JP2018139473A - 電源システムおよび電源システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の逆潮流不可の発電装置の出力電力による逆潮流を低減する。【解決手段】電源システム１００は電力系統２００と電力負荷３００との間に配置される第１電源装置２０と、第１電源装置２０と電力負荷３００との間に配置される第２電源装置３０と、電力系統２００と第１電源装置２０との間に設置される電流センサ４００から検出する信号を制御する信号制御部４０とを備える。第１電源装置２０は、電流センサ４００から検出する第１の信号に基づく電力値と所定の逆潮流閾値との関係に応じて、電力負荷３００に供給する第１供給電力を変更する第１制御部２６を有する。第２電源装置３０は、電流センサ４００から検出する第２の信号に基づく電力値と所定の逆潮流閾値との関係に応じて、電力負荷３００に供給する第２供給電力を変更する第２制御部３６を有する。信号制御部４０は、第１の信号と第２の信号との間に所定のオフセットを設けるように制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、電源システムおよび電源システムの制御方法に関するものである。

近年、供給電力を安定化させるために、複数の発電装置および該複数の発電装置で発電した電力を電力系統に連系する複数のパワーコンディショナを備えた複合型発電システムが普及しつつある。発電装置には、電力会社との契約によって、電力系統への逆潮流が不可になる装置もある。このような発電システムでは、逆潮流不可の発電装置の逆潮流を検出するために、逆潮流不可の発電装置およびパワーコンディショナの台数に応じて電流センサが設けられている（特許文献１参照）。

特開２０１２−９５５０７号公報

複合型発電システムでは、複数の発電装置の逆潮流を検出しつつ、電流センサの個数を削減することが求められている。しかしながら、電流センサの個数を削減した複合型発電システムでは、複数の逆潮流不可の発電装置の出力電力を迅速に変動させ、逆潮流を迅速に低減することができない可能性がある。

したがって、本発明は、複数の逆潮流不可の発電装置の出力電力による逆潮流を低減することを目的としている。

第１の観点による電源システムは、電力系統と電力負荷との間に配置される第１電源装置と、前記第１電源装置と前記電力負荷との間に配置される第２電源装置と、前記電力系統と前記第１電源装置との間に設置される電流センサから検出する信号を制御する信号制御部と、を備える。前記第１電源装置は、前記第１電源装置が前記電流センサから検出する第１の信号に基づく電力値と所定の逆潮流閾値との関係に応じて、前記第１電源装置が前記電力負荷に供給する第１供給電力を変更する第１制御部を有する。前記第２電源装置は、前記第２電源装置が前記電流センサから検出する第２の信号に基づく電力値と前記所定の逆潮流閾値との関係に応じて、前記第２電源装置が前記電力負荷に供給する第２供給電力を変更する第２制御部を有する。前記信号制御部は、前記第１の信号と前記第２の信号との間に所定のオフセットを設けるように制御する。

また、第１の観点による電源システムの制御方法は、電力系統と電力負荷との間に配置される第１電源装置と、前記第１電源装置と前記電力負荷との間に配置される第２電源装置と、前記電力系統と前記第１電源装置との間に設置される電流センサから検出する信号を制御する信号制御部と、を備える電源システムに関する。前記制御方法は、前記第１電源装置が前記電流センサから検出する第１の信号に基づく電力値と所定の逆潮流閾値との関係に応じて、前記第１電源装置が前記電力負荷に供給する第１供給電力を変更するステップＡと、前記第２電源装置が前記電流センサから検出する第２の信号に基づく電力値と前記所定の逆潮流閾値との関係に応じて、前記第２電源装置が前記電力負荷に供給する第２供給電力を変更するステップＢと、前記第１の信号と前記第２の信号との間に所定のオフセットを設けるステップＣと、を含む。

本発明の実施形態に係る電源システムおよび電源システムの制御方法によれば、複数の逆潮流不可の発電装置の出力電力による逆潮流を低減することができる。

本実施形態に係る電源システムの構成を示した図である。 本実施形態に係る電流センサが検出する信号を伝達する構成を示した図である。 本実施形態に係る電源システムにおける最初の電力情報の一例を示した図である。 本実施形態に係る信号制御部が時間的なオフセットを設ける回路である場合、且つ電源システムの効率を重視する場合における電力の変化を示した図である。 本実施形態に係る信号制御部が時間的なオフセットを設ける回路である場合、且つ電源システムの寿命を重視する場合における電力の変化を示した図である。 本実施形態に係る信号制御部が電力的なオフセットを設ける回路である場合、且つ電源システムの効率を重視する場合における電力の変化を示した図である。 本実施形態に係る信号制御部が電力的なオフセットを設ける回路である場合、且つ電源システムの寿命を重視する場合における電力の変化を示した図である。 本実施形態に係る電源システムにおける最初の電力情報の一例を示した図である。 本実施形態に係る電流センサが逆潮流を検出しない場合における電力の変化を示した図である。 本実施形態に係る電源装置の供給電力の急減方法を示した図である。 本実施形態に係る電源装置の供給電力の決定方法を示した図である。 本実施形態に係る電源システムのその他の構成を示した図である。

（電源システムの構成）
以下、本発明の実施形態に係る電源システムついて、図面を参照して説明する。

図１に示すように、電源システム１００は、電力系統２００に接続され、電力負荷３００に電力を供給する。図１において、各機能ブロックを結ぶ実線は、電力線を示し、破線は制御線及び信号線を示す。制御線及び信号線が示す接続は、有線接続であってもよいし、無線接続であってもよい。

電源システム１００は、第１電源装置２０と、第２電源装置３０と、信号制御部４０と、を含んで構成される。本実施形態では、第１電源装置２０および第２電源装置３０は燃料電池であるとする。また、電力系統２００と第１電源装置２０との間には、電力系統２００から電力負荷３００に流れる電流（順潮流）の値及び電力負荷３００から電力系統２００に流れる電流（逆潮流）の値を検出する電流センサ４００が設置される。なお、電流センサ４００は、例えばＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）として構成される。また、本実施形態において、電源装置の数は、第１電源装置２０と、第２電源装置３０と、の２つとしているが、電源装置の数はこれに限定されず、複数ならいくつであってもよい。また、本実施形態において、第１電源装置２０および第２電源装置３０の例として、燃料電池としているが、電源装置としては、これらに限定されず、太陽光発電装置、蓄電池等であってもよい。

本実施形態において、電源システム１００が備える複数の電源装置のうち、１つの電源装置がマスタに設定され、その他の電源装置がスレーブに設定される。本実施形態においては、図１に示すように、第１電源装置２０がマスタに設定され、第２電源装置３０がスレーブに設定されているものとする。

電力負荷３００は、需要家施設に設置される電機機器等である。電力負荷３００は、電源システム１００又は電力系統２００から供給される電力を消費する。

第１電源装置２０及び第２電源装置３０は、信号制御部４０を介して、電流センサ４００に接続され、電流センサ４００から順潮流もしくは逆潮流に関する信号を取得する。

第１電源装置２０は、第１発電部２１と、第１補機部２２と、第１電力変換部２３と、第１通信部２４と、第１記憶部２５と、第１制御部２６とを備える。

第１発電部２１は、第１補機部２２から供給される燃料によって電気化学反応を生起させ、直流電力を発電する。第１発電部２１は、発電した直流電力を、第１電力変換部２３に供給する。

第１補機部２２は、第１発電部２１を発電させるために必要な周辺機器であり、第１発電部２１に燃料を供給する。燃料は、例えば、所定割合で配合されたガス、空気、改質水等である。

第１電力変換部２３は、第１発電部２１から供給された直流電力を交流電力に変換する。第１電力変換部２３は、変換した交流電力を電力負荷３００に供給する。

第１通信部２４は、電流センサ４００と通信する。また、第１通信部は、第２電源装置３０と通信する。

第１記憶部２５は、第１電源装置２０の処理に必要な情報及び第１電源装置２０の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを記憶している。

第１制御部２６は、第１電源装置２０および第２電源装置３０を制御および管理するものであり、例えばプロセッサ等である。

また、第１制御部２６は、電流センサ４００から検出する第１の信号に基づく電力値と所定の逆潮流閾値との関係に応じて、第１電源装置２０が電力負荷３００に供給する第１供給電力を変更する。

第１の信号に基づく電力値は、電流センサ４００が設置されている位置における電力線において、流れる電流値に電力線における電圧を積算することで求まる電力値である。
電力系統２００への逆潮流が不可とされている燃料電池等の電源装置は、電流センサ４００が電力系統２００への逆潮流を検出した際に、電力系統２００への逆潮流を抑制するために、電力負荷３００への第１供給電力を低減する必要がある。第１制御部２６は、電流センサ４００から第１の信号に基づく電力値を検出する。そして、第１制御部２６は、その電力値が所定の逆潮流閾値（０ｋＷ）を下回るとき、第１電源装置２０から電力系統２００に電力が逆潮流していると判断する。

また、本実施形態において、所定の逆潮流閾値は０ｋＷであるが、これに限られない。第１制御部２６は、電流センサ４００が設置されている電力線に流れる電流が順潮流か逆潮流であるかを判断している。そのため、逆潮流閾値は、逆潮流を低減するための判断基準になり得る値であれば、任意の値であってもよい。例えば、逆潮流閾値は、０．５秒以内における逆潮流量が定格出力の５％以下の電力値であってもよい。これは、現在の日本の制度では、０．５秒以内に定格出力の５％以下の電力値までなら逆潮流が許容されるためである。つまり、逆潮流閾値は、逆潮流が許容されている範囲内で設定可能である。

第２電源装置３０は、第２発電部３１と、第２補機部３２と、第２電力変換部３３と、第２通信部３４と、第２記憶部３５と、第２制御部３６とを備える。

第２発電部３１は、第２補機部３２から供給される燃料によって電気化学反応を生起させ、直流電力を発電する。第２発電部３１は、発電した直流電力を第２電力変換部３３に供給する。

第２補機部３２は、第２発電部３１を発電させるために必要な周辺機器であり、第２発電部３１に燃料を供給する。燃料は、例えば、所定割合で配合されたガス、空気、改質水等である。

第２電力変換部３３は、第２発電部３１から供給された直流電力を交流電力に変換する。第２電力変換部３３は、変換した交流電力を電力負荷３００に供給する。

第２通信部３４は、電流センサ４００と通信する。また、第２通信部は、第１電源装置２０と通信する。

第２記憶部３５は、第２電源装置３０の処理に必要な情報及び第２電源装置３０の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを記憶している。

第２制御部３６は、第２電源装置３０を制御および管理するものであり、例えばプロセッサ等である。第２制御部３６は、電流センサ４００から検出する第２の信号に基づく電力値と所定の逆潮流閾値との関係に応じて、第２電源装置３０が電力負荷３００に供給する第２供給電力を変更する。

第２の信号に基づく電力値は、電流センサ４００が設置されている位置における電力線において、流れる電流値に電力線における電圧を積算することで求まる電力値である。
第２制御部３６は、電流センサ４００から第２の信号に基づく電力値を検出する。そして、第２制御部３６は、その電力値が所定の逆潮流閾値（０ｋＷ）を下回るとき、第２電源装置３０から電力系統２００に電力が逆潮流していると判断する。本実施形態において、所定の逆潮流閾値は０ｋＷであるとすることで、第２制御部３６は、電流センサ４００が設置されている電力線に流れる電流が順潮流か逆潮流であるかを判断しているが、逆潮流閾値は０ｋＷに限らず、逆潮流を抑制するための判断基準であれば、任意の値であってもよい。また、本実施形態において、第１制御部２６が第１供給電力を変更する際の逆潮流の判断基準である逆潮流閾値および第２制御部３６が第２供給電力を変更する際の逆潮流の判断基準である逆潮流閾値は、共に０ｋＷであるとしているが、電源システム１００全体で逆潮流を低減するための判断基準であれば、値は異なってもよい。

次に、信号制御部４０が所定のオフセットを設ける動作について図２を用いて説明する。

図２に示すように、電流センサ４００は、電流センサ４００が設置されている位置における電力線において、流れる電流を検出し、電流測定抵抗６０を流れるように導線に電流を流す。

差動増幅器５０は、電流測定抵抗６０を流れる電流および電流測定抵抗６０の抵抗値に基づいて、電流測定抵抗６０で消費される電力を検出する。差動増幅器５０は、電流測定抵抗６０で消費される電力を、第１の信号を用いて第１制御部２６に伝達する。また、差動増幅器５０は、電流測定抵抗６０の電圧値を第２の信号を用いて第２制御部３６に伝達する。

第１制御部２６および第２制御部３６は、既知の電流測定抵抗６０の電気抵抗値から、電流センサ４００が設置されている位置における電力線に流れる電流を取得することができる。そして、第１制御部２６および第２制御部３６は、その電流と電流センサ４００が設置される電力線における電圧とに基づいて、電力系統２００および電力負荷３００の間における順潮流および逆潮流を電力として取得する。

つまり、第１制御部２６は、電流センサ４００から検出する第１の信号に基づく電力値を取得し、第２制御部３６は、電流センサ４００から検出する第２の信号に基づく電力値を取得する。

信号制御部４０は、図２に示すように、第１の信号が伝達される信号経路および第２の信号が伝達される信号経路の分岐点Ｘと、第２電源装置３０との間に配置される。信号制御部４０は、第２制御部３６が検出する第２の信号が、第１制御部２６が検出する第１の信号に対して、所定のオフセットを設けるように制御する。なお、本実施形態において、信号制御部４０は、上述した位置に配置されているが、これに限らない。信号制御部４０は、例えば、第１の信号が伝達する信号経路および第２の信号が伝達する信号経路の分岐点Ｘと、第１電源装置２０との間に配置されてもよい。また、信号制御部４０は、第１の信号と第２の信号との間に所定のオフセットを設けることができれば、異なるオフセットを設定可能な信号制御部Ａおよび信号制御部Ｂなど複数の信号制御部４０を備えた態様であってもよい。この場合、分岐点Ｘと第１電源装置２０との間に信号制御部Ａを配置し、分岐点Ｘと第２電源装置３０との間に信号制御部Ｂを配置すればよい。

所定のオフセットは、例えば、時間的なオフセットまたは電力的なオフセットが挙げられる。また、所定のオフセットは、時間的なオフセットおよび電力的なオフセットの両方を含むオフセットであってもよい。

時間的なオフセットは、例えば、１００ｍｓのオーダーの時間であるが、これに限らず、時間的なオフセットを設けることができれば、任意のオーダーの時間であってもよい。電力的なオフセットは、例えば、数１０Ｗのオーダーの電力であるが、これに限らず、電力的なオフセットを設けることができれば、任意のオーダーの電力であってもよい。

信号制御部４０は、所定のオフセットを設ける回路等である。信号制御部４０は、例えば、オペアンプ等の回路である。また、信号制御部４０は、オペアンプに限らず所定のオフセットを設けることができるものであれば、任意のものであってもよい。

信号制御部４０は、第２の信号を取得し、所定のオフセットを設けた上で、出力する。

通常、電源システム１００が信号制御部４０を備えていない場合、電力負荷３００の消費電力が急減し、電力系統２００の急減のみでは逆潮流を抑制することができないときには、第１制御部２６は、第１の信号に基づく電力値が０ｋＷを下回ると判断する。このとき、第２制御部３６は、第２の信号に基づく電力値が０ｋＷを下回ると判断する。つまり、第１制御部２６および第２制御部３６は共に、供給電力を低減する必要があると判断する。これにより、第１制御部２６および第２制御部３６は、それぞれ個別に供給電力を低減するように制御するため、必要以上に供給電力を低減してしまう場合がある。すなわち、第１制御部２６および第２制御部３６から供給される供給電力の合計が電力負荷３００の消費電力よりも下回るように制御される場合がある。このような場合、第１制御部２６および第２制御部３６は、電力負荷３００の消費電力に対し、効率よく供給電力を適応させにくい。

一方、本実施形態に係る電源システム１００では、例えば、第２制御部３６が検出する第２の信号が、第１制御部２６が検出する第１の信号よりも遅くなるように、信号制御部４０を設けることにより、電流センサ４００が逆潮流を検出した際に、第１制御部２６が検出する電力値が０ｋＷを下回るタイミングと、第２制御部３６が検出する電力値が０ｋＷを下回るタイミングとをずらすことができる。これにより、本実施形態では、第１供給電力と第２供給電力とが低減し始めるタイミングをずらすことができる。そのため、本実施形態では、例えば、第１供給電力の出力を低減するように制御し、第２供給電力の出力を変更しない制御を行うことができるため、電力負荷３００の消費電力の減少が小さい場合に効率よく第１電源装置２０および第２電源装置３０を制御できる。このように、本実施形態では、第１供給電力および第２供給電力を効率よく制御することが可能となるため、逆潮流を迅速に低減することが可能となる。

次に、電源システム１００の具体的な制御動作について、図３−図９を用いて説明する。

以下、図面において時間的なオフセットはＴ、電力的なオフセットはＥと表記する。

図３に示すように、第１電源装置２０をマスタ、第２電源装置３０をスレーブとして制御する電源システム１００について説明する。本実施形態において、制御動作の実行前の状態では、第１電源装置２０を定格電力（３ｋＷ）の第１供給電力を出力し、第２電源装置３０を定格電力（３ｋＷ）の第２供給電力を出力しているものとする。また、電力負荷３００の消費電力は８ｋＷ、電力系統２００からの順潮流は２ｋＷであるとする。以後、この状態において電力負荷３００の消費電力が８ｋＷから４ｋＷに急減した際の第１制御部２６および第２制御部３６の制御動作について説明する。また、第１制御部２６が検出する第１の信号は、電力系統２００から電力負荷３００への順潮流の値であり、第２制御部３６が検出する第２の信号は、信号制御部４０による所定のオフセットが設けられている電力系統２００から電力負荷３００への順潮流の値である。

図４（Ａ）に示すように、電力負荷３００の消費電力が８ｋＷから４ｋＷに急減すると、電力系統２００は、電力系統２００への逆潮流が生じないように、順潮流をまず可能な限り低減する。本実施形態では、電力系統２００から出力された２ｋＷを０ｋＷになるように低減する。このとき、第１電源装置２０および第２電源装置３０の負荷追従による出力制御が直ちに実行できない場合に、少量の電力が電力系統２００に逆潮流されることで、順潮流の値が０ｋＷを下回る場合がある。第１制御部２６は、取得した順潮流の値が逆潮流閾値として設定した０ｋＷを下回るときに、第１供給電力の出力を残りの２ｋＷ分低減する制御を行う。具体的に、図４（Ａ）に示すように、第１供給電力は、３ｋＷから１ｋＷへと変更される。

信号制御部４０は、第２制御部３６が順潮流を検出するタイミングが、第１制御部２６が順潮流を検出するタイミングよりも遅くなるように時間的なオフセットを設ける。図４（Ｂ）に示すように、第２制御部３６は、第１制御部２６が順潮流の値を検出する時間よりも所定の時間分遅れた順潮流（以下、疑似順潮流とする）を検出する。疑似順潮流は、第１供給電力が３ｋＷから１ｋＷに低減されたことにより、０ｋＷを下回らない。よって、第２制御部３６は、これ以上の供給電力の低減が必要ではなくなったため、第２供給電力を低減可能な状態ではあるが、低減せずに、そのままの出力を維持することができる。

このように、本実施形態においては、図４（Ｃ）に示すように、第１制御部２６および第２制御部３６は、第１の信号に基づく電力値および第２の信号に基づく電力値の少なくとも一方（本実施形態では第１の信号に基づく電力値）が所定の逆潮流閾値を下回るとき、第１供給電力および第２供給電力の少なくとも一方が低減可能となるように制御する第１の変更を実行する。これにより、第１制御部２６および第２制御部３６は、電力負荷３００の消費電力が急減したとしても、供給電力を低減する優先順位の高い順番に、第１供給電力および第２供給電力を低減することができるため、第１供給電力および第２供給電力の合計が電力負荷３００の消費電力に略等しくなるように制御できる。その結果、本実施形態では、第１供給電力および第２供給電力を効率よく制御することが可能となるため、逆潮流を迅速に低減することが可能となる。

また、図４（Ｃ）に示すように、信号制御部４０は、マスタである第１電源装置２０の第１供給電力が、第２供給電力よりも早く低減可能となるように、時間的なオフセットを設けてもよい。これにより、本実施形態では、スレーブである第２電源装置３０の制御を効率よくマスタである第１電源装置２０の制御に適応させることができる。

また、図４（Ｃ）に示すように、信号制御部４０は、第１供給電力と第２供給電力とが、同時期に低減することが無いように、時間的なオフセットを設けてもよい。これにより、第１供給電力と第２供給電力の合計が電力負荷３００の消費電力を下回る時間帯を短くすることができる。その結果、本実施形態では、第１供給電力および第２供給電力の合計が必要以上に低減した後の供給電力の復元時に、第１供給電力および第２供給電力の合計が、電力負荷３００の消費電力以上になることによる逆潮流の発生を抑制することができる。

次に、第１の変更後における第１供給電力および第２供給電力の決定方法について説明する。

図４（Ｃ）に示すように、第１供給電力および第２供給電力の第１の変更後の値は、第１供給電力が１ｋＷ、第２供給電力が３ｋＷである。一般的に、複数の燃料電池を有する電源システムにおいて、発電効率を重視する場合には、可能な限り、複数の燃料電池の発電電力を定格電力にすればよい。一方、電源システムの各燃料電池の寿命を延ばすことを重視する場合には、可能な限り複数の燃料電池の発電電力を等しくすればよい。

電源システム１００の効率を重視する場合には、図４（Ｃ）に示すように、まず、第１制御部２６は、マスタである第１供給電力が定格電力の３ｋＷとなるように第１供給電力を決定する。また、第１制御部２６は、電力負荷３００の消費電力である４ｋＷから第１供給電力の定格電力である３ｋＷを差し引いた残りの１ｋＷを、スレーブである第２供給電力が担うように第２供給電力を決定する。このような制御では、マスタに設定した電源（本実施形態では第１電源装置２０）を定格電力で動作させることができるため、発電効率を高めることができる。

また、電源システム１００の寿命を重視する場合には、図５に示すように、第１制御部２６は、電力負荷３００の消費電力を取得し、それに基づいて第１供給電力および第２供給電力が略等しくなるように決定する。具体的に、第１制御部２６は、電力負荷３００の消費電力である４ｋＷを第１供給電力に２ｋＷおよび第２供給電力に２ｋＷのように均等に割当てるように第１供給電力および第２供給電力を決定する。

第１制御部２６は、決定した第１供給電力および第２供給電力の値を第１通信部２４に伝達する。第１通信部２４は、取得した値を通信により第２通信部３４に伝達する。第２制御部３６は、第２通信部３４からその値を取得する。つまり、第１制御部２６および第２制御部３６は、最終的な第１供給電力および第２供給電力の値を取得する。

本実施形態においては、第１電源装置２０と第２電源装置３０のそれぞれの定格電力の合計値（６ｋＷ）である定格閾値よりも電力負荷３００の消費電力（４ｋＷ）が小さい。よって、第１制御部２６および第２制御部３６は、電源システム１００の効率を重視する第１モードと寿命を重視する第２モードの動作のどちらを優先して実行するかを選択して制御する第２の変更を実行することができる。

図４（Ｃ）に示すように、第１モードは、例えばマスタである第１制御部２６が、第１供給電力を優先的に出力し、第２制御部３６が、第２供給電力を電力負荷３００の消費電力から第１供給電力を差し引いた残りの電力を出力するモードである。また、優先的に出力する電源装置は、第２電源装置３０であってもよい。これにより、本実施形態では、第１制御部２６もしくは第２制御部３６が第１電源装置２０および第２電源装置３０のうち劣化していない電源装置を選択して優先的に出力させるように制御することによって、電源システム１００全体の寿命を延ばすことができる。第１制御部２６および第２制御部３６は、定期的に各電源装置の劣化度に関する情報を収集し、該情報に基づいて優先的に出力する電源装置を選択するようにしてもよい。また、本実施形態においては、マスタである第１制御部２６が、第１供給電力および第２供給電力を決定しているが、スレーブである第２制御部３６が行ってもよい。これにより、第１制御部２６もしくは第２制御部３６が定期的に、第１電源装置２０および第２電源装置３０のうち劣化していない電源装置がマスタとなるように選択することで、電源システム１００全体の寿命を延ばすことができる。

一方、図５に示すように、第２モードは、例えば、第１制御部２６および第２制御部３６は、第１供給電力および第２供給電力を略等しい電力とするモードである。

次に、第１制御部２６および第２制御部３６は、第１供給電力および第２供給電力が決定した値になるように第２の変更を実行する。

このとき、第１制御部２６および第２制御部３６は、電力系統２００への逆潮流が発生しないように第１供給電力および第２供給電力を変更する。具体的に、第１制御部２６が第１供給電力を第１の速度で増加させる一方で、第２制御部３６は、第２供給電力を第１の速度と同じ速度である第２の速度で減少させる。これにより、第１制御部２６および第２制御部３６は、第１供給電力および第２供給電力の合計の供給電力を電力負荷３００の消費電力と略等しい状態で維持したまま第２の変更を実行することができる。

このように、本実施形態においては、第１制御部２６および第２制御部３６は、電力負荷３００および電源システムの定格電力に相当する所定の定格閾値（本実施形態では６ｋＷ）に基づいて、第１供給電力と第２供給電力を制御する第２の変更を実行する。これにより、本実施形態では、電力負荷３００の消費電力の値に応じて、電源システム１００における優先動作を実行することができる。

また、本実施形態においては、第１制御部２６および第２制御部３６は、第１供給電力と第２供給電力との合計が所定の定格閾値以下である場合、第１供給電力と第２供給電力との合計が電力負荷３００の消費電力と略等しくなるように制御する第２の変更を実行する。これにより、第１制御部２６および第２制御部３６は、電力系統２００への逆潮流を抑制しながら、電源システム１００における優先動作を実行することができる。

また、本実施形態においては、所定のオフセットとして時間的なオフセットとしているが、これに限らず、電力的なオフセットとしてもよい。電力的なオフセットについては、図６および図７を用いて説明する。信号制御部４０は、第２制御部３６が検出する第２の信号に基づく電力値（疑似順潮流の電力値）が、第１制御部２６が検出する第１の信号に基づく電力値（順潮流の電力値）に対して、２ｋＷ分大きくなるように、電力に起因する所定のオフセットを設けている。これにより、時間的なオフセットと同様に第１制御部２６が検出する電力値が０ｋＷを下回るタイミングと、第２制御部３６が検出する電力値（疑似順潮流）が０ｋＷを下回るタイミングとをずらすことができる。これにより、本実施形態では、第１供給電力と第２供給電力とが低減し始めるタイミングをずらすことができる。

次に、図８に示すように、電力負荷３００の消費電力が、８ｋＷから６．４ｋＷに急減した場合の例について説明する。つまり、電力負荷３００の消費電力が第１電源装置２０および第２電源装置３０の定格電力よりも大きい電力であるケースである。

図９に示すように、第１制御部２６および第２制御部３６は、第１の変更において、第１供給電力および第２供給電力を共に、変更しないように制御する。具体的に、図９に示すように、所定のオフセットとして時間的なオフセットを適用した電源システム１００における電力負荷３００の消費電力が８ｋＷから６．４ｋＷに急減すると、電力系統２００は、電力系統２００への逆潮流が生じないように、順潮流を可能な限り低減するため、１．６ｋＷ低減する。第１制御部２６および第２制御部３６は、この順潮流の変化、すなわち順潮流の値が２ｋＷから０．４ｋＷに低減したことを第１の信号および第２の信号として検出する。

第１制御部２６は、検出する第１の信号に基づく電力値が０．４ｋＷであり、０ｋＷを下回らないため、第１制御部２６は、第１供給電力を低減しないように制御する。これにより、電力系統２００からの順潮流のみを低減するだけで、電力負荷３００の急減に対応することができる。また、第２制御部３６も第２供給電力を低減する必要がなくなるので、第２供給電力を低減しないように制御する。これにより、第１供給電力および第２供給電力は、略等しく、且つ、定格出力となるため、電源システム１００の出力効率を高めることができるため、さらに寿命を延ばすことができる。

なお、本実施形態において、燃料電池として、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）を適用する場合には、出力電力の増加に時間がかかってしまう。第１電源装置２０および第２電源装置３０にＳＯＦＣを用いる場合、第１制御部２６および第２制御部３６は、第１供給電力および第２供給電力の変動速度の絶対値を、ＳＯＦＣの出力増加可能速度よりも小さくすればよい。

具体的に、第１制御部２６は、ＳＯＦＣの出力増加可能速度よりも小さくなるように第１供給電力を増加させる第１の速度を決定する。第１制御部２６は、その決定した速度を第２制御部３６に伝達する。第２制御部３６は、取得した第１の速度の符号を反転させて、第２供給電力を変更する第２の速度を決定する。第１制御部２６は、第１の速度で第１供給電力を変更し、第２制御部３６は、第２の速度で第２供給電力を変更する。

このように、第１制御部２６が、ＳＯＦＣの出力増加可能速度よりも小さくなるように第１供給電力を増加させる第１の速度を決定することで、電源装置にＳＯＦＣを用いる場合に、効率よく各電源装置の出力を制御することができる。
（電源システムの制御方法）

以下、本発明の実施形態に係る電源システム１００の制御方法について、図１０−１１を用いて説明する。

図１０に示すように、信号制御部４０は、第１電源装置２０が検出する第１の信号に基づく電力値と第２電源システムが検出する第２の信号に基づく電力値との間に所定のオフセットを設ける（ステップＳ１１）。本実施形態において、所定のオフセットは、第２制御部３６が第２の信号を検出するよりも第１制御部２６が第１の信号を検出するのが早くなるように設けられるとする。

次に、第１制御部２６が第１の信号を検出する（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１２はステップ１１の後における動作としているが、ステップＳ１２がステップ１１の後における動作であってもよい。

第１制御部２６は、ステップＳ１２で検出した第１の信号に基づく電力値が０ｋＷを下回るか否かを判定する（ステップＳ１３）。第１制御部２６は、電流センサ４００からの第１の信号に基づく電力値が０ｋＷを下回る（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）と、逆潮流が起きると判定し、第１供給電力を急減する第１の変更ステップ（ステップＳ１４）を実行し、その後、ステップ１５に進む。一方、第１の信号に基づく電力値が０ｋＷを下回らない場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、第１電源装置２０および第２電源装置３０から電力系統２００への逆潮流が発生していないことになる。第１制御部２６および第２制御部３６は、第１供給電力および第２供給電力が各電源装置の定格出力となるように制御する（ステップＳ１８）。

次に、第２制御部３６が第２の信号を検出する（ステップＳ１５）。第２制御部３６は、ステップＳ１５で検出した第２の信号に基づく電力値が０ｋＷを下回るか否かを判定する（ステップＳ１６）。第２制御部３６は、電流センサ４００からの第２の信号に基づく電力値が０ｋＷを下回る（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）と、逆潮流が起きると判定し、第２供給電力を急減する第２の変更ステップ（ステップＳ１７）を実行し、供給電力決定処理（ステップＳ２０）へと進む。

一方、電流センサ４００からの第２の信号に基づく電力値が０ｋＷを下回らない場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、第２制御部３６は、第１供給電力を低減するだけでよいと判定し、供給電力決定処理（ステップＳ２０）へと進む。

次に、供給電力決定処理について図１１を用いて説明する。

ステップＳ２０の直前では、第１供給電力および第２供給電力は任意の値となっている。このとき、電源システム１００を使用する状況によって、第１制御部２６および第２制御部３６は、第１供給電力および第２供給電力を変更してもよい。電源システム１００は、システムの効率を優先する制御もしくはシステムの寿命を延ばす制御を実行することができる。例えば、電源システム１００の効率（供給電力の効率）を良くするには、電源装置を定格で出力する必要がある。一方、電源システム１００の寿命を延ばすには、各電源装置の出力を等しくする必要がある。

そこで、供給電力決定処理では、供給電力の効率を重視するかを判定する（ステップＳ２１）。電源システム１００の効率を重視する場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）には、第１制御部２６は第１供給電力を優先的に出力する（ステップＳ２２）。これにより、第１制御部２６は第１供給電力が定格出力となるように制御することになる。一方、電源システム１００の寿命を重視する場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）には、第１制御部２６および第２制御部３６は、第１供給電力と第２供給電力を略等しくする（ステップＳ２３）。

このように、本実施形態における電源システム１００の制御方法は、第１電源装置２０が電流センサ４００から検出する第１の信号に基づく電力値と所定の逆潮流閾値との関係に応じて、第１電源装置２０が電力負荷３００に供給する第１供給電力を変更するステップＡ（ステップ１４）と、第２電源装置３０が電流センサ４００から検出する第２の信号に基づく電力値と所定の逆潮流閾値との関係に応じて、第２電源装置３０が電力負荷３００に供給する第２供給電力を変更するステップＢ（ステップ１７）と、第１の信号と第２の信号との間に所定のオフセットを設けるステップとＣ（ステップ１１）、を含む。これにより、第１供給電力および第２供給電力を効率よく制御することが可能となるため、逆潮流を迅速に低減することが可能となる。

また、本実施形態においては、電源システム１００の制御方法は、ステップＡおよびステップＢは、第１の信号に基づく電力値および第２の信号に基づく電力値がそれぞれ所定の逆潮流閾値を下回るとき、第１供給電力および第２供給電力の少なくとも一方を低減可能になるように制御する第１の変更ステップ（ステップ１４、１７）を含む。これにより、第１制御部２６および第２制御部３６は、電力負荷３００の消費電力が急減したとしても、供給電力を低減する優先順位の高い順番に、第１供給電力および第２供給電力を低減することができるため、例えば、第１供給電力および第２供給電力の合計が電力負荷３００の消費電力に略等しくなるように制御できる（ステップ２３）。これにより、電源システムの寿命を延ばすことができる。

また、本実施形態においては、電源システム１００の制御方法は、ステップＡおよびステップＢは、電力負荷３００の消費電力および所定の定格閾値に基づいて、第１供給電力および第２供給電力を制御する第２の変更ステップ（ステップＳ２２）を含む。これにより、第１制御部２６および第２制御部３６は、電力系統２００への逆潮流を抑制しながら、電源システム１００における優先動作を実行することができる。
（他の実施形態）

上述の実施形態において、マスタである第１電源装置２０の第１制御部２６が、第１電源装置２０およびスレーブである第２電源装置３０における種々の事項を決定しているが、これに限らず、適宜変更しても良い。

また、図２に示した電源システム１００は、信号制御部４０、差動増幅器５０および電流測定抵抗６０は、第１電源装置２０および第２電源装置３０に含まれていない構成としているが、これに限られない。例えば、図１２に示すように、信号制御部４０、差動増幅器５０および電流測定抵抗６０は、第１電源装置２０および第２電源装置３０にそれぞれ含まれる構成としてもよい。この場合、切換えスイッチ等を信号経路上に設けることで、信号制御部４０は、第１の信号と第２の信号との間に所定のオフセットを設けることができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記憶した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。また、この場合、前記記憶媒体には、ハードディスク装置、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、メモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

１００ 電源システム
２００ 電力系統
３００ 電力負荷
４００ 電流センサ
２０ 第１電源装置
３０ 第２電源装置
２１ 第１発電部
２２ 第１補機部
２３ 第１電力変換部
２４ 第１通信部
２５ 第１記憶部
２６ 第１制御部
３１ 第２発電部
３２ 第２補機部
３３ 第２電力変換部
３４ 第２通信部
３５ 第２記憶部
３６ 第２制御部
４０ 信号制御部
５０ 差動増幅器
６０ 電流測定抵抗
Ｔ 時間的なオフセットの値
Ｅ 電力的なオフセットの値

Claims (13)

1. 電力系統と電力負荷との間に配置される第１電源装置と、
   前記第１電源装置と前記電力負荷との間に配置される第２電源装置と、
   前記電力系統と前記第１電源装置との間に設置される電流センサから検出する信号を制御する信号制御部と、を備え、
   前記第１電源装置は、前記第１電源装置が前記電流センサから検出する第１の信号に基づく電力値と所定の逆潮流閾値との関係に応じて、前記第１電源装置が前記電力負荷に供給する第１供給電力を変更する第１制御部を有し、
   前記第２電源装置は、前記第２電源装置が前記電流センサから検出する第２の信号に基づく電力値と前記所定の逆潮流閾値との関係に応じて、前記第２電源装置が前記電力負荷に供給する第２供給電力を変更する第２制御部を有し、
   前記信号制御部は、前記第１の信号と前記第２の信号との間に所定のオフセットを設けるように制御する、電源システム。
2. 前記第１制御部および前記第２制御部は、前記第１の信号に基づく電力値および前記第２の信号に基づく電力値がそれぞれ前記所定の逆潮流閾値を下回るとき、前記第１供給電力および前記第２供給電力の少なくとも一方が低減可能になるように制御する第１の変更を実行する、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記信号制御部は、前記第１供給電力が、前記第２供給電力よりも早く低減可能となるように前記所定のオフセットを設ける、請求項１または２に記載の電源システム。
4. 前記信号制御部は、前記第１供給電力と前記第２供給電力とが、同時期に低減することが無いように、前記所定のオフセットを設ける、請求項１乃至３に記載の電源システム。
5. 前記第１制御部および前記第２制御部は、前記電力負荷の消費電力および所定の定格閾値に基づいて、前記第１供給電力と前記第２供給電力を制御する第２の変更を実行する、請求項１乃至４に記載の電源システム。
6. 前記第１制御部および前記第２制御部は、前記第１供給電力と前記第２供給電力との合計が前記所定の定格閾値以下である場合、前記合計が前記電力負荷の消費電力と略等しくなるように制御する前記第２の変更を実行する、請求項５に記載の電源システム。
7. 前記第１制御部および前記第２制御部は、前記電力負荷の消費電力が前記所定の定格閾値未満である場合、
   前記第２供給電力よりも前記第１供給電力を優先的に出力する第１モードと、前記第１供給電力と前記第２供給電力とを略等しい電力とする第２モードと、を選択して制御する前記第２の変更を実行する、請求項６に記載の電源システム。
8. 前記第１制御部および前記第２制御部は、前記電力負荷の消費電力が前記所定の定格閾値よりも大きい場合、前記第１供給電力および前記第２供給電力が定格電力となるように制御する前記第２の変更を実行する、請求項６に記載の電源システム。
9. 前記所定のオフセットは、時間的なオフセットを含む、請求項１乃至８に記載の電源システム。
10. 前記所定のオフセットは、電力的なオフセットを含む、請求項１乃至９に記載の電源システム。
11. 電力系統と電力負荷との間に配置される第１電源装置と、
    前記第１電源装置と前記電力負荷との間に配置される第２電源装置と、
    前記電力系統と前記第１電源装置との間に設置される電流センサから検出する信号を制御する信号制御部と、を備える電源システムの制御方法において、
    前記第１電源装置が前記電流センサから検出する第１の信号に基づく電力値と所定の逆潮流閾値との関係に応じて、前記第１電源装置が前記電力負荷に供給する第１供給電力を変更するステップＡと、
    前記第２電源装置が前記電流センサから検出する第２の信号に基づく電力値と前記所定の逆潮流閾値との関係に応じて、前記第２電源装置が前記電力負荷に供給する第２供給電力を変更するステップＢと、
    前記第１の信号と前記第２の信号との間に所定のオフセットを設けるステップＣと、を含む、電源システムの制御方法。
12. 前記ステップＡおよび前記ステップＢは、前記第１の信号に基づく電力値および前記第２の信号に基づく電力値がそれぞれ前記所定の逆潮流閾値を下回るとき、前記第１供給電力および前記第２供給電力の少なくとも一方を低減可能になるように制御する第１の変更ステップを含む、請求項１１に記載の電源システムの制御方法。
13. 前記ステップＡおよび前記ステップＢは、前記電力負荷の消費電力および所定の定格閾値に基づいて、前記第１供給電力および前記第２供給電力を制御する第２の変更ステップを含む、請求項１２に記載の電源システムの制御方法。
    

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