(57)【要約】【課題】商用電源の異常時に安定した電力供給が可能な電力供給システムを提供する。【解決手段】充放電装置３０、４０のうちの少なくとも１つは、系統連系に加え、商用電源８０に異常が生じている場合、電力系統８５に対して定電力定周波数の電力を供給する模擬系統動作が可能である。制御部７０は、ＳＯＣ、太陽電池システム１０および燃料電池システム２０から供給される電力、ならびに、負荷９０における消費電力に応じ、複数の蓄電部３１、４１を同時に充電または放電可能であって、模擬系統動作を行う第１充放電装置３０の第１蓄電部３１を優先して充電させ、系統連系させる第２充放電装置４０の第２蓄電部４１を優先して放電させる。これにより、商用電源８０の異常時に安定した電力供給が可能である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源（８０）から電力が供給され負荷（９０）に電力を供給可能な電力系統（８５）に対して電力を供給可能な分散型電源（１０、２０）と、
充放電可能な蓄電部（３１、４１、４６）を有し、前記電力系統に対して充放電動作を行う系統連系が可能な複数の充放電装置（３０、４０、４５、５０、５５）と、
前記商用電源が正常である場合、前記商用電源と前記電力系統とを接続し、前記商用電源が異常である場合、前記商用電源と前記電力系統とを切り離すスイッチ部（６０）と、
前記充放電装置を制御する制御部（７０）と、
を備え、
複数の前記充放電装置のうちの少なくとも１つは、前記商用電源に異常が生じている場合、前記電力系統に対して定電力定周波数の電力を供給する模擬系統動作が可能であって、
前記制御部は、
前記蓄電部の充電状態を取得する充電状態取得手段（Ｓ２０５）と、
前記商用電源に異常が生じている場合、前記蓄電部の充電状態に基づく状態判定を行う状態判定手段（Ｓ１０６）と、
前記状態判定手段による判定結果、前記分散型電源から供給される電力、および、前記負荷における消費電力に応じ、複数の前記充放電装置の前記蓄電部を同時に充電または放電可能であって、前記模擬系統動作を行う前記充放電装置の前記蓄電部を優先して充電させ、前記系統連系させる前記充放電装置の前記蓄電部を優先して放電させる充放電制御手段（Ｓ１０７）と、
を有することを特徴とする電力供給システム（１、２、３）。
【請求項２】
複数の前記充放電装置は、前記模擬系統動作が可能であって、
前記制御部は、前記模擬系統動作を行う前記充放電装置を切替期間ごとに切り替える切替手段（Ｓ３０４）を有することを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム（２）。
【請求項３】
前記模擬系統動作を行う前記充放電装置の前記蓄電部の充電状態に係る下限値を第１下限値とし、前記系統連系させる前記充放電装置の前記蓄電部の充電状態に係る下限値を前記第１下限値より小さい第２下限値とする場合、
前記制御部は、前記模擬系統動作を行う前記充放電装置を切り替える切替タイミングより前の所定のタイミングにおいて、切替後に前記模擬系統動作を行う前記充放電装置の前記蓄電部の充電状態に係る下限値を前記第２下限値から前記第１下限値に変更する下限値変更手段（Ｓ３０２）を有することを特徴とする請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記制御部は、
所定期間内において、前記蓄電部の充電状態が前記状態判定に係る状態判定閾値を跨ぐ状態遷移回数が所定回数以上であり、かつ、前記所定期間内における前記蓄電部の充電状態の変化量が所定値以下である場合、前記状態判定を行う判定周期を通常よりも長くする判定周期変更手段（Ｓ１０４）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記制御部は、
前記蓄電部の充電状態が前記状態判定閾値を含むモニタ周期変更範囲内である場合、前記蓄電部の充電状態を取得する取得周期を通常よりも短くすることを特徴とする取得周期変更手段（Ｓ２０３）を有することを特徴とする請求項４に記載の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自立運転可能な電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、商用電源が停電した場合であっても、自立運転を行うことができる電力供給システムが知られている。例えば、特許文献１では、第１の蓄電システムおよび第２の蓄電システムを備え、一方の蓄電システムを充電に用い、他方の蓄電システムを放電に用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６２６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、一方の蓄電システムを充電に用い、他方の蓄電システムを放電に用いているため、充放電の自由度が小さい。また、一方の蓄電池の残量が所定値以下になった場合、充電する蓄電システムと放電する蓄電システムとを切り替えるため、一方の蓄電システムから他方の蓄電システムに電力が移行するだけの無駄なシステムになる虞がある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、商用電源の異常時に安定した電力供給が可能な電力供給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の電力供給システムは、分散型電源と、複数の充放電装置と、スイッチ部と、制御部と、を備える。
分散型電源は、商用電源から電力が供給され負荷に電力を供給可能な電力系統に対して電力を供給可能である。
充放電装置は、充放電可能な蓄電部を有し、電力系統に対して充放電動作を行う系統連系が可能である。複数の充放電装置のうちの少なくとも１つは、商用電源に異常が生じている場合、電力系統に対して定電力定周波数の電力を供給する模擬系統動作が可能である。
スイッチ部は、商用電源が正常である場合、商用電源と電力系統とを接続し、商用電源が異常である場合、商用電源と電力系統とを切り離す。
【０００６】
制御部は、充放電装置を制御するものであって、充電状態取得手段と、状態判定手段と、充放電制御手段と、を有する。
充電状態取得手段は、蓄電部の充電状態を取得する。
状態判定手段は、商用電源に異常が生じている場合、蓄電部の充電状態に基づく状態判定を行う。
【０００７】
充放電制御手段は、状態判定手段による判定結果、分散型電源から供給される電力、および、負荷における消費電力に応じ、複数の充放電装置の蓄電部を同時に充電または放電可能であって、模擬系統動作を行う充放電装置の蓄電部を優先して充電させ、系統連系させる充放電装置の蓄電部を優先して放電させる。
【０００８】
本発明では、充放電装置の少なくとも１つは、模擬系統動作が可能であるので、商用電源に異常が生じた場合であっても、電力供給システムから負荷へ、安定した電力供給を行うことができる。
また、蓄電部の充電状態の判定結果、分散型電源から供給される電力、および、負荷における消費電力に応じ、複数の充放電装置を連携制御することにより、十分な充電量と放電量を確保することができる。
さらにまた、複数の充放電装置の一部である模擬系統動作を行う充放電装置の蓄電部を優先的に充電させ、模擬系統動作を行う充放電装置以外の系統連系させる充放電装置の蓄電部を優先的に放電させることで、模擬系統機能を安定して継続可能であるとともに、負荷の消費電力に応じて適切に放電させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態による電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態による状態判定を説明する説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態による放電要求時における状態判定の一例を説明する説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態による充電要求時における状態判定の一例を説明する説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態において、発電電力または消費電力が不安定である場合の状態遷移を説明する説明図である。
【図６】本発明の第１実施形態による状態判定処理を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態による状態判定処理を説明する説明図である。
【図８】本発明の第１実施形態によるＳＯＣモニタ処理を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態による電力供給システムを説明するブロック図である。
【図１０】本発明の第２実施形態によるマスター機切替処理を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の他の実施形態による電力供給システムを説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明による電力供給システムを図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態による電力供給システム１は、商用電源８０から電力が供給され負荷９０に電力を供給可能な配電網である電力系統８５に電力を供給可能に構成される。本実施形態では、電力系統８５は、第１ライン８６および第２ライン８７を有する。第１ライン８６には、後述する太陽電池システム１０、燃料電池システム２０、連系リレー３３、４３、および、負荷９０が接続される。第２ライン８７には、自立リレー３４、４４が接続される。
【００１１】
電力供給システム１は、太陽電池システム１０、燃料電池システム２０、第１充放電装置３０、第２充放電装置４０、スイッチ部６０、モニタ部６１〜６４、および、制御部７０等を備える。
逆潮流可能な分散型電源である太陽電池システム１０は、太陽電池１１、および、太陽電池用パワーコンディショナシステム（以下、パワーコンディショナシステムを「ＰＣＳ」という。）１２を有する。太陽電池１１は、太陽光を利用して発電するものであり、発電した電力を太陽電池用ＰＣＳ１２に供給する。太陽電池用ＰＣＳ１２は、太陽電池１１から供給された直流電力を交流電力に変換し、電力系統８５に給電する。
【００１２】
逆潮流不可の分散型電源である燃料電池システム２０は、燃料電池２１、および、燃料電池用ＰＣＳ２２を有する。燃料電池２１は、燃料ガス（例えば水素）と空気中の酸素との電気化学反応により発電するものであり、発電した電力を燃料電池用ＰＣＳ２２に供給する。燃料電池用ＰＣＳ２２は、燃料電池２１から供給された直流電力を交流電力に変換し、電力系統８５に給電する。
本実施形態では、太陽電池システム１０および燃料電池システム２０が「分散型電源」に対応する。
【００１３】
第１充放電装置３０は、第１蓄電部３１、および、第１充放電ＰＣＳ３２を有する。
第１蓄電部３１は、例えばリチウムイオン二次電池等を複数組み合わせて構成され、双方向インバータを介して電力系統８５に接続される。
第１充放電ＰＣＳ３２は、第１蓄電部３１からの直流電力を交流電力に変換するとともに電力系統８５からの交流電力を直流電力に変換する双方向インバータ、連系リレー３３、および、自立リレー３４を有する。また、第１充放電ＰＣＳ３２は、双方向インバータ、連系リレー３３および自立リレー３４を制御する制御機能を有する。
連系リレー３３は、系統連系するときに第１蓄電部３１と第１ライン８６とを接続する。自立リレー３４は、自立運転するときに第１蓄電部３１と第２ライン８７とを接続する。
【００１４】
第２充放電装置４０は、第２蓄電部４１、および、第２充放電ＰＣＳ４２を有する。
第２蓄電部４１は、例えばリチウムイオン二次電池等を複数組み合わせて構成され、双方向インバータを介して電力系統８５に接続される。
第２充放電ＰＣＳ４２は、第２蓄電部４１からの直流電力を交流電力に変換するとともに電力系統８５からの交流電力を直流電力に変換する双方向インバータ、連系リレー４３、および、自立リレー４４を有する。また、第２充放電ＰＣＳ４２は、双方向インバータ、連系リレー４３、および、自立リレー３４を制御する制御機能を有する。
連系リレー４３は、系統連系するときに第２蓄電部４１と第１ライン８６とを接続する。自立リレー４４は、自立運転するときに第２蓄電部４１と第２ライン８７とを接続する。
本実施形態では、第１充放電装置３０と第２充放電装置４０とは、同様の構成とする。
【００１５】
スイッチ部６０は、商用電源８０と電力系統８５とを導通または遮断を切り替え可能に構成される。具体的には、スイッチ部６０は、接点ａと接点ｃとを接続することで商用電源８０と第１ライン８６とが接続される状態と、接点ｂと接点ｃとを接続することで第１ライン８６と第２ライン８７とが接続される状態とを切り替え可能に構成される。第１ライン８６と第２ライン８７とが接続されているとき、商用電源８０は、電力系統８５から切り離される。
【００１６】
商用電源モニタ部６１は、商用電源８０の電力を検出し、検出値を制御部７０に出力する。
燃料電池モニタ部６２、第１充放電モニタ部６３、および、第２充放電モニタ部６４は、第１ライン８６に設けられる。
燃料電池モニタ部６２は、燃料電池システム２０から第１ライン８６に供給される電力、および、第１ライン８６の電力を検出する。燃料電池システム２０は逆潮流不可の分散型電源であるので、燃料電池用ＰＣＳ２２は、燃料電池モニタ部６２の検出値に基づき、逆潮流が生じないように燃料電池２１の発電量を制御する。
【００１７】
第１充放電モニタ部６３は、第１充放電装置３０の電力、および、第１ライン８６の電力を検出する。
第２充放電モニタ部６４は、第２充放電装置４０の電力、および、第１ライン８６の電力を検出する。
【００１８】
制御部７０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、いずれも図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、および、これらを接続するバスライン等を備える。制御部７０は、第１充放電装置３０、第２充放電装置４０、および、商用電源モニタ部６１等と接続され、第１蓄電部３１の充電状態であるＳＯＣ（State Of Charge）、第２蓄電部４１の充電状態であるＳＯＣ、および、商用電源モニタ部６１の検出結果等に基づき、第１充放電装置３０および第２充放電装置４０を制御する。
【００１９】
また、制御部７０は、商用電源モニタ部６１の検出値に基づき、商用電源８０の異常の有無を判定し、異常判定結果に基づいてスイッチ部６０を切り替える。制御部７０は、商用電源８０が正常である場合、商用電源８０と第１ライン８６とが接続されるようにスイッチ部６０を制御する。また、商用電源８０の異常が検出された場合、商用電源８０が電力系統８５から切り離され、第１ライン８６と第２ライン８７とが接続されるようにスイッチ部６０を制御する。
【００２０】
ここで、商用電源８０が正常である場合の電力供給システム１の動作について説明する。商用電源８０が正常である場合、商用電源８０は、電力系統８５に接続され、負荷９０に電力を供給する。
太陽電池システム１０が発電しているとき、太陽電池システム１０の発電電力が負荷９０へ供給され、商用電源８０からの順潮流電力が小さくなる。また、負荷９０の消費電力よりも太陽電池システム１０の発電電力が大きい場合、余剰電力にて蓄電部３１、４１を充電する、或いは、余剰電力を商用電源８０側に逆潮流させる。余剰電力を逆潮流させることで、売電が可能である。
【００２１】
燃料電池システム２０が発電しているとき、燃料電池システム２０の発電電力が負荷９０へ供給され、商用電源８０からの順潮流電力が小さくなる。燃料電池システム２０は、逆潮流不可の分散型電源であるので、燃料電池用ＰＣＳ２２は、負荷９０における消費電力に応じた発電量となるように、燃料電池システム２０を制御する。
【００２２】
第１充放電装置３０および第２充放電装置４０は、太陽電池システム１０および燃料電池システム２０の発電電力、ならびに、負荷９０の消費電力に応じ、充電または放電される。負荷９０における消費電力が大きいときに第１充放電装置３０および第２充放電装置４０の少なくとも一方を放電させることにより、商用電源８０からの順潮流電力を低減させることができる。
【００２３】
第１充放電装置３０は逆潮流不可であるため、第１充放電ＰＣＳ３２は、第１充放電モニタ部６３の検出値に基づき、逆潮流が起こらないように第１蓄電部３１からの出力を低減する制御を行う。同様に、第２充放電装置４０は逆潮流不可であるため、第２充放電ＰＣＳ４２は、第２充放電モニタ部６４の検出値に基づき、逆潮流が起こらないように第２蓄電部３２からの出力を低減する制御を行う。
【００２４】
次に、商用電源８０が異常である場合の電力供給システム１の動作について説明する。商用電源８０において、停電、過電圧、周波数の過不足といった異常が生じた場合、商用電源８０を電力系統８５から切り離し、電力供給システム１による自立運転に切り替える。本実施形態では、自立リレー３４を閉じ、第１充放電装置３０から定電圧定周波数の電力を出力するＣＶＣＦ（Constant Voltage Constant Frequency）動作を行う。これにより、第１充放電装置３０は、「模擬系統」として機能する。
ＣＶＣＦ動作における定電圧定周波数の出力は、微小出力とすることが望ましい。これにより、第１充放電装置３０からＣＶＣＦ動作にて出力される電圧を、歪みの少ない正弦波電圧とすることができる。
【００２５】
第２充放電装置４０は、連系リレー４３を閉じ、商用電源８０が正常である場合と同様、系統連系させる。
以下、商用電源８０の異常時に模擬系統として機能する第１充放電装置３０を「マスター機」とし、系統連系する第２充放電装置４０を「スレーブ機」とする。
【００２６】
マスター機である第１充放電装置３０は、模擬系統の機能を果たすべく、ＣＶＣＦ動作を継続する必要があるため、常に一定以上のＳＯＣを確保しておく必要がある。そこで本実施形態では、第１充放電装置３０の第１蓄電部３１を優先的に充電し、第２充放電装置４０の第２蓄電部４１を優先的に放電させる。
【００２７】
本実施形態では、マスター機である第１充放電装置３０の第１蓄電部３１のＳＯＣ（以下適宜、「マスター機のＳＯＣ」という。）は、下限値Ｌ１と上限値Ｈ１との間となるように制御される。また、スレーブ機である第２充放電装置４０の第２蓄電部４１のＳＯＣ（以下適宜、「スレーブ機のＳＯＣ」という。）は、下限値Ｌ２と上限値Ｈ２との間となるように制御される。下限値Ｌ１は、模擬系統の機能を継続可能な程度の値に設定される。また、下限値Ｌ２は、ゼロとする。上限値Ｈ１、Ｈ２は、負荷９０における消費電力が急変したときに太陽電池システム１０および燃料電池システム２０の出力を可能な程度のバッファを考慮した値に設定される。
【００２８】
ここで、マスター機である第１充放電装置３０とスレーブ機である第２充放電装置４０の制御思想を説明する。
太陽電池システム１０および燃料電池システム２０による発電電力が、負荷９０における消費電力よりも小さい場合、スレーブ機である第２充放電装置４０の第２蓄電部４１を優先的に放電させる。太陽電池システム１０および燃料電池システム２０による発電電力ならびに第２充放電装置４０からの放電だけでは負荷９０における消費電力が賄えない場合、第１充放電装置３０は、模擬系統機能分に加え、負荷９０へ供給するための電力を放電する。
【００２９】
太陽電池システム１０および燃料電池システム２０による発電電力が、負荷９０における消費電力よりも大きい場合、余剰電力により第１蓄電部３１を優先的に充電する。このとき、第１充放電装置３０は、充電中であっても、模擬系統分の放電は継続する。第１充放電装置３０だけでは充電しきれない場合には、第２充放電装置４０も充電する。
【００３０】
また、第１蓄電部３１のＳＯＣが上限値Ｈ１より大きくなり、第１蓄電部３１を充電することができない場合、余剰電力により第２蓄電部４１を充電する。このとき、第１充放電装置３０は、模擬系統分以上の電力を放電させないようにすることで、第１充放電装置３０からの放電電力が第２充放電装置４０へ移行するのを避ける。
第１蓄電部３１のＳＯＣが低下し、下限値Ｌ１より小さくなった場合、模擬系統機能を維持すべく、第２蓄電部４１から第１蓄電部３１へ最低限の電力を供給する。
【００３１】
本実施形態では、第１蓄電部３１のＳＯＣおよび第２蓄電部４１のＳＯＣに応じ、第１充放電装置３０および第２充放電装置４０の充放電を制御している。
第１蓄電部３１のＳＯＣおよび第２蓄電部４１のＳＯＣの状態に応じた充放電動作に係る状態判定を図２に基づいて説明する。図２中では、充電または放電ができない場合を「×」、充電または放電ができる場合を「○」または「◎」で示す。また、例えばマスター機の充電が「◎」で示されている場合、スレーブ機も充電可能であるが、マスター機を優先的に充電することを意味する。放電についても同様である。以下、太陽電池システム１０および燃料電池システム２０の発電電力、ならびに、負荷９０における消費電力に応じ、第１蓄電部３１および第２蓄電部４１を充電する必要がある場合を「充電要求時」、第１蓄電部３１および第２蓄電部４１を放電する必要がある場合を「放電要求時」という。また、第１蓄電部３１を充電（または放電）することを、適宜「マスター機を充電（または放電）する」といい、第２蓄電部４１を充電（または放電）することを、適宜「スレーブ機を充電（または放電）する」という。
【００３２】
マスター機のＳＯＣが０以上下限値Ｌ１以下であり、スレーブ機のＳＯＣが上限値Ｈ２以上である状態Ａでは、充電要求時にはマスター機を充電し、放電要求時にはスレーブ機を放電する。
マスター機のＳＯＣが０以上下限値Ｌ１以下であり、スレーブ機のＳＯＣが下限値Ｌ２より大きく上限値Ｈ２より小さい状態Ｂでは、充電要求時にはマスター機を優先的に充電し、放電要求時にはスレーブ機を放電する。
マスター機のＳＯＣが０以上下限値Ｌ１以下であり、スレーブ機のＳＯＣが下限値Ｌ２である状態Ｃでは、マスター機を優先的に充電する。
【００３３】
マスター機のＳＯＣが下限値Ｌ１より大きく上限値Ｈ１より小さく、スレーブ機のＳＯＣが上限値Ｈ２以上である状態Ｄでは、充電要求時にはマスター機を充電し、放電要求時にはスレーブ機を優先的に放電する。
マスター機のＳＯＣが下限値Ｌ１より大きく上限値Ｈ１より小さく、スレーブ機のＳＯＣが下限値Ｌ２より大きく上限値Ｈ２より小さい状態Ｅでは、充電要求時にはマスター機を優先的に充電し、放電要求時にはスレーブ機を優先的に放電する。
マスター機のＳＯＣが下限値Ｌ１より大きく上限値Ｈ１より小さく、スレーブ機のＳＯＣが下限値Ｌ２である状態Ｆでは、充電要求時にはマスター機を優先的に充電し、放電要求時にはマスター機を放電する。
【００３４】
マスター機のＳＯＣが上限値Ｈ１以上であり、スレーブ機のＳＯＣが上限値Ｈ２以上である状態Ｇでは、放電要求時にはマスター機を優先的に放電する。マスター機のＳＯＣが上限値Ｈ１以上であり、スレーブ機のＳＯＣが下限値Ｌ２より大きく上限値Ｈ２より小さい状態Ｈでは、充電要求時にはスレーブ機を充電し、マスター機を優先的に放電する。マスター機のＳＯＣが上限値Ｈ１以上であり、スレーブ機のＳＯＣが下限値Ｌ２である状態Ｉでは、充電要求時にはスレーブ機を充電し、放電要求時にはマスター機を放電する。
本実施形態では、状態Ａ〜状態Ｉが、「判定結果」に対応する。
【００３５】
放電要求時における状態判定の一例を図３に示す。
図３（ａ）に示すように、マスター機のＳＯＣが上限値Ｈ１以上であり、スレーブ機のＳＯＣが下限値Ｌ２より大きく上限値Ｈ２より小さい状態Ｈでは、マスター機を優先的に放電する。マスター機の放電によりマスター機のＳＯＣが低下し、上限値Ｈ１より小さい状態Ｅになると、図３（ｂ）に示すように、スレーブ機を優先的に放電する。スレーブ機の放電によりスレーブ機のＳＯＣが低下し、下限値Ｌ２となる状態Ｆになると、図３（ｃ）に示すように、これ以上スレーブ機を放電できないので、マスター機を放電する。マスター機を放電すると、図３（ｄ）に示すように、マスター機のＳＯＣが低下する。
【００３６】
充電要求時における状態判定の一例を図４に示す。
図４（ａ）に示すように、マスター機のＳＯＣが下限値Ｌ１より大きく上限値Ｈ１より小さく、スレーブ機のＳＯＣが下限値Ｌ２である状態Ｆでは、マスター機を優先的に充電する。マスター機の充電によりマスター機のＳＯＣが上昇し、上限値Ｈ１となる状態Ｉになると、図４（ｂ）に示すように、マスター機をこれ以上充電できないので、スレーブ機を充電する。スレーブ機を充電すると、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、スレーブ機のＳＯＣが上昇する。
【００３７】
上述の通り、本実施形態では、マスター機のＳＯＣおよびスレーブ機のＳＯＣに応じて、充放電状態を切り替える。
ところで、例えば曇天時における太陽光発電等、太陽電池システム１０および燃料電池システム２０における発電電力が不安定である場合や、例えば洗濯機等のように、負荷９０の消費電力が頻繁に変化する場合がある。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、マスター機のＳＯＣが上限値Ｈ１付近である場合、発電電力や消費電力が不安定であると、成り行きで上限値Ｈ１を下回ったり上回ったりを繰り返すことになる。このような状況において、例えばスレーブ機のＳＯＣが下限値Ｌ２より大きく上限値Ｈ２より小さい前提とし、判定周期が短いと、図５（ｂ）に示すように、状態Ｅと状態Ｈとが頻繁に切り替わるハンチングが生じる虞がある。マスター機のＳＯＣが下限値Ｌ１付近である場合、スレーブ機のＳＯＣが上限値Ｈ２または下限値Ｌ２付近である場合も同様である。以下、マスター機のＳＯＣの状態判定に係る上限値Ｈ１および下限値Ｌ１を「マスター機の判定閾値」といい、スレーブ機のＳＯＣの状態判定に係る上限値Ｈ２および下限値Ｌ２を「スレーブ機の判定閾値」という。
【００３９】
本実施形態では、ハンチングを防ぐべく、判定周期を変更する。ここで本実施形態による状態判定処理を、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。図６に示す状態判定処理は、自立運転時に制御部７０にて実行される。
最初のステップＳ１０１（以下、「ステップ」を省略し、単に記号「Ｓ」で示す。）では、ハンチング判定期間におけるマスター機のＳＯＣ、および、スレーブ機のＳＯＣを取得する。ハンチング判定期間は、後述の通常判定周期Ｔ１とするが、通常判定周期Ｔ１とは異なる期間としてもよい。
マスター機のＳＯＣは、後述するＳＯＣモニタ処理にて取得され、制御部７０の図示しない記憶部に記憶されているものとする。ここでは、ハンチング判定期間中のＳＯＣに基づき、判定期間における状態遷移回数をカウントする。「状態遷移回数」とは、マスター機のＳＯＣがマスター機の判定閾値を跨ぐ回数を意味し、充放電状態の切り替えは伴わない。
スレーブ機のＳＯＣについても同様とし、状態遷移回数をカウントする。
【００４０】
Ｓ１０２では、判定周期を変更する変更条件を満たすか否かを判断する。本実施形態では、マスター機のＳＯＣについて、ハンチング判定期間における状態遷移回数が所定回数以上であって、ハンチング判定期間におけるＳＯＣの変化量が所定値Ｘ以下である場合、変更条件を満たすと判断する。ＳＯＣの変化量は、ハンチング判定期間におけるＳＯＣの最大値から最小値を減じた値とする。スレーブ機のＳＯＣについても同様とする。なお、ＳＯＣの変化量に係る所定値は、ハンチングしているとみなされる程度の値であって、判定閾値である上限値Ｈ１、Ｈ２、下限値Ｌ１、Ｌ２ごとに異なる値としてもよいし、同じ値であってもよい。
本実施形態では、ハンチング判定期間が「所定期間」に対応する。
【００４１】
判定周期を変更する変更条件を満たすと判断された場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、Ｓ１０４へ移行する。判定周期を変更する変更条件を満たさないと判断された場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、Ｓ１０３へ移行する。
Ｓ１０３では、判定周期を通常判定周期Ｔ１とする。
Ｓ１０４では、判定周期を通常判定周期Ｔ１よりも長いハンチング防止判定周期Ｔ２とする。
【００４２】
Ｓ１０５では、前回の状態判定を行ってから、判定時間が経過したか否かを判断する。判定時間は、Ｓ１０３またはＳ１０４にて設定された判定周期に基づく時間である。判定時間が経過していないと判断された場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、この判断処理を繰り返す。判定時間が経過したと判断された場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、Ｓ１０６へ移行する。
【００４３】
Ｓ１０６では、直近で取得されたマスター機のＳＯＣおよびスレーブ機のＳＯＣに基づいた状態判定を行う（図２参照）。
Ｓ１０７では、Ｓ１０６における判定結果および充放電要求に応じ、スレーブ機およびマスター機における充放電を制御する。ここで、太陽電池システム１０および燃料電池システム２０における発電電力が負荷９０における消費電力より多く、判定結果が状態Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆである場合（図２参照）、余剰電力に応じ、優先的に充電される第１蓄電部３１で充電しきれない場合には、第２蓄電部４１においても充電させる。
【００４４】
また、負荷９０における消費電力が太陽電池システム１０および燃料電池システム２０における発電電力より多く、判定結果が状態Ｄ、Ｅある場合、優先的に放電させる第２蓄電部４１の放電では不足電力が賄えない場合、第１蓄電部３１においても放電させる。同様に、負荷９０における消費電力が太陽電池システム１０および燃料電池システム２０における発電電力より多く、判定結果が状態Ｇ、Ｈである場合、優先的に放電させる第１蓄電部３１の放電では不足電力が賄えない場合、第２蓄電部４１においても放電させる。
【００４５】
図７（ａ）に示すように、例えばマスター機のＳＯＣが上限値Ｈ１付近であり、かつ、発電電力および消費電力の少なくとも一方が不安定である場合、判定周期を通常判定周期Ｔ１とすると、状態Ｈと状態Ｅとが頻繁に切り替わるハンチングが生じる虞がある。
本実施形態では、判定周期を変更する変更条件を満たす場合（図６中のＳ１０２：ＹＥＳ）、図７（ｂ）に示すように、判定周期を通常判定周期Ｔ１よりも長いハンチング防止判定周期Ｔ２とするので、ハンチングを抑制することができる。
【００４６】
また本実施形態では、マスター機のＳＯＣおよびスレーブ機のＳＯＣのモニタリングにおいて、ハンチングが生じる虞がある領域では、モニタ周期を短くし、それ以外の領域ではモニタ周期を長くすることで、メモリ負荷を低減している。
ＳＯＣモニタ処理を図８に示すフローチャートに基づいて説明する。ＳＯＣモニタ処理は、自立運転時に制御部７０にて実行される。
【００４７】
Ｓ２０１では、モニタ周期変更条件を満たすか否かを判断する。ここでは、前回の演算にて取得されたマスター機のＳＯＣが上限値Ｈ１または下限値Ｌ１を含むモニタ周期変更範囲内である、もしくは、スレーブ機のＳＯＣが上限値Ｈ２または下限値Ｌ２を含むモニタ周期変更範囲内である場合、モニタ周期変更条件を満たす、と判断する。上限値Ｈ１に係るモニタ周期変更範囲と、上限値Ｈ２に係るモニタ周期変更範囲とは、同じでもよいし、異なっていてもよい。下限値Ｌ１、Ｌ２についても同様である。なお、モニタ周期変更範囲は、ハンチングが生じる虞のある範囲に設定される。
モニタ周期変更条件を満たすと判断された場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、Ｓ２０３へ移行する。モニタ周期変更条件を満たさないと判断された場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、Ｓ２０２へ移行する。
【００４８】
Ｓ２０２では、モニタ周期を通常モニタ周期Ｍ１とする。
Ｓ２０３では、モニタ周期を通常モニタ周期Ｍ１よりも短いモニタ強化周期Ｍ２とする。
Ｓ２０４では、前回のＳＯＣ取得を行ってから、モニタ時間が経過したか否かを判断する。モニタ時間は、Ｓ２０２またはＳ２０３にて設定されたモニタ周期に基づく時間である。モニタ時間が経過していないと判断された場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、この判断処理を繰り返す。モニタ時間が経過したと判断された場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、Ｓ２０５へ移行する。
Ｓ２０５では、マスター機のＳＯＣおよびスレーブ機のＳＯＣを取得し、図示しない記憶部に格納する。
【００４９】
以上詳述したように、電力供給システム１は、分散型電源である太陽電池システム１０および燃料電池システム２０と、充放電装置３０、４０と、スイッチ部６０と、制御部７０と、を備える。
太陽電池システム１０および燃料電池システム２０は、商用電源８０から電力が供給され負荷９０に電力を供給可能な電力系統８５に対して電力を供給可能である。
【００５０】
第１充放電装置３０は、充放電可能な第１蓄電部３１を有し、電力系統８５に対して充放電動作を行う系統連系が可能である。同様に、第２充放電装置４０は、充放電可能な第２蓄電部４１を有し、電力系統８５に対して充放電動作を行う系統連系が可能である。また、充放電装置３０、４０のうちの少なくとも１つは、商用電源８０に異常が生じている場合、電力系統８５に対して定電力定周波数の電力を供給する模擬系統動作が可能である。
スイッチ部６０は、商用電源８０が正常である場合、商用電源８０と電力系統８５とを接続し、商用電源８０が異常である場合、商用電源８０と電力系統８５とを切り離す。
【００５１】
制御部７０は、第１充放電装置３０および第２充放電装置４０を制御する。
制御部７０は、蓄電部３１、４１のＳＯＣを取得し（図８中のＳ２０５）、商用電源８０に異常が生じている場合、ＳＯＣに基づく状態判定を行う（図６中のＳ１０６）。また、制御部７０は、ＳＯＣに基づく判定結果、太陽電池システム１０および燃料電池システム２０から供給される電力、ならびに、負荷９０における消費電力に応じ、複数の蓄電部３１、４１を同時に充電または放電可能であって、模擬系統動作を行う第１充放電装置３０の第１蓄電部３１を優先して充電させ、系統連系させる第２充放電装置４０の第２蓄電部４１を優先して放電させる（Ｓ１０７）。
【００５２】
本実施形態では、充放電装置３０、４０の少なくとも１つは、模擬系統動作が可能であるので、商用電源８０に異常が生じた場合であっても、電力供給システム１から負荷９０へ、安定した電力供給を行うことができる。
また、ＳＯＣに基づく判定結果、太陽電池システム１０および燃料電池システム２０から供給される電力、ならびに、負荷９０における消費電力に応じ、複数の充放電装置３０、４０を連携制御することにより、十分な充電量と放電量を確保することができる。
さらにまた、マスター機である第１充放電装置３０の第１蓄電部３１を優先的に充電させ、スレーブ機である第２充放電装置４０の第２蓄電部４１を優先的に放電させることで、マスター機における模擬系統機能を安定して継続可能であるとともに、負荷９０の消費電力に応じて適切に放電させることができる。
【００５３】
制御部７０は、ハンチング判定期間内において、蓄電部３１、４１のＳＯＣが状態判定に係る状態判定閾値を跨ぐ状態遷移回数が所定回数以上であり、かつ、ハンチング判定期間内におけるＳＯＣの変化量が所定値以下である場合、状態判定を行う判定周期を通常よりも長くする（Ｓ１０４）。
これにより、蓄電部３１、４１の充放電が頻繁に切り替わるハンチングを抑制することができる。
【００５４】
制御部７０は、ＳＯＣが状態判定閾値を含むモニタ周期変更範囲内である場合、ＳＯＣを取得する取得周期を通常よりも短くする（Ｓ２０３）。
これにより、ハンチングする虞があるモニタ周期変更範囲において、ＳＯＣを取得する取得周期を短くすることで、第１充放電装置３０および第２充放電装置４０の充放電状態を適切に制御することができる。また、ハンチングする虞のない領域において、ＳＯＣ取得周期を長くすることで、制御部７０におけるメモリ負荷を低減することができる。
【００５５】
本実施形態では、制御部７０が、「充電状態取得手段」、「状態判定手段」、「充放電制御手段」、「判定周期変更手段」、および、「取得周期変更手段」を構成する。また、図６または図８中のＳ２０５が「充電状態取得手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１０６が「状態判定手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１０７が「充放電制御手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ１０４が「判定周期変更手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ２０３が「取得周期変更手段」の機能としての処理に対応する。
【００５６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による電力供給システムを図９および図１０に示す。
図９に示すように、本実施形態の電力供給システム２は、第１充放電装置３０および第２充放電装置４０に加え、第３充放電装置４５を備える点が上記実施形態と異なる。太陽電池システム１０、燃料電池システム２０、電力系統８５等は、上記実施形態と同様であり、図９においては記載を省略した。後述の図１１についても同様である。
【００５７】
第３充放電装置４５は、第３蓄電部４６、および、第３充放電ＰＣＳ４７を有する。第３充放電ＰＣＳ４７は、第１充放電ＰＣＳ３２および第２充放電ＰＣＳ４２と同様とする。
上記実施形態では、第１充放電装置３０がマスター機として機能し、第２充放電装置４０がスレーブ機として機能する。本実施形態では、第１充放電装置３０、第２充放電装置４０、および、第３充放電装置４５のうちの１つをマスター機とし、残り２つをスレーブ機とする。スレーブ機が複数である場合、複数のスレーブ機の充電可能な総量に対する蓄電量の総量の割合をスレーブ機全体としてのＳＯＣとみなし、上記実施形態と同様に状態判定を行う。
【００５８】
本実施形態では、マスター機となる充放電装置をローテーションする。もちろん、第１実施形態のように、２つの充放電装置にて、マスター機をローテーションするようにしてもよい。なお、マスター機においては、優先的に充電されるため、スレーブ機と比較して、蓄電部の劣化が早い。そのため、マスター機をローテーションさせることで、蓄電部３１、４１、４６の劣化のばらつきを低減することができる。
【００５９】
本実施形態では、所定の切替期間が経過した場合、スレーブ機として用いていた充放電装置のうちの１つをマスター機とし、マスター機として用いていた充放電装置をスレーブ機とする。本実施形態では、マスター機のＳＯＣの下限値を第１下限値Ｌ１１とし、スレーブ機のＳＯＣの下限値を第２下限値Ｌ１２とする。第１下限値Ｌ１１は、上記実施形態の下限値Ｌ１と同様であり、第２下限値１２は上記実施形態の下限値Ｌ２と同様とする。
【００６０】
ここで、マスター機切替処理を図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。この処理は、自立運転時に制御部７０にて所定の間隔で実行される。
Ｓ３０１では、マスター機の切替タイミングよりも前の所定のタイミングになったか否かを判断する。ここで、「マスター機の切替タイミングよりも前の所定のタイミング」とは、切替後にマスター機として機能するスレーブ機の蓄電部のＳＯＣを第２下限値Ｌ１２から第１下限値Ｌ１１に変更するのに要する時間に応じて設定される。マスター機の切替タイミングよりも前の所定のタイミングになっていないと判断された場合（Ｓ３０１：ＮＯ）、以下の処理を行わない。マスター機の切替タイミングよりも前の所定のタイミングになったと判断された場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、Ｓ３０２へ移行する。
Ｓ３０２では、切替後にマスター機となる蓄電部のＳＯＣの下限値を第２下限値Ｌ１２から第１下限値Ｌ１１に変更する。
【００６１】
Ｓ３０３では、切替期間が経過したか否かを判断する。切替期間が経過していないと判断された場合（Ｓ３０３：ＮＯ）、この判断処理を繰り返す。切替期間が経過したと判断された場合（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、Ｓ３０４へ移行する。
Ｓ３０４では、マスター機を切り替える。また、マスター機からスレーブ機となる蓄電部のＳＯＣの下限値を第１下限値Ｌ１１から第２下限値Ｌ１２に変更する。
【００６２】
本実施形態では、複数の充放電装置３０、４０、４５は、模擬系統動作が可能である。
制御部７０は、模擬系統動作を行う充放電装置３０、４０、４５を切替期間ごとに切り替える（Ｓ３０４）。これにより、蓄電部３１、４１、４６の劣化のばらつきを低減することができる。
【００６３】
また、マスター機のＳＯＣに係る下限値を第１下限値Ｌ１１とし、スレーブ機のＳＯＣに係る下限値を第２下限値１２とする。
制御部７０は、模擬系統動作を行う充放電装置を切り替える切替タイミングよりも前の所定のタイミングにおいて、切替後に模擬系統動作を行う充放電装置の蓄電部のＳＯＣの下限値を、第２下限値Ｌ１２から第１下限値Ｌ１１に変更する（Ｓ３０２）。
これにより、模擬系統動作を行う充放電装置を適切に切り替えることができる。
【００６４】
本実施形態では、制御部７０が上記実施形態の各手段に加え、「切替手段」および「下限値変更手段」を構成する。また、図１０中のＳ３０４が「切替手段」の機能としての処理に対応し、Ｓ３０２が「下限値変更手段」の機能としての処理に対応する。
【００６５】
（他の実施形態）
（ア）状態判定処理
上記実施形態では、判定周期変更条件を満たした場合、判定周期を変更する。他の実施形態では、判定周期を一定とし、変更しなくてもよい。すなわち、図６中のＳ１０１〜Ｓ１０４を省略してもよい。
（イ）ＳＯＣモニタ処理
上記実施形態では、モニタ周期変更条件を満たすとき、モニタ周期を変更する。他の実施形態では、モニタ周期を一定とし、変更しなくてもよい。すなわち、図７中のＳ２０１〜Ｓ２０３を省略してもよい。
【００６６】
（ウ）マスター機切替処理
第２実施形態では、所定期間が経過した場合、マスター機を切り替える。他の実施形態では、マスター機における充放電切替回数が所定回数以上となった場合、マスター機を切り替えるようにしてもよい。また、マスター機のＳＯＣの下限値と、スレーブ機のＳＯＣの下限値が同じに設定されている場合、下限値変更処理を省略可能である。すなわち、図１０中のＳ３０１およびＳ３０２を省略してもよい。
【００６７】
（エ）充放電装置
上記実施形態では、１つの充放電装置をマスター機とし、他の充放電装置をスレーブ機とする。他の実施形態では、マスター機を複数としてもよいし、スレーブ機を３以上としてもよい。
また、第１実施形態のように、第１充放電装置をマスター機とし、第２充放電装置をスレーブ機とし、マスター機のローテーションを行わない場合、第２充放電ＰＣＳにおいて、自立リレー等、第２充放電装置をマスター機として機能させるための構成を省略してもよい。すなわち、図１１に示すように、電力供給システム３の充放電装置５０は、蓄電部５１およびスレーブ用ＰＣＳ５２を備える。また、充放電装置５５は、蓄電部５６およびスレーブ用ＰＣＳ５７を備える。スレーブ用ＰＣＳ５２、５７は、自立リレー等、マスター機として機能させるための構成が省略されている。
【００６８】
これにより、スレーブ機として用いる充放電装置を簡素化することができる。また、充放電装置の設置状況等により、例えば一部の充放電装置の蓄電部の交換が困難である場合、蓄電部の交換可能な充放電装置をマスター機として使用し、集中的に劣化させるようにしてもよい。
なお、図１１では、説明のため、マスター機として機能させるための構成を有する第１充放電装置３０の第１充放電ＰＣＳ３２を「マスター用ＰＣＳ」と記載した。
【００６９】
また、マスター用ＰＣＳを物理的に載せ替えることで、マスター機として使用される蓄電部を切り替えるようにしてもよい。これにより、蓄電部の劣化のばらつきを低減することができる。
上記実施形態では、蓄電部は二次電池により構成されるが、例えば電気二重層キャパシタ等、充放電が可能な装置であれば、どのようなものでもよい。
【００７０】
（オ）分散型電源
上記実施形態では、電力供給システムは、分散型電源として、太陽電池システムおよび燃料電池システムを備える。他の実施形態では、太陽電池システムまたは燃料電池システムの一方を省略してもよい。また、分散型電源は、電力系統に電力を供給可能であれば、太陽電池システムおよび燃料電池システムに限らず、風力発電システムや小規模水力発電システム等、どのようなものであってもよい。
【００７１】
（カ）制御部
上記実施形態では、充放電装置の外部にある上位の制御部が「充電状態取得手段」、「状態判定手段」、「充放電制御手段」、「判定周期変更手段」、「取得周期変更手段」、「切替手段」および「下限値変更手段」を構成する。他の実施形態では、上記手段の一部または全部を、充放電装置のＰＣＳにより構成してもよい。
【００７２】
上記実施形態では、ＳＯＣが上限値または下限値付近である場合、判定周期を通常よりも長くすることで、ハンチングを防止する。他の実施形態では、ＳＯＣの上限値と下限値を含む不感帯を設定し、不感帯における充放電状態の切り替えを禁止してもよい。このように構成しても、充放電状態の切り替えが頻繁に生じるハンチングを防止してもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１、２、３・・・電力供給システム
１０・・・太陽電池システム（分散型電源）
２０・・・燃料電池システム（分散型電源）
３０、４０、４５、５０、５５・・・充放電装置
６０・・・スイッチ部
７０・・・制御部
８０・・・商用電源        ８５・・・電力系統
９０・・・負荷
【図１】
2016001967.tif 000003
【図２】
2016001967.tif 000004
【図３】
2016001967.tif 000005
【図４】
2016001967.tif 000006
【図５】
2016001967.tif 000007
【図６】
2016001967.tif 000008
【図７】
2016001967.tif 000009
【図８】
2016001967.tif 000010
【図９】
2016001967.tif 000011
【図１０】
2016001967.tif 000012
【図１１】
2016001967.tif 000013