JP2014073052A - 電力供給システム及び蓄電システム - Google Patents

Abstract

【課題】発電装置の発電電力から逆潮流を行うとき、蓄電装置からの逆潮流を確実に抑制する電力供給システムを提供することができる電力供給システムを提供する。
【解決手段】負荷ＬＳに電力を供給する蓄電装置３と、蓄電装置３を受電部６に対して接続状態又は切断状態にする開閉手段４４と、双方向電力検出手段６１と直列に接続され、逆潮流を検出する逆潮流検出手段６２とを備え、開閉手段４４が、双方向電力検出手段６１による逆潮流する電力の検出又は逆潮流検出手段６２による逆潮流の検出に基づいて、切断状態になることを特徴とする蓄電システムＢＳ。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電装置を備えた電力供給システム及び蓄電システムに関し、さらに詳しくは、蓄電装置から商用電力系統への逆潮流を抑制する電力供給システム及び蓄電システムに関する。

近年、負荷が接続されている電力系統（負荷系統と称する）に電力を供給する電力供給システムとして、商用電力系統とは別系統で前記負荷系統に電力を供給する補助電力系統を備えた電力供給システムの導入が増加してきている。このような、電力供給システムでは、補助電力系統が太陽電池等の発電装置を備えている。

前記電力供給システムにおいて、前記発電装置の発電電力は、負荷系統に供給される。特に、前記商用電力系統から受電する電力が最大（ピーク電力）となる時間帯に負荷系統に電力を供給することで、受電電力を低減する（ピークカットする）ことができる。また、前記発電電力が前記負荷系統の需要電力よりも多い場合、前記負荷系統に供給した残りの電力を前記商用電力系統に送ること（逆潮流）が行われる。これにより、前記発電電力が無駄になるのを抑制することができる。

また、近年、悪天候時等による発電電力の低下を補うため、蓄電装置を、前記負荷系統に対し、前記発電装置と並列に接続した電力供給システムが提案されている。これにより、前記発電装置の発電電力が少ない場合でも、ピークカットを行うことを行い、前記商用電力系統からの受電電力を削減している。前記蓄電装置は、前記負荷系統の需要電力が少ない期間（主に夜間）に前記商用電力系統からの電力で蓄電する。

このような電力供給システムでは、前記発電装置と前記蓄電装置とが前記商用電力系統が接続される受電部に対して並列に接続されている。このような電力供給システムにおいて、蓄電装置が駆動しているときに、前記商用電力系統に逆潮流を行うと、前記蓄電装置からも前記商用系統に逆潮流が発生してしまう。

前記蓄電装置は、前記商用電力系統からの受電電力で充電されるため、前記蓄電装置からの電力を前記商用電力系統に逆潮流させると、前記商用電力系統から供給される電力を前記蓄電装置に蓄電しただけで戻すことになるので、充放電時に電力を損失するだけになり、エネルギの無駄遣いになりうる。そのため、前記電力供給システムでは、前記商用電力系統への逆潮流を検出するためのセンサーを取り付けておき、そのセンサーが逆潮流を検出すると、前記蓄電装置から前記配電部への電力供給を停止するようにしている（たとえば、特開２００５−２３７１２１号公報等参照）。

特開２００５−２３７１２１号公報

前記電力供給システムでは、逆潮流をセンサーで検出しているが、前記センサーの取り付け位置がずれていたり、前記センサーが誤動作したりすると、逆潮流を正確に検知することができない場合がある。これにより、前記蓄電装置から前記配電部への電力の供給を確実に停止できなくなり、前記蓄電装置からの電力が前記商用電力系統に供給されてしまうおそれがある。

また、発電装置のみを備えている既存の電力供給システムに蓄電システムを追加する場合もある。このように蓄電装置を追加する場合、前記蓄電装置と、蓄電装置の電力を管理するパワーコンディショナーに加えて、前記逆潮流を検出するセンサーを追加する必要がある。しかしながら、この逆潮流を検出するセンサーの電力供給システムへの取付位置を間違えたり、取り付け方向を間違えたりする場合があり、正確に逆潮流を検出することができず、前記蓄電装置からの電力が前記商用電力系統に供給されてしまうおそれがある。

そこで本発明は、発電装置の発電電力から逆潮流を行うとき、蓄電装置からの逆潮流を確実に抑制する電力供給システム及びこの電力供給システムに用いられる蓄電システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、負荷に電力を供給するとともに、商用電力系統に電力を逆潮流させる電力供給システムに取り付けられ、前記商用電力系統が接続している受電部と前記負荷との間に接続された蓄電システムであって、前記電力供給システムは、前記受電電力及び前記逆潮流する電力を検出する双方向電力検出手段を備えており、前記負荷に電力を供給する蓄電装置と、前記蓄電装置を前記受電部に対して接続状態又は切断状態にする開閉手段と、前記双方向電力検出手段と直列に接続され、前記逆潮流を検出する逆潮流検出手段と、を備え、前記開閉手段が、前記双方向電力検出手段による逆潮流する電力の検出又は前記逆潮流検出手段による逆潮流の検出に基づいて、前記切断状態になることを特徴とする蓄電システムを提供する。

上記構成において、前記電力供給システムは、前記双方向電力検出手段が接続された制御手段を備えており、前記制御手段は、前記双方向電力検出手段による逆潮流する電力の検出に基づいて、逆潮流が発生していると判断し、その情報を前記開閉手段に送信し、 前記開閉手段が、前記制御手段からの情報の受信したときにも、前記切断状態になるようにしてもよい。

上記構成において、前記逆潮流検出手段は、前記逆潮流が発生していることを検出すると、その情報を示す信号を前記開閉手段に送信し、前記開閉手段が、前記制御手段からの信号を受信したときにも、前記切断状態になるようにしてもよい。

なお、前記逆潮流流検出手段からの信号として、前記開閉手段を直接駆動できるような信号（例えば、アナログ信号）であってもよい。

上記構成において、前記逆潮流検出手段が、前記制御手段に接続されており、前記逆潮流検出手段は、前記逆潮流が発生していることを検出すると、その情報を前記制御手段に送信し、前記開閉手段が、前記制御手段からの情報を受信したときにも、前記切断状態になるようにしてもよい。

上記構成において、前記負荷に電力を供給するとともに、前記商用電力系統に電力を逆潮流させる発電システムと、上述の蓄電システムを前記受電部に対し、前記発電システムと並列に接続していてもよい。

本発明によると、発電装置の発電電力から逆潮流を行うとき、蓄電装置からの逆潮流を確実に抑制する電力供給システムを提供することができる電力供給システムを提供することができる。

本発明にかかる電力供給システムの一例のブロック図である。 本発明にかかる電力供給システムの他の例のブロック図である。 本発明にかかる電力供給システムのさらに他の例のブロック図である。 本発明にかかる電力供給システムのさらに他の例のブロック図である。

（第１の実施形態）
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明にかかる電力供給システムの一例のブロック図である。図１に示す電力供給システムＡは、太陽電池１と、蓄電池３とを備えており、太陽電池１の発電電力及び(又は)蓄電池３の蓄電電力（放電電力）を負荷系統ＬＳに供給することで、商用電力系統ＣＳからの受電電力を低減する。また、電力供給システムＡは、太陽電池１の発電電力を商用電力系統ＣＳに戻す（以下、逆潮流と称する）ことで、一定期間における商用電力系統ＣＳから受電する電力量を低減している。

なお、商用電力系統ＣＳとは、電力会社等の電力供給家による電力供給網のことである。そして、負荷系統ＬＳは、通常負荷系統ＬＳｓと、専用負荷系統ＬＳｐとに分けられている。通常負荷系統ＬＳｓは、電灯、洗濯機等の負荷であり、電力供給が停止した場合でも、それぞれの機器や生活に大きな支障がない負荷が接続されている系統である。一方、専用負荷系統ＬＳｐは、冷蔵庫、サーバ等、電力供給が停止されると、それぞれの機器や生活に大きく支障をきたす（おそれのある）負荷が接続されている系統である。

図１に示すように、電力供給システムＡは、太陽電池１（発電装置）と、太陽電池用パワーコンディショナー２と、蓄電池３（蓄電装置）と、蓄電池用パワーコンディショナー４と、配電部５と、送受電部６（受電部）と、切替器７と、制御部８とを備えている。太陽電池１と太陽電池用パワーコンディショナー２とが発電系統ＧＳ（発電システム）の一部を構成しており、蓄電池３と蓄電池用パワーコンディショナー４とが蓄電系統ＢＳ（蓄電システム）の一部を構成している。

電力供給システムＡの詳細について図面を参照して説明する。太陽電池１は太陽電池用パワーコンディショナー２を介して配電部５に接続されている。太陽電池用パワーコンディショナー２は、ＤＣ／ＤＣコンバーター２１と、インバーター（ＤＣ／ＡＣコンバーター）２２と、保護リレー２３と、連系リレー２４とを備えている。太陽電池用パワーコンディショナー２は太陽電池１側から、ＤＣ／ＤＣコンバーター２１、インバーター２２、保護リレー２３及び連系リレー２４がこの順番に接続されている。

太陽電池１は太陽光を電気エネルギに変換する発電装置であり、従来よく知られたものであるので詳細は省略する。太陽電池１の発電電力は太陽電池用パワーコンディショナー２のＤＣ／ＤＣコンバーター２１に流入する。太陽電池１で発電される電力は直流であり、日照量、気温等の条件によって、発電電圧が変動する。ＤＣ／ＤＣコンバーター２１は入力電圧を任意の出力電圧に変換することができるものであり、太陽電池１の発電電力が変動した場合でも、一定の電圧に変換して出力する。

商用電力系統ＣＳ及び負荷系統ＬＳは交流であり、ＤＣ／ＤＣコンバーター２１の出力は直流であるため、ＤＣ／ＤＣコンバーター２１からの出力電力は、そのままでは負荷系統ＬＳに供給することも、また、商用電力系統ＣＳに逆潮流させることもできない。そこで、ＤＣ／ＤＣコンバーター２１の出力は、インバーター２２で直流から交流に変換される。なお、ＤＣ／ＤＣコンバーター２１及びインバーター２２の構成は、従来用いられているものと同じであり、詳細は省略する。

保護リレー２３は常時ＯＮのスイッチであり、大電流が流れたとき、太陽電池１や太陽電池用パワーコンディショナー２に異常が発生したとき等にＯＦＦになり、太陽電池用パワーコンディショナー２を構成する回路、機器等を保護する。

連系リレー２４は太陽電池１の発電電力を配電部５に供給するときにＯＮになるスイッチである。連系リレー２４は、通常ＯＮになっており、停電等により商用電力系統ＣＳから受電できなくなったり、商用電力系統ＣＳからの受電電力で蓄電池３を充電したりする場合等にＯＦＦになる。なお、保護リレー２３と連系リレー２４とは、逆に配置されていてもよい。

そして、太陽電池用パワーコンディショナー２には、インバーター２２と保護リレー２３との間に自立リレー２５が取り付けられている。自立リレー２５は、負荷系統ＬＳの専用負荷系統ＬＳｐに直接、太陽電池１の発電電力を供給する（自立運転する）回路を構成するためのリレーであり、太陽電池１を単独で用いた電力供給システムＡで用いられる。自立リレー２５は、常時ＯＦＦのスイッチであり、ＯＮにすることで専用負荷系統ＬＳｐに太陽電池１の発電電力を供給する回路が形成される。なお、電力供給システムＡの場合、蓄電池用パワーコンディショナー４を用いて自立運転を行うため、自立リレー２５は利用されない。

太陽電池用パワーコンディショナー２は、ＤＣ／ＤＣコンバーター２１、インバーター２２、保護リレー２３、連系リレー２４及び自立リレー２５を制御するための制御回路２０を備えている。なお、太陽電池用パワーコンディショナー２は、太陽電池１の最大電力点追従制御も行うことが可能となっており、その制御は制御回路２０が行う。なお、保護リレー２３、連系リレー２４及び自立リレー２５は、リレーとしているが、入力でＯＮまたはＯＦＦになる通常のリレーであってもよいし、制御回路２０の操作でＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができるスイッチや、大電力をスイッチングできるスイッチング素子を用いてもよい。また、制御回路２０は、それ自体独立して太陽電池用パワーコンディショナー２を制御する構成であってもよいし、制御部８の指示に従って従動的に太陽電池用パワーコンディショナー２を制御する構成であってもよい。

蓄電池３は、繰り返し放充電可能な二次蓄電池である。蓄電池３として、例えば、リチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池及び鉛蓄電池等を挙げることができる。蓄電池３からの放電電力（出力）は直流である。蓄電池３の入出力端子（不図示）に接続される配線には、ブレーカ３１が取り付けられている。このブレーカ３１は常時ＯＮであり、ブレーカ３１がＯＮのとき、蓄電池３は放充電される。そして、蓄電池３の状態（温度、蓄電量等）が予め決められた状態（充電又は放電に適した状態）から外れた場合、ＯＦＦになり、蓄電池３の放充電が停止される。

蓄電池３は、蓄電池用パワーコンディショナー４を介して配電部５に接続されている。蓄電池用パワーコンディショナー４は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１と、双方向インバーター（双方向ＤＣ／ＡＣコンバーター）４２と、保護リレー４３と、連系リレー４４とを備えている。蓄電池用パワーコンディショナー４は蓄電池３側から、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１、双方向インバーター４２、保護リレー４３及び連系リレー４４（開閉手段）がこの順番に接続されている。

蓄電池３の放電電力（出力）は蓄電池用パワーコンディショナー４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１に流入する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１は蓄電池３と双方向インバーター４２との間に配置されている。双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１は、蓄電池３の出力の電圧を任意に変換して双方向インバーター４２に出力するとともに、双方向インバーター４２からの電力を任意に変換して蓄電池３に出力する。双方向インバーター４２は蓄電池３からの直流を交流に変換するとともに、商用電力系統ＣＳから供給された交流を直流に変換する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１及び双方向インバーター４２は従来よく知られた構成であり、詳細は省略する。

保護リレー４３は常時ＯＮのスイッチであり、大電流が流れたとき、蓄電池３や蓄電池用パワーコンディショナー４に異常が発生したとき等にＯＦＦになり、蓄電池用パワーコンディショナー４を構成する回路、機器等を保護する。

連系リレー４４は蓄電池３の出力電力（放電電力）を配電部５に供給するときにＯＮになるスイッチである。連系リレー４４は、通常ＯＦＦになっている。そして、太陽電池１の発電電力では、負荷系統ＬＳに十分な電力を供給することができないとき、連系リレー４４がＯＮになる。そして、太陽電池１の発電電力に蓄電池３の電力を加えた電力を、商用電力系統ＣＳからの受電電力に付加して負荷系統ＬＳに供給する。また、連系リレー４４は、蓄電池３から負荷系統ＬＳに電力を供給している状態のとき、商用電力系統ＣＳの停電や逆潮流が発生したときにＯＦＦになる。なお、保護リレー４３と連系リレー４４とは、逆に配置されていてもよい。

そして、蓄電池用パワーコンディショナー４には、双方向インバーター４２と保護リレー２３との間に接続された自立リレー４５と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１と双方向インバーター４２との間に接続された太陽電池用ＤＣ／ＤＣコンバーター４６とを備えている。

自立リレー４５は、蓄電池用パワーコンディショナー４の外部に配置された切替器７に接続されている。自立リレー４５は、太陽電池１の発電電力及び（又は）蓄電池３の出力電力を専用負荷系統ＬＳｐに直接供給する回路を構成するリレーであり、常時ＯＦＦの回路である。

また、太陽電池用ＤＣ／ＤＣコンバーター４６は、太陽電池１の発電電力を直接、専用負荷系統ＬＳｐに供給するときに駆動される。この太陽電池用ＤＣ／ＤＣコンバーター４６は、太陽電池１から専用負荷系統ＬＳｐに電力を供給するときにのみ動作するので、太陽電池１側が入力、専用負荷系統ＬＳｐ側（双方向インバーター４２側）が出力の一方向コンバーターであり、太陽電池用パワーコンディショナー２に取り付けられているＤＣ／ＤＣコンバーター２１と同様の構成を有している。

蓄電池用パワーコンディショナー４は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１、双方向インバーター４２、保護リレー４３、連系リレー４４、自立リレー４５及び太陽電池用ＤＣ／ＤＣコンバーター４６を制御するための制御回路４０を備えている。

また、保護リレー４３、連系リレー４４及び自立リレー４５は、リレーとしているが、入力でＯＮまたはＯＦＦになる通常のリレーであってもよいし、制御回路４０の操作でＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができるスイッチや、大電力をスイッチングできるスイッチング素子を用いてもよい。

配電部５は発電系統ＧＳ（太陽電池１）、蓄電系統ＢＳ（蓄電池２）及び商用電力系統ＣＳからの電力を受電し、負荷系統ＬＳに或いは商用電力系統ＣＳからの電力を負荷系統ＬＳ及び蓄電池３に電力を配電する機器である。配電部５は太陽電池用パワーコンディショナー２、蓄電用パワーコンディショナー４、送受電部６（受電部）及び負荷系統ＬＳが接続されている。すなわち、発電系統ＧＳ及び蓄電系統ＢＳは、配電部５を介して送受電部６（受電部）に並列接続されている。

送受電部６は、双方向電流検出センサー６１（双方向電力検出手段）と、逆潮流センサー６２（逆潮流検出手段）とが直列に接続されている。そして、双方向電流検出センサー６１が商用電力系統ＣＳ側に、逆潮流センサー６２が配電部５側にそれぞれ接続されている。

双方向電流検出センサー６１は、商用電力系統ＣＳから電力供給システムＡに流れる電力を検出することができるとともに、電力供給システムＡ（太陽電池１）から商用電力系統ＣＳに流れる（逆潮流する）電力を検出することができる。なお、双方向電流検出センサー６１は、蓄電池１の有無にかかわらず、逆潮流を行うことができる電力供給システムＡには、必ず取り付けられるセンサーである。双方向電流検出センサー６１は制御部８に接続されており、検出した電力情報（例えば、電圧、電流等）は制御部８に送られる。

逆潮流センサー６２は、電力供給システムＡから商用電力系統ＣＳに流れる電流（逆潮流）を検出するセンサーである。逆潮流センサー６２は、蓄電池用パワーコンディショナー４の制御回路４０に直接接続されており、直接、逆潮流を検出したことを知らせる逆潮流検出信号を送信する。すなわち、逆潮流センサー６２は、蓄電池３及び蓄電池用パワーコンディショナー４を備えた電力供給システムで、蓄電池３からの逆潮流を抑制するための機器である。

なお、逆潮流センサー６２として、太陽電池１を備えた電力供給システムに蓄電池３及び蓄電池用パワーコンディショナー４を追加する場合でも、配線を切断せずに取り付けることが可能なように、配線の周囲を取り囲むことで電流を検出できるクランプ型の計電センサーを挙げることができる。なお、これに限定されるものではなく、逆潮流を検出することができるセンサーを広く採用することが可能である。

切替器７は、切り替えスイッチであり、専用負荷系統ＬＳｐを配電部５又は自立リレー４５のいずれかに接続するスイッチである。切替器７は通常時、配電部５と専用負荷系統ＬＳｐとを接続する状態となっており、停電等で配電部５側からの電力供給が停止されるとき、自立リレー４５側に接続する。なお、切替器７は、蓄電池３を備えていない構成の電力供給システムの場合、太陽電池用パワーコンディショナー２の自立リレー２５と接続される。切替器７はそれ自体、配電部５からの電力供給が停止されたことを検知し、接続を切り替える構成であってもよいし、制御部８からの指示によって接続を切り替える構成であってもよい。

制御部８は、電力供給システムＡの動作を制御する装置である。制御部８はマイコン等の処理部と、処理プログラム、各種情報等を格納できる記憶部（メモリ）を備えている。制御部８は、処理プログラムを読み出し、実行することで電力供給システムＡを駆動している。しかしながら、制御部８はこれに限定されるものではなく、予め決められた動作を行う制御回路であってもよいし、外部の記憶部と接続し、情報をやり取りする構成であってもよい。また、上述の処理プログラムは、更新可能なものであってもよい。

制御部８は、太陽電池用パワーコンディショナー２の制御回路２０、蓄電池用パワーコンディショナー４の制御回路４０、蓄電池３のブレーカ３１、双方向電流検出センサー６１及び切替器７と接続している。そして、制御部８は、双方向電流検出センサー６１より、電流の流れ方向（商用電力系統ＣＳから負荷系統ＬＳに向かうあるいはその逆）とそのときの電力情報を取得している。なお、本発明を示す図において、制御部８とブレーカ３１及び切替器７との接続は、図示を省略している。

以下に、本発明にかかる電力供給システムＡの動作について説明する。電力供給システムＡでは、商用電力系統ＣＳの状態、商用電力系統ＣＳからの受電電力量、太陽電池１の発電量、蓄電池３の残量等によって、異なるモードで負荷系統ＬＳ（専用負荷系統ＬＳｐのみの場合がある）に電力を供給する。なお、以下の説明において、発電系統ＧＳ及び（又は）蓄電系統ＢＳを商用電力系統ＬＳから負荷系統ＬＳに電力を配電する配電線（ここでは、配電部５）に対し、商用電力系統ＬＳと並列に接続することを系統連系（或いは、単に連系）と称する。また、系統連系状態を解除する（接続を切る）ことを、解列すると称する。

電力供給システムＡにおいて、発電系統ＧＳが系統連系するとき、太陽電池用パワーコンディショナー２の制御回路４０は、連系リレー２４をＯＮにする。そして、制御回路２０は、ＤＣ／ＤＣコンバーター２１及びインバーター２２を駆動し、太陽電池１の発電電力を商用電力系統ＣＳからの受電電力と同期させて、配電部５に送る。

逆に、発電系統ＧＳが解列される場合、太陽電池用パワーコンディショナー２の制御回路２０は連系リレー２４をＯＦＦにする。そして、制御回路２０は、ＤＣ／ＤＣコンバーター２１及びインバーター２２を停止する。

また、蓄電系統ＢＳが系統連系される場合、蓄電池用パワーコンディショナー４の制御回路４０は、連系リレー４４をＯＮにするとともに、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１及び双方向インバーター４２を駆動する。なお、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１及び双方向インバーター４２の電力変換の方向は、蓄電池３から放電する場合と蓄電池３を充電する場合で異なる。双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１及び双方向インバーター４２を駆動することで、蓄電池３の放電電力を商用電力系統ＣＳからの受電電力と同期させて、配電部５に送ることもできるし、商用電力系統ＣＳからの交流を蓄電池３を充電することができる直流として、蓄電池３に送ることも可能である。

逆に、蓄電系統ＢＳが解列される場合、蓄電池用パワーコンディショナー４の制御回路４０は、連系リレー４４をＯＦＦにするとともに、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１及び双方向インバーター４２を停止する。

以下の説明において、発電系統ＧＳを系統連系する又は解列する、蓄電系統ＢＳを系統連系する又は解列すると称する場合、電力供給システムＡでは、上述のような動作が行われる。

電力供給システムＡにおいて、太陽電池１が発電している場合、発電系統ＧＳが系統連系されるとともに、蓄電系統ＢＳは解列される。このとき、配電部５では、発電系統ＧＳから供給された電力と商用電力系統ＣＳから供給された電力とを合わせて、負荷系統ＬＳに供給する。このとき、切替器７は配電部５と専用負荷系統ＬＳｐとを接続しており、通常負荷系統ＬＳｓと専用負荷系統ＬＳｐとは並列に並んでいる。これにより、配電部５からの電力は、通常負荷系統ＬＳｓ及び専用負荷系統ＬＳｐの両方に供給される。

ここで、商用電力について説明すると、日本国内において、電力料金は、受電電力に基づいて、決定されている。詳しく説明すると、電力料金は、基本料金と、電力使用量（受電電力）によって決められる従量料金との合算で決定されている。商用電力系統ＣＳからの受電電力は、所定の期間（基準期間）を基準として算出される。そして、基本料金は、過去の一定期間（例えば、１年）内の各基準期間における受電電力の平均値を算出し、その平均値の最大値（最大ピーク電力と称する）に基づいて決定される。

電力供給システムＡは、発電系統ＧＳ及び（又は）蓄電系統ＢＳから負荷系統ＬＳに電力を供給することで、商用電力系統ＣＳの最大ピーク電力が増加するのを抑制している（ピークカット）。

また、商用電力系統ＣＳでは発電所等の機器の都合によって、供給電力を細かく調整することが難しい。そして、商用電力系統ＣＳが電力供給できなくなるのを抑制するため、商用電力系統ＣＳでは、全ての負荷系統ＬＳに供給する電力の最大の電力を供給できるように設備を構成する。そして、多くの電力需要家において、各電力需要家の最大ピーク電力の発生時間帯は集中する（例えば、夏季の昼間）。

そのため、電力供給システムＡで発電系統ＧＳからの電力を負荷系統ＬＳに供給し、商用電力系統ＣＳからの最大ピーク電力を小さくすることで、商用電力系統ＣＳ全体の設備拡張を抑制することが可能である。

一方、太陽電池１の発電量がピークカットを行うには不十分な場合、電力供給システムＡでは、蓄電池３からの電力で発電系統ＧＳからの電力を補助する、すなわち、制御部８は、蓄電系統ＢＳを系統連系させる。このとき、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１及び双方向インバーター４２は蓄電池３の放電電力を商用電力系統ＣＳからの電力と同期させるように動作する。これにより、配電部５では、発電系統ＧＳ及び蓄電系統ＢＳから供給された電力と商用電力系統ＣＳから供給された電力とを合わせて、負荷系統ＬＳに供給する。

このようにすることで、電力供給システムＡは、太陽電池１の発電電力と蓄電池３の放電電力で商用電力系統ＣＳからの受電電力を減らす（ピークカットする）ことができる。

なお、太陽電池１の発電量がピークカットに十分かどうかの判断は、制御部８がしている。制御部８は、太陽電池用パワーコンディショナー２から発電量を検出してこの判断を行ってもよいし、双方向電流検出センサー６１からの電力情報に基づいて、ピークカットが十分か否か判断してもよい。

また、天候不良或いは夜間等で、太陽電池１が発電していないときに、ピークカットが必要となる場合もある。この場合、電力供給システムＡにおいて、制御部８は、発電系統ＧＳを解列し、蓄電系統ＢＳを系統連系する。このとき、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１及び双方向インバーター４２は蓄電池３の放電電力を商用電力系統ＣＳからの電力と同期させるように動作する。これにより、配電部５では、蓄電系統ＢＳから供給された電力と商用電力系統ＣＳから供給された電力とを合わせて、負荷系統ＬＳに供給する。

このように、電力供給システムＡが蓄電系統ＢＳを備えていることで、発電系統ＧＳからの電力が供給されなくなっても（太陽電池１が発電していなくても）、商用電力系統ＣＳからの受電電力のピークカットが可能である。

なお、上述の電力供給システムＡでは、制御部８で発電系統ＧＳの系統連系又は解列を判断し、制御しているが、これに限定されない。例えば、太陽電池１が発電しているときは常に、発電系統ＧＳが配電部５に電力を供給し続けるようにしてもよい。すなわち、太陽電池用パワーコンディショナー２の制御回路２０が太陽電池１の発電状況を監視し、太陽電池１が発電しているときは必ず、連系リレー２４をＯＮ、ＤＣ／ＤＣコンバーター２１及びインバーター２２を駆動するように、発電系統ＧＳが独立して動作するようにしてもよい。つまり、特殊な状態（後述の停電時等）を除いて、発電系統ＧＳは、制御回路２０が独自に系統連系、解列を行う構成であってもよい。

電力供給システムＡにおいて、太陽電池１の発電量が多く、負荷系統ＬＳの需要電力が少なくなると、発電系統ＧＳからの供給電力が負荷系統ＬＳの需要電力が上回る場合がある。この場合、配電部５は、発電系統ＧＳからの電力を負荷系統ＬＳに供給した残りを、送受電部６に送る。これにより、太陽電池１の発電電力が商用電力に流される、逆潮流が発生する。

このように、逆潮流することで、太陽電池１で発電した余剰電力を、商用電力系統ＣＳで別の電力需要家に供給することができるので、商用電力系統ＣＳの全供給電力を低減することが可能である。また、電力供給システムＡから逆潮流する電力を電力供給者に買取してもらえる場合、電力供給システムＡを備えている電力需要家は、実質上、電力使用料金を抑えることが可能である。

蓄電池３は、例えば、夜間のような、商用電力系統ＣＳの供給電力に余裕があるときに充電される。電力供給システムＡにおいて、蓄電池３を充電する場合、発電系統ＧＳに電力が流れるのを抑制するため、発電系統ＧＳを解列しておき、蓄電系統ＢＳのみ系統連系する。このとき、蓄電池用パワーコンディショナー４の双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１及び双方向インバーター４２は、ピークカット時と逆向きに変換を行い、蓄電池３の充電を行う。

また、商用電力系統ＣＳから電力を受電できない（例えば、停電等が発生する）場合もある。この場合でも、上述したような専用負荷系統ＬＳｐに接続されている機器には電力を供給する必要がある。そこで、制御部８は、発電系統ＧＳを解列する。また、制御部８は蓄電池用パワーコンディショナー４の制御回路４０に蓄電系統ＢＳを自立運転させる指示を送る。なお、自立運転とは、配電部５に電力を供給することなく、専用負荷系統ＬＳｐに電力を供給する運転である。

制御回路４０は、自立運転の指示を受けると、連系リレー４４をＯＦＦ及び自立リレー４５をＯＮにするとともに、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１、太陽電池用ＤＣ／ＤＣコンバーター４６を駆動する。これにより、太陽電池１の発電電力は太陽電池用ＤＣ／ＤＣコンバーター４６で変換され、蓄電池３からの電力は双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１で変換されて双方向インバーター４２に入力する。双方向インバーター４２の出力側には、自立リレー４５が配置されているので、双方向インバーター４２の出力電力は、自立リレー４５を介して、切替器７に入力する。

切替器７は自立運転に切り替わったとき、自立リレー４５と専用負荷系統ＬＳｐを接続する方向に切り替わるようになっており、切替器７に供給された電力は専用負荷系統ＬＳｐに供給される。このようにして、商用電力系統ＣＳから電力を受電できない場合でも、専用負荷系統ＬＳｐに、太陽電池１及び蓄電池３から電力を供給することが可能である。

なお、切替器７の切り替えは、制御部８が行うものであってもよいし、例えば、太陽電池１から太陽電池用ＤＣ／ＤＣコンバーター４６に接続する配線の電圧変化に基づいて行われるものであってもよい。自立運転に切り替わると同時に切り替わる方法を広く採用することができる。

また、太陽電池１の発電電力で専用負荷系統ＬＳｐの需要電力（消費電力）を確保することができる場合、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１を停止し、太陽電池１からの電力を専用負荷系統ＬＳｐに供給するようにしてもよい。また逆に、太陽電池１が発電しない場合、太陽電池用ＤＣ／ＤＣコンバーター４６を停止し、蓄電池３からの電力を専用負荷系統ＬＳｐに供給するようにしてもよい。さらに、専用負荷系統ＬＳｐが存在しない構成或いは専用負荷系統ＬＳｐの需要電力が太陽電池１の発電電力よりも小さい場合、余剰の電力で蓄電池３を充電するようにしてもよい。

電力供給システムＡでは、制御部８が商用電力系統ＣＳからの受電電力、太陽電池１の発電電力等の条件に基づいて、発電系統ＧＳ、蓄電系統ＢＳが系統連系、解列或いは自立運転を行うように制御している。

また、商用電力系統ＣＳでは、電力供給システムＡからの逆潮流（電力）を受けることで、他の需要者に対する供給電力量を上げることが可能となる。しかしながら、商用電力系統ＣＳからの受電電力で蓄電池３に充電した電力を商用電力系統ＣＳに逆潮流させることは、蓄電池３の放充電の損失分だけ電力を浪費することになるので、好ましくない。

そこで、電力供給システムＡでは、逆潮流が発生したことを逆潮流センサー６２が検出すると、逆潮流検出信号を制御回路４０に送信するようになっている。そして、制御回路４０は、逆潮流検出信号を受信すると、速やかに、蓄電池用パワーコンディショナー４の連系リレー４４をＯＦＦにするように作動する。これにより、逆潮流が発生した場合でも、蓄電池３からの電力が商用電力系統ＣＳに逆潮流するのを防ぐことができる。なお、このとき、制御回路４０は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１及び双方向インバーター４２も同時に停止する構成でもよいし、連系リレー４４のみＯＦＦにする構成であってもよい。

一方で、制御部８は双方向電流検出センサー６１から、電力情報（送受電部６の電流の流れの情報）を取得している。制御部８は、双方向電流検出センサー６１からの電力情報に基づいて、配電部５から商用電力系統ＣＳに向かって電力が供給されているか判断することができる。そして、制御部８は逆潮流ありと判断すると、蓄電池用パワーコンディショナー４の制御回路４０に蓄電系統ＢＳを解列させる解列指示信号を送る。そして、制御回路４０は、逆潮流検出信号又は解列指示信号を受信したとき、連系リレー４４をＯＦＦにする。なお、このとき、制御回路４０は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバーター４１及び双方向インバーター４２も同時に停止する構成でもよいし、連系リレー４４のみＯＦＦにする構成であってもよい。

逆潮流センサー６２は逆潮流が発生したことを検出し、逆潮流検出信号を出力するセンサーであり、双方向電流検出センサー６１は電流値を検出するセンサーであるため、検出する時間が異なる。すなわち、逆潮流センサー６２は、逆潮流が発生すると速やかに逆潮流検出信号を発信するが、双方向電流検出センサー６１は電流値の検出のため一定時間の検出時間を要する。

そのため、電力供給システムＡでは、通常、逆潮流センサー６２からの逆潮流検出信号によって、蓄電系統ＢＳが解列される。そして、電力供給システムＡでは、逆潮流センサー６２の取り付けが不十分或いは間違っていたり、信号が確実に送信されなかったり等で、逆潮流検出信号が制御回路４０に送信されない場合であっても、双方向電流検出センサー６１からの電力情報に基づいて制御部８が解列指示信号を制御回路４０に送信するので、蓄電系統ＢＳは、確実に解列状態になり、蓄電池３からの電力が逆潮流するのを抑制することが可能である。

また、蓄電池３、蓄電池用パワーコンディショナー４及び逆潮流センサー６２を蓄電ユニットとし、制御部８とともに、既存の発電装置を備え逆潮流が可能な電力供給システムに取り付けることが可能である。これによると、既存の電力供給システムに、蓄電池からの逆潮流を確実に抑制することができる蓄電池システムを追加することが可能である。なお、この場合、制御部８は、新たな制御部として既存のものと交換してもよいし、別途設けるものでもよい。或いは、既存の制御部８の制御プログラムを更新したものを用いてもよい。

電力供給システムＡでは、双方向電流検出センサー６１（双方向電力検出手段）が制御部８に接続されており、制御部８が双方向電流検出センサー６１からの情報に基づいて逆潮流の発生を判断する。そして、逆潮流センサー６２（逆潮流検出手段）からの信号又は制御部８からの信号が入力されたときに、蓄電系統ＢＳを解列する構成であるので、逆潮流が発生したときに確実に、蓄電系統ＢＳ（蓄電池３）を解列することができる。これにより、蓄電池３から商用電力系統ＣＳへの逆潮流の抑制を確実に行うことができる。

（第２実施形態）
本発明にかかる電力供給システムの他の例について図面を参照して説明する。図２は本発明にかかる電力供給システムの他の例のブロック図である。図２に示す電力供給システムＢは、逆潮流センサー６２が連系リレー４４に逆潮流検出信号を直接入力する構成となっている。そして、電力供給システムＢのこれら以外の部分は、図１に示す電力供給システムＡと同じ構成であり実質上、同じ部分には、同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。

電力供給システムＢでは、逆潮流センサー６２からの逆潮流検出信号が連系リレー４４に直接入力する構成となっており、連系リレー４４は逆潮流検出信号を受信すると、速やかにＯＦＦになる。これにより、制御回路４０を介さないので、逆潮流が発生して蓄電系統ＢＳが解列するまでの時間が短くなる。

電力供給システムＢにおいて、通常状態のとき、連系リレー４４は、制御回路４０に制御される。そして、逆潮流検出信号が入力されたときは、制御回路４０からの指示にかかわらず、逆潮流検出信号を優先しＯＦＦになる構成となっている。そして、上述しているように、制御回路４０も、逆潮流検出信号より遅れて制御部８から解列指示信号を受け取るので、連系リレー４４は、ＯＦＦの状態が継続される。また、逆潮流センサー６２からの逆潮流検出信号がない場合でも、制御部８からの 解列指示信号が入力されるので、逆潮流センサー６２が動作していない或いは逆潮流センサー６２の動作が不安定であっても地区園地からの逆潮流の抑制を確実に行うことができる。

このように、電力供給システムＢでは、逆潮流センサー６２からの信号が連系リレー４４を直接ＯＦＦにするので、制御回路４０での信号処理の時間を短縮することができる。これにより、迅速で確実に蓄電池から電力が逆潮流されるのを防ぐことが可能となる。なお、逆潮流センサー６２からの信号として、連系リレー４４を駆動できるアナログ信号を用いられている。しかしながら、連系リレー４４を駆動できる信号であれば、アナログに限定されるものではない。

（第３実施形態）
本発明にかかる電力供給システムの他の例について図面を参照して説明する。図３は本発明にかかる電力供給システムの他の例のブロック図である。図３に示す電力供給システムＣは双方向電流検出センサー６１が蓄電池用パワーコンディショナー４の制御回路４０に接続されている。それ以外は、図１に示す電力供給システムＡと同じ構成であり、実質上、同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。

蓄電池用パワーコンディショナー４の制御回路４０は、逆潮流が発生すると、逆潮流センサー６２から逆潮流検出信号を受信する。この信号に基づいて、制御回路４０は、連系リレー４４をＯＦＦにする。また、制御回路４０は、双方向電流検出センサー６１からの電力情報に基づいて逆潮流が発生していると判断した場合も、連系リレー４４をＯＦＦにする。

なお、上述しているとおり、通常のシステムの場合、逆潮流センサー６２からの逆潮流検出信号の受信の方が、双方向電流検出センサー６１からの電力情報の受信よりも、逆潮流発生からの時間が短い。そのため、制御回路４０では、逆潮流検出信号を受信したときは、電力情報に基づく連系リレー４４の制御は省略する。一方、逆潮流検出信号を受信していない場合でも、電力情報に基づいて逆潮流が発生していると判断した場合、連系リレー４４をＯＦＦにする制御を実行するようにしてもよい。

これにより、迅速で確実に蓄電池から電力が逆潮流されるのを防ぐことが可能となる。

（第４実施形態）
本発明にかかる電力供給システムの他の例について図面を参照して説明する。図４は本発明にかかる電力供給システムの他の例のブロック図である。図４に示す電力供給システムＤは逆潮流センサー６２が制御部８に接続されている。それ以外は、図１に示す電力供給システムＡと同じ構成であり、実質上、同じ部分には同じ符号を付すとともに、同じ部分の詳細な説明は省略する。

電力供給システムＤにおいて、蓄電系統ＢＳが解列状態のとき、蓄電池３からの電力は配電部５に供給されていないので、蓄電系統ＢＳが解列状態のとき、逆潮流が発生しても特別な動作は不要である。

そのため、制御部８は双方向電流検出センサー６１からの電力情報に基づいて逆潮流ありと判断した場合又は逆潮流センサー６２から逆潮流検出信号を受信した場合において、蓄電系統ＢＳ、すなわち、蓄電池３からの電力が配電部５に供給されているときだけ、制御回路４０に連系リレー４４をＯＦＦにする指示（解列指示信号）を送信する。これにより、制御回路４０は、連系リレー４４をＯＦＦにし、蓄電系統ＢＳは解列されるので、蓄電池３からの電力が商用電力系統ＣＳに逆潮流するのを抑制することができる。

なお、制御部８は、蓄電系統ＢＳから電力が供給されていることを、制御回路４０からの情報に基づいて判断することが可能である。

すなわち電力供給システムＤでは、逆潮流センサー６２による逆潮流の検出の情報及び双方向電流検出センサー６１からの情報が制御部８に送られている。また、制御部８は、制御回路４０から蓄電系統ＢＳの動作状態についての情報も得ている。そのため、制御部８は、双方向電力検出センサー６１又は逆潮流センサー６２からの情報に基づいて逆潮流が発生しているとの判断をしたとしても、蓄電系統ＢＳの状態（系統連系状態か解列状態か）によって制御回路４０への解列指示信号の送信を決定する。つまり、蓄電系統ＢＳが系統連系状態のときに逆潮流が発生すると、制御回路４０に解列指示信号を送信し、蓄電系統ＢＳを解列させる。一方、蓄電系統ＢＳが解列状態のとき逆潮流が発生しても、制御部８は解列指示信号を送信しない。これにより、制御回路４０を無駄に動作させたり、連系リレー４４が不用意に作動するのを抑制することが可能である。

これにより、迅速で確実に蓄電池から電力が逆潮流されるのを防ぐことが可能となる。

すなわち、本発明にかかる電力供給システムでは、双方向電流検出センサー６１（双方向電力検出手段）と逆潮流センサー６２（逆潮流検出手段）とで逆潮流を検出する。そして、双方向電力検出センサー６１と逆潮流センサー６２の少なくとも一方で逆潮流を検出したとき、蓄電系統ＢＳが解列される。

これにより、本発明にかかる電力供給システムでは、前記逆潮流センサー６２の誤作動や、取り付け不具合等で、正確に動作しない場合や、信号が正確に送信できない場合でも、蓄電系統ＢＳからの逆潮流を確実に抑制することが可能である。

そして、本発明にかかる蓄電システムは、次のような制御方法で蓄電系統ＢＳ（蓄電池３）から商用電力系統ＣＳへの逆潮流を抑制しているともいえる。すなわち、商用電力系統に逆潮流する電力を検出する逆潮流電力検出工程と、逆潮流する電力の発生を直接検出する逆潮流検出工程と、逆潮流電力検出工程で逆潮流する電力が検出されたか又は前記逆潮流検出工程で逆潮流が検出されたとき、蓄電系統ＢＳ（蓄電池３）と配電部５（受電部）とを切断する、すなわち、蓄電系統ＢＳ（蓄電池３）を解列する解列工程とを備えている。

このように、逆潮流自体を検出する工程と、逆潮流の電力を検出する工程とに基づいて、逆潮流が発生していることを判断するので、逆潮流が発生したとき、蓄電系統ＢＳからの逆潮流を速やかに且つ確実に遮断することができる。

上述の各実施形態において、電力供給システムの発電系統には太陽電池を採用しているが、これに限定されるものではなく、独立して発電するもの、特に、自然エネルギを利用する、風力、地熱等、或いは、太陽電池を含めこれらを複数種備えたものであってもよい。また、発電装置としてガスタービン又は蒸気タービン或いはその両方を用いた発電装置を採用することも可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。

本発明は、商用電力系統から受電する受電電力を削減するための、電力供給システム、例えば、オフィスビルやマンションのコジェネレーションシステム、一般家庭の太陽発電システム、工場等の電力供給システムに採用することが可能である。

Ａ 電力供給システム
１ 太陽電池
２ 太陽電池用パワーコンディショナー
３ 蓄電池
４ 蓄電池用パワーコンディショナー
５ 配電部
６ 送受電部
７ 切替器
８ 制御部
ＬＳ 負荷系統
ＢＳ 蓄電系統
ＧＳ 発電系統
ＣＳ 商用電力系統

Claims (5)

1. 負荷に電力を供給するとともに、商用電力系統に電力を逆潮流させる電力供給システムに取り付けられ、前記商用電力系統が接続している受電部と前記負荷との間に接続された蓄電システムであって、
   前記電力供給システムは、前記受電電力及び前記逆潮流する電力を検出する双方向電力検出手段を備えており、
   前記負荷に電力を供給する蓄電装置と、
   前記蓄電装置を前記受電部に対して接続状態又は切断状態にする開閉手段と、
   前記双方向電力検出手段と直列に接続され、前記逆潮流を検出する逆潮流検出手段と、を備え、
   前記開閉手段が、前記双方向電力検出手段による逆潮流する電力の検出又は前記逆潮流検出手段による逆潮流の検出に基づいて、前記切断状態になることを特徴とする蓄電システム。
2. 前記電力供給システムは、前記双方向電力検出手段が接続された制御手段を備えており、
   前記制御手段は、前記双方向電力検出手段による逆潮流する電力の検出に基づいて、逆潮流が発生していると判断し、その情報を前記開閉手段に送信し、
   前記開閉手段が、前記制御手段からの情報の受信したときにも、前記切断状態になる請求項１に記載の蓄電システム。
3. 前記逆潮流検出手段は、前記逆潮流が発生していることを検出すると、その情報を示す信号を前記開閉手段に送信し、
   前記開閉手段が、前記制御手段からの信号の受信したときにも、前記切断状態になる請求項２に記載の蓄電システム。
4. 前記逆潮流検出手段が、前記制御手段に接続されており、
   前記逆潮流検出手段は、前記逆潮流が発生していることを検出すると、その情報を前記制御手段に送信し、
   前記開閉手段が、前記制御手段からの情報を受信したときにも、前記切断状態になる請求項２に記載の蓄電システム。
5. 前記負荷に電力を供給するとともに、前記商用電力系統に電力を逆潮流させる発電システムと、
   請求項１から請求項４のいずれかに記載の蓄電システムを前記受電部に対し、前記発電システムと並列に接続していることを特徴とする電力供給システム。

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