JP2013158098A - 発電システム及びその制御方法並びに制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】停電時であっても出力制限なく自立運転すること。
【解決手段】太陽光発電装置６で発電された直流電力を交流電力に変換して電力系統４０側に出力するパワーコンディショナ２と、太陽光発電装置６で発電された直流電力を蓄電する蓄電池３と、パワーコンディショナ２から出力された無効電力を吸収するように制御される無効電力吸収部１２と、電力系統４０の電圧が第１閾値より小さくなる低電圧事象が発生した場合に電力系統４０側と切り離させ、低電圧事象が発生していない場合に電力系統４０側と接続させる第１切替部４１とを備え、第１切替部４１が切り離される場合に第１接続点Ｘにおいて、インバータを介して蓄電池３とパワーコンディショナ２とを接続させ、第２接続点Ｙにおいて、無効電力吸収部１２とパワーコンディショナ２とを接続させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電システム及びその制御方法並びに制御プログラムに関するものである。

太陽光発電システムや風力発電システム等の発電システムでは、一般的に、系統連系運転方式と自立運転方式との２つの運転方式がある。系統連系運転方式は、発電装置により発電した直流電力を交流電力に変換し、電力会社等の電力系統に接続し、負荷系統に供給する電力に余剰が生じた場合に、電力会社等の電力系統へ電力を供給する運転方式である。自立運転方式は、蓄電装置が蓄電している直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する運転方式であり、パワーコンディショナに連結される負荷設備に対して安定した電力供給を行う運転方式である。
停電時など電力系統が使用できない場合には、パワーコンディショナを自立運転させることで負荷に電力を供給する場合がある。

また、パワーコンディショナは、電力系統及び負荷設備に対して直流を交流に変換するとともに電力供給を安定して行うための装置であり、直流の発電装置と電力系統との間に設置され、一般的に、発電装置から出力された直流電力を昇圧する昇圧回路、昇圧回路で昇圧された直流電力を電力系統側の交流電力に変換するインバータ、インバータで変換された交流電力にフィルタ処理を施すフィルタ回路等から構成される。
下記特許文献１では、電力系統が使用できない場合にはパワーコンディショナを自立運転させ、停電時の電源には太陽電池や自家発電機や蓄電池を用い、負荷に電力を供給する技術が提案されている。

特開２０１０−１７８６１１号公報

しかしながら、従来の方法では、停電時などの自立運転におけるパワーコンディショナの最大出力値は、系統連系運転の場合のパワーコンディショナの出力容量に対して低い値に制限されている場合がある。このため、自立運転時には、太陽光発電システムなどの発電装置がパワーコンディショナの最大出力容量値相当の大きさの電力を出力していてもパワーコンディショナで最大出力容量より低い値に出力制限され、せっかく発電装置で発電された電力が有効利用できないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、停電時であっても出力制限なく自立運転できる発電システム及びその制御方法並びに制御プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、電力系統と連系して負荷設備へ電力供給する発電システムであって、前記電力系統に連系される発電装置と、前記発電装置で発電された直流電力を交流電力に変換し、変換後の該交流電力を前記電力系統側に出力するパワーコンディショナと、前記発電装置と接続され、前記発電装置で発電された直流電力を蓄電する蓄電手段と、前記パワーコンディショナから出力された無効電力を吸収するように制御される無効電力吸収手段と、前記無効電力吸収手段を制御する第１制御手段と、前記電力系統の電圧が第１閾値より小さくなる低電圧事象が発生したと判定された場合に、前記電力系統側と切り離し、前記低電圧事象が発生していないと判定された場合には、前記電力系統側と接続させる第１切替手段と、前記第１切替手段が切り離される場合に、前記電力系統と前記パワーコンディショナとの間の第１接続点において、インバータを介して前記蓄電手段と前記パワーコンディショナとを接続させ、前記第１接続点と前記パワーコンディショナとの間の第２接続点において、前記無効電力吸収手段と前記パワーコンディショナとを接続させる第２制御手段とを具備する発電システムを提供する。

このような構成によれば、電力系統側に低電圧事象が発生しておらず電圧が正常な時は、発電される直流電力が、パワーコンディショナによって交流電力に変換されて電力系統側に出力され、また発電装置と接続された蓄電手段によって蓄電される。発電された電力または蓄電された電力は、発電システムに連系している負荷設備で利用することもできる。電力系統の電圧が第１閾値より小さくなる低電圧事象が発生したと判定される場合には、電力系統側と第１切替手段によって切り離され、電力系統とパワーコンディショナとの間の第１接続点でインバータを介して蓄電手段とパワーコンディショナの出力とが接続される。第１接続点とパワーコンディショナとの間の第２接続点において、無効電力吸収手段と、パワーコンディショナの出力とが接続され、パワーコンディショナから出力される無効電力が吸収されるように制御される。

このようなシステムにおいて、停電等の低電圧事象が発生した場合には、電力系統側から切り離しされるに際して、パワーコンディショナは、系統連系保護機能と、能動的方式の無効電力変動方式を利用した単独運転を防止する機能のいずれかが発生した場合に、パワーコンディショナの保護機能が作動しパワーコンディショナの運転が停止する。
本発明は、電力系統側から切り離しされるので、蓄電手段で蓄電された電力が電力系統へと逆潮流されず、発電装置で発電された直流電力は、パワーコンディショナ側に供給される。これにより、パワーコンディショナはパワーコンディショナの出力電力の電圧、周波数が所定範囲内の値で検出されるので、パワーコンディショナの系統連系保護機能は働かず、パワーコンディショナの運転が停止されることがない。

また、蓄電手段から供給される電力が、電力系統側から供給される場合の電力と比較して小さい場合であっても、パワーコンディショナの電力系統側には、パワーコンディショナが与える無効電力を吸収するように第１制御手段で制御される無効電力吸収手段が接続されているので、能動的方式の無効電力変動方式を利用した単独運転を防止する機能は働かず、パワーコンディショナの運転が停止されることがない。
これにより、自立運転をする場合の出力が最大出力容量よりも低い容量に制限されるような制御機能を保有するパワーコンディショナを利用している場合であっても、停電時には、パワーコンディショナの出力電力は系統電力側の電力が蓄電手段から供給される電力に置き換えられるので、パワーコンディショナは系統連系している場合のように運転され、パワーコンディショナの出力が制限されずに自立運転でき、発電装置で発電された電力を蓄電手段または発電システムに連系した負荷設備に有効利用することができる。

また、発電装置と蓄電手段とを併用するので、発電装置の出力変動がある場合であっても、蓄電手段から負荷設備側に対しても電力供給されることにより、出力変動分を吸収して負荷に電力供給することとなり、負荷設備への電力供給を略一定に保つことができる。
さらに、発電装置で発電された直流電力が直接蓄電手段に蓄電されるので、蓄電手段の過放電を防ぐ。

上記発電システムの前記無効電力吸収手段は、前記パワーコンディショナから出力される無効電力と、前記パワーコンディショナが出力する無効電力を所定間隔で周期的に変動させる信号である無効電力変動信号とに基づいて決定される制御量を用いて、前記パワーコンディショナから出力された無効電力を吸収するように制御されることとしてもよい。
これにより、パワーコンディショナから出力された無効電力を確実に吸収することができる。

上記発電システムにおいて、前記第１接続点と前記インバータとの間に設けられ、前記低電圧事象が発生したと判定された場合に接続され、前記低電圧事象が発生していないと判定された場合には切り離しされる第２切替手段と、前記第２接続点と前記無効電力吸収手段との間に設けられ、前記低電圧事象が発生したと判定された場合に接続され、前記低電圧事象が発生していないと判定された場合には切り離しされる第３切替手段とを具備し、前記第２制御手段は、前記低電圧事象が発生したか否かを判定し、判定結果に基づいて、前記第１切替手段、前記第２切替手段、及び前記第３切替手段の接続と切り離しを制御することとしてもよい。

このように、パワーコンディショナと蓄電手段との接続と切り離しを第２切替手段によって、及びパワーコンディショナと無効電力吸収手段との接続と切り離しを第３切替手段によって、第２制御手段の制御にて簡便に切り替えられる。

上記発電システムの前記第１制御手段は、前記パワーコンディショナから出力される電圧と電流の位相差を測定し、該位相差と前記無効電力変動信号とに基づいて、吸収する無効電力量を決定する調整量決定手段と、コイル及びコンデンサを備え、前記調整量決定手段において決定された前記無効電力量の無効電力を吸収する前記無効電力吸収手段とを具備することとしてもよい。
コイル及びコンデンサによって、吸収する無効電力量を簡便に調整できる。

上記発電システムにおいて、前記発電装置と前記蓄電手段との間に設けられ、前記発電装置と前記蓄電手段とを接続または切り離しする第４切替手段を具備し、前記蓄電手段の蓄電量が第２閾値以上となった場合には、前記第４切替手段を切り離す第３制御手段を具備することとしてもよい。
蓄電手段の蓄電量が第２閾値以上になった場合には、第４切替手段を切り離すことにより、蓄電手段の過充電を防ぐ。

上記発電システムの前記第１制御手段と前記第２制御手段とは、前記発電装置及び前記蓄電手段から供給される直流電力のうち、少なくともどちらか一方から直流電力を取得することとしてもよい。
第１制御手段及び第２制御手段の電力を電力系統側から取得する場合には、停電時などの低電力事象が発生した場合には電力供給されなくなる虞があるが、発電装置或いは蓄電手段側から供給される直流電力を取得することにより、安定した電力供給がなされ、自立運転をする場合の第１切替手段から第３切替手段の切り替え制御の安全性を向上させることができる。

上記発電システムの前記蓄電手段から、前記パワーコンディショナに放出される電力は、前記パワーコンディショナの出力最大電力容量の１割以下とすることとしてもよい。
これにより、小さい容量の蓄電手段と簡素なインバータとによる安価なシステムによって発電システムを構築することができる。

本発明は、電力系統と連系して負荷設備へ電力供給する発電システムの制御方法であって、電力系統の電圧が第１閾値より小さくなる低電圧事象が発生したと判定された場合に、前記電力系統側と第１切替手段によって切り離し、前記低電圧事象が発生していないと判定された場合には、前記電力系統側と前記第１切替手段によって接続させる過程と、前記第１切替手段が切り離される場合に、前記電力系統に連系される発電装置で発電された直流電力を交流電力に変換し、変換後の該交流電力を前記電力系統側に出力する前記パワーコンディショナと、前記電力系統との間の第１接続点において、インバータを介して、前記発電装置と接続され前記発電装置で発電された直流電力を蓄電する蓄電手段と前記パワーコンディショナとを接続させる過程と、前記第１接続点と前記パワーコンディショナとの間の第２接続点において、第１制御手段の制御によりパワーコンディショナから出力された無効電力を吸収させる前記無効電力吸収手段と前記パワーコンディショナとを接続させる過程とを有する発電システムの制御方法を提供する。

本発明は、電力系統と連系して負荷設備へ電力供給する発電システムの制御プログラムであって、電力系統の電圧が第１閾値より小さくなる低電圧事象が発生したと判定された場合に、前記電力系統側と第１切替手段によって切り離し、前記低電圧事象が発生していないと判定された場合には、前記電力系統側と前記第１切替手段によって接続させる処理と、前記第１切替手段が切り離される場合に、前記電力系統に連系される発電装置で発電された直流電力を交流電力に変換し、変換後の該交流電力を前記電力系統側に出力する前記パワーコンディショナと、前記電力系統との間の第１接続点において、インバータを介して、前記発電装置と接続され前記発電装置で発電された直流電力を蓄電する蓄電手段と前記パワーコンディショナとを接続させる処理と、前記第１接続点と前記パワーコンディショナとの間の第２接続点において、第１制御手段の制御によりパワーコンディショナから出力された無効電力を吸収させる前記無効電力吸収手段と前記パワーコンディショナとを接続させる処理とをコンピュータに実行させるための発電システムの制御プログラムを提供する。

本発明は、停電時であってもパワーコンディショナによる出力制限なく自立運転できるので、発電された電力を有効利用できるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る発電システムの系統連系時の概略構成を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る発電システムの停電時の概略構成を示した図である。

〔第１の実施形態〕
以下に、本発明に係る発電システム及びその制御方法並びに制御プログラムの実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る発電システム１の概略構成を示した図である。図１に示されるように、発電システム１は、パワーコンディショナ（以下「ＰＣＳ」という）２、蓄電池（蓄電手段）３、負荷設備４、インバータ５、太陽光発電装置（発電装置）６、接続箱７、無効電力計測部８、電圧計測部９ａ，９ｂ、第１制御部（第１制御手段）１０、第２制御部（第２制御手段）２０、第３制御部（第３制御手段）３０、第１切替部（第１切替手段）４１、第２切替部（第２切替手段）４２、第３切替部（第３切替手段）４３、第４切替部（第４切替手段）４４、及び第５切替部４５を備えている。また、発電システム１は、電力系統４０と接続（連系）している。

本実施形態においては、発電装置は、直流で出力されるものであり、太陽光発電装置である場合を例に挙げて説明するが、これに限定されず、例えば、風力発電装置、燃料電池装置、熱電発電装置等の系統連系用パワーコンディショナを用いた発電装置であればよい。また、発電装置の規模も特に限定されない。

太陽光発電装置６は、屋根の上などの太陽光が照射される位置に備えられ、太陽光によって発電し、自然エネルギーを利用して発電された発電電力をケーブル等を介して、出力する。
接続箱７は、太陽光発電装置６と、ＰＣＳ２及び蓄電池３が接続される。太陽光発電装置６で発電された直流電力は、接続箱７を介してＰＣＳ２側に出力されるとともに、蓄電池３側に出力される。

蓄電池３は、太陽光発電装置６と接続されると太陽光発電装置６で発電された直流電力を蓄電する。また、蓄電池３は、インバータ５を介してＰＣＳ２の出力側と接続されると上流側（負荷設備４または電力系統４０へと出力する方向）に放電する。なお、蓄電池３としては、鉛蓄電池、ニッケル−ＭＨ蓄電池、リチウム蓄電池などが利用できるが、特に蓄電池の種類を限定するものではない。
電圧計測部９ａは、蓄電池３の上流側に設けられ、蓄電池の充電された容量を示す電圧状態を計測し、計測結果を第３制御部３０に出力する。
電圧計測部９ｂは、電力系統４０の電力を計測し、計測結果を第２制御部２０に出力する。

インバータ５は、蓄電池３に蓄電された直流電力を交流電力に変換して上流側に出力する。具体的には、第２切替部４２が接続状態とされた場合に、インバータ５は、蓄電池３に蓄電された直流電力を交流電力に変換して、ＰＣＳ２と電力系統４０との間に設けられる第１接続点Ｘ側に変換後の交流電力を出力する。また、インバータ５は双方向インバータを用いることにすることで蓄電池３の充電容量が少ない場合に、電力系統４０の交流電力を直流に変換して蓄電池３の充電を行っても良い。ただし双方向インバータを用いる場合はコストアップ要因になるので、発電システム１の容量、とくに太陽光発電装置６の発電量に対して蓄電池３の容量の割合が大きなものに、特に効果的である。
ＰＣＳ２は、図示しない昇圧装置、インバータ、ノイズフィルタ等を備えており、太陽光発電装置６によって発電された直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を電力系統４０側に出力する。つまり、ＰＣＳ２は、直流電力を交流電力に変換する片方向変換（単一方向変換）のパワーコンディショナである。
無効電力計測部８は、ＰＣＳ２から電力系統４０側に出力される無効電力を計測し、計測結果を第１制御部１０に出力する。

第１制御部１０は、無効電力吸収部１２を制御する。具体的には、第１制御部１０は、調整量決定部（調整量決定手段）１１、及び無効電力吸収部（無効電力吸収手段）１２を備えている。
調整量決定部１１は、ＰＣＳ２から出力される無効電力の値、及びＰＣＳ２が出力する無効電力を所定間隔で周期的に変動させる信号である無効電力変動信号を取得し、ＰＣＳ２から出力される電圧と電流の位相差を測定し、該位相差と無効電力変動信号とに基づいて、第２接続点Ｙを介して吸収する無効電力量を決定する。
無効電力吸収部１２は、ＰＣＳ２から出力される無効電力を吸収するように制御される。また、無効電力吸収部１２は、ＰＣＳ２から出力される無効電力と、ＰＣＳ２が出力する無効電力を所定間隔で周期的に変動させる信号である無効電力変動信号とに基づいて決定される制御量を用いて、ＰＣＳ２から出力された無効電力を吸収するように第１制御部１０により制御される。

無効電力吸収部１２は、図示しないコイル及びコンデンサ備えて構成されており、調整量決定部１１によって決定された無効電力量の無効電力を吸収し、位相差をなくす。

第２制御部２０は、低電圧事象が発生したか否かを判定し、判定結果に基づいて、第１切替部４１、第２切替部４２、及び第３切替部４３の接続と切り離しを制御する。具体的には、第２制御部２０は、電力系統４０の電圧が第１閾値より小さくなる低電圧事象が発生したと判定した場合に、電力系統４０側と第１切替部４１で切り離し、低電圧事象が発生していないと判定した場合に、電力系統４０側と第１切替部４１で接続する。

また第２制御部２０は、第１切替手段を切り離す場合に、電力系統４０とＰＣＳ２との間の第１接続点Ｘにおいて、インバータ５を介して蓄電池３とＰＣＳ２とを接続させ、第１接続点ＸとＰＣＳ２との間の第２接続点Ｙにおいて、無効電力吸収部１２とＰＣＳ２とを接続させる。換言すると、第２制御部２０は、低電圧事象が発生したと判定した場合に、第１接続点Ｘとインバータ５との間に設けられる第２切替部４２を接続させ、低電圧事象が発生していないと判定した場合には第２切替部４２を切り離す。また、第２制御部２０は、低電圧事象が発生したと判定した場合に、第２接続点Ｙと無効電力吸収部１２との間に設けられる第３切替部４３を接続させ、低電圧事象が発生していないと判定した場合に第３切替部４３を切り離す。

より具体的には、第２制御部２０は、判定部２１と切替制御部２２を備えている。また、第１制御部１０と第２制御部２０の電源は、通常は電力系統４０側から取得し、電力系統４０が停電した場合には独立に電源を保有するバックアップ電源（ＵＰＳ）を保有してもよい。

判定部２１は、電圧計測部９ｂから電力系統４０の電圧の情報を取得し、第１閾値より小さいか否かを判定し、第１閾値より小さい場合に電圧系統４０側で低電圧事象が発生したと判定して、低電圧事象が発生したことを切替制御部２２に通知する。例えば、ＰＣＳ２の交流不足電圧を検出する電圧設定の下限値が８０Ｖ、動作時限の上限値を２秒とする場合には、第２制御部２０は、第１閾値を７０Ｖと設定し、第１閾値より小さい状態が３秒以上継続した場合に停電が発生したと判定する。
切替制御部２２は、低電圧事象の発生が通知されると、図２に示されるように、第１切替部４１を切り離し状態とする制御をし、さらに第２切替部４２及び第２切替部４３を接続状態に切り替える制御をする。

また、ＰＣＳ２の保護機能が作動しＰＣＳ２の運転が停止する場合には、第２制御部２０は、第５切替部４５を切り離し状態にする。
第３制御部３０は、蓄電池３の蓄電量（充電状態）に応じて、第４切替部４４の接続と切り離しを切り替え、太陽光発電装置６からの直流電力の充電を制御する。具体的には、第３制御部３０は、蓄電池３の蓄電量が、第２閾値以上である場合に、第４切替部４４を切り離し状態にし、蓄電池３の蓄電量が、第２閾値より小さい場合には、第４切替部４４を接続状態にする。このように、蓄電池３の蓄電量に応じて充電の停止と開始を切り替え、過充電を防ぐことができる。
蓄電池３の蓄電量（充電状態）は、蓄電池３の出力側にある電圧測定部９ａにより換算することができる。またこの場合は第２閾値も電圧値により設定される。

負荷設備４は、ＰＣＳ２と第１切替部４１との間に接続される。また、負荷設備４は、第１切替部４１、第２切替部４２、第３切替部４３、第４切替部４４、及び第５切替部４５の接続状態に基づいて、電力系統４０、太陽光発電装置６及び蓄電池３のうち、少なくともいずれか１つから電力が供給される。例えば、電力系統４０に異常がなく、第１切替部４１は接続状態とされ、第２切替部４２及び第３切替部４３は切り離し状態（非接続状態）とされる場合には、負荷設備４は、電力系統４０及び太陽光発電装置６のうち少なくともどちらか一方から電力が供給される。また、電力系統４０において低電圧事象が発生し、第１切替部４１が切り離し状態とされ、第２切替部４２及び第３切替部４３は接続状態とされる場合には、負荷設備４は、蓄電池３及び太陽光発電装置６のうち少なくともどちらか一方から電力が供給される。

以下に、本実施形態に係る発電システム１の制御方法について説明する。
電力系統４０の電圧値を計測しており、電力系統４０の電圧値が第１閾値以上である場合には、電力系統４０は正常と判断される。この場合、図１に示されるように、制御部２０によって第１切替部４１は接続状態とされ、第２切替部４２及び第３切替部４３は切り離し状態とされ、発電システム１は連系運転している。負荷設備４には、電力系統４０及び太陽光発電装置６の少なくともいずれか１つから電力が供給されている。また、第４切替部４４が接続状態になっている場合には、太陽光発電装置６で発電された電力は、第４切替部４４によって接続される経路を通じて蓄電池３に蓄電される。電圧計測部９ａによって蓄電池３の充電状態を電圧状態で監視され、第２閾値以上の電圧値となった場合には、第３制御部によって第４切替部４４が切り離され、蓄電池３の過充電が防止されるようになっている。

電力系統４０の電圧値が第１閾値より小さくなった（例えば、停電した）場合には、図２に示されるように、第２制御部２０において電力系統４０側に低電圧事象が発生したと判定され、第１切替部４１は切り離され、第２切替部４２及び第３切替部４３は接続状態とされる。第２切替部４２が切り離し状態から接続状態にされると、インバータ５を介して蓄電池３がＰＣＳ２と接続され、蓄電池３から放電され、蓄電池３から供給される電力は、第１接続点Ｘ側に供給される。
ＰＣＳ２は、電力系統４０側の経路から蓄電池３から供給される電力が検出されるので、電力系統４０が連系状態と同等であると認識し、系統連系保護機能が働かず、ＰＣＳ２の運転は継続される。
また、第１制御部１０は、第３切替部４３が接続状態にされることによりＰＣＳ２の出力側と接続されるので、ＰＣＳ２から出力される無効電力の値を無効電力測定器８で測定し、無効電力変動信号とに基づいて、ＰＣＳ２の出力側から吸収する無効電力量を決定し、決定された無効電力量の無効電力を吸収するように無効電力吸収部１２を制御する。
さらに具体的には、第１制御部１０は、ＰＣＳ２に周期的な無効電力変動を与えた際のＰＣＳ２から出力される電圧と電流の位相差を無効電力測定器８で測定することで、無効電力変動信号を調整量決定部１１に送信し、吸収する無効電力量を決定する。調整量決定部１１において決定された無効電力量の無効電力は、無効電力吸収部１２のコイル及びコンデンサによって簡便に調整しながら吸収できる。
このため、ＰＣＳ２は、能動的方式の無効電力変動方式を利用した単独運転を防止する機能は働かず、ＰＣＳ２の運転を継続する。

このように、停電が発生し、発電システム１を電力系統４０から切り離した場合であっても、ＰＣＳ２は蓄電池３と接続されるため電力が供給され、ＰＣＳ２における周波数、電圧値等が所定範囲内に保たれるので、ＰＣＳ２は系統連系しているものと同等とみなして、系統連系保護機能が働かない。
また、ＰＣＳ２の無効電力を吸収するように無効電力吸収部１２を制御するので、能動的方式の無効電力変動方式を利用した単独運転を防止する機能は働かない。
このため、電力系統側から切り離されるに際して、ＰＣＳ２は、系統連系保護機能と、能動的方式の無効電力変動方式を利用した単独運転を防止する機能のいずれも発生しないので、ＰＣＳ２の保護機能は作動することなく運転が継続される。
これにより、太陽光発電装置６から発電される電力は、停電が発生している場合であってもＰＣＳ２は系統連系している場合のように運転され、ＰＣＳ２の出力が制限されることなく自立運転ができ、太陽光発電装置６で発電された電力を蓄電池３、または負荷設備４側に出力され有効利用することができる。また、このように蓄電池３を設けることにより、太陽光発電装置６から供給される電力に不足がある場合には、蓄電池３から電力を供給して補うことができるので、太陽光発電装置６の出力変動を吸収して、負荷設備４に供給する電力を一定に保つことができる。

上述した実施形態に係る発電システム１においては、上記処理の全て或いは一部を別途ソフトウェアを用いて処理する構成としてもよい。この場合、第１制御部１０、第２制御部２０、及び第３制御部３０のうち少なくとも１つは、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の主記憶装置、及び上記処理の全て或いは一部を実現させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、ＣＰＵが上記記憶媒体に記録されているプログラムを読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、上述の第１制御部１０，第２制御部２０，第３制御部３０のそれぞれと同様の処理を実現させる。
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

以上説明してきたように、本実施形態に係る発電システム１及びその制御方法並びにプログラムによれば、停電等の低電圧事象が発生した場合には、電力系統４０側から切り離しされるので、蓄電池３で蓄電された電力が電力系統４０へ逆潮流されず、ＰＣＳ２側に供給される。ＰＣＳ２の出力側には電力系統４０側からの電力が検出されるので、ＰＣＳ２の系統連系保護機能は働かず、ＰＣＳ２の運転が停止することがない。また、蓄電池３から供給される電力が、電力系統４０側から供給される場合の電力と比較して小さい場合であっても、ＰＣＳ２の電力系統４０側には、ＰＣＳ２が与える無効電力を吸収するように制御される第１制御部１０により制御される無効電力吸収部１２が接続されているので、能動的方式の無効電力変動方式を利用した単独運転を防止する機能は働かず、ＰＣＳ２の運転が停止されることがない。

これにより、自立運転をする場合の出力が最大出力容量よりも低い容量に制限されるＰＣＳ２を利用している場合であっても、停電時には、ＰＳＣ２の出力の系統電力４０側の電力が蓄電池３から供給される電力に置き換えられるので、ＰＣＳ２は系統連系している場合と同等のように運転され、ＰＣＳ２の出力が制限されずに自立運転でき、太陽光発電装置６で発電された電力を有効利用することができる。
また、太陽光発電装置６と蓄電池３とを併用するので、太陽光発電装置６の出力変動がある場合であっても、蓄電池３から負荷設備４側に対しても電力供給されることにより、出力変動分を吸収して負荷に電力供給することとなり、負荷設備への電力供給を略一定に保つことができる。さらに、太陽光発電装置６で発電された直流電力が直接、蓄電池３に蓄電されるので、蓄電池３の過放電を防ぐことができる。

〔変形例１〕
なお、上記第１の実施形態においては、第１制御部１０と第２制御部２０の電源は、電力系統４０側から取得することとして説明していたが、これに限定されない。例えば、太陽光発電装置６の直流電力を用いても良いし、蓄電池３の直流電力を用いても良いし、太陽光発電装置６及び蓄電池３の直流電力を両方合わせて用いてもよい。このように、直流電源を使用することにより、停電時用に容量の大きなバックアップ電源（ＵＰＳ）を別途保有しなくても、自立運転時における、第１切替部４１、第２切替部４２、及び第３切替部４３の安全性を向上させることができる。
〔変形例２〕
また、上記第１の実施形態においては、電力系統４０に停電が発生している場合に、ＰＣＳ２が電力系統４０側の経路から蓄電池３から供給される電力が検出するように蓄電池３を配置することで、ＰＣＳ２の出力側電圧が安定し、電力系統４０が連系状態と同等であると認識でき、系統連系保護機能が働かず、ＰＣＳ２の運転を継続することができる。すなわち蓄電池３は、系統連系保護機能が働かずにＰＰＣＳ２の運転を継続させることに寄与している。このとき、蓄電池３からＰＣＳ２に放出させる電力は、ＰＣＳ２の出力最大電力容量の１割以下とすることとしてもよい。
これにより、太陽電池出力の出力変動の吸収は少なくなるが、小さい容量の蓄電池３と簡素なインバータとによる安価なシステムによって発電システム１を構築することができる。

１ 発電システム
２ パワーコンディショナ（ＰＣＳ）
３ 蓄電池
４ 負荷設備
６ 太陽光発電装置
１０ 第１制御部
１２ 無効電力吸収部
２０ 第２制御部
３０ 第３制御部
４０ 電力系統
４１ 第１切替部
４２ 第２切替部
４３ 第３切替部
４４ 第４切替部

Claims (9)

1. 電力系統と連系して負荷設備へ電力供給する発電システムであって、
   前記電力系統に連系される発電装置と、
   前記発電装置で発電された直流電力を交流電力に変換し、変換後の該交流電力を前記電力系統側に出力するパワーコンディショナと、
   前記発電装置と接続され、前記発電装置で発電された直流電力を蓄電する蓄電手段と、
   前記パワーコンディショナから出力された無効電力を吸収するように制御される無効電力吸収手段と、
   前記無効電力吸収手段を制御する第１制御手段と、
   前記電力系統の電圧が第１閾値より小さくなる低電圧事象が発生したと判定された場合に、前記電力系統側と切り離し、前記低電圧事象が発生していないと判定された場合には、前記電力系統側と接続させる第１切替手段と、
   前記第１切替手段が切り離される場合に、前記電力系統と前記パワーコンディショナとの間の第１接続点において、インバータを介して前記蓄電手段と前記パワーコンディショナとを接続させ、前記第１接続点と前記パワーコンディショナとの間の第２接続点において、前記無効電力吸収手段と前記パワーコンディショナとを接続させる第２制御手段と
   を具備する発電システム。
2. 前記無効電力吸収手段は、前記パワーコンディショナから出力される無効電力と、前記パワーコンディショナが出力する無効電力を所定間隔で周期的に変動させる信号である無効電力変動信号とに基づいて決定される制御量を用いて、前記パワーコンディショナから出力された無効電力を吸収するように制御される請求項１に記載の発電システム。
3. 前記第１接続点と前記インバータとの間に設けられ、前記低電圧事象が発生したと判定された場合に接続され、前記低電圧事象が発生していないと判定された場合には切り離しされる第２切替手段と、
   前記第２接続点と前記無効電力吸収手段との間に設けられ、前記低電圧事象が発生したと判定された場合に接続され、前記低電圧事象が発生していないと判定された場合には切り離しされる第３切替手段と
   を具備し、
   前記第２制御手段は、前記低電圧事象が発生したか否かを判定し、判定結果に基づいて、前記第１切替手段、前記第２切替手段、及び前記第３切替手段の接続と切り離しを制御する請求項１または請求項２に記載の発電システム。
4. 前記第１制御手段は、
   前記パワーコンディショナから出力される電圧と電流の位相差を測定し、該位相差と前記無効電力変動信号とに基づいて、吸収する無効電力量を決定する調整量決定手段と、
   コイル及びコンデンサを備え、前記調整量決定手段において決定された前記無効電力量の無効電力を吸収する前記無効電力吸収手段と
   を具備する請求項２または請求項３に記載の発電システム。
5. 前記発電装置と前記蓄電手段との間に設けられ、前記発電装置と前記蓄電手段とを接続または切り離しする第４切替手段を具備し、
   前記蓄電手段の蓄電量が第２閾値以上となった場合には、前記第４切替手段を切り離す第３制御手段を具備する請求項１から請求項４のいずれかに記載の発電システム。
6. 前記第１制御手段と前記第２制御手段とは、前記発電装置及び前記蓄電手段から供給される直流電力のうち、少なくともどちらか一方から直流電力を取得する請求項１から請求項５のいずれかに記載の発電システム。
7. 前記蓄電手段から、前記パワーコンディショナに放出される電力は、前記パワーコンディショナの出力最大電力容量の１割以下とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の発電システム。
8. 電力系統と連系して負荷設備へ電力供給する発電システムの制御方法であって、
   電力系統の電圧が第１閾値より小さくなる低電圧事象が発生したと判定された場合に、前記電力系統側と第１切替手段によって切り離し、前記低電圧事象が発生していないと判定された場合には、前記電力系統側と前記第１切替手段によって接続させる過程と、
   前記第１切替手段が切り離される場合に、前記電力系統に連系される発電装置で発電された直流電力を交流電力に変換し、変換後の該交流電力を前記電力系統側に出力する前記パワーコンディショナと、前記電力系統との間の第１接続点において、インバータを介して、前記発電装置と接続され前記発電装置で発電された直流電力を蓄電する蓄電手段と前記パワーコンディショナとを接続させる過程と、
   前記第１接続点と前記パワーコンディショナとの間の第２接続点において、第１制御手段の制御によりパワーコンディショナから出力された無効電力を吸収させる前記無効電力吸収手段と前記パワーコンディショナとを接続させる過程と
   を有する発電システムの制御方法。
9. 電力系統と連系して負荷設備へ電力供給する発電システムの制御プログラムであって、
   電力系統の電圧が第１閾値より小さくなる低電圧事象が発生したと判定された場合に、前記電力系統側と第１切替手段によって切り離し、前記低電圧事象が発生していないと判定された場合には、前記電力系統側と前記第１切替手段によって接続させる処理と、
   前記第１切替手段が切り離される場合に、前記電力系統に連系される発電装置で発電された直流電力を交流電力に変換し、変換後の該交流電力を前記電力系統側に出力する前記パワーコンディショナと、前記電力系統との間の第１接続点において、インバータを介して、前記発電装置と接続され前記発電装置で発電された直流電力を蓄電する蓄電手段と前記パワーコンディショナとを接続させる処理と、
   前記第１接続点と前記パワーコンディショナとの間の第２接続点において、第１制御手段の制御によりパワーコンディショナから出力された無効電力を吸収させる前記無効電力吸収手段と前記パワーコンディショナとを接続させる処理と
   をコンピュータに実行させるための発電システムの制御プログラム。
   
   

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