(57)【要約】  複数の分散電源の間での効率的な運転制御を、分散電源側の汎用性を崩すことなく管理可能なシステムを構築するために、本発明に係る電力供給システム１００は、蓄電池１と、第１電流センサ１１が順潮流を検出する間発電を行う発電装置１３とを含む複数の分散電源を有する電力供給システムであって、連系運転時に、商用電源系統１４からの出力を負荷１６に供給するように閉塞される連系運転スイッチ８と、発電装置からの出力を、第１電流センサを経由しないで負荷に供給するように閉塞可能な第１供給経路切替スイッチ９と、発電装置からの出力を、第１電流センサを経由して負荷に供給するように閉塞可能な第２供給経路切替スイッチ１０とを備え、第１電流センサは、連系運転スイッチと負荷の間に配置されることを特徴とする。
2015178016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池と、第１電流センサが順潮流を検出する間発電を行う発電装置とを含む複数の分散電源を有する電力供給システムであって、
連系運転時に、商用電源系統からの出力を負荷に供給するように閉塞される連系運転スイッチと、
前記発電装置からの出力を、前記第１電流センサを経由しないで前記負荷に供給するように閉塞可能な第１供給経路切替スイッチと、
前記発電装置からの出力を、前記第１電流センサを経由して前記負荷に供給するように閉塞可能な第２供給経路切替スイッチと
を備え、
前記第１電流センサは、前記連系運転スイッチと前記負荷の間に配置されることを特徴とする電力供給システム。
【請求項２】
連系運転時に前記連系運転スイッチと前記第１供給経路切替スイッチとを閉塞かつ前記第２供給経路切替スイッチを開放し、
自立運転時に前記連系運転スイッチと前記第１供給経路切替スイッチとを開放かつ前記第２供給経路切替スイッチを閉塞する、請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
連系運転時に前記連系運転スイッチと前記第１供給経路切替スイッチとを閉塞かつ前記第２供給経路切替スイッチを開放し、
自立運転時に前記連系運転スイッチを開放するとともに、前記蓄電池の充／放電に応じて前記第１供給経路切替スイッチまたは前記第２供給経路切替スイッチのいずれか一方のみを閉塞する、請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記商用電源系統と前記連系運転スイッチとの間に第２電流センサをさらに備え、
連系運転時において、前記第２電流センサが前記商用電源系統から前記連系運転スイッチへの電力供給を検出している場合は前記連系運転スイッチと前記第２供給経路切替スイッチとを閉塞かつ前記第１供給経路切替スイッチを開放し、連系運転時において前記第２電流センサが前記商用電源系統から前記連系運転スイッチへの電力供給を検出していない場合は前記連系運転スイッチと前記第１供給経路切替スイッチとを閉塞かつ前記第２供給経路切替スイッチを開放し、
自立運転時に前記連系運転スイッチと前記第１供給経路切替スイッチとを開放かつ前記第２供給経路切替スイッチを閉塞する、請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記発電装置は、前記第１電流センサが順潮流を検出する機能を確認するモードを有し、
前記確認が行われる場合は前記第１供給経路切替スイッチを閉塞かつ前記第２供給経路切替スイッチを開放する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項６】
前記発電装置と、前記第１供給経路切替スイッチおよび前記第２供給経路切替スイッチとの間に、前記確認のタイミングを検出する為の第３電流センサをさらに設ける請求項５に記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記発電装置は、前記第１電流センサが順潮流を検出する機能を確認するタイミングを通知する信号を出力する、請求項５に記載の電力供給システム。
【請求項８】
前記第１供給経路切替スイッチは前記連系運転スイッチの閉塞と連動して閉塞し、前記第２供給経路切替スイッチは、前記連系運転スイッチの閉塞と連動して開放する回路素子を有する、請求項１または２に記載の電力供給システム。
【請求項９】
自立運転時に、前記複数の分散電源の１または複数の分散電源からの電源供給によって前記第１電流センサに擬似的な順潮流電流を検出させる、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１０】
蓄電池と、第１電流センサが順潮流を検出する間発電を行う発電装置とを含む複数の分散電源を有する電力供給システムの制御方法であって、
連系運転時に、商用電源系統からの出力を負荷に供給するように連系運転スイッチを閉塞するステップと、
前記発電装置からの出力を、前記第１電流センサを経由しないで前記負荷に供給するようにスイッチを閉塞するステップと、
前記発電装置からの出力を、前記第１電流センサを経由して前記負荷に供給するようにスイッチを閉塞するステップと、
を含み、
前記第１電流センサは、前記連系運転スイッチと前記負荷の間に配置されることを特徴とする電力供給システムの制御方法。
【請求項１１】
蓄電池と、第１電流センサが順潮流を検出する間発電を行う発電装置とを含む複数の分散電源の制御を行う電力供給装置であって、
連系運転時に、商用電源系統からの出力を負荷に供給するように閉塞される連系運転スイッチと、
前記発電装置からの出力を、前記第１電流センサを経由しないで前記負荷に供給するように閉塞可能な第１供給経路切替スイッチと、
前記発電装置からの出力を、前記第１電流センサを経由して前記負荷に供給するように閉塞可能な第２供給経路切替スイッチと
の制御を行う制御部を備え、
前記第１電流センサは、前記連系運転スイッチと前記負荷の間に配置されていることを特徴とする電力供給装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１４年５月１９日に出願された日本国特許出願第２０１４−１０３６３０号に基づく優先権を主張するものであり、これらの特許出願の明細書全体を参照によって本願明細書に引用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、電力供給システム、電力供給システムの制御方法および電力供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
太陽光パネル等の発電設備を備える発電システムの発電電力供給装置として、商用電源系統（以下、適宜、系統と略記する）に連系して交流電力を出力する系統連系運転と、系統と関わりなく交流電力を出力する自立運転とを可能としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
また、系統電力によって充電される蓄電池等の蓄電設備を備える蓄電システムの蓄電電力供給装置として、上記の発電電力供給装置と同様に、系統に連系して交流電力を出力する系統連系運転と、系統と関わりなく交流電力を出力する自立運転とを可能としたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０４９７７０号公報
【特許文献２】特開２００８−２５３０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電力供給システムにおいて、太陽電池、蓄電池、燃料電池、ガス発電機などの複数の分散電源を一元的に管理・運用することが求められている。特に、複数の分散電源の間での効率的な運転制御を、分散電源側の汎用性を崩すことなく管理可能なシステムを構築することが求められる。【０００７】
従って、上記のような課題に鑑みてなされた本発明の目的は、複数の分散電源の間での効率的な運転制御を、分散電源側の汎用性を崩すことなく管理可能な電力供給システム、電力供給システムの制御方法および電力供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力供給システムは、蓄電池と、第１電流センサが順潮流を検出する間発電を行う発電装置とを含む複数の分散電源を有する電力供給システムであって、連系運転時に、商用電源系統からの出力を負荷に供給するように閉塞される連系運転スイッチと、前記発電装置からの出力を、前記第１電流センサを経由しないで前記負荷に供給するように閉塞可能な第１供給経路切替スイッチと、前記発電装置からの出力を、前記第１電流センサを経由して前記負荷に供給するように閉塞可能な第２供給経路切替スイッチとを備え、前記第１電流センサは、前記連系運転スイッチと前記負荷の間に配置されることを特徴とする。【０００９】
また、上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力供給システムの制御方法は、蓄電池と、第１電流センサが順潮流を検出する間発電を行う発電装置とを含む複数の分散電源を有する電力供給システムの制御方法であって、連系運転時に、商用電源系統からの出力を負荷に供給するように連系運転スイッチを閉塞するステップと、前記発電装置からの出力を、前記第１電流センサを経由しないで前記負荷に供給するようにスイッチを閉塞するステップと、前記発電装置からの出力を、前記第１電流センサを経由して前記負荷に供給するようにスイッチを閉塞するステップと、を含み、前記第１電流センサは、前記連系運転スイッチと前記負荷の間に配置されることを特徴とする。【００１０】
また、上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力供給装置は、蓄電池と、第１電流センサが順潮流を検出する間発電を行う発電装置とを含む複数の分散電源の制御を行う電力供給装置であって、連系運転時に、商用電源系統からの出力を負荷に供給するように閉塞される連系運転スイッチと、前記発電装置からの出力を、前記第１電流センサを経由しないで前記負荷に供給するように閉塞可能な第１供給経路切替スイッチと、前記発電装置からの出力を、前記第１電流センサを経由して前記負荷に供給するように閉塞可能な第２供給経路切替スイッチとの制御を行う制御部を備え、前記第１電流センサは、前記連系運転スイッチと前記負荷の間に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電力供給システム、電力供給システムの制御方法および電力供給装置によれば、複数の分散電源の間での効率的な運転制御を、分散電源側の汎用性を崩すことなく管理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電力供給システムのブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電力供給システムの連系運転時の制御例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る電力供給システムの自立運転時（充電時）の制御例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る電力供給システムの自立運転時（放電時）の制御例を示す図である。
【図５】第１電流センサに擬似電流を流すための擬似出力線の配線例を示す。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る電力供給システムのブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る電力供給システムの連系運転時（負荷追従運転）の制御例を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る電力供給システムの連系運転時（充電時）の制御例を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る電力供給システムのブロック図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る電力供給システムの連系運転時（充電時）の制御例を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る電力供給システムの連系運転時（セルフチェック時）の制御例を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る電力供給システムの自立運転時（充電時）の制御例を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る電力供給システムの自立運転時（セルフチェック時）の制御例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。
【００１４】
本発明の実施形態に係る電力供給システムについて説明する。本実施形態に係る電力供給システムは、系統から供給される電力の他に、売電可能な電力を供給する分散電源および／または売電不可能な電力を供給する分散電源を備える。売電可能な電力を供給する分散電源は、例えば太陽光発電などによって電力を供給するシステムである。一方売電不可能な電力を供給する分散電源は、例えば電力を充放電することができる蓄電池システム、ＳＯＦＣ（Solid Oxide Fuel Cell）などの燃料電池を含む燃料電池システム、およびガス燃料によって発電するガス発電システムなどである。本実施の形態においては、売電可能な電力を供給する分散電源として太陽電池、および売電不可能な電力を供給する分散電源として蓄電池と、燃料電池またはガス発電機である発電装置とを備える例を示す。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力供給システム１００の概略構成を示すブロック図である。本実施形態に係る電力供給システム１００は、電力供給装置１０１と、専用分電盤１０２と、蓄電池１と、発電装置１３とを備える。また、電力供給システム１００と接続して使用される、太陽電池１２、系統１４、分電盤１５、負荷１６Ａ乃至１６Ｃを図１にあわせて示す。ここで、発電装置１３は、燃料電池またはガス発電機によって構成されるものである。
【００１６】
電力供給装置１０１は、ＤＣＤＣコンバータ２，３と、インバータ４と、第１連系運転スイッチ５と、自立運転スイッチ６と、制御部７とを備える。電力供給装置１０１は、外部に配置した蓄電池１および太陽電池１２からの電力を直流のまま接続して電力制御をおこなう、いわゆるマルチＤＣリンクシステムを構成する。電力供給装置１０１は、太陽電池１２および蓄電池１から供給される直流の電力と、系統１４および発電装置１３から供給される交流の電力との変換を行うとともに、連系運転および自立運転の切り替え制御を行う。なお、本実施形態では、蓄電池１、太陽電池１２および発電装置１３を電力供給装置１０１の外部に配置し、電力供給装置１０１と接続して使用するように構成したが、本発明はこの態様には限定されない。これらの一部または全てを電力供給装置１０１の内部に設けてもよい。
【００１７】
専用分電盤１０２は、第２連系運転スイッチ８と、第１供給経路切替スイッチ９と、第２供給経路切替スイッチ１０と、第１電流センサ１１とを備える。第２連系運転スイッチ８は、第１連系運転スイッチ５に連動してオン／オフ制御される。第１供給経路切替スイッチ９および第２供給経路切替スイッチ１０は、分散電源の間での効率的な運転制御を、分散電源側の汎用性を崩すことなく管理するためのスイッチであり、本実施形態の特徴的な構成である。なお、詳細については後述する。
【００１８】
電力供給システム１００は、通常は系統１４との連系運転を行い、系統１４から供給される電力と、各分散電源（太陽電池１２、蓄電池１、発電装置１３）からの電力とを負荷１６Ａ乃至１６Ｃに供給する。また、電力供給システム１００は、停電時など系統１４からの電力供給がない場合は自立運転を行い、各分散電源（太陽電池１２、蓄電池１、発電装置１３）からの電力を負荷１６Ａ乃至１６Ｃに供給する。電力供給システム１００が自立運転を行う場合には、各分散電源（太陽電池１２、蓄電池１、発電装置１３）は系統１４から解列した状態であり、電力供給システム１００が連系運転を行う場合には、各分散電源（太陽電池１２、蓄電池１、発電装置１３）は系統１４と並列した状態となる。
【００１９】
図１において、各機能ブロックを結ぶ実線は電力の流れる配線を表し、各機能ブロックを結ぶ破線は、制御信号または通信される情報の流れを表す。当該破線が示す通信は有線通信としてもよいし、無線通信としてもよい。制御信号および情報の通信には、各階層含め、様々な方式を採用可能である。例えば、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの近距離通信方式による通信を採用することができる。また、赤外線通信、電力線搬送通信（ＰＬＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）など、様々な伝送メディアを使用することができる。またそれぞれの通信に適した物理層を含む下位の層の上で、各種プロトコル、例えばＺｉｇＢｅｅ  ＳＥＰ２．０（Ｓｍａｒｔ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｐｒｏｆｉｌｅ２．０）、ＥＣＨＯＮＥＴ  Ｌｉｔｅ（登録商標）などのような論理層だけ規定される通信プロトコルを動作させてもよい。
【００２０】
太陽電池１２は、太陽光のエネルギーを直流の電力に変換するものである。太陽電池１２は、例えば光電変換セルを有する発電部がマトリクス状に接続され、所定の短絡電流（たとえば１０Ａ）を出力するように構成される。太陽電池１２は、シリコン系多結晶太陽電池、シリコン系単結晶太陽電池、またはＣＩＧＳ等薄膜系太陽電池等、光電変換可能なものであればその種類は制限されない。
【００２１】
蓄電池１は、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池等の蓄電池から構成される。蓄電池１は、充電された電力を放電することによって、電力を供給可能である。また、蓄電池１は、系統１４、太陽電池１２から供給される電力に加え、後述の通り、発電装置１３から供給される電力を充電可能である。
【００２２】
ＤＣＤＣコンバータ２，３は、太陽電池１２および蓄電池１からの直流電力を一定の電圧まで昇圧する。各ＤＣＤＣコンバータ２，３における昇圧比は、あらかじめ設定された固定値を用いてもよいし、制御部７によって適宜制御を行ってもよい。なお、本実施形態では、太陽電池１２および蓄電池１からの直流電力はＤＣリンクされているので、同一の電圧まで昇圧する必要がある。
【００２３】
インバータ４は、双方向インバータであって、太陽電池１２および蓄電池１から供給される直流の電力を交流の電力に変換し、また、系統１４および発電装置１３から供給される交流の電力を直流の電力に変換する。
【００２４】
第１，第２連系運転スイッチ５，８、自立運転スイッチ６は、それぞれリレー、トランジスタなどによって構成され、オン／オフ制御される。図示の通り、自立運転スイッチ６は、発電装置１３と蓄電池１との間に配される。第１，第２連系運転スイッチ５，８と自立運転スイッチ６とは、同時にオンとならないように、双方がオフの状態を経由して切り替えられる。より詳しくは、自立運転から連系運転へ切り替える際は、自立運転スイッチ６をオフ状態とした後に、第１，第２連系運転スイッチ５，８をオン状態へと制御する。また、連系運転から自立運転へ切り替える際は、第１，第２連系運転スイッチ５，８をオフ状態とした後に、自立運転スイッチ６をオン状態へと制御する。第１，第２連系運転スイッチ５，８および自立運転スイッチ６の上記制御は、例えば、制御部７によってソフトウェア的に実現することが可能である。ただし、上記制御の例外として、各分散電源からの電力供給がオフの状態においては、第２連系運転スイッチ８のみをオンとして、第１連系運転スイッチ５および自立運転スイッチ６をいずれもオフとすることによって系統１４から分電盤１５への電力供給のみをおこなう。
【００２５】
制御部７は、例えばマイクロコンピュータで構成され、系統電圧の上昇または停電の状態等に基づいて、インバータ４、第１，第２連系運転スイッチ５，８、自立運転スイッチ６、第１供給経路切替スイッチ９および第２供給経路切替スイッチ１０等の各部の動作を制御する。制御部７は、連系運転時には、第１，第２連系運転スイッチ５，８をオン、自立運転スイッチ６をオフに切り替える。また、制御部７は、自立運転時には、第１，第２連系運転スイッチ５，８をオフ、自立運転スイッチ６をオンに切り替える。
【００２６】
第１供給経路切替スイッチ９および第２供給経路切替スイッチ１０は、それぞれリレー、トランジスタなどによって構成され、オン／オフ制御される。制御部７は、各分散電源等の動作状態に応じて、第１供給経路切替スイッチ９または第２供給経路切替スイッチ１０のいずれか一方のみがオン、他方がオフとなるように制御を行う。
【００２７】
第１電流センサ１１は、系統１４と発電装置１３との間を流れる電流を検出するものであり、第２連系運転スイッチ８と、負荷１６Ａ乃至１６Ｃとの間に配置される。日本では、発電装置１３が発電する電力は売電不可と規定されているため、第１電流センサ１１が系統１４側への逆潮流（売電方向の電流）を検出した場合には、発電装置１３は発電を停止する。第１電流センサ１１が順潮流を検出する間、発電装置１３は負荷１６Ａ乃至１６Ｃに自身から電力を供給できるものとして負荷追従運転または定格運転での発電を実行する。
【００２８】
発電装置１３は、燃料電池またはガス発電機によって構成される。燃料電池は、水素を用いて空気中の酸素との化学反応によって直流の電力を発電するセルと、発電された直流電力を１００Ｖあるいは２００Ｖの交流電力に変換するインバータと、その他補機類とを備える。ここで、発電装置１３としての燃料電池は、電力供給装置１０１を介さずとも負荷１６Ａ乃至１６Ｃに対する交流電力の供給を可能とするシステムであり、必ずしも電力供給装置１０１との接続を想定して設計されたものではなく、汎用性を有するシステムであってよい。また、ガス発電機は、所定のガスなどを燃料とするガスエンジンで発電するものである。
【００２９】
発電装置１３は、対応する第１電流センサ１１が順潮流（買電方向の電流）を検出する間発電を行うものであり、発電時には負荷１６Ａ乃至１６Ｃの消費電力に追従する負荷追従運転または所定の定格電力値による定格運転を行う。負荷追従運転時の追従範囲は、例えば２００〜７００Ｗであり、定格運転時の定格電力値は、例えば７００Ｗである。発電装置１３は、連系運転時は負荷１６Ａ乃至１６Ｃの消費電力に追従する負荷追従運転を行い、自立運転時に、定格電力値による定格運転を行うものとしてもよい。
【００３０】
分電盤１５は、連系運転時に系統１４より供給される電力を複数の支幹に分岐させて負荷１６Ａ乃至１６Ｃに分配する。また、分電盤１５は、自立運転時に複数の分散電源（太陽電池１２、蓄電池１、発電装置１３）から供給される電力を、複数の支幹に分岐させて負荷１６Ａ乃至１６Ｃに分配する。ここで、負荷１６Ａ乃至１６Ｃとは、電力を消費する電力負荷であり、たとえば家庭内で使用されるエアコン、電子レンジ、テレビ等の各種電器製品または、商工業施設で使用される空調機もしくは照明器具などの機械、照明設備等である。
【００３１】
これ以降、本実施形態に係る電力供給システム１００における制御例を図面によって詳述する。
【００３２】
（連系運転時の制御例）
図２は、連系運転時の電力供給システム１００の制御例を示す図である。この場合には、各スイッチは、第１，第２連系運転スイッチ５，８がオン、自立運転スイッチ６がオフに制御される。供給経路切替のための各スイッチは、第１供給経路切替スイッチ９がオン、第２供給経路切替スイッチ１０がオフに制御される。
【００３３】
連系運転時には、太線矢印で示すように、系統１４より交流１００Ｖ（あるいは２００Ｖ）が供給されて、負荷１６Ａ乃至１６Ｃに給電される。また、電力供給装置１０１は、蓄電池１の充電が完了していない場合には、系統１４からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池１を充電する。また、電力供給装置１０１は、太陽電池１２の発電電力を交流電力に変換して系統１４に逆潮流することによって、余剰電力を売電することができる。第１電流センサ１１には、系統１４から順潮流（買電方向の電流）が流れるため、発電装置１３は第１電流センサ１１における順潮流検出がある目標値になるように負荷追従発電を行う。その結果、発電装置１３の発電電力は、太線矢印で示すように第１供給経路切替スイッチ９および分電盤１５を経て負荷１６Ａ乃至１６Ｃに供給される。なお、図２において負荷１６Ａ乃至１６Ｃに給電されるトータルの電流をαとして表している。
【００３４】
（自立運転時の制御例）
次に、図３によって自立運転時の電力供給システム１００の制御例を説明する。各スイッチは、第１，第２連系運転スイッチ５，８がオフ、自立運転スイッチ６がオンに制御される。また、供給経路切替のための各スイッチは、第１供給経路切替スイッチ９がオフ、第２供給経路切替スイッチ１０がオンに制御される。
【００３５】
図３は、自立運転時において、負荷１６Ａ乃至１６Ｃが常に一定以上の電力を消費している場合に、発電装置１３が定格運転発電を行う制御例である。第２供給経路切替スイッチ１０がオンであるため、発電装置１３の発電電力は、第１電流センサ１１を経由して負荷１６Ａ乃至１６Ｃに供給される。つまり、各分散電源（太陽電池１２、蓄電池１、発電装置１３）からの電力は第１電流センサ１１および分電盤１５を経由して負荷１６Ａ乃至１６Ｃに供給されるため、第１電流センサ１１において常に順潮流方向の電流が検出され、発電装置１３は発電を行うことができる。この時、第１電流センサ１１における順潮流検出をある目標値に追従させるために発電電力を増加させても、順潮流検出は目標値まで下がらないため、発電装置１３は定格運転発電をおこなうことになる。そして、発電装置１３における発電電力は、図３に太線で示すように負荷１６Ａ乃至１６Ｃに供給されるが、発電電力が負荷１６Ａ乃至１６Ｃにおける消費電力を上回る場合には、その余剰電力は蓄電池１に充電される。
【００３６】
図３の制御例において蓄電池１が満充電状態になると、制御部７は図４に示すように第１供給経路切替スイッチ９がオン、第２供給経路切替スイッチ１０がオフとなるように制御をおこなう。そして、制御部７は、蓄電池１に放電を開始させる。これによって、発電装置１３による発電電力は第１電流センサ１１を経由せずに負荷１６Ａ乃至１６Ｃに供給される。そして蓄電池１から放電された電力が第１電流センサ１１を経由して流れる。発電装置１３は、第１電流センサ１１における順潮流検出がある目標値となるように発電電力を抑えて運転をおこなう。すなわち、発電電力を、負荷１６Ａ乃至１６Ｃにおける消費電力に追従させる負荷追従運転をおこなう。
【００３７】
図４の制御例において、蓄電池１の充電量が所定の閾値を下回ると、制御部７は、再び第１供給経路切替スイッチ９がオフ、第２供給経路切替スイッチ１０がオンになるように制御をおこない、発電装置１３から蓄電池１に充電を開始する。
【００３８】
なお、第２連系運転スイッチ８がオンの状態で、第２供給経路切替スイッチ１０が誤ってオンになると、発電装置１３から系統１４への逆潮流が第１電流センサ１１で検出されない可能性がある。そのため、第２連系運転スイッチ８がオンになるのと連動して、第１供給経路切替スイッチ９がオン、第２供給経路切替スイッチ１０がオフに切り替えられる回路構成を有することが好ましい。
【００３９】
ところで、本実施形態は、負荷１６Ａ乃至１６Ｃでの電力消費によって、発電装置１３が発電を開始することができる閾値以上の電流αが負荷１６Ａ乃至１６Ｃに流れることを想定している。しかし、負荷１６Ａ乃至１６Ｃに流れる電流αが発電装置１３の運転基準に満たない場合には、発電装置１３が発電を開始できないことになる。
【００４０】
そこで、自立運転時に、第１供給経路切替スイッチ９がオフ、第２供給経路切替スイッチ１０がオンになるように制御をおこなうと共に、第１電流センサ１１に順潮流方向の疑似電流を検出させてもよい。図５は、第１電流センサ１１に順潮流方向の疑似電流を検出させるための構成の一例を示す。単層３線２００Ｖの電力線２０に接続された擬似出力線１９を、第１電流センサ１１に所定回数だけ巻回する。これによって、電力線２０を流れる電流の方向に関わらず、第１電流センサ１１に順潮流方向の電流を擬似的に検出させることができる。なお、この疑似電流の値は、擬似出力線１９が接続される電力線２０の電圧値と、擬似電流抵抗１８と、擬似出力線１９の第１電流センサ１１への巻回数とによって定まる。また、擬似電流のオン／オフ制御は、制御部７が擬似電流スイッチ１７を制御することによって行われる。
【００４１】
このように、本実施形態では、自立運転時に、発電装置１３からの発電電力を逆潮流検出用の第１電流センサ１１を経由させずに蓄電池１に送電することができる。このため、自立運転時に発電装置１３における余剰電力を蓄電池１に充電することが可能である。
【００４２】
また、本実施形態では、自立運転時に、蓄電池１の充電状態に応じて第１供給経路切替スイッチ９または第２供給経路切替スイッチ１０のいずれか一方のみがオンとなるように構成したので、蓄電池１が充電可能なときに、発電装置１３における余剰電力を蓄電池１に充電することが可能である。
【００４３】
また、本実施形態では、自立運転時に、分散電源（太陽電池１２、蓄電池１、発電装置１３）からの電源供給によって第１電流センサ１１に順潮流方向の疑似電流を検出させるように構成した。これによって、自立運転時に発電装置１３に確実に発電させることができ、余剰電力を蓄電池１に充電することが可能となる。
【００４４】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る電力供給システム２００の概略構成を示すブロック図である。本実施形態に係る電力供給システム２００は、電力供給装置２０１と、専用分電盤２０２と、蓄電池１と、発電装置１３とを備える。また、電力供給システム２００と接続して使用される、太陽電池１２、系統１４、分電盤１５、負荷１６Ａ乃至１６Ｃを図６にあわせて示す。この電力供給システム２００の構成は、専用分電盤２０２において、系統１４と第２連系運転スイッチ８との間に第２電流センサ６０を配置し、制御部７が第２電流センサ６０の検出結果を取得可能に構成した他は、第１の実施形態に係る電力供給システム１００の構成と同一である。従って、ここでの重複する説明は省略する。なお、この電力供給システム２００は、第１の実施形態に係る電力供給システム１００の構成を全て含むため、第１の実施形態と同一の動作をさせることが可能である。
【００４５】
専用分電盤２０２は、第２連系運転スイッチ８と、第１供給経路切替スイッチ９と、第２供給経路切替スイッチ１０と、第１電流センサ１１と、第２電流センサ６０とを備える。第２電流センサ６０は、電力供給装置２０１または専用分電盤２０２から系統１４に流れる逆潮流を検出するために設けられたセンサである。
【００４６】
これ以降、本実施形態に係る電力供給システム２００における制御例を図面によって詳述する。
【００４７】
（連系運転時の制御例）
図７は、連系運転時の電力供給システム２００の制御例を示す図である。この場合には、各スイッチは、第１，第２連系運転スイッチ５，８がオン、自立運転スイッチ６がオフに制御される。また、供給経路切替用の各スイッチは、第１供給経路切替スイッチ９がオン、第２供給経路切替スイッチ１０がオフに制御される。
【００４８】
連系運転時には、太線矢印で示すように、系統１４より交流１００Ｖ（あるいは２００Ｖ）が供給されて、負荷１６Ａ乃至１６Ｃに給電される。第１電流センサ１１には、系統１４から順潮流（買電方向の電流）が流れるため、発電装置１３は第１電流センサ１１における順潮流検出がある目標値になるように負荷追従発電を行う。その結果、発電装置１３の発電電力は、太線矢印で示すように第１供給経路切替スイッチ９および分電盤１５を経て負荷１６Ａ乃至１６Ｃに電力を供給する。
【００４９】
この時、第２電流センサ６０は、系統１４から負荷１６Ａ乃至１６Ｃへの順潮流方向の電流を検出する。制御部７は、第２電流センサ６０が順潮流を検出すると、第１供給経路切替スイッチ９がオフ、第２供給経路切替スイッチ１０がオンになるように各スイッチの制御をおこなうと共に、第２電流センサ６０における検出結果を継続して観測する。このときの電力供給システム２００の状態を図８に示す。
【００５０】
図８において、第１供給経路切替スイッチ９がオフ、第２供給経路切替スイッチ１０がオンとなっているため、発電装置１３で発電された電力は、第２供給経路切替スイッチ１０および第１電流センサ１１を経由して負荷１６Ａ乃至１６Ｃに供給される。従って、負荷１６Ａ乃至１６Ｃに供給される電流は全て第１電流センサ１１を経由することになるため、第１電流センサ１１は常に順潮流を検出することができる。そして発電装置１３は、常に定格運転を行うことができる。また、発電装置１３における発電量が、負荷１６Ａ乃至１６Ｃにおける消費電力を上回る場合には、制御部７は、図８に太線で示すように、発電装置１３における余剰電力を、第２連系運転スイッチ８および第１連系運転スイッチ５経由で蓄電池１に充電することができる。なお、発電装置１３の発電電力を蓄電池１に充電する間、制御部７は、第２電流センサ６０を流れる電流の監視を行い、第２電流センサ６０に常に一定以上の順潮流が流れるように、蓄電池１への充電量の制御をおこなう。そして、万一順潮流方向の電流がある所定の閾値を下回った場合には、制御部７は、再び第１供給経路切替スイッチ９がオン、第２供給経路切替スイッチ１０がオフになるように各スイッチの制御を行う。これによって発電装置１３は、再び図７の負荷追従運転をおこない、蓄電池１への充電は停止する。
【００５１】
（自立運転時の制御例）
第２の実施形態における自立運転時の制御は、第１の実施形態と同一であるので、ここでの説明は省略する。
【００５２】
このように、本実施形態では、連系運転時に、発電装置１３から系統１４へ逆潮流させることなく、発電装置１３における余剰電力を蓄電池１へ充電することができる。
【００５３】
（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る電力供給システム３００の概略構成を示すブロック図である。本実施形態に係る電力供給システム３００は、電力供給装置３０１と、専用分電盤３０２と、蓄電池１と、発電装置１３とを備える。また、電力供給システム３００と接続して使用される、太陽電池１２、系統１４、分電盤１５、負荷１６Ａ乃至１６Ｃを図９にあわせて示す。この電力供給システム３００の構成は、図９に示すように発電装置１３の出力部に第３電流センサ９０を設置し、制御部７が第３電流センサ９０の検出結果を取得可能とし、そして制御部７が発電装置１３からのセルフチェック信号を受信可能に構成した他は、第２の実施形態に係る電力供給システム２００の構成と同一である。従って、ここでの重複する説明は省略する。なお、この電力供給システム３００は、第１および第２の実施形態に係る電力供給システム１００，２００の構成を全て含むため、第１および第２の実施形態と同一の動作をさせることが可能である。
【００５４】
専用分電盤３０２は、第２連系運転スイッチ８と、第１供給経路切替スイッチ９と、第２供給経路切替スイッチ１０と、第１電流センサ１１と、第２電流センサ６０と、第３電流センサ９０とを備える。第３電流センサ９０は、発電装置１３が電流センサのセルフチェックを行ったことを検出するために設けられた電流センサである。
【００５５】
この発電装置１３が行うセルフチェックは、発電装置から系統への逆潮流を監視するための電流センサのチェックであり、本実施形態では、発電装置１３が出力電力を意図的に変化させ、第１電流センサ１１に流れる電流がその出力電力の変化に対応して変化するか否かをチェックするものである。この出力電力の意図的変化は、例えば発電装置１３が発電を一旦停止させ、または発電量を減らして、一時的に系統１４から電力の供給を受けて電流を変化させることによって行われる。
【００５６】
これ以降、本実施形態に係る電力供給システム３００における制御例を図面によって詳述する。
【００５７】
（連系運転時の制御例）
図１０は、連系運転時の電力供給システム３００の制御例を示す図である。各スイッチは、第１，第２連系運転スイッチ５，８がオン、自立運転スイッチ６がオフに制御される。また供給経路切替スイッチは、第１供給経路切替スイッチ９がオフ、第２供給経路切替スイッチ１０がオンに制御される。
【００５８】
この連系運転時には、太線矢印で示すように、系統１４より交流１００Ｖ（あるいは２００Ｖ）が供給されて、負荷１６Ａ乃至１６Ｃに給電される。また、発電装置１３で発電された電力は、第２供給経路切替スイッチ１０および第１電流センサ１１を経由して負荷１６Ａ乃至１６Ｃに供給される。従って、負荷１６Ａ乃至１６Ｃに供給される電流は全て第１電流センサ１１を経由することになるため、第１電流センサ１１は常に順潮流を検出することができる。そして発電装置１３は、定格運転を行うことができる。また、発電装置１３における発電電力が、負荷１６Ａ乃至１６Ｃにおける消費電力を上回る場合には、制御部７は、図１０に太線で示すように、発電装置１３における余剰電力を、第２連系運転スイッチ８および第１連系運転スイッチ５を経由して蓄電池１に充電を行う。なお、発電装置１３の発電電力を蓄電池１に充電する間、制御部７は、第２電流センサ６０を流れる電流の監視を行い、第２電流センサ６０に常に一定以上の順潮流が流れるように、蓄電池１への充電量の制御をおこなう。
【００５９】
図１０の制御例において、制御部７は、第３電流センサ９０における電流に変化が生じて発電装置１３がセルフチェックを開始したと判定すると、第１供給経路切替スイッチ９をオン、第２供給経路切替スイッチ１０をオフに切り替え制御をおこなう。これによって第１電流センサ１１は、系統１４から負荷１６Ａ乃至１６Ｃに流れる電流のみを検出するようになる。このとき発電装置１３から蓄電池１への電力供給は行われないため、蓄電池１は充電を停止する。発電装置１３が系統１４から一時的に電力の供給を受けることによって、第１電流センサ１１には、対応した順潮流方向の電流が流れる。発電装置１３は、この順潮流方向の電流検出によってセルフチェック動作を終了する。この時の電力供給システム３００の制御状態を図１１に示す。
【００６０】
その後、制御部７は、第３電流センサ９０における電流の変化が終了してセルフチェックが完了したと判定すると、再び第１供給経路切替スイッチ９をオフ、第２供給経路切替スイッチ１０をオンに切り替え制御をおこなう。これによって、発電装置１３は、蓄電池１への余剰電力の充電を再開する。
【００６１】
なお、発電装置１３によるセルフチェックの開始および終了の判定は、第３電流センサ９０を用いる以外に様々な手法を用いることができる。例えば、発電装置１３がセルフチェック実行中であることを通知する信号を出力するように構成し、制御部７がその発電装置１３からの信号に基づいて第１供給経路切替スイッチ９および第２供給経路切替スイッチ１０のオン／オフ制御を行ってもよい。また、制御部７が発電装置１３と通信を行うことによってセルフチェック中であることを認識してもよい。
【００６２】
（自立運転時の制御例）
次に、図１２によって自立運転時の電力供給システム３００の制御例を説明する。各スイッチは、第１，第２連系運転スイッチ５，８がオフ、自立運転スイッチ６がオンに制御される。また、供給経路切替用の各スイッチは、第１供給経路切替スイッチ９がオフ、第２供給経路切替スイッチ１０がオンに制御される。
【００６３】
図１２は、自立運転時において、負荷１６Ａ乃至１６Ｃが常に一定以上の電力を消費している場合に、発電装置１３が定格運転発電を行う制御例である。第２供給経路切替スイッチ１０がオンであるため、発電装置１３の発電電力は、第１電流センサ１１を経由して負荷１６Ａ乃至１６Ｃに供給される。結局、各分散電源（太陽電池１２、蓄電池１、発電装置１３）からの電力は第１電流センサ１１および分電盤１５を経由して負荷１６Ａ乃至１６Ｃに供給されるため、第１電流センサ１１では常に順潮流が検出され、発電装置１３は定格運転発電をおこなうことができる。そして、発電装置１３における発電電力は、図１２に太線で示すように負荷１６Ａ乃至１６Ｃに供給されるが、発電電力が負荷１６Ａ乃至１６Ｃにおける消費電力を上回る場合には、その余剰電力は蓄電池１に充電される。
【００６４】
図１２の制御例において、制御部７は、第３電流センサ９０における電流に変化が生じて発電装置１３がセルフチェックを開始したと判定すると、第１供給経路切替スイッチ９をオン、第２供給経路切替スイッチ１０をオフに切り替え制御をおこなうと共に蓄電池１に放電を開始させる。蓄電池１から放電された電力は、第１電流センサ１１を経由して流れ、発電装置１３は一時的に蓄電池１から電力供給をうける。第１電流センサ１１には、この蓄電池１から発電装置１３への電力供給に対応した順潮流方向の電流が流れ、発電装置１３は、この順潮流方向の電流検出によって、セルフチェックを完了する。
【００６５】
このように、本実施形態では、発電装置１３がセルフチェックを行うタイミングで、系統１４または蓄電池１から発電装置１３へ流れる電流を第１電流センサ１１が検出可能となるように第１供給経路切替スイッチ９をオン、第２供給経路切替スイッチ１０をオフへと切り替えを行う。この構成によって、発電装置１３から蓄電池１への余剰電力の充電を可能にしつつ、発電装置１３のセルフチェック機能にも対応させることができる。
【００６６】
また、本実施形態では、発電装置１３の出力部に第３の電流センサを設けてセルフチェック動作を検出するように構成したので、発電装置１３から蓄電池１への余剰電力の充電を可能にしつつ、簡素な構成で発電装置１３のセルフチェック機能にも対応させることができる。
【００６７】
また、本実施形態では、発電装置１３がセルフチェック実行中であることを通知する信号を出力し、制御部７がその発電装置１３からの信号を受信してセルフチェック動作を検出するように構成したので、発電装置１３から蓄電池１への余剰電力の充電を可能にしつつ、簡素な構成で発電装置１３のセルフチェック機能にも対応させることができる。
【００６８】
本発明を諸図面およ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また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、これらの変形また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、複数の手段またはステップなどを１つに組み合わせたり、あるいは分割したりすることが可能である。
【００６９】
本開示内容の多くの側面は、プログラム命令を実行可能なコンピュータシステムその他のハードウェアによって実行される、一連の動作として示される。コンピュータシステムその他のハードウェアには、例えば、汎用コンピュータ、ＰＣ(パーソナルコンピュータ)、専用コンピュータ、ワークステーション、ＰＣＳ(Personal Communications System、パーソナル移動通信システム)、ＲＦＩＤ受信機、電子ノートパッド、ラップトップコンピュータ、ＧＰＳ(Global Positioning System)受信機またはその他のプログラム可能なデータ処理装置が含まれる。各実施形態では、種々の動作は、プログラム命令(ソフトウェア)で実装された専用回路(例えば、特定機能を実行するために相互接続された個別の論理ゲート)または、１つ以上のプロセッサによって実行される論理ブロックもしくはプログラムモジュール等によって実行されることに留意されたい。論理ブロックまたはプログラムモジュール等を実行する１つ以上のプロセッサには、例えば、１つ以上のマイクロプロセッサ、ＣＰＵ(中央演算処理ユニット)、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)、ＰＬＤ(Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子機器、ここに記載する機能を実行可能に設計されたその他の装置および／またはこれらいずれかの組合せが含まれる。ここに示す実施形態は、例えば、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコードまたはこれらいずれかの組合せによって実装される。命令は、必要なタスクを実行するためのプログラムコードまたはコードセグメントであってもよい。そして、命令は、機械読取り可能な非一時的記憶媒体その他の媒体に格納することができる。コードセグメントは、手順、関数、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウェアパッケージ、クラスまたは命令、データ構造もしくはプログラムステートメントのいずれかの任意の組合せを示すものであってもよい。コードセグメントは、他のコードセグメントまたはハードウェア回路と、情報、データ引数、変数または記憶内容の送信および／または受信を行い、これによって、コードセグメントが他のコードセグメントまたはハードウェア回路と接続される。
【００７０】
ここで用いられるネットワークには、他に特段の断りがない限りは、インターネット、アドホックネットワーク、ＬＡＮ(Local Area Network)、セルラーネットワーク、ＷＰＡＮ(Wireless Personal Area Network ) もしくは他のネットワークまたはこれらいずれかの組合せが含まれる。無線ネットワークの構成要素には、例えば、アクセスポイント(例えば、Ｗｉ−Ｆｉアクセスポイント)およびフェムトセル等が含まれる。さらに、無線通信器機は、Ｗｉ−Ｆｉ、Bluetooth（登録商標）、セルラー通信技術(例えばＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)、ＴＤＭＡ(Time Division Multiple Access)、ＦＤＭＡ(Frequency Division Multiple Access)、ＯＦＤＭＡ(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、ＳＣ−ＦＤＭＡ(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access)またはその他の無線技術および／または技術標準を用いた無線ネットワークに接続することができる。
【００７１】
ここで用いられる機械読取り可能な非一時的記憶媒体は、さらに、ソリッドステートメモリ、磁気ディスクおよび光学ディスクの範疇で構成されるコンピュータ読取り可能な有形のキャリア（媒体）として構成することができる。かかる媒体には、ここに開示する技術をプロセッサに実行させるためのプログラムモジュールなどのコンピュータ命令の適宜なセットおよび、データ構造が格納される。コンピュータ読取り可能な媒体には、１つ以上の配線を備えた電気的接続、磁気ディスク記憶媒体、磁気カセット、磁気テープ、その他の磁気および光学記憶装置(例えば、ＣＤ(Compact Disk)、レーザーディスク（登録商標）、ＤＶＤ（登録商標）(Digital Versatile Disc)、フロッピー（登録商標）ディスクおよびブルーレイディスク（登録商標))、可搬型コンピュータディスク、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read-Only Memory)、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭもしくはフラッシュメモリ等の書換え可能でプログラム可能なＲＯＭもしくは情報を格納可能な他の有形の記憶媒体またはこれらいずれかの組合せが含まれる。メモリは、プロセッサ／プロセッシングユニットの内部および／または外部に設けることができる。ここで用いられるように、「メモリ」という語は、あらゆる種類の長期記憶用、短期記憶用、揮発性、不揮発性その他のメモリを意味し、特定の種類もしくはメモリの数または記憶が格納される媒体の種類は限定されない。
【００７２】
ここでは、特定の機能を実行する種々のモジュールおよび／またはユニットを有するものとしてのシステムを開示しており、これらのモジュールおよびユニットは、その機能性を簡略に説明するために模式的に示されたものであって、必ずしも特定のハードウェアおよび／またはソフトウェアを示すものではないことに留意されたい。その意味において、これらのモジュール、ユニット、その他の構成要素は、ここで説明された特定の機能を実質的に実行するように実装されたハードウェアおよび／またはソフトウェアであればよい。異なる構成要素の種々の機能は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアのいかなる組合せまたは分離したものであってもよく、それぞれ別々に、またはいずれかの組合せによって用いることができる。また、キーボード、ディスプレイ、タッチスクリーン、ポインティングデバイス等を含むが、これらに限られない入力／出力もしくはＩ／Ｏデバイスまたはユーザインターフェースは、システムに直接にまたは介在するＩ／Ｏコントローラを介して接続することができる。このように、本開示内容の種々の側面は、多くの異なる態様で実施することができ、それらの態様はすべて本開示内容の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７３】
１  蓄電池
２，３  ＤＣＤＣコンバータ
４  インバータ
５  第１連系運転スイッチ
６  自立運転スイッチ
７  制御部
８  第２連系運転スイッチ（連系運転スイッチ）
９  第１供給経路切替スイッチ
１０  第２供給経路切替スイッチ
１１  第１電流センサ
１２  太陽電池
１３  発電装置
１４  系統（商用電源系統）
１５  分電盤
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ  負荷
１７  擬似電流制御スイッチ
１８  擬似電流負荷
１９  擬似出力線
２０  電力線
６０  第２電流センサ
９０  第３電流センサ
１００，２００，３００  電力供給システム
１０１，２０１，３０１  電力供給装置
１０２，２０２，３０２  専用分電盤
【図１】
2015178016.tif 000003
【図２】
2015178016.tif 000004
【図３】
2015178016.tif 000005
【図４】
2015178016.tif 000006
【図５】
2015178016.tif 000007
【図６】
2015178016.tif 000008
【図７】
2015178016.tif 000009
【図８】
2015178016.tif 000010
【図９】
2015178016.tif 000011
【図１０】
2015178016.tif 000012
【図１１】
2015178016.tif 000013
【図１２】
2015178016.tif 000014
【図１３】
2015178016.tif 000015
【国際調査報告】
2015178016.tif 000016
2015178016.tif 000017
2015178016.tif 000018
2015178016.tif 000019