JP2008011612A - 分散型発電機の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 停電時における分散型発電機の電力供給能力の有効活用を図り、集合住宅の居住者の利便性の低下を軽減することができる分散型発電機の制御システムを提供する。
【解決手段】 系統電源の停電が非常停電であるか一般停電であるかを認識する停電判定手段１１と、予測停電期間の入力を受け付ける停電期間入力手段１２と、電力負荷Ｌ毎の単位時間別予測電力需要の入力を受け付ける予測電力需要入力手段１３と、単位制御時間毎に総予測電力需要に基づいて電力供給を制御する制御手段１４と、を備え、制御手段１４は、単位制御時間における発電機ユニットＧと蓄電池Ｂの合計出力が総予測電力需要を下回る場合に、電力供給対象となる電力負荷Ｌを所定の負荷選択ルールに基づいて選択する制御を行なう。
【選択図】 図１

Description

本発明は、停電時に電源として利用可能な分散型発電機の制御システムに関する。

ガスコージェネレーションシステム等の分散型発電機には、系統電源の正常時に系統電源（商用電源）と連系して電力を供給し、非常停電時には防災負荷に対して電力を供給する非常用電源として利用される常用防災兼用コージェネレーションシステムがある。ここで、非常停電は火災等の災害に伴う系統電源の停電であり、系統電源の停電としては、他に、台風、落雷若しくは事故等による一般停電がある。ここでは、火災警報器や防災設備の起動信号等を伴う停電を非常停電とし、非常停電以外の停電を一般停電として説明する。防災負荷としては、消火栓、スプリンクラー、非常用エレベータ及び消化ポンプ等が規定されている。常用防災兼用コージェネレーションシステムは、例えば、火災が発生した際に、初期消火を目的とした消防設備（防災負荷）に電気を供給する。

従来の停電対応仕様のコージェネレーションシステムは、例えば、系統電源が停電になった際に、予め固定的に設定された重要電力負荷に対してのみ電力を供給し、一般電力負荷に対する電力供給を停止する制御を行なっている（例えば、特許文献１参照）。このコージェネレーションシステムは、落雷の虞がある場合等、系統電源の停電が予測される場合に、コージェネレーションシステムの出力を重要負荷の電力需要に応じて設定し、停電時における急激な出力変動を防止することで重要負荷に対して安定して電力を供給するものである。

特開２００５−１８４８９０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のコージェネレーションシステムは、停電時に予め固定的に設定された重要電力負荷に対してのみ電力供給を行なう構成であるため、分散型発電機の電力供給能力に余力がある場合であっても他の一般電力負荷に対し電力を供給することができないという問題があった。更に、集合住宅では、時期や時間帯によって、電源供給が必要な重要電力負荷の対象とすべき電力負荷が異なることや、重要電力負荷が必要とする電力量が変化することから、予め固定的に設定された重要電力負荷への給電だけでは、系統電源の停電時に居住者の生活が制限されてしまう虞があった。

また、非常停電時における非常用電源としては利用できないコージェネレーションシステムにおいても、停電時に電源として利用できるコージェネレーションシステムは、時期や時間帯等の状況に適切に対応して各電力負荷への電源供給を適切に行なえる技術が望まれている。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、停電時における分散型発電機の電力供給能力の有効活用を図り、集合住宅の居住者の利便性の低下を軽減することができる分散型発電機の制御システムを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る分散型発電機の制御システムは、集合住宅に系統電源と連系可能に設置された１または複数の分散型発電機による前記集合住宅内の複数の電力負荷に対する電力供給を制御する分散型発電機の制御システムであって、前記系統電源の停電が発生した際に、該停電が火災等の災害に伴う非常停電であるかそれ以外の一般停電であるかを認識する停電判定手段と、前記一般停電発生時に、前記一般停電の予測停電期間の入力を受け付ける停電期間入力手段と、前記一般停電発生時に、前記複数の電力負荷毎の単位時間別予測電力需要の入力を受け付ける予測電力需要入力手段と、前記一般停電発生時に、前記予測停電期間を分割した単位制御時間毎に、次の前記単位制御時間における前記分散型発電機からの電力供給対象となる全ての前記電力負荷の前記単位時間別予測電力需要を合計した総予測電力需要に基づいて、前記電力負荷に対する電力供給を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を下回る場合に、前記総予測電力需要が前記分散型発電機の出力を下回るように、前記分散型発電機からの電力供給対象となる前記電力負荷を所定の負荷選択ルールに基づいて選択し、前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を上回る場合に、前記分散型発電機の出力を前記電力負荷に追従させる制御を行なうことを第１の特徴とする。

上記目的を達成するための本発明に係る分散型発電機の制御システムは、集合住宅に系統電源と連系可能に設置された１または複数の分散型発電機と蓄電池による前記集合住宅内の複数の電力負荷に対する電力供給を制御する分散型発電機の制御システムであって、前記系統電源の停電が発生した際に、該停電が火災等の災害に伴う非常停電であるかそれ以外の一般停電であるかを認識する停電判定手段と、前記一般停電発生時に、前記一般停電の予測停電期間の入力を受け付ける停電期間入力手段と、前記一般停電発生時に、前記複数の電力負荷毎の単位時間別予測電力需要の入力を受け付ける予測電力需要入力手段と、前記一般停電発生時に、前記予測停電期間を分割した単位制御時間毎に、次の前記単位制御時間における前記分散型発電機からの電力供給対象となる全ての前記電力負荷の前記単位時間別予測電力需要を合計した総予測電力需要に基づいて、前記電力負荷に対する電力供給を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記単位制御時間における前記分散型発電機と前記蓄電池の合計出力が前記総予測電力需要を下回る場合に、前記総予測電力需要が前記分散型発電機と前記蓄電池の合計出力を下回るように、前記分散型発電機からの電力供給対象となる前記電力負荷を所定の負荷選択ルールに基づいて選択し、前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を下回り、且つ、前記分散型発電機と前記蓄電池の合計出力が前記総予測電力需要を上回る場合に、前記分散型発電機を全出力運転に設定し、前記蓄電池の出力を前記総予測電力需要と前記分散型発電機の出力の差に追従させる制御を行い、前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を上回る場合に、前記予測停電期間全体での前記蓄電池の必要蓄電池出力量を算出し、前記蓄電池の貯蓄電力量が前記必要電池出力量を下回る場合に、前記分散型発電機を全出力運転に設定するとともに、前記分散型発電機の余剰電力を前記蓄電池に蓄電し、前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を上回る場合であって、前記蓄電池の貯蓄電力量が前記必要電池出力量を上回る場合に、前記分散型発電機の出力を前記電力負荷に追従させる制御を行なうことを第２の特徴とする。

上記目的を達成するための本発明に係る分散型発電機の制御システムは、集合住宅に系統電源と連系可能に設置された１または複数の分散型発電機による前記集合住宅内の複数の電力負荷に対する電力供給を制御する分散型発電機の制御システムであって、前記系統電源の停電を認識する停電判定手段と、停電発生時に、該停電の予測停電期間の入力を受け付ける停電期間入力手段と、停電発生時に、前記複数の電力負荷毎の単位時間別予測電力需要の入力を受け付ける予測電力需要入力手段と、停電発生時に、前記予測停電期間を分割した単位制御時間毎に、次の前記単位制御時間における前記分散型発電機からの電力供給対象となる全ての前記電力負荷の前記単位時間別予測電力需要を合計した総予測電力需要に基づいて、前記電力負荷に対する電力供給を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を下回る場合に、前記総予測電力需要が前記分散型発電機の出力を下回るように、前記分散型発電機からの電力供給対象となる前記電力負荷を所定の負荷選択ルールに基づいて選択し、前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を上回る場合に、前記分散型発電機の出力を前記電力負荷に追従させる制御を行なうことを第３の特徴とする。

上記目的を達成するための本発明に係る分散型発電機の制御システムは、集合住宅に系統電源と連系可能に設置された１または複数の分散型発電機と蓄電池による前記集合住宅内の複数の電力負荷に対する電力供給を制御する分散型発電機の制御システムであって、 前記系統電源の停電を認識する停電判定手段と、停電発生時に、該停電の予測停電期間の入力を受け付ける停電期間入力手段と、停電発生時に、前記複数の電力負荷毎の単位時間別予測電力需要の入力を受け付ける予測電力需要入力手段と、停電発生時に、前記予測停電期間を分割した単位制御時間毎に、次の前記単位制御時間における前記分散型発電機からの電力供給対象となる全ての前記電力負荷の前記単位時間別予測電力需要を合計した総予測電力需要に基づいて、前記電力負荷に対する電力供給を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記単位制御時間における前記分散型発電機と前記蓄電池の合計出力が前記総予測電力需要を下回る場合に、前記総予測電力需要が前記分散型発電機と前記蓄電池の合計出力を下回るように、前記分散型発電機からの電力供給対象となる前記電力負荷を所定の負荷選択ルールに基づいて選択し、前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を下回り、且つ、前記分散型発電機と前記蓄電池の合計出力が前記総予測電力需要を上回る場合に、前記分散型発電機を全出力運転に設定し、前記蓄電池の出力を前記総予測電力需要と前記分散型発電機の出力の差に追従させる制御を行い、前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を上回る場合に、前記予測停電期間全体での前記蓄電池の必要蓄電池出力量を算出し、前記蓄電池の貯蓄電力量が前記必要電池出力量を下回る場合に、前記分散型発電機を全出力運転に設定するとともに、前記分散型発電機の余剰電力を前記蓄電池に蓄電し、前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を上回る場合であって、前記蓄電池の貯蓄電力量が前記必要電池出力量を上回る場合に、前記分散型発電機の出力を前記電力負荷に追従させる制御を行なうことを第４の特徴とする。

上記第１〜第４の特徴の本発明によれば、一般停電時において、単位制御時間毎に、総予測電力需要が分散型発電機の電力供給能力を上回る場合に、動的に電力供給を行なう電力負荷を選択するように構成したので、電力需要に応じて分散型発電機の電力供給能力の有効活用を図ることができる。より具体的には、集合住宅では、時期や時間帯によって電源供給対象とすべき電力負荷や必要とされる電力量が変化するため、電源供給対象を予め固定的に設定するのではなく、時期や時間帯等、状況に応じて適切に電源供給対象を選択し、選択された電源供給対象に対して電源供給を行なうことで、集合住宅の居住者の利便性の低下を軽減することが可能になる。

更に、蓄電池を備える場合に、蓄電池の貯蓄電力量及び必要電池出力量に基づいて蓄電池の充放電を行なう構成にすれば、蓄電池の有効活用を図ることが可能になる。

上記何れかの特徴の本発明に係る分散型発電機の制御システムは、前記負荷選択ルールが、前記電力負荷の用途、種別或いは設置場所毎に設定された優先順位であることを第５の特徴とする。

上記特徴の本発明によれば、電力負荷の用途、種別或いは設置場所毎に優先順位を設定するので、例えば、集合住宅内の共用部に設置された照明等の重要度の高い電力負荷について優先順位を高く設定することで、重要度の高い電力負荷に対する電力供給を安定して実施することができ、停電時における電力供給を適切に行なうことが可能になる。

上記特徴の本発明に係る分散型発電機の制御システムは、前記優先順位が、時間帯毎に設定されていることを第６の特徴とする。

上記特徴の本発明によれば、優先順位が時間帯毎に設定されているので、時間帯によって重要度や必要電力量が変化する電力負荷に適切に対応することが可能になる。優先順位が固定されている場合は、電力供給の必要性が低くなった電力負荷に対して電力供給が継続して実施されることになるが、本発明の如く構成することにより、電力供給の必要性が低くなった電力負荷から電力供給の必要性のより高い電力負荷に電力供給を切り替えることが可能になり、集合住宅の居住者の利便性の低下をより軽減することが可能になる。

上記第５または第６の特徴の本発明に係る分散型発電機の制御システムは、前記優先順位が、動的に変化することを第７の特徴とする。

上記特徴の本発明によれば、優先順位を動的に変化させるように構成したので、電力供給の必要性が動的に変化する場合に適切に対応することが可能になる。優先順位が固定されている場合は、電力供給の必要性が動的に変化する電力負荷に対して電力供給が常時実施されることになるが、本発明の如く構成することにより、電力供給の必要が低くなった電力負荷から電力供給の必要性のより高い電力負荷に電力供給を切り替えることが可能になり、集合住宅の居住者の利便性の低下をより軽減することが可能になる。

上記何れかの特徴の本発明に係る分散型発電機の制御システムは、前記制御手段が、前記電力負荷毎に設けられたスイッチのオンオフ制御により、前記電力負荷毎に電力供給を行なうか否かを制御することを第８の特徴とする。

上記特徴の本発明によれば、電力負荷毎に設けられたスイッチのオンオフ制御により電力供給を制御するので、電力供給の制御を簡素化でき、本発明をより簡易に構築することが可能になる。

上記何れかの特徴の本発明に係る分散型発電機の制御システムは、前記複数の電力負荷毎の単位時間別予測電力需要を算出する予測手段を備えることを第９の特徴とする。

上記特徴の本発明によれば、単位時間別予測電力需要を予測する予測手段を設けたので、本発明が設置される集合住宅の電力負荷の電力需要を適切に予測することができ、分散型発電機の制御を適切に実施することが可能になる。

上記特徴の本発明に係る分散型発電機の制御システムは、前記予測手段が、前記系統電源の正常時における過去の前記複数の電力負荷毎の単位時間別の電力需要の推移を示す実績データに基づいて、前記単位時間別予測電力需要を算出することを第１０の特徴とする。

上記特徴の本発明によれば、過去の実績データに基づいて単位時間別予測電力需要を予測するので、本発明が設置される集合住宅の電力負荷の電力需要に応じて分散型発電機の制御を適切に実施することが可能になる。

上記特徴の本発明に係る分散型発電機の制御システムは、前記予測手段が、前記集合住宅の住戸数、設備、延べ床面積、立地条件の少なくとも何れか一つを含む物件情報に基づいて、前記単位時間別予測電力需要を算出することを第１１の特徴とする。

上記特徴の本発明によれば、住戸数等の物件情報に基づいて単位時間別電力需要を予測するので、例えば、集合住宅における実績データが蓄積されていない場合であっても適切に単位時間別電力需要を予測することが可能になる。

上記何れかの特徴の本発明に係る分散型発電機の制御システムは、前記分散型発電機が、外部から供給される燃料を使用して電力を発生する発電機ユニットと、前記発電機ユニットの排出する排熱を回収する排熱回収装置とを備えたコージェネレーションシステムであることを第１２の特徴とする。

上記特徴の本発明によれば、分散型発電機として、コージェネレーションシステムを制御するので、非常用電源や停電対応電源として利用されるコージェネレーションシステムに本発明を適用することができ、コージェネレーションシステムの発電能力の有効活用を図ることが可能になる。

以下、本発明に係る分散型発電機の制御システム（以下、適宜「本発明システム１」と略称する）の実施形態を図面に基づいて説明する。

〈第１実施形態〉
本発明システムの第１実施形態について図１〜図４を基に説明する。図１は、本発明システム１及び本発明システム１が設置された集合住宅の電源構成を示す概略ブロック図である。本実施形態では、分散型発電機として、常用防災兼用ガスコージェネレーションシステムに設けられた発電機ユニットを想定している。

図１に示すように、本実施形態の集合住宅は、系統電源からの電力を受電点２を介して単相変圧器３１、単相変圧器３２及び動力三相変圧器４で受けて集合住宅内の電力負荷Ｌに供給するように構成されており、単相変圧器３２及び動力三相変圧器４はスイッチ５を介して受電点２に接続されている。動力三相変圧器４には、電力負荷Ｌ_１〜Ｌ_Ｎが電力計Ｗｈ_１〜Ｗｈ_Ｎ及びスイッチα_１〜α_Ｎを介して接続され、蓄電池Ｂが電力計Ｗｈ_Ｂ及びスイッチα_Ｂを介して接続され、ガスコージェネレーションシステムが電力計Ｗｈ_Ｇを介して接続されている。ガスコージェネレーションシステムは、外部から供給される燃料を使用して電力を発生する発電機ユニットＧと、発電機ユニットＧの排出する排熱を回収する排熱回収装置とを備えて構成されている。電力負荷Ｌ_１〜Ｌ_Ｎとしては、集合住宅の共用部に設置されたエレベータ、給水ポンプ、暖房ポンプ、及び、給湯ポンプ等の動力関係の電力負荷Ｌを想定している。単相変圧器３２には、電力負荷Ｌ_Ｎ＋１〜Ｌ_Ｍが電力計Ｗｈ_Ｎ＋１〜Ｗｈ_Ｍ及びスイッチα_Ｎ＋１〜α_Ｍを介して接続されている。電力負荷Ｌ_Ｎ＋１〜Ｌ_Ｍとしては、共用部の照明、ＩＴリモコン、セキュリティ設備、及び、専有部（住戸）等を想定している。尚、図１では集合住宅内に１つの蓄電池Ｂを設置した場合について図示しているが、蓄電池Ｂは各住戸に設置する等、集合住宅内に複数設置するように構成しても良い。

本発明システム１は、集合住宅に系統電源と連系可能に設置された発電機ユニットＧと蓄電池Ｂによる集合住宅内の複数の電力負荷Ｌに対する電力供給を制御する。図１に示すように、本発明システム１は、系統電源の停電が発生した際に、該停電が火災等の災害に伴う非常停電であるか一般停電であるかを認識する停電判定手段１１と、一般停電発生時に、一般停電の予測停電期間の入力を受け付ける停電期間入力手段１２と、一般停電発生時に、複数の電力負荷Ｌ毎の単位時間別予測電力需要の入力を受け付ける予測電力需要入力手段１３と、一般停電発生時に、予測停電期間を分割した単位制御時間毎に、次の単位制御時間における発電機ユニットＧからの電力供給対象となる全ての電力負荷Ｌの単位時間別予測電力需要を合計した総予測電力需要に基づいて、電力負荷Ｌに対する電力供給を制御する制御手段１４と、を備えて構成されている。

停電判定手段１１は、火災警報器や防災設備の起動信号等に連動して動作するように構成され、停電発生時、火災警報器や防災設備の起動信号が発信されている場合は非常停電であると判定し、火災警報器や防災設備の起動信号が発信されていない場合は一般停電であると判定する。

停電期間入力手段１２は、予測停電期間を本発明システム１の操作手段によって手入力するように構成されており、例えば、集合住宅の管理人等による操作入力に基づいて予測停電期間を取得する。予測停電期間は、数時間以内（例えば３時間以内）の短期停電、１日未満の中期停電、１日以上の長期停電に大別して入力するように構成されている。尚、停電発生時から一定時間を経過しても予測停電期間が入力されない場合には、長期停電とみなすように設定されている。

予測電力需要入力手段１３は、一般停電発生時に、電力負荷Ｌ毎の単位時間別予測電力需要の入力を受け付ける。本実施形態では、本発明システム１外に設置された電力需要の予測ツールが予測した単位時間別予想電力需要を取得する。

制御手段１４は、一般停電発生時に、予測停電期間を分割した単位制御時間毎に、次の単位制御時間における発電機ユニットＧからの電力供給対象となる全ての電力負荷Ｌの単位時間別予測電力需要を合計した総予測電力需要に基づいて、電力負荷Ｌに対する電力供給を制御する。ここでの単位制御時間は、例えば、１０分である。本実施形態の制御手段１４は、電力負荷Ｌ毎に設けられたスイッチαのオンオフ制御により、電力負荷Ｌ毎に電力供給を行なうか否かを制御する。

次に、本発明システム１の処理について図２を基に説明する。

停電が発生し、停電判定手段１１によって一般停電であることが認識されると、停電期間入力手段１２は、予測停電期間を取得する（ステップ＃１０１）。続いて、予測電力需要入力手段１３は、電力需要の予測ツールから電力負荷Ｌ毎の単位時間別予測電力需要を取得する（ステップ＃１０２）。ここで、図３は、一般停電発生前後の集合住宅の電力需要の推移と、発電機ユニットＧの出力と、蓄電池Ｂ出力の関係を示している。

制御手段１４は、先ず、発電機ユニットＧの出力と単位時間別予測電力需要を比較し（ステップ＃１０３）、発電機ユニットＧの出力が単位時間別予測電力需要より低い場合（ステップ＃１０３でＮｏ分岐）に発電機ユニットＧを全出力運転に設定する（ステップ＃１０４）。続いて、制御手段１４は、単位制御時間における発電機ユニットＧと蓄電池Ｂの合計出力と単位時間別予測電力需要を比較し（ステップ＃１０５）、発電機ユニットＧと蓄電池Ｂの合計出力が総予測電力需要を下回る場合に（ステップ＃１０５でＮｏ分岐、図３の破線ａ参照）、総予測電力需要が発電機ユニットＧと蓄電池Ｂの合計出力を下回るように、発電機ユニットＧからの電力供給対象となる電力負荷Ｌを所定の負荷選択ルールに基づいて選択する（ステップ＃１０６）。

制御手段１４は、電力負荷Ｌの選択を予め設定された負荷選択ルールに基づいて実施する。本実施形態では、負荷選択ルールは、電力負荷Ｌの用途、種別或いは設置場所毎に設定された優先順位である。また、優先順位は、時間帯毎（例えば、１時間毎、３０分毎等）に、更に、動的に変化するように設定されている。制御手段１４は、優先順位の高い電力負荷Ｌから順に発電機ユニットＧによる電力供給対象とし、総予測電力需要が発電機ユニットＧ及び蓄電池Ｂの合計出力を超えない範囲で電力負荷Ｌを選択する。尚、本実施形態では、負荷選択ルールは、時間帯毎に動的に変化するように構成したが、季節や月等の時期毎に動的に変化するように構成しても良い。

ここで、図４は、負荷選択ルールの一例を示す表である。図４では、電力負荷Ｌとして、共用部のエレベータ、災害情報や集合住宅コミュニティの情報等を取得するためのＩＴリモコン、共用部の照明、給水ポンプ、住戸、セキュリティ設備、コージェネレーションの排熱回収装置による温水供給を行なう暖房ポンプ、及び、コージェネレーションの排熱回収装置による給湯を行なう給湯ポンプが設定されている。エレベータは、停電発生直後には、避難が必要な場合に備えて、停電直後の優先順位が高く設定され、その後は、使用回数を制限して稼動可能となるように優先順位が設定されている。具体的には、例えば、３０分に１５回稼動可能に設定する。ＩＴリモコンは、停電期間中常時稼動するように、常時優先順位が高く設定されている。共用部の照明は、夜間に限り常時稼動するように、夜間の優先順位が高く設定されている。給水ポンプは、定期的に稼動させるように、定期的に優先順位が高く設定されている。尚、給水ポンプは、断水している場合には、受水槽内の生活水を集合住宅の各住戸に対し必要最低生活水量を供給できるように分配し、受水槽の水位が所定の最低水位以下になった場合には稼動を停止する。各住戸は、電力量を制限して一定電力を給電する。セキュリティ設備は、被害状況に応じて機能を復旧させるように、被害状況に応じて優先順位が設定される。暖房ポンプは、厳冬期に限り、例えば、共有部の集会室等に限定して温水供給を行なうように設定されている。給湯ポンプは、例えば、共用部の入浴設備に対する入浴時の給湯等、時間を指定して稼動させるように設定されている。

制御手段１４は、発電機ユニットＧの出力が総予測電力需要を下回り、且つ、発電機ユニットＧと蓄電池Ｂの合計出力が総予測電力需要を上回る場合に（ステップ＃１０５でＹｅｓ分岐、図３の破線ｂ参照）、電力需要に応じて蓄電池Ｂの出力を制御する。

制御手段１４は、単位制御時間における発電機ユニットＧの出力が総予測電力需要を上回る場合に（ステップ＃１０３でＹｅｓ分岐）、予測停電期間全体での蓄電池Ｂの必要蓄電池出力量を算出し（ステップ＃１０８）、蓄電池Ｂの貯蓄電力量と必要蓄電池出力量を比較する（ステップ＃１０９）。

制御手段１４は、ステップ＃１０９において、蓄電池Ｂの貯蓄電力量が必要蓄電池出力量を下回る場合に（ステップ＃１０９でＮｏ分岐）、発電機ユニットＧを全出力運転に設定するとともに、発電機ユニットＧの余剰電力を蓄電池Ｂに蓄電する（ステップ＃１１０、図３の破線ｃ参照）。

制御手段１４は、蓄電池Ｂの貯蓄電力量が必要蓄電池出力量を上回る場合に（ステップ＃１０９でＹｅｓ分岐）、発電機ユニットＧの出力を電力負荷Ｌに追従させる制御を行なう（ステップ＃１１１）。

制御手段１４は、ステップ＃１０６、＃１０７、＃１１０、＃１１１の実施後、所定時間、例えば１０分経過すると、ステップ＃１０３に移行して、次の単位制御時間における発電機ユニットＧの出力と単位時間別予測電力需要の比較を行なう。系統電源の停電が解消された場合は、系統電源の正常時の制御に移行する。

〈第２実施形態〉
本発明システム１の第２実施形態について図５を基に説明する。本実施形態の本発明システム１は、上記第１実施形態とは、蓄電池Ｂを備えない点で相違する。

本実施形態における本発明システム１の制御手段１４の処理について図５を基に説明する。

停電が発生し、停電判定手段１１によって一般停電であることが認識されると、停電期間入力手段１２は、予測停電期間を取得する（ステップ＃２０１）。続いて、予測電力需要入力手段１３は、電力需要の予測ツールから電力負荷Ｌ毎の単位時間別予測電力需要を取得する（ステップ＃２０２）。

本実施形態の制御手段１４は、先ず、発電機ユニットＧの出力と単位時間別予測電力需要を比較する（ステップ＃２０３）。制御手段１４は、発電機ユニットＧの出力が単位時間別予測電力需要より低い場合（ステップ＃２０３でＮｏ分岐）、総予測電力需要が発電機ユニットＧの出力を下回るように、発電機ユニットＧからの電力供給対象となる電力負荷Ｌを所定の負荷選択ルールに基づいて選択する（ステップ＃２０４）。続いて、制御手段１４は、発電機ユニットＧの出力を総予測電力需要に応じて制御する（ステップ＃２０５）。

制御手段１４は、発電機ユニットＧの出力が総予測電力需要を上回る場合に（ステップ＃２０３でＹｅｓ分岐）、電力需要に応じて発電機ユニットＧの出力を制御する（ステップ＃２０６）。

制御手段１４は、ステップ＃２０５、＃２０６の実施後、所定時間、例えば１０分経過すると、ステップ＃２０３に移行して、次の単位制御時間における発電機ユニットＧの出力と単位時間別予測電力需要の比較を行なう。系統電源の停電が解消された場合は、系統電源の正常時の制御に移行する。

〈第３実施形態〉
本発明システム１の第３実施形態について図６を基に説明する。本実施形態の本発明システム１は、第１または第２実施形態の各構成に加え、複数の電力負荷Ｌ毎の単位時間別予測電力需要を算出する予測手段１５を備えて構成されている。より具体的には、上記第１及び第２実施形態では、予測電力需要入力手段１３が本発明システム１外に設置された電力需要の予測ツールが予測した単位時間別予想電力需要を取得する場合について説明したが、本実施形態では、予測電力需要入力手段１３が本発明システム１内に設置された予測手段１５が予測した単位時間別予想電力需要を取得する場合について説明する。

本実施形態の予測電力需要入力手段１３は、一般停電発生時に、後述する予測手段１５から電力負荷Ｌ毎の単位時間別予測電力需要の入力を受け付ける。

予測手段１５は、系統電源の正常時における過去の複数の電力負荷Ｌ毎の単位時間別の電力需要の推移を示す実績データに基づいて、単位時間別予測電力需要を算出する。より具体的には、過去の実績データに基づいて季節別、曜日別（平日休日別）の単位時間別予測電力需要のパターンを作成する。

更に、本実施形態の予測手段１５は、単位時間別予測電力需要を算出するために必要な実績データが蓄積されていない場合及び実績データの蓄積が不十分である場合に、集合住宅の住戸数、設備、延べ床面積、立地条件等の情報を含む物件情報に基づいて、単位時間別予測電力需要を算出する。より具体的には、予め設定された予測電力需要のモデル式に物件情報にかかるパラメータを適用することで、単位時間別予測電力需要を算出する。

また、本実施形態の予測手段１５は、停電発生後、受水槽の水位センサ、照明センサ、外気温センサ等からの情報に基づいて単位時間別予測電力需要の補正を行う。より具体的には、断水が発生し、受水槽の水位が所定の最低水位以下になり給水ポンプを停止させる場合には、給水ポンプに係る電力需要を単位時間別予測電力需要から除外する。また、照明センサからのデータにより、日中であっても雨天等により予測より日照量が少ないと認識される場合には、共用部の照明を点灯する必要がある。この場合には、共用部の照明を点灯するために必要な電力量を単位時間別予測電力需要に加える。更に、気温センサにより、例えば、予測より気温が低いと認識される場合は、暖房による電力需要が増すと考えられるため、単位時間別予測電力需要に暖房による電力需要の増加分を加味する。また、停電時の電力需要を電力負荷毎に測定し、所定の単位時間における測定値と単位時間別予測電力需要の値を比較し、比較結果に基づいて、単位時間別予測電力需要の補正を行う。このように構成することで、より精度良く単位時間別予測電力需要を予測することが可能になる。

〈別実施形態〉
〈１〉上記各実施形態では、集合住宅の電源構成が、エレベータ等の動力系、蓄電池Ｂ及びガスコージェネレーションシステムが接続された系統と、専有部の電力負荷Ｌ等が接続された系統と、停電時に発電機ユニットＧからの電力供給を行なわない系統に分割され、各系統毎に変圧器を介して系統電源に接続されている場合について説明したが、これに限るものではない。

例えば、図７に示すように、系統電源２１からの電力と、発電機ユニットＧからの電力を、並列に接続された異なるノードを介して電力負荷Ｌ（Ｌ_１、Ｌ_２、・・・）に供給するように構成する。ここでは、電力負荷Ｌ毎に設けられたインバータ４１、４２を制御することで、電力負荷Ｌへの発電機ユニットＧからの電力供給を制御している。インバータ４１、４２は、ガスエンジンＥに接続された発電機ユニットＧとコンバータ４０を介して接続されている。また、インバータ４１、４２の入力側のノードには蓄電池Ｂが接続されている。インバータ４１と電力負荷Ｌ_１は、スイッチα_１１を介して、及び、スイッチα_１１と並列に設けられたスイッチα_１２及びスイッチα_１３を介して接続されている。スイッチα_１２及びスイッチα_１３の中間のノード４３はスイッチ５を介して系統電源２１に接続されている。同様に、インバータ４２と電力負荷Ｌ_２は、スイッチα_２１を介して、及び、スイッチα_２１と並列に設けられたスイッチα_２２及びスイッチα_２３を介して接続されている。スイッチα_２２及びスイッチα_２３の中間のノード４３はスイッチ５を介して系統電源２１に接続されている。インバータ４１、４２、及び、スイッチα（α_１１、α_１２、α_１３、α_２１、α_２２、α_２３、・・・）は制御手段１４に接続されている。

尚、図７は系統電源２１の停電時の電源構成を示している。停電時、制御手段１４は、スイッチα_１１をオンに、スイッチα_１２及びスイッチα_１３をオフに制御して、電力負荷Ｌ_１にインバータ４１のみを接続し、電力負荷Ｌ_１に発電機ユニットＧからの電力のみを供給する。同様に、停電時、制御手段１４は、スイッチα_２１をオンに、スイッチα_２２及びスイッチα_２３をオフに制御して、電力負荷Ｌ_２にインバータ４２のみを接続し、電力負荷Ｌ_２に発電機ユニットＧからの電力のみを供給する。このように構成することで、インバータの制御のみで各電力負荷Ｌへの電力供給を制御することができる。

系統電源２１の正常時、制御手段１４は、スイッチα_１１をオフに、スイッチα_１２及びスイッチα_１３をオンに制御して、電力負荷Ｌ_１に系統電源２１とインバータ４１を接続し、系統電源２１と発電機ユニットＧの出力を系統連系して電力負荷Ｌ_１に電力を供給する。同様に、系統電源２１の正常時、制御手段１４は、スイッチα_２１をオフに、スイッチα_２２及びスイッチα_２３をオンに制御して、電力負荷Ｌ_２に系統電源２１とインバータ４２を接続し、系統電源２１と発電機ユニットＧの出力を系統連系して電力負荷Ｌ_２に電力を供給する。

〈２〉上記各実施形態では、１台のガスコージェネレーションシステム（発電機ユニットＧ）を設けた集合住宅の場合について説明したが、これに限るものではなく、発電機ユニットＧが複数設けられている集合住宅に本発明システム１を設置しても良い。また、常用防災兼用ではない停電対応仕様の分散型発電機を利用して本発明システム１を構築しても良い。この場合には、停電判定手段１１は、系統電源の停電を認識するように構成する。

〈３〉上記第１〜第３実施形態では、停電時、各住戸に対し電力量を制限して給電するように構成したが、例えば、停電時における各住戸への電源供給を、系統電源の正常時に使用する正常時用電気幹線とは別に停電時にのみ使用する停電時用電気幹線を設けて実施しても良い。

具体的には、図８に示すように、第１実施形態（図１参照）の各構成に加え、スイッチ５を介して受電点２に単相変圧器３３を接続し、単相変圧器３３から各住戸Ｌ_ＤＫ（Ｋ＝１、２、・・・）に対し電源供給を行なう。各住戸Ｌ_ＤＫは、系統電源の停電時は、系統電源の停電時に使用する停電時用電気幹線である配線Ｗａから、系統電源の正常時は、系統電源の正常時に使用する正常時用電気幹線である配線Ｗｂから電源供給されるように構成されており、配線Ｗａ及び配線Ｗｂは、電力計Ｗｈ_Ｅ及びスイッチα_Ｅを介して単相変圧器３３に接続されている。

各住戸Ｌ_ＤＫには、停電時に電力供給を行なう重要負荷、停電時に電力供給を行わない電力負荷、系統電源の正常時に配線Ｗｂからの電力を受ける分電盤Ｄ_Ｋ、及び、系統電源の停電時に配線Ｗａからの電力を受けるブレーカＢＲ_Ｋが設置されている。分電盤Ｄ_Ｋは、主幹ブレーカ及び分岐ブレーカを備え、主幹ブレーカに配線Ｗｂが接続されている。
ブレーカＢＲ_Ｋは、停電時において、予め定められた所定の電力量を重要負荷に給電するように、定格電力量が設定されている。所定の電力量は、例えば、発電機ユニットＧの発電量を総住戸数で除算した値に基づいて設定する。重要負荷は、スイッチα_ＤＫを介して分電盤Ｄ_Ｋの分岐ブレーカ及びブレーカＢＲ_Ｋの何れか一方に接続される。電力負荷は、分電盤Ｄ_Ｋの分岐ブレーカに接続されている。

系統電源の停電時は、スイッチα_Ｅを配線Ｗａを選択するように切り替え、スイッチα_ＤＫをブレーカＢＲ_Ｋを選択するように切り替える。更に、系統電源の正常時は、スイッチα_Ｅを配線Ｗｂを選択するように切り替え、スイッチα_ＤＫを分電盤Ｄ_Ｋを選択するように切り替える。このようにスイッチα_Ｅ及びスイッチα_ＤＫを切り替えることで、系統電源の停電時は各住戸Ｌ_ＤＫの重要負荷に対し、系統電源の正常時は各住戸Ｌ_ＤＫの重要負荷及び電力負荷に対して電源供給を行なうことが可能になる。

〈４〉上記各実施形態では、非常停電時に防災負荷に対して電源供給を行なう常用防災兼用コージェネレーションシステムに本発明を適用する場合について説明したが、一般停電及び非常停電を区別しない停電対応仕様コージェネレーションシステムに本発明を適用しても良い。より具体的には、停電対応仕様コージェネレーションシステムの場合、図１の停電判定手段１１を系統電源の停電の発生を判定するように構成し、停電発生時に、上記各実施形態における一般停電の場合と同様の制御を行なうように構成する。

〈５〉上記各実施形態では、非常停電時に防災負荷に対して電源供給を行なう常用防災兼用コージェネレーションシステムを想定し、一般停電時に電源供給対象となる電力負荷を選択する場合について説明したが、常用防災兼用コージェネレーションシステムにおいて、非常停電時の場合にも電源供給対象となる電力負荷を防災負荷に追加して選択可能に構成しても良い。例えば、常用防災兼用コージェネレーションシステムにおいて、発電容量が防災負荷容量よりも大きく、余力がある場合、火災警報器や防災設備の起動信号を受信した時に、発電容量から防災負荷容量を差し引いた余力発電容量（蓄電池を備えるコージェネレーションシステムの場合は、余力発電容量と蓄電池出力）分については、上記各実施形態における一般停電の場合と同様の制御を行うように構成しても良い。

本発明に係る分散型発電機の制御システムとその周辺設備の第１実施形態における概略構成を示す概略ブロック図 本発明に係る分散型発電機の制御システムの第１実施形態における動作を示すフローチャート 本発明に係る分散型発電機の制御システムの第１実施形態における分散型発電機の出力と電力需要の推移の関係を示す説明図 本発明に係る分散型発電機の制御システムにおける電力負荷の優先順位の設定の一例をしめす表 本発明に係る分散型発電機の制御システムの第２実施形態における動作を示すフローチャート 本発明に係る分散型発電機の制御システムとその周辺設備の第３実施形態における概略構成を示す概略ブロック図 本発明に係る分散型発電機の制御システムとその周辺設備の別実施形態における概略構成を示す概略ブロック図 本発明に係る分散型発電機の制御システムとその周辺設備の別実施形態における概略構成を示す概略ブロック図

符号の説明

１ 本発明に係る分散型発電機の制御システム
２ 受電点
３ 単相変圧器
４ 動力三相変圧器
５ スイッチ
１１ 停電判定手段
１２ 停電期間入力手段
１３ 予測電力需要入力手段
１４ 制御手段
１５ 予測手段
２１ 系統電源
３１ 単相変圧器
３２ 単相変圧器
３３ 単相変圧器
４０ コンバータ
４１ インバータ
４２ インバータ
４３ ノード
Ｂ 蓄電池
ＢＲ ブレーカ
Ｄ 分電盤
Ｅ ガスエンジン
Ｇ 発電機ユニット
Ｌ 電力負荷
Ｗｈ 電力計
Ｗａ 配線
Ｗｂ 配線
α スイッチ

Claims (12)

1. 集合住宅に系統電源と連系可能に設置された１または複数の分散型発電機による前記集合住宅内の複数の電力負荷に対する電力供給を制御する分散型発電機の制御システムであって、
   前記系統電源の停電が発生した際に、該停電が火災等の災害に伴う非常停電であるかそれ以外の一般停電であるかを認識する停電判定手段と、
   前記一般停電発生時に、前記一般停電の予測停電期間の入力を受け付ける停電期間入力手段と、
   前記一般停電発生時に、前記複数の電力負荷毎の単位時間別予測電力需要の入力を受け付ける予測電力需要入力手段と、
   前記一般停電発生時に、前記予測停電期間を分割した単位制御時間毎に、次の前記単位制御時間における前記分散型発電機からの電力供給対象となる全ての前記電力負荷の前記単位時間別予測電力需要を合計した総予測電力需要に基づいて、前記電力負荷に対する電力供給を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を下回る場合に、前記総予測電力需要が前記分散型発電機の出力を下回るように、前記分散型発電機からの電力供給対象となる前記電力負荷を所定の負荷選択ルールに基づいて選択し、
   前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を上回る場合に、前記分散型発電機の出力を前記電力負荷に追従させる制御を行なうことを特徴とする分散型発電機の制御システム。
2. 集合住宅に系統電源と連系可能に設置された１または複数の分散型発電機と蓄電池による前記集合住宅内の複数の電力負荷に対する電力供給を制御する分散型発電機の制御システムであって、
   前記系統電源の停電が発生した際に、該停電が火災等の災害に伴う非常停電であるかそれ以外の一般停電であるかを認識する停電判定手段と、
   前記一般停電発生時に、前記一般停電の予測停電期間の入力を受け付ける停電期間入力手段と、
   前記一般停電発生時に、前記複数の電力負荷毎の単位時間別予測電力需要の入力を受け付ける予測電力需要入力手段と、
   前記一般停電発生時に、前記予測停電期間を分割した単位制御時間毎に、次の前記単位制御時間における前記分散型発電機からの電力供給対象となる全ての前記電力負荷の前記単位時間別予測電力需要を合計した総予測電力需要に基づいて、前記電力負荷に対する電力供給を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記単位制御時間における前記分散型発電機と前記蓄電池の合計出力が前記総予測電力需要を下回る場合に、前記総予測電力需要が前記分散型発電機と前記蓄電池の合計出力を下回るように、前記分散型発電機からの電力供給対象となる前記電力負荷を所定の負荷選択ルールに基づいて選択し、
   前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を下回り、且つ、前記分散型発電機と前記蓄電池の合計出力が前記総予測電力需要を上回る場合に、前記分散型発電機を全出力運転に設定し、前記蓄電池の出力を前記総予測電力需要と前記分散型発電機の出力の差に追従させる制御を行い、
   前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を上回る場合に、前記予測停電期間全体での前記蓄電池の必要蓄電池出力量を算出し、前記蓄電池の貯蓄電力量が前記必要電池出力量を下回る場合に、前記分散型発電機を全出力運転に設定するとともに、前記分散型発電機の余剰電力を前記蓄電池に蓄電し、
   前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を上回る場合であって、前記蓄電池の貯蓄電力量が前記必要電池出力量を上回る場合に、前記分散型発電機の出力を前記電力負荷に追従させる制御を行なうことを特徴とする分散型発電機の制御システム。
3. 集合住宅に系統電源と連系可能に設置された１または複数の分散型発電機による前記集合住宅内の複数の電力負荷に対する電力供給を制御する分散型発電機の制御システムであって、
   前記系統電源の停電を認識する停電判定手段と、
   停電発生時に、該停電の予測停電期間の入力を受け付ける停電期間入力手段と、
   停電発生時に、前記複数の電力負荷毎の単位時間別予測電力需要の入力を受け付ける予測電力需要入力手段と、
   停電発生時に、前記予測停電期間を分割した単位制御時間毎に、次の前記単位制御時間における前記分散型発電機からの電力供給対象となる全ての前記電力負荷の前記単位時間別予測電力需要を合計した総予測電力需要に基づいて、前記電力負荷に対する電力供給を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を下回る場合に、前記総予測電力需要が前記分散型発電機の出力を下回るように、前記分散型発電機からの電力供給対象となる前記電力負荷を所定の負荷選択ルールに基づいて選択し、
   前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を上回る場合に、前記分散型発電機の出力を前記電力負荷に追従させる制御を行なうことを特徴とする分散型発電機の制御システム。
4. 集合住宅に系統電源と連系可能に設置された１または複数の分散型発電機と蓄電池による前記集合住宅内の複数の電力負荷に対する電力供給を制御する分散型発電機の制御システムであって、
   前記系統電源の停電を認識する停電判定手段と、
   停電発生時に、該停電の予測停電期間の入力を受け付ける停電期間入力手段と、
   停電発生時に、前記複数の電力負荷毎の単位時間別予測電力需要の入力を受け付ける予測電力需要入力手段と、
   停電発生時に、前記予測停電期間を分割した単位制御時間毎に、次の前記単位制御時間における前記分散型発電機からの電力供給対象となる全ての前記電力負荷の前記単位時間別予測電力需要を合計した総予測電力需要に基づいて、前記電力負荷に対する電力供給を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記単位制御時間における前記分散型発電機と前記蓄電池の合計出力が前記総予測電力需要を下回る場合に、前記総予測電力需要が前記分散型発電機と前記蓄電池の合計出力を下回るように、前記分散型発電機からの電力供給対象となる前記電力負荷を所定の負荷選択ルールに基づいて選択し、
   前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を下回り、且つ、前記分散型発電機と前記蓄電池の合計出力が前記総予測電力需要を上回る場合に、前記分散型発電機を全出力運転に設定し、前記蓄電池の出力を前記総予測電力需要と前記分散型発電機の出力の差に追従させる制御を行い、
   前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を上回る場合に、前記予測停電期間全体での前記蓄電池の必要蓄電池出力量を算出し、前記蓄電池の貯蓄電力量が前記必要電池出力量を下回る場合に、前記分散型発電機を全出力運転に設定するとともに、前記分散型発電機の余剰電力を前記蓄電池に蓄電し、
   前記単位制御時間における前記分散型発電機の出力が前記総予測電力需要を上回る場合であって、前記蓄電池の貯蓄電力量が前記必要電池出力量を上回る場合に、前記分散型発電機の出力を前記電力負荷に追従させる制御を行なうことを特徴とする分散型発電機の制御システム。
5. 前記負荷選択ルールは、前記電力負荷の用途、種別或いは設置場所毎に設定された優先順位であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の分散型発電機の制御システム。
6. 前記優先順位は、時期若しくは時間帯毎に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の分散型発電機の制御システム。
7. 前記優先順位は、動的に変化することを特徴とする請求項５または６に記載の分散型発電機の制御システム。
8. 前記制御手段は、前記電力負荷毎に設けられたスイッチのオンオフ制御により、前記電力負荷毎に電力供給を行なうか否かを制御することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の分散型発電機の制御システム。
9. 前記複数の電力負荷毎の単位時間別予測電力需要を算出する予測手段を備えることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の分散型発電機の制御システム。
10. 前記予測手段は、前記系統電源の正常時における過去の前記複数の電力負荷毎の単位時間別の電力需要の推移を示す実績データに基づいて、前記単位時間別予測電力需要を算出することを特徴とする請求項９に記載の分散型発電機の制御システム。
11. 前記予測手段は、前記集合住宅の住戸数、設備、延べ床面積、立地条件の少なくとも何れか一つを含む物件情報に基づいて、前記単位時間別予測電力需要を算出することを特徴とする請求項９または１０に記載の分散型発電機の制御システム。
12. 前記分散型発電機は、外部から供給される燃料を使用して電力を発生する発電機ユニットと、前記発電機ユニットの排出する排熱を回収する排熱回収装置とを備えたコージェネレーションシステムであることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の分散型発電機の制御システム。