(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電力供給源と、前記商用電力供給源とは異なる発電源と、通常状態には前記商用電力供給源及び前記発電源のうち少なくとも前記商用電力供給源から供給される電力を蓄電可能な蓄電手段とを備え、負荷に対して電力を供給する電力貯蔵システムにおいて、
通常状態では、前記負荷に対して、所定の時間帯において、他の時間帯において前記商用電力供給源から供給されて蓄電した前記蓄電手段の電力を前記蓄電手段から前記負荷へ至る第１電気的接続ルートにより供給し、さらに電力が必要な場合には前記発電源から前記蓄電手段を経由せずに前記負荷へ至る第２電気的接続ルート又は／及び前記商用電力供給源から前記負荷への第３電気的接続ルートを用いて前記負荷へ電力を供給し、
異常状態が生じたことに応答して、前記第１電気的接続ルートが遮断されずに、前記商用電力供給源と前記蓄電手段との間の電気的接続及び前記商用電力供給源と前記発電源との間の電気的接続が遮断される場合に、
前記蓄電手段は前記第１電気的接続ルートにより前記負荷に対して電力を供給し、さらに、前記発電源から充電回路を経由して前記蓄電手段へ至る新たな電気的接続ルートを確立して前記発電源の電力が前記充電回路により前記蓄電手段へ充電され、充電された電力は前記第１電気的接続ルートにより前記負荷に対して供給されることを特徴とする、電力貯蔵システム。
【請求項２】
前記異常状態が生じたことに応答して前記商用電力供給源と前記発電源との間の電気的接続が遮断される場合に、前記第２電気的接続ルートは再構成され、
前記発電源から前記蓄電手段を経由せずに前記負荷へ直接供給される電力は、前記第２電気的接続ルートにより供給される、請求項１記載の電力貯蔵システム。
【請求項３】
商用電力供給源と、前記商用電力供給源とは異なる発電源と、通常状態には前記商用電力供給源及び前記発電源のうち少なくとも前記商用電力供給源から所定の電気的接続ルートを介して供給される電力を蓄電可能な蓄電手段とを備え、負荷に対して電力を供給する電力貯蔵システムにおける電気的接続ルートを生じさせるルート発生装置であって、
前記電力貯蔵システムは、通常状態では、前記負荷に対して、所定の時間帯において、他の時間帯において前記商用電力供給源から供給されて蓄電した前記蓄電手段の電力を前記蓄電手段から前記負荷へ至る第１電気的接続ルートにより供給し、さらに電力が必要な場合には前記発電源から前記蓄電手段を経由せずに前記負荷へ至る第２電気的接続ルート又は／及び前記商用電力供給源から前記負荷への第３電気的接続ルートを用いて前記負荷へ電力を供給するものであり、
異常状態が生じたことに応答して、前記第１電気的接続ルートが遮断されずに、前記商用電力供給源と前記蓄電手段との間の電気的接続及び前記商用電力供給源と前記発電源との間の電気的接続が遮断される場合に、前記発電源から充電回路を経由して前記蓄電手段へ至る新たな電気的接続ルートを生じさせ、前記蓄電手段は前記第１電気的接続ルートにより前記負荷に対して電力を供給し、さらに、前記新たな電気的接続ルートを介して前記発電源の電力が前記充電回路により前記蓄電手段へ充電され、充電された電力は前記第１電気的接続ルートにより前記負荷に対して供給される、ルート発生装置。
【請求項４】
商用電力供給源と、前記商用電力供給源とは異なる発電源と、通常状態には前記商用電力供給源及び前記発電源のうち少なくとも前記商用電力供給源から所定の電気的接続ルートを介して供給される電力を蓄電可能な蓄電手段とを備え、負荷に対して電力を供給する電力貯蔵システムにおける電気的接続ルートを生じさせるルート発生方法であって、
前記電力貯蔵システムは、通常状態では、前記負荷に対して、所定の時間帯において、他の時間帯において前記商用電力供給源から供給されて蓄電した前記蓄電手段の電力を前記蓄電手段から前記負荷へ至る第１電気的接続ルートにより供給し、さらに電力が必要な場合には前記発電源から前記蓄電手段を経由せずに前記負荷へ至る第２電気的接続ルート又は／及び前記商用電力供給源から前記負荷への第３電気的接続ルートを用いて前記負荷へ電力を供給するものであり、
異常状態が生じたことに応答して、前記第１電気的接続ルートが遮断されずに、前記商用電力供給源と前記蓄電手段との間の電気的接続及び前記商用電力供給源と前記発電源との間の電気的接続が遮断される場合に、前記発電源から充電回路を経由して前記蓄電手段へ至る新たな電気的接続ルートを生じさせ、前記蓄電手段は前記第１電気的接続ルートにより前記負荷に対して電力を供給し、さらに、前記新たな電気的接続ルートを介して前記発電源の電力が前記充電回路により前記蓄電手段へ充電され、充電された電力は前記第１電気的接続ルートにより前記負荷に対して供給される、ルート発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力貯蔵システム、ルート発生装置及びルート発生方法に関し、特に商用電力供給源からの電力を蓄電する電力貯蔵システム、並びにこのシステムに利用されるルート発生装置及びルート発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
商用電力供給源からの電力を蓄電する電力貯蔵システムとして、本願の出願人による特許文献１に記載のものがある。ここに開示された電力貯蔵システムは、蓄電池への充電時はコンバータとして、放電時はインバータとして機能する双方向電力変換器と、商用電力供給源と双方向電力変換器と負荷との間に設けられて電力の選択を行う電力選択手段と、電力選択手段が行う電力選択を制御する制御手段を備える。そして、このシステムでは、夜間運転モード、放電運転モード、系統補充運転モードが実行される。夜間運転モードは、夜間料金適用時間帯は商用電力供給源から蓄電池に充電を行うとともに負荷に電力を供給するモードである。放電運転モードはデイタイムに負荷の消費電力に応じて蓄電池からのみの負荷への電力供給を行うモードである。系統補充運転モードは商用電力供給源と蓄電池からの負荷への電力供給を並列して行うモードである。このようなシステム、特に系統補充運転モードにより、負荷からの出力容量以上の電力要求があった場合でも、夜間電力の有効利用と、デイタイム電力の使用を抑制可能としている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２２２４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
また、本願の出願人は、特願２００４−３３３６８６号において、上記システムの改良技術を提案している。この改良点は、以下のとおりである。放電運転モードが、夜間料金適用時間帯以外の時間帯においては、負荷の消費電力が所定の値未満のときは蓄電手段からのみの負荷への電力供給を行うとともに、太陽光発電手段からの余剰電力を商用電力側に逆潮流させるモードになっている。また、系統補充運転モードが、負荷の消費電力が前記所定の値以上のときは、前記所定の値までの消費電力については蓄電手段から電力供給を行い、前記所定の値以上の消費電力については商用電力及び太陽光発電手段から電力供給するモードになっている。
【０００５】
このような改良の理由の一つとして国内の売買契約の中では蓄電した夜間・深夜電力を商用電力側に逆潮流することが許可されていないことがあるが、特願２００４−３３３６８６号においては、太陽光発電手段と商用電力供給源との関係、太陽光発電手段と蓄電手段との関係、商用電力供給源と蓄電手段との関係は、基本構成として独立した関係としており、商用電力供給源との関係のための第１の太陽光発電手段と蓄電手段との関係の第２の太陽光発電手段との複数の太陽光発電手段を準備していた。
【０００６】
しかしながら、上記のように負荷での消費電力への供給ルートに着目してきたが、商用電力供給源、太陽光発電手段、蓄電手段の三者の関係について全体的なシステムとしての改良が不十分な点がある。例えば、上記のように複数の太陽光発電手段を準備する必要があり、また商用電力側への逆潮流を認める単一の太陽光発電手段を準備させた場合に停電などの異常状態が発生した場合には安全性の面から太陽光発電手段と商用電力供給源との電気的接続及び蓄電手段と商用電力供給源とのの電気的接続を遮断する必要があるが、その場合に上記のような関係としていた結果、太陽光発電手段と蓄電手段との電気的接続も遮断する構成となっていた。そのため、その状況では太陽光発電手段が生じる電力は蓄電手段に蓄えられることはなく、太陽光発電手段が生じる電力を利用できていないことが起こっている。
【０００７】
ゆえに、本発明は、停電のような異常状態において、商用電力供給源とは異なる単一の太陽光発電手段のような発電源のみでシンプルな構成であって、この発電源と商用電力供給源との電気的接続及び蓄電手段と商用電力供給源との電気的接続が遮断されて上記発電源と蓄電手段との電気的接続も遮断される場合であっても、発電手段が発生する電力を有効利用可能とする電力貯蔵システム、並びにこのシステムに利用されるルート発生装置及びルート発生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、商用電力供給源と、前記商用電力供給源とは異なる発電源と、通常状態には前記商用電力供給源及び前記発電源のうち少なくとも前記商用電力供給源から供給される電力を蓄電可能な蓄電手段とを備え、負荷に対して電力を供給する電力貯蔵システムにおいて、通常状態では、前記負荷に対して、所定の時間帯において、他の時間帯において前記商用電力供給源から供給されて蓄電した前記蓄電手段の電力を前記蓄電手段から前記負荷へ至る第１電気的接続ルートにより供給し、さらに電力が必要な場合には前記発電源から前記蓄電手段を経由せずに前記負荷へ至る第２電気的接続ルート又は／及び前記商用電力供給源から前記負荷への第３電気的接続ルートを用いて前記負荷へ電力を供給し、異常状態が生じたことに応答して、前記第１電気的接続ルートが遮断されずに、前記商用電力供給源と前記蓄電手段との間の電気的接続及び前記商用電力供給源と前記発電源との間の電気的接続が遮断される場合に、前記蓄電手段は前記第１電気的接続ルートにより前記負荷に対して電力を供給し、さらに、前記発電源から充電回路を経由して前記蓄電手段へ至る新たな電気的接続ルートを確立して前記発電源の電力が前記充電回路により前記蓄電手段へ充電され、充電された電力は前記第１電気的接続ルートにより前記負荷に対して供給されることを特徴とする、電力貯蔵システムである。
【０００９】
このように、発電源から前記蓄電手段へ蓄電可能とする新たな電気的接続を確立することにより、発電源が生じる電力を蓄電手段に蓄電可能となる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の電力貯蔵システムであって、前記異常状態が生じたことに応答して前記商用電力供給源と前記発電源との間の電気的接続が遮断される場合に、前記第２電気的接続ルートは再構成され、前記発電源から前記蓄電手段を経由せずに前記負荷へ供給される電力は、前記第２電気的接続ルートにより供給される電力貯蔵システムである。
【００１２】
請求項３に係る発明は、商用電力供給源と、前記商用電力供給源とは異なる発電源と、通常状態には前記商用電力供給源及び前記発電源のうち少なくとも前記商用電力供給源から所定の電気的接続ルートを介して供給される電力を蓄電可能な蓄電手段とを備え、負荷に対して電力を供給する電力貯蔵システムにおける電気的接続ルートを生じさせるルート発生装置であって、前記電力貯蔵システムは、通常状態では、前記負荷に対して、所定の時間帯において、他の時間帯において前記商用電力供給源から供給されて蓄電した前記蓄電手段の電力を前記蓄電手段から前記負荷へ至る第１電気的接続ルートにより供給し、さらに電力が必要な場合には前記発電源から前記蓄電手段を経由せずに前記負荷へ至る第２電気的接続ルート又は／及び前記商用電力供給源から前記負荷への第３電気的接続ルートを用いて前記負荷へ電力を供給するものであり、異常状態が生じたことに応答して、前記第１電気的接続ルートが遮断されずに、前記商用電力供給源と前記蓄電手段との間の電気的接続及び前記商用電力供給源と前記発電源との間の電気的接続が遮断される場合に、前記発電源から充電回路を経由して前記蓄電手段へ至る新たな電気的接続ルートを生じさせ、前記蓄電手段は前記第１電気的接続ルートにより前記負荷に対して電力を供給し、さらに、前記新たな電気的接続ルートを介して前記発電源の電力が前記充電回路により前記蓄電手段へ充電され、充電された電力は前記第１電気的接続ルートにより前記負荷に対して供給される、ルート発生装置である。
【００１３】
請求項４に係る発明は、商用電力供給源と、前記商用電力供給源とは異なる発電源と、通常状態には前記商用電力供給源及び前記発電源のうち少なくとも前記商用電力供給源から所定の電気的接続ルートを介して供給される電力を蓄電可能な蓄電手段とを備え、負荷に対して電力を供給する電力貯蔵システムにおける電気的接続ルートを生じさせるルート発生方法であって、前記電力貯蔵システムは、通常状態では、前記負荷に対して、所定の時間帯において、他の時間帯において前記商用電力供給源から供給されて蓄電した前記蓄電手段の電力を前記蓄電手段から前記負荷へ至る第１電気的接続ルートにより供給し、さらに電力が必要な場合には前記発電源から前記蓄電手段を経由せずに前記負荷へ至る第２電気的接続ルート又は／及び前記商用電力供給源から前記負荷への第３電気的接続ルートを用いて前記負荷へ電力を供給するものであり、異常状態が生じたことに応答して、前記第１電気的接続ルートが遮断されずに、前記商用電力供給源と前記蓄電手段との間の電気的接続及び前記商用電力供給源と前記発電源との間の電気的接続が遮断される場合に、前記発電源から充電回路を経由して前記蓄電手段へ至る新たな電気的接続ルートを生じさせ、前記蓄電手段は前記第１電気的接続ルートにより前記負荷に対して電力を供給し、さらに、前記新たな電気的接続ルートを介して前記発電源の電力が前記充電回路により前記蓄電手段へ充電され、充電された電力は前記第１電気的接続ルートにより前記負荷に対して供給される、ルート発生方法である。
【発明の効果】
【００１４】
上記本願に係る発明によれば、停電などの異常状態が生じても、太陽光発電などのような発電源から蓄電手段へ蓄電可能となり、発電源が発生させる電力を利用でき、エネルギーの有効利用が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図を用いて参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係る電力貯蔵システムの構成を示したブロック図である。
【００１７】
電力貯蔵システム１は、住宅１００と太陽光発電部２と蓄電部３と電力会社４とから構成されている。住宅１００には、ＡＣＬ１１２と分電盤ＥＬＣＢ１１０とブレーカー１０８から構成される家庭内分電盤１０２と、家庭内負荷１０４とが設けられている。
【００１８】
太陽光発電部２は、太陽光発電パネル２００と太陽光パワーコンディショナー１０６とから構成されており、太陽光発電パネル２００で発生した電力を太陽光パワーコンディショナー１０６で制御して電力の供給を行っている。
【００１９】
蓄電部３は、電池ＢＯＸ３００とコントローラー３０２とから構成されており、電池ＢＯＸ３００は、蓄電池３０６と太陽光充電回路３０４を有する。また、コントローラー３０２は、ＤＣブレーカー３０８とインバータ回路３１０と蓄電連係スイッチ３１２とＥＬＣＢスイッチ３１４を有する。
【００２０】
電力会社４には、商用電力供給源４００と売電電力量計４０２と受電電力量計４０４とが設けられている。
【００２１】
次に、本発明の実施の形態に係る電力貯蔵システム１の動作について説明する。
【００２２】
まず、夜間電力の有効利用のために夜間料金適用時間帯を利用して商用電力供給源４００から蓄電池３０６に電力を充電する。同時に商用電力供給源４００から家庭内負荷１０４に電力の供給を行う。そして、電力会社４の受電電力量計４０４により、商用電力供給源４００から供給された電力量が計測される。
【００２３】
商用電力供給源４００から蓄電池３０６に電力を充電する場合は、商用電力供給源４００から経路ＲＴ６００を通り、接続点ＣＰ５００、経路ＲＴ６０２、接続点ＣＰ５０２、経路ＲＴ６０６、接続点ＣＰ５０４を経由して蓄電池３０６に電力が供給され、蓄電池３０６に電力が充電される。
【００２４】
同時に商用電力供給源４００から家庭内負荷１０４に電力を供給する場合は、商用電力供給源４００から経路ＲＴ６００を通り、接続点ＣＰ５００、経路ＲＴ６０２、接続点ＣＰ５０２、経路ＲＴ６０４、分電盤ＥＬＣＢ１１０、ブレーカー１０８、経路ＲＴ６１８を経由して、家庭内負荷１０４に電力が供給される。
【００２５】
上記蓄電池３０６に充電された電力を利用して昼間の家庭内負荷１０４への電力の供給を行う。家庭内負荷１０４が３ｋＷ以下の場合は、蓄電池３０６からのみ家庭内負荷１０４への電力の供給が行われ、家庭内負荷１０４が３ｋＷ以上の場合は、不足分を太陽光発電パネル２００から補う。そして、太陽光発電パネル２００から補充された電力のうち家庭内負荷１０４への供給を超えた余剰分の電力は電力会社へ売電される。この売電電力量は、電力会社４の売電電力量計４０２により計測される。
【００２６】
なお、上記実施の形態では太陽光発電パネル２００から家庭内負荷１０４へ電力を補うか否かの判断を、家庭内負荷１０４が３ｋＷ以上か否かで判断しているが、この３ｋＷという数値は任意に設定または変更が可能である。
【００２７】
蓄電池３０６から家庭内負荷１０４に電力を供給する場合は、蓄電池３０６から接続点ＣＰ５０４を通り、経路ＲＴ６０６、接続点ＣＰ５０２、経路ＲＴ６０４、分電盤ＥＬＣＢ１１０、ブレーカー１０８、経路ＲＴ６１８を経由して、家庭内負荷１０４に電力が供給される。
【００２８】
太陽光発電パネル２００から家庭内負荷１０４に電力を供給する場合は、太陽光発電パネル２００から経路ＲＴ６１６を通り、接続点ＣＰ５０８において「供給」側に接続している切替スイッチ１１６、経路ＲＴ６１４、接続点ＣＰ５００、経路ＲＴ６０２、接続点ＣＰ５０２、経路ＲＴ６０４、分電盤ＥＬＣＢ１１０、ブレーカー１０８、経路ＲＴ６１８を経由して、家庭内負荷１０４に電力が供給される。
【００２９】
太陽光発電パネル２００から電力会社４に電力を売電する場合は、接続点ＣＰ５００までは上記太陽光発電パネル２００から家庭内負荷１０４に電力を供給する場合と同様の経路を辿る。そして、接続点ＣＰ５００から経路ＲＴ６００を通り、受電電力量計４０４、売電電力量計４０２を経由して電力が売電される。
【００３０】
なお、例えば悪天候等により太陽光発電パネル２００による発電が行えない場合、蓄電池３０６からの供給だけでは家庭内負荷１０４に十分な電力を供給できない可能性がある。その場合は、商用電力供給源４００から家庭内負荷１０４へ電力が供給されることも可能となっている。
【００３１】
以上が正常状態での本発明の実施の形態に係る電力貯蔵システム１の動作である。次に災害等が起こって停電した場合の異常状態での電力貯蔵システム１の動作を説明する。
【００３２】
災害が起こって停電等の異常状態が発生した場合、安全性の面から太陽光発電パネル２００と電力会社４との電気的接続及び蓄電部４と電力会社４との電気的接続を遮断する必要がある。すなわち、太陽光パワーコンディショナー１０６の太陽光ＰＣ連係スイッチ１１４とコントローラー３０２の蓄電連係スイッチ３１２が「切る」となり電気的接続が遮断される。
【００３３】
上記２箇所の連係が切断されると、家庭内負荷１０４への電力供給の経路は蓄電池３０６からの経路しか無く、太陽光発電パネル２００から生じる電力を利用できていなくなってしまう。そこで、本発明の実施の形態に係る電力貯蔵システム１では太陽光発電パネル２００と蓄電池３０６を接続する経路を確立できる構成とした。
【００３４】
異常状態が発生した場合に太陽光発電パネル２００と蓄電池３０６を接続するために、本発明の実施の形態に係る電力貯蔵システム１の構成は、切替スイッチ１１６と、電池ボックス３００に太陽光充電回路３０４を備える構成となっている。
【００３５】
上記構成による異常状態が発生した場合の動作を説明する。
【００３６】
まず、太陽光ＰＣ連係スイッチ１１４が「切る」となり、太陽光発電パネル２００から家庭内負荷へ電力を供給できなくなる。そこで、太陽光ＰＣ連係スイッチ１１４が「切る」となった事に連動して、接続点ＣＰ５０８における切替スイッチ１１６が「蓄電」側に自動で接続される。電力は、太陽光発電パネル２００から経路ＲＴ６１６を通り、接続点ＣＰ５０８、経路ＲＴ６１０、接続点ＣＰ５０６、経路ＲＴ６０８、太陽光充電回路３０４、接続点ＣＰ５０４を経由して、蓄電池３０６に充電される。この充電された電力は、蓄電池３０６から家庭内負荷１０４に電力を供給する場合の経路を辿って家庭内負荷１０４に供給される。
【００３７】
上記のように、異常状態が発生した場合に、太陽光発電パネル２００と蓄電部３とを電気的に接続する経路を確立することによって、太陽光発電パネル２００と太陽光パワーコンディショナー１０６と蓄電部３とを一体的に捉えることができ、太陽光発電パネル２００で発生した電力を、蓄電部３を介して有効的に活用することができる。
【００３８】
なお、太陽光パワーコンディショナー１０６が有する非常用端子１１８と蓄電部３とを電気的に接続する経路を確立することで、太陽光発電パネル２００で発生した電力を充電できるようにしてもよい。
【００３９】
さらに、上記実施の形態では異常状態発生時の電力会社との遮断箇所を太陽光ＰＣ連係スイッチ１１４と蓄電連係スイッチ３１２としたが、例えば接続点ＣＰ５００とＡＣＬ１１２の間に新たなスイッチを設けて、そこを遮断箇所にすることにより、蓄電部３及び太陽光発電パネル２００の双方からの電力の供給が可能となり、太陽光発電パネル２００で発生した電力を直接家庭内負荷１０４に供給することも可能となる。このように、停電のような異常状態が発生した場合の太陽光発電パネル２００により発生した電力と蓄電池３０６の電力との関係を、太陽光パワーコンディショナー１０６とコントローラー３０２とを一体的な制御部として再構成してもよい。
【００４０】
さらに、上記実施の形態では太陽光発電パネル２００で発生した電力を電力会社４へ売電可能としたが必ずしも売電される必要はない。例えば日中では売電モードと蓄電モードを選択可能とし、通常状態の時であっても切替スイッチ１１６を操作することにより「蓄電」側への切替を可能とすることにより、家庭内負荷１０４による電力消費の優先順位の一番目を太陽光発電パネル２００からの電力としつつ、蓄電池３０６に電力を充電できるようにしてもよい。
【００４１】
さらに、上記実施の形態では電池ボックス３００内に太陽光充電回路３０４を設置して、異常状態発生時に蓄電池３０６への蓄電を行うこととしたが、太陽光パワーコンディショナー１０６内に、太陽光発電パネル２００からの電力を調整する電力調整器、正常状態時にＡＣ出力を行うためのＤＣ／ＡＣコントローラー及び異常状態発生時に蓄電池３００に電力を蓄電するための充電機能を有するＤＣ／ＤＣコントローラーを設けることで、電池ボックス３００内に太陽光充電回路３０４を設置しなくても、異常状態発生時に蓄電池３０６へ電力が蓄電できるようにしてもよい。
【００４２】
さらに、上記実施の形態では商用電力供給源とは異なる発電源を太陽光としたが、太陽光以外に風力等の自然エネルギーを利用した発電源であってもよい。
【００４３】
さらに、上記実施の形態では異常状態を災害等による停電としたが、電力会社４内部の機器の故障または接続の遮断等が原因による異常状態であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態に係る電力貯蔵システムの構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
【００４５】
３          蓄電部
２００      太陽光発電パネル
４００      商用電力供給源
【図１】
0004468881.tif 000002