JP2018033211A - 直流電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】推定された余剰電力量と実際の余剰電力量との誤差の影響を小さくしつつ、災害時等の電源確保を考慮し蓄電池にて適切な空き容量を確保して太陽光発電装置の余剰電力を有効活用する。
【解決手段】太陽光発電装置と蓄電池と負荷とを含んだ直流電源システムにおいて、所定の式に従って太陽光発電装置の余剰発電量を計算する計算部１４と、予め定められた複数の余剰発電量数値範囲に対応付けられた複数の動作モードから、上記計算された余剰発電量に応じて蓄電池の充放電制御として採用すべき動作モードを判断するモード判断部１５と、判断された動作モードに応じた蓄電池の充放電制御を実施するモード実施部１６とを備え、モード実施部１６は、何れの動作モードであっても蓄電池のＳＯＣを所定レベル以上確保するよう充放電制御を実施する。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば無線基地局等において直流電力の制御を行う直流電源システムに関する。

近年、太陽光発電等の自然エネルギーの利用が注目される中で、施設及び住宅にも太陽光発電装置が設置されることが多くなってきている。現状では、太陽光発電装置が発電した直流電力は、パワーコンディショナーによって交流電力に変換されて利用されているものがほとんどである。この場合、災害などによる停電時には、パワーコンディショナーが動作しないため、太陽光発電装置が発電した直流電力は通信装置に供給されないことになる。災害時等の電源確保の観点から停電時であっても発電電力を通信装置に供給するために、直流電源システムが注目されつつある（例えば、下記特許文献１参照）。

直流電源システムは、無線基地局などに用いられることもある。図７を参照して従来の無線基地局の直流電源システムの概要について説明する。図７に示すように、従来の直流電源システム７１は、太陽光発電装置７３と、蓄電池７４と、商用電源７６からの交流電力を直流電力に変換して出力する整流器７５と、これらからの直流電力（矢印ＡＲ１〜ＡＲ３）が供給される通信装置（負荷）７２とを含んで構成される。太陽光発電装置７３は例えば４８Ｖバス（図７ではノードＮとして概念的に示される）に直接接続され、太陽光発電装置７３の発電電力が通信装置７２に供給される。ここで、通信装置７２の入力電圧範囲を満たす範囲で、太陽光発電装置７３の出力電圧を整流器出力電圧よりも高く設定することで太陽光発電装置７３の発電電力を優先的に通信装置７２に供給できる。

特開２０１４−４２４１７号公報 特開２０１６−１００９５６号公報

従来のように太陽光発電装置にパワーコンディショナーを用いる場合は、太陽光発電装置の発電電力が設備の負荷を上回るときに余剰電力が系統に逆潮流するなどして有効に活用することができるが、上述したような直流電源システムにおいては、太陽光発電装置の発電量が設備の負荷を上回るとき、余剰電力は熱として放出されてしまうので、余剰電力を有効に活用することが困難であるという課題があった。

これを解決するため、気圧変動に基づく太陽光発電装置の予測発電電力量から太陽光発電装置の余剰電力量を推定し、推定された余剰電力量に応じた蓄電池の放電制御を行う技術が特許文献２に提案されている。

しかし、現実には、推定された余剰電力量と実際の余剰電力量との間には多少の誤差が生じる。そのため、特許文献２の技術では上記の誤差が大きい場合の余剰電力量の損失が懸念され、未だ改善すべき余地があった。

本発明は、上述の課題を解決するために成されたものであり、推定された余剰電力量と実際の余剰電力量との誤差の影響を小さくしつつ、災害時等の電源確保を考慮し蓄電池にて適切な空き容量を確保して太陽光発電装置の余剰電力を有効活用することを目的とする。

本発明の一態様に係る直流電源システムは、太陽光を受けることにより発電を行う太陽光発電装置と、前記太陽光発電装置からの電力供給を受けて蓄電する蓄電池と、所定の整流器により電圧調整された外部電力、前記太陽光発電装置からの電力、または前記蓄電池から放電された電力、の供給を受ける電力消費対象と、を含んだ直流電源システムであって、前記太陽光発電装置における余剰発電量を計算する計算部と、予め定められた複数の余剰発電量数値範囲に対応付けられた複数の動作モードから、前記計算部により計算された余剰発電量に応じて、前記蓄電池の充放電制御として採用すべき動作モードを判断するモード判断部と、前記モード判断部により判断された動作モードに応じた前記蓄電池の充放電制御を実施するモード実施部と、を備え、前記モード実施部は、何れの動作モードであっても前記蓄電池のＳＯＣ（State Of Charge）を所定レベル以上確保するよう充放電制御を実施することを特徴とする。

上記の直流電源システムでは、計算部が、太陽光発電装置における余剰発電量を計算し、モード判断部が、予め定められた複数の余剰発電量数値範囲に対応付けられた複数の動作モードから、計算部により計算された余剰発電量に応じて、蓄電池の充放電制御として採用すべき動作モードを判断し、そして、モード実施部が、モード判断部により判断された動作モードに応じた蓄電池の充放電制御を実施する。このとき、モード実施部は、何れの動作モードであっても蓄電池のＳＯＣを所定レベル以上確保するよう充放電制御を実施する。このように、本発明に係る直流電源システムでは、蓄電池の充放電制御において複数の動作モードを設けた段階的な制御を実施することで、余剰電力量の推定値に幅を持たせ、余剰電力量の推定値と実際の余剰電力量との誤差を許容する。また、何れの動作モードであっても蓄電池のＳＯＣを所定レベル以上確保するよう充放電制御を実施することで、災害時等の電源確保を考慮し蓄電池にて適切な空き容量を確保する。以上により、推定された余剰電力量と実際の余剰電力量との誤差の影響を小さくしつつ、災害時等の電源確保を考慮し蓄電池にて適切な空き容量を確保して太陽光発電装置の余剰電力を有効活用することができる。

本発明によれば、推定された余剰電力量と実際の余剰電力量との誤差の影響を小さくしつつ、災害時等の電源確保を考慮し蓄電池にて適切な空き容量を確保して太陽光発電装置の余剰電力を有効活用することができる。

発明の実施形態に係る直流電源システムの構成図である。 充放電制御イメージを示す図である。 制御部の構成図である。 制御部のハードウェア構成例を示す図である。 制御部の動作を示すフローチャートである。 モードｋの処理を示すフローチャートである。 従来の直流電源システムの概略構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る直流電源システム１０の概略構成を示す図である。直流電源システム１０は、商用電源６からの電力（外部電力）を利用可能に構成され、通信装置２０と太陽光発電装置３０と蓄電池４０と整流器５０とを含む。以下、個別の装置について概説する。

通信装置２０は、電力を受けて動作する負荷であって、無線基地局を含んで構成される。この負荷は、一般家庭またはオフィスのような負荷と比較して、特に、直流電力を消費する点及び消費電力の変動が小さくほぼ一定とみなせる点において相違する。なお、通信装置２０の負荷の大きさを「負荷P」と称する。

太陽光発電装置３０は、太陽光を受けてその日射量に応じた大きさの直流電力を発生する発電装置であって、ソーラーパネルなどを含んで構成される。直流電源システム１０において、太陽光発電装置３０は、通信装置２０に供給するための電力を発生する。太陽光発電装置３０は、日射量に応じた大きさの直流電力を発生する。太陽光発電装置の出力電圧（太陽光発電装置出力電圧Ｖｐｖ）は、一定電圧（例えば５５Ｖ）に設定されている。このような太陽光発電装置３０の定格出力（以下「PV定格A」と称する）は後述の処理で用いられる。

蓄電池４０は、直流電源システム１０において、太陽光発電装置３０が発生した電力のうち通信装置２０で消費されない電力（余剰電力）を充電する。また、蓄電池４０は、放電によって通信装置２０に電力を供給する。蓄電池４０は、例えばリチウムイオン電池により構成される。

電力線ＰＬは、通信装置２０と、太陽光発電装置３０と、蓄電池４０と、整流器５０とを電気的に接続するバスラインである。バス電圧は、通信装置２０の定格電圧（例えば５７Ｖ）を超えない電圧（例えば４８Ｖ）となるように制御される。電力線ＰＬは、電力線ＰＬ１と、電力線ＰＬ２とを含む。電力線ＰＬ１は、通信装置２０及び太陽光発電装置３０と、後述の整流器５０の端子Ｔｂとを接続する部分である。電力線ＰＬ２は、蓄電池４０と、後述の整流器５０の端子Ｔｃとを接続する部分である。なお、端子Ｔｂ、通信装置２０及び太陽光発電装置３０の接続点が、ノードＮ１として図示される。

整流器５０は、交流電力を直流電力に変換して出力する電力変換装置である。直流電源システム１０において、整流器５０は、通信装置２０及び蓄電池４０に電気的に接続され、商用電源６（外部電源）からの交流電力を直流電力に変換し、通信装置２０及び蓄電池４０に向かって出力する。整流器５０は、端子Ｔａ〜Ｔｃと、整流部５１と、制御部５３と、電流センサ５６ａ、５６ｂと、電流検出部５６と、電圧センサ５７ａと、電圧検出部５７と、リレーＲＬとを含む。

端子Ｔａは、交流電力が入力される入力端子であり、商用電源６に接続される。端子Ｔｂは、直流電力が入力されまたは直流電力を出力する入出力端子であり、通信装置２０及び太陽光発電装置３０に接続される。端子Ｔｃも、端子Ｔｂと同様に、入出力端子であり、蓄電池４０に接続される。これにより、通信装置２０と、太陽光発電装置３０と、蓄電池４０とは、電力線ＰＬ、端子Ｔｂ,Ｔｃ及びリレーＲＬを介して電気的に接続される。なお、リレーＲＬは、蓄電池４０の過充電を防止する等のために開状態とされるものであって、通常は閉状態（導通状態）とされる。なお、後述する制御動作において蓄電池４０への充電を停止する場合に、リレーＲＬを開状態とすることで蓄電池４０への充電を停止してもよい。

整流部５１は、端子Ｔａに入力された交流電力を直流電力に変換する。整流部５１は、例えば、整流回路及び電圧変換回路（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。整流部５１から出力される直流電力の電圧は、整流器５０の出力電圧（整流器出力電圧Ｖｒｃ）であり、整流部５１を構成する回路を制御することによって調節可能である。

制御部５３は、整流器５０に含まれる要素、とくに整流部５１を制御することによって直流電源システム１０を制御する。制御部５３による整流部５１の制御は、例えば制御信号を用いて行われる。

制御部５３は、直流電源システム１０を制御する部分であり、特に、制御部５３は蓄電池４０の充電及び放電を制御する。蓄電池４０の充電及び放電は、整流部５１を制御して整流器出力電圧Ｖｒｃを調節することによって行われる。整流器出力電圧Ｖｒｃを調節することによって、制御部５３は、蓄電池４０を強制的に充電し、あるいは、強制的に放電させることができる。また、制御部５３は、整流器出力電圧Ｖｒｃを調節することによって、蓄電池４０の充電電流値及び放電電流値を制御することもできる。なお、制御部５３は、上記のような制御に必要な種々の情報（例えば後述する過去一カ月間における、最短余剰発電開始時刻T’、最大余剰充電量M、および雲量＝10のときの発電平均c等）を記憶している。

電流検出部５６は、例えば、電流センサ５６ａを用いて、整流部５１とノードＮ２との間を流れる電流を検出する。ノードＮ２は、整流部５１、端子Ｔｂ及びリレーＲＬ（リレーＲＬが閉状態のときは端子Ｔｃ）の接続ノードである。また、電流検出部５６は、電流センサ５６ｂを用いて、ノードＮ２と端子Ｔｂとの間を流れる電流を検出する。例えば、電流センサ５６ａと電流センサ５６ｂとを流れる電流の差分に基づいて、蓄電池４０が充電状態であるか放電状態であるかの判断、及び蓄電池４０の充放電電流の測定などが行われてもよい。

電圧検出部５７は、整流部５１と端子Ｔｂとの間の電圧を、電圧センサ５７ａを用いて検出する。この電圧は、例えば電力線ＰＬの電圧であり、バス電圧でもある。例えば、バス電圧に基づいて、蓄電池４０のＳＯＣが検出されてもよく、さらに電流検出部５６による蓄電池４０の充放電電流の測定値を考慮して蓄電池４０のＳＯＣが検出されてもよい。あるいは、蓄電池４０の充放電履歴に基づいて蓄電池４０のＳＯＣが検出されてもよい。

以下、図３を用いて制御部５３の機能ブロック構成について説明する。図３に示すように、制御部５３は、データ入力部１１、データ記憶部１２、データ取得部１３、計算部１４、モード判断部１５、およびモード実施部１６を備える。

次に、制御部５３の各部の概要を説明する。データ入力部１１は、負荷P及びPV定格Aを計算部１４に入力する。データ記憶部１２は、過去一カ月間における最短余剰発電開始時刻T’、最大余剰充電量M、雲量10のときの発電平均cを予め記憶しており、これらの情報を計算部１４に出力する。データ取得部１３は、外部（例えば気象関連の情報を提供するＷＥＢサイト等）から翌日の雲量の予報データx(t)、日の出時刻t1、日没時刻t2を取得して、日の出時刻t1と日没時刻t2の差分より太陽光発電時間T(＝t2−t1)を求め、太陽光発電時間Tおよび翌日の雲量の予報データx(t)を計算部１４に出力する。

計算部１４は、上記の負荷Pと、PV定格Aと、雲量10のときの発電平均cと、翌日の雲量の予報データx(t)と、太陽光発電時間Tとを用いて、一例として以下の式（１）に従って、太陽光発電装置３０における余剰発電量Sを計算する。その後、計算部１４は、図３に示すように、計算で得られた余剰発電量Sを、負荷P、最短余剰発電開始時刻T’および最大余剰充電量Mとともにモード判断部１５へ出力する。

モード判断部１５は、計算された余剰発電量Sが、０から過去の所定期間における最大余剰充電量までの数値範囲を動作モードの数だけ区分して得られた複数の数値範囲のうち、何れの数値範囲にあるか、に基づいて、蓄電池４０の充放電制御として採用すべき動作モードを判断する。その後、モード判断部１５は、判断された動作モードの情報を、負荷Pおよび最短余剰発電開始時刻T’とともにモード実施部１６へ出力する。

モード実施部１６は、過去の所定期間における最短余剰発電開始時刻T’に、蓄電池４０のＳＯＣが、判断された動作モードに応じたＳＯＣとなるように、蓄電池４０の放電開始時刻Tsを求め、当該放電開始時刻Tsに蓄電池４０の放電を開始し、最短余剰発電開始時刻T’に蓄電池４０の放電を止めて、太陽光発電装置３０からの電力を蓄電池４０に充電開始する。このようなモード実施部１６による制御内容は、図５、図６を用いて後述する。

ここで、図４を参照して、制御部５３のハードウェア構成の一例について説明する。制御部５３の機能ブロック（構成部）は、ハードウェア及び／又はソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的及び／又は論理的に結合した１つの装置により実現されてもよいし、物理的及び／又は論理的に分離した２つ以上の装置を直接的及び／又は間接的に(例えば、有線及び／又は無線)で接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。

例えば、本発明の一実施の形態における制御部５３は、充放電制御を行うコンピュータとして機能してもよい。図４は、本発明の一実施の形態に係る制御部５３のハードウェア構成の一例を示す図である。上述の制御部５３は、物理的には、プロセッサ５３Ａ、メモリ５３Ｂ、ストレージ５３Ｃ、通信モジュール５３Ｄ、入力装置５３Ｅ、出力装置５３Ｆ、バス５３Ｇなどを含むコンピュータ装置として構成されてもよい。

なお、以下の説明では、「装置」という文言は、回路、デバイス、ユニットなどに読み替えることができる。制御部５３のハードウェア構成は、図に示した各装置を１つ又は複数含むように構成されてもよいし、一部の装置を含まずに構成されてもよい。

制御部５３における各機能は、プロセッサ５３Ａ、メモリ５３Ｂなどのハードウェア上に所定のソフトウェア（プログラム）を読み込ませることで、プロセッサ５３Ａが演算を行い、通信モジュール５３Ｄによる通信や、メモリ５３Ｂ及びストレージ５３Ｃにおけるデータの読み出し及び／又は書き込みを制御することで実現される。

プロセッサ５３Ａは、例えば、オペレーティングシステムを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ５３Ａは、周辺装置とのインターフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）で構成されてもよい。例えば、上述の計算部１４、モード判断部１５などは、プロセッサ５３Ａで実現されてもよい。

また、プロセッサ５３Ａは、プログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュールやデータを、ストレージ５３Ｃ及び／又は通信モジュール５３Ｄからメモリ５３Ｂに読み出し、これらに従って各種の処理を実行する。プログラムとしては、上述の実施の形態で説明した動作の少なくとも一部をコンピュータに実行させるプログラムが用いられる。例えば、計算部１４、モード判断部１５などは、メモリ５３Ｂに格納され、プロセッサ５３Ａで動作する制御プログラムによって実現されてもよく、他の機能ブロックについても同様に実現されてもよい。上述の各種処理は、１つのプロセッサ５３Ａで実行される旨を説明してきたが、２以上のプロセッサ５３Ａにより同時又は逐次に実行されてもよい。プロセッサ５３Ａは、１以上のチップで実装されてもよい。なお、プログラムは、電気通信回線を介してネットワークから送信されてもよい。

メモリ５３Ｂは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの少なくとも１つで構成されてもよい。メモリ５３Ｂは、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ（主記憶装置）などと呼ばれてもよい。メモリ５３Ｂは、本発明の一実施の形態に係る無線通信方法を実施するために実行可能なプログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュールなどを保存することができる。

ストレージ５３Ｃは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc ＲＯＭ）などの光ディスク、ハードディスクドライブ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク(例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスク)、スマートカード、フラッシュメモリ(例えば、カード、スティック、キードライブ)、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ストリップなどの少なくとも１つで構成されてもよい。ストレージ５３Ｃは、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記憶媒体は、例えば、メモリ５３Ｂ及び／又はストレージ５３Ｃを含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。

通信モジュール５３Ｄは、有線及び／又は無線ネットワークを介してコンピュータ間の通信を行うためのハードウェア（送受信デバイス）であり、例えばネットワークデバイス、ネットワークコントローラ、ネットワークカードなどともいう。

入力装置５３Ｅは、外部からの入力を受け付ける入力デバイスである。出力装置５３Ｆは、外部への出力を実施する出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカー、LEDランプなど）である。なお、入力装置５３Ｅ及び出力装置５３Ｆは、一体となった構成（例えば、タッチパネル）であってもよい。

また、プロセッサ５３Ａやメモリ５３Ｂなどの各装置は、情報を通信するためのバス５３Ｇで接続される。バス５３Ｇは、単一のバスで構成されてもよいし、装置間で異なるバスで構成されてもよい。

また、制御部５３は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのハードウェアを含んで構成されてもよく、当該ハードウェアにより、各機能ブロックの一部又は全てが実現されてもよい。例えば、プロセッサ５３Ａは、これらのハードウェアの少なくとも１つで実装されてもよい。

次に、制御部５３によって実行される制御処理について、図５、図６を参照して説明する。

データ入力部１１は、負荷P及びPV定格Aを計算部１４に入力し（ステップＳ１）、データ記憶部１２は、過去一カ月間における最短余剰発電開始時刻T’、最大余剰充電量M、および、雲量10のときの発電平均cの情報を計算部１４に出力し（ステップＳ２）、さらに、データ取得部１３は、外部から翌日の雲量の予報データx(t)、日の出時刻t1、日没時刻t2を取得して、日の出時刻t1と日没時刻t2の差分より太陽光発電時間T(＝t2−t1)を求め、太陽光発電時間Tおよび翌日の雲量の予報データx(t)を計算部１４に出力する（ステップＳ３）。なお、上記ステップＳ１〜Ｓ３の処理の順番は、図５の順番に限定されるものではなく、任意の順番に入れ替えることが可能であり、また、２つ以上を同時並行に実行してもよい。

次に、計算部１４は、負荷Pと、PV定格Aと、雲量10のときの発電平均cと、翌日の雲量の予報データx(t)と、太陽光発電時間Tとを用いて、前述した式（１）に従って、太陽光発電装置３０における余剰発電量Sを計算する（ステップＳ４）。その後、計算部１４は、図３に示すように、計算で得られた余剰発電量Sを、負荷P、最短余剰発電開始時刻T’および最大余剰充電量Mとともにモード判断部１５へ出力する。

次に、モード判断部１５は、計算された余剰発電量Sが、０から過去の所定期間における最大余剰充電量Mまでの数値範囲を動作モードの数nだけ区分して得られた複数の数値範囲のうち、何れの数値範囲にあるか、に基づいて、蓄電池の充放電制御として採用すべき動作モードを判断する（ステップＳ５〜Ｓ７）。その後、判断された動作モードの情報は、負荷Pおよび最短余剰発電開始時刻T’とともにモード実施部１６へ出力される。なお、本実施形態では、０から最大余剰充電量Mまでの数値範囲が、動作モードの数nだけ均等に区分されている例を説明する。即ち、０から最大余剰充電量Mまでの数値範囲は、「０〜M/n」、「M/n〜2M/n」、・・・、「(n-1)M/n〜M」の計n個の数値範囲に均等に区分されており、モード判断部１５は、計算された余剰発電量Sが上記計n個の数値範囲のうち、何れの数値範囲にあるかを判断する（ステップＳ５〜Ｓ７）。ただし、０から最大余剰充電量Mまでの数値範囲を「均等に」区分することは必須ではない。

ここで、余剰発電量SがM/n以下である（ステップＳ５でＹＥＳ）と判断された場合、つまり、余剰発電量Sが「０〜M/n」の数値範囲にあると判断された場合は、モード実施部１６が後述のモード１の処理を実施する（ステップＳ８）。

また、余剰発電量SがM/nより大きいが2M/n以下である（ステップＳ６でＹＥＳ）と判断された場合、つまり、余剰発電量Sが「M/n〜2M/n」の数値範囲にあると判断された場合は、モード実施部１６が後述のモード２の処理を実施する（ステップＳ９）。

以下、同様に判断処理が行われ、余剰発電量Sが(n-1)M/nより大きいがM以下である（ステップＳ７でＹＥＳ）と判断された場合、つまり、余剰発電量Sが「(n-1)M/n〜M」の数値範囲にあると判断された場合は、モード実施部１６が後述のモードnの処理を実施する（ステップＳ１０）。なお、ステップＳ７でＮＯと判断された場合は、何らかのデータエラー等が存在すると考えられるため、モード実施部１６は別処理（例えば所定の異常時処理など）を実施する（ステップＳ１１）。

図５のステップＳ８〜Ｓ１０におけるモード１の処理、モード２の処理、・・モードnの処理は、図６のサブルーチンにように記述することができる。そこで、図６を用いて、モード実施部１６により実施されるモードk（kは1〜nの整数）の処理を説明する。

まず、モード実施部１６は、過去の所定期間における最短余剰発電開始時刻T’に、蓄電池４０のＳＯＣが、判断された動作モードkに応じたＳＯＣとなるように蓄電池４０の放電開始時刻Tsを計算する（図６のステップＳ２１）。例えば、図２に示すように、モード１とモード２では、モード１における余剰発電量Sはモード２における余剰発電量Sよりも小さいため、最短余剰発電開始時刻T’におけるＳＯＣについては、モード１におけるＳＯＣの方がモード２におけるＳＯＣよりも高く設定される。したがって、モード１における放電時間はモード２における放電時間よりも短くなり、そのため、モード１における放電開始時刻Tsはモード２における放電開始時刻Tsよりも遅く設定される。

その後、現在時刻が、計算された放電開始時刻Tsに達すると（ステップＳ２２でＹＥＳ）、モード実施部１６は、蓄電池４０の放電を開始する（ステップＳ２３）。例えば、モード実施部１６は、整流器５０の整流部５１に整流器電圧を、蓄電池４０の電圧よりも十分に低い電圧に下げるよう指令する。これにより、蓄電池４０からの放電を開始する。その後、現在時刻が最短余剰発電開始時刻T’に達するまで、蓄電池４０からの放電が継続される。

そして、現在時刻が最短余剰発電開始時刻T’に達すると（ステップＳ２４でＹＥＳ）、この時点で、図２に示すように、ＳＯＣ値は、判断された動作モードに応じたＳＯＣとなる。そこで、モード実施部１６は、蓄電池４０の放電を止めて、太陽光発電装置からの電力を蓄電池４０に充電開始する（ステップＳ２５）。例えば、モード実施部１６は、整流器５０の整流部５１に整流器電圧を蓄電池４０の電圧相当のレベルまで上げるよう指令する（ステップＳ６）。これにより、太陽光発電装置の出力電圧が整流器や蓄電池電圧に比べて十分高いことを利用して、太陽光発電装置３０の余剰電力が蓄電池４０に充電開始される。このような充電は、図２に示すように、余剰発電区間だけ継続され、ＳＯＣは100％に到達する。

以上説明した実施形態によれば、直流電源システム１０では、蓄電池４０の充放電制御において複数の動作モードを設けた段階的な制御を実施することで、余剰電力量の推定値に幅を持たせ、余剰電力量の推定値と実際の余剰電力量との誤差を許容する。また、何れの動作モードであっても蓄電池４０のＳＯＣを所定レベル以上確保するよう充放電制御を実施することで、災害時等の電源確保を考慮し蓄電池４０にて適切な空き容量を確保する。以上により、推定された余剰電力量と実際の余剰電力量との誤差の影響を小さくしつつ、災害時等の電源確保を考慮し蓄電池４０にて適切な空き容量を確保して太陽光発電装置３０の余剰電力を有効活用することができる。

また、モード判断部１５は、計算された余剰発電量が、０から過去の所定期間における最大余剰充電量までの数値範囲を動作モードの数だけ区分して得られた複数の数値範囲のうち、何れの数値範囲にあるか、に基づいて、蓄電池４０の充放電制御として採用すべき動作モードを判断するため、０から上記の最大余剰充電量までの数値範囲を区分して得られた複数の数値範囲を用いて、段階的な制御を実施することができ、余剰電力量の推定値に幅を持たせ、余剰電力量の推定値と実際の余剰電力量との誤差を許容することができる。

また、モード実施部１６は、過去の所定期間における最短余剰発電開始時刻T’に、蓄電池４０のＳＯＣが、判断された動作モードに応じたＳＯＣとなるように、蓄電池４０の放電開始時刻Tsを求め、放電開始時刻Tsに蓄電池４０の放電を開始し、最短余剰発電開始時刻T’に蓄電池４０の放電を止めて、太陽光発電装置３０からの電力を蓄電池４０に充電開始する。そのため、最短余剰発電開始時刻T’に、蓄電池４０のＳＯＣが、判断された動作モードに応じたＳＯＣとなるようにし、災害時等の電源確保を考慮し蓄電池にて適切な空き容量を確保して、太陽光発電装置３０の余剰電力を有効活用することができる。

上記の計算部１４は、負荷Pと、PV定格Aと、雲量10のときの発電平均cと、翌日の雲量の予報データx(t)と、太陽光発電時間Tとから太陽光発電装置３０における余剰発電量を計算する。具体的には、前述した式（１）に従って、太陽光発電装置３０における余剰発電量を計算する。このように雲量等に基づいて余剰発電量を適切に計算することができる。

［変形例について］
続いて、本発明に係る変形例について説明する。上記の実施形態は蓄電池の充放電制御に関して述べたものであったが、無線基地局に蓄電池の充放電制御装置が設けられている場合には、整流器電圧の制御ではなく、蓄電池の充放電制御により充電、放電及び待機を実施しても良い。

また、上記の実施形態は，整流器の内部に，制御部、電流センサ及び電圧センサを備えるものであったが、制御部、電流センサ及び電圧センサは整流器の外部に設置しても良い。

また、上記の実施形態は、無線基地局に直流電力を供給する直流電源システムにおいて太陽光発電装置の余剰電力を有効活用するというものであったが、電力供給の対象（負荷）としては無線基地局に限定しなくても良い。

図３の制御部５３の構成例では、計算部１４の外部に、データ入力部１１、データ記憶部１２およびデータ取得部１３が設けられた例を示したが、これに限定されるものではなく、データ入力部１１、データ記憶部１２およびデータ取得部１３のうち１つ以上が計算部１４の内部に設けられた構成を採用してもよい。

ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語と呼ばれるか、他の名称で呼ばれるかを問わず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、手順、機能などを意味するよう広く解釈されるべきである。

また、ソフトウェア、命令などは、伝送媒体を介して送受信されてもよい。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア及びデジタル加入者回線（ＤＳＬ）などの有線技術及び／又は赤外線、無線及びマイクロ波などの無線技術を使用してウェブサイト、サーバ、又は他のリモートソースから送信される場合、これらの有線技術及び／又は無線技術は、伝送媒体の定義内に含まれる。

本明細書で説明した情報、信号などは、様々な異なる技術のいずれかを使用して表されてもよい。例えば、上記の説明全体に渡って言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、チップなどは、電圧、電流、電磁波、磁界若しくは磁性粒子、光場若しくは光子、又はこれらの任意の組み合わせによって表されてもよい。

なお、本明細書で説明した用語及び／又は本明細書の理解に必要な用語については、同一の又は類似する意味を有する用語と置き換えてもよい。例えば、チャネル及び／又はシンボルは信号（シグナル）であってもよい。また、信号はメッセージであってもよい。また、コンポーネントキャリア（ＣＣ）は、キャリア周波数、セルなどと呼ばれてもよい。

本明細書で使用する「システム」および「ネットワーク」という用語は、互換的に使用される。

また、本明細書で説明した情報、パラメータなどは、絶対値で表されてもよいし、所定の値からの相対値で表されてもよいし、対応する別の情報で表されてもよい。例えば、無線リソースはインデックスで指示されるものであってもよい。

上述したパラメータに使用する名称はいかなる点においても限定的なものではない。さらに、これらのパラメータを使用する数式等は、本明細書で明示的に開示したものと異なる場合もある。様々なチャネル（例えば、ＰＵＣＣＨ、ＰＤＣＣＨなど）及び情報要素（例えば、ＴＰＣなど）は、あらゆる好適な名称によって識別できるので、これらの様々なチャネル及び情報要素に割り当てている様々な名称は、いかなる点においても限定的なものではない。

基地局は、１つまたは複数（例えば、３つ）の（セクタとも呼ばれる）セルを収容することができる。基地局が複数のセルを収容する場合、基地局のカバレッジエリア全体は複数のより小さいエリアに区分でき、各々のより小さいエリアは、基地局サブシステム（例えば、屋内用の小型基地局ＲＲＨ：Ｒｅｍｏｔｅ Ｒａｄｉｏ Ｈｅａｄ）によって通信サービスを提供することもできる。「セル」または「セクタ」という用語は、このカバレッジにおいて通信サービスを行う基地局、および／または基地局サブシステムのカバレッジエリアの一部または全体を指す。さらに、「基地局」「ｅＮＢ」、「セル」、および「セクタ」という用語は、本明細書では互換的に使用され得る。基地局は、固定局（fixed station）、ＮｏｄｅＢ、ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）、アクセスポイント（accesspoint）、フェムトセル、スモールセルなどの用語で呼ばれる場合もある。

移動局は、当業者によって、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、モバイル加入者局、アクセス端末、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、ユーザエージェント、モバイルクライアント、クライアント、またはいくつかの他の適切な用語で呼ばれる場合もある。

また、本明細書で使用する「判断(determining)」、「決定(determining)」という用語は、多種多様な動作を包含する。「決定」は、例えば、判定(judging)、計算(calculating)、算出(computing)、処理(processing)、導出(deriving)、調査(investigating)、探索(looking up)（例えば、テーブル、データベースまたは別のデータ構造での探索）、確認(ascertaining)した事を「判断」「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」、「決定」は、受信(receiving)（例えば、情報を受信すること）、送信(transmitting)（例えば、情報を送信すること）、入力(input)、出力(output)、アクセス(accessing)（例えば、メモリ中のデータにアクセスすること）した事を「判断」、「決定」したとみなす事などを含み得る。また、「判断」、「決定」は、解決(resolving)、選択(selecting)、選定(choosing)、確立(establishing)、比較(comparing)などした事を「判断」、「決定」したとみなす事を含み得る。つまり、「判断」、「決定」は、何らかの動作を「判断」、「決定」したとみなす事を含み得る。

「接続された(connected)」、「結合された(coupled)」という用語、又はこれらのあらゆる変形は、２又はそれ以上の要素間の直接的又は間接的なあらゆる接続又は結合を意味し、互いに「接続」又は「結合」された２つの要素間に１又はそれ以上の中間要素が存在することを含むことができる。要素間の結合又は接続は、物理的なものであっても、論理的なものであっても、或いはこれらの組み合わせであってもよい。本明細書で使用する場合、２つの要素は、１又はそれ以上の電線、ケーブル及び／又はプリント電気接続を使用することにより、並びにいくつかの非限定的かつ非包括的な例として、無線周波数領域、マイクロ波領域及び光（可視及び不可視の両方）領域の波長を有する電磁エネルギーなどの電磁エネルギーを使用することにより、互いに「接続」又は「結合」されると考えることができる。

本明細書で使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。

また、上記の各装置の構成における「手段」を、「部」、「回路」、「デバイス」等に置き換えてもよい。

本明細書で使用する「第１の」、「第２の」などの呼称を使用した要素へのいかなる参照も、それらの要素の量または順序を全般的に限定するものではない。これらの呼称は、２つ以上の要素間を区別する便利な方法として本明細書で使用され得る。したがって、第１および第２の要素への参照は、２つの要素のみがそこで採用され得ること、または何らかの形で第１の要素が第２の要素に先行しなければならないことを意味しない。

「含む(ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ)」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、およびそれらの変形が、本明細書あるいは特許請求の範囲で使用されている限り、これら用語は、用語「備える」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本明細書あるいは特許請求の範囲において使用されている用語「または（or）」は、排他的論理和ではないことが意図される。

本実施例の中で記載の「最大送信電力」は、送信電力の最大値を意味するが、これのみではなく、例えば、公称最大送信電力(the nominal UE maximum transmit power)、又は、定格最大送信電力(the nominal UE maximum transmit power)であってもよい。

本開示の全体において、例えば、英語でのa, an, 及びtheのように、翻訳により冠詞が追加された場合、これらの冠詞は、文脈から明らかにそうではないことが示されていなければ、複数のものを含むものとする。

なお、情報の通知は、本明細書で説明した態様／実施形態に限られず、他の方法で行われてもよい。例えば、情報の通知は、物理レイヤシグナリング（例えば、ＤＣＩ（Downlink Control Information）、ＵＣＩ（Uplink Control Information））、上位レイヤシグナリング（例えば、ＲＲＣ（Radio Resource Control）シグナリング、ＭＡＣ（Medium Access Control）シグナリング、報知情報（ＭＩＢ（Master Information Block）、ＳＩＢ（System Information Block）））、その他の信号又はこれらの組み合わせによって実施されてもよい。また、ＲＲＣシグナリングは、ＲＲＣメッセージと呼ばれてもよく、例えば、ＲＲＣ接続セットアップ（RRC Connection Setup）メッセージ、ＲＲＣ接続再構成（RRC ConnectionReconfiguration）メッセージなどであってもよい。

また、本明細書で説明した各態様／実施形態は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＬＴＥ−Ａ（LTE-Advanced）、ＳＵＰＥＲ ３Ｇ、ＩＭＴ−Ａｄｖａｎｃｅｄ、４Ｇ、５Ｇ、ＦＲＡ（Future Radio Access）、Ｗ−ＣＤＭＡ（登録商標）、ＧＳＭ（登録商標）、ＣＤＭＡ２０００、ＵＭＢ（Ultra Mobile Broadband）、ＩＥＥＥ ８０２．１１（Ｗｉ−Ｆｉ）、ＩＥＥＥ ８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）、ＩＥＥＥ ８０２．２０、ＵＷＢ（Ultra-WideBand）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、その他の適切なシステムを利用するシステム及び／又はこれらに基づいて拡張された次世代システムに適用されてもよい。

また、本明細書で説明した各態様／実施形態の処理手順、シーケンス、フローチャートなどは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。例えば、本明細書で説明した方法については、例示的な順序で様々なステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。

また、本明細書において基地局によって行われるとした特定動作は、場合によってはその上位ノード（upper node）によって行われることもある。基地局を有する１つまたは複数のネットワークノード（network nodes）からなるネットワークにおいて、端末との通信のために行われる様々な動作は、基地局および／または基地局以外の他のネットワークノード(例えば、MMEまたはS-GWなどが考えられるが、これらに限られない)によって行われ得ることは明らかである。上記において基地局以外の他のネットワークノードが１つである場合を例示したが、複数の他のネットワークノードの組み合わせ(例えば、MMEおよびS-GW)であってもよい。

上記の情報等は、上位レイヤ（または下位レイヤ）から下位レイヤ（または上位レイヤ）へ出力され得る。複数のネットワークノードを介して入出力されてもよい。

入出力された情報等は特定の場所（例えば、メモリ）に保存されてもよいし、管理テーブルで管理してもよい。入出力される情報等は、上書き、更新、または追記され得る。出力された情報等は削除されてもよい。入力された情報等は削除されてもよい。入力された情報等は他の装置へ送信されてもよい。

判定は、１ビットで表される値（０か１か）によって行われてもよいし、真偽値(Boolean：trueまたはfalse)によって行われてもよいし、数値の比較（例えば、所定の値との比較）によって行われてもよい。

本明細書で説明した各態様／実施形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよいし、実行に伴って切り替えて用いてもよい。また、所定の情報の通知（例えば、「Ｘであること」の通知）は、明示的に行うものに限られず、暗黙的（例えば、当該所定の情報の通知を行わない）ことによって行われてもよい。

本開示の全体において、明らかに単数であることを示しているものではない限り、単数および複数の両方のものを含むものとする。

以上、本発明について詳細に説明したが、当業者にとっては、本発明が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本発明は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本発明に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

６…商用電源、１０…直流電源システム、１１…データ入力部、１２…データ記憶部、１３…データ取得部、１４…計算部、１５…モード判断部、１６…モード実施部、２０…通信装置（電力消費対象）、３０…太陽光発電装置、４０…蓄電池、５０…整流器、５１…整流部、５３…制御部、５３Ａ…プロセッサ、５３Ｂ…メモリ、５３Ｃ…ストレージ、５３Ｄ…通信モジュール、５３Ｅ…入力装置、５３Ｆ…出力装置、５３Ｇ…バス、５６…電流検出部、５６ａ、５６ｂ…電流センサ、５７…電圧検出部、５７ａ…電圧センサ。

Claims (5)

1. 太陽光を受けることにより発電を行う太陽光発電装置と、
   前記太陽光発電装置からの電力供給を受けて蓄電する蓄電池と、
   所定の整流器により電圧調整された外部電力、前記太陽光発電装置からの電力、または前記蓄電池から放電された電力、の供給を受ける電力消費対象と、
   を含んだ直流電源システムであって、
   前記太陽光発電装置における余剰発電量を計算する計算部と、
   予め定められた複数の余剰発電量数値範囲に対応付けられた複数の動作モードから、前記計算部により計算された余剰発電量に応じて、前記蓄電池の充放電制御として採用すべき動作モードを判断するモード判断部と、
   前記モード判断部により判断された動作モードに応じた前記蓄電池の充放電制御を実施するモード実施部と、
   を備え、
   前記モード実施部は、何れの動作モードであっても前記蓄電池のＳＯＣを所定レベル以上確保するよう充放電制御を実施する、
   直流電源システム。
2. 前記モード判断部は、
   計算された余剰発電量が、０から過去の所定期間における最大余剰充電量までの数値範囲を動作モードの数だけ区分して得られた複数の数値範囲のうち、何れの数値範囲にあるか、
   に基づいて、前記蓄電池の充放電制御として採用すべき動作モードを判断する、
   請求項１に記載の直流電源システム。
3. 前記モード実施部は、
   過去の所定期間における最短余剰発電開始時刻に、前記蓄電池のＳＯＣが、前記判断された動作モードに応じたＳＯＣとなるように、前記蓄電池の放電開始時刻を求め、
   当該放電開始時刻に前記蓄電池の放電を開始し、
   前記最短余剰発電開始時刻に前記蓄電池の放電を止めて、前記太陽光発電装置からの電力を前記蓄電池に充電開始する、
   請求項１又は２に記載の直流電源システム。
4. 前記計算部は、
   前記電力消費対象の負荷Pと、
   前記太陽光発電装置の定格Aと、
   過去の所定期間における雲量10のときの発電平均cと、
   雲量予報データx(t)と、
   日の出時刻から日没時刻までの太陽光発電時間Tと、
   に基づいて、前記太陽光発電装置における余剰発電量を計算する、
   請求項１〜３の何れか一項に記載の直流電源システム。
5. 前記計算部は、
   前記電力消費対象の負荷Pと、
   前記太陽光発電装置の定格Aと、
   過去の所定期間における雲量10のときの発電平均cと、
   雲量予報データx(t)と、
   日の出時刻から日没時刻までの太陽光発電時間Tと、
   を用いて、以下の式に従って、前記太陽光発電装置における余剰発電量を計算する、
   請求項４に記載の直流電源システム。
   

   

Images