JP2013031339A

JP2013031339A - 電力供給システム

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Publication number: JP2013031339A
Application number: JP2011167482A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Harada; 真宏原田; Hiroyuki Inoue; 博之井上
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2031-07-29
Also published as: MY167347A; CN103650291A; CN103650291B; WO2013018600A1; JP5296161B2

Abstract

【課題】停電時により多くの電力を負荷に供給することができる電力供給システムを提供する。
【解決手段】自然エネルギーを利用して発電可能な発電部１０と、商用電源１００及び発電部１０に接続され、商用電源１００及び発電部１０からの電力を充電可能な蓄電装置４０と、を具備し、発電部１０、蓄電装置４０及び商用電源１００からの電力を特定の負荷５０に供給する電力供給システム１であって、蓄電装置４０は、商用電源１００が利用可能な場合、当該商用電源１００及び発電部１０からの電力を充電することが可能であり、商用電源１００が停電した場合、充電された電力を特定の負荷５０へと放電しつつ、発電部１０からの電力を充電することが可能である。
【選択図】図３

Description

本発明は、蓄電装置を備え、商用電源が停電した場合には当該蓄電装置から特定の負荷に電力を供給することが可能な電力供給システムの技術に関する。

従来、蓄電装置を備え、商用電源が停電した場合には当該蓄電装置から特定の負荷に電力を供給することが可能な電力供給システムの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１に記載の電力供給システムでは、商用電源が停電し、当該商用電源から負荷への電力の供給が絶たれた場合、商用電源に代えて蓄電装置に充電された電力を当該負荷に供給することができる。また、商用電源の停電が解消された（復旧した）場合、商用電源からの電力を負荷だけでなく蓄電装置にも供給することによって当該蓄電装置を再び充電することができる。

しかし、特許文献１に記載の技術では、停電時に負荷へと供給できる電力は蓄電装置に充電された電力だけであり、当該蓄電装置に充電された電力が無くなった場合、負荷への電力の供給が絶たれてしまうという点で不利であった。

特開２０１０−２８４０６０号公報

本発明は上記の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、停電時により多くの電力を負荷に供給することができる電力供給システムを提供するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、自然エネルギーを利用して発電可能な発電部と、商用電源及び前記発電部に接続され、前記商用電源及び前記発電部からの電力を充電可能な蓄電装置と、を具備し、前記発電部、前記蓄電装置及び前記商用電源からの電力を特定の負荷に供給する電力供給システムであって、前記蓄電装置は、前記商用電源が利用可能な場合、当該商用電源及び前記発電部からの電力を充電することが可能であり、前記商用電源が停電した場合、充電された電力を前記特定の負荷へと放電しつつ、前記発電部からの電力を充電することが可能なものである。

請求項２においては、前記蓄電装置は、前記商用電源が利用可能な場合、電力の充電と放電を同時に行わず、前記商用電源が停電した場合、電力の充電と放電を同時に行うことを可能とするものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、商用電源が停電した場合（非常時）においては、蓄電装置は発電部からの電力を充電しながら当該電力を適宜特定の負荷に供給する。このため、蓄電装置が電力供給時に充電されることがない場合に比べて、より多くの（蓄電装置の最大容量以上の）電力を特定の負荷に供給することができる。

請求項２においては、通常時には蓄電装置の劣化を防止しつつ、商用電源が停電した場合には蓄電装置における電力の充電と放電を同時に行って、より多くの電力を特定の負荷に供給することができる。

本発明の一実施形態に係る電力供給システムを示したブロック図。同じく、商用電源が正常な場合を示したブロック図。同じく、商用電源が停電した場合を示したブロック図。

次に、図１を用いて、本発明の実施の一形態に係る電力供給システム１の構成について説明する。

電力供給システム１は、住宅等に設けられ、商用電源１００からの電力及び自然エネルギーにより発電された電力を特定の負荷へと供給するものである。電力供給システム１は、主として発電部１０、パワーコンディショナ２０、分電盤３０、蓄電装置４０、負荷５０（特定の負荷）、その他の負荷８０、ホームサーバ６０及び携帯型端末７０等を具備する。

発電部１０は、太陽光を利用して発電する装置であり、太陽電池パネル等により構成される。発電部１０は、例えば、住宅の屋根の上に設置される。

パワーコンディショナ２０は、発電部１０において発電された直流電力を交流電力に変換し、商用電源１００の電圧、周波数、位相に合わせる機能を有するものである。パワーコンディショナ２０は、発電部１０に接続される。
パワーコンディショナ２０には、停電時（商用電源１００からの電力が供給不能な場合）における「自立運転モード」のＯＮとＯＦＦとを切り換えるための運転切換スイッチ２０ａが設けられる。
また、パワーコンディショナ２０には、停電時（非常時）において発電部１０からの電力を取り出すための非常用コンセント２１が設けられる。

分電盤３０は、漏電遮断器、配線遮断器及び制御ユニット等をまとめたものである。分電盤３０は、パワーコンディショナ２０及び商用電源１００に接続される。
分電盤３０には、後述する蓄電装置４０が充電、放電及び情報（データ）のやり取りを行うための充放電用コンセント３１が設けられる。

蓄電装置４０は、電力を充電するとともに、当該充電した電力を放電するものである。本実施形態に係る蓄電装置４０は、電力を充放電可能なリチウムイオン電池及び当該リチウムイオン電池からの直流電力を交流電力に変換するインバータ等を具備する。
蓄電装置４０は、停電時（非常時）における充電用のコード４１を介して非常用コンセント２１に接続される。
また、蓄電装置４０は、通常時における充電用のコード４２及び放電用のコード４３を介して充放電用コンセント３１に接続される。
また、蓄電装置４０は、ＬＡＮケーブル４４を介して充放電用コンセント３１に接続される。

負荷５０は、住宅内において電力が消費される電化製品等であり、特に、停電時（非常時）においても電力を供給する必要がある「特定の負荷」である。
本実施形態においては、負荷５０（特定の負荷）として、リビングに設けられるリビングコンセント５１、冷蔵庫５２、及びリビングに設けられるリビング照明５３を用いるものとする。また、リビングコンセント５１には、テレビ５１ａが接続されるものとする。
負荷５０は、それぞれ間接的に（本実施形態においては、充放電用コンセント３１及び図示しない漏電遮断器等を介して）分電盤３０及び蓄電装置４０に接続される。

その他の負荷８０は、住宅内において電力が消費される電化製品等であり、前述の負荷５０（特定の負荷）とは異なり、停電時（非常時）においては電力を供給する必要がない（非常時に電力を供給する必要性が低い）負荷である。その他の負荷８０としては、例えば、リビング以外に設けられるコンセントや照明等が挙げられる。
その他の負荷８０は、分電盤３０に接続される。

ホームサーバ６０は、電力供給システム１内の情報を管理する制御手段である。
ホームサーバ６０は、分電盤３０に接続される。ホームサーバ６０は、パワーコンディショナ２０及び蓄電装置４０等と情報のやり取りが可能とされ、当該パワーコンディショナ２０及び蓄電装置４０等の運転を制御することができる。

携帯型端末７０は、住宅の居住者が電力供給システム１の状態を確認したり、当該電力供給システム１の運転状態を変更するための操作をしたりするためのものである。携帯型端末７０としては、表示装置と入力装置を組み合わせたタッチパネル等を用いることができる。
携帯型端末７０は、無線によりホームサーバ６０と情報のやり取りをすることができる。

次に、図２を用いて、上述の如く構成された電力供給システム１において、商用電源１００からの電力が問題なく供給される場合の電力の供給態様について説明する。

通常、すなわち商用電源１００からの電力が問題なく供給可能な場合、パワーコンディショナ２０の運転切換スイッチ２０ａは居住者によってＯＦＦに切り換えられている。この場合、パワーコンディショナ２０の自立運転モードはＯＦＦとされ、当該パワーコンディショナ２０の非常用コンセント２１からの電力の取り出しはできない。

この状態においては、発電部１０において発電された直流電力は、パワーコンディショナ２０において交流電力に変換され、分電盤３０に供給される。また、商用電源１００からの交流電力も分電盤３０に供給される。

当該発電部１０及び商用電源１００から分電盤３０に供給された電力は、適宜の時間帯にコード４２を介して蓄電装置４０に充電される。当該充電する時間帯は、携帯型端末７０を用いて任意に設定することができる。例えば深夜に充電するように設定すれば、料金の安い深夜電力を蓄電装置４０に充電することができる。また、昼間の太陽光が十分に照射される時間帯に発電部１０からの電力を充電するように設定すれば、当該発電部１０において自然エネルギー（太陽光）を利用して発電された電力を蓄電装置４０に充電することができる。
なお、この場合（通常時）においては、発電部１０及び商用電源１００からの電力を蓄電装置４０に充電する際、同時に当該蓄電装置４０から負荷５０やその他の負荷８０へと電力が供給（放電）されることはない。このように、充電と放電とを同時に行わないようにすることによって、蓄電装置４０（より詳細には、当該蓄電装置４０内の蓄電池（リチウムイオン電池））の劣化を防止することができる。

また、発電部１０及び商用電源１００から分電盤３０に供給された電力は、特定の負荷５０及びその他の負荷８０に供給される。すなわち、居住者は、発電部１０及び商用電源１００からの電力によって、テレビ５１ａを見たり、冷蔵庫５２で食料品を冷やしたり、リビング照明５３を点灯させたりすることができる。

さらに、蓄電装置４０に充電された電力を、コード４３、分電盤３０等を介して負荷５０及びその他の負荷８０に供給することも可能である。この場合、商用電源１００から供給される電力（買電）を減らすことができる。当該蓄電装置４０から負荷５０に電力を供給する時間帯は、携帯型端末７０を用いて任意に設定することができる。例えば深夜に充電した電力を昼間に負荷５０に供給するように設定することで、電力料金を節約することができる。
なお、蓄電装置４０から負荷５０及びその他の負荷８０に電力を供給（放電）する場合においては、同時に発電部１０及び商用電源１００からの電力が蓄電装置４０に充電されることはない。このように、充電と放電とを同時に行わないようにすることによって、蓄電装置４０（より詳細には、当該蓄電装置４０内の蓄電池（リチウムイオン電池））の劣化を防止することができる。

また、負荷５０及びその他の負荷８０で消費する電力が、発電部１０からの電力だけで十分まかなえる場合は、商用電源１００からの電力を用いないようにすることも可能である。これによって、電力料金を節約することができる。

上述の如く発電部１０、商用電源１００及び蓄電装置４０からの電力を適宜負荷５０及びその他の負荷８０に供給するための制御は、ホームサーバ６０に記憶された制御プログラムに基づいてなされる。
また、上述の如き電力の供給状態は携帯型端末７０の表示装置に表示され、居住者は当該携帯型端末７０により電力の供給状態を確認することができる。

次に、図３を用いて、停電時（商用電源１００からの電力が供給不能な場合）における電力の供給態様について説明する。

停電時（非常時）においては、電力会社の電力復旧作業を妨げないように、商用電源１００から分電盤３０への電力系統及びパワーコンディショナ２０から分電盤３０への電力系統（分電盤３０を介する電力系統）に電力が流されることがない。

この停電時（非常時）においては、居住者は、パワーコンディショナ２０の運転切換スイッチ２０ａをＯＮに切り換える。これによって、パワーコンディショナ２０の自立運転モードがＯＮとされ、当該パワーコンディショナ２０の非常用コンセント２１からの電力の取り出しが可能となる。
但し、運転切換スイッチ２０ａは、分電盤３０において停電であることが検知された情報をパワーコンディショナ２０に送信し、自動的にＯＮに切り換えられるように構成することも可能である。

この状態においては、発電部１０において発電された電力は、パワーコンディショナ２０、非常用コンセント２１及びコード４１を介して蓄電装置４０に充電される。

負荷５０のスイッチがＯＮにされた場合、蓄電装置４０に充電された電力（通常時においてあらかじめ充電されていた電力及び非常時において発電部１０から供給された電力）は、コード４３等を介して負荷５０に供給される。なお、停電時においては使用できる電力量が限られているため、電力を供給するのは必要最低限の負荷（負荷５０）のみであり、その他の負荷８０には電力は供給されない。

上述の如く、停電時においては、発電部１０からの電力を蓄電装置４０に充電しながら、同時に当該蓄電装置４０の電力を負荷５０に供給することができる。このように、蓄電装置４０の電力を放電するだけでなく、並行して充電も行うことで、あらかじめ蓄電装置４０に充電された電力及び発電部１０において新たに発電された電力を効率良く負荷５０へ供給することができる。また、このように蓄電装置４０の充電と放電とを同時に行うことで当該蓄電装置４０（より詳細には、当該蓄電装置４０内の蓄電池（リチウムイオン電池））の劣化が懸念されるが、充電と放電とを同時に行うのは停電時（非常時）のみであるため、当該蓄電装置４０の劣化を最小限に抑えつつ、非常時には電力を効率良く負荷５０へと供給することができる。

以上の如く、本実施形態に係る電力供給システム１は、自然エネルギーを利用して発電可能な発電部１０と、商用電源１００及び発電部１０に接続され、商用電源１００及び発電部１０からの電力を充電可能な蓄電装置４０と、を具備し、発電部１０、蓄電装置４０及び商用電源１００からの電力を特定の負荷５０に供給する電力供給システム１であって、蓄電装置４０は、商用電源１００が利用可能な場合、当該商用電源１００及び発電部１０からの電力を充電することが可能であり、商用電源１００が停電した場合、充電された電力を特定の負荷５０へと放電しつつ、発電部１０からの電力を充電することが可能なものである。

このように構成することによって、商用電源１００が停電した場合（非常時）においては、蓄電装置４０は発電部１０からの電力を充電しながら当該電力を適宜特定の負荷５０に供給する。このため、蓄電装置４０が電力供給時に充電されることがない場合（あらかじめ充電された電力のみを供給する場合）に比べて、より多くの（蓄電装置４０の最大容量以上の）電力を特定の負荷に供給することができる。

また、蓄電装置４０は、商用電源１００が利用可能な場合、電力の充電と放電を同時に行わず、商用電源１００が停電した場合、電力の充電と放電を同時に行うことを可能とするものである。

このように構成することにより、通常時には蓄電装置４０の劣化を防止しつつ、商用電源１００が停電した場合には蓄電装置４０における電力の充電と放電を同時に行って、より多くの電力を特定の負荷５０に供給することができる。

また、本実施形態のように蓄電装置４０を介してパワーコンディショナ２０の非常用コンセント２１と分電盤３０を接続しておくことで、非常時に負荷を直接パワーコンディショナ２０の非常用コンセント２１に接続する必要がなく、容易に特定の負荷５０に電力を供給することができる。さらに、非常用コンセント２１に直接接続することができないリビング照明５３等にも電力を供給することができる。

なお、本実施形態においては、自然エネルギーを利用して発電可能な発電部の実施の一形態として、太陽光を利用して発電する発電部１０を例示したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば風力を利用して発電するものであっても良い。

また、本実施形態においては、蓄電装置の実施の一形態として、リチウムイオン電池を具備する蓄電装置４０を例示したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば鉛蓄電池等を具備するものであっても良い。

また、本実施形態においては、特定の負荷の実施の一形態として、リビングコンセント５１（テレビ５１ａ）、冷蔵庫５２及びリビング照明５３を例示したが、本発明はこれに限るものではなく、その他の負荷（例えば、廊下の照明等）を特定の負荷とすることも可能である。

１電力供給システム
２０パワーコンディショナ
１０発電部
４０蓄電装置
５０負荷（特定の負荷）
１００商用電源

Claims

自然エネルギーを利用して発電可能な発電部と、
商用電源及び前記発電部に接続され、前記商用電源及び前記発電部からの電力を充電可能な蓄電装置と、
を具備し、
前記発電部、前記蓄電装置及び前記商用電源からの電力を特定の負荷に供給する電力供給システムであって、
前記蓄電装置は、
前記商用電源が利用可能な場合、当該商用電源及び前記発電部からの電力を充電することが可能であり、
前記商用電源が停電した場合、充電された電力を前記特定の負荷へと放電しつつ、前記発電部からの電力を充電することが可能な、
電力供給システム。
前記蓄電装置は、
前記商用電源が利用可能な場合、電力の充電と放電を同時に行わず、
前記商用電源が停電した場合、電力の充電と放電を同時に行うことを可能とする、
請求項１に記載の電力供給システム。