JP2014147231A - 分散型電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力系統から交流線への電力供給が正常に行われていないときに、発電装置ができる限り運転継続されるような分散型電源システムを提供する。
【解決手段】分散型電源システムであって、発電装置２０は、補助電源装置１０の電源制御部１２が連系運転状態又は自立運転状態の夫々の運転状態で蓄電手段１１を動作制御している場合に、交流線２の電力品質が連系時用又は自立時用の電力品質条件を満足していれば発電手段２１から交流線２への供給電力を調節し及び交流線２の電力品質が連系時用又は自立時用の電力品質条件を満足していなければ発電手段２１を交流線２から電気的に切断するように構成され、上記電力品質は電力の電圧及び周波数の少なくとも何れか一方であり、電力品質条件は基準となる電力品質から許容偏差内にあることを条件とし、自立時用の電力品質条件の許容偏差は連系時用の電力品質条件の許容偏差よりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力系統に接続される交流線と、交流線の第１接続箇所に接続される蓄電手段を有する補助電源装置と、交流線の第２接続箇所に接続される発電手段を有する発電装置と、交流線の第２接続箇所に接続される電力消費装置とを備え、交流線に対する電力系統の接続箇所から見て下流側に向かって第１接続箇所と第２接続箇所とがその並び順で設けられている分散型電源システムに関する。

特許文献１に記載されている分散型電源システムは、補助電源装置（蓄電池１４）と発電装置（燃料電池発電部９）と電力消費装置（負荷３）とを備え、電力系統（商用電力供給源５）から見て下流側に向かって、補助電源装置と発電装置と電力消費装置とがその並び順で交流線に接続された構成となっている。
加えて、特許文献１には、発電装置が、交流線における電力検出部（センサ３３）の検出結果を参照して、その発電電力を電力消費装置の消費電力よりも小さいものとすること、そして、発電装置からその上流側の電力系統側へと電力が流れる状態が発生していることを検出するとその運転を停止することが記載されている。

更に、特許文献１には、電力系統から交流線への電力供給が正常に行われていないとき、補助電源装置を、交流線の基準電源として機能させることが記載されている。具体的には、電力系統の停電が発生した場合には交流線を電力系統から解列し、補助電源装置を自立運転状態で動作させると共に交流線の基準電源として機能させ、発電装置はその交流線に接続した状態で発電を行うことが記載されている。つまり、電力系統で停電が発生したとき、補助電源装置は、電力系統に代わって交流線の電力品質を維持する役割を担っている。

特開２０１１−１８８６０７号公報

電力系統から交流線への電力供給が正常に行われていれば、交流線の電力の電圧及び周波数は電力系統の電力の電圧及び周波数と同等になる。つまり、電力系統から交流線への電力供給が正常に行われていれば、交流線の電力の電圧は電力系統の基準電圧に等しいか或いは基準電圧から許容偏差内にあり、及び、交流線の電力の周波数は電力系統の基準周波数に等しいか或いは基準周波数から許容偏差内に維持されているはずである。

発電装置は、電力系統で停電等が発生すると、単独運転を防止するため、交流線から自らを解列するように動作する。例えば、電力系統で停電等が発生すると、電力系統から交流線への電力供給が正常に行われなくなるため、交流線の電力の電圧及び周波数は上述した基準電圧及び基準周波数から大きく逸脱することになる。発電装置は、交流線の電力の電圧及び周波数の少なくとも何れか一方を監視することで電力系統で停電等が発生したことを知ることができ、その場合には交流線から自らを解列するように動作する。ここで、発電装置を交流線から解列する手法としては、発電装置と交流線との間に設けられている遮断器を開作動させる手法や、電力変換回路部のスイッチング素子を非導通状態にする手法（所謂、ゲートブロック）などがある。

ところで、特許文献１に記載のように、電力系統から交流線への電力供給が正常に行われなくなったとしても、その後、補助電源装置によって交流線の電力品質（電圧、周波数）が適正に維持されることとなった場合、発電装置は、交流線から自らを解列せずに発電運転を続けることもある。つまり、発電装置は、自らが接続されている交流線の電力品質が、電力系統によって維持されているのか、或いは、特許文献１に記載のように補助電源装置によって維持されているのかを区別することなく、単に、交流線の所定の品質監視部位での電力品質が電力品質条件を満足していれば自らを交流線に接続し続ける。

尚、補助電源装置は、電力系統と比べて交流線の電力品質を適正に維持する能力は格段に低いため、補助電源装置が正常に動作していたとしても、交流線において多少の電力品質の悪化は起こり得る。従って、発電装置は、補助電源装置が正常に動作しながら交流線の電力品質を維持する役割を担っていたとしても、交流線から自らを頻繁に解列する可能性がある。特に、発電装置はゲートブロックや解列を一旦行った後、再度交流線への接続を試みるが、その行為が交流線に負荷変動をもたらし、更に補助電源装置から交流線への出力電力が大きく変化して交流線の電力品質を悪化させる場合がある。その結果、発電装置が、再度、交流線の電力品質の低下を検出して、ゲートブロックしたり遮断器で解列したりしてしまうこともある。

このように、従来の分散型電源システムでは、電力系統から交流線への電力供給が正常に行われなくなった後、補助電源装置が正常に動作しながら交流線の電力品質の維持を行ったとしても、発電装置の運転が継続されないという問題が発生する。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力系統から交流線への電力供給が正常に行われていないときに、発電装置ができる限り運転継続されるような分散型電源システムを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る分散型電源システムの特徴構成は、電力系統に接続される交流線と、前記交流線の第１接続箇所に接続される蓄電手段を有する補助電源装置と、前記交流線の第２接続箇所に接続される発電手段を有する発電装置と、前記交流線の前記第２接続箇所に接続される電力消費装置とを備え、前記交流線に対する前記電力系統の接続箇所から見て下流側に向かって前記第１接続箇所と前記第２接続箇所とがその並び順で設けられている分散型電源システムであって、
前記補助電源装置は、前記蓄電手段と、前記電力系統から前記交流線への電力供給が正常に行われている正常供給状態であるか或いは電力供給が正常に行われていない非正常供給状態であるかを判定する電力供給状態判定部と、前記電力系統側から前記電力消費装置へ向かう電力を正の電力とした場合、前記電力供給状態判定部の判定結果を参照して、前記正常供給状態であるとき前記電力系統側から前記第１接続箇所へ向かう電力が負の電力とはならないように前記蓄電手段から前記交流線への出力電力を調節する連系運転状態と、前記非正常供給状態であるとき前記交流線での電力品質が所定の電力品質条件を満足するように前記蓄電手段から前記交流線への出力電力を調節する自立運転状態とを切り換えて前記蓄電手段の動作を制御する電源制御部と、前記電源制御部が前記連系運転状態及び前記自立運転状態の何れの運転状態で前記蓄電手段の動作の制御を行っているかを示す運転情報を前記発電装置に対して伝達する第１情報通信部とを有し、
前記発電装置は、前記発電手段と、前記補助電源装置から、前記電源制御部が前記連系運転状態及び前記自立運転状態の何れの運転状態で前記蓄電手段の動作制御を行っているかを示す前記運転情報を受け取る第２情報通信部と、前記第２情報通信部が受け取った前記運転情報を参照して、前記連系運転状態のときに前記第１接続箇所と前記第２接続箇所との間に設定される品質監視部位での前記交流線の電力品質が連系時用の電力品質条件を満足していれば及び前記自立運転状態のときに前記品質監視部位での前記交流線の電力品質が自立時用の電力品質条件を満足していれば、前記第１接続箇所側から前記第２接続箇所へ向かう電力が負の電力とはならないように前記発電手段から前記交流線への供給電力を調節する発電制御を行い、前記連系運転状態のときに前記品質監視部位での前記交流線の電力品質が前記連系時用の電力品質条件を満足していなければ及び前記自立運転状態のときに前記品質監視部位での前記交流線の電力品質が前記自立時用の電力品質条件を満足していなければ前記発電手段を前記交流線から電気的に切断する発電制御部とを有し、
前記電力品質は電力の電圧及び周波数の少なくとも何れか一方であり、前記電力品質条件は基準となる電力品質から許容偏差内にあることを条件とし、前記自立時用の電力品質条件の前記許容偏差は前記連系時用の電力品質条件の前記許容偏差よりも大きく設定されている点にある。

上記特徴構成によれば、発電装置は、補助電源装置の電源制御部が上記連系運転状態及び上記自立運転状態の何れの運転状態で蓄電手段の動作の制御を行っているかを示す運転情報を受け取ることで、交流線の電力品質が主に電力系統によって維持されているのか或いは主に補助電源装置によって維持されているのかを知ることができる。加えて、発電装置の発電制御部は、品質監視部位での交流線の電力品質が電力品質条件を満足していなければ発電手段を交流線から電気的に切断する。そして、発電装置は、電力の電圧及び周波数の少なくとも何れか一方を上記電力品質の判断指標として採用し、基準となる電力品質から許容偏差内にあることを電力品質条件として、自立時用の電力品質条件の許容偏差を連系時用の電力品質条件の許容偏差よりも大きく設定している。つまり、自立時用の電力品質条件を採用した方が、発電装置は交流線から電気的に切断され難くなる。

そして、発電装置は、補助電源装置の電源制御部が上記自立運転状態で蓄電手段の動作の制御を行っているときは（即ち、交流線の電力品質が主に補助電源装置によって維持されているときは）、補助電源装置が正常に動作していても交流線の電力品質が大きく変動し得ることを考慮して、自らが交流線から電気的に切断され難い自立時用の電力品質条件を設定している。その結果、電力系統から交流線への電力供給が正常に行われていないときには、発電装置ができる限り運転継続される。
これに対して、発電装置は、補助電源装置の電源制御部が上記連系運転状態で蓄電手段の動作の制御を行っているときは（即ち、交流線の電力品質が主に電力系統によって維持されているときは）、電力系統から正常に電力供給が行われていれば交流線の電力品質が大きく変動することはほとんど無い（即ち、電力品質が変動すれば、電力系統から正常に電力供給が行われていないと即座に判定してもよい）ことを考慮して、自らが交流線から電気的に切断され易くなる連系時用の電力品質条件を設定している。その結果、電力系統から交流線への電力供給が正常に行われているときは、発電装置が電力系統の停電等に応じて電力系統から電気的に切断され易くなるので、発電装置の単独運転が適切に防止される。

本発明に係る分散型電源システムの別の特徴構成は、前記補助電源装置の前記第１情報通信部から前記発電装置の前記第２情報通信部に伝達される前記運転情報は、前記電力系統から前記交流線への電力供給が正常に行われている前記正常供給状態であるか或いは電力供給が正常に行われていない前記非正常供給状態であるかを示す情報である点にある。

上記特徴構成によれば、発電装置は、上記運転情報として、電力系統から交流線への電力供給が正常に行われている正常供給状態であることを示す情報を受けると、交流線の電力品質が主に電力系統によって維持されていると判断できる。その結果、電力系統から正常に電力供給が行われていれば交流線の電力品質が大きく変動することはほとんど無いことを考慮して、自らが交流線から電気的に切断され易くなる連系時用の電力品質条件を設定することができる。
これに対して、発電装置は、上記運転情報として、電力系統から交流線への電力供給が正常に行われていない非正常供給状態であることを示す情報を受けると、交流線の電力品質が主に補助電源装置によって維持されていると判断できる。その結果、補助電源装置が正常に動作していても交流線の電力品質が大きく変動し得ることを考慮して、自らが交流線から電気的に切断され難い自立時用の電力品質条件を設定することができる。

本発明に係る分散型電源システムの更に別の特徴構成は、前記第１接続箇所よりも前記電力系統側の前記交流線の途中部位に設けられて、前記電力供給状態判定部が前記非正常供給状態であると判定したときには前記途中部位より下流側の前記交流線を前記電力系統から解列するように動作し、前記電力供給状態判定部が前記正常供給状態であると判定したときには前記途中部位より下流側の前記交流線と前記電力系統との電気的な接続を維持するように動作する遮断装置を備える点にある。

上記特徴構成によれば、遮断装置は、電力供給状態判定部が非正常供給状態であると判定したときには上記途中部位より下流側の交流線を電力系統から解列するように動作し、電力供給状態判定部が正常供給状態であると判定したときには上記途中部位より下流側の交流線と電力系統との電気的な接続を維持するように動作する。その結果、電力系統から交流線への電力供給が正常に行われていない非正常供給状態では、上記遮断装置が解列動作するので、上記途中部位よりも下流側（電力系統から離れる側）の交流線に接続されている補助電源装置及び発電装置を電力系統から電気的に切断して、それらが単独運転状態になることを回避できる。

本発明に係る分散型電源システムの更に別の特徴構成は、前記補助電源装置の前記第１情報通信部から前記発電装置の前記第２情報通信部に伝達される前記運転情報は、前記遮断装置が前記途中部位より下流側の前記交流線を前記電力系統から解列しているか或いは前記遮断装置が前記途中部位より下流側の前記交流線と前記電力系統との電気的な接続を維持しているかを示す情報である点にある。

上記特徴構成によれば、発電装置は、上記運転情報として、遮断装置が上記途中部位より下流側の交流線と電力系統との電気的な接続を維持していることを示す情報を受けると、交流線の電力品質が主に電力系統によって維持されていると判断できる。その結果、電力系統から正常に電力供給が行われていれば交流線の電力品質が大きく変動することはほとんど無いことを考慮して、自らが交流線から電気的に切断され易くなる連系時用の電力品質条件を設定することができる。
これに対して、発電装置は、上記運転情報として、遮断装置が上記途中部位より下流側の交流線を電力系統から解列していることを示す情報を受けると、交流線の電力品質が主に補助電源装置によって維持されていると判断できる。その結果、補助電源装置が正常に動作していても交流線の電力品質が大きく変動し得ることを考慮して、自らが交流線から電気的に切断され難い自立時用の電力品質条件を設定することができる。

分散型電源システムの構成を説明する図である。 補助電源装置の動作例を説明するフローチャートである。 発電装置の動作例を説明するフローチャートである。 電力品質条件の例を説明する図である。

以下に図面を参照して本発明に係る分散型電源システムについて説明する。
図１は、分散型電源システムの構成を説明する図である。図１に示すように、分散型電源システムは、電力系統１に接続される交流線２と、交流線２の第１接続箇所Ｐ１に接続される蓄電部１１ａを有する補助電源装置１０と、交流線２の第２接続箇所Ｐ２に接続される発電部２１ａを有する発電装置２０と、交流線２に対して第３接続箇所Ｐ３で接続される電力消費装置３０とを備える。交流線２に対する電力系統１の接続箇所から見て下流側に向かって第１接続箇所Ｐ１と第２接続箇所Ｐ２と第３接続箇所Ｐ３とがその並び順で設けられている。尚、図１において、電力消費装置３０は第３接続箇所Ｐ３を介して第２接続箇所Ｐ２に接続されているため、電力消費装置３０は第２接続箇所Ｐ２に接続されていると見なすことができる。つまり、発電装置２０と電力消費装置３０の両方が、交流線２に対して第２接続箇所Ｐ２で接続されていると見なすことができる。以下の説明において、電力系統１側から電力消費装置３０へ向かう電力を正の電力とする。

〔補助電源装置１０〕
補助電源装置１０は、蓄電手段１１と、電力供給状態判定部１３と、電源制御部１２と、第１情報通信部１４とを有する。
蓄電手段１１は、交流線２の第１接続箇所Ｐ１に接続される。蓄電手段１１は、蓄電部１１ａと、蓄電部１１ａから交流線２への出力電力を調節する電力変換回路部１１ｂとを有する。蓄電部１１ａは、蓄電池（化学電池）や電気二重層キャパシタなど、蓄電機能を有する各種機器で構成することができる。電力変換回路部１１ｂは、蓄電部１１ａの電力を所望の電圧、周波数、位相などに変換して交流線２に供給することができる。例えば、電力変換回路部１１ｂは、半導体スイッチング素子を用いたインバータ回路とＤＣ／ＤＣコンバータ回路とを有する構成とすることができる。そして、電源制御部１２が、それら半導体スイッチング素子のオン・オフを切り換えることで、電力変換回路部１１ｂに対して所望の電力変換動作を行わせることができる。

電力供給状態判定部１３は、図１に示した例では、交流線２に設けられる遮断装置３よりも上流側（電力系統１側）の状態監視部位１５での電力供給状態を判定する。電力供給状態判定部１３は、電力の電流値を検出するために用いられるカレントトランス、電力の電圧値を検出するために用いられるポテンシャルトランスなどを用いて構成することができる。例えば、電力供給状態判定部１３が、ポテンシャルトランスを用いた電圧検出器の測定結果を参照する場合、その電圧検出器が検出した電力の電圧値が基準電圧値よりも低くなれば電力系統１から交流線２への電力供給が正常に行われていない（即ち、停電である）と判定し、電圧値が基準電圧値以上になれば電力系統１から交流線２への電力供給が正常に行われていると判定する。尚、電力供給状態判定部１３が、電力の電圧値と基準電圧値とを比較する以外の手法で、電力系統１から交流線２への電力供給状態（即ち、電力系統１が停電状態であるか否か）を判定するように構成することもできる。

電源制御部１２は、電力供給状態判定部１３の判定結果を参照して、正常供給状態であるとき電力系統１側から第１接続箇所Ｐ１へ向かう電力が負の電力とはならないように蓄電手段１１から交流線２への出力電力を調節する連系運転状態と、非正常供給状態であるとき交流線２での電力品質が所定の電力品質条件を満足するように蓄電手段１１から交流線２への出力電力を調節する自立運転状態とを切り換えて蓄電手段１１の動作を制御する。

加えて、本実施形態の分散型電源システムは、第１接続箇所Ｐ１よりも電力系統１側の交流線２の途中部位に遮断装置３を備える。この遮断装置３は、電力供給状態判定部１３が非正常供給状態であると判定したときにはこの途中部位より下流側の交流線２を電力系統１から解列するように動作し、電力供給状態判定部１３が正常供給状態であると判定したときにはこの途中部位より下流側の交流線２と電力系統１との電気的な接続を維持するように動作する。

本実施形態では、補助電源装置１０は、蓄電手段１１と交流線２との間に、蓄電手段１１から交流線２へと出力される電力を検出するための出力電力検出部１６を有している。この出力電力検出部１６は、電力の電流値を検出するために用いられるカレントトランス、電力の電圧値を検出するために用いられるポテンシャルトランスなどを用いて構成される。出力電力検出部１６の検出結果が電源制御部１２に伝達されることで、電力変換回路部１１ｂから交流線２へ実際に出力されている電力を電源制御部１２は知ることができる。
遮断装置３が開作動しているとき、出力電力検出部１６が検出する電圧値は、交流線２の電圧値と等しい。従って、電源制御部１２は、出力電力検出部１６から伝達される電圧値が、基準電圧値となるように（即ち、所定の電力品質条件を満足するように）、蓄電手段１１から交流線２への出力電力を調節すればよい。

図２は、補助電源装置１０の動作例を説明するフローチャートである。工程＃１００において、補助電源装置１０の電源制御部１２は、電力供給状態判定部１３の判定結果を参照して、電力系統１から交流線２への電力供給は正常供給状態であるか否かを判定する。

電源制御部１２は、工程＃１００において正常供給状態であると判定したとき（図２の工程＃１００において「Ｙｅｓ」と判定したとき）、工程＃１０１に移行して、連系運転状態で蓄電手段１１から交流線２への出力電力を調節する。電力系統１から交流線２への電力供給が正常に行われている正常供給状態では、電力供給状態判定部１３が検出して判定する交流線２の電力の電圧値等の電力品質は、電力系統１からの供給電力によって支配される。つまり、電力系統１は、交流線２の電圧源として機能し、補助電源装置１０及び発電装置２０は交流線２の電流源として機能するとも言える。従って、電源制御部１２は、電力系統１側から第１接続箇所Ｐ１へ向かう電力が負の電力とはならないように蓄電手段１１から交流線２への出力電力を調節する。ここで、電源制御部１２は、電力系統１側から第１接続箇所Ｐ１へ向かう電力が負の電力とはならないことを確認するために、上記電力供給状態判定部１３で測定した電力（電圧及び電流）を参照すればよい。ここで、電源制御部１２が、電力系統１側から第１接続箇所Ｐ１へ向かう電力が負の電力とはならないように（即ち、第１接続箇所Ｐ１から電力系統１側への電力の逆潮流が発生しないように）蓄電手段１１から交流線２への出力電力を調節するのは、太陽光発電により得られる電力や風力発電により得られる電力など、自然エネルギーを利用した発電電力しか一般的には逆潮流が認められておらず、第１接続箇所Ｐ１よりも下流側に接続されている発電装置２０や補助電源装置１０からの電力の逆潮流は認められないからである。

これに対して、電源制御部１２は、工程＃１００において非正常供給状態であると判定したとき（図２の工程＃１００において「Ｎｏ」と判定したとき）、工程＃１０２に移行して、自立運転状態で蓄電手段１１から交流線２への出力電力を調節する。電力系統１から交流線２への電力供給が正常に行われていない非正常供給状態では、交流線２の電力の電圧値等の電力品質を維持する役割は補助電源装置１０が担う。つまり、電源制御部１２は、交流線２での電力品質が所定の電力品質条件を満足するように、蓄電手段１１から交流線２への出力電力を調節する。ここで、電力品質は電力の電圧及び周波数の少なくとも何れか一方である。そして、例えば、電力の電圧及び周波数の両方を電力品質の判断指標として用いる場合、電力品質条件を満足するためには、基準となる電力品質から許容偏差内にあること、即ち、交流線２の電力の電圧が基準電圧から許容偏差内にあり、及び、交流線２の電力の周波数が基準周波数から許容偏差内にあることが必要である。

第１情報通信部１４は、電源制御部１２が連系運転状態及び自立運転状態の何れの運転状態で蓄電手段１１の動作の制御を行っているかを示す運転情報を通信線（図示せず）を介して発電装置２０に対して伝達する。ここで、第１情報通信部１４と第２情報通信部２４との間の情報通信は、有線又は無線の何れで行ってもよい。補助電源装置１０の電源制御部１２が連系運転状態で蓄電手段１１の動作制御を行っているということは、交流線２の電力品質が電力系統１によって維持されていることを意味する。これに対して、補助電源装置１０の電源制御部１２が自立運転状態で蓄電手段１１の動作制御を行っているということは、交流線２の電力品質が補助電源装置１０によって維持されていることを意味する。

補助電源装置１０の第１情報通信部１４から発電装置２０の第２情報通信部２４に伝達される運転情報は、電力系統１から交流線２への電力供給が正常に行われている正常供給状態であるか或いは電力供給が正常に行われていない非正常供給状態であるかを示す情報、或いは、遮断装置３が途中部位より下流側の交流線２を電力系統１から解列しているか或いは遮断装置３が途中部位より下流側の交流線２と電力系統１との電気的な接続を維持しているか、即ち、補助電源装置１０が連系運転状態か或いは自立運転状態を行っているかを示す情報である。何れの情報であっても、その情報を受け取った発電装置２０は、交流線２の電力品質が主に電力系統１によって維持されているのか、或いは、主に補助電源装置１０によって維持されているのかを判断できる。

〔発電装置２０〕
発電装置２０は、発電手段２１と、第２情報通信部２４と、発電制御部２２とを有する。
発電手段２１は、交流線２の第２接続箇所Ｐ２に接続される。発電手段２１は、発電部２１ａと、発電部２１ａから交流線２への供給電力を調節する電力変換回路部２１ｂとを有する。発電部２１ａは、例えば、燃料電池や、エンジンの駆動力によって動作する発電機など、自身の発電電力を制御可能な装置を用いて構成できる。電力変換回路部２１ｂは、発電部２１ａでの発電電力を所望の電圧、周波数、位相などに変換して交流線２に供給する。そして、発電制御部２２が、発電部２１ａの運転制御及び電力変換回路部２１ｂの半導体スイッチング素子のオン・オフを切り換えることで、発電手段２１から交流線２への供給電力が調節される。

第２情報通信部２４は、補助電源装置１０から、電源制御部１２が連系運転状態及び自立運転状態の何れの運転状態で蓄電手段１１の動作制御を行っているかを示す運転情報を通信線（図示せず）を介して受け取る。

発電制御部２２は、第２情報通信部２４が受け取った運転情報を参照して、連系運転状態のときに第１接続箇所Ｐ１と第３接続箇所Ｐ３との間の所定の品質監視部位２６での交流線２の電力品質が連系時用の電力品質条件を満足していれば及び自立運転状態のときに品質監視部位２６での交流線２の電力品質が自立時用の電力品質条件を満足していれば、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力が負の電力とはならないように発電手段２１から交流線２への供給電力を調節する発電制御を行い、連系運転状態のときに品質監視部位２６での交流線２の電力品質が連系時用の電力品質条件を満足していなければ及び自立運転状態のときに品質監視部位２６での交流線２の電力品質が自立時用の電力品質条件を満足していなければ発電手段２１を交流線２から電気的に切断する。本実施形態では、発電装置２０は、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力を検出する電力検出部２３を有する。そして、発電制御部２２は、電力検出部２３の検出結果を参照して、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力が負の電力とはならないように発電手段２１から交流線２への供給電力を調節する発電制御を行う。電力検出部２３は、交流線２における電力の電流値を検出するために用いられるカレントトランス、交流線２における電力の電圧値を検出するために用いられるポテンシャルトランスなどを用いて構成される。ここで、発電制御部２２が、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力が負の電力とはならないように（即ち、電力が第２接続箇所Ｐ２から第１接続箇所Ｐ１側へと向かわないように）発電手段２１から交流線２への供給電力を調節するのは、第２接続箇所Ｐ２から第１接続箇所Ｐ１側へと電力を向かわせるとその電力が電力系統１側へと逆潮流する可能性があるが、上述したようにそのような電力の逆潮流は認められていないからである。

本実施形態では、発電装置２０が有する電力検出部２３（即ち、「電力品質検出部」）が、第１接続箇所Ｐ１と第３接続箇所Ｐ３との間の所定の品質監視部位２６での交流線２の電力品質を検出する。この電力品質は、上述したように電力の電圧及び周波数（電圧の周波数又は電流の周波数）の少なくとも何れか一方である。つまり、電力品質検出部としての電力検出部２３は、交流線２における電力の電圧及び周波数の少なくとも何れか一方を検出し、その検出結果を発電制御部２２に伝達するように構成されている。
そして、発電制御部２２は、交流線２の電力品質が電力品質条件を満足していれば、停電等の異常の影響が交流線２にないと見なして、発電手段２１から交流線２への供給電力を上述のように調節する。これに対して、発電制御部２２は、交流線２の電力品質が電力品質条件を満足していなければ、停電等の異常の影響が交流線２にあると見なして、発電手段２１を交流線２から電気的に切断してその異常の影響が発電手段２１に及ばないようにする。

図３は、発電装置２０の動作例を説明するフローチャートである。工程＃２００において、発電制御部２２は、第２情報通信部２４が受け取った運転情報を参照して、補助電源装置１０が連系運転状態で動作制御を行っているか否かを判定する。

発電制御部２２は、工程＃２００において補助電源装置１０が連系運転状態で動作制御を行っていると判定したとき、工程＃２０１に移行して、品質監視部位２６での交流線２の電力品質が連系時用の電力品質条件を満たすか否かを判定する。そして、発電制御部２２は、品質監視部位２６での交流線２の電力品質が連系時用の電力品質条件を満足する場合には工程＃２０４に移行し、品質監視部位２６での交流線２の電力品質が連系時用の電力品質条件を満足しない場合には工程＃２０３に移行する。

本実施形態において、発電装置２０は、上記電力品質条件として、連系時用の電力品質条件と、自立時用の電力品質条件という複数の電力品質条件を切り換えて用いる。電力品質は電力の電圧及び周波数の少なくとも何れか一方であり、電力品質条件を満足するためには、基準となる電力品質から許容偏差内にあることが必要である。そして、自立時用の電力品質条件の許容偏差は連系時用の電力品質条件の許容偏差よりも大きく設定されている。つまり、自立時用の電力品質条件は、連系時用の電力品質条件よりも条件が緩く設定されており、基準電圧からの偏差が大きくても許容され、或いは、基準周波数からの偏差が大きくても許容される。

図４は、電力品質条件の例を説明する図である。尚、図４では電力の電圧を電力品質の判断指標として例示するが、電力の周波数を電力品質の判断指標とする場合についても同様である。図４では、基準電圧と、連系時用の電力品質条件の許容偏差、及び、自立時用の電力品質条件の許容偏差とを示している。図４に示すように、自立時用の電力品質条件の許容偏差は連系時用の電力品質条件の許容偏差よりも大きく設定されている。補助電源装置１０が交流線２の電圧源として機能して交流線２の電力品質を維持する役割を担っているとき、電力系統１が交流線２の電圧源として機能しているときに比べて電力品質が大きく変動することがあるため、多少の電力品質の悪化を許容し、その代わりに、発電装置２０から交流線２への電力供給が継続されることを優先している。

また、発電制御部２２は、工程＃２００において補助電源装置１０が連系運転状態で動作制御を行っていないと判定したとき、即ち、補助電源装置１０が自立運転状態で動作制御を行っていると判定したとき、工程＃２０２に移行して、品質監視部位２６での交流線２の電力品質が自立時用の電力品質条件を満たすか否かを判定する。そして、発電制御部２２は、品質監視部位２６での交流線２の電力品質が自立時用の電力品質条件を満足する場合には工程＃２０４に移行し、品質監視部位２６での交流線２の電力品質が自立時用の電力品質条件を満足しない場合には工程＃２０３に移行する。

そして、発電制御部２２は、工程＃２０４において、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力が負の電力とはならないように発電手段２１から交流線２への供給電力を調節する発電制御を行う。
これに対して、発電制御部２２は、工程＃２０３において、遮断器２５を開作動させて発電手段２１を交流線２から電気的に切断する。

以上のように、発電装置２０は、補助電源装置１０の電源制御部１２が上記自立運転状態で蓄電手段１１の動作の制御を行っているときは（即ち、交流線２の電力品質が主に補助電源装置１０によって維持されているときは）、補助電源装置１０が正常に動作していても交流線２の電力品質が大きく変動し得ることを考慮して、自らが交流線２から電気的に切断され難い自立時用の電力品質条件を設定している。その結果、電力系統１から交流線２への電力供給が正常に行われていないときには、発電装置２０ができる限り運転継続される。
これに対して、発電装置２０は、補助電源装置１０の電源制御部１２が上記連系運転状態で蓄電手段１１の動作の制御を行っているときは（即ち、交流線２の電力品質が主に電力系統１によって維持されているときは）、電力系統１から正常に電力供給が行われていれば交流線２の電力品質が大きく変動することはほとんど無い（即ち、電力品質が変動すれば、電力系統１から正常に電力供給が行われていないと即座に判定してもよい）ことを考慮して、自らが交流線２から電気的に切断され易くなる連系時用の電力品質条件を設定している。その結果、電力系統１から交流線２への電力供給が正常に行われているときは、発電装置２０が電力系統１の停電等に応じて電力系統１から電気的に切断され易くなるので、発電装置２０の単独運転が適切に防止される。
加えて、電力系統１から交流線２への電力供給が正常に行われているときに、自らが交流線２から電気的に切断され難い電力品質条件を設定していると、電力系統１の電圧が不安定になったときにも補助電源装置１０や発電装置２０が交流線２への出力を行うので、電力系統１側が安定状態に戻そうとするときの外乱となり、不安定状態が収束し難いことや、単独運転が防止できないなどの悪影響が出る。逆に、自立運転時は、補助電源装置１０や発電装置２０の出力が電力系統１には影響しないので、切断され難くすることにより、電力消費装置３０への給電が継続され、使用者の利便性が向上する。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態で例示した分散型電源システムの構成については適宜変更可能である。
例えば、図１では補助電源装置１０と遮断装置３とを分離して描いたが、補助電源装置１０の内部に遮断装置３が組み込まれていてもよい。
また、図４に示した電力品質条件は単に例示目的で記載したものであり、許容偏差の大きさは適宜設定可能である。また、基準となる電力品質に対して均等でない許容偏差を設定してもよい。例えば、基準となる電力品質としての基準電圧があるとき、その基準電圧を上回る側の許容偏差の大きさと下回る側の許容偏差の大きさとを異ならせてもよい（即ち、基準電圧：ＡＣ１００Ｖがあるとき、上回る側に５Ｖの許容偏差を設定し、下回る側に８Ｖの許容偏差を設定する等）。

＜２＞
上記実施形態では、発電装置２０が有する発電制御部２２が、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力が負の電力とはならないように発電手段２１から交流線２への供給電力を調節する発電制御を行うことを説明したが、発電制御部２２は、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力を負の電力にしないという条件を満たせば、発電手段２１から交流線２への供給電力を適宜変更できる。
例えば、発電手段２１の稼働率を向上させたいのであれば、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力を負の電力にしないという条件を満たしつつ、発電手段２１から交流線２への供給電力を最大にすればよい（即ち、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力が最小になり且つ負の電力とはならないように発電手段２１から交流線２への供給電力を調節すればよい）。
他にも、発電制御部２２は、発電手段２１から交流線２への供給電力を、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力を負の電力にしないという条件を満たすために許容される上述のような最大電力にするのではなく、その最大電力未満の電力に調節してもよい。例えば、発電手段２１が熱電併給装置として機能するとき、即ち、発電手段２１として用いられる燃料電池やエンジンの駆動力によって動作する発電機などから排出される熱を回収して熱消費装置（図示せず）で利用させるとき、その熱消費装置での熱需要に応じて発電手段２１の発電出力（即ち、発電手段２１から交流線２への供給電力）を調節してもよい。具体的な数値を挙げて説明すると、発電制御部２２は、第１接続箇所Ｐ１側から第２接続箇所Ｐ２へ向かう電力を負の電力にしないという条件を満たすために７００Ｗの発電出力が発電手段２１に許容されていたとしても、熱出力を抑制するという目的のために２５０Ｗの発電出力で発電手段２１を運転するような調節を行ってもよい。

本発明は、電力系統から交流線への電力供給が正常に行われていないときに、発電装置ができる限り運転継続されるような分散型電源システムに利用できる。

１ 電力系統
２ 交流線
３ 遮断装置
１０ 補助電源装置
１１ 蓄電手段
１１ａ 蓄電部
１１ｂ 電力変換回路部
１２ 電源制御部
１３ 電力供給状態判定部
１４ 第１情報通信部
１５ 状態監視部位
１６ 出力電力検出部
２０ 発電装置
２１ 発電手段
２１ａ 発電部
２１ｂ 電力変換回路部
２２ 発電制御部
２３ 電力検出部（電力品質検出部）
２４ 第２情報通信部
２５ 遮断器
２６ 品質監視部位
３０ 電力消費装置

Claims (4)

1. 電力系統に接続される交流線と、前記交流線の第１接続箇所に接続される蓄電手段を有する補助電源装置と、前記交流線の第２接続箇所に接続される発電手段を有する発電装置と、前記交流線の前記第２接続箇所に接続される電力消費装置とを備え、前記交流線に対する前記電力系統の接続箇所から見て下流側に向かって前記第１接続箇所と前記第２接続箇所とがその並び順で設けられている分散型電源システムであって、
   前記補助電源装置は、前記蓄電手段と、前記電力系統から前記交流線への電力供給が正常に行われている正常供給状態であるか或いは電力供給が正常に行われていない非正常供給状態であるかを判定する電力供給状態判定部と、前記電力系統側から前記電力消費装置へ向かう電力を正の電力とした場合、前記電力供給状態判定部の判定結果を参照して、前記正常供給状態であるとき前記電力系統側から前記第１接続箇所へ向かう電力が負の電力とはならないように前記蓄電手段から前記交流線への出力電力を調節する連系運転状態と、前記非正常供給状態であるとき前記交流線での電力品質が所定の電力品質条件を満足するように前記蓄電手段から前記交流線への出力電力を調節する自立運転状態とを切り換えて前記蓄電手段の動作を制御する電源制御部と、前記電源制御部が前記連系運転状態及び前記自立運転状態の何れの運転状態で前記蓄電手段の動作の制御を行っているかを示す運転情報を前記発電装置に対して伝達する第１情報通信部とを有し、
   前記発電装置は、前記発電手段と、前記補助電源装置から、前記電源制御部が前記連系運転状態及び前記自立運転状態の何れの運転状態で前記蓄電手段の動作制御を行っているかを示す前記運転情報を受け取る第２情報通信部と、前記第２情報通信部が受け取った前記運転情報を参照して、前記連系運転状態のときに前記第１接続箇所と前記第２接続箇所との間に設定される品質監視部位での前記交流線の電力品質が連系時用の電力品質条件を満足していれば及び前記自立運転状態のときに前記品質監視部位での前記交流線の電力品質が自立時用の電力品質条件を満足していれば、前記第１接続箇所側から前記第２接続箇所へ向かう電力が負の電力とはならないように前記発電手段から前記交流線への供給電力を調節する発電制御を行い、前記連系運転状態のときに前記品質監視部位での前記交流線の電力品質が前記連系時用の電力品質条件を満足していなければ及び前記自立運転状態のときに前記品質監視部位での前記交流線の電力品質が前記自立時用の電力品質条件を満足していなければ前記発電手段を前記交流線から電気的に切断する発電制御部とを有し、
   前記電力品質は電力の電圧及び周波数の少なくとも何れか一方であり、前記電力品質条件は基準となる電力品質から許容偏差内にあることを条件とし、前記自立時用の電力品質条件の前記許容偏差は前記連系時用の電力品質条件の前記許容偏差よりも大きく設定されている分散型電源システム。
2. 前記補助電源装置の前記第１情報通信部から前記発電装置の前記第２情報通信部に伝達される前記運転情報は、前記電力系統から前記交流線への電力供給が正常に行われている前記正常供給状態であるか或いは電力供給が正常に行われていない前記非正常供給状態であるかを示す情報である請求項１に記載の分散型電源システム。
3. 前記第１接続箇所よりも前記電力系統側の前記交流線の途中部位に設けられて、前記電力供給状態判定部が前記非正常供給状態であると判定したときには前記途中部位より下流側の前記交流線を前記電力系統から解列するように動作し、前記電力供給状態判定部が前記正常供給状態であると判定したときには前記途中部位より下流側の前記交流線と前記電力系統との電気的な接続を維持するように動作する遮断装置を備える請求項１又は２に記載の分散型電源システム。
4. 前記補助電源装置の前記第１情報通信部から前記発電装置の前記第２情報通信部に伝達される前記運転情報は、前記遮断装置が前記途中部位より下流側の前記交流線を前記電力系統から解列しているか或いは前記遮断装置が前記途中部位より下流側の前記交流線と前記電力系統との電気的な接続を維持しているかを示す情報である請求項３に記載の分散型電源システム。

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