JP2016226203A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電池および発電装置を備える電源システムにおいて、ピークカット制御および売電制御の両立を可能とする。
【解決手段】電源システム１００は整流器２０と、整流器２０よりも通信装置４に設けられ、整流器２０と通信装置４とを接続する電力線ＰＬ１からの電力を充電し、また、放電によって電力線ＰＬ１に電力を供給する蓄電池３０と、整流器２０よりも電力網１側に設けられ、電力網１と整流器２０とを接続する電力線ＰＬ２に電力を供給する交流発電装置５０と、整流器２０の出力電圧（整流器出力電圧Ｖｒｃ）を制御する制御装置７０と、を備える。制御装置７０は、電力線ＰＬ１および電力線ＰＬ２の少なくとも一方における電力情報を取得するホームコントローラ７２と、ホームコントローラ７２によって取得された電力情報に基づいて、整流器２０の出力電圧（整流器出力電圧Ｖｒｃ）を調整する電力調整装置７４と、を含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、電源システムに関する。

近年、電力コスト（たとえば電気料金）削減のため、ピークカットおよびデマンドレスポンス制御（以下、単に「ピークカット制御」という）が注目されている。ピークカット制御によれば、たとえば、夜間に蓄電池を充電し、昼間に蓄電池および発電機から負荷に電力を供給することによって、昼間の時間帯における購入電力のピークを抑制し得る。

通信設備の電源システムにおいても、ピークカット制御を導入することが考えられる。図１は、通信設備の電源システムの構成の一例を示す図である。電源システムにおいて、整流器２は、電力網１からの交流電力を直流電力に変換し、蓄電池３および負荷である通信装置４に向かって出力する。整流器２、蓄電池３および通信装置４はバスライン（図１ではノードＮ１として概念的に図示される）によって電気的に接続されている。この場合、蓄電池３は浮動充電状態となるので、整流器２からの直流電力が通信装置４に供給され（矢印ＡＲ１）、また、蓄電池３が適宜充電され得る（矢印ＡＲ２）。

たとえば、下記特許文献１は、図１に示されるような通信設備の電源システムにおいて、整流器の出力電圧を調整することによって（すなわち整流器の出力電力を制御することによって）、蓄電池の充放電を制御する技術を開示する。この技術を応用すれば、通信設備の電源システムにおいても、ピークカット制御を実現できる可能性がある。

特開２０１１−１３４１４９号公報

上述の通信設備の電源システムにおいて、蓄電池に加えて発電装置を設けた構成を採用すれば、発電装置および蓄電池からの電力によって通信設備の消費電力の少なくとも一部を賄う（ピークカット制御を行う）ことができる。なお、停電時には、発電装置および蓄電池からの電力によって通信設備の消費電力を全て賄うこともできる。さらに、発電装置で発生した電力を、電力網を介して売電する（売電制御を行う）ことも考えられる。この点について、特許文献１では検討がなされていない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、蓄電池および発電装置を備える電源システムにおいて、ピークカット制御および売電制御の両立を可能とすることを目的とする。

本発明の一態様に係る電源システムは、電力網からの交流電力を直流電力に変換し、負荷に向かって出力する整流器と、整流器よりも負荷側に設けられ、整流器と負荷とを接続する第１の電力線からの電力を充電し、また、放電によって第１の電力線に電力を供給する蓄電池と、整流器よりも電力網側に設けられ、電力網と整流器とを接続する第２の電力線に電力を供給する発電装置と、整流器の出力電圧を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、第１の電力線および第２の電力線の少なくとも一方における電力情報を取得する取得手段と、取得手段によって取得された電力情報に基づいて、整流器の出力電圧を調整する調整手段と、を含む。

上記の電源システムでは、蓄電池からの電力が、第１の電力線を介して、負荷に供給され得る。また、発電装置からの電力が、第２の電力線、整流器および第１の電力線を介して、負荷に供給され得る。この構成によれば、蓄電池からの電力および発電装置からの電力によって負荷の消費電力（の少なくとも一部）を賄うことで、電力網からの交流電力を抑制し得る。

ここで、蓄電池は、整流器と負荷とを接続する第１の電力線との間で充放電を行うので、浮動充電状態とされ得る。この場合、前述のように、整流器の出力電圧を制御することによって、蓄電池の充放電が制御可能である。そして、上記の電源システムでは、制御装置の取得手段が第１の電力線および第２の電力線の少なくとも一方における電力情報を取得し、制御装置の調整手段が、取得手段によって取得された電力情報に基づいて整流器の出力電圧を調整（つまり整流器の出力電力を制御）する。第１の電力線における電力情報は、整流器および蓄電池から負荷へ向かう電力（つまり負荷の消費電力）の情報を含み得る。第２の電力線における電力情報は、電力網から整流器に向かう電力（つまり購入電力）の情報を含み得る。そのような電力情報に基づいて整流器の出力電圧を適切に調整することで、ピークカット制御が可能となる。

また、上記の電源システムでは、発電装置は、整流器よりも電力網側に設けられ、電力網と整流器とを接続する第２の電力線に電力を供給する。この場合、整流器の出力電圧を調整し、整流器の出力電力（すなわち整流器の入力電力）を制御することによって、発電装置の電力が電力網に供給されるようにすることもできる。よって、ピークカット制御だけでなく、売電制御も可能となる。

調整手段は、電力網から整流器へ向かう電力が所定の上限電力を上回らないようにするピークカット制御が実行され、かつ、発電装置が発生した電力の少なくとも一部を電力網に供給する売電制御が実行されるように、整流器の出力電圧を調整してもよい。たとえばこのようにして、ピークカット制御および売電制御を実現することができる。

調整手段は、負荷の消費電力を予測し、その予測結果に基づいて、ピークカット制御および売電制御が実行可能なように、整流器の出力電圧を調整してもよい。これにより、ピークカット制御および売電制御をさらに適切に行うことができる。

発電装置は、太陽光発電装置、風力発電装置、発動電動機および燃料電池の少なくとも１つを含んでもよい。このように種々の電力源（太陽光発電装置等）を発電装置とした場合であっても、上述のようにしてピークカット制御および売電制御を実現することができる。

本発明によれば、蓄電池および発電装置を備える電源システムにおいて、ピークカット制御および売電制御の両立が可能になる。

従来の電源システムの概略構成を示す図である。 整流器電圧の調整による電源システムの制御を説明するための第１の図である。 整流器電圧の調整による電源システムの制御を説明するための第２の図である。 太陽光発電装置を整流器よりも通信装置側に設けた電源システムの概略構成を示す図である。 実施形態に係る電源システムの概略構成を示す図である。 制御装置のハードブロック構成を示す図である。 制御装置によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。 電源システムの動作の一例を概念的に示すタイミングチャートである。 変形例に係る電源システムの概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

まず、先に説明した図１に示されるような通信設備の電源システムにおける蓄電池の充放電制御の手法について、図２および図３参を照して説明する。

電源システムにおいて、通常時は、整流器２の出力電圧が蓄電池３の電圧に等しく、図２の（ａ）に示されるように、整流器２からの電力が通信装置４および蓄電池３に供給される（矢印ＡＲ３，ＡＲ４）。よって、蓄電池３は浮動充電状態となる。一方、整流器２の出力電圧を蓄電池３の電圧よりも低くすると、図２の（ｂ）に示されるように、蓄電池３からの電力が通信装置４に供給される（矢印ＡＲ５）。この場合、蓄電池３は放電状態となり、その分、電力網１から整流器２０への電力（つまり購入電力）が抑制される。

具体的に、図３に示されるように、整流器の出力電圧（整流器電圧）が大きくなるにつれて、整流器２の出力電流（整流器電流Ｉｒｃ）が大きくなる。整流器電流Ｉｒｃが通信装置４の消費電流Ｉｌｏａｄよりも小さいほど、蓄電池３の放電電流Ｉｄが大きくなる。逆に、整流器電流Ｉｒｃが通信装置４の消費電流Ｉｌｏａｄよりも大きいほど、蓄電池３の充電電流（図３では放電電流Ｉｄのマイナスの値として図示している）が大きくなる。

図３に示す例では、整流器２の出力電圧を４７Ｖまで低下させることで、整流器２の出力電力（すなわち電力網１からの購入電力）をゼロにし、通信装置４の消費電力をすべて蓄電池３からの放電電力によって賄うことができる。また、整流器２の出力電圧を５０Ｖよりも大きい電圧に設定すると、通信装置４の消費電力はすべて整流器２からの電力によって賄われ、さらに、蓄電池３への充電も行われるようになる。整流器２の出力電圧を４８Ｖ〜５０Ｖの間の電圧に設定すると、整流器２からの電力と蓄電池３からの電力との両方の電力によって通信装置４の消費電力が賄われる。この場合には、電力網１からの電力量（商用電力使用量）の柔軟な制御も可能である。

以上のようにして整流器２の出力電圧を調整する（整流器２の出力電力を制御する）ことで、蓄電池３の充放電を、充放電電流の大きさも含めて制御することができる。よって、通信装置４など、電源システムに含まれる負荷の消費電力（デマンド）に応じて蓄電池３の充放電を制御することで、ピークカット制御を行える可能性がある。なお、図２に示される例では通信装置４の消費電力がデマンドとなる。電源システムが通信装置４とは別の負荷（たとえば後述の図５に示される交流負荷６）も含む場合には、各負荷（たとえば通信装置４および交流負荷６）の消費電力の合計がデマンドとなる。

図２に示される電源システムにおいては、さらに発電装置を設けた構成としてもよい。発電装置の種類は特に限定されないが、一例として、太陽光発電装置を設けた構成について、次に図４を参照して説明する。

図４は、上述の電源システムにおいて、さらに、太陽光発電装置５を、整流器２よりも通信装置４側に設けた構成の一例を示す。この構成では、さらに太陽光発電装置５からの電力が、通信装置４に供給され（矢印ＡＲ６）、または蓄電池３にも供給され得る。図４に示されるように太陽光発電装置５をノードＮ１に接続すると、太陽光発電装置５は、整流器２の出力電圧もしくは蓄電池３の電圧の高い方の電圧で動作し、発電電力を通信装置４に供給するようになる。そのため、整流器２の出力電圧の制御にかかわらず太陽光発電装置５の発電電力の有効利用が可能である。

ただし、図４に示される構成においては、整流器２は、蓄電池３および太陽光発電装置５からの直流電力を交流電力に変換し、電力網１に向かって出力することはできない。とくに、太陽光発電装置５で発生した直流電力を電力網１に供給すること（売電制御）が、図４に示される構成では、行うことができない。

次に説明する実施形態に係る電源システムは、蓄電池および発電装置を備える形態において、ピークカット制御および売電制御の両立を可能とする。

[実施形態]
図５は、実施形態に係る電源システムの概略構成を示す図である。図５に示されるように、電源システム１００は、整流器２０と、蓄電池３０と、交流発電装置５０と、制御装置７０と、スマートメータＳＭとを含む。電源システム１００は、電力を消費する負荷として、通信装置４を含む。電源システム１００に含まれる負荷としては、さらに交流負荷６があってもよい。通信装置４は、直流電力を消費する装置であり、たとえば無線基地局である。交流負荷６は、交流電力を消費する負荷であり、たとえば電源システム１００に設けられた図示しない空調装置などである。なお、図中、各要素を接続する実線は、電力を伝送するための電力線を示す。また、各要素を接続する破線は、制御信号、通信信号などを送受信するための通信線を示す。

整流器２０は、電力網１からの交流電力を直流電力に変換し、通信装置４および蓄電池３０に向かって出力する。具体的に、整流器２０は、電力網１と整流器２０とを接続する電力線ＰＬ２（第２の電力線）からの直流電力を受けて、交流電力に変換する。また、整流器２０は、変換した直流電力を、整流器２０と通信装置４とを接続する電力線ＰＬ１（第１の電力線）に供給する。整流器２０は、たとえば、整流回路および電圧変換回路（昇圧回路または降圧回路）などを組み合わせて構成される。整流器２０の出力電圧（整流器出力電圧Ｖｒｃ）は、たとえば整流器２０を構成する電圧変換回路を制御することによって、調整可能である。

蓄電池３０は、整流器２０よりも通信装置４側に設けられ、電力線ＰＬ１（ノードＮ１）に接続される。蓄電池３０は、電力線ＰＬ１からの電力を充電し、また、放電によって電力線ＰＬ１に電力を供給する。蓄電池３０は、たとえばリチウムイオン電池などの２次電池であってよい。

交流発電装置５０は、整流器２０よりも電力網１側に設けられ、電力線ＰＬ２に電力を供給する。交流発電装置５０から電力線ＰＬ２に供給された電力は、整流器２０および／または電力網１に向かって流れ得る。交流発電装置５０は、たとえば、太陽光発電装置、風力発電装置、発動電動機および燃料電池の少なくとも１つを含む。交流発電装置５０は、太陽光発電装置、風力発電装置、発動電動機および燃料電池のうち２つ以上の要素を組み合わせて構成されてもよい。交流発電装置５０が太陽光発電装置のような直流電力を発生する要素を含む場合には、交流発電装置５０には、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置が含まれるものとする。

制御装置７０は、電源システム１００に含まれる各要素、主に、整流器２０、交流発電装置５０およびスマートメータＳＭを制御することによって、電源システム１００の全体制御を行う。制御は、たとえば制御装置７０と各要素とを接続する通信線を用いた通信信号の送受信によって実現される。

制御装置７０は、とくに、整流器出力電圧Ｖｒｃを調整することによって、蓄電池３０の充放電を制御する。蓄電池３０の充放電の制御は、スマートメータＳＭから取得される種々の情報に基づいて行われる。このため、制御装置７０は、ホームコントローラ７２と、電力調整装置７４とを含む。

ホームコントローラ７２は、電源システム１００における種々の情報を取得する手段（取得手段）としての機能を有する。ホームコントローラ７２が取得する情報は、電力線ＰＬ１における電力情報および電力線ＰＬ２における電力情報を含む。

電力線ＰＬ１における電力情報は、たとえば、その時に電力線ＰＬ１を流れている電力の大きさ（いわば瞬時電力使用量）であってもよいし、所定の時間（たとえば数秒、数分、あるいは数時間単位）における電力線ＰＬ１を流れる電力量（いわば電力積算量）であってもよい。電力線ＰＬ１における電力情報は、より具体的には、電力線ＰＬ１において、整流器２０および蓄電池３０から通信装置４に向かう電力、すなわち通信装置４の消費電力の大きさまたはその電力量であってよい。

電力線ＰＬ２における電力情報は、たとえば、その時に電力線ＰＬ２を流れている電力の大きさ（いわば瞬時電力使用量）であってもよいし、所定の時間（たとえば数秒、数分、あるいは数時間単位）における電力線ＰＬ２を流れる電力量（いわば電力積算量）であってもよい。電力線ＰＬ２における電力情報は、より具体的には、電力線ＰＬ２において、整流器２０に向かう電力、すなわち整流器２０の入力電力の大きさまたはその電力量であってよい。このような電力情報は、電源システム１００が電力網１から購入する購入電力に関する情報でもある。また、交流負荷６がある場合には、交流負荷６に向かう電力、すなわち交流負荷６の消費電力の大きさまたはその電力量も、電力線ＰＬ２における電力情報とされる。電力線ＰＬ２における電力情報は、たとえば、電力線ＰＬ２に取り付けられたスマートメータＳＭからの通信信号をホームコントローラ７２が受信することによって、取得される。スマートメータＳＭは、電圧センサおよび電流センサなどを含んで構成される。

なお、ホームコントローラ７２が取得する情報は、蓄電池３０の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）、充電電流Ｉｃ、放電電流Ｉｄ、整流器２０の整流器電流Ｉｒｃ、整流器出力電圧Ｖｒｃ（すなわち電力線ＰＬ１の電圧）などを含み得る。これらの情報は、たとえば、電力線ＰＬ１における対応する部分に取り付けられた図示しない電圧センサおよび電流センサを用いて取得される。

ホームコントローラ７２が取得する情報は、電源システム１００における消費電力の情報をさらに含んでもよい。電源システム１００における消費電力は、通信装置４の消費電力（交流負荷６が有る場合にはさらに交流負荷６の消費電力を含む）であってよい。消費電力の情報は、制御装置７０に含まれる図示しない記憶部（たとえば後述の図６の補助記憶装置８５）に予め記憶された情報でもよい。消費電力の情報は、たとえば通信装置４および電力線ＰＬ２の電圧（すなわち整流器出力電圧Ｖｒｃ）に基づいてリアルタイムで算出されたものであってもよい。消費電力の情報に基づけば、電源システムに含まれる負荷の消費電力（デマンド）に応じた蓄電池３の充放電制御（デマンドレスポンス制御）が可能になる。

また、ホームコントローラ７２が取得する情報は、たとえば、電源システム１００においてピークカット制御および／または売電制御を行うべきか否かといった情報を含む。そのような情報は、たとえば電源システム１００の外部から入力され、ホームコントローラ７２が受信してもよいし、ユーザ操作によって入力されてもよい。

電力調整装置７４は、ホームコントローラ７２によって取得された情報に基づいて、整流器出力電圧Ｖｒｃを調整する手段（調整手段）としての機能を有する。整流器出力電圧Ｖｒｃの調整範囲は、通信装置４が受けることのできる直流電圧の範囲とされ、通信装置４が無線基地局であれば、たとえば４１Ｖ〜５７Ｖ程度である。

具体的に、電力調整装置７４は、ピークカット制御を実行する。ピークカット制御は、電源システム１００において、電力網１からの購入電力（図５に示す例では電力網１から整流器２０に向かって流れる電力）が所定の上限電力を上回らないように、購入電力のピークを抑制するための制御である。また、電力調整装置７４は、売電制御を実行する。売電制御は、交流発電装置５０が発生した電力の少なくとも一部を電力網１に供給するための制御である。

また、電力調整装置７４は、通信装置４の消費電力を予測し、その予測結果に基づいて、ピークカット制御および売電制御を実行可能なように、整流器出力電圧Ｖｒｃを調整してもよい。通信装置４の消費電力の予測は、たとえば、過去における通信装置４の消費電力に関する情報（前述の記憶部に記憶しておく）に基づいて行い得る。たとえば、所定の時間帯ごとに過去の通信装置４の消費電力の平均値を算出し、算出した値を、その時間帯における通信装置４の消費電力の予測値としてよい。また、電源システム１００に交流負荷６が含まれる場合には、電力調整装置７４は、通信装置４の消費電力だけでなく、交流負荷６の消費電力をも予測し、その予測結果に基づいて、ピークカット制御および売電制御を実行可能なように、整流器出力電圧Ｖｒｃを調整してもよい。交流負荷６の予測は、上述の通信装置４の予測と同様に、交流負荷６の消費電力に関する情報（前述の記憶部に記憶しておく）に基づいて行い得る。すなわち、所定の時間帯ごとに過去の交流負荷６の消費電力の平均値を算出し、算出した値を、その時間帯における交流負荷６の消費電力の予測値としてよい。さらに、空調装置などを含む交流負荷６の状態は、季節、時間帯および温度などに依存し得る。このため、季節、時間帯および温度などの情報に基づいて、交流負荷６の消費電力を予測してもよい。

ここで、図６を参照して、制御装置７０のハードウェア構成について説明する。図６に示されるように、制御装置７０は、物理的には、１または複数のＣＰＵ（Central Processing unit）８１、主記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）８２およびＲＯＭ（Read Only Memory)８３、データ送受信デバイスである通信モジュール８４、半導体メモリなどの補助記憶装置８５、操作盤（操作ボタンを含む）やタッチパネルなどのユーザの入力を受け付ける入力装置８６、ディスプレイなどの出力装置８７などのハードウェアを備えるコンピュータとして構成され得る。制御装置７０の機能は、たとえば、ＣＰＵ８１、ＲＡＭ８２などのハードウェア上に１または複数の所定のコンピュータソフトウェア（プログラム）を読み込ませることにより、ＣＰＵ８１の制御のもとで通信モジュール８４、入力装置８６、出力装置８７を動作させるとともに、ＲＡＭ８２および補助記憶装置８５におけるデータの読み出しおよび書き込みを行うことで実現される。

図７は、制御装置７０によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。

まず、制御装置７０は、各種情報を受信する（ステップＳ１）。具体的に、ホームコントローラ７２が、前述の情報を取得する。先に説明したように、ホームコントローラ７２が取得する情報は、電力線ＰＬ２における電力情報、電源システム１００においてピークカット制御を行うべきか否かという情報、および電源システム１００における消費電力の情報などを含む。

次に、制御装置７０は、ピークカット要請がある、または消費電力が閾値を超えているか否かを判断する（ステップＳ２）。この処理は、電力調整装置７４が、先のステップＳ１においてホームコントローラ７２によって取得された情報に基づいて実行する。具体的に、電力調整装置７４は、電源システム１００におけるピークカット制御を行うべきか否か、また、電源システム１００における消費電力が閾値を超えているか否かを判断する。閾値は、たとえば、先に説明したピークカット制御における所定の上限電力に設定されてよい。その場合には、電力網１から整流器２０へ向かう電力が上限電力を上回らないようにするピークカット制御が可能になる。

ステップＳ２においてピークカット要請がある、または消費電力が閾値を超えている場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、制御装置７０は、整流器出力電圧ＶｒｃをΔＶ低下させる（ステップＳ３）。この処理は、電力調整装置７４によって実行される。ステップＳ３の処理が完了した後、制御装置７０は、ステップＳ１に再び処理を戻す。

一方、先のステップＳ２においてピークカット要請がなく、かつ、消費電力が閾値以下の場合（ステップＳ２：ＮＯ）、制御装置７０は、整流器出力電圧Ｖｒｃを初期値に復帰させる（ステップＳ４）。初期値は、蓄電池３０の浮動充電電圧（たとえば５３Ｖ程度）に設定される。

ステップＳ４の処理が完了すると、制御装置７０は、蓄電池３０の電圧（蓄電池電圧Ｖｂａｔ）が整流器出力電圧Ｖｒｃとなっているか否かを判断する（ステップＳ５）。蓄電池電圧Ｖｂａｔが整流器出力電圧Ｖｒｃとなっている場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、制御装置７０は、ステップＳ１に再び処理を戻す。そうでない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、制御装置７０は、たとえば所定のｗａｉｔ時間処理を待機し、再びステップＳ５の処理を実行する。

図８は、電源システム１００の動作の一例を概念的に示すタイミングチャートである。

図８において「ＳＯＣ」は蓄電池３０のＳＯＣを示す。「Ｖｒｃ」は、交流発電装置５０の出力電圧（整流器出力電圧Ｖｒｃ）を示す。「Ｖｂａｔ」は、蓄電池３０の電圧（蓄電池電圧Ｖｂａｔ）を示す。「Ｐｌｏａｄ」は、電源システム１００における消費電力であり、ここでは通信装置４の消費電力Ｐｌｏａｄを示す。説明を容易にするため、図８に示される例では、交流負荷６の消費電力は考慮しないものとする。「Ｐｒｃ」は、整流器２０の出力電力を示す。「Ｐｐｖ」は、交流発電装置５０の出力電力を示す。ここでの交流発電装置５０は、太陽光発電装置を想定している。ただし、図８におけるタイミングチャートは概念的に示されるものであって、必ずしも実際のものとは一致しない。たとえば、「Ｐｌｏａｄ」は、通信装置４の稼働状況などによって適宜変化し得る。また、「Ｐｐｖ」は、実際には日射の変化に応じて変化し得る。

当初（時刻ｔ１よりも前の時点）、蓄電池３０のＳＯＣは、夜間充電などによって、所定ＳＯＣとなっている。そして、整流器出力電圧Ｖｒｃは、所定ＳＯＣにおける蓄電池３０の電圧（浮動充電電圧）に設定されている。この電圧は、たとえば５３Ｖ程度である。このとき、蓄電池３０は浮動充電状態であり、整流器２０の出力電力Ｐｒｃによって通信装置４の消費電力Ｐｌｏａｄが賄われている。

時刻ｔ１（たとえば日の出の時刻）において、交流発電装置５０が発電を開始し、発電電力Ｐｐｖが増加し始める。

時刻ｔ２において、消費電力Ｐｌｏａｄが増加し始める。電源システム１００において、ホームコントローラ７２は、各種情報を定期的に受信しており（図７のステップＳ１）、時刻ｔ３において消費電力Ｐｌｏａｄが閾値（たとえば２ｋＷ）を超えたことに応じて（図７のステップＳ２：ＹＥＳ）、整流器出力電圧Ｖｒｃが低下する（図７のステップＳ３）。ここでの整流器出力電圧Ｖｒｃは、たとえば４７Ｖ程度であり、その場合、前述のΔＶ（図７のステップＳ３におけるΔＶ）は、約６Ｖとなる。消費電力Ｐｌｏａｄが閾値を超えている状態は、後述の時刻ｔ５まで続き、その間、整流器出力電圧Ｖｒｃが低下した状態が維持される。なお、時刻ｔ４において、交流発電装置５０の発電電力がゼロになる。

時刻ｔ３〜ｔ５の間、整流器出力電圧Ｖｒｃが低下し、蓄電池３０の蓄電池電圧Ｖｂａｔよりも低くなる。この場合、整流器２０の出力電力Ｐｒｃに代えて、蓄電池３０の放電電力によって、通信装置４の消費電力Ｐｌｏａｄが賄われる。よって、電源システム１００における電力網１からの購入電力が抑制され、ピークカット制御が実行される。蓄電池３０が放電するので、蓄電池３０のＳＯＣおよび蓄電池電圧Ｖｂａｔが低下し始める。

また、時刻ｔ３〜ｔ５の間は、整流器２０の出力電力Ｐｒｃが抑制される（たとえばゼロでもよい）ので、その分、交流発電装置５０から電力線ＰＬ２に供給された電力が電力網１に供給されて、売電制御が実行される。

時刻ｔ５において、通信装置４の消費電力Ｐｌｏａｄが閾値を以下となったことに応じて（図７のステップＳ２：ＮＯ）、整流器出力電圧Ｖｒｃが初期値（上述の場合は５３Ｖ）に復帰する（図７のステップＳ４）。これに応じて、整流器２０からの整流器出力電圧Ｖｒｃによって、通信装置４の消費電力Ｐｌｏａｄが賄われ、さらに、蓄電池３０が充電される。そのため、蓄電池３０のＳＯＣおよび蓄電池電圧Ｖｂａｔが上昇し始める。なお、時刻ｔ６において、消費電力Ｐｌｏａｄが時刻ｔ２以前のレベルに戻る。

時刻ｔ７において、蓄電池電圧Ｖｂａｔが整流器出力電圧Ｖｒｃに等しくなり（ステップＳ５ＹＥＳ）、蓄電池３０の充電が完了する。蓄電池３０のＳＯＣは、時刻ｔ１よりも前の時刻におけるＳＯＣ（所定ＳＯＣ）まで回復し、蓄電池３０は浮動充電状態となる。また、蓄電池３０を充電する必要がない分だけ、整流器２０の出力電力Ｐｒｃが減少する。

時刻ｔ７を過ぎた後は、時刻ｔ６の状態が維持され、翌日の時刻ｔ１になると、上述の動作が繰り返される。

なお、整流器出力電圧Ｖｒｃが低下している状態（上述の場合は４７Ｖとされている状態）の時間帯が、電力料金の高い昼間の時間帯と一致するように、電源システム１００の動作が制御装置７０によって制御されてもよい。この場合、電力料金の高い昼間の時間帯には蓄電池３０からの放電電力で通信装置４の消費電力を賄い、購入電力を抑えることができる。

なお、以上では、電源システム１００における消費電力に基づいて（ステップＳ２）ピークカット制御等（ステップＳ３）を実行する態様について説明したが、消費電力に代えて、購入電力（電力網１から整流器２０側へ向かう電力）に基づいてピークカット制御等を実行してもよい。この場合には、たとえば、スマートメータＳＭを用いて取得した電力線ＰＬ１における電力情報（より具体的には購入電力）に基づき、購入電力が前述した所定の上限電力を超えている場合にピークカット制御等（ステップＳ３）を実行するようにしてもよい。

次に、制御装置７０による電源システム１００の作用効果について説明する。

電源システム１００によれば、ホームコントローラ７２が電力線ＰＬ１および電力線ＰＬ２の少なくとも一方における電力情報を取得し、電力情報に基づいてピークカット制御が実行される（ステップＳ１〜Ｓ３、時刻ｔ３〜ｔ５）。また、整流器２０の整流器出力電圧Ｖｒｃを制御することによって出力電力Ｐｒｃが制御（たとえば抑制）される（ステップＳ３）。これにより、交流発電装置５０からの電力（の少なくとも一部）が電力線ＰＬ２を介して電力網１に供給され（ステップＳ３、時刻ｔ１〜ｔ４）、それによって、売電制御が実行される。よって、ピークカット制御および売電制御の両立が可能となる。

具体的に、電源システム１００では、蓄電池３０からの電力が、電力線ＰＬ１を介して、通信装置４に供給される。また、交流発電装置５０からの電力も、電力線ＰＬ２、整流器２０および電力線ＰＬ１を介して、通信装置４に供給され得る。この構成によれば、蓄電池３０からの電力および交流発電装置５０からの電力によって通信装置４の消費電力（の少なくとも一部）を賄うことで、電力網１からの交流電力（つまり購入電力）を抑制できる。

ここで、蓄電池３０は、整流器２０と通信装置４とを接続する電力線ＰＬ１との間で充放電を行うので、浮動充電状態とされ得る。この場合、先に図２を参照して説明したように、整流器出力電圧Ｖｒｃを調整することによって、蓄電池３０の充放電が制御可能である。そして、電源システム１００では、制御装置７０のホームコントローラ７２が電力線ＰＬ１および電力線ＰＬ２の少なくとも一方における電力情報を取得し、電力調整装置７４が、ホームコントローラ７２によって取得された電力情報に基づいて整流器出力電圧Ｖｒｃを調整する。電力線ＰＬ１における電力情報は、整流器２０および蓄電池３０から通信装置４へ向かう電力（つまり通信装置４の消費電力）の情報を含み得る。電力線ＰＬ１における電力情報は、電力網１から整流器２０に向かう電力（つまり購入電力）の情報を含み得る。そのような電力情報に基づいて整流器２０の出力電圧を適切に調整することで、ピークカット制御が可能となる。

また、電源システム１００では、交流発電装置５０は、整流器２０よりも電力網１側に設けられ、電力網１と整流器２０とを接続する電力線ＰＬ２に電力を供給する。この場合、整流器出力電圧Ｖｒｃを調整することによって、整流器２０の出力電力（すなわち整流器２０の入力電力）を制御し、交流発電装置５０の電力が電力網１に供給されるようにすることができる。よって、ピークカット制御だけでなく、売電制御も可能となる。

電力調整装置７４は、電力網１から整流器２０へ向かう電力が所定の上限電力を上回らないようにするピークカット制御が実行され、かつ、交流発電装置５０が発生した電力の少なくとも一部を電力網１に供給する売電制御が実行されるように、整流器出力電圧Ｖｒｃを調整する。たとえばこのようにして、ピークカット制御および売電制御を実現することができる。

電力調整装置７４は、通信装置４の消費電力を予測し、その予測結果に基づいて、ピークカット制御および売電制御が実行可能なように、整流器出力電圧Ｖｒｃを調整してもよい。これにより、ピークカット制御および売電制御をさらに適切に行うことができる。

発電装置は、太陽光発電装置、風力発電装置、発動電動機および燃料電池の少なくとも１つを含んでもよい。このように種々の電力源（太陽光発電装置等）を発電装置とした場合であっても、上述のようにしてピークカット制御および売電制御を実現することができる。

また、電源システム１００によれば、整流器出力電圧Ｖｒｃを調整するだけで（つまり電力線ＰＬ１のようなバスの電圧を変化させるだけで）、通信装置４の電力リソースを整流器２０、蓄電池３との間で切り替えが可能である。このため、たとえば、蓄電池３０の充放電制御装置といった新たなハードウェアの追加は不要である。このことは、蓄電池３０の種類などが変更となった場合でも同様である。よって、低コストでシステムを実現することができる。

また、整流器出力電圧Ｖｒｃの調整は、ホームコントローラ７２が取得した情報（たとえば電力網１から整流器２０に向かう電力あるいは電力量）に対して閾値を設定するというシンプルな手法によって、自動で最適なピークカット制御が実現可能である。

電力調整装置７４の機能は、ホームコントローラ７２に組み込まれてもよい。そのようなホームコントローラ７２は、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）など、スマートグリッド技術における様々なＥＭＳ（Energy Management System）において適用可能である。

また、電力網１からの電力が利用できない停電時には、交流発電装置５０および蓄電池３０からの電力によって通信設備の消費電力を（全て）賄うこともできる。

また、電源システム１００ａにおいて、ホームコントローラ７２が通信装置４および交流負荷６の消費電力に対する閾値を設定し、消費電力が当該閾値を上回った場合に、消費電力を抑制または停止し、電力網１への供給電力（つまり売電電力）を制御してもよい。若しくは、ホームコントローラ７２が、交流発電装置５０の発電電力に対して閾値を設定し、交流発電装置５０の発電電力が当該閾値を上回った場合に、整流器出力電圧Ｖｒｃを低下させ（たとえば４７Ｖ程度まで低下させる）、交流発電装置５０の電力網１側への供給電力（つまり売電電力）を制御することもできる。

[変形例]
図９は、変形例に係る電源システム１００Ａの概略構成を示す図である。電源システム１００Ａは、電源システム１００と比較して、とくに、太陽光発電装置６０を含む点において相違する。太陽光発電装置６０は、電力線ＰＬ１（ノードＮ１）に電力を供給する。なお、電源システム１００Ａにおいては、一例として、交流発電装置５０として太陽光発電装置５０Ａ（直流電力を交流電力に変換する電力変換装置を含む）が採用される。

電源システム１００Ａによれば、整流器２０よりも通信装置４側にさらに太陽光発電装置６０を含むので、太陽光発電装置６０からの電力を通信装置４に力を賄う、あるいは、蓄電池３０を充電することができる。よって、太陽光発電装置６０が無い場合よりも、整流器２０の出力電力Ｐｒｃを抑制することができる。これにより、電力網１からの購入電力のピークをさらに抑制し得る。また、停電時には、太陽光発電装置５０Ａおよび蓄電池３０からの電力に加えて、太陽光発電装置６０からの電力によっても、通信設備の消費電力を賄うことができる。

また、電源システム１００Ａも、電源システム１００と同様に、整流器２０よりも電力網１側に発電装置（図９に示す例では太陽光発電装置５０Ａ）を含んでいるので、電源システム１００と同様に、ピークカット制御および売電制御の両立が可能である。また、電源システム１００Ａによれば、整流器２０よりも通信装置４側にさらに太陽光発電装置６０を含むので、太陽光発電装置６０からの電力によっても、通信装置４の消費電力（の少なくとも一部）を賄うことができる。このため、電源システム１００Ａによれば、電源システム１００よりも、電力網１からの購入電力の抑制量（つまりピークカット制御におけるカット量）を大きくできる可能性が高まる。

なお、太陽光発電装置６０に代えて、発動電動機などの発電機が採用されてもよい。この場合、発電機の出力開始電圧（起動開始電圧）を整流器出力電圧Ｖｒｃよりも低く（たとえば４５Ｖ程度）に設定することで、発電機を自動で起動させて動作させることができる。これにより、発電機の発電電力の分、電力網１から整流器２０への電力（購入電力）を抑制することができる。

また、発電機の出力開始電圧を蓄電池３０の放電終始電圧付近に設定した場合には、蓄電池３０の電力が少なくなった場合に、その分の電力を発電機の電力で賄うことができるので、両者を有効に利用することができる。たとえば、先に図３を参照して説明した例において、整流器出力電圧Ｖｒｃをさらに４１Ｖまで下げる場合、蓄電池３０は蓄電池電圧Ｖｂａｔが４５Ｖとなるまで放電し、それ以降は、発電機からの電力が通信装置４に供給されるようになる。

１…電力網、４…通信装置、６…交流負荷、２０…整流器、３０…蓄電池、５０…交流発電装置、７０…制御装置、７２…ホームコントローラ、７４…電力調整装置、１００…電源システム。

Claims (4)

1. 電力網からの交流電力を直流電力に変換し、負荷に向かって出力する整流器と、
   前記整流器よりも前記負荷側に設けられ、前記整流器と前記負荷とを接続する第１の電力線からの電力を充電し、また、放電によって前記第１の電力線に電力を供給する蓄電池と、
   前記整流器よりも前記電力網側に設けられ、前記電力網と前記整流器とを接続する第２の電力線に電力を供給する発電装置と、
   前記整流器の出力電圧を制御する制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記第１の電力線および前記第２の電力線の少なくとも一方における電力情報を取得する取得手段と、
   前記取得手段によって取得された電力情報に基づいて、前記整流器の出力電圧を調整する調整手段と、
   を含む、
   電源システム。
2. 前記調整手段は、前記電力網から前記整流器へ向かう電力が所定の上限電力を上回らないようにするピークカット制御が実行され、かつ、前記発電装置が発生した電力の少なくとも一部を前記電力網に供給する売電制御が実行されるように、前記整流器の出力電圧を調整する、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記調整手段は、前記負荷の消費電力を予測し、その予測結果に基づいて、前記ピークカット制御および前記売電制御が実行可能なように、前記整流器の出力電圧を調整する、請求項２に記載の電源システム。
4. 前記発電装置は、太陽光発電装置、風力発電装置、発動電動機および燃料電池の少なくとも１つを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電源システム。

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