JP2013201819A - 蓄電池制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷に対して商用電源と並列に接続された蓄電池を管理するための技術を提供する。
【解決手段】双方向インバータがＤＣ／ＡＣ変換する電力値を正、ＡＣ／ＤＣ変換する電力値を負とするとき、第１設定電力候補算出部８６は、蓄電池計測部８４が取得した蓄電容量が、商用電源の電力供給が停止した場合に備えて蓄電池に確保させるべき停電時確保蓄電容量となるまで充電されるように、双方向インバータに変換させる第１設定候補電力値を設定する。第２設定電力候補算出部８８は、蓄電池計測部８４が取得した電力値が、充放電パターンに含まれる充電電力または放電電力の電力値となるように、双方向インバータに変換させる第２設定候補電力値を設定する。電力決定部９２は、第１設定候補電力値と第２設定候補電力値とのうちの小さい方の値を、双方向インバータに変換させる電力値として設定する。
【選択図】図１４

Description

本発明は、配電技術に関し、特に再生可能エネルギーの発電装置に接続された蓄電池と、商用電源とが併存するシステムにおける電力を制御する技術に関する。

蓄電池と商用電源とを負荷に並列に接続し、商用電源の停電時に備えて負荷で消費される電力のバックアップとして蓄電池を用いるとともに、通常時は負荷で消費される電力のピークシフトのために蓄電池の電力を充放電する技術が開発されている。このような技術においては、例えば夜間等の負荷による電力消費の少ない時間帯に商用電源からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池に蓄電し、昼間等の負荷による電力消費の多い時間帯に蓄電池の電力を交流電力に変換して負荷に供給することが行われる。

特開２００７−１４０６６号公報

蓄電池と商用電源とが併存するシステムにおいては、商用電源が電力供給を停止した場合であっても動作すべき負荷に供給する電力を安定して確保することが求められる。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、負荷に対して商用電源と並列に接続された蓄電池を管理するための技術を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のある態様は蓄電池制御装置である。この装置は、蓄電池が放電する直流電力を交流電力にＤＣ／ＡＣ変換するとともに、蓄電池に充電するために商用電源からの交流電力を直流電力にＡＣ／ＤＣ変換する双方向インバータに、ＤＣ／ＡＣ変換する際の正の電力値あるいはＡＣ／ＤＣ変換する際の負の電力値を設定して双方向インバータの電力変換を制御する制御部と、前記制御部が、双方向インバータにＡＣ／ＤＣ変換される充電時間帯および充電電力と、ＤＣ／ＡＣ変換させる放電時間帯および放電電力との情報を含む充放電パターンを設定する設定部と、前記蓄電池の蓄電容量、および蓄電池の充電電流または放電電流に蓄電池の電圧を乗じた電力値を取得する蓄電池計測部とを備える。ここで前記制御部は、前記蓄電池計測部が取得した蓄電容量が、商用電源の電力供給が停止した場合に備えて蓄電池に確保させるべき停電時確保蓄電容量となるまで充電されるように、双方向インバータに変換させる電力値の第１の候補である第１設定候補電力値を設定する第１設定電力候補算出部と、前記蓄電池計測部が取得した電力値が、前記充放電パターンに含まれる充電電力または放電電力の電力値となるように、双方向インバータに変換させる電力値の第２の候補である第２設定候補電力値を設定する第２設定電力候補算出部と、前記第１設定電力候補算出部が算出した第１設定候補電力値および前記第２設定電力候補算出部が算出した第２設定候補電力値のうちの小さい方の値を、双方向インバータに変換させる電力値として設定する電力決定部を含む。

本発明によれば、負荷に対して商用電源と並列に接続された蓄電池を管理するための技術を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る配電システムを模式的に示す図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電池制御部の内部構成を模式的に示す図である。 充電時間帯において蓄電池に充電させる蓄電量を説明する図である。 図４（ａ）−（ｃ）は、設定部内の各部による充放電時間帯および放電量の入力画面の一例を示す図である。 図５（ａ）−（ｃ）は、設定部内の各部による蓄電池の充放電時間帯および放電量の入力画面の別の例を示す図である。 図６（ａ）−（ｂ）は、蓄電池の１日における蓄電容量の変動の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電池制御装置の処理の流れを説明するフローチャートである。 第２設定部および第４設定部による放電時間帯および放電量の入力処理の流れを説明するフローチャートである。 図９（ａ）−（ｂ）は、蓄電池の充電レート設定を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る制御部においてなされる、充電時間帯における蓄電池の充電レート設定処理の流れを説明するフローチャートである。 図１１（ａ）−（ｄ）は、本発明の実施の形態に係るピークシフトと充放電との関係を説明するための図である。 負荷における消費電力の時間変動パターンの一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る制御部のピークシフト時の充放電処理の流れを説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る蓄電池制御部の別の内部構成を示す別の図である。 図１５（ａ）−（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る配電システムの運転状態を説明する図である。 図１６（ａ）−（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る配電システムの運転状態を説明する別の図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電池制御部における双方向インバータにおける変換電力量の制御処理の流れを説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る制御部における双方向インバータに変換させる電力値の候補を計算するためのパラメータ取得処理の流れを説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る第１設定電力候補算出部の処理の流れを説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る第２設定電力候補算出部の処理の流れを説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る第３設定電力候補算出部の処理の流れを説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電力決定部および設定電力値制御部の処理の流れを説明するフローチャートである。

本発明の実施の形態は、太陽電池を商用電力系統と並列に接続し、商用電源および太陽電池の両方から負荷へ電力を供給するとともに、蓄電池を充電する配電システムに関する。このような配電システムは、例えばオフィスや家庭内等に設置される。電力会社が時間帯別電気料金制度を採用している場合、夜間の時間帯の電気料金は、昼間の時間帯の電気料金よりも安く設定される。これらの時間帯一例として、昼間の時間帯は７時から２３時であり、夜間の時間帯は２３時から翌日の７時というように規定される。このような低い電気料金を有効に利用するために、配電システムは、夜間の時間帯に、商用電源からの電力によって蓄電池に蓄電する。

蓄電池に蓄えられた電力は、商用電源が停電したときに、サーバやエレベータ等の重要な機器を動作するためのバックアップ電源として用いられる。蓄電池はさらに、一般に電気の使用量が大きくなる昼間の時間帯において放電することによって、昼間の商用電力における使用量の最大値を下げる、いわゆるピークシフトとしても用いられる。

このように、蓄電池は特定の負荷のバックアップとしての役割と、ピークシフトとしての役割とのふたつの役割を持つ。実施の形態に係る配電システムは、蓄電池に前述のふたつの役割を果たさせるために、商用電源が通電中の通常時には蓄電池に一定の受電量を確保しつつピークシフトを実行し、商用電源が停電の場合には、蓄電池を放電して特定の負荷に電力を供給する。

（配電システムの概要）
図１は、本発明の実施の形態１に係る配電システム１００を模式的に示す図である。実施の形態１に係る配電システム１００は、再生可能エネルギーの発電装置である太陽電池１０、蓄電池１４、商用電源２４、双方向パワーコンディショナ１６、蓄電池制御部１８、負荷２６、第１スイッチ２０、第２スイッチ１２、電源切替部２２、配電経路６６、分電盤６８、および蓄電池電力検出部７０を含む。なお、本明細書において、再生可能エネルギーの発電装置として太陽電池１０を例に説明するが、再生可能エネルギーの発電装置は太陽電池１０に限られず、例えば風力発電装置であってもよく、またこれらが併存していてもよい。

商用電源２４は、電力会社からの電力を供給するための交流電源である。太陽電池１０は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換する発電装置である。分電盤６８は一端において商用電源２４と接続され、他端において双方向パワーコンディショナ１６と接続される。分電盤６８は一端側や他端側から交流電力を受け付け、後述する第２種負荷３０に交流電力を供給する。分電盤６８は、一端側および他端側それぞれから受け付ける交流電力を計測することも可能である。太陽電池１０として、シリコン太陽電池、さまざまな化合物半導体などを素材にした太陽電池、色素増感型（有機太陽電池）等が使用される。

双方向パワーコンディショナ１６は、一端において蓄電池１４および太陽電池１０と接続するとともに、他端において分電盤６８を介して商用電源２４と接続可能となっている。詳細は後述するが、双方向パワーコンディショナ１６は双方向インバータを備え、このインバータは太陽電池１０が発電した電力、または蓄電池１４が放電した電力である直流電力を交流電力に変換するとともに、商用電源２４からの交流電力を直流電力に変換する。

蓄電池１４は、充電を行うことにより電気を蓄えて電池として使用できるようになり、繰り返し使用することができる２次電池である。蓄電池１４は、例えばリチウムイオン２次電池によって実現される。蓄電池１４は、双方向パワーコンディショナ１６によって直流電力に変換された、商用電源２４の電力によって充電される。蓄電池１４はまた、再生可能エネルギー源である太陽電池１０が発電した電力によっても充電される場合がある。蓄電池制御部１８は、蓄電池１４の蓄電量や温度等、蓄電池１４の様々な物理量を測定するとともに、測定した物理量を双方向パワーコンディショナ１６に提供する。蓄電池制御部１８は、蓄電池１４を温めるためのヒーターを制御して蓄電池１４を温めたり、蓄電池１４を冷やすためのファンを制御して蓄電池１４を冷やしたりする等の制御も行う。蓄電池電力検出部７０は、蓄電池１４を充電するための電力および蓄電池１４が放電する電力を計測する。蓄電池制御部１８は、蓄電池電力検出部７０の計測結果も取得する。

太陽電池１０の発電量は太陽光の量によって左右されるため、発電量を制御することは困難である。このため、第２スイッチ１２は、蓄電池１４が過充電されることを防止するために、太陽電池１０の出力端子と、蓄電池１４の入力端子および双方向パワーコンディショナ１６との間をオンまたはオフするために設けられている。第２スイッチ１２の動作の詳細については後述する。

第１スイッチ２０は、双方向パワーコンディショナ１６と商用電源２４との間に設けられており、双方向パワーコンディショナ１６と商用電源２４との間をオンまたはオフする。電源切替部２２は、第１スイッチ２０と双方向パワーコンディショナ１６との間から分岐された第１経路に接続する第１端子５８と、商用電源２４と第１スイッチ２０との間の配電経路６６から分岐された第２経路に接続する第２端子６０とのいずれか一方を、後述する第１種負荷２８に接続させるために選択する。

負荷２６は、第１種負荷２８と第２種負荷３０とをさらに含む。第１種負荷２８と第２種負荷３０とはともに、交流電力で駆動する交流駆動型の電気機器である。第２種負荷３０は商用電源２４と第１スイッチ２０とを接続する配電経路６６からの電力で駆動する。配電経路６６から供給される電力は基本的には分電盤６８を介して商用電源２４から供給される電力であるが、例えばピークシフト実行時には双方向パワーコンディショナ１６を介して蓄電池１４から供給される電力が混合される場合もある。また、ピークシフト実行時に太陽電池１０が発電した電力が配電経路６６に混合される場合もある。さらに、ピークシフト実行時以外であっても、太陽電池１０が発電した電力が配電経路６６に混合される場合もある。

第１種負荷２８は、商用電源２４が停電して電力供給が停止した場合であっても駆動させるべき電気機器であり、配電経路６６を介さずに電力を供給される場合もある。この場合、第１種負荷２８は、双方向パワーコンディショナ１６を介して太陽電池１０や蓄電池１４から電力を供給されるが、商用電源２４からは電力を供給されない。

（充放電パターンの設定）
図２は、本発明の実施の形態に係る蓄電池制御部１８の内部構成を模式的に示す図である。蓄電池制御部１８は、設定部３２、制御部３４、指示部３６、および表示部３８を備える。

設定部３２は、蓄電池１４に商用電源２４の電力を充電する充電時間帯と蓄電池１４に放電させる放電時間帯とに関する情報を含む充放電パターンを入力する。このため設定部３２は、第１設定部４０、第２設定部４２、第３設定部４４、および第４設定部４６をさらに備える。

第１設定部４０は、商用電源２４の電力供給が停止した場合に備えて蓄電池１４に確保させるべき停電時確保蓄電容量を入力する停電時確保蓄電容量入力部である。第２設定部４２は、ピークシフトのために蓄電池１４に放電させる放電時間帯を入力する放電時間帯入力部である。

第３設定部４４は、蓄電池１４に商用電源２４の電力を充電する充電時間帯を入力する充電時間帯入力部である。第４設定部４６は、第２設定部４２において入力した放電時間帯にわたって蓄電池１４に放電を許可する放電量を入力する放電量入力部である。表示部３８は例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルで構成されており、蓄電池制御部１８の使用者（以下、単に「ユーザ」ということがある。）は、表示部３８に表示される情報を参照しながら放電時間帯および放電量を入力する。第２設定部４２および第４設定部４６による放電時間帯および放電量の入力についての詳細は後述する。

なお、本明細書において、蓄電池１４に蓄電したり、放電させたりする電力を、例えば「蓄電量」や「放電量」のように「量」という用語を用いる。また、蓄電池１４に蓄電されている電力を「蓄電容量」のように「容量」という用語を用いる。

制御部３４は、第１設定部４０が入力した停電時確保蓄電容量と、第２設定部４２が入力した充電時間帯に第４設定部４６が入力した蓄電池１４に放電させる電力の総量とをもとに、第３設定部４４が入力した充電時間帯において蓄電池１４に充電させる蓄電量を取得する。これにより、制御部３４は、蓄電池１４に充放電させるための充放電パターンを設定して、制御部３４内のメモリ（図示せず）に格納する。

より具体的には、制御部３４は、第１設定部４０が取得した停電時確保蓄電容量と、第２設定部４２が入力した放電時間帯において蓄電池１４に放電させる電力の総量と、直流電源を交流電源に変換するときの変換効率とをもとに、第３設定部４４が入力した充電時間帯において蓄電池１４に充電させる蓄電量を取得する。指示部３６は、設定された充放電パターンにしたがって蓄電池１４の充放電を指示する。

図３は、充電時間帯において蓄電池１４に充電させる蓄電量を説明する図である。商用電源２４からの交流電力を蓄電池１４に充電するために、交流電力を直流電力に変換することが行われるが、この変換の際にＡＣ／ＤＣ変換ロスが生じる。また、蓄電池１４が放電する電力を負荷２６に供給するために、直流電力を交流電力に変換することが行われるが、この変換の際にもＤＣ／ＡＣ変換ロスが生じる。

いま、第１設定部４０が入力した停電時確保蓄電容量をＰ_Ｆ、第２設定部４２が入力した放電時間帯に蓄電池１４に放電させる電力の総量、すなわちピークシフト用蓄電容量をＰ_Ｓ、ＡＣ／ＤＣ変換ロスの割合をＲ_ＡＤとする。ここでＡＣ／ＤＣ変換ロスＲ_ＡＤは、蓄電池１４が放電する直流電力を１としたときに変換される交流電力の大きさを表す。したがって、０＜Ｒ_ＡＤ≦１である。

このとき、指示部３６が、第３設定部４４が入力した充電時間帯において蓄電池１４に充電させる蓄電量Ｐ_ｍは、
Ｐ_ｍ≦（Ｐ_Ｆ＋Ｐ_Ｓ）／Ｒ_ＡＤ （１）
となる。等号成立の条件は、蓄電池１４が空の状態から充電する場合である。

蓄電池１４は、蓄電可能な電力の上限である蓄電許容量Ｐ_Ｍが予め定まっている。したがって、制御部３４は式（１）を用いて取得した蓄電量Ｐ_ｍが蓄電許容量Ｐ_Ｍを上回る場合、蓄電許容量ＰＭを蓄電容量Ｐｍとする。蓄電池の許容最大電圧や充放電特性等を考慮して、実験により定めるか、あらかじめ規定された蓄電池の定格容量を元に定めればよいが、例えば１５ｋＷｈである。

上述したとおり、停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆは、商用電源２４が停電したときのために蓄電池１４が確保しておくべき蓄電容量であるから、商用電源２４が停電しない限り蓄電池１４は停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆを最低限蓄電している。したがって、指示部３６が、第３設定部４４が入力した充電時間帯において蓄電池１４に充電させるために、商用電源２４が実際に供給すべき蓄電量Ｐ_Ｂは、
Ｐ_Ｂ＝（Ｐ_ｍ−Ｐ_Ｆ）／Ｒ_ＡＤ＝Ｐ_Ｓ／Ｒ_ＡＤ （２）
となる。また、負荷２６に供給される交流電力Ｐ_Ｌは、
Ｐ_Ｌ＝Ｐ_Ｓ×Ｒ_ＤＡ
となる。

図４は、設定部３２内の各部による充放電時間帯および放電量の入力画面の一例を示す図である。実施の形態に係る蓄電池制御部１８の表示部３８は、例えば２０字×４行のＡＳＣＩＩ文字を表示可能な表示パネルである。このような限られた表示領域であっても、ユーザ毎に異なる、使用目的や消費電力パターン等に応じてできる限り効果的なピークシフトに対応できるようにするため、少ない設定項目で多彩なピークシフト設定を可能となるように構成されている。ユーザは、蓄電池制御部１８に備え付けられた上下左右および決定キーを含む操作キー（図示せず）を操作して設定に必要な情報を入力したり更新したりする。

図４（ａ）は、蓄電池制御部１８の記憶部（図示せず）に格納されている、蓄電池１４の充放電パターンを削除して設定項目をクリアするか否かを入力するための「現在設定クリア選択画面」の一例を示す図である。ユーザは上下キーを操作して「Ｙｅｓ」または「Ｎｏ」を選択して、決定キーで設定項目をクリアするか否かの決定を入力する。

図４（ｂ）は、商用電源２４の電力供給が停止した場合に備えて蓄電池１４に確保させるべき停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆを設定する画面の一例を示す図である。実施の形態における蓄電池１４の蓄電許容量Ｐ_Ｍは１５ｋＷｈであり、ユーザは、５ｋＷｈから１４ｋＷｈまでの間の値を例えば１ｋＷｈ刻みで設定することが可能である。

図４（ｃ）は、放電時間帯および放電量を設定する画面の一例を示す図である。第２設定部４２において入力される放電時間帯は所定の時間間隔で区分けされている。ここで「所定の時間間隔」とは、多彩なピークシフト設定を可能とするために区分けされた放電量設定基準間隔であり、想定されるピークシフト設定等を考慮して実験により定めればよいが、例えば１時間間隔である。表示部３８は１画面で放電量設定基準間隔ひとつ分の設定画面を表示する。放電時間帯および放電量は１日単位で設定するため、放電量設定基準間隔が１時間の場合、表示部３８は２４時間分の２４画面を表示する。

図４（ｃ）は、２１時の充放電量を設定する画面を例示している。ユーザは左右キーを操作することで０．５ｋＷｈ刻みで蓄電池１４に放電させる電力を入力することができる。なお、蓄電池１４に充電させる場合、表示部３８は「ＣＨＡＲＧＥ」と表示され、具体的な蓄電量の数値は表示しない。具体的な蓄電量は上式（２）で定まるからである。

なお、蓄電池１４には充放電のサイクルでその製品寿命が想定されている。したがって、例えば１日のうちに何度も充電と放電とを繰り返す設定を許すと、蓄電池１４のライフサイクルが短くなる可能性もある。そこで、充電は所定の１回の期間のうち、ひとつのまとまった期間以外では選択できないようにしてもよく、２３時から次の日の０時をまたぐ設定も可能とする。ここで「所定の１回の期間」とは、蓄電池１４に充電を許可するか否かを定めるための基準単位となる期間であり、蓄電池１４の種類等に応じて実験により定めればよいが、例えば２４時間である。第３設定部４４は、２４時間のうち、ひとつの連続する期間を充電時間帯として入力する。これにより、蓄電池１４の充放電サイクルが制限され、設計時に蓄電池１４に想定された寿命迎える前に蓄電池１４が消耗することを抑制できる。一方、蓄電池１４の充電を１日（２４時間）1回に制限しておけば、放電が複数の時間帯に分かれていても1日の総充放電量は変わらないので、寿命には影響しないため、需要の変動に合わせて、きめ細かく時間帯を設定することが可能となる。

制御部３４は、１日のピークシフトに使用可能な放電量Ｐ_Ｔも表示部３８に表示させる。図４（ｃ）に示す例においては、１日のピークシフトに使用可能な放電量Ｐ_Ｔは「ＴＯＴＡＬ」として図示されている。ここで１日のピークシフトに使用可能な放電量Ｐ_Ｔは、蓄電許容量Ｐ_Ｍと停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆとの差Ｐ_Ｍ−Ｐ_Ｆである。制御部３４はまた、放電量設定基準間隔毎に、１日のピークシフトに使用可能な放電量Ｐ_Ｔと、第２設定部が既に入力した電力の総量Ｐ_Ａとの差分Ｐ_ＲＥＳＴも表示部３８に表示させる。すなわち、
Ｐ_ＲＥＳＴ＝Ｐ_Ｔ−Ｐ_Ａ＝Ｐ_Ｍ−（Ｐ_Ｆ＋Ｐ_Ａ） （３）
である。

式（３）において、Ｐ_Ｍ＜（Ｐ_Ｆ＋Ｐ_Ａ）であれば、Ｐ_ＲＥＳＴは負の値となり、表示部３８はそのまま負の値を表示する。この場合、蓄電池１４は設定どおりの放電ができないことを意味する。

図５は、設定部３２内の各部による蓄電池１４の充放電時間帯および放電量の入力画面の別の例を示す図である。図５（ａ）は、蓄電池１４の充放電パターンの設定に不備がある場合の通知画面の一例を示す図である。ここで充放電パターンの設定不備としては、例えば、蓄電池１４に充電させる設定があるにもかかわらず放電させる設定がない場合、蓄電池１４に放電させる設定があるにもかかわらず充電させる設定がない場合、上述したＰ_ＲＥＳＴが負の値の場合、蓄電池１４に充電させる期間が短い（例えば１時間）場合等である。

図５（ａ）は、蓄電池１４に充電させる設定があるにもかかわらず放電させる設定がない場合の警告を通知する画面を例示している。ユーザは上下キーを操作することで充放電パターンの設定をし直したり、そのまま設定を維持したりすることができる。図５（ｂ）は、蓄電池１４の充放電パターンの設定を反映するか否かを確認する画面の例を示す図である。ユーザは上下キーで充放電パターンの設定を反映するか否かを選択して決定することができる

図５（ｃ）は、蓄電池制御部１８を再起動するか否かを確認する画面の例を示す図である。蓄電池１４の充放電パターンは、蓄電池制御部１８を再起動の後に変更が反映される。そこで、充放電パターンの設定画面遷移の最後に蓄電池１４の充放電パターンの変更を反映させるために、表示部３８は蓄電池制御部１８の再起動を促すように通知する画面を表示する。ユーザは上下キーで蓄電池制御部１８を再起動するか否かを選択して決定することができる。

図６は、蓄電池１４の１日における蓄電容量の変動の一例を示す図である。上述したとおり、本実施の形態に係る配電システム１００は、太陽電池１０を商用電源２４と並列に接続し、商用電源２４および太陽電池１０の両方から負荷２６へ電力を供給するとともに、蓄電池１４を充電するシステムである。図６（ａ）は、蓄電池１４にピークシフトのための放電をさせず、双方向パワーコンディショナ１６を擬似的な従来型の太陽電池用パワーコンディショナとして動作させた場合の蓄電池１４の蓄電容量の変動を例示する図である。図６（ａ）に示すように、蓄電池１４にピークシフトのための放電をしないため、蓄電池１４の蓄電容量は停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆのまま維持され、変動しない。

図６（ｂ）は、蓄電池１４にピークシフトのための放電をさせた場合の蓄電池１４の蓄電容量の変動を例示する図である。図６（ｂ）において、時刻Ｔ_１は充電開始時刻であり、時刻Ｔ_２は充電終了時刻である。したがって、時刻Ｔ_１から時刻Ｔ_２に至るまでの期間が第３設定部４４に入力される充電時間帯となる。充電時間帯において制御部３４は、蓄電池１４に充電させるため、蓄電池１４の蓄電容量は停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆから増加し、時刻Ｔ_２付近でピークシフト用蓄電容量Ｐ_Sに到達する。

時刻Ｔ_３から時刻Ｔ_４に至るまでの期間と、時刻Ｔ_５から時刻Ｔ_６に至るまでの期間が第２設定部４２によって入力される放電時間帯である。放電時間帯において制御部３４は蓄電池にピークシフトのための放電をさせるため、蓄電池１４の蓄電容量は徐々に減少する。放電時間帯の終了時刻である時刻Ｔ_４において、蓄電池１４の蓄電容量は停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆまで減少する。

なお、放電時間帯において蓄電池１４が放電中に蓄電池１４の蓄電容量が停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆに到達した場合、すなわち放電時間帯かつ停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆの場合、制御部３４は、第２設定部４２が設定した放電時間帯であっても蓄電池１４の放電を停止させるとともに、蓄電池制御部１８が異常状態である旨の警告を双方向パワーコンディショナ１６に通知する。双方向パワーコンディショナ１６にもＬＣＤパネル（図示せず）が設けられており、例えばバックライトが赤く点灯するなど、通常とは異なる態様の表示がなされる。放電時間帯が終了すると、制御部３４は、双方向パワーコンディショナ１６への異常通知を終了し、異常状態は解除される。制御部３４は、次の充電時間帯の開始後、蓄電池１４に充電する。

図７は、本発明の実施の形態に係る蓄電池制御部１８の処理の流れを説明するフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、例えばユーザが設定部３２を用いて蓄電池１４の充放電パターンの設定をするときに開始する。

第１設定部４０は、停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆを入力する（Ｓ２）。第２設定部４２は、ピークシフトのために蓄電池１４に放電させる放電時間帯を入力し、第４設定部４６は、第２設定部４２が入力した放電時間帯にわたって蓄電池１４に放電を許可する放電量を入力する（Ｓ４）。

第３設定部４４は、蓄電池１４に商用電源２４の電力を充電する充電時間帯を入力する（Ｓ６）。制御部３４は、上述の式（２）を用いて、蓄電池１４を充電するべき蓄電量Ｐ_ｍを算出して取得する（Ｓ８）。制御部３４は、取得した蓄電量Ｐ_ｍと蓄電池１４の蓄電許容量Ｐ_Ｍとの大小関係を比較する。蓄電量Ｐ_ｍ＞蓄電許容量Ｐ_Ｍの場合（Ｓ１０のＹ）、制御部３４は、蓄電量Ｐ_ｍを蓄電許容量Ｐ_Ｍに設定する（Ｓ１２）。蓄電量Ｐ_ｍ≦蓄電許容量Ｐ_Ｍの場合（Ｓ１０のＮ）、制御部３４は、算出した蓄電量Ｐ_ｍをそのまま蓄電量Ｐ_ｍとして設定する。制御部３４が蓄電量Ｐ_ｍを設定すると、本フローチャートにおける処理は終了する。

図８は、第２設定部４２および第４設定部４６による放電時間帯および放電量の入力処理の流れを説明するフローチャートであり、図７におけるステップＳ４の処理を詳細に説明する図である。

第２設定部４２は、放電時間帯の初期値を設定する（Ｓ１４）。１日２４時間を１時間毎の放電量設定基準間隔で区分けする場合、０時〜２３時までの２４個の区分けがなされる。第２設定部４２は、例えば放電時間帯の初期値として７時を設定する。

第４設定部４６は、第２設定部４２が設定した放電量設定基準間隔における蓄電池１４の放電量をユーザから取得して入力する（Ｓ１６）。制御部３４は、上述の式（３）を用いて算出した蓄電池１４の残容量Ｐ_ＲＥＳＴを表示部３８に表示する（Ｓ１８）。

全ての放電時間帯における設定が終了していない場合（Ｓ２０のＮ）、第２設定部４２は、放電量を設定する時間帯を更新し（Ｓ２２）、ステップＳ１６の処理に戻る。全ての放電時間帯における設定が終了すると（Ｓ２０のＹ）、制御部３４は、ユーザに蓄電池制御部１８の再起動を促す確認通知を表示部３８に表示し（Ｓ２４）、本フローチャートにおける処理は終了する。

（定電流充電レートおよび充電パターンの設定）
次に、第３設定部が入力した充電時間帯における蓄電池１４の充電レートについて説明する。

上述したとおり、制御部３４は蓄電池１４を充放電するための充放電パターンを設定するが、このとき制御部３４は、蓄電池１４の電圧が所定の上限電圧に達するまで定電流充電を実行し、蓄電池１４の電圧が所定の上限電圧に達することを契機として定電流充電から定電圧充電に切り替えて、補充電として定電圧充電を実行することにより蓄電池１４を満充電とするための充電パターンも設定する。

図９は、蓄電池１４の充電レートＲ_Ｃ設定を説明するための図である。図９（ａ）は、充電時間帯の長さが３時間であり、蓄電池１４を充電するために商用電源２４から供給され、蓄電池１４に蓄電される電力がＰ_Ｂの場合において、定電流充電で蓄電池１４を充電すると仮定した場合に充電時間帯の終了時刻の３０分前に充電が完了するように蓄電池１４の充電レートを設定する場合を示す図である。すなわち、制御部３４は、定電圧充電による補充電をするための所定の補充電時間帯を確保してから、残りのすべての時間帯で定電流充電をすることを仮定した場合に蓄電池１４の充電が完了するための定電流充電レートＲ_Ｃを決定する。ここで蓄電池１４の「充電レートＲ_ｃ」とは、蓄電池１４に供給する単位時間あたりの充電量である。実際に蓄電池１４の充電にあてる時間を充電時間Ｔ_Ｃとすると、充電レートＲ_Ｃは以下の式（４）で求められる。
Ｒ_Ｃ＝Ｐ_Ｂ／Ｔ_Ｃ （４）
図９（ａ）に示す例では、充電時間帯の終了時刻の３０分前に充電が完了するように定電流充電をすることを仮定した場合に、蓄電池１４の充電が完了するための充電時間Ｔ_Ｃは、３．０−０．５＝２．５時間である。

蓄電池１４の現在の蓄電容量が蓄電許容量Ｐ_Ｍよりも十分小さい場合、制御部３４は定電流充電で充電する。一方、蓄電池１４に蓄電することによって蓄電池１４の蓄電容量が蓄電許容量Ｐ_Ｍに近くなる場合、蓄電池１４の保護等の観点から、制御部３４は定電圧充電に切り替える。ここで、定電流充電を開始してから所定の時間経過後に定電圧充電へ切り替えてもよいが、定電流充電を開始後に蓄電池１４の電圧が蓄電池１４の種類に応じて定められた所定の上限電圧に到達した場合、定電圧充電に切り替えてもよい。ここで「所定の上限電圧」は、蓄電池１４の充電時に、定電流充電から定電圧充電に切り替えるための判断基準となる充電切替基準電圧である。所定の上限電圧の初期値は、蓄電池１４の種類に応じて実験により定めればよい。

図９（ｂ）は、蓄電池１４に定電流充電を実行してから定電圧充電を実行する場合を示す図である。図９（ｂ）に示す例は、図９（ａ）に示す例と同様に、充電時間帯の長さが３時間であり、蓄電池１４を充電するために商用電源２４から供給される電力はＰ_Ｂである。図９（ｂ）は、制御部３４が蓄電池１４の充電を開始後２時間の時点において蓄電池１４の蓄電容量が所定の上限電圧に到達したため定電圧充電に切り替え、その結果充電時間帯の終了時刻の３０分前になっても充電が完了しないことを示している。この場合、制御部３４は、充電時間帯の終了時刻まで蓄電池１４の充電を継続する。

なお、蓄電池１４を定電圧充電する際、充電にかかる時間は蓄電池１４の温度によって変化する。具体的には、蓄電池１４の温度が高いときは、温度が低い場合と比較して、定電圧充電の期間は短くてよい。したがって、制御部３４は蓄電池１４の温度を取得し、取得した温度に応じて実際に蓄電池１４の充電にあてる時間を充電時間Ｔ_Ｃ、すなわち充電時間帯の終了時刻の何分前に充電が完了するようかを変更し、充電レートＲ_Ｃ変更するようにすることが好ましい。蓄電池１４の温度に応じた充電時間Ｔ_Ｃの具体的な設定値は、蓄電池１４の性質を鑑みて実験により定めればよい。

また上述したとおり、蓄電池１４の電圧が上限電圧に達した場合、定電圧充電に切り替える。蓄電池１４の劣化度合い等が原因で、定電圧充電にかかる時間が計算とずれる場合もありうる。そこで計算で求める充電時間Ｔ_Ｃに対してさらに時間に余裕を持たせ、定電流充電の途中で定電圧充電に切り替わったとしても、残りの時間で不足分の充電量を極力補う補充電を実行することが可能となる。

このように、制御部３４は、定電圧充電を行う場合に備えて予め充電時間帯の終了時刻の３０分前に充電が完了するように定電流充電時の充電レートＲｃを定める。これにより、蓄電池１４の充電の後半において、定電流充電の場合と比較して充電に時間のかかる定電圧充電を行ったとしても、蓄電池１４にかかる負担を軽減しつつ、充電を完了することができる。

上述したとおり、蓄電池１４は、商用電源２４の電力供給が停止しているときに備えて確保されるべき停電時確保蓄電容量と、ピークシフトに用いるべきピークシフト蓄電容量とを蓄電する。このうち停電時確保蓄電容量は商用電源２４が停電のとき等の非常時のときに用いられるため、通常時は、停電時確保蓄電容量は蓄電池１４に常に蓄電されている。したがって、蓄電池１４に蓄電することによって蓄電池１４の蓄電容量が蓄電許容量に近くなるのは、ピークシフト蓄電容量の充電時である。そこで、制御部３４は、ピークシフト蓄電容量を充電するために、上述した定電流充電を実行してから定電圧充電を実行するための充電パターンを使用する。また、停電時確保蓄電容量は可及的速やかに蓄電池１４に蓄電されるべきであり、ピークシフト蓄電容量を充電するための充電レートの決定方法とは関係なく、蓄電池１４やパワーコンディショナの性能等によって許容される最大限の充電レートを用いて定電流充電を行う。ただし、停電時確保蓄電容量の充電であっても、設定の仕方によっては、ピークシフト容量を減らし、満充電付近まで停電時確保蓄電容量に充てる使い方も想定される。そのような場合には、定電圧充電の電圧領域まで充電することもある。

図１０は、本発明の実施の形態に係る制御部３４においてなされる、充電時間帯における蓄電池１４の充電レート設定処理の流れを説明するフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、設定部３２内の各部がユーザから充放電パターンの入力を取得した後に開始する。

設定部３２内の各部において入力された充放電時間帯および放電量から、制御部３４は蓄電池１４に蓄電させる充電時間帯を取得する（Ｓ２６）。制御部３４は、補充電をするための所定の補充電時間帯を確保してから、残りのすべての時間帯の長さを、蓄電池１４の定電流充電レートを計算するためにの充電時間Ｔ_Ｃとして取得する（Ｓ２８）。制御部３４は、停電時確保蓄電容量と、放電時間帯に蓄電池１４に放電させる電力の総量と、直流電源を交流電源に変換するときの変換効率とをもとに、蓄電池１４に充電させる蓄電量Ｐ_Ｂを取得する（Ｓ３０）。

制御部３４は、充電時間Ｔ_Ｃと蓄電量Ｐ_Ｂとから充電レートＲ_Ｃを算出して取得する（Ｓ３２）。以上より、制御部３４は図９に例示する蓄電池１４の充電パターンを設定する（Ｓ３４）。制御部３４が蓄電池１４の充電パターンを設定すると、本フローチャートにおける処理は終了する。

なお、上記の説明では蓄電池制御部１８内の制御部３４が充電パターンを設定する場合について説明したが、双方向パワーコンディショナ１６においても蓄電池１４の充電電圧の上限値を設定できるようにしてもよい。なお、商用電源２４から蓄電池１４の方向への電力を負数、蓄電池１４から商用電源２４の方向への電力を正数とする。

蓄電池１４の充電中、充電電力は負の値となる。蓄電池１４の充電電圧が上限値に到達すると、双方向パワーコンディショナ１６は制御部３４からの指示にかかわらず、充電電力を段階的に＋側に変更する。すなわち、双方向パワーコンディショナ１６は充電電力を徐々に減らす。これにより、蓄電池１４の充電電流が徐々に少なくなっていき、定電圧充電を実現することができる。

（ピークシフトと充放電）
以上制御部３４が設定するピークシフトのための充電パターンについて説明した。次に、太陽電池１０を含む本発明の実施の形態に係る配電システム１００におけるピークシフトと蓄電池１４の充放電との関係について説明する。

図１１は、本発明の実施の形態に係るピークシフトと充放電との関係を説明するための図である。図１１（ａ）は、設定部３２に入力された充放電パターンによる、蓄電池１４の一日の蓄電容量の変動を示す図である。以下図１１（ａ）−（ｄ）において、時刻Ｔ_７は充電開始時刻であり、時刻Ｔ_８は充電終了時刻である。したがって、時刻Ｔ_７から時刻Ｔ_８に至るまでの期間が、充電継続期間である充電時間帯となる。また、時刻Ｔ_９は放電開始時刻であり、時刻Ｔ_１０は放電終了時刻となる。時刻Ｔ_９から時刻Ｔ_１０に至るまでの期間が、放電継続期間である放電時間帯となる。

図１１（ｂ）は、蓄電池１４に充電または放電される時間帯、およびその電力とを示す図である。図１１（ｂ）は、縦軸の正の方向が蓄電池１４の放電量を表し、負の方向が充電量を表している。時刻Ｔ_７から時刻Ｔ_８に至るまでの充電継続期間において蓄電池１４は充電され、時刻Ｔ_９から時刻Ｔ_１０に至るまでの放電継続期間に蓄電池１４は放電する。

図１１（ｃ）は、太陽電池１０の発電量の変動の一例を示す図である。図１１（ｃ）において、充電時間帯の終了時刻Ｔ_８の後であって、放電時間帯の開始時刻であるＴ_９の前の時刻である時刻Ｔ_１１に、太陽電池１０の発電が開始する。蓄電池１４の放電時間帯の終了時刻である時刻Ｔ_１０よりも後の時刻Ｔ_１２まで太陽電池１０の発電は継続する。

図１１（ｄ）は、双方向パワーコンディショナ１６から出力される電力の一日の時間変動を示す図である。双方向パワーコンディショナ１６は、蓄電池１４と太陽電池１０とに接続している。したがって、昼間時に放電時間帯を設定した場合、双方向パワーコンディショナ１６の出力は、蓄電池１４からの放電量と太陽電池１０の発電量の合計となる。しかしながら、双方向パワーコンディショナ１６の出力には上限値Ｐ_ＰＣＳが設定されており、上限値Ｐ_ＰＣＳよりも大きな電力を出力することができない。本実施の形態に係る双方向パワーコンディショナ１６においては、出力上限値Ｐ_ＰＣＳは１０ｋＷｈに設定されているが、出力上限値Ｐ_ＰＣＳの具体的な値はこれに限定されるものではない。

図１１（ｄ）に示すように、蓄電池の放電時間帯の開始時刻Ｔ_９において蓄電池１４の放電が開始されると、蓄電池１４からの放電量と太陽電池１０の発電量の合計が双方向パワーコンディショナ１６の出力上限値Ｐ_ＰＣＳを超える場合も起こる。図１１（ｄ）は、この状態が蓄電池の放電時間帯の開始時刻Ｔ_１０まで継続した場合を示している。このような場合、図１１（ｄ）の斜線で示す双方向パワーコンディショナ１６の出力上限値Ｐ_ＰＣＳを超えた分の電力は出力されず、結果として蓄電池１４の蓄電容量に残留することになる。また、双方向パワーコンディショナ１６から出力されて電力を商用電源２４に逆潮流させないために、負荷２６の消費電力が、双方向パワーコンディショナ１６の出力上限値となることもある。この場合、負荷２６の消費電力と、双方向パワーコンディショナ１６の出力上限値Ｐ_ＰＣＳとのいずれか小さい方が、双方向パワーコンディショナ１６の出力上限値となる。

そこで制御部３４は、充放電パターンにしたがって蓄電池１４の充放電を制御するときに、充放電パターンに含まれる放電時間帯の終了までに、蓄電池１４の蓄電容量が停電時確保蓄電容量よりも多い場合、設定部３２が設定した充放電パターンとは異なる仮パターンで蓄電池１４の充放電を制御する。具体的には、制御部３４は設定部３２が設定した充放電パターン中の放電時間帯でない場合であっても蓄電池１４に放電させたり、次の充電時の充電量を調整したりする等により、可及的速やかに通常の充放電パターンによる制御に戻るように、蓄電池１４の充放電の量を変更する。

仮パターンの具体例として、制御部３４は、設定部３２が設定した充放電パターンに含まれる放電時間帯の終了時に蓄電池１４の蓄電容量が停電時確保蓄電容量よりも多い場合、その放電時間帯の終了後に蓄電池１４に放電させてもよい。この場合、制御部３４は、蓄電池１４の蓄電容量が停電時確保蓄電容量に至るまで、蓄電池１４を放電させて負荷２６に電力を供給する。これにより、次の充電時間帯においては、制御部３４は通常の充放電パターンによる制御に復帰することができる。

仮パターンの別の例として、制御部３４は、設定部３２が設定した充放電パターンに含まれる放電時間帯の終了時に蓄電池１４の蓄電容量が停電時確保蓄電容量よりも多い場合、次の充電時間帯において蓄電池１４の蓄電容量と停電時確保蓄電容量との差分だけ、蓄電池１４に少なく充電させてもよい。このように次の充電時間帯における充電量で余剰電力を相殺することにより、次の充電時間帯の終了後には蓄電池１４の充電容量はピークシフト用の充電容量まで充電されるため、制御部３４は通常の充放電パターンによる制御に復帰することができる。

仮パターンのさらに別の例として、制御部３４は、設定部３２が設定した充放電パターンに含まれる放電時間帯の終了時に蓄電池１４の蓄電容量が停電時確保蓄電容量よりも多くなることが推定される場合、設定部３２が設定した充放電パターンによる放電容量以上の電力を、その放電時間帯において放電させるようにしてもよい。式（３）を参照して上述したとおり、設定部３２は、１日のピークシフトに使用可能な放電量Ｐ_Ｔを超える放電量を放電する充放電パターンの設定も許容している。仮に、当初予定よりも電力に余剰が発生した場合は、制御部３４は、１日のピークシフトに使用可能な放電量Ｐ_Ｔを超える放電量を放電する充放電パターンにしたがって蓄電池１４に放電をさせるようにしてもよい。

仮パターンのさらに別の例として、制御部３４は、設定部３２が設定した充放電パターンに含まれる放電時間帯の終了時に蓄電池１４の蓄電容量が停電時確保蓄電容量よりも多くなることが推定される場合、その放電時間帯において電力を消費するための負荷に電力を消費させてもよい。電力を消費するための負荷とは、例えば蓄電池１４を温めるためのヒーター（図示せず）や、反対に蓄電池１４を冷却するためのファン（図示せず）等、蓄電池１４に余剰電力として残ると思われる電力を消費するための負荷である。

ここで制御部３４は、負荷２６が過去に放電時間帯において消費した電力の履歴を参照して放電時間帯における消費電力の合計量を取得し、取得した合計量を消費したと仮定したときの蓄電池１４の蓄電容量と、停電時確保蓄電容量とを比較する。制御部３４は、比較の結果、蓄電池１４の蓄電容量が停電時確保蓄電容量よりも多くなる場合、設定部３２が設定した充放電パターンに含まれる放電時間帯の終了時に蓄電池１４の蓄電容量が停電時確保蓄電容量よりも多くなると推定する。

図１２は、負荷２６における消費電力の時間変動パターンの一例を示す図である。図１２は時刻を横軸とし、各時刻における負荷２６の消費電力を縦軸とするグラフである。制御部３４が、設定部３２が設定した充放電パターンに含まれる放電時間帯の終了時に蓄電池１４の蓄電容量が停電時確保蓄電容量よりも多くなることを時間変動パターンを用いて推定する場合には、負荷２６における消費電力の時間変動パターンを、制御部３４中の図示しない記憶部に格納しておけばよい。

このように、制御部３４は放電時間帯において蓄電池１４の蓄電容量が停電時確保蓄電容量に至るまで電力を消費可能か否かを判断し、消費できないと判断した場合は、その放電時間帯中に電力を消費するための負荷に電力を消費させる。これにより、放電時間帯の終了後に蓄電池１４の蓄電容量が停電時確保蓄電容量となるため、制御部３４は充電時間帯の終了後に通常の充放電パターンによる制御に復帰することができる。

図１３は、本発明の実施の形態に係る制御部３４のピークシフト時の充放電処理の流れを説明するフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、設定部３２内の各部がユーザから充放電パターンの入力を取得した後に開始する。

制御部３４は、設定部３２内の各部が取得した充放電パターンに関する情報から蓄電池１４の充放電パターンを設定する（Ｓ３６）。制御部３４は、充放電パターンに含まれる放電時間帯の終了時における蓄電池１４の蓄電容量を確認する（Ｓ３８）。放電時間帯の終了時における蓄電池１４の蓄電容量が停電時確保蓄電容量よりも大きい場合（Ｓ４０のＹ）、制御部３４は設定した充放電パターンに代えて、仮放電パターンを一時的に設定する（Ｓ４２）。放電時間帯の終了時における蓄電池１４の蓄電容量が停電時確保蓄電容量未満の場合（Ｓ４０のＮ）、制御部３４は、仮放電パターンを設定することなく、もとの充放電パターンを維持する。

（双方向インバータの変換電力の制御）
続いて、双方向パワーコンディショナ１６中の双方向インバータにおける変換電力量の制御について説明する。

図１４は、本発明の実施の形態に係る蓄電池制御部１８の別の内部構成を示す別の図であり、双方向パワーコンディショナ１６中の双方向インバータの変換電力量の制御に関する構成を説明する図である。蓄電池制御部１８は、設定部３２、制御部３４、および蓄電池計測部８４を含む。

制御部３４は、蓄電池１４が放電する直流電力を交流電力にＤＣ／ＡＣ変換するとともに、蓄電池１４に充電するために商用電源からの交流電力を直流電力にＡＣ／ＤＣ変換する双方向インバータが変換する電力値を設定する。これにより制御部３４は双方向インバータの電力変換量を制御する。

上述したように、商用電源２４から蓄電池１４の方向への電力を負数、蓄電池１４から商用電源２４の方向への電力を正数としている。そのため、制御部３４は、ＡＣ／ＤＣ変換する際の電力値を負数、双方向インバータがＤＣ／ＡＣ変換する際の電力値を正数として設定する。

設定部３２は、制御部３４が双方向インバータにＡＣ／ＤＣ変換される充電時間帯および充電電力と、ＤＣ／ＡＣ変換させる放電時間帯および放電電力との情報を含む充放電パターンを設定する。蓄電池計測部８４は、蓄電池１４の蓄電容量、および蓄電池１４の充電電流または放電電流に蓄電池１４の電圧を乗じた電力値を取得する。蓄電池計測部８４はまた、蓄電池１４の充電電流または放電電流の値や、蓄電池１４の電圧値も取得する。

制御部３４の具体的な説明の前に、図１５および図１６を参照して本発明の実施の形態に係る配電システム１００の運転状態を説明する。

図１５は、本発明の実施の形態に係る配電システム１００の運転状態を説明する図である。以下、蓄電池１４からの電力をＰ_α、太陽電池１０からの電力をＰ_β、蓄電池制御部１８が双方向パワーコンディショナ１６中のインバータに設定している変換電力をＰ_Ｓｅｔ、商用電源２４からの電力をＰ_Ｂ、負荷２６で消費される電力をＰ_Ｌとする。特に、蓄電池１４からの電力の大きさをＰ_αとするとき、放電電流を＋Ｐ_α、充電電流を−Ｐ_αと表す。また、蓄電池１４の蓄電容量が満充電に近いか否かを判断するための基準となる基準容量をＰ_Ｔで表す。ここで基準容量Ｐ_Ｔの具体的な値は蓄電池１４の性質等を考慮して実験により定めればよいが、例えば蓄電池１４が満充電時の容量に対して９０％の容量である。

図１５（ａ）は、配電システム１００の第１の運転状態を示す図である。具体的には、商用電源２４が通電、双方向パワーコンディショナ１６の運転状態は商用電源２４と同期する系統連系運転における放電運転、太陽電池１０からの電力供給が存在し、その電力の一部が蓄電池１４に充電される。また、双方向パワーコンディショナ１６からの電力は商用電源２４に逆潮されない。

配電システム１００が第１の運転状態にあるとき、蓄電池制御部１８の設定電力値Ｐ_Ｓｅｔに対して、設定電力値Ｐ_Ｓｅｔ＜太陽電池１０からの電力をＰ_βの場合、蓄電池１４にＰ_α＝Ｐ_β−Ｐ_Ｓｅｔの電力が充電される。充電電力のため、図１５（ａ）においては−Ｐ_αと表記されている。もし、蓄電池１４の蓄電容量Ｐ_Ｃが、基準容量Ｐ_Ｔ以上の場合、太陽電池１０からの電力Ｐ_βを商用電源２４に逆潮してもよいが、逆潮ができない場合は、太陽電池１０を解列する。

図１５（ｂ）は、配電システム１００の第２の運転状態を示す図である。具体的には、商用電源２４が通電、双方向パワーコンディショナ１６の運転状態は商用電源２４と同期する系統連系運転における放電運転、太陽電池１０からの電力供給は存在しても、その電力は蓄電池１４に充電されない。また、双方向パワーコンディショナ１６からの電力は商用電源２４に逆潮されない。

配電システム１００が第２の運転状態にあるとき、蓄電池制御部１８の設定電力値Ｐ_Ｓｅｔに対して、設定電力値Ｐ_Ｓｅｔ＞太陽電池１０からの電力Ｐ_βであり、蓄電池１４からＰ_α＝Ｐ_Ｓｅｔ−Ｐ_βの電力が放電される。

図１５（ｃ）は、配電システム１００の第３の運転状態を示す図である。具体的には、商用電源２４が通電、双方向パワーコンディショナ１６の運転状態は商用電源２４と同期する系統連系運転における放電運転、太陽電池１０からの電力供給が存在し、その電力の一部が蓄電池１４に充電される。また、双方向パワーコンディショナ１６からの電力は商用電源２４に逆潮される。

配電システム１００が第３の運転状態にあるとき、蓄電池制御部１８の設定電力値Ｐ_Ｓｅｔに対して、設定電力値Ｐ_Ｓｅｔ＞負荷２６で消費される電力Ｐ_Ｌであり、商用電源２４にＰ_Ｓｅｔ−Ｐ_Ｌの電力が逆潮される。

図１６は、本発明の実施の形態に係る配電システム１００の運転状態を説明する別の図である。図１６（ａ）は、配電システム１００の第４の運転状態を示す図である。具体的には、商用電源２４が通電、双方向パワーコンディショナ１６の運転状態は商用電源２４と同期する系統連系運転における充電運転、太陽電池１０からの電力供給が存在する場合、その電力は蓄電池１４に充電される。

配電システム１００が第４の運転状態にあるとき、蓄電池制御部１８の設定電力値である−Ｐ_Ｓｅｔ、すなわち充電指示に対して、Ｐ_α＝Ｐ_β＋Ｐ_Ｓｅｔの電力が充電される。ただし、蓄電池１４の蓄電容量Ｐ_Ｃ≧基準容量Ｐ_Ｔとなると、双方向パワーコンディショナ１６は充電運転を停止し、放電運転に切り替える。また、太陽電池１０からの電力Ｐ_βによって蓄電池１４の蓄電容量Ｐ_Ｃ≧基準容量Ｐ_Ｔとなった場合、第１の運転状態の場合と同様に太陽電池１０を解列する。

図１６（ｂ）は、配電システム１００の第５の運転状態を示す図である。具体的には、商用電源２４が停電、双方向パワーコンディショナ１６の運転状態は自立運転、太陽電池１０からの電力供給が存在しても、その電力は蓄電池１４に充電されない。

配電システム１００が第５の運転状態にあるとき、蓄電池制御部１８は特段の電力設定はせず、双方向パワーコンディショナ１６は負荷２６で消費される電力Ｐ_Ｌに応じた電力を放電する。太陽電池１０からの電力Ｐ_β＜負荷２６で消費される電力Ｐ_Ｌであり、蓄電池１４からＰ_α＝Ｐ_Ｌ−Ｐ_βの電力が放電される。

図１６（ｃ）は、配電システム１００の第６の運転状態を示す図である。具体的には、商用電源２４が停電、双方向パワーコンディショナ１６の運転状態は自立運転、太陽電池１０からの電力供給が存在する場合、その電力の一部が蓄電池１４に充電される。

配電システム１００が第６の運転状態にあるとき、蓄電池制御部１８は特段の電力設定はせず、双方向パワーコンディショナ１６は負荷２６で消費される電力Ｐ_Ｌに応じた電力を放電する。太陽電池１０からの電力Ｐ_β＞負荷２６で消費される電力Ｐ_Ｌであり、蓄電池１４にＰ_α＝Ｐ_β−Ｐ_Ｌの電力が充電される。太陽電池１０からの電力Ｐ_βによって蓄電池１４の蓄電容量Ｐ_Ｃ≧基準容量Ｐ_Ｔとなった場合、第１の運転状態の場合と同様に太陽電池１０を解列する。

図１４の説明に戻る。制御部３４は、双方向パワーコンディショナ１６中の双方向インバータに変換させるべき電力の設定値を所定の間隔毎に指示する。ここで「所定の間隔」は双方向パワーコンディショナ１６が電力供給する負荷２６での消費電力の変動や、太陽電池１０の発電量等を勘案して実験により定めればよいが、例えば１分間隔である。制御部３４は、双方向インバータに変換させる電力値の候補である設定候補電力値を複数算出し、その中から実際に設定する電力値を選択する。制御部３４は、蓄電池１４からの充放電電力が、選択した電力値となるように、双方向インバータに変換させる電力値を決定する。

これを実現するため、制御部３４は、第１設定電力候補算出部８６、第２設定電力候補算出部８８、第３設定電力候補算出部９０、電力決定部９２、設定電力値制限部９４、および記憶部９６をさらに含む。

第１設定電力候補算出部８６は、蓄電池１４の蓄電容量Ｐ_Ｃが、少なくとも停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆを維持するための設定電力値を算出する。第１設定電力候補算出部８６は、蓄電池計測部８４が取得した蓄電容量Ｐ_Ｃが、停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆとなるまで充電されるように、双方向インバータに変換させる電力値の第１の候補である第１設定候補電力値Ｐ_１を設定する。

第２設定電力候補算出部８８は、ユーザが設定した充放電パターンにしたがって双方向パワーコンディショナ１６に電力を変換させるための設定電力値を算出する。第２設定電力候補算出部８８は、前記蓄電池計測部が取得した電力値が、前記充放電パターンに含まれる充電電力または放電電力の電力値となるように、双方向インバータに変換させる電力値の第２の候補である第２設定候補電力値Ｐ_２を設定する。

電力決定部９２は、第１設定電力候補算出部８６が算出した第１設定候補電力値Ｐ_１と第２設定電力候補算出部８８が算出した第２設定候補電力値Ｐ_２とを取得する。電力決定部９２は、取得した第１設定候補電力値Ｐ_１と第２設定候補電力値Ｐ_２とを比較して、小さい方の値を双方向インバータに変換させる電力値として設定する。電力決定部９２は、設定した電力値を記憶部９６に格納する。

上述したように、商用電源２４から蓄電池１４の方向への電力を負数、蓄電池１４から商用電源２４の方向への電力を正数としている。したがって、電力決定部９２が第１設定候補電力値Ｐ_１と第２設定候補電力値Ｐ_２との小さい方の値を選択することは、放電よりも充電を優先することを意味する。これにより、例えば充放電パターンに含まれる放電時間帯であったとしても、蓄電池１４の蓄電容量Ｐ_Ｃが停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆ未満となった場合にはＰ_１＜０かつＰ_２≧０となるため、双方向インバータに変換させる電力値としてＰ_１が設定される。この結果、充放電パターンに含まれる放電時間帯であったとしても蓄電池１４を充電することが可能となる。

以下、第１設定電力候補算出部８６および第２設定電力候補算出部８８等、制御部３４内の各部について、下記の記号の定義にしたがって説明する。
Ｐ_Ｃ：蓄電池１４の現在の蓄電容量、 Ｉ_α：蓄電池１４の現在の電流、 Ｖ_α：蓄電池１４の現在の電圧、 Ｐ_α：蓄電池１４の現在の電力、 Ｐ_Ｆ：停電時確保蓄電容量、 Ｐ_Ｔ：基準容量、 Ｉ_ＭＡＸ：蓄電池の上限放電電流、 Ｉ_ＭＩＮ：蓄電池の下限充電電流、 Ｐ_Ｓｅｔ：双方向インバータに変換させる電力値の現在の設定値、 Ｐ_ＤＡ：双方向インバータがＤＣ／ＡＣ変換する電力の最大値、 Ｐ_ＡＤ：双方向インバータがＡＣ／ＤＣ変換する電力の最小値（すなわち、｜Ｐ_ＡＤ｜が、双方向インバータがＡＣ／ＤＣ変換する電力の最大値）、 Ｐ_Ｂ：商用電源２４からの電力、 Ｐ_Ｐ：現在時刻における充放電パターンに含まれる充電電力または放電電力、 Ｐ_１：第１設定候補電力値、 Ｐ_２：第２設定候補電力値、 Ｐ_３：第３設定候補電力値、 Ｐ_４：第４設定候補電力値、 Ｐ_５：第５設定候補電力値、 Ｐ_Ｓｅｔ：双方向インバータに設定されている変換電力値 、Ｐ_Ｓｅｔ’：電力決定部９２が決定する電力値。

第１設定電力候補算出部８６は、条件に応じて以下の３つの式にしたがってＰ_１を算出する。
＜条件１＞ Ｐ_Ｃ≧Ｐ_Ｆの場合
Ｐ_１＝Ｐ_ＤＡ（＞０） （５−１）
＜条件２＞ Ｐ_Ｃ＜Ｐ_Ｆ、かつＰ_Ｃ＜Ｐ_Ｔの場合
Ｐ_１＝Ｐ_Ｓｅｔ−Ｐ_α＋Ｐ_ＡＤ （５−２）
ただし、Ｐ_α＝Ｖ_α×Ｉ_α。
＜条件３＞ Ｐ_Ｃ＜Ｐ_Ｆ、かつＰ_Ｃ≧Ｐ_Ｔの場合
Ｐ_１＝Ｐ_Ｓｅｔ−Ｐ_α＋０ （５−３）

第２設定電力候補算出部８８は、条件に応じて以下の３つの式にしたがってＰ_２を算出する。
＜条件１＞ 現在時刻が充電時間帯の場合、かつＰ_Ｃ＜Ｐ_Ｔの場合
Ｐ_２＝Ｐ_Ｓｅｔ−Ｐ_α＋Ｐ_Ｐ （６−１）
ただし、充電時間帯であるためＰ_Ｐは充電電力であり、Ｐ_Ｐ≦０。
＜条件２＞ 現在時刻が充電時間帯の場合、かつＰ_Ｃ≧Ｐ_Ｔの場合
Ｐ_２＝Ｐ_Ｓｅｔ−Ｐ_α＋０ （６−２）
＜条件３＞ 現在時刻が放電時間帯の場合
Ｐ_２＝Ｐ_Ｓｅｔ−Ｐ_α＋Ｐ_Ｐ （６−３）
ただし、放電時間帯であるためＰ_Ｐは放電電力であり、Ｐ_Ｐ≧０。

例えば、蓄電池１４の現在の蓄電容量Ｐ_Ｃが停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆより多い場合、第１設定候補電力値Ｐ_１は双方向インバータがＤＣ／ＡＣ変換する電力の最大値Ｐ_ＤＡに設定される。Ｐ_ＤＡは正の大きな値であるから、電力決定部９２は第１設定候補電力値Ｐ_１ではなく第２設定候補電力値Ｐ_２を選択することになる。蓄電池１４の現在の蓄電容量Ｐ_Ｃが停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆより多い場合、蓄電池１４の充電は必要ないので、充放電パターンに含まれる充電電力または放電電力が優先される。このように、電力決定部９２は、上述の６つの式のいずれかを用いて算出された第１設定候補電力値Ｐ_１および第２設定候補電力値Ｐ_２の小さい方の値を双方向インバータに変換させる電力値Ｐ_Ｓｅｔ’とすることにより、制御部３４は、停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆの維持制御と充放電パターンにしたがった電力変換制御とを両立することが可能となる。

上述の式（５−１）〜（５−３）、（６−１）〜（６−３）において、「蓄電池１４の現在の電力Ｐ_α」が観測値で、「双方向インバータがＤＣ／ＡＣ変換する電力の最大値Ｐ_ＤＡ」または「現在時刻における充放電パターンに含まれる充電電力または放電電力Ｐ_Ｐ」が制御の目的値となる。制御部３４は、目的値と観測値の差分を「双方向インバータに設定されている変換電力値Ｐ_Ｓｅｔ」にフィードバックすることで、Ｐ_Ｓｅｔを目的値に近づける制御が可能となる。目的値と観測値とがほぼ一致する定常状態においては、蓄電池１４の現在の電力Ｐ_α」≒「観測値」≒「目的値」となる。

第３設定電力候補算出部９０は、以下の式（７）に示すように、制御部３４が設定している電力値Ｐ_Ｓｅｔから、商用電源２４からの電力Ｐ_Ｂを減じた値に、電力の変動量に応じたオフセット値Ｐ_Ｏを減じた値を、第３設定候補電力値Ｐ_３として設定する。
Ｐ_３＝Ｐ_Ｓｅｔ−Ｐ_Ｂ−Ｐ_Ｏ （７）
ここで「電力の変動量に応じたオフセット値Ｐ_Ｏ」は、太陽電池１０からの電力Ｐ_βの変動に対応するための余裕分である。

電力決定部９２は、第１設定電力候補算出部８６が算出した第１設定候補電力値Ｐ_１、第２設定電力候補算出部８８が算出した第２設定候補電力値Ｐ_２、および第３設定電力候補算出部９０が算出した第３設定候補電力値Ｐ_３を取得し、取得した各設定候補電力値のうちの最小値を双方向インバータに変換させる電力値Ｐ_Ｓｅｔ’として設定してもよい。具体的に、電力決定部９２は以下の式（８）を用いて双方向インバータに変換させる電力値Ｐ_Ｓｅｔ’を決定する。
Ｐ_Ｓｅｔ’＝ｍｉｎ（Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３） （８）
ただし、ｍｉｎ（ ）は、（ ）内の要素の最小値を表す。

一般に、太陽電池１０が発電する電力Ｐ_βはユーザが制御することができないため、双方向パワーコンディショナ１６が放電中に太陽電池１０が発電する電力Ｐ_βが増加すると、商用電源２４に電力が逆潮することも起こりうる。そこで、商用電源２４に電力が逆潮することを防止するために、電力決定部９２は第３設定候補電力値Ｐ_３を含めた設定候補電力値のうちの最小値を、双方向インバータに変換させる電力値Ｐ_Ｓｅｔ’として設定する。これにより、太陽電池１０が発電する電力Ｐ_βが増加したとしても、その増加分がオフセット値Ｐ_Ｏ以下であれば、商用電源２４に電力が逆潮することはない。したがって、オフセット値Ｐ_Ｏの値は太陽電池１０の発電能力等を勘案して実験により定めればよい。また、双方向インバータに変換させる電力値Ｐ_Ｓｅｔ’の候補に第３設定候補電力値Ｐ_３を用いるか否かは、ユーザが自由に設定することができる。

式（７）の右辺において、「双方向インバータに設定されている変換電力値Ｐ_Ｓｅｔ」−「商用電源２４からの電力Ｐ_Ｂ」としている。これは、商用電源２４へ逆潮することを防ぐために、双方向パワーコンディショナ１６における商用電源２４方向への変換電力が商用電源２４からの電力を超えないようにするためである。なお、「商用電源２４からの電力Ｐ_Ｂ」は負荷２６全体で消費される消費電力に相当する。

ところで、電力決定部９２が決定した電力値Ｐ_Ｓｅｔ’が、双方向インバータが変換可能な電力値の範囲を超える場合、双方向インバータは設定どおりの電力を変換することができない。そこで、設定電力値制限部９４は、電力決定部９２が決定した電力値Ｐ_Ｓｅｔ’を記憶部９６から取得し、取得した電力値Ｐ_Ｓｅｔ’が双方向インバータのＡＣ／ＤＣ変換可能な電力の下限値Ｐ_ＡＤを下回る場合、ＡＣ／ＤＣ変換可能な電力の下限値Ｐ_ＡＤを双方向インバータに変換させる電力値Ｐ_Ｓｅｔ’として設定する。設定電力値制限部９４はまた、電力決定部９２が決定した電力値Ｐ_Ｓｅｔ’が双方向インバータのＤＣ／ＡＣ変換可能な電力の上限値Ｐ_ＤＡを上回る場合、ＤＣ／ＡＣ変換可能な電力の上限値Ｐ_ＤＡを双方向インバータに変換させる電力値Ｐ_Ｓｅｔ’として設定する。より具体的に、設定電力値制限部９４は、条件に応じて以下の式にしたがってＰ_Ｓｅｔ’を丸める。
＜条件１＞ Ｐ_Ｓｅｔ’＜Ｐ_ＡＤの場合
Ｐ_Ｓｅｔ’＝Ｐ_ＡＤ （９−１）
＜条件２＞ Ｐ_Ｓｅｔ’＞Ｐ_ＤＡの場合
Ｐ_Ｓｅｔ’＝Ｐ_ＤＡ （９−２）
＜条件３＞ Ｐ_ＡＤ≦Ｐ_Ｓｅｔ’≦Ｐ_ＤＡの場合
設定電力値制限部９４は電力値Ｐ_Ｓｅｔ’をそのまま出力する。
なお、設定電力値制限部９４は電力値Ｐ_Ｓｅｔ’を記憶部９６に格納する。

これにより、設定電力値制限部９４は、電力決定部９２が決定した電力値Ｐ_Ｓｅｔ’が、双方向インバータが変換可能な電力値の範囲内に収まるように、電力値Ｐ_Ｓｅｔ’の値を丸めることができる。

蓄電池１４を充電する際に充電電流Ｉ_αが大きいと、蓄電池１４の電圧Ｖ_αは蓄電池１４の内部抵抗の影響で電圧が高くなり、蓄電池１４の電圧の上限値である上限電圧を超えて過充電となることもありうる。また、大きな充電電流Ｉ_αが蓄電池１４に流れると蓄電池１４の劣化につながる可能性もある。そのため、蓄電池１４の劣化の防止や安全性を保つことを目的として、充電のための電流値の下限である下限充電電流Ｉ_ＭＩＮが定められている場合もある。

下限充電電流Ｉ_ＭＩＮが定められている場合、設定電力値制限部９４は、電力決定部９２が決定した電力値Ｐ_Ｓｅｔ’と、下限充電電流Ｉ_ＭＩＮに蓄電池１４の電圧値Ｖ_αを乗じた値とのうち大きい方の値を、双方向インバータに変換させる電力値として設定する。具体的には、設定電力値制限部９４は以下の式（１０−１）にしたがって電力値Ｐ_Ｓｅｔ’を設定する。
Ｐ_Ｓｅｔ’＝ｍａｘ（Ｐ_Ｓｅｔ’，Ｉ_ＭＩＮ×Ｖ_α） （１０−１）
ここで、ｍａｘ（ ）は、（ ）内の要素の最大値を表す。

あるいは、下限充電電流Ｉ_ＭＩＮが定められている場合、設定電力値制限部９４は、電力決定部９２が決定した電力値Ｐ_Ｓｅｔ’と、蓄電池１４の電流Ｉ_αから下限充電電流Ｉ_ＭＩＮを減じた値に電圧値Ｖ_αを乗じた値を現在の設定電力値Ｐ_Ｓｅｔから減じた値とのうち大きい方の値を、双方向インバータに変換させる電力値として設定してもよい。具体的には、設定電力値制限部９４は以下の式（１０−２）にしたがって電力値Ｐ_Ｓｅｔ’を設定する。
Ｐ_Ｓｅｔ’＝ｍａｘ（Ｐ_Ｓｅｔ’，Ｐ_Ｓｅｔ−（Ｉ_α−Ｉ_ＭＩＮ）×Ｖ_α） （１０−２）

あるいはまた、下限充電電流Ｉ_ＭＩＮが定められている場合、設定電力値制限部９４は、電力決定部９２が決定した電力値Ｐ_Ｓｅｔ’、下限充電電流Ｉ_ＭＩＮに電圧値Ｖ_αを乗じた値、および蓄電池１４の電流Ｉ_αから下限充電電流Ｉ_ＭＩＮを減じた値に電圧値Ｖ_αを乗じた値を現在の設定電力値Ｐ_Ｓｅｔから減じた値のうちの最大値を、双方向インバータに変換させる電力値として設定してもよい。具体的には、設定電力値制限部９４は以下の式（１０−３）にしたがって電力値Ｐ_Ｓｅｔ’を設定する。
Ｐ_Ｓｅｔ’＝ｍａｘ（Ｐ_Ｓｅｔ’，Ｉ_ＭＩＮ×Ｖ_α，Ｐ_Ｓｅｔ−（Ｉ_α−Ｉ_ＭＩＮ）×Ｖ_α） （１０−３）

これにより、蓄電池１４に過大な充電電流が流れることを抑制することが可能となる。

蓄電池１４に下限充電電流Ｉ_ＭＩＮが定められているのと同様に、蓄電池１４が放電する電流Ｉ_αの上限値である上限放電電流Ｉ_ＭＡＸが定められている場合もある。

上限放電電流Ｉ_ＭＡＸが定められている場合、設定電力値制限部９４は、電力決定部９２が決定した電力値Ｐ_Ｓｅｔ’と、上限放電電流Ｉ_ＭＡＸに電圧値Ｖ_αを乗じた値とのうち小さい方の値を、双方向インバータに変換させる電力値Ｐ_Ｓｅｔ’として設定する。具体的には、設定電力値制限部９４は以下の式（１１−１）にしたがって電力値Ｐ_Ｓｅｔ’を設定する。
Ｐ_Ｓｅｔ’＝ｍｉｎ（Ｐ_Ｓｅｔ’，Ｉ_ＭＡＸ×Ｖ_α） （１１−１）

あるいは、上限放電電流Ｉ_ＭＡＸが定められている場合、設定電力値制限部９４は、電力決定部９２が決定した電力値Ｐ_Ｓｅｔ’と、蓄電池計測部が取得した電流Ｉ_αから上限放電電流Ｉ_ＭＡＸを減じた値に電圧Ｖ_αを乗じた値を現在の設定電力値Ｐ_Ｓｅｔから減じた値とのうち小さい方の値を、双方向インバータに変換させる電力値として設定してもよい。具体的には、設定電力値制限部９４は以下の式（１１−２）にしたがって電力値Ｐ_Ｓｅｔ’を設定する。
Ｐ_Ｓｅｔ’＝ｍｉｎ（Ｐ_Ｓｅｔ’，Ｐ_Ｓｅｔ−（Ｉ_α−Ｉ_ＭＡＸ）×Ｖ_α） （１１−２）

あるいはまた、上限放電電流Ｉ_ＭＡＸが定められている場合、設定電力値制限部９４は、電力決定部９２が決定した電力値Ｐ_Ｓｅｔ’、上限放電電流Ｉ_ＭＡＸに電圧値Ｖ_αを乗じた値、および蓄電池計測部が取得した電流Ｉ_αから上限放電電流Ｉ_ＭＡＸを減じた値に電圧Ｖ_αを乗じた値を現在の設定電力値Ｐ_Ｓｅｔから減じた値のうちの最小値を、双方向インバータに変換させる電力値として設定してもよい。具体的には、設定電力値制限部９４は以下の式（１１−３）にしたがって電力値Ｐ_Ｓｅｔ’を設定する。
Ｐ_Ｓｅｔ’＝ｍｉｎ（Ｐ_Ｓｅｔ’，Ｉ_ＭＡＸ×Ｖ_α，Ｐ_Ｓｅｔ−（Ｉ_α−Ｉ_ＭＡＸ）×Ｖ_α） （１１−３）

これにより、蓄電池１４が過大な放電電流を流すことを抑制することが可能となる。

図１７は、本発明の実施の形態に係る蓄電池制御部１８における双方向インバータにおける変換電力量の制御処理の流れを説明するフローチャートである。本フローチャートにおける処理は、例えば蓄電池制御部１８が起動したときに開始する。

設定部３２は、ピークシフトのための充放電パターンを設定する（Ｓ１００）。制御部３４は、双方向インバータに変換させる電力値Ｐ_Ｓｅｔ’の候補を計算するためのパラメータを取得する（Ｓ１０２）。

第１設定電力候補算出部８６は、停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆを維持するための設定電力値である第１設定候補電力値Ｐ_１を算出する（Ｓ１０４）。第２設定電力候補算出部８８は、充放電パターンにしたがって双方向パワーコンディショナ１６に電力を変換させるための設定電力値である第２設定候補電力値Ｐ_２を算出する（Ｓ１０６）。第３設定電力候補算出部９０は、商用電源２４に電力が逆潮することを防止するための設定電力値である第３設定候補電力値Ｐ_３を算出する（Ｓ１０８）。電力決定部９２は設定候補電力値の中から電力値Ｐ_Ｓｅｔ’を選択し、選択されたＰ_Ｓｅｔ’の値を設定電力値制限部９４が丸めて双方向インバータに変換させる電力値Ｐ_Ｓｅｔ’を決定する（Ｓ１１０）。電力値Ｐ_Ｓｅｔ’が決定されると、本発明における処理は終了する。

図１８は、本発明の実施の形態に係る制御部３４における双方向インバータに変換させる電力値Ｐ_Ｓｅｔ’の候補を計算するためのパラメータ取得処理の流れを説明するフローチャートであり、図１７におけるステップＳ１０２を詳細に説明する図である。

制御部３４は、蓄電池計測部８４から蓄電池１４の現在の蓄電容量Ｐ_Ｃを取得する（Ｓ１０２−２）。制御部３４は、蓄電池計測部８４から蓄電池１４の現在の電流Ｉ_α、電圧Ｖ_α、および電力Ｐ_αも取得する（Ｓ１０２−４）。制御部３４はさらに、停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆを取得し（Ｓ１０２−６）、蓄電池１４の基準容量Ｐ_Ｔも取得する（Ｓ１０２−８）。制御部３４は、蓄電池１４に設定されている上限放電電流Ｉ_ＭＡＸを取得し（Ｓ１０２−１０）、下限充電電流Ｉ_ＭＩＮも取得する（Ｓ１０２−１２）。

続いて制御部３４は、記憶部９６から双方向インバータの現在の設定電力値Ｐ_Ｓｅｔを取得する（Ｓ１０２−１４）。制御部３４は、双方向インバータのＤＣ／ＡＣ変換電力の最大値Ｐ_ＤＡを取得するとともに（Ｓ１０２−１６）、双方向インバータのＡＣ／ＤＣ変換電力の最小値Ｐ_ＡＤを取得する（Ｓ１０２−１８）。

最後に、制御部３４は分電盤６８から商用電源２４からの電力Ｐ_Ｂを取得し（Ｓ１０２−２０）、現在時刻における充放電パターンに含まれる充電または放電電力Ｐ_Ｐを取得する（Ｓ１０２−２２）。

図１９は、本発明の実施の形態に係る第１設定電力候補算出部８６の処理の流れを説明するフローチャートであり、図１７におけるステップＳ１０４を詳細に説明する図である。

蓄電池１４の現在の蓄電容量Ｐ_Ｃが停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆ以上の場合（Ｓ１０４−２のＹ）、第１設定電力候補算出部８６は、式（５−１）にしたがって、双方向インバータのＤＣ／ＡＣ変換電力の最大値Ｐ_ＤＡを第１設定候補電力値Ｐ_１として設定する（Ｓ１０４−１０）。

蓄電池１４の現在の蓄電容量Ｐ_Ｃが停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆ未満の場合（Ｓ１０４−２のＮ）であって、かつ蓄電池１４の現在の蓄電容量Ｐ_Ｃが基準容量Ｐ_Ｔ未満の場合（Ｓ１０４−４のＹ）、第１設定電力候補算出部８６は、式（５−２）にしたがって、現在設定されている電力値Ｐ_Ｓｅｔ−蓄電池１４の電力値Ｐ_α＋双方向インバータのＡＣ／ＤＣ変換電力の下限値Ｐ_ＡＤを、第１設定候補電力値Ｐ_１として設定する（Ｓ１０４−６）。

蓄電池１４の現在の蓄電容量Ｐ_Ｃが停電時確保蓄電容量Ｐ_Ｆ未満の場合（Ｓ１０４−２のＮ）であって、かつ蓄電池１４の現在の蓄電容量Ｐ_Ｃが基準容量Ｐ_Ｔ以上の場合（Ｓ１０４−４のＮ）、第１設定電力候補算出部８６は、式（５−３）にしたがって、現在設定されている電力値Ｐ_Ｓｅｔ−蓄電池１４の電力値Ｐ_αを、第１設定候補電力値Ｐ_１として設定する（Ｓ１０４−８）。

図２０は、本発明の実施の形態に係る第２設定電力候補算出部８８の処理の流れを説明するフローチャートであり、図１７におけるステップＳ１０６を詳細に説明する図である。

現在時刻が充放電パターンに含まれる充電時間帯の場合（Ｓ１０６−２のＹ）であって、かつ蓄電池１４の現在の蓄電容量Ｐ_Ｃが基準容量Ｐ_Ｔ未満の場合（Ｓ１０６−４のＹ）、第２設定電力候補算出部８８は、式（６−１）にしたがって、現在設定されている電力値Ｐ_Ｓｅｔ−蓄電池１４の電力値Ｐ_α＋充放電パターンに含まれる充電電力Ｐ_Ｐを、第２設定候補電力値Ｐ_２として設定する（Ｓ１０６−６）。

現在時刻が充放電パターンに含まれる充電時間帯の場合（Ｓ１０６−２のＹ）であって、かつ蓄電池１４の現在の蓄電容量Ｐ_Ｃが基準容量Ｐ_Ｔ以上の場合（Ｓ１０６−４のＮ）、第２設定電力候補算出部８８は、式（６−２）にしたがって、現在設定されている電力値Ｐ_Ｓｅｔ−蓄電池１４の電力値Ｐ_αを、第２設定候補電力値Ｐ_２として設定する（Ｓ１０６−８）。

現在時刻が充放電パターンに含まれる放電時間帯の場合（Ｓ１０６−２のＮ）、第２設定電力候補算出部８８は、式（６−３）にしたがって、現在設定されている電力値Ｐ_Ｓｅｔ−蓄電池１４の電力値Ｐ_α＋充放電パターンに含まれる放電電力Ｐ_Ｐを、第２設定候補電力値Ｐ_２として設定する（Ｓ１０６−１０）。

図２１は、本発明の実施の形態に係る第３設定電力候補算出部９０の処理の流れを説明するフローチャートであり、図１７におけるステップＳ１０８の具体的処理を説明する図である。

第３設定電力候補算出部９０は、式（７）にしたがって、現在設定されている電力値Ｐ_Ｓｅｔ−商用電源２４からの電力Ｐ_Ｂ−電力の変動量に応じたオフセット値Ｐ_Ｏを第３設定候補電力値Ｐ_３として設定する（Ｓ１０８）。

図２２は、本発明の実施の形態に係る電力決定部９２および設定電力値制限部９４の処理の流れを説明するフローチャートであり、図１７におけるステップＳ１１０を詳細に説明する図である。

電力決定部９２は、式（８）にしたがって、設定候補電力値の最小値を双方向インバータに変換させる電力値Ｐ_Ｓｅｔ’として算出する（Ｓ１１０−２）。

電力決定部９２が算出した電力値Ｐ_Ｓｅｔ’が双方向インバータのＡＣ／ＤＣ変換可能な電力の下限値Ｐ_ＡＤを下回る場合（Ｓ１１０−４のＹ）、設定電力値制限部９４は、式（９−１）にしたがって、下限値Ｐ_ＡＤを電力値Ｐ_Ｓｅｔ’として設定する（Ｓ１１０−６）。電力値Ｐ_Ｓｅｔ’が下限値Ｐ_ＡＤ以上の場合（Ｓ１１０−４のＮ）、設定電力値制限部９４は電力値Ｐ_Ｓｅｔ’を下限値Ｐ_ＡＤには制限しない。

電力決定部９２が算出した電力値Ｐ_Ｓｅｔ’が双方向インバータのＤＣ／ＡＣ変換可能な電力の上限値Ｐ_ＤＡを上回る場合（Ｓ１１０−８のＹ）、設定電力値制限部９４は、式（９−２）にしたがって、上限値Ｐ_ＤＡを電力値Ｐ_Ｓｅｔ’として設定する（Ｓ１１０−１０）。電力値Ｐ_Ｓｅｔ’が上限値Ｐ_ＤＡ以下の場合（Ｓ１１０−８のＮ）、設定電力値制限部９４は電力値Ｐ_Ｓｅｔ’を上限値Ｐ_ＤＡには制限しない。

蓄電池１４の下限充電電流Ｉ_ＭＩＮが定められている場合、設定電力値制限部９４は、下限充電電流Ｉ_ＭＩＮに蓄電池１４の電圧値Ｖ_αを乗じた電力値Ｐ_４を取得する（Ｓ１１０−１２）。電力値Ｐ_４よりも電力値Ｐ_Ｓｅｔ’が小さい場合（Ｓ１１０−１４のＹ）、設定電力値制限部９４は、式（１０−１）にしたがって、電力値Ｐ_４を電力値Ｐ_Ｓｅｔ’として設定する（Ｓ１１０−１６）。電力値Ｐ_Ｓｅｔ’が電力値Ｐ_４以上の場合（Ｓ１１０−１４のＮ）、設定電力値制限部９４は電力値Ｐ_Ｓｅｔ’を電力値Ｐ_４には制限しない。

蓄電池１４の上限放電電流Ｉ_ＭＡＸが定められている場合、設定電力値制限部９４は、上限放電電流Ｉ_ＭＡＸに蓄電池１４の電圧値Ｖ_αを乗じた電力値Ｐ_５を取得する（Ｓ１１０−１８）。電力値Ｐ_５よりも電力値Ｐ_Ｓｅｔ’が大きい場合（Ｓ１１０−２０のＹ）、設定電力値制限部９４は、式（１１−１）にしたがって、電力値Ｐ_５を電力値Ｐ_Ｓｅｔ’として設定する（Ｓ１１０−２２）。電力値Ｐ_Ｓｅｔ’が電力値Ｐ_５以下の場合（Ｓ１１０−２０のＮ）、設定電力値制限部９４は電力値Ｐ_Ｓｅｔ’を電力値Ｐ_５には制限しない。

以上、本発明の実施の形態に係る配電システム１００によれば、商用電源と並列に接続された蓄電池を管理するための技術を提供することができる。

上述したとおり、電力決定部９２は、第１設定電力候補算出部８６が算出する第１設定候補電力値Ｐ_１、第２設定電力候補算出部８８が算出する第２設定候補電力値Ｐ_２、および第３設定電力候補算出部９０が算出する第３設定候補電力値Ｐ_３の中から最小値を選択する。これにより、蓄電池１４の蓄電容量が停電時確保蓄電容量に満たない場合は最大充電電力を設定し、停電時確保蓄電容量が確保できている場合は、充放電の状態に応じて充電電力あるいは放電電力を設定し、放電のときに商用電源２４に逆潮しないように、双方向パワーコンディショナ１６内のインバータが変換する電力を制御することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

例えば上述した実施の形態において、制御部３４は蓄電池制御部１８に設置される場合について説明したが、制御部３４は蓄電池制御部１８に設置されることは必須ではない。制御部３４の設置場所は自由度があり、例えば双方向パワーコンディショナ１６内に設置されてもよく、また、単独で存在してもよい。

１０ 太陽電池、 １２ 第２スイッチ、 １４ 蓄電池、 １６ 双方向パワーコンディショナ、 １８ 蓄電池制御部、 ２０ 第１スイッチ、 ２２ 電源切替部、 ２４ 商用電源、 ２６ 負荷、 ２８ 第１種負荷、 ３０ 第２種負荷、 ３２ 設定部、 ３４ 制御部、 ３６ 指示部、 ３８ 表示部、 ４０ 第１設定部、 ４２ 第２設定部、 ４４ 第３設定部、 ４６ 第４設定部、 ５８ 第１端子、 ６０ 第２端子、 ６６ 配電経路、 ６８ 分電盤、 ７０ 蓄電池電力検出部、 ８４ 蓄電池計測部、 ８６ 第１設定電力候補算出部、 ８８ 第２設定電力候補算出部、 ９０ 第３設定電力候補算出部、 ９２ 電力決定部、 ９４ 設定電力値制限部、 ９６ 記憶部、 １００ 配電システム。

Claims (11)

1. 蓄電池が放電する直流電力を交流電力にＤＣ／ＡＣ変換するとともに、蓄電池に充電するために商用電源からの交流電力を直流電力にＡＣ／ＤＣ変換する双方向インバータに、ＤＣ／ＡＣ変換する際の正の電力値あるいはＡＣ／ＤＣ変換する際の負の電力値を設定して双方向インバータの電力変換を制御する制御部と、
   前記制御部が、双方向インバータにＡＣ／ＤＣ変換される充電時間帯および充電電力と、ＤＣ／ＡＣ変換させる放電時間帯および放電電力との情報を含む充放電パターンを設定する設定部と、
   前記蓄電池の蓄電容量、および蓄電池の充電電流または放電電流に蓄電池の電圧を乗じた電力値を取得する蓄電池計測部とを備え、
   前記制御部は、
   前記蓄電池計測部が取得した蓄電容量が、商用電源の電力供給が停止した場合に備えて蓄電池に確保させるべき停電時確保蓄電容量となるまで充電されるように、双方向インバータに変換させる電力値の第１の候補である第１設定候補電力値を設定する第１設定電力候補算出部と、
   前記蓄電池計測部が取得した電力値が、前記充放電パターンに含まれる充電電力または放電電力の電力値となるように、双方向インバータに変換させる電力値の第２の候補である第２設定候補電力値を設定する第２設定電力候補算出部と、
   前記第１設定電力候補算出部が算出した第１設定候補電力値および前記第２設定電力候補算出部が算出した第２設定候補電力値のうちの小さい方の値を、双方向インバータに変換させる電力値として設定する電力決定部を含むことを特徴とする蓄電池制御装置。
2. 前記制御部は、
   前記制御部が設定している電力値から、商用電源からの電力を減じた値に、電力の変動量に応じたオフセット値を減じた値を、第３設定候補電力値として設定する第３設定電力候補算出部をさらに含み、
   前記電力決定部は、前記第１設定電力候補算出部が算出した第１設定候補電力値、前記第２設定電力候補算出部が算出した第２設定候補電力値、および前記第３設定電力候補算出部が算出した第３設定候補電力値を取得し、取得した設定候補電力値のうちの最小値を双方向インバータに変換させる電力値として設定することを特徴とする請求項１に記載の蓄電池制御装置。
3. 前記第１設定電力候補算出部は、
   前記蓄電池計測部から取得した蓄電容量が停電時確保蓄電容量以上の場合、双方向インバータがＤＣ／ＡＣ変換可能な電力の上限値を第１設定候補電力値として設定し、
   蓄電容量が停電時確保蓄電容量未満の場合であってかつ蓄電容量が所定の基準容量未満の場合、前記制御部が設定している電力値から前記蓄電池計測部から取得した電力値を減じた値に、双方向インバータがＡＣ／ＤＣ変換可能な電力の下限値を加算した値を第１設定候補電力値として設定し、
   蓄電容量が停電時確保蓄電容量未満の場合であってかつ蓄電容量が所定の基準容量以上の場合、前記制御部が設定している電力値から前記蓄電池計測部から取得した電力値を減じた値を、第１設定候補電力値として設定することを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電池制御装置。
4. 第２設定電力候補算出部は、
   充電時間帯に属する場合であってかつ前記蓄電池の蓄電容量が基準容量未満の場合、前記制御部が設定している電力値から前記蓄電池計測部が取得した電力値を減じた値に、前記充放電パターンに含まれる充電電力を加算した値を第２設定候補電力値として設定し、
   充電時間帯に属する場合であってかつ蓄電容量が基準容量以上の場合、前記制御部が設定している電力値から前記蓄電池計測部が取得した電力値を減じた値を第２設定候補電力値として設定し、
   放電時間帯に属する場合、前記制御部が設定している電力値から前記蓄電池計測部が取得した電力値を減じた値に、前記充放電パターンに含まれる放電電力を加算した値を第２設定候補電力値として設定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の蓄電池制御装置。
5. 前記制御部は、
   前記電力決定部が決定した電力値が双方向インバータのＡＣ／ＤＣ変換可能な電力の下限値を下回る場合、ＡＣ／ＤＣ変換可能な電力の下限値を双方向インバータに変換させる電力値として設定し、前記電力決定部が決定した電力値が双方向インバータのＤＣ／ＡＣ変換可能な電力の上限値を上回る場合、ＤＣ／ＡＣ変換可能な電力の上限値を双方向インバータに変換させる電力値として設定する設定電力値制限部をさらに含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の蓄電池制御装置。
6. 前記蓄電池は充電のための電流値の下限である下限充電電流が定められており、
   前記設定電力値制限部は、前記電力決定部が決定した電力値と、下限充電電流に前記蓄電池計測部が取得した蓄電池の電圧値を乗じた値とのうち大きい方の値を、双方向インバータに変換させる電力値として設定することを特徴とする請求項５に記載の蓄電池制御装置。
7. 前記蓄電池は充電のための電流値の下限である下限充電電流が定められており、
   前記蓄電池計測部は、蓄電池の充電電流または放電電流も取得し、
   前記設定電力値制限部は、前記電力決定部が決定した電力値と、前記蓄電池計測部が取得した蓄電池の電流から下限充電電流を減じた値に前記蓄電池計測部が取得した電圧値を乗じた値を前記制御部が設定している電力値から減じた値とのうち大きい方の値を、双方向インバータに変換させる電力値として設定することを特徴とする請求項５に記載の蓄電池制御装置。
8. 前記蓄電池は充電のための電流値の下限値である下限充電電流が定められており、
   前記蓄電池計測部は、蓄電池の充電電流または放電電流も取得し、
   前記設定電力値制限部は、前記電力決定部が決定した電力値、下限充電電流に前記蓄電池計測部が取得した電圧値を乗じた値、および前記蓄電池計測部が取得した電流から下限充電電流を減じた値に前記蓄電池計測部が取得した電圧値を乗じた値を前記制御部が設定している電力値から減じた値のうちの最大値を、双方向インバータに変換させる電力値として設定することを特徴とする請求項５に記載の蓄電池制御装置。
9. 前記蓄電池は放電する電流値の上限値である上限放電電流が定められており、
   前記蓄電池計測部は、蓄電池の充電電流または放電電流も取得し、
   前記設定電力値制限部は、前記電力決定部が決定した電力値と、上限放電電流に前記蓄電池計測部が取得した電圧を乗じた値とのうち小さい方の値を、双方向インバータに変換させる電力値として設定することを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の蓄電池制御装置。
10. 前記蓄電池は放電する電流値の上限値である上限放電電流が定められており、
    前記蓄電池計測部は、蓄電池の充電電流または放電電流も取得し、
    前記設定電力値制限部は、前記電力決定部が決定した電力値と、前記蓄電池計測部が取得した電流から上限放電電流を減じた値に前記蓄電池計測部が取得した電圧を乗じた値を前記制御部が設定している電力値から減じた値とのうち小さい方の値を、双方向インバータに変換させる電力値として設定することを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の蓄電池制御装置。
11. 前記蓄電池は放電する電流値の上限値である上限放電電流が定められており、
    前記蓄電池計測部は、蓄電池の充電電流または放電電流も取得し、
    前記設定電力値制限部は、前記電力決定部が決定した電力値、上限放電電流に前記蓄電池計測部が取得した電圧を乗じた値、および前記蓄電池計測部が取得した電流から上限放電電流を減じた値に前記蓄電池計測部から取得した電圧を乗じた値を前記制御部が設定している電力値から減じた値のうちの最小値を、双方向インバータに変換させる電力値として設定することを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の蓄電池制御装置。

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