(57)【要約】【課題】発電電力の全てを逆潮流させるとともに、需要家の負荷機器の力率を改善する。【解決手段】電力配線切換方法は、発電装置により得られた発電電力に対応する発電電力対応値を検出する電力検出ステップと、発電電力を交流電力に変換する電力変換ステップと、無効電力を生成する無効電力補償ステップと、前記発電電力対応値が閾値以上である場合には、前記交流電力を前記全量配線に逆潮流させるように、発電電力対応値が閾値未満である場合には、前記無効電力を前記一般配線に出力するよう電力制御装置の接続先を切換える電力配線切換ステップと、を含むことを特徴とする電力配線切換方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力制御装置の接続先を、系統に接続される全量配線、および負荷機器に接続される一般配線のいずれかに切換える電力配線切換方法であって、
発電装置により得られた発電電力に対応する発電電力対応値を検出する電力検出ステップと、
前記発電電力を交流電力に変換する電力変換ステップと、
無効電力を生成する無効電力補償ステップと、
前記発電電力対応値が閾値以上である場合には、前記交流電力を前記全量配線に逆潮流させるように、発電電力対応値が閾値未満である場合には、前記無効電力を前記一般配線に出力するよう電力制御装置の接続先を切換える電力配線切換ステップと、
を含むことを特徴とする電力配線切換方法。
【請求項２】
前記発電電力対応値が前記閾値以上である場合には、前記発電装置を系統に連系し、前記が前記閾値未満である場合には、前記発電装置を系統から解列するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の電力配線切換方法。
【請求項３】
前記負荷機器には電圧及び電流を検出する負荷側検出部が接続されており、
前記無効電力補償ステップは、前記負荷側検出部の検出結果に基づき、前記負荷機器の力率を改善するように前記無効電力を生成することを特徴とする、請求項１または２に記載の電力配線切換方法。
【請求項４】
電力制御装置の接続先を、系統に接続される全量配線、および負荷機器に接続される一般配線のいずれかに切換える電力配線切換装置であって、
前記電力制御装置は、発電装置により得られた発電電力を交流電力に変換するとともに、前記負荷機器の力率を改善するための無効電力を生成し、
前記発電電力に対応する発電電力対応値が閾値以上である場合には、前記交流電力を前記全量配線に接続して逆潮流させ、前記発電電力対応値が閾値未満である場合には、前記無効電力を前記一般配線に接続することを特徴とする電力配線切換装置。
【請求項５】
前記負荷機器の電圧及び電流を検出する負荷側検出部をさらに備え、検出結果を前記電力制御装置に出力することを特徴とする、請求項４に記載の電力配線切換装置。
【請求項６】
系統に接続される全量配線、および負荷機器に接続される一般配線のいずれかに切換え接続される電力制御装置であって、
発電装置により得られた発電電力に対応する発電電力対応値を検出する電力検出部と、
前記発電電力を交流電力に変換するとともに、無効電力を生成する電力変換部と、
前記発電電力対応値が閾値以上である場合には、前記交流電力を前記全量配線に逆潮流させるように、前記発電電力対応値が閾値未満である場合には、前記無効電力を前記一般配線に出力するように電力制御装置の接続先を切換える電力配線切換部と、
を備えることを特徴とする電力制御装置。
【請求項７】
前記発電電力対応値が前記閾値以上である場合には、前記発電装置を系統に連系し、前記発電電力対応値が前記閾値未満である場合には、前記発電装置を系統から解列することを特徴とする、請求項６に記載の電力制御装置。
【請求項８】
前記負荷機器には電圧及び電流を検出する負荷側検出部が接続され、
前記電力変換部は、前記負荷側検出部の検出結果に基づき、前記負荷機器の力率を改善するように前記無効電力を生成することを特徴とする、請求項６または７に記載の電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力配線切換方法、電力配線切換装置、および電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池などの発電装置により得られた電力を商用電力系統（以下、「系統」と称する）に連系するパワーコンディショナが知られている。パワーコンディショナは、一般的に無効電力補償（ＳＶＣ：Static Var Compensator）機能を有しており、無効電力を出力することにより、出力電力の力率を調整することができる。
【０００３】
負荷機器は一般的にインダクタンスおよびキャパシタンスを有しているため、電圧と電流に位相差が生じ、力率低下の要因となる。そのため、パワーコンディショナに備えられている無効電力補償制御を系統全体に対しても作用させれば、系統全体が利益を享受することができる。しかし一般に、発電装置が発電を停止している場合には、パワーコンディショナは発電装置を系統から解列する。例えば太陽光発電装置用のパワーコンディショナは、発電量が少ない雨天時や夜間には太陽光発電装置を解列する。
【０００４】
そこで、発電装置が発電を停止している場合であっても、無効電力補償制御を行い、系統電力の品質を向上させるようにしたパワーコンディショナが知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、自然エネルギーの大幅な普及に有効な政策手法として国際的に認められている固定価格買取制度が、日本国内においても２０１２年７月に開始された。固定価格買取制度は、全量買取制度、またはＦＩＴ（Feed-in Tariffs）制度ともいわれ、太陽光発電に関しては、出力１０ｋＷ以上の太陽光発電設備を設置する場合に、発電電力の全てを、負荷機器に消費させないで電力会社に逆潮流（売電）することができる。
【０００６】
このように全量を逆潮流させることを想定した需要家においては、太陽光発電およびそのパワーコンディショナが負荷機器とは独立した配線（いわゆる全量配線）にて系統に連系されている。そして、通常の系統から供給される電力（買電）については全量配線とは独立した一般配線により、分電盤を介して負荷機器に供給される。一方で、全量買取ではなく、負荷機器での消費の上で余剰となった電力を売電することを想定した需要家においては、太陽光発電およびそのパワーコンディショナが分電盤を介して負荷機器とともに系統に連系されており、このような配線を便宜上、余剰配線などと呼ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１９３６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載のパワーコンディショナでは、パワーコンディショナの無効電力補償機能を用いて負荷機器の力率を改善することができる。しかしながら、特許文献１は全量買取を想定したものではなく、パワーコンディショナが余剰配線に接続されている場合を前提としている。したがって、パワーコンディショナが全量配線に接続される場合には、全量配線には負荷機器が接続されないため、特許文献１に記載のパワーコンディショナでは負荷機器の力率を改善することができないという問題があった。
【０００９】
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、発電電力の全てを逆潮流させることを前提とした配線構成であっても、需要家の負荷機器における力率を極力安価に改善することが可能な電力配線切換方法、電力配線切換装置、および電力制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係る電力配線切換方法は、電力制御装置の接続先を、系統に接続される全量配線、および負荷機器に接続される一般配線のいずれかに切換える電力配線切換方法であって、発電装置により得られた発電電力に対応する発電電力対応値を検出する電力検出ステップと、前記発電電力を交流電力に変換する電力変換ステップと、無効電力を生成する無効電力補償ステップと、前記発電電力対応値が閾値以上である場合には、前記交流電力を前記全量配線に逆潮流させるように、発電電力対応値が閾値未満である場合には、前記無効電力を前記一般配線に出力するよう電力制御装置の接続先を切換える電力配線切換ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明に係る電力配線切換方法において、前記発電電力対応値が前記閾値以上である場合には、前記発電装置を系統に連系し、前記が前記閾値未満である場合には、前記発電装置を系統から解列するステップをさらに含むことを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明に係る電力配線切換方法において、前記負荷機器には電圧及び電流を検出する負荷側検出部が接続されており、前記無効電力補償ステップは、前記負荷側検出部の検出結果に基づき、前記負荷機器の力率を改善するように前記無効電力を生成することを特徴とする。
【００１３】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る電力配線切換装置は、電力制御装置の接続先を、系統に接続される全量配線、および負荷機器に接続される一般配線のいずれかに切換える電力配線切換装置であって、前記電力制御装置は、発電装置により得られた発電電力を交流電力に変換するとともに、前記負荷機器の力率を改善するための無効電力を生成し、前記発電電力に対応する発電電力対応値が閾値以上である場合には、前記交流電力を前記全量配線に接続して逆潮流させ、前記発電電力対応値が閾値未満である場合には、前記無効電力を前記一般配線に接続することを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明に係る電力配線切換装置において、前記負荷機器の電圧及び電流を検出する負荷側検出部をさらに備え、検出結果を前記電力制御装置に出力することを特徴とする。
【００１５】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る電力制御装置は、系統に接続される全量配線、および負荷機器に接続される一般配線のいずれかに切換え接続される電力制御装置であって、発電装置により得られた発電電力に対応する発電電力対応値を検出する電力検出部と、前記発電電力を交流電力に変換するとともに、無効電力を生成する電力変換部と、前記発電電力対応値が閾値以上である場合には、前記交流電力を前記全量配線に逆潮流させるように、前記発電電力対応値が閾値未満である場合には、前記無効電力を前記一般配線に出力するように電力制御装置の接続先を切換える電力配線切換部と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明に係る電力制御装置において、前記発電電力対応値が前記閾値以上である場合には、前記発電装置を系統に連系し、前記発電電力対応値が前記閾値未満である場合には、前記発電装置を系統から解列することを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明に係る電力制御装置において、前記負荷機器には電圧及び電流を検出する負荷側検出部が接続され、前記電力変換部は、前記負荷側検出部の検出結果に基づき、前記負荷機器の力率を改善するように前記無効電力を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、発電電力の全てを逆潮流させるとともに、需要家の負荷機器の力率を改善することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電力配線切換方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係る電力制御装置を備える発電設備の構成例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る電力制御装置および電力配線切換装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明による実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る電力制御装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、電力制御装置１は、電力検出部１１と、電力変換部１２と、制御部１３と、電力配線切換部１４とを備える。
【００２２】
発電装置２は、太陽電池、風力発電機または燃料電池などの分散型電源であり、直流電力を発電し、電力制御装置１に出力する。
【００２３】
電力制御装置１は、一般的にパワーコンディショナと称され、発電装置２から入力される直流電力を交流電力に変換し、系統に連系して連系運転を行う。
【００２４】
ここで、全量配線とは、発電装置２により得られた発電電力を負荷機器で消費することなく、全て系統へ逆潮流（売電）させるための配線である。一般配線とは、発電装置２により得られた発電電力ではなく、系統から順潮流（買電）した電力を負荷機器で消費させるための配線である。全量配線には負荷機器が接続されず、一般配線には負荷機器が接続される。
【００２５】
電力制御装置１は、発電電力をできるだけ売電するために、発電電力を得られる間（例えば電力制御装置１が太陽電池であれば日中）は、電力制御装置１を全量配線に接続して発電電力を系統へ逆潮流させる。
【００２６】
しかし、系統を安定化させるために、一般配線に接続される負荷機器の力率は１に近いこと（例えば、０．８５以上）が望ましい。電力制御装置１を常に全量配線に接続すると、負荷機器の力率を制御するには、受電点の力率を制御しなければならなくなる。しかし、受電点には各需要家の負荷が接続されるため、受電点における力率制御を行うことはできない。
【００２７】
そこで、電力制御装置１は、発電電力を得られる間は全量配線に接続し、発電電力が少ない間（例えば、電力制御装置１が太陽電池であれば夜間）は負荷機器の力率を改善するために一般配線に接続するように、接続先を切換える。
【００２８】
電力検出部１１は、発電装置２により得られた発電電力に対応する発電電力対応値を検出し、制御部１３に出力する。発電電力に対応する発電電力対応値は、電力値であってもよいし、電圧値または電流値であってもよい。発電電力対応値を監視することにより、発電装置２が発電しているか否かを判定することができる。
【００２９】
電力変換部１２は、発電装置２により得られた発電電圧をＤＣ／ＤＣコンバータにより昇圧した後、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力をインバータにより交流電力に変換し、電力配線切換部１４に出力する。電力変換部１２は、生成した交流電力を系統へ逆潮流させるができる。また、電力変換部１２は、力率を改善するために無効電力を生成し、電力配線切換部１４に出力する。
【００３０】
制御部１３は、電力変換部１２から出力される電圧および電流の大きさ、周波数、位相などを制御する。具体的には、制御部１３は、電力検出部１１から入力される発電電力対応値が閾値以上である場合には、電力変換部１２に対して、系統への逆潮流用の交流電力を生成するように指示し、電力検出部１１から入力される発電電力対応値が閾値未満である場合には、電力変換部１２に対して、負荷機器の力率改善用の無効電力を生成する（つまり、無効電力を補償する）ように指示する。制御部１３は、負荷機器の電流および電圧の情報を取得し、負荷機器の力率が１に近づくように制御する。
【００３１】
また、制御部１３は、電力検出部１１から入力される発電電力対応値が閾値以上である場合には、系統への逆潮流用の交流電力を全量配線に接続し、電力検出部１１から入力される発電電力対応値が閾値未満である場合には、負荷機器の力率改善用の無効電力を一般配線に接続するように、電力配線切換部１４に対して切換え指示を行う。
【００３２】
また、制御部１３は、電力検出部１１から入力される発電電力対応値が閾値未満である場合には、発電装置２を系統へ連系させておく必要はないため、発電装置２を系統から解列させ、電力検出部１１から入力される発電電力対応値が閾値以上となった場合に、発電装置２を系統へ連系させるように制御してもよい。
【００３３】
その他、制御部１３は、電力変換部１２から出力される交流電流の高調波を抑制する制御、および系統電圧が規定電圧を超えた場合に電力変換部１２から出力される交流電圧を抑制する制御などを行う。
【００３４】
電力配線切換部１４は、制御部１３からの指示に基づき、電力変換部１２により生成された交流電力を全量配線に接続するか、または電力変換部１２により生成された無効電力を一般配線に接続する。電力配線切換部１４として、例えば電磁接触器（ＭＣ：electoroMagnetic Contactor）を用いることができる。
【００３５】
図２は、本発明の一実施形態に係る電力配線切換方法を示すフローチャートである。電力検出部１１は、常時、発電装置２により得られた発電電力に対応する発電電力対応値を検出し、制御部１３に出力する（ステップＳ１０１）。制御部１３は、発電電力対応値が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
【００３６】
制御部１３が発電電力対応値は閾値以上であると判定した場合には（ステップＳ１０２−Ｙｅｓ）、電力変換部１２は制御部１３からの指示に基づき、発電装置２により得られた発電電力を交流電力に変換する（ステップＳ１０３）。そして、電力配線切換部１４は制御部１３からの指示に基づき、電力変換部１２により生成された交流電力を全量配線に接続して系統へ逆潮流させる（ステップＳ１０４）。
【００３７】
一方、制御部１３が発電電力対応値は閾値未満であると判定した場合には（ステップＳ１０２−Ｎｏ）、電力変換部１２は制御部１３からの指示に基づき、無効電力を生成する（ステップＳ１０５）。そして、電力配線切換部１４は制御部１３からの指示に基づき、電力変換部１２により生成された無効電力を一般配線に接続して負荷機器の力率を改善する（ステップＳ１０６）。なお、電力制御装置１を常に稼働していると経年による性能劣化が早まるおそれがあるため、所定の時間（例えば、２２時）になると、電力制御装置１を停止させ、無効電力の出力も停止させるようにしてもよい。
【００３８】
図３は、本発明の一実施形態に係る電力制御装置を備える発電設備の構成例を示す図である。上述したように、電力配線切換部１４により、電力変換部１２の出力は全量配線Ａまたは一般配線Ｂに切換えて接続される。一般配線Ｂには１以上の負荷機器３が接続されるが、図３では負荷機器３を２つのみ示している。
【００３９】
電流センサ（負荷側検出部）４−１は、系統９から負荷機器３へ流れる無効電流を検出し、制御部１３に出力する。電流センサ（負荷側検出部）４−２は、電力変換部１２から負荷機器３へ流れる無効電流を検出し、制御部１３に出力する。なお、電流センサ４−１により検出される電流の波形をベースにして電流センサ４−２により検出すべき電流を算出することは可能なので、電流センサ４−１および電流センサ４−２を供用としてもよい。電流センサ４−１，４−２として、例えば変流器（ＣＴ：Current Transformer）を用いることができる。
【００４０】
電圧センサ（負荷側検出部）５は、負荷機器３に印可される電圧を検出し、制御部１３に出力する。制御部１３は、電流センサ４−１，４−２により検出された電流、および電圧センサ５により検出された電圧に基づき、負荷機器３の力率が１に近づくように無効電力を生成する。電圧センサ５として、例えば計器用変圧器（ＶＴ：Voltage Transformer）を用いることができる。
【００４１】
ＲＰＲ（逆電力継電器）６は、逆潮流を検出する保護継電器である。本発明では、電力会社と全量配線Ａに出力される全電力の買取契約が行われていることが前提となっているため、一般配線Ｂから系統９への逆潮流が発生しないように、ＲＰＲ６により逆潮流を検出する。ＲＰＲ６により逆潮流が検出された場合には、制御部１３は電力制御装置１の出力を停止させる。なお、電力検出部１１から入力される発電電力対応値が閾値未満である場合に、発電装置２を系統９から解列するように制御すれば、逆潮流は発生しないため、ＲＰＲ６を省略することができる。
【００４２】
ＺＰＤ（零相電圧検出装置）７は、地絡事故時に発生する零相電圧を検出し、ＯＶＧＲ８に通知する。ＯＶＧＲ（地絡過電圧継電器）８は、系統９側の地絡事故を検出して動作する保護継電器である。
【００４３】
ここまで、電力配線切換部１４は電力制御装置１の内部に備えられるものとして説明をしたが、電力配線切換部１４を電力配線切換装置１０として電力制御装置１の外部に配置し、電力制御装置１と接続する形態としてもよい。図４は、電力配線切換部１４の代わりに電力配線切換装置１０を備える場合の構成例を示すブロック図である。
【００４４】
また、電力配線切換装置１０は、さらに図３に示した電流センサ４−１、電流センサ４−２、電圧センサ５の少なくとも１つを備えてもよい。これらをまとめて１つの筐体内に収めることにより、電力配線切換装置１０を後から容易に設定することができるようになる。
【００４５】
このように本発明では、電力検出部１１により、発電装置２により得られた発電電力に対応する発電電力対応値を検出し、電力変換部により、発電電力を交流電力に変換するとともに無効電力を生成し、電力配線切換部１４により、発電電力対応値が閾値以上である場合には交流電力を全量配線に接続して逆潮流させ、発電電力対応値が閾値未満である場合には無効電力を一般配線に接続する。このため、本発明によれば、発電電力の全てを逆潮流させることを前提とした配線構成であっても、需要家の負荷機器における力率を極力安価に改善することができるようになる。
【００４６】
上述の実施形態は、代表的な例として説明したが、本発明の趣旨および範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態に記載の複数の構成ブロックまたはステップを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックまたはステップを分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１    電力制御装置
２    発電装置
３    負荷機器
４    電流センサ
５    電圧センサ
６    ＲＰＲ
７    ＺＰＤ
８    ＯＶＧＲ
９    系統
１０  電力配線切換装置
１１  電力検出部
１２  電力変換部
１３  制御部
１４  電力配線切換部
【図１】
2015192567.tif 000003
【図２】
2015192567.tif 000004
【図３】
2015192567.tif 000005
【図４】
2015192567.tif 000006