JP2019161912A - 電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザのライフスタイルや経済情勢に応じて、発電装置で発電された電力の利用形態を選択できるとともに、地域の電力状況に応じて、逆潮流（売電）の量を規制することができる電力供給システムを提供する。【解決手段】電力供給システム１は、発電装置１０で発電された電力の供給先を規定した供給モードに従って、発電装置の電力供給先を制御する制御部１２を備え、供給モードは、少なくとも、発電装置の電力を負荷機器３０に供給し、余った電力を優先的に蓄電装置１１に充電する第１の供給モードと、発電装置の電力を負荷機器に供給し、余った電力を優先的に商用電力系統２０に逆潮流（売電）する第２の供給モードとを有し、制御部は、第１の供給モードが選択されたとき、余った電力を、商用電力系統に逆潮流（売電）するのを規制する機能を有している。また、災害発生予測情報を取得したとき、発電装置で発電された電力を、優先的に蓄電装置に充電する第３の供給モードをさらに有していても良い。【選択図】図１

Description

本発明は、自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、発電装置で発電された電力を蓄電する蓄電装置とを備えた電力供給システムに関する。

太陽光等の自然エネルギーを利用した発電装置の一般住宅への普及が広まっている。また、発電装置で発電した電力を有効に利用するために、発電装置で発電された電力を蓄電する蓄電装置の導入も進んでいる。

太陽光等の自然エネルギーを利用した発電装置で発電された電力の利用は、色々な形態があるが、特許文献１には、発電装置で発電された電力の供給先の優先順位（運転モード）を、ユーザが選択可能としたエネルギーマネージメントシステムが開示されている。これにより、ユーザは、自分のライフスタイルや経済情勢に応じて、最適な運転モードを選択することができる。

特開２０１２−５１６８号公報

太陽光等の自然エネルギーを利用した発電装置で発電された電力の利用形態の一つとして、発電装置で発電された電力量が、一般住宅内の負荷機器で消費された電力量を超えた場合、その余剰電力量を、電力会社へ逆潮流（売電）する形態がある。

一方、電力会社は、地域全体の発電量が、消費電力量を超えないよう、需要と供給のバランスを維持する必要がある。しかしながら、太陽光等の自然エネルギーを利用した発電装置による発電は、天候等に左右されるため、電力会社は、通常、出力量の調整がしやすい火力発電の発電量を抑制して発電電力量が消費電力量を上回らないよう制御するが、需要と供給のバランスを調整することが難しく、需要と供給のバランスが崩れてしまう。電力の安定供給に支障をきたす。最悪の場合、接続されている機器の故障や大規模な停電が起こる畏れがある。また、地域によっては、天候（例えば、日照時間）等に大きな差があるため、地域の電力状況に応じて発電装置からの逆潮流（売電）を規制する必要がある。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その主な目的は、ユーザのライフスタイルや経済情勢に応じて、太陽光等の自然エネルギーを利用した発電装置で発電された電力や、蓄電装置に蓄電された電力の利用形態を選択できるとともに、地域の電力状況に応じて、逆潮流（売電）の量を規制することができる電力供給システムを提供することにある。

本発明に係る電力供給システムは、自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、発電装置で発電された電力を蓄電する蓄電装置とを備えた電力供給システムであって、発電装置で発電された電力の供給先を規定した供給モードを選択する選択手段と、選択された供給モードに従って、発電装置で発電された電力の供給先を制御する制御部とを備えている。供給モードは、少なくとも、発電装置で発電された電力を負荷機器に供給し、余った電力を優先的に蓄電装置に充電する第１の供給モードと、発電装置で発電された電力を負荷機器に供給し、余った電力を優先的に商用電力系統に逆潮流（売電）する第２の供給モードとを有し、制御部は、選択手段により第１の供給モードが選択されたとき、余った電力を、商用電力系統に逆潮流（売電）するのを規制する機能を有している。

本発明によれば、ユーザのライフスタイルや経済情勢に応じて、太陽光等の自然エネルギーを利用した発電装置で発電された電力や、蓄電装置に蓄電された電力の利用形態を選択できるとともに、地域の電力状況に応じて、逆潮流（売電）する電力量を規制することができる電力供給システムを提供することができる。

本発明の一実施形態における電力供給システムの構成を模式的に示したブロック図である。 第１の供給モードが選択されたときの電力供給先の制御フローを示したフローチャートである。 第２の供給モードが選択されたときの電力供給先の制御フローを示したフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。

図１は、本発明の一実施形態における電力供給システムの構成を模式的に示したブロック図である。

図１に示すように、本実施形態における電力供給システム１は、発電装置１０と蓄電装置１１とを備える。

発電装置１０は、自然エネルギーを利用して発電する装置で、例えば、太陽光発電装置や風力発電装置等を用いることができる。発電装置１０によって発電された直流電力は、発電装置用パワーコンディショナー（図示省略）によって交流電力に変換され、商用電力系統２０と連系し負荷機器３０に供給される。また、発電装置用パワーコンディショナーは、発電装置１０の発電電力を電力系統に逆潮流（売電）する機能を備えており、余剰電力が発生した場合は電力会社の配電線に逆潮流して売電をする。ここで、負荷機器３０は、電力ラインを介して供給された電力を消費する機器（例えば、家電機器等）であれば、その種類は問わず、複数の機器であってもよい。

蓄電装置１１は、発電装置１０で発電された電力を蓄電する装置で、例えば、リチウムイオン電池等で構成された蓄電池を用いることができる。蓄電装置１１の充放電動作制御は、充放電制御部（図示省略）によって行われる。また、蓄電装置１１が放電する直流電力は、蓄電装置用パワーコンディショナー（図示省略）によって交流電力に変換されて、負荷機器３０に供給される。また、商用電力系統２０から供給される交流電力は、蓄電装置用パワーコンディショナーによって直流電力に変換されて、蓄電装置１１に充電される。

本実施形態における電力供給システム１は、発電装置１０で発電された電力の供給先を規定した供給モードを選択する選択手段１３と、選択された供給モードに従って、発電装置１０で発電された電力の供給先を制御する制御部１２とを備えている。

発電装置１０で発電された電力は、まず、負荷機器３０に供給されるが、負荷機器３０の消費電力が少ない場合、余剰電力が発生する。

本実施形態における電力供給システム１では、余剰電力を優先的に供給する供給先を規定した少なくとも２つの供給モードを有している。第１の供給モードは、発電装置１０で発電された電力を負荷機器３０に供給し、余った電力を優先的に蓄電装置１１に充電するモードである。すなわち、第１の供給モードを選択した場合、余った電力を蓄電装置１１に充電しておくことによって、発電装置１０の発電量が不足しているとき、蓄電装置１１に蓄電された電力を負荷機器３０に供給することができる。これにより、商用電力系統２０からの電力の供給（買電）を最小限に留めることができる。

一方、第２の供給モードは、発電装置１０で発電された電力を負荷機器３０に供給し、余った電力を優先的に商用電力系統２０に逆潮流（売電）するモードである。すなわち、第２の供給モードを選択した場合、余った電力を優先的に商用電力系統２０に逆潮流（売電）することによって、ユーザは、経済的な利益を得ることができる。

本実施形態において、制御部１２は、第１の供給モードが選択されたとき、余った電力を商用電力系統２０に逆潮流するのを規制する機能、換言すれば、売電を規制する機能を有している。この機能は、ユーザが第１の供給モードを選択したときに、オプションとして設定することができる。

ここで、本発明でいう「規制」とは、余った電力を商用電力系統２０に供給するのを停止する場合に限らず、余った電力の供給量を制限（縮少）する場合も含む。

以下、図２を参照しながら、第１の供給モードが選択されたときの電力供給先の制御フローを説明する。

図２に示すように、ユーザが第１の供給モードを選択したとき（ステップＳ１０）、発電装置１０で発電された電力は、負荷機器３０に供給される（ステップＳ１１）。このとき、負荷機器３０で消費される電力が少なく、発電された電力に余剰電力がある場合（ステップＳ１２でＹｅｓ）、余剰電力は優先的に蓄電装置１１に充電される（ステップＳ１３）。なお、余剰電力の有無の判断は、発電装置１０で発電される電力と、負荷機器３０で消費される電力とを、それぞれ発電装置１０及び負荷機器３０に設けられたモニターで検出することによって行うことができる。

余剰電力が蓄電装置１１に充電されて、蓄電装置１１が満充電になった場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、余剰電力を商用電力系統２０に逆潮流（売電）することが規制されているかどうかを判断する（ステップＳ１５）。なお、この余剰電力の逆潮流（売電）に対する規制は、予め、ユーザの選択によって設定されている。

余剰電力の逆潮流（売電）に対する規制が設定されているときは（ステップＳ１５でＹｅｓ）、余剰電力の商用電力系統２０への逆潮流（売電）が規制される（ステップＳ１６）。この逆潮流（売電）に対する規制は、例えば、発電装置１０で発電された電力の出力を制限することによって行うことができる。

一方、余剰電力の逆潮流（売電）に対する規制が設定されていないときは（ステップＳ１５でＮｏ）、余剰電力を商用電力系統２０に逆潮流（売電）することができる（ステップＳ１７）。

ステップＳ１２で、負荷機器３０の消費電力が多く、発電装置１０で発電された電力だけでは供給量が不足している場合、すなわち余剰電力がない場合（ステップＳ１２でＮｏ）、蓄電装置１１に蓄電された電力を放電して、負荷機器３０に供給する（ステップＳ２０）。

ところで、一般に、蓄電装置１１は、放電終止電圧以下の電圧になるまで放電（過放電）すると、蓄電装置１１の劣化を招く。そのため、蓄電装置１１の過放電を防止するために、蓄電装置１１の電圧が、放電終止電圧以下になった場合には、蓄電装置１１からの放電を停止し、代わりに、商用電力系統２０の電力を負荷機器３０に供給することが好ましい（ステップＳ２１）。

ここで、蓄電装置１１を放電終止電圧まで放電可能とすると、残存容量が少ない状態で自然災害などにより長時間に亘る停電が発生した場合、停電リスクが増加することになる。そのため、万一の停電のときに備え、蓄電装置１１に、残しておきたい電力量を設定することが可能であることが好ましい。蓄電装置１１に、残しておきたい電力量の設定値は、ユーザが自由に変更可能であることは言うまでもない。

また、ステップＳ２０で、蓄電装置１１に蓄電された電力を、負荷機器３０に供給する時点で、すでに、蓄電装置１１の電圧が放電終止電圧以下になっている場合には、蓄電装置１１の代わりに、商用電力系統２０から負荷機器３０に電力供給（買電）するのが好ましい。

このように、ユーザが第１の供給モードを選択した場合には、余剰電力を優先的に蓄電装置１１に充電しておくことによって、発電装置１０で発電された電力が不足しているときでも、蓄電装置１１に蓄電された電力を負荷機器３０に供給することができる。これにより、商用電力系統２０から負荷機器３０への電力供給（買電）を最小限に留めることができる。

また、第１の供給モードが選択されたとき、余剰電力を商用電力系統２０に逆潮流（売電）するのを規制する機能を設定しておくことによって、もし、電力会社による地域全体の発電量が、消費電力量よりも多くなっても、電力供給システム１は、商用電力系統２０への逆潮流（売電）をとどめることが可能であるため、最適なエネルギーマネージメントシステムを提供することができる。

なお、商用電力系統２０への逆潮流（売電）の規制は、ユーザの選択によって設定することができるが、蓄電装置１１が満充電になったとき、発電装置１０で発電された電力の出力を制限するよう、予め設定しておいてもよい。また、商用電力系統２０への逆潮流（売電）の規制は、電力会社からの出力制限に関する情報を受けて実施してもよい。

次に、図３を参照しながら、第２の供給モードが選択されたときの電力供給先の制御フローを説明する。

図３に示すように、ユーザが第２の供給モードを選択したとき（ステップＳ３０）、発電装置１０で発電された電力は、負荷機器３０に供給される（ステップＳ３１）。このとき、負荷機器３０で消費される電力が少なく、発電された電力に余剰電力がある場合（ステップＳ３２でＹｅｓ）、余剰電力は、優先的に商用電力系統２０に逆潮流（売電）される（ステップＳ３３）。

一方、負荷機器３０で消費される電力が多く、発電装置１０で発電された電力だけでは供給量が不足している場合、すなわち余剰電力がない場合（ステップＳ３２でＮｏ）、蓄電装置１１に蓄電された電力を放電して、負荷機器３０に供給する（ステップＳ３４）。

ステップＳ３４で、蓄電装置１１に蓄電された電力を負荷機器３０に供給する時点で、すでに、蓄電装置１１の電圧が放電終止電圧以下になっている場合には、蓄電装置１１の代わりに、商用電力系統２０から負荷機器３０に、電力供給（買電）する（ステップＳ３５）。

一般に、蓄電装置１１は、放電終止電圧以下の電圧になるまで放電（過放電）すると、蓄電装置１１の劣化を招く。そのため、蓄電装置１１の過放電を防止するために、蓄電装置１１の電圧が、放電終止電圧以下になった場合には、蓄電装置１１からの放電を停止し、代わりに、商用電力系統２０の電力を負荷機器３０に供給することが好ましい。

ここで、蓄電装置１１を放電終止電圧まで放電可能とすると、残存容量が少ない状態で自然災害などにより長時間に亘る停電が発生した場合、停電リスクが増加することになる。そのため、万一の停電のときに備え、蓄電装置１１に、残しておきたい電力量を設定することが可能であることが好ましい。蓄電装置１１に、残しておきたい電力量の設定値は、ユーザが自由に変更可能であることは言うまでもない。

このように、ユーザが第２の供給モードを選択した場合には、発電装置１０の余剰電力を優先的に商用電力系統２０に逆潮流（売電）することによって、ユーザは、経済的な利益を得ることができる。本実施形態における電力供給システム１は、発電装置１０で発電された電力の供給先を規定した供給モードとして、少なくとも、発電装置１０の余剰電力を、優先的に蓄電装置１１に充電する第１の供給モードと、発電装置１０の余剰電力を、優先的に商用電力系統２０に逆潮流（売電）する第２の供給モードとを有し、第１の供給モードが選択されたとき、余剰電力を商用電力系統２０に逆潮流（売電）するのを規制する機能を設定することを特徴とする。これにより、ユーザのライフスタイルや経済情勢に応じて、発電装置１０の発電電力や、蓄電装置１１の蓄電電力の利用形態を選択できるとともに、地域の電力状況に応じて、商用電力系統２０への逆潮流（売電）を規制することが可能である。

（変形例１）
図１に示すように、本実施形態の電力供給システム１は、選択手段１３により第１の供給モードが選択されたとき、発電装置１０で発電された電力の供給先の履歴を記録する記録手段１４を備えていてもよい。これにより、電力供給先の制御がどのように行われたかを、制御部１２は、記録手段１４に記録された履歴を見ることによって把握することができる。

なお、制御部１２または記録手段１４は、電気通信回線（インターネット）を通じて、クラウド型遠隔監視システム（図示省略）に接続されていてもよい。これにより、発電装置１０で発電された電力の供給先の履歴を、電気通信回線（インターネット）を通じて、記録手段１４に記録された電力供給先の履歴を、遠隔監視することができる。

（変形例２）
図１に示すように、本実施形態の電力供給システム１は、自然現象に関する災害発生予測情報を取得する取得手段１５を備えていてもよい。この場合、供給モードとして、取得手段１５が災害発生予測情報を取得したとき、発電装置１０で発電された電力を、優先的に蓄電装置１１に充電する第３の供給モードを有していることが好ましい。これにより、災害発生時の停電に備えて、事前に、発電装置１０で発電された電力を、蓄電装置１１に充電しておくことができるため、万一、停電になっても、負荷機器３０への電力供給を維持することができる。なお、この第３の供給モードは、他の供給モードが選択されていたときに、災害発生予測情報を取得した時点で、強制的に、第３の供給モードに切り替えられる。そのため、第３の供給モードへの切り替え時に、発電装置１０で発電された電力を、負荷機器３０に供給していた場合、負荷機器３０への電力供給を、商用電力系統２０からの電力に切り替えることが好ましい。

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態では、発電装置１０で発電された電力の供給先を規定した供給モードとして、第１の供給モード、第２の供給モード、及び第３の供給モードを説明したが、これに限らず、他の供給モードを有していてもよい。例えば、蓄電装置１１の蓄電量を確保するために、夜間に、料金の安い商用電力系統２０からの電力を利用して、蓄電装置１１に充電を行ってもよい。これにより、発電装置１０の発電電力が不足している場合でも、蓄電装置１１から電力を供給することによって、負荷機器３０の稼動を維持することができる。

また、上記実施形態では、第１の供給モードが選択されたとき、余剰電力を商用電力系統２０に逆潮流（売電）するのを規制する機能を、ユーザのオプションとして選択できる機能として説明したが、第１の供給モード自体を、発電装置１０で発電された電力が、商用電力系統２０に逆潮流（売電）されないよう、予め設定しておいてもよい。この場合、供給モードの選択手段１３に、第１の供給モード以外の選択を禁止する機能を設けておくことによって、発電装置１０で発電された電力が、商用電力系統２０に逆潮流（売電）されるのを規制することができる。なお、第１の供給モード以外の供給モードの選択を禁止する機能は、例えば、ＤＩＰスイッチや、フラッシュメモリへの書き込み等によって、供給モードを固定することにより、行うことができる。

１ 電力供給システム
１０ 発電装置
１１ 蓄電装置
１２ 制御部
１３ 選択手段
１４ 記録手段
１５ 取得手段
２０ 商用電力系統
３０ 負荷機器

Claims (7)

1. 自然エネルギーを利用して発電する発電装置と、該発電装置で発電された電力を蓄電する蓄電装置とを備えた電力供給システムであって、
   前記発電装置で発電された電力の供給先を規定した供給モードを選択する選択手段と、
   選択された前記供給モードに従って、前記発電装置で発電された電力の供給先を制御する制御部と
   を備え、
   前記供給モードは、少なくとも、
   前記発電装置で発電された電力を負荷機器に供給し、余った電力を優先的に前記蓄電装置に充電する第１の供給モードと、
   前記発電装置で発電された電力を負荷機器に供給し、余った電力を優先的に商用電力系統に逆潮流（売電）する第２の供給モードと、
   を有し、
   前記制御部は、前記選択手段により前記第１の供給モードが選択されたとき、余った電力を前記商用電力系統に逆潮流（売電）するのを規制する機能を有している、電力供給システム。
2. 前記制御部は、前記蓄電装置が満充電になったとき、前記発電装置で発電された電力の出力を規制する機能を有している、請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記第１の供給モードは、前記発電装置及で発電された電力を、前記商用電力系統に供給するのを規制されており、
   前記選択手段は、前記第１の供給モード以外の供給モードの選択を禁止する機能を有している、請求項１に記載の電力供給システム。
4. 前記第１の供給モードは、前記発電装置で発電された電力の前記負荷機器に対する供給量が不足しているとき、前記蓄電装置に充電された電力を前記負荷機器に供給するように規定されている、請求項１に記載の電力供給システム。
5. 前記選択手段により前記第１の供給モードが選択されたとき、前記発電装置で発電された電力、及び前記蓄電装置に充電された電力の供給先の履歴を記録する記録手段を備えている、請求項１に記載の電力供給システム。
6. 前記制御部または前記記録手段は、電気通信回線を通じてクラウド型遠隔監視システムに接続されており、
   前記発電装置で発電された電力、及び前記蓄電装置に充電された電力の供給先の履歴を、前記電気通信回線を通じて、遠隔監視することができる、請求項５に記載の電力供給システム。
7. 自然現象に関する災害発生予測情報を取得する取得手段をさらに備え、
   前記供給モードは、前記取得手段が前記災害発生予測情報を取得したとき、前記発電装置で発電された電力を、優先的に前記蓄電装置に充電する第３の供給モードをさらに有している、請求項１に記載の電力供給システム。

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