(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生可能エネルギー発電設備から発電電力を供給する給電システムにおいて、水面に浮くフロート体と、このフロート体に一端を結合し、かつガイド部を経由させたワイヤ部材を、巻取部に巻き取って水面に浮いた前記フロート体を所定の深さまで沈めるとともに、前記巻取部から繰り出して所定の深さに沈めた前記フロート体を浮上させるフロート昇降手段と、前記巻取部を巻取方向に回転駆動する電動機及び前記巻取部の繰出方向の回転により発電する発電機を有するエネルギー変換手段と、前記発電電力が設定電力以上のときに当該発電電力を電力使用エリアに供給する使用モード及び／又は前記エネルギー変換手段に前記発電電力を供給して蓄電する蓄電モード，前記発電電力が設定電力未満であってフロート体深さ検出器から得るフロート体の深さが設定深さ以上のときに前記エネルギー変換手段から蓄電電力を取出して前記電力使用エリアに供給する放出モード，前記発電電力が設定電力未満であって前記フロート体の深さが設定深さ未満のときに商用電源から供給される商用電力を前記電力使用エリアに供給する給電モード，又は前記発電電力が設定電力以上であって前記フロート体の深さが限界深さ以上のときに前記商用電源側に売電する売電モード，に切換可能な制御系とを備えることを特徴とする給電システム。
【請求項２】
前記ガイド部には、水底に固定することにより、前記ワイヤ部材を架ける滑車機構を含むことを特徴とする請求項１記載の給電システム。
【請求項３】
前記水面には、少なくとも、海水面，湖水面，貯水面の一又は二以上を含むことを特徴とする請求項１記載の給電システム。
【請求項４】
前記再生可能エネルギー発電設備には、少なくとも、太陽光発電設備，風力発電設備，地熱発電設備，水力発電設備，海水力発電設備の一又は二以上を含むことを特徴とする請求項１記載の給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生可能エネルギー発電設備から発電電力を供給する際に用いて好適な給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、再生可能エネルギー発電設備、例えば、太陽光発電設備では、太陽光発電パネルを用いた発電部を備えるとともに、この発電部から得られる発電電力を一時的に蓄電する蓄電装置を備えており、通常、この蓄電装置には、蓄電池（二次電池）が用いられている。
【０００３】
従来、この種の蓄電装置としては、特許文献１及び特許文献２で開示される蓄電システムが知られている。特許文献１で開示される蓄電システムは、複数の電池パックの総てを並列状態にして効率良く使用することを目的としたものであり、具体的には、複数の電池パックの総ての電池パックを外部回路に接続して並列に充放電制御する充電スイッチと放電スイッチと双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと蓄電システムコントローラを備え、１つの電池パック当たりの定格充電電流値を１セットとして、充電電流指令値の初期値として定格充電電流値を設定して充電を開始し、その後、所定時間経過後に各電池パックの充電電流を監視してその最大値を充電電流指令値から減算し、減算結果に定格充電電流値を加算して新たな充電電流指令値を設定して充電を継続するようにプリチャージを行うようにしたものである。
【０００４】
また、特許文献２で開示される蓄電システムは、太陽光発電手段を利用する発電システムにおいて、蓄電池を備えた直流電力供給装置を有効に利用することを目的としたものであり、具体的には、太陽光発電手段と、太陽光発電手段により発電された直流電力の一部及び電力系統からの交流電力が変換された直流電力を蓄電し、直流電力の放電を行う蓄電池を用いた直流電力供給手段と、直流電力供給手段から供給される直流電力を交流電力に変換するとともに負荷装置に供給する直流交流変換手段と、負荷装置の消費電力を検出する消費電力検出手段と、を備え、直流電力供給手段は、消費電力検出手段により検出された負荷装置の消費電力に基づき、直流交流変換手段への直流電力の供給を制御するようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−９０５９５号公報
【特許文献２】特開２０１５−６５７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上述した従来における蓄電池を用いる蓄電システム（蓄電装置）は、次のような解決すべき課題も存在した。
【０００７】
第一に、蓄電池（二次電池）は、化学反応に基づく蓄電を行うため、劣化しやく、現時点での一般的な寿命は５年程度といわれている。しかも、寿命に達した蓄電池は、化学物質を含むため、一部の部品を再利用できるとしても、多くは廃棄処分の対象となり、寿命後の処分が大変となる。
【０００８】
第二に、蓄電池の製造には、比較的レアな部品類及び材料類の使用も少なくないとともに、製品を設置するための設置スペースが必要になるなど、全体のコストアップが無視できず、設置スペースの確保が強いられる。しかも、蓄電に伴う電力ロスが発生しやすいため、蓄電効率を高めるにも限界がある。
【０００９】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した給電システムの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る給電システムＭは、上述した課題を解決するため、再生可能エネルギー発電設備Ｅからの発電電力Ｐｅを供給する給電システムを構成するに際して、水面Ｗｕに浮くフロート体２と、このフロート体２に一端３ｗｓを結合し、かつガイド部３ｇａ…を経由させたワイヤ部材３ｗを、巻取部３ｒに巻き取って水面Ｗｕに浮いたフロート体２を所定の深さＤまで沈めるとともに、巻取部３ｒから繰り出して所定の深さＤに沈めたフロート体２を浮上させるフロート昇降手段３と、巻取部３ｒを巻取方向（Ｆｒ）に回転駆動する電動機４ｍ及び巻取部３ｒの繰出方向（Ｆｆ）の回転により発電する発電機４ｇを有するエネルギー変換手段４と、発電電力Ｐｅが設定電力以上のときに当該発電電力Ｐｅを電力使用エリアＡｕに供給する使用モード及び／又はエネルギー変換手段４に発電電力Ｐｅを供給して蓄電する蓄電モード，発電電力Ｐｅが設定電力未満であってフロート体深さ検出器１６により検出したフロート体２の深さＤ（Ｄｄ）が設定深さＤｈ１以上のときにエネルギー変換手段４から蓄電電力Ｐｒを取出して電力使用エリアＡｕに供給する放出モード，発電電力Ｐｅが設定電力未満であってフロート体の深さＤ（Ｄｕ）が設定深さＤｈ２未満のときに商用電源１５から供給される商用電力Ｐｃを電力使用エリアＡｕに供給する給電モード，又は発電電力Ｐｅが設定電力以上であってフロート体２の深さＤ（Ｄｍ）が限界深さＤｍ以上のときに商用電源１５側に売電する売電モード，に切換可能な制御系６とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この場合、発明の好適な態様により、ガイド部３ｇａ…には、水底Ｗｄ及び／又は地上Ｇｗに固定することにより、ワイヤ部材３ｗを架ける滑車機構１１…（１１ａ…）を含ませることができる。なお、水面Ｗｕには、少なくとも、海水面（Ｗｕ），湖水面，貯水面の一又は二以上を含ませることができる。また、再生可能エネルギー発電設備Ｅには、少なくとも、太陽光発電設備Ｅｓ，風力発電設備，地熱発電設備，水力発電設備，海水力発電設備の一又は二以上を含ませることができる。
【発明の効果】
【００１２】
このような構成を有する本発明に係る給電システムＭによれば、次のような顕著な効果を奏する。
【００１３】
（１）  化学反応に基づく蓄電を排するとともに、単純な機械部材により構成したエネルギー蓄積手段によりエネルギーの蓄積を行うため、劣化しにくく、メンテナンスを行うことにより長寿命化を図ることができる。しかも、機械部材は、スチール素材やステンレス素材等の一般的な金属素材を利用できるため、多くは再利用が可能となり、資源節減を図ることができる。
【００１４】
（２）  エネルギー蓄積手段には、海の中や湖の中等の自然環境を生かして構成できるため、私有地等の設置スペースの確保は僅かな面積で足り、単純な機械部材に構成できることと併せ、全体のコストダウンを図ることができる。加えて、蓄電に伴うエネルギーロスの発生を抑制できるため、蓄電効率の向上にも寄与できる。
【００１５】
（３）  発電電力として、再生可能エネルギー発電設備Ｅからの発電電力Ｐｅを用いたため、天候等の自然現象に左右されやすい発電電力Ｐｅであっても、時間軸上における電力供給のムラを解消でき、電力供給の均等化及び安定化を実現できる。
【００１６】
（４）  制御系６を構成するに際し、発電電力Ｐｅが設定電力量未満であって、フロート体深さ検出器１６から得るフロート体２の深さＤ（Ｄｄ）が、設定深さＤｈ１以上のときに、エネルギー変換手段４から蓄電電力Ｐｒを取出して電力使用エリアＡｕに供給する放出モードに切換える機能を設けたため、必要時には必要とする蓄電電力Ｐｒを確実に確保でき、安定性及び信頼性の高いシステムを構築できる。
【００１７】
（５）  制御系６を構成するに際し、発電電力Ｐｅが設定電力量未満であって、フロート体２の深さＤ（Ｄｕ）が、設定深さＤｈ２未満のときに、商用電源１５から供給される商用電力Ｐｃを電力使用エリアＡｕに供給する給電モードに切換える機能を設けたため、商用電源１５と組合わせた利用が可能になり、発電電力Ｐｅ及び蓄電電力Ｐｒが必要量に対して不足する場合であっても確実に電力を供給できるなど、柔軟性の高い安心して利用できるシステムを構築できる。
【００１８】
（６）  制御系６を構成するに際し、発電電力Ｐｅが設定電力量以上であって、フロート体２の深さＤ（Ｄｍ）が、限界深さＤｍ以上のときに、商用電源１５側に売電する売電モードに切換える機能を設けたため、発電電力Ｐｅ及び蓄電量（エネルギー）に過大な電力が生じる場合であっても商用電源１５側に売電でき、無駄なエネルギーロスを回避し、省エネルギー性、更には経済性を高めることができる。
【００１９】
（７）  好適な態様により、ガイド部３ｇａ…に、水底Ｗｄ及び／又は地上Ｇｗに固定することにより、ワイヤ部材３ｗを架ける滑車機構１１（１１ａ…）を含ませれば、比較的単純な構造により実施できるため、フロート体２を水中に沈める動作及び水中のフロート体２を浮上させる動作を、確実かつ円滑に行うことができる。
【００２０】
（８）  好適な態様により、水面Ｗｕには、少なくとも、海水面（Ｗｕ），湖水面，貯水面の一又は二以上を含ませることができるため、海辺や湖付近をはじめ、人工的貯水施設を含む様々な場所で実施できるとともに、再生可能エネルギー発電設備Ｅには、少なくとも、太陽光発電設備Ｅｓ，風力発電設備，地熱発電設備，水力発電設備，海水力発電設備の一又は二以上を含ませることができるため、各種再生可能エネルギー発電設備Ｅに対して適用できるなど、幅広く利用可能であり汎用性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の好適実施形態に係る給電システムの系統を示す概要構成図、
【図２】同給電システムのブロック構成図、
【図３】同給電システムの機能（動作）を説明するためのフローチャート、
【図４】同給電システムに備える蓄電装置の作用説明図、
【図５】同蓄電装置の他の作用説明図、
【図６】同蓄電装置の変更例を示す概要構成図、
【図７】同蓄電装置の他の変更例を示す概要構成図、
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。
【００２３】
まず、本実施形態に係る給電システムＭの全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。
【００２４】
最初に、本実施形態に係る給電システムＭに用いる蓄電装置１の構成について説明する。蓄電装置１は、大別して、フロート体２，フロート昇降手段３，運動伝達手段１２及びエネルギー変換手段４を備えて構成し、例示の蓄電装置１は、海岸沿いに設置した場合を示している。以下、各部の構成について具体的に説明する。
【００２５】
フロート体２は、図１に示すように、内部を中空にした金属素材等の剛性素材により密閉体２１として構成する。密閉体２１は、水面Ｗｕ（例示の場合は海面）に浮くことが条件となり、密閉体２１の内部には空気を充填する。この場合、空気の代わりにヘリウムガス等の不活性ガスを充填してもよい。また、フロート体２は水中に沈めるため、容積が必要以上に変化しないように、密閉体２１は耐水圧を高めた構造にするとともに、できるだけ腐食や劣化が生じないように、素材選定等を行う。なお、図１は、原理的に描いているが、密閉体２１は、内部に強材を付加することにより強度を高めるなど、各種形態により実施可能である。
【００２６】
フロート昇降手段３は、フロート体２に、一端３ｗｓを結合したワイヤ部材３ｗを備えるとともに、地上設備Ｃにおける海側に設置した巻取部３ｒを備える。巻取部３ｒには回転自在に支持されたロータ３ｒｃを備え、このロータ３ｒｃに当該ワイヤ部材３ｗの他端結合する。したがって、地上設備Ｃは海に面した地上Ｇｗに設置することが望ましい。また、地上設備Ｃの近傍に位置する海底（水底）Ｗｄ及び地上Ｇｗには、ワイヤ部材３ｗを経由させるガイド部３ｇａ，３ｇｂをそれぞれ設置する。一方のガイド部３ｇａは、水底Ｗｄに固定したブロック２２で支持されることによりワイヤ部材３ｗを架ける滑車機構１１を備えるとともに、他方のガイド部３ｇｂは、地上Ｇｗに固定した支柱２３で支持されることによりワイヤ部材３ｗを架ける滑車機構１１を備える。ガイド部３ｇａ，３ｇｂとして、このような滑車機構１１…を用いれば、比較的単純な構造により実施できるため、フロート体２を水中に沈める動作及び水中のフロート体２を浮上させる動作を、確実かつ円滑に行える利点がある。
【００２７】
これにより、フロート昇降手段３では、巻取部３ｒのロータ３ｒｃを巻取方向に回転させ、ワイヤ部材３ｗを巻取ることにより、ワイヤ部材３ｗを、図１中、矢印Ｆｒ方向に引張れば、水面Ｗｕに浮いたフロート体２を所定の深さＤまで沈める（下降させる）ことができる。また、ロータ３ｒｃを繰出方向に回転可能にし、ワイヤ部材３ｗを、図１中、矢印Ｆｏ方向に繰り出し可能に切換えれば、所定の深さＤに沈めたフロート体２を浮上させる（上昇させる）ことができる。
【００２８】
また、巻取部３ｒには、フロート体位置検出器１６を付設する。このフロート体位置検出器１６により、フロート体２が位置する深さＤのレベルを検出することができる。なお、フロート体２の深さＤに対する検出結果は、特に、検出精度が要求されないため、各種検出方法を適用可能である。例示の場合、巻取部３ｒにおけるロータ３ｒｃの回転数とフロート体２の深さＤのレベルは比例するため、ロータ３ｒｃの回転数を検出することにより、フロート体２の深さＤの算出を行っている。その他、ワイヤ部材３ｗの複数位置に被検出子（マグネット等）を埋設等により固定し、その位置を磁気検出器により検出するなど、フロート体２の位置（深さＤさ）は各種検出器により検出可能である。
【００２９】
エネルギー変換手段４には、巻取部３ｒを巻取方向Ｆｒに回転させる電動機４ｍ及び繰出方向Ｆｆにおける巻取部３ｒの回転に基づいて発電を行う発電機４ｇを有する電動発電機２６を使用する。電動発電機２６としては、電動機４ｍと発電機４ｇの双方の機能を備える一台の機器として構成するタイプであってもよいし、独立した一台の電動機４ｍと独立した一台の発電機４ｇをそれぞれ切換えて使用するタイプであってもよい。また、電動機４ｇには、直流電力により動作する直流電動機を使用するとともに、発電機４ｇには、交流電力を出力する交流発電機を使用する。
【００３０】
運動伝達手段１２は、巻取部３ｒとエネルギー変換手段４間に介在させることにより、回転伝達の状態を切換える機能を備える。具体的には、クラッチ手段２５と変速手段２４を備えている。したがって、例示の場合、電動発電機２６の回転シャフトとクラッチ手段２５における入力側又は出力側の一方の回転軸は、第一のベルト伝達機構を介して回転伝達可能に構成するとともに、クラッチ手段２５における他方の回転軸と変速手段２４における入力側又は出力側の一方の回転軸は、第二のベルト伝達機構を介して回転伝達可能に構成する。また、変速手段２４における他方の回転軸と前述した巻取部３ｒのロータ３ｒｃは、第三のベルト伝達機構を介して回転伝達可能に構成する。なお、図面上、理解を容易にするため、回転伝達方式としてベルト伝達機構を例示したが、ギア伝達機構を用いてもよいし、変速を伴わない伝達には直結した伝達機構を用いることも可能である。
【００３１】
この場合、クラッチ手段２５は、ＯＮ（接続：伝達）又はＯＦＦ（切離：伝達解除）の切換えを行う通常のクラッチ機能を備えるとともに、接続時に、一方向の回転に対して逆転の防止を行う逆転防止機能を備え、この逆転防止機能も、ＯＮ（機能有効）又はＯＦＦ（機能解除）の切換えを行うことができる。これにより、クラッチ手段２５をＯＮ（接続側）に切換えた際は双方向に回転伝達され、かつ一方向の回転伝達に対しては逆転防止機能を発揮させることができるとともに、クラッチ手段２５をＯＦＦ（切離側）に切換えた際は、双方向に対する回転伝達を解除できる。また、変速手段２４は、切換えることにより異なる回転伝達速度を変更することができ、必要により回転伝達速度を速くしたり遅くすることができる。以上により、蓄電装置１の主要部を構成することができ、後述する再生可能エネルギー発電設備Ｅから得る発電電力Ｐｅを位置エネルギー（浮力エネルギー）に変換して蓄積できるとともに、蓄電した蓄電電力Ｐｒ、即ち、蓄積した位置エネルギーを蓄電電力Ｐｒに変換処理して取出すことができる。
【００３２】
次に、上述した蓄電装置１の主要部を除いた構成を含む本実施形態に係る給電システムＭの全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。
【００３３】
Ｅは再生可能エネルギー発電設備であり、例示は、太陽光発電設備Ｅｓを示す。また、６は制御系であり、この制御系６には、図２に示すように、コントローラ本体３１，入出力処理部３２及び回路切換部３４が含まれるとともに、少なくともエネルギー変換手段４に再生可能エネルギー発電設備Ｅから得る発電電力Ｐｅを供給して蓄電を行う蓄電モード又はエネルギー変換手段４から蓄電装置１に蓄電した蓄電電力Ｐｒを取出して使用可能にする放出モードに切換えるモード切換手段５が含まれる。一方、前述したフロート体位置検出器１６は、コントローラ本体３１の入力ポートに接続し、フロート体２の深さＤの検出データをコントローラ本体３１に付与する。
【００３４】
この場合、コンピュータ本体３１は、各種制御処理及び演算処理等を行うコンピューティング機能を備え、内部メモリ３１ｍ及びＣＰＵ等のハードウェアを備えるとともに、図示を省略したディスプレイ等が付属する。内部メモリ３１ｍには、太陽光発電設備Ｅｓの発電状態及び蓄電装置１の蓄電状態（フロート体２の深さＤの状態）等の状態に対応して給電システムＭ全体のシーケンス制御を行うシーケンス制御プログラム等の各種プログラムを格納するプログラムエリア３１ｍｐを有するとともに、設定データや採取データ等の各種データを書込むデータエリア３１ｍｄを有する。
【００３５】
シーケンス制御プログラムには、少なくとも、本発明に関連して、発電電力Ｐｅが設定電力量以上のときに、当該発電電力Ｐｅを電力使用エリアＡｕに供給する使用モード及び／又はエネルギー変換手段４に発電電力Ｐｅを供給して蓄電を行う蓄電モードに切換える制御処理，発電電力Ｐｅが設定電力量未満のときに、エネルギー変換手段４から蓄電電力Ｐｒを取出して電力使用エリアＡｕに供給する放出モードに切換える制御処理，発電電力Ｐｅが予め設定した設定電力量未満であって、フロート体深さ検出器１６により検出したフロート体２の深さＤ（Ｄｄ）が、予め設定した設定深さＤｈ１以上に深いときに、放出モードに切換える制御処理，発電電力Ｐｅが予め設定した設定電力量未満であって、フロート体深さ検出器１６により検出したフロート体２の深さＤ（Ｄｕ）が、予め設定した設定深さＤｈ２未満の浅いときに、商用電源１５から供給される商用電力Ｐｃを電力使用エリアＡｕに供給する給電モードに切換える制御処理，発電電力Ｐｅが予め設定した設定電力量以上であって、フロート体深さ検出器１６により検出したフロート体２の深さＤ（Ｄｍ）が、予め設定した限界深さＤｍ以上に深いときに、商用電源１５側に売電する売電モードに切換える制御処理を行う制御プログラムが含まれる。
【００３６】
入出力処理部３２は、直流／交流変換機能を内蔵し、この入出力処理部３２には、住宅Ｈ…等の電力供給エリアＡｕに送電する送電出力ライン，商用電源１５に接続される商用電源ライン，及び給電システムＭ側の電力の入出力を行う回路切換部３４をそれぞれ接続するとともに、この入出力処理部３２とコントローラ本体３１は、制御信号等の信号授受を行う信号ラインにより接続する。
【００３７】
回路切換部３４は、電力ラインの切換を行う機能を備えており、この回路切換部３４には、入出力処理部３２をはじめ、太陽光発電設備Ｅｓ（再生可能エネルギー発電設備Ｅ）の電力出力ライン，電動発電機２６（エネルギー変換手段４）をそれぞれ接続するとともに、この回路切換部３４とコントローラ本体３１は、切換信号等の信号授受を行う信号ラインにより接続する。
【００３８】
次に、本実施形態に係る給電システムＭの動作（使用態様）の一例について、図３のフローチャート，図４及び図５の作用説明図を参照して説明する。
【００３９】
今、給電システムＭはＯＮ状態にあり、正常に動作しているものとする。コントローラ本体３１は、太陽光発電設備Ｅｓからの発電電力Ｐｅの電力量を監視する（ステップＳ１）。そして、電力量が予め設定した設定電力量以上のときは、電力使用エリアＡｕに対して供給する充分な電力量が確保されていると判定し（ステップＳ２）、コントローラ本体３１は回路切換部３４及び入出力処理部３２等に対する切換制御を行うことにより使用モード及び蓄電モードに移行させる（ステップＳ３，Ｓ４）。
【００４０】
使用モードにより、発電電力Ｐｅは、回路切換部３４を介して入出力処理部３２に付与され、入出力処理部３２において、発電電力Ｐｅに対する出力処理、即ち、直流／交流変換処理が行われる（ステップＳ５）。この場合、太陽光発電設備Ｅｓから得られる直流の発電電力Ｐｅは、１００〔Ｖ〕の商用電力（交流電力）に変換される。そして、直流／交流変換された電力は、電力使用エリアＡｕに送電される（ステップＳ６）。
【００４１】
また、蓄電モードにより、蓄電装置１による蓄電処理が行われる。この場合、電力使用エリアＡｕに送電する電力を除いた残りの電力、即ち、発電電力Ｐｅにおける余剰電力が電動発電機２６（エネルギー変換手段４）の電動機４ｍに供給される。なお、クラッチ手段２５はＯＮ（接続側）側に切換えられているとともに、クラッチ手段２５の逆転防止機能もＯＮ（機能有効）側に切換えられている。一方、コントローラ本体３１は、フロート体位置検出器１６の検出結果を判定し、フロート体２の深さＤが予め設定した限界深さＤｍに達していない限り、蓄電処理を実行する（ステップＳ７，Ｓ８，Ｓ９）。
【００４２】
蓄電処理では電動機４ｍが作動し、この電動機４ｍの回転はクラッチ手段２５及び変速手段２４を介して巻取部３ｒに伝達される。これにより、巻取部３ｒはワイヤ部材３ｗを巻き取る方向に回転し、ワイヤ部材３ｗは、図１中、巻取方向となる矢印Ｆｒ方向に引張られる。これにより、フロート体２は水中を下降し、位置エネルギーの蓄積が行われる。この際、クラッチ手段２５の逆転防止機能によりワイヤ部材３ｗの逆方向への戻りは阻止される。
【００４３】
そして、蓄積処理が進行し、フロート体２の深さＤが限界深さＤｍに達すれば、蓄電装置１の蓄電能力が限界に達することになるため、蓄電処理を停止し、コントローラ本体３１は、発電電力Ｐｅを商用電源１５側に売電する売電モードに移行させる（ステップＳ９，Ｓ１０）。即ち、コントローラ本体３１は、回路切換部３４及び入出力処理部３２に対する切換制御を行い、発電電力Ｐｅを入出力処理部３２に付与するとともに、商用電源１５側の商用電源ラインに供給する。この場合、入出力処理部３２において、直流／交流変換処理が行われ、直流の発電電力Ｐｅは、１００〔Ｖ〕の商用電圧（交流電力）に変換される。
【００４４】
このように、発電電力Ｐｅが予め設定した設定電力量以上であって、フロート体深さ検出器１６により検出したフロート体２の深さＤ（Ｄｍ）が、予め設定した限界深さＤｍ以上に深いときに、商用電源１５側に売電する売電モードに切換える機能を設ければ、発電電力Ｐｅ及び蓄電量（エネルギー）に過大な電力が生じる場合であっても商用電源１５側に売電できるため、無駄なエネルギーロスを回避し、省エネルギー性、更には経済性を高めることができる利点がある。
【００４５】
したがって、太陽光発電設備Ｅｓからの発電電力Ｐｅの電力量が充分大きければ、電力使用エリアＡｕに対する送電が行われるとともに、蓄電装置１に対する蓄電が行われる。この場合、太陽光発電設備Ｅｓからの発電電力Ｐｅは、基本的に電力使用エリアＡｕに対して必要量だけ送電され、残りの電力、即ち、余剰電力（一部の電力）が蓄電装置１に蓄電されることになる。
【００４６】
他方、コントローラ本体３１が発電電力Ｐｅの電力量を監視し、電力量が不充分又はゼロの場合、即ち、電力量が予め設定した設定電力量未満のときは、電力使用エリアＡｕに対して供給する電力量が不充分と判定し、使用モードへの移行は行わない（ステップＳ２）。この場合、コントローラ本体３１は、フロート体位置検出器１６の検出結果を判定し、図４に示すように、フロート体２の深さＤ（Ｄｄ）が予め設定した設定深さＤｈ１以上となる深い位置にある場合、電力使用エリアＡｕに対して供給する充分な蓄電量が確保されていると判定し、回路切換部３４及び入出力処理部３２等の切換制御を行うことにより放出モードに移行させる（ステップＳ１１，Ｓ１２）。
【００４７】
このように、発電電力Ｐｅが予め設定した設定電力量未満であって、フロート体深さ検出器１６により検出したフロート体２の深さＤ（Ｄｄ）が、予め設定した設定深さＤｈ１以上に深いときに、放出モードに切換える機能を設ければ、必要時には必要とする蓄電電力Ｐｒを確実に確保できるため、安定性及び信頼性の高いシステムを構築できる利点がある。
【００４８】
放出モードにより、蓄電装置１に蓄積された位置エネルギーの放出処理が行われる。この場合、クラッチ手段２５に備える逆転防止機能をＯＦＦ（機能解除）側に切換える。これにより、フロート体２は、浮力により上昇し、位置エネルギー（浮力エネルギー）の放出が行われる（ステップＳ１３）。この場合、ワイヤ部材３ｗは、図１中、繰出方向となる矢印Ｆｏ方向に引張られ、巻取部３ｒはワイヤ部材３ｗを繰り出す方向に回転する。巻取部３ｒの回転は、変速手段２４及びクラッチ手段２５を介して、電動発電機２６（エネルギー変換手段４）の発電機４ｇに伝達され、発電機４ｇの回転により発電が行われる（ステップＳ１４）。発電機４ｇから出力する蓄電電力Ｐｒは、回路切換部３４を介して入出力処理部３２に付与され、入出力処理部３２において、安定化のための出力処理が行われる（ステップＳ５）。この場合、発電機４ｇから得る交流の蓄電電力Ｐｒに対して、規定の商用電圧１００〔Ｖ〕になるように安定化の処理が行われる。そして、安定化された電力は、電力使用エリアＡｕに送電される（ステップＳ６）。
【００４９】
これに対して、コントローラ本体３１が発電電力Ｐｅの電力量を監視した際に、電力量が不充分又はゼロであり、かつフロート体位置検出器１６の検出結果を判定した際に、図５に示すように、フロート体２の深さＤ（Ｄｕ）が予め設定した設定深さＤｈ２未満となる浅い位置にある場合、電力使用エリアＡｕに対して送電する充分な蓄電量が確保されていないと判定し、入出力処理部３２等の切換制御を行うことにより給電モードに移行させる（ステップＳ１５）。給電モードにより、商用電源１５からの商用電力Ｐｃは、入出力処理部３２を介して電力使用エリアＡｕに送電される。
【００５０】
このように、発電電力Ｐｅが予め設定した設定電力量未満であって、フロート体深さ検出器１６により検出したフロート体２の深さＤ（Ｄｕ）が、予め設定した設定深さＤｈ２未満の浅いときに、商用電源１５から供給される商用電力Ｐｃを電力使用エリアＡｕに供給する給電モードに切換える機能を設ければ、商用電源１５と組合わせた利用が可能になるため、発電電力Ｐｅ及び蓄電電力Ｐｒが必要量に対して不足する場合であっても確実に電力を供給できるなど、柔軟性の高い安心して利用できるシステムを構築できる利点がある。
【００５１】
以上のように、本実施形態に係る給電システムＭは、太陽光発電設備Ｅｓ（再生可能エネルギー発電設備Ｅ）からの発電電力Ｐｅの電力量を監視し、電力量の状態に応じて、蓄電装置１を蓄電機能又は電源機能として利用するとともに、商用電源１５を補助的に利用する処理を行う。したがって、給電システムＭをＯＦＦにしない限りにおいて、継続したシーケンス制御が行われる（ステップＳ１６）。
【００５２】
なお、実施形態の給電システムＭは、一例として示したものであり、特に、電力使用エリアＡｕは、ある程度規模が大きい場合を想定している。したがって、電力使用エリアＡｕが、住宅１件或いは数件レベルの場合であって、蓄電装置１の蓄電能力が充分に確保されている場合には、商用電源１５の補助を不要にすることも可能である。
【００５３】
よって、このような本実施形態に係る給電システムＭによれば、基本構成として、水面Ｗｕに浮くフロート体２と、このフロート体２に一端３ｗｓを結合し、かつガイド部３ｇａ，３ｇｂを経由させたワイヤ部材３ｗを、巻取部３ｒにより巻き取ることにより水面Ｗｕに浮いたフロート体２を所定の深さＤまで沈めるとともに、巻取部３ｒから繰り出すことにより所定の深さＤに沈めたフロート体２を浮上させるフロート昇降手段３と、巻取部３ｒを巻取方向Ｆｒに回転駆動する電動機４ｍ及び繰出方向Ｆｆにおける巻取部３ｒの回転に基づいて発電を行う発電機４ｇを有するエネルギー変換手段４と、少なくとも当該エネルギー変換手段４に発電電力Ｐｅを供給して蓄電を行う蓄電モード又は当該エネルギー変換手段４から蓄電電力Ｐｒを取出して使用可能にする放出モードに切換えるモード切換手段５とを備えてなるため、化学反応に基づく蓄電を排し、単純な機械部材により構成したエネルギー蓄積手段によりエネルギーの蓄積を行うことができる。したがって、劣化しにくく、メンテナンスを行うことにより長寿命化を図ることができる。しかも、機械部材は、スチール素材やステンレス素材等の一般的な金属素材を利用できるため、多くは再利用が可能となり、資源節減を図ることができる。さらに、エネルギー蓄積手段には、海の中や湖の中等の自然環境を生かして構成できるため、私有地等の設置スペースの確保は僅かな面積で足り、単純な機械部材に構成できることと併せ、全体のコストダウンを図ることができる。加えて、蓄電に伴うエネルギーロスの発生を抑制できるため、蓄電効率の向上にも寄与できる。
【００５４】
特に、再生可能エネルギー発電設備Ｅからの発電電力Ｐｅに対して適用したため、天候等の自然現象に左右されやすい発電電力Ｐｅであっても、時間軸上における電力供給のムラを解消できるため、電力供給の均等化及び安定化を実現できる。
【００５５】
次に、本実施形態に係る給電システムＭに用いる蓄電装置１の一部を変更した変更例について、図６及び図７を参照して説明する。
【００５６】
図６に示す変更例は、複数（例示は三つ）のフロート体２ａ，３ｂ，２ｃ及び各フロート体２ａ…に結合した複数（例示は三つ）のフロート昇降手段３ａ，３ｂ，３ｃを用いたものである。したがって、図１に示した変速手段２４とクラッチ手段２５もそれぞれ対応する数量（例示は三つ）を設置するとともに、各クラッチ手段２５…と電動発電機２６間には、各クラッチ手段２５…を選択することにより又は組合わせることにより単一の電動発電機２６に接続する選択接続手段を介在させている。図６に示す変更例は、海底Ｗｄまでの深さが浅い場合であっても蓄電能力を増加させることができるとともに、蓄電能力を分散させたい場合に使用できる。なお、図６中、符号３ｗａ，３ｗｂ，３ｗｃはワイヤ部材、符号１１ａ，１１ｂ，１１ｃは滑車機構、２２ｅは、共通に用いるブロックをそれぞれ示している。
【００５７】
図７（ａ），（ｂ）に示す変更例は、フロート体２の全体形状を変更したものであり、図７（ａ）は縦断面を菱形に形成した場合、図７（ｂ）は、縦断面を円形、即ち、全体を球形に形成した場合をそれぞれ示す。このように、フロート体２の全体形状は、特定の形状や大きさに限定されるものではない。したがって、その他の形状としては、縦断面を楕円形，卵形，小判形等の各種形状を適用でき、特に、フロート体２の形状としては、昇降時における移動抵抗を低減できる形状が望ましい。なお、図７（ａ），（ｂ）中、２ｄ，２ｅはフロート体、２１ｄ，２１ｅは密閉体をそれぞれ示す。また、フロート体２は必ずしも内部に密閉空間を設ける必要はなく、例えば、全体を水面Ｗｕに浮く素材で形成するなど、水面Ｗｕに浮くものであれば、様々な形態により実施できる。
【００５８】
以上、変更例を含む好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。
【００５９】
例えば、水面として、海水面Ｗｕを例示したが、その他、湖（天然湖，人工湖）の湖水面，人工的に建造された貯水施設の貯水面等も同様に適用可能である。また、再生可能エネルギー発電設備Ｅとして、太陽光発電設備Ｅｓを例示したが、その他、再生可能エネルギーを利用する風力発電設備，地熱発電設備，水力発電設備，海水力発電設備等の各種再生可能エネルギー発電設備を適用可能である。このように、水面Ｗｕには、少なくとも、海水面（Ｗｕ），湖水面，貯水面の一又は二以上を含ませることができるため、海辺や湖付近をはじめ、人工的貯水施設を含む様々な場所で実施できるとともに、再生可能エネルギー発電設備Ｅには、少なくとも、太陽光発電設備Ｅｓ，風力発電設備，地熱発電設備，水力発電設備，海水力発電設備の一又は二以上を含ませることができるため、各種再生可能エネルギー発電設備Ｅに対して適用できるなど、幅広く利用可能であり汎用性に優れる利点がある。
【００６０】
一方、ガイド部３ｇａ…は、水底Ｗｄ及び地上Ｇｗに固定した場合を例示したが、水底Ｗｄ又は地上Ｇｗのいずれか一方に固定する場合を排除するものではない。また、ガイド部３ｇａ…は、滑車機構１１…（１１ａ…）を含ませた場合を例示したが、滑車機構１１…（１１ａ…）に限定されるものではない。さらに、実施形態で挙げた制御系６の制御態様は一例である。なお、電圧として、１００〔Ｖ〕電圧を例示したが、長距離伝送等の場合には対応する高電圧に変換するなど、電圧の大きさ任意である。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係る給電システムＭは、再生可能エネルギー発電設備からの発電電力を一時的に蓄電し、この蓄電した蓄電電力を利用する各種給電システムに利用できる。
【符号の説明】
【００６２】
２：フロート体，３：フロート昇降手段，３ｒ：巻取部，３ｗ：ワイヤ部材，３ｗｓ：ワイヤ部材の一端，３ｇａ：ガイド部，３ｇｂ：ガイド部，４：エネルギー変換手段，４ｍ：電動機，４ｇ：発電機，５：モード切換手段，６：制御系，１１…：滑車機構，１１ａ…：滑車機構，１５：商用電源，１６：フロート体深さ検出器，Ｅ：再生可能エネルギー発電設備，Ｅｓ：太陽光発電設備，Ｐｅ：発電電力，Ｐｒ：蓄電電力，Ｐｃ：商用電力，Ｗｕ：水面（海水面），Ｗｄ：水底（海底），Ｄ：フロート体の深さ，Ｄｄ：フロート体の深さ，Ｄｕ：フロート体の深さ，Ｄｍ：限界深さ（フロート体の深さ），Ｄｈ１：設定深さ，Ｄｈ２：設定深さ，（Ｆｒ）：巻取方向，（Ｆｆ）：繰出方向，Ｇｗ：地上，Ｍ：給電システム，Ａｕ：電力使用エリア
【要約】
【課題】  化学反応に基づく蓄電を排して長寿命化を図るとともに、再利用を可能にして資源節減を図り、かつ全体のコストダウンにも寄与する。
【解決手段】  フロート体２に一端３ｗｓを結合し、かつガイド部３ｇａ，３ｇｂ…を経由させたワイヤ部材３ｗを、巻取部３ｒにより巻き取ることにより水面Ｗｕに浮いたフロート体２を所定の深さＤまで沈めるとともに、巻取部３ｒから繰り出すことにより所定の深さＤに沈めたフロート体２を浮上させるフロート昇降手段３と、巻取部３ｒを巻取方向Ｆｒに回転駆動する電動機４ｍ及び繰出方向Ｆｆにおける巻取部３ｒの回転に基づいて発電を行う発電機４ｇを有するエネルギー変換手段４と、少なくとも当該エネルギー変換手段４に発電電力Ｐｅを供給して蓄電を行う蓄電モード又は当該エネルギー変換手段４から蓄電電力Ｐｅを取出して使用可能にする放出モードに切換えるモード切換手段５とを備える。
【選択図】  図１【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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