JP2019041527A - 電源制御装置、電源制御方法、および電源制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換器の定格出力が複数存在する電源システムの稼働効率を全体として上げること。【解決手段】一実施形態に係る電源制御装置は、蓄電装置および電力変換器の複数の組を備える電源システムから負荷に向けて供給すべき電力を示す要求電力を取得する要求取得部と、要求電力に基づいて、複数の電力変換器から、放電運転させる少なくとも一つの電力変換器を選択する選択部と、選択された少なくとも一つの電力変換器のそれぞれに向けて放電指示を送信する指示部とを備える。複数の電力変換器のうち少なくとも二つの電力変換器の間で定格出力が互いに異なる。選択部は、要求電力に基づいて、少なくとも一つの電力変換器を定格出力の昇順に選択する。【選択図】図３

Description

本発明の一側面は、複数の蓄電装置からの電力供給を制御する電源制御装置、電源制御方法、および電源制御プログラムに関する。

複数の蓄電装置を備える電源システムからの電力供給を制御する手法が従来から知られている。例えば特許文献１には、蓄電池と変換器の複数の組である蓄電ユニットが並列に電力系統に接続された蓄電システムが記載されている。この蓄電システムは、蓄電ユニットの運転台数を決定する電力分配決定部を備える。電力分配決定部は、変換器の変換効率が基準効率以上となるときの限界出力と充放電総電力とを比較し、充放電総電力が限界出力以上である時に、運転するすべての蓄電ユニットの出力が限界出力以上となるように運転台数を決定する。

特開２０１５−１６２９１７号公報

電源システムに含まれる複数の電力変換器の定格出力がすべて同じとは限らない。定格出力が互いに異なる電力変換器が電源システム内に存在する場合には、単に運転台数を求めるだけでは、その電源システムを効率的に稼働させるには不十分である可能性がある。そこで、電力変換器の定格出力が複数存在する電源システムの稼働効率を上げることが望まれている。

本発明の一側面に係る電源制御装置は、蓄電装置および電力変換器の複数の組を備える電源システムから負荷に向けて供給すべき電力を示す要求電力を取得する要求取得部と、要求電力に基づいて、複数の電力変換器から、放電運転させる少なくとも一つの電力変換器を選択する選択部と、選択された少なくとも一つの電力変換器のそれぞれに向けて放電指示を送信する指示部とを備え、複数の電力変換器のうち少なくとも二つの電力変換器の間で定格出力が互いに異なり、選択部が、要求電力に基づいて、少なくとも一つの電力変換器を定格出力の昇順に選択する。

本発明の一側面に係る電源制御方法は、電源制御装置により実行される電源制御方法であって、蓄電装置および電力変換器の複数の組を備える電源システムから負荷に向けて供給すべき電力を示す要求電力を取得する要求取得ステップと、要求電力に基づいて、複数の電力変換器から、放電運転させる少なくとも一つの電力変換器を選択する選択ステップと、選択された少なくとも一つの電力変換器のそれぞれに向けて放電指示を送信する指示ステップとを含み、複数の電力変換器のうち少なくとも二つの電力変換器の間で定格出力が互いに異なり、選択ステップでは、要求電力に基づいて、少なくとも一つの電力変換器を定格出力の昇順に選択する。

本発明の一側面に係る電源制御プログラムは、蓄電装置および電力変換器の複数の組を備える電源システムから負荷に向けて供給すべき電力を示す要求電力を取得する要求取得ステップと、要求電力に基づいて、複数の電力変換器から、放電運転させる少なくとも一つの電力変換器を選択する選択ステップと、選択された少なくとも一つの電力変換器のそれぞれに向けて放電指示を送信する指示ステップとをコンピュータに実行させ、複数の電力変換器のうち少なくとも二つの電力変換器の間で定格出力が互いに異なり、選択ステップでは、要求電力に基づいて、少なくとも一つの電力変換器を定格出力の昇順に選択する。

このような側面においては、定格出力が小さい電力変換器が、定格出力が大きい電力変換器よりも優先して稼働する。定格出力に対する出力電力の割合が大きいほど電力変換器の変換効率は大きい。したがって、放電運転させる電力変換器を、要求電力に応じて定格出力の昇順に選ぶことで、電力変換器の放電運転の効率を高め、ひいては電源システムの稼働効率を全体として上げることができる。

本発明の一側面によれば、電力変換器の定格出力が複数存在する電源システムの稼働効率を全体として上げることができる。

電源システムの構成の一例を模式的に示す図である。 電力変換器の変換効率の一例を示すグラフである。 実施形態に係る統括コントローラ（電源制御装置）の機能構成を示す図である。 電力変換器情報の一例を示す図である。 実施形態に係る統括コントローラ（電源制御装置）の動作を示すフローチャートである。 電力変換器の選択の一例を示す図である。 電力変換器の選択の別の例を示す図である。 実施形態に係る電源制御プログラムの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詳細に説明する。なお、図面の説明において同一または同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［電源システムの全体構成］
実施形態に係る電源制御装置は、再生可能エネルギーを利用して生成された電気を管理する電源システム１の一部として機能する機器である。電源制御装置について説明する前に、電源システムの全体像を説明する。

電源システム１は、例えば家庭、オフィス、工場、農場等の様々な場所で利用され得る。家庭用の電源システム１の一例として家庭用エネルギー管理システム（ＨＥＭＳ）が挙げられる。

図１は、電源システム１の構成の一例を模式的に示す図である。電源システム１は、少なくとも一つの発電装置１０と、複数の蓄電装置２０と、複数の電力変換器３０とを備える。電源システム１は、発電装置１０により生成された電力、または蓄電装置２０から出力された電力を負荷２に供給することができる。負荷とは、電力を消費する１台以上の機器または装置の集合であり、例えば、１台以上の家庭用または業務用の様々な電気機器の集合である。電源システム１と負荷２との間には、両者間の電路を接続または遮断するためのコンタクタ３が設けられる。電源システム１と負荷２とがコンタクタ３により接続された場合には、電源システム１は負荷２に向けて電力を供給することができる。

発電装置１０は、再生可能エネルギーを利用して発電を行う装置である。発電方法は限定されず、したがって発電装置１０の種類も限定されない。例えば、発電装置１０は太陽光発電機、風力発電機等であってもよい。

蓄電装置２０は、発電装置１０により生成された電気を化学エネルギーに変えて蓄える装置であり、充放電が可能である。蓄電装置２０は、発電装置１０によって生成された直流電力の変動を平準化するためにも用いられ得る。蓄電装置２０の例として鉛蓄電池等の蓄電池が挙げられる。蓄電装置２０はバッテリ・コントロール・ユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＢＣＵ）などの制御機能を含んでもよい。

電力変換器３０は、交流電力と直流電力との間の双方向または片方向の変換を行う装置である。各電力変換器３０は、直流電流が流れるＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）バスに接続するＤＣ端子と、交流電流が流れるＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）バスに接続するＡＣ端子とを有する。電力変換器３０は、例えばパワーコンディショニングシステム（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：ＰＣＳ）またはインバータであり得る。

電力変換器３０は、ＤＣバスを介して、対応する蓄電装置２０と電気的に接続し、その蓄電装置２０の充放電を制御する。電力変換器３０は、充電モードでは、発電装置１０から流れてきた電気を蓄電装置２０に蓄え、放電モードでは、蓄電装置２０を放電させて外部に電力を供給し、停止状態では充放電を行わない。電源システム１は複数の蓄電装置２０と複数の電力変換器３０とを備えるので、電源システム１は、蓄電装置２０および電力変換器３０の複数の組を備える。この組は蓄電ユニットということもできる。図１の例では電源システム１は３組の蓄電装置２０および電力変換器３０（３個の蓄電ユニット）を備えるが、その組数は複数であればいくつでもよい。

図１に示す例では、電源システム１は、発電装置１０の余剰電力を用いて湯を沸かすヒートポンプユニット８０を備える。しかし、このヒートポンプユニット８０は必須の構成要素ではなく、省略されてもよい。

図１に示す例では、電源システム１を構成する装置および機器は、複数のコンテナ９０に分けられて収容された形態で設けられる。このコンテナ９０を利用することで、例えば、電源システム１に蓄電装置２０および電力変換器３０を容易に増設することができる。図１は、コンテナ９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃが既設であり、コンテナ９０Ｄが増設可能であることを示す。しかし、コンテナ９０の利用は必須ではなく、電源システム１は任意の手法で構築されてよい。

発電装置１０、蓄電装置２０、および電力変換器３０のそれぞれの個数は限定されない。例えば、発電装置１０の個数は１でも３以上でもよい。蓄電装置２０および電力変換器３０のそれぞれの個数は、複数であればいくつでもよい。

電源システム１内の装置間の電気的接続について説明する。以下では、説明の便宜を図るために、図１に示す２台の発電装置１０を発電装置１０Ａ、１０Ｂとして区別し、３台の蓄電装置２０を蓄電装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとして区別し、４台の電力変換器３０を電力変換器３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄとして区別する。

電源システム１は、コンタクタ３を介して負荷２と接続しかつコンテナ９０間を横断するＡＣバス４０を備える。発電装置１０ＡはＤＣバス５１を介して電力変換器３０ＡのＤＣ端子と接続し、電力変換器３０ＡのＡＣ端子はＡＣバス４０と接続する。蓄電装置２０ＡはＤＣバス５２を介して電力変換器３０ＢのＤＣ端子と接続し、電力変換器３０ＢのＡＣ端子はＡＣバス４０と接続する。電力変換器３０Ｃは、発電装置１０Ｂおよび蓄電装置２０Ｂの双方と接続するハイブリッド型（例えばハイブリッドインバータ）である。発電装置１０ＢはＤＣバス５３を介して電力変換器３０Ｃの第１ＤＣ端子と接続する。蓄電装置２０ＢはＤＣバス５４を介して電力変換器３０Ｃの第２ＤＣ端子と接続する。電力変換器３０ＣのＡＣ端子はＡＣバス４０と接続する。蓄電装置２０ＣはＤＣバス５５を介して電力変換器３０ＤのＤＣ端子と接続し、電力変換器３０ＤのＡＣ端子はＡＣバス４０と接続する。ヒートポンプユニット８０はＡＣバス４０と接続する。

電源システム１内の装置および機器は、階層的に構成された複数のコントローラにより制御される。個々のコントローラは、プロセッサ、メモリ、および通信インタフェースを備えるコンピュータ（例えばマイクロコンピュータ）である。プロセッサは例えばＣＰＵであり、メモリは例えばフラッシュメモリで構成されるが、コントローラを構成するハードウェア装置の種類はこれらに限定されず、任意に選択されてよい。コントローラの各機能は、プロセッサが、メモリに格納されているプログラムを実行することで実現される。例えば、プロセッサは、メモリから読み出したデータまたは通信インタフェースを介して受信したデータに対して所定の演算を実行し、その演算結果を他のコントローラまたは装置に出力することで、該他のコントローラまたは装置を制御する。あるいは、プロセッサは受信したデータまたは演算結果をメモリに格納する。

電源システム１内のコントローラ群は、一つの統括コントローラ１００と、複数のヘッドローカルコントローラ２１０と、複数のローカルコントローラ２２０とで構成される。統括コントローラ１００は電源システム１の全体を統括的に制御する。ヘッドローカルコントローラ２１０は、一つの機器グループを統括的に制御する。図１の例では、ヘッドローカルコントローラ２１０は各コンテナ９０に一つずつ設けられ、各ヘッドローカルコントローラ２１０はコンテナ９０内の機器を統括的に制御する。ローカルコントローラ２２０は一または複数の機器を直接に制御する。これらのコントローラはいずれも、１台のコンピュータで構成されてもよいし、複数のコンピュータの集合（すなわち分散システム）で構成されてもよい。

これらのコントローラは通信線１４０を介して互いに通信可能に接続される。統括コントローラ１００はさらに、通信線１４０を介してコンタクタ３に接続する。個々のローカルコントローラ２２０は、対応する機器と通信線１４０を介して通信可能に接続される。通信線１４０は無線または有線でもよいし、無線および有線の混合であってもよい。

［電力変換器］
電力変換器３０（図１の例では電力変換器３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）のそれぞれは蓄電装置２０と直接に接続する。複数の電力変換器３０のうち少なくとも二つの電力変換器３０の間で、定格出力が互いに異なる。言い換えると、電源システム１内のある一つの電力変換器３０の定格出力は、他の電力変換器３０のうち少なくとも一つの定格出力と異なる。すなわち、電源システム１には電力変換器３０について複数種類の定格出力が存在する。ここで、定格出力とは、電力変換器３０が安定して出力できる最大電力（最大の充電電力および放電電力）である。すべての電力変換器３０の間で定格出力が互いに異なってもよい。あるいは、電源システム１が３台以上の電力変換器３０を備える場合において、一部の電力変換器３０の間で定格出力が同じであってもよい。例えば、電源システム１が３台の電力変換器３０（図１の例では電力変換器３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）を備える場合には、３台の電力変換器３０のそれぞれが他の電力変換器３０とは異なる定格出力を有してもよい。あるいは、２台の電力変換器３０が同じ定格出力を有し、残りの１台の電力変換器が別の定格出力を有してもよい。

個々の電力変換器３０の定格出力は任意の手法で決めてよく、例えば、負荷２の電力消費量を考慮して決められてもよい。あるいは、個々の定格出力は、負荷２の電力消費量に加えて、市場からの入手の容易性を考慮して決められてもよい。

あるいは、個々の定格出力は、負荷２の電力消費量に加えて、電力変換器３０の変換効率（運転効率）に基づいて決められてもよい。一般に、電力変換器３０の運転は、交流と直流との間の電力の変換効率が所定の閾値以上になるように制御される。この変換効率の閾値を基準効率という。また、変換効率が該閾値以上になる場合の電力変換器３０の出力電力の下限値を限界出力という。したがって、限界出力は、基準効率に対応する出力電力である。定格出力に対する限界出力の比率を限界出力比というとすると、この限界出力比は基準効率に対応する。電力変換器３０の出力電力がこの限界出力以上であれば電力変換器３０の変換効率（運転効率）は基準効率を満たし、出力電力が限界出力未満であると変換効率は基準効率を満たさない。図２は電力変換器３０の変換効率の一例を示すグラフである。横軸は定格出力に対する出力電力の比率（%）を示し、縦軸は電力の変換効率（％）を示す。このグラフは、基準効率ηが８５％であり限界出力比ρが２０％であることを表す。

例えば、複数の電力変換器３０に共通の限界出力比に基づいて個々の電力変換器３０の定格出力を以下のように決めることができる。複数の電力変換器３０の中で最小の定格出力Ｐ_ｒ，１を有する電力変換器３０を１番目の電力変換器３０とすると、２番目以降の電力変換器３０の定格出力Ｐ_ｒ，ｎは下記の式（１）により定められてもよい。ここで、ｎは電力変換器３０を識別する序数であり、ρは限界出力比（％）である。

電源システム１が３台の電力変換器３０を備え、ρ＝２０（％）であるとする。この場合、２番目および３番目の電力変換器３０の定格出力Ｐ_ｒ，２、Ｐ_ｒ，３を表す式（１）はそれぞれ、下記の式（２）、（３）で表される。
Ｐ_ｒ，２＝４×Ｐ_ｒ，１ …（２）
Ｐ_ｒ，３＝４×（Ｐ_ｒ，１＋Ｐ_ｒ，２）＝２０×Ｐ_ｒ，１ …（３）

したがって、これら３台の電力変換器３０の定格出力の比率は、Ｐ_ｒ，１：Ｐ_ｒ，２：Ｐ_ｒ，３＝１：４：２０となる。Ｐ_ｒ，１＝１０（ｋＷ）とすると、Ｐ_ｒ，２＝４０（ｋＷ）であり、Ｐ_ｒ，３＝２００（ｋＷ）である。

式（１）に基づく定格出力の設定方法は次のようにいうことができる。複数の電力変換器３０は、少なくとも１台の第１電力変換器と、その第１電力変換器より定格出力が大きい第２電力変換器とを含む。この場合に、第２電力変換器の定格出力は、少なくとも１台の第１電力変換器の定格出力と、複数の電力変換器に共通の限界出力比とに基づいて設定される。例えば、第２電力変換器が２番目の電力変換器であれば、第１電力変換器は１台（１番目の電力変換器）である。この場合、定格出力Ｐ_ｒ，２は定格出力Ｐ_ｒ，１と限界出力比ρとに基づいて設定される。同様に、第２電力変換器が３番目の電力変換器であれば、第１電力変換器は２台（１番目および２番目の電力変換器）である。この場合、定格出力Ｐ_ｒ，３は定格出力Ｐ_ｒ，１、Ｐ_ｒ，２と限界出力比ρとに基づいて設定される。

［蓄電装置］
個々の蓄電装置２０の定格容量は任意の手法で決めてよく、例えば、負荷２の電力消費量と発電装置１０の性能とを考慮して決められてもよい。定格容量とは、予め定められた条件下で蓄電装置２０が蓄えることができる電気の量である。定格容量は、すべての蓄電装置２０の間で同じでもよいし、すべての蓄電装置２０の間で互いに異なってもよい。あるいは、電源システム１が３台以上の蓄電装置２０を備える場合において、一部の蓄電装置２０の間で定格容量が同じであってもよい。個々の定格容量は、対応する電力変換器３０の定格出力に基づいて決められてもよく、例えば、電力変換器３０の定格出力が小さいほど、その電力変換器３０に接続される蓄電装置２０の定格容量が大きくなるように、個々の定格容量が設定されてもよい。したがって、電源システム１において定格出力が最小の電力変換器３０には、電源システム１において定格容量が最大の蓄電装置２０が接続されてもよい。あるいは、電力変換器３０の定格出力が小さいほど、その電力変換器３０に接続される蓄電装置２０の定格容量が小さくなるように、個々の定格容量が設定されてもよい。

［統括コントローラの構成］
電源システム１の特徴の一つは、負荷２への電力供給の方法にあり、この特徴は特に統括コントローラ１００により実現される。本実施形態では、本発明に係る電源制御装置を統括コントローラ１００に適用する。以下では、負荷２への電力供給に関する統括コントローラ１００の機能および構成を説明する。

図３は、実施形態に係る統括コントローラ１００の機能構成を示す図である。統括コントローラ１００はハードウェア要素としてプロセッサ１０１、メモリ１０２、および通信インタフェース１０３を備える。

プロセッサ１０１は要求取得部１１１、選択部１１２、および指示部１１３として機能する。要求取得部１１１は、電源システム１から負荷２に向けて供給すべき電力を示す要求電力を取得する機能要素である。選択部１１２は、その要求電力に基づいて、蓄電装置２０と接続する複数の電力変換器３０（図１の例では電力変換器３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）から、放電運転させる少なくとも一つの電力変換器３０を選択する機能要素である。指示部１１３は、選択された電力変換器３０のそれぞれに向けて放電指示を送信する機能要素である。放電指示は、電力変換器３０を放電運転させるためのデータ信号である。

メモリ１０２はプロセッサ１０１の動作に必要な情報を記憶する。例えば、メモリ１０２は電力変換器情報１２１および選択規則１２２を記憶する。

電力変換器情報１２１は、個々の電力変換器３０の仕様に関する情報である。本実施形態では、電力変換器情報１２１は少なくとも、個々の電力変換器３０の定格出力を示す。電力変換器情報１２１の各レコードは電力変換器ＩＤおよび定格出力を含む。電力変換器ＩＤは、電力変換器３０を一意に特定するための識別子である。図４は電力変換器情報１２１の一例を示す図である。この例では、電力変換器情報１２１は、ＩＤがそれぞれＡ、Ｂ、Ｃである３台の電力変換器３０についての定格出力を示す。

選択規則１２２は、要求電力に基づいて電力変換器３０を選択するための規則を記述する情報である。選択規則１２２の記述方法は限定されない。例えば選択規則１２２は数式、アルゴリズム、および対応表のいずれかで表されてもよいし、数式、アルゴリズム、および対応表のうちの任意の２以上の組合せで表されてもよい。選択規則１２２は、プロセッサ１０１により実行されるプログラムの一部であってもよい。

電力変換器情報１２１および選択規則１２２は書き換え可能であってもよい。電源システム１において電力変換器３０が追加、交換、または撤去された場合には、管理者がその電力変換器３０の変更に応じてメモリ１０２内の電力変換器情報１２１および選択規則１２２を書き換える。例えば、管理者は所定の通信ネットワーク（図示せず）を介して管理用のコンピュータ（図示せず）で統括コントローラ１００にアクセスし、電力変換器３０の変更を反映した新たな電力変換器情報１２１および選択規則１２２を統括コントローラ１００に転送する。この転送により、メモリ１０２内の電力変換器情報１２１および選択規則１２２が書き換えられる。

通信インタフェース１０３はプロセッサ１０１と連携してデータの送受信を実行する。例えば、通信インタフェース１０３は指示部１１３と連携して、少なくとも一つの電力変換器３０に放電指示を出力する。

［統括コントローラの動作］
図５〜図７を参照しながら、統括コントローラ１００の動作を説明するとともに本実施形態に係る電源制御方法について説明する。図５は統括コントローラ１００の動作の例を示すフローチャートである。図６および図７は電力変換器３０の選択の例を示す図である。

ステップＳ１１では、要求取得部１１１が要求電力を取得する（要求取得ステップ）。要求取得部１１１はその要求電力を計算により得てもよい。例えば、要求取得部１１１は負荷２側の電力情報を負荷２側のセンサから受信し、負荷２に供給すべき電力をその電力情報に基づいて求めることで要求電力を得てもよい。あるいは、要求取得部１１１は要求電力を示すデータを他の機器またはシステム（図示せず）から受信してもよい。このように、要求電力の取得方法は限定されない。

ステップＳ１２では、選択部１１２がその要求電力に基づいて、放電運転させる電力変換器３０を定格出力の昇順に選択する（選択ステップ）。すなわち、選択部１１２は、定格出力が小さい電力変換器３０から順に選択する。これは、選択部１１２が、定格出力が大きい電力変換器３０よりも定格出力が小さい電力変換器３０を優先して稼働させることを意味する。選択部１１２は電力変換器情報１２１を参照することで個々の電力変換器３０の定格出力を得ることができ、したがって、電力変換器３０を選択する順序を決めることもできる。

選択部１１２は要求電力に基づいて、稼働させる電力変換器３０の個数（最小稼働台数）ｎを求め、定格出力の昇順にｎ個の電力変換器３０を選択する。その個数ｎは、下記の式（４）を満たすｎの最小値である。

ここで、Ｐ_ｒｅｑは要求電力を表し、Ｐ_ｒ，ｋは電力変換器３０の定格出力を表す。この式（４）は選択規則１２２の一部であり得る。

ステップＳ１３では、選択部１１２は選択したｎ個の電力変換器３０のそれぞれの出力電力を決定する。この出力電力は、選択された電力変換器３０に対応する蓄電装置２０から提供されてＡＣバス４０へと出力される電力を意味する。出力電力の決定方法は限定されず、様々な手法が採用されてよい。

例えば、選択部１１２は、選択したｎ個の電力変換器３０の定格出力の比率に基づいて、個々の電力変換器３０の出力電力を決定してもよい。定格出力の昇順にｎ個の電力変換器３０を並べたとして、ｍ番目の電力変換器３０の出力電力は下記の式（５）で得られる。式（５）は選択規則１２２の一部であり得る。選択部１１２はこの式（５）を用いて各電力変換器３０の出力電力を求める。

図６および図７を参照しながら電力変換器３０の選択の具体例を説明する。図６は上記の式（１）に従って決められた定格出力を有する３台の電力変換器Ａ〜Ｃを制御する例を示す図である。図７は式（１）の制約を受けない定格出力を有する３台の電力変換器Ａ〜Ｃを制御する例を示す図である。これらの図の双方において、グラフの横軸は要求電力（ｋＷ）を示し、縦軸はその要求電力に応じた放電の配分（ｋＷ）を示す。

図６の例では、電力変換器Ａ、Ｂ、Ｃの定格出力Ｐ_ｒ，１、Ｐ_ｒ，２、Ｐ_ｒ，３がそれぞれ１０ｋＷ、４０ｋＷ、２００ｋＷであるとする。要求電力Ｐ_ｒｅｑが１０ｋＷ以下であれば、選択部１１２は、定格出力が最小である電力変換器Ａのみを選択し、電力変換器Ａの出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，１}を要求電力Ｐ_ｒｅｑと等しい値に設定する。

要求電力Ｐ_ｒｅｑが１０ｋＷを超えかつ５０ｋＷ未満であれば、選択部１１２は電力変換器Ａ、Ｂを選択する。電力変換器Ａの出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，１}と電力変換器Ｂの出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，２}とを求めるための式（５）は、下記式（６ａ）、（６ｂ）のように表すことができる。
Ｐ_{ｒｅｑ，１}＝Ｐ_ｒｅｑ×Ｐ_ｒ，１／（Ｐ_ｒ，１＋Ｐ_ｒ，２） …（６ａ）
Ｐ_{ｒｅｑ，２}＝Ｐ_ｒｅｑ×Ｐ_ｒ，２／（Ｐ_ｒ，１＋Ｐ_ｒ，２） …（６ｂ）

電力変換器Ａ、Ｂの出力電力は、「１：４」という定格出力の比率に基づく。例えば、要求電力Ｐ_ｒｅｑが４０ｋＷであれば、出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，１}は８ｋＷであり、出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，２}は３２ｋＷである。

要求出力が５０ｋＷを超えかつ２５０ｋＷ（最大出力電力）以下である場合には、選択部１１２は電力変換器Ａ〜Ｃを選択する。電力変換器Ａの出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，１}と電力変換器Ｂの出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，２}と電力変換器Ｃの出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，３}とを求めるための式（５）は、下記式（７ａ）〜（７ｃ）のように表すことができる。
Ｐ_{ｒｅｑ，１}＝Ｐ_ｒｅｑ×Ｐ_ｒ，１／（Ｐ_ｒ，１＋Ｐ_ｒ，２＋Ｐ_ｒ，３） …（７ａ）
Ｐ_{ｒｅｑ，２}＝Ｐ_ｒｅｑ×Ｐ_ｒ，２／（Ｐ_ｒ，１＋Ｐ_ｒ，２＋Ｐ_ｒ，３） …（７ｂ）
Ｐ_{ｒｅｑ，３}＝Ｐ_ｒｅｑ×Ｐ_ｒ，３／（Ｐ_ｒ，１＋Ｐ_ｒ，２＋Ｐ_ｒ，３） …（７ｃ）

電力変換器Ａ、Ｂ、Ｃの出力電力は、「１：４：２０」という定格出力の比率に基づく。例えば、要求電力Ｐ_ｒｅｑが１８０ｋＷであれば、出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，１}は７．２ｋＷであり、出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，２}は２８．８ｋＷであり、出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，３}は１４４．０ｋＷである。

図７の例では、電力変換器Ａ、Ｂ、Ｃの定格出力Ｐ_ｒ，１、Ｐ_ｒ，２、Ｐ_ｒ，３がそれぞれ１０ｋＷ、４０ｋＷ、４０ｋＷであるとする。電力変換器Ｂ、Ｃの定格出力は等しいが、以下では、説明の便宜上、電力変換器Ｂが２番目であり電力変換器Ｃが３番目であるとする。要求電力Ｐ_ｒｅｑが１０ｋＷ以下であれば、選択部１１２は、定格出力が最小である電力変換器Ａのみを選択し、電力変換器Ａの出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，１}を要求電力Ｐ_ｒｅｑと等しい値に設定する。これは図６の例と同じである。

要求電力Ｐ_ｒｅｑが１０ｋＷを超えかつ５０ｋＷ未満であれば、選択部１１２は電力変換器Ａ、Ｂを選択する。電力変換器Ａの出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，１}、および電力変換器Ｂの出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，２}の求め方は図６の例と同じであり、したがって上記の式（６ａ）、（６ｂ）で表すことができる。電力変換器Ａ、Ｂの出力電力は、「１：４」という定格出力の比率に基づく。

要求出力が５０ｋＷを超えかつ９０ｋＷ（最大出力電力）以下である場合には、選択部１１２は電力変換器Ａ〜Ｃを選択する。電力変換器Ａの出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，１}、電力変換器Ｂの出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，２}、および電力変換器Ｃの出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，３}の求め方は図６の例と同じであり、したがって上記の式（７ａ）〜（７ｃ）で表すことができる。図７の例では、電力変換器Ａ、Ｂ、Ｃの出力電力は、「１：４：４」という定格出力の比率に基づく。例えば、要求電力Ｐ_ｒｅｑが５４ｋＷであれば、出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，１}は６ｋＷであり、出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，２}は２４ｋＷであり、出力電力Ｐ_{ｒｅｑ，３}は２４ｋＷである。

図６および図７の例において限界出力比ρが２０％であるとすると、要求電力が電力変換器Ａの限界出力（２ｋＷ）未満である場合を除いて、選択される各電力変換器３０からの出力電力が限界出力以上に設定される。したがって、選択されたすべての電力変換器３０を望ましい変換効率で稼働させることができる。

電源システム１に含まれる複数の電力変換器３０の定格出力の組合せによっては、定格出力の比率にしたがって出力電力を求めた場合に少なくとも一つの出力電力が限界出力未満になる可能性がある。このような場合には、選択部１１２は個々の出力電力が限界出力以上になるように、選択した電力変換器３０の間で出力電力を補正してもよい。

出力電力の決定方法は上記の手法に限定されない。例えば、選択部１１２は、定格出力の比率を用いることなく、選択された少なくとも一つの電力変換器３０のそれぞれの出力電力が限界出力以上になるように、各電力変換器３０の出力電力を決定してもよい。

ステップＳ１４では、指示部１１３が、選択された１台以上の電力変換器３０のそれぞれに向けて放電指示を送信する（指示ステップ）。「電力変換器３０に向けて放電指示を送信する」とは、電力変換器３０に放電運転をさせるために、その電力変換器３０に、またはその電力変換器３０に対応する他の装置に、放電指示を送信することをいう。本実施形態では、指示部１１３は、選択された１台以上の電力変換器３０に対応する１台以上のローカルコントローラ２２０に通信線１４０を介して放電指示を送信する。放電指示は、選択された電力変換器３０に対応するローカルコントローラのＩＰアドレスと、その電力変換器３０の出力電力とを含む。ローカルコントローラ２２０は受信した放電指示に従って、対応する電力変換器３０を制御する。放電指示が電力変換器３０に対して直接にまたは間接的に送信されることで、その電力変換器３０は指定された量の電力を蓄電装置２０からＡＣバス４０に出力する。

選択されなかった電力変換器３０の出力電力は０であり、その電力変換器３０は引き続き放電運転を行わないか、または放電運転を停止することになる。指示部１１３は、放電運転を停止させる電力変換器３０に向けて停止指示を送信する。放電指示と同様に、停止指示は電力変換器３０に送信されてもよいし、その電力変換器３０に対応する他の装置に送信されてもよい。本実施形態では、指示部１１３は、放電運転を停止させる電力変換器３０に対応するローカルコントローラ２２０に停止指示を送信する。停止指示は、停止させる電力変換器３０に対応するローカルコントローラのＩＰアドレスを含む。ローカルコントローラ２２０は受信した停止指示にしたがって電力変換器３０を停止させる。

ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理は、要求電力の変化に応じて繰り返し実行され得る。

［プログラム］
図８は、コンピュータを統括コントローラ１００として機能させるための電源制御プログラムＰ１の構成を示す図である。電源制御プログラムＰ１は、メインモジュールＰ１０、要求取得モジュールＰ１１、選択モジュールＰ１２、および指示モジュールＰ１３を備える。メインモジュールＰ１０は、電源システムからの電力供給を統括的に制御する部分である。要求取得モジュールＰ１１、選択モジュールＰ１２、および指示モジュールＰ１３を実行することにより、上記の要求取得部１１１、選択部１１２、および指示部１１３が実現する。電源制御プログラムＰ１は、電力変換器情報１２１および選択規則１２２の少なくとも一方をさらに含んでもよい。

電源制御プログラムＰ１は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等の有形の記録媒体に固定的に記録された上で提供されてもよい。あるいは、電源制御プログラムＰ１は、搬送波に重畳されたデータ信号として通信ネットワークを介して提供されてもよい。提供された電源制御プログラムＰ１は、例えばメモリ１０２に格納される。

［効果］
以上説明したように、本発明の一側面に係る電源制御装置は、蓄電装置および電力変換器の複数の組を備える電源システムから負荷に向けて供給すべき電力を示す要求電力を取得する要求取得部と、要求電力に基づいて、複数の電力変換器から、放電運転させる少なくとも一つの電力変換器を選択する選択部と、選択された少なくとも一つの電力変換器のそれぞれに向けて放電指示を送信する指示部とを備え、複数の電力変換器のうち少なくとも二つの電力変換器の間で定格出力が互いに異なり、選択部が、要求電力に基づいて、少なくとも一つの電力変換器を定格出力の昇順に選択する。

本発明の一側面に係る電源制御方法は、電源制御装置により実行される電源制御方法であって、蓄電装置および電力変換器の複数の組を備える電源システムから負荷に向けて供給すべき電力を示す要求電力を取得する要求取得ステップと、要求電力に基づいて、複数の電力変換器から、放電運転させる少なくとも一つの電力変換器を選択する選択ステップと、選択された少なくとも一つの電力変換器のそれぞれに向けて放電指示を送信する指示ステップとを含み、複数の電力変換器のうち少なくとも二つの電力変換器の間で定格出力が互いに異なり、選択ステップでは、要求電力に基づいて、少なくとも一つの電力変換器を定格出力の昇順に選択する。

本発明の一側面に係る電源制御プログラムは、蓄電装置および電力変換器の複数の組を備える電源システムから負荷に向けて供給すべき電力を示す要求電力を取得する要求取得ステップと、要求電力に基づいて、複数の電力変換器から、放電運転させる少なくとも一つの電力変換器を選択する選択ステップと、選択された少なくとも一つの電力変換器のそれぞれに向けて放電指示を送信する指示ステップとをコンピュータに実行させ、複数の電力変換器のうち少なくとも二つの電力変換器の間で定格出力が互いに異なり、選択ステップでは、要求電力に基づいて、少なくとも一つの電力変換器を定格出力の昇順に選択する。

このような側面においては、定格出力が小さい電力変換器が、定格出力が大きい電力変換器よりも優先して稼働する。定格出力に対する出力電力の割合が大きいほど電力変換器の変換効率は大きい。したがって、放電運転させる電力変換器を、要求電力に応じて定格出力の昇順に選ぶことで、電力変換器の放電運転の効率を高め、ひいては電源システムの稼働効率を全体として上げることができる。一般に、電源システムの稼働時間の８割では、電源システムに対する要求出力が、電源システムの最大可能出力の５０％以下である。したがって、要求電力が小さい場合には定格出力が小さい電力変換器を優先させて稼働させることで、その場合における電力変換器の無負荷時損失を小さくし、これにより電源システムの稼働効率を上げることができる。ここで、無負荷時損失とは、電力変換器が起動状態であり且つ無負荷（ＡＣ端電力が０ｋＷ）である場合の電力変換器の消費電力のことをいう。

他の側面に係る電源制御装置では、選択部が、選択された少なくとも一つの電力変換器の定格出力の比率に基づいて、選択された少なくとも一つの電力変換器のそれぞれの出力電力を決定してもよい。定格出力の比率を考慮することで、個々の電力変換器の仕様または性能に応じた放電運転が可能になるので、電源システムの稼働効率を全体として上げることができる。

他の側面に係る電源制御装置では、選択部が、選択された少なくとも一つの電力変換器のそれぞれの出力電力が限界出力以上になるように、選択された少なくとも一つの電力変換器のそれぞれの出力電力を決定してもよい。個々の電力変換器の放電運転が基準効率を満たすので、電源システムの稼働効率を全体として上げることができる。

他の側面に係る電源制御装置では、複数の電力変換器が、少なくとも１台の第１電力変換器と、少なくとも１台の第１電力変換器より定格出力が大きい第２電力変換器とを含み、第２電力変換器の定格出力が、少なくとも１台の第１電力変換器の定格出力と、複数の電力変換器に共通の限界出力比とに基づいて設定されてもよい。このように電力変換器の定格出力を設定することで、個々の電力変換器からの出力電力が小さい場合も含めて、電源システムを全体として効率的に稼働させることができる。

他の側面に係る電源制御装置では、複数の電力変換器が、第１電力変換器と、第１電力変換器より定格出力が大きい第２電力変換器とを含み、第１電力変換器に接続する第１蓄電装置の定格容量が、第２電力変換器に接続する第２蓄電装置の定格容量より大きくてもよい。定格出力の小さい第１電力変換器の方が、選択される頻度が高いと予想され、したがって、第１電力変換器の方が第２電力変換器よりも放電運転の頻度が高いと予想される。その第１電力変換器の方に、定格容量がより大きい蓄電装置を接続することで、第１電力変換器が放電運転可能な時間を長くすることができる。

［変形例］
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

電源システム１内で二つの数値の大小関係を比較する際には、「以上」および「よりも大きい」という二つの基準のどちらを用いてもよく、「以下」および「未満」の二つの基準のうちのどちらを用いてもよい。このような基準の選択は、二つの数値の大小関係を比較する処理についての技術的意義を変更するものではない。

１…電源システム、１０…発電装置、２０…蓄電装置、３０…電力変換器、２…負荷、３…コンタクタ、８０…ヒートポンプユニット、４０…ＡＣバス、５１〜５５…ＤＣバス、１００…統括コントローラ（電源制御装置）、１０１…プロセッサ、１０２…メモリ、１０３…通信インタフェース、１１１…要求取得部、１１２…選択部、１１３…指示部、１２１…電力変換器情報、１２２…選択規則、１４０…通信線、２１０…ヘッドローカルコントローラ、２２０…ローカルコントローラ、Ｐ１…電源制御プログラム、Ｐ１０…メインモジュール、Ｐ１１…要求取得モジュール、Ｐ１２…選択モジュール、Ｐ１３…指示モジュール。

Claims (7)

1. 蓄電装置および電力変換器の複数の組を備える電源システムから負荷に向けて供給すべき電力を示す要求電力を取得する要求取得部と、
   前記要求電力に基づいて、複数の前記電力変換器から、放電運転させる少なくとも一つの電力変換器を選択する選択部と、
   選択された前記少なくとも一つの電力変換器のそれぞれに向けて放電指示を送信する指示部と
   を備え、
   前記複数の電力変換器のうち少なくとも二つの電力変換器の間で定格出力が互いに異なり、
   前記選択部が、前記要求電力に基づいて、前記少なくとも一つの電力変換器を前記定格出力の昇順に選択する、
   電源制御装置。
2. 前記選択部が、前記選択された少なくとも一つの電力変換器の前記定格出力の比率に基づいて、前記選択された少なくとも一つの電力変換器のそれぞれの出力電力を決定する、
   請求項１に記載の電源制御装置。
3. 前記選択部が、前記選択された少なくとも一つの電力変換器のそれぞれの出力電力が限界出力以上になるように、前記選択された少なくとも一つの電力変換器のそれぞれの出力電力を決定する、
   請求項１または２に記載の電源制御装置。
4. 前記複数の電力変換器が、少なくとも１台の第１電力変換器と、前記少なくとも１台の第１電力変換器より前記定格出力が大きい第２電力変換器とを含み、
   前記第２電力変換器の前記定格出力が、前記少なくとも１台の第１電力変換器の前記定格出力と、前記複数の電力変換器に共通の限界出力比とに基づいて設定される、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源制御装置。
5. 前記複数の電力変換器が、第１電力変換器と、前記第１電力変換器より前記定格出力が大きい第２電力変換器とを含み、
   前記第１電力変換器に接続する第１蓄電装置の定格容量が、前記第２電力変換器に接続する第２蓄電装置の定格容量より大きい、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の電源制御装置。
6. 電源制御装置により実行される電源制御方法であって、
   蓄電装置および電力変換器の複数の組を備える電源システムから負荷に向けて供給すべき電力を示す要求電力を取得する要求取得ステップと、
   前記要求電力に基づいて、複数の前記電力変換器から、放電運転させる少なくとも一つの電力変換器を選択する選択ステップと、
   選択された前記少なくとも一つの電力変換器のそれぞれに向けて放電指示を送信する指示ステップと
   を含み、
   前記複数の電力変換器のうち少なくとも二つの電力変換器の間で定格出力が互いに異なり、
   前記選択ステップでは、前記要求電力に基づいて、前記少なくとも一つの電力変換器を前記定格出力の昇順に選択する、
   電源制御方法。
7. 蓄電装置および電力変換器の複数の組を備える電源システムから負荷に向けて供給すべき電力を示す要求電力を取得する要求取得ステップと、
   前記要求電力に基づいて、複数の前記電力変換器から、放電運転させる少なくとも一つの電力変換器を選択する選択ステップと、
   選択された前記少なくとも一つの電力変換器のそれぞれに向けて放電指示を送信する指示ステップと
   をコンピュータに実行させ、
   前記複数の電力変換器のうち少なくとも二つの電力変換器の間で定格出力が互いに異なり、
   前記選択ステップでは、前記要求電力に基づいて、前記少なくとも一つの電力変換器を前記定格出力の昇順に選択する、
   電源制御プログラム。

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