンディショナーを直列に接続した蓄電系統を複数個備えるとともに、前記受電部に対し並列に接続しており、前記制御部が、各蓄電系統において前記蓄電装置を充電する電力量の和が、前記設定電力値と前記受電電力の差分値によって決定される充電電力値よりも小さくなるように、各蓄電用パワーコンディショナーを制御するようにしてもよい。
【００１９】
本発明は前記負荷に電力を供給するとともに、前記商用電力系統に電力を逆潮流させる発電システムと、上記構成の蓄電システムとを前記受電部に対し、並列に接続している電力供給システムを提供する。
【００２０】
蓄電装置の制御方法であって、受電電力を取得する工程と、前記受電電力と予め与えられた設定電力値とを比較する工程と、前記受電電力が前記設定電力値よりも小さいとき、前記設定電力値と前記受電電力の差分値を算出する工程と、前記算出した差分値に基づいて充電電力値を決定する工程と、その充電電力で前記蓄電装置を充電する工程とを含んでいる。
【００２１】
上記構成において、前記充電電力値が前記設定電力値と前記受電電力の差分値に基づいて決定された値となるように充電量を調整する工程を含んでいてもよい。
【００２２】
上記構成において、前記設定電力値と前記受電電力の差分値によって決定される充電電力値と前記充電電力の最大値とを比較する工程を含み、前記充電電力値が前記充電電力の最大値よりも大きいとき、前記充電電力値を前記充電電力の最大値に設定する工程とを備えていてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によると、商用電力系統からの受電電力で充電する蓄電池を備え、前記商用電力系統からの受電電力を確実に低減することができる蓄電システム及びこれを用いた電力供給システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明にかかる蓄電システムを備えた電力供給システムの一例のブロック図である。
【図２】図１の蓄電システムを系統連系運転モードで運転している状態を示す図である。
【図３】図１の蓄電システムを充電運転モードで運転している状態を示す図である。
【図４】図１の蓄電システムを解列モードで運転している状態を示す図である。
【図５】図１の蓄電システムを自立運転モードで運転している状態を示す図である。
【図６】運転モードを決定するためのフローチャートである。
【図７】本発明にかかる蓄電システムにおける蓄電量の決定工程を示すフローチャートである。
【図８】本発明にかかる蓄電システムの他の例を示すブロック図である。
【図９】本発明にかかる蓄電システムを備えた電力供給システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１の実施形態）
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は本発明にかかる蓄電システムを備えた電力供給システムの一例のブロック図である。図１に示す蓄電システムは、蓄電池１を備えており、蓄電池１の蓄電電力（放電電力）を負荷系統ＬＳに供給することで、商用電力系統ＣＳからの受電電力を低減する。
【００２７】
ここで、商用電力系統ＣＳとは、電力会社等の電力供給家による電力供給網のことである。そして、負荷系統ＬＳは、通常負荷系統ＬＳｓと、特殊負荷系統ＬＳｐとに分けられている。通常負荷系統ＬＳｓは、電灯、洗濯機等の負荷であり、電力供給が停止した場合でも、それぞれの機器や生活に大きな支障がない負荷が接続されている系統である。一方、特殊負荷系統ＬＳｐは、冷蔵庫、サーバ等、電力供給が停止されると、それぞれの機器や生活に大きく支障をきたす負荷が接続されている系統である。
【００２８】
図１に示すように、蓄電システムＡは、蓄電池１（蓄電装置）と、蓄電池用パワーコンディショナー２（蓄電用パワーコンディショナー）と、制御部８とを備えている。そして、蓄電システムＡを備えた電力供給システムは、配電部５と、受電部６と、切替器７とを更に備えている。なお、以下の説明において、蓄電池１と蓄電池用パワーコンディショナー２とをまとめて蓄電系統ＢＳと説明する場合がある。
【００２９】
蓄電システムＡの詳細について図面を参照して説明する。蓄電池１は、繰り返し放充電可能な二次蓄電池である。蓄電池１として、例えば、リチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池及び鉛蓄電池等を挙げることができる。蓄電池１からの放電電力（出力）は直流である。蓄電池１の入出力端子（不図示）に接続される配線には、ブレーカー１１が取り付けられている。このブレーカー１１は常時ＯＮであり、ブレーカー１１がＯＮのとき、蓄電池１は放充電される。また、蓄電池１の現在の充電量（充電残量）を検出する、充電量センサー１２が備えられている。充電量センサー１２は制御部８と接続されており、制御部８に蓄電池１の現在の充電量（例えば、電力量）を送信している。
【００３０】
蓄電池１は、蓄電池用パワーコンディショナー２を介して配電部５に接続されている。蓄電池用パワーコンディショナー２は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター２１と、双方向インバーター（双方向ＤＣ／ＡＣコンバーター）２２と、保護リレー２３と、連系リレー２４とを備えている。蓄電池用パワーコンディショナー２は蓄電池１側から、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター２１、双方向インバーター２２、保護リレー２３及び連系リレー２４がこの順番に接続されている。
【００３１】
蓄電池１の放電電力（出力）は蓄電池用パワーコンディショナー２の双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター２１に流入する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター２１は蓄電池１と双方向インバーター２２との間に配置されている。双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター２１は、蓄電池１の出力の電圧を任意に変換して双方向インバーター２２に出力するとともに、双方向インバーター２２からの電力を任意に変換して蓄電池１に出力する。双方向インバーター２２は蓄電池１からの直流を交流に変換するとともに、商用電力系統ＣＳから供給された交流を直流に変換する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター２１及び双方向インバーター２２は従来よく知られた構成であり、詳細は省略する。
【００３２】
保護リレー２３は常時ＯＮのスイッチであり、大電流が流れたとき、蓄電池１や蓄電池用パワーコンディショナー２に異常が発生したとき等にＯＦＦになり、蓄電池用パワーコンディショナー２を構成する回路、機器等を保護する。
【００３３】
連系リレー２４は蓄電池１の出力を配電部５に供給するときにＯＮになるスイッチである。連系リレー２４は、通常ＯＦＦになっている。そして、負荷系統ＬＳの需要電力が増大し、商用電力系統ＣＳからの受電電力が予め決められた設定電力値を超える場合、連系リレー２４がＯＮになる。そして、蓄電池１の電力を、商用電力系統ＣＳからの受電電力に付加して負荷系統ＬＳに供給する。なお、保護リレー２３と連系リレー２４とは、逆に配置されていてもよい。
【００３４】
そして、蓄電池用パワーコンディショナー２には、双方向インバーター４３と保護リレー２３との間に接続された自立リレー２５を備えている。自立リレー２５は、蓄電池用パワーコンディショナー２の外部に配置された切替器７に接続されている。自立リレー２５は、蓄電池１の出力電力を特殊負荷系統ＬＳｐに直接供給する回路を構成するリレーであり、常時ＯＦＦの回路である。
【００３５】
また、蓄電池用パワーコンディショナー２には、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター２１と双方向インバーター２２との間の間を流れる電力（電圧、電流等）を検出する電力検出センサー２６を備えている。
【００３６】
蓄電池用パワーコンディショナー２は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター２１、双方向インバーター２２、保護リレー２３、連系リレー２４、自立リレー２５及び電力検出センサー２６を制御するための制御回路２０を備えている。なお、制御回路２０は、それ自体独立して蓄電池用パワーコンディショナー２を制御する構成であってもよいし、制御部８の指示に従って従動的に蓄電池用パワーコンディショナー２を制御する構成であってもよい。制御回路２０は電力検出センサー２６で検出された電力の情報を取得するようになっている。
【００３７】
また、保護リレー２３、連系リレー２４及び自立リレー２５は従来よく知られた構造を有するものであり、詳細は省略する。また、リレーとしているが、大電力をスイッチングできるスイッチング素子を用いてもよい。
【００３８】
配電部５は蓄電池１及び商用電力系統ＣＳからの電力を受電し、負荷系統ＬＳに或いは商用電力系統ＣＳからの電力を負荷系統ＬＳ及び蓄電池１に電力を配電する機器である。配電部５は蓄電用パワーコンディショナー２、受電部６及び負荷系統ＬＳが接続されている。
【００３９】
受電部６は、受電電力検出手段である電力センサー６１を備えている。電力センサー６１は、商用電力系統ＣＳから蓄電システムＡに流れる電力を検出するセンサーである。電力センサー６１は制御部８に接続されており、検出結果（例えば、電圧、電流等）は制御部８に送られる。
【００４０】
切替器７は、切り替えスイッチであり、特殊負荷系統ＬＳｐを配電部５又は自立リレー２５のいずれかに接続するスイッチである。切替器７は常時、配電部５と特殊負荷系統ＬＳｐとを接続する状態となっており、停電等で配電部５側からの電力供給が停止されるとき、自立リレー２５側に接続する。切替器７はそれ自体、配電部５からの電力供給が停止されたことを検知し、接続を切り替わる構成であってもよいし、制御部８からの指示によって接続を切り替わる構成であってもよい。
【００４１】
制御部８は、蓄電システムＡの動作を制御する装置である。制御部８は、蓄電池用パワーコンディショナー２の制御回路２０、蓄電池１のブレーカー１１、電力センサー６１及び切替器７と接続している。そして、制御部８は、電力センサー６１より、電流の流れ方向とそのときの電力値（電圧、電流）の情報を取得している。また、制御部８には、不図示の記憶部（メモリ）を備えている構成であってもよい、記憶部は、蓄電システムＡを制御するために必要なデータ、制御部８に接続されている機器からの情報等を格納することができるものである。
【００４２】
以下に、本発明にかかる蓄電システムＡの動作について複数の条件ごとに説明する。蓄電システムＡでは、商用電力系統ＣＳの状態、商用電力系統ＣＳからの受電電力、蓄電池１の残量等によって、異なるモードで負荷系統ＬＳ（特殊負荷系統ＬＳｐのみの場合がある）に電力を供給する。なお、以下の説明において、蓄電系統ＢＳを商用電力系統ＬＳから負荷系統ＬＳに電力を配電する配電線（ここでは、配電部５）に対し、商用電力系統ＬＳと並列に接続することを系統連系（或いは、単に連系）と称する。また、系統連系状態を解除する（接続を切る）ことを、解列すると称する。
【００４３】
蓄電システムＡでは、制御部８は、予め決められた運転モードにしたがって蓄電系統ＢＳを系統連系させる。運転モードに関する情報は、制御部８の内部に備えられている記憶部（不図示）内に記憶されている。
【００４４】
蓄電システムＡの運転モードとしては、例えば、系統連系運転モード、充電運転モード、解列モード、自立運転モード等がある。また、これら以外の運転モードを備えている場合もある。
【００４５】
以下に、系統連系する運転モードについて説明する。図２は図１の蓄電システムを系統連系運転モードで運転している状態を示す図である。なお、図２では、電気の流れを破線で示している。また、以下の運転モードの説明で用いる図面には、同様に電気の流れを破線で示すものとする。
【００４６】
系統連系運転モードは、蓄電系統ＢＳが系統連系されている状態である。図２に示すように、蓄電システムＡでは、蓄電池用パワーコンディショナー２の連系リレー２４がＯＮになっている。これにより、蓄電系統ＢＳが系統連系される。
【００４７】
配電部５では、蓄電系統ＢＳから供給される電力と商用電力系統ＣＳから受電した受電電力とを合わせて、負荷系統ＬＳに供給する。このとき、切替器７は配電部５と特殊負荷系統ＬＳｐとを接続しており、配電部５からの電力は、通常負荷系統ＬＳｓ及び特殊負荷系統ＬＳｐの両方に供給可能な状態となっている。
【００４８】
そして、蓄電池用パワーコンディショナー２の制御回路２０は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター２１及び双方向インバーター２２を駆動し、蓄電池１の放電電力を商用電力系統ＣＳから受電した受電電力と同期した交流に変換し、配電部５に送る。
【００４９】
蓄電システムＡを系統連系運転モードで駆動することで、負荷系統ＬＳで消費される電力の一部を蓄電池１の放電電力でまかなうことができるので、商用電力系統ＣＳからの受電電力を抑えることができる。
【００５０】
なお、蓄電池１から供給される電力量は、制御部８によって制御される。制御部８は、電力センサー６１より、商用電力系統ＣＳから受電している電力の情報を取得しており、商用電力系統ＣＳが予め決めた設定電力を下回るように、蓄電池１からの電力量を決定する。このように、蓄電池１から供給される電力量を決定することで、商用電力系統ＣＳからの受電電力を設定電力以下に抑えることができる。
【００５１】
日本国内において、電力料金は、受電電力に基づいて、決定されている。詳しく説明すると、電力料金は、基本料金と、電力使用量（受電電力）によって決められる従量料金との合算で決定されている。商用電力系統ＣＳからの受電電力は、所定の期間（基準期間）を基準として算出される。そして、基本料金は、過去の一定期間（例えば、１年）内の各基準期間における受電電力の平均値を算出し、その平均値の最大値（最大ピーク電力と称する）に基づいて決定される。
【００５２】
日本国内において、多くの電力需要家において、負荷系統ＬＳの消費電力が最大となる時間帯は、略一致する。その時間帯に蓄電池１からの電力を負荷系統ＬＳに供給し、受電電力を設定電力以下に抑えることで、商用電力系統ＣＳからの受電電力の最大ピーク電力を低減している（ピークカット）。
【００５３】
また、商用電力系統ＣＳでは発電所等の機器の都合によって、供給電力を細かく調整することが難しい。そして、商用電力系統ＣＳが電力供給できなくなるのを抑制するため、商用電力系統ＣＳでは、全ての電力需要家の負荷系統ＬＳに供給する電力の最大の電力を供給できるように設備を構成する。そして、多くの電力需要家において、各電力需要家の最大ピーク電力の発生時間帯は略一致する。そのため、蓄電システムＡで蓄電池１からの電力を負荷系統ＬＳに供給し、商用電力系統ＣＳからの最大ピーク電力を小さくすることで、商用電力系統ＣＳ全体の設備拡張を抑制することが可能である。
【００５４】
次に、蓄電池１を充電しつつ負荷系統ＬＳに電力を供給する充電運転モードについて説明する。図３は図１の蓄電システムを充電運転モードで運転している状態を示す図である。
【００５５】
蓄電池１は、充電している電力を放電し、負荷系統ＬＳに供給する電力の一部を補うものである。そのため、蓄電池１は、蓄電システムＡが系統連系運転モードで運転される前に、充電されている必要がある。そのため、蓄電システムＡでは、図３に示すような充電運転モードで運転する。
【００５６】
充電運転モードでは、蓄電池用パワーコンディショナー２の連系リレー２４がＯＮとなっており、蓄電系統ＢＳは系統連系されている。そして、制御回路２０は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター２１及び双方向インバーター２２を系統連系運転モード時とは逆、すなわち、商用電力系統ＣＳからの受電電力を双方向インバーター２２で直流に変換し、さらに双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター２１で蓄電池１に充電するための電圧の直流に変換して、蓄電池１への充電を行う。なお、充電運転モードのとき、負荷系統ＬＳに電力需要がある場合、商用電力系統ＣＳからの受電電力の一部を負荷系統ＬＳに供給し、残りを蓄電池１の充電に充てる。
【００５７】
以上のように、負荷系統ＬＳの需要電力が低いとき、すなわち、商用電力系統ＣＳの供給電力に余裕があるとき、蓄電池１に充電し、商用電力系統ＣＳからの受電電力が設定電力よりも大きくなる場合、蓄電池１からの電力を負荷系統ＬＳに供給し、受電電力の最大ピークを分散できる（ピークカットができる）。
【００５８】
さらに、蓄電池１の充電量が十分でない等で、蓄電池１から電力を供給することができない場合や蓄電地１が満充電になりそれ以上の充電が必要なくなる場合がある。その場合、蓄電システムＡは解列モードで運転される。図４は図１の蓄電システムを解列モードで運転している状態を示す図である。
【００５９】
図４に示すように解列モードでは、蓄電システムＡは、蓄電系統ＢＳを解列状態にしている。すなわち、蓄電池用パワーコンディショナー２の制御回路２０は、連系リレー２４をＯＦＦにするとともに、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター２１及び双方向インバーター２２をＯＦＦにし、蓄電池用パワーコンディショナー２の動作を停止する。これにより、商用電力系統ＣＳからの受電電力は、負荷系統ＬＳにのみ供給される。
【００６０】
また、図４に示す解列モードの場合、連系リレー２４をＯＦＦにすることで解列しているものとしているが、これに限定されるものではなく、双方向インバーター２２がＯＦＦになると、回路が切断されるようなインバーターを用いている場合、連系リレー２４はＯＮのまま、双方向インバーター２２をＯＦＦにすることで、解列モードすることが可能となる。なお、連系リレー２４はＯＮ、ＯＦＦの切替えが、双方向インバーター２２のＯＮ、ＯＦＦの切替えよりも時間がかかる場合、頻繁に解列モードに切り替わる場合、双方向インバーター２４のＯＮ／ＯＦＦで解列モードに切り替え、長期間にわたって解列モードを維持する場合に連系リレー２４をＯＦＦにするようにしてもよい。
【００６１】
また、商用電力系統ＣＳが停電等によって、負荷系統ＬＳに電力が供給されなくなる場合がある。このとき、少なくとも専用負荷系統ＬＳｐに接続された機器に電力を供給する必要がある。そのため、蓄電システムＡは、自立運転モードで運転される。図５は図１の蓄電システムを自立運転モードで運転している状態を示す図である。
【００６２】
図５に示すように、自立運転モードで蓄電システムＡを運転する場合、蓄電池１からの電力を専用負荷系統ＬＳｐにのみ供給させる。そのため、制御回路２０は、連系リレー２４をＯＦＦにし、蓄電系統ＢＳを配電部５より解列状態とする。これにより、蓄電池１からの電力が配電部５に流入しなくなる。
【００６３】
そして、制御回路２０は、自立リレー２５をＯＮにする。自立リレー２５をＯＮにすることで、蓄電池１からの電力は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター２１及び双方向インバーター２２で交流に変換され、切替器７に送られる。
【００６４】
蓄電システムＡでは、運転モードが自立運転モードに切り替わるとき、切替器７も、配電部５と専用負荷系統ＬＳｐとを接続する位置から、自立リレー２５と専用負荷系統ＬＳｐとを接続する位置に切り替わる。これにより、双方向インバーター２２からの電力が切替器７を通って、専用負荷系統ＬＳｐに供給される。これにより、停電等によって、商用電力系統ＣＳからの受電電力が滞っても、少なくとも専用電力系統ＬＳｐに電力を供給することができる。
【００６５】
以上示したように、蓄電システムＡでは、蓄電池１の充電残量、負荷系統ＬＳの需要電力量、商用電力系統ＣＳからの受電電力によって運転モードを切り替えることで、商用電力系統ＣＳからの受電電力を低減、また、少なくとも専用負荷系統ＬＳｐに電力が供給されなくなるのを抑制することができる。
【００６６】
以上示した、蓄電システムＡの各運転モードの選択は、制御部８によって行われている。以下に、制御部８が運転モードを選択する工程について図面を参照して説明する。図６は運転モードを決定するためのフローチャートである。
【００６７】
図１に示しているように、蓄電システムＡにおいて、制御部８は、電力センサー６１、制御回路２０、電力検出センサー２６及び充電量センサー１２と接続されている。そして、制御部８は、電力センサー６１より商用電力系統ＣＳからの受電電力（電流、電圧等）、電力検出センサー２６からの双方向インバーター２２の出力電力値又は入力電力値、充電量センサー１２からの蓄電地１の充電残量をそれぞれ取得している。
【００６８】
制御部８は、充電量センサー１２より蓄電池１の充電残量を取得する（ステップＳ１１）。制御部８は蓄電池１が満充電であるかどうか判断する（ステップＳ１２）。蓄電池１が満充電であるとき（ステップＳ１２でＹｅｓのとき）、制御部８は、蓄電池１への充電が不要であると判断し、電力センサー６１から受電電力を取得する（ステップＳ１３）。制御部８は、受電電力の最大値としてあらかじめ設定されている電力値、すなわち、設定電力値を記憶しており、制御部８は商用電力系統ＣＳが停電していないかどうか検出する（ステップＳ１４）。
【００６９】
通常、負荷系統ＬＳには、待機電力等があり、需要電力が０になることはない。すなわち、商用電力系統ＣＳからの受電電力が０になることはない。そのため、制御部８は、電力センサー６１から取得した電力値が０であるとき、商用電力系統ＣＳが停電状態であると判断する。
【００７０】
商用電力系統ＣＳが停電しているとき（ステップＳ１４でＹｅｓのとき）、制御部８は蓄電システムＡを自立運転モードＭ１で運転する（ステップＳ１５：図５参照）。このとき、制御部８は、制御回路２０に連系リレー２４をＯＦＦにする指示を送信するとともに、切替器７を切り替える。
【００７１】
商用電力系統ＣＳが停電していないとき（ステップＳ１４でＮｏのとき）、制御部８は受電電力が設定電力値よりも小さいかどうか判断する（ステップＳ１６）。制御部８の
【００７２】
受電電力値が設定電力値よりも小さいとき（ステップＳ１６でＹｅｓのとき）、制御部８は、蓄電池１からの電力供給は不要であると判断し、解列モードＭ２で運転する（ステップＳ１７：図４参照）。受電電力値が設定電力値と同じか超えた場合（ステップＳ１７でＮｏの場合）、制御部８は蓄電池１からの電力供給が必要であると判断し、系統連系モードＭ３で運転する（ステップＳ１８：図２参照）。
【００７３】
また、蓄電池１が満充電ではないとき（ステップＳ１２でＮｏのとき）、制御部８は受電電力が設定電力値よりも小さいかどうか判断する（ステップＳ１９）。受電電力が設定電力値よりも小さい場合（ステップＳ１９でＹｅｓの場合）、制御部８は蓄電池１への充電が可能であると判断し、充電運転モードＭ４で運転する（ステップＳ１１０：図３参照）。受電電力が設定電力値と同じかそれよりも大きい場合（ステップＳ１９でＮｏの場合）、制御部８は蓄電池１が、負荷系統ＬＳに電力を供給するために十分な充電残量であるかどうか判断する（ステップＳ１１１）。
【００７４】
蓄電池１が負荷系統ＬＳに電力を供給できる十分な充電残量を有しているとき（ステップＳ１１１でＹｅｓのとき）、制御部８は、系統連系モードＭ３で運転する（ステップＳ１８：図２参照）。また、蓄電池１が負荷系統ＬＳに電力を供給できる充電残量を有していないとき（ステップＳ１１１でＮｏのとき）、制御部８は解列モードＭ２で運転する（ステップＳ１７：図４参照）。
【００７５】
そして、制御部８は、図６に示す運転モードを決定する工程を定期的に行うことで、その時に最適な運転モードを決定している。
【００７６】
以上示したように、制御部８は商用電力系統ＣＳからの受電電量、蓄電池１の蓄電残量をもとに、運転モードを決定することで、蓄電池１の放充電を細かく制御することができ、商用電力系統ＣＳからの受電電力の最大ピーク電力の低減（ピークカット）を効率よく行うことができる。
【００７７】
次に、充電運転モードで運転したときの蓄電地１への充電量の決定過程について図面を参照して説明する。図７は本発明にかかる蓄電システムにおける蓄電量の決定工程を示すフローチャートである。なお、図７の蓄電量の決定工程は、上述の運転モードの決定工程で、充電運転モードＭ４（図３参照）が選択された後に行われる工程である。
【００７８】
通常蓄電池１では、単位時間当たりの充電可能電力（充電速度）の最大値が決められている。そのため、以下の説明では、充電速度を充電可能電力と称する。また、蓄電池１への蓄電能力は、双方向インバーター２２の出力（電力検出センサー２６で検出した電力情報）を変動させることで、商用電力系統ＣＳからの受電電力を調整することができる。すなわち、双方向インバーター２２の出力電力と、商用電力系統ＣＳからの受電電力のうち蓄電池１に供給される充電電力とが対応している。
【００７９】
運転モードの決定工程で、充電運転モードＭ４が選択されると、制御部８は、受電電力と設定電力値のとの差分値を算出する（ステップＳ２１）。受電電力と設定電力値の差分値より、蓄電池１への充電電力値を算出する（ステップＳ２２）。算出された充電電力値が蓄電地１への充電可能電力の最大値よりも大きいかどうか判断する（ステップＳ２３）。受電電力と設定電力値の差分値より算出した充電電力値が蓄電地１への充電可能電力の最大値よりも大きいとき（ステップＳ２３でＹｅｓのとき）、制御部８は、双方向インバーター２２の出力が蓄電池１を充電可能電力の最大値で充電するときの出力（最大出力）になっているかどうか判断する（ステップＳ２４）。
【００８０】
双方向インバーター２２からの充電電力値（出力電力値）が充電可能電力の最大値であるとき（ステップＳ２４でＹＥＳのとき）、制御部８は制御回路２０に双方向インバーター２２の出力を維持するように指示する（ステップＳ２５）。双方向インバーター２２からの充電電力値（出力電力値）が最大出力よりも小さいとき（ステップＳ２４でＮｏのとき）、制御部８は制御回路２０に双方向インバーター２２からの充電電力値（出力電力値）が充電可能電力の最大値となるように双方向インバーター２２を制御するよう指示を送る(ステップＳ２６)。
【００８１】
受電電力と設定電力値の差分値から算出した充電電力値が蓄電地１への充電可能電力の最大値よりも小さいとき（ステップＳ２３でＮｏのとき）、制御部８は制御回路２０に双方向インバーター２２からの充電電力値（出力電力値）が受電電力と設定電力値の差分値より算出した充電電力値となるように制御する指示を送る（ステップＳ２７）。
【００８２】
このように制御部８は、受電電力と設定電力値の差に基づいて、蓄電地１への充電電力値を変動させることで、蓄電池１の充電を行うときにも、受電電力が設定電力値を超えるのを抑制することが可能である。
【００８３】
これにより、蓄電システムＡでは、蓄電池１からの電力を負荷系統ＬＳに供給することで受電電力の最大ピーク電力をカットするとともに、蓄電池１を充電するときにも受電電力の最大ピーク電力のカットを行うことが可能である。このことから、蓄電システムＡでは、受電電力を確実に低減することが可能である。
【００８４】
なお、設定電力値として、蓄電システムＡを有する電力需要家の契約電力としてもよいが、例えば、実際の制御を行う場合、受電電力が契約電力を超えるのはよろしくない。そこで、設定電力値を契約電力に対して一定の余裕を持たせた値としてもよい。一定の余裕を持たせる方法としては、例えば、安全率を掛ける方法を挙げることができる。すなわち、設定電力値として、契約電力の０．９又は０．８程度の安全率を掛けた値とすることで、で受電電力が設定電力値を超えても、受電電力が契約電力に達するまでに余裕があるので、制御部８が蓄電システムＡの運転モードを変更する或いは蓄電池１の充電電力値を変更するための時間を得ることができる。
【００８５】
（第２実施形態）
本発明にかかる蓄電システムの他の例について図面を参照して説明する。図８は本発明にかかる蓄電システムの他の例を示すブロック図である。図８に示す蓄電システムＢは、複数個の蓄電地１と、蓄電池１ごとに直列に接続された蓄電池用パワーコンディショナー２とを備えている。そして、蓄電池用パワーコンディショナー２は配電部５に並列に接続されている。
【００８６】
すなわち、蓄電システムＢでは、蓄電池１と蓄電池用パワーコンディショナー２を備える蓄電系統ＢＳが配電部５に並列に接続された構成となっている。なお、蓄電池１及び蓄電池用パワーコンディショナー２の構成については、図１に示す蓄電システムＡと同じ構成となっており、実質上同じ部分には、同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。
【００８７】
制御部８は、全ての蓄電地１の充電残量を検出し、その充電残量の総和が、満充電時の充電残量の総和よりも小さいかどうか判断する。そして、充電残量の総和が、満充電時の充電残量の総和よりも小さいとき、充電運転モードで運転する。そして、充電運転モードのとき、受電電力と設定電力値との差が、全ての充電池１への充電可能電力の総和よりも大きいかどうか判断し、受電電力と設定電力値との差が充電可能電力の総和よりも大きいとき、制御部８はすべての蓄電地１に対して、充電可能電力の最大値で充電する。また、受電電力と設定電力値との差が充電可能電力の総和よりも小さいとき、それぞれの蓄電地１に合わせて充電可能電力を調整する。
【００８８】
なお、充電池１から供給される電力或いは充電電力は、必ずしも同じではなく、変動する場合がある。この場合、蓄電池１の充電残量に合わせて、各蓄電池１への充電可能電力を変動させるようになっていてもよい。また、逆に、全ての充電池１に対して、同じ充電可能電力で充電を行い、充電が終了した蓄電池１から充電を停止するようにしてもよい。
【００８９】
複数個の蓄電地１を並列に接続した場合でも、蓄電システムＡでは、蓄電池１からの電力を負荷系統ＬＳに供給することで受電電力の最大ピーク電力をカットするとともに、蓄電池１を充電するときの受電電力の最大ピーク電力のカットを行うことが可能である。このことから、蓄電システムＡでは、受電電力を確実に低減することが可能である。
【００９０】
（第３実施形態）
本発明にかかる蓄電システムを備えた電力供給システムについて図面を参照して説明する。図９は本発明にかかる蓄電システムを備えた電力供給システムのブロック図である。図９に示す電力供給システムＰＷｓは、発電系統ＧＳ（発電システム）を備えている以外は、図１に示す電力供給システムと同じであり、実質上同じ部分には、同じ符号が付してある。なお、発電系統ＧＳは太陽電池３及び太陽電池用パワーコンディショナー４とを含む構成となっている。
【００９１】
電力供給システムＰＷｓでは、蓄電池１が蓄電池用パワーコンディショナー２を介して配電部５に接続されているとともに、太陽電池３が太陽電池用パワーコンディショナー４を介して配電部５に接続されている。すなわち、蓄電系統ＢＳと発電系統ＧＳとが並列に接続されている。
【００９２】
太陽電池用パワーコンディショナー４は、ＤＣ／ＤＣコンバーター４１と、インバーター（ＤＣ／ＡＣコンバーター）４２と、保護リレー４３と、連系リレー４４とを備えている。太陽電池用パワーコンディショナー４は太陽電池３側から、ＤＣ／ＤＣコンバーター４１、インバーター４２、保護リレー４３及び連系リレー４４がこの順番に接続されている。
【００９３】
太陽電池３は太陽光を電気エネルギに変換する発電装置であり、従来よく知られたものであるので詳細は省略する。太陽電池３の発電電力は太陽電池用パワーコンディショナー４のＤＣ／ＤＣコンバーター４１に流入する。太陽電池３で発電される電力は直流であり、日照量、気温等の条件によって、発電電圧が変動する。ＤＣ／ＤＣコンバーター４１は入力電圧を任意の出力電圧に変換することができるものであり、太陽電池３の発電電力が変動した場合でも、一定の電圧に変換して出力する。
【００９４】
商用電力系統ＣＳ及び負荷系統ＬＳは交流であり、ＤＣ／ＤＣコンバーター４１の出力は直流であるため、ＤＣ／ＤＣコンバーター４１からの出力電力は、そのままでは負荷系統ＬＳに供給することも、また、商用電力系統ＣＳに逆潮流させることもできない。そこで、ＤＣ／ＤＣコンバーター４１の出力は、インバーター４２で直流から交流に変換される。なお、ＤＣ／ＤＣコンバーター４１及びインバーター４２の構成は、従来用いられているものと同じであり、詳細は省略する。
【００９５】
保護リレー４３は常時ＯＮのスイッチであり、大電流が流れたとき、太陽電池３や太陽電池用パワーコンディショナー４に異常が発生したとき等にＯＦＦになり、太陽電池用パワーコンディショナー４を構成する回路、機器等を保護する。
【００９６】
連系リレー４４は太陽電池３の発電電力を配電部５に供給するときにＯＮになるスイッチである。連系リレー４４は、通常ＯＮになっており、停電等により商用電力系統ＣＳから受電できなくなったり、商用電力系統ＣＳからの受電電力で蓄電池１を充電したりする場合等にＯＦＦになる。なお、保護リレー４３と連系リレー４４とは、逆に配置されていてもよい。
【００９７】
太陽電池用パワーコンディショナー４は、ＤＣ／ＤＣコンバーター４１、インバーター４２、保護リレー４３及び連系リレー４４を制御するための制御回路４０を備えている。なお、太陽電池用パワーコンディショナー４は、太陽電池３の最大電力点追従制御も行うことが可能となっており、その制御は制御回路４０が行う。なお、保護リレー４３、連系リレー４４は従来よく知られた構造を有するものであり、詳細は省略する。また、リレーとしているが、大電力をスイッチングできるスイッチング素子を用いてもよい。また、制御回路２０は、それ自体独立して太陽電池用パワーコンディショナー４を制御する構成であってもよいし、制御部８の指示に従って従動的に太陽電池用パワーコンディショナー４を制御する構成であってもよい。
【００９８】
また、蓄電池用パワーコンディショナー２には、太陽電池用ＤＣ／ＤＣコンバーター２７が備えられている。太陽電池用ＤＣ／ＤＣコンバーター２７は、太陽電池３の発電電力を直接、特殊負荷系統ＬＳｐに供給するときに駆動される。このＤＣ／ＤＣコンバーター４６は、太陽電池３から特殊負荷系統ＬＳｐに電力を供給するときにのみ動作するので、太陽電池３側が入力、特殊負荷系統ＬＳｐ側（双方向インバーター２２側）が出力の一方向コンバーターであり、太陽電池用パワーコンディショナー４に取り付けられているＤＣ／ＤＣコンバーター４１と同様の構成を有している。
【００９９】
このような構成の電力供給システムＰＷｓにおいて、太陽電池３が発電している場合、その発電電力を負荷系統ＬＳに供給するようになっている。そして、太陽電池３の発電電力だけでは、商用電力系統ＣＳからの受電電力を設定電力値以下に抑えることができない場合、蓄電池１からの電力を負荷系統ＬＳに供給する構成となっている。また、商用電力系統ＣＳの停電等による自立運転を行う場合、蓄電池用パワーコンディショナー２の太陽電池用ＤＣ／ＤＣコンバーター２７を利用し、太陽電池３の発電電力を専用負荷系統ＬＳｐに供給することが可能となっている。
【０１００】
このような構成の電力供給システムＰＷｓにおいて、蓄電池１を商用電力系統ＣＳからの受電電力で充電する場合、発電系統ＧＳを解列状態にする。この解列状態は、連系リレー４４をＯＦＦにする方法やインバーター４２をＯＦＦにする方法等があるが、蓄電池用パワーコンディショナー２と同様、解列状態の切替えの頻度、切替え時間に基づいていずれかの方法を選択するようにしてもよい。
【０１０１】
このような、構成の電力供給システムＰＷｓであっても、蓄電池１からの電力を及び太陽電池３の発電電力を負荷系統ＬＳに供給することで受電電力の最大ピーク電力をカットするとともに、蓄電池１を充電するときの受電電力の最大ピーク電力のカットを行うことが可能である。このことから、蓄電システムＡでは、受電電力を確実に低減することが可能である。
【０１０２】
本実施形態において、電力供給システムの発電装置として太陽電池を採用しているが、これに限定されるものではなく、独立して発電するもの、特に、自然エネルギを利用する、風力、地熱等、或いは、太陽電池を含めこれらを複数種備えたものであってもよい。また、発電装置としてガスタービン又は蒸気タービン或いはその両方を用いた発電装置や、燃料電池等を採用することも可能である。
【０１０３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明は、商用電力系統から受電する受電電力を削減するための、電力供給システム、例えば、オフィスビルやマンションのコジェネレーションシステム、一般家庭の太陽発電システム、工場等の電力供給システムに採用することが可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
Ａ  蓄電システム
１  蓄電池
１１  ブレーカー
１２  充電量センサー
２  蓄電池用パワーコンディショナー
２０  制御回路
２１  双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター
２２  双方向インバーター
２３  保護リレー
２４  連系リレー
２５  自立リレー
２６  電力検出センサー
２７  太陽電池用ＤＣ／ＤＣコンバーター
３  太陽電池
４  太陽電池用パワーコンディショナー
４１  ＤＣ／ＤＣコンバーター
４２  インバーター
４３  保護リレー
４４  連系リレー
５  配電部
６  受電部
６１  電力センサー
７  切替器
８  制御部
ＬＳ  負荷系統
ＢＳ  蓄電系統
ＧＳ  発電系統
ＣＳ  商用電力系統
【図１】
2014121151.tif 000003
【図２】
2014121151.tif 000004
【図３】
2014121151.tif 000005
【図４】
2014121151.tif 000006
【図５】
2014121151.tif 000007
【図６】
2014121151.tif 000008
【図７】
2014121151.tif 000009
【図８】
2014121151.tif 000010
【図９】
2014121151.tif 000011