(57)【要約】【課題】蓄電池の過度な消耗を抑制しながら発電源と負荷との間の直流幹線電圧の安定化精度を向上させるとともに、簡素、且つ、信頼性を高めた電力安定化装置を提供すること。【解決手段】電力安定化装置５は、双方向コンバータ７１，７２と蓄電池８１，８２を有する電源装置６１，６２を備え、双方向コンバータ７１，７２は、直流幹線１の許容電圧範囲内であって目標電圧値よりも高い上限閾値ＯＶ１，ＯＶ２と目標電圧値よりも低い下限閾値ＵＶ１，ＵＶ２が予め設定されているとともに、上限閾値ＯＶ１，ＯＶ２及び下限閾値ＵＶ１，ＵＶ２は、複数の電源装置６１，６２の双方向コンバータ７１，７２ごとに異なる値に設定されている。【選択図】図２
2015130732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電源の電力を負荷に供給する直流幹線に接続される電力安定化装置であって、
双方向コンバータと蓄電池を有する電源装置を複数備え、
前記双方向コンバータは、前記直流幹線の許容電圧範囲内であって目標電圧値よりも高い上限閾値と前記目標電圧値よりも低い下限閾値が予め設定されているとともに、
前記直流幹線の電圧値が前記上限閾値を上回り、かつ、前記蓄電池が満充電状態でないときは前記蓄電池を充電する充電動作を行い、前記直流幹線の電圧値が前記下限閾値を下回り、かつ、前記蓄電池が放電終止状態でないときは前記蓄電池を放電する放電動作を行い、
前記上限閾値及び前記下限閾値は、前記複数の電源装置の双方向コンバータごとに異なる値に設定されていることを特徴とする電力安定化装置。
【請求項２】
前記複数の電源装置のうち少なくとも２つは、一方の前記上限閾値が他方の前記上限閾値よりも低い値に設定されるとともに、一方の前記下限閾値が他方の前記下限閾値よりも低い値に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電力安定化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力安定化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境問題などにより電力を必要とする場所の近くで太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーによる分散型電源を用いてエネルギーを供給する分散型エネルギーシステムが注目されている。このシステムでは、分散型電源および電力貯蔵システムを組合せ、分散型電源の発電量を需要状況に合わせて制御することで、発電電力と消費電力の平衡状態を維持している。
【０００３】
ところで、分散型電源として利用が進められている太陽光や風力などの自然エネルギーは、季節間や昼夜間などの影響を受けて出力変動が生じる。これらの変動に対して制御の遅れなどにより発電電力と消費電力の不平衡状態が続くと、分散型電源や電力貯蔵システム（発電源）と電気機器（負荷）を結ぶ直流幹線の許容電圧範囲を逸脱するおそれがあることから、直流幹線の過電圧および低電圧に対する保護機能の要求が高まっている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、複数のニッケル水素蓄電池を組み合わせてなる複数の組電池が充電器を介して整流器の出力によって充電され、２台の放電器または１台の電流制限無効放電器を介して負荷へ電力を供給する電池システムが開示されている。この電池システムでは、各放電器は、その入力に組電池を２系列ずつ持ち、３台の放電器の出力が電気的に接続され、負荷へ電力を供給する構成となっており、さらに、システムが出力する全負荷電流と各放電器が出力する電流と計測する直列抵抗と、電流計測値および各放電器の動作状態を監視し、放電器に対して上限電流を設定する信号を発出する制御部を備えている。そして、この放電器が昇圧または降圧動作を行い、出力電圧を一定に保持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３２９０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のような電池システムに用いられる充電器あるいは放電器は、その動作時に内部損失が生じることが知られている。しかしながら、特許文献１に開示される電池システムでは、整流器の動作が停止し、組電池から放電器を介して負荷へ放電するとき、放電器の電流を制限して各放電器の出力電流を揃える出力電流制御を行っており、同時に動作させる放電器の台数に比例して内部損失が増加してしまうこととなる。
【０００７】
このように、内部損失が増加すると、直流幹線電圧の低電圧時においては、組電池から放電する電力も増加してしまい、結果として、組電池の蓄電容量の過度な消耗を招くといった問題があった。また、直流幹線電圧の過電圧時においては、充電器が消費する最小電力も増加してしまい、この最小電力よりも少ない消費電力で電力平衡が可能な場合であっても必要以上の電力が消費されてしまうことから、直流幹線電圧の安定化精度が悪いという問題があった。
【０００８】
また、特許文献１に開示される電池システムでは、制御部が電流計測値および各放電器の動作状態を監視し、放電器に対して上限電流を設定する信号を発出している。そのため、電流設定の信号を通信するための装置を別途設ける必要があり、システムが複雑となるという問題があった。さらに、通信配線の断線や通信障害などの原因により通信が不能となった場合には放電器が機能できなくなることから、システムの信頼性が低いという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、蓄電池の過度な消耗を抑制しながら発電源と負荷との間の直流幹線電圧の安定化精度を向上させるとともに、簡素、且つ、信頼性を高めた電力安定化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】
上記の課題を解決するため、本発明に係る電力安定化装置は、発電源の電力を負荷に供給する直流幹線に接続される電力安定化装置であって、双方向コンバータと蓄電池を有する電源装置を複数備え、双方向コンバータは、直流幹線の許容電圧範囲内であって目標電圧値よりも高い上限閾値と目標電圧値よりも低い下限閾値が予め設定されているとともに、直流幹線の電圧値が上限閾値を上回り、かつ、蓄電池が満充電状態でないときは蓄電池を充電する充電動作を行い、直流幹線の電圧値が下限閾値を下回り、かつ、蓄電池が放電終止状態でないときは蓄電池を放電する放電動作を行い、上限閾値及び下限閾値は、複数の電源装置の双方向コンバータごとに異なる値に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、複数の電源装置は双方向コンバータごとに蓄電池の充電動作を行うための判断基準である上限閾値および蓄電池の放電動作を行うための判断基準である下限閾値が異なる値に設定されているので、直流幹線電圧の低電圧時および過電圧時に電源装置が同時に動作せずに１台ずつ動作することとなるため、双方向コンバータの内部損失が最小限まで抑制されることから、直流幹線電圧の低電圧時においては、蓄電池の放電効率を改善することができるとともに、直流幹線電圧の過電圧時においては、少ない消費電力での電力平衡制御が可能となる。したがって、蓄電池の過度な消耗を抑制しながら発電源と負荷との間の直流幹線電圧の安定化精度を向上させることができる。また、各双方向コンバータの上限閾値および下限閾値がそれぞれ異なる値に設定されているので、各双方向コンバータが直流幹線電圧の値に応じて自律的に蓄電池の充電動作および放電動作を行うことから、複数の電源装置を連動させるための通信手段を別途設ける必要がなくなるとともに、通信配線の断線や通信障害などに起因するシステム障害を防止することができる。したがって、電源装置の構成の簡素化が図れるとともに、システムの信頼性の向上を図ることができる。
【００１２】
好ましくは、複数の電源装置のうち少なくとも２つは、一方の上限閾値が他方の上限閾値よりも低い値に設定されるとともに、一方の下限閾値が他方の下限閾値よりも低い値に設定されているとよい。この場合、直流幹線電圧の過電圧時には一方の電源装置が他方の電源装置よりも先に充電動作を開始するが、低電圧時には他方の電源装置が一方の電源装置よりも先に放電動作を開始するので、一方の電源装置と他方の電源装置での動作の分散化が図れる。その結果、複数の電源装置の劣化の偏りを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、蓄電池の過度な消耗を抑制しながら発電源と負荷との間の直流幹線電圧の安定化精度を向上させるとともに、簡素、且つ、信頼性を高めた電力安定化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の好適な実施形態に係る電力安定化装置が適用される分散型エネルギーシステムの構成を示すシステム構成図である。
【図２】直流幹線に過電圧が生じた場合の電力安定化装置の制御動作を示す図である。
【図３】直流幹線に低電圧が生じた場合の電力安定化装置の制御動作を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る電力安定化装置の構成を示すシステム構成図である。
【図５】直流幹線に過電圧および低電圧が生じた場合の電力安定化装置の制御動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１６】
まず、図１を参照して、本発明の好適な実施形態に係る電力安定化装置が適用される分散型エネルギーシステム１００の全体構成について説明する。図１は、本発明の好適な実施形態に係る電力安定化装置が適用される分散型エネルギーシステムの構成を示すシステム構成図である。分散型エネルギーシステム１００は、図１に示されるように、発電源２と、負荷３と、制御通信装置４と、電力安定化装置５と、を有し、発電源２と負荷３と電力安定化装置５がそれぞれ直流幹線１に接続されている。
【００１７】
発電源２は、太陽光発電装置や風力発電装置などの再生可能エネルギーによる発電装置、燃料電池、あるいはディーゼル発電機などの分散型電源で構成される。この発電源２が発電した電力は、直流幹線１を介して後述する負荷３に供給される。
【００１８】
負荷３は、直流幹線１に接続されており、発電源２から供給される電力を消費する電気機器から構成される。
【００１９】
制御通信装置４は、発電源２と負荷３との間で通信手段を用いた情報の伝達を行う。具体的には、制御通信装置４は、発電源２の発電電力と負荷３の消費電力を検出して電力平衡状態を保つための条件を決定し、発電源２および負荷３に発電電力および消費電力を変更する指令を与える。
【００２０】
電力安定化装置５は、直流幹線１の過電圧および低電圧に対する保護機能の役割を果たす。以下、本発明の好適な実施形態に係る電力安定化装置の構成について詳細に説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る電力安定化装置５は、第１の電源装置６１と第２の電源装置６２と、を有し、第１の電源装置６１と第２の電源装置６２のそれぞれが直流幹線１に接続されている。第１の電源装置６１は、第１の双方向コンバータ７１と第１の蓄電池８１とを有する。第２の電源装置６２は、第２の双方向コンバータ７２と第２の蓄電池８２とを有する。
【００２２】
第１および第２の双方向コンバータ７１，７２は、１次側から入力された電圧を変圧して２次側から出力する第１の動作と、２次側に入力された電圧を変圧して１次側から出力する第２の動作を有する。ここで、第１の双方向コンバータ７１の１次側は直流幹線１に接続され、第１の双方向コンバータ７１の２次側は後述する第１の蓄電池８１に接続されている。同様に、第２の双方向コンバータ７２の１次側は直流幹線１に接続され、第２の双方向コンバータ７２の２次側は後述する第２の蓄電池８２に接続されている。すなわち、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２の第１の動作は、後述する第１および第２の蓄電池８１，８２を充電する充電動作となり、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２の第２の動作は、後述する第１および第２の蓄電池８１，８２を放電する放電動作となる。第１および第２の双方向コンバータ７１，７２としては、直流から直流への変換が可能な双方向ＤＣ／ＤＣコンバータが挙げられる。
【００２３】
また、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２は、それぞれ直流幹線１の電圧を検出して直流幹線１の電圧状態を監視しているとともに、後述する第１および第２の蓄電池８１，８２の電圧を検出して充電状態を監視している。またさらには、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２は、それぞれ直流幹線１の許容範囲内であって目標電圧値よりも高い上限閾値ＯＶ１，ＯＶ２と目標電圧値よりも低い下限閾値ＵＶ１，ＵＶ２が予め設定されている。本実施形態では、第１の双方向コンバータ７１の上限閾値ＯＶ１よりも第２の双方向コンバータ７２の上限閾値ＯＶ２が高く設定されるとともに、第１の双方向コンバータ７１の下限閾値ＵＶ１よりも第２の双方向コンバータ７２の下限閾値ＵＶ２が低く設定されている。つまり、第１の双方向コンバータ７１と第２の双方向コンバータ７２との間において、上限閾値と下限閾値が異なる値に設定されている。このように構成される第１および第２の双方向コンバータ７１，７２は、直流幹線１の電圧値が上限閾値ＯＶ１，ＯＶ２を上回り、かつ、後述する第１および第２の蓄電池８１，８２が満充電状態でないときは後述する第１および第２の蓄電池８１，８２を充電する充電動作を行い、直流幹線１の電圧値が下限閾値ＵＶ１，ＵＶ２を下回り、かつ、後述する第１および第２の蓄電池８１，８２が放電終止状態でないときは後述する第１および第２の蓄電池８１，８２を放電する放電動作を行う。
【００２４】
第１および第２の蓄電池８１，８２は、電力を蓄える機能を有していれば特に限定されず、例えば二次電池（リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等）や容量素子（電気二重層キャパシタ等）が挙げられる。これらの中では、エネルギー密度が高いという観点から、リチウムイオン電池が特に好ましい。なお、第１および第２の蓄電池８１，８２は、単一のリチウムイオン電池であってもよく、複数のリチウムイオン電池が直列および並列に組み合わされていてもよい。
【００２５】
なお、本実施形態では、第１の電源装置６１と第２の電源装置６２の２台の電源装置の場合について説明したが、２台以上の電源装置を備えていてもよい。この場合、追加する電源装置の双方向コンバータの上限閾値および下限閾値は、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２の上限閾値ＯＶ１，ＯＶ２および下限閾値ＵＶ１，ＵＶ２と異なる値に設定すればよい。このように、分散型エネルギーシステム１００の規模に応じて電源装置の台数を変更することにより、直流幹線１の電圧の安定化精度を向上させることができる。
【００２６】
続いて、図２および図３を参照して、本発明の第１実施形態に係る電力安定化装置５の動作について詳細に説明する。図２は、直流幹線に過電圧が生じた場合の電力安定化装置の制御動作を示す図である。図３は、直流幹線に低電圧が生じた場合の電力安定化装置の制御動作を示す図である。
【００２７】
まず、分散型エネルギーシステム１００における発電電力と消費電力との間に電力の不平衡状態について説明する。分散型エネルギーシステム１００では、負荷３の消費電力の変動に関わらず、発電源２の発電電力が変動する。つまり、発電源２の発電電力が負荷３の消費電力を上回ると直流幹線１の電圧が上昇し、発電源２の発電電力が負荷３の消費電力を下回ると直流幹線１の電圧が下降する。このとき、制御通信装置４は、発電源２の発電電力と負荷３の消費電力を検出して、電力の平衡状態が保たれるように、発電源２の発電電力あるいは負荷３の消費電力を調整して、直流幹線１の電圧値が目標電圧値の許容範囲内に収まるように制御する。ところが、制御通信装置４における電力の安定化させるための制御に遅延が発生し、発電源２の発電電力と負荷３の消費電力との間に電力の不平衡状態が続くと、直流幹線１の電圧値が許容範囲から逸脱する虞がある。つまり、発電源２の発電電力が負荷３の消費電力を上回り電力の不平衡状態が続くと、直流幹線１に過電圧が生じ、発電源２の発電電力が負荷３の消費電力を下回り電力の不平衡状態が続くと、直流幹線１に低電圧が生じる。本実施形態では、電力安定化装置５により、直流幹線１に生じた過電圧あるいは低電圧を抑制することができる。以下、本実施形態に係る電力安定化装置５の制御動作について詳細に説明する。
【００２８】
発電源２の発電電力が負荷３の消費電力を上回り電力の不平衡状態が続くと直流幹線１の電圧が上昇する。図２に示されるように、時刻ｔ５１において、直流幹線１の電圧値が第１の双方向コンバータ１７１の上限閾値ＯＶ３に達し、第１の蓄電池８１が満充電状態でないときは、第１の双方向コンバータ１７１は、直流幹線１から第１の蓄電池８１への充電動作を開始して直流幹線１の電圧値を上限閾値ＯＶ３に抑制する。この状態において、発電源２の発電電力と負荷３の消費電力との間に電力の不平衡状態が継続すると、時刻ｔ１２において、第１の蓄電池８１が満充電状態となり、第１の双方向コンバータ７１が充電動作を停止する。第１の双方向コンバータ７１が停止すると、直流幹線１の電圧はさらに上昇するが、時刻ｔ２１において、第２の双方向コンバータ７２の上限閾値ＯＶ２に達し、第２の蓄電池８２が満充電状態でないときは、第２の双方向コンバータ７２は、直流幹線１から第２の蓄電池８２への充電動作を開始して直流幹線１の電圧値を上限閾値ＯＶ２に抑制する。その後、制御通信装置４の制御動作により、発電源２の発電電力と負荷３の消費電力との間の電力の不平衡状態が解消されて電力が平衡状態となると、直流幹線１の電圧は下降する。そして、時刻ｔ２２において、直流幹線１の電圧値が上限閾値ＯＶ２を下回ると、第２の双方向コンバータ７２は充電動作を停止し、直流幹線１の電圧値は目標電圧値となる。なお、時刻ｔ１２において、第１の蓄電池８１が満充電状態となった場合、第１の双方向コンバータ７１は、直流幹線１の電圧値が下限閾値ＵＶ１を下回るか否かを検出し、直流幹線１の電圧値が下限閾値ＵＶ１に達した場合、第１の蓄電池８１から直流幹線１に放電動作をするよう動作条件を切り替える。
【００２９】
一方、発電源２の発電電力が負荷３の消費電力を下回り電力の不平衡状態が続くと直流幹線１の電圧が下降する。図３に示されるように、時刻ｔ３１において、直流幹線１の電圧値が第１の双方向コンバータ７１の下限閾値ＵＶ１に達し、第１の蓄電池８１が放電終止状態でないときは、第１の双方向コンバータ７１は、第１の蓄電池８１から直流幹線１への放電動作を開始して直流幹線１の電圧値を下限閾値ＵＶ１に抑制する。この状態において、発電源２の発電電力と負荷３の消費電力との間に電力の不平衡状態が継続すると、時刻ｔ３２において、第１の蓄電池８１が放電終止状態となり、第１の双方向コンバータ７１が放電動作を停止する。第１の双方向コンバータ７１が停止すると、直流幹線１の電圧はさらに下降するが、時刻ｔ４１において、第２の双方向コンバータ７２の下限閾値ＵＶ２に達し、第２の蓄電池８２が放電終止状態でないときは、第２の双方向コンバータ７２は、第２の蓄電池８２から直流幹線１への放電動作を開始して直流幹線１の電圧値を下限閾値ＵＶ２に抑制する。その後、制御通信装置４の制御動作により、発電源２の発電電力と負荷３の消費電力との間の電力の不平衡状態が解消されて電力が平衡状態となると、直流幹線１の電圧は上昇する。そして、時刻ｔ４２において、直流幹線１の電圧値が下限閾値ＵＶ２を上回ると、第２の双方向コンバータ７２は放電動作を停止し、直流幹線１の電圧値は目標電圧値となる。なお、時刻ｔ３２において、第１の蓄電池８１が放電終止状態となった場合、第１の双方向コンバータ７１は、直流幹線１の電圧値が上限閾値ＯＶ１を上回るか否かを検出し、直流幹線１の電圧値が上限閾値ＯＶ１に達した場合、直流幹線１から第１の蓄電池８１に充電動作をするよう動作条件を切り替える。
【００３０】
以上のように、本実施形態に係る電力安定化装置５は、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２と第１および第２の蓄電池８１，８２を有する第１および第２の電源装置６１，６２を備え、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２は、直流幹線１の許容電圧範囲内であって目標電圧値よりも高い上限閾値ＯＶ１，ＯＶ２と目標電圧値よりも低い下限閾値ＵＶ１，ＵＶ２が予め設定されているとともに、直流幹線１の電圧値が上限閾値ＯＶ１，ＯＶ２を上回り、かつ、第１および第２の蓄電池８１，８２が満充電状態でないときは第１および第２の蓄電池８１，８２を充電する充電動作を行い、直流幹線１の電圧値が下限閾値ＵＶ１，ＵＶ２を下回り、かつ、第１および第２の蓄電池８１，８２が放電終止状態でないときは第１および第２の蓄電池８１，８２を放電する放電動作を行い、上限閾値ＯＶ１，ＯＶ２及び下限閾値ＵＶ１，ＵＶ２は、第１および第２の電源装置６１，６２の第１および第２の双方向コンバータ７１，７２ごとに異なる値に設定されている。そのため、第１および第２の電源装置６１，６２は、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２ごとに第１および第２の蓄電池８１，８２の充電動作を行うための判断基準である上限閾値ＯＶ１，ＯＶ２および第１および第２の蓄電池８１，８２の放電動作を行うための判断基準である下限閾値ＵＶ１，ＵＶ２が異なる値に設定されているので、直流幹線１電圧の低電圧時および過電圧時に第１および第２の電源装置６１，６２が同時に動作せずに１台ずつ動作することとなるため、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２の内部損失が最小限まで抑制されることから、直流幹線１電圧の低電圧時においては、第１および第２の蓄電池８１，８２の放電効率を改善することができるとともに、直流幹線１電圧の過電圧時においては、少ない消費電力での電力平衡制御が可能となる。したがって、第１および第２の蓄電池８１，８２の過度な消耗を抑制しながら発電源２と負荷３との間の直流幹線１電圧の安定化精度を向上させることができる。また、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２の上限閾値ＯＶ１，ＯＶ２および下限閾値ＵＶ１，ＵＶ２がそれぞれ異なる値に設定されているので、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２が直流幹線１電圧の値に応じて自律的に第１および第２の蓄電池８１，８２の充電動作および放電動作を行うことから、第１および第２の電源装置６１，６２を連動させるための通信手段を別途設ける必要がなくなるとともに、通信配線の断線や通信障害などに起因するシステム障害を防止することができる。したがって、電源装置の構成の簡素化が図れるとともに、システムの信頼性の向上を図ることができる。
【００３１】
（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態に係る電力安定化装置１０５について説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係る電力安定化装置の構成を示すシステム構成図である。第２実施形態に係る電力安定化装置１０５は、第１および第２の双方向コンバータ７１，７２に設定されている上限閾値ならびに下限閾値の点において、第１実施形態に係る電力安定化装置５と相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００３２】
電力安定化装置１０５は、第１実施形態に係る電力安定化装置５と同様、第１の電源装置６１と第２の電源装置６２と、を有し、第１の電源装置６１と第２の電源装置６２のそれぞれが直流幹線１に接続されている。第１の電源装置６１は、図４に示されるように、第１の双方向コンバータ１７１と第１の蓄電池８１とを有する。第２の電源装置６２は、図４に示されるように、第２の双方向コンバータ１７２と第２の蓄電池８２とを有する。第１および第２の蓄電池８１，８２の構成は、第１実施形態に係る電力安定化装置５と同様である。
【００３３】
第１および第２の双方向コンバータ１７１，１７２は、それぞれ直流幹線１の許容範囲内であって目標電圧値よりも高い上限閾値ＯＶ３，ＯＶ４と目標電圧値よりも低い下限閾値ＵＶ３，ＵＶ４が予め設定されている。本実施形態では、第１の双方向コンバータ１７１の上限閾値ＯＶ３が第２の双方向コンバータ１７２の上限閾値ＯＶ４よりも低く設定されるとともに、第１の双方向コンバータ１７１の下限閾値ＵＶ３が第２の双方向コンバータ１７２の下限閾値ＵＶ４よりも低く設定されている。このように構成される第１および第２の双方向コンバータ１７１，１７２は、直流幹線１の電圧値が上限閾値ＯＶ３，ＯＶ４を上回り、かつ、第１および第２の蓄電池８１，８２が満充電状態でないときは第１および第２の蓄電池８１，８２を充電する充電動作を行い、直流幹線１の電圧値が下限閾値ＵＶ３，ＵＶ４を下回り、かつ、第１および第２の蓄電池８１，８２が放電終止状態でないときは第１および第２の蓄電池８１，８２を放電する放電動作を行う。
【００３４】
続いて、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る電力安定化装置１０５の動作について詳細に説明する。図５は、直流幹線に過電圧および低電圧が生じた場合の電力安定化装置の制御動作を示す図である。
【００３５】
発電源２の発電電力が負荷３の消費電力を上回り電力の不平衡状態が続くと直流幹線１の電圧が上昇する。図５に示されるように、時刻ｔ５１において、直流幹線１の電圧値が第１の双方向コンバータ７１の上限閾値ＯＶ３に達し、第１の蓄電池８１が満充電状態でないときは、第１の双方向コンバータ７１は、直流幹線１から第１の蓄電池８１への充電動作を開始して直流幹線１の電圧値を上限閾値ＯＶ３に抑制する。その後、制御通信装置４の制御動作により、発電源２の発電電力と負荷３の消費電力との間の電力の不平衡状態が解消されて電力が平衡状態となると、直流幹線１の電圧は下降する。そして、時刻ｔ５２において、直流幹線１の電圧値が上限閾値ＯＶ３を下回ると、第１の双方向コンバータ１７１は充電動作を停止し、直流幹線１の電圧値は目標電圧値となる。
【００３６】
一方、発電源２の発電電力が負荷３の消費電力を下回り電力の不平衡状態が続くと直流幹線１の電圧が下降する。図５に示されるように、時刻ｔ６１において、直流幹線１の電圧値が第２の双方向コンバータ１７２の下限閾値ＵＶ４に達し、第２の蓄電池８２が放電終止状態でないときは、第２の双方向コンバータ１７２は、第２の蓄電池８２から直流幹線１への放電動作を開始して直流幹線１の電圧値を下限閾値ＵＶ４に抑制する。その後、制御通信装置４の制御動作により、発電源２の発電電力と負荷３の消費電力との間の電力の不平衡状態が解消されて電力が平衡状態となると、直流幹線１の電圧は上昇する。そして、時刻ｔ６２において、直流幹線１の電圧値が下限閾値ＵＶ４を上回ると、第２の双方向コンバータ１７２は放電動作を停止し、直流幹線１の電圧値は目標電圧値となる。
【００３７】
このように本実施形態では、直流幹線１に過電圧が生じた場合は、第２の双方向コンバータ１７２よりも先に第１の双方向コンバータ１７１が充電動作を開始し、直流幹線１に低電圧が生じた場合は、第１の双方向コンバータ１７１よりも先に第２の双方向コンバータ１７２が放電動作を開始することとなる。つまり、第１の蓄電池８１あるいは第２の蓄電池８２に対して集中して充放電動作が行われることが抑制される。したがって、第１の双方向コンバータ１７１と第２の双方向コンバータ１７２の動作の分散化が図れることから、第１の蓄電池８１と第２の蓄電池８２の劣化の偏りを防ぐことができる。なお、本実施形態では、第１の双方向コンバータ１７１の上限閾値ＯＶ３が第２の双方向コンバータ１７２の上限閾値ＯＶ４よりも低く設定されるとともに、第１の双方向コンバータ１７１の下限閾値ＵＶ３が第２の双方向コンバータ１７２の下限閾値ＵＶ４よりも低く設定されているが、第２の双方向コンバータ１７２の上限閾値ＯＶ４が第１の双方向コンバータ１７１の上限閾値ＯＶ３よりも低く設定されるとともに、第２の双方向コンバータ１７２の下限閾値ＵＶ４が第１の双方向コンバータ１７１の下限閾値ＵＶ３よりも低く設定されていてもよい。この場合、直流幹線１に過電圧が生じた場合は、第１の双方向コンバータ１７１よりも先に第２の双方向コンバータ１７２が充電動作を開始し、直流幹線１に低電圧が生じた場合は、第２の双方向コンバータ１７２よりも先に第１の双方向コンバータ１７１が放電動作を開始することとなる。
【００３８】
以上のように、本実施形態に係る電力安定化装置１０５は、第１および第２の電源装置６１，６２は、一方（第１の双方向コンバータ１７１）の上限閾値ＯＶ３が他方（第２の双方向コンバータ１７２）の上限閾値ＯＶ４よりも低い値に設定されるとともに、一方（第１の双方向コンバータ１７１）の下限閾値ＵＶ３が他方（第２の双方向コンバータ１７２）の下限閾値ＵＶ４よりも低い値に設定されている。そのため、直流幹線１電圧の過電圧時には一方の電源装置（第１の電源装置６１）が他方の電源装置（第２の電源装置６２）よりも先に充電動作を開始するが、低電圧時には他方の電源装置（第２の電源装置６２）が一方の電源装置（第１の電源装置６１）よりも先に放電動作を開始するので、一方の電源装置（第１の電源装置６１）と他方の電源装置（第２の電源装置６２）での動作の分散化が図れる。その結果、第１および第２の電源装置６１，６２の劣化の偏りを防ぐことができる。
【００３９】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。
【符号の説明】
【００４０】
１…直流幹線、２…発電源、３…負荷、４…制御通信装置、５，１０５…電力安定化装置、６１…第１の電源装置、６２…第２の電源装置、７１，１７１…第１の双方向コンバータ、７２，１７２…第２の双方向コンバータ、８１…第１の蓄電池、８２…第２の蓄電池、１００…分散型エネルギーシステム、ＯＶ１〜ＯＶ４…上限閾値、ＵＶ１〜ＵＶ４…下限閾値。
【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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