(57)【要約】      （修正有）【課題】既存の住宅に自立運転切替え器を簡易に追加導入できる電力供給装置及び電力供給システムを得る。【解決手段】電力供給装置は、系統と連系しながら、系統から供給される電力と蓄電池に蓄積された電力とを用いて住宅内負荷に電力を供給し、系統が停電した場合、系統連系時に使用中の住宅内負荷へ継続的に電力を供給可能である電力供給装置であって、住宅用分電盤を介して系統が接続される第１の端子と、住宅用分電盤を介して住宅内負荷が接続される第２の端子と、系統の電圧を監視する系統電圧監視手段と、停電時に第１の端子と第２の端子との間を解列する電磁接触器と、蓄電池と接続され、蓄電池への充放電を行う双方向電力変換手段と、双方向電力変換手段側から第１の端子側への逆潮流を検出する変流器と、系統電圧監視手段の監視結果と変流器の検出結果とに基づいて、電磁接触器及び双方向電力変換手段を制御する制御手段とを１つの筐体に収めている。【選択図】図１
2015006044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統と連系しながら、前記系統から供給される電力と蓄電池に蓄積された電力とを用いて住宅内負荷に電力を供給し、前記系統が停電した場合に、系統連系時に使用中の前記住宅内負荷へ継続的に電力を供給可能である電力供給装置であって、
住宅用分電盤を介して前記系統が接続される第１の端子と、
前記住宅用分電盤を介して前記住宅内負荷が接続される第２の端子と、
前記系統の電圧を監視する系統電圧監視手段と、
停電時に前記第１の端子と前記第２の端子との間を解列する電磁接触器と、
前記蓄電池と接続され、前記蓄電池への充放電を行う双方向電力変換手段と、
前記双方向電力変換手段側から前記第１の端子側への逆潮流を検出する変流器と、
前記系統電圧監視手段の監視結果と前記変流器の検出結果とに基づいて、前記電磁接触器及び前記双方向電力変換手段を制御する制御手段と、
を１つの筐体に収めた
ことを特徴とする電力供給装置。
【請求項２】
太陽光発電部が接続される第３の端子と、
燃料電池発電部が接続される第４の端子と、
をさらに備え、
前記電力供給装置は、前記第３の端子及び前記第４の端子の少なくとも一方を介して入力された電力を、系統連系時において前記系統の電力と前記蓄電池の電力とともに前記住宅内負荷に供給可能であり、停電時において前記住宅内負荷に継続的に電力を供給可能であり、
前記変流器は、前記双方向電力変換手段又は前記第４の端子側から前記第１の端子側への逆潮流を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
主幹漏電遮断器と分岐ブレーカとを有し、前記系統が前記主幹漏電遮断器の電源側に接続され、前記住宅内負荷が前記分岐ブレーカの負荷側に接続される住宅用分電盤と、
前記主幹漏電遮断器の負荷側が第１の端子に接続され、前記分岐ブレーカの電源側が第２の端子に接続される請求項１又は２に記載の電力供給装置と、
前記電力供給装置に接続される蓄電池と、
前記電力供給装置に接続される太陽光発電部と、
を備えたことを特徴とする電力供給システム。
【請求項４】
前記蓄電池は、電気自動車に搭載される蓄電池である
ことを特徴とする請求項３に記載の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給装置及び電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電などの自然エネルギーを利用した発電と、深夜の安価な電力を蓄電池に充電し、蓄電池に充電された電気エネルギーを昼間に住宅内の負荷に放電して消費するシステムが普及しつつある。商用系統が停電した時には、これらの蓄電池に蓄えられた電力を住宅内の負荷に供給し、停電時でも家電機器を使用することができる。商用系統が停電した時に自立運転を行う場合は、系統連系規定（ＪＥＡＣ  ９７０１−２０１２  日本電気協会）により、機械的な開閉箇所２箇所または開閉箇所１箇所及び手動操作による開閉箇所１箇所を設置する必要がある。
【０００３】
これらのシステムでは、停電時の自立運転時は特定の負荷へのみ電力を供給している。それに対して、停電時も系統連系時に使用していた住宅内の同じ負荷に電力を供給するシステムが提案されている。
【０００４】
特許文献１には、電力供給システムにおいて、商用電力供給源が停電した場合、システム連系リレーを「閉」から「開」にして商用電力供給源を解列し、蓄電部の自立運転を行い、蓄電部の電源を基準電源として太陽光発電部及び燃料電池発電部の連系運転を行うことが記載されている。これにより、特許文献１によれば、自立運転においても、太陽光発電部及び燃料電池発電部が系統連系時と同様に発電を行うことができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１８８６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、既存の住宅に自立運転用の切替え器を追加導入する場合、大規模な工事が必要になると考えられる。
【０００７】
例えば、特許文献１に記載の技術では、蓄電池は、通常、住宅の屋外に置かれ、この蓄電池へ電力を充放電する双方向コンバータ、制御装置等を含んだ蓄電部の筐体も屋外に設置される場合がほとんどであると考えられる。このとき、特許文献１に記載の技術では、蓄電部と分電盤との間に多数の配線を接続しなければならないため、配線工事が複雑であり、誤配線が生じやすい。
【０００８】
例えば、特許文献１に記載の電力供給システムでは、系統が正常時の系統連系運転、系統が停電時の自立運転を行うために、系統が正常か停電かを検出するための電圧検出用センサが分電盤に設置される。電圧検出用センサの検出結果を出力するための信号用配線は、蓄電部の系統電圧監視部まで引き回して配線する必要がある。また、自立運転時に系統と解列するため、電圧検出用センサと同じく分電盤に設置される開閉器（通常は電磁接触器が使用される）を操作する信号用配線を、蓄電部の解列指令部まで引き回して配線する必要もある。また、特許文献１には図示されていないが、蓄電部からの電力は系統側へ逆潮流できないため、分電盤には、逆潮流を検出するための変流器を設置し、その変流器の出力を伝達するための信号用配線を、蓄電部の蓄電部制御装置まで引き回して配線する必要がある。
【０００９】
これらの信号用配線は、屋外に設置させる蓄電部の筐体と受電部の分電盤との距離が長くなることに伴い長くなるため、信号用配線がノイズの影響を受けやすくなり、電力供給システムが誤動作する可能性がある。また、信号用配線に対するノイズの影響を少なくするためには、主回路配線と信号用配線との配管を確実に分離し、シールド線を使用するなど配線工事にかかる手間と費用とが大掛かりなものとなる。さらに、系統電圧の検出、解列用開閉器の操作、逆潮流電流の検出など、数多くの信号用配線を蓄電部の筐体と分電盤との間に施す必要があるため、配線工事で誤った接続をされ、電力供給システムが正常に動作しないことも懸念される。
【００１０】
例えば、特許文献１に記載の技術では、住宅用の標準分電盤内に主に解列用の開閉器からなる自立運転切替え器を接続する必要がある。このため、既設の分電盤内で、電力会社から受電する主幹漏電遮断器と住宅内負荷に電力を分配する分岐用ブレーカとの間に自立運転切替え器を組み込む必要がある。したがって、分電盤を改造する工事が必要となり、既住宅用分電盤の改造工事に多額の費用や時間を費やす可能性がある。
【００１１】
また、特許文献１に記載の技術では、自立運転切替え器内に、停電の発生、その後の復電を検出するための系統電圧監視部と自立運転時に商用系統との解列を行うための電磁接触器を「開」、「閉」させる解列指令部とを設けており、図示はされていないが、系統電圧を監視するための配線は主回路配線とは異なる信号用配線のため、配線を保護するための小容量のブレーカまたはヒューズが必用となるため、自立運転切替え器の寸法、質量が大きくなる傾向にある。したがって、分電盤の近傍に自立運転切替え器を設置するための壁面の面積が十分確保できず、また壁面の材質が自立運転切替え器の過重に耐えられないなどの問題が発生する可能性がある。
【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、既存の住宅に自立運転切替え器を簡易に追加導入できる電力供給装置及び電力供給システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる電力供給装置は、系統と連系しながら、前記系統から供給される電力と蓄電池に蓄積された電力とを用いて住宅内負荷に電力を供給し、前記系統が停電した場合に、系統連系時に使用中の前記住宅内負荷へ継続的に電力を供給可能である電力供給装置であって、住宅用分電盤を介して前記系統が接続される第１の端子と、前記住宅用分電盤を介して前記住宅内負荷が接続される第２の端子と、前記系統の電圧を監視する系統電圧監視手段と、停電時に前記第１の端子と前記第２の端子との間を解列する電磁接触器と、前記蓄電池と接続され、前記蓄電池への充放電を行う双方向電力変換手段と、前記双方向電力変換手段側から前記第１の端子側への逆潮流を検出する変流器と、前記系統電圧監視手段の監視結果と前記変流器の検出結果とに基づいて、前記電磁接触器及び前記双方向電力変換手段を制御する制御手段とを１つの筐体に収めたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、住宅に自立運転切替え器を簡易に導入できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施の形態にかかる電力給電システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態における住宅用分電盤の内部配線を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態の変形例にかかる電力給電システムの構成を示す図である。
【図４】図４は、基本の形態にかかる電力供給システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかる電力給電システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
実施の形態．
実施の形態にかかる電力供給システム１００について図１を用いて説明する。図１は、電力供給システム１００の構成を示す図である。
【００１８】
電力供給システム１００は、例えば住宅に設けられ、商用系統１と連系しながら、商用系統１から供給される電力と蓄電池１１に蓄積された電力とを用いて住宅内負荷１９−１〜１９−ｋに電力を供給する。例えば、昼間など太陽光発電が行われているときには、電力供給システム１００は、太陽光発電部６などの自然エネルギーから住宅内負荷１９−１〜１９−ｋに電力を供給し余った電力を蓄電池１１に充電するとともに、商用系統１からも蓄電池１１を充電し、蓄電池１１から住宅内負荷１９−１〜１９−ｋに電力を供給する。例えば、夜間など太陽光発電がおこなわれていないときには、電力供給システム１００は、商用系統１から蓄電池１１を充電し、蓄電池１１から住宅内負荷１９−１〜１９−ｋに電力を供給する。
【００１９】
また、電力供給システム１００では、商用系統１が停電した時に、電力供給装置１０内の解列用開閉器である電磁接触器５ａ，５ｂが、商用系統１側と解列し、蓄電池１１等を用いて、住宅内負荷１９−１〜１９−ｋのうち系統連系時と同じ住宅内負荷１９に継続して電力を供給できる自立運転を実施させる。
【００２０】
このように、電力供給システム１００は、自然エネルギーと蓄電池１１とを利用したシステムで、停電した場合の自立運転時に、系統連系時に使用していた同じ住宅内の負荷に継続して電力を供給できる。
【００２１】
ここで、仮に、図４に示すように、自立運転切替え器９０３の一部が住宅用分電盤９１８に組み込まれた電力供給システム９００について考える。電力供給システム９００は、商用系統９０１、太陽光発電部９０６、燃料電池発電部９０８、蓄電部９１０、及び住宅用分電盤９１８を備える。また、電力供給システム９００は、一部が住宅用分電盤９１８に組み込まれ、残りの部分が蓄電部９１０に組み込まれた自立運転切替え器９０３を備える。
【００２２】
太陽光発電部９０６は、太陽光を利用して発電する。燃料電池発電部９０８は、燃料電池により発電する。蓄電部９１０は、蓄電池９１１、双方向コンバータ９１２及び蓄電部制御装置９１５を有する。双方向コンバータ９１２は、太陽光発電部９０６及び燃料電池発電部９０８から供給される電力を蓄電池９１１に充電し、充電した電力を放電する機能を有する。蓄電部制御装置９１５は、電力が蓄電池９１１に充電されるように、又は、電力が蓄電池９１１から放電されるように、双方向コンバータ９１２を制御する。
【００２３】
商用系統９０１、太陽光発電部９０６、燃料電池発電部９０８および蓄電部９１０の電力は、それぞれ住宅用分電盤９１８内で電気的に流れるように切替え可能であり、住宅用分電盤９１８を介して住宅内負荷１９−１〜１９−ｋに供給される。また、住宅内負荷１９−１〜１９−ｋの消費電力が少ない時に余剰となる太陽光発電部９０６の電力は、商用系統９０１側に逆潮流することもある。
【００２４】
商用系統９０１が停電した場合にも自立運転として住宅内負荷１９−１〜１９−ｋに電力を供給するために、停電時に系統電圧の有無を住宅用分電盤９１８内のセンサ９２７で検出する。系統電圧監視部９１６は、センサ９２７の検出値を取得し、取得された検出値に応じて系統電圧の有無を監視する。系統電圧監視部９１６は、系統電圧が無い、すなわち停電が発生したことを認識すると、停電の発生を蓄電部制御装置９１５に通知する。蓄電部制御装置９１５は、停電の発生の通知に応じて、解列指令部９１７が電磁接触器９０５ａ，９０５ｂを「閉」から「開」とするように、解列指令部９１７を制御する。これにより、電磁接触器９０５ａ，９０５ｂは、系統連系規程で規定されるように機械的な開閉箇所２箇所で、蓄電池９１１、双方向コンバータ９１２からなる蓄電部９１０の主回路、太陽光発電部９０６、燃料電池発電部９０８を含めた住宅内負荷１９側と商用系統９０１側との電気的接続を遮断し解列する。したがって停電時も、蓄電部９１０、太陽光発電部９０６、燃料電池発電部９０８により、停電前に使用していた同じ住宅内負荷１９に電力を供給することができる。
【００２５】
しかしながら、電力供給システム９００では、住宅用分電盤９１８内に自立運転切替え器９０３の一部を組み込む必要があるため、既築の住宅に自立運転切替え器９０３を追加導入する場合、大規模な工事が必要になると考えられる。
【００２６】
例えば、電力供給システム９００では、蓄電池９１１は、通常、住宅の屋外に置かれ、この蓄電池９１１へ電力を充放電する双方向コンバータ９１２、蓄電部制御装置９１５等を含んだ蓄電部９１０の筐体も屋外に設置される場合がほとんどであると考えられる。このとき、電力供給システム９００では、蓄電部９１０と住宅用分電盤９１８との間に多数の信号用配線Ｌ９０１〜Ｌ９０８と主回路配線Ｌ９０９とを接続しなければならないため、配線工事が複雑であり、誤配線が生じやすい。
【００２７】
例えば、電力供給システム９００では、商用系統９０１が正常時の系統連系運転、商用系統９０１が停電時の自立運転を行うために、商用系統９０１が正常か停電かを検出するための電圧検出用のセンサ９２７が住宅用分電盤９１８内に設置される。電圧検出用のセンサ９２７の検出結果を出力するための信号用配線Ｌ９０２は、蓄電部９１０の系統電圧監視部９１６まで引き回して配線する必要がある。また、自立運転時に商用系統９０１と解列するため、電圧検出用のセンサ９２７と同じく住宅用分電盤９１８内に設置される開閉器（通常は電磁接触器が使用される）９０５ａ，９０５ｂを操作する信号用配線Ｌ９０３，Ｌ９０４を、蓄電部９１０の解列指令部９１７まで引き回して配線する必要もある。また、蓄電部９１０からの電力は系統側へ逆潮流できないため、住宅用分電盤９１８内には、逆潮流を検出するための変流器９１４を設置し、受電部の電力を検出する変流器９２３、太陽光発電部９０６の電力を検出する変流器９２４、燃料電池発電部９０８の電力を検出する変流器９２５の出力を伝達するための信号用配線Ｌ９０５〜Ｌ９０８を、蓄電部９１０の蓄電部制御装置９１５まで引き回して配線する必要がある。
【００２８】
これらの信号用配線Ｌ９０１〜Ｌ９０８は、屋外に設置させる蓄電部９１０の筐体と受電部の住宅用分電盤９１８との距離が長くなることに伴い長くなるため、信号用配線Ｌ９０１〜Ｌ９０８がノイズの影響を受けやすくなり、電力供給システム９００が誤動作する可能性がある。また、信号用配線Ｌ９０１〜Ｌ９０８に対するノイズの影響を少なくするためには、主回路配線Ｌ９０９と信号用配線Ｌ９０１〜Ｌ９０８との配管を確実に分離し、シールド線を使用するなど配線工事にかかる手間と費用とが大掛かりなものとなる。さらに、系統電圧の検出、解列用開閉器の操作、逆潮流電流の検出など、数多くの信号用配線Ｌ９０１〜Ｌ９０８を蓄電部９１０の筐体と住宅用分電盤９１８との間に施す必要があるため、配線工事で誤った接続をされ、電力供給システム９００が正常に動作しないことも懸念される。
【００２９】
また、例えば、既設の住宅用分電盤１８内で、電力会社から受電する主幹漏電遮断器（受電用ＥＬＣＢ）２１と住宅内負荷１９−１〜１９−ｋに電力を分配する分岐用ブレーカ２０−１〜２０−ｋの間に自立運転切替え器９０３の一部（センサ９２７及び電磁接触器９０５ａ，９０５ｂ）を組み込む必要がある。
【００３０】
すなわち、標準的な住宅用分電盤１８の配線は、図２に示すように、電力会社から引き込む電気方式が単相３線式であり、主幹漏電遮断器（受電用漏電遮断器）２１の負荷側端子２１ａ〜２１ｃが分岐用ブレーカ２０−１〜２０−ｋの電源側端子２０ａ〜２０ｃに接続され、各部屋のコンセントに配電される。単相３線式の中性線３２ｂと残り２つのライン３２ａ，３２ｃのどちらか一方とにより１００Ｖの電圧を供給し、中性線３２ｂ以外の２つのライン３２ａ，３２ｃで２００Ｖを供給する。電源側端子２０ａ〜２０ｃは、銅によるＢＵＳバー３１ａ〜３１ｃにより分岐用ブレーカ２０−１〜２０−ｋに接続されている。
【００３１】
例えば、中性線３２ｂは、電源側端子２０ｂを介してＢＵＳバー（中性相銅バー）３１ｂにより分岐用ブレーカ２０−１〜２０−ｋのＮ端子に接続されている。ライン３２ａは、電源側端子２０ａを介してＢＵＳバー３１ａにより分岐用ブレーカ２０−２，２０−４，・・・，２０−ｋのＬ端子に接続されている。ライン３２ｃは、電源側端子２０ｃを介してＢＵＳバー３１ｃにより分岐用ブレーカ２０−１，２０−３，・・・，２０−（ｋ−１）のＬ端子に接続されている。
【００３２】
なお、図２に示す負荷側端子２１ａ〜２１ｃは、図１に示す負荷側端子２１ｄに対応したものであり、図２に示す電源側端子２０ａ〜２０ｃは、図１に示す電源側端子２０ｄに対応したものである。
【００３３】
主幹漏電遮断器２１の負荷側端子２１ａ〜２１ｃとＢＵＳバー３１ａ〜３１ｃとは電線３３ａ〜３３ｃで接続されているため、この配線（電線３３ａ〜３３ｃ）を取外し、自立運転切替え器９０３の一部（センサ９２７及び電磁接触器９０５ａ，９０５ｂ）を配置できるように筐体１８ａを大型化させる機械的な改造工事が必要になる。
【００３４】
また、図４に示す電力供給システム９００では、太陽光発電部９０６、燃料電池発電部９０８、蓄電部９１０のそれぞれの電力変換装置は住宅用分電盤９１８内で接続されるが、実際には、これらの発電部と接続するためには、配線保護用のブレーカを住宅用分電盤９１８内に設置する必要がある。
【００３５】
さらに、図４に示す電力供給システム９００では、燃料電池発電部９０８や蓄電部９１０の電力は商用系統９０１側に逆潮流することが好ましくないため、この逆潮流電流を検出するための変流器９１４を住宅用分電盤９１８内に設置する必要がある。
【００３６】
しかし、図２に示すように、既設の住宅用分電盤１８では、その筐体１８ａが、主幹漏電遮断器２１及び分岐用ブレーカ２０−１〜２０−ｋに応じた大きさになっており、余分なスペースが設けられていない可能性が高いため、ブレーカや変流器を設置する空きスペースの確保が困難である。すなわち、ブレーカや変流器を設置するスペースを確保するためには、既設の住宅用分電盤１８を改造する工事が必要となり、既設の住宅用分電盤１８の改造工事に多額の費用や時間を費やす可能性がある。
【００３７】
また、図４に示す電力供給システム９００では、自立運転切替え器９０３内に、停電の発生、その後の復電を検出するための系統電圧監視部９１６と自立運転時に商用系統９０１との解列を行うための電磁接触器９０５ａ，９０５ｂを「開」、「閉」させる解列指令部９１７とを設けており、自立運転切替え器９０３の寸法が大きくなる。したがって、住宅用分電盤９１８の近傍に大きな設置面積が確保できないと、自立運転切替え器９０３を設置することが困難となる。また、自立運転切替え器９０３の質量も重くなるため、壁面の材質が自立運転切替え器９０３の過重に耐えられないなどの問題が発生する可能性がある。
【００３８】
そこで、実施の形態では、図１に示すように、自立運転切替え器３を電力供給装置１０の筐体１０ａ内に組み込み、電力供給装置１０の第１の端子Ｔ１が住宅用分電盤１８経由で商用系統１に接続され、電力供給装置１０の第２の端子Ｔ２が住宅用分電盤１８経由で住宅内負荷１９−１〜１９−ｋに接続されるように構成することで、引き回す信号用配線の数を大幅に減らし電力供給システム１００を簡単に構築できるようにする。
【００３９】
すなわち、電力供給装置１０では、系統電圧監視部１６、電磁接触器５ａ，５ｂ、解列指令部１７、第１のブレーカ７、第２のブレーカ９、変流器１４，２３，２４，２５、双方向電力変換装置１２、制御装置１５が１つの筐体１０ａに収納されている。系統電圧監視部１６は、商用系統１の電圧を監視する。電磁接触器５ａ，５ｂは、自立運転時に商用系統１との解列を行う。解列指令部１７は、電磁接触器５ａ，５ｂを「開」、「閉」させる。ブレーカ７は、太陽光発電部６から過大な電流が流れ込まないように保護する。ブレーカ９は、燃料電池発電部８から過大な電流が流れ込まないように保護する。変流器１４は、蓄電池１１と燃料電池発電部８の電力のよる商用系統１側への逆潮流を検出する。双方向電力変換装置１２は、商用系統１側から伝達された電力を変換して蓄電池１１へ充電させたり、蓄電池１１から放電された電力を変換して住宅内負荷１９−１〜１９−ｋ側へ供給したり、双方向の電力変換を行う。制御装置１５は、電力供給装置１０の各部を全体的に制御する。例えば、系統電圧監視部１６の監視結果と変流器１４，２３，２４，２５の検出結果とに基づいて、電磁接触器５ａ，５ｂ及び双方向電力変換装置１２を制御する。
【００４０】
また、電力供給装置１０の筐体１０ａには、例えば、第１の端子Ｔ１及び第２の端子Ｔ２が設けられる。第１の端子Ｔ１は、主回路配線Ｌ１を介して、住宅用分電盤１８の主幹漏電遮断器２１の負荷側端子２１ｄに接続され、第２の端子Ｔ２は、主回路配線Ｌ２を介して、分岐ブレーカ２０の主回路配線の電源側端子２０ｄが接続される。これにより、電力供給装置１０と住宅用分電盤１８との間には、信号用配線を接続する必要はなく、主回路配線Ｌ１、Ｌ２の２系統を接続するだけでよい。
【００４１】
より具体的には、電力供給装置１０は、その筐体１０ａ上に第１の端子Ｔ１及び第２の端子Ｔ２を有する。第１の端子Ｔ１は、商用系統１が電力量計２を介して供給される住宅用分電盤１８内の主幹漏電遮断器２１の負荷側端子２１ｄに接続されるための端子であり、筐体１０ａ上に配されている。第１の端子Ｔ１は、筐体１０ａ内において、ノードＮ１に接続されている。第２の端子Ｔ２は、住宅用分電盤１８の分岐ブレーカ２０の電源側端子２０ｄが接続されるための端子であり、筐体１０ａ上に配されている。第２の端子Ｔ２は、筐体１０ａ内において、ノードＮ３に接続されている。
【００４２】
第３の端子Ｔ３は、太陽光発電部６の電力変換装置（図示せず）が接続されるための端子であり、筐体１０ａ上に配されている。第３の端子Ｔ３は、筐体１０ａ内において、第１のブレーカ７を介してノードＮ２に接続されている。また、太陽光発電部６の電力変換装置（図示せず）から筐体１０ａ内の第１のブレーカ７に直接接続されることもある。
【００４３】
第４の端子Ｔ４は、燃料電池発電部８の電力変換装置（図示せず）が接続されるための端子であり、筐体１０ａ上に配されている。第４の端子Ｔ４は、筐体１０ａ内において、第２のブレーカ９を介してノードＮ３に接続されている。また、燃料電池発電部８の電力変換装置（図示せず）から筐体１０ａ内の第２のブレーカ９に直接接続されることもある。
【００４４】
第５の端子Ｔ５は、蓄電池１１が接続されるための端子であり、筐体１０ａ上に配されている。第５の端子Ｔ５は、筐体１０ａ内において、双方向電力変換装置１２に接続されている。
【００４５】
第１の端子Ｔ１が接続されたノードＮ１は、直列に２個設置される解列用の電磁接触器５ａ，５ｂを介し、ノードＮ２に接続されている。ノードＮ１は、信号線１６ａを介して系統電圧監視部１６に接続され、系統電圧監視部１６は、信号線１６ｂを介して制御装置１５に接続されている。これにより、商用系統１の電圧を検出するため、系統電圧監視部１６は、ノードＮ１の電圧を検出して、検出結果（ノードＮ１の電圧）を示す信号を制御装置１５に供給する。
【００４６】
解列指令部１７は、信号線１７ａを介して電磁接触器５ａの制御端子に接続され、信号線１７ｂを介して電磁接触器５ｂの制御端子に接続され、信号線１７ｃを介して制御装置１５が接続されている。これにより、解列指令部１７は、制御装置１５から制御信号を受け、受けた制御信号に従って、電磁接触器５ａ，５ｂを開閉する。
【００４７】
変流器１４は、蓄電池１１の電力と燃料電池発電部８の電力とが住宅内負荷１９で消費しきれず、商用系統１側へ逆潮流する際の電流を検出するために、ノードＮ２とノードＮ３との間に設けられている。変流器１４は、信号線１４ａで制御装置１５と接続されており、その検出値が制御装置１５へ供給される。
【００４８】
変流器２３は、商用系統１からの買電電力、または太陽光発電部６の余剰電力分である売電電力を検出するために、ノードＮ１とノードＮ２との間に設けられている。変流器２３は、信号線２３ａで制御装置１５と接続されており、その検出値が制御装置１５へ供給される。
【００４９】
変流器２４は、太陽光発電部６の発電電力を検出する。例えば、変流器２４は第３の端子Ｔ３とノードＮ２との間をつなぐ分岐線上に設けられている。変流器２４は、信号線２４ａで制御装置１５と接続されており、その検出値が制御装置１５へ供給される。
【００５０】
変流器２５は、燃料電池発電部８の発電電力を検出する。例えば、変流器２５は第４の端子Ｔ４とノードＮ３との間をつなぐ分岐線上に設けられている。変流器２５は、信号線２５ａで制御装置１５と接続されており、その検出値が制御装置１５へ供給される。
【００５１】
解列用の電磁接触器５ａ，５ｂは、停電時に電力供給装置１０の商用系統１側である第１の端子Ｔ１側を解列する。解列用の電磁接触器５ａ，５ｂは、例えば、解列指令部１７から指令を受け、指令に応じて開閉する。解列用の電磁接触器５ａ，５ｂは、筐体１０ａ内に収容されている。
【００５２】
第１のブレーカ７は、太陽光発電部６の電力変換装置（図示しない）を商用系統１と接続するため、電力供給装置１０の第３の端子Ｔ３に接続され、配線保護用として筐体１０ａ内に収容されている。第１のブレーカ７は、通常は閉状態にあるが、保守点検などで例えば、ユーザによるスイッチの手動操作に応じて、接続を開閉する。
【００５３】
第２のブレーカ９は、燃料電池発電部８の電力変換装置（図示しない）を商用系統１と接続するため、電力供給装置１０の第４の端子Ｔ４に接続され、配線保護用として筐体１０ａ内に収容されている。第２のブレーカ９は、通常は閉状態にあるが、保守点検などで例えば、ユーザによるスイッチの手動操作に応じて、接続を開閉する。
【００５４】
第３のブレーカ１３は、電力供給装置１０の双方向電力変換装置１２を商用系統１と接続するため、筐体１０ａ内に収納されている。詳細な説明は割愛するが、自立運転時の漏電保護のため、第３のブレーカ１３は漏電遮断器が設置される。第３のブレーカ１３は、通常は閉状態にあるが、保守点検などで例えば、ユーザによるスイッチの手動操作に応じて、接続を開閉する。
【００５５】
なお、主幹漏電遮断器２１は、住宅用分電盤１８内に収容されていて、商用系統１から電力量計２を介して接続される。主幹漏電遮断器２１は、引込口装置とも呼ばれ、主開閉器を兼ねる。また、図示しないが、主幹漏電遮断器２１は、契約ブレーカを含む。主幹漏電遮断器２１は、例えば、漏電が発生していない通常時に閉状態であり、漏電発生時に自律的に開状態になる。また、主幹漏電遮断器２１は、例えば、ユーザによるスイッチの手動操作に応じて、閉状態に復帰する。
【００５６】
次に、通常時（商用系統１が停電していないとき）における電力供給システム１００の動作を説明する。
【００５７】
住宅用分電盤１８内の主幹漏電遮断器２１、全ての分岐ブレーカ２０（図２参照）は通常は「閉」状態にある。商用系統１が正常の時は、商用系統１から住宅内負荷１９に電力を供給させるために、電力供給装置１０の制御装置１５は、解列指令部１７が解列用の電磁接触器５ａ，５ｂに対して閉じる指令を出力するように、解列指令部１７を制御する。太陽光発電部６で発電した電力は、電力供給装置１０内の第１のブレーカ７を経由し、住宅用分電盤１８を介して住宅内負荷１９に供給される。
【００５８】
住宅内負荷１９での消費電力より太陽光発電部６での発電電力が上回った場合は、余剰電力が商用系統１に逆潮流する可能性がある。燃料電池発電部８で発電した電力は、電力供給装置１０内の第２のブレーカ９を経由し、住宅用分電盤１８を介して住宅内負荷１９に供給される。住宅内負荷１９の消費電力が少なくなり、燃料電池発電部８の余剰発電電力が商用系統１側へ逆潮流する場合は、電力供給装置１０内の変流器１４が逆潮流電力を検出し、逆潮流の検出結果を受けた制御装置１５が燃料電池発電部８の電力変換装置を停止させる。
【００５９】
電力供給装置１０は、商用系統１や太陽光発電部６、燃料電池発電部８の電力を蓄電池１１に充電し、また、蓄電池１１から住宅内負荷１９に電力を供給するため、双方向電力変換装置１２により電力の充放電を行う。燃料電池発電部８と同様に蓄電池１１の電力の商用系統１への逆潮流は好ましくないため、電力供給装置１０内の変流器１４で逆潮流電力を検出し、逆潮流の検出結果を受けた制御装置１５が逆潮流を抑制するように双方向電力変換装置１２の放電電力を制御する（例えば、放電電力を低下させる）。
【００６０】
次に、停電時（商用系統１が停電したとき）における電力供給システム１００の動作を説明する。
【００６１】
商用系統１が停電すると、太陽光発電部６の電力変換装置、燃料電池発電部８の電力変換装置、電力供給装置１０の双方向電力変換装置１２が、それぞれ系統電圧がないこと(停電状態)を検出し、通常は不足電圧の系統連系保護機能が動作することで運転を停止する。電力供給装置１０の系統電圧監視部１６が、停電により系統電圧が０Ｖになったことを検出すると、制御装置１５は、その検出結果（監視結果）及び手動操作に応じて、またはその検出結果（監視結果）に応じた自動操作により、自立運転への切替えを行う。例えば、制御装置１５は、商用系統１との電気的接続を遮断するため、解列指令部１７が電力供給装置１０内の解列用の電磁接触器５ａ，５ｂに「開」にする指令を与えるように、解列指令部１７を制御する。電力供給装置１０の制御装置１５は、解列用の電磁接触器５ａ，５ｂからの補助接点信号により確実に商用系統１と解列したことを確認してから、電力供給装置１０、太陽光発電部６、燃料電池発電部８により住宅内負荷１９に電力を供給する自立運転を行う。なお、複数の発電設備が同時に運転しながら自立運転を行うためには、位相を同期させるなどの特殊な制御を必要とするが、詳細な制御の内容については割愛する。
【００６２】
上記の電力供給装置１０を準備することで、既設の住宅、新設の住宅を問わず、電力供給システム１００を構築する時の施工を容易化できる。
【００６３】
例えば、既設の住宅の場合、図４に示す電力供給システム９００を構築するためには、既に設置してある図２に示す住宅用分電盤１８内の契約ブレーカを兼ねた主幹漏電遮断器２１と分岐用ブレーカ２０−１〜２０−ｋを接続している配線（電線３３ａ〜３３ｃ）を取外し、この間に自立運転切替え器９０３の一部（センサ９２７及び電磁接触器９０５ａ，９０５ｂ）を接続する電気的な配線工事が必要となるとともに、自立運転切替え器９０３の一部（センサ９２７及び電磁接触器９０５ａ，９０５ｂ）を配置できるように筐体１８ａを大型化させる機械的な改造工事が必要になる。このように、既設の住宅用分電盤１８を改造する大規模な工事が必要となり、既設の住宅用分電盤１８の改造工事に多額の費用や時間を費やす可能性がある。
【００６４】
それに対して、実施の形態では、図１に示すように、住宅用分電盤１８の主幹漏電遮断器２１の負荷側端子２１ｄと分岐ブレーカ２０の主回路配線の電源側端子２０ｄとの間に主回路配線Ｌ１，Ｌ２で電力供給装置１０の筐体１０ａを接続するだけで簡単に電力供給システム１００を構築できる。
【００６５】
以上のように、実施の形態では、電力供給装置１０において、第１の端子Ｔ１、第２の端子Ｔ２、系統電圧監視部１６、電磁接触器５ａ，５ｂ、双方向電力変換装置１２、変流器１４，２３，２４，２５、及び制御装置１５が１つの筐体に収められている。第１の端子Ｔ１には、住宅用分電盤１８を介して商用系統１が接続される。第２の端子Ｔ２には、住宅用分電盤１８を介して住宅内負荷１９が接続される。系統電圧監視部１６は、商用系統１の電圧を監視する。電磁接触器５ａ，５ｂは、停電時に第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２との間を解列する。双方向電力変換装置１２は、蓄電池１１と接続され、蓄電池１１への充放電を行う。変流器１４は、双方向電力変換装置１２側から第１の端子Ｔ１側への逆潮流を検出する。制御装置１５は、系統電圧監視部１６の監視結果と変流器１４，２３，２４，２５の検出結果とに基づいて、電磁接触器５ａ，５ｂ及び双方向電力変換装置１２を制御する。電力供給装置１０の筐体１０ａ内において、系統電圧監視部１６及び電磁接触器５ａ，５ｂは、商用系統１が停電した場合に電力供給システム１００の運転を自立運転に切り替えるための自立運転切替え器３として機能することができる。
【００６６】
すなわち、実施の形態では、自立運転切替え器３を電力供給装置１０の１つの筐体１０ａ内に搭載することで、基本の形態（図４参照）に比べて、電力供給装置１０と住宅用分電盤１８との間の配線の数を大幅に（例えば主回路配線Ｌ１、Ｌ２の２つに）削減できる。これにより、システム施工時に、系統電圧を検出するための配線、解列用開閉器を操作するための配線、変流器の出力を接続するための配線など、基本の形態（図４参照）で必要だった各種の信号用配線の工事が不要となるため、誤配線を防ぐことができ、システムを確実に稼動させることができる。すなわち、既存の住宅に自立運転切替え器３を簡易に追加導入できる。
【００６７】
また、実施の形態では、各種の信号線を電力供給装置１０の１つの筐体１０ａ内で集約できるため、各種の信号線を短くでき、筐体１０ａ内で主回路配線と信号用配線を分けるなど自由度の大きいノイズ対策を施すことができるため、施工時の配線工事の不備によるノイズの影響を受けにくい品質の高いシステムを構築できる。すなわち、電力供給装置１０を含む電力供給システム１００の信頼性を容易に向上できる。
【００６８】
また、実施の形態では、基本の形態（図４参照）に比べて、電力会社からの受電引き込み部の住宅用分電盤１８の近くに、比較的、体積、質量の大きい自立運転切替え器を設置する必要がなくなるため、設置スペースの確保、壁の補強をする必要もない。さらに、標準的な住宅用分電盤の主幹漏電ブレーカと分岐ブレーカとを接続している配線を外し、主幹漏電ブレーカの負荷側、分岐ブレーカの電源側から主回路配線だけを電力供給装置１０の筐体１０ａと接続するだけでシステムが構築でき、標準的な住宅用分電盤１８を大きなものに改造をする必要もなく使用することが可能となる。すなわち、この観点からも、既存の住宅に自立運転切替え器３を簡易に追加導入できる。
【００６９】
また、実施の形態では、電力供給装置１０において、自立運転切替え器３を電力供給装置１０の１つの筐体１０ａ内に搭載するので、基本の形態（図４参照）において必要であった自立運転切替え器９０３が不要となるため、自立運転切替え器９０３を取り付ける壁の確保や、壁の補強が不要となり、据付工事を安価で楽に実施することができる。
【００７０】
また、実施の形態では、電力供給システム１００において、分電盤１８の主幹漏電遮断器２１の負荷側を筐体１０ａの第１の端子Ｔ１に接続し、分電盤１８の分岐ブレーカ２０の電源側を筐体１０ａの第２の端子Ｔ２に接続するだけでシステムを構築できるので、据付け時に信号線の配線工事を不要とすることができる。
【００７１】
また、実施の形態では、電力供給装置１０において、制御装置１５が、変流器１４の検出結果に基づいて、双方向電力変換装置１２を制御する。これにより、双方向電力変換装置１２側から第１の端子Ｔ１側（商用系統１側）への逆潮流が発生した場合に、双方向電力変換装置１２の電力変換動作を抑制でき、逆潮流を抑制できる。
【００７２】
また、実施の形態では、電力供給装置１０において、第３の端子Ｔ３に、太陽光発電部６が接続され、第４の端子Ｔ４に、燃料電池発電部８が接続される。電力供給装置１０は、第３の端子Ｔ３及び第４の端子Ｔ４の少なくとも一方を介して入力された電力を、系統連系時において商用系統１の電力と蓄電池１１の電力とともに住宅内負荷１９に供給可能であり、停電時において住宅内負荷１９に継続的に電力を供給可能である。そして、変流器１４は、双方向電力変換装置１２又は第４の端子Ｔ４側から第１の端子Ｔ１側への逆潮流を検出する。制御装置１５が、変流器１４の検出結果に基づいて、双方向電力変換装置１２を制御する。これにより、燃料電池発電部８側又は双方向電力変換装置１２側から第１の端子Ｔ１側（商用系統１側）への逆潮流が発生した場合にも、双方向電力変換装置１２の電力変換動作を抑制でき、逆潮流を抑制できる。
【００７３】
なお、実施の形態では、電力供給装置１０の電力供給源を蓄電池１１としているが、これに限定するものではない。図３に示す電力供給システム２００のように、電力供給源を将来普及が見込まれる電気自動車２３０の蓄電池２２９に置き換えても同様な効果を奏でることは言うまでもない。すなわち、電力供給装置１０の双方向電力変換装置２１２は、電気自動車２３０に搭載される蓄電池２２９に対して電力の充放電を実施する。例えば、蓄電池２２９が蓄電池１１より容量が大きい場合、双方向電力変換装置２１２の許容電力は、双方向電力変換装置１２の許容電力より大きくすればよい。この場合、蓄電可能な電気エネルギーを大きく確保できる。
【００７４】
なお、各実施の形態において個別に特徴的な動作を説明したが、各実施の形態を自由に組み合わせ、また、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように、本発明にかかる電力供給システムは、自然エネルギーと蓄電池を利用したシステムで、停電した場合の自立運転時に、系統連系時に使用していた同じ住宅内の負荷に継続して電力を供給するシステムの配線工事に有用である。
【符号の説明】
【００７６】
１，９０１  商用系統、２  電力量計、３，９０３  自立運転切替え器、２１  主幹漏電遮断器、５ａ，５ｂ，９０５ａ，９０５ｂ  解列用の電磁接触器、６，９０６  太陽光発電部、７  第１のブレーカ、８，９０８  燃料電池発電部、９  第２のブレーカ、１０，９１０  蓄電部、１１，９１１  蓄電池、１２，２１２  双方向電力変換装置、１３  第３のブレーカ、１４，２３，２４，２５  変流器、１５  制御装置、１６，９１６  系統電圧監視部、１７，９１７  解列指令部、１８，９１８  住宅用分電盤、１９，１９−１〜１９−ｋ  住宅内負荷、２０，２０−１〜２０−ｋ  分岐用ブレーカ、１００，９００  電力供給システム、９１５  蓄電部制御装置、９１２  双方向コンバータ。
【図１】
2015006044.tif 000003
【図２】
2015006044.tif 000004
【図３】
2015006044.tif 000005
【図４】
2015006044.tif 000006