JP2014168328A - 分散型電源の自立運転システム及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自立運転時の非常用発電機に対する逆潮流を防止し、非常用マイクログリッド系統内の負荷を安定して自立運転させる分散型電源の自立運転システムを提供する。
【解決手段】本発明の自立分散型電源の自立運転システムは、商用系統から電力が供給される給電系統の電力変動の補償を、蓄電池を用いて行う電力変換部と、自然エネルギーを用いた発電を行い、発電による電力を給電系統に供給する自然エネルギー発電機と、商用系統が給電系統と切り離された際、給電系統へ電力を供給する非常用発電機と、商用系統が給電系統と切り離され、非常用発電機と、自然エネルギー発電機と、蓄電池との電力とにより、給電系統に設けられた負荷を駆動する場合、非常用発電機の給電系統に対して出力する出力電力が第１の閾値以下となると自然エネルギー発電機から電力の供給を停止し、開始の条件となると自然エネルギー発電機からの電力の供給を再開する制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、分散型電源（マイクログリッド）の自立運転システム及びその方法に関する。

近年、分散型電源の負荷追従運転によって商用系統への負担を軽減する「マイクログリッド」への取り組みが活発化している。マイクログリッドの思想を取り込んだ分散型電源によるエネルギー供給システム（以下、単にマイクログリッドという）には、通常時は系統連系により商用系統からの買電量が一定となるように発電量を制御する連系運転を行い、停電等の非常時はマイクログリッド系統内に高品質な（電圧・周波数の変動が小さい）電力を供給する自立運転を行う負荷追従運転が求められている。

建物における電力供給の利便性を考慮すると、停電等の非常時において連系運転から自立運転への移行を、高品質な電力供給を保った状態で無瞬断で移行するためには、蓄電池及び非常用発電機などを備えるシステムを構築することが望ましい。
これにより、例えばコンピュータのような電力品質（電圧・周波数の変動）に比較的敏感な機器を含め、マイクログリッド系統内では、外部の停電の影響を内部の電力供給に全く受けることなく建物の継続運用が可能となる。

また、近年、ＣＯ_２削減を目的として、太陽光発電や風力発電に代表される自然エネルギーの活用が各分野において盛んに行われている。例えば、上述したマイクログリッドにおいて太陽光発電を有効に利用する方法として、通常時には商用系統の電源（商用電源）と連系してピークカット運転を行い、商用系統の電源が停電するなどの非常時において、ＢＣＰ（Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ Ｐｌａｎ、事業継続用計画）用の電源として利用することが考えられる。

しかし、太陽光や風力などの自然エネルギーを用いた自然エネルギー発電は、天候や環境の変化により、発電する電力が大きく変動する。
このため、停電時などのように商用電源からの電力供給が停止され、蓄電池、非常用発電機及び太陽光発電などの電力により自立運転が行われている場合、太陽光発電の供給する電力がマイクログリッド内の負荷の消費する電力より大きくなると非常用発電機に対して逆潮流が発生する。

この逆潮流が起こることにより、非常用発電機が自身に重故障が発生したとして、非常停止することになる。これにより、太陽光発電が停止し、マイクログリッド内の負荷に対して電力が供給されなくなり、負荷が停止する。
そのため、非常用発電機に対する逆潮流を検出して、太陽光発電による電力供給を停止させるマイクログリッドの自立運転システムがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−４８８４１号公報

図５を参照して従来のマイクログリッドの構成例を説明する。図５は、商用連系運転時に停電が発生した場合に無瞬断電力供給を行なうためのシステム構成の従来例を示す図である。
図５に示す電源システム９０においては、商用電源２００との連系運転時は、第１遮断器１９１とＡＣＳＷ（交流スイッチ）１２０が投入状態、第２遮断器１９２が開放状態となっている。また、太陽光発電や電力負荷の変動に応じて、ＩＮＶ（インバータ）１３５を介して蓄電池１３０の出力制御を行うことにより、ピークカット運転を行い、重要負荷１５０、保安負荷１６０、防災負荷１７０及び一般負荷１８０に対して電力の供給を行う。電圧検出部１８１は、受電点Ｒ１の電力を検出する。

一方、電圧検出部１８１が受電点Ｒ１の電圧を検出し、停電時であることが検出されると、第１遮断器１９１及び受電点遮断器２０１を開放する。また、無停電電源装置１００Ｂにおいて、ＡＣＳＷ１２０は電圧低下を検出して開放し、第１遮断器１９１の開放を示す状態信号によって非常用発電機１９０が起動を開始し、重要負荷に対して無瞬断による自立範囲（Ａ）内に対して電源供給を行う。非常用発電機１９０の起動後は、第２遮断器１９２とＡＣＳＷ１２０を投入することにより、かつ太陽電池１４０による太陽光発電出力を活用しながら、制御部９０２が自立範囲（Ｂ）の範囲内における自立運転を行う。

また、商用系統の電源（商用電源２００）における停電が長期化することにより、非常用発電機１９０の燃料が枯渇した場合、蓄電池１３０の残量が継続する限り、自立範囲（Ａ）における自立運転が継続される。
重要負荷の消費する電力値が太陽光発電出力より少ない状態となり、非常用発電機１９０に対する逆潮流が発生した場合、この非常用発電機１９０が周波数一定制御を行っていない場合、発電機の回転数が上昇する。
周波数検出部９０３は、この非常用発電機１９０の出力する電力の周波数の上昇を検出し、この周波数に対応してＰＣＳ９０１に対し、出力電力を低下させる出力電力指令を出力する。これにより、非常用発電機１９０に対する逆潮流を一定量の範囲で制限することができる。

上述したように、従来例においては、非常用発電機１９０に対し、一定量の範囲で逆潮流の制限を行っている。しかしながら、非常用発電機１９０への逆潮流が完全に除去されている訳ではないため、非常用発電機１９０の構成によっては、非常用発電機１９０が異常動作を起こして重故障停止する。
また、非常用発電機１９０が周波数の一定制御を行う構成である場合、周波数検出部９０３が逆潮流を検出することができず、非常用発電機１９０が重故障停止する。
いずれにしても、非常用発電機１９０に対して逆潮流が発生し、この逆潮流により非常用発電機１９０が停止した後に太陽光発電出力が停止し、重要負荷１５０、保安負荷１６０、防災負荷１７０及び一般負荷１８０が停止する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、自立運転時において非常用発電機に対する逆潮流を防止し、非常用マイクログリッド系統内の負荷を安定して自立運転させることを可能とする分散型電源の自立運転システム及びその方法を提供することを目的とする。

本発明の自立分散型電源の自立運転システムは、商用系統（商用電源）からの電力供給を軽減する分散型電源の自立運転システムであり、前記商用系統と系統連系して、前記商用系統から電力が供給される給電系統（給電ライン）における電力変動の補償を、蓄電池を用いて行う電力変換部と、自然エネルギーを用いた発電を行い、当該発電による電力を前記給電系統に対して供給する自然エネルギー発電機と、前記商用系統が前記給電系統と切り離された際、当該給電系統に対して電力を供給する非常用発電機と、前記商用系統が前記給電系統と切り離され、前記非常用の発電機の出力する発電電力と、前記自然エネルギー発電機の発電電力と、前記蓄電池の電力とにより、前記給電系統に設けられた負荷力を供給する場合、前記自然エネルギー発電機の運転の制御において、前記非常用発電機の前記給電系統に対して出力する出力電力が第１の閾値以下となると前記自然エネルギー発電機からの電力の供給を停止し、前記給電系統に対して前記自然エネルギー発電機からの電力の供給を開始する予め設定された条件となると前記自然エネルギー発電機からの電力の供給を再開する制御部とを備えることを特徴とする。

本発明の自立分散型電源の自立運転システムは、前記制御部が、前記非常用発電機の出力する電力が前記第１の閾値より大きい第２の閾値以上となると、前記自然エネルギー発電機から前記給電系統に対して電力の供給を再開する、ことを特徴とする。

本発明の自立分散型電源の自立運転システムは、前記第１の閾値が、前記非常用発電機の逆潮流となる電力と当該電力に対して予め設定されたマージンを加算した電力値であり、前記第２の閾値が、前記第１の閾値に対して少なくとも前記自然エネルギー発電機の実効最大電力を加算した電力であることを特徴とする。

本発明の自立分散型電源の自立運転システムは、前記制御部が、前記非常用発電機の出力する電力が前記第１の閾値以下となり、前記自然エネルギー発電機からの電力の供給を停止した時点から、予め設定した停止時間を超え、かつ非常用発電機の出力電力が停止閾値電力以上となると前記自然エネルギー発電機から前記給電系統に対して電力の供給を再開する、ことを特徴とする。

本発明の自立分散型電源の自立運転システムは、前記停止時間が、前記負荷の単位時間における消費電力に対応させ、前記停止時間を設定することを特徴とする。

本発明の自立分散型電源の自立運転方法は、商用系統からの電力供給を軽減する分散型電源の自立運転方法であり、前記商用系統と系統連系して、前記商用系統から電力が供給される給電系統における電力変動の補償を、蓄電池を用いて行う電力変換過程と、自然エネルギーを用いた発電を行い、当該発電による電力を前記給電系統に対して供給する自然エネルギー発電過程と、前記商用系統が前記給電系統と切り離された際、非常用発電機から当該給電系統に対して電力を供給する非常用発電過程と、前記商用系統が前記給電系統と切り離され、前記非常用発電機の出力する発電電力と、前記自然エネルギー発電過程による発電電力と、前記電力変換過程による電力とにより、前記給電系統に設けられた負荷力を供給する場合、前記自然エネルギー発電機の運転の制御において、前記非常用発電機の前記給電系統に対して出力する出力電力が第１の閾値以下となると前記自然エネルギー発電過程による電力の供給を停止し、前記給電系統に対して前記自然エネルギー発電機からの電力の供給を開始する予め設定された条件となると前記自然エネルギー発電機からの電力の供給を再開する制御過程とを含むことを特徴とする。

この発明によれば、非常用発電機の発電電力及び自然エネルギー発電機の発電電力を用いる自立運転中において、非常用マイクログリッド系統内における負荷の消費電力に対して自然エネルギー発電機の発電電力が大きい場合においても、非常用発電機に対する逆潮流を防止し、非常用マイクログリッド系統内の負荷を安定して自立運転させることを可能とする分散型電源の自立運転システム及びその方法を提供することを目的とする。

この発明の第１の実施形態による分散型電源の自立運転システム１０の構成例を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態における自立運転システム１０における太陽電池１４０から給電経路４００への電力の供給制御を説明する波形図である。 第２の実施形態による自立運転システム１０における太陽電池１４０から給電経路４００への電力の供給制御を説明する波形図である。 この発明の第３の実施形態による分散型電源の自立運転システム１０Ａの構成例を示す図である。 商用連系運転時の停電時の無瞬断電力供給を行なうためのシステム構成の従来例を示す図である

＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、この発明の第１の実施形態による分散型電源の自立運転システム（以下、自立運転システム１０）の構成例を示す図である。図１において、１００は無停電電源装置、１０１は入力部、１０２は出力部、１０３は電力検出部、１１０は制御部、１２０は交流スイッチ（ＡＣＳＷ）、１３０は蓄電池、１３５はＩＮＶ（インバータ、電力変換部）、１４０は太陽電池、をそれぞれ示す。また、１４５はＰＣＳ（パワーコンディショナ）、１５０は重要負荷、１６０は保安負荷、１７０は防災負荷、１８０は一般負荷、１８１は電圧検出部、電力検出部１８２、１９０は非常用発電機、１９１は第１遮断器、１９２は第２遮断器、をそれぞれ示す。また、２００は商用電源、２０１は受電点遮断器、Ｒ１は受電点、４００は給電ライン（給電系統）、をそれぞれ示す。この図１において、自立運転システム１０は、商用連系運転（商用系統と自身とが系統連系を行う運転）時の停電時において、無停電電源装置１００により、重要負荷１５０に対して無瞬断電力供給を行なう。

なお、図１において、重要負荷１５０を含み、停電直後と非常用発電機１９０が燃料枯渇により発電不能となった後の第１の自立範囲（Ａ）、停電時に非常用発電機１９０の運転中に自立する範囲である第２の自立範囲（Ｂ）が定義されている。第１の自立範囲（Ａ）は、自立運転システム１０のうち、商用電源２００側からみて入力部１０１を含み、当該入力部１０１よりも後段側に接続される各構成を含んでいる。また、第２の自立範囲（Ｂ）は、第１遮断器１９１を含み、当該第１遮断器１９１よりも後段側に接続される各構成を含んでいる。

自立運転システム１０は、無停電電源装置１００、電力検出部１０３、パワーコンディショナ１４５、太陽電池１４０、重要負荷１５０、保安負荷１６０、防災負荷１７０、一般負荷１８０、電圧検出部１８１、電力検出部１８２、非常用発電機１９０、第１遮断器１９１、及び第２遮断器１９２を含んで構成される。
一般負荷１８０は、商用系統である商用電源２００による給電ラインに受電点Ｒ１を介して接続され、給電ラインが停電その他の異常状態に陥った時には、受電点遮断器２０１により給電が遮断される。
保安負荷１６０、及び防災負荷１７０は、保安用途の負荷や防災用途の負荷などであり、重要度の高い負荷であって、給電ライン４００に接続されている。給電ライン４００は、第１遮断器１９１を介して一般負荷１８０と同様に、受電点Ｒ１に接続される。

この給電ライン４００には、第２遮断器１９２を介して非常用発電機１９０が接続されるとともに、交流スイッチ１２０を介して重要負荷１５０が接続される。この重要負荷１５０は、給電ライン４００が停電したときには非常用発電機１９０から電力が供給される。重要負荷１５０は、例えばサーバーなどであり、保安負荷１６０、及び防災負荷１７０よりさらに重要度の高い負荷である。この重要負荷１５０の接続ラインには、給電ライン４００が停電し、さらに非常用発電機１９０が停止しても自立運転を可能にするため、インバータ１３５を介して蓄電池１３０が接続されるとともに、パワーコンディショナ１４５を介して太陽電池１４０が接続される。

非常用発電機１９０は、重油やその他の燃料を動力源とし、商用電源２００の給電ラインが停電その他の異常状態に陥った時に起動される。非常用発電機１９０は、異常発生中は継続して運転され、第２の自立範囲（Ｂ）内において、商用電源２００に代わって保安負荷１６０、防災負荷１７０及び重要負荷１５０に電力供給する。また、商用電源２００の給電ラインが長時間にわたり異常状態が継続して、非常用発電機１９０が長時間運転を継続すると、燃料枯渇（燃料切れ）になり、運転停止に至る。なお、非常用発電機１９０の燃料切れ後においても、太陽電池１４０による発電が維持され、蓄電池１３０が蓄電している状態である限りは、第１の自立範囲（Ａ）内で重要負荷１５０への電力供給が継続される。

電力検出部１０３は、例えば、非常用発電機１９０の出力と第２遮断器１９２との間に設けられている。
この電力検出部１０３は、非常用発電機１９０が稼働している際、第２遮断器１９２を介して給電ライン４００への供給電力の電力値を測定し、測定した電力（以下、測定電力値とする）を制御部１１０に対して送信する。

蓄電池１３０は、例えば、充電及び放電を繰り返して行うことが可能なコンデンサや二次電池などであり、インバータ１３５を介して重要負荷１５０の接続ラインに接続される。蓄電池１３０は、商用電源２００、太陽電池１４０、及び非常用発電機１９０により適宜充電され、保安負荷１６０、防災負荷１７０及び重要負荷１５０に対し（第２の自立範囲（Ｂ）内で自立運転している場合）、または重要負荷１５０（第１の自立範囲（Ａ）内で自立運転している場合）に対して放電する。

インバータ１３５は、交流と直流との間を双方向に電力変換する双方向型の電力変換装置である。インバータ１３５は、給電ライン４００の電力変動の補償を蓄電池１３０の電力を用いて行う。インバータ１３５は、商用電源２００、太陽電池１４０、及び非常用発電機１９０から蓄電池１３０を充電するときの動作モードでは交流を直流に変換し、重要負荷１５０に蓄電池１３０から放電するときの動作モードでは直流を交流に変換する。なお、このインバータ１３５は、二次電池の充放電を制御するための充放電制御回路を内蔵する。この充放電制御回路は、後述する制御部１１０からの蓄電池指令値（制御指令値）が入力され、蓄電池指令値に応じて蓄電池１３０を構成する二次電池の充放電をコントロールする。

太陽電池１４０は、パワーコンディショナ１４５を介して重要負荷１５０の接続ラインに接続され、一般負荷１８０、保安負荷１６０、防災負荷１７０、及び重要負荷１５０に独立して発電出力を供給するものである。パワーコンディショナ１４５は、重要負荷１５０の接続ラインの所定の周波数や電圧に適合していない太陽電池１４０の直流出力を所定の交流電力に変換し、周波数や電圧を給電ラインの電力に適合させる。また、本実施形態において、太陽電池１４０を用いているが、自然エネルギーを用いた発電機（自然エネルギー発電機）であれば良く、例えば風力発電、水力発電などによる発電機を用いてもよい。

第１遮断器１９１は、一般負荷１８０が接続される商用電源２００の給電ラインが給電状態にある通常の負荷運転時に投入され、商用電源２００の給電ラインが停電状態になると開放（遮断）される。
第２遮断器１９２は、第１遮断器１９１が投入されて商用電源２００の給電ラインが給電状態にあるとき開放され、商用電源２００の給電ラインが停電状態となって非常用発電機１９０の電圧が確立する（接続ラインの所定の電圧に達する）と投入される。この第２遮断器１９２が投入されると、非常用発電機１９０の発電出力が保安負荷１６０、防災負荷１７０、及び重要負荷１５０に給電される。また、非常用発電機１９０が停止すると第２遮断器１９２は開放される。

電圧検出部１８１は、商用電源２００の給電ラインが停電しているか否かの検出を行い、第１遮断器１９１、第２遮断器１９２の投入／開放、非常用発電機１９０の起動／停止の制御を行う。電圧検出部１８１は、商用電源２００の給電ラインが停電すると、受電点遮断器２０１の非導通を検出して、第１遮断器１９１を開放するとともに、非常用発電機１９０を起動し、非常用発電機１９０の電圧確立後、第２遮断器１９２を投入する。電力検出部１８１は、商用電源２００の給電ラインの停電が復旧すると、受電点遮断器２０１の導通を検出して、第１遮断器１９１を投入するとともに、第２遮断器１９２を開放して非常用発電機１９０を停止する。

電力検出部１８２は、受電点Ｒ１において、重要負荷１５０を含む総負荷（ただし、蓄電池１３０、太陽電池１４０、非常用発電機１９０からの電力供給分は除く）による消費電力を検出する総負荷消費電力検出手段として機能する。電力検出部１８２は、検出した検出値（受電点電力とする）を制御部１１０に送信する。

第１の自立範囲（Ａ）内には、制御部１１０、交流スイッチ１２０、インバータ１３５、蓄電池１３０、太陽電池１４０、パワーコンディショナ１４５及び重要負荷１５０が含まれる。商用電源２００が健全な状態（復帰状態も含む）であり、第１の自立範囲（Ａ）に電力供給が必要であるとき、交流スイッチ１２０において順方向に潮流が流れる。これにより、蓄電池１３０、重要負荷１５０は、交流スイッチ１２０を介して、商用電源２００からの交流電力が供給される。

一方、商用電源２００が停電状態になると、交流スイッチ１２０が遮断状態になり、商用電源２００からの交流電力の供給が停止される。また、商用電源２００に異常が発生すると、停電状態と同様に交流スイッチ１２０が遮断状態になり、商用電源２００からの交流電力の供給が停止される。この場合、蓄電池１３０からの電力が出力部１０２を介して重要負荷１５０に対して供給される。その後、非常用発電機１９０が発電を開始すると、非常用発電機１９０からの電力が第２遮断器１９２、交流スイッチ１２０を介して重要負荷１５０に対して一旦供給される。また、第２の自立範囲（Ｂ）における保安負荷１６０、及び防災負荷１７０には、非常用発電機１９０からの電力が供給される。その後、非常用発電機１９０が発電を停止すると、交流スイッチ１２０が遮断され、再び蓄電池１３０からの電力が出力部１０２を介して重要負荷１５０に対して供給される。

また、第１の自立範囲（Ａ）内において、蓄電池１３０が放電し、あるいは太陽電池１４０が出力して余剰電力が発生している場合、交流スイッチ１２０において逆方向に潮流が流れる。これにより、商用電源２００からの交流電力の供給が停止されている場合であっても、蓄電池１３０、太陽電池１４０から第２の自立範囲（Ｂ）における保安負荷１６０、防災負荷１７０に対する給電を行うことができる。

無停電電源装置１００は、入力部１０１と出力部１０２との間に設けられた交流スイッチ１２０、蓄電池１３０、インバータ１３５及び制御部１１０を含んで構成される。インバータ１３５は、交流スイッチ１２０と蓄電池１３０との間に設けられている。この制御部１１０は、より上位のコントローラなどによる制御を受けるように構成することもできるが、本実施形態では制御部１１０が無停電電源装置１００の制御を行うものとする。

制御部１１０は本発明に係る自立運転システム１０の各制御を行うためのメインコントローラである。制御部１１０は、例えばＣＰＵ（中央処理演算装置）やＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）等を備える汎用の情報処理装置により構成される。制御部１１０は、ＣＰＵが予めＲＯＭに記憶させたプログラムをＲＡＭ上で実行することにより、入力された所定情報（検出値）に基づいて所定ブロックへの命令（制御指令値等）を出力する動作を行う。
制御部１１０は、交流スイッチ１２０、パワーコンディショナ１４５、インバータ１３５の充放電制御回路に対して、制御信号、制御指令値を出力し、それぞれを制御する。

また、制御部１１０は、内部に内部記憶部１１０ａを有している。この内部記憶部１１０ａには、停止閾値電力Ｐ１と、停止閾値電力Ｐ１より大きい起動閾値電力Ｐ２との２つの太陽電池１４０の発電電力を給電ライン４００に供給するか否かを判定するための閾値電力が、予め書き込まれて記憶されている。

停止閾値電力Ｐ１は、非常用発電機１９０に対して逆潮流が発生する、この非常用発電機１９０の出力する非常用発電機出力電力Ｐｍの下限値Ｐｍｉｎに対してマージンαを加算した電力値（Ｐｍｉｎ＋α）に設定する。このマージンαは、例えば、制御部１１０が非常用発電機出力電力Ｐｍと停止閾値電力Ｐ１とを比較し、非常用発電機出力電力Ｐｍが停止閾値電力Ｐ１以下となりパワーコンディショナ１４５に対して、ＰＣＳ停止指令を出力して、パワーコンディショナ１４５が給電ライン４００に対して電力の供給を停止するまでに要する停止時間において、非常用発電機出力電力Ｐｍが低下する電力値である。この停止時間に低下する電力値は、予め実機により実験を行い、複数の状況において停止時間の間に低下する値の最大値を求め、この最大値あるいは最大値より若干大きい電力値（例えば、最大値の１０５％など）を用いる。

一方、起動閾値電力Ｐ２は、停止閾値電力Ｐ１に対し、太陽電池１４０の実効最大電力を加算した電力値、あるいは若干大きい電力値（例えば、太陽電池１４０の実効最大電力値の１０５％を加算した電力値）を用いる。これにより、非常用発電機出力電力Ｐｍが起動閾値電力Ｐ２超え、太陽電池１４０から電力が給電ライン４００に対して供給された際、給電ライン４００に太陽電池１４０から供給される電力値が実効最大電力であっても、非常用発電機出力電力Ｐｍが停止閾値電力Ｐ１以下となることは無い。これにより、制御部１１０がパワーコンディショナ１４５に対して、給電ライン４００への太陽電池１４０の発電電力の供給を停止させるＰＣＳ停止指令、及び給電ライン４００への太陽電池１４０の発電電力の供給を開始させるＰＣＳ起動指令の各々を頻繁に出力することがなく、チャタリング動作を防止することができる。

次に、図２は、第１の実施形態における自立運転システム１０の太陽電池１４０から給電ライン４００に対する給電の起動及び停止の制御を説明する波形図である。この図２において、縦軸が非常用発電機出力電力（単位ｋＷ）を示し、横軸が時間（ｔ）を示している。
図２を用いて、図１に示す自立運転システム１０における太陽電池１４０から給電ライン４００に対する給電の起動及び停止の制御について説明する。ここで、商用電源２００の給電ラインが停電し、かつ非常用発電機１９０の出力する電力、蓄電池１３０の放電による電力と、太陽電池１４０の発電電力とにより、第１の自立範囲（Ａ）内における自立運転が行われている状態である。また、パワーコンディショナ１４５が給電ライン４００に対して、太陽電池１４０の発電電力を供給している状態から説明を行う。また、重要負荷１５０に対して供給される電力より、太陽電池１４０の実効最大電力が大きいことを前提として以下の説明を行う。また、制御部１１０は、停止閾値電力Ｐ１及び起動閾値電力Ｐ２の各々と、非常用発電機出力電力Ｐｍとの比較を周期的に行う。

時刻ｔ１：
制御部１１０は、内部記憶部１１０ａから停止閾値電力Ｐ１及び起動閾値電力Ｐｍが停止閾値電力２の各々を読み出す。そして、制御部１１０は、読み出した停止閾値電力Ｐ１及び起動閾値電力Ｐ２の各々と、電力検出部１０３から供給される非常用発電機１０３の出力する非常用発電機出力電力Ｐｍとの比較を行う。
ここで、制御部１１０は、非常用発電機電力Ｐｍが停止閾値電力Ｐ１を超えていることを検出し、かつパワーコンディショナ１４５が起動状態にあるため、パワーコンディショナ１４５に対して制御指令の出力を行わない。
これにより、パワーコンディショナ１４５は、太陽電池１４０の発電電力を給電ラインに対して供給する。
この結果、給電ライン４００に対しては、非常用発電機１９０、蓄電池１３０及び太陽電池１４０の各々から電力の供給が行われる（時刻ｔ１から時刻ｔ３の間、パワーコンディショナ１４５が運転状態）。

時刻ｔ２：
制御部１１０は、読み出した停止閾値電力Ｐ１及び起動閾値電力Ｐ２の各々と、電力検出部１０３から供給される非常用発電機１０３の出力する非常用発電機出力電力Ｐｍとの比較を行う。
制御部１１０は、非常用発電機電力Ｐｍが起動閾値電力Ｐ２未満であり、かつ停止閾値電力Ｐ１を超えていることを検出する。
また、制御部１１０は、停止閾値電力Ｐ１を超えており、かつパワーコンディショナ１４５が起動状態にあるため、パワーコンディショナ１４５に対して制御指令の出力を行わない。

時刻ｔ３：
制御部１１０は、停止閾値電力Ｐ１及び起動閾値電力Ｐ２の各々と、電力検出部１０３から供給される非常用発電機出力電力Ｐｍとの比較を行う。
ここで、制御部１１０は、非常用発電機出力電力Ｐｍが停止閾値電力Ｐ１以下となったことを検出する。
そして、制御部１１０は、パワーコンディショナ１４５が起動状態にあるため、非常用発電機１９０に対して給電ライン４００から逆潮流が発生するとして、パワーコンディショナ１４５を停止させるの制御指令である停止指令を、パワーコンディショナ１４５に対して出力する。

この停止指令が供給されることにより、パワーコンディショナ１４５は、太陽電池１４０の発電電力を給電ライン４００に対して供給する動作を停止する。これにより、給電ライン４００に対する太陽電池１４０の発電した電力の供給が行われなくなり、非常用発電機１９０に対して給電ライン４００から逆潮流が防止される。
この結果、給電ライン４００に接続された重要負荷１５０を含めた負荷には、非常用発電機１９０及び蓄電池１３０から電力の供給が行われる（時刻ｔ３から時刻ｔ５の間、パワーコンディショナ１４５が停止状態）。

時刻ｔ４：
制御部１１０は、停止閾値電力Ｐ１及び起動閾値電力Ｐ２の各々と、電力検出部１０３から供給される非常用発電機出力電力Ｐｍとの比較を行う。
ここで、制御部１１０は、非常用発電機出力電力Ｐｍが停止閾値電力Ｐ１を超えており、起動閾値電力Ｐ２未満であることを検出する。
また、制御部１１０は、非常用発電機出力電力Ｐｍが起動閾値電力Ｐ２未満であるため、パワーコンディショナ１４５に対し、停止指令及び起動指令のいずれの制御指令も出力しない。

時刻ｔ５：
制御部１１０は、停止閾値電力Ｐ１及び起動閾値電力Ｐ２の各々と、電力検出部１０３から供給される非常用発電機出力電力Ｐｍとの比較を行う。
ここで、制御部１１０は、非常用発電機出力電力Ｐｍが停止閾値電力Ｐ１を超えており、かつ起動閾値電力Ｐ２以上であることを検出する。
そして、制御部１１０は、パワーコンディショナ１４５が停止状態にあるため、パワーコンディショナ１４５を起動させるの制御指令である起動指令を、パワーコンディショナ１４５に対して出力する。

この起動指令が供給されることにより、パワーコンディショナ１４５は、給電ライン４００に対する太陽電池１４０の発電電力の供給を開始（すなわち再開）する。
この結果、給電ライン４００に接続された重要負荷１５０を含めた負荷には、非常用発電機１９０、蓄電池１３０及び太陽電池１４０から電力の供給が行われる。

時刻ｔ６：
制御部１１０は、読み出した停止閾値電力Ｐ１及び起動閾値電力Ｐ２の各々と、電力検出部１０３から供給される非常用発電機１０３の出力する非常用発電機出力電力Ｐｍとの比較を行う。
制御部１１０は、非常用発電機電力Ｐｍが起動閾値電力Ｐ２未満であり、かつ停止閾値電力Ｐ１を超えていることを検出する。
また、制御部１１０は、停止閾値電力Ｐ１を超えており、かつパワーコンディショナ１４５が起動状態にあるため、パワーコンディショナ１４５に対して制御指令の出力を行わない。

上述したように、本実施形態では、太陽電池１４０から給電ライン４００への電力の供給処理において、停止閾値電力Ｐ１と起動閾値電力Ｐ２との電力値の異なる２つの閾値を用い、給電ライン４００への太陽電池１４０からの電力の供給を、パワーコンディショナ１４５の停止及び起動の各々の状態の遷移を制御している。
これにより、本実施形態によれば、パワーコンディショナ１４５を停止させる非常用発電機出力電力Ｐｍを停止閾値電力Ｐ１により判定し、パワーコンディショナ１４５を起動させる非常用発電機出力電力Ｐｍを、停止閾値電力Ｐ１よりも大きい電力である起動閾値電力Ｐ２により判定するため、パワーコンディショナ１４５の起動及び停止を短い間隔で行うチャタリングが無くなるため、パワーコンディショナ１４５などの劣化を抑制しつつ、非常用発電機１９０に対する逆潮流を防止するとが可能となる。

＜第２の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施形態における分散型電源の自立運転システム（以下、自立運転システム１０）は、図１に示す第１の実施形態と構成は同様である。
以下、第２の実施形態の第１の実施形態と異なる点について説明する。
第２の実施形態による分散型電源の自立運転システム１０が第１の実施形態と異なる点は、制御部１１０がパワーコンディショナ１４５を停止から起動させる際、停止してからの経過時間を用いることである。すなわち、第１の実施形態においては、制御部１１０が、非常用発電機出力電力Ｐｍが停止閾値電力Ｐ１以下となった場合にパワーコンディショナ１４５を停止させ、非常用発電機出力電力Ｐｍが起動閾値電力Ｐ２以上となるとパワーコンディショナ１４５を起動させていた。

一方、第２の実施形態においては、制御部１１０が、非常用発電機出力電力Ｐｍが停止閾値電力Ｐ１以下となった場合にパワーコンディショナ１４５を停止させ、停止されてから所定の時間（停止時間）Ｔｓが経過するとパワーコンディショナ１４５を起動させる。このため、制御部１１０における内部記憶部１１０ａには、停止閾値電力Ｐ１及び時間Ｔｓが予め書き込まれて記憶されている。この時間Ｔｓは、所定の時間として設定されており、例えば、給電ライン４００に接続される負荷（重要負荷１５０、保安負荷１６０、防災負荷１７０など）の消費電力の量に対応させて設定されている。すなわち、太陽電池の発電する電力量が低下した際、消費電力量が大きいほど負荷が影響を受けるため、消費電力量が大きいほど時間Ｔｓを短くし、一方、消費電力量が小さいほど時間Ｔｓを長くする。

また、制御部１１０は、内部にカウンター（計数器）を有しており、このカウンターにより、パワーコンディショナ１４５が停止してから（パワーコンディショナ１４５の停止指令を出力してから）の時間のカウント（計数）を行う。そして、制御部１１０は、カウントしたカウント（計数）値と、時間Ｔｓとの比較を行い、カウント値が時間Ｔｓ以上となると、パワーコンディショナ１４５の運転を停止させる。

次に、図３は、第２の実施形態における自立運転システム１０の太陽電池１４０から給電ライン４００に対する給電の起動及び停止の制御を説明する波形図である。この図３において、縦軸が非常用発電機出力電力（単位ｋＷ）を示し、横軸が時間（ｔ）を示している。
図３を用いて、図１に示す自立運転システム１０における太陽電池１４０から給電ライン４００に対する給電の起動及び停止の制御について説明する。ここで、商用電源２００の給電ラインが停電し、かつ非常用発電機１９０の出力する電力、蓄電池１３０の放電による電力と、太陽電池１４０の発電電力とにより、第１の自立範囲（Ａ）内における自立運転が行われている状態である。また、パワーコンディショナ１４５が給電ライン４００に対して、太陽電池１４０の発電電力を供給している状態から説明を行う。また、重要負荷１５０に対して供給される電力より、太陽電池１４０の実効最大電力が大きいことを前提として以下の説明を行う。また、制御部１１０は、停止閾値電力Ｐ１と非常用発電機出力電力Ｐｍとの比較を周期的に行い、パワーコンディショナ１４５が停止した後、パワーコンディショナ１４５が停止してからの経過時間と、時間Ｔｓとの比較を行う。

時刻ｔ１１：
制御部１１０は、内部記憶部１１０ａから停止閾値電力Ｐ１及び時間Ｔｓの各々を読み出す。そして、制御部１１０は、読み出した停止閾値電力Ｐ１と、電力検出部１０３から供給される非常用発電機１０３の出力する非常用発電機出力電力Ｐｍとの比較を行う。
このとき、制御部１１０は、非常用発電機出力電力Ｐｍが停止閾値電力Ｐ１以下となったことを検出する。
そして、制御部１１０は、パワーコンディショナ１４５が起動状態にあるため、パワーコンディショナ１４５を停止させるの制御指令である停止指令を、パワーコンディショナ１４５に対して出力する。

この停止指令が供給されることにより、パワーコンディショナ１４５は、太陽電池１４０の発電電力を給電ライン４００に対して供給する動作を停止する。
この結果、給電ライン４００に接続された重要負荷１５０を含めた負荷には、非常用発電機１９０及び蓄電池１３０から電力の供給が行われる（時刻ｔ１１から時刻ｔ１３の間、パワーコンディショナ１４５が停止状態）。これにより、給電ライン４００に対する太陽電池１４０の発電した電力の供給が行われなくなり、非常用発電機１９０に対して給電ライン４００から逆潮流が防止される。
また、制御部１１０は、制御指令である停止指令をパワーコンディショナ１４５に対して出力した際、内部のタイマーをリセットした（「０」とした）後、このタイマーによるカウントを開始する。

時刻ｔ１２：
制御部１１０は、タイマーのカウントした時間が時間Ｔｓ未満であるため、すなわち、太陽電池１４０から給電ライン４００への電力の供給を停止してから時間Ｔｓが経過していないため、パワーコンディショナ１４５に対する起動指令の出力を行わない。

時刻ｔ１３：
制御部１１０は、内部のカウンターのカウント値が、内部記憶部１１０ａの時間Ｔｓを超え、かつ非常用発電機１９０の出力電力が停止閾値電力Ｐ１以上となった場合、パワーコンディショナ１４５を起動させる。
これにより、パワーコンディショナ１４５は、太陽電池１４０の発電電力を給電ライン４００に対して供給する。
この結果、この結果、給電ライン４００に接続された重要負荷１５０を含めた負荷には、非常用発電機１９０、蓄電池１３０及び太陽電池１４０から電力の供給が行われる（時刻ｔ１３から、パワーコンディショナ１４５が起動状態）。

上述したように、本実施形態では、太陽電池１４０の発電電力を給電ライン４００に対して供給する処理において、非常用発電機出力電力Ｐｍが停止閾値電力Ｐ１以下となった場合に太陽電池１４０から給電ライン４００に対する電力の供給を停止させる。そして、太陽電池１４０から給電ライン４００に対する電力の供給を停止させてから時間Ｔｓが経過し、かつ非常用発電機１９０の出力電力が停止閾値電力Ｐ１以上となると、太陽電池１４０から給電ライン４００に対する電力の供給を開始する制御を行っている。

これにより、本実施形態によれば、パワーコンディショナ１４５を停止させる非常用発電機出力電力Ｐｍを停止閾値電力Ｐ１により判定し、パワーコンディショナ１４５を起動させる場合、停止させてから所定の時間Ｔｓが経過し、かつ非常用発電機１９０の出力電力が停止閾値電力Ｐ１以上となったことにより判定するため、パワーコンディショナ１４５が停止してから起動するまでの時間を一定時間確保することができる。これにより、パワーコンディショナ１４５の起動及び停止を短い間隔で行うチャタリング処理が無くなるため、パワーコンディショナ１４５などの劣化を抑制しつつ、非常用発電機１９０に対する逆潮流を防止することが可能となる。

＜第３の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。図４は、この発明の第３の実施形態による分散型電源の自立運転システム（以下、自立運転システム１０Ａ）の構成例を示す図である。図４の第３の実施形態による自立運転システム１０Ａにおいて、図１の第１及び第２の実施形態と異なる点は、給電ライン４００とパワーコンディショナ１４５との間にスイッチ１４２が介挿されていることである。また、図１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

第１の実施形態及び第２の実施形態の自立運転システム１０においては、非常用発電機１９０から給電ライン４００に対する電力の供給を停止させる場合、パワーコンディショナ１４５を停止させて、太陽電池１４０からの発電電力を給電ライン４００に対して出力させないようにしていた。
この第３の実施形態においては、パワーコンディショナ１４５を停止及び起動により給電ラインへ４００の太陽電池１４０からの電力の供給制御を行わず、スイッチ１４２をオンオフすることにより、パワーコンディショナ１４５の出力する太陽電池１４０の発電電力を給電ライン４００に供給するか否かの制御を行う。

次に、第１の実施形態と同様に、停止閾値電力Ｐ１と起動閾値電力Ｐ２とを用いた、太陽電池１４０から給電ライン４００に対する電力供給の停止及び開始の制御を行う場合を以下に説明する。
商用電源２００の給電ラインが停電し、非常用発電機１９０、蓄電池１３０及び太陽電池１４０から給電ライン４００への電力供給により、第１の自立範囲（Ａ）内における自立運転が行われている。このとき、制御部１１０Ａは、太陽電池１４０から給電ライン４００への電力の供給制御を以下の様に行う。

制御部１１０Ａは、電力検出部１０３から供給される非常用発電機出力電力Ｐｍが停止閾値電力Ｐ１以下となった場合、非常用発電機１９０に対して給電ライン４００から逆潮流が発生するとして、スイッチ１４２をオフし、パワーコンディショナ１４５を給電ライン４００から切り離して（すなわち、太陽電池１４０の運転を停止させ）、太陽電池１４０からの給電ライン４００に対する電力の供給を停止する。これにより、給電ライン４００に対する太陽電池１４０の発電した電力の供給が行われなくなり、非常用発電機１９０に対して給電ライン４００から逆潮流が防止される。そして、非常用発電機１９０と蓄電池１３０とからの電力のみによる負荷（給電ライン４００に接続されている保安負荷１６０、防災負荷１７０、重要負荷１５０）に対する電力の供給が行われる。

一方、制御部１１０Ａは、電力検出部１０３から供給される非常用発電機出力電力Ｐｍが起動同閾値電力ＰＶ２以上となった場合、常用発電機１９０に対する給電ライン４００からの逆潮流が発生することがないとして、スイッチ１４２をオンする。これにより、パワーコンディショナ１４５と給電ライン４００とが接続され、太陽電池１４０からの給電ライン４００に対する電力の供給が開始される。これにより、給電ライン４００に対する太陽電池１４０からの電力の供給が行われ、非常用発電機１９０、蓄電池１３０及び太陽電池１４０からの電力が負荷（給電ライン４００に接続されている保安負荷１６０、防災負荷１７０、重要負荷１５０）に供給される。

次に、第２の実施形態と同様に、停止閾値電力Ｐ１と時間Ｔｓとを用いた、太陽電池１４０から給電ライン４００に対する電力の供給の制御を行う場合を以下に説明する。
制御部１１０Ａは、非常用発電機出力電力Ｐｍが停止閾値電力Ｐ１以下となった場合に、太陽電池１４０から給電ライン４００に対する電力の供給を停止させるため、スイッチ１４２をオフとして、パワーコンディショナ１４５と給電ライン４００とを切り離す。
また、制御部１１０Ａは、スイッチ１４２がオフされて、太陽電池１４０から給電ライン４００に対する電力の供給が停止されてから所定の時間Ｔｓが経過し、かつ非常用発電機１９０の出力電力が停止閾値電力Ｐ１以上となると、太陽電池１４０から給電ライン４００に対する電力の供給を開始する。

このため、制御部１１０Ａは、スイッチ１４２をオン状態とし、パワーコンディショナ１４５と給電ライン４００とを接続する。すなわち、制御部１１０Ａは、内部にカウンター（計数器）を有しており、このカウンターにより、パワーコンディショナ１４５に対して停止指令を出力してからの時間のカウント（計数）を行う。そして、制御部１１０Ａは、カウントしたカウント（計数）値と、時間Ｔｓとの比較を行い、カウント値が時間Ｔｓを超え、かつ非常用発電機１９０の出力電力が停止閾値電力Ｐ１以上となると、パワーコンディショナ１４５の運転を開始させる。

また、図１における制御部１１０及び図４における制御部１１０Ａの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより太陽電池１４０から給電ライン４００に対する電力の供給の制御の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１０，１０Ａ…自立運転システム
１００…無停電電源装置
１０１…入力部
１０２…出力部
１０３…電力検出部
１１０，１１０Ａ…制御部
１１０ａ…内部記憶部
１２０…交流スイッチ（ＡＣＳＷ）
１３０…蓄電池
１４０…太陽電池
１４２…スイッチ
１４５…パワーコンディショナ（ＰＣＳ）
１５０…重要負荷
１６０…保安負荷
１７０…防災負荷
１８０…一般負荷
１８１…電圧検出部
１８２…電力検出部
１９０…非常用発電機
１９１…第１遮断器
１９２…第２遮断器
２００…商用電源
２０１…受電点遮断器
４００…給電ライン
Ｒ１…受電点

Claims (6)

1. 商用系統からの電力供給を軽減する分散型電源の自立運転システムであり、
   前記商用系統と系統連系して、前記商用系統から電力が供給される給電系統における電力変動の補償を、蓄電池を用いて行う電力変換部と、
   自然エネルギーを用いた発電を行い、当該発電による電力を前記給電系統に対して供給する自然エネルギー発電機と、
   前記商用系統が前記給電系統と切り離された際、当該給電系統に対して電力を供給する非常用発電機と、
   前記商用系統が前記給電系統と切り離され、前記非常用発電機の出力する発電電力と、前記自然エネルギー発電機の発電電力と、前記蓄電池の電力とにより、前記給電系統に設けられた負荷に電力を供給する場合、前記自然エネルギー発電機の運転の制御において、前記非常用発電機の前記給電系統に対して出力する出力電力が第１の閾値以下となると前記自然エネルギー発電機からの電力の供給を停止し、前記給電系統に対して前記自然エネルギー発電機からの電力の供給を開始する予め設定された条件となると前記自然エネルギー発電機からの電力の供給を再開する制御部と
   を備えることを特徴とする分散型電源の自立運転システム。
2. 前記制御部が、
   前記非常用発電機の出力する電力が前記第１の閾値より大きい第２の閾値以上となると、前記自然エネルギー発電機から前記給電系統に対して電力の供給を再開する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の分散型電源の自立運転システム。
3. 前記第１の閾値が、前記非常用発電機の逆潮流となる電力と当該電力に対して予め設定されたマージンを加算した電力値であり、
   前記第２の閾値が、前記第１の閾値に対して少なくとも前記自然エネルギー発電機の実効最大電力を加算した電力である
   ことを特徴とする請求項２に記載の分散型電源の自立運転システム。
4. 前記制御部が、
   前記非常用発電機の出力する電力が前記第１の閾値以下となり、前記自然エネルギー発電機からの電力の供給を停止した時点から、予め設定した停止時間を超え、かつ非常用発電機の出力電力が停止閾値電力以上となると前記自然エネルギー発電機から前記給電系統に対して電力の供給を再開する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の分散型電源の自立運転システム。
5. 前記停止時間が、
   前記負荷の単位時間における消費電力に対応させ（自然エネルギー発電の電力の低下の多いほどを受ける）、前記停止時間を設定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の分散型電源の自立運転システム。
6. 商用系統からの電力供給を軽減する分散型電源の自立運転方法であり、
   前記商用系統と系統連系して、前記商用系統から電力が供給される給電系統における電力変動の補償を、蓄電池を用いて行う電力変換過程と、
   自然エネルギーを用いた発電を行い、当該発電による電力を前記給電系統に対して供給する自然エネルギー発電過程と、
   前記商用系統が前記給電系統と切り離された際、非常用発電機から当該給電系統に対して電力を供給する非常用発電過程と、
   前記商用系統が前記給電系統と切り離され、前記非常用発電機の出力する発電電力と、前記自然エネルギー発電過程による発電電力と、前記電力変換過程による電力とにより、前記給電系統に設けられた負荷力を供給する場合、前記自然エネルギー発電機の運転の制御において、前記非常用発電機の前記給電系統に対して出力する出力電力が第１の閾値以下となると前記自然エネルギー発電過程による電力の供給を停止し、前記給電系統に対して前記自然エネルギー発電機からの電力の供給を開始する予め設定された条件となると前記自然エネルギー発電機からの電力の供給を再開する制御過程と
   を含むことを特徴とする分散型電源の自立運転方法。

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