JP2014033570A - エネルギマネジメントシステム - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電池用の分電盤を屋外に設置しても、測定装置の近傍に電流センサを設置することのできるエネルギマネジメントシステムを提供する。
【解決手段】太陽光発電装置１１と、蓄電池４１と、屋内分電盤２０と、太陽光発電装置１１から出力される直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ１２と、分電盤５０と、給電線１５と、交流電力を直流電力に或いは直流電力を交流電力に変換する蓄電パワーコンディショナ４２とを備えたエネルギマネジメントシステムであって、給電線１５の一部１５Ａを屋内分電盤２０内に引き込み、この引き込んだ給電線１５の一部１５Ａに、該給電線１５に流れる電流を検出する電流センサ７０,７１を設け、この電流センサ７０が検出する信号や室内リモコン装置２１０からの操作信号などに基づいて蓄電パワーコンディショナ４２を制御し、電流センサ７１が検出する電流に基づいてパワーコンディショナ１２が出力する交流電力の測定を行う。
【選択図】図２

Description

この発明は、自然エネルギによって発電した電力を負荷に供給したり、余分な電力を蓄電池に充電したり、該蓄電池を放電して負荷に電力を供給したりするエネルギマネジメントシステムに関する。

従来から、電力供給システム（特許文献１）や蓄電パワーコンディショナシステム（特許文献２）や系統連系システム（特許文献３）が知られている。

電力供給システムは、太陽電池パネルと、この太陽電池パネルから出力される直流電力を交流電力に変換するＰＶパワーコンディショナと、電力を蓄電する蓄電池と、蓄電池の直流電力を交流電力に変換して出力したり交流電力を直流電力に変換して蓄電池に充電させたりする蓄電パワーコンディショナと、外部の電力系統やＰＶパワーコンディショナや蓄電パワーコンディショナから出力される交流電力を各家電負荷へ供給するための分電盤と、ＰＶパワーコンディショナ及び蓄電パワーコンディショナを制御する制御装置とを備えている。

この電力供給システムは、ＰＶパワーコンディショナ及び蓄電パワーコンディショナを制御することにより、ＰＶパワーコンディショナから出力される交流電力の余分な電力を蓄電池に充電したり、ＰＶパワーコンディショナから出力される交流電力だけでは負荷に供給する電力が足りないときに蓄電池を放電させたり、外部の電力系統へ逆潮流させたりするものである。

蓄電パワーコンディショナシステムは、太陽電池と、この太陽電池から出力される直流電力を交流電力に変換するＰＶパワーコンディショナと、このＰＶパワーコンディショナから出力される電流を検出するＰＶ電力モニタ用カレントトランスと、電源系統の流出入の電流を検出するＰＶ制御用カレントトランスと、蓄電池と、蓄電池の充放電を行う蓄電パワーコンデイショナと、電源系統から家庭負荷側或いはＰＶ側の電流を検出可能な蓄電制御用カレントトランスとを備えている。

この蓄電パワーコンデイショナは、蓄電制御用カレントトランスで検出した電流を用いて家庭負荷による消費電力から太陽電池の発電出力を差し引いた余剰電力を検知し、蓄電池に対する充放電制御を行う。

系統連系システムは、日中、太陽電池で発電した電力を蓄電池に充電したり、割安な買電価格帯の商用電源を充電し、割高な買電価格帯の時刻になったら蓄電池に充電した電力を放電する。このように、できるだけ単価の安い電力を住宅の負荷に対して用いたものである。

特開２０１０−１６３７４４号公報 特開２０１２−５５０５９号公報 特開２０１２−５５０６６号公報 特開２０１１−７８１６９号公報

ところで、上記のような電力供給システムや蓄電パワーコンディショナシステムや系統連系システムにあっては、蓄電池を増設して長時間の停電に対しても電力が賄えるようにリフォームすることが考えられる。このようなリフォームでは、新たに分電盤を設け、この分電盤によってＰＶパワーコンディショナから出力される電力を蓄電池や自立用家電負荷側と平常時家電負荷側とに分電する場合がある。

この場合、新たに分電盤を屋外に設けなければならないとき、この分電盤と、ＰＶパワーコンディショナの出力電力を可視化するための測定装置との離間距離が長くなり、この分電盤に設けるＰＶパワーコンディショナの出力電流を検出するＣＴセンサ（電流センサ）が測定装置のセンサとして使用できなくなるという問題がある。

この問題を解消するためには、センサが検出した検出信号を通信手段によって測定装置（特許文献４参照）へ送信すればよいが、通信手段を設けるため、高価なものになってしまうという問題がある。

この発明の目的は、新たな分電盤を屋外に設置しても、測定装置の近傍に電流センサを設置することができ、通信手段を設けなくてもよいエネルギマネジメントシステムを提供することにある。

請求項１の発明は、自然エネルギによって発電する発電手段と、屋外に設置された蓄電池と、屋内に設置されるとともに電力系統に繋がれた主幹とこの主幹に繋がれた複数の分岐幹とを有する屋内分電盤と、前記発電手段から出力される直流電力を交流電力に変換して出力するＰＶパワーコンディショナと、このＰＶパワーコンディショナから出力される交流電力を前記蓄電池と自立用分電盤と前記屋内分電盤の主幹へ分電する屋外分電盤と、前記ＰＶパワーコンディショナから出力される交流電力を前記屋外分電盤へ送電する給電線と、前記ＰＶパワーコンディショナから出力される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に充電させたり該蓄電池から出力される直流電力を交流電力に変換して出力したりする蓄電パワーコンディショナとを備えたエネルギマネジメントシステムであって、
前記給電線の一部を前記屋内分電盤内に引き込み、この引き込んだ給電線に該給電線に流れる電流を検出する電流センサを設け、
この電流センサが検出する電流に基づいて前記ＰＶパワーコンディショナから出力される交流電力の測定を行う測定装置を前記屋内分電盤の近傍に設けたことを特徴とする。

この発明によれば、新たな分電盤を屋外に設置しても、測定装置の近傍に電流センサを設置することができ、通信手段を設けなくても電流センサが検出する検出信号を測定装置に入力させることができる。

この発明に係るエネルギマネジメントシステムの主要部の配置関係を概略的に示した説明図である。 図１に示すエネルギマネジメントシステムの構成を示すブロック図である。 第２実施例のエネルギマネジメントシステムの主要部の配置関係を概略的に示した説明図である。

以下、この発明に係るエネルギマネジメントシステムの実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。

第１実施例

図１に示すエネルギマネジメントシステムＳは、太陽光発電システム１０と、分電盤（屋内分電盤）２０と、蓄電システム４０と、電力測定装置（測定装置）６０と、集計管理装置（コントローラ）１００とを備えている。

この太陽光発電システム１０は、戸建て住宅などの建物Ｈに配置されて、発電した電力を負荷（家電負荷）に供給したりするシステムである。

まず、この建物Ｈについて説明すると、この建物Ｈは、系統電力から電力の供給を受けるための電力網としての系統電力網Ｅに接続されている。

この系統電力網Ｅと建物Ｈに配線された主幹２０ａとが図示しない第１,第２電力量メータを介して繋がっており、主幹２０ａは図２に示すように分電盤（屋内分電盤）２０の主幹線２０Ａに繋がっている。

第１電力量メータ(図示せず)は、系統電力網Ｅから建物Ｈへ流れる電力量を計測し、第２電力量メータ(図示せず)は、建物Ｈから系統電力網Ｅへ流れる電力量を計測する。すなわち、第１電力量メータは買電した電力量を積算し、第２電力量メータは売電した電力量を積算していく。

分電盤２０内には、主幹線２０Ａに流れる電流を検出するカレントトランスである電流センサ３１が設けられている。この分電盤２０の近傍には電力測定装置６０とシステムコントローラ２００とが設置されている。

また、分電盤２０内には、図２に示すように主幹線２０Ｂが設けられており、この主幹線２０Ｂには分岐幹２０ｂ…が繋がっている。

分岐幹２０ｂ…は、建物Ｈの各部屋の天井裏に設けたジョイントボックス２１…に繋がっており、このジョイントボックス２１から複数の給電線(図示せず)が引き出されて部屋などに設けた各コンセント２２…に繋がっている。各コンセント２２に家電負荷(図示せず)を接続することにより、この家電負荷に電力が供給されることになる。

太陽光発電システム１０は、分散型の発電装置としての太陽光発電装置（発電手段）１１と、パワーコンディショナ（ＰＶパワーコンディショナ）１２とを備えている。

この太陽光発電装置１１は、自然エネルギーである太陽光エネルギーを直接電力に変換して発電を行う装置である。

パワーコンディショナ１２は、太陽光発電装置１１が発電した直流電力を交流電力に変換して出力するものである。

また、パワーコンディショナ１２は、給電線１８によって蓄電池４１に繋がっており、停電時にパワーコンディショナ１２からの交流電力を蓄電池４１に供給することができるようになっている。蓄電池４１に交流電力を供給する替わりに、所定の部屋に設けた非常時用コンセント１３を設け、停電時に非常時用コンセント１３に給電線１７を介して交流電力を供給するようにしてもよい。

蓄電システム４０は、蓄電池４１と、パワーコンディショナ１２から出力される交流電力を直流電力に変換して蓄電池４１を充電したり蓄電池４１の直流電力を交流電力に変換して出力したり、系統電力網Ｅの交流電力を直流電力に変換したりする蓄電パワーコンディショナ４２と、システムコントローラ２００とを備えている。

蓄電パワーコンディショナ４２は、システムコントローラ２００から出力される制御信号や電流センサ３１,７１（後述する）から出力される検出信号に基づいて、蓄電池４１の直流電力を交流電力に変換して後述する電線５６から出力したり、給電線Ｌ２から出力したりする。システムコントローラ２００は、説明の便宜上、図２において省略してある。

蓄電パワーコンディショナ４２は、蓄電池４１を内蔵した筐体４３内に設けられている。

太陽光発電装置１１と、パワーコンディショナ１２と、蓄電池４１と、蓄電パワーコンディショナ４２とが屋外に設けられている。

また、分電盤（屋外分電盤）５０が屋外に設けられている。この分電盤５０には、図２に示すように、切替開閉器５１と、自立用分電盤１５２と、端子台１５３と、遮断器１５４,１５５とが設けられている。

端子台１５３の一方の端子(図示せず)には、分電盤２０の主幹線２０Ａに接続された給電線５７が繋がっており、端子台１５３の一方の端子が連結線５８により遮断器１５４,１５５の一方の端子(図示せず)にそれぞれ繋がっている。また、遮断器１５５の一方の端子は給電線５９により分電盤２０の主幹線２０Ｂに繋がっている。

切替開閉器５１の端子５１ａが端子台１５３の他方の端子(図示せず)とが給電線Ｌ１によって繋がっており、切替開閉器５１の端子５１ｂが給電線Ｌ２によって蓄電パワーコンディショナ４２に繋がっている。また、遮断器１５５の他方の端子(図示せず)は電線５６により蓄電パワーコンディショナ４２に繋がっている。

切替開閉器５１の切片５１Ａは、自立用分電盤１５２の主幹線１５２Ａに繋がっており、主幹線１５２Ａには分岐線１５２Ｂ,１５２Ｂが繋がっている。

分岐線１５２Ｂ,１５２Ｂは屋内配線５４,５５により建物Ｈの所定の部屋（例えばリビングダイニングキッチン）のジョイントボックス２３,２３に繋がり、このジョイントボックス２３,２３と所定の部屋のコンセント２４とが給電線により接続されている。

蓄電パワーコンディショナ４２から出力される交流電力は、給電線Ｌ２,切替開閉器５１の端子５１ｂ,切片５１Ａ,自立用分電盤１５２の主幹線１５２Ａ,分岐線１５２Ｂ,１５２Ｂ,屋内配線５４,５５及びジョイントボックス２３,２３を介して各コンセント２４に供給されるようになっている。

蓄電池４１が故障した場合、切替開閉器５１の切片５１Ａを端子５１ａに切り替えることにより、系統電力網Ｅからの電力をジョイントボックス２３,２３の各コンセント２４へ供給するようになっている。この切り替えは、手動で行うようになっている。

パワーコンディショナ１２と遮断器１５４の他方の端子とが給電線１５によって繋がっており、パワーコンディショナ１２から出力される交流電力は給電線１５,遮断器１５４,連結線５８及び給電線５９を介して分電盤２０の主幹線２０Ｂと、遮断器１５５,電線５６,蓄電池４１,給電線Ｌ２及び切替開閉器５１を介して分電盤１５２の主幹線１５２Ａとに供給されるようになっている。また、パワーコンディショナ１２から出力される交流電力は、給電線１５,遮断器１５４,連結線５８及び給電線５７を介して主幹線２０Ａへ供給されるようになっている。

給電線１５の一部１５Ａは、分電盤２０内に引き込まれ、この一部１５Ａにはカレントトランスである電流センサ７０,７１が設けられている。

電流センサ７０,７１はパワーコンディショナ１２から出力される電流を検出する。電流センサ７０,７１が取り付けられる給電線１５の一部１５Ａは一層のシースに覆われた線にされ、この部分に電流センサ７０,７１が取り付けられる。このため、電流センサ７０,７１は分電盤２０内に設ける必要がある。他の電流センサ３１も同様である。

電流センサ７０はシステムコントローラ２００用のセンサであり、電流センサ７１は電力測定装置６０用のセンサである。

システムコントローラ２００は、電流センサ３１,７０が検出する検出信号や室内リモコン装置２１０からの操作信号などに基づいて蓄電パワーコンデイショナ４２とを制御する。

電力測定装置６０は、電流センサ７１が検出する検出信号に基づいて、太陽光発電システム１０から出力される電力量を測定し、この測定した測定データが集計管理装置１００へ無線で送信する。

集計管理装置１００は、送信されてきた測定データに基づいて太陽光発電システム１０が発電している現時点の電力や積算した電力量などを図示しない表示装置に表示したりするものである。

また、集計管理装置１００は、ルータ１０１を介してインターネットなどの外部の通信網に繋がっており、外部のサーバ(図示せず)との間で、計測値などのデータの送受信などを行うことができるようになっている。

この実施例のエネルギマネジメントシステムＳでは、屋外に分電盤５０を設置し、この分電盤５０とパワーコンディショナ１２とを繋げた給電線１５の一部１５Ａを屋内に設けた分電盤２０内に引き込み、その一部１５Ａに電流センサ７０,７１を設けたものであるから、分電盤２０の近傍に設けたシステムコントローラ２００及び電力測定装置６０と電流センサ７０,７１との離間距離は短く、電流センサ７１から電力測定装置６０まで引き出す信号線の長さや、電流センサ７０からシステムコントローラ２００まで引き出す信号線の長さを短く（例えば１.５ｍ以下に）設定することができる。
［動 作］
次に、上記のように構成されるエネルギマネジメントシステムＳの動作について簡単に説明する。

日中の場合、太陽光発電システム１０の太陽光発電装置１１によって発電された直流電力がパワーコンディショナ１２によって交流電力に変換されて、給電線１５,分電盤５０の遮断器１５４,連結線５８及び給電線５９を介して分電盤２０の主幹線２０Ｂに供給される。また、パワーコンディショナ１２の交流電力は、給電線１５,分電盤５０の遮断器１５４,連結線５８,遮断器１５５,電線５６,蓄電池４１,給電線Ｌ２,切替開閉器５１を介して分電盤１５２の主幹線１５２Ａに供給される。そして、分電盤２０,１５２の分岐幹２０ｂ,１５２Ｂからジョイントボックス２１,２３を介して各コンセント２２,２４へ供給され、コンセント２２,２４に接続されている家電負荷(図示せず)に供給される。

また、分電盤５０の連結線５８へ供給された電力は、遮断器１５５を介して蓄電パワーコンディショナ４２へ供給され、蓄電パワーコンディショナ４２は余った電力を蓄電池４１に充電したりする。また、余った電力を系統電力網Ｅへ流して売電したりする。蓄電池４１への充電や売電は、システムコントローラ２００が室内リモコン装置２１０の操作や電流センサ７０の検出信号に基づいて行う。

電力測定装置６０は、電流センサ７１が検出する電流からパワーコンディショナ１２が出力する電力、すなわち太陽光発電装置１１が発電する電力を測定し、この測定結果が集計管理装置１００へ送信され、この送信されたデータに基づいて集計管理装置１００は図示しない表示装置に太陽光発電システム１０が発電している現時点の電力や積算した電力量などを表示する。

このように、分電盤５０や蓄電池４１を屋外に設けなければならない場合であっても、給電線１５の一部１５Ａを分電盤２０内に引き込み、その一部１５Ａに電流センサ７１を設けたものであるから、電流センサ７１から電力測定装置６０まで引き出す信号線の長さを短く（例えば１.５ｍ以下に）設定することができ、このため、電流センサ７１が検出した検出信号を通信手段を設けなくても電力測定装置６０へ入力することができ、太陽光発電システム１０が発電している電力を表示装置に表示させることが可能となる。

すなわち、リフォームにより蓄電システム４０を増築し、太陽光発電システム１０が発電した電力を見える化する場合であって、分電盤５０や蓄電池４１を屋外に設けなければならないときでも、通信手段を設けなくても太陽光発電システム１０が発電している電力を表示装置に表示させることが可能となる。

夜間、蓄電池４１に充電した電力を蓄電パワーコンディショナ４２によって交流電力に変換し、この交流電力を電線５６と給電線Ｌ２とから出力すれば、分電盤５０の遮断器１５５及び給電線５９を介して分電盤２０の主幹線２０Ｂと、切替開成器５１を介して分電盤１５２の主幹線１５２Ａとに供給され、さらに分電盤２０の分岐幹２０ｂと、分電盤１５２の分岐線１５２Ｂとからジョイントボックス２１,２３を介して各コンセント２２,２４へ供給され、各コンセント２２,２４に接続されている家電負荷(図示せず)に供給される。

停電が発生した場合、システムコントローラ２００は、蓄電パワーコンディショナ４２を制御して、蓄電池４１の直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を給電線Ｌ２のみから出力させる。

この給電線Ｌ２から出力される交流電力は、分電盤５０の切替開閉器５１,自立用分電盤１５２,屋内配線５４,５５及びジョイントボックス２３を介して各コンセント２４へ供給され、各コンセント２４に接続された家電負荷(図示せず)に供給される。

コンセント２４は例えばリビングダイニングキッチンの部屋だけに設けられたものであり、そのコンセント２４の数も必要最小限に設定されているので、コンセント２４に接続されている家電負荷(図示せず)に蓄電パワーコンディショナ４２から交流電力を例えば２４時間供給することが可能となる。

この停電時に太陽光発電装置１１が発電する場合、パワーコンディショナ１２の給電線１８から交流電力が出力され、この交流電力は蓄電パワーコンデイショナ４２により蓄電池４１に充電される。

第２実施例

図３は第２実施例のエネルギマネジメントシステムＳの構成を示す。この第２実施例では、システムコントローラ２００を蓄電池４１の筐体４３内に設け（図３においてシステムコントローラ２００は省略してある）、蓄電池４５と蓄電パワーコンデイショナ４７を増築したものであり、他は第１実施例と同じなのでその説明は省略する。

上記実施例は、いずれも太陽光発電システム１０を備えたエネルギマネジメントシステムＳについて説明したが、これに限らず、例えば風力発電システムを備えたエネルギマネジメントシステムであってもよい。

また、エネルギマネジメントシステムＳは、電力測定装置６０用の電流センサ７１と、システムコントローラ２００用の電流センサ７０とを別々に設けているが、電力測定装置６０用の電流センサ７１が検出する検出信号に基づいて蓄電パワーコンディショナ４２やパワーコンディショナ１２を制御するようにしてもよい。

また、この発明は、上記実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

１１ 太陽光発電装置
１２ パワーコンディショナ
１５ 給電線
２０ 分電盤（屋内分電盤）
２０ａ 主幹
３１ 電流センサ（ＰＶ制御用センサ）
４１ 蓄電池
５０ 分電盤（屋外分電盤）
６０ 電力測定装置（測定装置）
７１ 電流センサ
１００ 集計管理装置
２００ コントローラ

Claims (2)

1. 自然エネルギによって発電する発電手段と、屋外に設置された蓄電池と、屋内に設置されるとともに電力系統に繋がれた主幹とこの主幹に繋がれた複数の分岐幹とを有する屋内分電盤と、前記発電手段から出力される直流電力を交流電力に変換して出力するＰＶパワーコンディショナと、このＰＶパワーコンディショナから出力される交流電力を前記蓄電池と自立用分電盤と前記屋内分電盤の主幹へ分電する屋外分電盤と、前記ＰＶパワーコンディショナから出力される交流電力を前記屋外分電盤へ送電する給電線と、前記ＰＶパワーコンディショナから出力される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に充電させたり該蓄電池から出力される直流電力を交流電力に変換して出力したりする蓄電パワーコンディショナとを備えたエネルギマネジメントシステムであって、
   前記給電線の一部を前記屋内分電盤内に引き込み、この引き込んだ給電線に該給電線に流れる電流を検出する電流センサを設け、
   この電流センサが検出する電流に基づいて前記ＰＶパワーコンディショナから出力される交流電力の測定を行う測定装置を前記屋内分電盤の近傍に設けたことを特徴とするエネルギマネジメントシステム。
2. 前記屋外分電盤に切替開閉器を設け、
   屋内の所定の室内のコンセントのみが前記切替開閉器に接続され、
   平常時に、前記蓄電パワーコンディショナから出力される電力が前記切替開閉器を介して前記所定の室内のコンセントへ供給され、
   蓄電池の故障時に、前記切替開閉器を切り替えることによって、電力系統から電力が該前記切替開閉器を介して前記所定の室内のコンセントへ供給されることを特徴とする請求項１に記載のエネルギマネジメントシステム。