(57)【要約】【課題】逆潮流の発生を防止しつつ買電電力が大きくなることを防止するのに適した技術を提供する。【解決手段】位相修正有効フラグがＯＮであるときに、制御部１４０で取得した第１電圧値および第１電流値を用いて第１基準位相差を記憶する。第１電流値および第１電圧値の少なくとも一方の位相を修正することによって第１修正電流値および第１修正電圧値を特定する。第１修正電流値の位相から第１修正電圧値の位相を差し引いた差分を第１修正位相差と定義したとき、第１修正位相差は第１位相差から記憶されている第１基準位相差を差し引いたものである。第１修正電流値および第１修正電圧値の有効電力である第１有効電力を算出する演算を含む演算によって電力系統９９からの買電電力を算出する。ゼロよりも大きい目標値に買電電力が一致するように発電機１３１の直流電力を調節する。【選択図】図１
2018157699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を発電する発電機と、前記直流電力を交流電力に変換する電力変換器と、前記直流電力を調節する制御部と、を有する分散型発電ユニットの運転方法であって、
前記電力変換器と電力系統とを第１連系部を介して接続する電路を主幹電路と定義し、前記主幹電路における接地路と第１電圧路の間の電圧を第１交流電圧と定義し、前記第１電圧路を前記電力系統から前記第１連系部へと流れる電流を第１交流電流と定義し、抵抗負荷である第１負荷と前記主幹電路とを接続する電路を第１電路と定義し、電気機器が接続され得る電力取出部と前記第１連系部とを接続する電路を第２電路と定義し、前記電力系統から前記主幹電路および前記第１電路を介して前記第１負荷に電力が供給されているという条件を第１条件と定義し、前記第１連系部から前記電力取出部に電力が供給されていないという条件を第２条件と定義し、前記第１条件および前記第２条件を含む複数の条件が成立しているときにＯＮに維持されるフラグを位相修正有効フラグと定義し、前記第１交流電圧の検出値を第１電圧値と定義し、前記第１交流電流の検出値を第１電流値と定義し、前記第１電流値の位相から前記第１電圧値の位相を差し引いた差分を第１位相差と定義し、前記位相修正有効フラグがＯＮであるときにおける前記第１位相差を第１基準位相差と定義したとき、
前記第１電圧値および前記第１電流値を前記制御部で取得する第１ステップと、
前記制御部で取得した前記第１電圧値および前記第１電流値を用いて前記第１基準位相差を算出して前記第１基準位相差を記憶する第２ステップと、
前記第１電流値および前記第１電圧値の少なくとも一方の位相を修正することによって第１修正電流値および第１修正電圧値を特定する第３ステップであって、前記第１修正電流値の位相から前記第１修正電圧値の位相を差し引いた差分を第１修正位相差と定義したとき、前記第１修正位相差は前記第１位相差から記憶されている前記第１基準位相差を差し引いたものである第３ステップと、
前記第１修正電流値および前記第１修正電圧値の有効電力である第１有効電力を算出する演算を含む演算によって前記電力系統からの買電電力を算出する第４ステップと、
ゼロよりも大きい目標値に前記買電電力が一致するように前記直流電力を調節する第５ステップと、を備え、
前記位相修正有効フラグがＯＮであるときに、前記第２ステップを実行する、運転方法。
【請求項２】
前記位相修正有効フラグは、前記電力変換器から前記主幹電路への電力供給がなされていない期間である第１期間においてＯＮであり、前記電力変換器から前記主幹電路への電力供給がなされている期間であって前記第１期間よりも後の期間である第２期間においてＯＦＦであり、
前記第２期間において、記憶されている前記第１基準位相差が更新されることなく前記第１ステップ、前記第３ステップ、前記第４ステップおよび前記第５ステップが繰り返される、請求項１に記載の運転方法。
【請求項３】
前記第１期間は、前記分散型発電ユニットの施工が開始されてから前記分散型発電ユニットにおける発電が開始されるまでの期間に含まれる期間である、または、前記分散型発電ユニットのメンテナンスが開始されてから前記分散型発電ユニットにおける発電が開始されるまで期間に含まれる期間である、請求項２に記載の運転方法。
【請求項４】
前記発電機は、燃料電池であり、
第１の指示が前記分散型発電ユニットに入力されたときに、前記運転方法が開始され、
第２の指示が前記分散型発電ユニットに入力されたときに、前記燃料電池による発電が開始され、
前記第１の指示は、前記燃料電池の発電を許可する権限を有さない者によって入力され、
前記第２の指示は、前記燃料電池の発電を許可する権限を有する者によって入力される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の運転方法。
【請求項５】
前記主幹電路は、前記接地路、前記第１電圧路および第２電圧路を有する単相３線式の電路であり、
前記接地路と前記第２電圧路の間の電圧を第２交流電圧と定義し、前記第２電圧路を前記電力系統から前記第１連系部へと流れる電流を第２交流電流と定義し、前記第２交流電圧の検出値を第２電圧値と定義し、前記第２交流電流の検出値を第２電流値と定義し、前記第２電流値の位相から前記第２電圧値の位相を差し引いた差分を第２位相差と定義し、前記位相修正有効フラグがＯＮであるときにおける前記第２位相差を第２基準位相差と定義したとき、
前記第１ステップは、前記第１電圧値、前記第１電流値、前記第２電圧値および前記第２電流値を前記制御部で取得するステップであり、
前記第２ステップは、前記制御部で取得した前記第１電圧値および前記第１電流値を用いて前記第１基準位相差を算出して前記第１基準位相差を記憶するとともに、前記制御部で取得した前記第２電圧値および前記第２電流値を用いて前記第２基準位相差を算出して前記第２基準位相差を記憶するステップであり、
前記第３ステップは、前記第１修正電流値および前記第１修正電圧値を特定するとともに、前記第２電流値および前記第２電圧値の少なくとも一方の位相を修正することによって第２修正電流値および第２修正電圧値を特定するステップであって、前記第２修正電流値の位相から前記第２修正電圧値の位相を差し引いた差分を第２修正位相差と定義したとき、前記第２修正位相差は前記第２位相差から記憶されている前記第２基準位相差を差し引いたものであるステップであり、
前記第４ステップは、前記第１有効電力を算出し、前記第２修正電流値および前記第２修正電圧値の有効電力である第２有効電力を算出し、前記第１有効電力と前記第２有効電力を足し合わせることによって前記買電電力を算出するステップである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、分散型発電ユニットの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池ユニットなどの分散型発電ユニットが知られている。特許文献１には、分散型発電ユニットの一例が記載されている。特許文献１には、逆潮流が発生した場合に逆潮流がなくなるまで発電機の発電電力を低下させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６０５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、逆潮流の発生を防止しつつ買電電力が大きくなることを防止するのに適した技術については検討されていない。本開示は、そのような技術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】
【０００５】
本開示は、
直流電力を発電する発電機と、前記直流電力を交流電力に変換する電力変換器と、前記直流電力を調節する制御部と、を有する分散型発電ユニットの運転方法であって、
前記電力変換器と電力系統とを第１連系部を介して接続する電路を主幹電路と定義し、前記主幹電路における接地路と第１電圧路の間の電圧を第１交流電圧と定義し、前記第１電圧路を前記電力系統から前記第１連系部へと流れる電流を第１交流電流と定義し、抵抗負荷である第１負荷と前記主幹電路とを接続する電路を第１電路と定義し、電気機器が接続され得る電力取出部と前記第１連系部とを接続する電路を第２電路と定義し、前記電力系統から前記主幹電路および前記第１電路を介して前記第１負荷に電力が供給されているという条件を第１条件と定義し、前記第１連系部から前記電力取出部に電力が供給されていないという条件を第２条件と定義し、前記第１条件および前記第２条件を含む複数の条件が成立しているときにＯＮに維持されるフラグを位相修正有効フラグと定義し、前記第１交流電圧の検出値を第１電圧値と定義し、前記第１交流電流の検出値を第１電流値と定義し、前記第１電流値の位相から前記第１電圧値の位相を差し引いた差分を第１位相差と定義し、前記位相修正有効フラグがＯＮであるときにおける前記第１位相差を第１基準位相差と定義したとき、
前記第１電圧値および前記第１電流値を前記制御部で取得する第１ステップと、
前記制御部で取得した前記第１電圧値および前記第１電流値を用いて前記第１基準位相差を算出して前記第１基準位相差を記憶する第２ステップと、
前記第１電流値および前記第１電圧値の少なくとも一方の位相を修正することによって第１修正電流値および第１修正電圧値を特定する第３ステップであって、前記第１修正電流値の位相から前記第１修正電圧値の位相を差し引いた差分を第１修正位相差と定義したとき、前記第１修正位相差は前記第１位相差から記憶されている前記第１基準位相差を差し引いたものである第３ステップと、
前記第１修正電流値および前記第１修正電圧値の有効電力である第１有効電力を算出する演算を含む演算によって前記電力系統からの買電電力を算出する第４ステップと、
ゼロよりも大きい目標値に前記買電電力が一致するように前記直流電力を調節する第５ステップと、を備え、
前記位相修正有効フラグがＯＮであるときに、前記第２ステップを実行する、運転方法を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示に係る技術は、逆潮流の発生を防止しつつ買電電力が大きくなることを防止するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態の分散型発電システムの構成図である。
【図２】図２は、分散型発電ユニットの運転方法を説明するためのフロー図である。
【図３】図３は、有効電力の計算について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（本発明者による知見）
特許文献１の技術では、電力系統と分散型発電ユニットの連系点における電力を算出する。算出された電力が逆潮流が発生していることを示すものである場合、逆潮流がなくなるまで発電機の発電電力を低下させる制御が行われる。
【０００９】
上記の制御は、逆潮流が発生してから逆潮流を解消させようというものである。上記の制御は、逆潮流の発生を防止しようというものではない。本発明者は、逆潮流の発生を防止するのに適した技術を提供したいと考えた。
【００１０】
逆潮流の発生を防止する制御をすることは、買電電力をゼロ以上にする制御をすることを意味する。制御の誤差を考慮すると、逆潮流の発生を防止するためには、買電電力をゼロよりも大きい目標値に一致させる制御をすることが考えられる。この目標値を大きくすることにより、逆潮流が発生するリスクを低下させることができる。しかし、目標値を大きくすると、買電電力が大きくなり、分散型発電ユニットのユーザーの利益を損なうことになる。
【００１１】
そこで、本発明者は、逆潮流の発生を防止しつつ買電電力が大きくなることを防止するのに適した技術を提供することを目指した。
【００１２】
本開示の第１態様は、
直流電力を発電する発電機と、前記直流電力を交流電力に変換する電力変換器と、前記直流電力を調節する制御部と、を有する分散型発電ユニットの運転方法であって、
前記電力変換器と電力系統とを第１連系部を介して接続する電路を主幹電路と定義し、前記主幹電路における接地路と第１電圧路の間の電圧を第１交流電圧と定義し、前記第１電圧路を前記電力系統から前記第１連系部へと流れる電流を第１交流電流と定義し、抵抗負荷である第１負荷と前記主幹電路とを接続する電路を第１電路と定義し、電気機器が接続され得る電力取出部と前記第１連系部とを接続する電路を第２電路と定義し、前記電力系統から前記主幹電路および前記第１電路を介して前記第１負荷に電力が供給されているという条件を第１条件と定義し、前記第１連系部から前記電力取出部に電力が供給されていないという条件を第２条件と定義し、前記第１条件および前記第２条件を含む複数の条件が成立しているときにＯＮに維持されるフラグを位相修正有効フラグと定義し、前記第１交流電圧の検出値を第１電圧値と定義し、前記第１交流電流の検出値を第１電流値と定義し、前記第１電流値の位相から前記第１電圧値の位相を差し引いた差分を第１位相差と定義し、前記位相修正有効フラグがＯＮであるときにおける前記第１位相差を第１基準位相差と定義したとき、
前記第１電圧値および前記第１電流値を前記制御部で取得する第１ステップと、
前記制御部で取得した前記第１電圧値および前記第１電流値を用いて前記第１基準位相差を算出して前記第１基準位相差を記憶する第２ステップと、
前記第１電流値および前記第１電圧値の少なくとも一方の位相を修正することによって第１修正電流値および第１修正電圧値を特定する第３ステップであって、前記第１修正電流値の位相から前記第１修正電圧値の位相を差し引いた差分を第１修正位相差と定義したとき、前記第１修正位相差は前記第１位相差から記憶されている前記第１基準位相差を差し引いたものである第３ステップと、
前記第１修正電流値および前記第１修正電圧値の有効電力である第１有効電力を算出する演算を含む演算によって前記電力系統からの買電電力を算出する第４ステップと、
ゼロよりも大きい目標値に前記買電電力が一致するように前記直流電力を調節する第５ステップと、を備え、
前記位相修正有効フラグがＯＮであるときに、前記第２ステップを実行する、運転方法を提供する。
【００１３】
第１態様に係る技術は、逆潮流の発生を防止しつつ買電電力が大きくなることを防止するのに適している。
【００１４】
本開示の第２態様は、第１態様に加え、
前記位相修正有効フラグは、前記電力変換器から前記主幹電路への電力供給がなされていない期間である第１期間においてＯＮであり、前記電力変換器から前記主幹電路への電力供給がなされている期間であって前記第１期間よりも後の期間である第２期間においてＯＦＦであり、
前記第２期間において、記憶されている前記第１基準位相差が更新されることなく前記第１ステップ、前記第３ステップ、前記第４ステップおよび前記第５ステップが繰り返される、運転方法を提供する。
【００１５】
第２態様によれば、第２期間において、電力変換器から第１連系部および電力取出部を介して電気機器へと電力を供給し続けることができる。従って、第２期間において、電力変換器から出力される電力により電気機器を使用し続けることができる。
【００１６】
本開示の第３態様は、第２態様に加え、
前記第１期間は、前記分散型発電ユニットの施工が開始されてから前記分散型発電ユニットにおける発電が開始されるまでの期間に含まれる期間である、または、前記分散型発電ユニットのメンテナンスが開始されてから前記分散型発電ユニットにおける発電が開始されるまで期間に含まれる期間である、運転方法を提供する。
【００１７】
第３態様の第１期間は、第１期間の具体例である。
【００１８】
本開示の第４態様は、第１〜第３態様のいずれか１つに加え、
前記発電機は、燃料電池であり、
第１の指示が前記分散型発電ユニットに入力されたときに、前記運転方法が開始され、
第２の指示が前記分散型発電ユニットに入力されたときに、前記燃料電池による発電が開始され、
前記第１の指示は、前記燃料電池の発電を許可する権限を有さない者によって入力され、
前記第２の指示は、前記燃料電池の発電を許可する権限を有する者によって入力される、運転方法を提供する。
【００１９】
燃料電池の発電を許可する権限を有する者（例えば、電力会社の従業員）の確認を待って、発電を開始する必要がある場合がある。燃料電池の施工後に初めて発電を行う場合などが、上記の場合に該当する。第４態様によれば、その者が到着する前に、分散型発電ユニットが設置された環境に適合した第１基準位相差を得ることができ、その者が到着したときに、燃料電池による発電とともに第１基準位相差を用いた発電電力の調節を開始することができる。
【００２０】
本開示の第５態様は、第１〜第４態様のいずれか１つに加え、
前記主幹電路は、前記接地路、前記第１電圧路および第２電圧路を有する単相３線式の電路であり、
前記接地路と前記第２電圧路の間の電圧を第２交流電圧と定義し、前記第２電圧路を前記電力系統から前記第１連系部へと流れる電流を第２交流電流と定義し、前記第２交流電圧の検出値を第２電圧値と定義し、前記第２交流電流の検出値を第２電流値と定義し、前記第２電流値の位相から前記第２電圧値の位相を差し引いた差分を第２位相差と定義し、前記位相修正有効フラグがＯＮであるときにおける前記第２位相差を第２基準位相差と定義したとき、
前記第１ステップは、前記第１電圧値、前記第１電流値、前記第２電圧値および前記第２電流値を前記制御部で取得するステップであり、
前記第２ステップは、前記制御部で取得した前記第１電圧値および前記第１電流値を用いて前記第１基準位相差を算出して前記第１基準位相差を記憶するとともに、前記制御部で取得した前記第２電圧値および前記第２電流値を用いて前記第２基準位相差を算出して前記第２基準位相差を記憶するステップであり、
前記第３ステップは、前記第１修正電流値および前記第１修正電圧値を特定するとともに、前記第２電流値および前記第２電圧値の少なくとも一方の位相を修正することによって第２修正電流値および第２修正電圧値を特定するステップであって、前記第２修正電流値の位相から前記第２修正電圧値の位相を差し引いた差分を第２修正位相差と定義したとき、前記第２修正位相差は前記第２位相差から記憶されている前記第２基準位相差を差し引いたものであるステップであり、
前記第４ステップは、前記第１有効電力を算出し、前記第２修正電流値および前記第２修正電圧値の有効電力である第２有効電力を算出し、前記第１有効電力と前記第２有効電力を足し合わせることによって前記買電電力を算出するステップである、運転方法を提供する。
【００２１】
第５態様によれば、精度よく買電電力を算出することができる。
【００２２】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態の分散型発電システム１００は、単相３線式の電力系統（商用系統）９９と連系可能である。分散型発電システム１００は、分散型発電ユニット１１０と、分電盤１６０と、電力取出部１７２と、を有している。
【００２４】
分散型発電ユニット１１０は、発電機１３１と、電力変換器１３２と、第１負荷１７１と、制御部１４０と、表示部１５０と、第１電流検出器１８１と、第２電流検出器１８２と、第１電圧特定部１８５と、第２電圧特定部１８６と、を有している。
【００２５】
発電機１３１は、直流電力を発電する。電力変換器１３２は、この直流電力を交流電力に変換する。第１負荷１７１には、この交流電力が供給され得る。制御部１４０は、第１電流検出器１８１、第２電流検出器１８２、第１電圧特定部１８５および第２電圧特定部１８６と協働して、電力変換器１３２を制御することができる。本実施形態の制御部１４０は、電力変換器１３２を用いて、発電機１３１が発電する直流電力の大きさを調節することができる。
【００２６】
本実施形態では、発電機１３１は、燃料電池である。そして、分散型発電ユニット１１０は、燃料電池ユニットを構成している。
【００２７】
本実施形態では、電力変換器１３２は、パワーコンディショナーである。
【００２８】
第１負荷１７１は、抵抗負荷であり、例えば、ヒータである。第１負荷１７１は、電力系統９９への逆潮流防止に寄与する。
【００２９】
発電機１３１の発電時において、発電機１３１の発電電力の下限値が、電力取出部１７２に接続された電気機器の要求電力を上回る場合があり得る。その場合に、本実施形態の第１負荷１７１では、上回る分の電力（余剰電力）が消費される。発電電力の下限値が電気機器の要求電力を上回る場合には、このようにして、第１負荷１７１による電力系統９９への逆潮流防止が実現される。
【００３０】
図１の例では、第１負荷１７１は、分散型発電ユニット１１０に含まれている。ただし、第１負荷１７１は、分散型発電ユニット１１０外の負荷であってもよい。
【００３１】
分散型発電ユニット１１０が燃料電池ユニットを構成し、燃料電池ユニットが発電時の排熱を利用して水などの流体を加熱するものである場合、第１負荷１７１はその流体を加熱するヒータであってもよい。
【００３２】
分電盤１６０は、第１連系部１６１および第２連系部１６２を有している。第１連系部１６１は、第１連系部１６１を通る電流の流れを遮断可能である。第２連系部１６２は、第２連系部１６２を通る電流の流れを遮断可能である。
【００３３】
本実施形態では、第１連系部１６１は、主幹ブレーカである。第２連系部１６２は、燃料電池ブレーカである。
【００３４】
電力取出部１７２には、電気機器が接続され得る。本実施形態では、電力取出部１７２はコンセントである。電力取出部１７２に接続され得る電気機器としては、ドライヤー、洗濯機、扇風機、冷蔵庫、エアコン、テレビなどの家庭用機器が例示される。
【００３５】
図１では、電力変換器１３２と電力系統９９とを第１連系部１６１を介して接続する主幹電路１９０が構成されている。第１負荷１７１と主幹電路１９０の接続部１６５とを接続する第１電路１９１が構成されている。電力取出部１７２と第１連系部１６１とを接続する第２電路１９２が構成されている。
【００３６】
本実施形態では、主幹電路１９０は、接地路１９０ｏ、第１電圧路１９０ａおよび第２電圧路１９０ｂを有する単相３線式の電路である。接地路１９０ｏと第１電圧路１９０ａとの間には、第１交流電圧が印加される。接地路１９０ｏと第２電圧路１９０ｂとの間には、第２交流電圧が印加される。
【００３７】
第１電圧特定部１８５は、第１交流電圧を特定するのに用いられる。第２電圧特定部１８６は、第２交流電圧を特定するのに用いられる。
【００３８】
図１の例では、第１電圧特定部１８５および第２電圧特定部１８６は、電圧検出器である。これらの電圧検出器は、主幹電路１９０のうち第１連系部１６１よりも電力変換器１３２側の位置に取り付けられている。この位置に取り付け可能な電圧検出器として、公知の電圧検出器を用いることができる。
【００３９】
その他、第１電圧特定部１８５および第２電圧特定部１８６の位置は、主幹電路１９０のうち第１連系部１６１よりも電力系統９９の側の位置であってもよい。この位置に上述の電圧検出器を取り付けることができる場合もある。要するに、第１電圧特定部１８５は第１交流電圧を特定できるものであればよく、第２電圧特定部１８６は第２交流電圧を特定できるものであればよい。
【００４０】
第１電流検出器１８１は、第１電圧路１９０ａを電力系統９９から第１連系部１６１へと流れる電流の検出値を得るのに用いられる。第２電流検出器１８２は、第２電圧路１９０ｂを電力系統９９から第１連系部１６１へと流れる電流の検出値を得るのに用いられる。
【００４１】
本実施形態では、第１電流検出器１８１は、第１電圧路１９０ａのうち、第１連系部１６１よりも電力系統９９の側の位置に取り付けられている。第２電流検出器１８２は、第２電圧路１９０ｂのうち、第１連系部１６１よりも電力系統９９の側の位置に取り付けられている。
【００４２】
以下では、第１電圧路１９０ａを電力系統９９から第１連系部１６１へと流れる電流を第１交流電流と称することがある。第２電圧路１９０ｂを電力系統９９から第１連系部１６１へと流れる電流を第２交流電流と称することがある。
【００４３】
本実施形態では、第１電流検出器１８１および第２電流検出器１８２は、電流の大きさと電流の正負の向きを検出可能な検出器である。第１電流検出器１８１および第２電流検出器１８２として、カレントトランスを用いることができる。ただし、第１電流検出器１８１および第２電流検出器１８２は、他の種類の電流検出器であってもよい。
【００４４】
制御部１４０は、電圧値取得部１４１と、電流値取得部１４２と、有効電力算出部１４３と、電圧位相値特定部１４４と、電流位相値特定部１４５と、位相差算出部１４６と、位相差記憶部１４７と、フラグ設定部１４８と、通信部１４９と、を有している。
【００４５】
以下、制御部１４０の動作について図２〜６を参照しつつ説明する。
【００４６】
本実施形態の制御部１４０は、図２のフローによって動作する。このフローは、所定期間Ｔ1毎に繰り返される。所定期間Ｔ1は、一具体例では５０μｓである。
【００４７】
まず、ステップＳ２０１において、電圧値取得部１４１が、第１交流電圧の検出値を取得する。また、電圧値取得部１４１が、第２交流電圧の検出値を取得する。以下では、第１交流電圧の検出値を、第１電圧値と称することがある。また、第２交流電圧の検出値を、第２電圧値と称することがある。第１電圧値および第２電圧値は、時刻と対応付けられて記憶される。
【００４８】
次に、ステップＳ２０２において、電流値取得部１４２が、第１交流電流の検出値を取得する。また、電流値取得部１４２が、第２交流電流の検出値を取得する。以下では、第１交流電流の検出値を、第１電流値と称することがある。また、第２交流電流の検出値を、第２電流値と称することがある。第１電流値および第２電流値は、時刻と対応付けられて記憶される。
【００４９】
なお、ステップＳ２０２をステップＳ２０１の前に実施してもよい。
【００５０】
ステップＳ２０３では、位相修正有効フラグ（以下、単にフラグと記載することがある）がＯＮであるかＯＦＦであるかが判断される。フラグがＯＮのとき、ステップＳ２０４に進む。フラグがＯＦＦのとき、ステップＳ２０８に進む。なお、フラグは、フラグ設定部１４８によって、ＯＮまたはＯＦＦに設定される。具体的に、フラグは、第１条件および第２条件を含む複数の条件が成立しているときにＯＮに維持される。第１条件は、電力系統９９から主幹電路１９０および第１電路１９１を介して第１負荷１７１に電力が供給されているという条件である。第２条件は、第１連系部１６１から電力取出部１７２に電力が供給されていないという条件である。
【００５１】
ここで、電力取出部１７２に電力が供給されていないという第１条件は、第１連系部１６１と電力取出部１７２の間に設けたブレーカ（不図示）のＯＮまたはＯＦＦで判定するようにしてもよいし、電力取出部１７２と家庭用機器が接続されていないことを目視で確認するようにしてもよい。すなわち、第１条件は第１連系部１６１と電力取出部１７２の間に設けたブレーカのＯＮまたはＯＦＦ状態を遠隔操作で入手してもよいし、電力取出部１７２と家庭用機器が接続されていないことを目視で確認した結果を作業者が入力する形態としてもよい。
【００５２】
ステップＳ２０４では、電圧位相値特定部１４４が、第１電圧値を用いて、第１電圧値の位相を特定する。また、電圧位相値特定部１４４が、第２電圧値を用いて、第２電圧値の位相を特定する。以下では、第１電圧値の位相を、第１電圧位相値と称することがある。また、第２電圧値の位相を、第２電圧位相値と称することがある。
【００５３】
ステップＳ２０５では、電流位相値特定部１４５が、第１電流値を用いて、第１電流値の位相を特定する。また、電流位相値特定部１４５が、第２電流値を用いて、第２電流値の位相を特定する。以下では、第１電流値の位相を、第１電流位相値と称することがある。また、第２電流値の位相を、第２電流位相値と称することがある。
【００５４】
第１電圧位相値、第２電圧位相値、第１電流位相値および第２電流位相値の特定方法は特に限定されない。本実施形態では、ゼロクロスポイントを利用して第１電圧位相値を特定する。具体的に、前回のステップＳ２０４で特定された第１電圧位相値が負の値であり今回のステップＳ２０４で特定された第１電圧位相値が正の値である場合に立ち上がりゼロクロスポイントが訪れたと判断できる。そのような判断ができた場合、今回のステップＳ２０４を実行した時点を立ち上がりゼロクロスポイントの検出時点とすることができる。この検出時点における第１電圧位相値の位相を０ｒａｄとすることができる。また、前回のステップＳ２０４で特定された第１電圧位相値が正の値であり今回のステップＳ２０４で特定された第１電圧位相値が負の値である場合に立ち下がりゼロクロスポイントが訪れたと判断できる。そのような判断ができた場合、今回のステップＳ２０４を実行した時点を立ち下がりゼロクロスポイントの検出時点とすることができる。この検出時点における第１電圧位相値の位相をπｒａｄとすることができる。また、ゼロクロスポイントが検出されない時点における第１電圧位相値の位相は演算により得ることができる。すなわち、第１交流電圧の周期をＴ2としたとき、立ち上がりゼロクロスポイントが検出されたステップＳ２０４よりもＧ回後のステップＳ２０４における第１電圧位相値Ｐ1は、Ｐ1＝２π×Ｇ×Ｔ1／Ｔ2と算出することができる。立ち下がりゼロクロスポイントが検出されたステップＳ２０４よりもＨ回後のステップＳ２０４における第１電圧位相値Ｐ1は、Ｐ1＝π＋２π×Ｈ×Ｔ1／Ｔ2と算出することができる。Ｐ1の単位はｒａｄである。第２電圧位相値、第１電流位相値および第２電流位相値についても、第１電圧位相値と同様に特定することができる。
【００５５】
なお、ステップＳ２０５をステップＳ２０４の前に実施してもよい。
【００５６】
ステップＳ２０６では、位相差算出部１４６が、第１電流位相値から第１電圧位相値を差し引くことによって第１位相差を算出する。また、位相差算出部１４６が、第２電流位相値から第２電圧位相値を差し引くことによって第２位相差を算出する。
【００５７】
ステップＳ２０７では、位相差記憶部１４７が、第１位相差を第１基準位相差として記憶する。この記憶により、第１基準位相差が更新される。また、位相差記憶部１４７が、第２位相差を第２基準位相差として記憶する。この記憶により、第２基準位相差が更新される。なお、第１基準位相差および第２基準位相差の初期値は、例えばゼロである。
【００５８】
ステップＳ２０８では、有効電力算出部１４３が、第１電流値および第１電圧値の少なくとも一方の位相を修正することによって第１修正電流値および第１修正電圧値を特定する。また、ステップＳ２０８では、有効電力算出部１４３が、第２電流値および第２電圧値の少なくとも一方の位相を修正することによって第２修正電流値および第２修正電圧値を特定する。第１電流値の位相から第１電圧値の位相を差し引いた差分を第１位相差と定義し、第１修正電流値の位相から第１修正電圧値の位相を差し引いた差分を第１修正位相差と定義したとき、第１修正位相差は第１位相差から位相差記憶部１４７に記憶されている第１基準位相差を差し引いたものである。第２電流値の位相から第２電圧値の位相を差し引いた差分を第２位相差と定義し、第２修正電流値の位相から第２修正電圧値の位相を差し引いた差分を第２修正位相差と定義したとき、第２修正位相差は第２位相差から位相差記憶部１４７に記憶されている第２基準位相差を差し引いたものである。
【００５９】
一例では、ステップＳ２０８において、第１電圧値の位相を修正せず、第１電流値の位相を修正する。この場合、第１修正電流値の位相は、第１電流値の位相から第１基準位相差を差し引いたものとなる。第１修正電圧値は、第１電圧値と同じとなる。
【００６０】
同様に、ステップＳ２０８において、第２電圧値の位相を修正せず、第２電流値の位相を修正することができる。この場合、第２修正電流値の位相は、第２電流値の位相から第２基準位相差を差し引いたものとなる。第２修正電圧値は、第２電圧値と同じとなる。
【００６１】
別例では、ステップＳ２０８において、第１電流値の位相を修正せず、第１電圧値の位相を修正する。この場合、第１修正電圧値の位相は、第１電圧値の位相に第１基準位相差を足し合わせたものとなる。第１修正電流値は、第１電流値と同じとなる。
【００６２】
同様に、ステップＳ２０８において、第２電流値の位相を修正せず、第２電圧値の位相を修正することができる。この場合、第２修正電圧値の位相は、第２電圧値の位相に第２基準位相差を足し合わせたものとなる。第２修正電流値は、第２電流値と同じとなる。
【００６３】
ステップＳ２０８の位相の修正は、第１電流値の位相および第１電圧値の位相の両方を修正するものであってもよい。要するに、ステップＳ２０８では、第１修正位相差が第１位相差から第１基準位相差を差し引いたものとなるようにすればよい。
【００６４】
同様に、ステップＳ２０８の位相の修正は、第２電流値の位相および第２電圧値の位相の両方を修正するものであってもよい。要するに、ステップＳ２０８では、第２修正位相差が第２位相差から第２基準位相差を差し引いたものとなるようにすればよい。
【００６５】
本実施形態のステップＳ２０８についてさらに説明する。本実施形態の制御部１４０は、ステップＳ２０８を実行する前の時点において、今回の制御周期のステップＳ２０１およびＳ２０２で取得した第１電流値、第１電圧値、第２電流値および第２電圧値の組み合わせを最新の時刻のデータとして記憶し、１回前のステップＳ２０１およびＳ２０２で取得した同組み合わせを期間Ｔ1×１だけ前の時点のデータとして記憶し、２回前のステップＳ２０１およびＳ２０２で取得した同組み合わせを期間Ｔ1×２だけ前の時点のデータとして記憶し、３回前のステップＳ２０１およびＳ２０２で取得した同組み合わせを期間Ｔ1×３だけ前の時点のデータとして記憶し、・・・Ｍ−１回前のステップＳ２０１およびＳ２０２で取得した同組み合わせを期間Ｔ1×（Ｍ−１）だけ前の時点のデータとして記憶している。ここで、Ｍは正数である。第１電圧値の位相を修正せず第１電流値の位相を修正する場合、Ｍ個の第１電流値に関連付けられている時刻を、第１基準位相差に対応する期間分だけずらす。このようにして、Ｍ個の第１修正電流値を得ることができる。第１電流値の位相を修正せず第１電圧値の位相を修正する場合、Ｍ個の第１電圧値に関連付けられている時刻を、第１基準位相差に対応する期間分だけずらす。このようにして、Ｍ個の第１修正電圧値を得ることができる。第１電流値の位相および第１電圧値の位相の両方を修正する場合にも、時刻をずらす上述の考え方に基づいて、Ｍ個の第１修正電流値およびＭ個の第１修正電圧値を得ることができる。Ｍ個の第１修正電流値に関連付けられた時刻と、Ｍ個の第１修正電圧値に関連付けられた時刻とは、第１基準位相差に対応する期間分だけ互いにずれたものとなる。同様にして、第２修正電流値および第２修正電圧値を得ることができる。
【００６６】
ところで、離散系においては、図３に示すように有効電力を演算することができる。図３において、「Ｖｏｌｔａｇｅ」は、交流電圧である。「Ｃｕｒｒｅｎｔ」は、交流電流である。時刻１から時刻Ｎまでの期間は、交流電圧の１周期に相当する期間である。時刻１、時刻２、時刻３・・・時刻Ｎにおける、交流電圧の瞬時値と交流電流の瞬時値の積を演算する。得られたＮ個の積の積算値をＮで割ることによって、有効電力が求まる。
【００６７】
ステップＳ２０９は、図３を用いて行った説明内容が反映されたステップである。ステップＳ２０９では、有効電力算出部１４３が、同一時刻に対応付けられた第１修正電流値と第１修正電圧値の積（第１の積）を演算する。具体的には、有効電力算出部１４３は、計算可能な最新の第１の積（典型的には、今回の制御周期のステップＳ２０８で得た第１修正電流値および第１修正電圧値の少なくとも一方を用いて計算される第１の積）と、それよりも期間Ｔ1×１だけ前の時点の第１の積と、期間Ｔ1×２だけ前の時点の第１の積と、期間Ｔ1×３だけ前の時点の第１の積と、・・・期間Ｔ1×（Ｎ−１）だけ前の時点の第１の積と、を積算する。そして、有効電力算出部１４３は、得られた積算値（すなわち、新しいものから数えてＮ個の第１の積の積算値）をＮで割る。これにより、第１の有効電力を得る。また、有効電力算出部１４３は、同一時刻に対応付けられた第２修正電流値と第２修正電圧値の積（第２の積）を演算する。具体的には、有効電力算出部１４３は、計算可能な最新の第２の積（典型的には、今回の制御周期のステップＳ２０８で得た第２修正電流値および第２修正電圧値の少なくとも一方を用いて計算される第２の積）と、それよりも期間Ｔ1×１だけ前の時点の第２の積と、期間Ｔ1×２だけ前の時点の第２の積と、期間Ｔ1×３だけ前の時点の第２の積と、・・・期間Ｔ1×（Ｎ−１）だけ前の時点の第２の積と、を積算する。そして、有効電力算出部１４３は、得られた積算値（すなわち、新しいものから数えてＮ個の第２の積の積算値）をＮで割る。これにより、第２の有効電力を得る。Ｎは、正数である。第１交流電圧および第２交流電圧の周期をＴ2としたとき、Ｎは、Ｔ2／Ｔ1で与えられる。なお、通常は、Ｍ＞Ｎである。
【００６８】
ステップＳ２０９の後に、図示しないステップＳ２１０を実行することができる。ステップＳ２１０では、有効電力算出部１４３は、第１の有効電力と第２の有効電力とを足し合わせることによって、買電電力を特定する。買電電力の情報は、有効電力算出部１４３から通信部１４９に伝えられ、通信部１４９から表示部１５０に伝えられる。こうして、表示部１５０に買電電力を表示させることが可能となる。
【００６９】
なお、第２電流検出器１８２および第２電圧特定部１８６を省略することもできる。その場合には、買電電力を第１の有効電力の２倍と概算することができる。ただし、第１電流検出器１８１および第１電圧特定部１８５とともに第２電流検出器１８２および第２電圧特定部１８６を設け、第１の有効電力と第２の有効電力を合計した方が、正確に買電電力を算出することができる。
【００７０】
また、買電電力の算出は、制御部１４０の有効電力算出部１４３以外の要素が担うこともできる。
【００７１】
ステップＳ２１０の後に、図示しないステップＳ２１１を実行することができる。ステップＳ２１１は、発電機１３１が発電している場合に行われる。ステップＳ２１１では、制御部１４０は、買電電力が目標値に一致するように発電機１３１が発電する直流電力を調節する。具体的には、制御部１４０は、電力変換器１３２を用いて、発電機１３１が発電する直流電力の大きさを調節する。目標値は、ゼロよりも大きい値である。
【００７２】
本実施形態のステップＳ２１０では、買電電力が目標値よりも大きい場合には、発電機１３１が発電する直流電力を大きくする。買電電力が目標値よりも小さい場合には、発電機１３１が発電する直流電力を小さくする。
【００７３】
以上の説明から理解されるように、本実施形態では、分散型発電ユニット１１０は、直流電力を発電する発電機１３１と、直流電力を交流電力に変換する電力変換器１３２と、直流電力を調節する制御部１４０と、を有している。分散型発電ユニット１１０の運転方法は、第１〜第５ステップを備えている。第１ステップは、第１電圧値および第１電流値を制御部１４０で取得するステップである。第２ステップは、制御部１４０で取得した第１電圧値および第１電流値を用いて第１基準位相差を算出して第１基準位相差を記憶するステップである。第３ステップは、第１電流値および第１電圧値の少なくとも一方の位相を修正することによって第１修正電流値および第１修正電圧値を特定するステップである。第１修正電流値の位相から第１修正電圧値の位相を差し引いた差分を第１修正位相差と定義したとき、第１修正位相差は第１位相差から記憶されている第１基準位相差を差し引いたものである。第４ステップは、第１修正電流値および第１修正電圧値の有効電力である第１有効電力を算出する演算を含む演算によって電力系統９９からの買電電力を算出するステップである。第５ステップは、ゼロよりも大きい目標値に買電電力が一致するように直流電力を調節するステップである。位相修正有効フラグがＯＮであるときに、第２ステップを実行する。主幹電路１９０は、電力変換器１３２と電力系統９９とを第１連系部１６１を介して接続する電路である。第１交流電圧は、主幹電路１９０における接地路１９０ｏと第１電圧路１９０ａの間の電圧である。第１交流電流は、第１電圧路１９０ａを電力系統９９から第１連系部１６１へと流れる電流である。第１電路１９１は、抵抗負荷である第１負荷１７１と主幹電路１９０とを接続する電路である。第２電路１９２は、電気機器が接続され得る電力取出部１７２と第１連系部１６１とを接続する電路である。第１条件は、電力系統９９から主幹電路１９０および第１電路１９１を介して第１負荷１７１に電力が供給されているという条件である。第２条件は、第１連系部１６１から電力取出部１７２に電力が供給されていないという条件である。位相修正有効フラグは、第１条件および第２条件を含む複数の条件が成立しているときにＯＮに維持されるフラグである。第１電圧値は、第１交流電圧の検出値である。第１電流値は、第１交流電流の検出値である。第１位相差は、第１電流値の位相から第１電圧値の位相を差し引いた差分である。第１基準位相差は、位相修正有効フラグがＯＮであるときにおける第１位相差である。
【００７４】
厳密にいうと、第１電流値と第１電圧値の有効電力は、電力系統９９からの流入部における第１交流電流と第１交流電圧の有効電力には一致しないことがある。なぜなら、接地路１９０ｏおよび第１電圧路１９０ａの誘導成分および容量成分など線路の影響で、第１電流値と第１電圧値との間の位相差が、電力系統９９からの流入部における第１交流電流と第１交流電圧（正しい位相差）からずれることがあるためである。また、第１電流値および第１電圧値がフィルタ回路を用いて取得されるものである場合、フィルタ回路の影響で位相差のずれが生じることがあるためである。しかし、本実施形態では、上記のような影響により生じる位相差のずれ（第１基準位相差）を特定する。そして、第１基準位相差を用いて第１電流値および第１電圧値の組み合わせを第１修正電流値および第１修正電圧値の組み合わせに修正し、第１修正電流値および第１修正電圧値の有効電力を算出する。後者の組み合わせの位相差である第１修正位相差は、前者の組み合わせの位相差である第１位相差から第１基準位相差を差し引いたものである。第１修正電流値および第１修正電圧値の有効電力（第１有効電力）は、第１電流値と第１電圧値の有効電力を、第１基準位相差に由来する誤差が解消されるように修正したものとなる。本実施形態では、買電電力を算出する演算は第１有効電力を算出する演算を含み、上述の理由で第１有効電力を算出する演算の精度は高い。このため、演算される買電電力の現実の買電電力からの誤差が小さくなる。このため、演算された買電電力を目標値に一致させることにより、現実の買電電力を目標値に精度よく一致させることができる。このため、目標値とゼロとの差分をそれほど大きくしなくても、買電電力の演算誤差に起因する逆潮流発生のリスクを抑えることができる。
【００７５】
第１連系部１６１から電力取出部１７２を介して電気機器に電力が供給されているときに第１基準位相差を記憶すると、記憶される第１基準位相差に電気機器の誘導成分または容量成分が反映されてしまう。そのような第１基準位相差を用いて算出された第１有効電力は、電力系統９９からの流入部における第１交流電流と第１交流電圧の有効電力を正しく表したものとはならない。しかしながら、本実施形態では、第１連系部１６１から電力取出部１７２に電力が供給されていないときに第１基準位相差を記憶する。これにより、上記のように不適切な第１基準位相差が記憶される事態を回避することができる。
【００７６】
以上の理由で、本実施形態に係る技術は、逆潮流の発生を防止しつつ買電電力が大きくなることを防止するのに適している。
【００７７】
なお、第１ステップは、図２のステップＳ２０１およびＳ２０２に対応する。第２ステップは、ステップＳ２０４〜Ｓ２０７に対応する。第３ステップは、ステップＳ２０８に対応する。第４ステップは、ステップＳ２０９および２１０に対応する。第５ステップは、ステップＳ２１１に対応する。
【００７８】
なお、発電機１３１の発電時における発電機１３１の発電量の下限値が電力取出部１７２に接続された電気機器の要求電力を上回るときには、第１負荷１７１での消費電力を調節することによって、買電電力を目標値に一致させることもできる。第１負荷１７１における消費電力の調節は、制御部１４０が担うことができる。この場合にも、買電電力の演算精度の高さが活かされることになる。
【００７９】
また、本実施形態では、第１ステップは、第１電圧値、第１電流値、第２電圧値および第２電流値を制御部１４０で取得するステップである。第２ステップは、制御部１４０で取得した第１電圧値および第１電流値を用いて第１基準位相差を算出して第１基準位相差を記憶するとともに、制御部１４０で取得した第２電圧値および第２電流値を用いて第２基準位相差を算出して第２基準位相差を記憶するステップである。第３ステップは、第１修正電流値および第１修正電圧値を特定するとともに、第２電流値および第２電圧値の少なくとも一方の位相を修正することによって第２修正電流値および第２修正電圧値を特定するステップである。第２修正電流値の位相から第２修正電圧値の位相を差し引いた差分を第２修正位相差と定義したとき、第２修正位相差は第２位相差から記憶されている第２基準位相差を差し引いたものである。第４ステップは、第１有効電力を算出し、第２修正電流値および第２修正電圧値の有効電力である第２有効電力を算出し、第１有効電力と第２有効電力を足し合わせることによって買電電力を算出するステップである。主幹電路１９０は、接地路１９０ｏ、第１電圧路１９０ａおよび第２電圧路１９０ｂを有する単相３線式の電路である。第２交流電圧は、接地路１９０ｏと第２電圧路１９０ｂの間の電圧である。第２交流電流は、第２電圧路１９０ｂを電力系統９９から第１連系部１６１へと流れる電流である。第２電圧値は、第２交流電圧の検出値である。第２電流値は、第２交流電流の検出値である。第２位相差は、第２電流値の位相から第２電圧値の位相を差し引いた差分である。第２基準位相差は、位相修正有効フラグがＯＮであるときにおける第２位相差である。
【００８０】
このようにすれば、精度よく買電電力を算出することができる。
【００８１】
ただし、電力系統９９が単相２線式であり、主幹電路１９０が接地路１９０ｏおよび第１電圧路１９０ａを有する単相２線式の電路であってもよい。この場合、第１有効電力を買電電力と扱うことができる。
【００８２】
一例では、位相修正有効フラグは、電力変換器１３２から主幹電路１９０への電力供給がなされていない期間である第１期間においてＯＮであり、電力変換器１３２から主幹電路１９０への電力供給がなされている期間であって第１期間よりも後の期間である第２期間においてＯＦＦである。そして、第２期間において、記憶されている第１基準位相差が更新されることなく第１ステップ、第３ステップ、第４ステップおよび第５ステップが繰り返される。
【００８３】
上記の一例によれば、第２期間において、電力変換器１３２から第１連系部１６１および電力取出部１７２を介して電気機器へと電力を供給し続けることができる。従って、第２期間において、電力変換器１３２から出力される電力により電気機器を使用し続けることができる。
【００８４】
一例では、第１期間は、分散型発電ユニット１１０の施工が開始されてから分散型発電ユニット１１０における発電（つまり、発電機１３１による発電）が開始されるまでの期間に含まれる期間である、または、分散型発電ユニット１１０のメンテナンスが開始されてから分散型発電ユニット１１０における発電が開始されるまで期間に含まれる期間である。
【００８５】
一例では、発電機１３１は、燃料電池である。第１の指示が分散型発電ユニット１１０に入力されたときに、本実施形態の運転方法が開始される。第２の指示が分散型発電ユニット１１０に入力されたときに、燃料電池による発電が開始される。第１の指示は、燃料電池の発電を許可する権限を有さない者によって入力される。第２の指示は、燃料電池の発電を許可する権限を有する者によって入力される。
【００８６】
燃料電池の発電を許可する権限を有する者（例えば、電力会社の従業員）の確認を待って、発電を開始する必要がある場合がある。燃料電池の施工後に初めて発電を行う場合などが、上記の場合に該当する。上記の一例によれば、その者が到着する前に、分散型発電ユニット１１０が設置された環境に適合した第１基準位相差を得ることができ、その者が到着したときに、燃料電池による発電とともに第１基準位相差を用いた発電電力の調節を開始することができる。
【符号の説明】
【００８７】
９９  電力系統
１００  分散型発電システム
１１０  分散型発電ユニット
１３１  発電機
１３２  電力変換器
１４０  制御部
１４１  電圧値取得部
１４２  電流値取得部
１４３  有効電力算出部
１４４  電圧位相値特定部
１４５  電流位相値特定部
１４６  位相差算出部
１４７  位相差記憶部
１４８  フラグ設定部
１４９  通信部
１５０  表示部
１６０  分電盤
１６１，１６２  連系部
１６５  接続部
１７１  第１負荷
１７２  電力取出部
１８１，１８２  電流検出器
１８５，１８６  電圧特定部
１９０，１９１，１９２  電路
１９０ａ，１９０ｂ  電圧路
１９０ｏ  接地路
【図１】
2018157699.tif 000003
【図２】
2018157699.tif 000004
【図３】
2018157699.tif 000005