(57)【要約】【課題】自立運転時における発電部の発電量不足によって電気機器が誤動作等するのを未然に防止し得る発電システムとそのパワーコンディショナとを提供する。【解決手段】太陽光発電装置１と、自立運転機能を備えたパワーコンディショナ３と、パワーコンディショナ３の自立運転専用コンセントから電力供給を受ける給湯器４とで構成される発電システムにおいて、パワーコンディショナの制御部８を給湯器の制御部１３と通信可能に接続する。パワーコンディショナの制御部８は、自立運転開始後に給湯器４の起動を検出すると、給湯器４を凍結予防ヒータ１２のみが動作する暫定運転状態に制御し、この状態でパワーコンディショナ３の出力電圧が予定通り維持されているかを判断する。そして、出力電圧が低下することなく維持されていれば給湯器４の暫定運転状態を解除し、給湯器４を通常動作可能な状態にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電部と、この発電部により発電された電力を電力系統に連系させるとともに、電力系統の停電時には前記発電部で発電された電力を自立運転専用コンセントから外部の電気機器に供給可能にする自立運転機能を備えたパワーコンディショナと、前記パワーコンディショナの自立運転時に前記自立運転専用コンセントから電力供給を受ける電気機器とで構成された発電システムにおいて、
前記パワーコンディショナの制御部は、前記電気機器の制御部と通信可能に接続され、自立運転開始後に前記電気機器の起動を検出すると、当該電気機器を所定の電気負荷のみが動作する暫定運転状態に制御するとともに、この状態で前記パワーコンディショナの出力電圧を検出して当該出力電圧が所定電圧以上であれば前記暫定運転状態を解除する制御構成を備えていることを特徴とする発電システム。
【請求項２】
前記パワーコンディショナの制御部は、前記パワーコンディショナの発電部側の入力電圧に応じて、前記電気機器の制御部の制御を制限しまたはその制限を解除する制御構成を備えていることを特徴とする請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記電気機器の制御部の制御の制限には、前記電気負荷の単位時間当たりの作動量を低下させる制御が含まれることを特徴とする請求項２に記載の発電システム。
【請求項４】
前記電気機器が給湯器であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発電システム。
【請求項５】
前記暫定運転状態で動作する電気負荷が凍結予防用の電気ヒータであることを特徴とする請求項４に記載の発電システム。
【請求項６】
発電部により発電された電力を電力系統に連系させるとともに、電力系統の停電時には前記発電部で発電された電力を自立運転専用コンセントから外部の電気機器に供給可能にする自立運転機能を備えたパワーコンディショナにおいて、
前記パワーコンディショナの制御部は、前記電気機器の制御部と通信可能に構成され、自立運転開始後に前記電気機器の起動を検出すると、当該電気機器を所定の電気負荷のみが動作する暫定運転状態に制御するとともに、この状態で前記パワーコンディショナの出力電圧を検出して当該出力電圧が所定電圧以上であれば前記暫定運転状態を解除する制御構成を備えていることを特徴とするパワーコンディショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は発電システムおよびそのパワーコンディショナに関し、より詳細には、太陽光発電装置を備えた発電システムにおける電力系統の停電時のパワーコンディショナの自立運転機能に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光発電装置のパワーコンディショナには、商用電源などの電力系統が停電したときに太陽光発電装置で発電される電力を非常用電源として利用できるようにする自立運転機能を備えたものが提案されている。
【０００３】
このような自立運転機能を備えたパワーコンディショナには、自立運転時に太陽光発電装置で発電された電力を所定の電気機器に供給するための専用の電源コンセント（自立運転専用コンセント）が備えられており、自立運転時にこの電源コンセントに電気機器を接続することにより、当該電源コンセントに接続された電気機器に太陽光発電装置で発電された電力を供給できるように構成されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５２４８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の構成には以下のような問題があり、その改善が望まれていた。
【０００６】
すなわち、太陽光発電装置の発電量は季節や時間帯、天候などによって変化する日射量に応じて変動する（つまり、発電量は一定しない）。その一方で、発電部の発電量が電気機器を動作させるのに必要な発電量であるか否かは、自立運転専用コンセントに電気機器を接続してみなければ分からない。すなわち、電気機器を自立運転専用コンセントに接続していない状態では自立運転専用コンセントには電流は流れないため、自立運転専用コンセントに電気機器を接続する前に発電部での発電量が十分か否かを判断することはできない。そのため、従来の発電システムでは、太陽光発電装置の発電量が低いときに上記自立運転専用コンセントに電気機器が接続されると、当該電気機器の動作に必要な電力が得られずに電気機器の動作が停止したり誤動作したりすることがあり、電気機器の破損や故障を招くおそれがあった。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、自立運転時における発電部の発電量不足によって電気機器が誤動作等するのを未然に防止し得る発電システムとそのパワーコンディショナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の発電システムは、発電部と、この発電部により発電された電力を電力系統に連系させるとともに、電力系統の停電時には上記発電部で発電された電力を自立運転専用コンセントから外部の電気機器に供給可能にする自立運転機能を備えたパワーコンディショナと、上記パワーコンディショナの自立運転時に上記自立運転専用コンセントから電力供給を受ける電気機器とで構成された発電システムにおいて、上記パワーコンディショナの制御部は、上記電気機器の制御部と通信可能に接続され、自立運転開始後に上記電気機器の起動を検出すると、当該電気機器を所定の電気負荷のみが動作する暫定運転状態に制御するとともに、この状態で上記パワーコンディショナの出力電圧を検出して当該出力電圧が所定電圧以上であれば上記暫定運転状態を解除する制御構成を備えていることを特徴とする。
【０００９】
この請求項１に係る発電システムでは、パワーコンディショナの自立運転が開始され、それに伴って自立運転専用コンセントに接続された電気機器への電力供給が開始される（つまり、電気機器が起動する）と、パワーコンディショナの制御部は、当該電気機器を暫定運転状態に制御する。この暫定運転状態は当該電気機器のうちの一部の電気負荷のみを動作させる運転態様であり、パワーコンディショナの制御部は、このように電気機器の一部の電気負荷だけを動作させた状態でパワーコンディショナの出力電圧が予定通り維持されているか（換言すれば、自立運転専用コンセントの定格出力電圧を維持しているか）を所定電圧との比較で判断する。つまり、検出された出力電圧が所定電圧以上であれば予定通りの出力電圧が維持されていると判断し、その場合には、発電部の発電量に余裕があるとみなして電気機器の暫定運転状態を解除する。これにより、自立運転専用コンセントに接続された電気機器は通常どおりの動作が可能になる。
【００１０】
ここで、暫定運転状態のとき動作させる「所定の電気負荷」としては、暫定運転の際に発電部の発電量の不足によってその動作が停止しても危険のない電気負荷であって、かつ、動作時の消費電力が大きい電気負荷、つまり、動作によりパワーコンディショナの出力電圧に影響を与えやすい電気負荷（たとえば、電気ヒータなど）が好適に採用される。
【００１１】
このように、請求項１に係る発電システムでは、パワーコンディショナが自立運転を開始したときに、電気機器に暫定運転を行わせ、この状態で発電部の発電量が十分あるかを予測し、十分であると予想されたときに暫定運転を解除するようになっているので、暫定運転が解除されて通常どおり動作可能になった電気機器が電力不足に陥る可能性が少なく、自立運転の開始に伴う電気機器の破損や故障のおそれが少ない発電システムを提供することができる。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の発電システムは、請求項１に記載の発電システムにおいて、上記パワーコンディショナの制御部は、上記パワーコンディショナの発電部側の入力電圧に応じて、上記電気機器の制御部の制御を制限しまたはその制限を解除する制御構成を備えていることを特徴とする。
【００１３】
この請求項２に係る発電システムでは、パワーコンディショナの制御部は、パワーコンディショナの発電部側の入力電圧（つまり、発電部の出力電圧）から発電部の発電量に余裕があるか否かを判断する。たとえば、パワーコンディショナの入力電圧が低い場合には発電量に「余裕がない」または「余裕が少ない」と判断し、電気機器の制御部に対して電気機器の制御の制限（たとえば、動作中の電気負荷の現状保持や動作中の電気負荷の一部または全部の停止等）を要求して、発電量が不足するのを回避・解消させる。これに対し、パワーコンディショナの入力電圧が高い場合には発電量に「余裕がある」と判断して、電気機器の制御部に対して実施中の制限があればその解除を要求し、電気機器側での消費電力の増加を許容する。
【００１４】
このように、請求項２に係る発電システムでは、パワーコンディショナの制御部がパワーコンディショナの入力電圧に応じて電気機器の制御に制限を要求したり、その制限の解除を要求するので、パワーコンディショナの自立運転中に電気機器が電力不足に陥ることが回避・解消される。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発電システムは、請求項２に記載の発電システムにおいて、上記電気負荷の制御の制限には、上記電気負荷の単位時間当たりの作動量を低下させる制御が含まれることを特徴とする。
【００１６】
この請求項３に係る発電システムでは、電気機器の制御部に対する制御の制限に電気負荷の単位時間当たりの作動量を低下させる制御が含まれることから、このような制御がなされると、電気負荷の急激な作動に伴う一時的な消費電力の増加が緩和され、電気機器が電力不足に陥るのを回避することができる。
【００１７】
本発明の請求項４に記載の発電システムは、請求項１から３のいずれかに記載の発電システムにおいて、上記電気機器が給湯器であることを特徴とする。すなわち、この請求項４に係る発電システムでは、パワーコンディショナの自立運転専用コンセントに給湯器が接続されるので、電力系統の停電時においても給湯器を使用することができる。
【００１８】
そして、本発明の請求項５に記載の発電システムは、請求項４に記載の発電システムにおいて、上記暫定運転状態で動作する電気負荷は凍結予防用の電気ヒータであることを特徴とする。つまり、この請求項５に係る発電システムでは、自立運転開始に伴う暫定運転により給湯器に備えられる凍結予防用の電気ヒータのみが動作するが、このときに発電部の発電量不足によって電気ヒータの動作が停止しても給湯器の給湯性能はほとんど損なわれないので、電力系統が復帰したときに給湯器の運転に支障が出ることが回避される。
【００１９】
本発明の請求項６に記載のパワーコンディショナは、請求項１から５に記載の発電システムに適用されるパワーコンディショナであって、発電部により発電された電力を電力系統に連系させるとともに、電力系統の停電時には上記発電部で発電された電力を自立運転専用コンセントから外部の電気機器に供給可能にする自立運転機能を備えたパワーコンディショナにおいて、上記パワーコンディショナの制御部は、上記電気機器の制御部と通信可能に構成され、自立運転開始後に上記電気機器の起動を検出すると、当該電気機器を所定の電気負荷のみが動作する暫定運転状態に制御するとともに、この状態で上記パワーコンディショナの出力電圧を検出して当該出力電圧が所定電圧以上であれば上記暫定運転状態を解除する制御構成を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、パワーコンディショナが自立運転を開始したときには、パワーコンディショナの自立運転専用コンセントに接続されている電気機器の一部の電気負荷のみを動作させる暫定運転を行い、この暫定運転中に発電部の発電量が電気機器の動作に十分か否かを予測するとともに、発電部の発電量が十分な場合にはパワーコンディショナの制御部が電気機器の暫定運転を解除させるので、少なくとも、自立運転の開始当初に自立運転専用コンセントに接続されている電気機器が電力不足に陥ることが回避され、電力不足によって電気機器が誤動作等することが未然に防止される。
【００２１】
そして、自立運転中は、パワーコンディショナの制御部がパワーコンディショナの入力電圧に応じて電気機器の制御に制限を加えたり、あるいは、その制限を解除したりするので、パワーコンディショナの自立運転中においても電気機器が電力不足に陥ることが回避・解消される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る発電システムの概略構成の一例を示すブロック回路図である。
【図２】同発電システムの自立運転開始時におけるパワーコンディショナの制御部の制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】太陽光発電装置の出力特性の一例を示す説明図である。
【図４】同発電システムの自立運転中におけるパワーコンディショナの制御部の制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】同発電システムの自立運転中における給湯器の制御部の制御手順の一例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】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
実施形態１
図１は本発明に係る発電システムの概略構成を示している。この図１に示す発電システムは、発電部として太陽光発電装置１を備えた発電システムであって、上記太陽光発電装置１と、この太陽光発電装置１により発電された電力を電力系統（たとえば、単相交流１００Ｖまたは単相交流２００Ｖの商用電源）２に連系させるためのパワーコンディショナ３と、電力系統２の停電時に太陽光発電装置１で発電された電力を電源として動作する給湯器（電気機器）４とを主要部として構成されている。
【００２４】
太陽光発電装置１は、周知のとおり、複数枚の太陽電池（セル）を直並列接続して必要な電圧が得られるように構成した太陽光発電パネルを備えており、この太陽光発電パネルを日照条件の良い場所（たとえば、屋根上やベランダなど）に設置することによって構成されている。
【００２５】
パワーコンディショナ３は、太陽光発電装置１で発電された直流電力を電力系統２に連系可能な交流電力に変換する系統連系インバータ装置であって、太陽光発電装置１で発電された直流電力を昇圧するコンバータ部（ＤＣ／ＤＣコンバータ）５と、コンバータ部５で昇圧された直流電力を電力系統２に連系可能な交流電力に変換するインバータ部（ＤＣ／ＡＣインバータ）６と、インバータ部６で変換された交流電力を電力系統２に供給するための継電器である系統連系リレー７と、これらコンバータ部５、インバータ部６および系統連系リレー７の動作などパワーコンディショナ３の各部を制御する制御部８とを主要部として備えている。
【００２６】
そして、本実施形態に示すパワーコンディショナ３は、これら系統連系インバータ装置としての基本構成に加えて、電力系統２の停電時に太陽光発電装置１で発電される電力を外部の電気機器（本実施形態では給湯器４）に供給できるようにするための自立運転専用コンセント９と、パワーコンディショナ３の自立運転時にインバータ部６で変換された交流電力をこの自立運転専用コンセント９に接続するための継電器である自立運転用リレー１０とを備えている。
【００２７】
すなわち、このパワーコンディショナ３は自立運転機能を備えており、制御部８は、電力系統２が正常である（つまり、電力系統２が停電していない）ときには系統連系リレー７の接点を閉じてインバータ部６と電力系統２とを接続し、太陽光発電装置１と電力系統２を連系させる一方で、電力系統２が停電したときには系統連系リレー７の接点を開いてインバータ部６を電力系統２から解列させるとともに、自立運転用リレー１０の接点を閉じてインバータ部６と自立運転専用コンセント９とを接続して、太陽光発電装置１で発電された電力が自立運転専用コンセント９に供給される（つまり、自立運転する）ように構成されている。
【００２８】
なお、自立運転用リレー１０には接点常開の継電器が用いられており、電力系統２が正常な場合にはその接点は開かれている。つまり、自立運転専用コンセント９は、パワーコンディショナ３が自立運転を行う時にのみ使用される電源コンセントとして構成されている。また、図示例では、自立運転専用コンセント９はパワーコンディショナ３に備えられている場合を示したが、この自立運転専用コンセント９はパワーコンディショナ３の外部に備えられるように構成されていてもよい。
【００２９】
そして、このパワーコンディショナ３には、これらの他に図示しない電源部が備えられており、この電源部は、電力系統２が正常なとき（電力系統２が停電していないとき）には太陽光発電装置１または電力系統２から電力供給を受けてパワーコンディショナ３の各部に駆動電力を供給する一方、電力系統２が停電しているときには太陽光発電装置１から電力供給を受けてパワーコンディショナ３の各部に駆動電力を供給するように構成されている。また、この他、パワーコンディショナ３には図示しない表示部なども備えられている。
【００３０】
給湯器４は、市水などの水源から供給される水を給湯設定温度の温水に加熱昇温させて給湯栓に供給する給湯装置であって、その基本的な構成は周知であるので詳細な説明は省略するが、この給湯器４には、図１に示すように、少なくとも、バーナを備えた燃焼部１１と、水が流れる配管の凍結を防止するための電気ヒータからなる凍結予防ヒータ１２と、これら燃焼部１１および凍結予防ヒータ１２を含む給湯器各部を制御する制御部１３と、給湯器各部に駆動電力を供給する電源部１４とが備えられている。なお、この給湯器４を構成する各部には、上記凍結予防ヒータ１２をはじめとして駆動源として電気を用いる様々な電気負荷が備えられている。
【００３１】
そして、本実施形態では、このように構成された給湯器４の制御部１３とパワーコンディショナ３の制御部８とは通信可能に接続されている。すなわち、パワーコンディショナ３の制御部８と給湯器４の制御部１３は通信線１５を介して通信接続されており、後述するように、パワーコンディショナ３の制御部８が給湯器４の制御部１３に対して様々な制御を行うようになっている。
【００３２】
次に、このように構成された発電システムにおける自立運転時の動作について説明する。
図２は、電力系統２が停電してパワーコンディショナ３が自立運転を開始するときの手順を示している。
【００３３】
本実施形態に示すパワーコンディショナ３は、上述したように自立運転機能を備えていることから、電力系統２が停電すると、パワーコンディショナ３の制御部８は電力系統２の停電を検知して、自立運転を開始する（図２ステップＳ１参照）。この自立運転では、制御部８は、まずインバータ部６を動作させる。これにより、太陽光発電装置１で発電されコンバータ部５で昇圧された直流電力がインバータ部６に供給されるとともに、インバータ部６において自立運転専用コンセント９に供給するための交流電力（たとえば、一般家庭用の交流電源であるＡＣ１００Ｖ）に変換される。
【００３４】
インバータ部６が動作すると、次に制御部８は、自立運転用リレー１０の接点を閉じて（ＯＮにして）、自立運転専用コンセント９をインバータ部６に接続する（図２ステップＳ２参照）。これにより、インバータ部６で生成された交流電力が自立運転専用コンセント９に供給される。このとき制御部８は、系統連系リレー７の接点を開いており、インバータ部６は電力系統２から解列されている。
【００３５】
このようにして、自立運転専用コンセント９に交流電力が供給されると当該コンセント９は使用可能となるので、この状態で自立運転専用コンセント９に給湯器４の電源部１４が接続されることによって、給湯器４に太陽光発電装置１で発電された電力が供給されるようになる（図２ステップＳ２参照）。つまり、給湯器４が自立運転専用コンセント９から電力供給を受けるためには、給湯器４の電源部１４に備えられた電源プラグ（図示せず）の接続先を、家庭用の電源コンセント（図示せず）から自立運転専用コンセント９に変更する必要がある。
【００３６】
給湯器４の電源部１４が自立運転専用コンセント９に接続され、給湯器４の電源部１４に電力が供給されると、それによって起動した給湯器４の制御部１３は、パワーコンディショナ３の制御部８との通信を開始する。パワーコンディショナ３の制御部８は、自立運転中に給湯器４の制御部１３との通信が開始されたことにより、これをもって給湯器４が自立運転専用コンセント９から供給される電力によって起動した（換言すれば、自立運転専用コンセント９から給湯器４への電力供給が開始された）ことを検出する。
【００３７】
このようにして給湯器４が起動されると、次にパワーコンディショナ３の制御部８は、給湯器４の制御部１３に対してパワーコンディショナ３が自立運転中であることを通知して給湯器４を所定の自立運転モードに設定するとともに、給湯器４を所定の電気負荷のみが動作する暫定運転状態に制御する。
【００３８】
ここで、給湯器４の暫定運転は、後述するように、太陽光発電装置１の発電量が給湯器４を動作させるのに十分であるか否かを判断するために、給湯器４の一部の電気負荷（たとえば、凍結予防ヒータ）のみを動作させる暫定的な運転態様であって、本実施形態では、この暫定運転状態への制御は、パワーコンディショナ３の制御部８から給湯器４の制御部１３に対して、凍結予防ヒータ１２のみを動作させる（電気ヒータをＯＮさせる）動作指令を出すことによって行われる（図２ステップＳ３参照）。
【００３９】
ここで、本実施形態において、給湯器４の暫定運転状態で動作させる電気負荷として凍結予防ヒータ１２を用いているのは、暫定運転を行わせたときに太陽光発電装置１の発電量不足によって凍結予防ヒータ１２の動作が停止しても危険がないこと、および、凍結予防ヒータ１２は動作時の消費電力が比較的大きく、後述するパワーコンディショナ３の出力電圧Ｖpcoutに基づく発電量の確認をより正確に行えることなどの理由に基づいている。したがって、このような条件を満たす電気負荷であれば、凍結予防ヒータ１２以外の電気負荷を暫定運転で動作させるように構成することも可能である。
【００４０】
また、本実施形態では、給湯器４を暫定運転状態に制御するにあたり、給湯器４の制御部１３に対して動作させる電気負荷を指定して動作指令を出すようにした場合を示したが、たとえば、給湯器４の制御部１３に暫定運転で動作させる電気負荷をあらかじめ設定しておき、パワーコンディショナ３の制御部８は給湯器４の制御部１３に対して暫定運転の開始だけを指令するように構成してもよい。したがって、たとえば、上述した自立運転中であることの通知を暫定運転開始の指令として用い、この通知を受けた給湯器４の制御部１３が自動的に暫定運転を開始させるように構成することも可能である。
【００４１】
そして、給湯器４が暫定運転を開始すると、この状態、つまり給湯器４が暫定運転状態にあるときに、制御部８はパワーコンディショナ３の出力電圧（つまり、インバータ部６の出力電圧）Ｖpcoutを検出し、この検出した出力電圧Ｖpcoutが所定電圧（本実施形態では、ＡＣ１０１Ｖ）Ａ以上であるか否かを判断する（図２ステップＳ４参照）。ここで、この判断に用いる所定電圧Ａは、自立運転専用コンセント９から出力させる交流電圧（本実施形態ではＡＣ１００Ｖ）に基づいて設定されている。そして、本実施形態では、この判断はパワーコンディショナ３の出力電圧Ｖpcoutが上記所定電圧Ａを維持することができるか否かの観点から、上記所定電圧Ａ以上の状態が一定時間以上継続できるかによって判断するようにしている。
【００４２】
そして、この判断の結果、パワーコンディショナ３の出力電圧Ｖpcoutが上記所定電圧Ａ以上である（上記所定電圧Ａ以上の状態を維持できる）場合には、制御部８は給湯器４の暫定運転状態を解除する制御を行う。具体的には、制御部８から給湯器４の制御部１３に対して、凍結予防ヒータ１２の動作を停止させる（電気ヒータをＯＦＦさせる）動作指令を出力する（図２ステップＳ５参照）。
【００４３】
これにより、給湯器４の制御部４は凍結予防ヒータ１２の動作を停止させて暫定運転状態から通常の動作（正常動作）に復帰する（図２ステップＳ６参照）。つまり、給湯器４は、図示しないリモコン等の操作に応じた動作を行える状態に復帰する。なお、このとき給湯器４の制御部１３に自立運転モード中の動作制限が設定されている場合には、給湯器４の制御部１３は当該動作制限に従って給湯器４の動作制御を行う。
【００４４】
これに対して、図２ステップＳ４の判断の結果、パワーコンディショナ３の出力電圧Ｖpcoutが上記所定電圧Ａ未満である（上記所定電圧Ａを維持できない）場合には、制御部８は自立運転用リレー１０の接点を開くとともに、インバータ部６の動作を停止させて、パワーコンディショナ３に設けられる表示部（図示せず）などに発電電力が不足している旨の表示を行う（図２ステップＳ７参照）。
【００４５】
そして、一定時間が経過するのを待って（図２ステップＳ８参照）、再び図２ステップＳ１からの処理を開始する。これは、太陽光発電装置１の発電量は、時間帯や天候によって変化する日射量によって増減するためであり、一定時間をおいて発電量が上昇していないか再び判断するようになっている。
【００４６】
このように、本実施形態の発電システムでは、パワーコンディショナ３が自立運転を開始したときには、自立運転専用コンセント９に接続されている給湯器４に対して、一部の電気負荷（凍結予防ヒータ１２）のみを動作させる暫定運転を行わせるとともに、この暫定運転中にパワーコンディショナ３の制御部８が太陽光発電装置１の発電量が給湯器４を動作させるのに十分であるか否かを判断し、発電量が十分であると判断した場合には給湯器４を正常動作に移行させるようにしているので、自立運転開始時において太陽光発電装置１の発電量が不足している状態で給湯器４の動作（正常動作）が行われることが回避される。
【００４７】
次に、自立運転開始後におけるパワーコンディショナ３の制御部８の制御および給湯器４の制御部１３の制御について説明する。ここで、図３は太陽光発電装置１の出力特性を示しており、また、図４は自立運転中におけるパワーコンディショナ３の制御部８の制御手順を、図５は自立運転中における給湯器４の制御部１３の制御手順をそれぞれ示している。
【００４８】
図３に示すように、この種の太陽光発電装置１は出力電圧を上げていくと、その出力電力は最大電力点電圧Ｖpmaxを最大（Ｐmax）として低下する関係にある。そのため、本実施形態に示す発電システムではこのような太陽光発電装置１の出力特性を利用して、自立運転中はパワーコンディショナ３の制御部８が太陽光発電装置１の出力電圧、つまり、パワーコンディショナ３の太陽光発電装置１側の入力電圧（コンバータ部５の入力電圧）Ｖpcinを監視し、この入力電圧Ｖpcinに応じて、発電電力に余裕があるか否かを判断し、この判断結果に基づいて、必要に応じて給湯器４の制御部１３の制御に制限を加え、あるいは、その制限を解除するように構成されている。
【００４９】
具体的には、パワーコンディショナ３の制御部８は、パワーコンディショナ３の入力電圧Ｖpcinが最大電力点電圧Ｖpmaxよりも一定値α以上に高い場合（Ｖpmax＋α≦Ｖpcinとなる場合）には発電電力に余裕があると判断し、入力電圧Ｖpcinが最大電力点電圧Ｖpmax付近となる場合（Ｖpmax≦Ｖpcin＜Ｖpmax＋αとなる場合）には発電電力に余裕が少ないと判断し、入力電圧Ｖpcinが最大電力点電圧Ｖpmaxより低い場合（Ｖpcin＜Ｖpmaxとなる場合）には発電電力に余裕がない（発電電力が不足している）と判断するように構成されている。なお、ここで、上記一定値αは発電電力の余裕を判断するために設定される任意の値であり、この値は太陽光発電装置１の出力特性に応じて適宜設定される。
【００５０】
そして、パワーコンディショナ３の制御部８は自立運転中にこのような判断を行うことを前提に、以下のような手順で給湯器４の制御を制限またはその制限を解除するように構成されている。
【００５１】
すなわち、自立運転下で給湯器４が正常動作（図２ステップＳ６参照）を開始すると、制御部８は、一定の周期でパワーコンディショナ３の入力電圧Ｖpcinを検出し、太陽光発電装置１の発電量に余裕があるか否かを判断する（図４ステップＳ１参照）。
【００５２】
そして、この判断により発電電力に余裕がないと判断した場合（図４ステップＳ２においてＹｅｓの場合）には、パワーコンディショナ３の制御部８は、給湯器４の制御部１３に対して、給湯器４の動作量を減らす指示（制御を制限する指示）を出力する（図４ステップＳ３、図５ステップＳ１参照）。
【００５３】
給湯器４の制御部１３は、この動作量を減らす指示を受け付けると、動作中の電気負荷の一部または全部の動作を停止させる制御を行う（図５ステップＳ２参照）。たとえば、給湯器４が、給湯機能（給湯栓に温水を供給する機能）、ふろ機能（浴槽への湯張り機能や浴槽内の温水の保温機能）および暖房機能（温水暖房装置に温水を供給する機能）を備えている場合には、給湯器４の制御部１３は、動作中のこれらの機能の一部または全部を停止させる。
【００５４】
ここで、この指示を受け付けたときにどの機能を停止させるかは給湯器４の制御部１３において適宜設定されるが、好ましくは、停止させても給湯器４の利用者（ユーザ）に影響の少ない機能から順次動作を減らすように設定される。たとえば、給湯、ふろおよび暖房の各機能がすべて動作中である場合には、給湯とふろ機能を残して（これらの動作は維持して）暖房機能を停止させる。また、給湯とふろ機能が動作中の場合には、給湯機能のみを残してふろ機能を停止させるとともに暖房機能の動作を禁止させる（ここで、禁止とはリモコンなどで動作開始の操作がなされても当該動作を行わせないことを意味する。以下、同じ）。さらに、給湯機能のみが動作中の場合には、給湯機能の動作を停止させるとともにふろと暖房機能の動作を禁止させる、といった方法が採用され得る。なお、このように動作中の機能を停止させる場合には、たとえば、複数の機能（たとえば、ふろと暖房の双方）を同時に停止させるように構成することも勿論可能である。
【００５５】
これに対して、発電電力に余裕が少ないと判断された場合（図４ステップＳ４においてＹｅｓの場合）には、制御部８は給湯器４の制御部１３に対して、給湯器４の動作量を保持する指示（制御を制限する指示）を出力する（図４ステップＳ５、図５ステップＳ３参照）。
【００５６】
この動作量の保持が指示されると、給湯器４の制御部１３は、動作中の電気負荷が増えないように給湯器４を制御する（図５ステップＳ４参照）。たとえば、この指示を受け付けている状態では、ユーザが給湯器４のリモコンなどで動作中の機能を増やす操作を行っても制御部１３はその操作は受け付けず、動作中の機能を減らす操作は受け付けて動作する機能を減少させる制御を行う。たとえば、給湯機能のみが動作している状態でふろ機能（たとえば、ふろの湯張り機能）の動作が要求されても、給湯器４の制御部１３は当該風呂機能の動作を行わないように構成される。
【００５７】
なお、この動作量の保持が指示されているときの給湯器４の制御には、動作中の機能よりもユーザに与える影響が大きい機能の動作が要求された場合には、動作中の機能を一時的に停止させて要求された機能を動作させるといった制御が含まれていてもよい。たとえば、ふろ機能の動作中（たとえば、ふろの湯張り中）に給湯機能の動作が要求されたような場合には、ふろ機能を一時的に停止させて、給湯機能を動作させるように構成することもできる。
【００５８】
また、これに対して、発電電力に余裕があると判断された場合（図４ステップＳ４においてＮｏの場合）には、パワーコンディショナ３の制御部８は、給湯器４の制御部１３に対して、給湯器４の動作量を緩める（制限を解除する）指示を出力する（図４ステップＳ６、図５ステップＳ５参照）。
【００５９】
この動作量を緩める指示がされると、給湯器４の制御部１３は給湯器４の動作量が増えるのを許可する。これにより、たとえば、給湯機能とふろ機能とが動作中に暖房機能の動作要求があれば、給湯、ふろの各機能に加えて暖房機能も動作するようになる。
【００６０】
また、パワーコンディショナ３の制御部８は、このような自立運転中においては常時または定期的に電力系統２の停電が復旧したか否かを監視しており、停電復旧を検出した場合には、パワーコンディショナ３またはリモコンのいずれかが備える報知手段（たとえば、表示部）により、その旨を報知するとともに、ユーザに対して、所定の自立運転停止操作（たとえば、パワーコンディショナに備えられる図示しない操作部に対する所定操作）を促す。そして、ユーザによる自立運転停止操作がなされると、自立運転が停止させる。すなわち、自立運転の停止により、自立運転用リレー１０の接点が開かれて自立運転専用コンセント９がインバータ部６から切り離されるとともに、系統連系リレー７の接点が閉じられてインバータ部６が電力系統２に連系させる。
【００６１】
そして、自立運転が停止すると（図４ステップＳ７でＹｅｓになると）、自立運転専用コンセント９を介した給湯器４への電力供給が断たれるので、給湯器４の制御部１３は停止し、これとともに給湯器４の制御の制限（自立運転モードに伴う制御の制限を含む）はすべて解除される（図４ステップＳ８参照）。
【００６２】
このように、本実施形態に示す発電システムでは、自立運転中にパワーコンディショナ３の制御部８がパワーコンディショナ３の入力電圧Ｖpcinに応じて給湯器４の制御に制限を加えたり、あるいは、その制限を解除したりするので、自立運転中に給湯器４が電力不足に陥ることが回避・解消される。
【００６３】
実施形態２
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態に示す発電システムは、上述した実施形態１における給湯器４の制御部１３の制御の内容を改変している。具体的には、自立運転中にパワーコンディショナ３の制御部８が、太陽光発電装置１の発電量に「余裕がない」または「余裕が少ない」と判断したとき（図４ステップＳ２，Ｓ４参照）における給湯器４の制御の制限の内容を改変している。
【００６４】
すなわち、この実施形態に示す発電システムでは、自立運転中にパワーコンディショナの制御部８が太陽光発電装置１の発電量に「余裕がない」または「余裕が少ない」と判断したときに行われる給湯器４の制御の制限に（図５ステップＳ２、Ｓ４参照）、給湯器４の電気負荷の単位時間当たりの作動量を低下させる制御が含まれている。
【００６５】
すなわち、給湯器４は給湯器としての機能を実現するにあたり、給湯器４の各部に電気で駆動する様々な電気負荷（たとえば、バーナへの燃料供給量を制御する比例弁、給湯器４への入水量や給湯器からの出湯量を制御する流量制御弁、燃焼部１１に燃焼用の空気を送り込む送風ファン、配管内の湯水を循環させるポンプなど）が備えられており、これら電気で駆動する電気負荷の多くは、出湯特性などとの関係で、その作動時における単位時間当たりの作動量が設定されている。
【００６６】
本実施形態に示す発電システムは、このような電気で駆動する電気負荷の作動制御にあたり、パワーコンディショナ３の制御部８において太陽光発電装置１の発電量に「余裕がない」または「余裕が少ない」と判断されたとき（換言すれば、給湯器４の制御に制限が加えられたとき）には、給湯器４の制御部１３は、これらの電気負荷を作動させるときの単位時間当たりの作動量を通常時よりも低下させる（つまり、電気負荷の応答速度を遅らせる）制御を行うように構成されている。
【００６７】
したがって、この制御が実行されると、たとえば、リモコンなどで給湯設定温度を上げる操作が行われても、給湯器４からの出湯温度は通常時よりもゆっくりと上昇することになる。
【００６８】
このように、本実施形態に示す発電システムでは、自立運転中に太陽光発電装置１の発電量に「余裕がない」または「余裕が少ない」と判断されているときには、電気で駆動する電気負荷は通常時より緩やかに（ゆっくりと）作動することになるので、作動時における電気負荷での消費電力が抑制され、急激な付加変動によって給湯器４が電力不足に陥ることが回避される。
【００６９】
なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなく発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。
【００７０】
たとえば、上述した実施形態では、パワーコンディショナ３の自立運転専用コンセント９から電力供給を受ける電気機器として給湯器４を用いた場合を示したが、自立運転専用コンセント９に接続する機器としては給湯器４以外の電気機器が用いられていてもよい。
【００７１】
また、上述した実施形態では、発電部として太陽光発電装置１を用いた場合を示したが、発電部は自家発電可能であれば燃料電池発電装置など他の態様の発電装置を用いることも可能である。
【００７２】
また、上述した実施形態では、自立運転中に太陽光発電装置１の発電量に「余裕がない」または「余裕が少ない」と判断されときに給湯器４の動作量を減らしたり保持したりするなどの構成を示したが、たとえば、これらの制御と共に、給湯器４のリモコンの表示部などを通じて「自立運転発電電力不足」や「給湯器の制御制限中」といった状況を報知させるように構成しておくことも可能である。また、「自立運転中」や「暫定運転状態」である旨も報知するように構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１            太陽光発電装置
２            電力系統
３            パワーコンディショナ
４            給湯器
５            コンバータ部
６            インバータ部
７            系統連系リレー
８            制御部（パワーコンディショナの制御部）
９            自立運転専用コンセント
１０          自立運転用リレー
１１          燃焼部
１２          凍結予防ヒータ（電気負荷）
１３          制御部（電気機器の制御部）
１４          電源部
１５          通信線
【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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