JP2015136222A - 独立電源システムおよび独立電源システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発電された電力に変動があっても、電力に応じて負荷を制御することができる独立電源システムおよび独立電源システムの制御方法を提供することを目的とする。
【解決手段】独立電源システムは、負荷に電力を供給する少なくとも１つの電源と、天候情報と電源から負荷に供給される電力量の状況とに基づいて電源の電力を推定し、推定した結果に基づいて、負荷の状態を制御する負荷制御部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、独立電源システムおよび独立電源システムの制御方法に関する。

山奥や離島などの無電源地帯では、気象観測装置や通信設備などの電源設備として、電力会社から電力の供給を受けることなく独立して負荷に電力を供給できる独立電源システムが用いられている。このような独立電源システムは、例えば、自然エネルギーに期待する発電電力を利用するため、調達電力が不安定であり、計画運用時間を下回る稼働となる場合がある。独立電源システムは、例えば、太陽電池や風車等によって、自然エネルギーに基づいて発電を行い、発電された電力を気象観測装置等の負荷に供給している。

また、独立電源システムは、例えば、発電を行う太陽電池と、発電された電力を蓄える蓄電池、充放電回路等から構成される。そして、この独立電源システムは、太陽電池によって発電された電力、および蓄電池に充電された電力を負荷に供給する（例えば、特許文献１参照）。

このような独立電源システムは、例えば、植物工場において、植物に光を照射するための光源に電力を与えるために用いられている。植物工場では、例えば、１日のうち１０時間、光源を点灯し、残りの時間、光源を消灯する。または、植物工場では、２４時間、連続して光源を点灯させ続ける。そして、独立電源システムは、自然エネルギーに基づいて発電した電力、および蓄電池に充電された電力を、負荷である光源に供給する。

特開２００９−３３８９２号公報

しかしながら、自然エネルギーに基づいて発電する電力は、天候等の自然環境の変化によって発電量が変動するため、その瞬間の発電電力が見込めないときや、ある期間の電力量が見込めないときがあるという課題があった。

上述の課題を鑑み、本発明は、発電された電力に変動があっても、電力に応じて負荷を制御することができる独立電源システムおよび独立電源システムの制御方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明の一態様に係る独立電源システムは、負荷に電力を供給する少なくとも１つの電源と、天候情報と前記電源から前記負荷に供給される電力量の状況とに基づいて前記電源の電力を推定し、推定した結果に基づいて、前記負荷の状態を制御する負荷制御部と、を備える。

また、本発明の一態様に係る独立電源システムにおいて、前記天候情報は、自独立電源システムが設置されている地点を含む場所の時間毎の日照量または風速の情報であるようにしてもよい。

また、本発明の一態様に係る独立電源システムにおいて、前記負荷制御部は、前記負荷が照明機器の場合、前記推定した結果に基づいて、前記負荷の輝度を制御し、前記負荷が通信機器の場合、前記推定した結果に基づいて、前記負荷の通信速度及び電波の出力の少なくとも一方を制御するようにしてもよい。

また、本発明の一態様に係る独立電源システムにおいて、前記電源を複数備え、前記複数の電源のうち少なくとも１つの電源が蓄電池であり、前記蓄電池に充電されている容量に関する容量情報を取得する情報取得部を備え、前記負荷制御部は、前記情報取得部が取得した前記容量情報に基づいて、前記負荷の状態を制御するようにしてもよい。

上述の課題を解決するために、本発明の一態様に係る独立電源システムの制御方法は、負荷に電力を供給する少なくとも１つの電源を有する独立電源システムにおける独立電源システムの制御方法であって、情報取得部が、天候に関する天候情報を取得する情報取得手順と、負荷制御部が、前記情報取得手順によって取得された前記天候情報と、前記電源から前記負荷に供給される電力量の状況とに基づいて前記電源の電力を推定し、推定した結果に基づいて、前記負荷の状態を制御する負荷制御手順と、を含む。

本発明によれば、独立電源システムは、発電された電力に変動があっても、電力に応じて負荷を制御することができる。

第１実施形態に係る独立電源システムの概略構成図である。 第１実施形態に係る輝度を調整開始する時間の決定方法の一例を説明する図である。 第１実施形態に係る負荷制御部の処理を説明する図である。 第１実施形態に係る制御部の動作手順の概略を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る蓄電池の残容量に応じて稼働スケジュールを補正する処理手順のフローチャートである。 第１実施形態に係る光源を減光（輝度を下げる）または増光（輝度を上げる）を行う時間帯の一例を説明する図である。 第１実施形態に係る光源の照明制御レベルの一例を説明する図である。 第１実施形態に係る減光と増光との組み合わせの例を説明する図である。 第１実施形態に係る予測動作の処理手順のフローチャートである。 第１本実施形態におけるＬＥＤ照明制御レベルがレベル１の動作手順のフローチャートである。 第１実施形態におけるＬＥＤ照明制御レベルがレベル２の動作手順のフローチャートである。 第１実施形態に係る照明機器の発光状態を説明する図である。 第１実施形態に係る照明機器の他の発光状態を説明する図である。 第１本実施形態に係る照明機器の他の発光状態を説明する図である。 第２実施形態に係る独立電源システムの概略構成図である。 第２実施形態に係る基地局の通信状態を説明する図である。 第２実施形態に係る基地局の他の通信状態を説明する図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る独立電源システム１の概略構成図である。図１に示すように、独立電源システム１は、制御部１０、第１電源２０−１〜第５電源２０−５、充放電制御部７１、及び充放電制御部７２を備えている。また、制御部１０には、駆動回路３０および駆動回路４０が接続されている。なお、図１では、独立電源システム１が、５つの電源を備える例を示したが、１つの電源と１つの蓄電池以上であればよい。
以下の本実施形態の説明では、独立電源システム１を植物工場に適用する例を説明する。

駆動回路３０には、制御部１０から電圧Ｖｌ１が供給される。駆動回路３０は、制御部１０が出力した制御信号に応じて、制御部１０が出力した電力を用いて、負荷５０を駆動する。
駆動回路４０には、制御部１０から電圧Ｖｌ２が供給される。駆動回路４０は、制御部１０が出力した制御信号に応じて、制御部１０が出力した電力を用いて、負荷６０を駆動する。
なお、駆動回路３０に供給される電力の電圧値Ｖｌ１と、駆動回路４０に供給される電力の電圧値Ｖｌ２とは、異なっていても、同じであってもよい。

負荷５０および負荷６０は、植物に光を照射する照明機器であり、例えばＨＩＤランプ（高輝度放電灯）、蛍光灯、ＬＥＤ（発光ダイオード）等のいずれか１つであってもよい。また、負荷５０の消費電力は、Ｐｓｌ１であり、負荷６０の消費電力は、Ｐｓｌ２である。

第１電源２０−１は、風力発電機であり、風車翼、発電機を有している。第１電源２０−１は、風のエネルギーによって風車翼を回転させ、この風車翼が回転したときの回転エネルギーを発電機によって電気エネルギーに変換する。第１電源２０−１は、このようにして発電した電力を制御部１０に出力する。第１電源２０−１の発電電力はＰｓ１である。また、第１電源２０−１の出力電圧の電圧値はＶｓ１’である。なお、第１電源２０−１の発電を効率よく制御するために、第１電源２０−１と制御部１０との間に、充放電の制御を行うコントローラおよび蓄電池を備えていてもよい。さらに、充放電の制御を行うコントローラは、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ；最大電力点追従）方式の制御部を備えていてもよい。ここで、ＭＰＰＴ制御とは、出力される電力が最大となる最適動作点で動作させるように制御する方式である。

第２電源２０−２および第３電源２０−３は、太陽光発電機であり、太陽電池を複数並べて相互接続した太陽光パネルを有している。第２電源２０−２および第３電源２０−３は、太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する。第２電源２０−２および第３電源２０−３は、このようにして発電した電力を制御部１０に出力する。第２電源２０−２の発電電力はＰｓ２であり、第３電源２０−３の発電電力はＰｓ３である。また、第２電源２０−２の出力電圧の電圧値はＶｓ２’であり、第３電源２０−３の出力電圧の電圧値はＶｓ３’である。第１電源２０−１と同様に、第２電源２０−２と制御部１０との間、および第３電源２０−３と制御部１０との間に、充放電の制御を行うコントローラおよび蓄電池を備えていてもよい。

第４電源２０−４および第５電源２０−５は、蓄電池である。第４電源２０−４は、例えば、第２電源２０−２によって発電された電力が充放電制御部７１によって充電される。 第５電源２０−５は、例えば、第３電源２０−３によって発電された電力が充放電制御部７１によって充電される。第４電源２０−４および第５電源２０−５は、それぞれ充電された電力を制御部１０に出力する。第４電源２０−４の電力はＰｓ４であり、第５電源２０−５の電力はＰｓ５である。また、第４電源２０−４の出力電圧の電圧値はＶｓ４’であり、第５電源２０−５の出力電圧の電圧値はＶｓ５’である。

充放電制御部７１は、第２電源２０−２によって発電された電力を第４電源２０−４に充電するように制御する。また、充放電制御部７１は、第４電源２０−４に充電された電力を制御部１０に供給するように制御する。
充放電制御部７２は、第３電源２０−３によって発電された電力を第５電源２０−５に充電するように制御する。また、充放電制御部７２は、第５電源２０−５に充電された電力を制御部１０に供給するように制御する。

制御部１０は、第１電圧変換器１０１−１〜第５電圧変換器１０１−５、ダイオード１０２−１〜１０２−５、第６電圧変換器１０３、第７電圧変換器１０４、情報取得部１０５、負荷制御部１０６、および記憶部１０７を備えている。制御部１０は、第１電源２０−１〜第５電源２０−５の各々が出力した電力について、第１電圧変換器１０１−１〜第５電圧変換器１０１−５の各々によって電圧値を変圧する。そして、制御部１０は、記憶部１０７に記憶されている情報および情報取得部１０５が取得した情報に基づいて、第１電圧変換器１０１−１〜第５電圧変換器１０１−５からダイオード１０２−１〜１０２−５を介して母線直流バスｐｌに変圧した電力を供給する。また、制御部１０は、母線直流バスｐｌに供給した電力の電圧を、第６電圧変換器１０３および第７電圧変換器１０４によって変圧し、変圧した電力を駆動回路３０に供給する。さらに、制御部１０は、情報取得部１０５によって、外部から独立電源システム１が設置されている地点の天候に関する情報（以下、天候情報という）を取得し、また蓄電池である第４電源２０−４および第５電源２０−５の残りの容量（以下、残容量という）を取得する。そして、制御部１０は、取得した天気情報、負荷制御部１０６によって、残容量情報に基づいて、負荷５０を駆動する駆動回路３０、および負荷６０を駆動する駆動回路４０を制御する駆動制御信号を生成し、生成した駆動制御信号を駆動回路３０および駆動回路４０に出力する。

以下の説明において、第１電源２０−１〜第５電源２０−５のうちの１つを特定しない場合は、第ｎ電源２０−ｎ（ｎは１から５の整数）という。また、第１電圧変換器１０１−１〜第５電圧変換器１０１−５のうちの１つを特定しない場合は、第ｎ電圧変換器１０１−ｎという。また、ダイオード１０２−１〜１０２−５のうちの１つを特定しない場合は、ダイオード１０２−ｎという。また、第ｎ電源２０−ｎの出力電圧をＶｓｎ’といい、第ｎ電圧変換器１０１−ｎの出力電圧をＶｓｎという。

第ｎ電圧変換器１０１−ｎは、入力端が、対応する第ｎ電源２０−ｎに接続され、出力端が、対応するダイオード１０２−ｎのアノードに接続されている。
ダイオード１０２−ｎのカソードは、母線直流バスｐｌに接続されている。ダイオード１０２−ｎは、対応する第ｎ電圧変換器１０１−ｎが出力し負荷５０および負荷６０に流れる電流が、他の第ｎ電圧変換器１０１−ｎに逆流するのを防止する。なお、以下の説明では、説明を簡単にするために、ダイオード１０２−ｎによる電圧降下を省略して説明している。また、電圧降下を低減するために、ダイオード１０２−ｎには、ショットキーバリアダイオードを用いてもよい。

第ｎ電圧変換器１０１−ｎは、ＤＣ−ＤＣ（直流―直流）コンバータであり、第ｎ電源２０−ｎが出力した直流電圧Ｖｓｎ’を直流電圧Ｖｓｎに変換し、変換した直流電圧Ｖｓｎを、負荷制御部１０６が出力した制御信号に応じてダイオード１０２−ｎを介して母線直流バスｐｌに供給する。

第６電圧変換器１０３は、ＤＣ−ＤＣコンバータであり、母線直流バスｐｌから供給された直流の電圧を、予め定められている直流の電圧値の電圧Ｖｌ１に変換し、変換した電力を駆動回路３０に出力する。第６電圧変換器１０３は、ＤＣ−ＡＣ（直流−交流）コンバータであってもよい。
第７電圧変換器１０４は、ＤＣ−ＤＣコンバータであり、母線直流バスｐｌから供給された直流の電圧を、予め定められている直流の電圧値の電圧Ｖｌ２に変換し、変換した電力を駆動回路４０に出力する。第７電圧変換器１０４は、ＤＣ−ＡＣ（直流−交流）コンバータであってもよい。なお、電圧Ｖｌ１およびＶｌ２は、電圧Ｖｓ１〜Ｖｓ５の電圧値より高い電圧であってもよい。

情報取得部１０５は、独立電源システム１が設置されている地点に関する天候情報を取得する。なお、天候情報とは、例えば、独立電源システム１が設置されている地点を含む地域に関する一週間分の天気予報の情報及び実績情報であり、少なくとも時刻毎の日照量または風速に関する情報を含む情報である。情報取得部１０５は、この天候情報を、例えば予め定められている時刻、または予め定めている時間間隔で不図示のネットワーク経由で取得する。また、情報取得部１０５は、蓄電池である第４電源２０−４および第５電源２０−５の残容量情報を取得する。なお、情報取得部１０５は、例えば予め定められている時刻、または予め定めている時間間隔で残容量情報を取得する。情報取得部１０５は、取得した天候情報および残容量情報を、負荷制御部１０６に出力する。なお、独立電源システム１は、予報情報と実績情報を比較して補正するために、日射量計や風速計を備えていてもよい。この場合、情報取得部１０５は、日射量計や風速計から日照量や風速を実績情報として取得し、取得した日照量や風速を負荷制御部１０６に出力するようにしてもよい。

記憶部１０７には、独立電源システム１が設置されている植物工場で栽培されている植物や作物に応じた、照明機器の点灯および消灯の稼働スケジュールが記憶されている。また、記憶部１０７には、独立電源システム１が設置されている地域の、例えば一週間分の日照量と時刻とが関連づけられた情報が記憶されている。

負荷制御部１０６は、情報取得部１０５が出力した天候情報を記憶部１０７に記憶させる。負荷制御部１０６は、取得した天候情報に基づいて、例えば、１日または１週間に発電される電力量を推測する。負荷制御部１０６は、推測した電力量、記憶部１０７に記憶されているスケジュール、情報取得部１０５が出力した残容量情報、および記憶部１０７に記憶されている天候情報に基づいて、駆動回路３０および４０に電力を供給する電源２０を選択する。そして、負荷制御部１０６は、選択した結果に応じて第１電圧変換器１０１−１〜第５電圧変換器１０１−５のうち、０個、１個、あるいは２個以上の電力を出力するか制御する制御信号を生成し、生成した制御信号を第１電圧変換器１０１−１〜第５電圧変換器１０１−５に出力する。なお、制御信号は、第１電圧変換器１０１−１〜第５電圧変換器１０１−５の各々に対して、オン状態またはオフ状態に制御する信号である。
また、負荷制御部１０６は、記憶部１０７に記憶されているスケジュールと天候情報、情報取得部１０５が出力した残容量情報、および生成した制御信号に基づいて、光量および点灯時間を制御するための駆動制御信号を生成し、生成した駆動制御信号を、駆動回路３０および４０に出力する。

図２は、本実施形態に係る輝度を調整開始する時間の決定方法の一例を説明する図である。図２（ａ）は、時刻に対する予測される日射量の関係を示すグラフである。図２（ｂ）は、時刻に対する蓄電池の残容量の関係を示すグラフである。図２（ｃ）は、時刻に対する光源の残点灯状態の関係を示すグラフである。また、図２（ａ）〜図２（ｃ）において、横軸は時刻、図２（ａ）において、縦軸は予測される単位面積当たりの日照量［Ｗ／ｍ^２］（太陽光発電可能予測ともいう）、図２（ｂ）において、縦軸は蓄電池の残容量［％］、図２（ｃ）において、縦軸は光源の点灯状態である。なお、図２（ｂ）において、ＳＣ１０は残容量が１０％、ＳＣ９０は残容量が９０％で表している。また、図２（ｃ）において、Ｐ０は、消灯、Ｐ７０は７０％の輝度で点灯、Ｐ１００は１００％の輝度で点灯、Ｐ１３０は１３０％の輝度で点灯を表している。なお、図２で説明する蓄電池は、第４電源２０−４または、第５電源２０−５のいずれか一方である。

また、図２（ａ）において、符号２０１が示す曲線は、時刻に対する予測される日射量の関係の曲線である。図２（ｂ）において、実線２１１は蓄電池の残容量の推移、鎖線２１２は、輝度が１００％の場合の負荷制御部１０６によって計算された時刻に対する蓄電池の残容量の推移、一点鎖線２１３は輝度が時刻ｔ１から７０％に変化した場合の負荷制御部１０６によって計算された時刻に対する蓄電池の残容量の推移を示している。図２（ｃ）において、実線２２１は輝度が１００％の状態、鎖線２２２は、輝度が時刻ｔ１からｔ３の期間に１００％であり時刻ｔ３からｔ４に期間に０％の状態、一点鎖線２２３は輝度が時刻ｔ１からｔ４の期間に７０％の状態、二点鎖線２２４は輝度が時刻ｔ５以降に１３０％の状態を示している。

ここで、植物工場における輝度調整の条件を説明する。植物工場における条件は、以下の条件１及び条件２である。なお、負荷５０及び６０は、光源であるとする。
条件１：植物育成上、点灯時間に輝度が完全にゼロになってはいけない。
条件２：明るさが若干暗くなることは許容される。

図３は、本実施形態に係る負荷制御部１０６の処理を説明する図である。図３（ａ）は、図２（ａ）の時刻に対する予測される日射量の関係を示す曲線２０１の時刻ｔ０からｔ４を抜き出した図である。図３（ｂ）は、図２（ｃ）の時刻ｔ０からｔ４における実線２２１を抜き出した図である。図３（ｃ）は、図２（ｂ）の時刻ｔ０からｔ４における実線２１１及び一点鎖線２１３を含む領域の図を抜き出した図である。図３（ｄ）は、図２（ｃ）の時刻ｔ０からｔ４における実線２１１及び一点鎖線２２３を含む領域の図を抜き出した図である。

負荷制御部１０６は、上記の条件１及び条件２に基づいて、時刻ｔ０において、蓄電池（第４電源２０−４および第５電源２０−５）のみを用いる場合の判定計算を開始する。以下に、負荷制御部１０６が行う蓄電池のみを用いる場合の判定計算の例を説明する。
負荷制御部１０６は、取得した蓄電池の使用可能な残容量と、図３（ｂ）の符号２２１ａが示す領域に示す時刻ｔ０からｔ４の間の当初の点灯輝度である１００％の輝度における総消費電力の関係から、輝度を１００％で使用した場合の蓄電池の残容量の推移（以下、蓄電池残容量推移ともいう）である図３（ｃ）の実線２１１を推定する。図３（ｃ）に示すように、輝度を１００％にして光源を点灯させた場合、時刻ｔ０において残容量が９０％、時刻ｔ３において残量量が１０％に推移することになる。この結果、図２（ｂ）の鎖線２１２及び図２（ｃ）の鎖線２２２に示すように、時刻ｔ３までは輝度１００％を維持し、その後、時刻ｔ３から時刻ｔ４の輝度は０％になることが推定される。この推測結果は、上述した条件１に反することになる。なお、負荷制御部１０６は、蓄電池のみを用いた判定計算の結果、条件１及び条件２に反しないとき、蓄電池のみを用いて運用を行うようにしてもよい。

負荷制御部１０６は、蓄電池のみを用いた判定計算の結果、条件１及び条件２に反するとき、太陽光による発電を用いる場合、輝度低下の場合の判定計算を行う。以下に、負荷制御部１０６が行う太陽光による発電を用いる場合、輝度低下の場合の判定計算の例を説明する。
このため、負荷制御部１０６は、図３（ａ）の曲線２０１に示す期待される発電電力量と、取得した蓄電池の使用可能な残容量と、輝度が７０％の場合の消費電力とに基づいて、いつの時刻から輝度を７０％に落とせば時刻ｔ４まで蓄電池の残容量が持つか否かを逆算する。図２（ｂ）及び図３（ｃ）の一点鎖線２１３は、その逆算結果である。計算の結果、図２（ｂ）のように、時刻ｔ１から輝度を１００％から７０％に落とせば、時刻ｔ４まで蓄電池の残容量が持つことを示している。なお、負荷制御部１０６は、落とす輝度の値を、例えばまず８０％で計算して時刻ｔ４まで蓄電池の残容量が持つか否かを判定し、持たないと判定された場合に０％について計算するようにしてもよい。同様に、負荷制御部１０６は、輝度を７０％に落としても時刻ｔ４まで蓄電池の残容量が持たないと判別された場合、さらに輝度が６０％の場合について計算するようにしてもよい。
負荷制御部１０６は、この計算結果に基づいて、時刻ｔ０からｔ１までの輝度を１００％、時刻ｔ１からｔ４の輝度が７０％となる運用スケジュールを決定する。

負荷制御部１０６は、所定時間（例えば３０分）毎に上述した計算を再度行い、時刻ｔ４まで蓄電池の残容量が持つ時刻を補正する。この場合、負荷制御部１０６は、蓄電池の残容量だけではなく、風速計や日射計などの実測値も用いて、時刻ｔ４まで蓄電池の残容量が持つ時刻を補正するようにしてもよい。

そして、負荷制御部１０６は、算出された時刻ｔ１のとき、図３（ｄ）の実線２２１のように輝度１００から、一点鎖線２２３のように輝度を７０％に下げるように制御する。
なお、負荷制御部１０６は、このように輝度を下げた場合、下げた輝度に見合った分を、太陽光によって発電される電力に余裕がある時刻ｔ５以降、図２（ｃ）の二点鎖線２２４のように輝度１３０％で光源を点灯させるように制御させる。このように、１００％以上の輝度で、いつの時刻から点灯させるかを、負荷制御部１０６は、図３（ａ）の曲線２０１に示す期待される発電電力量と、取得した蓄電池の使用可能な残容量と、輝度が１３０％の場合の消費電力とに基づいて、逆算する。

なお、輝度が１００％とは、例えば光源である負荷５０または６０の最大輝度を例えば１５０％としたとき、その輝度より５０％低い輝度である。このように最大輝度を１００％の輝度としない理由は、後述するように、本実施形態では、負荷５０および負荷６０を１３０％の輝度等で点灯させる場合があるからである。このように輝度１００％や１３０％を実現するには、例えば、負荷５０が、１５０個のＬＥＤで構成されている場合、このうち１００個のＬＥＤを点灯させることで１００％の輝度を実現し、１３０個のＬＥＤを点灯させることで、１３０％の輝度を実現するようにしてもよい。

次に、制御部１０の動作について説明する。
図４は、本実施形態に係る制御部１０の動作手順の概略を示すフローチャートである。
（ステップＳ１）情報取得部１０５は、独立電源システム１が設置されている地点に関する天候情報を取得する。
（ステップＳ２）情報取得部１０５は、蓄電池である第４電源２０−４および第５電源２０−５の残容量情報を取得する。

（ステップＳ３）負荷制御部１０６は、情報取得部１０５が出力した天候情報を記憶部１０７に記憶させる。次に、負荷制御部１０６は、記憶部１０７に記憶させた天候情報を読み出し、読み出した天候情報に含まれる時間毎の風速、日照量を抽出する。次に、負荷制御部１０６は、抽出した時間毎の風速を用いて、第１電源２０−１によって発電される電力を推定する。次に、負荷制御部１０６は、抽出した時間毎の日照量を用いて、第２電源２０−２および第３電源２０−３によって発電される電力を推定する。
（ステップＳ４）負荷制御部１０６は、記憶部１０７に記憶されている負荷５０及び負荷６０の稼働スケジュールを読み出し、読み出した稼働スケジュールに応じて負荷５０及び負荷６０による消費電力を推定する。

（ステップＳ５）負荷制御部１０６は、推定した発電電力、推定した消費電力、読み出した稼働スケジュール、情報取得部１０５が出力した残容量情報に基づいて制御信号を生成する。次に、負荷制御部１０６は、生成した制御信号を第１電圧変換器１０１−１〜第５電圧変換器１０１−５に出力する。なお、燃料電池は出力までに時間がかかる。このため、負荷制御部１０６は、自然エネルギー発電では電力が足りなくなることを予測（計算）し、足りなくなる時間に間に合うように起動させるように制御信号を生成する。なお、制御信号には、例えば、蓄電池への充電停止とその解除または放電停止とその解除、燃料電池の起動または停止が含まれる。

（ステップＳ６）負荷制御部１０６は、推定した電力、読み出したスケジュール、情報取得部１０５が出力した残容量情報、およびステップＳ５で生成した制御信号に基づいて、駆動制御信号を生成し、生成した駆動制御信号を駆動回路３０および駆動回路４０に出力する。
以降、制御部１０は、ステップＳ１〜Ｓ６の処理を、予め定められている周期で、各情報を基に蓄電池残容量の再計算や燃料電池運転開始時間を再計算したのち駆動制御信号を生成する。予め定められている周期とは、例えば３０分毎である。

次に、ステップＳ５で行う制御信号を生成するための稼働スケジュールを決定（補正）する処理手順を説明する。図５は、本実施形態に係る蓄電池の残容量に応じて稼働スケジュールを補正する処理手順のフローチャートである。
（ステップＳ１１）負荷制御部１０６は、蓄電池の残容量を取得する。次に、負荷制御部１０６は、当初の点灯輝度である１００％の輝度における消費電力を算出し、算出した消費電力に基づいて、輝度を１００％で使用した場合の蓄電池残容量推移を推定する。

（ステップＳ１２）負荷制御部１０６は、推定した蓄電池残容量推移、取得した天候情報、及び記憶部に記憶されている稼働スケジュールに基づいて、１００％の輝度を賄えるか否かを判定する。
（ステップＳ１３）負荷制御部１０６は、ステップＳ１３で判定した結果に応じて、輝度を維持するか下げるかを判定する。
（ステップＳ１４）負荷制御部１０６は、ステップＳ１３で判定した結果に応じて、輝度をいつの時刻に下げるかを示す稼働スケジュールを決定する。

図６は、本実施形態に係る光源を減光（輝度を下げる）または増光（輝度を上げる）を行う時間帯の一例を説明する図である。
図２及び図３で説明したように、本実施形態では、自然エネルギーによって発電される電力、蓄電池に充電されている残容量が不足することが推測させるとき、減光するように制御する。そして、本実施形態では、減光による不足分を、発電される電力に余剰が発生すると推定される日中に増光することによって補填する。減光や増光を行う時間帯は、図６のように、予め定めておいてもよい。

図６に示す例では、第１の時間帯（０時０分０秒から５時５９分５９秒まで）において、制御部１０は、減光実施設定より余剰予測または供給電力量を判定し、減光処理を行う。減光処理を行った場合、制御部１０は、増光させるべき光量（輝度と時間）を記憶する。なお、条件によっては減光しない場合もある。
次に、第２の時間帯（６時０分０秒から１７時５９分５９秒まで）において、制御部１０は、余剰電力の判定を行い、増光実施または供給電力量を判定し、記憶させた増光させるべき光量に応じた増光実施設定を算出する。制御部１０は、算出した増光実施設定に従って増光処理を行う。なお、条件によっては増光しない場合もある。
次に、第３の時間帯（１８時０分０秒から２３時５９分５９秒まで）において、制御部１０は、減光処理が行われ且つ余剰電力による増光が実施できなかった場合、蓄電池（第４電源２０−４または第５電源２０−５）に充電されている電力を用いて、増光実施設定に従って増光処理を行う。なお、条件によっては増光しない場合もある。
なお、上述した各時間帯は、例えば季節や生産する植物に応じて変更するようにしてもよい。また、時間帯も３つに限られず、２つ以上であればよい。

なお、余剰電力とは第２の時間帯において、自然エネルギー発電可能電力が消費電力を上回っていて、使用しなければ廃棄されてしまう分の電力を指す。また、増光より充電を優先することとし、蓄電池が満充電になってから増光を実施する。なお、満充電と判断する基準は、例えば蓄電池である第４電源２０−４及び第５電源２０−５が充電停止状態にある状態であるとする。すなわち、第４電源２０−４及び第５電源２０−５の両方の蓄電池が一度満充電に達し、その後に充電可能となる蓄電池の残容量（ＳＯＣ）まで放電していない状態とする。

なお、減光を実施する時間を制限する理由は、制限を設けないと増光による補填が保証できなくなるためである。例えば、晴れの日であった場合でも充電を優先した場合の余剰電力が得られる時間は多くても２〜３時間程度になる場合がある。このため、本実施形態では、増光よりも充電を優先するため、充電を完了後になお余剰電力がある場合のみ増光が可能となる。

図７は、本実施形態に係る光源の照明制御レベルの一例を説明する図である。本実施形態では、光源の輝度を制御するために、図７に示すＬＥＤ照明制御レベルという概念を用いる。なお、図７では、光源がＬＥＤである例を説明する。
図７に示すように、レベル１は、光源の状態が点灯維持の状態であり、動作内容が「蓄電池の放電は自然エネルギー＋燃料電池で足りない場合とし、放電時に備えて可能な限り充電を行う」である。
また、レベル２は、光源の状態が減光の状態であり、動作内容が「蓄電池の放電時、ＬＥＤ照明の輝度を落として消費電力を抑えることで、蓄電池が放電できる時間を延長させる」である。ただし、動作内容において、減光設定の内容によっては消灯を実施する場合がある。

次に、減光と増光との組み合わせの例を説明する。
減光実施設定の判定条件は、以下の減光条件１または減光条件２である。
（減光条件１）減光が必要であるが、かつ当日の発電量及び負荷を予測した結果、日中の余剰電力による増光で補填できると判断した場合にのみ減光を実施する。
（減光条件２）減光が必要な場合は無条件で実施する。

増光実施設定の判定条件は、以下の増光条件１または増光条件２である。
（増光条件１）増光は日中の余剰電力によってのみ行う。余剰がない分は増光を実施しない。
（増光条件２）減光した分を必ず増光する。

減光・増光判定条件の組み合わせは図８に示す４パターンとなる。それぞれの選択をした場合は、図８に示すような動作となる。
図８は、本実施形態に係る減光と増光との組み合わせの例を説明する図である。
減光条件が１、増光条件が１の場合、減光動作は、日中に十分な余剰電力を望める場合にのみ行われ、増光動作は、十分な余剰電力が得られなかった場合の増光が保証されない。このため、備考にあるように、余剰電力の範疇でのみ増光を実施するため、商用電源が使われる可能性は低くなる。そして、日中に余剰電力が無いと判断した場合は減光を行わないため商用電源が使われることになる。

次に、減光条件が１、増光条件が２の場合、減光動作は、日中に十分な余剰電力を望める場合にのみ行われ、増光動作は、十分な余剰電力が得られなかった場合でも増光が保証される。このため、備考にあるように、増光を優先するため蓄電池からの放電及び商用電源が使用されやすくなる。

次に、減光条件が２、増光条件が１の場合、減光動作は、電力供給が足りなくなれば必ず行われ、増光動作は、十分な余剰電力が得られなかった場合は増光が保証されないことになる。この設定は、備考にあるように、例えば、葉物照明に関して、商用電源はほぼ使用しないような場合に用いる。
次に、減光条件が２、増光条件が１の場合、減光動作は、電力供給が足りなくなれば必ず行われ、増光動作は、十分な余剰電力が得られなかった場合でも増光が保証される。この設定でも、備考にあるように、増光を優先するため蓄電池からの放電及び商用電源が使用されやすくなる。
上述した設定のうち、いずれかの設定を初期状態とするようにしてもよい。

ここで、予測動作を行う上での燃料電池の使用可能条件について、以下の（１）かつ（２）ように定義する。
（１）燃料電池用の付図示の制御用インタフェースとの接続が正常である。
（２）総消費電力が燃料電池供給電力設定値以上、または蓄電池が充電停止状態でない。
なお、ネットワーク障害などにより気象予報データの取得が行えなかった場合、制御部１０は、予測動作を行わない。

図９は、本実施形態に係る予測動作の処理手順のフローチャートである。
（ステップＳ１０１）負荷制御部１０６は、取得した天候情報に基づいて、２４時間後までの自然エネルギーによる発電量を推測する。
（ステップＳ１０２）負荷制御部１０６は、蓄電池の充電力を除く、２４時間後までの消費予定電力を算出する。

（ステップＳ１０３）負荷制御部１０６は、ステップＳ１０２で算出した結果に基づいて、電力の過不足量の推移を算出する。
（ステップＳ１０４）負荷制御部１０６は、ステップＳ１０３で算出した電力の過不足量の推移に基づいて、蓄電池（第４電源２０−４及び第５電源２０−５）の充放電状態を推測する。

（ステップＳ１０５）負荷制御部１０６は、ステップＳ１０６で算出した蓄電池の充放電を加味した電力の不足量の推移を算出する。
（ステップＳ１０６）負荷制御部１０６は、上述した燃料電池の使用条件を満たしているか否かを判定する。負荷制御部１０６は、燃料電池の使用条件を満たしている（使用可能）と判定した場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、ステップＳ１０７に進む。または、負荷制御部１０６は、燃料電池の使用条件を満たしていない（使用不可能）と判定した場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、ステップＳ１１０に進む。

（ステップＳ１０７）負荷制御部１０６は、ステップＳ１０５で算出した電力が不足する時間帯について、燃料電池を起動させる時間を決定する。
（ステップＳ１０８）負荷制御部１０６は、燃料電池を使用した場合の蓄電池の蓄電池充放電状態を再推測する。
（ステップＳ１０９）負荷制御部１０６は、ステップＳ１０８で再推定した蓄電池充放電状態を加味した電力過不足量の推移を算出する。

（ステップＳ１１０）負荷制御部１０６は、電力が不足する期間が存在するか否かを判定する。負荷制御部１０６は、電力が不足する期間が存在すると判定した場合（ステップＳ１１０；ＹＥＳ）、ステップＳ１１１に進み、電力が不足する期間が存在しないと判定した場合（ステップＳ１１０；ＮＯ）、処理を終了する。
（ステップＳ１１１）負荷制御部１０６は、設定による初期ＬＥＤ照明制御レベルに切り替える。負荷制御部１０６は、ＬＥＤ照明制御レベルがレベル１の場合（ステップＳ１１１；レベル１）、ステップＳ１１２に進み、ＬＥＤ照明制御レベルがレベル２の場合（ステップＳ１１１；レベル２）、ステップＳ１１４に進む。

（ステップＳ１１２）負荷制御部１０６は、光源をＬＥＤ照明制御レベルがレベル１の動作内容で制御する。
（ステップＳ１１３）負荷制御部１０６は、電力が不足する時間帯が残るか否かを判定する。負荷制御部１０６は、電力が不足する時間帯が残ると判定した場合（ステップＳ１１３；ＹＥＳ）、ステップＳ１１４に進み、電力が不足する時間帯が残らないと判定した場合（ステップＳ１１３；ＮＯ）、処理を終了する。
（ステップＳ１１４）負荷制御部１０６は、光源をＬＥＤ照明制御レベルがレベル２の動作内容で制御する。
以上で、予測動作の処理を終了する。

次に、ステップＳ１１２で行うＬＥＤ照明制御レベルがレベル１の動作手順を説明する。
図１０は、本実施形態におけるＬＥＤ照明制御レベルがレベル１の動作手順のフローチャートである。
（ステップＳ２０１）負荷制御部１０６は、最初の不足時間帯と、遡って蓄電池の充電完了になっている時間までをレベル１の動作対象の区間に決定する。

（ステップＳ２０２）負荷制御部１０６は、対象区間の最後の３０分の時刻にカウンタをセットする。
（ステップＳ２０３）負荷制御部１０６は、カウンタをセットした時刻（位置）に燃料電池が起動しているか否かを判定する。負荷制御部１０６は、カウンタをセットした時刻に燃料電池が起動していると判定した場合（ステップＳ２０３；ＹＥＳ）、ステップＳ２０４に進み、カウンタをセットした時刻に燃料電池が起動していないと判定した場合（ステップＳ２０３；ＮＯ）、ステップＳ２０９に進む。

（ステップＳ２０４）負荷制御部１０６は、カウンタをセットした時刻の蓄電池の充電電流が設定値より小さいか否かを判定する。なお、蓄電池の充電電流が設定値より小さいとは、蓄電池の残容量が、例えば１０％以下である。荷制御部１０６は、カウンタをセットした時刻の蓄電池の充電電流が設定値より小さいと判定した場合（ステップＳ２０４；ＹＥＳ）、ステップＳ２０５に進み、カウンタをセットした時刻の蓄電池の充電電流が設定値より小さくないと判定した場合（ステップＳ２０４；ＮＯ）、ステップＳ２０９に進む。

（ステップＳ２０５）負荷制御部１０６は、燃料電池の使用条件を満たしているか否かを判定する。負荷制御部１０６は、燃料電池の使用条件を満たしている（使用可能）と判定した場合（ステップＳ２０５；ＹＥＳ）、ステップＳ２０６に進む。または、負荷制御部１０６は、燃料電池の使用条件を満たしていない（使用不可能）と判定した場合（ステップＳ２０５；ＮＯ）、ステップＳ２０９に進む。

（ステップＳ２０６）負荷制御部１０６は、ステップＳ２０２でセットしたカウンタの時間（位置）で燃料電池を起動することに決定する。
（ステップＳ２０７）負荷制御部１０６は、燃料電池の停止予定が再起動時間より短いか否かを判定する。負荷制御部１０６は、燃料電池の停止予定が再起動時間より短いと判定した場合（ステップＳ２０７；ＹＥＳ）、ステップＳ２０８に進み、燃料電池の停止予定が再起動時間より短くないと判定した場合（ステップＳ２０７；ＮＯ）、ステップＳ２０９に進む。

（ステップＳ２０８）負荷制御部１０６は、対象の燃料電池の停止予定時刻まで運転状態が維持できると決定する。
（ステップＳ２０９）負荷制御部１０６は、ステップＳ２０２でカウンタをセットした時刻より３０分前の時刻の位置にセットする。

（ステップＳ２１０）負荷制御部１０６は、ステップＳ２０１で決定した対象区間の先頭までステップＳ２０３からＳ２０９の処理を行ったか否かを判定する。負荷制御部１０６は、対象区間の先頭までステップＳ２０３からＳ２０９の処理を行ったと判定した場合（ステップＳ２１０；ＹＥＳ）、ステップＳ２１１に進み、対象区間の先頭までステップＳ２０３からＳ２０９の処理を行っていないと判定した場合（ステップＳ２１０；ＮＯ）、ステップＳ２０３に戻る。

（ステップＳ２１１）負荷制御部１０６は、蓄電池の充放電推移を再計算する。次に、負荷制御部１０６は、電力量過不足の推移を再計算する。
（ステップＳ２１２）負荷制御部１０６は、全ての不足時間帯の処理を終えたか否かを判定する。負荷制御部１０６は、全ての不足時間帯の処理を終えたと判定した場合（ステップＳ２１２；ＹＥＳ）、処理を終了し、全ての不足時間帯の処理を終えていないと判定した場合（ステップＳ２１２；ＮＯ）、ステップＳ２１３に進む。
（ステップＳ２１３）負荷制御部１０６は、次の不足時間帯と、遡って蓄電池が充電完了になっている時間までを対象区間に決定する。負荷制御部１０６は、決定後、処理をステップＳ２０２に戻す。
以上で、ＬＥＤ照明制御レベルがレベル１の動作を終了する。

次に、ステップＳ１１４で行うＬＥＤ照明制御レベルがレベル２の動作手順を説明する。
図１１は、本実施形態におけるＬＥＤ照明制御レベルがレベル２の動作手順のフローチャートである。
（ステップＳ３０１）負荷制御部１０６は、取得した天候情報、推測した消費電力、電力の過不足量の推移に基づいて、１日の余剰電力を算出する。
（ステップＳ３０２）負荷制御部１０６は、減光条件が１であるか２であるか判定する。負荷制御部１０６は、減光条件が１であると判定した場合（ステップＳ３０２；減光設定１）、ステップＳ３０３に進み、減光条件が２であると判定した場合（ステップＳ３０２；減光設定２）、ステップＳ３０４に進む。

（ステップＳ３０３）負荷制御部１０６は、取得した天候情報、推測した消費電力、電力の過不足量の推移に基づいて、日中に余剰電力があるか否かを判定する。負荷制御部１０６は、日中に余剰電力があると判定した場合（ステップＳ３０３；ＹＥＳ）、ステップＳ３０４に進み、日中に余剰電力がないと判定した場合（ステップＳ３０３；ＮＯ）、ステップＳ３１１に進む。なお、日中とは、例えば第２の時間帯である。
（ステップＳ３０３）負荷制御部１０６は、減光処理を実施する対象時間内の減光予定（稼働スケジュール）を決定する。

（ステップＳ３０５）負荷制御部１０６は、ステップＳ３０３と同様に、日中に余剰電力があるか否かを判定する。負荷制御部１０６は、日中に余剰電力があると判定した場合（ステップＳ３０５；ＹＥＳ）、ステップＳ３０６に進み、日中に余剰電力がないと判定した場合（ステップＳ３０５；ＮＯ）、ステップＳ３１１に進む。
（ステップＳ３０６）負荷制御部１０６は、日中時間内の対象時間内の増光予定（稼働スケジュール）を決定する。

（ステップＳ３０７）負荷制御部１０６は、減光を行う場合、減光分に対して日中の増光が不足するか否かを判定する。負荷制御部１０６は、減光分に対して日中の増光が不足すると判定した場合（ステップＳ３０７；ＹＥＳ）、ステップＳ３０８に進み、減光分に対して日中の増光が不足しないと判定した場合（ステップＳ３０７；ＮＯ）、ステップＳ３１１に進む。
（ステップＳ３０８）負荷制御部１０６は、増光条件が１であるか２であるか判定する。負荷制御部１０６は、増光条件が１であると判定した場合（ステップＳ３０８；増光設定１）、ステップＳ３１１に進み、増光条件が２であると判定した場合（ステップＳ３０８；減光設定２）、ステップＳ３０４に進む。

（ステップＳ３０９）負荷制御部１０６は、日没後の時間帯の増光予定を決定する。なお、日没の時間は、例えば天候情報に含まれているようにしてもよい。
（ステップＳ３１０）負荷制御部１０６は、ＬＥＤ照明制御レベルがレベル１の動作を行う。

（ステップＳ３１１）負荷制御部１０６は、予測当日と翌日との予測処理を完了したか否かを判定する。負荷制御部１０６は、予測当日と翌日との予測処理を完了したと判定した場合（ステップＳ３１１；ＹＥＳ）、処理を終了し、予測当日と翌日との予測処理を完了していないと判定した場合（ステップＳ３１１；ＮＯ）、ステップＳ３１２に進む。
（ステップＳ３１２）負荷制御部１０６は、翌日の減光及び増光判断に移行する。ステップＳ３１２終了後、ステップＳ３０１に戻る。

図１２は、本実施形態に係る照明機器の発光状態を説明する図である。
図１２（ａ）は、稼働スケジュールに対して、取得した天候情報に含まれる日照量に基づいて推定した発電される電力が十分であり、且つ第４電源２０−４および第５電源２０−５に充電されている電力が十分である場合の例である。この場合、負荷制御部１０６は、例えば、発電される電力が所定の電力に達する時刻が０時から８時までの間、第４電源２０−４および第５電源２０−５に充電されている電力を、駆動回路３０および駆動回路４０に供給するように制御信号を生成する。

この制御信号に応じて、第４電圧変換器１０１−４からの電力がダイオード１０２−４を介して、また第５電圧変換器１０１−５からの電力がダイオード１０２−５を介して、母線直流バスｐｌに供給される。また、発電される電力が所定の電力に達した時刻が８時から１４時までの間、第２電源２０−２および第３電源２０−３が発電した電力を、駆動回路３０および駆動回路４０に供給するように制御信号を生成する。この制御信号に応じて、第２電圧変換器１０１−２からの電力がダイオード１０２−２を介して、また第３電圧変換器１０１−３からの電力がダイオード１０２−３を介して、母線直流バスｐｌに供給される。また、負荷制御部１０６は、時刻が０時から１４時の間、負荷５０および負荷６０を、１００％で点灯するように駆動回路３０および駆動回路４０を制御する駆動制御信号を生成する。
この結果、図１２（ａ）のように、時刻が０時から１４時の間、負荷５０および負荷６０は、それぞれ１００％の輝度で点灯する。

図１２（ｂ）および図１２（ｃ）は、図２に示したスケジュールに対して、取得した天候情報に含まれる日照量に基づいて推定した発電される電力が不十分であり、且つ第４電源２０−４および第５電源２０−５に充電されている電力で不足分を補えない場合の例である。この場合も、負荷制御部１０６は、例えば、発電される電力が所定の電力に達する時刻が０時から８時までの間、第４電源２０−４および第５電源２０−５に充電されている電力を、駆動回路３０および駆動回路４０に供給するように制御信号を生成する。この制御信号に応じて、第４電圧変換器１０１−４からの電力がダイオード１０２−４を介して、また第５電圧変換器１０１−５からの電力がダイオード１０２−５を介して、母線直流バスｐｌに供給される。

図１２（ｂ）の場合、時刻が０時から１４時の間、負荷制御部１０６は、発電される電力が不足するため、負荷５０および負荷６０を、５０％で点灯するように駆動回路３０および駆動回路４０を制御する駆動制御信号を生成する。
この結果、図１２（ｂ）のように、時刻が０時から１４時の間、負荷５０および負荷６０は、それぞれ５０％の輝度で点灯する。
図１２（ｃ）の場合、負荷制御部１０６は、発電される電力が不足するため、時刻が０時から１４時の間、負荷５０を１００％で点灯させ、負荷６０を消灯させるように駆動回路３０および駆動回路４０を制御する駆動制御信号を生成する。
この結果、図１２（ｃ）のように、時刻が０時から１４時の間、負荷５０は、１００％の輝度で点灯し、負荷６０は、消灯する。

図１３は、本実施形態に係る照明機器の他の発光状態を説明する図である。図１３（ａ）は、天候情報に基づいて推定した発電される電力が十分である場合の負荷５０の発光状態の例である。また、図１３（ｂ）および図１３（ｃ）は、天候情報に基づいて推定した発電される電力が不足する場合の負荷５０の発光状態の例である。図１３（ａ）〜図１３（ｃ）では、負荷５０の発光状態を示しているが、負荷６０の発光状態も負荷５０の発光状態と同じである。また、図１３において、横軸は時刻である。

天候情報に基づいて推定した発電される電力が十分である場合、図１３（ａ）の符号５０１〜符号５０３で示される図のように、負荷制御部１０６は、時刻がｔ１１からｔ１４の間、負荷５０を１００％の輝度で点灯させる。
一方、天候情報に基づいて推定した発電される電力が不足する場合、図１３（ｂ）の符号５１１で示される図のように、負荷制御部１０６は、日照量が十分な時間帯である時刻がｔ１１からｔ１２の間、負荷５０を１００％の輝度で点灯させるように制御する。そして、負荷制御部１０６は、日照量が不十分な時間帯である時刻がｔ１２からｔ１３の間、符号５１２で示される図のように負荷５０を７０％の輝度で点灯させ、日照量が多い時間帯である時刻がｔ１３からｔ１４の間、符号５１３で示される図のように負荷５０を１３０％の輝度で点灯させるように制御する。すなわち、図１３（ｂ）のように、負荷制御部１０６は、日照量から推定される電力が不足する時間帯の輝度を下げ、日照量から推定される電力が多い時間帯の輝度を上げることで、時刻がｔ１１〜ｔ１４の間の合計の照射量を、所定の照射量になるように調整する。

また、天候情報に基づいて推定した発電される電力が不足する場合、図１３（ｃ）の符号５２１で示される図のように、負荷制御部１０６は、照射時間の内、日照量が多い時間帯である時刻がｔ１１からｔ１２の間、負荷５０を１３０％の輝度で点灯させるように制御する。そして、負荷制御部１０６は、日照量が不十分な時間帯である時刻がｔ１２からｔ１３の間、符号５２２で示される図のように負荷５０を７０％の輝度で点灯させ、日照量が十分な時間帯である時刻がｔ１３からｔ１４の間、符号５２３で示される図のように負荷５０を１００％の輝度で点灯させるように制御する。すなわち、図１３（ｃ）のように、負荷制御部１０６は、日照量から推定される電力が不足することが予測される場合、予め日照量から推定される電力が多い時間帯の輝度を上げ、日照量から推定される電力が不足する時間帯の輝度を下げることで、時刻がｔ１１〜ｔ１４の間の合計の照射量を、所定の照射量になるように調整する。

換言すると、図１３（ｂ）のように、負荷制御部１０６は、時刻がｔ１２からｔ１３の間、日照量に基づいて推定した電力が不足し、輝度を落とす必要がある場合、その後の時間帯で１００％の輝度で発光させても余剰な電力が発電されるか否かを判別する。そして、余剰な電力が発電されると判別した場合、負荷制御部１０６は、符号５１３のように、時刻がｔ１３からｔ１４の間に、時刻がｔ１２からｔ１３の間で発光した輝度の不足分を補うように発光量を増やすように制御する。
あるいは、図１３（ｃ）のように、負荷制御部１０６は、時刻がｔ１２からｔ１３の間、日照量に基づいて推定した電力が不足し、輝度を落とす必要がある場合、その前の時間帯で１００％の輝度で発光させても余剰な電力が発電されるか否か判別する。そして、余剰な電力が発電されると判別した場合、負荷制御部１０６は、符号５２１のように、時刻がｔ１１からｔ１２の間に、時刻がｔ１２からｔ１３の間で発光させる予定の輝度の不足分を補うように発光量を増やすように制御する。すなわち、図１３（ｃ）の例は、電力が不足することが予測される場合、余力があるときに、あらかじめ大きな輝度で発光させておくように負荷制御部１０６が制御している。

一例として、９時間の間、５０００カンデラの光を照射し続ける必要がある場合を説明する。
図１３（ａ）のように天候情報に基づいて推定した発電される電力が十分である場合、負荷制御部１０６は、９時間の間、負荷５０を５０００カンデラの輝度で発光させる。この結果、９時間の間に照射された合計の輝度は、４５０００カンデラ・時間（＝５０００カンデラ×９時間）になる。
図１３（ｂ）のように天候情報に基づいて推定した発電される電力が不足する場合、負荷制御部１０６は、３時間（時刻ｔ１１〜ｔ１２）の間、負荷５０を５０００カンデラの輝度で発光させ、３時間（時刻ｔ１２〜ｔ１３）の間、負荷５０を３５００カンデラ（＝５０００カンデラ×７０％）の輝度で発光させる。さらに、負荷制御部１０６は、３時間（時刻ｔ１３〜ｔ１４）の間、負荷５０を６５００カンデラ（＝５０００カンデラ×１３０％）の輝度で発光させる。

図１３（ｃ）のように天候情報に基づいて推定した発電される電力が不足する場合、負荷制御部１０６は、３時間（時刻ｔ１１〜ｔ１２）の間、負荷５０を６５００カンデラ（＝５０００カンデラ×１３０％）の輝度で発光させ、３時間（時刻ｔ１２〜ｔ１３）の間、負荷５０を３５００カンデラ（＝５０００カンデラ×７０％）の輝度で発光させる。さらに、負荷制御部１０６は、３時間（時刻ｔ１３〜ｔ１４）の間、負荷５０を５０００カンデラの輝度で発光させる。
この結果、図１３（ｂ）および図１３（ｃ）の場合、９時間の間に照射された合計の輝度は、４５０００カンデラ・時間（＝５０００カンデラ×３時間＋３５００カンデラ×３時間＋６５００カンデラ×３時間）になる。

なお、上記の例では、日照量に応じて１日の中で、輝度を調整する例を説明したが、これに限られない。例えば、図１３（ｂ）の場合、負荷制御部１０６は、１日目に負荷５０を１００％の輝度で発光させ、２日目に負荷５０を７０％の輝度で発光させ、３日目に負荷５０を１３０％の輝度で発光させるようにしてもよい。この場合、負荷制御部１０６は、取得した一週間分の天候情報に基づいて、このような輝度の調整を行うようにしてもよい。また、上述した例では、負荷５０および負荷６０の輝度を調整する例を説明したが、負荷制御部１０６は、取得した天候情報に基づいて、蓄電池である第４電源２０−４および第５電源２０−５に対して充電を行うタイミングも制御するようにしてもよい。例えば、負荷制御部１０６は、取得した天候情報に基づいて推定した発電される電力が、負荷５０および負荷６０の消費電力を上回る時間帯に、第４電源２０−４および第５電源２０−５に対して充電を行うように制御するようにしてもよい。

次に、天候情報に基づいて点灯させる時間を短縮させる例を説明する。
図１４は、本実施形態に係る照明機器の他の発光状態を説明する図である。図１４に示した例も、天候情報に基づいて推定した発電される電力が不足する場合の発光状態の一例である。
図１４の符号５３１及び５３２に示す図のように、負荷制御部１０６は、日照量が多い時間帯である時刻がｔ２１からｔ２２の間、および時刻がｔ２２からｔ２３の間、負荷５０を１５０％の輝度で点灯させる。そして、負荷制御部１０６は、日照量が不十分な時間帯である時刻がｔ２３からｔ２４の間、符号５３３に示す図のように負荷５０を消灯させる。すなわち、図１４の符号５３３に示す図のように、負荷制御部１０６は、日照量から推定される電力が不足する時間帯は消灯させることで点灯時間を短縮させ、日照量から推定される電力が十分な時間帯の輝度を上げることで、時刻がｔ２１〜ｔ２４の間の合計の照射量を、所定の照射量になるように調整する。
なお、図１４に示した例においても、負荷制御部１０６は、１日目に負荷５０を１５０％の輝度で発光させ、２日目に負荷５０を１５０％の輝度で発光させ、３日目に負荷５０を消灯させるようにしてもよい。このように、負荷制御部１０６は、数日間の平均の輝度が、所定の輝度になるように制御するようにしてもよい。すなわち、本実施形態では、ある期間（たとえば発芽〜収穫までの期間）において、植物育成用照明の「輝度×時間」（図３の符号２０１ａの領域）が一定の値になるように調整することによって、植物育成の期間が一定で発育状態が一定になるように制御している。

以上のように、本実施形態に係る独立電源システム１は、負荷（３０、６０）に電力を供給する少なくとも１つの電源（第ｎ電源２０−ｎ）と、天候情報と、電源（第ｎ電源２０−ｎ）から負荷（３０、６０）に供給される電力量の状況とに基づいて、電源の電力を推定し、推定した結果に基づいて、負荷の状態を制御する負荷制御部１０６と、を備える。
また、本実施形態に係る独立電源システム１において、天候情報は、自独立電源システムが設置されている地点を含む場所の時間毎の日照量または風速の情報である。

この構成によって、本実施形態に係る独立電源システム１は、負荷制御部１０６が、取得した天候情報に基づいて、電源の電力を推定し、推定した結果に基づいて、負荷の状態を制御するため、電力に応じて負荷５０および負荷６０の輝度を制御することができる。

なお、本実施形態では、負荷制御部１０６が負荷５０の輝度を制御するために駆動回路３０を制御する例を説明したが、これに限られない。例えば、負荷５０および負荷６０がモータの場合、負荷制御部１０６は、第６電圧変換器１０３が出力する電圧値または第７電圧変換器１０４が出力する電圧値を制御することで、負荷５０および負荷６０に供給する電圧値を制御するようにしてもよい。例えば、負荷５０および負荷６０であるモータの回転数を制御することができる。例えば、第６電圧変換器１０３の最大出力が１００Ｖに対して、負荷制御部１０６は、例えば、出力する電圧値を５０Ｖ〜１００Ｖの値の間で制御するようにしてもよい。

［第２実施形態］
第１実施形態では、負荷５０および負荷６０が、照明機器の例を説明したが、本実施形態では、負荷が基地局の場合を説明する。
図１５は、本実施形態に係る独立電源システム１Ａの概略構成図である。図１５に示すように、独立電源システム１Ａは、制御部１０Ａ、第１電源２０−１〜第５電源２０−５、充放電制御部７１、及び充放電制御部７２を備えている。また、制御部１０Ａには、基地局７０および基地局８０が接続されている。なお、図１５では、独立電源システム１Ａが、５つの電源を備える例を示したが、電源は２つ以上であればよい。なお、独立電源システム１（図１）の構成図と同じ機能を有する機能部には同じ符号を用いて、説明を省略する。
また、以下の説明において、第１電源２０−１〜第５電源２０−５のうちの１つを特定しない場合は、第ｎ電源２０−ｎ（ｎは１から５の整数）という。また、第１電圧変換器１０１−１〜第５電圧変換器１０１−５のうちの１つを特定しない場合は、第ｎ電圧変換器１０１−ｎという。また、ダイオード１０２−１〜１０２−５のうちの１つを特定しない場合は、ダイオード１０２−ｎという。また、第ｎ電源２０−ｎの出力電圧をＶｓｎ’といい、第ｎ電圧変換器１０１−ｎの出力電圧をＶｓｎという。

なお、図１５に示した例では、制御部１０Ａが、２つの基地局８０と９０に電力を供給する例を示したが、これに限られない。例えば、１つの基地局８０が、内部構成が二重化されているような２つの無線装置を備えていてもよい。

制御部１０Ａは、第１電圧変換器１０１−１〜第５電圧変換器１０１−５、ダイオード１０２−１〜１０２−５、第６電圧変換器１０３、第７電圧変換器１０４、情報取得部１０５、負荷制御部１０６Ａ、および記憶部１０７Ａを備えている。
記憶部１０７Ａには、独立電源システム１Ａが設置されている地域の、例えば現時点から先の一週間分の日照量と時刻とが関連づけられた情報が記憶されている。

基地局７０は、制御部１０Ａの第６電圧変換器１０３が出力した電力を、各機能部に供給する。また、基地局７０は、制御部１０Ａが出力した通信制御信号に基づいて、通信速度を変更し、または通信を行わないように制御する。
基地局８０は、制御部１０Ａの第７電圧変換器１０４が出力した電力を、各機能部に供給する。また、基地局８０は、制御部１０Ａが出力した通信制御信号に基づいて、通信速度を変更し、または通信を行わないように制御する。
なお、各機能部とは、送信部、受信部、変調部、復調部、通信制御部等、一般的な基地局が有する機能部である。

負荷制御部１０６Ａは、情報取得部１０５が出力した天候情報を記憶部１０７Ａに記憶させる。負荷制御部１０６Ａは、情報取得部１０５が出力した残容量情報、および記憶部１０７Ａに記憶されている天候情報に基づいて、基地局７０および基地局８０に電力を供給する第ｎ電源２０−ｎを選択する。そして、負荷制御部１０６Ａは、選択した結果に応じて第１電圧変換器１０１−１〜第５電圧変換器１０１−５のうちの、０個、１個、あるいは１個以上の電力を出力するか制御する制御信号を生成し、生成した制御信号を第１電圧変換器１０１−１〜第５電圧変換器１０１−５に出力する。また、負荷制御部１０６Ａは、記憶部１０７Ａに記憶されている天候情報、情報取得部１０５が出力した残容量情報、および生成した制御信号に基づいて、通信速度を制御するための通信制御信号を生成し、生成した通信制御信号を、基地局７０および基地局８０に出力する。

図１６は、本実施形態に係る基地局の通信状態を説明する図である。なお、以下の説明において、電力が多い状態、電力が十分な状態、および電力が不十分な状態の定義は、第１実施形態と同様である。
符号６０１が示す領域は、取得した天候情報に含まれる日照量に基づいて推定した発電される電力が十分であり、且つ第４電源２０−４および第５電源２０−５に充電されている電力が十分である場合を説明する図である。この場合、負荷制御部１０６Ａは、例えば、発電される電力が所定の電力に達するまでの間、第４電源２０−４および第５電源２０−５に充電されている電力を、基地局７０および基地局８０に供給するように制御信号を生成する。この制御信号に応じて、第４電圧変換器１０１−４からの電力がダイオード１０２−４を介して、および第５電圧変換器１０１−５からの電力がダイオード１０２−５を介して、母線直流バスｐｌに供給される。また、発電される電力が所定の電力に達した日中の間、第２電源２０−２および第３電源２０−３が発電した電力を、基地局７０および基地局８０に供給するように制御信号を生成する。この制御信号に応じて、第２電圧変換器１０１−２からの電力がダイオード１０２−２を介して、また第３電圧変換器１０１−３からの電力がダイオード１０２−３を介して、母線直流バスｐｌに供給される。また、日中の間、制御部１０Ａは、第２電源２０−２が発電した電力が第４電源２０−４に充電されるように制御し、第３電源２０−３が発電した電力が第５電源２０−５に充電されるように制御する。そして、符号６０１が示す領域のように、負荷制御部１０６Ａは、１００％の通信速度で通信を行うように、基地局７０および基地局８０を制御する通信制御信号を生成する。なお、１００％の通信速度とは、基地局７０および基地局８０に予め設定されている最大の通信速度である。

符号６０２及び６０３が示す領域は、取得した天候情報に含まれる日照量に基づいて推定した発電される電力が不十分であり、且つ第４電源２０−４および第５電源２０−５に充電されている電力で不足分を補えない場合の例である。この場合、負荷制御部１０６Ａは、例えば、発電される電力が所定の電力に達するまでの間、第４電源２０−４および第５電源２０−５に充電されている電力を、基地局７０および基地局８０に供給するように制御信号を生成する。この制御信号に応じて、第４電圧変換器１０１−４からの電力がダイオード１０２−４を介して、また第５電圧変換器１０１−５からの電力がダイオード１０２−５を介して、母線直流バスｐｌに供給される。

図１６の場合、負荷制御部１０６Ａは、発電される電力が不足するため、基地局８０及び９０の出力を落とす、または通信速度を下げるように基地局７０および基地局８０を制御する通信制御信号を生成する。この結果、図１６のように、基地局７０および基地局８０それぞれは、符号６０１で示した領域のときより通信速度を下げて通信を行う。このように、出力を落とすか、通信速度を下げることによって、基地局８０及び９０の消費電力を下げる。
符号６０３で示した領域の場合、負荷制御部１０６Ａは、発電される電力が不足するため、基地局７０を１００％の通信速度で通信させ、基地局８０を通信させないように制御する通信制御信号を生成する。この結果、符号６０３で示した領域のように、基地局７０は、１００％の通信速度で通信を行い、基地局８０は、通信を行わない。
なお、発電される電力が不足する場合、負荷制御部１０６Ａは、例えば、通信を行うデータ量に基づいて、符号６０２で示した領域と符号６０３で示した領域のどちらのパターンで制御するか選択する。

図１７は、本実施形態に係る基地局の他の通信状態を説明する図である。図１７（ａ）は、天候情報に基づいて推定した発電される電力が十分である場合且つ第４電源２０−４および第５電源２０−５に充電されている電力が十分である場合の基地局７０の通信状態の例である。また、図１７（ｂ）は、天候情報に基づいて推定した発電される電力が不足する場合の基地局７０の通信状態の例である。図１７（ａ）および図１７（ｂ）では、基地局７０の通信状態を示しているが、基地局８０の通信状態も基地局７０の通信状態と同じである。また、図１７において、横軸は時刻である。

天候情報に基づいて推定した発電される電力が十分である場合、図１７（ａ）の符号７０１〜符号７０３に示す図のように、負荷制御部１０６Ａは、時刻がｔ３１からｔ３４の間、基地局７０を１００％の通信速度で通信させるように制御する。
一方、天候情報に基づいて推定した発電される電力が不足する場合かつ長時間の通信を行う必要がある場合、図１７（ｂ）の符号７１１〜符号７１３に示す図のように、負荷制御部１０６Ａは、時刻がｔ３１からｔ３４の間、基地局７０を７０％の通信速度で通信させるように制御する。

以上のように、本実施形態に係る独立電源システム１Ａは、負荷制御部１０６Ａが、取得した天候情報に基づいて、電源の電力を推定し、推定した結果に基づいて、負荷の状態を制御するため、電力に応じて基地局７０および基地局８０の通信速度を制御することができる。

なお、第１実施形態および第２実施形態では、図１および図１５において、負荷が２つの場合を説明したが、これに限られず、負荷は１つであっても３つ以上であってもよい。この場合であっても、独立電源システム１が負荷毎の駆動回路を備え、負荷制御部１０６または負荷制御部１０６Ａは、取得した天候情報に基づいて、負荷毎の駆動回路を制御して負荷に供給する電力を制御するようにしてもよい。

また、第１実施形態および第２実施形態では、第１電源２０−１として風力発電機、第２電源２０−２および第３電源２０−３として太陽光発電機、第４電源２０−４および第５電源２０−５として蓄電池の例を説明したが、これに限られない。第１電源２０−１〜第５電源２０−５の電源２０は、独立電源システム１または独立電源システム１Ａが使用される環境に応じて、他の電源、例えば地熱発電機、水力発電機等であってもよい。

なお、制御部１０（または１０Ａ）の一部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各部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、本発明の実施形態について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変更等も含まれる。

１、１Ａ…独立電源システム、１０、１０Ａ…制御部、２０−ｎ…第ｎ電源、２０−１〜２０−５…第１電源〜第５電源、５０、６０…負荷、７１、７２…充放電制御部、１０１−ｎ、１０１Ａ−ｎ…第ｎ電圧変換器、１０１−１〜１０１−５、１０１Ａ−１〜１０１Ａ−５…第１電圧変換器〜第５電圧変換器、１０２−ｎ、１０２−１〜１０２−５…ダイオード、１０３…第６電圧変換器、１０４…第７電圧変換器、１０５…位置情報取得部、１０６…負荷情報制御部、１０７…記憶部

Claims (5)

1. 負荷に電力を供給する少なくとも１つの電源と、
   天候情報と前記電源から前記負荷に供給される電力量の状況とに基づいて前記電源の電力を推定し、推定した結果に基づいて、前記負荷の状態を制御する負荷制御部と、
   を備える独立電源システム。
2. 前記天候情報は、
   自独立電源システムが設置されている地点を含む場所の時間毎の日照量または風速の情報である
   請求項１に記載の独立電源システム。
3. 前記負荷制御部は、
   前記負荷が照明機器の場合、前記推定した結果に基づいて、前記負荷の輝度を制御し、または、前記負荷が通信機器の場合、前記推定した結果に基づいて、前記負荷の通信速度及び電波の出力の少なくとも一方を制御する
   請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の独立電源システム。
4. 前記電源を複数備え、前記複数の電源のうち少なくとも１つの電源が蓄電池であり、
   前記蓄電池に充電されている容量に関する容量情報を取得する情報取得部を備え、
   前記負荷制御部は、
   前記情報取得部が取得した前記容量情報に基づいて、前記負荷の状態を制御する
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の独立電源システム。
5. 負荷に電力を供給する少なくとも１つの電源を有する独立電源システムにおける独立電源システムの制御方法であって、
   負荷制御部が、天候情報と、前記電源から前記負荷に供給される電力量の状況とに基づいて前記電源の電力を推定し、推定した結果に基づいて、前記負荷の状態を制御する負荷制御手順と、
   を含む独立電源システムの制御方法。

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