(57)【要約】【課題】ＤＣリンクシステムを採用する電力制御システムにおいて、発電装置から蓄電池へ充電する際の高効率化が望まれる。【解決手段】本発明は、第１の発電装置１ａ，１ｂと第２の発電装置１ｃと蓄電池１ｄとを含む複数の分散電源からの出力電力を直流電力の状態でまとめてから系統１１と連系することができる電力制御装置１００であって、電力制御装置は、第１の発電装置の出力電力と、第２の発電装置の出力電力とをまとめるか否かを選択するためのスイッチ４ａを有し、スイッチ４ａをオフ状態とすることにより、第１の発電装置と系統との連系は維持されると共に第２の発電装置及び蓄電池は前記系統から解列され、蓄電池への充電処理は、スイッチ４ａをオフ状態として、第２の発電装置の出力電力を蓄電池に充電することにより行う電力制御装置を提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の発電装置と第２の発電装置と蓄電池とを含む複数の分散電源からの出力電力を直流電力の状態でまとめてから系統と連系することができる電力制御装置であって、
前記電力制御装置は、前記第１の発電装置の出力電力と、前記第２の発電装置の出力電力とをまとめるか否かを選択するためのスイッチを有し、
前記スイッチをオフ状態とすることにより、前記第１の発電装置と前記系統との連系は維持されると共に前記第２の発電装置及び前記蓄電池は前記系統から解列され、
前記蓄電池への充電処理は、前記スイッチをオフ状態として、前記第２の発電装置の出力電力を前記蓄電池に充電することにより行う、電力制御装置。
【請求項２】
前記蓄電池への充電処理は、前記第２の発電装置の出力電力を、前記スイッチがオン状態であった時の前記直流電力の電圧とは異なる所定の電圧となるように電圧変換してから行う、請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項３】
前記所定の電圧は、前記第２の発電装置の出力電力の電圧、又は前記蓄電池への入力電力の電圧に一致する、請求項２に記載の電力制御装置。
【請求項４】
前記電圧変換は、前記第２の発電装置の出力電力の電圧を変換するための第１の電圧変換器、又は前記蓄電池への入力電力の電圧を変換するための第２の電圧変換器のいずれか一方のみを用いて行われる、請求項２又は３に記載の電力制御装置。
【請求項５】
前記蓄電池への充電処理は、前記第１の発電装置の発電電力が前記電力制御装置に接続された負荷の消費電力よりも大きい場合にのみ行われる、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力制御装置。
【請求項６】
前記第２の発電装置により単位電力を発電するのに要する費用は、前記第１の発電装置により発電された単位電力を売却する価格及び前記系統から単位電力を購入する価格よりも低い、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電力制御装置。
【請求項７】
第１の発電装置と第２の発電装置と蓄電池とを含む複数の分散電源からの出力電力を直流電力の状態でまとめてから系統と連系することができる電力制御装置の制御方法であって、前記電力制御装置による処理手順は、
前記第１の発電装置と前記系統との連系を維持すると共に前記第２の発電装置及び前記蓄電池を前記系統から解列する解列ステップと、
前記第２の発電装置の出力電力を前記蓄電池に充電する充電ステップと
を含むことを特徴とする電力制御装置の制御方法。
【請求項８】
電力制御装置と、前記電力制御装置と接続される第１の発電装置及び第２の発電装置とを備える電力制御システムであって、
前記電力制御装置は、前記第１の発電装置と前記第２の発電装置と蓄電池とを含む複数の分散電源からの出力電力を直流電力の状態でまとめてから系統と連系することが可能であり、前記第１の発電装置の出力電力と、前記第２の発電装置の出力電力とをまとめるか否かを選択するためのスイッチを有し、
前記スイッチをオフ状態とすることにより、前記第１の発電装置と前記系統との連系は維持されると共に前記第２の発電装置及び前記蓄電池は前記系統から解列され、
前記蓄電池への充電処理は、前記スイッチをオフ状態として、前記第２の発電装置の出力電力を前記蓄電池に充電することにより行う、電力制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の分散電源を系統と連系することができる電力制御装置、電力制御装置の制御方法および電力制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油に依存しないエネルギーセキュリティの向上、及び排出ガスに窒素酸化物を含まないクリーンエネルギー化等の観点から、太陽光のエネルギーを直流電力に変換する太陽電池、及びガスの電気化学反応により電気を発生させる燃料電池発電システム等の開発が進められている。例えば特許文献１には、燃料電池を利用した燃料電池給電システムが提案されている。
【０００３】
また、太陽電池、燃料電池等の分散電源を用いた電力制御システムにおいて、近年、制御の容易化、効率の向上等の観点から各分散電源の出力を直流電力のままで繋ぐＤＣリンクシステムが提案されている。これは、太陽電池、燃料電池等からの電力を直流電力のままリンクさせ、１つのインバータを使って交流電力に変換し負荷に供給するシステムである。従来のように分散電源ごとに出力をインバータで変換する必要がないため、システムが簡素になりコストダウンが実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１２３６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ＤＣリンクシステムを採用した電力制御システムにおいて、分散電源の一つとして、さらに蓄電池を接続することが考えられる。
【０００６】
かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、複数の分散電源を備えた電力制御システムにおいて、効率よく蓄電池への充電を行う手法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力制御装置は、第１の発電装置と第２の発電装置と蓄電池とを含む複数の分散電源からの出力電力を直流電力の状態でまとめてから系統と連系することができる電力制御装置であって、前記電力制御装置は、前記第１の発電装置の出力電力と、前記第２の発電装置の出力電力とをまとめるか否かを選択するためのスイッチを有し、前記スイッチをオフ状態とすることにより、前記第１の発電装置と前記系統との連系は維持されると共に前記第２の発電装置及び前記蓄電池は前記系統から解列され、前記蓄電池への充電処理は、前記スイッチをオフ状態として、前記第２の発電装置の出力電力を前記蓄電池に充電することにより行うことを特徴とする。
【０００８】
また、前記蓄電池への充電処理は、前記第２の発電装置の出力電力を、前記スイッチがオン状態であった時の前記直流電力の電圧とは異なる所定の電圧となるように電圧変換してから行うことが好ましい。
【０００９】
また、前記所定の電圧は、前記第２の発電装置の出力電力の電圧、又は前記蓄電池への入力電力の電圧に一致することが好ましい。
【００１０】
また、前記電圧変換は、前記第２の発電装置の出力電力の電圧を変換するための第１の電圧変換器、又は前記蓄電池への入力電力の電圧を変換するための第２の電圧変換器のいずれか一方のみを用いて行われることが好ましい。
【００１１】
また、前記蓄電池への充電処理は、前記第１の発電装置の発電電力が前記電力制御装置に接続された負荷の消費電力よりも大きい場合にのみ行われることが好ましい。
【００１２】
また、前記第２の発電装置により単位電力を発電するのに要する費用は、前記第１の発電装置により発電された単位電力を売却する価格及び前記系統から単位電力を購入する価格よりも低いことが好ましい。
【００１３】
また、上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力制御装置の制御方法は、第１の発電装置と第２の発電装置と蓄電池とを含む複数の分散電源からの出力電力を直流電力の状態でまとめてから系統と連系することができる電力制御装置の制御方法であって、前記電力制御装置による処理手順は、前記第１の発電装置と前記系統との連系を維持すると共に前記第２の発電装置及び前記蓄電池を前記系統から解列する解列ステップと、前記第２の発電装置の出力電力を前記蓄電池に充電する充電ステップとを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力制御システムは、電力制御装置と、前記電力制御装置と接続される第１の発電装置及び第２の発電装置とを備える電力制御システムであって、前記電力制御装置は、前記第１の発電装置と前記第２の発電装置と蓄電池とを含む複数の分散電源からの出力電力を直流電力の状態でまとめてから系統と連系することが可能であり、前記第１の発電装置の出力電力と、前記第２の発電装置の出力電力とをまとめるか否かを選択するためのスイッチを有し、前記スイッチをオフ状態とすることにより、前記第１の発電装置と前記系統との連系は維持されると共に前記第２の発電装置及び前記蓄電池は前記系統から解列され、前記蓄電池への充電処理は、前記スイッチをオフ状態として、前記第２の発電装置の出力電力を前記蓄電池に充電することにより行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＤＣリンクシステムを採用した電力制御システムにおいて、発電装置から蓄電池への充電を、効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力制御システムの構成を示す。
【図２】一日における分散電源の発電電力及び負荷における消費電力の関係を示す。
【図３】本発明の一実施形態に係る電力制御システムの制御フローを示す。
【図４】朝の消費電力ピーク時における、本発明の一実施形態に係る電力制御システムの動作状態を示す。
【図５】太陽電池の発電電力が負荷の消費電力より大きい場合における、本発明の一実施形態に係る電力制御システムの動作状態（充電動作時）を示す。
【図６】太陽電池の発電電力が負荷の消費電力より大きい場合における、本発明の一実施形態に係る電力制御システムの動作状態（満充電時）を示す。
【図７】夜の消費電力ピーク時における、本発明の一実施形態に係る電力制御システムの自立運転による動作状態を示す。
【図８】夜の消費電力ピーク時における、本発明の一実施形態に係る電力制御システムの連系運転による動作状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る電力制御システム１０３の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る電力制御システム１０３は、分散電源を制御するための電力制御装置１００と、複数の分散電源１ａ〜１ｃと、負荷を接続するための分電盤１０１と、複数の負荷１０ａ〜１０ｄとを備える。
【００１９】
まず、電力制御装置１００の構成及び動作について説明する。電力制御装置１００は、各分散電源１ａ〜１ｃを接続するための分散電源接続端子２ａ〜２ｃと、各分散電源接続端子２ａ〜２ｃから入力された直流電力を所望の電圧に変換するための電圧変換器３ａ〜３ｃと、蓄電池１ｄと、蓄電池１ｄからの出力電力を所望の電圧に変換し、又はインバータ５からの直流電力を所望の電圧に変換して蓄電池１ｄに供給する双方向の電圧変換器３ｄと、スイッチ４ａ，４ｂ，６ａ〜６ｃと、インバータ５と、制御部１０２とを備える。
【００２０】
分散電源接続端子２ａ〜２ｃは、各分散電源１ａ〜１ｃと電力制御装置１００との間で電力の入出力を行うための電力端子の他、制御部１０２が各分散電源１ａ〜１ｃの制御を行うための制御信号端子を備えることができる。本実施形態においては、分散電源接続端子２ａ〜２ｃには、それぞれ分散電源１ａ（太陽電池）、分散電源１ｂ（太陽電池）、分散電源１ｃ（燃料電池）が接続される。
【００２１】
太陽電池１ａ，１ｂは太陽光のエネルギーを直流電力に変換するものであり、例えば光電変換セルを多数直列に接続し、太陽光が照射されたときに所定の電流を出力するように構成される。本実施形態において分散電源接続端子２ａ，２ｂに接続される太陽電池１ａ，１ｂには、例えばシリコン系多結晶太陽電池を使用することができるが、本発明はこれに限定されるものではなく、シリコン系単結晶太陽電池、あるいはＣＩＧＳ等の薄膜太陽電池等、光電変換可能なものであればよい。
【００２２】
燃料電池１ｃは、ガスの電気化学反応により電気を発生させるものであり、使用する電解質の種類や反応温度等によって分類することができる。反応温度が３００度以下の低温タイプには、固体高分子形（ＰＥＦＣ）、リン酸形（ＰＡＦＣ）などがあり、高温タイプには、溶融炭酸塩形（ＭＣＦＣ）、固体酸化物形（ＳＯＦＣ）などがある。この中で、固体酸化物形は、運転温度が高いために排熱が利用しやすく、高い発電効率が得られるなどの特徴があり、本実施形態においても、この固体酸化物形（ＳＯＦＣ）燃料電池を用いることができる。
【００２３】
蓄電池１ｄは、例えばリチウムイオン電池を用いることが好ましいが、ニッケル水素電池等の他の種類の蓄電池も使用することができる。また、蓄電池単体の他、電気自動車（ＥＶ）又はプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）に搭載されている蓄電池に対して充電を行うことも可能である。
【００２４】
電圧変換器３ａ〜３ｄは、各分散電源１ａ〜１ｄの直流出力電圧が所定の直流電圧値になるようにＤＣ／ＤＣ変換を行う。より具体的には、電圧変換器３ａ〜３ｄは、ＤＣ／ＤＣ変換回路を有し、制御部１０２からの制御信号に基づき、各分散電源１ａ〜１ｄからの直流入力電圧を、所定の目標電圧値まで昇圧してから、インバータ５に出力する。
【００２５】
また、電圧変換器３ｃ，３ｄは双方向のＤＣ／ＤＣ変換を行うことが可能であり、燃料電池１ｃ及び蓄電池１ｄからの直流出力電力を昇圧又は降圧しインバータ５に出力し、またインバータ５又は他の電圧変換器３ａ，３ｂからの直流入力電力を降圧又は昇圧し燃料電池１ｃ及び蓄電池１ｄに供給することができる。また、燃料電池１ｃからの直流出力電力を電圧変換器３ｃで昇圧又は降圧し、更に電圧変換器３ｄで降圧又は昇圧し蓄電池１ｄに供給することもできる。
【００２６】
上述のように、燃料電池１ｃに対して外部から電力供給が必要になるのは、例えば燃料電池１ｃが固体酸化物形燃料電池である場合に、外部から電力を供給して十分に時間をかけて冷却を行わないと、脆いセラミックス製の発電セルに割れが生じてしまうおそれがあるからである。
【００２７】
分散電源接続端子２ａ〜２ｃに接続される分散電源１ａ〜１ｃは、各々からの直流入力電圧が異なるが、本実施形態においては、電圧変換器３ａ〜３ｃが、各直流入力電圧に応じた異なる調節量で電圧変換を行うことにより、同一の目標電圧値まで昇圧される。
【００２８】
分散電源接続端子２ａ，２ｂに接続する分散電源１ａ，１ｂは、太陽電池のほか、風力発電機、小型水力発電機など、交流電力を整流して出力するものであってもよい。
【００２９】
ＤＣリンクスイッチ４ａは、太陽電池１ａ，１ｂの出力電力と、燃料電池１ｃの出力電力とをＤＣリンクさせるか否かを選択するためのスイッチである。ＤＣリンクスイッチ４ａは、リレー、トランジスタなどにより構成され、制御部１０２からの制御信号に基づきオン／オフ状態の切り替えを行うように構成される。ＤＣリンクスイッチ４ａがオン状態の場合には、それぞれ出力電圧が異なる分散電源１ａ〜１ｄの出力電力が電圧変換器３ａ〜３ｄにより同一のＤＣリンク電圧まで昇圧又は降圧される。ＤＣリンク電圧へと電圧変換された分散電源１ａ〜１ｄの出力電力はまとめられてインバータ５に入力される。
【００３０】
一方、ＤＣリンクスイッチ４ａがオフ状態の場合には、太陽電池１ａ，１ｂからの出力電力と、燃料電池１ｃからの出力電力はまとめられることなく、別個の機能ブロックに供給される。すなわち、ＤＣリンクスイッチ４ａがオフ状態の場合には、太陽電池１ａ，１ｂからの出力電力は、インバータ５、スイッチ６ａ，６ｂ又はスイッチ６ｃ、及び分電盤１０１を経由して負荷１０ａ〜１０ｄに供給される。また、燃料電池１ｃからの出力電力は、電圧変換器３ｃ又は３ｄにより充電に適した所定の電圧に変換された後に、蓄電池１ｄに充電される。
【００３１】
スイッチ４ｂは、電圧変換器３ｄの両端をショートさせるか否かを選択するスイッチである。スイッチ４ｂをオン状態にすると共に電圧変換器３ｄを停止させることにより、例えば燃料電池１ｃで発電され電圧変換器３ｃにより電圧変換された直流電力を更に変換することなく蓄電池１ｄに充電させることができる。
【００３２】
インバータ５は、制御部１０２からの制御信号を基に、各分散電源１ａ〜１ｄからの電圧変換後の電力を、負荷１０ａ〜１０ｄに対応した電力に変換する。本実施形態において、インバータ５は、各分散電源１ａ〜１ｄからの電圧変換後の電力を交流１００Ｖに変換する。交流１００Ｖに変換された電力は、スイッチ６ａ及び６ｂ、又はスイッチ６ｃを経由して、分電盤１０１に接続された負荷１０ａ〜１０ｄに供給される。
【００３３】
スイッチ６ａ〜６ｃはそれぞれ、連系スイッチ、系統バイパススイッチ及び自立スイッチである。スイッチ６ａ〜６ｃはリレー、トランジスタなどにより構成され、制御部１０２からの制御信号に基づきオン／オフ状態の切り替えを行うように構成される。
【００３４】
連系スイッチ６ａは、分散電源と系統１１との連系のオン／オフを切り替えるスイッチである。すなわち、連系スイッチ６ａがオンの時は、分散電源の出力をまとめて系統１１と連系する。また、連系スイッチ６ａがオフの時は、太陽電池１ａ，１ｂ、燃料電池１ｃおよび蓄電池１ｄの出力はいずれも系統１１から解列し、分散電源の出力は系統１１と連系しない。
【００３５】
系統バイパススイッチ６ｂは、分散電源が系統１１と連系している場合に、系統１１および／または分散電源の出力を負荷に供給するための経路を閉じるスイッチである。
【００３６】
自立スイッチ６ｃは、分散電源が系統１１と連系していない場合に、分散電源の出力を負荷に供給する経路を閉じるスイッチである。すなわち、自立スイッチ６ｃは、連系スイッチ６ａがオフ状態の時にオン状態となり、分散電源が系統１１から解列されている場合に分散電源の出力を負荷に供給して自立運転させる。なお、このような自立運転時には系統バイパススイッチ６ｂはオフされ、自立運転時以外では系統バイパススイッチ６ｂはオンされている。
【００３７】
次に分電盤１０１の構成及び動作について説明する。分電盤１０１は、電流センサ７，サービスブレーカ８およびブレーカ９ａ〜９ｅを備える。サービスブレーカ８は、複数の分散電源をまとめて系統１１と連系する際に、電力制御装置１００と系統１１との間に配置され、例えば、順潮流の際に、契約した容量を超える電力を遮断する。ブレーカ９ａ〜９ｅは、分電盤１０１から家庭内などの各種の負荷に電力を分岐させる箇所に配置される安全ブレーカである。ブレーカ９ａ〜９ｅからは、それぞれ、負荷に電力が供給される。これらのブレーカ９ａ〜９ｅは、家庭の各部屋などの電気器具およびケーブル等の故障によりショートが発生した際および過電流が流れた際などに、電力を遮断する。その他、分電盤１０１は、漏電ブレーカなど各種の機能部を備えることもあるが、そのような機能部の詳細についての説明は省略する。
【００３８】
電流センサ７は、電力制御装置１００側から分電盤１０１を経て系統１１側に出力される電力、すなわち分散電源の出力をまとめたものが系統に逆潮流する電力を検出する。電流センサ７は、ＣＴ(Current Transformer)など、任意の電流センサなどにより構成することができる。このようにして、電流センサ７が検出した結果は、制御部１０２に通知される。したがって、制御部１０２は、電流センサ７の検出結果を認識することができ、例えば電流センサ７が逆潮流を検出している場合に燃料電池１ｃを系統１１と解列させるように制御することができる。なお、本実施形態では、電流センサ７を分電盤１０１内に配置しているが、例えば電力制御装置１００の中に配置してもよい。
【００３９】
また、燃料電池の中には電流センサを備えるものがある。このような電流センサを備えた燃料電池は、電流センサが負荷に対する順潮流の電流を検出している場合にのみ発電する仕様になっていることがある。このような仕様の燃料電池を本発明の電力制御システムに採用する場合、電流センサを図１に示す電流センサ７として設置し、電流センサ７の検出結果を燃料電池１ｃに通知することができる。
【００４０】
分電盤１０１には、交流１００Ｖで動作する負荷１０ａ〜１０ｄが接続される。交流１００Ｖで動作する負荷の例としては、冷蔵庫、非常用電灯、給湯システム又は家庭用ネットワークサーバーなど、停電を極力回避すべき電気製品の他、ドライヤー、家庭用ゲーム機又は音楽鑑賞用オーディオシステムなどの家庭用一般負荷が挙げられる。
【００４１】
本実施形態において、制御部１０２が各構成要素を制御するための制御信号の経路を図１の中で破線により示したが、この制御信号の伝送は有線による通信を用いてもよいし、無線通信を用いてもよい。
【００４２】
制御部１０２は、ハードウエアで構成してもよいし、ＣＰＵによりプログラムを実行させることにより機能を実現してもよい。
【００４３】
本実施形態における電圧変換器３ａ〜３ｄ及びインバータ５は制御部１０２により出力電圧の制御を行う旨記載したが、本発明はこれに限定されず、予め決められた出力電圧になるようにセットアップされていてもよい。
【００４４】
本実施形態においては、交流電力出力として、単相交流１００Ｖを負荷１０ａ〜１０ｄに出力する構成としているが、業務用の冷蔵庫又はエアコン、工場でのモーター駆動等には三相３線２００Ｖがよく用いられるため、インバータ５に代えて三相２００Ｖに変換するためのインバータ５’を配置してもよい。
【００４５】
本実施形態においては、接続する負荷として日本国内で使用可能な電気機器を想定して記載したが、日本国外で使用可能な電気機器の使用も考慮して適宜変更をなし得る。例えば、インバータ５により交流２２０〜２４０Ｖを出力させ、アジア、オセアニア及びヨーロッパ地域で使用可能な電気機器を接続可能に構成することも可能である。
【００４６】
次に本発明の一実施形態に係る電力制御システム１０３の動作について説明する。本実施形態では、１日における各分散電源（太陽電池１ａ，１ｂ及び燃料電池１ｃ）が発電する電力、並びに負荷の消費電力が、図２に示すような曲線を描くものとする。まず、燃料電池は一日中定格運転を行い、時刻に依存せず常に一定電力の発電を行う。太陽電池は、正午前後（時刻Ｃ）に発電電力のピークを迎え、ピーク時の発電電力は、負荷の消費電力を十分に上回るものとする。一方、朝夜の消費電力のピーク時（時刻Ａ，Ｆ）には、太陽電池と燃料電池の発電電力を合計しても、負荷の消費電力を上回らないものとする。
【００４７】
図３は、本発明の一実施形態に係る電力制御システム１０３の制御フローを示す。制御部１０２は、太陽電池１ａ，１ｂにおける発電電力が負荷の消費電力よりも大きいか否か（Ｓ３０１）、及び燃料電池１ｃから蓄電池１ｄへの充電が必要か否か（Ｓ３０２）を判定し、それらの結果に基づいてＤＣリンクスイッチ４ａ等の制御を行う。本実施形態においては、燃料電池１ｃにより単位電力を発電するのに要する費用は、太陽電池１ａ，１ｂにより発電された単位電力を売却する価格及び系統１１から単位電力を購入する価格よりも低いものとして説明を行う。
【００４８】
（朝の消費電力ピーク時）
図２の朝の消費電力ピーク時（時刻Ａにて示す）の場合、制御部１０２は、図３の制御フローにおいて太陽電池による発電で負荷に電力を供給可能か否かを判定し（Ｓ３０１）、発電電力が不足するため、太陽電池１ａ，１ｂによる発電の不足分を燃料電池１ｃ、及び必要に応じて蓄電池１ｄから供給するように動作する（Ｓ３０８）。すなわち、制御部１０２は、スイッチ４ａをオン状態に維持し、太陽電池１ａ，１ｂからの発電電力に加え、燃料電池１ｃ及び蓄電池１ｄからの発電電力をＤＣリンクさせてインバータ５に入力させる。また、制御部１０２は、連系スイッチ６ａ及び系統バイパススイッチ６ｂがオフ状態、自立スイッチ６ｃがオン状態となるように制御を行い、自立運転を行わせる。この場合、連系スイッチ６ａ及び系統バイパススイッチ６ｂをオン状態、自立スイッチ６ｃをオフ状態として系統１１に連系させ、太陽電池での不足分を系統１１から供給するようにしてもよい。しかしながら、上述のように燃料電池１ｃが単位電力を発電するのに要する費用は、系統１１から単位電力を購入する価格よりも低いため、自立運転により分散電源から負荷に電力供給を行うことが好ましい。このときの電力制御システム１０３の動作状態を図４に示す。
【００４９】
（太陽電池の発電電力が負荷の消費電力より大きい時）
図２において、太陽電池の発電電力が負荷の消費電力より大きくなると（時刻Ｂ〜Ｅの間）、制御部１０２は、図３の制御フローにおいて太陽電池で負荷に電力を供給可能か否かを判定し（Ｓ３０１）、太陽電池１ａ、１ｂにおける発電電力が負荷における消費電力を上回るため、次に、蓄電池１ｄの充電が必要か否かを判定する（Ｓ３０２）。夜間に一定の電力を消費して蓄電池が時刻Ｂにおいて満充電状態では無い場合、制御部１０２は、ＤＣリンクスイッチ４ａをオフ状態として（Ｓ３０３）、電圧変換器３ｄを停止させ（Ｓ３０４）、スイッチ４ｂをオン状態にして電圧変換器３ｄの両端をショートさせる。なお、本実施形態においては蓄電池１ｄと直接接続されている電圧変換器３ｄを停止させてその両端をショートさせるように構成したが、燃料電池１ｃと接続されている電圧変換器３ｃを停止させてその両端をショートさせるように構成してもよい。そのような構成とした場合には、燃料電池１ｃの出力電力の電圧がそのまま電圧変換器３ｄに入力され、電圧変換された後に蓄電池１ｄに充電される。
【００５０】
次に制御部１０２は、電圧変換器３ｃにおける昇圧比を蓄電池への充電に適した値に設定する（Ｓ３０５）。例えば、燃料電池１ｃの出力電圧が直流１６０Ｖ、蓄電池１ｄへの充電に最適な入力電圧が１９０Ｖであると仮定すると、制御部１０２は、電圧変換器３ｃにおける昇圧比を、１９０／１６０＝１．１９に設定する。
【００５１】
制御部１０２は、電圧変換器３ｃの設定を完了すると、燃料電池１ｃから蓄電池１ｄへの充電を開始させると共に、太陽電池１ａ，１ｂから負荷１０ａ〜１０ｄへの電力供給を開始させる（Ｓ３０６）。このとき、連系スイッチ６ａ及び系統バイパススイッチ６ｂをオン状態、自立スイッチ６ｃをオフ状態として系統１１に連系させる。これにより、例えば、図２の時刻Ｃのような太陽電池における発電電力が負荷における消費電力を大幅に上回る場合に、太陽電池での発電電力の余剰分を系統１１を通じて売却することができる。このときの電力制御システム１０３の動作状態を図５に示す。燃料電池１ｃから蓄電池１ｄへの充電は、蓄電池が満充電となるまで（図２の時刻Ｄまで）継続する。
【００５２】
一方、ステップＳ３０２において、蓄電池１ｄが満充電状態であり、充電が不要である場合、制御部１０２は、図６に示すようにＤＣリンクスイッチ４ａをオン状態として、太陽電池１ａ，１ｂ及び燃料電池１ｃの発電電力を負荷１０ａ〜１０ｄに供給すると共に、太陽電池１ａ，１ｂ及び燃料電池１ｃの余剰電力を系統１１に逆潮流させて売却する。なお、燃料電池１ｃからの発電電力を系統１１に逆潮流することが認められていない場合には、図６においてＤＣリンクスイッチ４ａをオフ状態として、太陽電池１ａ，１ｂの余剰電力のみを系統１１へ逆潮流させても良い。
【００５３】
（夜の消費電力ピーク時）
図２の夜の消費電力ピーク時（時刻Ｆにて示す）の場合、制御部１０２は、図３の制御フローにおいて、太陽電池による発電で負荷に電力を供給可能か否かを判定し（Ｓ３０１）、太陽電池による発電は無く発電電力が不足するため、太陽電池発電の不足分を燃料電池１ｃ、及び必要に応じて蓄電池１ｄから供給するように動作する（Ｓ３０８）。すなわち、制御部１０２は、スイッチ４ａをオン状態に維持し、燃料電池１ｃ及び蓄電池１ｄからの発電電力をインバータ５に入力させる。また、制御部１０２は、連系スイッチ６ａ及び系統バイパススイッチ６ｂがオフ状態、自立スイッチ６ｃがオン状態となるように制御を行い、自立運転を行わせる。このときの電力制御システム１０３の動作状態を図７に示す。なお、夜の消費電力ピーク時の場合、太陽電池１ａ，１ｂからの発電電力がないため、負荷における消費電力が燃料電池１ｃにおける発電電力を大きく上回る場合には、図８のように連系スイッチ６ａ及び系統バイパススイッチ６ｂをオン状態、自立スイッチ６ｃをオフ状態として系統１１に連系させて、燃料電池における発電電力不足分を系統１１から供給するようにしてもよい。
【００５４】
以上のように、本発明の一実施形態によれば、複数の分散電源をＤＣリンクさせて負荷等に供給する電力制御システムにおいて、燃料電池から蓄電池に充電させる際に、燃料電池の発電電力と太陽電池の発電電力とを切り離すように構成したので、燃料電池の出力電圧を通常のＤＣリンク電圧まで昇圧する必要がなく、蓄電池への充電に最適な電圧に設定することができる。
【００５５】
また、本発明の一実施形態によれば、燃料電池から蓄電池までの経路において電圧変換器を１つのみ動作させればよく、電圧変換時の変換効率を改善することができる。
【００５６】
また、本発明の一実施形態によれば、系統から極力電力供給を受けず、また、蓄電池１ｄへの充電は燃料電池１ｃから優先的に電力供給を受け、太陽電池１ａ，１ｂの発電電力はなるべく売却するように構成したので、燃料電池１ｃにより単位電力を発電するのに要する費用が、太陽電池１ａ，１ｂにより発電された単位電力を売却する価格及び系統１１から単位電力を購入する価格よりも低い場合に、全体としての発電コストを抑えることができる。
【００５７】
本発明の一実施形態においては、逆潮流可能な第１の発電装置として太陽電池１ａ，１ｂを用いる場合について説明した。しかしながら、本発明において、第１の発電装置は、太陽電池に限定されるものではなく、逆潮流可能なものであれば、例えば風力発電など、太陽光発電以外の発電を行う分散電源を採用することもできる。
【００５８】
また、上述した電力制御システムにおいて、電力制御装置１００と、分電盤１０１との間に、電力制御装置１００専用の分電盤を更に設けるようにしてもよい。このように、専用の分電盤を設けることで、電力制御装置１００の故障及び修理の際のメンテナンスに資するためである。
【００５９】
本発明の一実施形態においては、分散電源の出力を直流電力としてまとめて系統１１と連系する電力制御装置について説明した。しかしながら、本発明は分散電源の出力を直流電力とするもののみに限定されるものではなく、交流の電源を採用することもできる。
【００６０】
以上、本発明を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１ａ，１ｂ          太陽電池（第１の発電装置）
１ｃ                燃料電池（第２の発電装置）
１ｄ                蓄電池
２ａ〜２ｃ          分散電源接続端子
３ａ〜３ｄ          電圧変換器
４ａ，４ｂ          スイッチ
５                  インバータ
６ａ〜６ｃ          スイッチ
７                  電流センサ
８                  サービスブレーカ
９ａ〜９ｅ          ブレーカ
１０ａ〜１０ｄ      負荷
１１                系統
１００              電力制御装置
１０１              分電盤
１０２              制御部
１０３              電力制御システム
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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