(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電装置および蓄電池を備え負荷に直流電力を供給する直流電源システム、に設けられた制御装置であって、
天気予報情報に基づき、対象日において、前記太陽光発電装置の発電電力のうち前記負荷で消費されない余剰電力の発生が開始する時刻での前記蓄電池のＳＯＣを決定する決定手段と、
前記蓄電池のＳＯＣが、前記余剰電力の発生が開始する時刻に前記決定手段によって決定されたＳＯＣとなるように、前記蓄電池の放電を制御する放電モード、を実行する実行手段と、
を備え、
前記決定手段は、前記天気予報情報に基づき前記対象日において発生することが予測される最大の余剰電力量を充電することで前記蓄電池が満充電状態となるように、前記余剰電力の発生が開始する時刻での前記蓄電池のＳＯＣを決定し、
前記実行手段は、前記蓄電池のＳＯＣが前記決定手段によって決定されたＳＯＣとなるまでに要する放電時間を算出し、前記余剰電力の発生が開始する時刻から、前記算出した放電時間だけ溯った時刻に、前記蓄電池の放電を開始させる、
制御装置。
【請求項２】
前記実行手段は、前記天気予報情報に基づく災害の発生の可能性があるときには、前記放電モードの実行を中断し、前記蓄電池のＳＯＣを最大に維持するように前記蓄電池の充放電を制御する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記実行手段は、前記対象日において、前記余剰電力が発生しなくなった後、前記蓄電池のＳＯＣが予め定められたＳＯＣとなるまで前記蓄電池を放電させる、請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記決定手段は、前記天気予報情報に示される天気であった前記対象日よりも前の日であって予め定められた期間中の日に発生したそれぞれの余剰電力量のうちの最大の余剰電力量と同じ大きさの電力量を充電することで前記蓄電池が満充電状態となるように、前記余剰電力の発生が開始する時刻での前記蓄電池のＳＯＣを決定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記決定手段は、前記天気予報情報から、前記対象日において発生する余剰電力量を推定し、推定した余剰電力量に対応する電力量を充電することで前記蓄電池が満充電状態となるように、前記余剰電力の発生が開始する時刻での前記蓄電池のＳＯＣを決定する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源システムの制御装置に関し、より具体的には、太陽光発電装置と蓄電池とを備える直流電源システムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電等の自然エネルギーの利用が注目される中で、施設および住宅にも太陽光発電装置が設置されることが多くなってきている。現状では、太陽光発電装置で発生した直流電力を、パワーコンディショナーによって交流電力に変換して利用するものがほとんどである。ところで、通信装置のような負荷には、直流電力を入力電力とするものもある。災害などによる停電時には、太陽光発電装置で発生した直流電力を通信装置に供給することが望ましいが、上述のように太陽光発電装置の発電電力を交流に変換して利用することが前提となっていると、通信装置に直流電力を供給することができない。災害時の非常用電源（バックアップ用電源）確保の観点から、停電時でも通信装置に直流電力を供給できるように、太陽光発電装置で発生した直流電力を通信装置に供給できる構成を採用した直流電源システムが注目されつつある。
【０００３】
図１を参照して従来の無線基地局の直流電源システムの概要について説明する。図１は従来の直流電源システムの概要を示すブロック図である。図１に示すように、従来の直流電源システム１は、商用電源６からの交流電力を直流電力に変換する整流器５と、太陽光発電装置３と、蓄電池４と、整流器５、太陽光発電装置３および蓄電池４から直流電力を供給される通信装置（負荷）２とで構成される。太陽光発電装置３は４８Ｖバス（ノードＮと同電位のライン）に直接接続され、太陽光発電装置３の発電電力が優先的に通信負荷２に供給される（矢印ＡＲ２）。直流電源システム１では太陽光発電装置３の発電電力を整流器２の出力電力に比べて優先的に使用できることが望ましい（矢印ＡＲ１よりも矢印ＡＲ２のような電力の流れが望ましい）。太陽光発電装置３の出力電圧を、通信装置２の入力電圧範囲を満たす範囲で、整流器５の出力電圧以上に設定することによって太陽光発電装置３の発電電力を優先的に通信装置２に供給できる（矢印ＡＲ２）。
【０００４】
災害による停電時には、商用電源６からの交流電力が利用できなくなるが、図１の直流電源システム１によれば、太陽光発電装置３および蓄電池４から通信装置２に直流電力を供給することができる（矢印ＡＲ２、ＡＲ３）。すなわち、太陽光発電装置３および蓄電池４が、災害時（停電時）に通信装置２に電力を供給するための非常用電源（バックアップ用電源）として機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４-４２４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
太陽光発電装置にパワーコンディショナーを用いる場合は、発電電力が設備の負荷を上回るときに系統に逆潮流するなどして有効に活用することが可能である。しかしながら、上述のような直流電源システム（直流供給システム）においては太陽光発電装置の発電電力が設備の負荷の消費電力を上回る場合、余剰電力は熱として放出されるため、有効に活用することができない。これを解決する手段として、蓄電池の充放電による太陽光発電装置の余剰電力の利活用のために、従来の非常用電源用の電池残量を残しつつ（従来の非常用電源用の電池残量に加えてさらに）余剰電力充電分だけ蓄電池の容量を増やす方法が考えられるが、その分コストや設置スペースなどの増加を伴うので、蓄電池の容量には制限がある。仮に蓄電池の容量を増やしたとしても、雨の日のように余剰電力がほとんど発生しない場合には、増やした分の蓄電池の容量を余剰電力で埋める（充電する）ことができず有効活用できないので、この点からも、蓄電池の容量には制限があると言える。しかしながら現在、蓄電池の容量が制限される場合に、発電電力を最大限活用する方法はあまり提案されていない。さらに、災害によって停電が発生したときに通信装置などの負荷に長時間の電力供給を可能とするため、災害に備えて蓄電池の残存容量（ＳＯＣ：State  Of  Charge）をできるだけ高くしておくことが望ましい。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、限られた蓄電池容量で太陽光発電装置の余剰電力を最大限に活用するとともに、災害による停電時に備えて蓄電池のＳＯＣを高い状態に保つことが可能な直流電源システムの制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る制御装置は、太陽光発電装置および蓄電池を備え負荷に直流電力を供給する直流電源システム、に設けられた制御装置であって、天気予報情報に基づき、対象日において、太陽光発電装置の発電電力のうち負荷で消費されない余剰電力の発生が開始する時刻での蓄電池のＳＯＣを決定する決定手段と、蓄電池のＳＯＣが、余剰電力の発生が開始する時刻に決定手段によって決定されたＳＯＣとなるように、蓄電池の放電を制御する放電モード、を実行する実行手段と、を備え、決定手段は、天気予報情報に基づき対象日において発生することが予測される最大の余剰電力量を充電することで蓄電池が満充電状態となるように、余剰電力の発生が開始する時刻での蓄電池のＳＯＣを決定する。
【０００９】
上記の直流電源システムの制御装置によれば、対象日において、余剰電力の発生が開始する時刻での蓄電池のＳＯＣが決定され、その時刻に蓄電池のＳＯＣが決定されたＳＯＣとなるように蓄電池の放電が制御される（放電モードが実行される）。ここで、余剰電力の発生が開始する時刻での蓄電池のＳＯＣは、天気予報情報に基づき対象日において発生することが予測される最大の余剰電力量を充電することで蓄電池が満充電状態となるように、決定される。そのため、放電モードによる蓄電池の放電を最小限にとどめつつ（ＳＯＣを高い状態に保ちつつ）、放電後の蓄電池によって、対象日において発生する余剰電力をすべて充電できるようになる。とくに、余剰電力の発生が開始する時刻での蓄電池のＳＯＣは、天気予報情報に基づいて定められているので、天気に応じた蓄電池の放電制御が可能になる。たとえばその対象日の天気が曇り又は雨であると予測される場合には、晴れの日よりも余剰電力が小さくなるので、その分、放電モードによる蓄電池の放電量を減らして蓄電池のＳＯＣを高い状態に保ちつつ、余剰電力をすべて蓄電池に充電することができるようになる。よって、限られた蓄電池容量で太陽光発電装置の余剰電力を最大限に活用するとともに、災害による停電時に備えて蓄電池のＳＯＣを高い状態に保つことが可能となる。
【００１０】
実行手段は、天気予報情報に基づく災害の発生の可能性があるときには、放電モードの実行を中断し、蓄電池のＳＯＣを最大に維持するように蓄電池の充放電を制御してもよい。これにより、災害が発生したときには、満充電状態の蓄電池を非常用電源として用いることで、負荷への電力供給の時間を長くすることができる。
【００１１】
実行手段は、蓄電池のＳＯＣが決定手段によって決定されたＳＯＣとなるまでに要する放電時間を算出し、余剰電力の発生が開始する時刻から、算出した放電時間だけ溯った時刻に、蓄電池の放電を開始させてもよい。これにより、蓄電池が放電を開始する前の状態、つまり蓄電池のＳＯＣが高い状態にある時間をできるだけ長くすることができる。
【００１２】
実行手段は、対象日において、余剰電力が発生しなくなった後、蓄電池のＳＯＣが予め定められたＳＯＣとなるまで蓄電池を放電させてもよい。これにより、蓄電池のＳＯＣが予め定められたＳＯＣを下回らないようにしつつ、蓄電池に充電された余剰電力を有効活用することができる。
【００１３】
決定手段は、天気予報情報に示される天気であった対象日よりも前の日であって予め定められた期間中の日に発生したそれぞれの余剰電力量のうちの最大の余剰電力量と同じ大きさの電力量を充電することで蓄電池が満充電状態となるように、余剰電力の発生が開始する時刻での蓄電池のＳＯＣを決定してもよい。これにより、天気予報情報に示される天気であった過去の日に発生した余剰電力量を参考として、余剰電力の発生が開始する時刻での蓄電池のＳＯＣを決定することができる。
【００１４】
決定手段は、天気予報情報から、対象日において発生する余剰電力量を推定し、推定した余剰電力量に対応する電力量を充電することで蓄電池が満充電状態となるように、余剰電力の発生が開始する時刻での蓄電池のＳＯＣを決定してもよい。これにより、天気情報から推定した余剰電力量を参考として、余剰電力の発生が開始する時刻での蓄電池のＳＯＣを決定することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、限られた蓄電池容量で太陽光発電装置の余剰電力を最大限に活用するとともに、災害による停電時に備えて蓄電池のＳＯＣを高い状態に保つことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の直流電源システムの概略構成を示す図である。
【図２】実施形態に係る制御装置が設けられる直流電源システムの概略構成を示す図である。
【図３】制御部のハードウェア構成を示す図である。
【図４】蓄電池の充放電制御の例を概念的に示す図である。
【図５】制御部の詳細構成の一例を示す図である。
【図６】直流電源システムの動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】制御部の詳細構成の別の例を示す図である。
【図８】直流電源システムの動作の別の例を示すフローチャートである。
【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説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１８】
［直流電源システムの基本構成］
図２は、実施形態に係る制御装置が設けられる、直流電源システムの概略構成を示す図である。直流電源システム１０は、商用電源６からの電力（外部電力）を利用可能に構成されている。直流電源システム１０は、通信装置２０と、太陽光発電装置３０と、蓄電池４０と、整流器５０とを含む。本実施形態に係る制御装置は、後述の整流器５０に含まれる制御装置５２として実現される。
【００１９】
通信装置２０は、電力を受けて動作する負荷であって、無線基地局を含んで構成される。この負荷は、一般家庭またはオフィスのような負荷と比較して、とくに、直流電力を消費する点、および消費電力の変動が小さくほぼ一定とみなせる点、において相違する。
【００２０】
太陽光発電装置３０は、太陽光を受けてその日射量に応じた大きさの直流電力を発生する発電装置であって、ソーラーパネルなどを含んで構成される。直流電源システム１０において、太陽光発電装置３０は、通信装置２０に供給するための電力を発生する。太陽光発電装置の出力電圧（太陽光発電装置出力電圧Ｖｐｖ）は、一定電圧（たとえば５５Ｖ）に設定されている。
【００２１】
蓄電池４０は、直流電源システム１０において、太陽光発電装置３０が発生した電力のうち通信装置２０で消費されない電力（余剰電力）を充電する。また、蓄電池４０は、放電によって通信装置２０に電力を供給する。
【００２２】
災害によって停電が発生し、商用電源６からの電力が利用できなくなったときには、太陽光発電装置３０および蓄電池４０をバックアップ用電源として用いることで、通信装置２０に直流電源を供給することができる。
【００２３】
電力線ＰＬは、通信装置２０と、太陽光発電装置３０と、蓄電池４０と、整流器５０とを電気的に接続するバスラインである。バスラインの電圧（バス電圧）は、通信装置２０の定格電圧（たとえば５７Ｖ）を超えない電圧（たとえば４８Ｖ）となるように制御される。電力線ＰＬは、電力線ＰＬ１と、電力線ＰＬ２とを含む。電力線ＰＬ１は、通信装置２０および太陽光発電装置３０と、後述の整流器５０の端子ＴＥＲＭ２とを接続する部分である。電力線ＰＬ２は、蓄電池４０と、後述の整流器５０の端子ＴＥＲＭ３とを接続する部分である。なお、端子ＴＥＲＭ２、通信装置２０および太陽光発電装置３０の接続点が、ノードＮ１として概念的に図示される。
【００２４】
整流器５０は、交流電力を直流電力に変換して出力する電力変換装置である。直流電源システム１０において、整流器５０は、通信装置２０および蓄電池４０に電気的に接続され、商用電源６（外部電源）からの交流電力を直流電力に変換し、通信装置２０および蓄電池４０に向かって出力する。整流器５０は、端子ＴＥＲＭ１〜ＴＥＲＭ３と、整流部５１と、制御装置５２と、電流センサ５６ａ，５６ｂと、電圧センサ５７ａと、リレーＲＬとを含む。
【００２５】
端子ＴＥＲＭ１は、交流電力が入力される入力端子であり、商用電源６に接続される。端子ＴＥＲＭ２は、直流電力が入力されまたは直流電力を出力する入出力端子であり、通信装置２０および太陽光発電装置３０に接続される。端子ＴＥＲＭ３も、端子ＴＥＲＭ２と同様に、入出力端子であり、蓄電池４０に接続される。これにより、通信装置２０と、太陽光発電装置３０と、蓄電池４０とは、電力線ＰＬ、端子ＴＥＲＭ２,Ｔ３およびリレーＲＬを介して電気的に接続される。なお、リレーＲＬは、蓄電池４０の過充電を防止する等のために開状態（非導通状態）とされるものであって、通常は閉状態（導通状態）とされる。
【００２６】
整流部５１は、端子ＴＥＲＭ１に入力された交流電力を直流電力に変換する。整流部５１は、整流回路および電圧変換回路（昇圧回路または降圧回路）などを組み合わせて構成される。整流部５１から出力される直流電力の電圧は、整流器５０の出力電圧（整流器出力電圧Ｖｒｃ）であり、整流部５１を構成する回路を制御することによって調整可能である。
【００２７】
制御装置５２は、整流器５０に含まれる要素、とくに整流部５１を制御することによって直流電源システム１０を制御する。制御装置５２による整流部５１の制御は、制御装置５２から整流部５１に送られる制御信号または制御装置５２と整流部５１との間で送受信される通信信号を用いて行なわれる。制御装置５２は、制御部５３と、電流検出部５６と、電圧検出部５７と、取得部５８とを含む。
【００２８】
制御部５３は、制御装置５２の全体制御を行う部分である。とくに、制御部５３は、蓄電池４０の充電および放電を制御する。蓄電池４０の充電および放電は、整流部５１を制御し、整流器出力電圧Ｖｒｃを調整することによって行われる。蓄電池４０を放電させるには、整流器出力電圧Ｖｒｃが、蓄電池電圧Ｖｂａｔよりも十分に低い電圧（ＶＤ）となるように調整される。蓄電池４０を充電するには、整流器出力電圧Ｖｒｃが、蓄電池電圧Ｖｂａｔよりも十分に高い電圧（ＶＵ）となるように調整される。余剰電力が発生しているときには、整流器出力電圧Ｖｒｃが蓄電池電圧Ｖｂａｔ以下であってもよい。また、蓄電池４０を充電も放電もさせない（蓄電池４０を待機させる）ために、整流器出力電圧Ｖｒｃが、蓄電池電圧Ｖｂａｔに等しくなるように調整される。なお、蓄電池４０の充電および放電を強制的に停止するために、前述のリレーＲＬを開状態とする制御が行われてもよい。リレーＲＬの開状態および閉状態は、制御部５３からの制御信号によって切り替えられる。
【００２９】
ここで、図３を参照して、制御部５３のハードウェア構成について説明する。図３に示されるように、制御部５３は、物理的には、１または複数のＣＰＵ（Central  Processing  unit）６１、主記憶装置であるＲＡＭ（Random  Access  Memory）６２およびＲＯＭ（Read  Only  Memory)６３、データ送受信デバイスである通信モジュール６６、半導体メモリなどの補助記憶装置６７、操作盤（操作ボタンを含む）やタッチパネルなどのユーザの入力を受け付ける入力装置６８、ディスプレイなどの出力装置６９などのハードウェアを備えるコンピュータとして構成される。制御部５３の機能は、たとえば、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２などのハードウェア上に１または複数の所定のコンピュータソフトウェア（プログラム）を読み込ませることにより、ＣＰＵ６１の制御のもとで通信モジュール６６、入力装置６８、出力装置６９、を動作させるとともに、ＲＡＭ６２および補助記憶装置６７におけるデータの読み出しおよび書き込みを行うことで実現することができる。後述の制御部５５についても同様である。
【００３０】
再び図２に戻り、電流検出部５６は、電流センサ５６ａを用いて、整流部５１とノードＮ２との間を流れる電流を検出する。ノードＮ２は、整流部５１、端子ＴＥＲＭ２およびリレーＲＬ（リレーＲＬが閉状態のときは端子ＴＥＲＭ３）の接続ノードである。また、電流検出部５６は、電流センサ５６ｂを用いて、ノードＮ２と端子ＴＥＲＭ２との間を流れる電流を検出する。電流センサ５６ａによって検出される電流と、電流センサ５６ｂによって検出される電流との差分から、電流検出部５６は、蓄電池４０の充放電電流を検出することもできる。
【００３１】
電圧検出部５７は、整流部５１と端子ＴＥＲＭ２との間の電圧を、電圧センサ５７ａを用いて検出する。この電圧は、電力線ＰＬの電圧（バス電圧）であり、蓄電池４０の電圧でもある。電流検出部５６および電圧検出部５７によって蓄電池４０の充放電電流および電圧が検出されれば、蓄電池４０の充放電電力が分かるので、蓄電池４０のＳＯＣを検出することもできる。
【００３２】
以上説明した直流電源システム１０のようなシステムにおいて、蓄電池４０の容量には制限がある。したがって、そのような制限のもと、太陽光発電装置３０の発電電力を最大限活用するように、蓄電池４０の充放電制御を行うことが望ましい。また、災害によって停電が発生したときに通信装置２０に長時間の電力供給を可能とする（非常時にも一定の時間通信サービスを継続できるようにする）ため、災害時の非常用電源として利用できるように、蓄電池４０のＳＯＣをできるだけ高くしておくことが望ましい。
【００３３】
そこで、本実施形態では、制御装置５２が天候情報や日照（日射）情報などを含む天気予報情報に基づき、或る一日（以下、「対象日」という）において発生する太陽光発電装置３０の余剰電力をすべて蓄電池４０に充電し、それとともに蓄電池４０のＳＯＣをできるだけ高く維持するように、蓄電池４０の充放電を制御する。
【００３４】
制御装置５２が天気予報情報を得るための手法はとくに限定されない。たとえば、直流電源システム１０において、天気情報は、ネットワーク経由で受信してもよい。図２に示される例では、そのような天気情報を取得するための部分としの取得部５８を、制御装置５２は含んでいる。
【００３５】
［充放電制御の概要］
図４は、対象日に、直流電源システム１０において実行される蓄電池４０の充放電制御の例を概念的に示す図である。このグラフの横軸は時刻を示し、縦軸は蓄電池４０のＳＯＣ（％）を示す。ここでは、対象日についての天気予報情報の結果（「晴」、「曇」または「雨」という天気）に応じた、蓄電池４０の充放電制御が行われる。時刻ｔ１は、対象日において余剰電力の発生が開始する時刻を示す。時刻ｔ２は、余剰電力の発生が終了する時刻を示す。期間Ｔ１は、余剰電力が発生している期間であり、時刻ｔ１〜ｔ２の期間である。期間Ｔ２は、後述の回帰充電または回帰放電（図６のステップＳ８１〜Ｓ８５）が実行される期間であり、時刻ｔ２〜ｔ３の期間である。
【００３６】
まず、天気予報情報に基づき、対象日において、太陽光発電装置３０の余剰電力の発生が開始する時刻ｔ１での蓄電池４０のＳＯＣが決定される。この決定を行う手段（決定手段）は、たとえば後述のパラメータ決定部５３３（図５）によって実現される。余剰電力の発生が開始する時刻ｔ１は、過去の実績値などから求められる。ここで決定されるＳＯＣは、天気予報情報に基づき対象日において発生することが予測される最大の余剰電力量を充電することで蓄電池４０が満充電状態（ＳＯＣ＝１００％）となるＳＯＣである。なお、余剰電力量は、余剰電力が発生する期間Ｔ１において発生した余剰電力の電力量である。余剰電力量は、天気によって異なる。雨の日に発生することが予測される最大の余剰電力量は比較的小さいので、決定されるＳＯＣは比較的大きな値（「ＳＯＣ雨」として図示）である。晴れの日に発生することが予測される最大の余剰電力量は比較的大きいので、決定されるＳＯＣは比較的小さな値（「ＳＯＣ晴」として図示）である。曇りの日の場合は、それらの間の値（「ＳＯＣ曇」として図示）である。
【００３７】
そして、蓄電池４０のＳＯＣが、余剰電力の発生が開始する時刻ｔ１に、上述の決定されたＳＯＣとなるように蓄電池４０の放電を制御する、放電モードが実行される。この放電モードを実行する手段（実行手段）は、たとえば後述のモード移行部５３５（図５）によって実現される。図４に示す例では蓄電池４０のＳＯＣがもともと「ＳＯＣ雨」となっているので、蓄電池４０のＳＯＣを「ＳＯＣ晴」または「ＳＯＣ曇」とする場合に、時刻ｔ１よりも前の時刻ｔ晴または時刻ｔ曇において、蓄電池４０の放電が開始される。時刻ｔ晴または時刻ｔ曇は、時刻ｔ１から、放電に要する時間（放電時間）溯った時刻に設定される。放電に要する時間（放電時間）については、通信装置２０の消費電力がおよそ一定であることを利用して求めることができる。たとえば、蓄電池４０の放電電力量を、蓄電池４０の放電電力（すなわち通信装置２０の消費電力）で除することによって、放電時間が算出できる。
【００３８】
このように、対象日において、余剰電力の発生が開始する時刻ｔ１での蓄電池４０のＳＯＣが決定され、その時刻に蓄電池４０のＳＯＣが決定されたＳＯＣとなるように蓄電池４０の放電が制御される（放電モードが実行される）。時刻ｔ１での蓄電池４０のＳＯＣは、天気予報情報に基づき対象日において（期間Ｔ１において）発生することが予測される最大の余剰電力量を充電することで蓄電池４０が満充電状態となるように、決定される。そのため放電モードによる蓄電池４０の放電を最小限にとどめつつ（ＳＯＣを高い状態に保ちつつ）、放電後の蓄電池４０によって、対象日において発生する余剰電力をすべて充電できるようになる。とくに、余剰電力の発生が開始する時刻ｔ１での蓄電池４０のＳＯＣは、天気予報情報に基づいて定められているので、天気に応じた蓄電池４０の放電制御が可能になる。たとえばその対象日の天気が曇りや雨であると予測される場合には、晴れの日よりも余剰電力が小さくなるので、その分、放電モードによる蓄電池４０の放電量を減らして蓄電池４０のＳＯＣを高い状態に保ちつつ、余剰電力をすべて蓄電池４０に充電することができるようになる。よって、限られた蓄電池容量で太陽光発電装置３０の余剰電力を最大限に活用するとともに、災害による停電時に備えて蓄電池４０のＳＯＣを高い状態に保つことが可能となる。また、上述のように、蓄電池４０の放電時間を算出し、時刻ｔ１から、算出した放電時間だけ溯った時刻（「ｔ晴」、「ｔ曇」）に蓄電池４０の放電を開始させることにより、蓄電池４０が放電を開始する前の状態、つまり蓄電池４０のＳＯＣが高い状態にある時間をできるだけ長くすることができる。
【００３９】
さらに本実施形態では、天気予報情報に基づく災害の可能性があるときには、上述の放電モードの実行が中断される。そして、蓄電池４０のＳＯＣを最大に維持するように（ＳＯＣが１００％に維持されるように）蓄電池４０の充放電が制御される。これにより、災害が発生したときには、満充電状態の蓄電池４０を非常用電源として用いることで、通信装置２０への電力供給の時間を長くすることができる。
【００４０】
また、図４に示されるように、対象日において、余剰電力が発生しなくなった時刻ｔ２の後、蓄電池４０のＳＯＣが予め定められたＳＯＣとなるまで蓄電池４０の放電が制御される。この例では、予め定められたＳＯＣは、ＳＯＣ雨と同じである。また、時刻ｔ３において、蓄電池４０のＳＯＣが予め定められたＳＯＣとなる。このように蓄電池４０のＳＯＣが予め定められたＳＯＣを下回らないようにしつつ、蓄電池４０に充電された余剰電力を放電（つまり通信装置２０に供給）して、余剰電力を有効活用することができる。
【００４１】
時刻ｔ１における蓄電池４０のＳＯＣを決定するために、対象日に発生する余剰電力量をどのように見積もるのか、ということについては、いくつかの手法が考えられる。
【００４２】
第１の手法は、天気予報情報に示される対象日の天気と同じ天気であった過去の日（対象日よりも前の日）に発生した余剰電力量を参考に、対象日に発生する余剰電力量を見積もる、という手法である。ここでの天気予報情報に示される対象日の天気とは、晴れ、曇り、雨といった天気の種類を意味している。参考とする余剰電力量は、対象日よりも前の日であって予め定められた期間（たとえば一カ月間）中に発生したそれぞれの余剰電力量である。たとえば、各余剰電力量のうちの最大の余剰電力量を、対象日に発生する余剰電力量として見積もる。このようにして見積もった余剰電力量と同じ大きさの電力量を充電することで蓄電池４０が満充電状態となるように、時刻ｔ１での蓄電池４０のＳＯＣが決定される。
【００４３】
第２の手法は、天気予報情報から、対象日において発生する余剰電力量を推定するという手法である。ここでの天気予報情報は、日照（日射）情報、気温情報などである。そのような天気予報情報から太陽光発電装置３０の発電電力を予測し、通信装置２０の消費電力との差分から、太陽光発電装置３０の余剰電力量を推定（算出）することができる。このようにして推定した余剰電力量と同じ大きさの電力量を充電することで蓄電池４０が満充電状態となるように、時刻ｔ１での蓄電池４０のＳＯＣが決定される。また、このように日射情報、気温情報などの天気予報情報から余剰電力量を推定する場合には、天気の種類から余剰電力量を見積もる場合よりも、さらに精度よく余剰電力量を推定することができる。たとえば先に説明したように天気の種類から余剰電力量を見積もる場合には、晴れ、曇り、雨といった３つの天気の種類に応じて、３通りの異なる余剰電力量を見積もることになる。これに対し、日射情報、気温情報などの天気予報情報から余剰電力量を推定すれば、３通りよりも多い（たとえば１０通りあるいはそれ以上も可能）の異なる余剰電力量を推定することができる。
【００４４】
以上説明したような直流電源システム１０における蓄電池４０の充放電の制御は、制御部５３によって実現される。以下、制御部５３のより具体的な機能ブロックおよび制御の内容について、図５および図６を参照して説明する。図５および図６の例では、先に説明した第１の手法によって余剰電力量を見積もっている。
なお、制御部５３の各機能は、先に説明した図３のハードウェア構成を用いて実現される。
【００４５】
図５は、制御部５３の詳細構成の一例を示す図である。図６は、図５に示される制御部５３の制御による、直流電源システム１０の動作の一例を示すフローチャートである。
【００４６】
ステップＳ１において、ＳＯＣ雨が入力される。この処理は、データ入力部５３１によって実行される。この例では、データ入力部５３１が、先に図４を参照して説明した時刻ｔ３における蓄電池４０のＳＯＣとして、ＳＯＣ雨を受け付ける。データ入力部５３１へのデータの入力は、たとえば直流電源システム１０の使用者（管理者）が行う。
【００４７】
ステップＳ２において、過去一カ月間における最短余剰発電開始時刻ｔ１および最大余剰充電量Ｐが確認され、上述の時刻ｔ１（図４）および対象日に発生する余剰電力量とされる。この処理は、データ記憶部５３２を用いて行われる。この例では、データ記憶部５３２に、直流電源システム１０における過去の最短余剰発電開始時刻および最大余剰充電量の情報が記憶されており、それらのうちの過去一カ月間における情報が取り出されて確認される。
【００４８】
ステップＳ３１〜Ｓ３３において、天気の種類に応じたＳＯＣの値およびそのＳＯＣの値に対応する時刻が決定される。この処理は、パラメータ決定部５３３によって実行される。この例では、ＳＯＣ雨については先のステップＳ１で決まっているので、パラメータ決定部５３３は、ＳＯＣ晴およびＳＯＣ曇を決定（算出）する。ステップＳ３１では、ＳＯＣ晴が、ＳＯＣ晴＝１００−Ｐ／ＦＣＣとして決定される。Ｐは、上述の最大余剰充電量Ｐである。ＦＣＣは、蓄電池４０の満充電容量である。ステップＳ３２では、ＳＯＣ曇が、ＳＯＣ曇＝（ＳＯＣ雨＋ＳＯＣ晴）／２として決定される。ステップＳ３３では、時刻ｔ晴（またはｔ曇）が、ｔ晴（曇）＝Ｔ−（ＦＣＣ×（ＳＯＣ雨−ＳＯＣ晴（曇））／Ｑ）として決定される。Ｑは、通信装置２０の消費電力（負荷電力）である。
【００４９】
ステップＳ４において、モード判定処理が行われる。この処理は、モード判定部５３４によって実行される。この例では、時刻ｔ１における蓄電池４０のＳＯＣが、ＳＯＣ晴となるように蓄電池４０を放電させるモード（第１のモード）、ＳＯＣ曇となるように蓄電池４０を放電させるモード（第２のモード）、および、ＳＯＣ雨となるように蓄電池４０を放電させるモード（第３のモード）のいずれのモードを実行すべきか、をモード判定部５３４が判定する。この判定は、天気予報情報に基づいて行われる。たとえば天気予報情報に示される対象日の天気が晴れであれば、第１のモードを実行すべきと判定される。天気予報情報は、このステップＳ４において取得されてもよいし、このステップＳ４よりも前の段階で取得されていてもよい。天気予報情報は、たとえばデータ入力部５３１に入力されて取得される。
【００５０】
さらに、ステップＳ４において、対象日に災害が発生する可能性があるか否かも判定される。この処理も、モード判定部５３４によって実行される。たとえば天気予報情報に災害発生の可能性を示す情報が含まれている場合には、当該情報から、対象日に災害が発生する可能性があると判定される。また、天気予報情報により雷雨や豪雨が予測されるのであれば、それによって災害が発生する可能性があると判定される。
【００５１】
ステップＳ５１〜Ｓ５５では、上述のステップＳ４で判定されたモードが実行されるように、各モードに処理が移行される。この移行処理は、モード移行部５３５によって実行される。第１のモードの場合（図６で「晴」として図示）には、時刻ｔがｔ晴になるまで処理が待機され（ステップＳ５２：ＮＯ）、第２のモードの場合（図６で「曇」として図示）には、時刻ｔがｔ曇になるまで処理が待機され（ステップＳ５３：ＮＯ）、その後（ステップＳ５２：ＹＥＳ、ステップＳ５３：ＹＥＳ）、蓄電池４０の放電が開始される（ステップＳ５４）。蓄電池４０の放電は、時刻ｔがｔ１となるまで継続される（ステップＳ５５：ＮＯ）、その後、ステップＳ７１に処理がすすめられる（ステップＳ５５：ＹＥＳ）。第３のモードの場合（図６で「雨」として図示）、この例では、蓄電池４０の放電を行なうことなくステップＳ７１に処理がすすめられる。これらの処理は、モード移行部５３５が時刻管理部５３９から時刻ｔの情報を取得し、取得した時刻ｔの情報を用いて実行する。
【００５２】
一方、先のステップＳ４において、対象日に災害が発生する可能性があると判定されていた場合には、ステップＳ６１に処理がすすめられる。このとき、モード移行部５３５は、対象日に災害が発生する可能性があるという情報を示すＦＬＡＧを、先のステップＳ１で入力されたＳＯＣ雨とともに、災害時運転部５３６に送る。
【００５３】
ステップＳ６１〜Ｓ６５では、災害による停電に備えて、蓄電池４０のＳＯＣをできるだけ高く維持するための制御が実行される。この処理は、災害時運転部５３６によって実行される。この例では、停電が発生するまでの間、蓄電池４０が強制充電等により満充電状態に維持される（ステップＳ６１、ステップＳ６２：ＮＯ）。停電が発生すると（ステップＳ６２：ＹＥＳ）、先に説明したように、蓄電池４０、あるいは太陽光発電装置３０および蓄電池４０がバックアップ用電源として、停電が回復するまでの間、通信装置２０に電力を供給する（ステップＳ６３：ＮＯ）。この電力供給により、蓄電池４０のＳＯＣは低下し得る。停電が回復すると（ステップＳ６３：ＹＥＳ）、蓄電池４０のＳＯＣがＳＯＣ雨となるまで、蓄電池４０が充電される（ステップＳ６４、ステップＳ６５：ＮＯ）。その後（ステップＳ６５：ＹＥＳ）、ステップＳ８６に処理が進められる。これらの処理は、災害時運転部５３６が電池監視部５４０から蓄電池４０のＳＯＣの情報を取得し、取得したＳＯＣの情報を用いて実行する。
【００５４】
ステップＳ７１〜Ｓ７２において、夕方放電開始時刻（図４の時刻ｔ２）までの間、ＰＶ余剰充電処理が実行される（ステップＳ７１、ステップＳ７２：ＮＯ）。この処理は、ＰＶ余剰充電部５３７によって実行される。余剰電力が発生する時間帯（図４の期間Ｔ）において発生した太陽光発電装置３０の余剰電力は、蓄電池４０に充電される。夕方放電開始時刻に至ると（ステップＳ７２：ＹＥＳ）、ステップＳ８１に処理が進められる。これらの処理は、ＰＶ余剰充電部５３７が時刻管理部５３９から時刻ｔの情報を取得し、取得した時刻ｔの情報を用いて実行する。
【００５５】
ステップＳ８１〜Ｓ８５において、蓄電池４０のＳＯＣがＳＯＣ雨に近づくように蓄電池４０の充放電制御（回帰充電または回帰放電）が行われる。この処理は、回帰処理部５３８によって実行される。蓄電池４０のＳＯＣがＳＯＣ雨よりも大きい場合には（ステップＳ８１：ＹＥＳ）、蓄電池４０のＳＯＣがＳＯＣ雨となるまで蓄電池４０を放電し（ステップＳ８２、ステップＳ８３：ＮＯ）、その後（ステップＳ８３：ＹＥＳ）、ステップＳ８６に処理が進められる。逆に、蓄電池４０のＳＯＣがＳＯＣ雨よりも以下の場合には（ステップＳ８１：ＮＯ）、蓄電池４０のＳＯＣがＳＯＣ雨となるまで蓄電池４０を充電し（ステップＳ８４、ステップＳ８５：ＮＯ）、その後（ステップＳ８５：ＹＥＳ）、ステップＳ８６に処理が進められる。これらの処理は、回帰処理部５３８が先のステップＳ１で入力されたＳＯＣ雨を（たとえばモード移行部５３５、ＰＶ余剰充電部５３７を介して）取得し、また、電池監視部５４０から蓄電池４０のＳＯＣの情報を取得し、取得した各情報を用いて実行する。
【００５６】
ステップＳ８６において、次の対象日（現在の対象日の次の日）について、上述のフローの処理を再び開始する時刻に至るまでの間、処理が待機される。当該時刻に至ると、再びステップＳ１に処理が戻される。なお、ステップＳ１の処理において入力されるＳＯＣに変更が無い場合には、ステップＳ１の処理はスキップしてもよい。
【００５７】
［数値例］
図５および図６を参照して説明した処理における数値例を示す。たとえば、非常用電源として蓄電池４０が満たすべき電池残量を８０Ｗｈとし、蓄電池４０の満充電容量を１００Ｗｈとする。また、過去一カ月間における一日の最大余剰充電量（最大の余剰電力量）を５０Ｗｈとし、対象日において実際に発生した余剰充電量（余剰電力量）を４０Ｗｈとする。通信装置２０の消費電力を１０Ｗ（１時間当たりの消費電力量を１０Ｗｈ）とする。過去一カ月間における一日の余剰発電開始時刻（余剰電力の発生が開始する時刻）の実績からもっとも早い時刻を８：００とし、夕方放電開始時刻を１７：００とする。この場合、ＳＯＣ晴は５０％、ＳＯＣ曇は６５％、ＳＯＣ雨は８０％、ｔ晴は５：００、t曇は６：３０として求められる（決定される）。このとき、対象日の前日の１７：００に翌日の天気予報情報として晴れを取得した場合、対象日の５：００に蓄電池４０の放電を開始し、８：００から１７：００まで待機状態を原則として、余剰電力が発生した場合に蓄電池４０が余剰電力のみを充電するように、蓄電池４０の充放電が制御される。その後、１７：００の時点で蓄電池４０のＳＯＣが９０％なっているため、ＳＯＣが８０％になるまで放電を行い、ＳＯＣが８０％に到達した後は待機状態に移行する。
【００５８】
以上説明した図５および図６の例では、先に説明した第１の手法によって余剰電力量を見積もっていた。これに対し、次に説明する図７および図８の例では、先に説明した第２の手法によって余剰電力量を見積もる。この例では、図７に示される制御部５５が用いられる。以下では、図７および図８のうち、図５および図６との相違する部分についてのみ説明することとする。
【００５９】
ステップＳ２０１において、ＳＯＣ１が入力される。この処理は、データ入力部５５１によって実行される。このＳＯＣ１は、上述のＳＯＣ雨と同じ値であってもよいし異なっていてもよい。なお、このステップＳ２０１においてＳＯＣ１が入力されることに応じて、ステップＳ６５，Ｓ８１，Ｓ８３，Ｓ８５の処理で用いられるＳＯＣに対する基準も、ＳＯＣ１とされる。
【００６０】
ステップＳ２３１〜Ｓ２３３において、天気予報情報から推定した余剰電力量に応じたＮ通りのＳＯＣの値およびそのＳＯＣの値に対応する時刻が決定される。Ｎはたとえば１０あるいはそれよりも大きい整数であってよい。この処理は、パラメータ決定部５５３によって実行される。この例では、パラメータ決定部５５３は、ＳＯＣ１〜ＳＯＣＮまでのＮ個のＳＯＣの値をそれぞれ決定する。この中ではＳＯＣ１が最も小さくＳＯＣＮが最も大きい。ステップＳ２３１では、ＳＯＣＮが、ＳＯＣＮ＝１００−Ｐ／ＦＣＣとして決定される。ステップＳ２３２では、ＳＯＣｋ（ｋは１〜Ｎの間の整数）が、ＳＯＣｋ＝ＳＯＣ１−（ＳＯＣ１−ＳＯＣＮ）×ｋ／Ｎとして決定される。ステップＳ２３３では、時刻ｔｋが、ｔｋ＝ｔ１−（ＦＣＣ×（ＳＯＣ１−ＳＯＣｋ）／Ｑ）として決定される。
【００６１】
ステップＳ２０４において、モード判定処理が行われる。この処理は、モード判定部５５４によって実行される。この例では、時刻ｔｋにおける蓄電池４０のＳＯＣがＳＯＣｋとなるように、蓄電池４０を放電させるモードとして、ｋが１〜Ｎのいずれの値のモードを実行すべきか、をモード判定部５５４が判定する。この判定は、天気予報情報から推定した余剰電力量に基づいて行われる。たとえば天気予報情報における日射量が晴れの日のように最も大きくなる場合には、ｋ＝Ｎのモードを実行すべきと判定される。
【００６２】
ステップＳ５１〜Ｓ５５では、上述のステップＳ４で判定されたモードが実行されるように、各モードに処理が移行される。この移行処理は、モード移行部５５５によって実行される。ｋが２〜Ｎ−１のいずれかの場合には、時刻ｔがｔｋになるまで処理が待機され、その後、蓄電池４０の放電が開始される。図８に示される例では、ｋ＝２〜（Ｎ−１）およびｋ＝Ｎの場合が示される。すなわち、ｋ＝２〜（Ｎ―１）の場合には、時刻ｔがｔｋになるまで処理が待機され（ステップＳ２５２：ＮＯ）、ｋ＝Ｎの場合には、時刻ｔがｔＮになるまで処理が待機され（ステップＳ２５３：ＮＯ）、その後（ステップＳ２５２：ＹＥＳ、ステップＳ２５３：ＹＥＳ）、蓄電池４０の放電が開始される（ステップＳ５４）。
【００６３】
図７および図８の他の部分については、図５および図６の対応する部分と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００６４】
［数値例］
図７および図８を参照して説明した処理における数値例を示す。たとえば、非常用電源として蓄電池４０が満たすべき電池残量を８０Ｗｈとし、蓄電池４０の満充電容量を１００Ｗｈとする。また、天気予報情報（日射量などの予測情報）を用いて推定した対象日における余剰充電量（余剰電力量）を４２Ｗｈとし、対象日において実際に発生した余剰充電量を４３Ｗｈとする。通信装置２０の消費電力を１０Ｗ（１時間当たりの消費電力量を１０Ｗｈ）とする。Ｎ＝１０とし、過去一カ月間における一日の余剰発電開始時刻（余剰電力の発生が開始する時刻）の実績からもっとも早い時刻を８：００とし、夕方放電開始時刻を１７：００とする。この場合、余剰充電量が０〜５Ｗｈのときにｋ＝１、５〜１０Ｗｈのときにｋ＝２として、１０〜１５Ｗｈのときにｋ＝３として、１５〜２０Ｗｈのときにｋ＝４として、２０〜２５Ｗｈのときにｋ＝５として、２５〜３０Ｗｈのときにｋ＝６として、３０〜３５Ｗｈのときにｋ＝７として、３５〜４０Ｗｈのときにｋ＝８として、４０〜４５Ｗｈのときにｋ＝９として、４５〜５０Ｗｈのときにｋ＝１０として、天気予報情報から推定（算定）した余剰電力量から範囲を一定にしてｋを求めると、このケースでは、ｋ＝９として求める（決定する）ことができる。ＳＯＣ１はｋ＝１のときの最大余剰電力量（５Ｗｈ）を充電できるように９５％として求まり、ＳＯＣ１０はｋ＝１０のときの最大余剰電力量（５０Ｗｈ）を充電できるように５０％として求まるので、ＳＯＣ９は５５％として求まる。また、ｔ９は３：３０として求められる。たとえば対象日の前日の１７：００に対象日の天気予報情報として晴れの日のような比較的大きな日射量情報を取得した場合には、対象日の３：３０に蓄電池４０の放電を開始し、８：００から１７：００まで待機状態を原則として、余剰電力が発生した場合に蓄電池４０が余剰電力のみを充電するように、蓄電池４０の充放電が制御される。その後、１７：００の時点で蓄電池４０のＳＯＣが９８％となっているため、ＳＯＣが９５％になるまで放電を行い、ＳＯＣが９５％に到達した後は待機状態に移行する。
【００６５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでない。無線基地局のような通信装置２０に蓄電池４０の充放電制御装置が備わる場合には、整流器出力電圧Ｖｒｃの制御（調整）ではなく、充放電制御装置による蓄電池４０の充放電制御により、上述の蓄電池４０の充電／放電／待機を実施しても良い。また、上記実施形態は制御装置５２の内部に制御部５３，５５、電流検出部５６、電圧検出部５７を備えるものであったが、これらは制御装置５２の外部に設置しても良い。また、上記実施形態は、直流電源システム１０において太陽光発電装置３０の余剰電力を有効活用するというものであったが、このシステムの用途は、無線基地局のような通信装置２０に限定しなくても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１０…直流電源システム、２０…通信装置（負荷）、３０…太陽光発電装置、４０…蓄電池、５２…制御装置、５３３，５５３…パラメータ決定部（決定手段）、５３５，５５５…モード移行部（実行手段）。
【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】
0006708475.tif 000007
【図７】
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【図８】
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