(57)【要約】      （修正有）【課題】系統電源の運転停止時であっても電力負荷に十分な電力を供給することができる開閉切替ユニット、及びこれを備える充放電制御装置、並びにそれらの切替制御システムを提供する【解決手段】系統電源ＣＳと電力負荷Ｌとの間に設けられる切替盤２は、第１通電路２２ａ、第２通電路２２ｂ、第１スイッチ２１ａ及び第２スイッチ２１ｂを備える。第１通電路は、蓄電装置Ｂの充放電制御を行う充放電制御装置１の第１入出力端Ａ及び系統電源に接続される。第２通電路は電力負荷Ｌに接続される。第１スイッチの一端は第１通電路に接続され、他端は第２通電路が接続される。第２スイッチの一端は充放電制御装置の第２入出力端Ｂに接続され、他端は第２通電路が接続される。第２通電路にはさらに、太陽電池ストリングＰＶの電力制御を行う電力制御装置（ＰＶ−ＰＣＳ）４の出力端Ｃが接続される。【選択図】図１
2017099183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電源と電力負荷との間に設けられる開閉切替ユニットであって、
蓄電装置の充放電制御を行う充放電制御装置の第１入出力端、及び前記系統電源に接続される第１通電路と、
前記電力負荷に接続される第２通電路と、
一端が前記第１通電路に接続されて、他端が前記第２通電路に接続される第１スイッチと、
一端が前記充放電制御装置の第２入出力端に接続されて、他端が前記第２通電路に接続される第２スイッチと、を備え、
前記第２通電路にはさらに、発電装置の電力制御を行う電力制御装置の出力端が接続される開閉切替ユニット。
【請求項２】
前記系統電源が正常運転している場合、前記第１スイッチが閉成されるとともに前記第２スイッチが開成され、
前記系統電源が運転停止している場合、前記第１スイッチが開成されるとともに前記第２スイッチが閉成される請求項１に記載の開閉切替ユニット。
【請求項３】
前記電力制御装置の前記出力端に一端が接続されて前記第２通電路に他端が接続される第３スイッチをさらに備える請求項１又は請求項２に記載の開閉切替ユニット。
【請求項４】
系統電源と電力負荷との間に設けられる開閉切替ユニットと、
蓄電装置の充放電制御を行う充放電制御部と、
前記開閉切替ユニットを制御する切替制御部と、を備え、
前記開閉切替ユニットは、
前記充放電制御部の第１入出力端が接続される電力線を介して前記系統電源に接続される第１通電路と、
前記電力負荷に接続される第２通電路と、
一端が前記第１通電路に接続されて、他端が前記第２通電路に接続される第１スイッチと、
一端が前記充放電制御部の第２入出力端に接続されて、他端が前記第２通電路に接続される第２スイッチと、を有し、
前記第２通電路にはさらに、発電装置の電力制御を行う電力制御装置の出力端が接続される充放電制御装置。
【請求項５】
蓄電装置の充放電制御を行う充放電制御装置と、
第１スイッチ及び第２スイッチを有して系統電源と電力負荷との間に設けられる開閉切替ユニットと、
前記開閉切替ユニットを制御する切替制御部と、
発電装置の電力制御を行う電力制御装置と、を備え、
前記充放電制御装置は、系統電源と電気的に接続される電力線に接続される第１入出力端と、前記第２スイッチの一端に接続される第２入出力端と、を有し、
前記第１スイッチの一端は前記電力線に接続され、
前記第１スイッチの他端は通電路を介して前記第２スイッチの他端と接続され、
前記電力制御装置が前記通電路に接続される出力端を有し、
前記切替制御部は、
前記系統電源が正常運転している場合、前記第１スイッチを閉成するとともに前記第２スイッチを開成し、
前記系統電源が運転停止している場合、前記第１スイッチを開成するとともに前記第２スイッチを閉成する切替制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力負荷に電力を供給するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電システムに加えて電気自動車などを利用した蓄電システムを併用して、エネルギーの自立を目指した電力システムが一般家庭や事業所などで普及しつつある。既設の太陽光発電システムは、通常、商用の系統電源と連系運転することを目的として構成されている。図６は、太陽光発電システム及び蓄電システムを併用した電力システムの一例を示すブロック図である。この電力システムでは、電力負荷ＬがスイッチＳＷを介して系統電源ＣＳに接続されている。また、系統電源ＣＳ及びスイッチＳＷ間の電力線Ｐには、太陽光発電装置ＰＶが接続された電力制御装置ＰＶ−ＰＣＳと、電気自動車ＥＶが接続された充放電制御装置ＥＶ−ＰＣＳとが接続されている。また、電力制御装置ＰＶ−ＰＣＳは、系統電源ＣＳの運転停止（たとえば停電）時に補助的な電力出力（たとえば１［ｋＷ］程度）として利用可能な独立コンセントＯにも接続されている。
【０００３】
なお、本発明に関連する先行技術としては、特許文献１の系統連系システムがある。この系統連系システムでは、第１の開閉手段を介して電力負荷が系統電源に接続されている。また、太陽光発電装置が接続された電力変換部と、電気自動車に接続された充電部とが第１の開閉手段及び電力負荷間に第２の開閉手段を介して接続されている。そして、系統電源の異常が発生すると、第１の開閉手段が系統連系システムを系統電源から解列し、第２の開閉手段が電力変換部から電力負荷を電気的に切り離す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２７８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、法定の系統連系規定では、停電時などに系統電源ＣＳと電気的に接続した状態で電力を出力することは禁止されている。そのため、図６の電力システムでは、系統電源ＣＳの運転停止時に、電力制御装置ＰＶ−ＰＣＳ及び充放電制御装置ＥＶ−ＰＣＳは自立運転して電力線Ｐとの接続を電気的に切断する。従って、電力負荷Ｌには、独立コンセントＯを介した比較的に低い電力しか供給できない。よって、たとえば晴天の昼間であっても、系統電源ＣＳの停電時に、太陽光発電装置ＰＶが発電した豊富な電力を十分に利用して、電力負荷Ｌに十分な電力を供給することはできない。
【０００６】
また、特許文献１では、系統電源が停電すると、第２の開閉手段により電力変換部から電力負荷が電気的に切り離されて、電力変換部の出力が充電部に供給されて充電される。従って、特許文献１でも、電力負荷Ｌに十分な電力を供給することはできていない。
【０００７】
本発明は、上記の状況を鑑みて、系統電源の運転停止時であっても、電力負荷に十分な電力を供給することができる開閉切替ユニット、及びこれを備える充放電制御装置、並びにそれらの切替制御システム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】
上記目的を達成するために本発明の一の態様による開閉切替ユニットは、系統電源と電力負荷との間に設けられる開閉切替ユニットであって、蓄電装置の充放電制御を行う充放電制御装置の第１入出力端、及び前記系統電源に接続される第１通電路と、前記電力負荷に接続される第２通電路と、一端が前記第１通電路に接続されて、他端が前記第２通電路に接続される第１スイッチと、一端が前記充放電制御装置の第２入出力端に接続されて、他端が前記第２通電路に接続される第２スイッチと、を備え、前記第２通電路にはさらに、発電装置の電力制御を行う電力制御装置の出力端が接続される構成とされる。
【０００９】
上記の開閉切替ユニットにおいて、前記系統電源が正常運転している場合、前記第１スイッチが閉成されるとともに前記第２スイッチが開成され、前記系統電源が運転停止している場合、前記第１スイッチが開成されるとともに前記第２スイッチが閉成される構成とされてもよい。
【００１０】
また、上記の開閉切替ユニットは、前記電力制御装置の前記出力端に一端が接続されて前記第２通電路に他端が接続される第３スイッチをさらに備える構成とされてもよい。
【００１１】
また、上記の開閉切替ユニットにおいて、前記第３スイッチは、前記蓄電装置の充電量が上限閾値未満であれば閉成され、前記充電量が前記上限閾値に達すると開成される構成とされてもよい。
【００１２】
また、上記の開閉切替ユニットにおいて、運転停止していた前記系統電源が正常運転した場合、前記系統電源が正常運転に戻った時点から所定期間が経過した後に前記第１スイッチが閉成される構成とされてもよい。
【００１３】
或いは、上記の開閉切替ユニットにおいて、運転停止していた前記系統電源が正常運転した場合、前記系統電源が正常運転に戻った時点から所定期間が経過した後に前記第３スイッチが閉成される構成とされてもよい。
【００１４】
また、上記の開閉切替ユニットにおいて、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、及び前記第３スイッチの少なくとも１つの開閉が前記蓄電装置の充電量に基づいて制御される構成とされてもよい。
【００１５】
また、上記目的を達成するために本発明の一の態様による充放電制御装置は、系統電源と電力負荷との間に設けられる開閉切替ユニットと、蓄電装置の充放電制御を行う充放電制御部と、前記開閉切替ユニットを制御する切替制御部と、を備え、前記開閉切替ユニットは、前記充放電制御部の第１入出力端が接続される電力線を介して前記系統電源に接続される第１通電路と、前記電力負荷に接続される第２通電路と、一端が前記第１通電路に接続されて、他端が前記第２通電路に接続される第１スイッチと、一端が前記充放電制御部の第２入出力端に接続されて、他端が前記第２通電路に接続される第２スイッチと、を有し、前記第２通電路にはさらに、発電装置の電力制御を行う電力制御装置の出力端が接続される構成とされる。
【００１６】
また、上記目的を達成するために本発明の一の態様による切替制御システムは、蓄電装置の充放電制御を行う充放電制御装置と、第１スイッチ及び第２スイッチを有して系統電源と電力負荷との間に設けられる開閉切替ユニットと、前記開閉切替ユニットを制御する切替制御部と、発電装置の電力制御を行う電力制御装置と、を備え、前記充放電制御装置は、系統電源と電気的に接続される電力線に接続される第１入出力端と、前記第２スイッチの一端に接続される第２入出力端と、を有し、前記第１スイッチの一端は前記電力線に接続され、前記第１スイッチの他端は通電路を介して前記第２スイッチの他端と接続され、前記電力制御装置が前記通電路に接続される出力端を有し、前記切替制御部は、前記系統電源が正常運転している場合、前記第１スイッチを閉成するとともに前記第２スイッチを開成し、前記系統電源が運転停止している場合、前記第１スイッチを開成するとともに前記第２スイッチを閉成する構成とされる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、系統電源の運転停止時であっても、電力負荷に電力を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】複合電力システムの第１構成例を示すブロック図である。
【図２】切替盤のスイッチの開閉制御の一例を示している。
【図３】複合電力システムの第２構成例を示すブロック図である。
【図４】切替盤のスイッチの開閉制御の他の一例を示している。
【図５】複合電力システムの第３構成例を示すブロック図である。
【図６】太陽光発電システム及び蓄電システムを併用した電力システムの一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１は、複合電力システム１００の第１構成例を示すブロック図である。複合電力システム１００は、交流電力線Ｐを介して系統電源ＣＳと電気的に接続されている。系統電源ＣＳはたとえば商用電力系統である。この複合電力システム１００では、系統電源ＣＳから交流電力線Ｐを介して単相３線式の交流電力の供給を受けて、電力会社などから該電力を買電することができる。また、交流電力線Ｐを介して系統電源ＣＳに電力を伝送（すなわち逆潮流）して、該電力を電力会社などに売電することもできる。以下では、系統電源ＣＳに逆潮流（売電）する電力を逆潮流電力と呼び、系統電源ＣＳから通電路Ｐに供給される電力を順潮流電力と呼ぶ。
【００２１】
また、複合電力システム１００には、電力負荷Ｌが接続されている。電力負荷Ｌは、たとえば家庭内の電化製品、工場の設備装置などの単一又は複数の機器で構成され、複合電力システム１００及び系統電源ＣＳのうちの少なくとも一方から供給される電力ＷＬを消費する。以下では、電力負荷Ｌに供給されて消費される電力ＷＬを消費電力ＷＬと呼ぶ。
【００２２】
この複合電力システム１００は、交流電力線Ｐと、太陽電池ストリングＰＶと、蓄電装置Ｂを有する電気自動車ＥＶと、Ｖ２Ｈシステム用のパワーコンディショナ１と、切替盤２と、分電盤３と、発電システム用のパワーコンディショナ４と、を含む。なお、以下では、Ｖ２Ｈシステム用のパワーコンディショナ１をＶ２Ｈ−ＰＣＳ（vehicle to home - power conditioning system）１と呼び、発電システム用のパワーコンディショナ４をＰＶ−ＰＣＳ（Photovoltaics - power conditioning system）４と呼ぶ。複合電力システム１００の少なくとも一部は、たとえば、住宅やオフィスなどの家屋内に設置される。
【００２３】
交流電力線Ｐは、たとえば単相３線式の電力線であり、配線Ｐ１〜Ｐ５を含んで構成される。配線Ｐ１は系統電源ＣＳを切替盤２の接続点ａに接続する。配線Ｐ２は切替盤２の接続点Ｂを分電盤３を介して電力負荷Ｌに接続する。配線Ｐ３はＶ２Ｈ−ＰＣＳ１の系統連系運転用の入出力端Ａを配線Ｐ１に接続する。配線Ｐ４はＶ２Ｈ−ＰＣＳ１の自立運転用の入出力端Ｂを切替盤２の接続点ｃに接続する。配線Ｐ５はＰＶ−ＰＣＳ４の出力端Ｃを切替盤２の接続点ｄに接続する。
【００２４】
太陽電池ストリングＰＶは、１又は直列接続された複数の太陽電池モジュールを含む発電装置である。太陽電池モジュールは、結晶型太陽電池、多結晶型太陽電池または薄膜型太陽電池などで構成される。太陽電池ストリングＰＶは、ＰＶ−ＰＣＳ４に接続されており、太陽光を受けて発電した直流電力をＰＶ−ＰＣＳ４に出力する。なお、複合電力システム１００の発電装置は、図１の例示に限定されず、風力、水力、潮力、波力、地熱などの自然エネルギーにより発電する発電装置、燃料電池、プラズマ発電装置などであってもよく、これらを組み合わせた装置であってもよい。また、ＰＶ−ＰＣＳ４に接続される太陽電池ストリングＰＶの数は、図１の例示に限定されず、複数であってもよい。
【００２５】
電気自動車ＥＶは繰り返し充放電可能な充放電機能を有する１又は複数の蓄電装置Ｂを搭載している。蓄電装置Ｂはたとえば、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１から供給される直流電力を充電でき、その充電量に応じた直流電力をＶ２Ｈ−ＰＣＳ１に放電することもできる。なお、蓄電装置Ｂの構成は特に限定しない。たとえば、蓄電装置Ｂはリチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、及び鉛電池などの二次電池を含んでいてもよい。或いは、蓄電装置Ｂは電気二重層キャパシタなどを含んでいてもよい。
【００２６】
Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１は、電気自動車ＥＶを制御して特に蓄電装置Ｂの充放電制御を行う充放電制御装置である。たとえば、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１は、配線Ｐ３又は配線Ｐ４から入力される交流電力を直流電力に変換して蓄電装置Ｂに供給して充電させたり、蓄電装置Ｓから放電された電力を交流電力に電力変換して配線Ｐ３又は配線Ｐ４に出力したりする。このＶ２Ｈ−ＰＣＳ１は、連系リレー１１ａと、自立リレー１１ｂと、双方向インバータ１２と、通信部１３と、記憶部１４と、ＣＰＵ１５と、を含んで構成される。
【００２７】
連系リレー１１ａは双方向インバータ１２及び系統連系運転用の入出力端Ａ間に設けられている。すなわち、その一端は双方向インバータ１２に接続され、他端は入出力端Ａにて配線Ｐ３に接続されている。
【００２８】
自立リレー１１ｂは双方向インバータ１２及び自立運転用の入出力端Ｂ間に設けられている。すなわち、その一端は双方向インバータ１２に接続され、他端は入出力端Ｂにて配線Ｐ４に接続されている。
【００２９】
Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１が系統電源ＣＳと連系して電力負荷Ｌに交流電力を供給する場合（連系運転する場合）、連系リレー１１ａは閉成（ＯＮ）され、自立リレー１１ｂは開成（ＯＦＦ）される。また、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１が系統電源ＣＳから自立して電力負荷Ｌに交流電力を供給する場合（自立運転する場合）、連系リレー１１ａは開成（ＯＦＦ）され、自立リレー１１ｂは閉成（ＯＮ）される。連系リレー１１ａ及び自立リレー１１ｂの開閉動作はＣＰＵ１５により制御される。
【００３０】
双方向インバータ１２は、ＣＰＵ１５により制御される双方向電力変換部であり、電気自動車ＥＶ（特に内蔵する蓄電装置Ｂ）の充放電制御を行う充放電制御部の一部としても機能する。この双方向インバータ１２は、蓄電装置Ｂと連系リレー１１ａ及び自立リレー１１ｂと間に設けられている。双方向インバータ１２は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御又はＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御などによって、図１に示すような双方向の電力変換を行うことができる。たとえば、双方向インバータ１２は、連系リレー１１ａ又は自立リレー１１ｂから入力される交流電力を蓄電装置Ｂの電力規格に適した直流電力にＡＣ／ＤＣ変換して蓄電装置Ｂに出力できる。また、双方向インバータ３２は、蓄電装置Ｂから放電された直流電力を系統電源ＣＳ及び電力負荷Ｌの電力規格に応じた交流電力にＤＣ／ＡＣ変換して連系リレー１１ａ又は自立リレー１１ｂに出力できる。なお、以下では、双方向インバータ１２（又は入出力端Ａ、Ｂ）に入力される電力を充電電力と呼ぶ、さらに、双方向インバータ１２の上記ＡＣ／ＤＣ変換を順変換方向の電力変換又は順変換と呼ぶ。また、双方向インバータ１２の上記ＤＣ／ＡＣ変換を逆変換方向の電力変換又は逆変換と呼ぶ。さらに、逆変換されて双方向インバータ１２（又は入出力端Ａ、Ｂから出力される電力）から出力される電力を放電電力と呼ぶ。
【００３１】
記憶部１４は、電力を供給しなくても格納された情報を非一時的に保持する不揮発性の記憶媒体である。記憶部１４は、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１の各機能要素（特にＣＰＵ１５）で用いられる制御情報及びプログラムなどを格納している。
【００３２】
ＣＰＵ１５は、記憶部１４に格納された情報及びプログラムなどを用いて、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１の各構成要素及びＰＶ−ＰＣＳ４を制御する制御部である。ＣＰＵ１５は機能的な構成要素として電力監視部１５１、変換制御部１５２、切替制御部１５３、及び管理部１５４を有している。
【００３３】
電力監視部１５１は、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１内部のセンサ等の検出結果に基づいて配線Ｐ３を流れる電力を監視することにより、系統電源ＣＳの異常（たとえば停電など）の検知などを行う。
【００３４】
変換制御部１５２は、双方向インバータ１２を制御し、特にその電力変換を制御する。また、変換制御部１５２は、充放電制御部の一部としても機能し、電気自動車ＥＶ（特に内蔵する蓄電装置Ｂ）をモニタし、双方向インバータ１２に充放電制御を行わせる。たとえば、変換制御部１５２は、電気自動車ＥＶから出力される信号に基づいて蓄電装置Ｂの状態を検知し、蓄電装置Ｂの充放電制御を行う。
【００３５】
切替制御部１５３は、連系リレー１１ａ及び自立リレー１１ｂの開閉動作を制御し、さらに切替盤２（特にスイッチ２１ａ、２１ｂ）を制御する。
【００３６】
管理部１５４はＶ２Ｈ−ＰＣＳ１を管理及び制御する。
【００３７】
次に、切替盤２は、分電盤３とともに系統電源ＣＳ及び電力負荷Ｌ間に設けられる開閉切替ユニットであり、スイッチ（開閉器）２１ａ、２１ｂと、通電路２２ａ〜２２ｄと、を含んで構成される。スイッチ２１ａの一端は通電路２２ａを介して接続点ａで配線Ｐ１と接続され、他端は通電路２２ｂを介して接続点ｂで配線Ｐ２と接続されている。また、スイッチ２１ｂの一端は通電路２２ｃを介して接続点ｃで配線Ｐ４と接続され、他端は通電路２２ｂを介して接続点ｂで配線Ｐ２と接続されている。また、スイッチ２１ａの他端は通電路２２ｂを介して第２スイッチ２１ｂの他端と接続されている。なお、通電路２２ａはさらに配線Ｐ１を介して系統電源ＣＳに接続されている。通電路２２ｂは、通電路２２ｄを介して接続点ｄで配線Ｐ５と接続され、さらに該配線Ｐ５を介してＰＶ−ＰＣＳ４の出力端Ｃと接続されている。また、通電路２２ｃはさらに配線Ｐ４を介してＥＶ−ＰＣＳ１の自立運転用の入出力端Ｂと接続されている。スイッチ２１ａ及びスイッチ２１ｂの開閉動作はＶ２Ｈ−ＰＣＳ１により制御される。その開閉制御については後に詳述する。
【００３８】
分電盤３は、主幹ブレーカ３１及び分岐ブレーカ３２を含んで構成される分電ユニットであり、配線Ｐ２に設けられている。主幹ブレーカ３１は回路遮断器であり、分岐ブレーカ３２は分電盤３内で分電された電力が流れる分岐通電路にそれぞれ設けられる分電遮断器である。主幹ブレーカ３１及び分岐ブレーカ３２は自身を流れる電力の電流値が閾値を越える場合に開成（ＯＦＦ）して電気的な接続を切断する。
【００３９】
ＰＶ−ＰＣＳ４は、太陽電池ストリングＰＶの電力制御を行う電力制御装置であり、太陽電池ストリングＰＶが発電した電力を電力変換して出力端Ｃから出力する。ＰＶ−ＰＣＳ４は、通常時には、たとえばＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御により、太陽電池ストリングＰＶが発電する電力が最大となるように太陽電池ストリングＰＶの動作電圧（動作点）を制御する。但し、ＰＶ−ＰＣＳ４は、太陽電池ストリングＰＶの発電を制限する必要がある場合、太陽電池ストリングＰＶの動作電圧を最大出力動作電圧からずれた値に設定して、その発電量を調整する。
【００４０】
また、ＰＶ−ＰＣＳ４は、系統連系規定に定められた基準を充足しているものが採用される。そのため、ＰＶ−ＰＣＳ４は、連系運転時における系統電圧の電圧値や周波数の異常に対する保護機能を有している。具体的には、ＰＶ−ＰＣＳ４は、系統電圧の電圧値の上昇を検出すると出力を抑制または一時停止する機能を有している。またＰＶ−ＰＣＳ４は、系統電圧の周波数や位相の異常を検出すると出力を一時停止する機能を有している。
【００４１】
このＰＶ−ＰＣＳ４は、インバータ４１と、通信部４２と、メモリ４３と、ＣＰＵ４４と、を有している。
【００４２】
インバータ４１はＣＰＵ４４により制御される電力変換部であり、ＰＷＭ制御又はＰＡＭ制御などによって、太陽電池ストリングＰＶで発電された直流電力を系統電源ＣＳ及び電力負荷Ｌの電力規格に応じた交流電力に変換して出力する。インバータ４１のＤＣ入力は太陽電池ストリングＰＶに接続され、インバータ４１のＡＣ出力は出力端Ｃを経由して配線Ｐ５に接続されている。なお、以下では、インバータ４１が、太陽電池ストリングＰＶで発電された電力を電力変換して配線Ｐ５に出力する電力を発電電力Ｗｃと呼ぶ。また、インバータ４１は太陽電池ストリングＰＶに逆電流が流れることを防止している。
【００４３】
通信部４２は、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１と無線通信又は有線通信する通信インターフェースである。たとえば、通信部４２は、ＰＶ−ＰＣＳ４の各構成要素を制御するための制御信号をＶ２Ｈ−ＰＣＳ１から受信する。また、通信部４１は、インバータ４１の動作状態（特に電力変換量）などの情報をＶ２Ｈ−ＰＣＳ１に送信する。
【００４４】
メモリ４３は、電力を供給しなくても格納された情報を非一時的に保持する不揮発性の記憶媒体である。メモリ４３は、ＰＶ−ＰＣＳ４の各機能要素（特にＣＰＵ４４）で用いられる制御情報及びプログラムなどを格納している。
【００４５】
ＣＰＵ４４は、メモリ４３に格納された情報及びプログラムなどを用いて、ＰＶ−ＰＣＳ４の各構成要素を制御する制御部である。たとえば、ＣＰＵ４４は、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１から出力される制御信号に基づいて、インバータ４１を制御し、特にその電力変換を制御する。
【００４６】
次に、切替盤２のスイッチ２１ａ及びスイッチ２１ｂの開閉制御について説明する。図２は、切替盤２の開閉制御の一例を示している。図２に示すように、切替盤２のスイッチ２１ａ及びスイッチ２１ｂの開閉は系統電源ＣＳの運転状態に応じて制御される。
【００４７】
（系統電源ＣＳが正常運転されている場合）
まず、系統電源ＣＳからの順潮流電力の供給、及び系統電源ＣＳへの逆潮流電力の出力が正常に行うことができる場合について説明する。たとえば系統電源ＣＳが停電していない場合である。この場合、切替盤２のスイッチ２１ａは閉成（ＯＮ）されて、スイッチ２１ｂは開成（ＯＦＦ）される。また、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１は、連系リレー１１ａを閉成（ＯＮ）して自立リレー１１ｂを開成（ＯＦＦ）して、系統電源ＣＳと連系運転する。従って、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１では、連系運転用の入出力端Ａは系統電源ＣＳ、ＰＶ−ＰＣＳ４、及び電力負荷Ｌと電気的に接続されるが、自立運転用の入出力端Ｂはスイッチ２１ｂの開成（ＯＦＦ）によりこれらには接続されない。
【００４８】
この際、発電電力Ｗｃが電力負荷Ｌの消費電力ＷＬよりも大きければ、ＰＶ−ＰＣＳ４から出力される発電電力Ｗｃの一部は電力負荷Ｌに供給できる。さらに、発電電力Ｗｃの残りの一部は、系統電源ＣＳに逆潮流して売電したり、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１にて逆変換させて蓄電装置Ｂに充電させたりすることができる。また、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１は、必要に応じて蓄電装置Ｂに充電を行う。
【００４９】
一方、発電電力Ｗｃが電力負荷Ｌの消費電力ＷＬ以下であれば、ＰＶ−ＰＣＳ４は、発電電力Ｗｃを電力負荷Ｌに供給する。また、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１は、必要に応じて蓄電装置Ｂに充放電を行う。
【００５０】
（系統電源ＣＳが正常運転されていない場合）
次に、系統電源ＣＳからの順潮流電力の供給、及び系統電源ＣＳへの逆潮流電力の出力が正常に行うことができない場合について説明する。たとえば、落雷又は設備の故障などに起因する系統電源ＣＳの停電した場合である。また、例外として、系統電源ＣＳが正常運転されていても、ユーザが意図的に系統電源ＣＳから複合電力システム１００を遮断（解列）した場合も含まれる。これらの場合、切替盤２のスイッチ２１ａは開成（ＯＦＦ）されて、スイッチ２１ｂは閉成（ＯＮ）される。また、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１は、連系リレー１１ａを開成（ＯＦＦ）して自立リレー１１ｂを閉成（ＯＮ）し、自立運転する。従って、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１では、自立運転用の入出力端ＢはＰＶ−ＰＣＳ４及び電力負荷Ｌと電気的に接続されてＰＶ−ＰＣＳ４と連系するが、系統電源ＣＳには接続されない。また、連系運転用の入出力端Ａは系統電源ＣＳ、ＰＶ−ＰＣＳ４、及び電力負荷Ｌのいずれにも接続されない。
【００５１】
この際、発電電力Ｗｃが電力負荷Ｌの消費電力ＷＬよりも大きければ、発電電力Ｗｃの一部は電力負荷Ｌに供給できる。また、残りの一部はＶ２Ｈ−ＰＣＳ１にて順変換させて蓄電装置Ｂに充電させることができる。
【００５２】
一方、発電電力Ｗｃが電力負荷Ｌの消費電力ＷＬ以下であれば、ＰＶ−ＰＣＳ４は発電電力Ｗｃを電力負荷Ｌに供給し、ＰＣ１は消費電力ＷＬに対する発電電力Ｗｃの不足分に相当する放電電力を出力して電力負荷Ｌに供給する。
【００５３】
なお、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１が自立運転している期間に系統電源ＣＳの正常運転が可能になった場合（たとえば停電から復旧した場合）、切替盤２では、まず、スイッチ２１ｂが開成（ＯＦＦ）されてＶ２Ｈ−ＰＣＳ１の自立運転用の入出力端Ｂが系統電源ＣＳから切り離される。そして、系統電源ＣＳが復旧した時点から所定の経過時間の後に、スイッチ２１ａは閉成（ＯＮ）される。これは、系統電源ＣＳの復旧から一定の期間内において複合発電システム１００（又はＰＶ−ＰＣＳ４）を系統電源ＣＳと連系運転させることは法定の系統連系規定により禁止されているためである。なお、上記の経過時間は法定の系統連系規定に定められた時間以上に設定される。スイッチ２１ａの閉成（ＯＮ）により、ＰＶ−ＰＣＳ４は系統電源ＣＳと電気的に接続され、太陽電池ストリングＰＶに入射する太陽光が十分であれば自動的に系統電源ＣＳとの連系運転を再開する。
【００５４】
以上に説明した本実施形態によれば、開閉切替ユニット２は、系統電源ＣＳと電力負荷Ｌとの間に設けられる開閉切替ユニット２であって、蓄電装置Ｂの充放電制御を行う充放電制御装置１の第１入出力端Ａ、及び系統電源ＣＳと接続される第１通電路２２ａと、電力負荷Ｌに接続される第２通電路２２ｂと、一端が第１通電路２２ａに接続されて、他端が第２通電路２２ｂに接続される第１スイッチ２１ａと、一端が充放電制御装置１の第２入出力端Ｂに接続されて、他端が第２通電路２２ｂに接続される第２スイッチ２１ｂと、を備え、第２通電路２２ｂにはさらに、発電装置ＰＶの電力制御を行う電力制御装置４の出力端が接続される構成とされる。
【００５５】
さらに、本実施形態によれば、上記の開閉切替ユニット２は、系統電源ＣＳが正常運転している場合、第１スイッチ２１ａが閉成（ＯＮ）されるとともに第２スイッチ２１ｂが開成（ＯＦＦ）され、系統電源ＣＳが運転停止している場合、第１スイッチ２１ａが開成（ＯＦＦ）されるとともに第２スイッチ２１ｂが閉成（ＯＮ）される構成とされる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、切替制御システム１００は、蓄電装置Ｂの充放電制御を行う充放電制御装置１と、第１スイッチ２１ａ及び第２スイッチ２１ｂを有して系統電源ＣＳと電力負荷Ｌとの間に設けられる開閉切替ユニット２と、開閉切替ユニット２を制御する切替制御部１５３と、発電装置ＰＶの電力制御を行う電力制御装置４と、を備え、充放電制御装置１は、系統電源ＣＳと電気的に接続される電力線Ｐ１に接続される第１入出力端Ａと、第２スイッチ２１ａの一端に接続される第２入出力端Ｂと、を有し、第１スイッチ２１ａの一端は電力線Ｐ１に接続され、第１スイッチ２１の他端は通電路２２ｂを介して第２スイッチ２１ｂの他端と接続され、電力制御装置４が通電路２２ｂに接続される出力端を有し、切替制御部１５３は、系統電源ＣＳが正常運転している場合、第１スイッチ２１ａを閉成（ＯＮ）するとともに第２スイッチ２ｂを開成（ＯＦＦ）し、系統電源ＣＳが運転停止している場合、第１スイッチ２１ａを開成（ＯＦＦ）するとともに第２スイッチ２１ｂを閉成（ＯＮ）する構成とされる。
【００５７】
これらの構成によれば、系統入力が有る場合（正常運転している系統電源ＣＳに電力の順潮流及び逆潮流ができる場合）、第１スイッチ２１ａを閉成（ＯＮ）して第２スイッチ２１ｂを開成（ＯＦＦ）できる。これらの開閉切替により、充放電制御装置１及び電力制御装置４を系統電源ＣＳと連系運転させることができる。そして、系統電源ＣＳの順潮流電力、充放電制御装置１から出力される放電電力、及び電力制御装置４から出力される発電電力Ｗｃのうちの少なくとも１つを電力負荷Ｌに供給できる。また、停電などによって系統入力が無い場合（すなわち系統電源ＣＳが正常運転していないために電力の順潮流及び逆潮流ができない場合）、第１スイッチ２１ａを開成（ＯＦＦ）して第２スイッチ２１ｂを閉成（ＯＮ）できる。これらの開閉制御により、充放電制御装置１を系統電源ＣＳから電気的に切断し自立運転させ、電力制御装置４を前記自立運転電力と連系運転させることができる。そして、充放電制御装置１から出力される放電電力及び電力制御装置４から出力される発電電力Ｗｃのうちの少なくとも一方を電力負荷Ｌに供給できる。特に、系統入力が無い場合、発電装置ＰＶが発電できる期間（好天候の昼間など）には発電電力Ｗｃの一部を電力負荷Ｌに供給して他の一部を蓄電装置Ｂに充電でき、発電装置ＰＶが発電できない期間（夜間、悪天候時など）には蓄電装置Ｂを放電させて放電電力を電力負荷Ｌに供給できる。すなわち、発電できる期間に充電した電気エネルギーを発電できない期間に有効に利用することができる。従って、系統電源ＣＳの運転停止時であっても、電力負荷Ｌに電力を供給することができる。
【００５８】
また、上記構成の開閉切替ユニット２は低コストで容易に既存の電力システムに追加できるので有用である。
【００５９】
本実施形態によれば、上記の開閉切替ユニット２において、運転停止していた系統電源ＣＳが正常運転した場合（すなわち系統電源ＣＳが復旧した場合）、系統電源ＣＳが正常運転に戻った時点から所定期間が経過した後に第１スイッチ２１ａが閉成（ＯＮ）される構成とされる。さらに、上記所定期間は法定の時間以上とされる。
【００６０】
この構成に関して、法定の系統連系規定では、系統電源ＣＳの復旧から一定の期間内にて複合発電システム１００を系統電源ＣＳと連系運転させることは禁止されている。従って、上記構成によれば、系統電源ＣＳが復旧した時点と第１スイッチ２１ａの閉成（ＯＮ）との間に時間差を設けることにより、該時点から所定時間を空けて電力制御装置４の連系運転を開始させることができる。従って、法定の系統連系規定に従って電力制御装置４を使用することができる。
【００６１】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、切替盤２において通電路２２ｂ及び接続点ｄ間にスイッチ２１ｃが設けられる。以下では、第１実施形態と異なる構成について説明する。また、第１実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
【００６２】
図３は、複合電力システム１００の第２構成例を示すブロック図である。図３に示すように、切替盤２はスイッチ２１ｃをさらに含んでいる。スイッチ２１ｃの一端は通電路２２ｅを介して接続点ｄで配線Ｐ５と接続され、他端は通電路２２ｆを介して通電路２２ｂと接続されている。スイッチ２１ｃの開閉動作はＶ２Ｈ−ＰＣＳ１の切替制御部１５３により制御される。
【００６３】
次に、切替盤２のスイッチ２１ａ〜２１ｃの開閉制御について説明する。図４は、切替盤２の開閉制御の他の一例を示している。図４に示すように、切替盤２のスイッチ２１ａ〜２１ｃの開閉は系統電源ＣＳが正常運転されているか否か及び蓄電装置ＢのＳＯＣ（state of charge：充電率）に応じて制御される。
【００６４】
（系統電源ＣＳが正常運転されている場合）
まず、系統電源ＣＳからの順潮流電力の供給、及び系統電源ＣＳへの逆潮流電力の出力が正常に行うことができる場合について説明する。たとえば系統電源ＣＳが停電していない場合である。この場合、第１実施形態と同様に（図２参照）、切替盤２のスイッチ２１ａ及び連系リレー１１ａは閉成（ＯＮ）されて、スイッチ２１ｂ及び自立リレー１１ｂは開成（ＯＦＦ）される。スイッチ２１ｃは常時閉成（ＯＮ）されており、第１実施形態と同様の電力制御を行うことができる。
【００６５】
（系統電源ＣＳが正常運転されていない場合）
次に、系統電源ＣＳからの順潮流電力の供給、及び系統電源ＣＳへの逆潮流電力の出力が正常に行うことができない場合について説明する。たとえば、落雷又は設備の故障などに起因する系統電源ＣＳの停電した場合である。また、例外として、系統電源ＣＳが正常運転されていても、ユーザが意図的に系統電源ＣＳから複合電力システム１００を遮断（解列）した場合も含まれる。これらの場合、第１実施形態と同様に（図２参照）、切替盤２のスイッチ２１ａは開成（ＯＦＦ）されて、スイッチ２１ｂは閉成（ＯＮ）される。
【００６６】
この時、発電電力Ｗｃの電力量が電力負荷Ｌの消費電力ＷＬよりも大きければ、ＰＶ−ＰＣＳ４から出力される発電電力Ｗｃの一部は電力負荷Ｌに供給されるが、残りの一部は蓄電装置Ｂに充電させることができる。但し、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１が蓄電装置Ｂに発電電力Ｗｃを充電させる制御を比較的に長く継続すると、蓄電装置ＢのＳＯＣ（state of charge：充電率）が満充電に達しても充電が継続されて過充電になる恐れがある。これを防ぐために、たとえばＳＯＣ（state of charge：充電率）が閾値（たとえば９０％）に達した場合、切替盤２のスイッチ２１ｃは開成（ＯＦＦ）される。こうすることで、ＰＶ−ＰＣＳ４の運転を停止させ、蓄電装置Ｂへの充電を一時的に停止させることができる。
【００６７】
なお、運転が停止されている系統電源ＣＳが復旧した場合、系統電源ＣＳが復旧した時点から一定の期間内において複合発電システム１００（又はＰＶ−ＰＣＳ４）を系統電源ＣＳと連系運転することは法定の系統連系規定により禁止されている。従って、上述のように、切替盤２のスイッチ２１ａ〜２１ｃの開閉を設定しておけば、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１が自立運転している期間に系統電源ＣＳの正常運転が再開された場合（たとえば停電から復旧した場合）であっても、スイッチ２１ｃの開成（ＯＦＦ）によりＰＶ−ＰＣＳ４を直ちに系統電源ＣＳと連系運転させないようにすることができる。従って、法定の系統連系規定を順守することができる。
【００６８】
以上、本実施形態によれば、開閉切替ユニット２は、電力制御装置４の出力端ｃに一端が接続されて第２通電路２２ｂに他端が接続される第３スイッチ２１ｃをさらに備える構成とされる。
【００６９】
この構成によれば、第３スイッチ２１ｃの開閉に応じて、系統電源ＣＳ、充放電制御装置１、及び電力負荷Ｌに対する電力制御装置４の電気的な接続及び切断を切り替えることができる。
【００７０】
また、本実施形態によれば、上記の開閉切替ユニット２において、第３スイッチは、蓄電装置Ｂの充電量が上限閾値未満であれば閉成（ＯＮ）され、充電量が上限閾値に達すると開成（ＯＦＦ）される構成とされる。なお、前記上限閾値について、開成（ＯＮ）する上限閾値と、閉成（ＯＦＦ）する閾値は、同じとは限らない。
【００７１】
この構成によれば、蓄電装置Ｂの充電量が上限閾値に達すると、第３スイッチ２１ｃが開成（ＯＦＦ）されるので、発電電力Ｗｃは充放電装置１に供給されなくなる。従って、発電電力Ｗｃが蓄電装置Ｂに充電される場合に、発電電力Ｗｃの過剰な供給による蓄電装置Ｂの過充電を防止することができる。
【００７２】
また、本実施形態によれば、上記の開閉切替ユニット２において、運転停止していた系統電源ＣＳが正常運転した場合（すなわち系統電源ＣＳが復旧した場合）、系統電源ＣＳが正常運転に戻った時点から所定期間が経過した後に第３スイッチ２１ｃが閉成（ＯＮ）される構成とされる。
【００７３】
この構成に関して、法定の系統連系規定では、系統電源ＣＳの復旧から一定の期間内にて発電システムを系統電源ＣＳと連系運転させることは禁止されている。従って、上記構成によれば、系統電源ＣＳが復旧した時点と第３スイッチ２１ｃの閉成（ＯＮ）との間に時間差を設けることにより、該時点から所定時間を空けて電力制御装置４の連系運転を開始させることができる。従って、法定の系統連系規定に従って電力制御装置４を使用することができる。
【００７４】
また、本実施形態によれば、上記の開閉切替ユニット２において、第１スイッチ２１ａ、第２スイッチ２１ｂ、及び第３スイッチ２１ｃの少なくとも１つの開閉が蓄電装置Ｂの充電量（又はＳＯＣ）に基づいて制御される構成とされる。
【００７５】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１が切替盤２を含んで構成される。以下では、第１及び第２実施形態と異なる構成について説明する。また、第１及び第２実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
【００７６】
図５は、複合電力システム１００の第３構成例を示すブロック図である。図５に示すように、切替盤２はＶ２Ｈ−ＰＣＳ１内に組み込まれている。連系リレー１１ａを介して双方向インバータ１２と接続されている入出力端Ａは、双方向インバータ１２の系統連系運転用の入出力端Ａとなっており、配線Ｐ３を介して配線Ｐ１と接続されている。自立リレー１１ｂを介して双方向インバータ１２と接続されている入出力端Ｂは、双方向インバータ１２の自立運転用の入出力端Ｂとなっており、配線Ｐ４及び通電路２２ｃを介してスイッチ２１ｂと接続されている。
【００７７】
図５のＶ２Ｈ−ＰＣＳ１は切替盤２を搭載しているので、太陽電池ストリングＰＶが接続されたＰＶ−ＰＣＳ４のような再生可能エネルギーによる発電システムを容易に増設してＶ２Ｈシステムに接続することができる。従って、Ｖ２Ｈシステムのような定置型蓄電システムに発電システムを組み込む際の置工事における工程数を効果的に削減することができる。Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１と同一筐体内に切替盤２を組み込むことにより、切替盤２の接続点ａ〜ｄ周辺の配線などを簡素化することも可能になる。
【００７８】
以上、本実施形態によれば、充放電制御装置１は、系統電源ＣＳと電力負荷Ｌとの間に設けられる開閉切替ユニット２と、蓄電装置Ｂの充放電制御を行う充放電制御部（１２、１５２）と、開閉切替ユニット２を制御する切替制御部１５３と、を備え、開閉切替ユニット２は、充放電制御部（１２、１５２）の第１入出力端Ａが接続される電力線Ｐ１を介して系統電源ＣＳに接続される第１通電路２２ａと、電力負荷Ｌに接続される第２通電路２２ｂと、一端が第１通電路２２ａに接続されて、他端が第２通電路２２ｂに接続される第１スイッチ２１ａと、一端が充放電制御部（１２、１５２）の第２入出力端Ｂに接続されて、他端が第２通電路２２ｂに接続される第２スイッチ２１ｂと、を有し、第２通電路２２ｂにはさらに、発電装置ＰＶの電力制御を行う電力制御装置４の出力端Ｃが接続される構成とされる。
【００７９】
この構成によれば、系統入力が有る場合（正常運転している系統電源ＣＳに電力の順潮流及び逆潮流ができる場合）、第１スイッチ２１ａ及び第２スイッチ２１ｂの開閉切替により、充放電制御装置１は電力制御装置４及び系統電源ＣＳと連系運転することができる。そして、系統電源ＣＳの順潮流電力、充放電制御部（１２、１５２）が出力する放電電力、及び電力制御装置４から出力される発電電力Ｗｃのうちの少なくとも１つを電力負荷Ｌに供給できる。また、停電などによって系統入力が無い場合、第１スイッチ２１ａ及び第２スイッチ２１ｂの開閉切替により、充放電制御装置１は、系統電源ＣＳと電気的に切断し自立運転させ、電力制御装置４を前記自立運転電力と連系運転することができる。そして、充放電制御部（１２、１５２）が出力する放電電力及び電力制御装置４から出力される発電電力Ｗｃのうちの少なくとも一方を電力負荷Ｌに供給できる。特に、系統入力が無い場合、充放電制御装置１は、発電装置ＰＶが発電できる期間（好天候の昼間など）には発電電力Ｗｃの一部を電力負荷Ｌに供給して他の一部を蓄電装置Ｂに充電でき、発電装置ＰＶが発電できない期間（夜間、悪天候時など）には蓄電装置Ｂを放電させて放電電力を電力負荷Ｌに供給できる。すなわち、発電できる期間に充電した電気エネルギーを発電できない期間に有効に利用することができる。従って、充放電制御装置１は、系統電源ＣＳの運転停止時であっても、電力負荷Ｌに電力を供給することができる。
【００８０】
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上述の実施形態は例示であり、その各構成要素及び各処理の組み合わせに色々な変形が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００８１】
たとえば、上述の第１〜第３実施形態では、ＣＰＵ１５の機能的な構成要素のうちの少なくとも一部又は全部は、ＣＰＵ１５とは別の構成要素であってもよく、物理的な構成要素（たとえば電気回路、素子、装置など）で実現されていてもよい。
【００８２】
また、上述の第１〜第３実施形態では、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１はＶ２Ｈシステム用の充放電制御装置であるが、本発明はこの例示に限定されない。Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１はＶ２Ｈ以外の充放電システム用の充放電制御装置であってもよい。たとえば、Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ１はＥＶ充電器、ＰＨＥＶ充電器、急速充電器などを含む充放電システム、定置型リチウムイオン蓄電装置を含む充放電システムに適用されてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１００        複合電力システム
１              Ｖ２Ｈシステム用のパワーコンディショナ（Ｖ２Ｈ−ＰＣＳ）
１１ａ            連系リレー
１１ｂ            自立リレー
１２              双方向インバータ
１３              通信部
１４              記憶部
１５              ＣＰＵ
１５１              電力監視部
１５２              変換制御部
１５３              切替制御部
１５４              管理部
２              切替盤
２１ａ〜２１ｃ    スイッチ
２２ａ〜２２ｆ    通電路
３              分電盤
３１              主幹ブレーカ
３２              分岐ブレーカ
４              発電システム用のパワーコンディショナ（ＰＶ−ＰＣＳ）
４１              インバータ
４２              通信部
４３              メモリ
４４              ＣＰＵ
ＰＶ            太陽電池ストリング
ＥＶ            電気自動車
Ｂ                蓄電装置
Ｌ            電力負荷
ＣＳ          系統電源
【図１】
2017099183.tif 000003
【図２】
2017099183.tif 000004
【図３】
2017099183.tif 000005
【図４】
2017099183.tif 000006
【図５】
2017099183.tif 000007
【図６】
2017099183.tif 000008