JP2013172495A - 電力貯蔵型の発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電による発電電力の系統への逆潮流（売電）が系統電圧の上昇により制限される条件でも蓄電池を充電することにより、当該発電電力を無駄なく利用することができる電力貯蔵型の発電システムを提供する。
【解決手段】本発明の太陽光発電システム１は、外部の系統４０と連系される太陽電池１０と、太陽電池１０による発電電力及び系統４０からの電力を貯蔵し、太陽電池１０と直流接続される蓄電池６０と、発電電力の系統４０への逆潮流及び蓄電池６０への充電を制御する制御部３０と、を備える。制御部３０は、発電電力が系統４０に向けて逆潮流している際に、系統電圧Ｖ_ｓと予め定められた閾値電圧Ｖ_ｔと比較し、発電電力の逆潮流を停止させるとともに、発電電力を蓄電池６０に充電させることを指示する。
【選択図】図３

Description

本発明は、典型的には太陽電池を系統と連系させ、太陽電池の発電電力又は系統からの電力を負荷に供給するとともに、太陽電池の発電電力又は系統からの電力を貯蔵できるようにした電力貯蔵型の発電システムに関する。

近年、太陽光発電システムを備えた住宅、その他の建物が増加しており、余剰電力の固定価格買い取り制度が存在する。また、今後、発電電力の全量買い取り制度も創設される予定であり、さらなる太陽光発電システムの普及が予想される。
一方で、太陽光発電システムが大量導入された場合、発電電力の系統への逆潮流量が増加し、将来的に系統電圧の上昇等による逆潮流量を抑制するために太陽光発電システムにおける発電抑制が課題となっている。この課題に対処するため、蓄電池に発電電力を充電し、逆潮流電力の抑制及び電力の地産地消化を促進するシステムの導入が期待されており、各地で実証試験等が実施されている。また、蓄電池の導入により、災害時等の系統停電時に非常電源として利用することも期待されている他、近年では電気自動車の量産化により、電気自動車の車載蓄電池を住宅の蓄電池として活用するシステムの開発機運も高まっている。

これらの具体的事例として、太陽光発電システムと蓄電池システムを交流系統で系統連系するシステム（交流接続システム）、また、太陽電池と蓄電池を直流系統で接続し、発電電力と蓄電池からの放電電力を混合して交流に変換し系統連系するシステム（直流接続システム）などが実用化されている。
このように蓄電池を併設したシステムの導入が進んでいるが、現状では余剰電力買い取り制度により経済性を考慮した場合、発電電力の余剰電力は蓄電池に充電するよりも、売電した方が有利となるため、蓄電池の活用方法は安価な夜間電力を充電し、割高な昼間時間帯に放電する運転方法が主体となっている。このような運転方法の場合、発電電力の余剰電力が蓄電池に充電されないため、本来蓄電池に期待されている系統電圧の安定化には寄与していないという課題がある。

太陽光発電システムを導入した建物では、発電電力より建物内の負荷が小さい場合、余剰電力を系統に逆潮流（売電）させることが可能である。しかし、地域全体での負荷が小さく、かつ晴天が続いたときなどに太陽電池による発電電力を逆潮流し続けると、系統電圧が上昇してしまう場合がある。このため、太陽光発電システムには、系統側の電圧が電力会社の運用規定値を超えることを防止するため、電圧上昇抑制機能が具備されている。本機能が作動すると、太陽電池が出力可能な最大発電電力を出力できなくなるため、太陽光発電設備の稼働率が低下するなど、省エネ性や経済性が低下する課題が問題視されている。なお、電圧上昇抑制機能とは、系統側電圧が電力会社の運用規定値に達した場合に、自動的に発電設備の電圧を調整する機能であり、代表的な方式として、発電設備から系統へ向かって電圧より電流の位相が進んだ進相無効電力を供給して系統電圧の上昇を抑制する進相無効電力制御機能や、発電設備の出力自体を抑制して電圧を調整する出力制御機能がある。いずれの方式も、作動時には、発電設備が出力可能な最大発電電力を抑制する方向に制御されるため、発電電力が低下する課題がある。
また、普及が進んでいる汎用の太陽光発電システムは、発電設備単体として制御されており、電圧上昇抑制機能は自動的で作動するため、通常、他の蓄電設備や蓄熱設備等の負荷設備と連携して電圧調整を行うことはない。特に、電圧上昇抑制のために、蓄電池の活用が期待されているが、前記の交流接続システムにおいては、蓄電設備がある場合でも、電圧上昇に対する発電設備と蓄電設備の連携制御機能を設けない限り、発電設備の電圧上昇抑制機能は自動的に作動し、出力を抑制してしまう問題がある。

そこで、特許文献１は、電圧上昇抑制が生じた際の系統側電圧変動状況、日時、外気温、気象状況等の履歴データと、現在の系統側電圧変動状況、日時、外気温、気象状況等の現在データとに基づいて、電圧上昇抑制の発生の有無を予測し、電圧上昇抑制が発生すると予測した場合に、太陽光発電装置によって発電された余剰の発電電力をエネルギ蓄積装置に蓄積する電力制御手段を備える住宅用電力システムを提案している。

特開２０１１−１７２３３４号公報

しかし、特許文献１のように、予測により電圧上昇抑制を判断する手法では、予測に反して系統電圧が上昇してしまった場合には対応できない。
そこで本発明は、予測のように不確定な要素に頼ることなく、例えば太陽光発電による発電電力の系統への逆潮流（売電）が系統電圧の上昇により制限され、発電出力が抑制される条件でも、蓄電池を充電することにより、当該発電電力を無駄なく利用することができる電力貯蔵型の発電システムを提供することを目的とする。

そこでなされた本発明は、外部の系統と連系され、自然エネルギを受けて発電する発電部と、発電部による発電電力及び系統からの電力を貯蔵し、発電部と直流接続される蓄電部と、発電部の発電及び蓄電部の充放電を制御する制御部と、を備える電力貯蔵型の発電システムに関する。尚、本システムは、汎用の太陽光発電システムと同様に、系統連系に必要となる電圧上昇抑制機能を有するが、直流接続システムであるため、一システムとしてその機能を備える。
本発明は、制御部が、発電電力が系統に向けて逆潮流している際に、系統電圧と予め定められた閾値電圧との比較に基づいて、発電電力の逆潮流を停止させ、または、逆潮流する発電電力を低減させるとともに、発電電力を蓄電部に充電させる、ことを特徴としている。
本発明の発電システムによれば、系統電圧が上昇した際、システムが保有する電圧上昇抑制機能の作動を抑制するように、発電電力を蓄電部に充電できるので、発電電力を抑制することなく、発電を継続できる。特に、太陽電池の発電制御に用いられる最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ制御）を継続できるため、システムが出力可能な最大発電電力での運用が可能となる。しかも、本発明の発電システムは、直流接続システムを用いており、このシステムは単一のシステムとして系統電圧を常時監視できるので、系統電圧の予測に頼ることなく、また、本システム外の他設備と連携制御する必要もなく、逆潮流から充電への切り替えを適切に判断することができる。

本発明の発電システムは、制御部による逆潮流及び充電の二つの制御形態を含んでいる。
一つ目の形態は、系統電圧が予め定められた閾値電圧以上になると、制御部が、発電電力を負荷に供給した残余である余剰電力の逆潮流を停止させるとともに、余剰電力の全てを蓄電部に充電させる。そして、制御部は、この充電運転を所定時間だけ継続した後に、発電電力の余剰電力による蓄電部への充電を停止させるとともに、発電電力の余剰電力の逆潮流を再開させることができる。
一つ目の形態によると、発電電力の余剰電力を全量蓄電部への充電に使用するため、系統への逆潮流がなくなり、系統側が正常である限り、系統電圧は電力会社の適正電圧範囲内となり、系統電圧を安定化させることができる。また、余剰電力を全量充電に使用することで、充放電器の低負荷運転による効率低下を抑制することも可能である。

一つ目の形態において、系統電圧が予め定められた閾値電圧より低い場合は、汎用の太陽光発電システムと同様に、発電部による発電電力が、発電システムに接続される負荷に必要な電力よりも大きい場合には、発電電力を負荷に供給し、その残余である余剰電力を系統に逆潮流する。そして、余剰電力を系統に逆潮流している最中に系統電圧が予め定められた閾値電圧以上になると、上記の手順で充電運転、逆潮流を再開させる。ここで、閾値電圧は、システムが保有する電圧上昇抑制機能の作動電圧より低く設定することで、電圧上昇抑制機能の作動が抑制される。

二つ目の形態は、直流バス電圧と予め定められた閾値電圧との差分に対応して、制御部が、蓄電部に充電させる発電電力の余剰電力と逆潮流させる発電電力の余剰電力とを分配する。
二つ目の形態によると、逆潮流、つまり売電しながら蓄電部への充電も行えるため、余剰電力の売電を可能な限り継続しながら、売電できない余剰電力は充電することで、より経済性を高めることができる。

二つ目の形態において、発電部と系統の間に設けられる直流バスにおける直流電圧（直流バス電圧）を介して系統電圧を検出することもできる。そうすれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ、ＡＣ／ＤＣコンバータなどを備える電力変換器（パワーコンディショナ）に制御部をソフトウェアとして設けることができるので、発電システムの構成を簡易にできるとともに、コストを低減できる。

本発明の発電システムによれば、系統電圧が上昇し、発電電力を系統へ逆潮流させることができなくなっても、発電電力を蓄電部に充電できるので、発電電力を無駄にすることなく利用することができる。しかも、系統電圧に基づいて蓄電部への充電を判断するので、より確実に発電電力を利用することができる。

第１実施形態における電力貯蔵型太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。 第１実施形態における電力貯蔵型太陽光発電システムの制御手順を示すフローチャートである。 第１実施形態における電力貯蔵型太陽光発電システムにおいて、（ａ）発電電力の余剰電力が系統に逆潮流が生じている状態を示し、このとき蓄電池は停止している。（ｂ）は逆潮流を停止し、充電を行っている状態を示すブロック図である。 第２実施形態における電力貯蔵型太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１に示す第１実施形態における太陽光発電システム１は、太陽電池１０をパワーコンディショナ１９により系統４０と連系させ、昼間に太陽電池１０の発電電力をＡＣ負荷５０に供給し、発電電力がＡＣ負荷５０より大きい場合は、余剰電力を系統に逆潮流し、ＡＣ負荷５０より小さい場合は不足電力を、夜間に系統４０から蓄電池６０に貯蔵した電力を放電するにより賄う電力貯蔵型の発電システムである。尚、ＡＣ負荷５０に対し、発電電力及び蓄電池からの放電電力が不足する場合は、系統４０からＡＣ負荷５０に電力を供給するシステムである。
また、太陽光発電システム１は、太陽電池１０で発電された電力を交流に変換することなく、直流電力として蓄電池６０に貯蔵する直流接続システムを構成する。交流接続システムでは一般的に市販の太陽光発電システムが採用されるため、電圧上昇抑制機能の作動状況を蓄電池システムが認識し、充電運転に切り替えることが難しいが、直流接続システムにおいては一システムとして常時系統電圧を監視し、電圧上昇抑制機能を保有しているため、逆潮流により系統電圧が上昇し、電圧上昇抑制機能の作動電圧に達する前に、余剰電力の蓄電池への充電制御に切り替えることが容易に可能である。

パワーコンディショナ１９は、太陽電池１０に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ２１と、ＤＣバス２４によりＤＣ／ＤＣコンバータ２１に対して各々直列に接続されるＡＣ／ＤＣコンバータ２２及び充放電器２３とからなる電力変換器２０を備えている。
太陽電池１０で発電された電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１により所定の電圧に変換して、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２及び蓄電池６０の一方又は双方に供給される。
ＡＣ／ＤＣコンバータ２２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１を経た太陽電池１０からの直流電力（ＰＶ電力）を交流電力に変換するインバータ動作および系統４０からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ動作の双方向機能を有している。
充放電器２３は、蓄電池６０への電力の充電、蓄電池６０からの電力の放電を制御する。

系統４０は、電力会社から交流電力を供給するものであり、図示を省略した分電盤に接続される。
ＡＣ負荷５０は、住宅、その他の建物内で使用される交流電力で動作する複数の電気機器からなり、分電盤に接続される。実際に使用される電気機器の種類、数に応じて、ＡＣ負荷５０は変動する。ＡＣ負荷５０には、系統４０、又は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２を経由した交流電力が供給される。ＡＣ／ＤＣコンバータ２２を経由した交流電力としては、太陽電池１０で発電された電力、蓄電池６０から放電された電力が含まれる。
蓄電池６０は、本実施形態では自動車に搭載されるものを示しているが、電力を貯蔵し、必要に応じて放電できる蓄電装置を広く適用することができる。

太陽光発電システム１のパワーコンディショナ１９は、制御部３０を備えている。
制御部３０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２に指示を与えることで、出力電圧、電流を制御しており、系統電圧上昇時には電圧上昇抑制機能を作動させ、進相無効電力制御や出力電力制御を行う機能を備える。また、制御部３０は、充放電器２３に指示を与えることで、充電及び放電、並びにその停止を制御する機能を有し、系統電圧上昇時には前記電圧上昇抑制機能の作動に先立ち、余剰電力による充電制御に切り替える機能を備える。このため、系統電圧上昇時には、まず、余剰電力の充電制御により系統電圧の上昇を抑制し、蓄電池が満充電もしくは余剰電力が最大充電電力を上回り、充電制御のみでは電圧上昇を抑制できない場合にのみ電圧上昇抑制機能が作動するよう制御される。
制御部３０は、以上の制御を実行するために、電圧検出器３１により測定される系統電圧Ｖ_ｓを逐次取得する。また、制御部３０は、余剰電力の充電制御への切り替え時に、逆潮流が生じないように制御するために、受電端に設置された電流検出器２８と受電電力検出回路２９を構成する。尚、受電電力検出回路２９は、ＡＣ負荷５０に対し、発電電力が不足し、蓄電池６０からの放電制御を行う際、放電電力が系統に逆潮流しないよう受電端電力を制御するためにも使用される回路である。制御部３０は、閾値電圧Ｖ_ｔを保持しており、閾値電圧Ｖ_ｔは、余剰となったＰＶ電力の逆潮流により系統電圧が上昇し、電圧上昇抑制機能が作動することを防止するため、適正系統電圧以上でかつ電圧上昇抑制機能作動時の電圧整定値以下の範囲にて設定される。これにより電圧上昇抑制機能の作動前に逆潮流運転から充電運転に切り替えるため、電圧上昇抑制機能の作動による発電電力の出力抑制を抑えることが可能となる。

図２に基づいて制御部３０による制御手順を説明する。なお、この制御手順は、逆潮流が行なわれていることを前提とする。
制御部３０は、閾値電圧Ｖ_ｔと電圧検出器３１から取得する系統電圧Ｖ_ｓとを比較する（図２ ステップＳ１０１）。
制御部３０は、系統電圧Ｖ_ｓが閾値電圧Ｖ_ｔ以上になると（図２ ステップＳ１０１ Ｙｅｓ）、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２に逆潮流を停止することを指示（図２ ステップＳ１０３）し、また、充放電器２３に蓄電池６０への充電を開始することを指示（図２ ステップＳ１０５）する。太陽光発電システム１は、余剰電力の逆潮流運転から充電運転に移行する。
制御部３０は、系統電圧Ｖ_ｓが閾値電圧Ｖ_ｔ未満（図２ ステップＳ１０１ Ｎｏ）の場合には、当該比較を継続する。
制御部３０は、逆潮流の停止、充電の開始の指示から所定時間は充電運転を継続し、所定時間経過後（図２ ステップＳ１０７）に、充放電器２３に蓄電池６０への充電の停止を指示（図２ ステップＳ１０９）し、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２に逆潮流運転に復帰することを指示（図２ ステップＳ１１１）する。太陽光発電システム１は、余剰電力の充電運転から逆潮流運転に復帰する。
逆潮流運転に復帰すると、制御部３０は、閾値電圧Ｖ_ｔと電圧検出器３１から取得する系統電圧Ｖ_ｓとを比較する（図２ ステップＳ１０１）手順に戻り、逆潮流運転が行なわれている間、以上と同様の手順が繰り返される。

以上の構成を備える太陽光発電システム１の動作は以下の通りである。
太陽電池１０で発電された直流のＰＶ電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１により所定の電圧に変換される。この直流電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２、又は、充放電器２３に供給される。
ＡＣ／ＤＣコンバータ２２を経由したＰＶ電力は、ＡＣ負荷５０で消費され、余剰電力は系統４０に逆潮流される。本実施形態は、上述したように、逆潮流が行なわれているときに、系統電圧Ｖ_ｓが閾値電圧Ｖ_ｔ以上になると、逆潮流を停止するとともに、余剰電力の蓄電池６０への充電を開始する。

一方、充放電器２３を経由したＰＶ電力は、充放電器２３により充電電力が制御されながら、蓄電池６０に充電される。このとき、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２を経由したＰＶ電力をＡＣ負荷５０で消費しながら、余剰分を蓄電池６０に充電することができる。尚、満充電や余剰電力が充電電力を上回る場合に、蓄電池で充電しきれないさらなる余剰分が発生する場合には、その余剰分を系統４０に逆潮流させることもできる。但し、この場合、余剰電力により電圧上昇抑制機能の作動電圧に達した場合には、電圧上昇抑制機能により、発電電力の出力抑制が行われることとなる。

太陽光発電システム１は、蓄電池６０に貯蔵された電力（ＰＶ電力又は系統電力に由来）を放電し、ＡＣ負荷５０の消費に供することができる。この場合、充放電器２３により放電電力が制御されながらＡＣ／ＤＣコンバータ２２に供給され、ここで交流電力に変換されてからＡＣ負荷５０に供給される。このとき、受電電力検出回路２９により、受電端にて放電電力が逆潮流しないよう充放電器２３及びＡＣ／ＤＣコンバータ２２は制御される。また、放電制御時には、蓄電池６０を経ることなく太陽電池１０から直接供給されるＰＶ電力と蓄電池６０からの放電電力と併用して、ＡＣ負荷５０に供給することもできる。

次に、太陽光発電システム１の具体的な運用例を説明する。
この運用例では、経済性を優先した夜間電力貯蔵型の太陽光発電システムの運用例を示し、夜間電力の時間帯と昼間電力の時間帯に区分され、昼間電力の時間帯は、太陽電池１０によるＰＶ電力がＡＣ負荷５０に必要な電力（以下、単にＡＣ負荷５０）を上回るか否かで区分される。なお、この運用例は、あくまで一例である。
（１）夜間電力時間帯
系統４０からの夜間電力を蓄電池６０に充電する。
また、ＡＣ負荷５０はすべて系統４０からの電力で賄い、蓄電池６０からの放電は行わない。なお、太陽電池１０のＰＶ電力の余剰電力を蓄電池６０に充電し、昼間の系統電圧上昇時の充電運転に対処できるように、夜間充電終了時のＳＯＣ(State Of Charge：ＳＯＣ)を、例えば９０％程度に抑える。

（２）昼間電力時間帯でＰＶ電力がＡＣ負荷５０を上回る場合
ＰＶ電力をＡＣ負荷５０に供給した後の余剰電力は系統に逆潮流（売電）させる。この状態を図３（ａ）に示す。なお、図３（ａ）において、太線は、付されている矢印の向きに電力が流れていることを示している（図３（ｂ）も同様）。余剰電力の逆潮流により系統電圧Ｖ_ｓが上昇し、閾値電圧Ｖ_ｔ（例：１０７Ｖ）に達した場合は、余剰電力の充電運転に切り替える。この余剰電力の充電運転中も、ＰＶ電力をＡＣ／ＤＣコンバータ２２を介してＡＣ負荷５０の消費電力分を供給する。この状態を図３（ｂ）に示す。
充電運転に切り替えた後は所定時間（例：３０分）だけ充電運転を継続する。充電運転継続中にＰＶ電力が低下し、ＡＣ負荷５０の方が高くなった場合には、充電制御から放電制御に切り替え、蓄電池６０に貯蔵されている電力を放電し、ＡＣ負荷５０に供給する。このとき、ＰＶ電力と蓄電池６０の放電電力による供給電力より、ＡＣ負荷５０の方が大きい場合には、系統４０からその不足電力が供給される。尚、充電運転に切り替えた後は所定時間が経過するまでは放電制御に切り替えず、ＰＶ電力による供給での不足電力は全て系統４０から供給してもよい。
所定時間経過後に充電運転を停止し、逆潮流運転（余剰電力）に復帰する。その後、閾値電圧Ｖ_ｔまで系統電圧Ｖ_ｓが上昇した場合は、充電運転を再度行う。電圧上昇が収まる前に、蓄電池６０が満充電に達した場合には、充電制御による電圧上昇抑制ができないが、従来の電圧上昇抑制機能を作動させることで、系統電圧の上昇は抑制することが可能である。

（３）昼間電力時間帯でＰＶ電力がＡＣ負荷５０以下の場合（朝方・夕方など）
ＰＶ電力がＡＣ負荷５０以下の場合は、ＰＶ電力に加えて、夜間電力時間帯に蓄電した系統電力を放電することによりＡＣ負荷５０に電力を供給する。このとき、受電電力検出回路２９により、受電端にて放電電力が逆潮流しないよう充放電器２３及びＡＣ／ＤＣコンバータ２２は制御される。安価な夜間電力の貯蔵電力を昼間に放電することで、系統４０からの割高な昼間電力の購入を抑制し経済性を高めるとともに、受電電力のピークカット、及び、夜間電力による電力需要のピークシフトを促進する。

以上説明したように、第１実施形態による蓄電池６０への充電運転を活用した電圧上昇抑制機能の付加により、従来の電圧上昇抑制機能による発電電力の出力抑制を抑え、蓄電池６０に求められる系統電圧安定化のための充電機能を活かした太陽光発電の効率的運用が可能となる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態による太陽光発電システム２を図４に基づいて説明する。
系統電圧Ｖ_ｓが閾値電圧Ｖ_ｔ以上になると第１実施形態は系統４０へ送電する電力を一旦は完全に止めてしまうのに対して、太陽光発電システム２は系統電圧Ｖ_ｓに対応して、蓄電池６０への充電電力と系統４０へ逆潮流させる電力（売電）とを分配する制御を行う。系統電圧上昇時にも可能な限り逆潮流（売電）を継続できるため、第１実施形態に対し、経済性を高めることが可能となる。なお、第２実施形態の太陽光発電システム２の蓄電池６０は、第１実施形態と同様に１００％まで充電せずに、若干の充電余地を常に残しておく。

太陽光発電システム２は、以上の制御を司る制御部３５を備えている。
制御部３５は、ＤＣバス２４上の電圧（ＤＣバス電圧Ｖ_ｂ，計測値）を、直流電圧計（ＤＣＰＴ）３７が取得する。ここで、系統電圧が上昇し、電圧上昇抑制機能が作動すると、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２による系統４０側への送電が抑制され、ＰＶ電力が系統４０へ送電する電力よりも大きいと、ＤＣバス電圧Ｖ_ｂが上昇する。このように、ＤＣバス電圧Ｖ_ｂの変動を検知することで系統電圧の変動を知ることができる。
制御部３５は、余剰電力検知電圧Ｖ_ｄを保持している。余剰電力検知電圧Ｖ_ｄは、これ以上の電圧になるとＰＶ電力に余剰電力が生じると判断される閾値電圧である。
余剰電力検知電圧Ｖ_ｄは、ＤＣバス電圧Ｖ_ｂと対比される。具体的には、ＤＣバス電圧Ｖ_ｂ−余剰電力検知電圧Ｖ_ｄ（＝Ｖ_ｂ−ｄ）の演算が行われる。例えば、余剰電力検知電圧Ｖ_ｄが３０２Ｖ、ＤＣバス電圧Ｖ_ｂが３００Ｖの場合は、Ｖ_ｂ−ｄ＝−２Ｖが演算結果として出力される。また、余剰電力検知電圧Ｖ_ｄが３０２Ｖ、ＤＣバス電圧Ｖ_ｂが３０４Ｖの場合は、Ｖ_ｂ−ｄ＝２Ｖが演算結果として出力される。

演算結果（Ｖ_ｂ−ｄ）は、演算結果に応じた電流値に変換された後に、充放電器２３に対して充電電流指令Ｉ_ｎとして送られる。ただし、制御部３５には充電電流指令Ｉ_ｎに制限が設けられている。この制限の下限は０Ａ（ゼロ アンペア）とされている。したがって、Ｖ_ｂ−ｄが負の数であれば、充電電流指令Ｉ_ｎは０Ａとして出力される。一方、充電電流指令Ｉ_ｎの上限は、充放電器２３の機器容量及び蓄電池６０の充電状態に対応して最大充電電流Ｉ_ｍが設定されている。

以上の通りであり、制御部３５は、ＤＣバス電圧Ｖ_ｂが余剰電力検知電圧Ｖ_ｄよりも低いか等しければ充電電流指令Ｉ_ｎを０Ａとして出力する。このとき、余剰電力はないものと判断され、蓄電池６０には充電がなされない。例えば、ＰＶ電力が１０ｋＷ、ＡＣ負荷５０の消費電力が０ｋＷ（負荷停止状態）とすると、その電力は全て系統４０に逆潮流（売電）される。なお、前提として逆潮流が生じていることは、第１実施形態と同様である。
一方、制御部３５は、ＤＣバス電圧Ｖ_ｂが余剰電力検知電圧Ｖ_ｄ以上になると、充電電流指令Ｉ_ｎをｎＡとして出力する。このとき、充電電流指令Ｉ_ｎに応じた余剰電力が生じているものと判断し、それに応じた電力が蓄電池６０に充電される。蓄電池６０に充電される分だけ、系統４０に逆潮流される電力は絞られる。例えば、ＰＶ電力が１０ｋＷ、ＡＣ負荷５０の消費電力が０ｋＷ（負荷停止状態）とすると、充電電流指令Ｉ_ｎに応じて、系統４０への逆潮流（売電）電力を５ｋＷ、充電電力を５ｋＷに分配して供給し、系統４０への売電電力を３ｋＷ、充電電力を７ｋＷに分配し、さらに系統４０への売電電力を０ｋＷ、充電電力を１０ｋＷに分配して供給することができる。つまり、充電電流指令Ｉ_ｎが０Ａから最大充電電流Ｉ_ｍ（Ａ）の範囲で、ＰＶ電力を逆潮流電力と充電電力に配分することができる。

次に、太陽光発電システム２の具体的な運用例を説明する。
この運用例は、系統電圧Ｖ_ｓの値によって、３つに区分される。なお、この運用例は、あくまで一例である。
（１）系統電圧が標準電圧の場合（ＰＶ電力；10kW ,ＡＣ負荷５０；0kW → 系統への逆潮流；10kW）
系統電圧Ｖ_ｓが標準電圧（Ｖ_ｂ−ｄが負の数）の場合、ＰＶ電力の全てを系統４０側へ送電する。例えば、ＰＶ電力が１０ｋＷだとすると、系統４０への逆潮流（売電）電力は１０ｋＷとなる。
このとき、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１によりＤＣバス電圧は常に標準電圧に制御されるため、ＤＣバス電圧は余剰電力検知電圧Ｖ_ｄを下回る。よって、ＰＶ電力が余剰になると制御部３５が出力する充電電流指令Ｉ_ｎは常に０Ａとなる。

（２）系統電圧の上昇により電圧上昇抑制機能が作動し、逆潮流が制限される場合（ＰＶ電力；10kW,ＡＣ負荷５０；0kW → 系統への逆潮流；5kW）
ＰＶ電力１０ｋＷのうち、５ｋＷしか系統４０に送電できない場合、５ｋＷが余剰分となる。この場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１を介してＤＣバス２４へ流入する電力がＡＣ／ＤＣコンバータ２２を経由してＤＣバス２４から流出する電力を上回るため、ＤＣバス電圧は上昇する。
ＤＣバス電圧が余剰電力検知電圧Ｖ_ｄを上回ると、制御部３５が動作し、充電電流指令Ｉ_ｎが正の値を出力し、ＤＣバス電圧Ｖ_ｂが余剰電力検知電圧Ｖ_ｄ（Ｖ_ｂ−ｄ＝０Ｖ）となるよう制御する。
以上のようにして、ＰＶ電力の余剰分は蓄電池６０に充電される。

（３）系統電圧がさらに上昇し、電圧上昇抑制機能により、逆潮流できない場合（ＰＶ電力;10kW,ＡＣ負荷５０；0kW → 系統への逆潮流;0kW）
系統４０側に全く送電できない場合、１０ｋＷが余剰分となる。この場合、（２）と同様の動作により、ＰＶ電力の余剰分１０ｋＷは全て蓄電池６０に充電される。

以上説明したように、第２実施形態によると、第１実施形態と同様の効果に加えて、逆潮流、つまり売電しながら蓄電部への充電も行えるため、ＰＶ電力をより経済性を高めながら、効率的に利用することができる。

なお、以上説明した太陽光発電システム１，２は発電を太陽電池１０で行うことにしているが、本発明は自然エネルギに由来する発電源（例えば風力発電）を太陽電池１０に替えて、又は、太陽電池１０とともに用いることができる。
また、以上説明した太陽光発電システム１，２は、建物が住宅、蓄電部が車載用の蓄電池を示したが、建物は住宅に限らず、例えば、工場、各種施設などの住宅以外の建物にも適用可能であり、車載用蓄電池に限らず、建物に据え置かれる定置型蓄電池にも適用可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１，２ 太陽光発電システム
１０ 太陽電池
１９ パワーコンディショナ
２０ 電力変換器
２１ ＡＣ／ＤＣコンバータ
２２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２３ 充放電器
２４ ＤＣバス
２８ 電流検出器
２９ 受電電力検出回路
３０ 制御部
３１ 電圧検出器
３５ 制御部
３７ 直流電圧計
４０ 系統
５０ ＡＣ負荷
６０ 蓄電池
Ｉ_ｍ 最大充電電流
Ｉ_ｎ 充電電流指令
Ｖ_ｂ バス電圧
Ｖ_ｄ 余剰電力検知電圧
Ｖ_ｓ 系統電圧
Ｖ_ｔ 閾値電圧

Claims (5)

1. 外部の系統と連系され、自然エネルギを受けて発電する発電部と、
   前記発電部による発電電力及び前記系統からの電力を貯蔵し、前記発電部と直流接続される蓄電部と、
   前記発電部の発電及び前記蓄電部への充放電を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記発電電力が前記系統に向けて逆潮流している際に、
   系統電圧と予め定められた閾値電圧との比較に基づいて、前記発電電力の逆潮流を停止させ、または、逆潮流する前記発電電力を低減させるとともに、前記発電電力を前記蓄電池に充電させる、
   ことを特徴とする電力貯蔵型の発電システム。
2. 前記制御部は、
   前記閾値電圧を超えると、前記発電電力を負荷に供給した残余である余剰電力の逆潮流を停止させるとともに、
   前記発電電力の余剰電力の全てを前記蓄電池に充電させ、
   前記充電を所定時間だけ継続した後に、前記発電電力の余剰電力による前記蓄電池への前記充電を停止させるとともに、前記逆潮流を再開させる、
   請求項１に記載の電力貯蔵型の発電システム。
3. 前記発電部による発電電力が、前記発電システムに接続される負荷に必要な電力よりも大きい場合には、
   前記発電電力を前記負荷に供給し、その余剰分を前記逆潮流に振り向けられる、
   請求項２に記載の電力貯蔵型の発電システム。
4. 前記制御部は、
   直流バス電圧と前記閾値電圧との差分に対応して、前記蓄電部に充電させる発電電力の余剰電力と逆潮流させる発電電力の余剰電力とを分配する、
   請求項１に記載の電力貯蔵型の発電システム。
5. 前記系統電圧は、前記発電部と前記系統との間の直流バスにおける直流電圧を介して検出される、
   請求項４に記載の電力貯蔵型の発電システム。

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