(57)【要約】【課題】商用電源が停電し、発電機電源と太陽光発電システムとが並列運転できるようにし、かつ省スペース化を図ることができる。【解決手段】商用電源１１と発電機電源１７は、切換器１８により商用電源１１の停電時に発電機電源１７側に切り換えられ、負荷３１には発電機電源１７と太陽光発電システム１０から常時電力が供給される。前記停電時に、切換器信号受信回路３３が切換器１８の信号を受信すると、接点３３ａ１〜３３ａ５が条件に応じて、それぞれ個別に閉成される。例えば、発電機連系電圧・周波数同期運転範囲信号発生部３５からの信号が、接点３３ａ２を介してインバータ３２ａが制御される。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
停電時には商用電源から切り離されように構成され、商用電源の他に発電機電源を設け、商用電源の停電時に切換器により発電機電源に切り換えて太陽光発電システムと連系して運転し、負荷に給電するようにした発電機連系機能付系統連系形システムにおいて、
前記太陽光発電システムは、太陽電池と、この太陽電池からの直流電力を交流電力に変換するインバータと、このインバータで変換された交流電源と発電機電源とを連系させて負荷に給電させる電路に介挿された連系開閉器とを有するパワーコンディショナからなり、
パワーコンディショナには、インバータと連系開閉器を、商用電源から発電機電源に切り換えられる際に、連系して動作させる制御部を備えていることを特徴とする発電機連系機能付系統連系形システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力系統連系形太陽光発電システムにおいて、発電機（需要家に設置する常用または非常用発電機）との連系を可能にした発電機連系機能付系統形連系システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽光発電システムは、電力会社の配電線と連系する系統連系形システムと、配電線と連系しない独立形システムがある。（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】
太陽光発電システムの設計と施工（改訂２版）、太陽光発電懇話会［編］、オーム社、平成１２年２月発行。
【０００４】
この他、系統連系形の変形で蓄電池設備を備えた防災形システムもある。
【０００５】
図３Ａは、独立形システムの利用形態を示す概略構成図で、図３Ａにおいて、１は、太陽光発電電力を得る太陽電池で、この太陽電池１で発電された電力は、蓄電池２に蓄えられる。３は、インバータから構成されるパワーコンディショナで、このパワーコンディショナ３で直流電力が交流電力に変換されて街路灯、道路標識などの負荷４に供給される。この独立形システムは、電力系統（商用電源）には接続しないで、太陽光発電電力のみで負荷４に電力を供給するものである。
【０００６】
図３Ｂは、系統連系形システムの利用形態を示す概略構成図で、このシステムは、電力系統（商用電源）５に並列に接続するもので、太陽光発電電力と商用電源の両方で負荷に対して電力を供給できるようにしたものである。
【０００７】
このシステムの中には、太陽電池１の発電量が、負荷４（一般住宅、大口需要家など）に供給する電力量より多い場合に、系統に電力を返して電力量を節約できる「逆潮流有り」のシステムと、電力量を返さない「逆潮流無し」のシステムとがある。
【０００８】
図３Ｃは、防災形システムの概略構成図で、このシステムは、系統連系形の変形システムであり、電力系統（商用電源）５が災害などでダウンしたときにシステムを商用電源５から切り離し、太陽電池１と蓄電池２で一定時間電力を供給できるようにしたものである。なお、６は防災用負荷である。
【０００９】
図４は、図３Ｂに示す系統連系形システムの異なる例を示すもので、このシステムは、非常用自家発電設備を持つ需要家の場合である。図４において、１１は商用電源、１２は受電用遮断器、１３受電用変圧器、１４は配線用遮断器、１５は一般負荷用フィーダ、１６はパワーコンディショナを有する太陽光発電システム、１７は非常用自家発電機電源、１８は切換器、１９は自家発電負荷フィーダである。
【００１０】
上記のように構成された系統連系形システムは、商用電源１１が正常の場合に商用電源１１と接続して運転するシステムのため、パワーコンディショナを有する太陽光発電システム１６は、自家発電負荷用フィーダ１９ではなく商用電源１１の一般負荷に接続される。
【００１１】
図５は上記図３Ｃに示す防災形システムにおける蓄電池方式の単線結線図で、図５において、２０は商用電源が供給される受電盤、２１は負荷フィーダからなる分電盤、２２はインバータからなるパワーコンディショナ、２３は太陽電池群からなる太陽電池アレイ、２４は蓄電池、充電装置などからなる充放電制御装置、２５は防災負荷である。
【００１２】
図６は図５の蓄電池方式を発電機方式に替えた防災形システムにおける発電機方式の単線結線図で、この方式は、充放電制御装置に替えて発電機と切換器を有する発電装置・切換装置２６を設けたものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した各システムにおいて、独立形システムは商用電源とは接続しないので、系統連系形システムと防災形システムの問題点について述べる。図３Ｂに示した系統連系形システムは、パワーコンディショナ３により、太陽電池１で発電した直流電力を、商用電源５の電源電圧、周波数、位相と同期した交流電力に変換し、負荷４へ給電するシステムである。
【００１４】
上記のように系統連系形システムは、構成されているため、商用電源が停電した場合、太陽光発電システムは、運転を停止させなければならない。このため、日射があっても、太陽電池による発電を停止させねばならない問題点がある。
【００１５】
また、図４に示す系統連系形システムでは、商用電源１１の停電時には、太陽光発電システム１６も停止しており、非常用自家発電機電源１７が故障しているときには、自家発電負荷用フィーダ１９は救済されない不具合がある。
【００１６】
さらに、防災形システムにおける蓄電池方式では、充放電制御装置を備え、且つ蓄電池設備を備えるため、コスト、スペースが大幅に増大する問題を持っている。特に、蓄電池の容量は、防災用負荷（一般的に数ｋＷから１０ｋＷ程度が多い）に対して数時間から１０数時間給電できる容量が必要であり、蓄電池が巨大な設備となる問題がある。
【００１７】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、商用電源が停電しても、発電機電源側に切り換えて発電機と太陽光発電システムとを並列運転することができ、かつ省スペースを図ることができる発電機連系機能付系統連系形システムを提供することを課題とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を達成するために、停電時には商用電源から切り離されように構成され、商用電源の他に発電機電源を設け、商用電源の停電時に切換器により発電機電源に切り換えて太陽光発電システムと連系して運転し、負荷に給電するようにした発電機連系機能付系統連系形システムにおいて、
前記太陽光発電システムは、太陽電池と、この太陽電池からの直流電力を交流電力に変換するインバータと、このインバータで変換された交流電源と発電機電源とを連系させて負荷に給電させる電路に介挿された連系開閉器とを有するパワーコンディショナからなり、
パワーコンディショナには、インバータと連系開閉器を、商用電源から発電機電源に切り換えられる際に、連系して動作させる制御部を備えていることを特徴とする発電機連系機能付系統連系形システムである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態を示す発電機連系機能付き系統連系形システムの構成説明図で、図１において、図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００２０】
図１において、１０は自家発電負荷用フィーダ１９に配線用遮断器１４を介して接続された太陽光発電システムで、この太陽光発電システム１０は、通常切換器１８が商用電源１１側に切り換えられているので、商用電源１１と並列運転されている。このため、一般負荷用及び自家発電負荷用フィーダ１５，１９の負荷には、商用電源１１と太陽光発電システム１０からの電力が供給される。
【００２１】
そして、商用電源１１の停電時には、切換器１８が非常用自家発電機電源１７側に切り替わり、自家発電機電源１７から自家発電負荷フィーダ１９に電力が供給できるとともに、太陽光発電システム１０からも電力が供給され、自家発電負荷用フィーダ１９には、充分な電力が供給できる。
【００２２】
次に、上記実施の形態の詳細なブロック構成図を図２により述べるに、図２において、商用電源１１と発電機電源１７は、切換器１８により商用電源１１の停電時に発電機電源１７側に切り換えられて、自家発電負荷フィーダ１９に接続される負荷３１には常時電力が供給されるように構成されている。
【００２３】
負荷３１には、商用電源１１と並列運転される太陽光発電システム１０からの電力が供給される。太陽光発電システム１０は太陽電池１０ａと詳細を後述するパワーコンディショナ３２から構成されている。
【００２４】
パワーコンディショナ３２は、インバータ３２ａと連系開閉器３２ｂが、太陽電池１０ａと負荷３１とを結ぶ電路に介挿され、インバータ３２ａと連系開閉器３２ｂは、後述のように制御部からの信号で制御される。
【００２５】
３３は切換器１８が動作したときの切換器信号受信回路で、この切換器信号受信回路３３が信号を受信したときは、商用電源１１が停電し、発電機電源１７が動作を開始したときである。切換器信号受信回路３３が切換信号を受信すると、図中の接点３３ａ１〜３３ａ５を以下の条件が加味されたとき、それぞれ個別に閉成する。例えば、商用連系電圧・周波数同期運転範囲信号発生部３４から信号が発生しているときには、接点３３ａ１が閉成する。
【００２６】
なお、３５は発電機連系電圧・周波数同期範囲信号発生部、３６は商用連系保護継電器設定信号発生部、３７は発電機保護継電器設定信号発生部、３８は単独運転検出機能信号発生部である。３９はオア回路である。
【００２７】
次に図２の動作を述べる。パワーコンディショナ３２は、受変電設備等に設置されている商用電源１１と発電機電源１７とを切り換える切換器１８の切換信号を受信すると、パワーコンディショナ３２内の各制御要素を商用連系制御か発電機連系制御かに切り換える。
【００２８】
例えば、商用連系時は、商用電源１１の電圧変動範囲、周波数変動範囲をカバーする同期運転範囲が必要となる。このため、接点３３ａ１が閉成して商用連系電圧・周波数同期範囲信号発生部３４からの信号でインバータ３２ａは制御されて運転される。
【００２９】
また、商用電源１１の停電時には、発電機電源１７または負荷３１が許容する発電機連系時の同期運転範囲となり、一般的には、商用連系時と範囲が異なる。従って、商用連系時は、上記のように商用連系電圧・周波数同期範囲信号発生部３４からの信号でインバータ３２ａを制御するために商用連系電圧・周波数同期範囲を選択する。
【００３０】
また、発電機連系時は、発電機連系電圧・周波数同期範囲信号発生部３５からの信号がインバータ３２ａに入力されるように接点３３ａ２が閉成されて、発電機連系電圧・周波数同期範囲に切り換えられる。
【００３１】
上記商用連系時は、電力系統連系技術要件ガイドラインに規定される保護装置を設置する必要がある。このため、パワーコンディショナ３２内には、過電圧、不足電圧、過周波数、不足周波数などの保護機能が内蔵されている。
【００３２】
これら各保護機能の整定値は、商用電源保護の目的で電力会社から指定されている。一方、発電機連系の場合は、過電圧、不足電圧、過周波数、不足周波数等の保護の整定値は、発電機保護、負荷保護及びパワーコンディショナ装置保護の目的で決定される。従って、商用連系時と同一設定になるとは限らない。このため、商用連系時は、商用連系保護継電器設定信号発生部３６を選択し、発電機連系時は、発電機連系保護継電器設定信号発生部３７に切り換える。
【００３３】
なお、商用連系時は、電力系統連系技術要件ガイドラインにより単独運転検出機能が必要となる。このため、単独運転検出機能信号発生部３８が動作できるようになっている。しかし、発電機連系時は、商用電源１１と接続されていないため、単独運転検出機能は動作しない。この結果、単独運転検出機能は、商用連系時のみ入るように接点３３ａ５は閉成される。
【００３４】
図２において、発電機連系保護継電器設定信号発生部３７から信号が送出されている時は、インバータ３２ａのゲートブロックのみでも良い。また、受動的単独運転検出機能の場合はゲートブロックのみでも良い。
【００３５】
なお、接点３３ａ１〜３３ａ５と、商用連系電圧・周波数同期範囲信号発生部３４、発電機連系電圧・周波数同期範囲信号発生部３５、商用連系保護継電器設定信号発生部３６、発電機連系保護継電器設定信号発生部３７及び単独運転検出機能信号発生部３８はハード的な手段だけでなく、ソフト的な手段で達成しても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、商用電源が停電しても、非常用発電機電源と連系して太陽光発電システムを並列運転して負荷に電力を供給することができる。また、図６に示すように、蓄電池設備を設けずに防災形太陽光発電システムを構成することができるため、低価格で、かつ大きなスペースが必要としない系統連系形システムを構築することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す発電機連系機能付系統連系形システムの構成説明図。
【図２】太陽光発電システムの詳細なブロック構成図。
【図３】独立形、系統連系形および防災形システムの構成図。
【図４】従来の系統連系形システムの構成説明図。
【図５】蓄電池方式を備えた防災形システムの単線結線図。
【図６】非常用発電機方式を備えた防災形システムの単線結線図。
【符号の説明】
１０…太陽光発電システム
１０ａ…太陽電池
１１…商用電源
１５…一般負荷用フィーダ
１７非常用自家発電機電源
１８…切換器
１９…自家発電負荷用フィーダ
３２…パワーコンディショナ
３２ａ…インバータ
３２ｂ…連系開閉器
３１…負荷
３３…切換器信号受信回路
３４…商用連系電圧・周波数同期範囲信号発生部
３５…発電機連系電圧・周波数同期範囲信号発生部
３６…商用連系保護継電器設定信号発生部
３７…発電機連系保護継電器設定信号発生部
３８…単独運転検出機能信号発生部
【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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