JP2013192321A - 充電電力制御装置、充電電力制御方法、プログラム、および太陽光発電システム - Google Patents

充電電力制御装置、充電電力制御方法、プログラム、および太陽光発電システム Download PDF

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Abstract

【課題】充電効率をより向上する。
【解決手段】太陽光発電システムは、太陽光を受光して発電を行う太陽光パネルと、太陽光パネルにより発電された電力をDC/AC変換するＰＶ用パワーコンディショナと、ＰＶ用パワーコンディショナから出力される出力電力をAC/DC変換して蓄電池を充電する充電用AC/DC変換器とを備える。また、電力系統からの電力の供給が停止した状態で、太陽光パネルからＰＶ用パワーコンディショナに供給される電力の電圧が取得され、その電圧に従って、太陽光パネルからＰＶ用パワーコンディショナに供給される電力の変化が求められる。そして、電圧の変化に基づいて、充電用AC/DC変換器に対して、充電用AC/DC変換器が蓄電池を充電するために出力する充電電力が調整される。本技術は、例えば、太陽光発電パネルおよび蓄電池を備えた太陽光発電システムに適用できる。
【選択図】図２

Description

本開示は、充電電力制御装置、充電電力制御方法、プログラム、および太陽光発電システムに関し、特に、充電効率をより向上することができるようにした充電電力制御装置、充電電力制御方法、プログラム、および太陽光発電システムに関する。
近年、太陽光発電パネルおよび蓄電池を備えた太陽光発電システムが普及している。このような太陽光発電システムでは、太陽光発電パネルで発電された電力は、太陽光パネル用パワーコンディショナによりDC/AC（Direct Current / Alternating Current）変換された後、負荷に供給されて消費されたり、電力系統へ戻されて売電されたりする。また、電力系統から供給される電力や太陽光発電パネルで発電された電力などを、充電用AC/DC（Alternating Current / Direct Current）変換部によりAC/DC変換して蓄電池に充電することにより、夜間や停電時などに電力を使用することができる。
従来、太陽光発電システムは、停電が発生したとき、太陽光パネル用パワーコンディショナの自立出力端子から出力される電力が充電用AC/DC変換部に供給されるように電力経路が切り替えられて、蓄電池が充電されるように構成されている。
例えば、特許文献１および２には、停電が発生したときに、太陽光発電パネルと電力系統との接続を分離して、太陽光発電パネルによって発電された電力を蓄電池に供給するように、電力供給経路を切り替えるシステムが提案されている。
ところで、充電用AC/DC変換部は、蓄電池に蓄積されている電力や蓄電池の温度などに基づいて、蓄電池を充電するために出力する充電電力を調整する。一方、太陽光パネル用パワーコンディショナが出力する出力電力は、太陽光発電パネルにより発電された電力に応じて変化する。
そのため、停電が発生し、太陽光パネル用パワーコンディショナから出力される電力を充電用AC/DC変換部を介して蓄電池に充電する際、充電用AC/DC変換部が出力する充電電力が、太陽光パネル用パワーコンディショナが出力する出力電力を超過することがある。このように、充電用AC/DC変換部が出力する充電電力が、太陽光パネル用パワーコンディショナが出力する出力電力を超過すると、太陽光パネル用パワーコンディショナの出力が急激に低下し、太陽光パネル用パワーコンディショナが停止してしまうことがあった。
例えば、図１には、太陽光パネル用パワーコンディショナが停止する際の入力電力および出力電力の測定結果の一例が示されている。図１において、縦軸は電力を示しており、横軸は時刻を示している。そして、図１で白抜きの矢印で示されている時刻において、太陽光パネル用パワーコンディショナの出力電力が急激に低下して、太陽光パネル用パワーコンディショナが停止していることが示されている。
図１に示すように、充電用AC/DC変換部が、太陽光パネル用パワーコンディショナに対して電力を要求し過ぎると、太陽光パネル用パワーコンディショナは、要求されるだけの電力を出力することができずに停止してしまう。これにより、充電用AC/DC変換部からの電力の要求が停止するため、太陽光パネル用パワーコンディショナは再稼働して、電力の出力を再開するが、充電用AC/DC変換部が同様に電力を要求し過ぎると、太陽光パネル用パワーコンディショナは再度停止してしまう。そして、このような太陽光パネル用パワーコンディショナの稼働および停止が繰り返して行われる。
なお、太陽光パネル用パワーコンディショナにおける変換効率によって、図１では、太陽光パネル用パワーコンディショナが出力する出力電力が、太陽光パネル用パワーコンディショナに入力する入力電力よりも低くなっている。
特開２００７−１２４８１１号公報 特開平１１−２２５４４８号公報
上述したように、従来の太陽光発電システムでは、太陽光パネル用パワーコンディショナの稼働および停止が繰り返されることにより、蓄電池を安定的に充電することができないだけでなく、充電効率が低下することになる。
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、充電効率をより向上することができるようにするものである。
本開示の一側面の充電電力制御装置は、電力系統からの電力の供給が停止した状態で、自然エネルギーを利用して発電を行う発電部から、前記発電部により発電された電力をDC/AC変換する変換部に供給される電流または電圧に関するデータを取得する取得部と、前記取得部により取得された前記データに従って、前記発電部から前記変換部に供給される電流または電圧の変化を演算する演算部と、前記演算部による演算の結果に基づいて、前記変換部から出力される出力電力をAC/DC変換して蓄電池を充電する充電部に対して、前記充電部が前記蓄電池を充電するために出力する充電電力を調整する調整部とを備える。
本開示の一側面の充電電力制御方法またはプログラムは、電力系統からの電力の供給が停止した状態で、自然エネルギーを利用して発電を行う発電部から、前記発電部により発電された電力をDC/AC変換する変換部に供給される電流または電圧に関するデータを取得し、取得された前記データに従って、前記発電部から前記変換部に供給される電流または電圧の変化を演算し、演算の結果に基づいて、前記変換部から出力される出力電力をAC/DC変換して蓄電池を充電する充電部に対して、前記充電部が前記蓄電池を充電するために出力する充電電力を調整するステップを含む。
本開示の一側面の太陽光発電システムは、太陽光を受光して発電を行う太陽光パネルと、前記太陽光パネルにより発電された電力をDC/AC変換する変換部と、前記変換部から出力される出力電力をAC/DC変換して蓄電池を充電する充電部と、電力系統からの電力の供給が停止した状態で、前記太陽光パネルから前記変換部に供給される電流または電圧に関するデータを取得する取得部と、前記取得部により取得された前記データに従って、前記太陽光パネルから前記変換部に供給される電流または電圧の変化を演算する演算部と、前記演算部による演算の結果に基づいて、前記充電部に対して、前記充電部が前記蓄電池を充電するために出力する充電電力を調整する調整部とを備える。
本開示の一側面においては、電力系統からの電力の供給が停止した状態で、発電部または太陽光パネルから変換部に供給される電流または電圧に関するデータが取得され、そのデータに従って、発電部または太陽光パネルから変換部に供給される電流または電圧の変化が演算される。そして、演算の結果に基づいて、充電部に対して、充電部が蓄電池を充電するために出力する充電電力が調整される。
本開示の一側面によれば、充電効率をより向上することができる。
従来の太陽光パネル用パワーコンディショナが停止することについて説明する図である。 本技術を適用した太陽光発電システムの第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 ＰＶ用パワーコンディショナの入力電圧、入力電流、および出力電流の変化を示す図である。 充電電力制御装置の構成例を示すブロック図である。 太陽光発電システムにおける第１の充電電力制御方法を説明するフローチャートである。 太陽光発電システムにおける第２の充電電力制御方法を説明するフローチャートである。 第２の充電電力制御方法におけるＰＶ用パワーコンディショナの入力電圧および入力電流の変化を示す図である。 本技術を適用した太陽光発電システムの第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図２は、本技術を適用した太陽光発電システムの第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
図２において、太陽光発電システム１１は、太陽光パネル（ＰＶ：Photovoltaic）１２、ＰＶ用パワーコンディショナ１３、計測器１４、および、蓄電装置１５を備えて構成される。
太陽光パネル１２は、複数の太陽電池モジュールが接続されて構成されるパネルであり、太陽光を受光して発電を行う。
ＰＶ用パワーコンディショナ１３は、例えば、太陽光パネル１２から最大の電力を取得することができるように、太陽光パネル１２により発電される電力の電圧および電流を調整する。そして、ＰＶ用パワーコンディショナ１３は、太陽光パネル１２により発電された電力をDC/AC変換して、図示しない電力系統に出力する。また、ＰＶ用パワーコンディショナ１３は、例えば、停電が発生しているときに電力を出力する自立出力端子を備えており、その自立出力端子が蓄電装置１５に接続されている。
計測器１４は、太陽光パネル１２において発電された電力をＰＶ用パワーコンディショナ１３に伝送する配線に配設され、太陽光パネル１２からＰＶ用パワーコンディショナ１３に入力される電力の入力電圧および入力電流を計測する。
蓄電装置１５は、蓄電池２１、充電用AC/DC変換器２２、および制御ユニット２３を備えて構成され、蓄電装置１５の内部の配線には、リレー２４および２５が接続されている。
充電用AC/DC変換器２２は、電力系統から供給される電力、または、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の自立出力端子から供給される電力をAC/DC変換して、蓄電池２１に充電する。また、充電用AC/DC変換器２２の交流側の端子は、リレー２４を介して、電力系統と、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の自立出力端子とのいずれか一方に接続される。例えば、停電が発生したときには、図２に示すように、リレー２４により充電用AC/DC変換器２２およびＰＶ用パワーコンディショナ１３が接続され、充電用AC/DC変換器２２は、ＰＶ用パワーコンディショナ１３からの電力をAC/DC変換して、蓄電池２１に充電する。
蓄電池２１は、リレー２５を介して、充電用AC/DC変換器２２の直流側の端子に接続されており、充電用AC/DC変換器２２から供給される電力を蓄積する。
制御ユニット２３は、例えば、CPU（Central Processing Unit）、メモリ、および入出力インタフェースを備えて構成され、CPUがメモリに記憶されているプログラムを実行することで、入出力インタフェースを介して蓄電装置１５の各部を制御する。例えば、制御ユニット２３は、計測器１４により計測された入力電圧および入力電流を読み出し、充電用AC/DC変換器２２に対して、蓄電池２１を充電するために出力する充電電力の増減を制御する。
例えば、図１を参照して上述したように、充電用AC/DC変換器２２が出力する充電電力がＰＶ用パワーコンディショナ１３の出力電力を超過すると、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の出力電力が急激に低下して、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の動作が停止することがある。そこで、本願出願人は、ＰＶ用パワーコンディショナ１３が出力する出力電流が急激に変化する前に、ＰＶ用パワーコンディショナ１３に入力される電力の入力電圧が低下する傾向があることに着目した。
例えば、図３には、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧、入力電流、および出力電流の変化の一例が示されている。図３において、左側の縦軸は電圧を示し、右側の縦軸は電流を示し、横軸には、出力電流の急激な低下が検出された時間帯における時刻が示されている。
図３に示すように、時刻Ｔ１において出力電流が急激に低下しており、この時刻Ｔ１において、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の動作が停止したことが示されている。そして、時刻Ｔ１の数秒前の時刻Ｔ０から、入力電圧が低下する傾向が示されている。
従って、制御ユニット２３は、計測器１４により計測されるＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧の低下を検知すると、充電用AC/DC変換器２２に対して、充電電圧を低減するように制御する。これにより、充電用AC/DC変換器２２が出力する充電電力がＰＶ用パワーコンディショナ１３の出力電力を超過することがなくなり、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の動作が停止することを回避することができる。
なお、図３では、電流を示す右側の縦軸の設定により、入力電流の変化が小さく表されているが、入力電流も入力電圧と同様に、出力電流が急激に低下する数秒前から増加する傾向がある。以下では、入力電圧の変動に基づいてＰＶ用パワーコンディショナ１３の動作停止を回避する充電電力制御処理について説明するが、入力電流の変動に基づいて同様の充電電力制御処理を行うことができる。
太陽光発電システム１１では、制御ユニット２３のメモリに、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の動作停止を回避する充電電力制御処理を行うためのプログラムが記憶されており、制御ユニット２３のCPUがプログラムを実行することにより、充電電力制御装置としての機能が実現される。
次に、図４には、制御ユニット２３が充電電力制御装置として機能するときの機能ブロック図が示されている。
図４に示すように、充電電力制御装置３１は、データ取得部３２、演算部３３、判定部３４、および指示部３５を備えて構成される。
データ取得部３２は、太陽光パネル１２からＰＶ用パワーコンディショナ１３に入力される電力に関するデータ（例えば、電流値または電圧値）を取得して、演算部３３に供給する。例えば、データ取得部３２は、計測器１４において計測されるＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧を、所定のサンプリング周期でサンプリングして取得する。
演算部３３は、データ取得部３２が取得した入力電圧に基づいて、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧の電圧変化ΔＶを算出する。または、演算部３３は、データ取得部３２が取得した入力電圧に基づいて、図６のフローチャートを参照して後述するように、予測入力電圧ＶＴｘを算出する。
判定部３４は、演算部３３による演算結果に基づいて、例えば、充電用AC/DC変換器２２が出力する充電電力Ｐの増加または低減などを判定し、その判定結果を指示部３５に通知する。
指示部３５は、判定部３４による判定結果に基づいて、充電用AC/DC変換器２２が蓄電池２１を充電するために出力する充電電力Ｐを増加または低減する指示を行い、充電電力Ｐを調整する。または、図６のフローチャートを参照して後述するように、指示部３５は、判定部３４からの判定結果に基づいて、ＰＶ用パワーコンディショナ１３から充電用AC/DC変換器２２に入力する入力電流の電流変化量ΔＩを調整する指示を行う。
例えば、充電電力制御装置３１では、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧の電圧変化ΔＶの絶対値が、一定値以上の変化をしたとき、判定部３４は、充電用AC/DC変換器２２が出力する充電電力Ｐを低減するように判定する。そして、その判定結果に従って、指示部３５は、充電電力Ｐを低減するように充電用AC/DC変換器２２に対する指示を行い、充電電力Ｐを調整する。
これにより、充電用AC/DC変換器２２が出力する充電電力がＰＶ用パワーコンディショナ１３の出力電力を超過することが回避されるので、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の動作が停止することが回避される。
次に、図５のフローチャートを参照して、太陽光発電システム１１における第１の充電電力制御方法について説明する。
例えば、停電が発生して電力系統からの電力供給が停止すると、太陽光発電システム１１では、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の自立出力端子から出力される電力で蓄電装置１５の蓄電池２１に充電を行う自立運転モードが開始される。
ステップＳ１１において、ＰＶ用パワーコンディショナ１３および蓄電装置１５は、自立運転モードを継続するか否かを判定する。例えば、電力系統からの電力の供給が復旧したことを検知したとき、ＰＶ用パワーコンディショナ１３および蓄電装置１５は、自立運転モードを継続しないと判定し、処理は終了される。
一方、電力系統から電力の供給が停止したままであるときには、ＰＶ用パワーコンディショナ１３および蓄電装置１５は、自立運転モードを継続すると判定し、処理はステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２において、充電用AC/DC変換器２２は、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の自立出力端子から出力される電力をAC/DC変換して、設定された充電電力Ｐで出力を行い、自立モードでの蓄電池２１の充電を実施する。例えば、処理の開始時には、充電用AC/DC変換器２２は、蓄電池２１に充電されている電力に応じて充電電力Ｐを設定して蓄電池２１を充電する。また、後述するように、ステップＳ１７またはＳ１８で充電電力Ｐを増加または低減するように調整された場合、充電用AC/DC変換器２２は、その調整された充電電力Ｐで蓄電池２１を充電する。
ステップＳ１３において、データ取得部３２（図４）は、計測器１４において計測されるＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧をサンプリングすることにより、現在の時刻における入力電圧Ｖｎを取得して、演算部３３に供給する。
ステップＳ１４において、演算部３３は、データ取得部３２から現在の時刻における入力電圧Ｖｎが供給されるたびに、現在の１つ前の時刻における入力電圧Ｖｎ−１との差分、即ち、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧Ｖｎの電圧変化ΔＶ（＝Ｖｎ−Ｖｎ−１）を算出して、判定部３４に供給する。
ステップＳ１５において、判定部３４は、演算部３３により求められた入力電圧の電圧変化ΔＶの絶対値が、予め設定された閾値（一定値）以上であるか否かを判定する。ここで、この閾値は、例えば、計測器１４による計測の誤差レベルに応じて設定される。
ステップＳ１５において、判定部３４が、入力電圧の電圧変化ΔＶの絶対値が閾値以上でない（即ち、閾値未満である）と判定した場合、処理はステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６において、判定部３４は、充電用AC/DC変換器２２の充電電力Ｐが、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の自立定格出力Ｐｍａｘ（例えば、1.5kW）以下であるか否かを判定する。
ステップＳ１６において、判定部３４が、充電用AC/DC変換器２２の充電電力Ｐが、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の自立定格出力Ｐｍａｘ以下であると判定した場合、処理はステップＳ１７に進む。
ステップＳ１７において、判定部３４は、指示部３５に対して、充電用AC/DC変換器２２が出力する充電電力Ｐを増加する旨を示す判定結果を通知する。これに応じて、指示部３５は、充電用AC/DC変換器２２に対して、予め設定されている増加量ΔＱで充電電力Ｐを増加するように調整する指示（Ｐ＝Ｐ＋ΔＱ）を行う。
即ち、この場合、電圧変化ΔＶの絶対値が閾値未満で入力電圧が安定しており、かつ、充電用AC/DC変換器２２の充電電力ＰがＰＶ用パワーコンディショナ１３の自立定格出力Ｐｍａｘ以下であるので、出力電力を増加させてもＰＶ用パワーコンディショナ１３は安定して電力を出力することができる。従って、充電用AC/DC変換器２２は、判定部３４の指示に従って、増加量ΔＱだけ増加した充電電力Ｐで、蓄電池２１に対する充電を行う。その後、処理はステップＳ１１に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
一方、ステップＳ１６において、判定部３４が、現充電用AC/DC変換器２２の充電電力Ｐが、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の自立定格出力Ｐｍａｘ以下でない（自立定格出力Ｐｍａｘより大である）と判定した場合、処理はステップＳ１１に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。即ち、この場合、ＰＶ用パワーコンディショナ１３は安定して電力を出力しているが、ＰＶ用パワーコンディショナ１３は自立定格出力Ｐｍａｘよりも大きな出力を行うことができないため、判定部３４は、充電用AC/DC変換器２２が出力する充電電力Ｐを維持すると判定する。
一方、ステップＳ１５において、判定部３４が、入力電圧の電圧変化ΔＶの絶対値が閾値以上であると判定した場合、処理はステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８において、判定部３４は、指示部３５に対して、充電用AC/DC変換器２２が出力する充電電力Ｐを低減する旨を示す判定結果を通知する。これに応じて、指示部３５は、充電用AC/DC変換器２２に対して、予め設定されている低減量ΔＳで充電電力Ｐを低減するように調整する指示（Ｐ＝Ｐ−ΔＳ）を行う。
即ち、この場合、入力電圧の電圧変化ΔＶの絶対値が閾値以上であるため、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧が低下し始めていると判断することができる。従って、充電用AC/DC変換器２２は、判定部３４の指示に従って、低減量ΔＳだけ低減した充電電力Ｐで、蓄電池２１に対する充電を行う。その後、処理はステップＳ１１に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
以上のように、太陽光発電システム１１では、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧が低下し始めていると判断された場合に、充電用AC/DC変換器２２が出力する充電電力を低減するように調整することができる。これにより、充電用AC/DC変換器２２が出力する充電電力がＰＶ用パワーコンディショナ１３の出力電力を超過することが回避することができ、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の動作が停止することを回避することができる。
従って、太陽光発電システム１１では、図１を参照して上述したような太陽光パネル用パワーコンディショナの稼働および停止が繰り返されることがない。これにより、蓄電池２１を安定的に充電することができるとともに、充電効率が低下することを回避することができる。
なお、充電電力Ｐを調整する増加量ΔＱおよび低減量ΔＳは、固定の値を設定する他、例えば、入力電圧の電圧変化ΔＶの関数を設定してもよい。例えば、入力電圧の電圧変化ΔＶが大きいときには増加量ΔＱおよび低減量ΔＳを増加させ、入力電圧の電圧変化ΔＶが小さいときには増加量ΔＱおよび低減量ΔＳを低減させるような関数を用いることにより、より早急に、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧の低下を回復させることができる。
次に、図６のフローチャートを参照して、太陽光発電システム１１における第２の充電電力制御方法について説明する。
例えば、停電が発生して電力系統からの電力供給が停止すると、太陽光発電システム１１では、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の自立出力端子から出力される電力で蓄電装置１５の蓄電池２１に充電を行う自立運転モードが開始される。
ステップＳ２１において、指示部３５は、充電用AC/DC変換器２２に対して、充電用AC/DC変換器２２の入力側の電流の単位時間当たりの変化量（変化速度）である電流変化量ΔＩに、初期値として設定されている初期電流変化量Ｉｓを設定するように指示（ΔＩ＝Ｉｓ（mA/s））を行う。
ステップＳ２２において、充電用AC/DC変換器２２は、ステップＳ２１で設定した電流変化量ΔＩで電流を継続的に変化させながら、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の自立出力端子から電力を取り出してAC/DC変換し、蓄電池２１を充電する充電電力として出力する。なお、ＰＶ用パワーコンディショナ１３が自立出力端子から出力可能な電流は、０〜１５Ａの範囲に規定されている。
ステップＳ２３において、データ取得部３２は、計測器１４において計測されるＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧をサンプリングすることにより、現在の時刻ｔｎにおける入力電圧Ｖｎを取得して、演算部３３に供給する。
ステップＳ２４において、演算部３３は、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧の変化から、入力電圧の傾きｄＶｎを算出する。演算部３３には、データ取得部３２がサンプリングするたびにＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧Ｖが供給される。そして、演算部３３は、例えば、現在の時刻ｔｎにおける入力電圧Ｖｎと現在の１つ前の時刻ｔｎ−１における入力電圧Ｖｎ−１との差分を、サンプリング時刻の間隔Δｔ（＝ｔｎ−ｔｎ−１）で除算することにより、入力電圧の傾きｄＶｎ（＝（Ｖｎ−Ｖｎ−１）／（ｔｎ−ｔｎ−１））を算出する。
ステップＳ２５において、演算部３３は、ステップＳ２４で算出した入力電圧の傾きｄＶｎのままサンプリング間隔Ｘが経過した時刻ＴＸ（＝Δｔ×Ｘ）におけるＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧を予測した予測入力電圧ＶＴｘを算出して、判定部３４に供給する。例えば、演算部３３は、入力電圧の傾きｄＶｎに時刻ＴＸを積算した値に、入力電圧Ｖｎを加算することにより、予測入力電圧ＶＴｘ（＝ｄＶｎ×ＴＸ＋Ｖｎ）を求める。
ステップＳ２６において、判定部３４は、ステップＳ２５で演算部３３が算出した予測入力電圧ＶＴｘに基づいて、現在の入力電圧の傾きｄＶｎのままサンプリング間隔Ｘが経過したとき、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧が急激に低下すると予測されるか否かを判定する。例えば、判定部３４には、入力電圧の急激な変化を判定するための第１の閾値Ａが設定されており、判定部３４は、予測入力電圧ＶＴｘが、現在の時刻ｔｎにおける入力電圧Ｖｎに対する第１の閾値Ａの割合以下（ＶＴｘ≦Ｖｎ×Ａ％）である場合には、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧が急激に低下すると予測されると判定する。
ステップＳ２６において、判定部３４が、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧が急激に低下すると予測されると判定した場合、例えば、予測入力電圧ＶＴｘが入力電圧ＶｎのＡ％以下になると判定された場合、処理はステップＳ２７に進む。
ステップＳ２７において、判定部３４は、指示部３５に対して、ＰＶ用パワーコンディショナ１３に入力する入力電圧が大きく低下すると予測されることを示す判定結果を通知する。これに応じて、指示部３５は、充電用AC/DC変換器２２に対して、予測される入力電圧の低下率に従って二次関数的に急激に電流変化量ΔＩを低減するように調整する指示を行う。具体的には、指示部３５は、次の式（１）に従って、充電用AC/DC変換器２２に対して新たに設定する電流変化量ΔＩを求めて、その電流変化量ΔＩを設定するように充電用AC/DC変換器２２に対する指示を行う。
ΔＩ＝Ｑ×ΔＩ−（Ｒ×ΔＶｐ２＋Ｓ×ΔＶｐ＋Ｔ）×Ｉａ・・・（１）
但し、式（１）において、Ｑ，Ｒ，Ｓ、およびＴは所定の定数であり、Ｉａは所定の電流変化量であり、ΔＶｐは、（Ｖｎ−ＶＴｘ）／Ｖｎで求められる入力電圧の低下率である。
ステップＳ２７の処理後、処理はステップＳ２２に戻り、充電用AC/DC変換器２２は、ステップＳ２７で新たに設定した電流変化量ΔＩで電流を変化させながら、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の自立出力端子から電力を取り出して蓄電池２１を充電し、以下、同様の処理が繰り返される。即ち、この場合、ＰＶ用パワーコンディショナ１３が電力を供給することができなくなると判断して、充電用AC/DC変換器２２の入力電流を低減させるときに、予測される入力電圧の低下率に従って急減させる調整が行われる。
一方、ステップＳ２６において、判定部３４が、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧が急激に低下すると予測されないと判定した場合、例えば、予測入力電圧ＶＴｘが入力電圧ＶｎのＡ％以下でない（予測入力電圧ＶＴｘが入力電圧ＶｎのＡ％より大である）と判定された場合、処理はステップＳ２８に進む。
ステップＳ２８において、判定部３４は、ステップＳ２５で演算部３３が算出した予測入力電圧ＶＴｘに基づいて、現在の入力電圧の傾きｄＶｎのままサンプリング間隔Ｘが経過すると、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧が緩やかに低下すると予測されるか否かを判定する。例えば、判定部３４には、入力電圧の緩やかな変化を判定するための第２の閾値Ｂ（閾値Ｂ＞閾値Ａ）が設定されており、判定部３４は、予測入力電圧ＶＴｘが、現在の時刻ｔｎにおける入力電圧Ｖｎに対する第２の閾値Ｂの割合以下（ＶＴｘ≦Ｖｎ×Ｂ％）である場合には、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧が緩やかに低下すると予測されると判定する。
ステップＳ２８において、判定部３４が、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧が緩やかに低下すると予測されると判定した場合、例えば、予測入力電圧ＶＴｘが入力電圧ＶｎのＢ％以下であると判定された場合、処理はステップＳ２９に進む。
ステップＳ２９において、判定部３４は、指示部３５に対して、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧が緩やかに低下すると予測されることを示す判定結果を通知する。これに応じて、指示部３５は、充電用AC/DC変換器２２に対して、予測される入力電圧の低下率に従って一次関数的に（比例して）電流変化量ΔＩを低減するように調整する指示を行う。具体的には、指示部３５は、次の式（２）に従って、充電用AC/DC変換器２２に対して新たに設定する電流変化量ΔＩを求めて、その電流変化量ΔＩを設定するように充電用AC/DC変換器２２に対する指示を行う。
ΔＩ＝ΔＩ−（Ｕ×ΔＶｐ＋Ｖ）×Ｉｂ・・・（２）
但し、式（２）において、ＵおよびＶは所定の定数であり、Ｉｂは所定の電流変化量であり、ΔＶｐは、（Ｖｎ−ＶＴｘ）／Ｖｎで求められる入力電圧の低下率である。
ステップＳ２９の処理後、処理はステップＳ２２に戻り、充電用AC/DC変換器２２は、ステップＳ２９で新たに設定した電流変化量ΔＩで電流を変化させながら、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の自立出力端子から電力を取り出して蓄電池２１を充電し、以下、同様の処理が繰り返される。即ち、この場合、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧が緩やかに低下することを防止するために、電流変化量ΔＩを微減させる調整が行われる。
一方、ステップＳ２８において、判定部３４が、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧が緩やかに低下すると予測されないと判定した場合、例えば、予測入力電圧ＶＴｘが入力電圧ＶｎのＢ％以下でない（予測入力電圧ＶＴｘが入力電圧ＶｎのＢ％より大である）と判定された場合、処理はステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０において、判定部３４は、現在の電流変化量ΔＩがマイナスである（ΔＩ＜０）か否かを判定し、現在の電流変化量ΔＩがマイナスであると判定した場合、処理はステップＳ３１に進む。
ステップＳ３１において、判定部３４は、ＰＶ用パワーコンディショナ１３に入力する入力電圧の電流変化量ΔＩがマイナスであることを示す判定結果を通知する。これに応じて、指示部３５は、充電用AC/DC変換器２２に対して、電流変化量ΔＩを０に設定するように指示（ΔＩ＝０）を行う。
例えば、ステップＳ２７またはＳ２９において電流変化量ΔＩを低減させることによって、電流変化量ΔＩがマイナスになることがある。そして、ステップＳ２６においてＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧が急激に低下すると予測されないと判定され、さらに、ステップＳ２８においてＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧が緩やかに低下すると予測されないと判定された場合、即ち、ＰＶ用パワーコンディショナ１３が停止することが回避された場合、電流変化量ΔＩがマイナスのままではＰＶ用パワーコンディショナ１３の出力電力が減少し続けることになる。そこで、この場合には、速やかに電流変化量ΔＩを０に回復させる調整が行われる。
ステップＳ３１の処理後、処理はステップＳ２２に戻り、充電用AC/DC変換器２２は、ステップＳ３１で新たに設定された電流変化量ΔＩで供給される電力に応じた充電電力で蓄電池２１を充電して、以下、同様の処理が繰り返される。
一方、ステップＳ３０において、現在の電流変化量ΔＩがマイナスでないと判定された場合、処理はステップＳ３２に進む。
ステップＳ３２において、判定部３４は、電流変化量ΔＩを増加させるか否かを判定する。例えば、判定部３４は、現在の電流変化量ΔＩが、初期値として設定されている初期電流変化量Ｉｓから、規定の電流変化量Ｉｃを除算した値以下（ΔＩ≦Ｉｓ−Ｉｃ）である場合、電流変化量ΔＩを増加させると判定する。
ステップＳ３２において、判定部３４が、電流変化量ΔＩを増加させると判定した場合、処理はステップＳ３３に進み、判定部３４は、指示部３５に対して、電流変化量ΔＩを増加させる旨を示す判定結果を通知する。これに応じて、指示部３５は、充電用AC/DC変換器２２に対して、規定の電流変化量Ｉｃを加算して電流変化量ΔＩを増加するように調整する指示を行う。
ステップＳ３３の処理後、処理はステップＳ２２に戻り、充電用AC/DC変換器２２は、ステップＳ３３で新たに設定した電流変化量ΔＩで電流を変化させながら、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の自立出力端子から電力を取り出して蓄電池２１を充電し、以下、同様の処理が繰り返される。つまり、この場合、ＰＶ用パワーコンディショナ１３が停止することが回避された後、電流変化量ΔＩが徐々に増加するように調整が行われる。
一方、ステップＳ３２において、判定部３４が、電流変化量ΔＩを増加させないと判定した場合、処理はステップＳ３４に進み、判定部３４は、指示部３５に対して、電流変化量ΔＩを初期電流変化量Ｉｓで維持させる旨を示す判定結果を通知する。これに応じて、指示部３５は、充電用AC/DC変換器２２に対して、電流変化量ΔＩに、初期値として設定されている初期電流変化量Ｉｓを設定するように指示を行う。
ステップＳ３４の処理後、処理はステップＳ２２に戻り、充電用AC/DC変換器２２は、ステップＳ３４で新たに設定した電流変化量ΔＩ（即ち、初期電流変化量Ｉｓ）で電流を変化させながら、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の自立出力端子から電力を取り出して蓄電池２１を充電し、以下、同様の処理が繰り返される。つまり、この場合、ＰＶ用パワーコンディショナ１３が停止することが回避された後、初期電流変化量Ｉｓ以上の変化量では電流を増加させないように調整が行われる。
図７を参照して、図６で説明した第２の充電電力制御方法によって、太陽光パネル１２から出力される電力の電圧および電流の変化について説明する。
図７の左側の縦軸は、太陽光パネル１２から出力される電力の直流電圧を示しており、図７の右側の縦軸は、太陽光パネル１２から出力される電力の直流電流を示しており、図７の横軸は、時刻を示している。
例えば、太陽光パネル１２から電力の出力が開始されたときには、図６のステップＳ２１で設定された電流変化量ΔＩ（即ち、初期電流変化量Ｉｓ）で電流が増加し、電圧は、一定値を保っている。そして、時刻ｔ１において、太陽光パネル１２において発電される電力が低下した場合、電流は電流変化量ΔＩで増加し続けているため、電圧が低下し始める。
その後、時刻ｔ２において、図７の点線で示すように、電圧が急激に低下することが予測されると判定（ステップＳ２６でYESと判定）されると、電流変化量ΔＩを二次関数的に急激に低減させるような処理が行われる（ステップＳ２７）。これにより、時刻ｔ３において電圧の低下が回復し、その後、時刻ｔ４において電流変化量ΔＩがマイナスであると判定（ステップＳ３０でYESと判定）され、電流変化量ΔＩが０に設定される。これにより、図７の点線で示すように、電流が低下し続けることが回避される。
そして、時刻５において、電流変化量ΔＩが規定の電流変化量Ｉｃで増加され（ステップＳ３３）、時刻ｔ６において、電流変化量ΔＩが初期電流変化量Ｉｓに設定（ステップＳ３４）される。
次に、時刻ｔ７において、図７の点線で示すように、電圧が緩やかに低下することが予測されると判定（ステップＳ２８でYESと判定）されると、電流変化量ΔＩを一次関数的に低減させるような処理が行われる（ステップＳ２９）。これにより、時刻ｔ８から電圧の低下が回復していくように変化する。そして、その後も、同様に処理が継続される。
以上のように、太陽光発電システム１１では、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧が急激に低下すると予測される場合には、電流変化量ΔＩを二次関数的に急激に低減させるような処理が行われるため、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧の低下を早急に回復することができる。また、太陽光発電システム１１では、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧が緩やか低下すると予測される場合には、電流変化量ΔＩを一次関数的に低減させるような処理が行われるため、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧の低下を徐々に回復することができる。
このように、太陽光発電システム１１では、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧の変化に応じて、電流変化量ΔＩを適切に調整することで、ＰＶ用パワーコンディショナ１３の入力電圧の変化を抑制して、蓄電池２１を効率良く充電することができる。
次に、図８は、本技術を適用した太陽光発電システムの第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。なお、図８に示されている太陽光発電システム１１'において、図２の太陽光発電システム１１と共通する構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
即ち、図８に示すように、太陽光発電システム１１'は、太陽光パネル１２および蓄電装置１５を備え、蓄電装置１５が、蓄電池２１、充電用AC/DC変換器２２、および制御ユニット２３を有する点で、図２の太陽光発電システム１１と同様に構成される。但し、太陽光発電システム１１'は、計測器１４を備えず、蓄電装置１５の制御ユニット２３と通信可能なＰＶ用パワーコンディショナ１３’を備える点で、図２の太陽光発電システム１１と異なる構成とされる。
つまり、太陽光発電システム１１'では、ＰＶ用パワーコンディショナ１３’と蓄電装置１５の制御ユニット２３とが通信を行うことによって、制御ユニット２３が、ＰＶ用パワーコンディショナ１３’に入力する入力電圧を取得することができる。そして、制御ユニット２３は、ＰＶ用パワーコンディショナ１３’から取得した入力電圧に基づいて、上述したような充電電力制御処理を実行することができる。
このように構成されている太陽光発電システム１１'においても、ＰＶ用パワーコンディショナ１３’が停止することを回避することができる。
なお、本実施の形態においては、太陽光パネル１２により発電された電力を蓄電池２１に充電する構成例について説明したが、太陽光パネル１２以外に自然エネルギーを利用して発電を行う発電部を採用してもよい。例えば、風力発電やバイオマス発電などにより発電された電力を蓄電池２１に蓄電する蓄電システムを採用することができる。また、データ取得部３２が、ＰＶ用パワーコンディショナ１３に入力する電力に関するデータとして、入力電流を取得して充電電力制御処理を実行してもよい。
なお、本実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
１１ 太陽光発電システム， １２ 太陽光パネル， １３ ＰＶ用パワーコンディショナ， １４ 計測器， １５ 蓄電装置， ２１ 蓄電池， ２２ 充電用AC/DC変換器， ２３ 制御ユニット， ２４および２５ リレー， ３１ 充電電力制御装置， ３２ データ取得部， ３３ 演算部， ３４ 判定部， ３５ 指示部

Claims (8)

  1. 電力系統からの電力の供給が停止した状態で、自然エネルギーを利用して発電を行う発電部から、前記発電部により発電された電力をDC/AC（Direct Current / Alternating Current）変換する変換部に供給される電流または電圧に関するデータを取得する取得部と、
    前記取得部により取得された前記データに従って、前記発電部から前記変換部に供給される電流または電圧の変化を演算する演算部と、
    前記演算部による演算の結果に基づいて、前記変換部から出力される出力電力をAC/DC変換して蓄電池を充電する充電部に対して、前記充電部が前記蓄電池を充電するために出力する充電電力を調整する調整部と
    を備える充電電力制御装置。
  2. 前記調整部は、前記演算部により演算された結果が、前記発電部から前記変換部に供給される電流または電圧が一定値以上に変化したことを示しているとき、前記充電部に対して充電電力を低減するように調整する
    請求項１に記載の充電電力制御装置。
  3. 前記演算部は、前記取得部により取得された前記データを用いた演算を行って、現在の時刻から所定の時間が経過した後の時刻において前記発電部から前記変換部に入力される電流または電圧の変化を予測し、
    前記調整部は、前記演算部により、前記発電部から前記変換部に入力される電流または電圧が急激に変化することが予測されると、所定の第１の演算に従って、前記充電部に入力される入力電流の変化量を低減させる
    請求項１に記載の充電電力制御装置。
  4. 前記調整部は、前記演算部により、前記発電部から前記変換部に入力される電流または電圧が緩やかに変化することが予測されると、前記第１の演算よりも緩やかな調整を行う第２の演算に従って前記入力電流の変化量を低減させる
    請求項３に記載の充電電力制御装置。
  5. 前記取得部は、前記変換部と通信を行うことにより前記データを取得する
    請求項１乃至４のいずれかに記載の充電電力制御装置。
  6. 電力系統からの電力の供給が停止した状態で、自然エネルギーを利用して発電を行う発電部から、前記発電部により発電された電力をDC/AC（Direct Current / Alternating Current）変換する変換部に供給される電流または電圧に関するデータを取得し、
    取得された前記データに従って、前記発電部から前記変換部に供給される電流または電圧の変化を演算し、
    演算の結果に基づいて、前記変換部から出力される出力電力をAC/DC変換して蓄電池を充電する充電部に対して、前記充電部が前記蓄電池を充電するために出力する充電電力を調整する
    ステップを含む充電電力制御方法。
  7. 電力系統からの電力の供給が停止した状態で、自然エネルギーを利用して発電を行う発電部から、前記発電部により発電された電力をDC/AC（Direct Current / Alternating Current）変換する変換部に供給される電流または電圧に関するデータを取得し、
    取得された前記データに従って、前記発電部から前記変換部に供給される電流または電圧の変化を演算し、
    演算の結果に基づいて、前記変換部から出力される出力電力をAC/DC変換して蓄電池を充電する充電部に対して、前記充電部が前記蓄電池を充電するために出力する充電電力を調整する
    ステップを含む充電電力制御処理をコンピュータに実行させるプログラム。
  8. 太陽光を受光して発電を行う太陽光パネルと、
    前記太陽光パネルにより発電された電力をDC/AC（Direct Current / Alternating Current）変換する変換部と、
    前記変換部から出力される出力電力をAC/DC変換して蓄電池を充電する充電部と、
    電力系統からの電力の供給が停止した状態で、前記太陽光パネルから前記変換部に供給される電流または電圧に関するデータを取得する取得部と、
    前記取得部により取得された前記データに従って、前記太陽光パネルから前記変換部に供給される電流または電圧の変化を演算する演算部と、
    前記演算部による演算の結果に基づいて、前記充電部に対して、前記充電部が前記蓄電池を充電するために出力する充電電力を調整する調整部と
    を備える太陽光発電システム。
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