JP2013172619A - 電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】商用電源から電力が供給されなくなった場合にも発電ユニットの供給電力を合理的に利用することが可能な電力供給システムの提供。
【解決手段】発電ユニット１と蓄電ユニット３と電力供給回路とを備えた電力供給システムにおいて、蓄電ユニット３が蓄電する際に蓄電ユニット３への入力電圧を昇圧するための双方向コンバータ２３と、蓄電ユニット３を制御するコントローラ７と、が設けられている。商用電源２からの電力供給が中断している間、発電ユニット１は、商用電源２から切り離された自立運転用回路Ｒｂに接続された状態で電力を供給し、蓄電ユニット３は、双方向コンバータ２３を介して自立運転用回路Ｒｂに接続することにより、発電ユニット１の供給電力を蓄電することが可能な状態にあり、発電ユニット１の電力供給量が負荷４における電力要求量よりも大きいと、負荷４にて消費されない余剰電力を蓄電するように制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自然エネルギーを利用して発電する発電ユニット、及び、電力を蓄電する蓄電ユニットを備えた電力供給システムに係り、特に、発電ユニット及び蓄電ユニットが商用電源と連系し、停電等により商用電源から電力が供給されなくなった際には商用電源から切り離された回路を通じて負荷に給電することが可能な電力供給システムに関する。

住宅等の建物内で発生した負荷に対して電力を供給する電力供給システムは、既に知られており、電力供給システムの中には、太陽光等の自然エネルギーを利用して発電する発電ユニットや、電力を蓄電する蓄電ユニットを備えているものが存在する。さらに、発電ユニット及び蓄電ユニットを商用電源と連系させることにより、これらの電源から供給される電力を併用することが可能なシステムも存在する。このようなシステムでは、通常、停電時のように商用電源から電力が供給されなくなると、発電ユニット及び蓄電ユニットが商用電源から解列するようになる。一方、商用電源からの電力供給が中断している間であっても、商用電源から切り離された回路を通じて、発電ユニットや蓄電ユニットから電力を供給することが可能なシステムが知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許文献１には、発電ユニット等の電源装置を配電系統に連系して負荷に給電する系統連系装置が記載されており、かかる系統連系装置は、停電の状態を示す停電状態情報を受信すると、配電系統から解列した電源装置から、配電系統から切り離された回路を通じて負荷に給電する自立運転を行うことが可能である。
特許文献２には、商用電力供給源と連系した発電源及び蓄電手段とを有する電力貯蔵システムが記載されており、かかる電力貯蔵システムは、商用電力供給源が異常状態であると、発電源及び蓄電手段を商用電力供給電源から解列し、発電源から充電回路を経由して蓄電手段へ至る新たな電気的接続ルートを確立して発電源の電力を上記の充電回路により蓄電手段に充電することが可能である。

特開２００８−１８７８３７号公報 特許第４４６８８８１号公報

ところで、特許文献１に記載の発明では、停電等によって商用電源から電力が供給されなくなった際に電源装置が自立運転することとした。ただし、特許文献１に記載の発明では、自立運転時の給電先が負荷のみに限定されるので、例えば、電源装置の発電能力が負荷における電力要求量を上回ったとしても、当該電力要求量分しか発電することができず、本体の電源装置の能力を十分に発揮させることが困難となってしまう。

特許文献２に記載の発明では、前述したように、商用電源から電力が供給されなくなった期間中であっても、発電源の電力を蓄電手段に充電することが可能であり、さらに、負荷への供給電力として、蓄電手段からの放電電力に加えて、発電源の電力を用いることも可能である。ただし、商用電源から電力が供給されない期間中、単に、発電源の電力を充電回路により蓄電手段に充電したり、蓄電手段及び発電源の双方から負荷に給電したりするだけでは、発電源の電力供給能力が十分に発揮されない虞がある。
つまり、特許文献１や特許文献２に記載の発明では、停電等の原因によって商用電源から電力が供給されなくなった場合に発電ユニットから電力を供給することが可能ではあるものの、当該供給電力を合理的に利用するまでには至っていない。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、停電等の原因によって商用電源から電力が供給されなくなった場合にも発電ユニットの供給電力を合理的に利用することが可能な電力供給システムを実現することである。

前記課題は、本発明の電力供給システムによれば、自然エネルギーを利用して発電して電力を供給する発電ユニットと、該発電ユニットが供給する電力を蓄電することが可能な蓄電ユニットと、負荷に電力を供給するために設けられた電力供給回路と、を備えた電力供給システムであって、前記電力供給回路は、商用電源と前記発電ユニットと前記蓄電ユニットとに接続された第１回路と、前記商用電源からの電力供給が中断すると前記発電ユニットに接続され、前記商用電源から切り離された第２回路と、を有し、前記蓄電ユニットが電力を蓄電する際に前記蓄電ユニットへの入力電圧を昇圧するための昇圧器と、前記蓄電ユニットを制御するコントローラと、が設けられており、前記商用電源からの電力供給がなされている間、前記発電ユニットは、前記第１回路を通じて電力を供給し、前記蓄電ユニットは、前記発電ユニットが前記第１回路を通じて供給する電力を蓄電することが可能な状態にあり、前記商用電源からの電力供給が中断している間、前記発電ユニットは、前記第２回路を通じて電力を供給し、前記蓄電ユニットは、前記昇圧器を介して前記第２回路に接続することにより、前記発電ユニットが前記第２回路を通じて供給する電力を蓄電することが可能な状態にあり、前記コントローラは、前記商用電源からの電力供給が中断している間、前記発電ユニットが前記第２回路を通じて電力を供給する際の電力供給量が前記負荷における電力要求量よりも大きいと、前記発電ユニットが前記第２回路を通じて供給する電力のうち、前記負荷にて消費されない余剰電力を蓄電するように前記蓄電ユニットを制御することにより解決される。

上記の電力供給システムでは、停電等の原因によって商用電源から電力が供給されなくなった場合に、発電ユニット及び蓄電ユニットを商用電源から解列する一方で、発電ユニットが商用電源から切り離された回路（第２回路）を通じて負荷に給電する。この際、発電ユニットの電力供給量が負荷における電力要求量を上回ると、発電ユニットが第２回路を通じて供給する電力のうち、負荷にて消費されない余剰電力を蓄電するように蓄電ユニットを制御する。これにより、商用電源から電力が供給されなくなった場合にも発電ユニットの供給電力を合理的に利用することが可能となり、この結果、発電ユニットの電力供給能力を十分に発揮させることが可能となる。

なお、本発明の電力供給システムでは、商用電源から電力が供給されない期間中、発電ユニットが第２回路を通じて供給する電力を蓄電ユニットに蓄電するにあたり、昇圧器によって蓄電ユニットへの入力電圧を昇圧するので、発電ユニットの供給電力を蓄電ユニットに適切に蓄電することが可能となる。
以上の構成（すなわち、昇圧器を設けて蓄電ユニットへの入力電力を昇圧可能とする構成）は、特に、発電ユニットが第２回路を通じて電力を供給する際の発電ユニットからの出力電圧が、蓄電ユニットに電力を蓄電する際に必要な前記蓄電ユニットへの入力電圧を下回っている場合に、特に有効である。
以上の理由により、上記の電力供給システムにおいて、前記発電ユニットが前記第２回路を通じて電力を供給する際の前記発電ユニットからの出力電圧が、前記蓄電ユニットに電力を蓄電する際に必要な前記蓄電ユニットへの入力電圧を下回っており、前記発電ユニットが前記第２回路を通じて電力を供給する際の前記発電ユニットからの出力電圧を前記昇圧器にて昇圧した昇圧後電圧が、前記蓄電ユニットに電力を蓄電する際に必要な前記蓄電ユニットへの入力電圧以上となれば、より好適となる。

また、上記の電力供給システムにおいて、前記発電ユニットは、太陽光エネルギーを利用して発電し、日射量を測定するための第１センサと、前記電力要求量を測定する第２センサと、が更に設けられ、前記コントローラは、前記第１センサの測定結果に基づいて前記電力供給量を算出し、前記電力供給量の算出結果が前記第２センサの測定結果よりも大きいと、前記余剰電力を蓄電するように前記蓄電ユニットを制御することとしてもよい。
かかる構成であれば、発電ユニットの電力供給量の算出結果及び負荷における電力要求量の測定結果に基づいて、コントローラによる蓄電ユニットの制御が適切になされるようになる。

また、上記の電力供給システムにおいて、前記負荷は、優先的に電力が供給されるものとして予め指定された特定負荷と、該特定負荷以外の非特定負荷とによって構成され、前記第１回路は、前記特定負荷及び前記非特定負荷の双方に電力を供給するために設けられた回路であり、前記第２回路は、前記特定負荷及び前記非特定負荷のうち、前記特定負荷のみに電力を供給するために設けられた回路であり、前記コントローラは、前記商用電源からの電力供給が中断している間、前記電力供給量が前記特定負荷における前記電力要求量よりも大きいと、前記発電ユニットが前記第２回路を通じて供給する電力のうち、前記特定負荷にて消費されない前記余剰電力を蓄電するように前記蓄電ユニットを制御することとしてもよい。
かかる構成であれば、商用電源からの電力供給が中断されている期間中、特定負荷に限定して電力を供給するので、発電ユニットの供給電力に余剰電力が発生する可能性が高くなる。したがって、商用電源からの電力供給が中断されている期間にも発電ユニットの供給電力を蓄電ユニットに蓄電可能とする本発明の構成がより有意義なものとなる。

また、上記の電力供給システムにおいて、前記発電ユニットは、前記自然エネルギーを利用して直流電力を発電する発電装置と、該発電装置が発電した直流電力を交流電力に変換して出力するパワーコンディショナと、を有し、該パワーコンディショナは、前記商用電源からの電力供給がなされている間に、前記第１回路を通じて交流電力を出力し、前記商用電源からの電力供給が中断している間に、前記第２回路を通じて交流電力を出力し、前記蓄電ユニットは、直流電力を蓄電するとともに蓄電した直流電力を放電する蓄電池と、前記パワーコンディショナから出力された交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に向けて出力するとともに、前記蓄電池から放電された直流電力を交流電力に変換して前記負荷に向けて出力する双方向インバータと、を有し、前記昇圧器は、前記パワーコンディショナが前記第２回路を通じて出力する交流電力が前記蓄電池に蓄電される際に前記双方向インバータへの入力電圧を昇圧するとともに、前記蓄電池が放電した直流電力を前記双方向インバータにて交流電力に変換して前記第２回路を通じて前記負荷に供給する際に前記双方向インバータからの出力電圧を降圧する双方向コンバータであることとしてもよい。
かかる構成は、商用電源から電力が供給されなくなった場合に発電ユニットの供給電力を合理的に利用することが可能な電力供給システムを実現する具体的構成として有効なものである。さらに、発電装置とパワーコンディショナとを有する発電ユニット、及び、蓄電池と双方向インバータとを有する蓄電ユニットを既存設備として備えていれば、双方コンバータとコントローラとを新たに導入することによって、本発明の電力供給システムを実現することが可能となる。

本発明の電力供給システムによれば、停電等により商用電源からの電源供給が中断した場合に、発電ユニット及び蓄電ユニットが商用電源から解列する一方で、発電ユニットが商用電源から切り離された回路（第２回路）を通じて負荷に給電することが可能である。さらに、発電ユニットの電力供給量が負荷における電力要求量を上回った場合には、発電ユニットの供給電力のうち、負荷にて消費されない余剰電力を蓄電するように蓄電ユニットを制御するので、発電ユニットの供給電力を合理的に利用することができ、結果として、発電ユニットの電力供給能力を十分に発揮させることが可能となる。

本実施形態に係る電力供給システムの全体構成図である。 本実施形態に係る電力供給システムの制御系統を示す図である。 本実施形態に係る電力供給システムの運転フローを示す図である（その１）。 本実施形態に係る電力供給システムの運転フローを示す図である（その２）。 本実施形態に係る電力供給システムの運転形態として、連系運転時の状態を示す図である。 本実施形態に係る電力供給システムの運転形態として、自立運転時の状態を示す図である（その１）。 本実施形態に係る電力供給システムの運転形態として、自立運転時の状態を示す図である（その２）。 従来の電力供給システムの構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態（以下、本実施形態）に係る電力供給システムについて、図１〜図７を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る電力供給システムの全体構成図である。図２は、本実施形態に係る電力供給システムの制御系統を示す図である。図３Ａ及び３Ｂは、本実施形態に係る電力供給システムの運転フローを示す図である。図４乃至６は、本実施形態に係る電力供給システムの運転形態を示す図であり、図４は、連系運転時の状態を示す図であり、図５及び６は、自立運転時の状態を示す図である。図７は、従来の電力供給システムの構成を示す図である。
なお、図１中、実線にて記載された回路は、連系運転時に利用される回路であり、破線にて記載された回路は、自立運転時に利用される回路である。また、図４乃至６の各図では、図示された回路中、通電状態となっている部分が太線にて示されている。

以下では、本発明の電力供給システムの適用例として、住宅Ｈ内で発生する負荷（電力負荷）に対して電力を供給するケースについて説明する。ただし、これに限定されるものではなく、本発明は、住宅Ｈ以外の場所（例えば商業ビル、工場内の建屋、店舗の内部等）で発生する負荷に対して電力を供給するケースにも適用可能である。

＜＜本実施形態に係る電力供給システムの構成＞＞
本実施形態に係る電力供給システム（以下、本システムＳとも言う）は、住宅Ｈ内で発生する負荷４（具体的には、電気機器）に対して電力を供給するものである。本システムＳは、図１に示すように、商用電源２から電力（以下、系統電力とも言う）を受電して負荷４に供給するとともに、発電ユニット１及び蓄電ユニット３を備え、これらのユニットから供給される電力を負荷４に供給することが可能である。つまり、本システムＳでは、発電ユニット１及び蓄電ユニット３を商用電源２と連系させることが可能であり、上記３つの電源（具体的には、発電ユニット１、商用電源２及び蓄電ユニット３）を負荷４への電力の供給源として併用する運転、すなわち、連系運転を実行することが可能である。

本実施形態では、負荷４が２種類の負荷によって構成され、一つは、電力が優先的に供給されるものとして予め指定された特定負荷６であり、もう一つは、特定負荷６以外の非特定負荷５である。なお、特定負荷６については、例えば、本システムＳのユーザ（具体的には、住宅Ｈの居住者）が所定の基準に従って指定することとしてもよく、若しくは、電力供給会社（換言すると、商用電源２の保有者）側で強制的に指定されることとしてもよい。

また、本実施形態に係る住宅Ｈでは、本システムＳによる電力供給状況、及び、負荷４での電力消費状況が監視されており、住宅Ｈ内の電力需給バランスに応じて本システムＳ各部の動作が自動制御されるようになっている。すなわち、本実施形態では、住宅Ｈに所謂ホームエネルギーマネジメントシステム（以下、ＨＥＭＳ）が搭載されており、当該ＨＥＭＳによって住宅Ｈ内の電力需給管理が自動的になされている。

次に、本システムＳの構成について説明する。本システムＳは、図１に示すように、上述した発電ユニット１及び蓄電ユニット３、負荷４に電力を供給するために設けられた電力供給回路、並びに、コントローラ７を中心とする制御系統（図２参照）を主たる構成要素として有する。以下、本システムＳの各構成要素について説明する。

発電ユニット１は、自然エネルギーとしての太陽光エネルギーを利用して発電し、当該発電電力を供給するものである。この発電ユニット１は、発電装置としての太陽電池モジュール１０とパワーコンディショナ１１（図中、ＰＣＳと表示）を備えている。太陽電池モジュール１０は、太陽光エネルギーを利用して直流電力を発電し、発電電力をパワーコンディショナ１１に向けて出力する。パワーコンディショナ１１は、太陽電池モジュール１０が発電した直流電力を交流電力に変換して出力する。このパワーコンディショナ１１から出力される交流電力が、発電ユニット１の供給電力に相当する。

ここで、本実施形態において、太陽電池モジュール１０は最大３ｋＷまで発電することが可能であり、これに応じて、パワーコンディショナ１１のスペックについては、その最大出力電力が３ｋＷとなっている。すなわち、本実施形態に係る発電ユニット１の供給電力は、最大で３ｋＷである。

蓄電ユニット３は、発電ユニット１が供給する電力（換言すると、パワーコンディショナ１１から出力された交流電力）や系統電力を蓄電することが可能であり、負荷４の状況（大きさ）に応じて蓄電した電力を適宜放電するものである。
なお、本実施形態において、蓄電ユニット３に電力を蓄電する際に必要な蓄電ユニット３への入力電圧は、２００Ｖである。一方、パワーコンディショナ１１からの出力電圧は、発電ユニット１の供給電力を蓄電ユニット３に蓄電可能とするために、定格で２００Ｖとなっている。

蓄電ユニット３は、図１に示すように、蓄電池２１と、双方向インバータ２２とを有している。蓄電池２１は、直流電力を蓄電するとともに蓄電した直流電力を放電するものであり、本実施形態ではリチウムイオン二次電池（図中、ＬｉＢと表示）により構成されている。なお、蓄電池２１の種類については、リチウムイオン電池に限定されるものではなく、例えば、鉛蓄電池、Ｎａｓ電池、ニッケル水素電池であってもよく、キャパシタ等も利用可能である。

双方向インバータ２２（図中、双方向ＩＮＶと表示）は、発電ユニット１が供給する電力（換言すると、パワーコンディショナ１１から出力された交流電力）や系統電力を直流電力に変換して蓄電池２１に向けて出力するとともに、蓄電池２１から放電された直流電力を交流電力に変換して負荷４に向けて出力するものである。この双方向インバータ２２から出力される交流電力が、蓄電ユニット３の供給電力に相当する。

なお、本実施形態に係る蓄電ユニット３は、蓄電池２１を１個のみ備えているが、蓄電池２１の数については任意に設定することが可能である。例えば、蓄電池２１が並列状態で複数設けられていれば、一部の蓄電池２１が放電している間、残りの蓄電池２１に電力を蓄電することも可能となる。

電力供給回路は、住宅Ｈ内に敷設された電気配線網であり、第１回路としての連系運転用回路Ｒａを備えている。連系運転用回路Ｒａは、負荷４への電力供給として連系運転を実行するために設けられたものであり、図１に示すように、発電ユニット１、商用電源２及び蓄電ユニット３に接続されている。

具体的に説明すると、発電ユニット１のパワーコンディショナ１１が、商用電源２よりも下流側の位置で連系運転用回路Ｒａに接続されている。また、蓄電ユニット３の双方向インバータ２２が、後述する遮断スイッチＳＷ１を介して連系運転用回路Ｒａに接続されている。

以上のように負荷４への電力供給源である発電ユニット１、商用電源２及び蓄電ユニット３が連系運転用回路Ｒａに接続されていることにより、商用電源２からの電力供給がなされている間には、発電ユニット１が、商用電源２と連系しながら連系運転用回路Ｒａを通じて電力を供給することとなる。すなわち、連系運転時（商用電源２からの電力供給がなされている間）には、発電ユニット１のパワーコンディショナ１１が連系運転用回路Ｒａを通じて交流電力を出力する。

一方、蓄電ユニット３は、連系運転時、連系運転用回路Ｒａを通じて発電ユニット１が供給する電力や系統電力を蓄電することが可能な状態にある。また、蓄電ユニット３は、負荷４の大きさに応じて蓄電池２１に蓄電された電力を放電し、放電電力は、発電ユニット１の供給電力や系統電力と同様に、連系運転用回路Ｒａを通じて負荷４に供給される。

なお、連系運転用回路Ｒａの下流側端部は、図１に示すように２つの分岐回路に分かれており、一方の分岐回路には、負荷４中の非特定負荷５が接続されており、他方の分岐回路には特定負荷６が接続されている。

さらに、特定負荷６が接続されている方の分岐回路には、図１に示すように、切り換えスイッチ（以下、負荷側スイッチ）ＳＷ２が設けられている。この負荷側スイッチＳＷ２に設けられた２つの接点のうち、一方の接点（図１中、記号ａが付されている方の接点）が閉じた状態では、非特定負荷５と特定負荷６とが回路的に互いに連絡している。もう一方の接点（図１中、記号ｂが付されている方の接点）が閉じた状態では、特定負荷６に接続されている分岐回路が遮断される結果、特定負荷６が非特定負荷５から切り離される。

以上のような構成の負荷側スイッチＳＷ２は、連系運転時には、接点ａが閉じた状態にあるため、発電ユニット１、商用電源２及び蓄電ユニット３が連系運転用回路Ｒａを通じて供給する電力は、非特定負荷５及び特定負荷６の双方に供給されることとなる。かかる意味で、連系運転用回路Ｒａは、連系運転時に特定負荷６及び非特定負荷５の双方に電力を供給するために設けられた回路であると言える。

ところで、本実施形態に係る電力供給回路は、上記の連系運転用回路Ｒａの他に、第２回路としての自立運転用回路Ｒｂを有している。この自立運転用回路Ｒｂは、停電等により商用電源２からの電力供給が中断すると発電ユニット１に接続されるものであり、商用電源２から切り離された回路となっている。そして、商用電源２からの電力供給が中断している間、発電ユニット１は、商用電源２から解列した状態にあり、かかる状態で上記の自立運転用回路Ｒｂを通じて電力を供給することとなる。

具体的に説明すると、停電等により商用電源２から電力が供給されなくなると、連系運転を継続することができなくなる。かかる状況では、太陽電池モジュール１０が発電可能な状態にあったとしても、パワーコンディショナ１１が連系運転用回路Ｒａを通じて交流電力を出力するのを中断する。
一方で、本実施形態のパワーコンディショナ１１には自立運転機能が備えられており、当該機能を利用すれば、発電ユニット１から負荷４に再び電力を供給することができるようになる。

より詳しく説明すると、パワーコンディショナ１１と負荷４とを直接つなぐことにより、商用電源２から切り離した状態で発電ユニット１から負荷４へ電力を供給するための回路が形成される。この回路が上述の自立運転用回路Ｒｂに該当する。そして、発電ユニット１は、商用電源２からの電力が中断している間、自立運転用回路Ｒｂを通じて電力を供給することが可能である。換言すると、パワーコンディショナ１１は、商用電源２からの電力供給が中断している間に、自立運転用回路Ｒｂを通じて交流電力を出力するようになる。

また、自立運転用回路Ｒｂの下流側端子は、図１に示すように、前述した負荷側スイッチＳＷ２に設けられた接点ｂ、すなわち、特定負荷６を非特定負荷５から切り離す側の接点に接続されている。このため、上記の接点ｂが閉じると、特定負荷６が自立運転用回路Ｒｂに接続されるようになる。
ここで、上記の接点ｂが閉じると、前述したように、特定負荷６が非特定負荷５から切り離されるようになる。したがって、接点ｂが閉じた状態で発電ユニット１が自立運転用回路Ｒｂを通じて負荷４に電力を供給する場合には、負荷４のうち、特定負荷６のみに電力が供給されることとなる。かかる意味で、自立運転用回路Ｒｂは、特定負荷６及び非特定負荷５のうち、特定負荷６のみに電力を供給するために設けられた回路であると言える。

そして、本実施形態では、自立運転の際の制約上、自立運転時のパワーコンディショナ１１の出力が１００Ｖ×１５Ａに制限されている。このため、発電ユニット１が自立運転用回路Ｒｂを通じて電力を供給する際の発電ユニット１からの出力電圧（具体的には、最大１００Ｖ）は、蓄電ユニット３に電力を蓄電する際に必要な蓄電ユニット３への入力電圧（具体的には、２００Ｖ）を下回っていることになる。

なお、本実施形態では、商用電源２からの電力供給が中断している期間だけ、パワーコンディショナ１１と負荷４（より具体的には、特定負荷６）とを直接つないで自立運転用回路Ｒｂを形成することとしている。ただし、これに限定されるものではなく、自立運転用回路Ｒｂが常設の回路となっており、不図示の切り換え機構により、商用電源２からの電力供給がなされている間については連系運転用回路Ｒａが選択され、商用電源２からの電力供給が中断している期間については自立運転用回路Ｒｂが選択されるように、利用する回路が自動的に切り換わる構成になっていてもよい。

コントローラ７をはじめとする本システムＳの制御系統は、前述のＨＥＭＳを構成し、住宅Ｈ内の電力需給バランスに応じて本システムＳ各部の動作を自動制御するために設けられたものである。このような制御系統が設けられていることにより、本実施形態では、例えば、負荷４への電力供給量が負荷４における電力要求量を上回った際に、供給電力中、負荷４にて消費されない余剰電力を蓄電ユニット３に蓄電することが可能である。

より具体的に説明すると、本システムＳの制御系統は、主にコントローラ７により構成され、コントローラ７は、図２に示すように、ホームサーバ３１及び接点制御回路３２を構成要素として備えている。なお、コントローラ７は、図１に示すように、連系運転用回路Ｒａに接続されている。これにより、コントローラ７は、連系運転時において、連系運転用回路Ｒａから電力を受電して作動するとともに、当該電力を制御系統各部（具体的には、後述するセンサＤ１〜Ｄ３及びスイッチＳＷ１，ＳＷ２）に給電する。また、コントローラ７は、自立運転時にはパワーコンディショナ１１につながれて発電ユニット１から電力を直接受電するようになり、当該電力を制御系統各部に給電する。

ホームサーバ３１は、住宅Ｈ内に配置された端末であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ、並びに通信用インタフェースを備えており、ＲＯＭには各種プログラムが記憶されている。ＲＯＭに記憶されたプログラムの中には通信用プログラムが含まれており、このプログラムがＣＰＵによって実行されることにより、ホームサーバ３１は、不図示の宅内ネットワークを介して住宅Ｈ内に存する機器と通信し、当該機器との間でデータの受け渡しを行う。
ここで、宅内ネットワークとは、住宅Ｈ内に構築された情報通信網（ネットワーク）のことであり、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ケーブルを用いた有線、あるいは、ＩＥＥＥ８０２．１ｘまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を用いた無線によるＩＰネットワークにより構成される。

そして、本実施形態では、宅内ネットワークを通じてホームサーバ３１と通信してデータの受け渡しを行う機器として、図２に図示した日射量センサＤ１、負荷側センサＤ２、及びＰＣＳ側センサＤ３が設けられている。

日射量センサＤ１は、第１センサに相当し、日射量、より詳しくは太陽電池モジュール１０に照射される日射量を測定するものであり、熱電素子や光電素子から構成される。ここで、日射量とは、単位面積・単位時間あたりの太陽放射エネルギーの量のことである。

上記の日射量センサＤ１は、定期的に日射量を測定し、測定を実行する度に、その測定結果を示すデータ（以下、日射量データ）をホームサーバ３１に向けて送信する。そして、ホームサーバ３１は、宅内ネットワークを通じて上記日射量データを受信する。
一方、ホームサーバ３１のＲＯＭに記憶されたプログラムの中には、発電ユニット１の電力供給量を算出する供給量算出プログラムが含まれており、このプログラムがＣＰＵによって実行されると、受信した日射量データが示す日射量センサＤ１の測定結果に基づいて、発電ユニット１の電力供給量が算出される。つまり、本実施形態のホームサーバ３１は、日射量センサＤ１の測定結果に基づいて、発電ユニット１の電力供給量を算出することが可能である。

負荷側センサＤ２は、第２センサに相当し、負荷４、特に特定負荷６の電力要求量を測定するものであり、本実施形態では、特定負荷６の一次側（上流側）に配置された電力センサにより構成されている。この負荷側センサＤ２は、定期的に特定負荷６の電力要求量を測定し、測定を実行する度に、その測定結果を示すデータ（以下、電力要求量データ）をホームサーバ３１に向けて送信する。そして、ホームサーバ３１は、宅内ネットワークを通じて電力要求量データを受信する。

ＰＣＳ側センサＤ３は、パワーコンディショナ１１に自立運転用回路Ｒｂが接続されている際、つまり、発電ユニット１が自立運転用回路Ｒｂを通じて電力を供給している際に、パワーコンディショナ１１の二次側（下流側）で発電ユニット１の電力供給量を測定するものである。このＰＣＳ側センサＤ３は、発電ユニット１が自立運転用回路Ｒｂを通じて電力を供給している期間、すなわち、自立運転の期間だけ発電ユニット１の電力供給量を測定し、その測定結果を示すデータ（以下、電力供給量データ）をホームサーバ３１に向けて送信する。そして、ホームサーバ３１は、宅内ネットワークを通じて電力供給量データを受信する。

接点制御回路３２は、住宅Ｈに設けられたリレー等の接点装置に対して制御信号を出力するものであり、ホームサーバ３１によって駆動される。すなわち、ホームサーバ３１のＲＯＭに記憶されたプログラムの中には、回路駆動プログラムが含まれており、このプログラムがＣＰＵによって実行されると、接点制御回路３２が駆動されて制御対象となる接点装置に向けて制御信号を出力するようになる。制御対象の接点装置は、宅内ネットワークを通じて制御信号を受信し、当該制御信号に従って開閉状態が切り替わるようになる。

本実施形態において、接点制御回路３２の制御対象となる機器は、図２に示すように、蓄電池２１、負荷側スイッチＳＷ２及び遮断スイッチＳＷ１である。すなわち、蓄電池２１の蓄電及び放電は、接点制御回路３２から出力される制御信号によって切り換わる。ここで、接点制御回路３２からの制御信号の出力は、ホームサーバ３１によって調整されるので、ホームサーバ３１は、間接的に蓄電池２１の蓄電及び放電を切り換えることが可能である。したがって、ホームサーバ３１を含むコントローラ７は、蓄電ユニット３を制御することになる。

同様に、負荷側スイッチＳＷ２における閉接点は、接点制御回路３２から出力される制御信号によって切り換わり、換言すると、ホームサーバ３１が間接的に負荷側スイッチＳＷ２の閉接点を切り換える。なお、本実施形態では、連系運転時には接点ａが閉接点となり、商用電源２からの電力供給が中断すると接点ｂが閉接点となるように、負荷側スイッチＳＷ２の状態が切り換えられる。

遮断スイッチＳＷ１は、連系運転用回路Ｒａと蓄電ユニット３との間に介在するスイッチであり、接点制御回路３２から出力される制御信号に応じて開閉動作する。この遮断スイッチＳＷ１が閉状態にある間、蓄電ユニット３は、連系運転用回路Ｒａに接続され、蓄電にあたり同回路Ｒａを通じて電力を受け取るとともに、同回路Ｒａを通じて放電することが可能である。一方、遮断スイッチＳＷ１が開状態にあると、蓄電ユニット３と連系運転用回路Ｒａとの接続状態が解除され、この結果、蓄電ユニット３は、商用電源２と解列するようになる。

そして、遮断スイッチＳＷ１の開閉状態は、接点制御回路３２から出力される制御信号によって切り換わる。つまり、遮断スイッチＳＷ１についても、ホームサーバ３１が間接的に開閉状態を切り換えることになり、より具体的に説明すると、連系運転時には閉状態となり、商用電源２からの電力が中断すると開状態となるように遮断スイッチＳＷ１の状態が切り換えられるようになっている。

以上のように構成された制御系統では、上述のホームサーバ３１及び接点制御回路３２を備えるコントローラ７が、住宅Ｈ内の電力需給状況を監視し、当該状況に応じて、発電ユニット１、商用電源２及び蓄電ユニット３の供給電力を合理的に配分する。つまり、本システムＳでは、コントローラ７による制御によって、発電ユニット１の供給電力を合理的に利用することが可能である。

さらに、本システムＳには、発電ユニット１の供給電力を合理的に利用する目的から、昇圧器としての双方向コンバータ（図中、双方向ＣＯＮＶと表示）２３が設けられている。以下では、双方向コンバータ２３をはじめ、本システムＳ中により、発電ユニット１の供給電力を合理的に利用するための構成について詳しく説明する。

＜＜発電ユニットの供給電力を合理的に利用するための構成について＞＞
本システムＳに具備された、発電ユニット１の供給電力を合理的に利用するための構成を説明するにあたり、本システムＳの比較例として、従来の電力供給システムＳｂを説明する。
従来の電力供給システムＳｂは、図７に示すように、本システムＳ、すなわち、本実施形態に係る電力供給システムと同様に、発電ユニット１０１及び蓄電ユニット１０２を備え、これらのユニット１０１，１０２が商用電源２と連系している。そして、連系運転時には、発電ユニット１０１、商用電源２及び蓄電ユニット１０２が連系運転用回路Ｒａを通じて負荷４に電力が供給される。

すなわち、連系運転時には、図７中、実線にて示された回路が通電状態となっており、系統電力が連系運転用回路Ｒａを通じて負荷４に供給されるとともに、太陽電池モジュール１１０の発電電力がパワーコンディショナ１１１にて直流電力から交流電力に変換され、変換後の交流電力が連系運転用回路Ｒａを通じて負荷４に供給される。なお、従来の発電ユニット１０１の供給電力は、本実施形態と同様に最大で３ｋＷであり、パワーコンディショナ１１１からの出力電圧についても定格で２００Ｖとなっている。

さらに、連系運転時には、連系運転用回路Ｒａを通じて系統電力や発電ユニット１０１の供給電力を蓄電池１２１に蓄電するとともに、必要により蓄電した電力を放電し、連系運転用回路Ｒａを通じて当該放電電力を負荷４に供給することも可能である。ここで、蓄電ユニット１０２に電力を蓄電する際に必要な蓄電ユニット１０２への入力電圧は、本実施形態と同様、２００Ｖである。

なお、図７に示すように、蓄電池１２１と連系運転用回路Ｒａの間には双方向インバータ１２２が介在している。この双方向インバータ１２２は、本システムＳに設けられた双方向インバータ２２と同様に、発電ユニット１０１の供給電力や系統電力を直流電力に変換して蓄電池１２１に向けて出力するとともに、蓄電池１２１から放電された直流電力を交流電力に変換して負荷４に向けて出力する。

そして、従来の電力供給システムＳｂでは、停電等により商用電源２からの電源供給が中断すると、発電ユニット１０１及び蓄電ユニット１０２が商用電源２から解列する。発電ユニット１０１は、商用電源２から解列してしまうと例え発電可能な状態であっても、連系運転用回路Ｒａを通じた電力供給を中断する。一方、発電ユニット１０１のパワーコンディショナ１１１に備えられた自立運転機能を利用することにより、発電ユニット１０１が商用電源２から解列された状態でも、発電ユニット１０１から負荷４への電力供給を行うことが可能である。

つまり、本システムＳと同様に、従来の電力供給システムＳｂにおいても、パワーコンディショナ１１１を負荷４に直接つなぐ等して図７中、破線にて示す自立運転用回路Ｒｂを形成すれば、自立運転が実行可能となり、自立運転用回路Ｒｂを通じて発電ユニット１０１の電力を負荷４に供給することが可能となる。

なお、本実施形態と同様、自立運転では、負荷４中、特定負荷６のみに電力が供給されることとなっており、特定負荷６のみへの電力供給を実現するために、特定負荷６の一次側に切り換えスイッチＳＷ１０が設けられている。この切り換えスイッチＳＷ１０は、本システムＳの負荷側スイッチＳＷ２と同様のものであり、２つの接点のうち、一方の接点（図７中、記号ｃが付された接点）が閉じた状態では、特定負荷６が非特定負荷５と互いに連絡するようになり、他の接点（図７中、記号ｄが付された接点）が閉じた状態では、特定負荷６が非特定負荷５から切り離されるようになる。

ところで、前述したように、自立運転では、制約上、パワーコンディショナ１１１の出力が１００Ｖ×１５Ａに制限される。このため、発電ユニット１０１が自立運転用回路Ｒｂを通じて電力を供給する際の発電ユニット１０１からの出力電圧が、蓄電ユニット１０２に電力を蓄電する際に必要な蓄電ユニット１０２への入力電圧を下回ってしまう。かかる理由により、従来の電力供給システムＳｂでは、自立運転中、例え発電ユニット１０１の電力供給量が負荷４（厳密には特定負荷６）における電力要求量を上回って余剰電力が発生したとしても、当該余剰電力を蓄電ユニット１０２に蓄電することが困難であった。

すなわち、従来の電力供給システムＳｂでは、自立運転中、換言すると、停電等により商用電源２からの電力供給が中断している間、発電ユニット１０１の供給電力に生じた余剰電力を有効に利用することができなくなってしまう。
これに対して、本実施形態では、前述のコントローラ７が住宅Ｈ内の電力需給状況に応じて、発電ユニット１、商用電源２及び蓄電ユニット３の供給電力を合理的に配分することが可能であり、さらに、商用電源２からの電力供給が中断している間にも発電ユニット１の供給電力を有効利用することが可能である。

具体的に説明すると、発電ユニット１の電力供給量が負荷４における電力要求量よりも大きい場合、発電ユニット１の供給電力のうち、負荷４にて消費されない余剰電力が蓄電されるように、コントローラ７中のホームサーバ３１が接点制御回路３２を介して蓄電池２１の状態を蓄電状態へと切り換える。

より詳しく説明すると、本実施形態において、コントローラ７中のホームサーバ３１が定期的に日射量センサＤ１から日射量データを受信し、さらに、定期的に負荷側センサＤ２から電力要求量データを受信する。また、ホームサーバ３１は、受信した日射量データが示す日射量センサＤ１の測定結果に基づいて、発電ユニット１の電力供給量を算出する。これらの処理を実行することにより、コントローラ７は、発電ユニット１の電力供給量の算出結果、及び、特定負荷６における電力要求量の測定結果を取得する。

そして、停電等により商用電源２からの電力供給が中断し、本システムＳの電力供給形態が連系運転から自立運転に移行すると、コントローラ７は、発電ユニット１の電力供給量の算出結果と、特定負荷６における電力要求量の測定結果とを比較し、その大小関係を特定する。その後、コントローラ７は、上記の電力供給量が上記の電力要求量よりも大きいと、発電ユニット１が自立運転用回路Ｒｂを通じて供給する電力のうち、特定負荷６にて消費されない余剰電力を蓄電するように蓄電ユニット３を制御する。

以上のように、本実施形態では、自立運転、すなわち、商用電源２からの電力供給が中断している間、発電ユニット１の供給電力に余剰電力が生じたとしても、当該余剰電力を蓄電するように蓄電ユニット３を制御することが可能である。この結果、商用電源２からの電力供給が中断している間であっても、発電ユニット１の供給電力を合理的に利用することができ、以て、発電ユニット１の電力供給能力を十分に発揮させることが可能となる。

なお、本実施形態では、発電ユニット１の電力供給量の算出結果、及び、特定負荷６における電力要求量の測定結果に基づいて、コントローラ７が蓄電ユニット３を制御するため、当該コントローラ７による蓄電ユニット３の制御が適切になされるようになる。

ところで、自立運転中、パワーコンディショナ１１からの出力電圧は、前述したように１００Ｖに制限されるので、蓄電ユニット３に電力を蓄電する際に必要な蓄電ユニット３への入力電圧を下回っている。このように発電ユニット１が自立運転用回路Ｒｂを供給した電力については、そのまま蓄電ユニット３に蓄電することができないので、本実施形態では、蓄電ユニット３が上記の電力を蓄電する際に蓄電ユニット３への入力電圧を昇圧するための昇圧器が設けられている。

そして、本実施形態では、昇圧器の一例として、双方向コンバータ２３が設けられている。この双方向コンバータ２３は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータであり、自立運転中、自立運転用回路Ｒｂに接続される。具体的に説明すると、双方向コンバータ２３は、図１に示すように、負荷側スイッチＳＷ２の接点ｂ、及び、遮断スイッチＳＷ１に備えられた接点のうち、蓄電池２１側の接点に結線されるようになる。

以上のような位置関係により、双方向コンバータ２３は、自立運転中、図１に示すように、蓄電ユニット３の双方向インバータ２２と自立運転用回路Ｒｂとの間に介在するようになる。換言すると、蓄電ユニット３は、自立運転中、双方向コンバータ２３を介して自立運転用回路Ｒｂに接続することになる。

双方向コンバータ２３は、自立運転中、上述の配置位置にてパワーコンディショナ１１からの出力電圧を昇圧する。これにより、パワーコンディショナ１１が自立運転用回路Ｒｂを通じて出力する交流電力を蓄電池２１に蓄電するに際して、双方向インバータ２２への入力電圧が所定の大きさ（具体的には２００Ｖ）まで昇圧されるようになる。

そして、発電ユニット１が自立運転用回路Ｒｂを通じて電力を供給する際のパワーコンディショナ１１からの出力電圧を双方向コンバータ２３にて昇圧した昇圧後電圧は、蓄電池２１に電力を蓄電する際に必要な蓄電ユニット３への入力電圧以上となる。つまり、双方向コンバータ２３の昇圧作用により、双方向インバータ２２への入力電圧が、蓄電池２１に電力を蓄電する際に必要な電圧以上となる。

したがって、蓄電ユニット３は、双方向コンバータ２３を介して自立運転用回路Ｒｂに接続することにより、発電ユニット１が供給する電力を蓄電池２１に蓄電することが可能な状態になる。これにより、本実施形態では、自立運転中であっても、発電ユニット１の供給電力のうち、特定負荷６において消費されない余剰電力を蓄電ユニット３に蓄電することが可能となる。

以上のように自立運転中、発電ユニット１の供給電力を蓄電ユニット３に蓄電するために蓄電ユニット３への入力電圧を昇圧する構成は、発電ユニット１が自立運転用回路Ｒｂを通じて電力を供給する際の発電ユニット１からの出力電圧が、蓄電ユニット３に電力を蓄電する際に必要な蓄電ユニット３への入力電圧を下回っている場合において、特に有効となる。

なお、自立運転中に蓄電ユニット３が放電すると、双方向コンバータ２３は、放電電力と発電ユニット１の供給電力を同期させるために、双方向インバータ２２からの出力電圧をパワーコンディショナ１１の出力電圧（具体的には１００Ｖ）まで降圧する。すなわち、双方向コンバータ２３は、蓄電池２１が放電した直流電力を双方向インバータ２２にて交流電力に変換して自立運転用回路Ｒｂを通じて特定負荷６に供給する際には、双方向インバータ２２からの出力電圧を降圧して出力するようになる。

以上までに説明してきた構成により、本システムＳは、停電等の原因によって商用電源２から電力が供給されなくなった場合にも発電ユニット１の供給電力を合理的に利用することが可能となる。特に、本システムＳの構成は、商用電源２から電力が供給されなくなった場合に発電ユニット１の供給電力を合理的に利用することが可能な電力供給システムを実現する具体的構成として有効なものである。

さらに、従来の電力供給システムＳｂは、前述したように、太陽電池モジュール１１０とパワーコンディショナ１１１とを有する発電ユニット１０１、及び、蓄電池１２１と双方向インバータ１２２とを有する蓄電ユニット３を既存設備として備えている。かかるシステムＳｂに対して、上述した双方向コンバータ２３、遮断スイッチＳＷ１及びコントローラ７等を新たに導入することにより、本システムＳを実現することが可能となる。つまり、従来の電力供給システムＳｂに対して双方向コンバータ２３やコントローラ７などの機器を追加することによれば、本システムＳを構築することが可能となる。

＜＜本実施形態に係る電力供給システムの動作例＞＞
次に、以上までに説明してきた構成の本システムＳの動作例として、本システムＳによる負荷４への電力供給について説明する。
本システムＳによる電力供給は、図３Ａ及び図３Ｂに図示した流れに従ってなされる。具体的に説明すると、商用電源２からの電力供給が正常になされる間、連系運転が実行される（Ｓ００１）。つまり、図４に示すように、発電ユニット１及び蓄電ユニット３が商用電源２と連系し、発電ユニット１の供給電力及び系統電力が、連系運転用回路Ｒａを通じて負荷４に供給される。

さらに、連系運転時には、遮断スイッチＳＷ１が閉状態となっており、コントローラ７が負荷４の大きさに応じて蓄電ユニット３を制御し、当該制御の下、蓄電ユニット３が放電する。蓄電ユニット３が放電すると、その放電電力は、連系運転用回路Ｒａを通じて負荷４に供給される。
なお、連系運転時では、負荷側スイッチＳＷ２の閉接点が接点ａにあるので、負荷４を構成する非特定負荷５及び特定負荷６の双方に電力が供給されることになる。

そして、商用電源２に異常がなく正常に電力供給がなされている限り、連系運転が継続される（Ｓ００２でＮｏ，Ｓ００３）。一方で、商用電源２に異常が生じて商用電源２からの電力供給が中断すると（Ｓ００２でＹｅｓ）、連系運転用回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給が停止する。具体的に説明すると、パワーコンディショナ１１内に設けられた不図示の制御装置が、商用電源２からの電力供給の有無を検出し、当該制御装置は、系統電力の供給が中断されたことを検出すると、連系運転用回路Ｒａを通じたパワーコンディショナ１１からの出力を停止する。
以上のような手順により、連系運転用回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給が停止する結果、連系運転が中断することになる（Ｓ００４）。

連系運転が中断すると、コントローラ７が、接点制御回路３２を介して遮断スイッチＳＷ１を閉状態から開状態に切り換え（Ｓ００５）、さらに、負荷側スイッチＳＷ２の閉接点を接点ａから接点ｂに切り換える（Ｓ００６）。

その後、パワーコンディショナ１１に自立運転用回路Ｒｂを接続することにより、自立運転が開始される（Ｓ００７）。すなわち、発電ユニット１が自立運転用回路Ｒｂを通じて負荷４に向けて電力を供給するようになる。この際、負荷側スイッチＳＷ２の閉接点は接点ｂに設定されているので、負荷４を構成する非特定負荷５及び特定負荷６は互いに切り離され、特定負荷６のみが自立運転用回路Ｒｂに接続された状態になっている。このため、自立運転時には、図５に示すように、負荷４のうち、特定負荷６にのみ電力が供給されるようになる。

一方、図５に示すように、パワーコンディショナ１１が自立運転用回路Ｒｂに接続された状態では、蓄電ユニット３が双方向コンバータ２３を介して自立運転用回路Ｒｂに接続された状態となっている。
そして、自立運転が開始されると、コントローラ７が、蓄電池２１に蓄電された電力を放電するように蓄電ユニット３を制御する（Ｓ００８）。放電電力は、図５に示すように、双方向インバータ２２及び双方向コンバータ２３を経由し、最終的に発電ユニット１の供給電力とともに特定負荷６に供給されるようになる。

自立運転の開始後、コントローラ７は、日射量センサＤ１から日射量データを、負荷側センサＤ２から電力要求量データを、それぞれ定期的に取得する（Ｓ００９）。また、コントローラ７は、日射量データが示す日射量センサＤ１の測定結果に基づいて、発電ユニット１が自立運転用回路Ｒｂを通じて電力を供給する際の電力供給量を算出する（Ｓ０１０）。

そして、コントローラ７は、発電ユニット１の電力供給量の算出結果と、電力要求量データが示す負荷側センサＤ２の測定結果（すなわち、特定負荷６における電力要求量）とを比較する（Ｓ０１１）。ここで、発電ユニット１の電力供給量が上記の電力要求量よりも小さい場合（Ｓ０１１でＮｏ）、コントローラ７は、蓄電ユニット３に放電を続行させる。すなわち、自立運転用回路Ｒｂを通じて発電ユニット１が供給する電力量よりも特定負荷６における電力要求量の方が大きいと、発電ユニット１及び蓄電ユニット３の双方から特定負荷６に電力を供給する（Ｓ０１２）。

一方、発電ユニット１の電力供給量が上記の電力要求量よりも大きい場合（Ｓ０１１でＹｅｓ）、コントローラ７は、蓄電ユニット３を制御し、蓄電ユニット３に放電を止めさせ、蓄電を開始させる（Ｓ０１４）。
なお、本実施形態では、蓄電の開始に際して、コントローラ７が蓄電池２１における蓄電量の現在値を算出する（Ｓ０１３）。具体的に説明すると、コントローラ７は、蓄電ユニット３の蓄電時間及び放電時間を管理している。さらに、ホームサーバ３１のＲＯＭには蓄電量算出プログラムが記憶されており、このプログラムが実行されることにより、コントローラ７は、蓄電時間及び放電時間に基づいて蓄電量の現在値を算出するようになる。

そして、コントローラ７は、蓄電池２１における蓄電量の現在値を算出した上で、蓄電ユニット３を制御し、発電ユニット１が自立運転用回路Ｒｂを通じて供給する電力のうち、特定負荷６にて消費されない余剰電力を蓄電ユニット３に蓄電させる。すなわち、発電ユニット１の電力供給量の算出結果が負荷側センサＤ２の測定結果よりも大きい場合、発電ユニット１のみから特定負荷６に電力を供給する一方で、発電ユニット１の供給電力中、特定負荷６にて消費されない余剰電力を蓄電ユニット３に蓄電するようになる（Ｓ０１４）。

以上までに説明してきた工程Ｓ００１〜Ｓ０１４のうち、日射量データ及び電力要求量データを取得する工程Ｓ００９、電力供給量を算出する工程Ｓ０１０、及び、電力供給量と電力要求量との大小関係に応じて蓄電ユニット３の蓄電・放電を切り換える工程Ｓ０１１〜Ｓ０１４については、商用電源２が未だ復旧していない間（Ｓ０１５でＮｏ）、すなわち、商用電源２からの電力供給が中断している間、繰り返し実行される。

反対に、商用電源２が復旧した場合（Ｓ０１５でＹｅｓ）、自立運転を終了させて連系運転を再開するための処理が実行される（Ｓ０１６〜Ｓ０２０）。具体的に説明すると、前述したパワーコンディショナ１１内の制御装置が、商用電源２からの電力供給が再開されたことを検出すると、当該検出時点から所定の時間が経過したことを条件として（Ｓ０１６）、コントローラ７が接点制御回路３２を介して負荷側スイッチＳＷ２の閉接点を接点ｂから接点ａに切り換える（Ｓ０１７）。
ここで、所定の時間とは、発電ユニット１を商用電源２に再連系するための所要時間として「電力品質確保に係る系統連系技術要件ガイドライン」に則って設定された時間であり、本実施形態では約５分間に設定されている。

さらに、コントローラ７は、遮断スイッチＳＷ１を開状態から閉状態に切り換える（Ｓ０１８）。以上の結果、自立運転用回路Ｒｂを通じた電力供給、すなわち、自立運転が終了する（Ｓ０１９）。なお、コントローラ７は、遮断スイッチＳＷ１を開状態から閉状態に切り換える時点で蓄電ユニット３が蓄電又は放電している場合、蓄電池２１を制御して、蓄電ユニット３を停止状態とする。蓄電ユニット３の停止状態とは、蓄電ユニット３が蓄電及び放電のいずれも行っていない状態のことである。

自立運転が終了すると、パワーコンディショナ１１は、自立運転用回路Ｒｂから取り外される。そして、パワーコンディショナ１１が自立運転用回路Ｒｂから外された後、パワーコンディショナ１１側で所定のユーザ操作が行われると、発電ユニット１が商用電源２と再連系し、連系運転が再開されるようになる（Ｓ０２０）。

連系運転が再開されると、発電ユニット１や蓄電ユニット３の供給電力に加えて、系統電力が連系運転用回路Ｒａを通じて負荷４に供給されるようになる。なお、この時点では、負荷側スイッチＳＷ２の閉接点が接点ａとなっており、非特定負荷５と特定負荷６とが互いに連絡しているので、連系運転再開後には、発電ユニット１、商用電源２及び蓄電ユニット３の供給電力が再び非特定負荷５及び特定負荷６の双方に供給されることとなる。

＜＜その他の実施形態＞＞
上記の実施形態では、本発明の電力供給システムについて、一例を挙げて説明した。ただし、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

また、上記の実施形態では、自立運転時に蓄電ユニット３への入力電圧を昇圧するための昇圧器として、双方向コンバータ２３を設けていることとした。しかし、これに限定されるものではなく、蓄電ユニット３への入力電圧を昇圧する機能を備えている限り、他の昇圧器（例えば、昇圧のみを行う昇圧コンバータ）であってもよい。ただし、双方向コンバータ２３であれば、自立運転時に発電ユニット１の供給電力を蓄電するにあたり蓄電ユニット３への入力電圧を昇圧する機器と、自立運転時に蓄電ユニット３の放電電力を負荷４に供給するにあたり蓄電ユニット３からの出力電圧を降圧する機器とが１台に統合されている。このため、上記の実施形態では、上記２種類の機器を別々に設ける場合と比較して機器台数が少なくなり、かかる点においては好適である。

また、上記の実施形態では、自立運転中、コントローラ７が発電ユニット１の電力供給量と特定負荷６における電力要求量とを比較し、その大小関係に応じて、蓄電ユニット３の蓄電・放電を切り換えることとした。そして、上記の実施形態では、コントローラ７が発電ユニットの電力供給量を特定するために、日射量センサＤ１から受信した日射量データから上記の電力供給量を算出することとした。ただし、これに限定されるものではなく、コントローラ７は、日射量データを用いて電力供給量を算出する代わりに、例えば前述のＰＣＳ側センサＤ３から受信した電力供給量データを解析し、発電ユニット１が自立運転用回路Ｒｂを通じて供給する電力量の実測値を取得することとしてもよい。

また、上記の実施形態では、自立運転中、負荷４のうち、特定負荷６のみに電力を供給することとしたが、これに限定されるものではなく、自立運転中であっても、非特定負荷５及び特定負荷６の双方に電力を供給することとしてもよい。
ただし、自立運転において非特定負荷５及び特定負荷６の双方に電力を供給する場合には、発電ユニット１及び蓄電ユニット３が供給可能な電力以上に負荷４が大きくなるために、負荷４への電力供給が停止してしまう虞がある。これに対して、自立運転中の電力供給先を特定負荷６に限定しておけば、商用電源２からの電力供給が中断していても、発電ユニット１及び蓄電ユニット３だけで十分に電力を供給することが可能となる。さらに、自立運転時に特定負荷６に限定して電力を供給することになれば、発電ユニット１の供給電力に余剰電力が発生する可能性が高くなり、自立運転時にも発電ユニット１の供給電力を蓄電ユニット３に蓄電可能とする本システムＳの構成が、より有意義なものとなる。
以上の点においては、上記の実施形態の方が望ましい。

また、上記の実施形態では、発電ユニット１の一例として、太陽光エネルギーを利用して発電するものについて説明したが、他の自然エネルギー（例えば、風力エネルギーや地熱エネルギー）を利用して発電する発電ユニット１を備えた電力供給システムについても本発明は適用可能である。

Ｓ 本システム
Ｈ 住宅
１，１０１ 発電ユニット
２ 商用電源
３，１０２ 蓄電ユニット
４ 負荷
５ 非特定負荷
６ 特定負荷
７ コントローラ
１０，１１０ 太陽電池モジュール
１１，１１１ パワーコンディショナ
２１，１２１ 蓄電池
２２，１２２ 双方向インバータ
２３ 双方向コンバータ
３１ ホームサーバ
３２ 接点制御回路
Ｄ１ 日射量センサ
Ｄ２ 負荷側センサ
Ｄ３ ＰＣＳ側センサ
Ｒａ 連系運転用回路
Ｒｂ 自立運転用回路
Ｓｂ 従来の電力供給システム
ＳＷ１ 遮断スイッチ
ＳＷ２ 負荷側スイッチ
ＳＷ１０ 切り替えスイッチ

Claims (5)

1. 自然エネルギーを利用して発電して電力を供給する発電ユニットと、
   該発電ユニットが供給する電力を蓄電することが可能な蓄電ユニットと、
   負荷に電力を供給するために設けられた電力供給回路と、を備えた電力供給システムであって、
   前記電力供給回路は、商用電源と前記発電ユニットと前記蓄電ユニットとに接続された第１回路と、前記商用電源からの電力供給が中断すると前記発電ユニットに接続され、前記商用電源から切り離された第２回路と、を有し、
   前記蓄電ユニットが電力を蓄電する際に前記蓄電ユニットへの入力電圧を昇圧するための昇圧器と、前記蓄電ユニットを制御するコントローラと、が設けられており、
   前記商用電源からの電力供給がなされている間、前記発電ユニットは、前記第１回路を通じて電力を供給し、前記蓄電ユニットは、前記発電ユニットが前記第１回路を通じて供給する電力を蓄電することが可能な状態にあり、
   前記商用電源からの電力供給が中断している間、前記発電ユニットは、前記第２回路を通じて電力を供給し、前記蓄電ユニットは、前記昇圧器を介して前記第２回路に接続することにより、前記発電ユニットが前記第２回路を通じて供給する電力を蓄電することが可能な状態にあり、
   前記コントローラは、前記商用電源からの電力供給が中断している間、前記発電ユニットが前記第２回路を通じて電力を供給する際の電力供給量が前記負荷における電力要求量よりも大きいと、前記発電ユニットが前記第２回路を通じて供給する電力のうち、前記負荷にて消費されない余剰電力を蓄電するように前記蓄電ユニットを制御することを特徴とする電力供給システム。
2. 前記発電ユニットが前記第２回路を通じて電力を供給する際の前記発電ユニットからの出力電圧が、前記蓄電ユニットに電力を蓄電する際に必要な前記蓄電ユニットへの入力電圧を下回っており、
   前記発電ユニットが前記第２回路を通じて電力を供給する際の前記発電ユニットからの出力電圧を前記昇圧器にて昇圧した昇圧後電圧が、前記蓄電ユニットに電力を蓄電する際に必要な前記蓄電ユニットへの入力電圧以上となることを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記発電ユニットは、太陽光エネルギーを利用して発電し、
   日射量を測定するための第１センサと、前記電力要求量を測定する第２センサと、が更に設けられ、
   前記コントローラは、前記第１センサの測定結果に基づいて前記電力供給量を算出し、前記電力供給量の算出結果が前記第２センサの測定結果よりも大きいと、前記余剰電力を蓄電するように前記蓄電ユニットを制御することを特徴とする請求項２に記載の電力供給システム。
4. 前記負荷は、優先的に電力が供給されるものとして予め指定された特定負荷と、該特定負荷以外の非特定負荷とによって構成され、
   前記第１回路は、前記特定負荷及び前記非特定負荷の双方に電力を供給するために設けられた回路であり、
   前記第２回路は、前記特定負荷及び前記非特定負荷のうち、前記特定負荷のみに電力を供給するために設けられた回路であり、
   前記コントローラは、前記商用電源からの電力供給が中断している間、前記電力供給量が前記特定負荷における前記電力要求量よりも大きいと、前記発電ユニットが前記第２回路を通じて供給する電力のうち、前記特定負荷にて消費されない前記余剰電力を蓄電するように前記蓄電ユニットを制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力供給システム。
5. 前記発電ユニットは、前記自然エネルギーを利用して直流電力を発電する発電装置と、該発電装置が発電した直流電力を交流電力に変換して出力するパワーコンディショナと、を有し、
   該パワーコンディショナは、前記商用電源からの電力供給がなされている間に、前記第１回路を通じて交流電力を出力し、前記商用電源からの電力供給が中断している間に、前記第２回路を通じて交流電力を出力し、
   前記蓄電ユニットは、直流電力を蓄電するとともに蓄電した直流電力を放電する蓄電池と、前記パワーコンディショナから出力された交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に向けて出力するとともに、前記蓄電池から放電された直流電力を交流電力に変換して前記負荷に向けて出力する双方向インバータと、を有し、
   前記昇圧器は、前記パワーコンディショナが前記第２回路を通じて出力する交流電力が前記蓄電池に蓄電される際に前記双方向インバータへの入力電圧を昇圧するとともに、前記蓄電池が放電した直流電力を前記双方向インバータにて交流電力に変換して前記第２回路を通じて前記負荷に供給する際に前記双方向インバータからの出力電圧を降圧する双方向コンバータであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電力供給システム。
   

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