(57)【要約】【課題】商用側交流電源の電力を蓄電池に蓄電し、蓄電された電力を昼間に負荷側で使用するシステムであって、電力会社との売電契約に準拠して売電を行うことができる住宅用給電システムを提供する。【解決手段】料金が最も安価な時間帯に商用側交流電源(4)の電力を負荷側(3)へ供給すると共に蓄電池(23)に蓄電するモード、料金が高価な時間帯に蓄電電力を負荷側(3)へ供給すると共に自然エネルギー系発電装置(1)からの電力を売電するモード、蓄電池(23)からの電力が負荷側(3)で不足した場合に発電装置(1)と商用側交流電源(4)から負荷側(3)へ電力を供給するモード、停電時、発電装置(1)が発電していないときは蓄電電力を負荷側(3)へ供給し、発電しているときは同様に負荷側(3)へ供給すると共に蓄電池(23)に蓄電するモードを含み、各モードは給電制御装置(2)によってタイムスケジュールに従って切り替えられるか停電時・無停電時に切り替えられる。【選択図】図１
2011050131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギー系発電装置(1)と、商用側交流電源(4)と、蓄電池(23)を備えた給電制御装置(2)とを有し、負荷側(3)へ電力を供給する住宅用給電システムであって、
商用側交流電源(4)の電気料金が最も安価な時間帯に、商用側交流電源(4)からの交流電力を負荷側(3)へ供給すると共に、交流電流を直流電流に変換して蓄電池(23)に蓄電する蓄電運転モードと、
商用側交流電源(4)の電気料金が高価な時間帯に、蓄電池(23)から放電された直流電流を交流電流に変換して負荷側(3)へ供給すると共に、自然エネルギー系発電装置(1)からの交流電力を商用側交流電源(4)側へ逆潮流させて売電を行う売電運転モードと、
を含み、
該売電運転モードにおいては、前記蓄電池(23)からの放電時、放電により供給される電力が負荷側(3)で不足した場合は、自然エネルギー系発電装置(1)と商用側交流電源(4)から負荷側(3)へ交流電力を供給する補完運転モードを含み、
更に、商用側交流電源(4)が停電の場合において、
自然エネルギー系発電装置(1)が発電していないときは、蓄電池(23)から放電された直流電流を交流電流に変換して負荷側(3)へ供給し、自然エネルギー系発電装置(1)が発電しているときは、自然エネルギー系発電装置(1)からの交流電力を負荷側(3)へ供給すると共に、交流電流を直流電流に変換して蓄電池(23)に蓄電する停電時運転モードと、
を含み、
前記各モードが、前記給電制御装置(2)によって、予め設定されているタイムスケジュールに従って切り替えられるか、または停電時・無停電時に切り替えられるようにした、
住宅用給電システム。
【請求項２】
商用側交流電源(4)の電気料金が安価な時間帯に、自然エネルギー系発電装置(1)が発電していないときは、商用側交流電源(4)から交流電力を負荷側へ供給し、自然エネルギー系発電装置(1)が発電しているときは、自然エネルギー系発電装置(1)からの交流電力を負荷側(3)へ供給すると共に、商用側交流電源(4)側へ逆潮流させて売電を行う二次売電運転モードを有している、
請求項１記載の住宅用給電システム。
【請求項３】
給電制御装置(2)が、
商用側交流電源(4)または自然エネルギー系発電装置(1)の交流電流出力側(121)と、自然エネルギー系発電装置(1)の自立運転時の交流電流出力側(122)とを切り替える商用停電時切替スイッチ(20)と、
予め設定されているタイムスケジュールに従って、商用停電時切替スイッチ(20)から蓄電用コンバーター(22)に至る電気経路(58)のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるタイマースイッチ(21)と、
交流電流を直流電流に変換する蓄電用コンバーター(22)と、
蓄電用コンバーター(22)で直流に変換された電力を蓄電する蓄電池(23)と、
蓄電池(23)から放電された直流電流を交流電流に変換する放電用インバーター(24)と、
放電用インバーター(24)から供給される交流電流が通る電気経路(59)と、商用停電時切替スイッチ(20)を通る交流電流を負荷側へ直結する電気経路(60)とを切り替える出力電源切替スイッチ(25)と、
を備えている、
請求項１または２のいずれか１項に記載の住宅用給電システム。
【請求項４】
自然エネルギー系発電装置と、商用側交流電源と、蓄電池を備えた給電制御装置とを有する住宅用給電システムを構成する給電制御装置であって、
商用側交流電源(4)または自然エネルギー系発電装置(1)の交流電流出力側(121)と、自然エネルギー系発電装置(1)の自立運転時の交流電流出力側(122)とを切り替える商用停電時切替スイッチ(20)と、
予め設定されているタイムスケジュールに従って、商用停電時切替スイッチ(20)から蓄電用コンバーター(22)に至る電気経路(58)のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるタイマースイッチ(21)と、
交流電流を直流電流に変換する蓄電用コンバーター(22)と、
蓄電用コンバーター(22)で直流に変換された電力を蓄電する蓄電池(23)と、
蓄電池(23)から放電された直流電流を交流電流に変換する放電用インバーター(24)と、
放電用インバーター(24)から供給される交流電流が通る電気経路(59)と、商用停電時切替スイッチ(20)を通る交流電流を負荷側へ直結する電気経路(60)とを切り替える出力電源切替スイッチ(25)と、
を備えている、
給電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅用給電システム及びそれを構成する給電制御装置に関するものである。更に詳しくは、自然エネルギー系発電装置と、蓄電池、商用側交流電源を用いて、夜間電力供給時間帯の商用側電力を蓄電池に蓄電し、この蓄電された電力を昼間に負荷側で使用するようにした住宅用給電システムにおいて、国内の電力会社との売電契約に準拠する形で商用側交流電源へ電力を逆潮流させて売電を行うことができる住宅用給電システム及びそれを構成する給電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力会社の発電設備は、夏期昼間の最大の電力消費量に対応できるように整備されている。このため、夜間においては、消費しきれない余剰電力が生じている。この余剰電力は、最後には熱として捨てられ消滅してしまう。電力会社では、この余剰電力を低減するために、夜間の電気料金を安価に設定して利用を促進したり、発電設備のうち一部を停止したり出力を小さくする等の対策を講じている。
【０００３】
しかし、後者による対策は、結果的に発電機を低効率で運転することになり、エネルギーの損失がきわめて大きい。また、特に原子力発電設備の運転においては、安全上の観点から出力を変動させないようになっており、夜間においても昼間と同出力の運転が行われている。このため、前記のような調整をしても、依然として夜間に多くの余剰電力が生じ、多大なエネルギーが無駄に失われているのが現状である。
【０００４】
このような状況を改善するために、変動要因の大きい自然エネルギー系電力と深夜電力等の安定電力とを組み合わせ、余剰電力を有効に利用して省エネルギー化を図った給電システムの一例として、特許文献１に開示されている「分散給電システム」がある。
【０００５】
このシステムは、風力発電装置、太陽光発電装置および燃料電池の少なくとも一つと、蓄電池と、商用側交流電源とを用いて、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータおよび二巻線電子変圧器を経由してもしくは経由しないで負荷側への分散給電を行うシステムであり、蓄電池の満蓄電時もしくは商用側交流電源の停電時には、直流電力源および蓄電池からの直流電力を双方向ＤＣ−ＤＣコンバータと二巻線電子変圧器を用いて正弦波交流出力を生成して交流専用負荷に供給し、蓄電池の放電進行時には風力発電装置、太陽光発電装置および燃料電池から蓄電池への電力補給を行い、夜間・深夜電力供給時間帯には商用側交流電源からの交流電力を交流専用負荷へ供給すると共に蓄電池の蓄電を行い、軽負荷時で蓄電池が満蓄電に近く且つ商用側交流電源が停電でないときは直流電力を交流に変換して商用側交流電源に逆潮流させるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−８０９８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の分散給電システムには、次のような課題があった。
すなわち、この分散給電システムでは、前記したように軽負荷時で蓄電池が満蓄電に近く且つ商用側交流電源が停電でないときに、夜間・深夜電力供給時間帯に商用側交流電源からの電力を蓄電した蓄電池から、電力を商用側交流電源へ逆潮流させて売電を行うようにしている。
【０００８】
ところが、現在、国内の電力会社との売電契約においては、商用側交流電源から供給される夜間・深夜電力を蓄電し、この電力を商用側交流電源へ逆潮流させることは認められておらず、したがって、自然エネルギー系電力や燃料電池等による電力と商用側交流電源から供給された電力を同じ蓄電池に蓄電して、これを商用側交流電源へ逆潮流させることも当然に認められないことになり、前記分散給電システムは、実質的には蓄電池から供給される電力の売電を行うことができなかった。
【０００９】
（本発明の目的）
本発明は、太陽光発電装置等の自然エネルギー系発電装置と、蓄電池、商用側交流電源を用いて、深夜電力供給時間帯の商用側交流電源からの電力を蓄電池に蓄電し、この蓄電された電力を昼間に負荷側で使用することができるようにした住宅用給電システムにおいて、国内の電力会社との売電契約に準拠する形で商用側交流電源へ電力を逆潮流させて売電を行うことができる住宅用給電システム及びそれを構成する給電制御装置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】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は次のとおりである。
本発明は、
自然エネルギー系発電装置と、商用側交流電源と、蓄電池を備えた給電制御装置とを有し、負荷側へ電力を供給する住宅用給電システムであって、
商用側交流電源の電気料金が最も安価な時間帯に、商用側交流電源からの交流電力を負荷側へ供給すると共に、交流電流を直流電流に変換して蓄電池に蓄電する蓄電運転モードと、
商用側交流電源の電気料金が高価な時間帯に、蓄電池から放電された直流電流を交流電流に変換して負荷側へ供給すると共に、自然エネルギー系発電装置からの交流電力を商用側交流電源側へ逆潮流させて売電を行う売電運転モードと、
を含み、
該売電運転モードにおいては、前記蓄電池からの放電時、放電により供給される電力が負荷側で不足した場合は、自然エネルギー系発電装置と商用側交流電源から負荷側へ交流電力を供給する補完運転モードを含み、
更に、商用側交流電源が停電の場合において、
自然エネルギー系発電装置が発電していないときは、蓄電池から放電された直流電流を交流電流に変換して負荷側へ供給し、停電時、自然エネルギー系発電装置が発電しているときは、自然エネルギー系発電装置からの交流電力を負荷側へ供給すると共に、交流電流を直流電流に変換して蓄電池に蓄電する停電時運転モードと、
を有し、
前記各モードが、前記給電制御装置によって、予め設定されているタイムスケジュールに従って切り替えられるか、または停電時・無停電時に切り替えられる、
住宅用給電システムである。
【００１１】
本発明は、
商用側交流電源の電気料金が安価な時間帯に、自然エネルギー系発電装置が発電していないときは、商用側交流電源から交流電力を負荷側へ供給し、自然エネルギー系発電装置が発電しているときは、自然エネルギー系発電装置からの交流電力を負荷側へ供給すると共に、商用側交流電源側へ逆潮流させて売電を行う二次売電運転モードを有している、
前記住宅用給電システムである。
【００１２】
本発明は、
給電制御装置が、商用側交流電源または自然エネルギー系発電装置の交流電流出力側と、自然エネルギー系発電装置の自立運転時の交流電流出力側とを切り替える商用停電時切替スイッチと、
予め設定されているタイムスケジュールに従って、商用停電時切替スイッチから蓄電用コンバーターに至る電気経路のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるタイマースイッチと、
交流電流を直流電流に変換する蓄電用コンバーターと、
蓄電用コンバーターで直流に変換された電力を蓄電する蓄電池と、
蓄電池から放電された直流電流を交流電流に変換する放電用インバーターと、
放電用インバーターから供給される交流電流が通る電気経路と、商用停電時切替スイッチを通る交流電流を負荷側へ直結する電気経路とを切り替える出力電源切替スイッチと、
を備えている、前記住宅用給電システムである。
【００１３】
本発明は、
自然エネルギー系発電装置と、商用側交流電源と、蓄電池を備えた給電制御装置とを有する住宅用給電システムを構成する給電制御装置であって、
商用側交流電源または自然エネルギー系発電装置の交流電流出力側と、自然エネルギー系発電装置の自立運転時の交流電流出力側とを切り替える商用停電時切替スイッチと、
予め設定されているタイムスケジュールに従って、商用停電時切替スイッチから蓄電用コンバーターに至る電気経路のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるタイマースイッチと、
交流電流を直流電流に変換する蓄電用コンバーターと、
蓄電用コンバーターで直流に変換された電力を蓄電する蓄電池と、
蓄電池から放電された直流電流を交流電流に変換する放電用インバーターと、
放電用インバーターから供給される交流電流が通る電気経路と、商用停電時切替スイッチを通る交流電流を負荷側へ直結する電気経路とを切り替える出力電源切替スイッチと、
を備えている、給電制御装置である。
【００１４】
本発明にいう「自然エネルギー系発電装置」とは、例えば風力発電、太陽光発電等である。なお、自然エネルギー系発電装置は、自然エネルギーを利用して発電ができる装置であれば、これらに限定されるものではない。
【００１５】
国内の各電力会社では、電気料金は時間帯ごとに三段階に区分けされており、例えば10:00〜17:00（昼間）、7:00〜10:00（朝）と17:00〜23:00（晩）の時間帯及び23:00〜7:00（夜間）である。10:00〜17:00（昼間）の時間帯は、特許請求の範囲にいう「電気料金が高価な時間帯」に当たり、7:00〜10:00（朝）と17:00〜23:00（晩）の時間帯は、同じく「電気料金が安価な時間帯」に当たり、17:00〜23:00（晩）の時間帯は、同じく「電気料金が最も安価な時間帯」に当たる。
【００１６】
なお、前記各時間帯における電気料金の違いは、一例をあげると、夏期昼間の時間帯（電気料金が高価な時間帯）の料金を１００とすると、朝と晩の時間帯（電気料金が安価な時間帯）の料金が６９．３、夜間の時間帯（電気料金が最も安価な時間帯）の料金が２７．５となっている。
【００１７】
（作用）
本発明に係る住宅用給電システムの作用を説明する。なお、ここでは、説明で使用する各構成要件に、後述する実施の形態において各部に付与した符号を対応させて付与するが、この符号は、特許請求の範囲の各請求項に記載した符号と同様に、あくまで内容の理解を容易にするためであって、各構成要件の意味を上記各部に限定するものではない。
【００１８】
住宅用給電システムは、電気料金が最も安価な時間帯、例えば23:00〜7:00の時間帯には、商用側交流電源(4)からの交流電力を負荷側(3)へ供給すると共に、交流電流を直流電流に変換して蓄電池(23)に蓄電する。
また、電気料金が高価な時間帯、例えば10:00〜17:00の時間帯には、蓄電池(23)から放電された直流電流を交流電流に変換して負荷側(3)へ供給すると共に、自然エネルギー系発電装置(1)からの交流電力を商用側交流電源(4)側へ逆潮流させて売電を行う。
このように、本発明に係る住宅用給電システムは、国内の電力会社との余剰電力売電契約に準拠する形で商用側交流電源(4)側へ電力を逆潮流させて売電を行うことができる。
【００１９】
前記蓄電池(23)からの放電時、放電により供給される電力が負荷側(3)で不足した場合は、自然エネルギー系発電装置(1)と商用側交流電源(4)から負荷側(3)へ交流電力を供給して補完する。
商用側交流電源(4)が停電し、自然エネルギー系発電装置(1)が発電していないときは、蓄電池(23)から放電された直流電流を交流電流に変換して負荷側(3)へ供給する。
また、停電時、自然エネルギー系発電装置(1)が発電しているときは、自然エネルギー系発電装置(1)からの交流電力を負荷側(3)へ供給すると共に、交流電流を直流電流に変換して蓄電池(23)に蓄電を行う。
【００２０】
二次売電運転モードを備えた住宅用給電システムは、電気料金が安価な時間帯、例えば7:00〜10:00、17:00〜23:00の時間帯に、自然エネルギー系発電装置(1)が発電していないときは、商用側交流電源(4)から交流電力を負荷側へ供給し、自然エネルギー系発電装置(1)が発電しているときは、自然エネルギー系発電装置(1)からの交流電力を負荷側(3)へ供給すると共に、商用側交流電源側(4)へ逆潮流させて売電を行うことができる。
この場合も、電力会社との余剰電力売電契約に準拠する形であり、支障なく売電を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る住宅用給電システムそれを構成する給電制御装置は、太陽光発電装置等の自然エネルギー系発電装置と、蓄電池、商用側交流電源を用いて、深夜電力供給時間帯の商用側交流電源からの電力を蓄電池に蓄電し、この蓄電された電力を昼間に負荷側で使用することができるようにした住宅用給電システムにおいて、自然エネルギー系発電装置からの交流電力を商用側交流電源側へ逆潮流させるので、国内の電力会社との売電契約に準拠する形で商用側交流電源へ売電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る住宅用給電システムの一実施の形態を示す説明図。
【図２】本発明に係る給電制御装置の一実施の形態を示すブロック図。
【図３】7:00〜10:00及び17:00〜23:00の時間帯での制御（１）を示す説明図。
【図４】7:00〜10:00及び17:00〜23:00の時間帯での制御（２）を示す説明図。
【図５】10:00〜17:00の時間帯での制御（１）を示す説明図。
【図６】10:00〜17:00の時間帯での制御（２）を示す説明図。
【図７】23:00〜7:00の時間帯での制御を示す説明図。
【図８】商用側交流電源の停電時の制御（１）を示す説明図。
【図９】商用側交流電源の停電時の制御（２）を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明を図面に示した実施の形態に基づき詳細に説明する。
【実施例】
【００２４】
図１を参照する。
住宅用給電システムＳは、太陽光発電装置１、給電制御装置２、配電盤３及び商用側交流電源４を含む。
【００２５】
太陽光発電装置１は、太陽電池モジュール１０を備えている。太陽電池モジュール１０は、太陽光（光エネルギー）を光起電力効果により電力に変換するもので、複数枚のセルを直列に並列接続して必要な電圧と電流をつくり出すパネルである。
【００２６】
太陽電池モジュール１０で発電された直流電流は、配線５０を通りパワーコンディショナー１２の入力部１２０へ送られる。配線５０の経路中には、接続ユニット１１が設けられている。接続ユニット１１は、太陽電池モジュール１０の出力ケーブルを系統別に仕分けして、電圧にバラツキのない直流電流をパワーコンディショナー１２へ供給する。
【００２７】
パワーコンディショナー１２は、太陽電池モジュール１０で発電された直流電流を交流電流に変換し、１０３Ｖの交流電流を出力部１２１から出力するものである。但し、発電量により電流は変化する。また、商用側交流電源４の停電時の自立運転では、１００Ｖの交流電流を出力部１２２から出力する。
【００２８】
パワーコンディショナー１２の出力部１２１からの配線５１は、後述する余剰電力用電力量計３０から主幹漏電遮断器３１につながる配線５２の経路に接続されており、配線５１の経路中には、太陽光発電漏電遮断機１３が設けられている。太陽光発電漏電遮断機１３は、太陽光発電装置１専用のブレーカーである。
【００２９】
パワーコンディショナー１２の出力部１２２から後述する商用停電時切替スイッチ２０につながる配線５３の経路中には、自立運転専用コンセント１４につながれた配線５４が接続されている。自立運転専用コンセント１４は、ユーザー側の屋内等の一箇所のみに設けられている。自立運転専用コンセント１４には、商用側交流電源４の停電時に太陽光発電装置１の自立運転を行った場合に、１００Ｖの交流電流が供給される。
【００３０】
太陽光発電装置１は、電力会社が所有している商用側交流電源４の買電用電力量計４０及び契約電力制御器４１に対して次のように接続されている。
前記したように、余剰電力用電力量計３０から主幹漏電遮断器３１につながる配線５２の経路に出力部１２１からの配線５１が接続されている。配線５２の一端部は、配線５１が接続されている部分までの経路中に契約電力制御器４１を設けて入力部３００に接続されている。契約電力制御器４１は、ユーザー電力契約アンペアを制御するブレーカーである。
【００３１】
余剰電力用電力量計３０の出力部３０１には配線５５の一端部が接続されている。配線５５の他端部は、買電用電力量計４０の出力部４０１に接続されている。買電用電力量計４０の入力部４００には、商用側交流電源４からの配線５６が接続されている。
【００３２】
図１及び図２を参照して給電制御装置２の構成を説明する。
給電制御装置２は、商用停電時切替スイッチ２０を備えている。商用停電時切替スイッチ２０には、前記したようにパワーコンディショナー１２の出力部１２２からの配線５３が太陽光発電自立運転電力入力端子２６を通り導入されている。また、商用停電時切替スイッチ２０には、前記主幹漏電遮断器３１の１００Ｖ側の出力部３１１からの配線５７が商用電力入力端子２７を通り導入されている。
【００３３】
商用停電時切替スイッチ２０は、商用側交流電源４の停電を感知して、商用側交流電源４（配線５７側）と太陽光発電の自立運転側（配線５３側）の自動切り替えを行うスイッチであり、この商用停電時切替スイッチ２０の自動切替用の電源は、後述する蓄電池２３より供給される。
商用停電時切替スイッチ２０からの配線５８は、蓄電池２３に接続されている。蓄電池２３は、本実施の形態ではリチウムポリマー電池を採用しているが、公知の他の種類の蓄電池を採用することもできる。蓄電池２３が供給可能な電力は特に限定されないが、例えば３ｋＷに設定される。また、蓄電池２３の放電容量も適宜設定される。
【００３４】
配線５８の経路中には、商用停電時切替スイッチ２０に近い側から順に、タイマースイッチ２１及び蓄電用コンバーター２２が設けられている。
タイマースイッチ２１は、蓄電池２３へ蓄電するためのタイマースイッチであり、本実施の形態では、２３：００〜７：００までがＯＮ状態、７：００〜２３：００までがＯＦＦ状態となるように設定されている。但し、太陽光発電中に商用側交流電源４が停電のため自立運転による電力供給が始まった場合には、常にＯＮ状態になる。なお、このタイマースイッチ２１の自動切替用の電源は蓄電池２３より供給される。
【００３５】
蓄電用コンバーター２２は、商用側交流電源４から供給される交流電流を蓄電用の指定電圧の直流電流へ変換するコンバーターであり、リチウムポリマー電池である蓄電池２３へ電力チャージ特性と蓄電時間が厳格にプログラムされた蓄電を行う単方向コンバーターである。
【００３６】
蓄電池２３は、本実施の形態では体積エネルギー密度が３８０Ｗｈ／Ｌ以下であり、安全基準である４００Ｗｈ／Ｌ以下のものが採用されているが、安全基準内であればこれに限定されるものではない。蓄電池２３は、リチウム電解液がゼリー状のポリマーであるため揮発性有機成分が少なく安全であり、例えばリチウムイオン電池に比べてパッケージケースが簡単で自由に成型できる。なお、リチウムポリマー電池は、ＪＩＳ  Ｃ  ８７１４・８７１２の規制を受けない。
【００３７】
配線５８の経路中の蓄電用コンバーター２２と蓄電池２３の間には、配線５９の一端部が接続されている。配線５９の他端部は、出力電源切替スイッチ２５に導入されている。配線５９の経路中には、放電用インバーター２４が設けられている。放電用インバーター２４は、蓄電池２３から出力される、放電電圧特性と放電時間が厳格にプログラムされた直流電流から交流電流への変換を行う単方向インバーターである。
【００３８】
また、出力電源切替スイッチ２５には、前記配線５９の他に、配線５８の経路中の商用停電時切替スイッチ２０とタイマースイッチ２１の間に一端部が接続されたバイパスである配線６０の他端部が導入されている。出力電源切替スイッチ２５は、放電用インバーター２４を通り供給される蓄電池２３側（配線５９側）と主幹漏電遮断器３１を通り供給される商用側交流電源４（配線６０側）の自動切り替えを行うスイッチである。
【００３９】
さらに詳しくは、出力電源切替スイッチ２５は、タイマースイッチ２１がＯＦＦの状態（７：００より２３：００まで）となり、蓄電池２３から出力される場合は配線５９に切り替わり、それ以外は商用側交流電源４（配線６０側）に切り替わる。また、出力電源切替スイッチ２５は、タイマースイッチ２１がＯＮの状態（２３：００より７：００まで）となったときは商用側交流電源（配線６０側）に接続状態である。
【００４０】
また、出力電源切替スイッチ２５は、商用側交流電源４の停電状態で太陽光発電装置１が自立運転状態であり、さらに夜間において太陽光発電装置１による発電が停止状態になったら、蓄電池２３側（配線５９側）へ切り替わる。
さらに、停電以外の通常運転において、蓄電池２３側電源から電力を供給中に出力負荷が、例えば３ｋＷ以上かかった場合は、商用側交流電源４（配線６０側）へ切り替わる。なお、前記出力負荷の設定は、３ｋＷに限定されるものではなく、適宜設定することができる。
【００４１】
出力電源切替スイッチ２５は、スイッチ動作タイムラグで瞬間的停電（基準値１／４００秒以下が無停電）が発生し、基準値以下の無停電でも家電品へ影響を与える場合があるため、これを防ぐ作用も有している。なお、この出力電源切替スイッチ２５の自動切替用の電源は蓄電池２３より供給される。
【００４２】
ユーザ側（負荷側）の配電盤３には、前記主幹漏電遮断器３１が設けられている。主幹漏電遮断器３１は、商用側交流電源４及び太陽光発電装置１からの電力を単相三線方式で負荷側へ供給するものである。主幹漏電遮断器３１の一方の出力部３１０からは２００Ｖの交流電流が供給される。一端部が出力部３１０に接続された配線６２の他端部は２００Ｖ分岐遮断器３２に接続されている。なお、２００Ｖ分岐遮断器３２の下流側に接続されているのは電気機器用のブレーカー（符号省略）である。
【００４３】
また、主幹漏電遮断器３１の他方の出力部３１１からは１００Ｖの交流電流が供給される。一端部が出力部３１１に接続された配線５７の他端部は、前記したように商用停電時切替スイッチ２０に導入されている。
そして、前記出力電源切替スイッチ２５からの配線６１は、出力端子２８を通り、配電盤３内の１００Ｖ分岐遮断器３３に接続されている。なお、１００Ｖ分岐遮断器３３の下流側に接続されているのは電気機器用のブレーカー（符号省略）である。
【００４４】
なお、太陽光発電装置１と商用側交流電源４を連係させる前記配線５１は、電力会社との余剰電力契約（売電契約）で必要な配線であり、太陽光発電装置１をすでに設置しており給電制御装置２のみを導入する場合、そのまま使用し、手を加えない。
また、商用側交流電源４の停電時に太陽光発電装置１の自立運転を行った場合に、１００Ｖの交流電流を供給する前記配線５４についても、同様にそのまま使用し、手を加えない。
【００４５】
（作用）
図１ないし図９を参照して、住宅用給電システムＳの作用を各ケースごとに説明する。
なお、図３ないし図９では、運転時の各配線の充電部（電流が流れている部分）を黒太線で表している。
また、タイマースイッチ２１でＯＮ・ＯＦＦの切り替えを行うための制御は、住宅用給電システムＳを設置するエリアのサービスを行っている各電力会社の時間帯の区分けに合わせる必要があるが、この区分けは各電力会社で必ずしも同じではなく、異なる場合がある。
【００４６】
本実施の形態では、サービス時間帯が、「7:00〜10:00（朝）、10:00〜17:00（昼間）、17:00〜23:00（晩）、23:00〜7:00（夜間）」のように区分けされている電力会社のエリア内に設置する場合を例にとり説明する。
【００４７】
Ａ．朝と晩の時間帯、7:00〜10:00、17:00〜23:00での制御（１）
図３を参照する。
この時間帯において、太陽光発電装置１が発電していない場合は、商用側交流電源４から電力が供給され、この電力はそのまま負荷側へ供給される。商用側交流電源４側への売電は行われない。以下、このケースの制御を詳しく説明する。
【００４８】
まず、スイッチ類の状態は、給電制御装置２のタイマースイッチ２１がＯＦＦ状態であり、商用停電時切替スイッチ２０は配線５７側に切り替わっており、出力電源切替スイッチ２５は配線６０側に切り替わっている。給電制御装置２による蓄電は停止状態である。
【００４９】
商用側交流電源４から配線５６、買電用電力量計４０を通り供給された交流電流は、配線５５、余剰電力用電力量計３０、配線５２経路中の契約電力制御器４１を通り、配電盤３内の主幹漏電遮断器３１に導入される。そして、主幹漏電遮断器３１の出力部３１０から２００Ｖの交流電流が２００Ｖ分岐遮断器３２を通り負荷側の機器へ供給される。
【００５０】
また、主幹漏電遮断器３１の出力部３１１から供給される１００Ｖの交流電流は、配線５７を通り、給電制御装置２の商用停電時切替スイッチ２０に導入され、さらに配線５８、配線６０を通り、出力電源切替スイッチ２５へ導入される。そして、１００Ｖの交流電流は、配線６１を通り、１００Ｖ分岐遮断器３３を通って負荷側の機器へ供給される。
【００５１】
Ｂ．朝と晩の時間帯、7:00〜10:00、17:00〜23:00での制御（２）
図４を参照する。
この時間帯において、太陽光発電装置１が発電している場合は、太陽光発電装置１で発電された電力は、一方で商用側交流電源４へ売電され、他方で負荷側へ供給され（二次売電運転モード）る。以下、このケースの制御を詳しく説明する。
【００５２】
まず、スイッチ類の状態は、給電制御装置２のタイマースイッチ２１がＯＦＦ状態であり、商用停電時切替スイッチ２０は配線５７側に切り替わっており、出力電源切替スイッチ２５は配線６０側に切り替わっている。また、商用側交流電源４からの電力の供給は停止しており、給電制御装置２による蓄電は停止状態である。
【００５３】
太陽光発電装置１の太陽電池モジュール１０で発電された直流電流はパワーコンディショナー１２に導入され、直流電流は交流電流に変換されて、１０３Ｖの交流電流が出力部１２１から出力される。
１０３Ｖの交流電流は、配線５１経路上の太陽光発電漏電遮断機１３を通り、さらに配線５２経路上の一方側（商用側交流電源４側）では契約電力制御器４１、余剰電力用電力量計３０、買電用電力量計４０を通り、電力が逆潮流されて売電が行われる。
【００５４】
１０３Ｖの交流電流は、配線５２経路上の他方側（配電盤３側）では、配電盤３内の主幹漏電遮断器３１に導入される。そして、主幹漏電遮断器３１の出力部３１０から２００Ｖの交流電流が２００Ｖ分岐遮断器３２を通り負荷側の機器へ供給される。また、出力部３１１から供給される１００Ｖの交流電流は、配線５７を通り、給電制御装置２の商用停電時切替スイッチ２０に導入され、さらに配線５８、配線６０を通り、出力電源切替スイッチ２５へ導入され、配線６１を通り、１００Ｖ分岐遮断器３３を通って負荷側の機器へ供給される。
【００５５】
Ｃ．昼間の時間帯、10:00〜17:00での制御（１）
図５を参照する。
この時間帯で、負荷側の消費電力が蓄電池２３から放電可能な電力（例えば３ｋＷ）より小さい場合は、蓄電池２３から負荷側の１００Ｖ出力側へ電力が供給されると共に、太陽光発電装置１で発電された電力は、一方で商用側交流電源４側へ売電され（売電運転モード）、他方で負荷側の２００Ｖ出力側へ供給される。以下、このケースの制御を詳しく説明する。
【００５６】
まず、スイッチ類の状態は、給電制御装置２のタイマースイッチ２１がＯＦＦ状態であり、商用停電時切替スイッチ２０は配線５７側に切り替わっており、出力電源切替スイッチ２５は配線５９側に切り替わっている。また、商用側交流電源４からの電力の供給は停止しており、給電制御装置２による蓄電は停止状態である。
【００５７】
太陽光発電装置１の太陽電池モジュール１０で発電された直流電流はパワーコンディショナー１２に導入され、直流電流は交流電流に変換されて、１０３Ｖの交流電流が出力部１２１から出力される。
１０３Ｖの交流電流は、配線５１経路上の太陽光発電漏電遮断機１３を通り、さらに配線５２経路上の一方側（商用側交流電源４側）では契約電力制御器４１、余剰電力用電力量計３０、買電用電力量計４０を通り、電力が逆潮流されて売電が行われる。
【００５８】
１０３Ｖの交流電流は、配線５２経路上の他方側（配電盤３側）では、配電盤３内の主幹漏電遮断器３１に導入される。そして、主幹漏電遮断器３１の出力部３１０から２００Ｖの交流電流が２００Ｖ分岐遮断器３２を通り負荷側の機器へ供給される。なお、出力部３１１からの１００Ｖの交流電流の供給は行われない。
【００５９】
給電制御装置２の蓄電池２３から直流電流が供給され、配線５８、配線５９を通り放電用インバーター２４へ導入され、１００Ｖの交流電流に変換される。そして、配線５９を通り出力電源切替スイッチ２５へ導入され、配線６１を通り、１００Ｖ分岐遮断器３３を通って負荷側の機器へ供給される。
【００６０】
Ｄ．昼間の時間帯、10:00〜17:00での制御（２）
図６を参照する。
この時間帯で、負荷側の消費電力が蓄電池２３から放電可能な電力（例えば３ｋＷ）より大きい場合は、蓄電池２３からの放電は停止され、太陽光発電装置１で発電された電力は、一方で商用側交流電源４側へ売電され（売電運転モード）、他方で負荷側へ供給される（補完運転モード）。以下、このケースの制御を詳しく説明する。
【００６１】
まず、スイッチ類の状態は、給電制御装置２のタイマースイッチ２１がＯＦＦ状態であり、商用停電時切替スイッチ２０は配線５７側に切り替わっており、出力電源切替スイッチ２５は配線６０側に切り替わっている。また、商用側交流電源４からの電力の供給は停止しており、給電制御装置２による蓄電は停止状態である。
【００６２】
太陽光発電装置１の太陽電池モジュール１０で発電された直流電流はパワーコンディショナー１２に導入され、直流電流は交流電流に変換されて、１０３Ｖの交流電流が出力部１２１から出力される。
１０３Ｖの交流電流は、配線５１経路上の太陽光発電漏電遮断機１３を通り、配線５２経路上の一方側（商用側交流電源４側）では契約電力制御器４１、余剰電力用電力量計３０、買電用電力量計４０を通り、電力が逆潮流されて売電が行われる。
【００６３】
また、１０３Ｖの交流電流は、配線５２経路上の他方側（配電盤３側）では、配電盤３内の主幹漏電遮断器３１に導入される。そして、主幹漏電遮断器３１の出力部３１０から２００Ｖの交流電流が２００Ｖ分岐遮断器３２を通り負荷側の機器へ供給される。また、出力部３１１から供給される１００Ｖの交流電流は、配線５７を通り、給電制御装置２の商用停電時切替スイッチ２０に導入され、さらに配線５８、配線６０を通り、出力電源切替スイッチ２５へ導入され、配線６１を通り、１００Ｖ分岐遮断器３３を通って負荷側の機器へ供給される。
【００６４】
Ｅ．夜間の時間帯、23:00〜7:00での制御
図７を参照する。
この時間帯では、商用側交流電源４から格安な夜間電力が供給され、この電力は一方で負荷側へ供給され、他方で蓄電池２３に蓄電される（蓄電運転モード）。商用側交流電源４側への売電は行われない。以下、このケースの制御を詳しく説明する。
【００６５】
まず、スイッチ類の状態は、給電制御装置２のタイマースイッチ２１がＯＮ状態であり、商用停電時切替スイッチ２０は配線５７側に切り替わっており、出力電源切替スイッチ２５は配線６０側に切り替わっている。
【００６６】
商用側交流電源４から配線５６、買電用電力量計４０を通り供給された交流電流は、配線５５、余剰電力用電力量計３０、配線５２経路中の契約電力制御器４１を通り、配電盤３内の主幹漏電遮断器３１に導入される。そして、主幹漏電遮断器３１の出力部３１０から２００Ｖの交流電流が２００Ｖ分岐遮断器３２を通り負荷側の機器へ供給される。
【００６７】
また、主幹漏電遮断器３１の出力部３１１から供給される１００Ｖの交流電流は、配線５７を通り、給電制御装置２の商用停電時切替スイッチ２０に導入され、一方側では配線５８を通り、配線５８経路上のタイマースイッチ２１を経て蓄電用コンバーター２２に導入される。１００Ｖの交流電流は、蓄電用コンバーター２２で蓄電用の指定電圧の直流電流に変換されて、蓄電池２３に蓄電される。
【００６８】
このように、本システムＳでは、蓄電池２３としてリチウムポリマー電池を採用しているので、蓄電の際に、安全上、電力チャージ特性と蓄電時間を厳格に制御する必要があるので、太陽光発電装置１で発電された直流電流を蓄電池２３に直接蓄電することはなく、交流を直流に変換し前記制御を行った上で蓄電する。
【００６９】
商用停電時切替スイッチ２０に導入された１００Ｖの交流電流は、他方側では、配線５８、配線６０を通り、出力電源切替スイッチ２５へ導入され、配線６１を通り、１００Ｖ分岐遮断器３３を通って負荷側の機器へ供給される。
【００７０】
Ｆ．商用側交流電源の停電時の制御（１）
図８を参照する。
商用側交流電源４の停電が夜間で、太陽光発電装置１が発電していない場合、蓄電池２３から負荷側の１００Ｖ出力側へ電力が供給される（停電時運転モード）。以下、このケースの制御を詳しく説明する。
【００７１】
まず、スイッチ類の状態は、給電制御装置２のタイマースイッチ２１がＯＦＦ状態であり、出力電源切替スイッチ２５は配線５９側に切り替わっている。給電制御装置２による蓄電は停止状態である。商用側交流電源４は停電しており、商用側交流電源４からの電力の供給は行われない。
【００７２】
このケースでは、給電制御装置２の蓄電池２３から直流電流が供給され、配線５８を通り放電用インバーター２４へ導入され、１００Ｖの交流電流に変換される。そして、配線５９を通り出力電源切替スイッチ２５へ導入され、配線６１を通り、１００Ｖ分岐遮断器３３を通って負荷側の機器へ供給される。
【００７３】
Ｇ．商用側交流電源の停電時の制御（２）
図９を参照する。
商用側交流電源４の停電が昼間で、太陽光発電装置１が発電している場合、太陽光発電装置１で発電された電力は、一方で負荷側の１００Ｖ出力側へ供給され、他方で蓄電池２３に蓄電される（停電時運転モード）。以下、このケースの制御を詳しく説明する。
【００７４】
まず、スイッチ類の状態は、給電制御装置２の商用停電時切替スイッチ２０は配線５３側に切り替わっており、タイマースイッチ２１がＯＮ状態であり、出力電源切替スイッチ２５は配線６０側に切り替わっている。
【００７５】
太陽光発電装置１の太陽電池モジュール１０で発電された直流電流はパワーコンディショナー１２に導入され、直流電流は自立運転により交流電流に変換されて、１００Ｖの交流電流が出力部１２２から出力される。出力部１２２から供給される１００Ｖの交流電流は、配線５３を通り、配線５４を通って自立運転専用コンセント１４に供給される。
【００７６】
また、１００Ｖの交流電流は、配線５３を通り給電制御装置２の商用停電時切替スイッチ２０に導入され、一方側では配線５８を通り、配線５８経路上のタイマースイッチ２１を経て蓄電用コンバーター２２に導入される。１００Ｖの交流電流は、蓄電用コンバーター２２で蓄電用の指定電圧の直流電流に変換されて、蓄電池２３に蓄電される。
【００７７】
また、商用停電時切替スイッチ２０に導入された１００Ｖの交流電流は、他方側では、配線５８、配線６０を通り、出力電源切替スイッチ２５へ導入され、配線６１を通り、１００Ｖ分岐遮断器３３を通って負荷側の機器へ供給される。
【００７８】
このケースでは、配電盤３内の主幹漏電遮断器３１には交流電流が導入されないので、出力部３１０からの２００Ｖ交流電流の出力も行われない。
なお、商用側交流電源４が停電しているときは、太陽光発電装置１が発電した電力を商用側交流電源４へ逆潮流させるとトランスが損壊するため、売電を行うことはできない。
【００７９】
このように、本実施の形態に係る住宅用給電システムＳは、前記従来の分散給電システムのように、夜間電力供給時間帯に商用側交流電源４からの電力を蓄電した蓄電池から、電力を商用側交流電源４へ逆潮流させるのではなく、太陽光発電装置１で発電した電力を商用側交流電源４へ逆潮流させるものである。
【００８０】
したがって、住宅用給電システムＳは、太陽光発電装置等の自然エネルギー系発電装置と、蓄電池、商用側交流電源４を用いて、深夜電力供給時間帯の商用側交流電源４からの電力を蓄電池２３に蓄電し、この蓄電された電力を昼間に負荷側で使用することができると共に、国内の電力会社との売電契約に準拠する形で商用側交流電源４側へ電力を逆潮流させて売電を行うことができる。
【００８１】
本明細書で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形態様が可能であるということは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８２】
Ｓ  住宅用給電システム
１  太陽光発電装置
１０  太陽電池モジュール
１１  接続ユニット
１２  パワーコンディショナー
１２０  入力部
１２１  出力部
１２２  出力部
１３  太陽光発電漏電遮断機
１４  自立運転専用コンセント
２  給電制御装置
２０  商用停電時切替スイッチ
２１  タイマースイッチ
２２  蓄電用コンバーター
２３  蓄電池
２４  放電用インバーター
２５  出力電源切替スイッチ
２６  太陽光発電自立運転電力入力端子
２７  商用電力入力端子
２８  出力端子
３  配電盤
３０  余剰電力用電力量計
３００  入力部
３０１  出力部
３１  主幹漏電遮断器
３１０  出力部
３１１  出力部
３２  ２００Ｖ分岐遮断器
３３  １００Ｖ分岐遮断器
４  商用側交流電源
４０  買電用電力量計
４００  入力部
４０１  出力部
４１  契約電力制御器
５０〜６２  配線
【図１】
2011050131.tif 000003
【図２】
2011050131.tif 000004
【図３】
2011050131.tif 000005
【図４】
2011050131.tif 000006
【図５】
2011050131.tif 000007
【図６】
2011050131.tif 000008
【図７】
2011050131.tif 000009
【図８】
2011050131.tif 000010
【図９】
2011050131.tif 000011