JP2017103935A - 分散型電源のシステム制御装置、及びパワーコンディショナ - Google Patents

Abstract

【課題】パワーコンディショナ等に大幅な改造やコストの上昇を来すことなく、逆潮流電力を抑制可能な分散型電源のシステム制御装置を提供する。【解決手段】系統と連系する複数のパワーコンディショナが通信線を介して接続される分散型電源のシステム制御装置であって、系統に逆潮流可能な電力及び／または時期が設定された発電スケジュールが格納された記憶部と、前記記憶部に格納された発電スケジュールに設定された前記逆潮流可能な電力に基づいて、電力を供給するパワーコンディショナの稼働台数を算出する稼働台数算出部と、前記稼働台数算出部で算出された稼働台数に応じたパワーコンディショナに起動指令を出し、他のパワーコンディショナには停止指令を出す稼働状態管理部とを備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、分散型電源のシステム制御装置、及びパワーコンディショナに関する。

太陽光発電装置、風力発電装置、燃料電池装置等の分散型電源は、三相三線式や単相三線式等の商用電力系統に連系させて使用するために、周波数や電圧を商用電力系統に適合するように直流発電電力を交流電力に変換するパワーコンディショナを備えている。

パワーコンディショナは、分散型電源で生成された直流電圧を所定の直流電圧値に調整するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、インバータの出力から高周波成分を除去するＬＣフィルタ等を備えている。

電気事業法第２６条等には、このような分散型電源を低圧配電系統に連系する場合に、低圧需要家設備の受電点の電圧を標準電圧１００Ｖに対して１０１±６Ｖ、標準電圧２００Ｖに対して２０２±２０Ｖ以内の適正値に維持するように規定されている。

しかし、低圧配電系統に複数の分散電源が連系され、各分散電源から系統電源側に有効電力が流れる逆潮流が生じると、各低圧需要家設備の受電点の電圧が上昇し、上述の適正値を逸脱する虞がある。

特許文献１には、逆潮流を発生させる複数の分散電源が接続された低圧配電系統において、規定の電圧の上限値を超えないようにしながら個々の分散電源の発電能力を有効活用することによって、同一バンク内の複数の分散電源全体での有効電力の総出力を増大することが可能な配電系統を提供することを目的として、受電点から柱上変圧器の２次側端子に至る配電経路のインピーダンスを算出し、算出したインピーダンスに応じて各分散電源に備えたインバータから出力される有効電力または無効電力の大きさを調整する構成が開示されている。

特許文献２には、力率の悪化を抑えて高変換効率を維持しつつ電力系統の電圧変動を抑制できる太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナの制御方法として、電力系統の系統連系点電圧と電力系統への接続点の検出電圧との電圧差を求め、この電圧差と接続点の検出電圧及び電力系統に流れ込む電流を基に電力系統の電力系統連系点から接続点までの線路定数を求めるとともに、パワーコンディショナの有効電力と無効電力を求め、このパワーコンディショナの有効電力と無効電力及び線路定数から電圧降下値を求め、この電圧降下値がなくなるようにパワーコンディショナの無効電力を制御する構成が開示されている。

特開２０１０−２１３５４２号公報 特開２０１１−５５６７８号公報

しかし、太陽光発電装置等の分散電源が普及して商用電力系統に系統連系可能な分散電源が増加すると、電力需要の多い昼間であっても供給過剰な状態になり、送電線の受入可能容量を超える虞がある等のため、商用電力系統と系統連系する各パワーコンディショナに、指定時間帯に指定出力に逆潮流電力を抑制制御する機能を備えることが要請されている。

従来の系統電圧上昇抑制制御ではそのような出力抑制に対応できず、個々のパワーコンディショナにそのような機能を新たに組み込む必要があった。

しかし、個々のパワーコンディショナにそのような機能を備えるためには、外部から逆潮流電力の抑制情報を受信する通信装置や、その通信装置で受信した抑制情報に基づいて逆潮流電力を制御する制御装置を備える必要があり、大幅な設計変更を要し、製品コスト等も増加するという問題があった。

本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、パワーコンディショナ等に大幅な改造やコストの上昇を来すことなく、逆潮流電力を抑制可能な分散型電源のシステム制御装置、及びパワーコンディショナを提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による分散型電源のシステム制御装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、系統と連系する複数のパワーコンディショナが通信線を介して接続される分散型電源のシステム制御装置であって、系統に逆潮流可能な電力及び／または時期が設定された発電スケジュールが格納された記憶部と、前記記憶部に格納された発電スケジュールに設定された前記逆潮流可能な電力に基づいて、電力を供給するパワーコンディショナの稼働台数を算出する稼働台数算出部と、前記稼働台数算出部で算出された稼働台数に応じたパワーコンディショナに起動指令を出し、他のパワーコンディショナには停止指令を出す稼働状態管理部と、を備えている点にある。

通信線を介して複数のパワーコンディショナを制御する分散型電源のシステム制御装置は、系統で必要とされている逆潮流が可能な電力や送電時期が設定されている発電スケジュールに関する情報を記憶しておく記憶部を持つ。前記記憶部に記憶されている発電スケジュールから、当該電力を逆潮流する為に稼働が必要なパワーコンディショナの台数を算出する事により、必要十分な電力供給量を計算する稼働台数算出部を持つ。また、前記稼働台数算出部で計算されたパワーコンディショナの稼働台数に応じて、稼働すべきパワーコンディショナには起動指令を出力し、停止すべきパワーコンディショナには停止指令を出力する稼働状態管理部を有する。これら、制御装置の各部の働きにより、系統で必要とされる電力や時期に応じたパワーコンディショナの起動と停止をスケジューリングする事が可能になる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、全パワーコンディショナの稼働時間が均等になるよう各パワーコンディショナに対して起動指令または停止指令を指令するように構成されている点にある。

システム制御装置が発電スケジュールに基づいて各パワーコンディショナの逆潮流を出力する時間と停止する時間は全パワーコンディショナの中で、均等に割り振られる事が望ましい。特定のパワーコンディショナにのみ負荷をかける事なく、均等に稼働時間を設定して、均等にすべてのパワーコンディショナへ負荷をかける事により、システム全体で、各パワーコンディショナの経年劣化も均等に進んでいくからである。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記逆潮流可能な電力と各パワーコンディショナの逆潮流電力に基づいて前記稼働台数を算出するように構成されている点にある。

逆潮流可能な各パワーコンディショナの逆潮流電力は、各パワーコンディショナで任意に設定可能であってもよい。常に１００％の逆潮流を行う事はなく、所定の１００％未満の逆潮流も行う事ができる。稼働台数算出部はこれらの特性に基づいて所定の１００％未満の逆潮流電力で稼働しているパワーコンディショナを含めて、発電スケジュールに合わせたパワーコンディショナの台数を決定する事ができる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第三の特徴構成に加えて、前記稼働状態管理部は、前記稼働台数算出部で算出された稼働台数に対応した所定の逆潮流電力を出力するパワーコンディショナに起動指令及び逆潮流電力指令値を出し他のパワーコンディショナには停止指令を出すように構成されている点にある。

上述の稼働台数算出部にて算出された稼働台数に基づいて、稼働状態管理部は所定の逆潮流電力を出力するパワーコンディショナに対して起動指令及び逆潮流電力指令値を出力し、停止すべきパワーコンディショナには停止指令を出力する。従って、これらの機能により、様々な発電スケジュールに柔軟に対応可能な最適の逆潮流電力を供給する事ができる。

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、系統管理サーバと通信回線を介して接続され、前記系統管理サーバから受信した発電スケジュールが前記記憶部に格納されるように構成されている点にある。

逆潮流電力の発電スケジュールが系統管理サーバから通信回線を介してシステム制御装置に送信されてシステム制御装置の記憶部に格納され、その発電スケジュールに基づいてシステム制御装置の稼働状態管理部から各パワーコンディショナに稼働指令や停止指令が送信される。従って、系統管理サーバから発電スケジュールを送信するための通信装置を各パワーコンディショナに設ける必要がない。

同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記稼働台数算出部は、前記発電スケジュールが示す電力範囲を超えない最大稼働可能なパワーコンディショナの台数を算出するように構成されている点にある。

系統管理サーバから送信される様々な発電スケジュールは、必ずしも分散型電源システムが逆潮流可能な電力値と常に一致するとは限らない。本システム制御部は要求される発電スケジュールの電力値と逆潮流可能な電力値が一致しない場合には、発電スケジュールが示す電力範囲を超えない範囲で最大限必要な逆潮流電力に制御されるように設計されている。この作用により本システム制御部は発電スケジュールの必要電力値以上に逆潮流電力を供給し過ぎたり、極端に電力供給値が不足したりする不具合を防止する事ができる。

同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記発電スケジュールは逆潮流可能な電力上限値及びその時間帯が規定され、逆潮流電力指示部は前記発電スケジュールに基づいて電力上限値を変更する際に、所定の傾きで逆潮流電力が変化するように起動信号を順次パワーコンディショナに送信するように構成されている点にある。

システム制御装置が発電スケジュールに基づいて各パワーコンディショナの逆潮流電力を一時に切り替えると、系統電圧等が大きく変動する虞がある。しかし、システム制御装置から各パワーコンディショナに所定の傾きで逆潮流電力が変化するように算出した電力指令値が送信されると、各パワーコンディショナが個々に電力指令値に応じた逆潮流電力に調整可能になる。このとき、パワーコンディショナには単に通信線を介して入力された電力指令値に逆潮流電力を調整するように動作する機能を制御部に付加するだけでよい。

本発明によるパワーコンディショナの第一の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述した第一から第七の何れかの特徴構成を備えた分散型電源のシステム制御装置に前記通信線を介して接続されるパワーコンディショナであって、前記システム制御装置から送信された前記電力指令値を格納する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記電力指令値を超えないように逆潮流電力を調整する出力制御部を備えている点にある。

以上説明した通り、本発明によれば、パワーコンディショナ等に大幅な改造やコストの上昇を来すことなく、逆潮流電力を抑制可能な分散型電源のシステム制御装置、分散型電源のシステム制御方法、及びパワーコンディショナを提供することができるようになった。

システム制御装置と複数のパワーコンディショナがネットワーク接続された分散型電源のシステム構成図 （ａ）はパワーコンディショナのブロック構成図、（ｂ）分散型電源のシステム制御装置のブロック構成図 （ａ）は所定の発電スケジュールでシステム制御装置が所定のパワーコンディショナに起動指令を送信し稼働している状態の説明図、（ｂ）は別の時間に同一の発電スケジュールでステム制御装置が別の所定のパワーコンディショナに起動指令を送信し稼働している状態の説明図 （ａ）は所定の発電スケジュールでシステム制御装置が１００％の逆潮流電力を出力する所定のパワーコンディショナに起動指令を送信し稼働している状態の説明図、（ｂ）は同一の発電スケジュールでシステム制御装置が６０％の逆潮流電力を出力する所定のパワーコンディショナに起動指令を送信し稼働している状態の説明図 （ａ）は３０％の発電スケジュールでシステム制御装置が１００％の逆潮流電力を出力する所定のパワーコンディショナに起動指令を送信し稼働している状態の説明図、（ｂ）は５５％の発電スケジュールでシステム制御装置が１００％の逆潮流電力を出力する所定のパワーコンディショナに起動指令を送信し稼働している状態の説明図、（ｂ）は８５％の発電スケジュールでシステム制御装置が１００％の逆潮流電力を出力する所定のパワーコンディショナに稼働指令を送信し稼働している状態の説明図、 図１のシステム制御装置が１台のパワーコンディショナに組み込まれた分散型電源のシステム構成図

以下、本発明による分散型電源のシステム制御装置、分散型電源のシステム制御方法、及びパワーコンディショナを図面に基づいて説明する。

図２（ａ）には、太陽光発電装置１とパワーコンディショナＰＣＳとで構成される分散型電源が示されている。パワーコンディショナＰＣＳは、連系リレーＲｙを介して系統電源１００に接続されている。尚、以下の説明ではパワーコンディショナＰＣＳ接続される発電装置が太陽光発電装置１である場合を説明するが、風力発電装置や燃料電池等の他の発電装置であっても本発明を適用することができる。

パワーコンディショナＰＣＳは、太陽光発電装置１の直流出力電圧を所定の直流電圧値に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２から出力された直流電力を交流電力に変換するインバータ３と、インバータ３をＰＷＭ制御するインバータ制御部４と、インバータ３の出力から高調波を除去するＬＣフィルタ５等を備えている。

インバータ制御部４は、系統電圧／電流センサ６によって検知される系統電圧及び電流に基づいて、系統と連系可能なようにインバータ３をＰＷＭ制御するように構成されている。さらに、通信部Ｃ２を介して入力された電力指令値を格納する記憶部を備え、当該記憶部に記憶された電力指令値に基づいてインバータ制御部４に逆潮流電力の抑制値を出力する出力抑制部１０を備えている。

インバータ制御部４と出力抑制部１０により、記憶部に記憶された電力指令値を超えないように逆潮流電力を調整する出力制御部４，１０が構成されている。例えば、電力指令値が定格出力の５０％に設定されていると、出力制御部はインバータ３から出力され系統に逆潮流される電力が定格出力の５０％になるように制御するように構成されている。

系統電圧／電流センサ６の出力はインバータ制御部４の他に単独運転検知部７に入力され、単スリップモード周波数シフト方式や無効電力変動方式等の能動的方式に基づいて独運転状態か否かが検知される。

単独運転検知部７が系統電圧／電流センサ６によって検知される系統電圧及び電流に対して出力電流位相に与える変動成分を算出してインバータ制御部４に出力すると、インバータ制御部４はインバータ３を制御して単独運転検知のための変動成分が付加された交流電力を、系統リレーＲｙを介して系統に出力する。単独運転検知部７は、このときに系統電圧／電流センサ６によって検知される系統電圧電流の変動の程度によって単独運転状態にあるか否かを判定する。

単独運転検知部７によって単独運転状態にあると判定されると、系統連系保護部８によって系統リレーＲｙが切断されてパワーコンディショナＰＣＳが系統電源から切り放され、インバータ制御部４によってインバータが停止される。

上述のパワーコンディショナＰＣＳは、同一の系統電源に複数台接続され、通信部Ｃ２を介してシステム制御装置により統括制御されるようなネットワーク構成が実現できるように、同期信号生成／処理部９をさらに備えている。

同期信号生成／処理部９は、パワーコンディショナＰＣＳが同期マスターとして機能する場合に、系統電源周波数と同期した周波数の方形波である同期信号をスレーブ側のパワーコンディショナＰＣＳに出力するように構成され、パワーコンディショナＰＣＳがスレーブとして機能する場合には、同期マスター側のパワーコンディショナＰＣＳから出力される同期信号を入力して、当該同期信号に同期して系統電源との連系制御を行なうように構成されている。

本実施形態で用いる連系制御とは、同期信号が入力されているときにスレーブとして機能するパワーコンディショナＰＣＳが連系リレーＲｙを閉じて系統電源と連系するようにインバータ３を駆動する制御、単独運転検知のために同期信号に同期して同じ方向に出力電流の位相を変動させる制御、同期信号が停止すると連系リレーＲｙを開いて解列してインバータ３を停止する制御をいい、同期マスターとして機能するパワーコンディショナＰＣＳがシステム制御装置から系統電源との連系指令を受信すると、同期信号を生成して出力する制御等をいう。

インバータ制御部４、単独運転検知部７、系統連系保護部８、同期信号生成／処理部９、出力抑制部１０、出力抑制制御部４，１０、通信部Ｃ２の各機能ブロックは、マイクロコンピュータ及び記憶部（メモリ）や入出力デバイス等のハードウェアと、マイクロコンピュータで実行されメモリに記憶された制御プログラム等のソフトウェアで構成されている。

図２（ｂ）には、システム制御装置ＳＣの機能ブロック構成が示されている。システム制御装置ＳＣは、各パワーコンディショナＰＣＳの制御定数を設定する制御定数設定部１１、各パワーコンディショナＰＣＳの履歴を管理する履歴管理部１２、各パワーコンディショナＰＣＳを稼働必要台数に応じて起動または停止制御する稼働状態管理部１３、逆潮流電力指令部１４、発電スケジュールに応じて電力供給するパワーコンディショナの稼働台数を算出する稼働台数算出部１５、各部で必要な制御定数や逆潮流電力指令値を含む管理情報を記憶する記憶部１６、各パワーコンディショナＰＣＳと通信するとともに、ゲートウェイを介して商用系統の状態を管理する系統管理サーバ２０と通信する通信部Ｃ１を備えている。

制御定数設定部１１で設定される制御定数は、各パワーコンディショナＰＣＳで用いられる交流過電圧（ＯＶＲ）検出閾値等の各種の整定値である。

システム制御装置ＳＣを構成する各機能ブロックも、パワーコンディショナＰＣＳの制御部と同様にマイクロコンピュータ及び記憶部（メモリ）や入出力デバイス等のハードウェアと、マイクロコンピュータで実行されメモリに記憶された制御プログラム等のソフトウェアで構成されている。

通信部Ｃ１，Ｃ２はＲＳ４８５規格等に基づいて２線式の半二重シリアル通信を行なうためのインタフェースであり、親局として機能するシステム制御装置ＳＣからの各ポーリングに、子局であるパワーコンディショナＰＣＳが応答するポーリング／セレクティング方式で相互にデータが送受信される。そのため、各パワーコンディショナＰＣＳには予め固有のＩＤが設定されている。

システム制御装置ＳＣから送信されるフレームデータを構成するヘッダー部に各ＩＤが設定され、データ部に起動／停止／電圧抑制指令等のコマンドが設定される。

管理者がシステム制御装置ＳＣの操作部に備えた各種の操作スイッチを操作することにより、各パワーコンディショナＰＣＳに対する統括制御が実行される。例えば、起動スイッチが操作されると、各パワーコンディショナＰＣＳに対して起動指令が送信されて統括制御が開始され、停止スイッチが操作されると各パワーコンディショナＰＣＳに対して停止指令が送信されて統括制御が終了する。

図１（ａ）には、システム制御装置ＳＣに、同期マスターとして機能する１台のパワーコンディショナＭ−ＰＣＳと、スレーブとして機能する9台のパワーコンディショナＳ−ＰＣＳが通信線（ＲＳ４８５）を介して接続された構成が示されている。

通信線（ＲＳ４８５）にはゲートウェイが接続され、電話回線やＷｉＦｉ等の無線通信媒体または有線の通信媒体を介して電力会社の系統管理サーバ２０と通信可能に構成されている。

さらに通信線（ＲＳ４８５）にはモニタＰＣが接続され、システム制御装置ＳＣで管理される各パワーコンディショナＰＣＳの情報がモニタＰＣを介して遠隔地の管理者の端末と無線または有線の通信媒体を介して接続可能に構成されている。

パワーコンディショナＭ−ＰＣＳの同期信号生成／処理部９（図２（ａ）参照）から出力される同期信号が同期信号線を介して各パワーコンディショナＳ−ＰＣＳに入力され、各パワーコンディショナＭ−ＰＣＳ，Ｓ−ＰＣＳが連系リレーＲｙ（図３（ａ）参照）を介して系統線に接続されている。

パワーコンディショナＭ−ＰＣＳの同期信号生成／処理部９では、系統電圧の周波数と同期した同一周波数の方形波が生成され、各パワーコンディショナＳ−ＰＣＳの同期信号生成／処理部９に入力される。

管理者がシステム制御装置ＳＣの操作部に備えた起動スイッチを操作すると、システム制御装置ＳＣから各パワーコンディショナＭ−ＰＣＳ，Ｓ−ＰＣＳに起動コマンドが送信され、各パワーコンディショナＭ−ＰＣＳ，Ｓ−ＰＣＳが起動される。

同期マスターとして機能するパワーコンディショナＭ−ＰＣＳは、連系リレーＲｙを閉じて、系統電圧／電流センサ６で検知された系統電圧及び電流に基づいて連系可能なようにインバータ３を制御するとともに、同期信号を生成して同期信号線に出力する。

スレーブとして機能するパワーコンディショナＳ−ＰＣＳは同期信号が入力されると、連系リレーＲｙを閉じて、系統電圧／電流センサ６で検知された系統電圧及び電流に基づいて連系可能なようにインバータ３を制御する。

各パワーコンディショナＭ−ＰＣＳ，Ｓ−ＰＣＳに備えた単独運転検知部７は、同期信号に同期して同じ方向に出力電流の位相を変動させるように制御して単独運転状態か否かを検知する。

単独運転検知部７によって単独運転状態にあると判定されたパワーコンディショナＳ−ＰＣＳは解列または停止して、その要因と解列または停止した状態をシステム制御装置ＳＣに送信する。システム制御装置ＳＣは、パワーコンディショナＳ−ＰＣＳから送信された情報を記憶部１６に記憶するとともに、モニタＰＣに出力する。

システム制御装置ＳＣの記憶部１６には、ゲートウェイを介して電力会社の系統管理サーバ２０から送信された発電スケジュールを格納する格納領域が設定されている。逆潮流電力指令部１４は、系統管理サーバ２０から送信された発電スケジュールを記憶部１６に記憶し、当該発電スケジュールに基づいて各パワーコンディショナＰＣＳに逆潮流可能な電力指令値を出力するように構成されている。

発電スケジュールとは、系統を管理する電力会社によって定められ、系統に逆潮流可能な電力及び時期、具体的には最大電力及び時間帯が設定された発電スケジュールで、例えばパワーコンディショナＰＣＳが設置された地域毎に設定され、時間帯毎に逆潮流可能な最大電力が規定された発電カレンダーである。

稼働台数算出部１５は、記憶部１６に格納された発電スケジュールに指定された各時間帯において、稼働すべきパワーコンディショナＰＣＳの台数を算出する。稼働状態管理部１３は稼働台数算出部１５で算出された稼働台数に応じたパワーコンディショナＰＣＳに通信部Ｃ１を通じて起動指令を送信し、それ以外のパワーコンディショナＰＣＳに通信部Ｃ１を通じて停止指令を送信する。

図３（ａ）に示すように発電スケジュールが６０％で設定されている場合、稼働台数算出部１５は各時間帯において、稼働すべきパワーコンディショナＰＣＳの台数を算出する。この場合、全体のパワーコンディショナＰＣＳの６０％が稼働する事になる。

一例として１０台のパワーコンディショナＰＣＳが系統線に接続されている場合、ある時間帯では図３（ａ）に示すように稼働状態管理部１３は６台のパワーコンディショナＰＣＳに通信部Ｃ１を通じて起動指令を送信し、それ以外の４台のパワーコンディショナＰＣＳに通信部Ｃ１を通じて停止指令を送信する。

このまま、選択されたパワーコンディショナＰＣＳが常に選択されるような状況が続くと、選択されたパワーコンディショナＰＣＳにのみ負荷がかかり、停止状態のパワーコンディショナＰＣＳに比べて劣化が進む虞がある。

そこで、図３（ｂ）に示すように、発電スケジュールが６０％で継続される場合でも、別の時間帯にはこれまで停止していたパワーコンディショナＰＣＳが起動され、これまで起動していたパワーコンディショナＰＣＳが停止するように稼働状態管理部１３は起動指令と停止指令の更新を行う。稼働状態管理部１３は起動指令を送信するパワーコンディショナＰＣＳと停止指令を送信するパワーコンディショナＰＣＳを変更する事により全パワーコンディショナＰＣＳの稼働時間が均等になるように動作する。この動作により、全パワーコンディショナＰＣＳの経年劣化は均等化される。

図４（ａ）に示すように発電スケジュールが６０％で設定されている場合、稼働台数算出部１５は各時間帯において、稼働すべきパワーコンディショナＰＣＳの台数を算出する。この場合、全体のパワーコンディショナＰＣＳの６０％が稼働する事になる。一例として１０台のパワーコンディショナＰＣＳが系統線に接続されている場合、ある時間帯では図４（ａ）に示すように稼働状態管理部１３は逆潮流電力指令部１４によって指令された逆潮流電力指令値１００％の逆潮流化可能な６台のパワーコンディショナＰＣＳに通信部Ｃ１を通じて起動指令を送信し、それ以外の４台のパワーコンディショナＰＣＳに通信部Ｃ１を通じて停止指令を送信する。

一方、図４（ｂ）に示すように同じく発電スケジュールが６０％で設定されている場合でも、逆潮流電力指令部１４は各パワーコンディショナＰＣＳに逆潮流電力指令値６０％の逆潮流電力を出力するように指令する場合がある。この時、稼働台数算出部１５は１０台と算出する。算出結果を受けて稼働状態管理部１３は全てのパワーコンディショナＰＣＳに通信部Ｃ１を通じて起動指令を送信して系統線へ電力を供給する。このようにして、発電スケジュールに対応した最適の逆潮流が可能となるように稼働状態管理部１３と逆潮流電力指令部１４と稼働台数算出部１５は連係して動作する。この連係動作によって、制御システムＳＣは発電スケジュールに最適な逆潮流を系統線に供給する事ができる。

しかし、上述の動作を行っても、発電スケジュールに一致した逆潮流を発生させる事ができない場合には、稼働台数算出部１３は指定された発電スケジュールが示す電力範囲を超えない最大可能なパワーコンディショナＰＣＳの台数を算出する事ができる。

図５（ａ）に示すように一例パワーコンディショナＰＣＳが１０台接続されており、当初発電スケジュールが３０％である場合を想定する。当該発電スケジュールに応じて稼働台数算出部１５は３台の稼働台数を算出し、稼働状態管理部１３は３台のパワーコンディショナＰＣＳに起動指令を送信し、それ以外の７台のパワーコンディショナＰＣＳに通信部Ｃ１を通じて停止指令を送信する。この指令により３０％の逆潮流を系統線に供給する事ができる。

時間経過とともに、必要電力量が増加し、それに伴い発電スケジュールが３０％から５５％に増加した場合、図５（ｂ）に示すように同じ構成のパワーコンディショナＰＣＳでは５５％の発電スケジュールをできるだけ満足させる為に、稼働台数算出部１５は５台の稼働台数を算出し、稼働状態管理部１３は５台のパワーコンディショナＰＣＳに起動指令を送信し、それ以外の５台のパワーコンディショナＰＣＳに通信部Ｃ１を通じて停止指令を送信する。この指令により５０％の逆潮流を系統線に供給する事ができる。

さらなる時間経過とともに、必要電力量が増加し、それに伴い発電スケジュールが５５％から８５％に増加した場合、図５（ｃ）に示すように同じ構成のパワーコンディショナＰＣＳでは８５％の発電スケジュールをできるだけ満足させる為に、稼働台数算出部１５は８台の稼働台数を算出し、稼働状態管理部１３は８台のパワーコンディショナＰＣＳに起動指令を送信し、それ以外の２台のパワーコンディショナＰＣＳに通信部Ｃ１を通じて停止指令を送信する。この指令により８０％の逆潮流を系統線に供給する事ができる。

上述のように、稼働台数算出部１５は、発電スケジュールが示す電力範囲を超えない最大稼働可能なパワーコンディショナＰＣＳの台数を算出するように構成されている。

また、稼働状態管理部１３は発電スケジュールに指定された時刻に稼働すべきパワーコンディショナＰＣＳに一斉に起動指令を出力し、起動指令を受けた各パワーコンディショナＰＣＳが応答して系統に電力を一斉に逆潮流する。また、同時に稼働状態管理部１３により停止指令を受け各パワーコンディショナＰＣＳが応答して稼働を一斉に停止する。

ここで、逆潮流電力指令部１４から発電スケジュールに指定された時刻に指定された最大電力を指令値として出力すると、各パワーコンディショナＰＣＳが一斉に応答して系統の状態が一時的に大きく変動する虞がある。

そのため、逆潮流電力指令部１４は、発電スケジュールに基づいて電力上限値を変更する際に、所定の傾きで逆潮流電力が次第に変化するように算出した電力指令値を所定時間毎に各パワーコンディショナＰＣＳに送信するように構成されている。

例えば、逆潮流電力指令部１４は、時刻Ｔ１からＴ２までの間、逆潮流電力を１００％から５０％に抑制する必要がある場合に、時刻Ｔ１から所定の時間ΔＴをかけて１００％から５０％に徐々に抑制するように、ΔＴ／ｎ（ｎは自然数）時間毎に徐々に値が低下した指令値を出力する。所定時間ΔＴは特に限定される値ではなく任意であり、例えば数分から十数分の値である。この値は系統管理サーバ２０から送信されるように構成されていてもよい。またΔＴ／ｎは、数ミリ秒から数秒の値である。

このような発電スケジュールは、天候等に基づいて電力会社により日々更新可能に設定され、逆潮流電力指令部１４は系統管理サーバ２０から発電スケジュールを受信する度に記憶部１６に格納した発電スケジュールを更新格納するように構成されている。

図１に示した分散型電源システムでは、システム制御装置ＳＣとパワーコンディショナＰＣＳが別の装置として構成された例を説明したが、パワーコンディショナＰＣＳにシステム制御装置ＳＣとしての機能を組込んでもよい。

図６には、同期マスターとして機能するパワーコンディショナＭ−ＰＣＳにシステム制御装置ＳＣが組み込まれ、当該パワーコンディショナＭ−ＰＣＳが通信親局として機能するように構成された例が示されている。

系統管理サーバ２０から受信する発電スケジュールは、系統に逆潮流可能な電力及び／または時期が設定されていればよく、例えば逆潮流可能な最大電力のみの発電スケジュールであってもよいし、逆潮流可能な最大電力が固定され、その時間帯のみの発電スケジュールであってもよい。

上述した実施形態では、システム制御装置ＳＣと系統管理サーバ２０とがゲートウェイを介して直接接続された例を説明したが、システム制御装置ＳＣとパワーコンディショナＰＣＳの管理者のサーバとが接続され、管理者のサーバと系統管理サーバ２０とが接続される構成であってもよい。この場合、モニタＰＣを設ける必要はない。尚、管理者とは分散電源の所有者または分散電源の製造者の何れかを意味する。

上述した実施形態では、同期マスターとして機能するパワーコンディショナＭ−ＰＣＳが単独運転検出のための同期信号を出力する態様を説明したが、この様な態様を採用せず、各パワーコンディショナが個々に単独運転検出を行なうような構成であってもよい。

システム制御装置ＳＣは、系統に逆潮流可能な電力及び／または時期が設定された発電スケジュールが格納された記憶部と、記憶部に格納された発電スケジュールに基づいて逆潮流可能な電力指令値を各パワーコンディショナに通信線を介して送信する逆潮流電力指令部とを備えていればよく、上述した履歴管理部等の他の機能を備えていない単機能の構成であってもよい。

また、本発明によるパワーコンディショナは、システム制御装置ＳＣから送信された電力指令値を格納する記憶部と、記憶部に記憶された電力指令値を超えないように逆潮流電力を調整する出力制御部を備えている。

以上、本発明による分散型電源のシステム制御装置、分散型電源のシステム制御方法、及びパワーコンディショナの複数の実施形態を説明したが、上述した各実施形態は本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等を適宜変更設計できることは言うまでもない。

１：太陽光発電装置
２：ＤＣ／ＤＣコンバータ
３：インバータ
４：インバータ制御部
５：ＬＣフィルタ
６：系統電圧/電流センサ
７：単独運転検知部
８：系統連系保護部
９：同期信号生成／処理部
１０：出力抑制部
１３：稼働状態管理部
１４：逆潮流電力指令部
１５：稼働台数算出部
Ｃ１，Ｃ２：通信部
ＰＣＳ：パワーコンディショナ
ＳＣ：システム制御装置

Claims (8)

1. 系統と連系する複数のパワーコンディショナが通信線を介して接続される分散型電源のシステム制御装置であって、
   系統に逆潮流可能な電力及び／または時期が設定された発電スケジュールが格納された記憶部と、
   前記記憶部に格納された発電スケジュールに設定された前記逆潮流可能な電力に基づいて、電力を供給するパワーコンディショナの稼働台数を算出する稼働台数算出部と、
   前記稼働台数算出部で算出された稼働台数に応じたパワーコンディショナに起動指令を出し、他のパワーコンディショナには停止指令を出す稼働状態管理部と、を備えている分散型電源のシステム制御装置。
2. 前記稼働状態管理部は、全パワーコンディショナの稼働時間が均等になるよう各パワーコンディショナに対して起動指令または停止指令を出すように構成されている請求項１に記載の分散型電源のシステム制御装置。
3. 前記稼働台数算出部は、前記逆潮流可能な電力と各パワーコンディショナの逆潮流電力に基づいて前記稼働台数を算出するように構成されている請求項１または２に記載の分散型電源のシステム制御装置。
4. 前記稼働状態管理部は、前記稼働台数算出部で算出された稼働台数に対応したパワーコンディショナに起動指令及び逆潮流電力指令値を出し他のパワーコンディショナには停止指令を出すように構成されている請求項３に記載の分散型電源のシステム制御装置。
5. 系統管理サーバと通信回線を介して接続され、前記系統管理サーバから受信した発電スケジュールが前記記憶部に格納されるように構成されている請求項１から４のいずれかに記載の分散型電源のシステム制御装置。
6. 前記稼働台数算出部は、前記発電スケジュールが示す電力範囲を超えない最大稼働可能なパワーコンディショナの台数を算出するように構成されている請求項１から５のいずれかに記載の分散型電源のシステム制御装置。
7. 前記発電スケジュールは逆潮流可能な電力上限値及びその時間帯が規定され、逆潮流電力指示部は前記発電スケジュールに基づいて電力上限値を変更する際に、所定の傾きで逆潮流電力が変化するように起動信号を順次パワーコンディショナに送信するように構成されている請求項１から６のいずれかに記載の分散型電源のシステム制御装置。
8. 請求項１から７の何れかの分散型電源のシステム制御装置に前記通信線を介して接続されるパワーコンディショナであって、
   前記システム制御装置から送信された前記電力指令値を格納する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記電力指令値を超えないように逆潮流電力を調整する出力制御部を備えているパワーコンディショナ。

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