JP2019047598A - 電力制御装置、電力制御装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】逆潮流時における系統電圧の上昇を抑えつつ、分散型装置により発電した電力の利用効率を高める。【解決手段】電力系統１と連系する分散型電源用の電力制御装置２０であって、分散型電源１０から供給される電力を直流から交流に変換して負荷又は前記電力系統に出力するインバータ回路２５と、制御装置５０と、を含み、前記制御装置５０は、前記電力系統１の前記受電点３に対応して設けられた計測器の出力に基づいて、前記受電点３の受電電力Pgridを監視し、前記受電点３が逆潮流である場合、前記インバータ回路２５の運転力率COSφを、１より小さい設定値に制御し、前記受電点３が順潮流である場合、前記インバータ回路２５の運転力率COSφを、前記設定値よりも大きな値に制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、電力系統と連系する分散型電源の電力制御装置において、インバータ回路のの運転力率を制御する技術に関する。

近年、化石燃料に対する依存の低減や環境問題の観点から、太陽光発電（ＰＶ：Photo Ｖoltaic）システムに代表される分散型電源の導入が進められている。ＰＶシステムは太陽光発電パネルで発電された電力を、パワーコンディショナ等の電力制御装置で、インバータ回路を用いて直流から交流に変換して出力している。また、接続された負荷の消費電力を発電量が上回る場合には、余剰電力として、系統電源側に逆潮流することで売電している。こうした電力制御装置に関する先行文献として、下記特許文献１に記載のものがある。

特開２０１７−１２７０４７公報

太陽光発電等の分散型電源により発電した電力の利用効率を高めるには、インバータ回路の運転力率を１に近くすることが望ましい。しかしながら、売電時、分散型電源の出力が系統電源側に逆潮流して系統電圧が上昇する場合があることから、逆潮流となる売電時に、インバータ回路の運転力率を設定値（１よりも小さな値）に抑えることが電気事業者から要請されている。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、逆潮流時における系統電圧の上昇を抑えつつ、太陽光発電など分散型電源により発電した電力の利用効率を高めることを目的とする。

電力系統と連系する分散型電源用の電力制御装置であって、分散型電源から供給される電力を直流から交流に変換して負荷又は前記電力系統に出力するインバータ回路と、制御装置と、を含み、前記制御装置は、前記電力系統の受電点に対応して設けられた計測器の出力に基づいて、前記受電点の受電電力を監視し、前記受電点が逆潮流である場合、前記インバータ回路の運転力率を、１より小さい設定値に制御し、前記受電点が順潮流である場合、前記インバータ回路の運転力率を、前記設定値よりも大きな値に制御する。

電力系統と連系する分散型電源用の電力制御装置の制御方法であって、前記電力系統の受電点に対応して設けられた計測器の出力に基づいて前記受電点の受電電力を監視し、前記受電点が逆潮流である場合、前記分散型電源から供給される電力を直流から交流に変換して、負荷又は前記電力系統に出力するインバータ回路の運転力率を、１より小さい設定値に制御し、前記受電点が順潮流である場合、前記インバータ回路の運転力率を、前記設定値よりも大きな値に制御する。

本構成では、逆潮流時における系統電圧の上昇を抑えつつ、分散型電源により発電した電力の利用効率を高めることが出来る。

実施形態１における太陽光発電システムのブロック図 制御装置の詳細構造を示すブロック図 運転力率の制御の流れを示すフローチャート図 受電電力と運転力率の変化を示すグラフ 順潮流時の負荷に対する電力の流れを示すブロック図 逆潮流時の負荷に対する電力の流れを示すブロック図 太陽光発電システムの他の実施形態を示すブロック図 受電電力と運転力率の変化を示すグラフ 蓄電装置の放電制御とインバータ回路の力率制御の制御タイミングを示す図

電力系統と連系する分散型電源用の電力制御装置であって、分散型電源から供給される電力を直流から交流に変換して負荷又は前記電力系統に出力するインバータ回路と、制御装置と、を含み、前記制御装置は、前記電力系統の前記受電点に対応して設けられた計測器の出力に基づいて、前記受電点の受電電力を監視し、前記受電点が逆潮流である場合、前記インバータ回路の運転力率を、１より小さい設定値に制御し、前記受電点が順潮流である場合、前記インバータ回路の運転力率を、前記設定値よりも大きな値に制御する。
本構成では、逆潮流時、インバータ回路の運転力率を１よりも小さい設定値に制御するため、電力系統の系統電圧が上昇することを抑制できる。また、順潮流時は、インバータ回路の運転力率を設定値よりも大きな値に制御するため、運転力率を設定値に維持する場合と比べて、分散型電源により発電した電力の利用効率を高めることが出来る。

前記制御装置は、順潮流時に前記受電点の受電電力が第１閾値よりも低下した場合、前記インバータ回路の運転力率を、減少させることが望ましい。本構成によれば、受電点の潮流が順潮流から逆潮流に切り換わる前に、インバータ回路の運転力率が下がるので、逆潮流時に、電力系統の系統電圧が上昇することを抑制できる。

前記第１閾値は、前記受電点の受電電力の計測誤差に基づいて、決定することが望ましい。本構成によれば、受電電力の計測誤差を見込んで、第１閾値を設定していることから、受電電力に計測誤差があっても、受電点の潮流が順潮流から逆潮流に切り換わる前に、インバータ回路の運転力率を下げることが出来る。従って、受電点の潮流が順潮流から逆潮流に切り換わる時に、運転力率が調整されず、逆潮流時に運転力率が高い状態のままになることを抑制できる。

前記受電点における受電電力が第１閾値より大きい第２閾値よりも大きい場合、前記インバータ回路の運転力率を増加させることが好ましい。本構成によれば、受電電力が第２閾値より大きい場合、インバータ回路の運転力率を増加調整することから、受電点の受電電力を抑えることが出来る。また、第１閾値と第２閾値の間の範囲は、運転力率の調整が実行されない制御不感帯である。このような制御不感帯を設けることで、電力制御装置の制御ハンチングを抑制することが出来る。

前記分散型電源と並列に蓄電装置を有する構成において、前記制御装置は、前記インバータ回路の運転力率が設定値よりも高い期間に前記蓄電装置を放電し、運転力率が設定値の期間は、前記蓄電装置の放電を停止することが好ましい。本構成によれば、蓄電装置は、運転力率が設定値よりも高い期間にだけ放電し、運転力率が設定値の期間は放電を停止する。そのため、蓄電装置に貯められたエネルギーを有効活用できる。

＜実施形態１＞
１．太陽光発電システムＳの説明
図１は太陽光発電システムＳのブロック図である。
太陽光発電（以下ＰＶ：Photo Ｖoltaic）システムＳは、太陽光発電パネル１０と、パワーコンディショナ２０と、から構成されている。太陽光発電パネル１０は、本発明の「分散型電源」の一例、パワーコンディショナ２０は、本発明の「電力制御装置」の一例である。

パワーコンディショナ２０は、コンバータ回路２１と、電解コンデンサＣ１と、インバータ回路２５と、フィルタ回路２７と、リレー２９と、制御装置５０と、直流電圧検出部３１と、出力電流検出部３３と、出力電圧検出部３５を備えている。

コンバータ回路２１は、太陽光発電パネル１０に対して接続されている。コンバータ回路２１は、太陽光発電パネル１０の出力電圧（直流）を昇圧して出力する。電解コンデンサＣ１は、コンバータ回路２１とインバータ回路２５の中間に位置するリンク部２３に配置されている。電解コンデンサＣ１は、リンク部２３の電圧を安定させるために設けられている。

太陽光発電パネル１０により発電された電力は、コンバータ回路２１を介してリンク部２３に入力され、その結果として、リンク部２３の電圧Vdcが上昇する。

インバータ回路２５は、コンバータ回路２１の出力側に接続されており、入力される直流電力を交流電力に変換して出力する。より詳細には、インバータ回路２５には、太陽光発電パネル１０の発電によりリンク部２３において基準値より増加した電圧分に相当する電力が入力される。従って、基準値より増加した電圧分に相当する電力が、直流から交流に変換され、インバータ回路２５から出力される。

インバータ回路２５は、リレー２９を介して、系統電源２を交流電源とする電力系統１に接続されている。そのため、パワーコンディショナ２０から、受電点３に接続された負荷Ｌ又は電力系統１に対して交流電力を供給することが出来る。尚、受電点３は、電力の供給地点であり、図１では、系統１と、負荷Ｌが設けられた構内の境界部分である。

リレー２９は、電力系統１との連系用として設置されている。リレー２９を閉じることで、太陽光発電システムＳを電力系統１に連系させることが出来る。フィルタ回路２７は、インバータ回路２５とリレー２９との間に配置されている。フィルタ回路２７は、リアクトルＬ１とコンデンサＣ２から構成されており、インバータ回路２５の出力から高調波成分を除去する。

直流電圧検出部３１は、リンク部２３の電圧Vdcを検出する。直流電圧検出部３１により検出されたリンク部２３の電圧Vdcは、制御装置５０に対して入力される。

出力電流検出部３３は、インバータ回路２５の出力電流Iinvを検出する。具体的には、出力電流検出部３３は、図１に示すように、フィルタ回路２７のリアクトルＬ１とコンデンサＣ２の間に位置しており、リアクトルＬ１の電流を検出する。出力電流検出部３３により検出されたインバータ回路２５の出力電流Iinvは、制御装置５０に対して入力される。

出力電圧検出部３５は、フィルタ回路２７の出力側に接続されており、高調波成分除去後のインバータ回路２５の出力電圧Vinvを検出する。出力電流検出部３３により検出されたインバータ回路２５の出力電流Iinvと、出力電圧検出部３５により検出されたインバータ回路２５の出力電圧Vinvは、制御装置５０に対して入力される。

電力系統１には、受電点３の電力検出用の計器として、外部トランスデューサ等の外部計測器４０が設けられている。外部計測器４０は、受電電流検出部４１と、系統電圧検出部４３とを有している。外部計測器４０は受電点３に対応して設置されており、受電電流検出部４１は、受電点３の受電電流Igridを検出する。系統電圧検出部４３は電力系統１の系統電圧Vgridを検出する。外部計測器２０は、受電電流Igridと系統電圧Vgridとに基づいて、受電電力（有効電力）Pgridを算出する。外部計測器４０により検出された受電電力Pgridは制御装置５０に対して入力される。受電電力Pgridは、電力潮流（以下、単に潮流とする）の状態判定に使用される。外部計測器４０は、本発明の「計測器」の一例である。

制御装置５０は、各検出部３１、３３、３５、４０の検出値に基づいて、パワーコンディショナ２０の出力や、電力系統１の受電点３における受電電力Pgrid、潮流を監視し、インバータ回路２５の運転力率COSφを制御する。

系統電源２から受電点３に向かう潮流が順潮流（Pgrid＞0）であり、受電点３から系統電源２に向かう潮流が逆潮流（Pgrid＜0）である。図１では、順潮流をＡ１で示し、逆潮流をＡ２で示す。

運転力率COSφは、インバータ回路２５の出力する皮相電力Sinv[VA]に対する有効電力Pinv[W]の比率である。位相角φは、インバータ回路２５の出力電圧Vinvに対する出力電流Iinvの角度である。

COSφ＝Pinv／Sinv・・・・・（１）

図２は、制御装置５０のうち運転力率COSφの制御に関する制御ブロックを示した図である。制御装置５０は、出力電力演算部５３、ＰＬＬ回路５５、運転力率指令部５７、無効電流指令部５９、無効電力制御部６１、直流電圧制御部６３、出力電流制御部６５、インバータ電流制御部６７、ＰＷＭ制御部６９を備えている。

出力電力演算部５３は、出力電流検出部３３及び出力電圧検出部３５により検出されるインバータ回路２５の出力電流Iinvと出力電圧Vinvより、インバータ回路２５の出力する有効電力Pinvと無効電力Qinvを算出する。

ＰＬＬ回路５５は、系統電圧Vgridの検出値から系統電圧Vgridの位相角θを算出する。位相角は、0≦θ＜360°である。

運転力率指令部５７は、外部計測器４０により検出された受電電力Pgridに基づいて、インバータ回路２５の運転力率COSφの指令値PFinv*を決定する。具体的には、受電電力Pgridの大きさについて２つの閾値Ｘ１、Ｘ２を設定している。

そして、運転力率指令部５７は、受電電力Pgridが第１閾値Ｘ１より小さい場合、力率指令値PFinv*を減少させる。また、受電電力Pgridが第２閾値Ｘ２以上の場合、力率指令値PFinv*を増加する。第２閾値Ｘ２は、第１閾値Ｘ１より大きく（Ｘ２＞Ｘ１）、第２閾値Ｘ２は一例として500W、第１閾値Ｘ１は一例として400Wである。

無効電力指令部５９は、力率指令値PFinv*と、現在出力しているインバータ回路２５の有効電力Pinvに応じて、出力しなければならないインバータ回路２５の無効電力指令値Qinv*を計算する。具体的には、力率指令値PFinv*と有効電力Pinvの積が、無効電力指令値Qinv*として生成される。

無効電力制御部６１は、インバータ回路２５の無効電力Qinvが無効電力指令値Qinv*に収束するように制御量をＰＩ（Proportional-Integral）演算する。そして、ＰＩ演算して求めた制御量からインバータ回路２５の無効電流目標値Iqinv*を算出して出力する。

直流電圧制御部６３は、リンク部２３の直流電圧Vdcが、直流電圧指令値Vdc*に収束するように制御量をPI演算する。そして、ＰＩ演算して求めた制御量からインバータ回路２５の有効電流目標値Ipinv*を算出して出力する。直流電圧指令値Vdc*は、予め定められた固定値である。

出力電流制御部６５は、インバータ回路２５の出力電流Iinvが定格を超えないように、電流指令値の上限を算出する。具体的には、インバータ回路２５の定格電流及び力率指令値PFinv*に基づいて、有効電流上限値Iplimおよび無効電流上限値Iqlimを算出する。

インバータ電流制御部６７は、インバータ回路２５の出力電流Iinvが、下記の（２）式で示す電流指令値Iinv*に収束するように制御量をＰＩ演算し、ＰＷＭ制御部６９に対してインバータ回路２５をＰＷＭ制御するためのデューティ比Dyを出力する。

Iinv*＝Ipinv*×sinθ＋Iqinv*×cosθ・・・・・（２）

ＰＷＭ制御部６９は、インバータ電流制御部６７より入力されるデューティ比Dyに基づいて、インバータ回路２５をＰＷＭ制御する。具体的には、インバータ回路２５を構成する各半導体スイッチ（図略）をＰＷＭ制御する。これにより、インバータ回路２５の出力電流Iinvが電流指令値Iinv*に調整される。以上のことから、インバータ回路２５の運転力率COSφを、運転力率指令部５７にて算出した力率指令値PFinv*に制御することが出来る。

２．運転力率COSφの制御
図３はインバータ回路２５の運転力率COSφの制御（以下、力率制御）の流れを示すフローチャート図である。

力率制御がスタートすると、制御装置５０は、受電点３の受電電力Pgridのデータを、外部計測器４０から取得する（Ｓ１０）。

次に、制御装置５０の運転力率指令部５７は、外部計測器４０により検出された受電電力Pgridを、第２閾値Ｘ２と比較する（Ｓ２０）。第２閾値Ｘ２は、例えば500Wである。

運転力率指令部５７は、受電点３の受電電力Pgridが第２閾値Ｘ２以上の場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、運転力率COSφの現在値が1.00より小さいか、判定する（Ｓ３０）。

運転力率指令部５７は、運転力率COSφの現在値が1.00より小さい場合、運転力率COSφを所定量Ｚだけ増加させる力率指令値PFinv*を生成する。所定量Ｚは、例えば0.01である（Ｓ４０）。

力率指令値PFinv*が生成されると、インバータ回路２５の出力電流Iinvは、インバータ電流制御部６７、ＰＷＭ制御部６９により、力率指令値PFinv*に対応した電流指令値Iinv*に調整されることから、インバータ回路２５の運転力率COSφは目標値、すなわち現在値よりも所定量Ｚだけ増加した値に調整される。

一方、運転力率指令部５７は、受電点３の受電電力Pgridが第２閾値Ｘ２よりも小さい場合（Ｓ２０：ＮＯ）、受電電力Pgridを第１閾値Ｘ１と比較する（Ｓ５０）。第１閾値Ｘ１は、例えば400Wである。

運転力率指令部５７は、受電点３の受電電力Pgridが第１閾値Ｘ１より小さい場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）、現在の運転力率COSφが設定値Ｙより小さいか、判定する（Ｓ６０）。設定値Ｙは、例えば0.85である。

運転力率指令部５７は、現在の運転力率COSφが設定値Ｙより大きい場合、運転力率COSφを所定量Ｚだけ減少させる力率指令値PFinv*を生成する。所定量Ｚは、一例として0.01である。

力率指令値PFinv*を生成されると、インバータ回路２５の出力電流Iinvは、インバータ電流制御部６７、ＰＷＭ制御部６９により、力率指令値PFinv*に対応した電流指令値Iinv*に調整されることから、インバータ回路２５の運転力率COSφは目標値、すなわち現在値よりも所定量Ｚだけ減少した値に調整される。

また、受電電力Pgridが第１閾値Ｘ１より大きい場合（Ｓ５０：ＮＯ）、または、運転力率COSφが設定値（Ｙ＝0.85）以下である場合（Ｓ６０：ＮＯ）、インバータ回路２５の運転力率COSφは現在値に維持される。

上記した力率制御（Ｓ１０〜Ｓ７０）は、パワーコンディショナ２０が出力を開始するのと同時に実行され、パワーコンディショナ２０の出力中は、所定の周期で繰り返し実行される。

次に、インバータ回路２５の運転力率COSφの制御例を説明する。図４は負荷変動に伴う、インバータ回路２５の有効電力Pinv、受電点３の受電電力Pgrid及び運転力率COSφの時間的変化を示すグラフである。図４中の「破線で示すＢ１」は負荷Ｌの消費電力を示し、「太線で示すＢ２」はインバータ回路２５の有効電力Pinv、「一点鎖線で示すＢ３」は受電端３の受電電力Pgridを示している。

図４では、時刻ｔ１で負荷Ｌが、重負荷から軽負荷に切り換わっている。重負荷の場合、図５に示すように、受電点３の潮流は順潮流(Pgrid＞0)であり、太陽光発電システムＳと電力系統１の双方から、負荷Ｌに対して電力が供給される。

受電点３の受電電力Pgridが500W以上であれば、インバータ回路２５の運転力率COSφは、図３に示す力率制御（Ｓ１０〜Ｓ７０）が１回実行されるごとに、現在値から0.01ずつ増加して上限値1.00に連続的に調整される。そのため、負荷Ｌが重負荷の期間（開始〜ｔ１までの期間）、インバータ回路２５の運転力率COSφは、上限値1.00に維持される。

負荷Ｌが重負荷から軽負荷に切り換わる時刻ｔ１以降、受電点３の受電電力Pgridは減少してゆく。そして、太陽光発電システムＳの出力だけで、負荷Ｌの消費電力を全て供給できるようになると、図６に示すように、受電点３の潮流は逆潮流（Pgrid＜0）となり、太陽光発電システムＳから負荷Ｌだけでなく、電力系統１側に電力が供給される。

一方、受電点３の受電電力Pgridが低下して第１閾値（Ｘ１＝400W）よりも小さくなると、インバータ回路２５の運転力率COSφは、図３に示す力率制御（Ｓ１０〜Ｓ７０）が１回実行されるごとに、0.01ずつ連続的に減少し、設定値（Ｙ=0.85）に調整される。

そのため、受電点３の潮流が順潮流から逆潮流に切り換わる時刻ｔ３以降、インバータ回路２５の運転力率COSφは、設定値0.85に維持される。

以上のことから、逆潮流（Pgrid＜0）時に、電力系統１の系統電圧Vgridが上昇することを抑制できる。

また更に、負荷Ｌが軽負荷から重負荷に切り換わると、受電点３の受電電力Pgridは増加して、受電点３の潮流は、逆潮流から順潮流に切り換わる。図４の例では、時間を逆に辿るような変化（ｔ４⇒ｔ５）として考えることが出来る。

受電電力Pgridが第２閾値（Ｘ２＝500W）よりも大きくなる時刻ｔ５以降、インバータ回路２５の運転力率COSφは、制御装置５０により、0.01刻みで連続的に増加調整され、設定値0.85から上限値1.00まで変化する。そして、受電点３が順潮流であって、受電電力Pgridが第２閾値Ｘ２よりも大きい期間、インバータ回路２５の運転力率COSφは、上限値1.00に維持される。

順潮流時に、運転力率COSφを増加させることで、インバータ回路２５の出力する有効電力Pinvが増加するため、電力系統１から受電点３に供給される受電電力Pgridを抑えることが可能となる。

４．閾値の設定
制御装置５０は、受電点３の受電電力Pgridを第１閾値（Ｘ１＞０）と比較して、インバータ回路２５の運転力率COSφを減少させている。このようにすることで、受電点３の潮流が順潮流から逆潮流に切り換わる前に、インバータ回路２５の運転力率COSφが下がるので、逆潮流時に、電力系統１の系統電圧Vgridが上昇することを抑制できる。

また第１閾値Ｘ１は、受電点３の受電電力Pgridの計測誤差に基づいて、決定している。具体的には、受電点３の受電電力Pgridは、受電電流検出部４１により検出された受電点３の受電電流Igridと、系統電圧検出部４３により検出された系統電圧Vgridと、から算出している。

外部計測器４０による受電電力Pgridの最大計測誤差は±4%である。最大計測誤差±4%を、外部計測器４０の定格計測値10kWに対する誤差量に換算すると、10kW×4%である。従って、受電電力Pgridの最大計測誤差は、400Wである。

以上のことから、第１閾値Ｘ１を400Wとし、受電電力Pgridの最大計測誤差と同じ値にしている。このように、受電電力Pgridの計測誤差を見込んで、第１閾値Ｘ１を設定しておくことで、受電電力Pgridに計測誤差があっても、受電点３の潮流が順潮流から逆潮流に切り換わる前に、インバータ回路２５の運転力率COSφを下げることが出来、逆潮流時に、運転力率COSφが高い状態まま調整されない状態になることを抑制できる。

また、制御装置５０は、受電点３の受電電力Pgridを第２閾値（Ｘ２＞Ｘ１）と比較して、インバータ回路２５の運転力率COSφを増加させている。

このように、インバータ回路２５の運転力率COSφを調整する閾値Ｘとして、２つの閾値Ｘ１、Ｘ２を設けている。２つの閾値Ｘ１、Ｘ２の間の範囲（400W〜500W）は、運転力率COSφの調整が実行されない制御不感帯である。制御不感帯を設けることで、インバータ回路２５の制御ハンチングを抑制することが出来る。

また第２閾値Ｘ２は、力率制御による、インバータ回路２５の有効電力Pinvの分解能に基づいて、決定されている。具体的に説明すると、インバータ回路２５の定格出力は、10kWで、力率指令値PFinv*の分解能は、0.01であり、力率制御による、インバータ回路２５の有効電力Pinvの分解能は100Wである。

本実施形態では、第１閾値（Ｘ１＝400W）に対して、有効電力Pinvの分解能100Wを加えた数値500Wを、第２閾値Ｘ２としている。

５．効果説明
本構成では、逆潮流時、インバータ回路２５の運転力率COSφを１よりも小さい設定値Ｙに制御するため、電力系統１の系統電圧Vgridが上昇することを抑制できる。また、順潮流時は、インバータ回路２５の運転力率COSφを設定値Ｙよりも大きな値に制御するため、運転力率COSφを設定値Ｙに維持する場合と比べて、太陽光発電パネル１０により発電した電力の利用効率を高めることが出来る。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）実施形態１では、分散型電源の一例として、太陽光発電パネル１０を示した。分散型電源は、需要地に隣接して分散配置される小規模な発電設備全般の総称であり、例えば、太陽光発電装置１０以外にも、風力発電装置、バイオマス発電装置などが含まれる。風力発電装置やバイオマス発電装置等の交流発電装置の場合、発電装置の出力を整流器で整流して直流に変換してからリンク部２３に接続し、リンク部２３の直流電力をインバータ回路２５で交流電力に変換するシステムにするとよい。

（２）実施形態１では、電力制御装置の一例として、ＰＶ用のパワーコンディショナ２０を示した。電力制御装置は、少なくとも、インバータ回路２５と、制御装置５０を備えた構成であればよく、コンバータ回路２１、電解コンデンサＣ１、リンク部２３、フィルタ回路２７、リレー２９等は、無くてもよい。

（３）実施形態１では、外部計測器４０により、受電点３の受電電力Pgridを検出した。これ以外にも、例えば、受電電流Igridの計測と系統電圧Vgridの計測をそれぞれ別の計測器で行い、受電電流Igridと系統電圧Vgridの計測値から、制御装置５０にて受電電力（有効電力）Pgridを算出するようにしてもよい。例えば、受電電流Igridの瞬時値と系統電圧Vgridの瞬時値の積の平均値から、受電電力（有効電力）Pgridを求めることが出来る。

（４）実施形態１では、逆潮流時における運転力率COSφの設定値Ｙを0.85とした。設定値Ｙは１よりも小さな値であればよく、0.85以外の数値でもよい。また、運転力率COSφの増減は0.01刻みで行う場合に限らず、例えば、0.02刻みなど、他の調整幅としてもよい。

（５）実施形態１では、受電点３の受電電力Pgridについて、２つの閾値Ｘ１、Ｘ２を設定し、受電電力Pgridが第１閾値Ｘ１よりも小さい場合、力率指令値PFinv*を減少させることにより、逆潮流時（Pgrid＜0）の運転力率COSφを下げて、設定値（Ｙ＝0.85）とした。また、受電電力Pgridが第２閾値Ｘ２よりも大きい場合、力率指令値PFinv*を増加させることにより、順潮流時（Pgrid＞0）の運転力率COSφを設定値（Ｙ＝0.85）よりも大きな値とした。

上記以外にも、以下の方法で、運転力率COSφを調整しもよい。受電点３における受電電力Pgridの正負に基づいて、受電点３の潮流が順潮流か逆潮流か、を判別する。逆潮流時（Pgrid＜0）には、運転力率COSφを設定値（Ｙ＝0.85）に制御する。一方、順潮流時（Pgrid＞0）には、順潮流時（Pgrid＞0）の運転力率COSφを設定値（Ｙ＝0.85）よりも大きな値に制御する。

（６）実施形態１では、第１閾値Ｘ１は、受電電力Pgridの最大計測誤差400Wと同じ値とした。第１閾値Ｘ１は、受電電力Pgridの平均な計測誤差に対して、安全率を乗算した数値としてもよい。要は、受電電力Pgridの計測誤差に基づいて、決定されるものであればよい。

（７）実施形態１では、太陽光発電システムＳの一例として、太陽光発電パネル１０と、パワーコンディショナ２０から構成されたシステムを示した。これ以外にも、図７に示すように、太陽光発電システムＳ１は、太陽光発電パネル１０と並列に蓄電装置１００を有するシステムでもよい。蓄電装置１００は、例えば、太陽光発電パネル１０の余剰電力で蓄電し、必要に応じて放電することにより、太陽光発電パネル１０の余剰電力を有効活用することが出来る。また、太陽光発電システムＳ１用のパワーコンディショナ２００は、実施形態１のパワーコンディショナ２０と比べて、コンバータ回路２１の数が相違しており、ＰＶ用のコンバータ回路２１Ａと、蓄電装置１００用のコンバータ回路２１Ｂをリンク部２３に対して並列に設けている。

図７に示すように、太陽光発電パネル１０と蓄電装置１００とを有する太陽光発電システムＳ１では、インバータ回路２５の運転力率COSφが設定値Ｙよりも高い期間に蓄電装置１００を放電し、運転力率COSφが設定値Ｙである期間は、放電を停止するとよい。

制御装置５０から送られる指令に対する応答速度は、インバータ回路２５の運転力率COSφの制御速度よりも、蓄電装置１００の充放電量の制御速度の方が、十分に早い。例えば、運転力率COSφの制御速度は±1％／0.5s毎に対して、充放電量の制御速度は、±100％／0.5s毎である。

パワーコンディショナ２００は、蓄電装置１００の充放電制御とインバータ回路２５の力率制御について、指令に対する応答速度の相違を利用して、放電停止後に力率調整が完了するようにタイミングを調整している。

図８は、パワーコンディショナ２００の運転制御例であり、日中など太陽光発電パネル１０の発電時について、受電電力Pgridと運転力率COSφの変化を示したグラフである。図８中の「破線で示すＢ１」は負荷Ｌの消費電力を示し、「太線で示すＢ２」はインバータ回路２５の有効電力Pinv、「一点鎖線で示すＢ３」は受電点３の受電電力Pgridを示している。

時刻ｔ１よりも前の期間は、重負荷で順潮流していることから、インバータ回路２５の運転力率COSφは、制御装置５０により、上限値である１に制御されている。また、制御装置５０は、受電電力Pgridが第１閾値Ｘ１よりも大きい場合、コンバータ回路２１Ｂを介して蓄電装置１００を出力状態に制御する。従って、時刻ｔ１よりも以前の期間（受電電力Pgridが第１閾値Ｘ１よりも大きい期間）、太陽光発電システムＳ１は、太陽光発電パネル１０と蓄電装置１００を併用した出力状態となる。

負荷変動により、時刻ｔ１以降、受電電力Pgridが減少し始める。その後、受電電力Pgridが第１閾値Ｘ１を下回る時刻ｔａにて、図９に示すように、制御装置５０は、インバータ回路２５に対して運転力率COSφを減少する指令を送り、それと同時に、コンバータ回路２１Ｂに対して放電を停止する指令を送る。すなわち、蓄電装置１００の放電を停止する閾値も、力率減少調整時と同様に、第１閾値Ｘ１を用いている。

時刻ｔａで双方に指令が送られると、図８、９に示すように、時刻ｔａ〜時刻ｔｂの期間Ｔ１に、応答速度の速い蓄電装置１００がまず放電を停止し、時刻ｔｂ以降は、太陽光発電パネル１０のみの出力となる。

また、応答速度の遅いインバータ回路２５の運転力率COSφは、放電制御と同様に、時刻ｔａ以降は減少方向に調整される。しかし、上記した応答速度の相違から、期間Ｔ１での変化は小さく、実質的には、図８に示すように、放電停止後の時刻ｔｂ〜ｔｃの期間Ｔ２にて、ほぼ上限値から設定値（Ｙ＝0.85）に減少調整され、時刻ｔｃ以降、インバータ回路２５は、運転力率COSφが設定値（Ｙ＝0.85）での運転状態となる。図８では、便宜上、期間Ｔ１と期間Ｔ２を同等の長さとして図示しているが、実際は、期間Ｔ１よりも期間Ｔ２の方が長い。

以上のように、制御装置５０は、運転力率COSφが設定値（Ｙ＝0.85）に調整される以前に、蓄電装置１００の放電を停止させる。そのため、蓄電装置１００は、運転力率COSφが設定値（Ｙ＝0.85）よりも高い期間にだけ放電し、運転力率COSφが設定値（Ｙ＝0.85）の期間は放電を停止する。そのため、蓄電装置１００に貯められたエネルギーを有効活用できる。

また、上記の例では、受電電力Pgridが第１閾値Ｘ１を下回る時刻ｔａにて、インバータ回路２５に対して運転力率COSφを減少する指令を送り、それと同時に、コンバータ回路２１Ｂに対して放電を停止する指令を送った。

放電を停止させる指令は、必ずしも、運転力率COSφを減少する指令と、同時である必要はない。すなわち、運転力率COSφが設定値Ｙに調整される前に、蓄電装置１００の放電を停止出来ればよく、例えば、第１閾値Ｘ１とは別の閾値Ｘ３（Ｘ３＞Ｘ１）を用いて、インバータ回路２５に対して運転力率COSφを減少する指令を送る前に、コンバータ回路２１Ｂに対して放電を停止する指令を送るようにしてもよい。

１...電力系統
２...系統電源
３...受電点
１０...太陽光発電パネル（本発明の「分散型電源」の一例）
２０...パワーコンディショナ（本発明の「電力制御装置」の一例）
２１...コンバータ回路
２５...インバータ回路
２７...フィルタ回路
２９...リレー
４０...外部計測器（本発明の「計測器」の一例）
５０...制御装置
Ｘ１、Ｘ２...第１閾値、第２閾値

Claims (6)

1. 電力系統と連系する分散型電源用の電力制御装置であって、
   分散型電源から供給される電力を直流から交流に変換して負荷又は前記電力系統に出力するインバータ回路と、
   制御装置と、を含み、
   前記制御装置は、
   前記電力系統の受電点に対応して設けられた計測器の出力に基づいて、前記受電点の受電電力を監視し、
   前記受電点が逆潮流である場合、前記インバータ回路の運転力率を、１より小さい設定値に制御し、
   前記受電点が順潮流である場合、前記インバータ回路の運転力率を、前記設定値よりも大きな値に制御する、電力制御装置。
2. 請求項１に記載の電力制御装置であって、
   前記制御装置は、
   順潮流時に前記受電点の受電電力が第１閾値よりも低下した場合、前記インバータ回路の運転力率を減少させる、電力制御装置。
3. 請求項２に記載の電力制御装置であって、
   前記第１閾値は、前記受電点の受電電力の計測誤差に基づいて、決定されている、電力制御装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の電力制御装置であって、
   前記受電点における受電電力が第１閾値より大きい第２閾値よりも大きい場合、前記インバータ回路の運転力率を増加させる、電力制御装置。
5. 請求項１〜請求４のうちいずれか一項に記載の電力制御装置であって、
   前記分散型電源と並列に蓄電装置を有する構成において、
   前記制御装置は、
   前記インバータ回路の運転力率が設定値よりも高い期間に前記蓄電装置を放電し、運転力率が設定値の期間は、前記蓄電装置の放電を停止する、電力制御装置。
6. 電力系統と連系する分散型電源用の電力制御装置の制御方法であって、
   前記電力系統の受電点に対応して設けられた計測器の出力に基づいて前記受電点の受電電力を監視し、
   前記受電点が逆潮流である場合、
   前記分散型電源から供給される電力を直流から交流に変換して、負荷又は前記電力系統に出力するインバータ回路の運転力率を、１より小さい設定値に制御し、
   前記受電点が順潮流である場合、
   前記インバータ回路の運転力率を、前記設定値よりも大きな値に制御する、電力制御装置の制御方法。

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