(57)【要約】【課題】停電や災害などによって商用電力系統からの電力供給が途絶えたとき、商用電力系統に代わって負荷に対して電力を安定的に供給する。【解決手段】商用電力系統Ｂからの電力供給が途絶える非常時に、負荷７に電力を供給する戸別蓄電付き売電可能太陽光システムであって、蓄電装置Ａが、商用電力系統Ｂ、太陽電池Ｃ１に接続される電力入力端子５から入力される電力を受けて充電が行われる蓄電池１、蓄電池１の電力充電動作と電力放電動作を制御する充放電コントローラ２、商用電力系統Ｂからの電力供給が途絶えたときに、蓄電池１からの電力供給に切り替える回路切替え部４、回路切替え部４に接続される電力出力端子６を備えている。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
商用電力系統から負荷への電力供給が途絶えたときに、前記負荷に電力を供給する構成の戸別蓄電付き売電可能太陽光システムであって、
蓄電装置を備え、
該蓄電装置は、前記商用電力系統、太陽電池に接続される電力入力端子と、
該電力入力端子から入力される電力を受けて充電が行われる蓄電池と、
該蓄電池の電力充電動作と電力放電動作を制御する充放電コントローラと、
前記商用電力系統からの電力供給が途絶えたときに、前記蓄電池からの電力供給に切り替える回路切替え部と、
該回路切替え部に接続される電力出力端子と、を備えていることを特徴とする戸別蓄電付き売電可能太陽光システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、余剰電力の売電が可能で、しかも、停電や災害などによって商用電力系統から負荷への電力供給が途絶えたときに、負荷に電力を安定的に供給するための戸別蓄電付き売電可能太陽光システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化などに対する地球環境対策の観点から、自然エネルギーから得られる電気エネルギーの利用が見直され、クリーンなエネルギー供給源の代表として太陽光エネルギーや風力エネルギーなどを有効に利用したエネルギーシステムが急速に普及してきている。
特に、電気配線や設置費用、そして発電量などの有効性の面から太陽光エネルギーを利用した太陽光発電システムの普及は著しいものであり、また、太陽光発電システムで発電される電力に余剰が生じた場合は、その余剰電力を電力会社に売電し、売却代金収入を得ることで、総合的に見て電気代の削減に寄与しようとするものも急速に普及している。
【０００３】
しかしながら、自然エネルギーにより得られる電気エネルギーの発電量は不安定である。つまり、自然エネルギーを利用した発電システムでは自然環境によっては十分な発電量を得られないような状況も起こり得る。例えば、風力エネルギーを利用した風力発電システムでは、風力の弱いときには所望の発電量が得られないこともあり、電力供給すべき負荷に対して十分な電力の供給ができないという問題がある。このような問題は、特に、太陽光エネルギーを利用した太陽光発電システムでは顕著であり、太陽の出ている晴天の日の日中には、負荷において消費する電力以上の十分な発電が期待できるものの、曇りや夜間においてはほとんど発電が期待できない。
【０００４】
このような問題に対応するために、商用電力系統に連系させた太陽光発電システム、そして、太陽光発電システムで発電される電力により充電される蓄電池を備えて、電力の安定化を図るように開発された技術が知られている（例えば、特許文献１などを参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−７９０５４号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術では、電力需要ピーク時における蓄電池の充電不足を回避することを目的に開発されたシステムであるため、停電などによって商用電力系統からの電力供給が途絶えたときの非常時用の電源として運用することができないおそれが残されている。
すなわち、商用電力系統の停電は突然起き得るものであり、蓄電池から放電された状態で停電が発生した場合、蓄電池には充分な電力が充電されていないという問題が起こる。そのために、停電時などにおいて最低限電力供給を必要とする負荷、例えば、冷蔵庫、テレビなどの家電に電力を供給することができなくなるおそれがある。
また、一定量の電力が充電されていたとしても、それがすべて使われてしまえば他に蓄電池へ充電する手段はなく、特に、災害などによって商用電力系統からの電力供給が長期的に望めないときには電力供給が完全に途絶えるおそれがある。
【０００７】
そこで、本考案は、このような問題を解消することを課題に創案されたものである。すなわち、商用電力系統からの電力供給が途絶えたときに、商用電力系統に代わって負荷に対して電力を安定的に供給することができること、などが本考案の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本考案に係る戸別蓄電付き売電可能太陽光システムでは少なくとも以下の構成を具備している。
すなわち、商用電力系統から負荷への電力供給が途絶えたときに、前記負荷に電力を供給する構成の戸別蓄電付き売電可能太陽光システムであって、
蓄電装置を備え、該蓄電装置は、前記商用電力系統、太陽電池に接続される電力入力端子と、該電力入力端子から入力される電力を受けて少なくとも充電が行われる蓄電池と、該蓄電池の電力充電動作と電力放電動作を制御する充放電コントローラと、前記商用電力系統からの電力供給が途絶えたときに、前記蓄電池からの電力供給に切り替える回路切替え部と、前記回路切替え部に接続される電力出力端子とを備えて構成されていることを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、商用電力系統と太陽電池とから得られる電力を充電する蓄電池の充填状態を制御（管理）する充放電コントローラの電力充電動作によって蓄電池を常に満充電状態で待機させることができる。また、蓄電池が満充電状態で、太陽電池で発電される電力が負荷の消費電力量を超える場合には、余った電力を分電盤から商用電力系統に逆潮流し、余剰電力を電力会社に売電することができる。
そして、停電などにより商用電力系統から負荷への電力供給が途絶えたときには、充放電コントローラの電力放電動作（回路切替え部への回路切替え信号）によって蓄電池からの放電に自動的に切り替わり、負荷に対して電力を安定的に供給することができる。
【００１０】
また、災害などによって商用電力系統からの電力供給が長期的に望めないことが起きた場合、電力入力端子をパワコン（パワーコンディショナー）に直接接続してパワコンを自立運転モードで運転させることで、太陽電池で発電される電力の余剰分を蓄電池に充電しながら負荷に対して電力を安定的に供給することが可能になる。
【考案の効果】
【００１１】
本考案の戸別蓄電付き売電可能太陽光システムによれば、余剰電力の電力会社への売電が可能で、停電や災害などによって商用電力系統から負荷への電力供給が途絶えたときには商用電力系統に代わって家庭内負荷に対して電力を安定的に供給することができる。しかも、災害によって商用電力系統からの電力供給が長期的に望めないときには太陽電池、蓄電装置から得られる電力を安定的に供給する非常時用として運用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本考案の実施形態に係る戸別蓄電付き売電可能太陽光システムの蓄電装置を示す説明図である。
【図２】本考案の実施形態に係る戸別蓄電付き売電可能太陽光システムの構成を示す説明図である。
【図３】商用電力系統の平常時における蓄電池への電力充電動作を、電力の流れで示す説明図である。
【図４】停電により商用電力系統からの電力供給が一時的に途絶えたときの蓄電池からの電力放電動作を、電力の流れで示す説明図である。
【図５】災害により商用電力系統からの電力供給が長期的に望めないときの電力の流れを示す説明図である。
【考案を実施するための形態】
【００１３】
以下、本考案の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本考案の実施形態に係る戸別蓄電付き売電可能太陽光システムの蓄電装置を示す説明図であり、図２は、同戸別蓄電付き売電可能太陽光システムの構成を示す説明図である。
戸別蓄電付き売電可能太陽光システムは、商用電力系統Ｂに連系する太陽光発電装置Ｃに蓄電装置Ａを備え、マンションなどの集合住宅や一戸建て住宅などに設置されて、平常時（通常時）において商用電力系統Ｂと太陽電池Ｃ１とから得られる電力、特に、太陽電池Ｃ１で発電される電力を充電し、停電により商用電力系統Ｂからの電力供給が一時的に途絶えたときや災害により商用電力系統Ｂからの電力供給が長期的に望めないときに、商用電力系統Ｂに代わり専用負荷７に電力を供給する非常時用の電源として運用されるものである。
つまり、本実施形態に係る戸別蓄電付き売電可能太陽光システムの蓄電装置Ａは、商用電力系統Ｂの平常時とは切り離して、停電や災害などによって商用電力系統Ｂからの電力供給が途絶えたときの非常時用の電源として運用されるものである。
【００１４】
≪蓄電装置の構成≫
蓄電装置Ａは、図１に示すように、蓄電池１、充放電コントローラ２、ＤＣ／ＡＣインバータ３、回路切替え部４、電力入力端子５、電力出力端子６を備えて構成されている。
また、蓄電装置Ａは、電力出力端子６に接続される専用負荷７を備えており、この専用負荷７から停電や災害時などにおいて最低限電力供給を必要とする例えば、冷蔵庫、テレビ、一部の照明などに対して電力を供給するように構成されている。
【００１５】
≪蓄電池の構成≫
蓄電池１は、充放電コントローラ２からの要求に応じて充電および放電する。また、停電や災害などにおいて最低限電力供給を必要とする例えば、冷蔵庫、テレビ、一部の照明などの電力を所定期間賄うことができる充電量（バックアップレベル）に設定されている。
この蓄電池１は、例えば、ニッケル・水素蓄電、ニッケル・カドミウム蓄電池またはリチウムイオン電池、鉛電池などのいずれからなり、これらの電池はそれぞれの特色を持っている。本実施形態では鉛電池を使用している。
【００１６】
≪充放電コントローラの構成≫
充放電コントローラ２は、商用電力系統Ｂから供給される電力、太陽光発電装置Ｃの太陽電池Ｃ１で発電される電力を受けて充電が行われる蓄電池１の電力充電動作を制御する機能を備えている。
これにより、専用負荷７への電力供給による放電や自然放電などによって蓄電池１の充電が満充電状態よりも減った（下がった）ときに、電力充電を開始させて蓄電池１が常に満充電状態で待機するように管理（監視）し、停電時や災害時に備えて確実に蓄電池１を満充電状態で待機させるように蓄電池（図示省略の充電器）１を充電動作させる。
【００１７】
また、充放電コントローラ２は、停電や災害などによって商用電力系統Ｂからの電力供給が途絶えて分電盤Ｂ１の電源が完全に落ちたときにそれを商用電力系統Ｂの停電として検出する停電検出機能と、商用電力系統Ｂの停電検出とほぼ同時に回路切替え部４に回路切替え信号を発信して蓄電池１からの電力供給に切り替える蓄電池１の電力放電動作を制御する機能を備えている。
これにより、回路切替え部４の後記するリレー接点４ａのリレー接点４ｂに対する平常時の接続状態から非常時のリレー接点４ｃ側との接続に自動的に切り替わり、ＤＣ／ＡＣインバータ３を通して蓄電池１から専用負荷７への電力供給が、商用電力系統Ｂからの電力供給が途絶えたときに自動的に開始する。
【００１８】
≪ＤＣ／ＡＣインバータの構成≫
ＤＣ／ＡＣインバータ３は、太陽光発電装置Ｃの太陽電池Ｃ１で発電されるまたは蓄電池１から放電される直流電力を家庭内使用の交流電力（ＡＣ１００Ｖ）に変換する電力変換装置である。すなわち、ＤＣ／ＡＣインバータ３は、停電や災害などによって商用電力系統Ｂからの電力供給が途絶えて、充放電コントローラ２の電力放電動作により蓄電池１からの電力放電に切り替わったときに、蓄電池１から放電される直流電力を交流電力に変換し、回路切替え部４を通して電力出力端子６に供給するようになっている。
【００１９】
≪回路切替え部の構成≫
回路切替え部４は、商用電力系統Ｂから専用負荷７、通常負荷８への電力供給が平常に行われている平常時にはリレー接点４ａとリレー接点４ｂとを接続、そして、停電や災害などによって商用電力系統Ｂから専用負荷７、通常負荷８への電力供給が途絶える非常時にはリレー接点４ａとリレー接点４ｃとを接続する切り替えを行う。
具体的に説明すると、商用電力系統Ｂからの電力供給が平常時にはリレー接点４ａとリレー接点４ｂとの接続状態が保持され、停電や災害などによって商用電力系統Ｂからの電力供給が途絶えて蓄電コントローラ２によって商用電力系統Ｂの停電が検知されて回路切替え部４に切替え指令信号が発信されたときにはリレー接点４ａとリレー接点４ｃとの接続に自動的に切り替わるように構成されている。
これにより、停電や災害などによって商用電力系統Ｂからの電力供給が途絶えたとき、蓄電池１から専用負荷７への電力供給に自動的に切り替わるものである。
【００２０】
≪電力入力端子の構成≫
電力入力端子５は、充放電コントローラ２、回路切替え部４に接続されて、商用電力系統Ｂが平常時において商用電力系統Ｂ、太陽光発電装置Ｃから得られる電力を充放電コントローラ２、専用負荷７に入力する。また、電力入力端子５は、商用電力系統Ｂの平常時や商用電力系統Ｂから電力供給が一時的に途絶える停電時には分電盤Ｂ１に接続され、そして、商用電力系統Ｂからの電力供給が長期的に望めないなどの災害時には分電盤Ｂ１を介さずに太陽光発電装置ＣのパワコンＣ２に直接接続されるものである。
なお、図示を省略しているが、電力入力端子５として、例えば、電源プラグまたは電源コンセントのいずれか一方を使用し、分電盤Ｂ１、パワコンＣ２にわたり配線される延長ケーブル側に備えられている電源コンセントまたは電源プラグを差込み方式にて接続するようにするとよい。
【００２１】
≪電力出力端子の構成≫
電力出力端子６は、回路切替え部４のリレー接点４ａに接続されて、商用電力系統Ｂ、太陽電池Ｃ１、蓄電池１から得られる電力を専用負荷７に出力するものである。
なお、図示を省略しているが、電力出力端子６として、例えば、電源プラグまたは電源コンセントのいずれか一方を使用し、専用負荷７側に備えられている電源コンセントまたは電源プラグに差込み方式にて接続するようにするとよい。
【００２２】
［作用説明］
つぎに、以上のように構成されている本実施形態に係る戸別蓄電付き売電可能太陽光システムの動作の一例について簡単に説明する。
まず初めに、商用電力系統Ｂからの電力供給が平常に行われている平常時について説明する。
図３は、商用電力系統の平常時（通常時）における蓄電池への電力充電動作（デフォルト動作）を、電力の流れで示す説明図である。矢印ａは、商用電力系統Ｂ、太陽光発電装置Ｃからの電力の流れを示す。
【００２３】
図３は、商用電力系統Ｂから専用負荷７、通常負荷８への電力供給が平常に行われている平常時の状態であり、この状態において商用電力系統Ｂ、太陽光発電装置Ｃからの電力は、通常負荷８、電力入力端子５から蓄電装置Ａの専用負荷７へと供給されるとともに、充放電コントローラ２を通して蓄電池１に流れる。
このとき、蓄電池１の充電状態が満充電状態であるときには、充放電コントローラ２の電力充電動作は機能せず、電力は蓄電池１に流れない。一方、自然放電などによって蓄電池１の充電が満充電状態よりも減って（下がって）いるときには、充放電コントローラ２が電力充電動作を開始して蓄電池１への電力充電を行う。このようにして、蓄電池１の充電は充放電コントローラ２によって常に満充電状態に管理（監視）維持される。つまり、停電や災害などにより商用電力系統Ｂからの電力供給が途絶えたときの非常時に備える。
そして、蓄電池１が満充電状態で、太陽電池Ｃ１で発電される電力が、専用負荷７、通常負荷８の消費電力量を超える場合には、余った電力を分電盤Ｂ１から商用電力系統Ｂに逆潮流し、余剰電力を電力会社に売電する。
【００２４】
つぎに、商用電力系統Ｂからの電力供給が一時的に途絶える停電時について説明する。
図４は、停電により商用電力系統からの電力供給が一時的に途絶えたときの電力放電動作を、電力の流れで示す説明図である。矢印ｂは、蓄電池１から放電される電力の流れを示す。ここでは、図３を適宜参照しながら説明する。
【００２５】
停電などによって商用電力系統Ｂからの電力供給が途絶えて分電盤Ｂ１の電源が完全に落ちると、充放電コントローラ２は商用電力系統Ｂの停電として検出するとともに、停電検出とほぼ同時に回路切替え部４に回路切替え信号を発信する。
すると、回路切替え部４の回路接続が、図３に示すリレー接点４ａとリレー接点４ｂとの接続状態から図４に示すリレー接点４ａとリレー接点４ｃとの接続に自動的に切り替わる。
これにより、蓄電池１からの放電が開始して専用負荷７に供給される。つまり、停電時において最低限電力供給を必要とする例えば、冷蔵庫、テレビ、一部の照明などに対して蓄電池１から電力を安定的に供給することができる。
【００２６】
そして、商用電力系統Ｂからの電力供給が復帰した時には分電盤Ｂ１の電源が立ち上がることで、これを充放電コントローラ２が検出するとともに、復帰検出とほぼ同時に回路切替え部４に回路切替え信号を発信する。
すると、回路切替え部４の回路接続が、図４に示すリレー接点４ａとリレー接点４ｃとの接続状態から図３に示すリレー接点４ａとリレー接点４ｂとの接続に自動的に切り替わる。これにより、商用電力系統Ｂから専用負荷７、通常負荷８への電力供給が平常に行われる図３に示す平常時の電力供給系統に戻される。
【００２７】
つぎに、商用電力系統Ｂからの電力供給が長期的に望めないおそれがある災害時について説明する。
図５は、災害により商用電力系統から電力供給が長期的に望めないときの電力の流れを示す説明図である。矢印ｃは、太陽光発電装置Ｃ（パワコンＣ２）からの電力の流れを示す。ここでは、図３を適宜参照しながら説明する。
【００２８】
地震、その他の自然災害などにより商用電力系統Ｂからの電力供給が途絶えて分電盤Ｂ１の電源が完全に落ちると、前記停電時と同じく、回路切替え部４の回路接続が、図３に示すリレー接点４ａとリレー接点４ｂとの接続状態から図５に示すリレー接点４ａとリレー接点４ｃとの接続に自動的に切り替わる。
そして、商用電力系統Ｂからの電力供給が長期的に望めない非常事態になったときには、蓄電装置Ａの電力入力端子５の接続を、図３に示す分電盤Ｂ１への接続から図５に示す太陽光発電装置ＣのパワコンＣ２に備えられている図示省略の自立運転コンセントなどに繋ぎ替える。つぎに、パワコンＣ２に備えられている図示省略の運転モード切替えスイッチを平常運転モード側から自立運転モード側に切り替えて、パワコンＣ２を自立運転モードで運転させる。
すると、太陽電池Ｃ１で発電されてパワコンＣ２によって直流から交流に変換された電力は、電力入力端子５から充放電コントローラ２を通して蓄電池１に直接供給されて蓄電池１に一旦充電された後に、蓄電池１から放電されて専用負荷７に供給される。つまり、商用電力系統Ｂからの電力供給が長期的に望めない災害時において、最低限電力供給を必要とする例えば、冷蔵庫、テレビ、一部の照明などに対して太陽電池Ｃ１、蓄電池１から安定的に電力を供給することができる。
【符号の説明】
【００２９】
Ａ      蓄電装置
１      蓄電池
２      充放電コントローラ
３      ＤＣ／ＡＣインバータ
４      回路切替え部
５      電力入力端子
６      電力出力端子
７，８  負荷
Ｂ      商用電力系統
Ｂ１    分電盤
Ｃ      太陽光発電装置
Ｃ１    太陽電池
Ｃ２    パワコン
【図１】
0003171633.tif 000003
【図２】
0003171633.tif 000004
【図３】
0003171633.tif 000005
【図４】
0003171633.tif 000006
【図５】
0003171633.tif 000007