(57)【要約】【課題】余剰電力の吸収と電力不足時の供給とを可能にして、より多くの自然エネルギーの導入を可能にする。【解決手段】給電システムは、電力源１と、この電力源１と連系して負荷４へ交流電力を供給する、再生可能エネルギーを利用した１台又は複数台の分散電源３と、余剰電力を貯める蓄電システム１０と、を備えている。蓄電システム１０は、電力源１の出力電力を検出して検出信号Ｓ１１を出力する電力センサ１１と、蓄電池１４と、電力源１に接続された電線２上の交流電力と蓄電池１４の直流電力とを相互に電力変換してその蓄電池１４を充放電する双方向のパワーコンディショナ（ＰＣＳ）１３と、検出信号Ｓ１１に基づいてＰＣＳ１３を制御し、蓄電池１４に対する充放電の制御を行う制御部１２と、を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電線を通して負荷へ交流電力を供給する電力源と、
前記電線に接続され、前記電力源と連系して前記負荷へ交流電力を供給する、再生可能エネルギーを利用した１台又は複数台の分散電源と、
前記電線に接続され、前記電線上の余剰電力を貯める蓄電システムと、
を備える給電システムであって、
前記蓄電システムは、
前記電力源の出力電力を検出して検出信号を出力する電力センサと、
前記余剰電力を蓄え、電力不足時に放電可能な蓄電池と、
前記電線上の前記交流電力と前記蓄電池の直流電力とを相互に電力変換して前記蓄電池を充放電する双方向の第１のパワーコンディショナと、
前記検出信号に基づいて前記第１のパワーコンディショナを制御し、前記蓄電池に対する充放電電力の調整と前記蓄電池の充放電の切り換えとを行わせる制御部と、
を有することを特徴とする給電システム。
【請求項２】
前記制御部は、
前記分散電源の発電量が大きいときに減少する前記電力源の出力電力が、設定値以下に減少した場合、前記第１のパワーコンディショナに充電を指示し、
前記第１のパワーコンディショナは、
前記電力源の出力電力が前記設定値以下にならないように、前記蓄電池に対する充電電力を調整するためのボトムキープ制御を行うことで、充電動作で前記電力源の電力を一定以上になるよう制御する、
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】
前記ボトムキープ制御では、
前記余剰電力が大きくなると、前記充電電力を増加させ、前記余剰電力が小さくなったら、前記充電電力も減少させる、
ことを特徴とする請求項２記載の給電システム。
【請求項４】
前記制御部は、
前記分散電源の発電量が少ない又は無くなったときに増加する前記電力源の出力電力が、前記設定値以上に増加した場合、前記第１のパワーコンディショナに放電を指示し、
前記第１のパワーコンディショナは、
前記電力源の出力電力が前記設定値以上にならないように、前記蓄電池の放電電力を調整するためのピークカット制御を行う、
ことを特徴とする請求項３記載の給電システム。
【請求項５】
前記ピークカット制御では、
前記余剰電力が大きくなると、前記放電電力を増加させ、前記余剰電力が小さくなったら、前記放電電力も減少させる、
ことを特徴とする請求項４記載の給電システム。
【請求項６】
電線を通して負荷へ交流電力を供給する電力源と、
前記電線に接続され、前記電力源と連系して前記負荷へ交流電力を供給する、再生可能エネルギーを利用した１台又は複数台の分散電源と、
前記電線に接続され、前記電線上の余剰電力を貯める蓄電システムと、
を備える給電システムであって、
前記蓄電システムは、
前記電力源の出力電力を検出して検出信号を出力する電力センサと、
前記電線に対して並列に接続され、前記余剰電力の充電及び放電を行う複数の蓄電ユニットと、
前記検出信号に基づいて前記複数の蓄電ユニットの充放電を制御する制御部と、を備え、
前記各蓄電ユニットは、
前記余剰電力を蓄え、電力不足時に放電可能な蓄電池と、
前記制御部により制御され、前記電線上の前記交流電力と前記蓄電池の直流電力とを相互に電力変換して前記蓄電池を充放電する双方向の第１のパワーコンディショナと、をそれぞれ有することを特徴とする給電システム。
【請求項７】
前記第１のパワーコンディショナに代えて、
前記制御部により制御され、前記電線上の前記交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池を充電する充電器と、
前記制御部により制御され、前記蓄電池から放電される直流電力を前記交流電力に変換して前記電線へ供給する放電用の第２のパワーコンディショナと、
を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の給電システム。
【請求項８】
前記電力源は、
ディーゼル発電機を含むエンジン発電機、又は電力系統であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の給電システム。
【請求項９】
電線を通して負荷へ交流電力を供給し、且つ、前記電線上に余剰電力があれば前記余剰電力を貯める蓄電システムと、
前記電線に接続され、前記蓄電システムと連系して前記負荷及び前記蓄電システムへ交流電力を供給する、再生可能エネルギーを利用した１台又は複数台の分散電源と、
を備える給電システムであって、
前記蓄電システムは、
前記余剰電力を蓄え、この蓄えた直流電力を放電する蓄電池と、
前記蓄電池から放電された前記直流電力を前記交流電力に変換して前記電線へ供給する、自立運転可能なインバータと、
前記インバータの出力電力を検出して検出信号を出力する電力センサと、
前記電線上の前記交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池を充電する充電器と、
前記検出信号に基づいて前記充電器による充電を制御する制御部と、
を有することを特徴とする給電システム。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記インバータの出力電力が零にならないように前記充電器の入力電力を制御することを特徴とする請求項９記載の給電システム。
【請求項１１】
電線を通して負荷へ交流電力を供給し、且つ、前記電線上に余剰電力があれば前記余剰電力を貯める蓄電システムと、
前記電線に接続され、前記蓄電システムと連系して前記負荷及び前記蓄電システムへ交流電力を供給する、再生可能エネルギーを利用した１台又は複数台の分散電源と、
を備える給電システムであって、
前記蓄電システムは、
前記余剰電力を蓄え、この蓄えた直流電力を放電する蓄電池と、
前記蓄電池から放電された前記直流電力を前記交流電力に変換して前記電線へ供給する、自立運転可能な第１のパワーコンディショナと、
前記第１のパワーコンディショナの出力電力を検出して検出信号を出力する電力センサと、
前記電線上の前記交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池を充電し、且つ、前記蓄電池の放電電力を前記交流電力に変換して前記電線へ供給する、連系運転用の双方向の第２のパワーコンディショナと、
前記検出信号に基づき、前記第２のパワーコンディショナによる前記蓄電池の充電と前記蓄電池の放電電力の前記電線への供給とを制御する制御部と、
を有することを特徴とする給電システム。
【請求項１２】
前記制御部は、
前記検出信号に基づき、前記第１のパワーコンディショナの出力電力を監視して、前記第２のパワーコンディショナによる前記蓄電池への前記余剰電力の充電と、高負荷時における前記蓄電池の放電と、を制御することを特徴とする請求項１１記載の給電システム。
【請求項１３】
前記制御部は、
前記第１のパワーコンディショナの出力電力が小さい場合、前記分散電源による前記余剰電力があると判断し、前記第２のパワーコンディショナにより前記蓄電池を充電させ、
前記第１のパワーコンディショナの出力電力が大きい場合、前記第２のパワーコンディショナにより前記蓄電池を放電させて、前記負荷への電力供給を維持させる、
制御を行うことを特徴とする請求項１２記載の給電システム。
【請求項１４】
前記分散電源は、
太陽光発電、風力発電、水力発電、又は燃料電池を含む電源であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項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、余剰電力を貯める蓄電システムを備え、負荷装置へ交流（ＡＣ）電力を供給する給電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、電力会社からの送電系統（電力系統）が無い場所で電気を使用する場合、蓄電池を備え、発電機を用いて負荷装置へ交流電力を供給する給電システムが提案されている。近年では、太陽光や風力、水力等の自然エネルギーによる発電が盛んになってきたため、発電機に自然エネルギーを組み合わせる検討も進んでいる。
【０００３】
例えば、特許文献１，２には、蓄電池への充電に、ディーゼル発電機や太陽電池を用いた給電システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１３１７６号公報
【特許文献２】特開２０１５−５６９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の給電システムにおいて、発電機を電力系統に見立て、太陽電池、風力発電機、水力発電機、あるいは燃料電池を、パワーコンディショナ（以下「ＰＣＳ」という。）等を介して系統連系する場合、負荷消費電力よりも、ＰＣＳによる発電出力が大きい電力余剰時に、系統電圧が上昇してしまう。そのため、系統電圧上昇抑制による余剰電力の破棄や、系統過電圧保護に伴うＰＣＳの停止による発電電力の喪失といった課題がある。この課題は、送電網が弱く、系統容量の少ない場所に太陽光発電等の自然エネルギーを導入する場合も当てはまる。
【０００６】
一方、特許文献１，２に開示された給電システムは、蓄電池への充電に、ディーゼル発電機や太陽電池を用いる構成であるが、負荷消費電力、発電機出力電力、及び太陽光発電電力等の全てを監視して発電機の制御を行うため、機器構成が複雑で費用が大きいという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内の第１発明の給電システムは、電線を通して負荷へ交流電力を供給する電力源（例えば、ディーゼル発電機、エンジン発電機、電力系統等、以下同じ。）と、前記電線に接続され、前記電力源と連系して前記負荷へ交流電力を供給する、再生可能エネルギーを利用した１台又は複数台の分散電源（例えば、太陽光発電、風力発電、水力発電、燃料電池等、以下同じ。）と、前記電線に接続され、前記電線上の余剰電力を貯める蓄電システムと、を備えている。
【０００８】
そして、前記蓄電システムは、前記電力源の出力電力を検出して検出信号を出力する電力センサと、前記余剰電力を蓄え、電力不足時に放電可能な蓄電池と、前記電線上の前記交流電力と前記蓄電池の直流（ＤＣ）電力とを相互に電力変換して前記蓄電池を充放電する双方向の第１のＰＣＳと、前記検出信号に基づいて前記第１のＰＣＳを制御し、前記蓄電池に対する充放電電力の調整と前記蓄電池の充放電の切り換えとを行わせる制御部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
第２発明の給電システムは、電線を通して負荷へ交流電力を供給する電力源と、前記電線に接続され、前記電力源と連系して前記負荷へ交流電力を供給する、再生可能エネルギーを利用した１台又は複数台の分散電源と、前記電線に接続され、前記電線上の余剰電力を貯める蓄電システムと、を備えている。
【００１０】
そして、前記蓄電システムは、前記電力源の出力電力を検出して検出信号を出力する電力センサと、前記電線に対して並列に接続され、前記余剰電力の充電及び放電を行う複数の蓄電ユニットと、前記検出信号に基づいて前記複数の蓄電ユニットの充放電を制御する制御部と、を備えている。更に、前記各蓄電ユニットは、前記余剰電力を蓄え、電力不足時に放電可能な蓄電池と、前記制御部により制御され、前記電線上の前記交流電力と前記蓄電池の直流電力とを相互に電力変換して前記蓄電池を充放電する双方向の第１のＰＣＳと、をそれぞれ有することを特徴とする。
【００１１】
第３発明の給電システムは、前記第１発明又は前記第２発明の第１のＰＣＳに代えて、前記制御部により制御され、前記電線上の交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池を充電する充電器と、前記制御部により制御され、前記蓄電池から放電される直流電力を前記交流電力に変換して前記電線へ供給する放電用の第２のＰＣＳと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
第４発明の給電システムは、電線を通して負荷へ交流電力を供給し、且つ、前記電線上に余剰電力があれば前記余剰電力を貯める蓄電システムと、前記電線に接続され、前記蓄電システムと連系して前記負荷及び前記蓄電システムへ交流電力を供給する、再生可能エネルギーを利用した１台又は複数台の分散電源と、を備えている。
【００１３】
そして、前記蓄電システムは、前記余剰電力を蓄え、この蓄えた直流電力を放電する蓄電池と、前記蓄電池から放電された前記直流電力を交流電力に変換して前記電線へ供給する、自立運転可能なインバータと、前記インバータの出力電力を検出して検出信号を出力する電力センサと、前記電線上の前記交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池を充電する充電器と、前記検出信号に基づいて前記充電器による充電を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【００１４】
第５発明の給電システムは、電線を通して負荷へ交流電力を供給し、且つ、前記電線上に余剰電力があれば前記余剰電力を貯める蓄電システムと、前記電線に接続され、前記蓄電システムと連系して前記負荷及び前記蓄電システムへ交流電力を供給する、再生可能エネルギーを利用した１台又は複数台の分散電源と、を備えている。
【００１５】
そして、前記蓄電システムは、前記余剰電力を蓄え、この蓄えた直流電力を放電する蓄電池と、前記蓄電池から放電された前記直流電力を前記交流電力に変換して前記電線へ供給する、自立運転可能な第１のＰＣＳと、前記第１のＰＣＳの出力電力を検出して検出信号を出力する電力センサと、前記電線上の前記交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池を充電し、且つ、前記蓄電池の放電電力を前記交流電力に変換して前記電線へ供給する、連系運転用の双方向の第２のＰＣＳと、前記検出信号に基づき、前記第２のＰＣＳによる前記蓄電池の充電と前記蓄電池の放電電力の前記電線への供給とを制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の給電システムによれば、次の（ａ）、（ｂ）のような効果がある。
【００１７】
（ａ）  電力系統網が無く発電機で電気を利用する環境や、系統容量が小さい場所で自然エネルギーを利用する場合に、蓄電池により、余剰電力の吸収と電力不足時の供給とが可能になり、より多くの自然エネルギーを導入することが可能となる。その結果、発電機の場合は、燃料消費量の削減が可能となる。
【００１８】
（ｂ）  電力系統に適用する場合は、短時間だが、系統容量を超える大きな負荷設備に対して蓄電池によるアシスト（援助）が可能となり、例えば、電気自動車用急速充電器等の設置が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１における給電システムの概略を示す構成図
【図２】図１中のディーゼル発電機１の出力特性を示す図
【図３Ａ】図１の給電システムにおける充放電制御の動作を示す図
【図３Ｂ】図３Ａにおける充放電制御の動作を示す図
【図４】図３Ａ及び図３Ｂにおける充放電制御の１日の運転例を示す図
【図５】本発明の実施例２における給電システムの概略を示す構成図
【図６】本発明の実施例３における蓄電システムの概略を示す構成図
【図７】本発明の実施例４における給電システムの概略を示す構成図
【図８】本発明の実施例５における給電システムの概略を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００２１】
（実施例１の構成）
図１は、本発明の実施例１における給電システムの概略を示す構成図である。
この給電システムは、交流電力を供給する電力源（例えば、ディーゼル発電機）１を備えている。ディーゼル発電機１の出力側には、電線２を介して、１台又は複数台の分散電源３と、負荷としての負荷設備４と、が接続されている。更に、電線２には、蓄電システム１０が接続されている。
【００２２】
１台又は複数台の分散電源３は、再生可能な自然エネルギーを利用した太陽光発電（太陽電池）、風力発電、水力発電、燃料電池等の電源であって、ディーゼル発電機１と連系して負荷装置４及び蓄電システム１０へ交流電力を供給する機能を有している。複数台の分散電源３としては、例えば、太陽光発電（太陽電池）と燃料電池等との種々の組み合わせがある。
【００２３】
蓄電システム１０は、電線２上の余剰電力を貯めるシステムであり、電力センサ１１、制御部１２、双方向の第１のＰＣＳ１３、及び蓄電池１４を有している。電力センサ１１は、ディーゼル発電機１の出力電力を検出して検出信号Ｓ１１を出力するものであり、ディーゼル発電機１の出力側の交流電流を検出する計器用変流器（ＣＴ）等の電流センサと、そのディーゼル発電機１の出力側の交流電圧を検出する分圧抵抗等の電圧センサと、を有し、検出された交流電流と交流電圧とを乗算して電力を求め、この電力の検出信号Ｓ１１を出力する構成になっている。電力センサ１１の出力側には、制御部１２を介して、ＰＣＳ１３が接続され、更に、そのＰＣＳ１３に、蓄電池１４が接続されている。
【００２４】
蓄電池１４は、電線２上の余剰電力を蓄え、電力不足時に放電可能なものである。ＰＣＳ１３は、双方向の交流／直流（ＡＣ／ＤＣ）変換器１３ａ等を有し、電線２上の交流電力と蓄電池１４の直流電力とを相互に電力変換してその蓄電池１４を充放電するものである。更に、制御部１２は、電力センサ１１の検出信号Ｓ１１に基づいてＰＣＳ１３を制御し、蓄電池１４に対する充放電電力の調整とその蓄電池１４の充放電の切り換えとを行わせるものであり、シーケンス制御機能を持ったコンピュータからなる産業用プログラマブルロジックコントローラ（以下「ＰＬＣ」という。）等により構成されている。
【００２５】
前記の制御部１２とＰＣＳ１３とは、具体的に、次のような機能を有している。
制御部１２は、分散電源３の発電量が大きいときに減少するディーゼル発電機１の出力電力が、設定値以下に減少した場合、ＰＣＳ１３に充電を指示する。これを受けて、ＰＣＳ１３は、ディーゼル発電機１の出力電力が設定値以下にならないように、蓄電池１４に対する充電電力を調整するためのボトムキープ制御を行うことで、充電動作でディーゼル発電機１の電力を一定以上になるよう制御する。ボトムキープ制御では、電線２上の余剰電力が大きくなると、蓄電池１４への充電電力を増加させ、その余剰電力が小さくなったら、蓄電池１４への充電電力も減少させる。
【００２６】
更に、制御部１２は、分散電源３の発電量が少ない又は無くなったときに増加するディーゼル発電機１の出力電力が、設定値以上に増加した場合、ＰＣＳ１３に放電を指示する。これを受けて、ＰＣＳ１３は、ディーゼル発電機１の出力電力が設定値以上にならないように、蓄電池１４の放電電力を調整するためのピークカット制御を行う。ピークカット制御では、電線２上の余剰電力が大きくなると、蓄電池１４からの放電電力を増加させ、その余剰電力が小さくなったら、蓄電池１４の放電電力も減少させる。
【００２７】
（実施例１の動作）
図２は、図１中のディーゼル発電機１の出力特性を示す図である。図２の横軸はディーゼル発電機１の出力電力、縦軸はディーゼル発電機１の出力電圧である。
【００２８】
ディーゼル発電機１は、負荷設備４の消費電力が大きくなると、出力電圧が下がり、負荷設備４の消費電力が小さくなって余剰電力が大きくなると、出力電圧が上がるため、調速機によってガバナ制御を行い、負荷の大小に関わらず、出力電圧及び出力周波数を一定に保とうとする。これに対して、分散電源３は、ディーゼル発電機１と連系しているため、負荷に無関係に電力を供給しようとする。連系電力として、負荷電力の状態では、余剰電力によって電線２上の電圧が上昇する。
【００２９】
そこで、本実施例１では、蓄電システム１０の充放電制御を自律的に行って、余剰電力の吸収や放出を行っている。即ち、蓄電システム１０は、電力センサ１１及び制御部１２により、ディーゼル発電機１の出力電力を監視し、その出力電力が低出力時に、ＰＣＳ１３により、電線２上の交流電力を直流電力に変換して蓄電池１４を充電し、その出力電力が高出力時に、ＰＣＳ１３の直流／交流電力変換により、蓄電池１４を放電する動作を行う。あるいは、ディーゼル発電機１における出力電圧の上昇時に、ＰＣＳ１３により、電線２上の交流電力を直流電力に変換して蓄電池１４を充電し、その出力電圧の低下時に、ＰＣＳ１３の直流／交流電力変換により、蓄電池１４の放電動作を行う。
【００３０】
図３Ａは、図１の給電システムにおける充放電制御の動作を示す図である。
図３Ａにおいて、「ＤＧ」はディーゼル発電機１の出力電力、「ＲＥ」は分散電源３の出力電力、「負荷」は負荷設備４の消費電力、「需要」は負荷設備４の電力需要、「供給」は負荷設備４への電力供給である。
【００３１】
蓄電システム１０の動作としては、ディーゼル発電機１の出力電力で運転（即ち、ピークカット放電運転ＰＣ、待機運転ＳＢ、及びボトムキープ充電運転ＢＫ）を切り換える。
【００３２】
平常時において、蓄電池１４は待機状態であり、分散電源３の出力電力ＲＥが大きくなると、ディーゼル発電機１の出力電力ＤＧが減少する。
【００３３】
電力不足時（＝負荷電力＜発電量）において、蓄電池１４が放電する。つまり、電力不足時には、ディーゼル発電機１の出力電力ＤＧが零になって、電線２上の電圧が上昇し、分散電源３の発電が抑制及び停止に至る。そこで、ディーゼル発電機１の出力電力ＤＧを、蓄電システム１０が電力センサ１１で監視する。
【００３４】
電力余剰時において、蓄電池１４が充電される。つまり、ディーゼル発電機１の出力電力ＤＧが小さい時は、蓄電システム１０を充電させ、余剰電力を吸収する。
【００３５】
ディーゼル発電機１の出力電力ＤＧが大きい時は、蓄電システム１０を放電させ、余剰電力を放出する。蓄電池１４が満タンで充電できない場合は、ディーゼル発電機１の出力電圧が上昇して分散電源３の発電が停止する。
【００３６】
図３Ｂ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図３Ａにおける充放電制御の動作を示す図である。
【００３７】
図３Ｂ（ａ）は、図３Ａの平常時に対応している。蓄電システム１０は待機して、充放電をしない状態になっている。この場合、図３Ｂ（ａ）中の矢印で示すように、ディーゼル発電機１及び分散電源３から出力される交流電力を、負荷設備４へ供給している。
【００３８】
図３Ｂ（ｂ）は、図３Ａの電力不足時に対応している。この場合、図３Ｂ（ｂ）中の矢印で示すように、蓄電システム１０が放電し、この蓄電システム１０、ディーゼル発電機１及び分散電源３から出力される交流電力を、負荷設備４へ供給し、ディーゼル発電機１の負担を軽減している。これにより、余剰電力を吸収するための蓄電余力を確保している。
【００３９】
図３Ｂ（ｃ）は、図３Ａの電力余剰時に対応している。この場合、図３Ｂ（ｃ）中の矢印で示すように、ディーゼル発電機１及び分散電源３から出力される交流電力を、負荷設備４へ供給すると共に、ディーゼル発電機１及び分散電源３から出力される交流電力により、蓄電システム１０を充電している。このように、蓄電システム１０を充電することで、ディーゼル発電機１が出力電力ＤＧを維持しつつ、分散電源３の出力電力ＲＥを無駄にしないようにしている。
【００４０】
図４は、図３Ａ及び図３Ｂにおける充放電制御の１日の運転例を示す図である。
図４の横軸は、１日の時間（０時〜１２時〜０時）、縦軸は電力である。「Ｐ」は太陽光照射領域、「ＢＣ」は蓄電池充電領域、「ＢＤ」は蓄電池「ＢＴ」の放電領域、「ＤＧ」は分散電源３の出力電力、「ＢＲ」は蓄電池残量波形、及び、「ＬＣ」は負荷消費波形である。
【００４１】
給電システムの基本動作として、例えば、分散電源３として太陽光発電を併用する場合、日中（＝０時〜１２時〜２１時３０分の間）は、蓄電池１４における充放電の自動制御で電線２上の電力を維持する。夜間（＝２１時３０分〜０時）は、蓄電池１４を放電し、余剰電力を貯める余力を確保している。
【００４２】
給電システムのその他の動作として、例えば、日中に蓄電池１４に貯めた電力で夜間電力を賄うようにして、夜間はディーゼル発電機１を停止する。
【００４３】
（実施例１の効果）
本実施例１の給電システムによれば、次のような効果がある。
【００４４】
電力系統網が無く発電機で電気を利用する環境や、系統容量が小さい場所で自然エネルギーを利用する場合に、蓄電池１４により、余剰電力の吸収と電力不足時の供給とが可能になり、より多くの自然エネルギーを導入することが可能になる。その結果、ディーゼル発電機１の場合は、燃料消費量を削減できる。
【実施例２】
【００４５】
（実施例２の構成）
図５は、本発明の実施例２における給電システムの概略を示す構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００４６】
本実施例２の給電システムでは、実施例１の蓄電システム１０に代えて、これとは構成の異なる蓄電システム１０Ａが、電線２に接続されている。
【００４７】
蓄電システム１０Ａは、実施例１と同様に、電線２上の余剰電力を貯めるシステムであり、実施例１と同様の電力センサ１１と、実施例１の制御部１２とは機能の異なる制御部１２Ａと、実施例１のＰＣＳ１３及び蓄電池１４とは構成の異なる複数の蓄電ユニット２０−１〜２０−ｎと、を有している。複数の蓄電ユニット２０−１〜２０−ｎは、電線２に対して並列に接続され、電線２上の余剰電力の充電及び放電を行うものである。制御部１２Ａは、電力センサ１１の検出信号Ｓ１１に基づき、複数の蓄電ユニット２０−１〜２０−ｎの充放電を制御するための制御信号Ｓ１２Ａを出力するものである。この制御部１２Ａは、例えば、電力センサ１１の計測値を監視し、複数の蓄電ユニット２０−１〜２０−ｎに対して、ピークカット放電やボトムキープ充電等の制御信号Ｓ１２Ａを出力するものであり、ＰＬＣ等により構成されている。
【００４８】
各蓄電ユニット２０−１〜２０−ｎは、制御部１２Ａ及び電線２に接続された双方向の第１のＰＣＳ２１と、このＰＣＳ２１に接続された蓄電池２２と、を有している。蓄電池２２は、電線２上の余剰電力を蓄え、電力不足時に放電可能なものである。ＰＣＳ２１は、双方向のＡＣ／ＤＣ変換器２１ａ等を備え、制御信号Ｓ１２Ａに基づき、電線２上の交流電力と蓄電池２２の直流電力とを相互に電力変換してその蓄電池２２を充放電するものである。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００４９】
（実施例２の動作）
制御部１２Ａの制御信号Ｓ１２Ａにより制御される各蓄電ユニット２０−１〜２０−ｎは、実施例１のＰＣＳ１３及び蓄電池１４と略同様の動作を行う。
【００５０】
（実施例２の効果）
本実施例２によれば、実施例１と略同様の効果がある。更に、複数の蓄電ユニット２０−１〜２０−ｎによる並列運転制御を行えるので、蓄電容量を増大できる。
【実施例３】
【００５１】
（実施例３の構成）
図６は、本発明の実施例３における蓄電システムの概略を示す構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００５２】
本実施例３の蓄電システム１０Ｂでは、実施例１の制御部１２と双方向の第１のＰＣＳ１３とに代えて、その制御部１２に対して機能の異なる制御部１２Ｂと、充電器１５及び放電用の第２のＰＣＳ１６と、が設けられている。
【００５３】
充電器１５は、制御部１２Ｂから出力される制御信号Ｓ１２Ｂにより制御され、電線２上の交流電力を直流電力に変換して蓄電池１４を充電するものである。ＰＣＳ１６は、制御信号Ｓ１２Ｂにより制御され、蓄電池１４から放電される直流電力を交流電力に変換して電線２へ供給するものである。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００５４】
（実施例３の動作）
本実施例３の蓄電システム１０Ｂでは、制御部１２Ｂの制御信号Ｓ１２Ｂによって蓄電池１４の充放電が切り換えられ、電力不足時に、ＰＣＳ１６のＤＣ／ＡＣ電力変換機能によって蓄電池１４が放電され、電力余剰時に、充電器１５のＡＣ／ＤＣ電力変換機能によって蓄電池１４が充電される。その他の動作は、実施例１と同様である。
【００５５】
（実施例３の効果）
本実施例３では、実施例１の構成と異なるが、実施例１と略同様の効果がある。そのため、設計時におけるシステム構成の自由度が向上する。
【実施例４】
【００５６】
（実施例４の構成）
図７は、本発明の実施例４における給電システムの概略を示す構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００５７】
本実施例４の給電システムは、蓄電システム１０Ｃで系統を担う構成例であり、実施例１のディーゼル発電機１が省略されている。蓄電システム１０Ｃには、実施例１と同様に、電線２によって負荷設備４が接続され、更に、その電線２に、実施例１と同様の１台又は複数台の分散電源３が接続されている。
【００５８】
蓄電システム１０Ｃは、実施例１と同様の電力センサ１１と、実施例１の制御部１２とは機能の異なる制御部１２Ｃと、実施例１と同様の蓄電池１４と、実施例１の第１のＰＣＳ１３とは異なる自立運転可能なインバータ１７、及びコンバータ１８と、を有している。蓄電池１４の出力側には、インバータ１７が接続され、このインバータ１７の出力側に、電線２を通して負荷設備４が接続されている。インバータ１７の出力側には、電力センサ１１が接続され、この電力センサ１１の出力側に、制御部１２Ｃが接続されている。制御部１２Ｃの出力側と電線２とには、充電器としてのコンバータ１８が接続されている。
【００５９】
自立運転可能なインバータ１７は、蓄電池１４から放電された直流電力を交流電力に変換して電線２へ供給するためのＤＣ／ＡＣ変換器である。コンバータ１８は、制御部１２Ｃの制御信号Ｓ１２Ｃにより制御され、電線２上の交流電力を直流電力に変換して蓄電池１４を充電する充電器としての機能を有している。制御部１２Ｃは、電力センサ１１の検出信号Ｓ１１に基づいて、コンバータ１８による蓄電池１４への充電を制御するものであり、インバータ１７の出力電力が零にならないように、コンバータ１８の入力電力を制御する機能を有し、ＰＬＣ等で構成されている。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００６０】
（実施例４の動作）
本実施例４の給電システムでは、実施例１のディーゼル発電機１に代えて、蓄電池１４から直流電力を取り出して交流電力に変換する自立運転可能なインバータ１７を電力系統としている。インバータ１７によって変換された交流電力は、電線２を通して負荷設備４へ供給される。この際、インバータ１７の出力電力が零にならないように、制御部１２Ｃによってコンバータ１８の入力電力が制御される。
【００６１】
インバータ１７の出力電力が小さい場合は、電力センサ１１の検出信号Ｓ１１を監視する制御部１２Ｃにより、分散電源３による余剰電力があると判断され、コンバータ１８によってその余剰電力が直流電力に変換されて蓄電池１４に充電される。インバータ１７の出力電力が大きい場合は、蓄電池１４を放電することで、負荷装置４への電力供給が維持される。
【００６２】
（実施例４の効果）
本実施例４によれば、蓄電システム１０Ｃを電力系統に適用しているので、短時間だが、その系統容量を超える大きな負荷設備４に対して、蓄電池１４によるアシスト（援助）が可能となり、例えば、電気自動車用急速充電器等の設置が可能になる。
【実施例５】
【００６３】
（実施例５の構成）
図８は、本発明の実施例５における給電システムの概略を示す構成図であり、実施例４を示す図７中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
本実施例５の給電システムは、蓄電システム１０Ｄで系統を担う他の構成例である。
【００６４】
本実施例５の蓄電システム１０Ｄは、自立運転可能な第１のＰＣＳ３０と系統連系用の双方向の第２のＰＣＳ４０とを組み合わせたシステムである。この蓄電システム１０Ｄは、実施例４と同様の電力センサ１１及び蓄電池１４と、実施例４の制御部１２Ｃとは機能の異なる制御部１２Ｄと、実施例４のインバータ１７及びコンバータ１８に代えて設けられた第１のＰＣＳ３０及び第２のＰＣＳ４０と、を有している。蓄電池１４の出力側には、ＰＣＳ３０が接続され、このＰＣＳ３０の出力側に、電線２及び電力センサ１１を介して、負荷設備４が接続されている。電力センサ１１の出力側には、制御部１２Ｄが接続され、この制御部１２Ｄの出力側に、ＰＣＳ４０が接続されている。ＰＣＳ４０は、電線２と蓄電池１４との間に接続されている。
【００６５】
ＰＣＳ３０は、蓄電池１４から放電された直流電力を交流電力に変換して電線２へ供給するための変換器であり、蓄電池１４の出力側に接続されたコンバータ３１と、このコンバータ３１の出力側と電線２との間に接続された自立運転可能なインバータ３２と、を有している。コンバータ３１は、蓄電池１４から出力される直流電力を所定の大きさの直流電力に変換するＤＣ／ＤＣ変換器である。インバータ３２は、コンバータ３１から出力される直流電力を交流電力に変換して電線２へ供給するＤＣ／ＡＣ変換器である。
【００６６】
ＰＣＳ４０は、電線２上の交流電力を直流電力に変換して蓄電池１４を充電し、且つ、その蓄電池１４の放電電力を交流電力に変換して電線２へ供給する、双方向の連系運転用変換器である。このＰＣＳ４０は、電線２に接続された双方向の連系運転用インバータ４１と、このインバータ４１と蓄電池１４との間に接続された双方向のコンバータ４２と、を有している。インバータ４１は、電線２上の交流電力を直流電力に変換してコンバータ４２へ出力し、且つ、コンバータ４２の出力直流電力を交流電力に変換して電線２へ供給するための変換器である。コンバータ４２は、インバータ４１の出力直流電力と蓄電池１４の出力直流電力との間の直流電力を所定の大きさに変換するための変換器である。
【００６７】
電力センサ１１は、ＰＣＳ３０の出力電力を検出して検出信号Ｓ１１を制御部１２Ｄへ出力するものである。制御部１２Ｄは、検出信号Ｓ１１に基づき、ＰＣＳ４０による蓄電池１４の充電とその蓄電池１４の放電電力の電線２への供給とを制御するものであり、ＰＬＣ等で構成されている。その他の構成は、実施例４と同様である。
【００６８】
（実施例５の動作）
本実施例５の蓄電システム１０Ｄでは、電力センサ１１及び制御部１２Ｄにより、ＰＣＳ３０の出力電力が監視される。そして、ＰＣＳ３０の出力電力が小さい場合は、制御部１２Ｄにより、分散電源３による余剰電力があると判断され、ＰＣＳ４０で蓄電池１４が充電される。ＰＣＳ３０の出力電力が大きい場合は、制御部１２Ｄの制御信号Ｓ１２ＤによりＰＣＳ４０が制御され、このＰＣＳ４０によって蓄電池１４が放電され、負荷装置４への電力供給が維持される。
【００６９】
（実施例５の効果）
本実施例５によれば、蓄電システム１０Ｄを電力系統に適用しているので、実施例４と同様の効果がある。更に、制御部１２Ｄで制御されるＰＣＳ４０により、余剰電力の蓄電池１４への充電と、高負荷時において蓄電池１４の放電と、が行われるので、例えば、１０ｋＷのＰＣＳ３０，４０の２台で、２０ｋＷの負荷容量を実現できる。
【００７０】
（変形例）
本発明は、上記実施例に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）、（ｂ）のようなものがある。
【００７１】
（ａ）  図５中のＰＣＳ２１は、これに代えて、図６中の充電器１５及びＰＣＳ１６により構成しても良い。
【００７２】
（ｂ）  図１及び図５中のディーゼル発電機１は、これに代えて、他のエンジン発電機、又は電力系統等の他の電力源であっても良い。例えば、電力源として電力系統を使用する場合は、入力電力の変動を抑えつつ、負荷変動を蓄電システム１０，１０Ａで吸収する安定化システムを構築することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１      ディーゼル発電機
２      電線
３      分散電源
４      負荷設備
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ      蓄電システム
１１      電力センサ
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ      制御部
１３，２１，３０      ＰＣＳ（第１のパワーコンディショナ）
１４，２２      蓄電池
１５      充電器
１６，４０      ＰＣＳ（第２のパワーコンディショナ）
１７，３２，４１      インバータ
１８，３１，４２      コンバータ
２０，２０−１〜２０−ｎ      蓄電ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【図８】
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