JP2013090436A - 電力制御装置、電力供給システム、電力制御方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電力系統に異常が生じた場合に、太陽光発電装置からが配電線を通じて電気機器に電力を供給すること。
【解決手段】電力制御装置は、電力を消費する電気機器へ電力を供給する配電線と電力系統との間に設けられた第１開閉器と、電力系統と連系する太陽光発電装置と、電力系統と太陽光発電装置との連係点との間に設けられた第２開閉器と、太陽光発電装置と配電線との間に設けられた第３開閉器と、電力系統の異常が検出された場合に、第１開閉器を開いて配電線を電力系統から解列させるとともに第２開閉器を開いて太陽光発電装置を電力系統から解列させ、第３開閉器を閉じて配電線と太陽光発電装置とを接続して、太陽光発電装置から配電線へ電力を供給する制御部とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、電力制御装置、電力供給システム、電力制御方法およびプログラムに関する。

太陽光発電装置および蓄電装置を備えるシステムが知られている（例えば、特許文献１−４参照。）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特許第３７５９１５１号明細書
［特許文献２］特開２０１０−２３３３６２号公報
［特許文献３］特開２００３−１１６２２４号公報
［特許文献４］特開２００６−２３０１６１号公報

太陽光発電装置を電力系統から切り離すことで配電線から切り離されてしまうと、太陽光発電装置から配電線を通じて電気機器に電力を供給することができない。このため、例えば停電時等のように電力系統に異常が生じた場合に、太陽光発電装置からが配電線を通じて電気機器に電力を供給できないという課題があった。

本発明の第１の態様においては、電力制御装置は、電力を消費する電気機器へ電力を供給する配電線と電力系統との間に設けられた第１開閉器と、電力系統と連系する太陽光発電装置と、電力系統と太陽光発電装置との連係点との間に設けられた第２開閉器と、太陽光発電装置と配電線との間に設けられた第３開閉器と、電力系統の異常が検出された場合に、第１開閉器を開いて配電線を電力系統から解列させるとともに第２開閉器を開いて太陽光発電装置を電力系統から解列させ、第３開閉器を閉じて配電線と太陽光発電装置とを接続して、太陽光発電装置から配電線へ電力を供給する制御部とを備える。

本発明の第２の態様においては、電力制御方法は、電力系統の異常が検出された場合に、電力を消費する電気機器へ電力を供給する配電線と電力系統との間に設けられた第１開閉器を開いて、配電線を電力系統から解列させるとともに、電力系統と連系する太陽光発電装置と、電力系統と太陽光発電装置との連係点との間に設けられた第２開閉器を開いて、太陽光発電装置を電力系統から解列させる段階と、太陽光発電装置と配電線との間に設けられた第３開閉器を閉じて配電線と太陽光発電装置とを接続して、太陽光発電装置から配電線へ電力を供給する段階とを備える。

本発明の第３の態様においては、プログラムは、コンピュータに、電力を消費する電気機器へ電力を供給する配電線と電力系統との間に設けられた第１開閉器と、電力系統と連系する太陽光発電装置と、電力系統と太陽光発電装置との連係点との間に設けられた第２開閉器と、太陽光発電装置と配電線との間に設けられた第３開閉器とを制御する制御部として機能させ、制御部は、電力系統の異常が検出された場合に、第１開閉器を開いて配電線を電力系統から解列させるとともに第２開閉器を開いて太陽光発電装置を電力系統から解列させ、第３開閉器を閉じて配電線と太陽光発電装置とを接続して、太陽光発電装置から配電線へ電力を供給する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

電力供給システム１０の全体構成の一例を示す。 分電部５０および切替部２６の機能ブロックの一例を、単線結線で示す。 非停電時における電気機器８０への電力供給状態を模式的に示す。 停電時における電気機器８０への電力供給状態を模式的に示す。 停電を検出した場合の処理フローの一例を示す。 停電時における電力制御フローの一例を示す。 非停電時における電力制御結果の一例を概略的に示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、電力供給システム１０の全体構成の一例を示す。電力供給システム１０は、蓄電システム２０、モニタ装置２８、太陽光発電装置３０、燃料電池システム４０、分電部５０、電気機器８０ａ〜ｄ、積算電力量計１１０ａおよび１１０ｂ、幹線１２０、配電線１３０、コンセント１４０、給電線１５０、給電線１６０、ガスボンベ１７０、給湯器１８０、および、建物１９０を備える。

太陽光発電装置３０および燃料電池システム４０は、建物１９０における自家発電システムとして機能する。電力供給システム１０は、自家発電システムで発電された余剰の電力を、幹線１２０を通じて電力系統へ逆潮流する。また、自家発電システムで不足する電力を、幹線１２０を通じて電力系統から受け取る。幹線１２０を通じて受け取った電力は、分電部５０を経て電力供給システム１０において消費される。積算電力量計１１０ａは、電力系統へ逆潮流した電力量を計測する。積算電力量計１１０ｂは、電力系統から受け取った電力量を計測する。

分電部５０は、幹線１２０を通じて電力系統から電力を受け取る。また、分電部５０は、蓄電システム２０、太陽光発電装置３０および燃料電池システム４０からも電力を受け取る。分電部５０は、電力系統、蓄電システム２０、太陽光発電装置３０および燃料電池システム４０から供給される電力を切り替えて、配電線１３０へ供給する。なお、本図では配電線１３０が一本の線で示されているが、配電線１３０は複数備えられてよい。

太陽光発電装置３０は、太陽電池モジュール３２および太陽電池モジュール（ＰＶ）用のパワーコンディショナ３４を有する。太陽電池モジュール３２は、太陽光により電力を発生する。パワーコンディショナ３４は、太陽電池モジュール３２で発生した直流電力を交流電力に変換して、給電線１５０を通じて分電部５０に供給する。パワーコンディショナ３４から供給された電力は、分電部５０において幹線１２０および配電線１３０へ供給され得る。太陽光発電装置３０の発電により生じた余剰の電力は、電力系統へ逆潮流する。例えば、余剰の電力を電力系統へ全て逆潮流してよい。また、余剰の電力で蓄電池２２を充電し、蓄電池２２が満充電になった後に、電力系統へ逆潮流してもよい。すなわち、太陽光発電装置３０は、連系運転を行う。

蓄電システム２０は、蓄電池２２から分電部５０へ電力を供給する。蓄電システム２０は、蓄電池２２、制御部２４および切替部２６を有する。蓄電池２２は、電力を貯蔵する電力貯蔵装置の一例である。蓄電池２２としては、リチウムイオン二次電池等の化学電池を例示することができる。制御部２４は、切替部２６を制御して、蓄電池２２からの電力を幹線１２０へ供給するか、配電線１３０へ供給するかを切り替える。

燃料電池システム４０は、燃料電池ユニット４６および貯湯槽４８を有する。燃料電池ユニット４６は、燃料電池４２および燃料電池（ＦＣ）用のパワーコンディショナ４４を含む。燃料電池システム４０は、熱電併給システムの一例であり、燃料電池４２は、熱電併給装置の一例である。

燃料電池４２は、燃料電池モジュールおよび改質器等を含んでよい。燃料電池４２は、ガスボンベ１７０に蓄積された都市ガス、プロパンガス等の原料ガスを改質器で改質して水素ガスを生成して、生成した水素ガスを燃料として燃料電池モジュールで発電する。燃料電池モジュールで発電することにより生じた熱は、燃料電池モジュールを冷却する冷却水を介して貯湯槽４８に供給される。貯湯槽４８は、燃料電池モジュールから供給された熱で加温された温水を貯湯する。貯湯槽４８に貯湯された温水は、給湯器１８０に供給される。給湯器１８０は、建物１９０における温水需要に供給する。給湯器１８０としては、浴槽への湯張りを行う自動湯張り装置等を含む。

燃料電池システム４０が発電することにより得られた電力は、給電線１６０を通じて分電部５０に供給される。具体的には、燃料電池モジュールが発電することにより得られた直流電力は、パワーコンディショナ４４で交流電力に変換されて、給電線１６０を通じて分電部５０に供給される。

配電線１３０は、分電部５０から供給された電力を、電気機器８０ａ〜ｄに供給する。具体的には、配電線１３０は、建物１９０に設けられたコンセント１４０ａおよび１４０ｂに接続される。コンセント１４０ａおよびコンセント１４０ｂを、符号の添え字を省略してコンセント１４０と総称する場合がある。なお、説明を分かり易くすることを目的として、ここでは２つのコンセント１４０しか記載していないが、建物１９０は３以上のコンセント１４０を有してよい。配電線１３０は、分電部５０から供給された電力を電気機器８０ａ〜ｄへ供給する。配電線１３０およびコンセント１４０は、例えば建物１９０を建造する際に内部設備工事によって設けられたものである。

電気機器８０ａ〜ｄは、配電線１３０を通じて供給される電力を消費して動作する。電気機器８０ａ〜ｄを、符号の添え字を省略して電気機器８０と総称する場合がある。なお、説明を分かり易くすることを目的として、ここでは４つの電気機器８０を記載したが、電力供給システム１０は１以上の電気機器８０を有してよい。

電気機器８０ａおよび電気機器８０ｂは、例えば建物１９０の内部設備工事によって建物１９０に組み込まれて配電線１３０に接続される。電気機器８０ａは、例えば照明装置であり、建物１９０の内部空間の明るさを制御する。電気機器８０ｂは、例えば建物１９０に組み込まれた空調装置であり、建物１９０の内部空間の温度を調節する。空調装置としては、床暖房等の暖房装置、クーラー等の冷房装置、エア・コンディショナ等を例示することができる。電気機器８０ｃおよび電気機器８０ｅは、コンセント１４０を介して配電線１３０から供給される電力を消費して動作する。このような電気機器８０としては、テレビ、冷蔵庫、洗濯機等、種々の家電機器を例示することができる。

電力供給システム１０における電力供給は、制御部２４によって直接的または間接的に制御される。例えば、制御部２４は、停電等、電力系統に異常を検出した場合に、分電部５０を制御して、幹線１２０と配電線１３０とを遮断する。そして、制御部２４は、分電部５０を制御して、給電線１５０を幹線１２０から解列させ、配電線１３０に接続する。このため、停電時等においても、太陽光発電装置３０が発電した電力を、組み込みの電気機器８０へ提供できる。また、太陽光発電装置３０が発電した電力を、コンセント１４０を通じて他の電気機器８０に提供することができる。このため、ユーザは、太陽光発電装置３０が有する、停電等の電力系統に異常が検出された場合に切り替わる非常用の専用コンセント等に電気機器８０をつなぎ替える必要がない。

モニタ装置２８は、電力供給システム１０における電力供給に関する情報を制御部２４から取得して、液晶パネル等の表示デバイスに表示する。モニタ装置２８は、例えば電力使用量、蓄電池２２の残存容量、蓄電池２２からの放電量、売電電力量、買電電力量、計画停電情報等を例示することができる。また、モニタ装置２８は、蓄電システム２０を制御するためのユーザ指示を受け付けて、ユーザ指示を制御部２４に供給する。制御部２４は、ユーザ指示に基づいて、電力供給システム１０における電力供給を制御する。モニタ装置２８は、ユーザインタフェース機能を有してよい。例えば、表示デバイスはタッチパネルとして組み込まれており、モニタ装置２８はタッチパネルを通じてユーザ指示を取得してよい。例えば、ユーザ指示としては、計画停電情報等を例示することができる。計画停電情報は、停電の開始時刻および修了時刻等を含んでよい。制御部２４は、計画停電情報に基づき、停電が開始する時刻より前に、自立運転に切り替える等の制御を行ってよい。また、制御部２４は、計画停電情報に基づき、停電が開始する時刻より前に蓄電池２２が満充電になるように、蓄電池２２の充電を制御してよい。例えば、制御部２４は、昼間時間において蓄電池２２が満充電にない場合には、停電が開始する時刻より前に蓄電池２２が満充電になるように、蓄電池２２の充電を制御してよい。また、モニタ装置２８は、自家発電システムにおいて生じた余剰電力を蓄電池２２に蓄電させるべき旨のユーザ指示を受け付けてよい。余剰電力を蓄電池２２に蓄電させるべき旨のユーザ指示をモニタ装置２８が受け付けた場合、制御部２４は、余剰電力の少なくとも一部で蓄電池２２を充電する。蓄電池２２が満充電になった場合には、制御部２４は、余剰電力を電力系統へ全て逆潮流させる。

図２は、分電部５０および切替部２６の機能ブロックの一例を、単線結線で模式的に示す。分電部５０は、幹線１２０に接続された電流制限器２３０、漏電遮断器２４０、電源切替部２００、および、配電線用遮断器２９０ａ〜ｃを有する。配電線用遮断器２９０ａ〜ｃを、符号の添え字を省略して配電線用遮断器２９０と総称する場合がある。なお、説明を分かり易くすることを目的として、ここでは３つの配電線用遮断器２９０を有するとしたが、分電部５０は１以上の配電線用遮断器２９０を有してよい。

電源切替部２００は、第１開閉器２０１、第２開閉器２０２、第３開閉器２０３、および、第４開閉器２０４を含む。切替部２６は、蓄電池２２に接続されるＡＣ／ＤＣコンバータ２０８、第５開閉器２０５、および、トランス２０９を含む。

電力系統からの電力は、電流制限器２３０および漏電遮断器２４０を介して系統側電路２５０に提供される。また、自家発電システムからの電力は、系統側電路２５０、漏電遮断器２４０および電流制限器２３０を介して電力系統へ逆潮流される。電流制限器２３０は、例えば分電盤に設けられたサービスブレーカである。電流制限器２３０は、家庭等で契約された契約電流を超えた電流が幹線１２０を通じて流れた場合に、電力供給を遮断する。漏電遮断器２４０は、例えば分電盤に設けられ、電気配線や電気機器等における漏電を検知した場合に、電力供給を遮断する。

系統側電路２５０は、第１開閉器２０１の電力系統側の端子に接続される。第１開閉器２０１の配電線１３０側の端子は、配電線側電路２８０に接続される。第１開閉器２０１は、系統側電路２５０と配電線側電路２８０との間で、電路の遮断および接続を制御する。具体的には、第１開閉器２０１が閉じている場合、系統側電路２５０は配電線側電路２８０に接続される。第１開閉器２０１が開いている場合、系統側電路２５０は配電線側電路２８０から遮断される。

配電線側電路２８０は、複数の配電線１３０に分岐して接続される。複数の配電線１３０は、例えば建物１９０内の対応する部屋への送電に供される。例えば、複数の配電線１３０は、建物１９０の複数の居室のうちの対応する居室に設けられたコンセント１４０に接続される。

複数の配電線用遮断器２９０のそれぞれの一端には、配電線側電路２８０が接続される。配電線側電路２８０のそれぞれの他端には、対応する配電線１３０に接続される。配電線用遮断器２９０は、例えば分電盤に設けられる。配電線用遮断器２９０は、例えば１以上の配電線１３０に対応して設けられ、予め定められた許容電流を超える電流が流れた場合に電路を遮断する。

なお、本図では単線結線で説明したが、一例として配電線側電路２８０までは単相３線式で電力が供給される。複数の配電線１３０の一部の配電線は、２００Ｖの交流電力を供給する配電線であってよい。また、複数の配電線１３０の他の配電線は、１００Ｖの交流電力を供給する配電線であってよい。

第２開閉器２０２は、電力系統とパワーコンディショナ３４との間に設けられる。第２開閉器２０２の電力系統側の端子は、系統側電路２５０に接続される。第２開閉器２０２のパワーコンディショナ３４側の端子は、給電線１５０に接続される。第２開閉器２０２は、系統側電路２５０と給電線１５０との間で、電路の遮断および接続を制御する。具体的には、第２開閉器２０２が閉じている場合、系統側電路２５０は給電線１５０に接続される。第２開閉器２０２が開いている場合、系統側電路２５０は給電線１５０から遮断される。

このように、系統側電路２５０は、電力系統と太陽光発電装置３０との連係点を含む。そして、連系点より配電線１３０側に、第１開閉器２０１が設けられる。

第３開閉器２０３は、パワーコンディショナ３４と配電線１３０との間に設けられる。第３開閉器２０３の配電線１３０側の端子は、配電線側電路２８０に接続される。第３開閉器２０３のパワーコンディショナ３４側の端子は、給電線１５０から分岐された分岐線２１０に接続される。第３開閉器２０３は、配電線側電路２８０と給電線１５０との間で、電路の遮断および接続を制御する。具体的には、第３開閉器２０３が閉じている場合、配電線側電路２８０は給電線１５０に接続される。第３開閉器２０３が開いている場合、配電線側電路２８０は給電線１５０から遮断される。このように、第３開閉器２０３は、第１開閉器２０１よりも配電線１３０側の配電線側電路２８０に接続される。

第４開閉器２０４は、配電線１３０とトランス２０９との間に設けられる。第４開閉器２０４の配電線１３０側の端子は、配電線側電路２８０に接続される。第４開閉器２０４は、配電線側電路２８０とトランス２０９との間で、電路の遮断および接続を制御する。具体的には、第４開閉器２０４が閉じている場合、配電線側電路２８０はトランス２０９に接続される。第４開閉器２０４が開いている場合、配電線側電路２８０はトランス２０９から遮断される。このように、第４開閉器２０４は、第１開閉器２０１よりも配電線１３０側の配電線側電路２８０に接続される。

第５開閉器２０５は、電力系統とＡＣ／ＤＣコンバータ２０８の交流側との間に設けられる。第５開閉器２０５の電力系統側の端子は、系統側電路２５０に接続される。第５開閉器２０５は、系統側電路２５０とＡＣ／ＤＣコンバータ２０８の交流側との間で、電路の遮断および接続を制御する。具体的には、第５開閉器２０５が閉じている場合、系統側電路２５０はＡＣ／ＤＣコンバータ２０８の交流側に接続される。第５開閉器２０５が開いている場合、系統側電路２５０はＡＣ／ＤＣコンバータ２０８の交流側から遮断される。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０８の交流側は、トランス２０９に接続される。

ＡＣ／ＤＣコンバータ２０８の直流側は、蓄電池２２に接続される。ＡＣ／ＤＣコンバータ２０８は、蓄電池２２を放電することで得られた直流電力を交流電力に変換して、第５開閉器２０５に提供する。第５開閉器２０５が閉じている場合、当該交流電力は第５開閉器２０５を介して系統側電路２５０へ供給される。なお、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０８は、双方向のＡＣ／ＤＣコンバータ２０８であり、蓄電池２２から充電する場合には、ＡＣ／ＤＣコンバータ２０８の交流側に入力された交流電力を直流電力に変換して蓄電池２２に供給する。

配電線側電路２８０は、燃料電池用のパワーコンディショナ４４からの電力を供給する給電線１６０に接続される。すなわち、配電線側電路２８０は、第１開閉器２０１より配電線１３０側に接続される。

以上に説明したように、第１開閉器２０１は、電力を消費する電気機器８０へ電力を供給する配電線１３０と電力系統との間に設けられる。また、第２開閉器２０２は、電力系統と連系する太陽光発電装置３０と、電力系統と太陽光発電装置３０との連係点との間に設けられる。第３開閉器２０３は、太陽光発電装置３０と配電線１３０との間に設けられる。また、第４開閉器２０４は、配電線１３０と蓄電池２２との間に設けられる。また、第５開閉器２０５は、電力系統と蓄電池２２との間に設けられる。

なお、電力供給システム１０においては、配電線側電路２８０までの交流電力は、一例として単相３線式で配電される。また、系統側電路２５０、給電線１６０、給電線１５０のそれぞれの電力を示す情報は、検出器２２０で検出されて、制御部２４に供給される。例えば、系統側電路２５０の周波数、電圧および電流を示す情報が、制御部２４に供給される。

制御部２４は、各検出器２２０で検出された情報に基づいて、切替部２６および電源切替部２００を制御する。例えば、制御部２４は、系統側電路２５０で検出された周波数の時間変動、電圧の時間変動等に基づいて、停電が生じたか否かを判断する。制御部２４は、停電が生じたと判断された場合に、自家発電システムおよび蓄電システム２０を電力系統から解列させ、電力供給システム１０の制御を連系運転モードから自立運転モードに切り替えるとともに、自家発電システムおよび蓄電システム２０を配電線１３０に接続する。

具体的には、連系運転モードにおいては、制御部２４は、第１開閉器２０１、第２開閉器２０２および第５開閉器２０５を閉にする。また、連系運転モードにおいては、制御部２４は、第３開閉器２０３および第４開閉器２０４を開にする。連系運転モードにおける電力供給状態については図３に関連して説明する。

連系運転モードで運転している場合において、停電が生じたときには、制御部２４は、第１開閉器２０１、第２開閉器２０２および第５開閉器２０５を開にして、第３開閉器２０３および第４開閉器２０４を閉にする。これにより、太陽光発電装置３０、蓄電システム２０および燃料電池システム４０を電力系統から解列しつつ、建物１９０に設けられた配電線１３０を介して電力を供給することができる。このように、制御部２４は、電力系統の異常が検出された場合に、第１開閉器２０１を開いて配電線１３０を電力系統から解列させるとともに第２開閉器２０２を開いて太陽光発電装置３０を電力系統から解列させ、第３開閉器２０３を閉じて配電線１３０と太陽光発電装置３０とを接続する。また、制御部２４は、電力系統の異常が検出された場合に、第５開閉器２０５を開けて蓄電池２２を電力系統から解列させ、第４開閉器２０４を閉じて配電線１３０と蓄電池２２とを接続する。このように、停電が生じた場合、制御部２４は、第４開閉器２０４および第３開閉器２０３を閉じることで、パワーコンディショナ３４から分岐線２１０を介して配電線側電路２８０へ電力を供給させる。

具体的には、停電が生じた場合、第２開閉器２０２および第５開閉器２０５だけでなく第１開閉器２０１を開くことで電線側電路２８０が電力系統から解列されるが、第４開閉器２０４を閉じることで、蓄電池２２の出力が配電線側電路２８０に接続されて配電線側電路２８０の電圧が規定値（例えば、２００Ｖ）に上昇する。制御部２４は、第３開閉器２０３を閉じることにより、出力先の電路の電圧が既定値になったことをパワーコンディショナ３４が分岐線２１０を介して検出できるようにする。パワーコンディショナ３４は、出力先の電路の電圧が既定値になったことを検出すると出力先の電路が正常状態になったと判断し、電力の供給を開始する。これにより、制御部２４は、太陽光発電装置３０から配電線１３０へ電力を供給させる。

図３は、非停電時における電気機器８０への電力供給状態の一例を模式的に示す。非停電時においては、電力供給システム１０は連系運転モードで制御される。

連系運転モードにおいては、電気機器８０が必要とする電力に比べて自家発電システムから供給できる電力に余剰が生じた場合には、余剰分の電力を電力系統に逆潮流させることができる。また、制御部２４は、必要に応じて電力系統からの電力で蓄電池２２を充電させる。例えば、深夜電力で蓄電池２２を充電させる。また、制御部２４は、例えば深夜電力以外の時間帯において、自家発電システムから供給する電力が不足する場合に、蓄電池２２を放電させる。自家発電システムおよび蓄電池２２から供給できる合計の電力が、電気機器８０が必要とする電力に比べて不足することを条件として、電力系統から不足分の電力を取得してもよい。

図４は、停電時における電気機器８０への電力供給状態を模式的に示す。停電時には、第１開閉器２０１、第２開閉器２０２および第５開閉器２０５によって自家発電システムおよび蓄電システム２０が電力系統から解列される。また、第３開閉器２０３および第４開閉器２０４により、太陽光発電装置３０および蓄電システム２０が配電線側電路２８０に接続される。

このため、蓄電システム２０、太陽光発電装置３０および燃料電池システム４０から、配電線１３０やコンセント１４０を介して電気機器８０へ電力を供給できる。したがって、非停電時に使用している配電線１３０やコンセント１４０を介して電力を供給することができる。このため、太陽光発電装置３０が有する、停電等の電力系統に異常が検出された場合に切り替わる非常用の専用コンセント等に電気機器８０をつなぎ替える必要がない。

図５は、停電を検出した場合の処理フローの一例を示す。本フローは、停電を検出した場合に開始される。本フローの処理は、主として制御部２４が主体となって実行する。

本フローが開始すると、ステップＳ５０２において、制御部２４は、第１開閉器２０１、第２開閉器２０２、および、第５開閉器２０５を開ける。これにより、制御部２４は、配電線１３０、燃料電池システム４０および蓄電システム２０を電力系統から解列させる。続いて、ステップＳ５０４において、制御部２４は第３開閉器２０３および第４開閉器２０４を閉じる。これにより、太陽光発電装置３０および蓄電システム２０を配電線側電路２８０に接続することができる。

続いて、ステップＳ５０６において、停電時の電力制御を行う。ステップＳ５０６の処理については、図６に関連して説明する。続いて、ステップＳ５０７において、制御部２４は、復電したか否かを判断する。例えば、制御部２４は、系統側電路２５０の周波数の変動、電圧の変動等に基づいて、復電したか否かを判断する。ステップＳ５０７で復電していないと判断された場合は、ステップＳ５０６に処理を移行する。

ステップＳ５０７の判断で復電したと判断された場合は、制御部２４は、第３開閉器２０３および第４開閉器２０４を開ける（ステップＳ５０８）。そして、制御部２４は、第１開閉器２０１、第２開閉器２０２および第５開閉器２０５を閉じることにより、太陽光発電装置３０および蓄電システム２０を系統側電路２５０に接続して（ステップＳ５１０）、処理を終了する。このように、制御部２４は、電力系統の異常が検出された後に当該異常が解消された場合に、第３開閉器２０３および第４開閉器２０４を開き、第１開閉器２０１、第２開閉器２０２および第５開閉器２０５を閉じる。

図６は、停電時における電力制御フローの一例を示す。本電力制御フローは、図５のステップＳ５０６における詳細な処理フローとして適用できる。

本フローが開始すると、ステップＳ６０２において、制御部２４は、太陽光発電装置３０および燃料電池システム４０からの発電電力が余剰であるか否かを判断する。例えば、制御部２４は、給電線１５０および給電線１６０で検出された電圧等の情報に基づいて、発電電力が余剰であるか否かを判断する。

発電電力が余剰であると判断された場合、制御部２４は、蓄電池２２が満充電状態にあるか否かを判断する（ステップＳ６０４）。例えば、蓄電池２２の直流の出力電圧等に基づいて、蓄電池２２が満充電状態にあるか否かを判断する。満充電状態にないと判断された場合、制御部２４は、蓄電池２２を充電する（ステップＳ６０６）。

ステップＳ６０４において、蓄電池２２が満充電であると判断された場合、パワーコンディショナ３４およびパワーコンディショナ４４の少なくとも一方の制御により、太陽光発電装置３０および燃料電池システム４０から供給される合計の電力が、電気機器８０により必要とされる電力に適合するように調節される（ステップＳ６１２）。

ステップＳ６０２において、太陽光発電装置３０および燃料電池システム４０からの発電電力が余剰でないと判断された場合、制御部２４は、蓄電池２２の残存容量の有無を判断する（ステップＳ６２２）。例えば、制御部２４は、蓄電池２２の直流の出力電圧等に基づいて残存容量を推定し、残存容量の推定値が予め定められた基準値以上である場合に、蓄電池２２の残存容量があると判断する。制御部２４は、残存容量の推定値が当該基準値より小さい場合に、蓄電池２２の残存容量がないと判断する。

ステップＳ６２２において、蓄電池２２の残存容量があると判断された場合、制御部２４は、電気機器８０が必要とする電力に対する不足分の電力を、蓄電池２２を放電させることにより供給させる（ステップＳ６２４）。蓄電池２２の残存容量がない場合、太陽光発電装置３０および燃料電池システム４０から供給される合計の電力を、電気機器８０により必要とされる電力に適合させるべく、燃料電池システム４０が発電する電力を増加させる（ステップＳ６３２）。ステップＳ６０６、ステップＳ６１２、ステップＳ６３２の処理が完了すると、本フローを終了する。

このように、制御部２４は、電力系統に異常が検出された場合に、太陽光発電装置３０が発電し電気機器８０により消費されない余剰の電力を、蓄電池２２に供給して蓄電させる。具体的には、制御部２４は、電力系統に異常が検出された場合に、太陽光発電装置３０の発電電力が電気機器８０の消費電力と比較して不足することを条件として、不足分の電力を蓄電池２２から配電線１３０へ供給させる。

図７は、非停電時における電力制御結果の一例を概略的に示す。ここで、時間帯別電灯契約によって、昼間時間よりも夜間時間において電力量料金単価が安く設定されているとする。本例では、一日のうちの７時から２３時までを昼間時間する。また、０時から７時までと２３時から２４時までとを夜間時間とする。夜間時間は、いわゆる深夜電力の時間帯の一例である。

電力供給システム１０では、夜間時間に電力系統からの電力を積極的に利用して、蓄電池２２を充電する。具体的には、制御部２４は、２３時になると、蓄電池２２の充電を開始させる。例えば、制御部２４は、翌朝７時までに蓄電池２２が満充電になるよう、蓄電池２２の充電を制御する。また、燃料電池システム４０は、翌朝の給湯需要が少なくとも満たされるように、夜間時間内の予め定められた時間から運転が開始されるようプリセットされる。燃料電池システム４０は、夜間時間における電気機器８０の消費電力を考慮して、比較的に低い出力で運転される。

電力供給システム１０では、夜間時間において、蓄電池２２の充電電力および電気機器８０の消費電力は、主として電力系統からの電力で賄われる。すなわち、夜間時間において、太陽光発電装置３０における発電電力が実質的になく、燃料電池システム４０が運転されていない時間帯では、蓄電池２２の充電電力および電気機器８０の消費電力の全てを、電力系統からの電力で賄う。燃料電池システム４０が運転されている時間帯では、蓄電池２２の充電電力および電気機器８０の消費電力の合計の電力から、燃料電池システム４０から供給される電力を差し引いた分の電力を、電力系統から賄う。

夜間時間においても、例えば太陽が昇るにつれて太陽光発電装置３０における発電電力が上昇する。太陽光発電装置３０から実質的に電力が供給される場合、蓄電池２２の充電電力および電気機器８０の消費電力の合計の電力から、太陽光発電装置３０および燃料電池システム４０から供給される合計の電力を差し引いた分の電力を、電力系統から賄う。夜間時間において、蓄電池２２の充電電力および電気機器８０の消費電力の合計の電力に対して余剰の電力が生じた場合は、余剰分の電力が売電される。

このように、制御部２４は、異常が検出されていない深夜電力の時間帯において、電力系統からの深夜電力で蓄電池２２を充電する。制御部２４は、異常が検出されていない深夜電力の時間帯において、電気機器８０が消費する電力の少なくとも一部を深夜電力から供給しつつ深夜電力で蓄電池２２を充電する。

７時になると、昼間時間における比較的に高い電力量料金単価を考慮して、電力系統から電力が供給されないようにすべく、制御部２４は蓄電池２２の充電を停止させ、燃料電池システム４０および太陽光発電装置３０の発電電力が不足した場合に蓄電池２２から放電させるように待機させる。

昼間時間においては、日中の電力需要だけでなく、夕方以降の浴槽への湯張りに要する給湯需要を考慮して、燃料電池システム４０は、昼間時間の時刻等に応じて予め定められた出力で運転するようプリセットされる。昼間時間においては、電気機器８０が必要とする電力に対して、太陽光発電装置３０および燃料電池システム４０の合計の発電電力に余剰が生じた場合、余剰分の電力は売電される。日中において太陽光発電装置３０の発電電力が増加すると、売電電力も増加する。昼間時間においては比較的に高い単価で売電することが期待でき、経済的なメリットが大きい。

このように、制御部２４は、電力系統に異常が検出されていない深夜電力の時間帯以外の時間帯において、太陽光発電装置３０および燃料電池が発電する電力が不足する場合に、不足する電力を蓄電池２２から供給する。特に、制御部２４は、電力系統に異常が検出されていない深夜電力の時間帯以外の時間帯において、太陽光発電装置３０および燃料電池システム４０が発電する電力が余剰である場合に、余剰の電力を太陽光発電装置３０から電力系統に逆潮流させる。昼間の時間帯において余剰電力が生じた場合でも、蓄電池２２を充電せずに売電をすることで、経済的なメリットを極大化することができる。ただし、モニタ装置２８によって、深夜電力による蓄電池２２の充電を解除し、余剰電力を蓄電池２２に充電することも可能とする。

夕刻になり太陽光発電装置３０の発電電力が低下すると、電気機器８０が必要とする電力は、主として燃料電池システム４０の発電電力および蓄電システム２０からの放電によって供給される。２３時になると、制御部２４は蓄電池２２からの放電を停止させ、電力系統の電力による蓄電池２２の充電を開始させる。

このように、制御部２４は、異常が検出されていない深夜電力の時間帯以外の時間帯において、電気機器８０が消費する電力の少なくとも一部を太陽光発電装置３０から供給する。また、制御部２４は、異常が検出されていない深夜電力の時間帯以外の時間帯において、配電線１３０に接続された池燃料電池システム４０から、電気機器８０が消費する電力の一部を供給する。

電力供給システム１０によれば、停電時においても、蓄電システム２０、太陽光発電装置３０および燃料電池システム４０から、配電線１３０を介して電力を供給することができる。非停電時においては、夜間時間における電力量料金単価および日中における電力の売電単価を考慮して、一日におけるトータルのコストが最適化されるように各部を制御することで、トータルのコストを削減することができる。

なお、電力供給システム１０の機能を説明するにあたり、分電部５０が、分電盤の一部としての電流制限器２３０等の機能と、電源切替部２００の機能とを有するとした。しかし、電源切替部２００の機能を分かり易く説明することを目的として、分電部５０の機能ブロックとして電源切替部２００の機能を記載したのであって、電源切替部２００の機能が分電盤に組み込まれるべきことを意味するものではない。電源切替部２００の機能の少なくとも一部は、任意の装置に内蔵させることもできる。また、電源切替部２００の機能の少なくとも一部を、任意の装置に付帯した装置として実現することもできる。例えば、電源切替部２００の少なくとも一部の機能をパワーコンディショナ３４に内蔵することができる。また、電源切替部２００の少なくとも一部の機能をパワーコンディショナ３４に付帯した切替装置として実現することもできる。また、当該切替装置を、パワーコンディショナ３４、太陽電池モジュール３２とともに太陽光発電システムとして実現することもできる。また、電源切替部２００の一部の機能を蓄電システム２０に内蔵できる。また、電源切替部２００の一部の機能を蓄電システム２０に付帯する切替装置として実現することもできる。制御部２４の機能についても同様であり、切替装置に組み込むこともできるし、パワーコンディショナ３４、蓄電システム２０内の種々の装置に内蔵することができる。

上記の説明において、制御部２４の動作として説明した処理は、プロセッサがプログラムに従ってコンピュータが有する各ハードウェアを制御することにより実現することができる。すなわち、本実施形態の電力供給システム１０に関連して説明した制御部２４の処理は、プロセッサがプログラムに従って動作して各ハードウェアを制御することにより、プロセッサ、メモリ等を含む各ハードウェアとプログラムとが協働して動作することにより実現することができる。コンピュータは、上述した処理の実行を制御するプログラムをロードして、読み込んだプログラムに従って動作して、当該処理を実行してよい。コンピュータは、当該プログラムを記憶しているコンピュータ読取可能な記録媒体から当該プログラムをロードすることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 電力供給システム、２０ 蓄電システム、２２ 蓄電池、２４ 制御部、２６ 切替部、２８ モニタ装置、３０ 太陽光発電装置、３２ 太陽電池モジュール、３４ パワーコンディショナ、４０ 燃料電池システム、４２ 燃料電池、４４ パワーコンディショナ、４６ 燃料電池ユニット、４８ 貯湯槽、５０ 分電部、８０ 電気機器、１１０ 積算電力量計、１２０ 幹線、１３０ 配電線、１４０ コンセント、１５０ 給電線、１６０ 給電線、１７０ ガスボンベ、１８０ 給湯器、１９０ 建物、２００ 電源切替部、２０１ 第１開閉器、２０２ 第２開閉器、２０３ 第３開閉器、２０４ 第４開閉器、２０５ 第５開閉器、２０８ ＡＣ／ＤＣコンバータ、２０９ トランス、２１０ 分岐線、２２０ 検出器、２３０ 電流制限器、２４０ 漏電遮断器、２５０ 系統側電路、２８０ 配電線側電路、２９０ 配電線用遮断器

Claims (13)

1. 電力を消費する電気機器へ電力を供給する配電線と電力系統との間に設けられた第１開閉器と、
   前記電力系統と連系する太陽光発電装置と、前記電力系統と前記太陽光発電装置との連係点との間に設けられた第２開閉器と、
   前記太陽光発電装置と前記配電線との間に設けられた第３開閉器と、
   前記電力系統の異常が検出された場合に、前記第１開閉器を開いて前記配電線を前記電力系統から解列させるとともに前記第２開閉器を開いて前記太陽光発電装置を前記電力系統から解列させ、前記第３開閉器を閉じて前記配電線と前記太陽光発電装置とを接続して、前記太陽光発電装置から前記配電線へ電力を供給する制御部と
   を備える電力制御装置。
2. 前記配電線と蓄電池との間に設けられた第４開閉器と、
   前記電力系統と前記蓄電池との間に設けられた第５開閉器と
   をさらに備え、
   前記制御部は、前記異常が検出された場合に、前記第５開閉器を開けて前記蓄電池を前記電力系統から解列させ、前記第４開閉器を閉じて前記配電線と前記蓄電池とを接続する
   請求項１に記載の電力制御装置。
3. 前記制御部は、前記異常が検出されている間、前記太陽光発電装置が発電し前記電気機器により消費されない余剰の電力を、前記蓄電池に供給して蓄電させる
   請求項２に記載の電力制御装置。
4. 前記制御部は、前記異常が検出されている間、前記太陽光発電装置の発電電力が前記電気機器の消費電力と比較して不足することを条件として、不足分の電力を前記蓄電池から前記配電線へ供給させる
   請求項３に記載の電力制御装置。
5. 前記制御部は、前記異常が検出された後に前記異常が解消された場合に、前記第３開閉器および前記第４開閉器を開き、前記第１開閉器、前記第２開閉器および前記第５開閉器を閉じる
   請求項２から４のいずれか一項に記載の電力制御装置。
6. 前記制御部は、前記異常が検出されていない深夜電力の時間帯において、前記電力系統からの深夜電力で前記蓄電池を充電する
   請求項２から５のいずれか一項に記載の電力制御装置。
7. 前記制御部は、前記異常が検出されていない前記深夜電力の時間帯において、前記電気機器が消費する電力の少なくとも一部を前記深夜電力から供給しつつ前記深夜電力で前記蓄電池を充電する
   請求項６に記載の電力制御装置。
8. 前記制御部は、前記異常が検出されていない前記深夜電力の時間帯以外の時間帯において、前記配電線に接続された燃料電池から、前記電気機器が消費する電力の一部を供給する
   請求項６または７に記載の電力制御装置。
9. 前記制御部は、前記異常が検出されていない前記深夜電力の時間帯以外の時間帯において、前記太陽光発電装置および前記燃料電池が発電する電力が不足する場合に、不足する電力を前記蓄電池から供給する
   請求項８に記載の電力制御装置。
10. 前記制御部は、前記異常が検出されていない前記深夜電力の時間帯以外の時間帯において、前記太陽光発電装置および前記燃料電池が発電する電力が余剰である場合に、余剰の電力を前記太陽光発電装置から前記電力系統に逆潮流させる
    請求項９に記載の電力制御装置。
11. 前記太陽光発電装置と、
    前記蓄電池と、
    請求項２から１０のいずれか一項に記載の電力制御装置と
    を備える電力供給システム。
12. 電力系統の異常が検出された場合に、電力を消費する電気機器へ電力を供給する配電線と電力系統との間に設けられた第１開閉器を開いて、前記配電線を前記電力系統から解列させるとともに、前記電力系統と連系する太陽光発電装置と、前記電力系統と前記太陽光発電装置との連係点との間に設けられた第２開閉器を開いて、前記太陽光発電装置を前記電力系統から解列させる段階と、
    前記太陽光発電装置と前記配電線との間に設けられた第３開閉器を閉じて前記配電線と前記太陽光発電装置とを接続して、前記太陽光発電装置から前記配電線へ電力を供給する段階と
    を備える電力制御方法。
13. コンピュータに、
    電力を消費する電気機器へ電力を供給する配電線と電力系統との間に設けられた第１開閉器と、前記電力系統と連系する太陽光発電装置と、前記電力系統と前記太陽光発電装置との連係点との間に設けられた第２開閉器と、前記太陽光発電装置と前記配電線との間に設けられた第３開閉器とを制御する制御部
    として機能させ、
    前記制御部は、前記電力系統の異常が検出された場合に、前記第１開閉器を開いて前記配電線を前記電力系統から解列させるとともに前記第２開閉器を開いて前記太陽光発電装置を前記電力系統から解列させ、前記第３開閉器を閉じて前記配電線と前記太陽光発電装置とを接続して、前記太陽光発電装置から前記配電線へ電力を供給する
    プログラム。

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