JP2012175795A - 電力制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】１台の変圧器を共用している複数の需要家に対して余剰電力の売電の機会を均等に与えることができる電力制御システムを提供する。
【解決手段】電力制御システム１０は、同一バンクとなる複数の需要家１それぞれに、パワーコンディショナ２２の出力電圧を制御することによって所定長さの売電期間に亘って売電を行わせる制御部２７および送受信回路部２８を備えている。制御部２７は、同一バンク内の異なる需要家１間で相互に通信を行うことにより、同一バンク内の複数の需要家１に対して売電の機会が均等に与えられるように、各需要家１に対して売電期間を順次割り当てる。
【選択図】図１

Description

本発明は、１台の変圧器を共用している複数の需要家に用いられる電力制御システムに関するものである。

従来から、太陽電池や燃料電池等の分散電源を需要家に設置し、需要家で必要な電力の一部を分散電源で賄うようにすることが行われている。特に太陽電池の場合、余剰電力の発生時（太陽電池の出力が需要家の負荷で消費される消費電力よりも大きいとき）には、一般的に太陽電池の余剰電力は商用電源系統に逆潮流され電力会社に売電される。

売電に用いられるシステムとして、通信網に接続された一つまたは複数の分散電源の発電量情報を取得し、取得した情報に基づいて各分散電源の発電量を送配電系統に供給させる分散電源制御システムを有するシステムが提案されている（たとえば特許文献１参照）。

特開２００６−２８０１５４号公報

しかし、今後さらに太陽電池等の分散電源が普及するのに伴い、１台の変圧器を共用している複数の需要家（いわゆる「同一バンク」）にそれぞれ分散電源が設置されるようになると、以下のような問題を生じ得る。すなわち、同一バンクとなる複数の需要家が余剰電力を一斉に売電しようとした場合、変圧器との位置関係によっては売電（逆潮流）できない需要家が生じることがあり、需要家間で売電の機会にばらつきを生じる可能性がある。

本発明は上記事由に鑑みて為されており、１台の変圧器を共用している複数の需要家に対して余剰電力の売電の機会を均等に与えることができる電力制御システムを提供することを目的とする。

本発明の電力制御システムは、共通の変圧器から商用電力系統の引き込みを行う複数の需要家からなり、電力を生成する分散電源と、前記分散電源で生成された電力を負荷回路に供給可能な電力に変換するとともに、前記分散電源で生成された電力中に余剰電力がある場合に当該余剰電力を商用電力系統に逆潮流することにより売電を行うパワーコンディショナとを前記複数の前記需要家の各々に備えた需要家群に用いられる電力制御システムであって、前記パワーコンディショナを制御して所定長さの売電期間に亘って売電を行わせる制御部を前記複数の前記需要家の各々に備え、前記複数の前記需要家に対して売電の機会が均等に与えられるように、前記制御部は、通信により前記需要家ごとに前記売電期間が割り当てられることを特徴とする。

この電力制御システムにおいて、前記制御部は、前記需要家群における異なる前記需要家間で相互に通信を行うことにより前記売電期間が割り当てられることが望ましい。

この電力制御システムにおいて、前記制御部は、前記需要家群における他の前記需要家の前記通信の終了時点を検知し、当該終了時点から前記需要家ごとに長さが異なるランダムな待ち時間を経て、前記通信を行うことがより望ましい。

この電力制御システムにおいて、前記需要家群に１つ設けられ前記複数の前記制御部の各々と通信可能に構成されたサーバを備え、当該サーバは、前記複数の前記制御部の各々に対して通信により前記売電期間を順次割り当てることがより望ましい。

この電力制御システムにおいて、前記商用電力系統の電圧が小さくなるほど同時に売電を行う前記需要家の数が増えるように、前記商用電力系統の電圧の大きさに応じて同時に売電する前記需要家の数が制限されることがより望ましい。

この電力制御システムにおいて、前記制御部は、前記需要家と前記商用電力系統との間でやり取りされる電力量を計測する電力メータに設けられていることがより望ましい。

この電力制御システムにおいて、前記制御部は、前記パワーコンディショナに設けられていることがより望ましい。

この電力制御システムにおいて、前記パワーコンディショナによって前記商用電力系統に逆潮流された前記余剰電力を、同一の前記需要家群における他の前記需要家または他の前記需要家群における前記需要家に対して供給する配電制御部を備えることがより望ましい。

この電力制御システムにおいて、前記需要家群における少なくとも一の前記需要家は、電力を蓄える蓄電部を備えることがより望ましい。

この電力制御システムにおいて、前記需要家群において前記商用電力系統が停電した場合に、当該需要家群における全ての前記需要家に対して前記停電を通知する通知部を備えることがより望ましい。

本発明は、通信により需要家ごとに売電期間が割り当てられるので、１台の変圧器を共用している複数の需要家に対して余剰電力の売電の機会を均等に与えることができるという利点がある。

実施形態１に係る電力制御システムを示すシステム構成図である。 実施形態１に係る電力制御システムの動作の説明図である。 実施形態１に係る電力制御システムの動作の説明図である。 実施形態１に係る電力制御システムの他の例を示す要部の構成図である。 実施形態２に係る電力制御システムを示すシステム構成図である。 実施形態２に係る電力制御システムの動作の説明図である。 実施形態２に係る電力制御システムの動作の説明図である。

（実施形態１）
本実施形態の電力制御システム１０は、図１に示すようにそれぞれ分散電源としての太陽電池２０を有する複数の需要家１１，１２，・・・（以下、各々を特に区別しないときには「需要家１」という）に用いられている。この電力制御システム１０において、各需要家１では太陽電池２０と電力会社から供給される商用電力系統とで系統連系が行われ、複数の電気機器を含む負荷回路２１に電力が供給される。ここでは、一般的な戸建住宅を需要家１の例として説明するが、これに限らず集合住宅の各住戸や施設、工場等を需要家１としてもよい。

太陽電池２０は、インバータ回路（図示せず）を有するパワーコンディショナ２２に接続されている。パワーコンディショナ２２は、太陽電池２０で生成された直流電力をインバータ回路にて交流電力に変換して出力する。パワーコンディショナ２２には蓄電部としての蓄電池２３も接続されており、パワーコンディショナ２２は蓄電池２３の充電および放電を行う。つまり、パワーコンディショナ２２は、たとえば昼間に太陽電池２０の出力によって蓄電池２３を充電し、夜間には蓄電池２３に蓄積された電力をインバータ回路にて交流電力に変換して出力する。

各需要家１には負荷回路２１が接続される分電盤２４がそれぞれ設置されており、パワーコンディショナ２２は分電盤２４に対して接続されている。太陽電池２０および蓄電池２３の出力は、商用電力系統と電圧および周波数が略等しい交流電圧にパワーコンディショナ２２にて変換され、分電盤２４を介して負荷回路２１に供給される。

分電盤２４は、電力メータ２５を介して商用電力系統の引込線３０にも接続されており、負荷回路２１で消費される電力を太陽電池２０および蓄電池２３の出力のみで賄えない場合には、商用電力系統から負荷回路２１への電力供給を可能とする。なお、このように系統連系を行う需要家１においては、商用電力系統の停電時に太陽電池２０の単独運転を防止する必要がある。そこで、商用電力系統の停電検出時にパワーコンディショナ２２のインバータ回路の動作を停止させるとともに、引込線３０とパワーコンディショナ２２との間に挿入された解列リレー２６を解列（開放）させる保護装置（図示せず）が需要家１ごとに設けられている。保護装置はパワーコンディショナ２２に設けられている。

商用電力系統の引込線３０は、変圧器３１の需要家１側（以下、「二次側」という）に接続されている。変圧器３１は、電力会社からの電力を配電する配電線３２に一次側が接続され、配電線３２から印加される高圧（たとえば６．６〜３．３ｋＶ）電力を低圧（たとえば２００〜１００Ｖ）に変換し、二次側から引込線３０を介して需要家１に供給する。変圧器３１はここでは柱上変圧器からなるが、変圧器３１の形態は柱上変圧器に限らない。住宅密集地などでは近隣の複数の需要家１は１台の変圧器３１を共用しており、いわゆる「同一バンク」となるこれら複数の需要家１には、同一の変圧器３１で変圧された電力がそれぞれ引込線３０を介して引き込まれる。同一バンクの複数の需要家１は需要家群を構成する。

上記構成においては、太陽電池２０で十分に電力が生成される昼間などに、太陽電池２０の発電電力が負荷回路２１の消費電力を上回ると、太陽電池２０で生成される電力に余剰分（以下、「余剰電力」という）を生じることがある。この余剰電力については、蓄電池２３に蓄積することもできるが、引込線３０から商用電力系統に逆潮流することにより電力会社に売電することもできる。そのため、引込線３０と分電盤２４との間には、電力メータ２５として、商用電力系統から需要家１に供給される電力量を計測する買電メータの他、需要家１から商用電力系統に逆潮流される電力量を計測する売電メータが設けられている。

余剰電力の売電は、パワーコンディショナ２２が余剰電力の電圧および周波数を調整することによって行われる。すなわち、パワーコンディショナ２２は、余剰電力を、引込線３０から引き込まれる商用電力系統よりも電圧（実効値）が高く且つ商用電力系統と周波数が同一の交流電力に変換することによって、商用電力系統への余剰電力の逆潮流を行う。たとえば商用電力系統の電圧（以下、「系統電圧」という）が１００Ｖ（実効値）であれば、パワーコンディショナ２２は、１００Ｖを超える交流電力に余剰電力を変換することにより商用電力系統への逆潮流を行う。

ところで、同一バンクの複数の需要家（変圧器３１共通の需要家）１にそれぞれ太陽電池２０が設置されている場合、以下のような問題を生じ得る。

一般的に、多数の需要家１が一斉に電気を使用すると、配電線３２を通して送電される系統電圧が低下して電気機器に影響する可能性があるので、電力会社は、電力需要が高い時間帯の供給電圧（系統電圧）を他の通常時間帯よりも若干高くしている。そのため、電力需要が高い時間帯に需要家１で発生した余剰電力の売電を行う場合、パワーコンディショナ２２は、通常時間帯よりもさらに高い電圧に余剰電力を変換する必要がある。ただし、パワーコンディショナ２２の出力電圧は、他の需要家１へ与える影響などを考慮して所定の範囲（たとえば１０１±６Ｖの範囲）に制限されている。したがって、電力会社からの供給電圧（系統電圧）が高くなると、需要家１において、パワーコンディショナ２２の出力電圧が系統電圧を超えることができず売電できなくなることがある（いわゆる電圧上昇抑制問題）。

ここで、同一バンクの複数の需要家１にそれぞれ太陽電池２０が設置されている場合、売電する際、変圧器３１から遠い需要家１ほど高い電圧をパワーコンディショナ２２が出力する必要がある。すなわち、同一バンクの複数の需要家１が一斉に売電するには、変圧器３１の二次側に系統電圧よりも高い電圧を印加する必要があるため、電圧降下分を加味すると変圧器３１から遠い需要家１ほど高い電圧を出力する必要がある。たとえば、変圧器３１の二次側における系統電圧が１０６Ｖであるとすれば、変圧器３１に最も近い需要家１では１０７Ｖの出力で売電可能であるのに対し、変圧器３１から遠い需要家１では売電するために１０８Ｖの出力が必要になる。

そのため、複数の需要家１にそれぞれ太陽電池２０が設置されている場合、電力需要が高く系統電圧が高い時間帯などには、変圧器３１から遠い需要家１ほど上述した電圧上昇抑制問題によって売電できなくなる可能性が高くなる。言い換えれば、同一バンクとなる複数の需要家１が余剰電力を一斉に売電しようとした場合、変圧器３１との位置関係によっては売電（逆潮流）できない需要家１が生じることがあり、需要家１間で売電の機会にばらつきを生じる可能性がある。

そこで、本実施形態の電力制御システム１０は、同一バンク内の複数の需要家１において売電の機会が均等に与えられるように、以下に説明する構成を採用している。

すなわち、電力制御システム１０は、同一バンクとなる複数の需要家１それぞれに、パワーコンディショナ２２の出力電圧を制御することによって所定長さ（たとえば１０分）の売電期間に亘って売電を行わせる制御部２７を備えている。本実施形態では、制御部２７は各需要家１の電力メータ２５内にそれぞれ設けられている。

この電力制御システム１０は、制御部２７が同一バンク内の異なる需要家１間で相互に通信を行うことにより、同一バンク内の複数の需要家１に対して売電の機会が均等に与えられるように、余剰電力を売電させるための売電期間を各需要家１へ割り当てる。本実施形態では、電力メータ２５内において制御部２７にＰＬＣ（Power LineCommunication）用の送受信回路部２８が付設され、同一の変圧器３１に接続された複数の需要家１の制御部２７間にＰＬＣを用いた通信網が構築されている。制御部２７は同一バンク内における需要家１間で相互に通信可能に構成されている。各需要家１の制御部２７は、それぞれ同一バンク内における他の需要家１のアドレスを記憶しており、該アドレスを用いて双方向に通信を行う。つまり、各制御部２７は通信系のノードを構成する。

具体的には、制御部２７は、余剰電力が発生すると、同一バンク内の他の需要家１の制御部２７に受電要求としてのＲＴＳ（Request to Send）を通信により送信する。ＲＴＳを送信した制御部２７は、このＲＴＳへの応答としてＣＴＳ（Clear to Send）を受信することにより売電期間が割り当てられ、割り当てられた売電期間に亘ってパワーコンディショナ２２の出力電圧を上げ余剰電力の売電を行う。つまり、売電期間はＣＴＳの返信があった時点から所定長さの期間となる。ここで、売電期間の長さは一律に決められていてもよいし、一律ではなく、時間帯や曜日や季節などにより異なっていてもよい。売電期間の長さが一律でない場合には、ＣＴＳと併せて売電期間の長さが制御部２７に通知される。

一方、制御部２７は、ＲＴＳへの応答としてのＣＴＳを受信できなければ、後述する待ち時間を経てＲＴＳを再送信する。ＲＴＳは同一バンク内の需要家１の制御部２７に対してマルチキャスト送信され、ＲＴＳを受けたノード（制御部２７）のうち受電可能なノードは、ＲＴＳの送信元のノードにＣＴＳを返信する。

また、本実施形態においては、制御部２７は、同一バンクにおける他の需要家１の通信の終了時点を検知し、当該終了時点から需要家１ごとに長さが異なるランダムな待ち時間を経て、上述したような売電期間を割り当てるための通信を行う。つまり、同一バンク内の複数の制御部２７は、アクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier SenseMultiple Access with Collision Avoidance）を用いており、これにより、１つの通信路（通信網）を共用しながらも互いに通信することができる。

さらに詳しく説明すると、本実施形態では、制御部２７はＲＴＳ（またはＣＴＳ）を送信する前に一度受信を行い、同一バンク内において他に通信中の制御部２７があるか否かを確認する（キャリアセンス）。このとき、制御部２７は、他に通信中の制御部２７がなければ、すぐにＲＴＳ（またはＣＴＳ）を送信し、他に通信中の制御部２７があれば、当該他の制御部２７の通信終了を検知してからランダムな長さの待ち時間が経過した後、ＲＴＳ（またはＣＴＳ）を送信する。なお、特定の制御部２７が永久に送信できない事態を回避するため、待ち時間の長さは徐々に短くされる。

以下に、上記構成の電力制御システム１０の動作例について図２を参照して説明する。ここでは、同一バンク内の需要家１１〜１４のうち、需要家１２および需要家１３において余剰電力が発生し、この余剰電力が需要家１１に供給される場合を例に説明する。

需要家１２の制御部２７は、需要家１２で余剰電力が発生すると、図２の例では、その時点で同一バンク内において他に通信中の制御部２７がないことから、すぐにＲＴＳを送信する。このとき、需要家１１が受電可能な状態にあることから、需要家１１の制御部２７は、需要家１２の制御部２７にＲＴＳへの応答としてＣＴＳを返信する。これにより、需要家１２の制御部２７は、ＣＴＳを受信した直後から売電期間に亘ってパワーコンディショナ２２の出力電圧を上げて余剰電力の売電（需要家１１への送電）を行う。

一方、需要家１３の制御部２７は、需要家１３で余剰電力が発生すると、図２の例では、その時点で需要家１２の制御部２７が通信中であることから、ＲＴＳの送信を行わずに、当該通信の終了時点から待ち時間（バックオフタイム）のカウントを開始する。待ち時間が経過すると、需要家１３の制御部２７はＲＴＳを送信する。このとき、需要家１２が売電を行うことにより需要家１１は受電可能な状態になく、需要家１３の制御部２７に対してＣＴＳの返信はない。そのため、需要家１３の制御部２７は、先ほどの待ち時間よりも短い待ち時間をカウントし、当該待ち時間の経過後、ＲＴＳを再送信する。このとき、需要家１１が受電可能な状態にあることから、需要家１１の制御部２７は、需要家１３の制御部２７にＲＴＳへの応答としてＣＴＳを返信する。これにより、需要家１３の制御部２７は、ＣＴＳを受信した直後から売電期間に亘ってパワーコンディショナ２２の出力電圧を上げて余剰電力の売電（需要家１１への送電）を行う。

また、本実施形態の電力制御システム１０は上述した図２のような動作に限らず、ある需要家１の制御部２７が通信を行った際に他の需要家１で売電が行われていた場合、当該他の需要家１の売電が終わるのを待ってから売電期間に亘る売電を開始してもよい。他の需要家１の売電が終わるのを待ってから売電を開始する場合の動作について、以下に、図３を参照して説明する。ここでは、同一バンク内の需要家１１〜１４のうち、需要家１２および需要家１３において余剰電力が発生し、この余剰電力が需要家１１に供給される場合を例に説明する。

需要家１２の制御部２７は、需要家１２で余剰電力が発生すると、図３の例では、その時点で同一バンク内において他に通信中の制御部２７がないことから、すぐにＲＴＳを送信する。このとき、需要家１１が受電可能な状態にあることから、需要家１１の制御部２７は、需要家１２の制御部２７にＲＴＳへの応答としてＣＴＳを返信する。これにより、需要家１２の制御部２７は、ＣＴＳを受信した時点から売電期間に亘ってパワーコンディショナ２２の出力電圧を上げて余剰電力の売電（需要家１１への送電）を行う。

一方、需要家１３の制御部２７は、需要家１３で余剰電力が発生すると、図３の例では、その時点で需要家１２の制御部２７が通信中であることから、ＲＴＳの送信を行わずに、当該通信の終了時点から待ち時間（バックオフタイム）のカウントを開始する。待ち時間が経過すると、需要家１３の制御部２７はＲＴＳを送信する。このとき、需要家１２が売電を行うことにより需要家１１は受電可能な状態にないので、需要家１１の制御部２７は需要家１２の売電期間の終了後に受電可能となることを示すＣＴＳを需要家１３の制御部２７にＲＴＳへの応答として返信する。要するに、通信信号（ＲＴＳ，ＣＴＳ）は高周波を利用しているため、制御部２７は売電中あるいは受電中であっても通信信号を送受信可能である。そこで、需要家１１の制御部２７は通信信号（ＣＴＳ）を利用して、需要家１２の売電期間の残り時間（または終了時刻）を需要家１３の制御部２７に通知する。言い換えれば、需要家１３の制御部２７は、需要家１１の制御部２７との通信によって、需要家１２の売電終了後における売電期間の予約を行う。

需要家１３の制御部２７は、需要家１１の制御部２７から通知された残り時間をカウントし、当該残り時間の経過後、直ちに売電期間に亘ってパワーコンディショナ２２の出力電圧を上げて余剰電力の売電（需要家１１への送電）を行う。これにより、需要家１２の売電期間の終了後には、予約済みの需要家１３が直ちに売電を行うことが可能になる。

以上説明した構成によれば、制御部２７が同一バンク内の異なる需要家１間で通信を行うことにより、同一バンクの複数の需要家１には、余剰電力を売電するための売電期間が、所定の長さで区切って順次割り当てられることになる。要するに、制御部２７は、同一バンクにおける他の需要家１の通信の終了時点を検知し、当該終了時点から需要家１ごとに長さが異なるランダムな待ち時間を経て、売電期間を割り当てるための通信を行うＣＳＭＡ／ＣＡを、アクセス制御方式として採用している。これにより、同一バンク内の複数の需要家１は、変圧器３１との位置関係によらずに、余剰電力を売電する機会が与えられることになる。したがって、同一バンクの複数の需要家１にそれぞれ太陽電池２０が設置されている場合でも、これら複数の需要家１間で売電の機会にばらつきを生じることなく、これら複数の需要家１に対して売電の機会が均等に与えられることになる。

また、上記電力制御システム１０では、同一バンクの複数の需要家１について売電の機会が１軒ずつ順次与えられるので、同一バンク内の複数の需要家１が同時に売電を行うことはない。そのため、上記電力制御システム１０によれば、複数の需要家１が同時に売電を行う場合に比べて、売電に伴う変圧器３１の二次側の電圧の上昇幅を小さく抑えることができ、売電していない他の需要家１への影響を抑制することができる。

しかも、本実施形態では、各需要家１にそれぞれ蓄電池２３が設けられているので、売電の機会が与えられていない状態で余剰電力が生じた需要家１においては、この余剰電力を蓄電池２３に蓄積しておくことにより有効に利用することができる。

さらに、制御部２７は各需要家１の電力メータ２５内にそれぞれ設けられているので、制御部２７が付加されることにより電力制御システム１０を構成する装置の数が増えることなく、従来と同じ装置数で上記電力制御システム１０を構築することができる。

なお、制御部２７は、アクセス制御方式として、複数のノードが同時に通信を行うと通信を中止しランダムな待ち時間を経て通信を再開するＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier SenseMultiple Access with Collision Detection）を採用してもよい。この場合でも、同一バンク内の複数の需要家１は、変圧器３１との位置関係によらずに、余剰電力を売電する機会が与えられることになる。ただし、制御部２７は、ＣＳＭＡ／ＣＤを採用する場合に比べると、ＣＳＭＡ／ＣＤを採用した場合の方が、通信の衝突を回避でき効率的な売電が可能となる。

また、本実施形態では、制御部２７は各需要家１の電力メータ２５内にそれぞれ設けられているが、この構成に限らず、各需要家１のパワーコンディショナ２２内にそれぞれ制御部２７が設けられていてもよい。この場合、制御部２７がパワーコンディショナ２２の出力電圧を制御するための配線をパワーコンディショナ２２内に設けることができる。

なお、上記実施形態では、同一バンク内の全ての需要家１が太陽電池２０を備える例を示したが、この例に限らず、同一バンク内に太陽電池２０を備える需要家１が複数含まれていればよい。

ところで、電力制御システム１０は、パワーコンディショナ２２によって商用電力系統に逆潮流された余剰電力を、同一バンクにおける他の需要家１または他バンクにおける需要家１に対して供給する配電制御部を備えていてもよい。この場合、たとえば図４に示すように、各需要家１のパワーコンディショナ２２に制御部２７および送受信回路部２８が設けられ、これら制御部２７および送受信回路部２８が配電制御部を構成する。

配電制御部は、ある需要家１で発生した余剰電力の供給先を、同一バンクにおける他の需要家１または他バンクにおける需要家１の中から特定し、特定された供給先に対して余剰電力を配電する。具体的には、配電制御部は、複数の需要家１間での通信により、パワーコンディショナ２２の出力電圧に勾配をつけ、特定の需要家１に対して余剰電力が供給されるようにする。

ここで、余剰電力の供給先となる需要家１は、コミュニティ施設のように、余剰電力を発生した需要家１が含まれる地域で共用されている施設であってもよいし、一般的な戸建住宅であってもよい。また、地域ごとに蓄電設備が設けられている場合には、配電制御部は、余剰電力の供給先を蓄電設備とし、地域内で発生した余剰電力を蓄電設備にまとめて蓄積するようにしてもよい。この場合、各需要家１の蓄電池２３は省略されていてもよい。

また、配電制御部は、気象サーバなどから取得できる地域の天候情報に基づいて、ある需要家１で発生した余剰電力を、離れた地域の需要家１へ供給することにより、電力の安定化を図ることができる。すなわち、太陽電池２０の発電電力は天候の影響を受けて大きく変動するので、たとえ同じ仕様の太陽電池２０が使われていても、雨天の地域では晴天の地域に比べて発電電力が小さくなる。そこで、配電制御部は、晴天の地域の需要家１で発生した余剰電力を、雨天の地域の需要家１に供給することにより、複数の地域間で電力の安定化を図ることができる。

このように、配電制御部を備える電力制御システム１０によれば、需要家１で生じた余剰電力を電力会社に売電する以外にも、需要家１間あるいは地域間での電力の売買が可能になる。

（実施形態２）
本実施形態の電力制御システム１０は、図５に示すように各需要家１の制御部２７に対して売電期間を割り当てるサーバ４が、複数の需要家１からなるバンクごとに１台ずつ設けられている点が実施形態１の電力制御システム１０と相違する。

サーバ４は、同一バンク内の複数の需要家１に対して売電の機会が均等に与えられるように、各需要家１の制御部２７に対して売電期間を割り当てる。サーバ４は、送受信回路部２８を介して各需要家１の制御部２７と双方向に通信可能に構成されている。つまり、本実施形態では、各制御部２７およびサーバ４が通信系のノードを構成する。

具体的には、変圧器３１の二次側にモデム５が接続され、このモデム５にはケーブル（たとえば光ケーブル）５１を介してサーバ４が接続されている。モデム５は、送受信回路部２８から伝送されたＰＬＣ信号を通信信号に復調してサーバ４に送信したり、サーバ４から伝送された通信信号をＰＬＣ信号に変調して送受信回路部２８に送信したりする。サーバ４と制御部２７とは互いのアドレスをそれぞれ記憶しており、該アドレスを用いて双方向に通信を行う。

本実施形態においては、同一バンク内の複数の需要家１の制御部２７は、サーバ４からの指示に従って売電を行うタイミング（つまり売電期間の開始タイミング）を決定する。サーバ４は、各需要家１の制御部２７に売電許可を通信により順次送信することによって、各需要家１に対して売電期間を順次割り当てる。サーバ４が売電許可を送信する順番は、同一バンク内の複数の需要家１に売電の機会が均等に与えられるように予め決められ、サーバ４に記憶されている。

売電許可を受けた制御部２７は、その時点で売電が可能か否か、つまり余剰電力が発生しているか否かを判断し、売電可能な状態（余剰電力あり）であれば、許可受諾の信号を売電許可への応答として通信によりサーバ４に返信する。一方、売電許可を受けた制御部２７は、売電不可な状態（余剰電力なし）であれば、許可辞退の信号を売電許可への応答として通信によりサーバ４に返信する。売電許可を出した制御部２７から許可辞退の返信があった場合、サーバ４は、次の需要家１の制御部２７に対して売電許可を送信し、許可受諾の返信があるまで、各需要家１の制御部２７に売電許可を順次送信する。

いずれかの需要家１から許可受諾の返信があると、サーバ４は、許可受諾を返信した需要家１に、余剰電力を売電させるための売電期間を設定する。つまり、売電期間は許可受諾の返信があった時点から所定長さの期間となる。ここで、売電期間の長さは一律に決められていてもよいし、一律ではなく、時間帯や曜日や季節などにより異なっていてもよい。売電期間の長さが一律でない場合には、サーバ４は売電許可と併せて売電期間の長さを制御部２７に通知する。

制御部２７は、許可受諾の返信を行った場合、その時点から売電期間に亘り、パワーコンディショナ２２の出力電圧を上げて余剰電力の売電を行う。ただし、余剰電力がなくなるなどして売電できない状態になると、制御部２７は売電期間内であってもパワーコンディショナ２２の出力電圧を下げて売電を中止する。一方、許可辞退の返信を行った場合には、制御部２７は、余剰電力の売電を行わない。

また、サーバ４はインターネットなどの広域網６に接続されており、同様に広域網６に接続された管理装置７との間で通信可能に構成されている。管理装置７は、広域網６に接続されている複数のサーバ４との間で定期的に情報を授受することにより、たとえばこれら複数のサーバ４から収集した売電の状況等を一元管理する。

以下、本実施形態の電力制御システム１０の動作例について図６を参照して説明する。ここでは、同一バンク内の需要家１１〜１３に対して、サーバ４が需要家１１、需要家１２、需要家１３の順で売電許可を送信する場合を例に説明する。なお、図６中の斜線部は、制御部２７が通信中である時間帯を表している。

サーバ４は、図６中の最初の通信期間（時刻ｔ１〜ｔ２）に需要家１１の制御部２７に対して売電許可を通信により送信する。このとき、需要家１１の制御部２７は、売電可能な状態（余剰電力あり）にあるため、許可受諾をサーバ４に返信するとともに、直後の売電期間（時刻ｔ２〜ｔ３）にパワーコンディショナ２２の出力電圧を上げて需要家１１から余剰電力の売電を行う。

需要家１１からの売電を行う売電期間が終了すると、サーバ４は、その直後の通信期間（時刻ｔ３〜ｔ４）に次の需要家１２の制御部２７に対して売電許可を通信により送信する。このとき、需要家１２の制御部２７は、売電不可の状態（余剰電力なし）にあるため、許可辞退をサーバ４に返信する。許可辞退の返信を受けたサーバ４は、同通信期間（時刻ｔ３〜ｔ４）に次の需要家１３の制御部２７に対して売電許可を通信により送信する。このとき、需要家１３の制御部２７は、売電可能な状態（余剰電力あり）にあるため、許可受諾をサーバ４に返信するとともに、直後の売電期間（時刻ｔ４〜ｔ５）にパワーコンディショナ２２の出力電圧を上げて需要家１３から余剰電力の売電を行う。

需要家１３からの売電を行う売電期間が終了すると、サーバ４は、その直後の通信期間（時刻ｔ５〜ｔ６）に次の需要家１１の制御部２７に対して売電許可を通信により送信する。このとき、需要家１１の制御部２７は、売電不可（余剰電力なし）の状態にあるため、許可辞退をサーバ４に返信する。許可辞退の返信を受けたサーバ４は、同通信期間（時刻ｔ５〜ｔ６）に次の需要家１２の制御部２７に対して売電許可を通信により送信する。このとき、需要家１２の制御部２７は、売電可能な状態（余剰電力あり）にあるため、許可受諾をサーバ４に返信するとともに、直後の売電期間（時刻ｔ６〜ｔ７）にパワーコンディショナ２２の出力電圧を上げて需要家１２から余剰電力の売電を行う。

以上説明した構成によれば、同一バンクの複数の需要家（変圧器３１共通の需要家）１には、余剰電力を売電するための売電期間が、サーバ４により所定の長さで区切って順次割り当てられることになる。要するに、同一バンク内の複数の需要家１は、変圧器３１との位置関係によらずに、サーバ４からの売電許可を制御部２７で受けることにより、余剰電力を売電する機会が与えられることになる。したがって、同一バンクの複数の需要家１にそれぞれ太陽電池２０が設置されている場合でも、これら複数の需要家１間で売電の機会にばらつきを生じることなく、これら複数の需要家１に対して売電の機会が均等に与えられることになる。

ところで、電力制御システム１０は、上述したように複数の需要家１について売電の機会を１軒ずつ与える構成に限らず、サーバ４が、系統電圧を監視し、系統電圧の大きさに応じて同時に売電の機会を与える需要家１の軒数を決定する構成であってもよい。

すなわち、系統電圧が高くパワーコンディショナ２２の出力上限に近い場合には、複数軒の需要家１が一斉に売電すると、変圧器３１の二次側の電圧が上昇して売電できなくなるが、系統電圧が低ければ複数軒の需要家１が一斉に売電することも可能である。この点に着眼し、サーバ４は、系統電圧が低くなる程、同時に売電の機会を与える需要家１の軒数が多くなるように、同時に売電許可を出す需要家１の軒数を系統電圧の大きさに応じて決定してもよい。具体的には、系統電圧が所定範囲（たとえば１０１±６Ｖの範囲）で変動する場合、サーバ４は、図７に示すように系統電圧が上限値（ここでは１０７Ｖ）から低くなるに従って、同時に売電許可を出す需要家１の軒数を増やす。

この構成によれば、同一バンク内の需要家１であっても、系統電圧が低い時間帯には複数軒ずつ売電の機会が与えられるので、各需要家１に与えられる売電の機会を増やすことができ、売電の効率が向上するという利点がある。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

ところで、上記各実施形態では、各需要家１の制御部２７（あるいは制御部２７およびサーバ４）が通信系のノードを構成しているので、この通信系を利用することにより、商用電力系統の停電時に太陽電池２０の単独運転を確実に防止することができる。

すなわち、各需要家１には、上述のように単独運転を防止する保護装置がそれぞれ設けられているものの、同一バンクの複数の需要家１にそれぞれ太陽電池２０が設置されている場合、パワーコンディショナ２２同士が互いを商用電力系統と誤認する可能性がある。要するに、商用電力系統の停電時、ある需要家１のパワーコンディショナ２２が、他の需要家１のパワーコンディショナ２２の出力を商用電力系統と誤って認識し、これにより、商用電力系統は停電していない、という誤った判断をする可能性がある。この場合には、インバータ回路は停止しないので、変圧器３１の二次側に給電された状態となる。

これに対し、上記各実施形態の電力制御システム１０では、商用電力系統が停電した場合、同一バンク内の全ての需要家１に対して停電を通知する通知部（図示せず）を設けることにより、太陽電池２０の単独運転を確実に防止することができる。通知部は、各需要家１の制御部２７とサーバ４との少なくとも１つに設けられる。制御部２７は、通知部から停電の通知を受けると、保護装置に対して商用電力系統の停電を通知することにより、単独運転を防止する。

１，１１，１２，１３ 需要家
４ サーバ
１０ 電力制御システム
２０ 太陽電池（分散電源）
２２ パワーコンディショナ
２５ 電力メータ
２３ 蓄電池（蓄電部）
２７ 制御部
２８ 送受信回路部
３１ 変圧器

Claims (10)

1. 共通の変圧器から商用電力系統の引き込みを行う複数の需要家からなり、電力を生成する分散電源と、前記分散電源で生成された電力を負荷回路に供給可能な電力に変換するとともに、前記分散電源で生成された電力中に余剰電力がある場合に当該余剰電力を商用電力系統に逆潮流することにより売電を行うパワーコンディショナとを前記複数の前記需要家の各々に備えた需要家群に用いられる電力制御システムであって、
   前記パワーコンディショナを制御して所定長さの売電期間に亘って売電を行わせる制御部を前記複数の前記需要家の各々に備え、前記複数の前記需要家に対して売電の機会が均等に与えられるように、前記制御部は、通信により前記需要家ごとに前記売電期間が割り当てられることを特徴とする電力制御システム。
2. 前記制御部は、前記需要家群における異なる前記需要家間で相互に通信を行うことにより前記売電期間が割り当てられることを特徴とする請求項１に記載の電力制御システム。
3. 前記制御部は、前記需要家群における他の前記需要家の前記通信の終了時点を検知し、当該終了時点から前記需要家ごとに長さが異なるランダムな待ち時間を経て、前記通信を行うことを特徴とする請求項２に記載の電力制御システム。
4. 前記需要家群に１つ設けられ前記複数の前記制御部の各々と通信可能に構成されたサーバを備え、当該サーバは、前記複数の前記制御部の各々に対して通信により前記売電期間を順次割り当てることを特徴とする請求項１に記載の電力制御システム。
5. 前記商用電力系統の電圧が小さくなるほど同時に売電を行う前記需要家の数が増えるように、前記商用電力系統の電圧の大きさに応じて同時に売電する前記需要家の数が制限されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電力制御システム。
6. 前記制御部は、前記需要家と前記商用電力系統との間でやり取りされる電力量を計測する電力メータに設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電力制御システム。
7. 前記制御部は、前記パワーコンディショナに設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電力制御システム。
8. 前記パワーコンディショナによって前記商用電力系統に逆潮流された前記余剰電力を、同一の前記需要家群における他の前記需要家または他の前記需要家群における前記需要家に対して供給する配電制御部を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の電力制御システム。
9. 前記需要家群における少なくとも一の前記需要家は、電力を蓄える蓄電部を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の電力制御システム。
10. 前記需要家群において前記商用電力系統が停電した場合に、当該需要家群における全ての前記需要家に対して前記停電を通知する通知部を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の電力制御システム。
    

Images