JP2013212038A - 自然エネルギー発電システム、及び配電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】余剰買取方式と全量買取方式の両方式に対応可能な自然エネルギー発電システム及び配電方法を提供する。
【解決手段】変換装置と分電盤とを接続状態とし、前記変換装置と売電電力量計とを非接続状態とし、前記売電電力量計と買電電力量計とを接続状態とし、かつ前記買電電力量計と商用電力系統とを非接続状態とする第１モードと、前記変換装置と前記分電盤とを非接続状態とし、前記変換装置と前記売電電力量計とを接続状態とし、前記売電電力量計と前記買電電力量計とを非接続状態とし、かつ前記買電電力量計と前記商用電力系統とを接続状態とする第２モードと、を切替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、自然エネルギー発電システム、及びこれを利用した配電方法に関する。

従来より、太陽光発電システムが一般家庭用住宅や産業用施設等に導入されつつある。太陽光発電は、環境負荷を軽減できるメリットがある反面、初期導入費用が高額となるというデメリットがある。

太陽光発電システムをより普及すべく、太陽光発電による電力を電力会社に買取らせる電力買取制度が制定されている。電力買取方式には、余剰買取方式と全量買取方式といった２方式が存在する。

余剰買取方式は、太陽光発電により発電された電力のうち自家消費分を除く余剰分の電力を電力会社に買取らせる方式である（本方式に対応した従来の太陽光発電システムの一例については例えば特許文献１〜３を参照）。一方、全量買取方式は、太陽光発電により発電された電力は一旦全て電力会社に買取らせ、自家消費分の電力は別途系統電力により賄う方式である。

現状、日本国内においては、一般家庭用住宅に適用できる電力買取方式は、余剰買取方式のみ法律上認められている。余剰買取方式に対応した太陽光発電システムの従来例を図５に示す。

図５に示す太陽光発電システム３００は、太陽電池アレイ３１と、パワーコンディショナ３２と、分電盤３３と、負荷３４と、買電電力量計３５と、売電電力量計３６を備えている。なお、負荷３４は、例えばエアコン、冷蔵庫等の一般家庭で使用される一つまたは複数の電気機器である。

一般家庭用住宅Ｈの屋根等に設置される太陽電池アレイ３１は、複数の太陽電池モジュールを組み合わせることにより構成され、太陽光を受けて直流電力を発電する。太陽電池アレイ３１により発電された直流電力はパワーコンディショナ３２によって交流電力に変換されて分電盤３３に出力される。

分電盤３３は、パワーコンディショナ３２より入力された交流電力のうち一部を負荷３４に供給すると共に、負荷３４での消費分を除いた余剰分の交流電力を買電電力量計３５及び売電電力量計３６を介して商用電力系統１００における柱上変圧器１００Ａへ供給する。売電電力量計３６は、余剰分の電力量（即ち、電力会社へ売却する電力量）を計測する。

太陽電池アレイ３１の発電量が少なく、負荷３４で消費する電力を太陽光発電のみでは賄えない場合、不足分の電力が柱上変圧器１００Ａ、売電電力量計３６、買電電力量計３５及び分電盤３３を介して負荷３４へ供給される。買電電力量計３５は、この商用電力系統１００から供給される不足分の電力量（即ち、電力会社から購入する電力量）を計測する。

また、現状、全量買取方式については、工場等の産業用施設に設置された中規模の太陽光発電システムにより実施されている。全量買取方式に対応した太陽光発電システムの従来例を図６に示す。

図６に示す太陽光発電システム４００は、太陽電池アレイ４１と、パワーコンディショナ４２と、売電電力量計４３と、買電電力量計４４と、分電盤４５と、負荷４６を備えている。なお、負荷４６は、一つまたは複数の産業用機器である。

工場Ｆの屋根等に設置される太陽電池アレイ４１は、太陽光を受けて直流電力を発電する。パワーコンディショナ４２は、太陽電池アレイ４１により発電された直流電力を交流電力に変換して売電電力量計４３を介して商用電力系統１００における柱上変圧器１００Ｂへ供給する。売電電力量計４３は、パワーコンディショナ４２から供給される電力量、即ち電力会社へ売却する太陽光発電により発電された全ての電力量を計測する。

また、商用電力系統１００における柱上変圧器１００Ｃから買電電力量計４４及び分電盤４５を介して負荷４６へ電力が供給される。買電電力量計４４は、柱上変圧器１００Ｃから供給される電力量（即ち、電力会社から購入する電力量）を計測する。

なお、メガソーラーのような太陽光発電所の場合も、系統を挟んで発電所と消費地（負荷のある場所）が離れているだけであり、発電と消費の相互関係は図６と同じである。

特開２０１１−６１９９２号公報 特開２０１１−１３０６３８号公報 特開２０１１−２０４０４５号公報

上述したように、現状では、一般家庭用住宅に適用できる電力買取方式としては、余剰買取方式のみが法律上認められており、全量買取方式は認められていない。また、現状の単位電力量当たりの買取金額は、余剰買取方式のほうが全量買取方式に比べて高い。

しかしながら、将来的に、法制度の整備によって一般家庭用住宅にも全量買取方式が適用可能となる可能性があり、単位電力量当たりの買取金額が変動する可能性もある。

このような場合、一般家庭用住宅において余剰買取方式と全量買取方式の両方式に対応可能となることへの要望が高くなると考えられる。しかしながら、一般家庭用に導入される現状の太陽光発電システムでは余剰買取方式にしか対応しておらず、両方式に対応できるものではない。

そこで、本発明は、余剰買取方式と全量買取方式の両方式に対応可能な自然エネルギー発電システム及び配電方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の自然エネルギー発電システムは、
自然エネルギーを用いて電力を発電する発電装置と、
前記発電装置により発電された電力を所定の電力へ変換して出力する変換装置と、
電力会社へ売却する電力量を計測し、商用電力系統に接続される売電電力量計と、
前記電力会社から購入する電力量を計測する買電電力量計と、
前記買電電力量計に接続される分電盤と、を備え、
前記変換装置と前記分電盤とを接続状態とし、前記変換装置と前記売電電力量計とを非接続状態とし、前記売電電力量計と前記買電電力量計とを接続状態とし、かつ前記買電電力量計と前記商用電力系統とを非接続状態とする第１モードと、
前記変換装置と前記分電盤とを非接続状態とし、前記変換装置と前記売電電力量計とを接続状態とし、前記売電電力量計と前記買電電力量計とを非接続状態とし、かつ前記買電電力量計と前記商用電力系統とを接続状態とする第２モードと、
を切替える構成としている。

また、上記構成において、
前記変換装置と前記分電盤の間の接続／遮断を切替える第１開閉器と、
前記変換装置と前記売電電力量計の間の接続／遮断を切替える第２開閉器と、
前記売電電力量計と前記買電電力量計の間の接続／遮断を切替える第３開閉器と、
前記商用電力系統と前記買電電力量計の間の接続／遮断を切替える第４開閉器と、を備え、
前記第１モードでは、前記第１開閉器は閉状態、前記第２開閉器は開状態、前記第３開閉器は閉状態、及び前記第４開閉器は開状態であり、
前記第２モードでは、前記第１開閉器は開状態、前記第２開閉器は閉状態、前記第３開閉器は開状態、及び前記第４開閉器は閉状態である構成としてもよい。

また、上記構成において、ユーザ操作に連動して前記第１開閉器〜前記第４開閉器の開閉状態を第１モード用と第２モード用とで自動的に切替えるモード切替え装置を更に備える構成としてもよい。

また、上記いずれかの構成において、前記第２開閉器〜前記第４開閉器は、閉状態のときに、前記商用電力系統の異常を検知すると、開状態となって接続を遮断する遮断器として動作する構成としてもよい。

また、上記いずれかの構成において、前記変換装置は、前記商用電力系統の異常を検知したとき、前記第２開閉器、前記第３開閉器及び前記第４開閉器の全てが開状態となっている場合は、前記分電盤への電力供給運転が可能となり、それ以外の場合は、前記分電盤及び前記売電電力量計への電力供給運転を停止する機能を有する構成としてもよい。

また、上記いずれかの構成において、
前記売電電力量計は、第１電力ラインにより前記商用電力系統における第１変圧器に接続され、
前記買電電力量計は、前記第４開閉器により接続／遮断が切替えられる第２電力ラインにより前記商用電力系統における第２変圧器に接続される構成としてもよい。

また、上記いずれかの構成において、
一端が前記売電電力量計に接続される第１電力ラインの他端が、一端が前記買電電力量計に接続されて前記第４開閉器により接続／遮断が切替えられる第２電力ラインの他端と接続され、
前記第１電力ラインと前記第２電力ラインの接続点は前記商用電力系統における変圧器に第３電力ラインによって接続される構成としてもよい。

また、上記構成において、
前記変換装置と前記分電盤の間の接続、もしくは
前記変換装置と前記売電電力量計の間の接続とを選択的に行う第１切替器と、
前記売電電力量計と前記買電電力量計の間の接続、もしくは前記商用電力系統と前記買電電力量計の間の接続とを選択的に行う第２切替器と、を備え、
前記第１モードでは、前記第１切替器は前記変換装置と前記分電盤とを接続し、前記第２切替器は前記売電電力量計と前記買電電力量計とを接続し、
前記第２モードでは、前記第１切替器は前記変換装置と前記売電電力量計とを接続し、前記第２切替器は商用電力系統と前記買電電力量とを接続する構成としてもよい。

また、上記いずれかの構成において、ユーザ操作に連動して前記第１切替器及び前記第２切替器の切替え状態を第１モード用と第２モード用とで自動的に切替えるモード切替え装置を更に備える構成としてもよい。

また、上記いずれかの構成において、前記第１切替器は前記変換装置と前記売電電力量計とを接続している場合に、前記第２切替器は前記買電電力量計と前記売電電力量計もしくは前記商用電力系統を接続している場合に、前記商用電力系統の異常を検知すると、接続を遮断する遮断器として動作する構成としてもよい。

また、上記いずれかの構成において、前記変換装置は、前記商用電力系統の異常を検知したとき、前記第１切替器による前記変換装置と前記売電電力量計の接続が遮断され、前記第２切替器による前記買電電力量計と前記売電電力量計及び前記商用電力系統の接続が遮断されている場合は、前記分電盤への電力供給運転が可能となり、それ以外の場合は、前記分電盤及び前記売電電力量計への電力供給運転を停止する機能を有する構成としてもよい。

また、上記いずれかの構成において、
前記売電電力量計は、第１電力ラインにより前記商用電力系統における第１変圧器に接続され、
前記買電電力量計は、前記第２切替器により接続／遮断が切替えられる第２電力ラインにより前記商用電力系統における第２変圧器に接続される構成としてもよい。

また、上記構成において、前記第１電力ラインと前記第２電力ラインのうち少なくとも前記第１電力ラインに遮断器が設けられ、前記遮断器は、系統の異常を検知すると電力ラインを遮断する構成としてもよい。

また、上記構成において、前記変換装置は、前記商用電力系統の異常を検知したとき、前記遮断器が遮断状態となっていれば、分電盤への電力供給運転が可能となる構成としてもよい。

また、上記いずれかの構成において、
一端が前記売電電力量計に接続される第１電力ラインの他端が、一端が前記買電電力量計に接続されて前記第２切替器により接続／遮断が切替えられる第２電力ラインの他端と接続され、
前記第１電力ラインと前記第２電力ラインの接続点は前記商用電力系統における変圧器に第３電力ラインによって接続される構成としてもよい。

また、上記構成において、前記第３電力ライン、もしくは前記第１電力ライン及び前記第２電力ラインに遮断器が設けられ、前記遮断器は、系統の異常を検知すると電力ラインを遮断する構成としてもよい。

また、上記構成において、前記変換装置は、前記商用電力系統の異常を検知したとき、前記遮断器が遮断状態となっていれば、分電盤への電力供給運転が可能となる構成としてもよい。

また、上記いずれかの構成において、前記第２モードから前記第１モードへの切替えは１回しか行えない構成としてもよい。

また、上記いずれかの構成において、前記第２モードでの運用中はユーザが勝手に前記第１モードへ切替えることができないようなロック機能を備える構成としてもよい。

また、上記いずれかの構成において、前記分電盤に接続される負荷を更に備える構成としてもよい。

また、上記いずれかの構成において、前記変換装置は、前記発電装置により発電された直流電力を交流電力に変換するインバータ装置を含むパワーコンディショナである構成としてもよい。

また、上記いずれかの構成において、前記発電装置は、太陽光を受けて発電する構成としてもよい。

また、上記構成において、前記変換装置は、前記発電装置により発電された直流電力を所定の直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記所定の直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と、を含んだパワーコンディショナであり、
前記パワーコンディショナは、前記発電装置の最大電力点追従制御を実施するストリングパワーコンディショナである構成としてもよい。

また、上記目的を達成するために本発明の配電方法は、
自然エネルギーを用いて発電する電力を所定の電力に変換する変換装置と、負荷に接続された分電盤とを備え、売電電力量計及び買電電力量計を介して商用電力系統に接続されているシステムにおける配電方法であって、
前記変換装置と前記分電盤とを接続状態とし、前記変換装置と前記売電電力量計とを非接続状態とし、前記売電電力量計と前記買電電力量計とを接続状態とし、かつ前記買電電力量計と前記商用電力系統とを非接続状態とする第１モードと、
前記変換装置と前記分電盤とを非接続状態とし、前記変換装置と前記売電電力量計とを接続状態とし、前記売電電力量計と前記買電電力量計とを非接続状態とし、かつ前記買電電力量計と前記商用電力系統とを接続状態とする第２モードと、
を切替える構成としている。

本発明によると、余剰買取方式と全量買取方式の両方式に対応可能な自然エネルギー発電システム及び配電方法を実現できる。

本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る太陽光発電システムの構成を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る太陽光発電システムの別構成を示す図である。 余剰買取方式に対応する太陽光発電システムの従来例を示す図である。 全量買取方式に対応する太陽光発電システムの従来例を示す図である。

（第１実施形態）
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態に係る太陽光発電システムの構成を図１に示す。

図１に示す太陽光発電システム１００は、太陽電池アレイ１１と、パワーコンディショナ１２と、分電盤１３と、負荷１４と、売電電力量計１５と、買電電力量計１６と、第１開閉器ＣＢ１と、第２開閉器ＣＢ２と、第３開閉器ＣＢ３と、第４開閉器ＣＢ４を備えている。なお、開閉器としては、スイッチ、遮断器、及びディスコン等を採用できる。

一般家庭用住宅Ｈの屋根等に設置される太陽電池アレイ１１は、複数の太陽電池モジュールを組み合わせることにより構成され、太陽光を受けて直流電力を発電する。パワーコンディショナ１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ及びその後段側に設けられるインバータ（いずれも不図示）を備えており、太陽電池アレイ１１により発電された直流電力はパワーコンディショナ１２によって交流電力に変換される。パワーコンディショナ１２は、太陽電池アレイ１１から取り出す電力が最大となる動作点への追従制御であるＭＰＰＴ制御（最大電力点追従制御）を実施するストリングパワーコンディショナである。

第１開閉器ＣＢ１は、パワーコンディショナ１２と分電盤１３の間の接続／遮断（非接続状態）を切替える開閉器である。第２開閉器ＣＢ２は、パワーコンディショナ１２と売電電力量計１５の間の接続／遮断（非接続状態）を切替える開閉器である。第３開閉器ＣＢ３は、売電電力量計１５と買電電力量計１６の間の接続／遮断（非接続状態）を切替える開閉器である。

分電盤１３は、負荷１４に接続されると共に、買電電力量計１６にも接続される。なお、負荷１４は、例えばエアコン、冷蔵庫等の一般家庭で使用される一つまたは複数の電気機器である。

一端が売電電力量計１５に接続された電力ラインＬ１の他端が商用電力系統１における柱上変圧器１Ａに接続される。また、一端が買電電力量計１６に接続された電力ラインＬ２の他端が商用電力系統１における柱上変圧器１Ｂに接続される。第４開閉器ＣＢ４は、電力ラインＬ２の接続／遮断（非接続状態）を切替える開閉器となる。

このような本実施形態に係る太陽光発電システム１００では、第１開閉器ＣＢ１〜第４開閉器ＣＢ４を切替えることにより、余剰買取方式に対応するモードと、全量買取方式に対応するモードを切替えることができる。

まず、第１開閉器ＣＢ１を閉状態、第２開閉器ＣＢ２を開状態、第３開閉器ＣＢ３を閉状態、及び第４開閉器ＣＢ４を開状態とすることにより、余剰買取方式に対応するモードとなる。

このモードになっている場合、パワーコンディショナ１２から第１開閉器ＣＢ１を介して分電盤１３へ交流電力が入力され、分電盤１３は、入力された交流電力の一部を負荷１４へ供給し、負荷１４での消費分を除いた余剰分の交流電力を買電電力量計１６、第３開閉器ＣＢ３、売電電力量計１５及び電力ラインＬ１を介して柱上変圧器１Ａへ供給する。売電電力量計１５は、電力会社へ売却する余剰分の電力量を計測する。

また、太陽電池アレイ１１の発電量が少なく、負荷１４で消費する電力を太陽光発電のみでは賄えない場合、不足分の電力が柱上変圧器１Ａ、電力ラインＬ１、売電電力量計１５、第３開閉器ＣＢ３、買電電力量計１６及び分電盤１３を介して負荷１４へ供給される。買電電力量計１６は、この商用電力系統１から供給される不足分の電力量（即ち、電力会社から購入する電力量）を計測する。

一方、第１開閉器ＣＢ１を開状態、第２開閉器ＣＢ２を閉状態、第３開閉器ＣＢ３を開状態、及び第４開閉器ＣＢ４を閉状態とすることにより、全量買取方式に対応するモードとなる。

このモードになっている場合、パワーコンディショナ１２から出力される交流電力は、第２開閉器ＣＢ２、売電電力量計１５及び電力ラインＬ１を介して柱上変圧器１Ａへ供給される。売電電力量計１５は、パワーコンディショナ１２から供給される電力量、即ち電力会社へ売却する太陽光発電により発電された全ての電力量を計測する。

また、柱上変圧器１Ｂから電力ラインＬ２、買電電力量計１６及び分電盤１３を介して負荷１４へ電力が供給される。買電電力量計１６は、商用電力系統１から供給される電力量（即ち、電力会社から購入する電力量）を計測する。

このように本実施形態に係る太陽光発電システム１００によれば、第１開閉器ＣＢ１〜第４開閉器ＣＢ４の切替えにより、余剰買取方式と全量買取方式の両方式に対応することができ、有用性の高いものとなる。

なお、第１開閉器ＣＢ１〜第４開閉器ＣＢ４の切替えは、例えば手動により行うようにしてもよい。また、ユーザ操作に連動して第１開閉器ＣＢ１〜第４開閉器ＣＢ４の開閉状態を余剰買取方式モード用と全量買取方式モード用とで自動的に切替えるモード切替え装置を設けるようにしてもよい。これにより、ユーザの利便性が向上する。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る太陽光発電システムの構成を図２に示す。図２に示す太陽光発電システム２００は、太陽電池アレイ２１と、パワーコンディショナ２２と、分電盤２３と、負荷２４と、売電電力量計２５と、買電電力量計２６と、第１開閉器ＣＢ１〜第４開閉器ＣＢ４を備えている。

本実施形態の上記第１実施形態との構成の相違点について述べると、一端が売電電力量計２５に接続される電力ラインＬ３の他端は、一端が買電電力量計２６に接続される電力ラインＬ４の他端に接続点Ｐにて接続される。第４開閉器ＣＢ４は、電力ラインＬ４の接続／遮断を切替える開閉器である。そして、一端が接続点Ｐに接続される電力ラインＬ５の他端は、商用電力系統１における柱上変圧器１Ｃに接続される。

本実施形態に係る太陽光発電システム２００では、第１開閉器ＣＢ１〜第４開閉器ＣＢ４の切替えにより、余剰買取方式に対応するモードと、全量買取方式に対応するモードを切替えることができる。

まず、第１開閉器ＣＢ１を閉状態、第２開閉器ＣＢ２を開状態、第３開閉器ＣＢ３を閉状態、及び第４開閉器ＣＢ４を開状態とすることにより、余剰買取方式に対応するモードとなる。

このモードになっている場合、パワーコンディショナ２２から第１開閉器ＣＢ１を介して分電盤２３へ交流電力が入力され、分電盤２３は、入力された交流電力の一部を負荷２４へ供給し、負荷２４での消費分を除いた余剰分の交流電力を買電電力量計２６、第３開閉器ＣＢ３、売電電力量計２５、電力ラインＬ３及び電力ラインＬ５を介して柱上変圧器１Ｃへ供給する。売電電力量計２５は、電力会社へ売却する余剰分の電力量を計測する。

また、太陽電池アレイ２１の発電量が少なく、負荷２４で消費する電力を太陽光発電のみでは賄えない場合、不足分の電力が柱上変圧器１Ｃ、電力ラインＬ５、電力ラインＬ３、売電電力量計２５、第３開閉器ＣＢ３、買電電力量計２６及び分電盤２３を介して負荷２４へ供給される。買電電力量計２６は、この商用電力系統１から供給される不足分の電力量（即ち、電力会社から購入する電力量）を計測する。

一方、第１開閉器ＣＢ１を開状態、第２開閉器ＣＢ２を閉状態、第３開閉器ＣＢ３を開状態、及び第４開閉器ＣＢ４を閉状態とすることにより、全量買取方式に対応するモードとなる。

このモードになっている場合、パワーコンディショナ２２から出力される交流電力は、第２開閉器ＣＢ２及び売電電力量計２５を介して電力ラインＬ３へ供給される。

電力ラインＬ３に供給された電力のうち負荷２４での消費分は、第４開閉器ＣＢ４により接続されている電力ラインＬ４、買電電力量計２６及び分電盤２３を介して負荷２４へ供給される。

電力ラインＬ３に供給された電力のうち負荷２４での消費分を除いた電力は、電力ラインＬ５を介して柱上変圧器１Ｃへ供給される。

また、電力ラインＬ３に供給された電力のみでは負荷２４の消費分を賄えない場合は、不足分の電力が柱上変圧器１Ｃ、電力ラインＬ５、電力ラインＬ４、買電電力量計２６及び分電盤２３を介して負荷２４へ供給される。

電力潮流は上記記載の通りとなるが、売電電力量計２５は、電力会社へ売却する太陽光発電により発電された全ての電力量を計測し、買電電力量計２６は、電力会社から購入する負荷２４で消費される電力量を計測する。従って、売電電力量計２５及び買電電力量計２６の記録結果は、全量買取方式の概念通りとなる。

以上のように本実施形態に係る太陽光発電システム２００によっても、第１開閉器ＣＢ１〜第４開閉器ＣＢ４の切替えにより、余剰買取方式と全量買取方式の両方式に対応することができ、有用性の高いものとなる。

また、本実施形態によれば、全量買取方式に対応するモードの場合（第４開閉器ＣＢ４がオン）、電力ラインＬ３に供給された電力のうち負荷２４による消費分を除いた電力が電力ラインＬ５を介して商用電力系統１へ供給されるので、電力ラインＬ５に供給される電力を抑えることができる。従って、電力ラインＬ５の定格電力を低減することができ、コストダウンに繋げることができる。

更に本実施形態であれば、上記第１実施形態に比べ、柱上変圧器及びそれに接続される電力ラインの数を削減でき、コストダウンの効果に繋げることができる。

（第３実施形態）
上述した第１実施形態（図１）または第２実施形態（図２）において、第２開閉器ＣＢ２、第３開閉器ＣＢ３及び第４開閉器ＣＢ４を遮断器として構成してもよい。この場合、第２開閉器ＣＢ２、第３開閉器ＣＢ３及び第４開閉器ＣＢ４は、閉状態のときに、商用電力系統１の異常（停電、配電線の短絡・地絡等）を検知すると、開状態となって接続を遮断する。これにより、商用電力系統１の異常が発生した場合に、第１開閉器ＣＢ１を閉状態としてパワーコンディショナから分電盤を介して負荷へ電力を供給したとしても、系統へ電力が逆潮流することを防げるので、系統保守作業員の感電を防止できる。

また、上述した第１実施形態（図１）または第２実施形態（図２）において、パワーコンディショナは、商用電力系統１の異常を検知したとき、第２開閉器ＣＢ２、第３開閉器ＣＢ３及び第４開閉器ＣＢ４の全てが開状態となっている場合は、分電盤への電力供給運転が可能となり、それ以外の場合（即ち第２開閉器ＣＢ２、第３開閉器ＣＢ３及び第４開閉器ＣＢ４の少なくともいずれかが閉状態である場合）は、分電盤及び売電電力量計への電力供給運転を停止する機能を有するようにしてもよい。

これにより、商用電力系統１の異常が発生した場合、第２開閉器ＣＢ２、第３開閉器ＣＢ３及び第４開閉器ＣＢ４の少なくともいずれかが閉状態であれば、パワーコンディショナから分電盤及び売電電力量計への電力供給は停止されるので、系統へ電力が逆潮流することを防げ、系統保守作業員の感電を防止できる。

また、商用電力系統１の異常が発生した場合、第２開閉器ＣＢ２、第３開閉器ＣＢ３及び第４開閉器ＣＢ４の全てが開状態であれば、第１開閉器ＣＢ１を閉状態とすることにより、パワーコンディショナから分電盤を介して負荷へ電力を供給できる。このとき、系統へ電力が逆潮流することは防がれるので、系統保守作業員の感電を防止できる。

なお、第２開閉器ＣＢ２、第３開閉器ＣＢ３及び第４開閉器ＣＢ４の少なくともいずれかが閉状態であっても、パワーコンディショナを自立運転モードに切替えれば、パワーコンディショナに備えられるサービスコンセントから電力供給を受けることは可能である。

（第４実施形態）
図１（第１実施形態）に示す太陽光発電システムの変形例である太陽光発電システムの構成を図３に示す。図３に示す太陽光発電システム１１０は、図１に示す太陽光発電システム１００において第１開閉器ＣＢ１及び第２開閉器ＣＢ２を第１切替器ＳＷ１に、第３開閉器ＣＢ３及び第４開閉器ＣＢ４を第２切替器ＳＷ２に置き換えたものとなる。

第１切替器ＳＷ１は、パワーコンディショナ１２と分電盤１３の間の接続と、パワーコンディショナ１２と売電電力量計１５の間の接続とを選択的に行う。また、第２切替器ＳＷ２は、売電電力量計１５と買電電力量計１６の間の接続と、商用電力系統１における柱上変圧器１Ｂと買電電力量計１６の間の接続とを選択的に行う。

第１切替器ＳＷ１によりパワーコンディショナ１２と分電盤１３が接続されると共に、第２切替器ＳＷ２により売電電力量計１５と買電電力量計１６が接続された場合、余剰買取方式に対応したモードとなる。一方、第１切替器ＳＷ１によりパワーコンディショナ１２と売電電力量計１５が接続されると共に、第２切替器ＳＷ２により柱上変圧器１Ｂと買電電力量計１６が接続された場合、全量買取方式に対応したモードとなる。

また、図２（第２実施形態）に示す太陽光発電システムの変形例である太陽光発電システムの構成を図４に示す。図４に示す太陽光発電システム２１０は、図１に示す太陽光発電システム２００において第１開閉器ＣＢ１及び第２開閉器ＣＢ２を第１切替器ＳＷ１に、第３開閉器ＣＢ３及び第４開閉器ＣＢ４を第２切替器ＳＷ２に置き換えたものとなる。

第１切替器ＳＷ１は、パワーコンディショナ２２と分電盤２３の間の接続と、パワーコンディショナ２２と売電電力量計２５の間の接続とを選択的に行う。また、第２切替器ＳＷ２は、売電電力量計２５と買電電力量計２６の間の接続と、商用電力系統１における柱上変圧器１Ｃと買電電力量計２６の間の接続とを選択的に行う。

第１切替器ＳＷ１によりパワーコンディショナ２２と分電盤２３が接続されると共に、第２切替器ＳＷ２により売電電力量計２５と買電電力量計２６が接続された場合、余剰買取方式に対応したモードとなる。一方、第１切替器ＳＷ１によりパワーコンディショナ２２と売電電力量計２５が接続されると共に、第２切替器ＳＷ２により柱上変圧器１Ｃと買電電力量計２６が接続された場合、全量買取方式に対応したモードとなる。

このように開閉器の代わりに切替器を用いる本実施形態であっても、余剰買取方式と全量買取方式の両方式に対応することができる。

なお、切替器の操作は、例えば手動により行うようにしてもよい。また、ユーザ操作に連動して第１切替器ＳＷ１及び第２切替器ＳＷ２の切替え状態を余剰買取方式モード用と全量買取方式モード用とで自動的に切替えるモード切替え装置を設けるようにしてもよい。

（第５実施形態）
上述した第４実施形態（図３、図４）についても、第３実施形態と同様の実施形態を適用することが可能である。例えば、第４実施形態において、第１切替器ＳＷ１及び第２切替器ＳＷ２を遮断器として構成してもよい。この場合、第１切替器ＳＷ１はパワーコンディショナと売電電力量計を接続している場合に、第２切替器ＳＷ２は買電電力量計と売電電力量計もしくは柱上変圧器を接続している場合に、商用電力系統１の異常を検知すると、接続を遮断する。これにより、商用電力系統１の異常が発生した場合に、第１切替器ＳＷ１によりパワーコンディショナと分電盤を接続する状態としてパワーコンディショナから分電盤を介して負荷へ電力を供給したとしても、系統へ電力が逆潮流することを防げるので、系統保守作業員の感電を防止できる。

また、第４実施形態（図３、図４）において、パワーコンディショナは、商用電力系統１の異常を検知したとき、第１切替器ＳＷ１によるパワーコンディショナと売電電力量計の接続が遮断され、第２切替器ＳＷ２による買電電力量計と売電電力量計及び柱上変圧器の接続が遮断されている場合は、分電盤への電力供給運転が可能となり、それ以外の場合（上記接続の少なくともいずれかが行われている場合）は、分電盤及び売電電力量計への電力供給運転を停止する機能を有するようにしてもよい。

なお、上記接続の少なくともいずれかが行われている場合であっても、パワーコンディショナを自立運転モードに切替えれば、パワーコンディショナに備えられるサービスコンセントから電力供給を受けることは可能である。

（第６実施形態）
また、図３（第４実施形態）に示す構成において、第１切替器ＳＷ１及び第２切替器ＳＷ２は遮断器の機能は有さず、最低限は電力ラインＬ１に、好ましくは電力ラインＬ２にも別途遮断器を設ける構成としてもよい。また、図４（第４実施形態）に示す構成において、第１切替器ＳＷ１及び第２切替器ＳＷ２は遮断器の機能は有さず、電力ラインＬ５、もしくは、電力ラインＬ３及びＬ４に別途遮断器を設ける構成としてもよい。

この場合、上記遮断器は、系統の異常を検知すると電力ラインを遮断する（切替器はそのままの状態を維持）。

そして、パワーコンディショナは、系統の異常を検知したとき、上記遮断器が遮断状態となっていれば、分電盤への電力供給運転が可能となる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々変形が可能である。

例えば、以上の実施形態において、全量買取方式に対応するモードから余剰買取方式に対応するモードへの切替えは１回しか行えないような実施形態を採ってもよい。所謂、屋根貸し事業に適用する場合、屋根貸し期間中は全量買取方式で運用し、当該期間が終了後に家主にシステムが譲渡されてからは余剰買取方式に切替えて運用することとなり、ユーザによる勝手な切り替えを防ぐためである。

また、以上の実施形態において、屋根貸し事業への適用を考慮し、全量買取方式に対応するモードでの運用中はユーザが勝手に余剰買取方式に対応するモードへ切替えることができないようなロック機能を備えるようにしてもよい。

また例えば、上述では太陽光発電システムの実施形態について説明したが、自然エネルギーとして太陽光に限らず、風力、水力や地熱等を用いる発電システムに本発明を適用してもよい。

また、第３及び第５実施形態に示した自家発電システムについては、一般家庭用住宅用途に限定されるものではなく、平常時は全量買取方式での接続を義務付けられている産業用についても好適に用いることが可能である。

１ 商用電力系統
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 柱上変圧器
１１、２１ 太陽電池アレイ
１２、２２ パワーコンディショナ
１３、２３ 分電盤
１４、２４ 負荷
１５、２５ 売電電力量計
１６、２６ 買電電力量計
１００、１１０、２００、２１０ 太陽光発電システム
Ｌ１〜Ｌ５ 電力ライン
Ｐ 接続点
ＣＢ１ 第１開閉器
ＣＢ２ 第２開閉器
ＣＢ３ 第３開閉器
ＣＢ４ 第４開閉器
ＳＷ１ 第１切替器
ＳＷ２ 第２切替器
Ｈ 一般家庭用住宅
Ｆ 工場

Claims (16)

1. 自然エネルギーを用いて電力を発電する発電装置と、
   前記発電装置により発電された電力を所定の電力へ変換して出力する変換装置と、
   電力会社へ売却する電力量を計測し、商用電力系統に接続される売電電力量計と、
   前記電力会社から購入する電力量を計測する買電電力量計と、
   前記買電電力量計に接続される分電盤と、を備え、
   前記変換装置と前記分電盤とを接続状態とし、前記変換装置と前記売電電力量計とを非接続状態とし、前記売電電力量計と前記買電電力量計とを接続状態とし、かつ前記買電電力量計と前記商用電力系統とを非接続状態とする第１モードと、
   前記変換装置と前記分電盤とを非接続状態とし、前記変換装置と前記売電電力量計とを接続状態とし、前記売電電力量計と前記買電電力量計とを非接続状態とし、かつ前記買電電力量計と前記商用電力系統とを接続状態とする第２モードと、
   を切替えることを特徴とする自然エネルギー発電システム。
2. 前記変換装置と前記分電盤の間の接続／遮断を切替える第１開閉器と、
   前記変換装置と前記売電電力量計の間の接続／遮断を切替える第２開閉器と、
   前記売電電力量計と前記買電電力量計の間の接続／遮断を切替える第３開閉器と、
   前記商用電力系統と前記買電電力量計の間の接続／遮断を切替える第４開閉器と、を備え、
   前記第１モードでは、前記第１開閉器は閉状態、前記第２開閉器は開状態、前記第３開閉器は閉状態、及び前記第４開閉器は開状態であり、
   前記第２モードでは、前記第１開閉器は開状態、前記第２開閉器は閉状態、前記第３開閉器は開状態、及び前記第４開閉器は閉状態である、ことを特徴とする請求項１に記載の自然エネルギー発電システム。
3. ユーザ操作に連動して前記第１開閉器〜前記第４開閉器の開閉状態を第１モード用と第２モード用とで自動的に切替えるモード切替え装置を更に備えることを特徴とする請求項２に記載の自然エネルギー発電システム。
4. 前記第２開閉器〜前記第４開閉器は、閉状態のときに、前記商用電力系統の異常を検知すると、開状態となって接続を遮断する遮断器として動作することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の自然エネルギー発電システム。
5. 前記変換装置は、前記商用電力系統の異常を検知したとき、前記第２開閉器、前記第３開閉器及び前記第４開閉器の全てが開状態となっている場合は、前記分電盤への電力供給運転が可能となり、それ以外の場合は、前記分電盤及び前記売電電力量計への電力供給運転を停止する機能を有することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の自然エネルギー発電システム。
6. 前記売電電力量計は、第１電力ラインにより前記商用電力系統における第１変圧器に接続され、
   前記買電電力量計は、前記第４開閉器により接続／遮断が切替えられる第２電力ラインにより前記商用電力系統における第２変圧器に接続されることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の自然エネルギー発電システム。
7. 一端が前記売電電力量計に接続される第１電力ラインの他端が、一端が前記買電電力量計に接続されて前記第４開閉器により接続／遮断が切替えられる第２電力ラインの他端と接続され、
   前記第１電力ラインと前記第２電力ラインの接続点は前記商用電力系統における変圧器に第３電力ラインによって接続されることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか１に記載の自然エネルギー発電システム。
8. 前記変換装置と前記分電盤の間の接続、もしくは
   前記変換装置と前記売電電力量計の間の接続とを選択的に行う第１切替器と、
   前記売電電力量計と前記買電電力量計の間の接続、もしくは前記商用電力系統と前記買電電力量計の間の接続とを選択的に行う第２切替器と、を備え、
   前記第１モードでは、前記第１切替器は前記変換装置と前記分電盤とを接続し、前記第２切替器は前記売電電力量計と前記買電電力量とを接続し、
   前記第２モードでは、前記第１切替器は前記変換装置と前記売電電力量計とを接続し、前記第２切替器は前記商用電力系統と前記買電電力量計とを接続する、ことを特徴とする請求項１に記載の自然エネルギー発電システム。
9. 前記売電電力量計は、第１電力ラインにより前記商用電力系統における第１変圧器に接続され、
   前記買電電力量計は、前記第２切替器により接続／遮断が切替えられる第２電力ラインにより前記商用電力系統における第２変圧器に接続され、
   前記第１電力ラインと前記第２電力ラインのうち少なくとも前記第１電力ラインに遮断器が設けられ、前記遮断器は、系統の異常を検知すると電力ラインを遮断することを特徴とする請求項８に記載の自然エネルギー発電システム。
10. 一端が前記売電電力量計に接続される第１電力ラインの他端が、一端が前記買電電力量計に接続されて前記第２切替器により接続／遮断が切替えられる第２電力ラインの他端と接続され、
    前記第１電力ラインと前記第２電力ラインの接続点は前記商用電力系統における変圧器に第３電力ラインによって接続され、
    前記第３電力ライン、もしくは前記第１電力ライン及び前記第２電力ラインに遮断器が設けられ、前記遮断器は、系統の異常を検知すると電力ラインを遮断することを特徴とする請求項８に記載の自然エネルギー発電システム。
11. 前記第２モードから前記第１モードへの切替えは１回しか行えないことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の自然エネルギー発電システム。
12. 前記分電盤に接続される負荷を更に備えることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の自然エネルギー発電システム。
13. 前記変換装置は、前記発電装置により発電された直流電力を交流電力に変換するインバータ装置を含むパワーコンディショナであることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の自然エネルギー発電システム。
14. 前記発電装置は、太陽光を受けて発電することを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の自然エネルギー発電システム。
15. 前記変換装置は、前記発電装置により発電された直流電力を所定の直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記所定の直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と、を含んだパワーコンディショナであり、
    前記パワーコンディショナは、前記発電装置の最大電力点追従制御を実施するストリングパワーコンディショナであることを特徴とする請求項１４に記載の自然エネルギー発電システム。
16. 自然エネルギーを用いて発電する電力を所定の電力に変換する変換装置と、負荷に接続された分電盤とを備え、売電電力量計及び買電電力量計を介して商用電力系統に接続されているシステムにおける配電方法であって、
    前記変換装置と前記分電盤とを接続状態とし、前記変換装置と前記売電電力量計とを非接続状態とし、前記売電電力量計と前記買電電力量計とを接続状態とし、かつ前記買電電力量計と前記商用電力系統とを非接続状態とする第１モードと、
    前記変換装置と前記分電盤とを非接続状態とし、前記変換装置と前記売電電力量計とを接続状態とし、前記売電電力量計と前記買電電力量計とを非接続状態とし、かつ前記買電電力量計と前記商用電力系統とを接続状態とする第２モードと、
    を切替えることを特徴とする配電方法。

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