JP2020010442A - 系統連系システム及び系統連系方法 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷に対して所要の電力を供給することができる系統連系システム及び系統連系方法を提供する。【解決手段】系統連系システム（１００）は、駐車場に設置された蓄電池（１１）、該蓄電池用の交直電力変換装置（２１）、電動自動車用の充放電スタンド（４１〜４５）、及び連系制御装置（３６）を備え、連系制御装置（３６）は、電力系統が非常時には、充放電スタンド（４１〜４５）又は交直電力変換装置（２１）の少なくとも一方から第１負荷に電力を供給する。【選択図】図６

Description

本発明は、系統連系システム及び系統連系方法に関する。

市場では、ガソリン車又はハイブリッド車からプラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）又は電気自動車（ＥＶ）などの電動自動車への移行が進みつつある。特許文献１には、このような電動自動車を住宅で使用される電気機器に接続し、災害時などの非常用電源として住宅の電気機器に電力を供給するＶ２Ｈ（Vehicle to Home）機器が開示されている。

一方で、自動車から電力系統への電力流通サービスは、Ｖ２Ｈに留まらず、一般家庭向けから、さらに大きな需要家や電力網に対するサービスであるＶ２Ｂ（Vehicle to Building）又はＶ２Ｇ（Vehicle to Grid）などを総称したＶ２Ｘに拡大している。

特開２０１８−６１４３２号公報

電動自動車に搭載されるバッテリは大きな電力を有しており、また電動自動車の１日の平均稼働時間は比較的少ない。このため、災害時などに電動自動車の電力を電力系統などの負荷に供給することには大きな期待がある。しかし、災害時に、電動自動車が稼働している場合には、電動自動車の電力を利用することができず所要の電力を負荷に供給することができない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、負荷に対して所要の電力を供給することができる系統連系システム及び系統連系方法を提供することを目的とする。

本発明に係る系統連系システムは、商用電源を有する電力系統との系統連系システムであって、駐車場に設置された蓄電池、該蓄電池用の交直電力変換装置、電動自動車用の充放電スタンド、及び連系制御装置を備え、前記連系制御装置は、前記電力系統が非常時には、前記充放電スタンド又は前記交直電力変換装置の少なくとも一方から第１負荷に電力を供給する。

本発明に係る系統連系方法は、電力系統との系統連系方法であって、駐車場に設置された蓄電池、該蓄電池用の交直電力変換装置、電動自動車用の充放電スタンド、及び連系制御装置を備え、前記電力系統が非常時には、前記充放電スタンド又は前記交直電力変換装置の少なくとも一方から第１負荷に電力を供給する。

本発明によれば、負荷に対して所要の電力を供給することができる。

本実施の形態の系統連系システムの外観構成の一例を示す模式図である。 本実施の形態の系統連系システムの設置の一例を示す平面図である。 本実施の形態の系統連系システムの設置の一例を示す正面図である。 地中に埋設された電線管の一例を示す模式図である。 系統連系ユニットの周囲に設置された装飾壁の配置例を示す平面図である。 本実施の形態の系統連系システムの回路構成の一例を示す模式図である。 本実施の形態の系統連系システムによる電力系統が正常時の系統連系の第１例を示す模式図である。 本実施の形態の系統連系システムによる電力系統が正常時の系統連系の第２例を示す模式図である。 本実施の形態の系統連系システムによる電力系統が非常時の自立運転の一例を示す模式図である。 本実施の形態の系統連系システムによる電力系統が非常時から正常時に復帰する場合の運転切替の一例を示す模式図である。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態の系統連系システム１００の外観構成の一例を示す模式図である。図１の例では、駐車場は、５台分の駐車スペースを有する。系統連系システム１００は、駐車場に設置される電動自動車（５１、５２、５３、５４、５５）用の充放電スタンド４１、４２、４３、４４、４５、駐車場に設置される系統連系ユニットを備える。系統連系システム１００は、事業継続計画（ＢＣＰ）のための機器として提供することができる。系統連系ユニットは、蓄電池（不図示）を収容する蓄電池盤１０、蓄電池ＰＣＳ（Power Conditioning System）（不図示）を収容する電力変換盤２０、電力系統との電力連系を行う連系制御装置（不図示）を収容する連系盤３０を備える。なお、充放電スタンドの数は５個に限定されない。

電動自動車は、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）又は電気自動車（ＥＶ）であり、本明細書では、ＰＨＥＶ又はＥＶとも称する。充放電スタンド４１〜４５は、電動自動車に搭載されたバッテリ（車載用蓄電池）の充電及び放電を行うことができる。電力変換盤２０に収容された蓄電池ＰＣＳ（交直電力変換装置とも称する）は、交流から直流及び直流から交流の双方向に電力を変換することができ、蓄電池盤１０に収容された蓄電池（定置用蓄電池とも称する）の充電及び放電を行うことができる。連系盤３０に収容された連系制御装置は、電力系統が正常時には、電力系統と蓄電池ＰＣＳ及び充放電スタンド４１〜４５との系統連系運転を行い、電力系統が異常時（災害時）には、蓄電池ＰＣＳ及び充放電スタンド４１〜４５による自立運転を行うことができる。

駐車場に充放電スタンド４１〜４５、並びに、蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０（系統連系ユニット）を設置することにより、災害時に、電動自動車が稼働しているため、電動自動車の全部又は一部が駐車場に駐車しておらず、充放電スタンド４１〜４５から所定の負荷（重要負荷又は第１負荷とも称する）に所要の電力を供給することができない場合でも、蓄電池ＰＣＳによって蓄電池の電力を負荷に供給することができるので、全体として、負荷に対して所要の電力を供給することができる。

図２は本実施の形態の系統連系システム１００の設置の一例を示す平面図であり、図３は本実施の形態の系統連系システム１００の設置の一例を示す正面図である。図の例では、５台分の駐車スペース５０１〜５０５のうち、駐車スペース５０１に駐車する電動自動車は駐車していないとする。符号６は衝突防止ポールであり、符号７は車輪止めである。

図２に示すように、蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０は、駐車スペースの車長方向（図中、符号Ｌで示す方向）に沿って並べて配置される。すなわち、蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０を、駐車スペースの車長方向に沿って並べて設置することができる。駐車場の電動自動車毎に並んだ駐車スペースの車長方向に沿って蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０を並べて配置することにより、例えば、電動自動車一台分程度の駐車スペースに系統連系ユニット（蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０）を配置することができ、系統連系ユニットを含む駐車場に要する敷地面積をコンパクトにすることができる。また、系統連系ユニットと充放電スタンド４１〜４５との間の距離を短くすることができるので、後述の電力線及び通信・制御線の配線工事及び埋設工事が容易になり工事に要するコストを低減することができる。

蓄電池盤１０は、駐車スペース側の前面に開閉扉１２１、１２２、１２３を備える。電力変換盤２０は、駐車スペース側の前面に開閉扉２１１を備える。連系盤３０は、駐車スペース側の前面に開閉扉３１１、３１２を備える。すなわち、蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０それぞれに設けられた開閉扉が駐車スペース側に向くように、蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０を設置することができる。各開閉扉は、蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０の保守・点検時に開けて作業員が作業することができる。

例えば、図２に示すように、蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０の各開閉扉に隣接する駐車スペース５０１に駐車する電動自動車を駐車スペース５０１から移動させて、駐車スペース５０１を空けることにより、駐車スペース５０１を系統連系ユニットの保守・点検用の作業スペースとして利用することができる。これにより、予め保守・点検用の作業スペースを確保した状態で系統連系ユニットを設置する必要がなく、作業スペースを含む占有面積を小さくすることができる。

蓄電池盤１０は、駐車スペースと反対側の背面に吸排気口１２５を備える。電力変換盤２０は、駐車スペースと反対側の背面に吸排気口２１５を備える。蓄電池盤１０は、蓄電池の他に、蓄電池の温度管理のための冷却装置及びヒータ（不図示）を収容する。また、電力変換盤２０は、蓄電池ＰＣＳの他に、蓄電池ＰＣＳの放熱のための冷却装置（不図示）を収容する。駐車スペースと反対側の背面に吸排気口を設けることにより、駐車場の利用者に対して温風などが吹き出されて当たることを抑制することができ、利用者に不快感を与えることを防止できる。

蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０は、板厚が２．３ｍｍ以上とすることができる。通常、キュービクル式高圧受電設備（単にキュービクルとも称される）には、板厚が１．６ｍｍ程度の金属板が用いられる。この場合、火災予防条例上、キュービクルは、建物から３ｍ以上離して設置する必要がある。板厚を２．３ｍｍ以上にすることにより、建物からの離隔距離が３ｍ以上という制限がなくなる。このため、建物に隣接する駐車場に対しても、建物との離隔距離の制限を考慮せずに系統連系ユニットの配置を考えることができ、系統連系ユニットの設置の自由度が大きくなり、結果として設置が容易になる。

図２に示すように、連系盤３０の底板には、背面側に高圧引込口３０１、高圧引出口３０２を形成してあり、前面側に低圧引出口３０３を形成してある。高圧引込口３０１には、地中に埋設された電線管（例えば、可撓性を有する硬質ポリエチレン管）内を通じて配線され、電力系統の商用電源側からの電力線（高圧電源線）、及び通信・制御線が適長引き込まれる。高圧引出口３０２には、地中に埋設された電線管内を通じて配線され、負荷側からの電力線（高圧電源線）、及び通信・制御線が適長引き込まれる。低圧引出口３０３には、地中に埋設された電線管内を通じて配線され、接地線、及び充放電スタンド４１〜４５との間の電力線（低圧電源線）及び通信・制御線が適長引き込まれる。

図４は地中に埋設された電線管の一例を示す模式図である。図４において、左側の図は低圧側の掘削例を示し、右側の図は高圧側の掘削例を示す。低圧側では、５個の充放電スタンドに対応して５個の電線管それぞれに電力線（例えば、ＣＶケーブル：架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル）を配線するとともに、５個の充放電スタンドに対応して５個の電線管それぞれに通信・制御線を配線し、各電線管を地中の所要の深さ（例えば、６０ｃｍ以上）に埋設する。高圧側では、電線管に電力線（例えば、ＣＶケーブル）を配線するとともに、別の電線管に通信・制御線を配線し、各電線管を地中の所要の深さ（例えば、６０ｃｍ以上）に埋設する。

本実施の形態の系統連系システム１００は、以下のようにして設置することができる。すなわち、駐車場の地盤に設けられた基礎１に、蓄電池盤１０、電力変換盤２０、及び連系盤３０を並べて設置する。蓄電池盤１０、電力変換盤２０、及び連系盤３０それぞれの底板（不図示）に形成されたボルト孔に、基礎１に固定された基礎ボルトを挿通してナットを締結することにより、蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０を基礎１に固定することができる。

系統連系ユニットを、蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０の３つの設備盤に分離することにより、設置現場に蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０を搬入する際に、大型の輸送車両が不要となる。また、設置現場で蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０を吊り上げて設置位置に移動する際に大型の重機が不要となる。特に、不特定多数の利用客が往来するショッピングモールなどの駐車場での設置においては、利用客に不便や悪印象を与えることを防止できる。また、駐車場の限られたスペースを有効利用したコンパクトな機器設置を実現することができる。

また、連系盤３０の高圧引込口３０１を通じて商用電源からのケーブルを接続し、連系盤３０の高圧引出口３０２を通じて所定の負荷へのケーブルを接続し、連系盤３０の低圧引出口３０３を通じて充放電スタンド４１〜４５からのケーブルを接続する。ケーブルには、電力線及び通信・制御線が含まれる。低圧側配線と通信・制御線の線長は、系統連系ユニットのパッケージ設計により想定可能なため、予め線加工したものを用意することができる。

上述の構成により、系統連系ユニットの設置工事を比較的短時間で行うことができ、工事費用を低減することができる。

また、駐車場の地盤に設けられた基礎１に、充放電スタンド４１〜４５を複数並べて設置することができる。系統連系ユニットが、駐車スペースに隣接して設置されるので、系統連系ユニットと充放電スタンド４１〜４５との間の距離を短くすることができるので、電力線及び通信線の配線工事及び埋設工事が容易になり工事に要するコストを低減することができる。

図５は系統連系ユニットの周囲に設置された装飾壁９０の配置例を示す平面図である。図５に示すように、装飾壁９０を、蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０が据え付けられる基礎１に、蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０の周囲を覆うように設置することができる。装飾壁９０は、広告やアートなどが表示された表示板とすることができる。装飾壁９０は、蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０が見えない程度の高さとすることができる。ショッピングモールや公共の場所では、蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０の外観は、利用者に若干の違和感を与える可能性が高い。そこで、装飾壁９０で蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０を覆うことにより、利用者に違和感を与えることなく、また利用者に興味を抱かせるような情報を表示することができる。

装飾壁９０の駐車スペース側の前面には、蓄電池盤１０の開閉扉１２１、１２２、１２３の位置に対応させて出入口９３を設けている。装飾壁９０の駐車スペース側の前面には、電力変換盤２０の開閉扉２１１の位置に対応させて出入口９２を設けている。また、装飾壁９０の駐車スペース側の前面には、連系盤３０の開閉扉３１１、３１２の位置に対応させて出入口９１を設けている。出入口９１〜９３は、開閉可能な扉でもよく、着脱可能な壁板でもよい。これにより、装飾壁９０で蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０の周囲を覆っても、蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０の保守・点検を行うことができる。

装飾壁９０の駐車スペースの反対側の背面は、蓄電池盤１０の吸排気口１２５の位置に対応させて開口９５を設けている。また、装飾壁９０の駐車スペースの反対側の背面は、電力変換盤２０の吸排気口２１５の位置に対応させて開口９４を設けている。開口９４、９５は、パンチング又はスリットなどを設けることができる。開口９４、９５を設けることにより、装飾壁９０で蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０の周囲を覆っても、蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０の冷却を行うことができる。

図５の例では、装飾壁９０を蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０の周囲の４面に亘って、すべて覆う構成であるが、これに限定されない。例えば、４面のうち２面だけを覆うようにしてもよい。例えば、２面だけを覆う場合、蓄電池盤１０側と背面側の２面を覆うことができる。蓄電池盤１０側は、利用者の目に一番入りやすく、また背面は各盤の大きさの不一致を隠すことができる。また、２面にすることにより、４面の場合よりもコストを削減することができる。

図２の例では、５台分の駐車スペース５０１〜５０５のうち、一番端の駐車スペース５０１に隣接する位置に蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０を並べて設置する構成であったが、設置は図２の例に限定されない。例えば、駐車スペース５０２と駐車スペース５０３との間に略１台分の駐車スペースに相当する区画を設け、その区画に蓄電池盤１０、電力変換盤２０及び連系盤３０を並べて設置してもよい。

図６は本実施の形態の系統連系システム１００の回路構成の一例を示す模式図である。蓄電池盤１０は、蓄電池（定置蓄電池）１１、不図示の制御装置、冷却装置及びヒータなどを収容する。電力変換盤２０は、蓄電池ＰＣＳ２１、不図示の制御装置及び冷却装置などを収容する。連系盤３０は、連系制御装置３６の他に、リモートＩＯ３１、開閉部としてのＶＣＢ３２、変圧器３３、ＵＶＲ３４、計器用変圧器３５などを備える。

連系盤３０は、端子台１０１、１０２、及びブレーカ１０３、１０４、１１１〜１１５を備える。端子台１０１は、高圧引込側の電路（高圧電源線）に設けられている。すなわち、端子台１０１には、電力系統の降圧トランス８５の二次側からの電力線、及び一般負荷（第２負荷）に接続される降圧トランス８６の一次側からの電力線が接続される。ここで、一般負荷は、例えば、災害時に電力が遮断されても、比較的影響が少ない電気機器を含む。

端子台１０２は、高圧引出側の電路（高圧電源線）に設けられている。すなわち、端子台１０２は、重要負荷（第１負荷）に接続される降圧トランス８７の一次側からの電力線が接続される。ここで、重要負荷は、災害時でも電力を継続して供給する必要性がある重要な負荷（重要負荷）であり、例えば、非常用のエレベータ、連続運転が必要な電気機器、建屋の照明や空調機器などが含まれる。

端子台１０１には、断路器３７を介して、ＶＣＢ３２の一方の電極、ＵＶＲ３４、計器用変圧器３５が接続されている。計器用変圧器３５については後述する。ＶＣＢ３２は、真空遮断器であり、電極を高真空の容器内に収容し、電流を遮断する際に電極間に発生するアーク放電を構成する物質を高真空内で拡散させてアークを消滅させる遮断器である。

ＵＶＲ３４は、不足電圧継電器であり、電力系統側の短絡事故、停電などの異常を検出することができる。ＵＶＲ３４は、異常を検出した場合、ＶＣＢ３２へ制御信号を出力し、ＶＣＢ３２の電路を遮断させる。

また、系統連系システムを用いて電力需要管理を行う建物には、降圧トランス８５の一次側の電力を監視する電力監視ユニット８０が設けられている。なお、電力監視ユニット８０は、必ずしも必須ではない。また、降圧トランス８５が設置されていない場合には、電力監視ユニット８０が監視する箇所は適宜設定される。電力監視ユニット８０は、ＯＶＧＲ８１、ＲＰＲ／ＵＰＲ８２、電力センサ８３を備える。ＯＶＧＲ８１は、地絡過電圧継電器であり、電力系統の地絡事故の継続検出を行う。ＲＰＲ／ＵＰＲ８２は、逆電力継電器及び不足電力継電器であり、電力系統側への逆潮流や短絡事故などの異常を検出することができる。ＯＶＧＲ８１、ＲＰＲ／ＵＰＲ８２で異常を検出した場合にも、ＶＣＢ３２の電路が遮断される。

リモートＩＯ３１は、電力センサ８３で検出した電力（アナログ値）をデジタル値に変換するＡＤ変換器であり、変換後の電力（デジタル値）を連系制御装置３６へ出力する。

ＶＣＢ３２の他方の電極には、電路を介して変圧器３３（より具体的には、第１巻線３３１）が接続されている。変圧器３３は、第１巻線３３１、電路を介してブレーカ１０３に接続される第２巻線３３２、電路を介してブレーカ１１１〜１１５に接続される第３巻線３３３を備える。

すなわち、変圧器３３は、３相の３巻線変圧器とすることができる。第１巻線３３１側の電圧及び電力（皮相電力）は、例えば、６６００Ｖ、５０ｋＶＡとすることができ、第２巻線３３２側の電圧及び電力は、例えば、３００Ｖ、５０ｋＶＡとすることができ、第３巻線３３３側の電圧及び電力は、例えば、２１０Ｖ、５０ｋＶＡとすることができるが、電圧及び電力は、これらの値に限定されない。変圧器３３を３巻線変圧器とすることにより、変圧器を二つ設ける場合に比べて省スペース化、軽量化を図ることができる。

ブレーカ１０３には、蓄電池ＰＣＳ２１が接続される。蓄電池ＰＣＳ２１は、交流から直流及び直流から交流の双方向に電力を変換することができ、蓄電池１１の充電及び放電を行うことができる。

ブレーカ１０４には、第３巻線３３３の３相のうちの１相の電路が接続され、例えば、１０５Ｖ〜２１０Ｖの電圧が、電力変換盤２０内の制御装置及び冷却装置用の電源として、さらに蓄電池盤１０内の制御装置、冷却装置及びヒータ用の電源として供給される。

ブレーカ１１１〜１１５それぞれには、充放電スタンド４１〜４５からの電力線が接続される。充放電スタンド４１〜４５は、交流から直流及び直流から交流の双方向に電力を変換することができる変換回路を備え、電動自動車５１〜５５に搭載されたバッテリの充電及び放電を行うことができる。

充放電スタンド４１〜４５は、電動自動車５１〜５４のバッテリの充放電に関する情報を通知する通知部（不図示）を備える。通知部は、例えば、表示パネル又は表示灯でもよく、あるいは無線通信を介して、ユーザ又は管理者などが使用する端末装置へ通知してもよい。充放電に関する情報は、例えば、充放電の準備中、準備完了、充放電中、充放電完了などの動作状態、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）、満充電にするための所要時間、満充電になるまでの残余時間、放電可能量、充放電に関する料金などの情報を含めることができる。これにより、電動自動車の充放電に関する情報をタイムリーに把握することができる。

次に、本実施の形態の系統連系システム１００による系統連系方法について説明する。

図７は本実施の形態の系統連系システム１００による電力系統が正常時の系統連系の第１例を示す模式図である。連系制御装置３６は、電力系統が正常時であって、充電モードが設定されている場合には、充放電スタンド４１〜４５により電動自動車５１〜５５を充電することができる。これにより、系統連系システム１００を電動自動車の急速充放電スタンドとして利用することができる。

また、図示していないが、電力系統が正常時には、商用電源から重要負荷に電力が供給される。また、電力系統が正常時には、商用電源から一般負荷に電力が供給される。

負荷を一般負荷と重要負荷との二つの系統に分けることにより、後述する災害時に供給する電力を必要最小限とし、重要負荷へ電力を継続して供給するとともに、重要負荷に電力を供給できる時間を長くすることができる。

図８は本実施の形態の系統連系システム１００による電力系統が正常時の系統連系の第２例を示す模式図である。連系制御装置３６は、電力系統が正常時であって、エネマネモード（エネルギーマネジメントモード）に設定された状態で、所定箇所の受電点電力が閾値以上である場合、例えば、電力センサ８３で検出した電力が閾値以上である場合、閾値以下になるように、充放電スタンド４１〜４５から重要負荷及び一般負荷に電力を供給する、あるいは、蓄電池ＰＣＳ２１から重要負荷及び一般負荷に電力を供給する。これにより、電力のピークカット運転が可能になる。なお、所定箇所の受電点電力が閾値以下である場合は、閾値を超えない範囲で、電力系統から充放電スタンド４１〜４５、もしくは、蓄電池ＰＣＳ２１に電力を供給することができる。

図９は本実施の形態の系統連系システム１００による電力系統が非常時の自立運転の一例を示す模式図である。連系制御装置３６は、電力系統が非常時には、ＶＣＢ３２の電極を開いて商用電源と重要負荷とを切り離す。この状態で、充放電スタンド４１〜４５、もしくは、蓄電池ＰＣＳ２１から電力を供給することにより、連系制御装置３６による自立運転を可能にすることができる。

連系制御装置３６は、電力系統が非常時には、充放電スタンド４１〜４５又は蓄電池ＰＣＳ２１の少なくとも一方から重要負荷に電力を供給することができる。

なお、連系制御装置３６が自立運転を行う場合、蓄電池ＰＣＳ２１は電圧制御を行い電圧源として動作する。所要の電力を得るために必要な電流は、電圧源として動作する蓄電池ＰＣＳ２１に充放電スタンド４１〜４５が連系し電流源として動作することにより実現される。

上述の構成により、災害時に、電動自動車が稼働しているため、充放電スタンド４１〜４５から重要負荷に所要の電力を供給することができない場合でも、蓄電池ＰＣＳ２１から重要負荷に電力を供給することができるので、全体として、電力系統の重要負荷に対して所要の電力を供給することができる。

より具体的には、連系制御装置３６は、電力系統が非常時の場合に、充放電スタンド４１〜４５から供給できる電力が重要負荷の容量を超える場合、充放電スタンド４１〜４５から蓄電池ＰＣＳ２１に余剰電力を供給する。これにより、電動自動車が駐車スペースに駐車し、稼働していない場合、電動自動車の電力を有効利用することができる。

また、連系制御装置３６は、電力系統が非常時の場合に、充放電スタンド４１〜４５から供給できる電力が重要負荷の容量未満の場合、充放電スタンド４１〜４５及び蓄電池ＰＣＳ２１の両方から重要負荷に電力を供給する。例えば、重要負荷の容量が５０ｋＶＡとし、充放電スタンド４１〜４５から全体で３０ｋＶＡの電力を供給することができる場合には、蓄電池ＰＣＳ２１から２０ｋＶＡの電力を供給して、変圧器３３の高圧側から５０ｋＶＡの電力を重要負荷に供給することができる。重要負荷の容量が変化した場合には、重要負荷の容量に適した電力だけを供給することができる。これにより、所要台数の電動自動車の全部又は一部が駐車スペースに駐車しておらず稼働中である場合、不足分の電力を蓄電池ＰＣＳ２１から供給することができ、電力系統の重要負荷に対して所要の電力を供給することができる。

図１０は本実施の形態の系統連系システム１００による電力系統が非常時から正常時に復帰する場合の運転切替の一例を示す模式図である。連系制御装置３６は、電力系統が復電した場合、充放電スタンド４１〜４５又は蓄電池ＰＣＳ２１の少なくとも一方から重要負荷に供給する電力を、無瞬断で商用電源からの電力に切り替える。無瞬断切替は、例えば、計器用変圧器３５で商用電源の位相を検出し、蓄電池ＰＣＳ２１の位相が商用電源の位相と同期したタイミングでＶＣＢ３２の電極を閉じることにより、商用電源からの電力を重要負荷に供給する。

商用電源が重要負荷に無瞬断で再接続された後、連系制御装置３６は、充放電スタンド４１〜４５及び蓄電池ＰＣＳ２１の動作を停止し、自立運転を終了する。蓄電池ＰＣＳ２１が電圧制御を行っているので、無瞬断切替が可能となる。その後、連系制御装置３６は、系統連系を行うべく、充放電スタンド４１〜４５及び蓄電池ＰＣＳ２１を再起動することができる。これにより、位相を同期させて、無瞬断で切り替えることにより、重要負荷に対して安定した電力を供給することができる。

上述の実施の形態では、電力系統の連系を６６００Ｖの高圧で行う構成であったが、これに限定されるものではなく、低圧で連系するようにしてもよい。低圧とする場合は、５０ｋＶＡ未満とする必要があるので、変圧器３３の第１巻線３３１側の電圧及び電力（皮相電力）は、例えば、２１０Ｖ、４９ｋＶＡとすることができ、第２巻線３３２側の電圧及び電力（皮相電力）は、例えば、３００Ｖ、４９ｋＶＡとすることができ、第３巻線３３３側の電圧及び電力（皮相電力）は、例えば、２１０Ｖ、４９ｋＶＡとすることができる。また、変圧器は、３巻線変圧器に限定されるものではなく、２巻線変圧器を２つ備える構成でもよい。

本実施の形態の系統連系システムは、商用電源を有する電力系統との系統連系システムであって、駐車場に設置された蓄電池、該蓄電池用の交直電力変換装置、電動自動車用の充放電スタンド、及び連系制御装置を備え、前記連系制御装置は、前記電力系統が非常時には、前記充放電スタンド又は前記交直電力変換装置の少なくとも一方から第１負荷に電力を供給する。

本実施の形態の系統連系方法は、電力系統との系統連系方法であって、駐車場に設置された蓄電池、該蓄電池用の交直電力変換装置、電動自動車用の充放電スタンド、及び連系制御装置を備え、前記電力系統が非常時には、前記充放電スタンド又は前記交直電力変換装置の少なくとも一方から第１負荷に電力を供給する。

系統連系システムは、駐車場に設置された蓄電池、蓄電池用の交直電力変換装置、電動自動車用の充放電スタンド、及び連系制御装置を備える。交直電力変換装置は、交流から直流及び直流から交流の双方向に電力を変換することができ、蓄電池（定置用蓄電池とも称する）の充電及び放電を行うことができる。充放電スタンドは、電動自動車（ＰＨＥＶ又はＥＶ）に搭載されたバッテリ（車載用蓄電池）の充電及び放電を行うことができる。連系制御装置は、電力系統が正常時には、電力系統と交直電力変換装置及び充放電スタンドとの系統連系運転を行い、電力系統が異常時（災害時）には、交直電力変換装置及び充放電スタンドによる自立運転を行う。

すなわち、系統連系システムは、電力系統が正常時には、商用電源から第１負荷に電力を供給する。また、充放電スタンド又は交直電力変換装置から第１負荷に電力を供給することもできる。連系制御装置は、電力系統が非常時には、充放電スタンド又は交直電力変換装置の少なくとも一方から第１負荷に電力を供給する。第１負荷は、災害時でも電力を継続して供給する必要性がある重要な負荷（重要負荷）であり、例えば、非常用のエレベータ、連続運転が必要な電気機器、建屋の照明や空調機器などが含まれる。

上述の構成により、災害時に、電動自動車が稼働しているため、充放電スタンドから第１負荷に所要の電力を供給することができない場合でも、交直電力変換装置から第１負荷に電力を供給することができるので、全体として、負荷に対して所要の電力を供給することができる。

本実施の形態の系統連系システムは、前記商用電源と前記第１負荷との間の電路を開閉する開閉部を備え、前記電力系統が非常時には、前記開閉部を開いて前記商用電源と前記第１負荷とを切り離す。

系統連系システムは、商用電源と第１負荷との間の電路を開閉する開閉部を備える。開閉部は、例えば、真空遮断器（ＶＣＢ）とすることができ、開閉部の電極を高真空の容器内に収容し、電流を遮断する際に電極間に発生するアーク放電を構成する物質を高真空内で拡散させてアークを消滅させる遮断器である。

系統連系システムは、電力系統が非常時には、開閉部の電極を開いて商用電源と第１負荷とを切り離す。これにより、連系制御装置による自立運転を可能にすることができる。

本実施の形態の系統連系システムは、前記電力系統が正常時には、前記商用電源から前記第１負荷及び前記第１負荷と異なる第２負荷に電力を供給する。

系統連系システムは、電力系統が正常時には、商用電源から第１負荷及び第１負荷と異なる第２負荷に電力を供給する。第１負荷が重要負荷であるのに対して、第２負荷は一般負荷であり、災害時に電力が遮断されても、比較的影響が少ない電気機器を含む。負荷を第１負荷と第２負荷との二つの系統に分けることにより、災害時に供給する電力を必要最小限とし、重要負荷へ電力を継続して供給するとともに電力を供給できる時間を長くすることができる。

本実施の形態の系統連系システムは、前記商用電源側に接続される第１巻線と、前記交直電力変換装置側に接続される第２巻線と、前記充放電スタンド側に接続される第３巻線とを有する３巻線変圧器を有する連系盤を備える。

連系盤は、商用電源側に接続される第１巻線と、交直電力変換装置側に接続される第２巻線と、充放電スタンド側に接続される第３巻線とを有する３巻線変圧器を有する。第１巻線は、高圧側の巻線であり、例えば、６６００Ｖの電圧が印加又は出力されるが、電圧は６６００Ｖに限定されない。第２巻線は、低圧側の巻線であり、例えば、３００Ｖの電圧が印加又は出力されるが、電圧は３００Ｖに限定されない。第３巻線は、低圧側の巻線であり、例えば、２１０Ｖの電圧が印加又は出力されるが、電圧は２１０Ｖに限定されない。３巻線変圧器を具備することにより、変圧器を二つ設ける場合に比べて省スペース化、軽量化を図ることができる。

本実施の形態の系統連系システムにおいて、前記連系制御装置は、前記電力系統が非常時の場合に、前記充放電スタンドから供給できる電力が前記第１負荷の容量を超える場合、前記充放電スタンドから前記交直電力変換装置に余剰電力を供給する。

連系制御装置は、電力系統が非常時の場合に、充放電スタンドから供給できる電力が第１負荷の容量を超える場合、充放電スタンドから交直電力変換装置に余剰電力を供給する。これにより、電動自動車が駐車スペースに駐車し、稼働していない場合、電動自動車の電力を有効利用することができる。

本実施の形態の系統連系システムにおいて、前記連系制御装置は、前記電力系統が非常時の場合に、前記充放電スタンドから供給できる電力が前記第１負荷の容量未満の場合、前記充放電スタンド及び前記交直電力変換装置の両方から前記第１負荷に電力を供給する。

連系制御装置は、電力系統が非常時の場合に、充放電スタンドから供給できる電力が第１負荷の容量未満の場合、充放電スタンド及び交直電力変換装置の両方から第１負荷に電力を供給する。これにより、所要台数の電動自動車の全部又は一部が駐車スペースに駐車しておらず稼働中である場合、不足分の電力を交直電力変換装置から供給することができ、負荷に対して所要の電力を供給することができる。

本実施の形態の系統連系システムは、前記充放電スタンドによる電動自動車のバッテリの充放電に関する情報を通知する通知部を備える。

通知部は、充放電スタンドによる電動自動車のバッテリの充放電に関する情報を通知する。通知部は、例えば、充放電スタンドに設けることができ、表示パネル又は表示灯でもよく、あるいは無線通信を介して、ユーザ又は管理者などが使用する端末装置へ通知してもよい。これにより、電動自動車の充放電に関する情報をタイムリーに把握することができる。

本実施の形態の系統連系システムにおいて、前記連系制御装置は、前記電力系統が正常時であって、充電モードに設定されている場合、前記充放電スタンドにより電動自動車を充電する。

連系制御装置は、電力系統が正常時であって、充電モードに設定されている場合、充放電スタンドにより電動自動車を充電する。これにより、電動自動車の急速充放電スタンドとして利用することができる。

本実施の形態の系統連系システムにおいて、前記連系制御装置は、前記電力系統が正常時であって、エネマネモードに設定された状態で、所定箇所の受電点電力が閾値以上である場合、前記充放電スタンドから前記第１負荷及び第２負荷に電力を供給し、あるいは、前記交直電力変換装置から前記第１負荷及び第２負荷に電力を供給する。

連系制御装置は、電力系統が正常時であって、エネマネモードに設定された状態で、所定箇所の受電点電力が閾値以上である場合、充放電スタンドから第１負荷及び第２負荷に電力を供給し、あるいは、交直電力変換装置から第１負荷及び第２負荷に電力を供給する。これにより、電力のピークカット運転が可能になる。

本実施の形態の系統連系システムにおいて、前記連系制御装置は、前記電力系統が復電した場合、前記充放電スタンド又は前記交直電力変換装置の少なくとも一方から前記第１負荷に供給する電力を、無瞬断で前記商用電源からの電力に切り替える。

連系制御装置は、電力系統が復電した場合、充放電スタンド又は交直電力変換装置の少なくとも一方から第１負荷に供給する電力を、無瞬断で商用電源からの電力に切り替える。無瞬断切替は、例えば、商用電源の位相に交直電力変換装置が出力する交流の位相が同期したときに、商用電源を投入することにより、災害時から復帰したときに、第１負荷に対して安定した電力を供給することができる。

本実施の形態の系統連系システムは、事業継続計画用に用いられる。

これにより、系統連系システムを、事業継続計画（ＢＣＰ）のための機器として提供することができる。

なお、前述の実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせることができる。

１ 基礎
１０ 蓄電池盤
１１ 蓄電池
２０ 電力変換盤
２１ 蓄電池ＰＣＳ
３０ 連系盤
３２ ＶＣＢ
３３ 変圧器
３６ 連系制御装置
４１、４２、４３、４４、４５ 充放電スタンド
５１、５２、５３、５４、５５ 電動自動車
９０装飾壁
９１、９２、９３ 出入口
９４、９５ 開口
１０１、１０２ 端子台
１２５、２１５ 吸排気口
３１１、３１２ 開閉扉

Claims (12)

1. 商用電源を有する電力系統との系統連系システムであって、
   駐車場に設置された蓄電池、該蓄電池用の交直電力変換装置、電動自動車用の充放電スタンド、及び連系制御装置を備え、
   前記連系制御装置は、
   前記電力系統が非常時には、前記充放電スタンド又は前記交直電力変換装置の少なくとも一方から第１負荷に電力を供給する系統連系システム。
2. 前記商用電源と前記第１負荷との間の電路を開閉する開閉部を備え、
   前記電力系統が非常時には、前記開閉部を開いて前記商用電源と前記第１負荷とを切り離す請求項１に記載の系統連系システム。
3. 前記電力系統が正常時には、前記商用電源から前記第１負荷及び前記第１負荷と異なる第２負荷に電力を供給する請求項１又は請求項２に記載の系統連系システム。
4. 前記商用電源側に接続される第１巻線と、前記交直電力変換装置側に接続される第２巻線と、前記充放電スタンド側に接続される第３巻線とを有する３巻線変圧器を有する連系盤を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の系統連系システム。
5. 前記連系制御装置は、
   前記電力系統が非常時の場合に、前記充放電スタンドから供給できる電力が前記第１負荷の容量を超える場合、前記充放電スタンドから前記交直電力変換装置に余剰電力を供給する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の系統連系システム。
6. 前記連系制御装置は、
   前記電力系統が非常時の場合に、前記充放電スタンドから供給できる電力が前記第１負荷の容量未満の場合、前記充放電スタンド及び前記交直電力変換装置の両方から前記第１負荷に電力を供給する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の系統連系システム。
7. 前記充放電スタンドによる電動自動車のバッテリの充放電に関する情報を通知する通知部を備える請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の系統連系システム。
8. 前記連系制御装置は、
   前記電力系統が正常時であって、充電モードに設定されている場合、前記充放電スタンドにより電動自動車を充電する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の系統連系システム。
9. 前記連系制御装置は、
   前記電力系統が正常時であって、エネマネモードに設定された状態で、所定箇所の受電点電力が閾値以上である場合、前記充放電スタンドから前記第１負荷及び第２負荷に電力を供給し、あるいは、前記交直電力変換装置から前記第１負荷及び第２負荷に電力を供給する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の系統連系システム。
10. 前記連系制御装置は、
    前記電力系統が復電した場合、前記充放電スタンド又は前記交直電力変換装置の少なくとも一方から前記第１負荷に供給する電力を、無瞬断で前記商用電源からの電力に切り替える請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の系統連系システム。
11. 事業継続計画用に用いられる請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の系統連系システム。
12. 電力系統との系統連系方法であって、
    駐車場に設置された蓄電池、該蓄電池用の交直電力変換装置、電動自動車用の充放電スタンド、及び連系制御装置を備え、
    前記電力系統が非常時には、前記充放電スタンド又は前記交直電力変換装置の少なくとも一方から第１負荷に電力を供給する系統連系方法。

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