(57)【要約】【課題】出力抑制時に宅内電力需要が変化した場合の不利益を軽減する方法を提供する。【解決手段】太陽光発電を行う太陽電池モジュールと、発電電力を出力するパワーコンディショナと、前記パワーコンディショナを制御して発電電力の出力制御を行う出力制御装置と、前記発電電力とこれを消費する宅内負荷による消費電力との差分である余剰電力を計測する電力計測装置と、を備え、電力会社が取り決める仕様に従いゆるやかに制御する制御モードと、宅内電力需要が変化した場合に、発電量を高速に制御する制御モードとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電を行う太陽電池モジュールと、発電電力を出力するパワーコンディショナと、前記パワーコンディショナを制御して発電電力の出力制御を行う出力制御装置と、前記発電電力とこれを消費する宅内負荷による消費電力との差分である余剰電力を計測する電力計測装置と、を備え、電力会社が取り決める仕様に従いゆるやかに制御する制御モードと、宅内電力需要が変化した場合に、発電量を高速に制御する制御モードとを備えることを特徴とする出力制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の出力制御システムにおいて、前記出力制御装置から前記パワーコンディショナを制御する制御周期を可変することにより発電電力の変化速度を制御することを特徴とする出力制御システム。
【請求項３】
請求項１に記載の出力制御システムにおいて、前記パワーコンディショナに発電電力の変化速度が異なる２つ以上の発電電力制御手段を備え、前記出力制御装置から所望の発電電力速度に応じて前記パワーコンディショナの発電電力制御手段を選択し、前記発電電力速度を制御することを特徴とする、出力制御システム。
【請求項４】
請求項１または２に記載の出力制御システムを用い、出力制御中に発電電力より消費電力が上回り、不足分の電力を出力制御量の変更により発電電力を増加させることで補う場合、発電電力の変化を高速に変化させる第１の制御と、前記第１の制御により発電電力を増加させている状態において、消費電力が減少し、発生した余剰電力を出力制御量の変更により発電電力を減少させることで打ち消す場合、発電電力の変化を高速に変化させる第２の制御と、電力会社による出力制御指示値変更により出力制御量を変更する場合、前記第１の制御および第２の制御よりも低速で発電電力を変化させる第３の制御と、を備えることを特徴とした出力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力制御システム及び出力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムの普及により、各電力会社の管轄において、太陽光による発電電力が電力需要を上回る事態が起こりうる状況となっている。このような状況の中、2015年1月に再生可能エネルギー特別措置法施行規則の一部を改正する省令と関連告示が公布され、電力会社によっては、一般家庭の小規模な太陽光発電システムも出力制御の対象となった。このため、太陽光発電システムを系統連携する条件として、電力会社から太陽光発電出力を制御できることが求められている。また、出力制御の仕様として、月日時分ごとの発電量が記載された発電情報をスケジュールデータとして電力会社のサーバに持ち、これを各太陽光発電システムがダウンロードし、発電出力を制御する方式が検討されている。特許文献１は、出力制御によって無駄となる電力を有効活用する一例である。電気温水器を持つ太陽光発電システムにおいて、出力抑制により太陽光発電システムの出力が制限された場合、電気温水器の沸き上げ動作が可能と判断すると、電気温水器の沸き上げを実施するとともに、太陽光発電システムの出力抑制を解除し、出力抑制時に無駄になってしまう発電電力を電気温水器の使用電力として有効に活用するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１０６９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
出力制御が行われると、発電出力が抑制され、本来なら発電可能な電力を破棄することになり、有効に活用されない電力、つまり無駄となる電力が生じる恐れがある。
【０００５】
発電特許文献１では、出力が抑制される時間帯が予め分かっている場合、その期間に電気温水器で余剰電力を消費するか、または蓄電池を制御し余剰電力を蓄電し、別の時間帯でその電力を利用することで、発電電力を有効に活用することが可能である。
【０００６】
しかしながら、発電出力の抑制中に、宅内における電力需要が変化した場合、予測できない電力需要であるため、ここで不足する電力は商用系統から供給される電力を利用することになり、余剰電力が存在するにも関わらずユーザに不利益が生じる。
【０００７】
発電出力の抑制中であっても、宅内消費電力が発電電力を上回る場合は、商用系統から供給される電力を利用しなくても済むよう、宅内需要電力に合わせてパワーコンディショナの発電量を制御することが可能である必要がある。
【０００８】
一方、出力制御を行う際は、商用系統への影響を最小限に抑えるため、電力会社が取り決める仕様に従い、ゆるやかに電力抑制、解除制御を行う必要がある。
【０００９】
宅内における電力需要が変化し、パワーコンディショナの発電量を制御する場合、パワーコンディショナの出力をゆるやかに制御すると、パワーコンディショナの発電電力が需要電力に追いつくまでの間、不足する電力は商用系統から供給される電力を利用することになり、余剰電力が存在するにも関わらず、ユーザに不利益が生じるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、上記課題を解決するため、太陽光発電を行う太陽電池モジュールと、発電電力を出力するパワーコンディショナと、前記パワーコンディショナを制御して発電電力の出力制御を行う出力制御装置と、前記発電電力とこれを消費する宅内負荷による消費電力との差分である余剰電力を計測する電力計測装置と、を備え、電力会社が取り決める仕様に従いゆるやかに制御する制御モードと、宅内電力需要が変化した場合に、発電量を高速に制御する制御モードと、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、出力抑制されている期間中に、宅内における電力需要が変化した場合であっても、その電力需要に合わせて発電量を高速に制御することにより、出力制御指示が存在する期間に生じる可能性のあるユーザの不利益を最小限にすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に関する第一実施例の出力制御システムの構成図
【図２】従来の出力制御動作の説明図
【図３】本発明に関する出力制御動作の説明図
【図４】本発明に関する制御の動作フロー図
【図５】本発明に関する第二実施例の出力制御システムの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第一実施例の出力制御システムの構成図である。
【００１５】
図１は、太陽電池モジュール１、パワーコンディショナ２、商用系統３、電力計測装置４、出力制御装置５、宅内負荷６、公衆回線網７、出力制御情報配信サーバ８、交流電圧を計測するセンサ９ａ、交流電流を計測するセンサ９ｂを備える。
【００１６】
太陽電池モジュール１は、光を電力に変換し、その出力をパワーコンディショナ２に入力する。
【００１７】
パワーコンディショナ２は、太陽電池モジュール１から出力された直流電力を交流電力に変換する電力変換部２０、外部機器と通信を行うための通信部２１、電力変換部２０を制御するための制御部２２、電力変換部２０で変換された電力を計測するための計測部２３を備え、  太陽電池モジュール１から出力される直流電力を交流電力に変換し出力する。パワーコンディショナ２から出力された電力は、宅内負荷６で消費され、その余剰電力が商用系統３に逆潮流される。
【００１８】
電力計測装置４は、外部機器と通信を行うための通信部４０、交流電圧を計測するセンサ９ａ、交流電流を計測するセンサ９ｂから情報を取得し、電力を計測する計測部４１を備える。
【００１９】
出力制御装置５は、パワーコンディショナ２や電力計測装置４と通信を行うための通信部５１、通信によりパワーコンディショナ２や電力計測装置４からの計測値を取得する計測値取得部５２、公衆回線網７を経由し出力制御情報配信サーバ８と通信するためのサーバ通信部５３、出力制御情報５０、発電出力の抑制（以下、出力抑制ともいう）を指示する出力抑制制御指示部５４を備える。
【００２０】
出力制御情報５０は、サーバ通信部５３が、出力制御装置５が公衆回線網７を経由して  
【００２１】
出力制御情報配信サーバ８から取得するか、静的に設定される。
【００２２】
出力制御情報５０は、時刻とその時刻における出力制御値（％）を持った情報である。
【００２３】
出力制御装置５は、現在時刻情報と出力制御情報５０を元に、パワーコンディショナ２の出力制御を行う。
【００２４】
出力制御装置５は、パワーコンディショナ２から発電電力を、電力計測装置４から余剰電力を取得し、出力抑制中は発電電力や余剰電力、出力抑制時発電電力を元に、パワーコンディショナ２の出力制御を行う。
【００２５】
次に図２、図３を用いて、出力制御時の動作について説明する。
【００２６】
図２、図３は、縦軸に電力を、横軸に時間を示し、発電電力と需要電力を示している。
【００２７】
図２を用いて、従来の動作について説明する。出力制御装置５は、出力抑制指示が存在しない期間は、パワーコンディショナ２の出力抑制を行わないが、出力抑制開始時刻になると、出力制御情報５０を元に、電力会社の仕様に従い、ある一定の出力変化率、つまりある一定の出力制御期間でパワーコンディショナ２の出力を抑制するよう制御する。同様に、出力抑制終了時刻になると、ある一定の出力制御期間でパワーコンディショナ２の出力を解除するよう制御する。
【００２８】
また、図２の宅内需要変化期間に示すよう、出力抑制中に宅内における需要電力が変化し、宅内消費電力が発電電力を上回る場合、パワーコンディショナ２の出力を上げ、不足分の電力を補うよう制御する。
【００２９】
ただし、パワーコンディショナ２の出力を上げるよう制御した場合であっても、パワーコンディショナ２の出力が需要電力に追いつくまでの間、図２の斜線部に示すように、商用系統３から供給される電力を利用する期間が存在する可能性がある。
【００３０】
パワーコンディショナ２の出力制御を行う時、出力抑制開始時や終了時と同じ速度で出力を制御すると、負荷追従期間が長いため、余剰電力が存在するにも関わらず、商用系統３から供給される電力を利用する期間が存在し、ユーザに不利益が生じる恐れがある。
【００３１】
次に、図３を用いて、本発明の動作について説明する。
【００３２】
本発明において、出力制御装置５は、出力抑制開始時刻や出力抑制終了時刻を起点に行う出力制御については従来通りの制御を行うが、出力抑制中に宅内の需要電力が変化し、宅内消費電力が発電電力を上回る（図３のＡ部）か、余剰電力が存在する（図３のＢ部）時にパワーコンディショナの発電電力が出力抑制時発電電力よりも大きい場合は、宅内消費電力が発電電力と同じになるようパワーコンディショナの発電出力を高速に制御する。言い換えると、出力制御装置５では、出力制御中に発電電力より消費電力が上回り、不足分の電力を出力制御量の変更により発電電力を増加させることで補う場合、発電電力の変化を高速に変化させる第１の制御と、第１の制御手段により発電電力を増加させている状態において、消費電力が減少し、発生した余剰電力を出力制御量の変更により発電電力を減少させることで打ち消す場合、発電電力の変化を高速に変化させる第２の制御と、を行うことができる。
【００３３】
出力制御装置５は、出力抑制中のパワーコンディショナ２を高速に制御し、宅内需要電力が変化した場合であっても、図３に示すように従来の場合に比べ負荷追従期間を短くすることができる。商用系統３から供給される電力を利用しなくて済むようになることで、ユーザの不利益を解消することが可能となる。
【００３４】
また、電力会社による出力制御指示値変更により出力制御量を変更する場合、第１の制御手段および第２の制御手段よりも低速で発電電力を変化させる第３の制御を行うこともできる。
【００３５】
次に、図４を用いて、本発明の出力制御動作について説明する。
【００３６】
出力制御装置５の出力抑制指示部５４は、ステップＳ００１で出力制御情報５０から出力抑制値を取得する。出力抑制値とは０〜１００％の値をとり、０％の場合は発電停止、１００％の場合は出力抑制なしを表す。１〜９９％は、パワーコンディショナ２の発電出力を出力抑制値の割合に抑制することを表す。
【００３７】
出力制御装置５の出力抑制指示部５４は、ステップＳ００２で出力抑制値の判定を行った結果、出力抑制値が１００％であれば、ステップＳ００３でパワーコンディショナ２の出力抑制解除制御を通常制御で行う。通常制御とは、ゆるやかな制御を指す。この出力抑制解除制御によって、出力制御装置５は、出力抑制中状態から定常状態へ遷移する。出力制御値が１００％未満であれば、ステップＳ００４で出力抑制時発電電力を算出し、ステップＳ００５でパワーコンディショナ２から発電電力を取得する。
出力制御装置５の出力抑制指示部５４は、ステップＳ００６で出力抑制中かどうかの判定を行い、出力抑制中でなければステップＳ００７で発電電力が出力抑制時発電電力になるようパワーコンディショナ２の出力抑制制御を通常制御で行う。この出力抑制制御によって、出力制御装置５は、定常状態から出力抑制中状態へ遷移する。ステップＳ００６で出力制御中かどうかの判定を行った結果、出力抑制中の場合は、ステップＳ００８で電力計測装置４から余剰電力を取得する。ステップＳ００９で余剰電力が０以上であった場合、すなわち発電電力が消費電力を上回っている場合、ステップＳ００５でパワーコンディショナ２から取得した発電電力が出力抑制時発電電力よりも大きいかどうかをステップＳ０１０で判定し、パワーコンディショナ２から取得した発電電力が出力抑制時発電電力よりも大きければ、ステップＳ０１１で余剰電力が０になるようパワーコンディショナ２の出力を高速制御する。
【００３８】
出力制御装置５の出力抑制指示部５４は、ステップＳ００９で余剰電力が０未満であった場合、すなわち消費電力が発電電力を上回っている場合、ステップＳ０１１で余剰電力が０になるようパワーコンディショナ２の出力を高速制御する。
【００３９】
出力制御システムは、出力制御による発電電力を、ゆるやかに制御する通常制御と高速制御の変化速度を２通り以上持つ。
【００４０】
ゆるやかな制御である通常制御とは例えば、変化率一定制御の場合：100％/（５〜１０分）
ランプ制御の場合    ：（制御ステップ） 5分：10％/30秒（最小）、10分：10％/１分（最大）
である。
【００４１】
高速制御とは例えば、通常制御の変化率以上の変化率での制御である。
【００４２】
なお、本発明の第一実施例において、出力制御装置５からパワーコンディショナ２を制御する出力制御値の変化周期を変えることで制御速度を変化させることを特徴とする。  出力制御装置５から、出力制御値を周期を短くしてパワーコンディショナ２に送ることにより、制御部２２で出力制御する制御速度を速め、反対に出力制御値を周期を長くしてパワーコンディショナ２に送ることで制御部２２で出力制御する制御速度を遅くして制御速度を変化させることができる。
【００４３】
図５は、本発明の第二実施例の出力制御システムの構成図である。
【００４４】
図５は、太陽電池モジュール１、パワーコンディショナ２０２、商用系統３、電力計測装置４、出力制御装置２０５、宅内負荷６、公衆回線網７、出力制御情報配信サーバ８、交流電圧を計測するセンサ９ａ、交流電流を計測するセンサ９ｂを備える。
【００４５】
図５は、パワーコンディショナ２０２の制御部２２２内に、発電電力の変化速度が異なる２つ以上の発電電力制御手段である高速制御部２３１と通常制御部２３２を備える。ここで通常制御部とは、ゆるやかな制御を行う部分である。
【００４６】
本発明の第二実施例は、出力制御装置２０５から所望の発電電力速度に応じてパワーコンディショナ２０２に備える、発電電力制御手段である高速制御部２３１と、通常制御部２３２のどちらを制御するかを変える（選択する）ことで発電電力速度である制御速度を変化させることを特徴する。それ以外の動作については第一実施例と同様の動作を行う。
【符号の説明】
【００４７】
１      太陽電池モジュール
２      パワーコンディショナ
２０２  パワーコンディショナ
２０    電力変換部
２１    通信部
２２    制御部
２２２  制御部
２３１  高速制御部
２３２  通常制御部
２３    計測部
３      商用系統
４      電力計測装置
４０    通信部
４１    計測部
５      出力制御装置
２０５  出力制御装置
５０    出力制御情報
５１    通信部
５２    計測値取得部
５３    サーバ通信部
５４    出力抑制指示部
６      宅内負荷
７      公衆回線網
８      出力制御情報配信サーバ
９ａ    交流電圧センサ
９ｂ    交流電流センサ
【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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