(57)【要約】【課題】蓄電装置の定格以上の負荷を接続した状態で、太陽光発電装置からの出力が低下した場合であっても、負荷への電力供給が全て遮断されることのない電力供給システムを提供する。【解決手段】電力供給システム１は、電力貯蔵装置３及び太陽光発電装置２から複数の負荷６，７ａへ電力を分散供給する供給回路３１７を備え、供給回路３１７は、太陽光発電装置２から供給される電力量に応じて、複数の負荷６，７ａへの分散供給パターンを変更する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の負荷（６，７ａ，７ｂ，７ｃ）に電力を供給する電力供給システム（１，１Ａ）であって、
安定して前記負荷に電力を供給することが可能である第１電源装置（３）と、
前記第１電源装置に比較して前記負荷への電力供給が不安定な第２電源装置（２）と、
前記第１電源装置及び前記第２電源装置から前記複数の負荷へ電力を分散供給する供給回路（３１７，３１７Ａ）と、を備え、
前記供給回路は、前記第２電源装置から供給される電力量に応じて、前記複数の負荷への分散供給パターンを変更する、ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項２】
前記複数の負荷は、第１負荷（６）と、第２負荷（７ａ，７ｂ，７ｃ）を含み、
前記供給回路は、前記第２電源装置から供給される電力量が閾値を下回った場合に、前記第２負荷への電力供給を遮断する、ことを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記第２負荷は複数設けられており、
前記供給回路は、前記第２電源装置から供給される電力量が閾値を下回った場合に、前記第２負荷への電力供給の遮断を段階的に実行する、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】
前記第１電源装置は電力貯蔵装置であり、前記第２電源装置は分散型電源装置である、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記分散型電源装置は太陽光発電装置である、ことを特徴とする請求項４に記載の電力供給システム。
【請求項６】
前記電力貯蔵装置は蓄電池である、ことを特徴とする請求項４に記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記供給回路は、系統配電が行われない場合に前記分散供給パターンの変更を実行する、ことを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の負荷に電力を供給する電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の電力供給システムとしては、特許文献１に記載のシステムがある。特許文献１に記載の電力供給システムは、系統電源から負荷に電力を供給するための基幹電力線と、基幹電力線に接続される分散型電源としての太陽光発電装置（以下、本明細書においては、ＰＶ装置ともいう。ＰＶは、photovoltaicsの略である）と、同じく基幹電力線に接続される電力貯蔵装置としての蓄電装置とを備えている。
【０００３】
ＰＶ装置は、太陽電池と、ＰＶパワーコンディショナと、ＰＶ電力モニタ用カレントトランスとを有している。ＰＶパワーコンディショナは、ＰＶ用電力線により基幹電力線に接続されている。ＰＶパワーコンディショナは、太陽電池の発電電力を負荷に供給可能な状態に変換し、変換後の電力をＰＶ用電力線及び基幹電力線を介して負荷に供給する。ＰＶ電力モニタ用カレントトランスは、ＰＶ用電力線を流れる電流、すなわちＰＶパワーコンディショナの出力電流を検出する。
【０００４】
蓄電装置は、蓄電池と、蓄電制御用カレントトランスと、蓄電パワーコンディショナとを有している。蓄電制御用カレントトランスは、基幹電力線及びＰＶ装置の双方から負荷に供給される系統電流を検出する。蓄電パワーコンディショナは、蓄電制御用カレントトランスにより検出される系統電流と、ＰＶ電力モニタ用カレントトランスにより検出されるＰＶパワーコンディショナの出力電流との差分値を演算し、当該差分値に基づき蓄電池の充放電制御を行う。詳しくは、蓄電パワーコンディショナは、差分値が零以上の場合には、当該差分値が零となるように蓄電装置の放電制御を実行する。また、蓄電パワーコンディショナは、差分値が零未満の場合には、当該差分値が零となるように蓄電池の充電制御を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−５５０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載の電力供給システムでは、例えば系統電源に停電が生じた場合、基幹電力線からの電力供給が停止するため、負荷への電力供給がＰＶ装置及び蓄電装置のみから行われるようになる。また、電力供給システムが、例えば系統電源から独立したＰＶ装置及び蓄電装置からなる場合、負荷への電力供給はＰＶ装置及び蓄電装置からのみ行われることとなる。
【０００７】
このような場合に、蓄電装置の定格以上の負荷を接続した状態で、ＰＶ装置からの出力が低下した場合、負荷への電力供給が全て遮断されてしまうことになる。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄電装置の定格以上の負荷を接続した状態で、太陽光発電装置からの出力が低下した場合であっても、負荷への電力供給が全て遮断されることのない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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る電力供給システムは、複数の負荷（６，７ａ，７ｂ，７ｃ）に電力を供給する電力供給システム（１，１Ａ）であって、安定して前記負荷に電力を供給することが可能である第１電源装置（３）と、前記第１電源装置に比較して前記負荷への電力供給が不安定な第２電源装置（２）と、前記第１電源装置及び前記第２電源装置から前記複数の負荷へ電力を分散供給する供給回路（３１７，３１７Ａ）と、を備え、前記供給回路は、前記第２電源装置から供給される電力量に応じて、前記複数の負荷への分散供給パターンを変更する。
【００１０】
本発明によれば、第１電源装置に比較して前記負荷への電力供給が不安定な第２電源装置から供給される電力量に応じて、複数の負荷への電力の分散供給パターンを変更するので、第２電源装置から供給される電力が変動した場合であっても、その変動に応じた分散供給パターンによって電力供給を行うことができる。従って、第２電源装置から供給される電力が低下した場合であっても、その低下度合に応じた分散供給パターンとすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、蓄電装置の定格以上の負荷を接続した状態で、太陽光発電装置からの出力が低下した場合であっても、負荷への電力供給が全て遮断されることのない電力供給システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態である電力供給システムについて、その機能的な構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示される供給回路を経由して負荷に供給される電力の切り替え態様を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態である電力供給システムについて、その機能的な構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示される供給回路を経由して負荷に供給される電力の切り替え態様を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１を参照しながら、第１実施形態である電力供給システム１について説明する。図１に示されるように、本実施形態の電力供給システム１は、太陽光発電装置２と、蓄電装置３と、分電盤４と、単相三線式の系統電源５と、負荷６，７ａとを有している。電力供給システム１は、例えば住宅に設定される。負荷６，７ａは、例えば住宅内のコンセント等を介して接続される各種電気機器である。
【００１５】
太陽光発電装置２は分散型電源として機能する。太陽光発電装置２は、太陽電池モジュール２０と、ＰＶパワーコンディショナ２１とを備えている。太陽光発電装置２は、太陽光が太陽電池モジュール２０に照射される状態によって発電量が変化するため、本実施形態では、太陽光発電装置２を、負荷への電力供給が不安定な第２電源装置として用いている。
【００１６】
太陽電池モジュール２０は、複数の太陽電池をモジュール化したものであり、日射量に応じた直流電力を生成する。太陽電池モジュール２０は、生成した直流電力をＰＶパワーコンディショナ２１に出力する。
【００１７】
ＰＶパワーコンディショナ２１は、図示しないインバータ等を備えており、太陽電池モジュール２０から出力される直流電力を所定の基準電圧及び所定の基準周波数の交流電力に変換する。所定の基準電圧は、例えば実効値で１００［Ｖ］に設定される。所定の基準周波数は、例えば商用周波数の５０［Ｈｚ］あるいは６０［Ｈｚ］に設定される。
【００１８】
ＰＶパワーコンディショナ２１は、変換した交流電力を負荷６，７ａにＰＶ用電力線Ｗａｃ１を介して供給することが可能となっている。また、ＰＶパワーコンディショナ２１は、生成した電力を負荷６，７ａや系統電源５に分電盤４を介して供給することも可能となっている。
【００１９】
蓄電装置３は電力貯蔵装置として機能する。蓄電装置３は、充放電可能な蓄電池３０と、蓄電パワーコンディショナ３１とを備えている。蓄電パワーコンディショナ３１は、コンバータ３１０と、インバータ３１１とを有している。蓄電池３０は、蓄電量が確保されていれば負荷に供給する電力が安定しているため、本実施形態では、蓄電池３０を、安定して負荷に電力を供給することが可能である第１電源装置として用いている。
【００２０】
蓄電池３０、コンバータ３１０、インバータ３１１、及び系統電源５は、この順で直列に接続されている。コンバータ３１０は、直流電力線Ｗｄｃ１を介して蓄電池３０に接続されるとともに、直流電力線Ｗｄｃ２を介してインバータ３１１に接続されている。インバータ３１１は、蓄電用電力線Ｗａｃ２を介して系統電源５に接続されている。
【００２１】
ＰＶ用電力線Ｗａｃ１と蓄電用電力線Ｗａｃ２は連結用電力線Ｗａｃ３を介して接続されている。すなわち、太陽光発電装置２、系統電源５、及び蓄電池３０は負荷６に対して並列に接続されている。なお、図１には、ＰＶ用電力線Ｗａｃ１と連結用電力線Ｗａｃ３との第１接続点が符号Ｐ１で示されるとともに、蓄電用電力線Ｗａｃ２と連結用電力線Ｗａｃ３との第２接続点が符号Ｐ２で示されている。
【００２２】
第１接続点Ｐ１と、負荷６及び負荷７ａとは、供給回路３１７によって接続されている。供給回路３１７は、蓄電池３０及び太陽光発電装置２から供給される電力を、負荷６と負荷７ａとに分散供給する回路である。供給回路３１７から負荷７ａに繋がる電力線には半導体リレー３１６ａが設けられている。半導体リレー３１６ａは、制御部３１２からの指示に応じて開かれて解列される。
【００２３】
コンバータ３１０は、蓄電池３０から供給される直流電力を昇圧し、昇圧後の直流電力をインバータ３１１に供給する昇圧動作を行うことが可能となっている。また、コンバータ３１０は、インバータ３１１から供給される直流電力を降圧し、降圧後の直流電力を蓄電池３０に供給する降圧動作を行うことも可能となっている。
【００２４】
インバータ３１１は、コンバータ３１０から供給される直流電力を交流電力に変換するとともに、変換後の交流電力を負荷６に各電力線Ｗａｃ１〜Ｗａｃ３を介して供給するＤＣ／ＡＣ変換動作を行うことが可能となっている。また、インバータ３１１は、系統電源５あるいは太陽光発電装置２から供給される交流電力を直流電力に変換するとともに、変換後の直流電力をコンバータ３１０に供給するＡＣ／ＤＣ変換動作を行うことも可能となっている。
【００２５】
蓄電装置３は、電圧センサ３１３と、スイッチング素子３１４，３１５とを有している。  電圧センサ３１３は、ＰＶ用電力線Ｗａｃ１におけるＰＶパワーコンディショナ２１と第１接続点Ｐ１との間の位置Ｐ３の電圧、すなわち太陽光発電装置２から負荷６に出力されるＰＶ出力電圧Ｖを検出する。電圧センサ３１３は、ＰＶ出力電圧Ｖに応じた電気信号を制御部３１２に出力する。
【００２６】
スイッチング素子３１４，３１５は例えばリレーからなる。スイッチング素子３１４は、ＰＶ用電力線Ｗａｃ１における電圧センサ３１３の電圧検出位置Ｐ３と第１接続点Ｐ１との間に配置されている。スイッチング素子３１４は、その閉動作により、太陽光発電装置２と負荷６とを電気的に接続する。また、スイッチング素子３１４は、その開動作により、太陽光発電装置２と負荷６との電気的な接続を遮断する。
【００２７】
スイッチング素子３１５は、蓄電用電力線Ｗａｃ２における第２接続点Ｐ２よりも系統電源５側の部分に配置されている。スイッチング素子３１５は、その閉動作により、系統電源５と蓄電装置３とを電気的に接続するとともに、系統電源５と負荷６とを電気的に接続する。また、スイッチング素子３１５は、その開動作により、系統電源５と蓄電装置３との電気的な接続を遮断するとともに、系統電源５と負荷６との電気的な接続を遮断する。
【００２８】
制御部３１２は、電圧センサ３１３から出力される検出信号に基づきＰＶ出力電圧Ｖを検出する。また、制御部３１２は、コンバータ３１０、インバータ３１１、及びスイッチング素子３１４，３１５、半導体リレー３１６ａのそれぞれの動作を制御する。制御部３１２は、報知部８に報知指示を出力する。報知部８は、この報知指示に基づいて、音声報知や表示報知をする部分である。
【００２９】
制御部３１２は、系統電源５に停電が発生していない通常運転時には、スイッチング素子３１４を開状態にするとともに、スイッチング素子３１５を閉状態にする。また、制御部３１２は、インバータ３１１をＡＣ／ＤＣ変換動作させるとともに、コンバータ３１０を降圧動作させる。これにより、系統電源５から供給される交流電力が直流電力に変換されるとともに降圧され、その降圧された直流電力により蓄電池３０が充電される。
【００３０】
また、系統電源５から負荷６に供給される交流電力により、負荷６の動作電源が確保される。さらに、太陽光発電装置の発電電力は、分電盤４を介して負荷６に供給されるとともに、負荷６の消費電力を超える余剰分の発電電力が系統電源５に逆潮流される。
【００３１】
制御部３１２は、系統電源５に停電が発生した場合には、系統電源５から独立して太陽光発電装置２及び蓄電装置３のみで負荷６への電力供給を行う、いわゆる自立運転を行う。制御部３１２は、自立運転の際、スイッチング素子３１５を開状態にすることにより系統電源５と蓄電装置３との間の電気的な接続を遮断するとともに、系統電源５と負荷６との間の電気的な接続を遮断する。なお、この際、ＰＶパワーコンディショナ２１は分電盤４への電力供給を停止する。
【００３２】
また、制御部３１２は、スイッチング素子３１４を閉状態にすることにより、太陽光発電装置２から負荷６及び蓄電池３０への電力供給を可能とする。そして、制御部３１２は、電圧センサ３１３により検出されるＰＶ出力電圧Ｖに基づき蓄電装置３の充放電を制御する。
【００３３】
続いて、図２を参照しながら、供給回路３１７による電力の分散供給について説明する。ステップＳ０１では、太陽光発電装置２の発電電力と蓄電池３０の定格電力との合算値が負荷６及び負荷７ａの合算消費電力よりも大きく、負荷６及び負荷７ａの合算消費電力が蓄電池３０の定格電力よりも大きい状態であるか否かを判断する。
【００３４】
この状態であれば、負荷６及び負荷７ａに必要な電力を蓄電池３０のみでは賄いきれないので、ステップＳ０２の処理に進む。この状態でなければ、負荷６及び負荷７ａに必要な電力を蓄電池３０のみで賄えるのでステップＳ０２の処理には進まずステップＳ０１の判断を継続する。
【００３５】
ステップＳ０２では、太陽光発電装置２からの放電と、蓄電池３０からの放電を並行して行う並列放電を実行する。
【００３６】
ステップＳ０２に続くステップＳ０３では、太陽光発電装置２が停止したか否かを判断している。制御部３１２は、電圧センサ３１３から出力される検出信号に基づきＰＶ出力電圧Ｖを検出しているので、ＰＶ出力電圧Ｖが閾値を下回った場合に太陽光発電装置２が停止したものと判断している。太陽光発電装置２が停止したと判断するとステップＳ０４の処理に進み、太陽光発電装置２が停止していないと判断するとステップＳ０２の処理に戻る。
【００３７】
ステップＳ０４では、制御部３１２が半導体リレー３１６ａを解列する。これによって、負荷７ａへの給電が停止される。制御部３１２は、半導体リレー３１６ａの解列に先立って、報知部８に報知指示を出力する。報知部８は、負荷７ａへの給電が停止されることを報知する。
【００３８】
続いて、図３を参照しながら、第２実施形態である電力供給システム１Ａについて説明する。図３に示されるように、本実施形態の電力供給システム１Ａは、太陽光発電装置２と、蓄電装置３と、分電盤４と、単相三線式の系統電源５と、負荷６，７ａ，７ｂ，７ｃとを有している。太陽光発電装置２、分電盤４、及び系統電源５の構成及び機能は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３９】
蓄電装置３は電力貯蔵装置として機能する。蓄電装置３は、充放電可能な蓄電池３０と、蓄電パワーコンディショナ３１Ａとを備えている。蓄電パワーコンディショナ３１Ａは、コンバータ３１０と、インバータ３１１とを有している。
【００４０】
蓄電池３０、コンバータ３１０、インバータ３１１、及び系統電源５は、この順で直列に接続されている。コンバータ３１０は、直流電力線Ｗｄｃ１を介して蓄電池３０に接続されるとともに、直流電力線Ｗｄｃ２を介してインバータ３１１に接続されている。インバータ３１１は、蓄電用電力線Ｗａｃ２を介して系統電源５に接続されている。
【００４１】
ＰＶ用電力線Ｗａｃ１と蓄電用電力線Ｗａｃ２は連結用電力線Ｗａｃ３を介して接続されている。すなわち、太陽光発電装置２、系統電源５、及び蓄電池３０は負荷６に対して並列に接続されている。なお、図３には、ＰＶ用電力線Ｗａｃ１と連結用電力線Ｗａｃ３との第１接続点が符号Ｐ１で示されるとともに、蓄電用電力線Ｗａｃ２と連結用電力線Ｗａｃ３との第２接続点が符号Ｐ２で示されている。
【００４２】
第１接続点Ｐ１と、負荷６，７ａ，７ｂ，７ｃとは、供給回路３１７Ａによって接続されている。供給回路３１７Ａは、蓄電池３０及び太陽光発電装置２から供給される電力を、負荷６，７ａ，７ｂ，７ｃに分散供給する回路である。供給回路３１７Ａから負荷７ａに繋がる電力線には半導体リレー３１６ａが設けられている。同様に、供給回路３１７Ａから負荷７ｂに繋がる電力線には半導体リレー３１６ｂが設けられ、供給回路３１７Ａから負荷７ｃに繋がる電力線には半導体リレー３１６ｃが設けられている。
【００４３】
半導体リレー３１６ａ，３１６ｂ，３１６ｃは、制御部３１２からの指示に応じて開かれ、個別に解列される。本実施形態では、半導体リレー３１６ａ，３１６ｂ，３１６ｃに序列が付けられており、第１半導体リレーとして半導体リレー３１６ａが設けられ、第２半導体リレーとして半導体リレー３１６ｂが設けられ、第３半導体リレーとして半導体リレー３１６ｃが設けられている。
【００４４】
続いて、図４を参照しながら、供給回路３１７Ａによる電力の分散供給について説明する。ステップＳ１１では、太陽光発電装置２の発電電力と蓄電池３０の定格電力との合算値が負荷６，７ａ，７ｂ，７ｃの合算消費電力よりも大きく、負荷６，７ａ，７ｂ，７ｃの合算消費電力が蓄電池３０の定格電力よりも大きい状態であるか否かを判断する。
【００４５】
この状態であれば、負荷６，７ａ，７ｂ，７ｃに必要な電力を蓄電池３０のみでは賄いきれないので、ステップＳ１２の処理に進む。この状態でなければ、負荷６，７ａ，７ｂ，７ｃに必要な電力を蓄電池３０のみで賄えるのでステップＳ１２の処理には進まずステップＳ１１の判断を継続する。
【００４６】
ステップＳ１２では、太陽光発電装置２からの放電と、蓄電池３０からの放電を並行して行う並列放電を実行する。
【００４７】
ステップＳ１２に続くステップＳ１３では、太陽光発電装置２が停止したか否かを判断している。制御部３１２は、電圧センサ３１３から出力される検出信号に基づきＰＶ出力電圧Ｖを検出しているので、ＰＶ出力電圧Ｖが閾値を下回った場合に太陽光発電装置２が停止したものと判断している。太陽光発電装置２が停止したと判断するとステップＳ１４の処理に進み、太陽光発電装置２が停止していないと判断するとステップＳ１２の処理に戻る。
【００４８】
ステップＳ１４では、制御部３１２が半導体リレー３１６ａを解列する。これによって、負荷７ａへの給電が停止される。制御部３１２は、半導体リレー３１６ａの解列に先立って、報知部８に報知指示を出力する。報知部８は、負荷７ａへの給電が停止されることを報知する。
【００４９】
ステップＳ１４に続くステップＳ１５では、負荷６，７ｂ，７ｃの合算消費電力が蓄電池３０の定格電力よりも大きい状態であるか否かを判断する。この状態であれば、負荷６，７ｂ，７ｃに必要な電力を蓄電池３０のみでは賄いきれないので、ステップＳ１６の処理に進む。この状態でなければ、負荷６，７ｂ，７ｃに必要な電力を蓄電池３０のみで賄えるのでステップＳ１６の処理には進まずリターンする。
【００５０】
ステップＳ１６では、制御部３１２が半導体リレー３１６ｂを解列する。これによって、負荷７ｂへの給電が停止される。制御部３１２は、半導体リレー３１６ｂの解列に先立って、報知部８に報知指示を出力する。報知部８は、負荷７ｂへの給電が停止されることを報知する。
【００５１】
ステップＳ１６に続くステップＳ１７では、負荷６，７ｃの合算消費電力が蓄電池３０の定格電力よりも大きい状態であるか否かを判断する。この状態であれば、負荷６，７ｃに必要な電力を蓄電池３０のみでは賄いきれないので、ステップＳ１８の処理に進む。この状態でなければ、負荷６，７ｃに必要な電力を蓄電池３０のみで賄えるのでステップＳ１８の処理には進まずリターンする。
【００５２】
ステップＳ１８では、制御部３１２が半導体リレー３１６ｃを解列する。これによって、負荷７ｃへの給電が停止される。制御部３１２は、半導体リレー３１６ｃの解列に先立って、報知部８に報知指示を出力する。報知部８は、負荷７ｃへの給電が停止されることを報知する。
【００５３】
本発明は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置や条件等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００５４】
１，１Ａ：電力供給システム
２：太陽光発電装置（分散型電源装置）
３：蓄電装置（電力貯蔵装置）
６，７ａ，７ｂ，７ｃ：負荷
３１７，３１７Ａ：供給回路
【図１】
2016158337.tif 000003
【図２】
2016158337.tif 000004
【図３】
2016158337.tif 000005
【図４】
2016158337.tif 000006