JP2016116379A - 電力システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電装置を有効に利用することができ、且つ、電力系統の停電時に電力負荷に電力を安定して供給することができる電力システムを提供する。【解決手段】電力負荷８に電力を供給するための電力システム２であって、太陽光発電装置４と、非常用発電機１０と、太陽光発電装置４からの電力の供給先を、電力系統２１と電力負荷８との間で切り替える第１の切替スイッチ６と、第１の切替スイッチ６が太陽光発電装置４からの電力の供給先を電力負荷８から電力系統２１に切り替えた際には、電力負荷８への電力の供給元を非常用発電機１０から電力系統２２に切り替え、且つ、第１の切替スイッチ６が太陽光発電装置４からの電力の供給先を電力系統２１から電力負荷８に切り替えた際には、電力負荷８への電力の供給元を電力系統２２から非常用発電機１０に切り替える第２の切替スイッチ１４と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電力負荷に電力を供給するための電力システムに関する。

太陽光を利用して電力を発電する太陽光発電装置が一般家庭住宅、産業用施設又は商業施設等に多数導入されている（例えば、特許文献１参照）。この太陽光発電装置をより普及させるため、太陽光発電装置により発電された電力を電力会社が買い取る電力買取制度が制定されている。電力買取制度には、余剰電力買取制度と全量買取制度とが存在する。

余剰電力買取制度とは、「エネルギー供給事業者による非石化エネルギー源の利用及び石化エネルギー原料の有効な利用の促進に関する法律（平成２１年１１月１日）」で定められた制度である。この余剰電力買取制度は、太陽光発電装置により発電された電力のうち、一般家庭住宅等に設置された電力負荷で消費されなかった余剰分の電力を電力会社が買い取る制度である。

一方、全量買取制度とは、「電気事業者による再生可能エネルギー電気の調達に関する特別措置法（平成２３年８月２６日）」により定められた制度である。この全量買取制度は、太陽光発電装置により発電された電力の全量を電力会社が買い取る制度である。

近年、この全量買取制度を利用した電力システムが知られている。この電力システムでは、電力系統が停電していない場合には、太陽光発電装置により発電された電力の全量が電力系統に逆潮流されることにより電力会社に売電される。また、電力系統が停電した場合には、太陽光発電装置のパワーコンデョショナが停電を検知することにより、太陽光発電装置の発電が停止する。

特開２０１３−１８３６１１号公報

上述した従来の全量買取制度を利用した電力システムでは、次のような課題が生じる。昼間に電力系統が停電した場合には、太陽光発電に必要となる日射量がある程度あるにも拘らず太陽光発電装置による発電が停止するため、太陽光発電装置を有効に利用することができない。

なお、電力系統が停電した際に、非常用発電機を始動させることにより、非常用発電機からの電力を電力負荷に供給する方法が考えられる。しかしながら、非常用発電機の運転が燃料枯渇（燃料切れ）によって停止した場合には、太陽光発電装置を設置しているにも拘らず太陽光発電装置による発電が停止しているため、太陽光発電装置を有効に利用することができない。

本発明は、上述した課題を解決しようとするものであり、その目的は、太陽光発電装置を有効に利用することができ、且つ、電力系統の停電時に電力負荷に電力を安定して供給することができる電力システムを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電力システムは、電力負荷に電力を供給するための電力システムであって、太陽光発電装置と、非常用発電機と、前記太陽光発電装置からの電力の供給先を、電力系統と前記電力負荷との間で切り替える第１の切替スイッチと、前記第１の切替スイッチが前記太陽光発電装置からの電力の供給先を前記電力負荷から前記電力系統に切り替えた際には、前記電力負荷への電力の供給元を前記非常用発電機から前記電力系統に切り替え、且つ、前記第１の切替スイッチが前記太陽光発電装置からの電力の供給先を前記電力系統から前記電力負荷に切り替えた際には、前記電力負荷への電力の供給元を前記電力系統から前記非常用発電機に切り替える第２の切替スイッチと、を備える。

本態様によれば、第１の切替スイッチと第２の切替スイッチとは互いに連動して切り替えられる。すなわち、第１の切替スイッチが太陽光発電装置からの電力の供給先を電力負荷から電力系統に切り替えた際には、第２の切替スイッチは、電力負荷への電力の供給元を非常用発電機から電力系統に切り替える。これにより、例えば電力系統が停電していない場合に、太陽光発電装置からの電力の全量を電力会社に売電することができるとともに、電力負荷に電力系統からの電力を供給することができる。さらに、第１の切替スイッチが太陽光発電装置からの電力の供給先を電力系統から電力負荷に切り替えた際には、第２の切替スイッチは、電力負荷への電力の供給元を電力系統から非常用発電機に切り替える。これにより、例えば電力系統が停電した場合に、日射変動の影響を大きく受け易い太陽光発電装置からの電力に加えて、日射変動の影響を受けない非常用発電機からの電力を電力負荷に供給することができる。その結果、太陽光発電装置を有効に利用することができ、且つ、電力系統の停電時に電力負荷に電力を安定して供給することができる。

例えば、本発明の一態様に係る電力システムにおいて、前記第１の切替スイッチは、前記電力系統が停電していない場合には、前記太陽光発電装置からの電力の供給先を前記電力系統に保持し、前記電力系統が停電した場合には、前記太陽光発電装置からの電力の供給先を前記電力系統から前記電力負荷に切り替え、前記第２の切替スイッチは、前記電力系統が停電していない場合には、前記電力負荷への電力の供給元を前記電力系統に保持し、前記電力系統が停電した場合には、前記電力負荷への電力の供給元を前記電力系統から前記非常用発電機に切り替えるように構成してもよい。

本態様によれば、電力系統が停電していない場合には、第１の切替スイッチが太陽光発電装置からの電力の供給先を電力系統に保持するとともに、第２の切替スイッチが電力負荷への電力の供給元を電力系統に保持する。これにより、電力系統が停電していない場合に、太陽光発電装置からの電力の全量を電力会社に売電することができるとともに、電力負荷に電力系統からの電力を供給することができる。さらに、電力系統が停電した場合には、第１の切替スイッチが太陽光発電装置からの電力の供給先を電力系統から電力負荷に切り替えるとともに、第２の切替スイッチが電力負荷への電力の供給元を電力系統から非常用発電機に切り替える。これにより、電力系統が停電した場合に、日射変動の影響を大きく受け易い太陽光発電装置からの電力に加えて、日射変動の影響を受けない非常用発電機からの電力を電力負荷に供給することができる。その結果、太陽光発電装置を有効に利用することができ、且つ、電力系統の停電時に電力負荷に電力を安定して供給することができる。

例えば、本発明の一態様に係る電力システムにおいて、前記電力システムは、さらに、前記第１の切替スイッチ及び前記第２の切替スイッチの各々を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記電力系統が停電していない場合には、前記太陽光発電装置からの電力の供給先を前記電力系統に保持するように前記第１の切替スイッチを制御するとともに、前記電力負荷への電力の供給元を前記電力系統に保持するように前記第２の切替スイッチを制御し、前記電力系統が停電した場合には、前記太陽光発電装置からの電力の供給先を前記電力系統から前記電力負荷に切り替えるように前記第１の切替スイッチを制御するとともに、前記電力負荷への電力の供給元を前記電力系統から前記非常用発電機に切り替えるように前記第２の切替スイッチを制御するように構成してもよい。

本態様によれば、コントローラが第１の切替スイッチ及び第２の切替スイッチの各々を制御するので、第１の切替スイッチ及び第２の切替スイッチの各々の切り替えを容易に行うことができる。

例えば、本発明の一態様に係る電力システムにおいて、前記電力システムは、さらに、電力を充電又は放電するための蓄電池を備え、前記コントローラは、さらに、前記電力系統が停電した場合において、前記非常用発電機の運転が停止した際に、前記蓄電池からの電力が前記電力負荷に供給されるように前記蓄電池から電力を放電させるように構成してもよい。

本態様によれば、コントローラは、非常用発電機からの電力の供給が停止した際に、蓄電池からの電力が電力負荷に供給されるように蓄電池から電力を放電させる。これにより、例えば非常用発電機の運転が燃料枯渇によって停止した場合であっても、電力負荷への電力の供給を継続することができる。

例えば、本発明の一態様に係る電力システムにおいて、前記コントローラは、さらに、前記電力系統が停電していない場合において、夜間電力料金の時間帯に前記電力系統からの電力を前記蓄電池に充電させるように構成してもよい。

本態様によれば、コントローラは、夜間電力料金の時間帯に電力系統からの電力を蓄電池に充電させる。これにより、安価な夜間電力を利用して蓄電池に電力を充電するので、充電コストを低減することができる。

本発明の一態様に係る電力システムによれば、太陽光発電装置を有効に利用することができ、且つ、電力系統の停電時に電力負荷に電力を安定して供給することができる。

低圧側の電力系統及び高圧側の電力系統がともに停電していない状態での、実施の形態に係る電力システムの構成を示す図である。 低圧側の電力系統及び高圧側の電力系統がともに停電した状態での、実施の形態に係る電力システムの構成を示す図である。 図２の状態から非常用発電機の運転が停止した状態での、実施の形態に係る電力システムの構成を示す図である。 低圧側の電力系統及び高圧側の電力系統がともに停電した場合における、実施の形態に係る電力システムの動作の流れを示すフローチャートである。 低圧側の電力系統のみが停電した状態での、実施の形態に係る電力システムの構成を示す図である。 低圧側の電力系統のみが停電した場合における、実施の形態に係る電力システムの動作の流れを示すフローチャートである。 実施の形態の変形例１に係るコントローラの機能構成を示すブロック図である。 電力負荷により消費される電力と蓄電池により充電及び放電される電力とが時間的に変動するパターンの一例を示す図である。 実施の形態の変形例２に係るコントローラの機能構成を示すブロック図である。 実施の形態の変形例２に係る空調システムの一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態）
［１．電力システムの構成］
まず、図１及び図２を参照しながら、実施の形態に係る電力システム２の構成について説明する。図１は、低圧側の電力系統２１及び高圧側の電力系統２２がともに停電していない状態での、実施の形態に係る電力システム２の構成を示す図である。図２は、低圧側の電力系統２１及び高圧側の電力系統２２がともに停電した状態での、実施の形態に係る電力システム２の構成を示す図である。

本実施の形態の電力システム２は、上述した全量買取制度を利用した電力システムであり、例えば高速道路のサービスエリアの施設に設置されている。図１に示すように、電力システム２は、太陽光発電装置４、第１の切替スイッチ６、電力負荷８、非常用発電機１０、蓄電池１２、第２の切替スイッチ１４及びコントローラ１６を備えている。

太陽光発電装置４は、太陽電池パネル１８及びパワーコンディショナ２０を有している。太陽電池パネル１８は、例えば高速道路のサービスエリアの施設の屋根に設置されており、太陽光を利用して直流電力を発電する。太陽電池パネル１８により発電された直流電力は、パワーコンディショナ２０に出力される。パワーコンディショナ２０は、太陽電池パネル１８に接続されており、太陽電池パネル１８からの直流電力を交流電力（例えばＡＣ２００Ｖ）に変換する。パワーコンディショナ２０により変換された交流電力は、第１の切替スイッチ６に出力される。

第１の切替スイッチ６は、パワーコンディショナ２０からの交流電力の供給先を電力系統２１（第１の電力系統）と電力負荷８との間で切り替えるための切替スイッチである。なお、電力系統２１は、電力会社に売電するための低圧側の電力系統である。第１の切替スイッチ６は、電力系統２１への逆潮のための低圧配電線２６（第１の電力経路）に配置されている。第１の切替スイッチ６は、パワーコンディショナ２０に接続された第１の端子２４ａと、低圧配電線２６を介して電力系統２１に接続された第２の端子２４ｂと、電力負荷８と無停電電源装置３８（後述する）との間の電力ライン２８から分岐された第３の端子２４ｃとを有している。第１の切替スイッチ６は、第１の端子２４ａの接続先を第２の端子２４ｂ及び第３の端子２４ｃのいずれか一方に切り替える。なお、低圧配電線２６は、高速道路のサービスエリアの施設から柱上変圧器（図示せず）へ低圧電力を配電するための配電線であり、柱上変圧器と高速道路のサービスエリアの施設との間に接続されている。

電力負荷８は、常時電力の供給を必要とする重要度の高い負荷であり、例えば高速道路のサービスエリアの施設に設置されたサーバ等である。電力負荷８には、第１の切替スイッチ６の第３の端子２４ｃが接続されるとともに、無停電電源装置３８のＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）スイッチ４０（後述する）を介して第２の切替スイッチ１４が接続されている。

非常用発電機１０は、例えば重油又はガソリン等の燃料を動力源とし、交流電力（例えばＡＣ２００Ｖ）を発電する。非常用発電機１０は、電力系統２２（第２の電力系統）が停電した際に、コントローラ１６からの起動信号に基づいて起動される。なお、電力系統２２は、電力会社から買電するための高圧側の電力系統であり、上述した電力系統２１とは別の電力系統である。また、非常用発電機１０は、電力系統２２の停電が復旧した際には、コントローラ１６からの停止信号に基づいて運転を停止する。なお、電力系統２２が長時間に亘って停電することにより、非常用発電機１０が長時間運転を継続して燃料枯渇となった場合には、非常用発電機１０の運転が停止する。

蓄電池１２は、例えば充電及び放電を繰り返し行うことが可能なリチウムイオン二次電池である。蓄電池１２は、無停電電源装置３８の双方向インバータ４２（後述する）を介して電力負荷８に接続されている。

第２の切替スイッチ１４は、電力負荷８への電力の供給元を電力系統２２と非常用発電機１０との間で切り替えるための切替スイッチである。第２の切替スイッチ１４は、電力系統２２からの順潮のための高圧配電線３２（第２の電力経路）に配置されている。第２の切替スイッチ１４は、無停電電源装置３８のＡＣスイッチ４０に接続された第１の端子３０ａと、高圧配電線３２を介して電力系統２２に接続された第２の端子３０ｂと、非常用発電機１０に接続された第３の端子３０ｃとを有している。第２の切替スイッチ１４は、第１の端子３０ａの接続先を第２の端子３０ｂ及び第３の端子３０ｃのいずれか一方に切り替える。なお、高圧配電線３２は、変電所（図示せず）から柱上変圧器へ高圧電力を配電するための配電線であり、変電所と柱上変圧器との間に接続されている。

コントローラ１６は、電力システム２の動作を制御するためのものであり、機能構成として停電検出部３４及び切替制御部３６を有している。

停電検出部３４は、低圧配電線２６における電圧の急激な低下に基づいて、電力系統２１の停電を検出する。さらに、停電検出部３４は、高圧配電線３２における電圧の急激な低下に基づいて、電力系統２２の停電を検出する。停電検出部３４は、電力系統２１の停電及び電力系統２２の停電をともに検出した際には、第１の停電検出信号を切替制御部３６に出力する。また、停電検出部３４は、電力系統２２の停電のみを検出した際には、第２の停電検出信号を切替制御部３６に出力する。さらに、停電検出部３４は、電力系統２１の停電のみを検出した際には、第３の停電検出信号を切替制御部３６に出力する。

切替制御部３６は、停電検出部３４からの第１の停電検出信号の出力の有無に基づいて、第１の切替スイッチ６及び第２の切替スイッチ１４をそれぞれ連動して切り替えるように制御する。具体的には、切替制御部３６は、停電検出部３４から第１の停電検出信号が出力されていない場合（すなわち、電力系統２１，２２がともに停電していない場合）には、図１に示すように、第１の切替スイッチ６の第１の端子２４ａの接続先を第２の端子２４ｂに保持するように制御するとともに、第２の切替スイッチ１４の第１の端子３０ａの接続先を第２の端子３０ｂに保持するように制御する。一方、切替制御部３６は、停電検出部３４から第１の停電検出信号が出力された場合（すなわち、電力系統２１，２２がともに停電した場合）には、図２に示すように、第１の切替スイッチ６の第１の端子２４ａの接続先を第２の端子２４ｂから第３の端子２４ｃに切り替えるように制御するとともに、第２の切替スイッチ１４の第１の端子３０ａの接続先を第２の端子３０ｂから第３の端子３０ｃに切り替えるように制御する。

さらに、切替制御部３６は、停電検出部３４からの第２の停電検出信号の出力の有無に基づいて、第１の切替スイッチ６及び第２の切替スイッチ１４をそれぞれ連動して切り替えるように制御する。具体的には、切替制御部３６は、停電検出部３４から第２の停電検出信号が出力されていない場合（すなわち、電力系統２１，２２がともに停電していない場合）には、図１に示すように、第１の切替スイッチ６の第１の端子２４ａの接続先を第２の端子２４ｂに保持するように制御するとともに、第２の切替スイッチ１４の第１の端子３０ａの接続先を第２の端子３０ｂに保持するように制御する。一方、切替制御部３６は、停電検出部３４から第２の停電検出信号が出力された場合（すなわち、電力系統２２のみが停電した場合）には、図２に示すように、第１の切替スイッチ６の第１の端子２４ａの接続先を第２の端子２４ｂから第３の端子２４ｃに切り替えるように制御するとともに、第２の切替スイッチ１４の第１の端子３０ａの接続先を第２の端子３０ｂから第３の端子３０ｃに切り替えるように制御する。

さらに、切替制御部３６は、停電検出部３４からの第３の停電検出信号の出力の有無に基づいて、第１の切替スイッチ６のみを切り替えるように制御する。具体的には、切替制御部３６は、停電検出部３４から第３の停電検出信号が出力されていない場合（すなわち、電力系統２１，２２がともに停電していない場合）には、図１に示すように、第１の切替スイッチ６の第１の端子２４ａの接続先を第２の端子２４ｂに保持するように制御するとともに、第２の切替スイッチ１４の第１の端子３０ａの接続先を第２の端子３０ｂに保持するように制御する。一方、切替制御部３６は、停電検出部３４から第３の停電検出信号が出力された場合（すなわち、電力系統２１のみが停電した場合）には、後述する図５に示すように、第１の切替スイッチ６の第１の端子２４ａの接続先を第２の端子２４ｂから第３の端子２４ｃに切り替える。

コントローラ１６は、さらに、無停電電源装置３８を有している。無停電電源装置３８は、ＡＣスイッチ４０及び双方向インバータ４２を有している。

ＡＣスイッチ４０は、第２の切替スイッチ１４の第１の端子３０ａと電力負荷８との間に接続されており、蓄電池１２に電力を充電又は蓄電池１２から電力を放電させるように双方向インバータ４２を制御する。具体的には、電力系統２２又は非常用発電機１０からの電力がＡＣスイッチ４０を介して電力負荷８に供給されている場合には、ＡＣスイッチ４０は、電力系統２２、非常用発電機１０又は太陽光発電装置４からの電力の一部を蓄電池１２に充電させるように指示する充電指示信号を双方向インバータ４２に出力する。一方、非常用発電機１０からの電力の供給が停止した場合には、ＡＣスイッチ４０は、蓄電池１２からの電力を電力負荷８に放電させるように指示する放電指示信号を双方向インバータ４２に出力する。

双方向インバータ４２は、ＡＣスイッチ４０と蓄電池１２との間に接続されている。双方向インバータ４２は、ＡＣスイッチ４０からの充電指示信号に基づいて、蓄電池１２に電力を充電させる。また、双方向インバータ４２は、ＡＣスイッチ４０からの放電指示信号に基づいて、蓄電池１２から電力を放電させる。

［２．電力システムの動作］
［２−１．電力系統２１，２２がともに停電した場合の電力システムの動作］
次に、図１〜図４を参照しながら、電力系統２１，２２がともに停電した場合における、上述した電力システム２の動作について説明する。図３は、図２の状態から非常用発電機１０の運転が停止した状態での、実施の形態に係る電力システム２の構成を示す図である。図４は、低圧側の電力系統２１及び高圧側の電力系統２２がともに停電した場合における、実施の形態に係る電力システム２の動作の流れを示すフローチャートである。

まず、図１に示すように、電力系統２１，２２がともに停電していない状態では、切替制御部３６は、第１の切替スイッチ６の第１の端子２４ａの接続先を第２の端子２４ｂに保持するように制御するとともに、第２の切替スイッチ１４の第１の端子３０ａの接続先を第２の端子３０ｂに保持するように制御する（Ｓ１）。これにより、第１の切替スイッチ６が太陽光発電装置４からの電力の供給先を電力系統２１に保持するとともに、第２の切替スイッチ１４が電力負荷８への電力の供給元を電力系統２２に保持する。

この状態では、パワーコンディショナ２０からの交流電力の全量が第１の切替スイッチ６を介して電力系統２１に逆潮流されるとともに、電力系統２２からの商用電力（例えばＡＣ２００Ｖ）が第２の切替スイッチ１４及びＡＣスイッチ４０を介して電力負荷８に供給される。これにより、パワーコンディショナ２０からの交流電力の全量が電力会社に売電される。また、ＡＣスイッチ４０が充電指示信号を双方向インバータ４２に出力することにより、電力系統２２からの商用電力の一部は、双方向インバータ４２により直流電力に変換された後に蓄電池１２に充電される（Ｓ２）。

その後、図２に示すように、電力系統２１，２２がともに停電した場合には（Ｓ３でＹＥＳ）、非常用発電機１０は、コントローラ１６からの起動信号に基づいて起動される（Ｓ４）。次いで、切替制御部３６は、第１の切替スイッチ６の第１の端子２４ａの接続先を第２の端子２４ｂから第３の端子２４ｃに切り替えるように制御するとともに、第２の切替スイッチ１４の第１の端子３０ａの接続先を第２の端子３０ｂから第３の端子３０ｃに切り替えるように制御する（Ｓ５）。これにより、第１の切替スイッチ６が太陽光発電装置４からの電力の供給先を電力系統２１から電力負荷８に切り替えるとともに、第２の切替スイッチ１４が電力負荷８への電力の供給元を電力系統２２から非常用発電機１０に切り替える。

この状態では、パワーコンディショナ２０からの交流電力が第１の切替スイッチ６を介して電力負荷８に供給されるとともに、非常用発電機１０からの交流電力が第２の切替スイッチ１４及びＡＣスイッチ４０を介して電力負荷８に供給される。また、ＡＣスイッチ４０が充電指示信号を双方向インバータ４２に出力することにより、パワーコンディショナ２０からの交流電力（又は非常用発電機１０からの交流電力）の一部は、双方向インバータ４２により直流電力に変換された後に蓄電池１２に充電される（Ｓ６）。

その後、図１に示すように、電力系統２１，２２の停電がともに復旧した場合には（Ｓ７でＮＯ且つＳ８でＹＥＳ）、非常用発電機１０は、コントローラ１６からの停止信号に基づいて運転を停止する（Ｓ９）。次いで、切替制御部３６は、第１の切替スイッチ６の第１の端子２４ａの接続先を第３の端子２４ｃから第２の端子２４ｂに切り替えるように制御するとともに、第２の切替スイッチ１４の第１の端子３０ａの接続先を第３の端子３０ｃから第２の端子３０ｂに切り替えるように制御する（Ｓ１０）。これにより、第１の切替スイッチ６が太陽光発電装置４からの電力の供給先を電力負荷８から電力系統２１に切り替えるとともに、第２の切替スイッチ１４が電力負荷８への電力の供給元を非常用発電機１０から電力系統２２に切り替える。

ステップＳ７に戻り、図３に示すように、電力系統２１，２２が長時間に亘ってともに停電することにより、非常用発電機１０の運転が燃料枯渇によって停止した場合には（Ｓ７でＹＥＳ）、ＡＣスイッチ４０は、放電指示信号を双方向インバータ４２に出力する。これにより、蓄電池１２から放電された直流電力は、双方向インバータ４２により交流電力（例えばＡＣ１００Ｖ）に変換された後に電力負荷８に供給される（Ｓ１１）。その後、図１に示すように、電力系統２１，２２の停電がともに復旧した場合には（Ｓ１２でＹＥＳ）、上述したステップＳ１０が実行される。

［２−２．電力系統２２のみが停電した場合の電力システムの動作］
電力系統２２のみが停電した場合における電力システム２の動作は、上述した電力系統２１，２２がともに停電した場合における電力システム２の動作と同様である。

すなわち、電力系統２２のみが停電した場合には、電力系統２１が停電していないにも拘らず、第１の切替スイッチ６が太陽光発電装置４からの電力の供給先を電力系統２１から電力負荷８に切り替えるとともに、第２の切替スイッチ１４が電力負荷８への電力の供給元を電力系統２２から非常用発電機１０に切り替える。詳細な説明については上述した説明と重複するので省略する。

［２−３．電力系統２１のみが停電した場合の電力システムの動作］
次に、図５及び図６を参照しながら、電力系統２１のみが停電した場合における、電力システム２の動作について説明する。図５は、低圧側の電力系統２１のみが停電した状態での、実施の形態に係る電力システム２の構成を示す図である。図６は、低圧側の電力系統２１のみが停電した場合における、実施の形態に係る電力システム２の動作の流れを示すフローチャートである。

まず、図１に示すように、電力系統２１，２２がともに停電していない状態では、上述した図４のステップＳ１及びＳ２と同様に、ステップＳ２１及びＳ２２が実行される。

その後、図５に示すように、電力系統２１のみが停電した場合には（Ｓ２３でＹＥＳ）、切替制御部３６は、第１の切替スイッチ６の第１の端子２４ａの接続先を第２の端子２４ｂから第３の端子２４ｃに切り替えるように制御する（Ｓ２４）。これにより、第１の切替スイッチ６が太陽光発電装置４からの電力の供給先を電力系統２１から電力負荷８に切り替える。この状態では、パワーコンディショナ２０からの交流電力が第１の切替スイッチ６を介して電力負荷８に供給されるとともに、電力系統２２からの交流電力が第２の切替スイッチ１４及びＡＣスイッチ４０を介して電力負荷８に供給される。なお、電力系統２１が停電した場合には電力会社に売電することができないため、上述したように太陽光発電装置４からの電力の供給先を電力系統２１から電力負荷８に切り替える必要がある。

また、ＡＣスイッチ４０が充電指示信号を双方向インバータ４２に出力することにより、パワーコンディショナ２０からの交流電力（又は電力系統２２からの交流電力）の一部は、双方向インバータ４２により直流電力に変換された後に蓄電池１２に充電される（Ｓ２５）。

その後、図１に示すように、電力系統２１の停電が復旧した場合には（Ｓ２６でＹＥＳ）、切替制御部３６は、第１の切替スイッチ６の第１の端子２４ａの接続先を第３の端子２４ｃから第２の端子２４ｂに切り替えるように制御する（Ｓ２７）。これにより、第１の切替スイッチ６が太陽光発電装置４からの電力の供給先を電力負荷８から電力系統２１に切り替える。

［３．効果］
次に、本実施の形態の電力システム２により得られる効果について説明する。上述したように、電力系統２１，２２がともに（又は電力系統２２のみが）停電した際には、第１の切替スイッチ６が太陽光発電装置４からの電力の供給先を電力系統２２から電力負荷８に切り替えるとともに、第２の切替スイッチ１４が電力負荷８への電力の供給元を電力系統２２から非常用発電機１０に切り替える。これにより、パワーコンディショナ２０からの交流電力が第１の切替スイッチ６を介して電力負荷８に供給されるとともに、非常用発電機１０からの交流電力が第２の切替スイッチ１４及びＡＣスイッチ４０を介して電力負荷８に供給される。その結果、日射変動の影響を大きく受け易い太陽光発電装置４からの交流電力に加えて、日射変動の影響を受けない非常用発電機１０からの交流電力を電力負荷８に供給することができる。したがって、太陽光発電装置４を有効に利用することができ、且つ、電力系統２１，２２の停電時（又は電力系統２２のみの停電時）に電力負荷８に電力を安定して供給することができる。

（実施の形態の変形例１）
次に、図７及び図８を参照しながら、実施の形態の変形例１に係るコントローラ１６Ａの構成について説明する。図７は、実施の形態の変形例１に係るコントローラ１６Ａの機能構成を示すブロック図である。図８は、電力負荷８により消費される電力と蓄電池１２により充電及び放電される電力とが時間的に変動するパターンの一例を示す図である。

図７に示すように、本変形例のコントローラ１６Ａは、停電検出部３４及び切替制御部３６に加えて、タイマ４４、デマンド監視部４６及び充放電制御部４８を有している。なお、停電検出部３４及び切替制御部３６はそれぞれ、上記実施の形態で説明した停電検出部３４及び切替制御部３６と同一の機能を有しているので、それらの説明を省略する。

タイマ４４は、夜間電力料金の時間帯（例えば、２１時〜翌日の６時）を計時する。デマンド監視部４６は、電力負荷８により消費される最大電力量を計測し、計測した最大電力量が閾値を超えたか否かを監視する。

充放電制御部４８は、蓄電池１２による電力の充電及び放電を制御する。具体的には、図６に示すように、充放電制御部４８は、タイマ４４により計時された夜間電力料金の時間帯において、電力系統２２からの商用電力の一部が蓄電池１２に充電されるように制御する。また、図８に示すように、充放電制御部４８は、電力系統２２が停電しておらず、且つ、デマンド監視部４６により計測された最大電力量が閾値を超えた場合に、蓄電池１２から電力が放電されるように制御する。

本変形例によれば、デマンド監視部４６により計測された最大電力量が閾値を超えた場合に、蓄電池１２から放電された電力が電力負荷８に供給されるので、電力系統２２からの商用電力の使用電力量を低下（いわゆるピークカット）させることができる。また、安価な夜間電力を利用して蓄電池１２に電力を充電するので、充電コストを低減することができる。

（実施の形態の変形例２）
次に、図９及び図１０を参照しながら、実施の形態の変形例２に係るコントローラ１６Ｂの構成について説明する。図９は、実施の形態の変形例２に係るコントローラ１６Ｂの機能構成を示すブロック図である。図１０は、実施の形態の変形例２に係る空調システム５２の一例を示す図である。

図９に示すように、本変形例のコントローラ１６Ｂは、停電検出部３４、切替制御部３６、タイマ４４、デマンド監視部４６及び充放電制御部４８に加えて、ヒートポンプ制御部５０を有している。ヒートポンプ制御部５０は、タイマ４４により計時された夜間電力料金の時間帯において、図１０に示すヒートポンプ５４（後述する）を作動させる。なお、停電検出部３４及び切替制御部３６はそれぞれ、上記実施の形態で説明した停電検出部３４及び切替制御部３６と同一の機能を有しているので、それらの説明を省略する。また、タイマ４４、デマンド監視部４６及び充放電制御部４８はそれぞれ、上記変形例１で説明したタイマ４４、デマンド監視部４６及び充放電制御部４８と同一の機能を有しているので、それらの説明を省略する。

ここで、図１０を参照しながら、上述したヒートポンプ５４を備えた空調システム５２の構成について説明する。図１０に示すように、空調システム５２は、ヒートポンプ５４、蓄熱槽５６及び空調用熱交換装置５８を備えている。

ヒートポンプ５４及び蓄熱槽５６の各々は、建物６０（例えば、高速道路のサービスエリアの建物）の屋上に設置されている。ヒートポンプ５４は、ヒートポンプ制御部５０により夜間電力料金の時間帯に作動され、蓄熱槽５６内の水を熱交換により冷却する。

蓄熱槽５６と空調用熱交換装置５８との間には、送り管６２及び戻り管６４が配置されている。送り管６２にはポンプ６６が配置されている。このポンプ６６の作用により、蓄熱槽５６内の水は、送り管６２を通して空調用熱交換装置５８に供給された後に、空調用熱交換装置５８から戻り管６４を通して蓄熱槽５６内に戻される。

空調用熱交換装置５８は、建物６０の内部に配置されている。空調用熱交換装置５８は、送り管６２及び戻り管６４を通して循環される水と空調用の空気との間で熱交換することにより、空調用の空気を冷却する。空調用熱交換装置５８により冷却された空調用の空気は、ダクト６８を通して建物６０の内部の各階層に供給される。

本変形例によれば、安価な深夜電力を利用して冷却した蓄熱槽５６内の水の冷熱を、昼間に建物６０の内部を空調（冷房）する際に用いることができ、空調コストを低減することができる。

（他の変形例）
以上、本発明の実施の形態等に係る電力システムについて説明したが、本発明は、これらの実施の形態等に限定されるものではない。例えば、変形例１と変形例２とを組み合わせてもよい。

上記実施の形態では、電力システム２を高速道路のサービスエリアの施設に設置したが、これに限定されず、例えば一般家庭住宅、産業用施設（工場等）又は商業施設（百貨店等）等に設置することもできる。

上記実施の形態では、切替制御部３６が第１の切替スイッチ６及び第２の切替スイッチ１４をそれぞれ連動して切り替えるように制御したが、これに限定されず、例えば第１の切替スイッチ６及び第２の切替スイッチ１４をそれぞれ連動して切り替えるための機械的な連動機構（図示せず）を設けてもよい。これにより、例えば、第１の切替スイッチ６に力を加えることにより第１の切替スイッチ６の第１の端子２４ａの接続先が第３の端子２４ｃから第２の端子２４ｂ（又は第２の端子２４ｂから第３の端子２４ｃに）に切り替えられた際に、連動機構によって第２の切替スイッチ１４の第１の端子３０ａの接続先が第３の端子３０ｃから第２の端子３０ｂに（又は第２の端子３０ｂから第３の端子３０ｃに）切り替えられる。

上記実施の形態では、低圧側の電力系統２１及び高圧側の電力系統２２の２つの電力系統が存在する場合について説明したが、これに限定されず、単一の電力系統が存在するようにしてもよい。

上記実施の形態では、停電検出部３４及び切替制御部３６等を電力システム２専用のコントローラ１６（１６Ａ，１６Ｂ）に設けたが、これに限定されず、例えば既存の受配電設備等に設けてもよい。

本発明は、例えば一般家庭住宅、産業用施設又は商業施設等における電力負荷に電力を供給するための電力システムとして適用することができる。

２ 電力システム
４ 太陽光発電装置
６ 第１の切替スイッチ
８ 電力負荷
１０ 非常用発電機
１２ 蓄電池
１４ 第２の切替スイッチ
１６，１６Ａ，１６Ｂ コントローラ
１８ 太陽電池パネル
２０ パワーコンディショナ
２１，２２ 電力系統
２４ａ，３０ａ 第１の端子
２４ｂ，３０ｂ 第２の端子
２４ｃ，３０ｃ 第３の端子
２６ 低圧配電線
２８ 電力ライン
３２ 高圧配電線
３４ 停電検出部
３６ 切替制御部
３８ 無停電電源装置
４０ ＡＣスイッチ
４２ 双方向インバータ
４４ タイマ
４６ デマンド監視部
４８ 充放電制御部
５０ ヒートポンプ制御部
５２ 空調システム
５４ ヒートポンプ
５６ 蓄熱槽
５８ 空調用熱交換装置
６０ 建物
６２ 送り管
６４ 戻り管
６６ ポンプ
６８ ダクト

Claims (5)

1. 電力負荷に電力を供給するための電力システムであって、
   太陽光発電装置と、
   非常用発電機と、
   前記太陽光発電装置からの電力の供給先を、電力系統と前記電力負荷との間で切り替える第１の切替スイッチと、
   前記第１の切替スイッチが前記太陽光発電装置からの電力の供給先を前記電力負荷から前記電力系統に切り替えた際には、前記電力負荷への電力の供給元を前記非常用発電機から前記電力系統に切り替え、且つ、前記第１の切替スイッチが前記太陽光発電装置からの電力の供給先を前記電力系統から前記電力負荷に切り替えた際には、前記電力負荷への電力の供給元を前記電力系統から前記非常用発電機に切り替える第２の切替スイッチと、を備える
   電力システム。
2. 前記第１の切替スイッチは、
   前記電力系統が停電していない場合には、前記太陽光発電装置からの電力の供給先を前記電力系統に保持し、前記電力系統が停電した場合には、前記太陽光発電装置からの電力の供給先を前記電力系統から前記電力負荷に切り替え、
   前記第２の切替スイッチは、
   前記電力系統が停電していない場合には、前記電力負荷への電力の供給元を前記電力系統に保持し、前記電力系統が停電した場合には、前記電力負荷への電力の供給元を前記電力系統から前記非常用発電機に切り替える
   請求項１に記載の電力システム。
3. 前記電力システムは、さらに、前記第１の切替スイッチ及び前記第２の切替スイッチの各々を制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記電力系統が停電していない場合には、前記太陽光発電装置からの電力の供給先を前記電力系統に保持するように前記第１の切替スイッチを制御するとともに、前記電力負荷への電力の供給元を前記電力系統に保持するように前記第２の切替スイッチを制御し、
   前記電力系統が停電した場合には、前記太陽光発電装置からの電力の供給先を前記電力系統から前記電力負荷に切り替えるように前記第１の切替スイッチを制御するとともに、前記電力負荷への電力の供給元を前記電力系統から前記非常用発電機に切り替えるように前記第２の切替スイッチを制御する
   請求項２に記載の電力システム。
4. 前記電力システムは、さらに、電力を充電又は放電するための蓄電池を備え、
   前記コントローラは、さらに、前記電力系統が停電した場合において、前記非常用発電機の運転が停止した際に、前記蓄電池からの電力が前記電力負荷に供給されるように前記蓄電池から電力を放電させる
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力システム。
5. 前記コントローラは、さらに、前記電力系統が停電していない場合において、夜間電力料金の時間帯に前記電力系統からの電力を前記蓄電池に充電させる
   請求項４に記載の電力システム。

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