JP2020061850A - 発電制御システム、発電制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】自家発電システムに系統連系された一般商用電力系統を確実に保護しつつ、発電システムの利用効率を向上させること。【解決手段】自家消費型太陽光発電システム１は、商用電力系統ＣＰＳからの買取電力量値を監視し、買取電力量値が所定の閾値以上に維持されるように発電ユニット３０から受電装置１０に供給する発電電力量を調整する。また、供給量の調整が追いつかず、所定時間以上逆潮が生じた場合や自家消費型太陽光発電システム１において地絡等の異常が発生した場合及び停電が発生した場合に発電ユニット３０を商用電力系統ＣＰＳから解列させる。【選択図】図１

Description

本発明は、発電制御システム、発電制御方法及びプログラムに関する。

近年、地震等の各種災害に備えるため、工場、病院、ビル、又は、その他の施設（以下、「需要施設」という。）に太陽光発電などの自家発電システム（以下「発電システム」という。）を設けることが増えている。

この種の発電システムにおいては、日射量等に応じて、時々刻々と発電電力量が変動するため、上記のような各需要施設内において消費される電力量よりも多くの電力が発電されて余剰電力が生じる可能性があり、この種の余剰電力を有効活用することが望まれている。

そこで、上記のような各需要施設に設置された発電システムの系統と、電力会社などの電力供給元から購入する際に用いる商用電力系統と、を系統連系させるとともに、発電システムにおいて発電された電力の余剰分（すなわち、余剰電力）を自家発電システムから商用電力系統に逆潮（逆潮流とも呼ばれる。）させて、当該余剰電力を電力会社に販売する（売電とも呼ばれる。）ことが一般に行われている。

一方、自家発電システムと商用電力系統を系統連系させた場合には、発電システム側において発生した地絡等の異常が、商用電力系統側に波及することを防止する必要性がある。

特に、商用電力系統側において停電が発生した状態で、発電システムからの逆潮が生じてしまうと、商用電力系統において保安員等が感電する可能性も生じる。

このため、最近では、発電システムにおいて発生した地絡等の異常や停電の発生を検知し、自動的に自家発電システムを商用電力系統から解列して、商用電力系統を保護する機能を有する発電システムが提案されている（例えば、特許文献１）。

他方、売電を行う需要施設も急増して商用電力系統の送電キャパシティが逼迫し始めており、商用電力系統の送電キャパシティを超えた電力が自家発電システム側から商用電力系統側に逆潮してしまうと、商用電力系統側において停電等の異常が発生する原因となる。

そして、電力会社は、自社の送電キャパシティに合わせて電力の買い取り量を制限する傾向にあり、今後は売電及び逆潮自体が全面的に認められなくなる事態も想定される。

このため、最近では、逆潮を認めない契約（「逆潮なしの契約」とも呼ばれる。）に基づき、商用電力系統に系統連系した発電システムを設置する需要施設に対しては、発電システムに逆電力継電器（リレー）の設置を義務付け、自家発電システムから商用電力系統への逆潮が発生した場合に、当該逆電力継電器により逆潮を検知して、自家発電システムを商用電力系統から解列し、逆潮を防止する措置を講ずることが義務付けられている（例えば、非特許文献１）。

特許３３６３３５４号公報

一般社団法人日本電気協会系統連系専門部会「系統連系規程 ＪＥＡＣ９７０１−２０１２（２０１３）」，日本電気技術規格委員会

しかしながら、上記特許文献１に記載の方法であっては、自家発電システムにおいて発生した異常や停電時に逆潮が発生することを防止できるものの、需要施設における消費電力量や発電電力量は、常時変動するものであるため、これらのリアルタイムな変化に応じて逆潮を防止することが難しい。

また、非特許文献１に記載の方法であっては、逆電力継電器により逆潮が検知された場合に、発電システムを商用電力系統から解列してしまうので、自家発電システム自体が停止してしまう。

このため、非特許文献１に記載の方法であっては、停止している期間中、発電システムで発電された電力を需要施設内において利用できないだけでなく、発電システムを構成するパワーコンディショナ等の再復帰等にある程度の時間が必要となるため、発電システムの利用効率を向上させることが難しい。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、逆潮が生じた場合であっても、自家発電システムに系統連系された一般商用電力系統を確実に保護しつつ、発電システムの利用効率を向上させることが可能な発電システム及び発電制御装置を提供することにある。

（１）上述した課題を解決するため、本発明は、
電力供給元から電力が供給される供給電力系統に系統連系され、かつ、自家発電された発電電力の供給制御を行う発電制御システムであって、
前記システムの正常動作時に、前記供給電力系統から供給される供給電力及び電力を発電させる発電ユニットから供給される発電の双方を混在させて受電手段に受電させる受電制御手段と、
前記供給電力系統から前記受電手段に供給中の供給電力の電力量を買取電力量として検出する第１電力量検出手段と、
前記発電ユニットから前記受電手段に供給中の発電電力の供給量を発電電力量として検出する第２電力量検出手段と、
前記正常動作時に、前記検出された買取電力量に基づいて、前記発電ユニットから前記受電手段に供給される前記発電電力の供給量を制御し、一定量以上の前記買取電力量を前記受電手段に供給させる供給制御手段と、
前記発電ユニットから前記受電手段に対する前記発電電力の供給中に、当該発電ユニットから前記供給電力系統への前記発電電力の逆潮を検知する逆潮検知手段と、
を備え、
前記供給制御手段が、
前記発電電力の逆潮が検知された場合又は当該逆潮が検知されて所与の第１条件を具備した場合には、前記システムが異常動作であると判断し、前記発電ユニットからの発電電力の供給を停止する構成を有している。

この構成により、本発明は、システムの正常時に買取電力量が閾値以下とならないように発電電力量を調整することができるので、発電ユニットにおいて余剰電力が発生したとしても、逆潮など供給電力系統に消費電力量以上の発電電力が供給されることを防止することができる。

したがって、本発明は、システムの不具合を防止しつつ、逆潮などにより商用電力系統から発電システムを解列及び停止させることなく、発電電力の利用効率を向上させることができる。

また、本発明は、発電電力の供給量を制御したにも関わらず、発電電力の供給量の制御が追いつかず、逆潮が生じ、かつ、第１条件（例えば、逆潮の発生状態が所定時間以上継続するなどの条件）を満たした場合に、異常動作が発生したものと判断して、発電ユニットを商用電力系統などの供給電力系統から解列させることができるので、確実に逆潮を防止して、商用電力系統を保護することができる。

（２）また、本発明は、
前記供給制御手段が、
前記システムの正常動作時であって前記発電ユニットが発電中の場合には、前記発電電力の前記受電手段への供給を継続して実行する制御を行う、構成を有している。

この構成により、本発明は、逆潮などによる商用電力系統から発電システムを解列及び停止させることなく、発電電力の利用効率を向上させることができる。

（３）また、本発明は、
前記供給制御手段が、
前記異常動作時に所与の第２条件を具備した場合には、前記発電ユニットからの発電電力の供給を再開する、構成を有している。

この構成により、本発明は、発電ユニットの供給電力系統からの解列後、発電電力供給量の制御が追いついた時点において発電ユニットを自動的に再度供給電力系統に系統連系させることができるので、発電電力の利用効率を向上させることができる。

（４）また、本発明は、
前記発電ユニットから前記受電手段に対する前記発電電力の供給中に、前記供給電力系統から供給の停止、又は、当該発電ユニットの異常を検出する異常検出手段を更に備え、
前記供給制御手段が、
前記供給電力系統から供給の停止、又は、当該発電ユニットの異常が検出された場合には、前記発電ユニットからの発電電力の供給を停止する、構成を有している。

この構成により、本発明の発電システムは、発電システムにおいて発生した地絡等の異常が商用電力系統などの供給電力系統に波及することを確実に防止することができるとともに、供給電力系統における停電の発生中に逆潮が生じることを防止することができる。

（５）また、本発明は、
前記発電ユニットが、
前記発電された発電電力を所定の周波数の交流に変換するインバータを有しており、
前記供給制御手段が、
前記インバータを制御することによって、前記発電ユニットから前記受電手段に供給される前記発電電力の供給量を制御する、構成を有している。

この構成により、本発明は、直接発電ユニットを制御することができるので、簡易な構成によって逆潮などの不具合を確実に防止することができる。

（６）また、本発明は、
前記発電ユニットが
複数の単位発電ユニットにより構成されるとともに、
前記供給制御手段が、
前記受電手段に発電電力を供給する発電電力供給ラインと、各単位発電ユニットと、の間にそれぞれ設けられ、当該各単位発電ユニットからの発電電力の出力の有無をそれぞれ制御する複数の開閉器を有し、
各開閉器を制御することによって、前記発電ユニットから前記受電手段に供給される前記発電電力の供給量を制御する、構成を有している。

この構成により、本発明の発電システムは、特別な制御装置を利用することなく、簡易な構成によって逆潮などの不具合を確実に防止することができる。

（７）また、本発明は、
前記供給制御手段が、
前記受電手段に発電電力を供給する発電電力供給ラインと、前記発電ユニットから予め定められた一部の発電電力量をそれぞれ出力する複数の出力ラインと、の間にそれぞれ設けられ、当該各出力ラインからの一部の発電電力の出力の有無をそれぞれ制御する複数の開閉器を有し、
各開閉器を制御することによって、前記発電ユニットから前記受電手段に供給される前記発電電力の供給量を制御する、構成を有している。

この構成により、本発明の発電システムは、特別な制御装置を利用することなく、簡易な構成によって逆潮などの不具合を確実に防止することができる。

（８）また、本発明は、
前記供給制御手段が、
前記発電ユニットによって発電された電力を蓄電するとともに、蓄電された電力を前記受電手段に供給する蓄電手段を制御する、構成を有している。

この構成により、本発明の発電システムは、発電電力量が多い時にバッテリー等の蓄電手段に電力を充電して、発電電力量が少ない時に利用することができるので、発電システムの利用効率をさらに向上させることができる。

（９）また、本発明は、前記発電ユニットを更に備える、構成を有してもよく、発電ユニットまで含めたシステムを一括して管理することができる。

（１０）また、上述した課題を解決するため、本発明は、本発明の発電制御装置は、
電力供給元から電力が供給される供給電力系統に系統連系され、かつ、自家発電された発電電力の供給制御を行う発電制御方法であって、
前記システムの正常動作時に、前記供給電力系統から供給される供給電力及び電力を発電させる発電ユニットから供給される発電の双方を混在させて受電手段に受電させる場合において、
前記供給電力系統から前記受電手段に供給中の供給電力の電力量を買取電力量として検出するステップと、
前記発電ユニットから前記受電手段に供給中の発電電力の供給量を発電電力量として検出するステップと、
前記正常動作時に、前記検出された買取電力量に基づいて、前記発電ユニットから前記受電手段に供給される前記発電電力の供給量を制御し、一定量以上の前記買取電力量を前記受電手段に供給させるステップと、
前記発電ユニットから前記受電手段に対する前記発電電力の供給中に、当該発電ユニットから前記供給電力系統への前記発電電力の逆潮を検知するステップと、
前記発電電力の逆潮が検知された場合又は当該逆潮が検知されて所与の第１条件を具備した場合には、前記システムが異常動作であると判断し、前記発電ユニットからの発電電力の供給を停止するステップと、
を含む、構成を有している。

この構成により、本発明は、システムの正常時に買取電力量が閾値以下とならないように発電電力量を調整することができるので、発電ユニットにおいて余剰電力が発生したとしても、逆潮など供給電力系統に消費電力量以上の発電電力が供給されることを防止することができる。

したがって、本発明は、システムの不具合を防止しつつ、逆潮などにより商用電力系統から発電システムを解列及び停止させることなく、発電電力の利用効率を向上させることができる。

また、本発明は、発電電力の供給量を制御したにも関わらず、発電電力の供給量の制御が追いつかず、逆潮が生じ、かつ、第１条件（例えば、逆潮の発生状態が所定時間以上継続するなどの条件）を満たした場合に異常動作が発生したものと判断して、発電ユニットを商用電力系統などの供給電力系統から解列させることができるので、確実に逆潮を防止して、商用電力系統を確実に保護することができる。

（１１）また、上述した課題を解決するため、本発明は、
電力供給元から電力が供給される供給電力系統に系統連系され、かつ、自家発電された発電電力の供給制御を行うプログラムであって、
前記システムの正常動作時に、前記供給電力系統から供給される供給電力及び電力を発電させる発電ユニットから供給される発電の双方を混在させて受電手段に受電させる場合において、
前記供給電力系統から前記受電手段に供給中の供給電力の電力量を買取電力量として検出する第１電力量検出手段、
前記発電ユニットから前記受電手段に供給中の発電電力の供給量を発電電力量として検出する第２電力量検出手段、及び、
前記正常動作時に、前記検出された買取電力量に基づいて、前記発電ユニットから前記受電手段に供給される前記発電電力の供給量を制御し、一定量以上の前記買取電力量を前記受電手段に供給させる供給制御手段、
前記発電ユニットから前記受電手段に対する前記発電電力の供給中に、当該発電ユニットから前記供給電力系統への前記発電電力の逆潮を検知する逆潮検知手段、
として発電制御システムを機能させ、
前記供給制御手段が、
前記発電電力の逆潮が検知された場合又は当該逆潮が検知されて所与の第１条件を具備した場合には、前記システムが異常動作であると判断し、前記発電ユニットからの発電電力の供給を停止する、構成を有している。

この構成により、本発明は、システムの正常時に買取電力量が閾値以下とならないように発電電力量を調整することができるので、発電ユニットにおいて余剰電力が発生したとしても、逆潮など供給電力系統に消費電力量以上の発電電力が供給されることを防止することができる。

したがって、本発明は、システムの不具合を防止しつつ、逆潮などにより商用電力系統から発電システムを解列及び停止させることなく、発電電力の利用効率を向上させることができる。

また、本発明は、発電電力の供給量を制御したにも関わらず、発電電力の供給量の制御が追いつかず、逆潮が生じ、かつ、第１条件（例えば、逆潮の発生状態が所定時間以上継続するなどの条件）を満たした場合に、異常動作が発生したものと判断して、発電ユニットを商用電力系統などの供給電力系統から解列させることができるので、確実に逆潮を防止して、商用電力系統を保護することができる。

本発明の第１実施形態における自家消費太陽光発電システムの一構成例を示すブロック図である。 従来の太陽光発電システムにおける未調整発電電力量、調整済発電電力量、及び、買取電力量と、需要施設の消費電力量との関係を示すタイミングチャートである。 第１実施形態の自家消費型太陽光発電システムにおける未調整発電電力量、調整済発電電力量、及び、買取電力量と、需要施設の消費電力量と、の関係を示すタイミングチャートである。 第１実施形態の自家消費型発電太陽光発電システムにおいて地絡等の異常が検知された際の動作を示すタイミングチャートである。 第１実施形態の自家消費型発電太陽光発電システムにおいて商用電力系統における停電が検知された際の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態における自家消費型太陽光発電システムの一構成例を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態における自家消費型太陽光発電システムの一構成例を示すブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。

なお、以下の実施形態は、供給電力系統である商用電力系統により供給される商用電力（以下、「供給電力」ともいう。）を利用する需要施設に設置され、当該需要施設内において消費される電力の一部を、太陽光を用いて発電する自家消費型太陽光発電システムに対して本発明の発電制御システムなどを適用した場合の実施形態である。

また、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の必須構成要素であるとは限らない。

［Ａ］第１実施形態
［Ａ．１］自家消費型太陽光発電システムの構成及び概要
まず、図１を用いて、本発明の第１実施形態における自家消費型太陽光発電システム１の構成及び概要について説明する。なお、図１は、第１実施形態の自家消費型太陽光発電システム１の一構成例を示すシステム構成図である。

（概要構成）
本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、複数のソーラーパネル（以下、「ソーラーパネル」という。）ＳＰを有し、当該複数のソーラーパネルＳＰによって得られた電力を需要施設内に供給しつつ、商用電力系統ＣＰＳを介してその不足分を外部から買い取り、当該需要施設内に設置された各電気機器などの受電手段を可動させるシステムである。

特に、自家消費型太陽光発電システム１は、商用電力系統ＣＰＳより供給される三相交流の商用電力を利用（消費）しつつ、太陽光発電を行う需要施設に設置されている。

そして、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、
（１）需要施設内の消費電力量を監視し、日射量が増加した場合であってもソーラーパネルＳＰから供給される発電電力の供給量が常に消費電力量以下に維持されるように調整し、商用電力系統ＣＰＳに対する逆潮の発生を防止する機能（以下、「発電電力量調整機能」という。）、
（２）発電電力量調整機能によっても逆潮を防止できない場合に、ソーラーパネルＳＰから供給される発電を商用電力系統ＣＰＳから解列して商用電力系統ＣＰＳに対する逆潮を完全に遮断する機能（以下、「逆潮時解列機能」という。）、及び、
（３）地絡などの異常、及び、商用電力系統ＣＰＳにおいて発生した停電を検知した場合に、ソーラーパネルＳＰから供給される電力を商用電力系統ＣＰＳから解列することで逆潮を防止する機能（以下、「異常発生時解列機能」及び「停電時解列機能」という。）
を有している。

このような各機能を実行するため、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、商用電力系統ＣＰＳに接続され、需要施設内の各機器への商用電力の供給を制御する受電装置１０と、太陽光発電を行う発電ユニット３０と、発電電力供給ラインＰＳＬを介して、発電ユニット３０によって発電された発電電力を受電装置１０に供給制御する交流集電制御装置２０と、を有している。

受電装置１０は、商用電力系統ＣＰＳに、気中負荷開閉器ＰＡＳを介して接続させ、当該三相交流の商用電力（例えば、６．６ｋＶ）を所定の電圧（例えば、２１０Ｖ〜１０５Ｖ程度）に降圧させる構成を有している。

そして、受電装置１０は、降圧させた商用電力を、需要施設内の電灯ＥＬ、及び、需要施設内の各所に設けられた複数の配線用差込接続器（以下、「電気コンセント」という。）ＰＳＳと、電気コンセントＰＳＳに接続された図示せぬ電気機器（例えば、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の一般的な電気機器、コンピュータ断層撮像装置及びＸ線撮像装置など）と、を含む受電手段に供給する構成を有している。

交流集電制御装置２０は、受電装置１０に対し、発電電力供給ラインＰＳＬを介して発電ユニット３０において発電された発電電力の供給制御を実行する構成を有している。

そして、交流集電制御装置２０は、発電ユニット３０によって発電された発電電力の供給制御を実行し、正常動作時においては、発電ユニット３０において発電された発電電力を、需要施設内の電気コンセントＰＳＳ、電灯ＥＬ、及び、各電気機器に供給する構成を有している。

発電ユニット３０は、複数のソーラーパネルＳＰ及び交流集電制御装置２０の発電電力供給ラインＰＳＬに接続され、各ソーラーパネルＳＰにより発電された直流の発電電力を例えば２００Ｖ、５０Ｈｚの三相交流電力に変換し、発電電力供給ラインＰＳＬに出力する構成を有している。

なお、本実施形態において需要施設内に設置される各種の電気機器は、電気コンセントＰＳＳを介して接続されて給電されてもよいし、当該電気コンセントＰＳＳを介さず、受電装置１０の電力供給ラインに直接接続して、電力供給ラインから直接給電されてもよい。

また、以下においては、説明を明確化するため、発電電力量調整機能を作動させずに発電ユニット３０により発電される発電量（すなわち、日射量に応じて変化する発電ユニット３０の発電量）を「未調整発電量」、発電電力量調整機能により供給量を調整しつつ、受電装置１０に供給される発電電力の電力量を「調整済発電電力量」と呼び、両者を区別することとする。

（発電電力量調整機能）
通常、商用電力系統ＣＰＳにおける送電キャパシティを超えた電力が発電ユニット３０側から商用電力系統ＣＰＳ側に逆潮した場合には、当該商用電力系統ＣＰＳにおいて停電等の異常が生じる場合がある。

基本的には、商用電力系統ＣＰＳに系統連系された発電システムは、発電電力が需要施設内における消費電力量よりも小さければ全ての発電電力が需要施設内にて消費される（すなわち、自家消費される）ため、逆潮が生じないのに対し、発電ユニット３０から供給される発電電力の供給量が消費電力量を上回ると、その差分の余剰電力が商用電力系統側に逆潮することになる。

また、太陽光発電の場合には、発電電力量が日射量に依存するため、日射量が変動すると、発電される電力量が増加して余剰電力が生じ、逆潮が発生する。

このため、電力会社などの電力供給元（以下、本実施形態においては、「電力会社」を用いて説明する。）と逆潮なしの契約を行っている需要施設においては、余剰電力が商用電力系統ＣＰＳに逆潮しないように何らかの方策を講じることが必須となる。

一方、このように発生する逆潮を防止するため、当該逆潮が生じた際に発電ユニット３０を受電装置１０から解列して、発電ユニット３０を完全に停止させることが可能である。

しかしながら、発電ユニット３０を完全停止させてしまうと、当該発電ユニット３０の利用効率を著しく低下させてしまうので、非常時以外はなるべく完全停止することを回避することが望ましい。

そこで、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、商用電力系統ＣＰＳから適切に供給電力が供給され、かつ、正常に発電ユニット３０が可動している正常動作時において、検出した買取電力量に基づいて、発電ユニット３０から電気機器などに供給される発電電力の供給量を制御し、一定量以上の買取電力量を当該電気機器に供給させるための制御を実行する構成を有している。

具体的には、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、
（１）システムの正常動作時に、商用電力系統ＣＰＳから供給される供給電力及び電力を発電させる発電ユニット３０から供給される発電の双方を混在させて受電手段に受電させ、
（２）商用電力系統ＣＰＳから受電手段に供給中の供給電力の電力量を買取電力量として検出し、
（３）発電ユニット３０から受電手段に供給中の発電電力の供給量を発電電力量として検出し、
（４）正常動作時に、検出された買取電力量に基づいて、発電ユニット３０から受電手段に供給される発電電力の供給量を制御し、一定量以上の買取電力量を受電手段に供給させる、
構成を有している。

そして、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、システムの正常動作時であって発電ユニット３０が発電中の場合には、発電電力の受電手段への供給を継続して実行する、構成を有している。

特に、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、発電ユニット３０が、発電した発電電力を所定の周波数の交流に変換するインバータ（後述するパワーコンディショナ）を有しており、自家消費型太陽光発電システム１は、当該インバータを制御することによって、発電ユニット３０から受電手段に供給される発電電力の供給量を制御する、構成を有している。

したがって、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、当該システムの正常動作時においては、発電ユニット３０から供給される発電電力量を消費電力量以下にすることができるので、受電装置１０において消費される消費電力量を超える発電ユニット３０における発電電力（余剰電力）の発生を防止し、商用電力系統に対する逆潮の発生を未然に、かつ、確実に防止することができるようになっている。

なお、実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、逆潮を防止するために発電ユニット３０を完全に停止させることなく、発電ユニット３０を常時可動させ続けることが可能な構成を有し、発電ユニット３０の利用効率を向上させることができるようになっている。

（逆潮時解列機能）
一方、上述の発電電力量調整機能によって発電電力量が消費電力量以下になるように調整を行った場合であっても、発電ユニット３０における何らかの異常等により発電電力量が急増し、自家消費型太陽光発電システム１から商用電力系統ＣＰＳへの逆潮が生じる可能性がある。

すなわち、発電電力供給量調整機能に基づいて発電電力供給量を調整させたとしても、余剰電力が発生することを完全に防止することができない場合がある。

また、実際には、一般的な自家消費型の太陽光発電システムにおいては、余剰電力を検出するための検出時間（通常、０．１秒〜５秒）程度の時間（以下、「逆潮許容時間」という。）内であれば、逆潮が許容されている場合も多い。

そこで、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、逆潮許容時間内における逆潮を許容しつつ、発電電力量調整機能による供給量の調整では逆潮許容時間を超える逆潮を防止できない場合に、商用電力系統ＣＰＳに対する逆潮を完全に遮断する逆潮時解列機能を有し、商用電力系統ＣＰＳを確実に保護することが可能な構成を有している。

すなわち、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、発電電力量調整機能による発電電力の供給量調整が追いつかない事態が発生した場合においても、余剰電力が逆潮することを確実に防止することが可能な構成を有している。

具体的には、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、発電ユニット３０から受電手段に発電電力の供給中に、当該発電ユニット３０から商用電力系統ＣＰＳへの発電電力の逆潮を検知した場合又は当該逆潮が検知されて所与の第１条件（例えば、逆潮を検出してから０．１秒〜５秒経過したこと）を具備した場合には、当該システムが動作異常であると判断し、発電ユニット３０からの発電電力の供給を停止する、構成を有している。

他方、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、発電電力量調整機能による発電電力量調整が追いつかず、自家消費型太陽光発電システム１から商用電力系統ＣＰＳへの逆潮が生じた場合には、発電電力供給量の調整が追いついた時点で、逆潮が生じなくなるため、その後に発電ユニット３０を商用電力系統ＣＰＳに再度系統連系させたとしても、商用電力系統ＣＰＳへの逆潮は生じない。

また、この場合には、発電電力量の調整が追いついた時点で、発電ユニット３０を商用電力系統ＣＰＳに再度系統連系させることによって、発電電力を需要施設において利用可能に復帰させることが、発電ユニット３０の利用効率を向上させる上で望ましい。

そこで、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、発電電力量の調整が追いつかずに逆潮が生じ、逆潮時解列機能により、発電ユニット３０を商用電力系統ＣＰＳから解列した場合には、所定時間経過後（例えば、１秒後）に自動的に発電ユニット３０と商用電力系統ＣＰＳを再度系統連系させる構成を有している。

具体的には、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、異常動作時に、所与の第２条件を具備した場合（例えば、発電ユニット３０を商用電力系統ＣＰＳから解列してから１秒後）には、発電ユニットからの発電電力の供給を再開する、構成を有している。

（異常発生時解列機能及び停電時解列機能）
通常、自家消費型の太陽光発電システムに系統連系された商用電力系統ＣＰＳを確実に保護するためには、太陽光発電システムによって発生した地絡などの異常を商用電力系統ＣＰＳ側に波及しないようにする必要性がある。

また、自家消費型の太陽光発電システムにおいては、地絡などの異常が発生している場合には、異常状態からの復旧に長時間を要する可能性が高い。

一方、商用電力系統ＣＰＳにおいて、停電が発生した場合には、商用電力系統ＣＰＳに対する逆潮を防止し、商用電力系統ＣＰＳにおける保安員等の安全性を確保することが重要となる。

また、商用電力系統ＣＰＳにおいて停電が発生した場合にも、停電が復旧するまで商用電力系統ＣＰＳに対する逆潮を防止することが必要になり、これらの期間は状況に応じて変化するので一概に設定できない。

そこで、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、発電ユニット３０が商用電力系統ＣＰＳから解列された場合には、需要家のオペレータにより所定の操作がなされるまで、第１電磁接触器２５０の開放状態を維持して、オペレータが、所定の操作を行った時点で第１電磁接触器２５０を再接続し、発電ユニット３０を商用電力系統ＣＰＳに再度系統連系させる構成を有している。

具体的には、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、発電ユニット３０から受電手段に発電電力の供給中に、商用電力系統ＣＰＳから供給の停止、又は、当該発電ユニット３０の異常を検出した場合には、発電ユニット３０からの発電電力の供給を停止する、構成を有している。

そして、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、システム側において発生した異常が商用電力系統ＣＰＳに波及することを確実に防止することができるとともに、商用電力系統ＣＰＳを確実に保護すること、及び、停電中における保安員等の安全を確実に確保することができるようになっている。

なお、オペレータが行う操作の内容については、任意であり、例えば、交流集電制御装置２０に第１電磁接触器２５０の再接続用の復旧ボタン（図示しない）を設け、当該復旧ボタンをオペレータが手動で操作することにより、第１電磁接触器２５０を再接続するようにしてもよい。

また、この場合には、オペレータが、異常や停電の復旧を各種の計器（例えば、電圧計や電流計）を用いて確認し、復旧の確認後に復旧ボタンを操作するようにすればよい。

［Ａ．２］受電装置
次に、本実施形態の受電装置１０について説明する。

本実施形態の受電装置１０は、図１に示すように、商用電力系統ＣＰＳ（具体的には、商用電力系統ＣＰＳに接続された気中負荷開閉器ＰＡＳ）から供給される電力（以下、「供給電力」という。）の電力量の値（以下、「買取電力量値」という。）Ｘをリアルアイムに検出する買取電力量計１１０と、商用電力系統ＣＰＳに接続された供給電力を変圧及び変流し、買取電力量値を検出する際に用いる計器用変圧変流器ＶＣＴと、を備えている。

そして、受電装置１０は、無負荷時に電圧の開閉をし、需要施設内の電気コンセントＰＳＳなどの負荷側へ供給する電力（供給電力及び発電電力）を切り替える断路器ＤＳと、異常時における上流の商用電力系統ＣＰＳへの影響を遮断し、かつ、下流に接続された需要施設内の電気コンセントＰＳＳなどの負荷側を保護する真空遮断器ＶＣＢと、を備えている。

また、受電装置１０は、真空遮断器ＶＣＢの二次側に接続され、供給電力における電流を小電流に変換する変流器ＣＴ１０と、当該変換された小電流に対して電流が整定値を超えたときに継電器として動作する過電流継電器ＯＣＲと、当該過電流継電器ＯＣＲに接続され、需要施設内の電気コンセントＰＳＳなどに供給される電力量（すなわち、買取電力量値Ｘ）を示す検査信号を交流集電制御装置２０に供給する電力計１２０と、を備えている。

さらに、受電装置１０は、断路器ＤＳの二次側に接続され、供給電力に対して変圧を行う計器用変圧器ＶＴと、計器用変圧器ＶＴの出力及び過電流継電器ＯＣＲの出力に接続され、それぞれ出力された三相交流の電流を一括して小電流に変換する零相変流器ＺＣＴと、計器用変圧器ＶＴの出力及び過電流継電器ＯＣＲの出力に基づいて逆潮を検出して発電ユニット３０を商用電力系統ＣＰＳからの解列を制御するために用いる逆電力継電器ＲＰＲと、を備えている。

特に、計器用変圧変流器ＶＣＴの一次側には、気中負荷開閉器ＰＡＳ（例えば、７．２ＶＡ）を介して商用電力系統ＣＰＳが接続されるとともに、当該計器用変圧変流器ＶＣＴの二次側には、断路器ＤＳ（例えば、７．２ｋＶＡ）の一次側が接続される。

また、断路器ＤＳの二次側には、真空遮断器ＶＣＢ（例えば、７．２ｋＶＡ）の一次側及び計器用変圧器ＶＴの一次側が並列に接続されている。

真空遮断器ＶＣＢの二次側には、変流器ＣＴ１０の一次側が接続されるとともに、変流器ＣＴ１０には、図示しない電流試験用端子を介して、過電流継電器ＯＣＲに接続されている。

また、計器用変圧器ＶＴには、図示しない端子を介して、零相変流器ＺＣＴが接続され、当該零相変流器ＺＣＴには、逆電力継電器ＲＰＲが接続されるとともに、この逆電力継電器ＲＰＲと並列に電圧計及び電流計が接続されている。

電力計１２０は、一般的な電力計によって構成されていてもよいし、マルチメータによって構成されていてもよい。

逆電力継電器ＲＰＲは、零相変流器ＺＣＴから供給される信号の逆電力要素を検知するとともに、逆電力要素の検知時には、交流集電制御装置２０（具体的には、出力制御部２１０）に逆潮検知信号を出力する。

すなわち、逆電力継電器ＲＰＲは、発電電力量調整機能による発電電力の供給量調整が追いつかない事態が発生した場合において余剰電力が逆潮することを確実に防止し、発電ユニット３０を商用電力系統ＣＰＳから解列させるため、商用電力系統ＣＰＳに余剰電力が逆電力継電器ＲＰＲの逆潮検知時間以上逆潮した場合に、逆電力要素を検知し、交流集電制御装置２０に当該検知した逆潮検知信号を出力する。

なお、例えば、本実施形態の電力計１２０は、本発明の「第１電力量検出手段」を構成し、逆電力継電器ＲＰＲは、例えば、本発明の「逆潮検知手段」を構成する。

一方、受電装置１０は、商用電力系統ＣＰＳから供給される供給電力を、電気コンセントＰＳＳや図示せぬ電気機器などに供給するための三相又は単相の交流電力（例えば、２１０Ｖ〜１０５Ｖ）に変換する複数の電力回路用変圧器（以下、「変圧器」という。）１３０と、各変圧器１３０の上流に設けられ、負荷側にて発生した異常が発生した場合に上流の回路との接続を遮断する複数の高圧負荷開閉器ＬＢＳと、を備えている。

そして、受電装置１０は、変圧器１３０毎に、並列に接続された電圧計及び電流計と、並列に接続され、変圧器１３０から供給される電力を所定の電流値に変換する変流器ＣＴ２０と、変流器ＣＴ２０に対して直列に接続され、負荷側に異常な過電流が流れたときに商用電力系統ＣＰＳから供給される供給電力を遮断するブレーカ（配線用遮断器）Ｂと、各ブレーカＢに接続された電灯ＥＬ及び複数の電気コンセントＰＳＳと、を備えている。

また、受電装置１０は、高圧負荷開閉器ＬＢＳにおける地絡を検出するコンデンサ形零相電圧検出装置ＺＰＤと、当該コンデンサ形零相電圧検出装置ＺＰＤにおける地絡電圧要素の検知状態に基づいて交流集電制御装置２０を制御する地絡過電圧継電器ＯＶＧＲと、を備えている。

さらに、受電装置１０は、各電気コンセントＰＳＳ及び電灯ＥＬと並列に設けられた漏電遮断器ＥＬＣＢを備え、発電ユニット３０によって発電された発電電力を、発電電力供給ラインＰＳＬを介して、電灯ＥＬ及び複数の電気コンセントＰＳＳに供給する構成を有している。

特に、コンデンサ形零相電圧検出装置ＺＰＤは、真空遮断器ＶＣＢの二次側に高圧負荷開閉器ＬＢＳと並列に接続されている。

また、地絡過電圧継電器ＯＶＧＲは、コンデンサ形零相電圧検出装置ＺＰＤの二次側に接続されている。

そして、地絡過電圧継電器ＯＶＧＲは、コンデンサ形零相電圧検出装置ＺＰＤにより検出された零相の入力電圧が整定値を越えると動作時限タイマを起動し、所定時間（例えば、０．１〜５秒）経過後に、発電ユニット３０を商用電力系統ＣＰＳから解列させるための地絡検知信号を交流集電制御装置２０（具体的には、出力制御部２１０）に出力する。

なお、例えば、本実施形態の地絡過電圧継電器ＯＶＧＲは、本発明の異常検出手段を構成する。

［Ａ．３］交流集電制御装置
［Ａ．３．１］構成
次に、本実施形態の交流集電制御装置２０について説明する。

本実施形態の交流集電制御装置２０は、供給電力及び発電電力の出力制御を行う出力制御部２１０と、発電ユニット３０の発電状況を監視する監視制御部２２０と、備えている。

また、交流集電制御装置２０は、発電ユニット３０から出力された発電電力の発電電力供給ラインＰＳＬへの出力遮断を制御する配線用遮断器（以下、「第１配線用遮断器」という。）ＭＣＣＢ１０と、ソーラーパネルＳＰ毎に設けられ、各ソーラーパネルＳＰからの発電電力の発電電力供給ラインＰＳＬへの出力遮断を制御する複数の配線用遮断器（以下、「第２配線用遮断器」という。）ＭＣＣＢ２０と、発電電力供給ラインＰＳＬに対して直列に設けられ、漏電遮断器ＥＬＣＢに接続される配線用遮断器（以下、「第３配線用遮断器」という。）ＭＣＣＢ３０と、出力制御部２１０及び監視制御部２２０に供給する電力の制御を行う各配線用遮断器（以下、「第４配線用遮断器」という。）ＭＣＣＢ４０と、を備えている。

そして、交流集電制御装置２０は、発電電力供給ラインＰＳＬと各第４配線用遮断器との間に設けられた変流器ＣＴ３０と、発電電力供給ラインＰＳＬ上であって最下流に設けられた発電電力量計２３０と、発電電力を降圧して適した電圧（例えば、１０５Ｖ−２１０Ｖ）を出力制御部２１０及び監視装置に供給するために用いる変圧器２４０と、発電ユニット３０を商用電力系統ＣＰＳから解列制御するために用いる第１電磁接触器２５０と、を備えている。

そして、交流集電制御装置２０は、第１電磁接触器２５０がＯＮの場合には、発電ユニット３０において発電された発電電力が発電電力供給ラインＰＳＬ及び漏電遮断器ＥＬＣＢを介して、需要施設内の電気コンセントＰＳＳ、電灯ＥＬ、及び、各電気機器に供給される構成を有している。

なお、第２配線用遮断器ＭＣＣＢ２０は、発電ユニット３０の各ソーラーパネルＳＰの出力（具体的には、後述する各パワーコンディショナＰＣＳを含む。）において、漏電等が発生した際に発電電力供給ラインＰＳＬへの出力を遮断するために用いられる。

また、本実施形態において、制御電源ラインＣＬ１及び監視装置電源ラインＣＬ２は、図示せぬ電源ラインを介して受電装置１０から監視制御部２２０及び出力制御部２１０を駆動させるための駆動用電力を供給するために用いられる。

発電電力量計２３０は、変流器ＣＴ３０の両端における電圧値及び電流値から発電ユニット３０から受電装置１０に供給される発電電力量をリアルタイムに検出する。

特に、発電電力量計２３０は、発電ユニット３０によって発電電力が受電装置１０に供給されている場合には、発電電力量調整機能によってより調整済発電電力量を検出し、発電ユニット３０が本システムから解列された場合には、逆潮時解列機能等により、電力量「０ｋＷ」を検出する。

なお、本実施形態の発電電力量計２３０は、例えば、本発明の「第２電力量検出手段」を構成する。

出力制御部２１０は、受電装置１０の逆電力継電器ＲＰＲ及び地絡過電圧継電器ＯＶＧＲに接続され、これらから供給された逆潮検知信号及び地絡検知信号に基づいて、第１電磁接触器２５０を制御し、逆潮時解列機能、異常時解列機能、及び、停電時解列機能を実現する。なお、第２配線用遮断機配線用遮断器ＭＣＣＢ２０を電磁接触器により構成し、出力制御部２１０が、これらを制御して、逆潮時解列機能、異常時解列機能及び停電時解列機能を実現するようにしてもよいが、本実施形態においては、第２配線用遮断機ＭＣＣＢ２０として、単純なブレーカを用い、出力制御部２１０が、第１電磁接触器２５０のみを制御し、発電ユニット３０の解列制御を実行するものとして説明を行う。

また、出力制御部２１０は、少なくとも交流不足電圧継電器２１１と、各異常を知らせる複数のランプ２１２、２１３及び２１４と、を有している。

特に、交流不足電圧継電器２１１は、制御電源ラインＣＬ１からの電力供給の有無に基づき、商用電力系統ＣＰＳにおいて発生した停電を検出する。

すなわち、交流不足電圧継電器２１１は、商用電力系統ＣＰＳにおいて停電が発生したことによって受電装置１０から制御電源ラインＣＬ１に対する電力供給が停止し、かつ、当該停止が所定時間（例えば、０．２〜２秒）経過した場合には、商用電力系統ＣＰＳおいて停電が発生したものと検知する。

また、出力制御部２１０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって構成されており、当該ＣＰＵによってアプリケーションプログラムを実行するなどによって各制御を実行する。

なお、本実施形態の出力制御部２１０の詳細については後述する。また、例えば、本実施形態の出力制御部２１０は、本発明の供給制御手段を構成し、特に、例えば、本実施形態の交流不足電圧継電器２１１は、地絡過電圧継電器ＯＶＧＲとともに、本発明の「異常検出手段」を構成する。

監視制御部２２０は、例えば、ＲＳ４８５等の通信インターフェースにより、発電ユニット３０（具体的には、各ソーラーパネルＳＰを駆動する各パワーコンディショナＰＣＳ）と通信接続される。

そして、監視制御部２２０は、需要施設における消費電力量に追随させて受電装置１０に供給する発電電力量をリアルタイムに変化させるため、及び、逆潮の発生を防止しつつ、発電ユニット３０の利用効率を向上させるため、電力計１２０から供給される検査信号に基づき、各ソーラーパネルＳＰ（具体的には、各パワーコンディショナＰＣＳ）を制御することによって、発電ユニット３０から受電装置１０に供給される発電電力量を調整し、発電電力量調整機能を実現する。

なお、本実施形態における監視制御部２２０の詳細については、後述する。また、例えば、本実施形態の監視制御部２２０は、本発明の「制御手段」を構成する。さらに、本実施形態においては、監視制御部２２０を交流集電制御装置２０内に設ける構成を採用することとしたが、監視制御部２２０は、交流集電制御装置２０と別の装置として設けるようにしてもよい。

［Ａ．３．２］制御装置
次に、本実施形態における出力制御部２１０について説明する。

出力制御部２１０は、
（１）受電装置１０側から逆潮検知信号が供給された場合には、第１電磁接触器２５０を開放させることにより発電ユニット３０を商用電力系統ＣＰＳから解列して、上記逆潮時解列機能を実現し、
（２）受電装置１０側から地絡検知信号が供給された場合には、第１電磁接触器２５０を開放させることにより発電ユニット３０を商用電力系統ＣＰＳから解列して、上記異常時解列機能を実現し、
（３）交流不足電圧継電器２１１により停電が検知された場合には、第１電磁接触器２５０を開放させることにより発電ユニット３０を商用電力系統ＣＰＳから解列して、上記停電時解列機能を実現する。

また、出力制御部２１０に設けられた各ランプ２１２、２１３及び２１４は、逆電力継電器ＲＰＲ及び地絡過電圧継電器ＯＶＧＲの各々により逆潮検知信号及び異常検知信号が供給された場合に点灯し、又は、交流不足電圧継電器２１１により停電が検知された場合に点灯し、オペレータに異常の発生を報知する。

なお、ランプの発光態様に関しては任意であり、例えば、本実施形態においては、通常運転中は、グリーンのランプ２１２、逆潮発生に伴う解列時及び地絡等の異常発生に伴う解列時は、オレンジのランプ２１３、停電発生に伴う解列時は、赤のランプ２１４を点灯させる。

一方、出力制御部２１０は、図示せぬ第１電磁接触器２５０の復帰ボタンを備えており、異常発生時及び停電発生時に、上記異常発生時解列機能及び停電時解列機能により、第１電磁接触器２５０が開放され、発電ユニット３０が商用電力系統ＣＰＳから解列された場合には、対応するランプ２１３及び２１４を点灯させ、オペレータに報知する。

［Ａ．３．３］監視装置
次に、本実施形態における監視制御部２２０について説明する。

監視制御部２２０は、買取電力量値Ｘを監視し、当該買取電力量値Ｘが所定の閾値αに基づく条件（例えば、Ｘ＜α）を具備した場合に、発電電力量を絞り込む調整を実行するため、発電ユニット３０（具体的には、各パワーコンディショナＰＣＳ）を制御する。

通常、発電電力の供給量が需要施設における消費電力量がよりも大きくなると、発電ユニット３０から供給される発電電力の全てを需要施設内で消費しきれず、一部が余剰電力として商用電力系統ＣＰＳに逆潮するので、電力計１２０により検出される買取電力量値Ｘは、負の値をとることになる。

したがって、電力計１２０から供給される検査信号を監視制御部２２０により監視して、買取電力量値Ｘが０ｋｗ以下にならないように発電ユニット３０を制御すれば、発電電力量を消費電力量以下に維持し、逆潮の発生を防止することができる。

一方、閾値αを０ｋＷに設定し、例えば、買取電力量値Ｘが０ｋＷ以下になった時点で発電電力量調整機能により発電電力量を絞り込む調整を実行する場合には、制御の揺らぎや瞬時的な発電電力量の増加などに起因して、発電電力量調整機能による調整が追いつかず、逆潮が発生する可能性も高くなる。

そして、このような状況によって逆潮発生に起因して上記逆潮時解列機能が作動すると、発電ユニット３０が商用電力系統ＣＰＳから解列され、発電ユニット３０が停止することとなり、発電ユニット３０の利用効率を向上させることが難しくなる。

そこで、本実施形態の監視制御部２２０は、発電電力量の調整の基準値である閾値αを０ｋＷではなく、プラスの電力量（例えば１０ｋＷ）を用いて発電電力量の調整に幅を持たせ、商用電力系統ＣＰＳへの逆潮を確実に防止することができるとともに、発電ユニット３０の利用効率を向上させるができるようになっている。

なお、本実施形態においては、発電ユニット３０の利用効率を考えなければ、閾値αは、０ｋＷ以上であってもよい。

具体的には、監視制御部２２０は、買取電力量値Ｘが１０ｋＷ以下になると、ＲＳ４８５により通信接続されたパワーコンディショナＰＣＳに制御信号を出力し、発電ユニット３０から発電電力供給ラインＰＳＬに出力される発電電力量を絞り込む制御を行う。

このとき、監視制御部２２０は、閾値αとなる１０ｋＷと検査信号により示される買取電力量値Ｘの差分（α−Ｘ）を算出し、当該算出された差分値分だけ、発電電力量が減少するようにパワーコンディショナＰＣＳを制御して、買取電力量Ｘが閾値α以下とならないように維持させる。

例えば、消費電力量が５０ｋＷに維持されている状態において、時刻や天候の変化に応じた日射量変化に応じて、発電電力量が３０ｋＷから４５ｋＷに上昇すると、消費電力量と発電電力量の差分値が２０ｋＷから５ｋＷに変化し、これに伴い、買取電力量値Ｘも２０ｋＷから５ｋＷまで低下する。

そして、監視制御部２２０は、発電電力量が４５ｋＷとなった状態が、所定時間（例えば、１秒間）継続した時点で、発電電力の供給量を絞り込むための制御を実行する。

すなわち、検知信号により示される買取電力量値Ｘが２０ｋＷから５ｋＷに変化するので、監視制御部２２０は、差分値が５ｋＷになってから、所定時間経過すると、発電ユニット３０における発電電力量である４５ｋＷから５ｋＷ分だけ供給量を減少させ、発電電力量が４０ｋＷ程度、買取電力量Ｘが１０ｋＷ程度となるように発電ユニット３０（具体的には、パワーコンディショナＰＣＳ）を制御する。

例えば、監視制御部２２０は、パワーコンディショナＰＣＳを制御し、発電電力供給量を４０ｋＷまで絞り込んだ後に、検知信号により示される買取電力量値Ｘが、１０ｋＷを上回った状態が所定時間（例えば１秒間）継続した場合には、当該パワーコンディショナＰＣＳを制御し、受電装置１０に供給する発電電力量を増加させる制御を行う。

この結果、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１においては、買取電力量値Ｘが常時１０ｋＷを超える値に維持され、逆潮の発生を確実に防止できるとともに、一時的に発電量が増加した場合であっても、買取電力量値Ｘが負の値にまで落ち込む可能性が低くなるので、逆潮の発生する可能性をさらに低減することができる。

この場合において、監視制御部２２０は、（閾値α−買取電力量値Ｘ）ではなく、その逆（Ｘ−α）の差分値を算出し、当該差分値分だけ、発電ユニット３０から受電装置１０に供給する発電電力量を増加させる。

［Ａ．４］発電ユニット
次に、本実施形態の発電ユニット３０について説明する。

本実施形態の発電ユニット３０は、各第２配線用遮断器ＭＣＣＢ２０を介して、発電電力供給ラインＰＳＬに並列に接続されており、複数のソーラーパネルＳＰと、各ソーラーパネルＳＰにおける発電電力を発電電力供給ラインＰＳＬに供給するために用いる複数のパワーコンディショナＰＣＳと、を備えている。

ソーラーパネルＳＰは、シリコン（Ｓｉ）の単結晶や多結晶を用いた結晶シリコンや薄膜構造の太陽電池を直列又は並列に接続して構成されるモジュールであり、太陽光を直流電力に変換して、直流電力をパワーコンディショナＰＣＳに出力する。

パワーコンディショナＰＣＳは、ＤＣ−ＤＣコンバータ（変圧器）やインバータ（ＤＣ−ＡＣ変換器）を有し、ソーラーパネルＳＰにより発電された直流電力を、発電電力として、例えば、１０５Ｖ〜２１０Ｖであって５０Ｈｚの三相交流電力に変換する。

そして、パワーコンディショナＰＣＳは、変換した発電電力を、第１配線用遮断器ＭＣＣＢ１０及び第２配線用遮断器ＭＣＣＢ２０を介して、発電電力供給ラインＰＳＬに供給する。

特に、パワーコンディショナＰＣＳは、監視制御部２２０からＲＳ４８５の通信プロトコルに従って、制御信号を供給し、当該監視制御部２２０から供給される制御信号に基づき、発電電力供給ラインＰＳＬに供給する発電電力量を制御する。

［Ａ．３］自家消費型太陽光発電システムの動作
次に、図２〜図５を用いて、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１の動作について説明する。

［Ａ．３．１］発電電力供給量調整機能における動作
まず、図２及び図３を用いて、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１において、発電供給量調整機能により発電ユニット３０から受電装置１０に供給する供給電力量を調整する際の動作について説明する。

なお、図２は、逆電力継電器により逆潮が検知された際に発電ユニットを解列する従来の手法によって逆潮を防止した場合における未調整発電電力量（以下、「発電電力量（制御無し）」ともいう。）、調整済発電電力量（以下、「発電電力量（制御有り）」ともいう。）、及び、買取電力量Ｘと、需要施設の消費電力量との関係を示すタイミングチャートである。

また、図３は、本実施形態の自家消費型太陽光発電システムにおける未調整発電電力量、調整済発電電力量、及び、買取電力量Ｘと、需要施設の消費電力量と、の関係を示すタイミングチャートである。

本動作においては、発電電力量調整機能により調整済発電電力量の絞り込みの基準となる買取電力量値Ｘの閾値αを１０ｋＷとしている。

また、本動作は、消費電力及び未調整発電電力量の変化に応じて買取電力量値Ｘ及び調整済発電電力量が変化する場合における動作である。

（ｔ０〜ｔ１の期間（ΔＴ１期間））
まず、従来の発電システムにおいて、ｔ０〜ｔ１の期間（ΔＴ１期間）中には、消費電力が５０ｋＷで、かつ、未調整発電電力量が３０ｋＷとなっているので、消費電力及び未調整発電電力量の差分値により示される買取電力量Ｘは、２０ｋＷとなり、逆電力継電器ＲＰＲにおける逆電力要素は、検知されない。

また、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１において、当該ΔＴ１の期間中、買取電力量値Ｘ（２０ｋＷ）は、閾値α（１０ｋＷ）より大きくなっているので（すなわち、α＜Ｘとなっているので）、逆潮時解列機能は、作動せず、発電電力量調整機能による供給量の調整も行われない。したがって、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、未調整発電電力量３０ｋＷの全量が調整済発電電力量として受電装置１０に供給された状態を維持する。

（ｔ１〜ｔ４＋の期間）
次いで、従来の発電システムにおいては、タイミングｔ１が到来して日射量の変化により発電量が増加し、未調整発電電力量が、３０ｋＷから４５ｋＷに上昇すると、消費電力量と発電電力量の差分値である買取電力量値Ｘが、２０ｋＷから５ｋＷに減少し、買取電力量Ｘが閾値α以下に低下する。

このとき、従来の発電システムは、逆電力要素を検知し、タイミングｔ１から所定時間経過後（例えば、０．１〜５秒後）のタイミングｔ１＋（＞タイミングｔ１）において、発電ユニット３０は解列されて、その発電電力の供給を停止する。また、その結果、調整済発電電力量は、０ｋＷに低下して、発電ユニット３０は、完全に停止する。

この停止状態は、タイミングｔ４において未調整発電電力量が３５ｋＷになって逆電力要素が不検知となり、逆電力継電器ＲＰＲが自動復帰するタイミングｔ４＋（すなわち、タイミングｔ４の到来から約１秒後の逆電力継電器ＲＰＲの自動復帰タイミング）まで維持され、この期間中は、需要施設内において一切発電電力を利用することができなくなる。

一方、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１においては、タイミングｔ１が到来して日射量の変化により発電量が増加し、調整無し発電量が、３０ｋＷから４５ｋＷに上昇すると、タイミングｔ１からｔ４まで買取電力量値Ｘ≦閾値αの状態が監視制御部２２０により検知され、当該ｔ１〜ｔ４の期間中、自家消費型太陽光発電システム１は、発電電力量調整機能により調整済発電電力量の絞り込みを実行する。

具体的には、監視制御部２２０は、タイミングｔ１から所定時間後（例えば、０．１〜５秒後）のタイミングｔ１＋において、閾値αと買取電力量Ｘの差分値分（すなわち、５ｋＷ分）発電電力量を絞り込むようにパワーコンディショナＰＣＳを制御し、調整済発電電力量を４０ｋＷに絞り込む。

そして、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１において、未調整発電量を５ｋＷ分絞り込んだ状態は、買取電力量値Ｘが閾値αを超えてから所定時間経過後（例えば、１秒後）のタイミングｔ４＋まで維持される。

この結果、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、調整済発電電力量をタイミングｔ１＋〜ｔ４まで４０ｋＷに維持し、かつ、未調整発電電力量が３５ｋＷに落ち込むタイミングｔ４となった時点で、調整済発電電力量を３０ｋＷ（すなわち、未調整発電量３５ｋＷから上記の５ｋＷを絞り込んだ状態）に調整する。

なお、タイミングｔ２〜ｔ３の間、未調整発電量が７０ｋＷまで上昇しているが、この期間中に関しても、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、買取電力量値Ｘが１０ｋＷ以下にならないように調整済発電電力量を４０ｋＷの状態で維持する。

また、タイミングｔ４において、調整済発電電力量が３０ｋＷに調整されると、買取電力量値Ｘが２０ｋＷ（＝５０ｋＷ−３０ｋＷ）に増加し、買取電力量値Ｘが閾値αを超えた状態（α＜Ｘ）に変化する。

このため、監視制御部２２０は、タイミングｔ４から所定時間数経過後（例えば、１秒以上経過後）のｔ４＋において、買取電力量値Ｘ−閾値αとして、１０ｋＷ（＝２０ｋＷ−１０ｋＷ）を算出し、調整済発電電力量を４０ｋＷ（＝３０ｋＷ＋１０ｋＷ）まで増加させる調整を行う。

なお、図３に示す例の場合には、タイミングｔ４〜ｔ５のΔＴ５の期間における未調整発電電力量は、３５ｋＷになっているため、調整済発電電力量を４０ｋＷまで向上させることができない。このため、監視制御部２２０は、調整済発電電力量を供給可能な最大の電力値である３５ｋＷに増加させる。

（ｔ４＋以降の期間）
次いで、従来の発電システムにおいては、タイミングｔ４＋の逆電力継電器ＲＰＲの自動復帰タイミングが到来すると、調整済み発電電力量が、３５ｋＷに復帰し、それと同時に、買取電力量値Ｘが１５ｋＷに低下する。

そして、従来の発電システムにおいては、タイミングｔ５からタイミングｔ６まで段階的に消費電力が低下すると、タイミングｔ５以降、買取電力量Ｘが閾値α以下に低下する。

このため、従来の発電システムは、タイミングｔ５において逆電力要素を検知し、タイミングｔ５から所定時間経過後（例えば、０．１〜５秒後）のタイミングｔ５＋において、発電ユニット３０が解列されて、その発電電力の供給を停止する。また、その結果、調整済発電電力量は、０ｋＷに低下して、発電ユニット３０は、再度、完全に停止する。

さらに、従来の発電システムにおいては、タイミングｔ７からタイミングｔ８まで段階的に消費電力が上昇し、タイミングｔ８において未調整発電電力との差（すなわち、買取電力量値Ｘ）が閾値αを超えると、逆電力要素が不検知となり、逆電力継電器ＲＰＲが自動復帰するタイミングｔ８＋（すなわち、タイミングｔ８の到来から約１秒後のタイミング）に、調整済み発電電力量が、３５ｋＷに復帰する。

一方、発電電力量調整機能により、受電装置１０に供給する発電電力量を調整した場合には、図３に示すように、未調整発電量が３５ｋＷの状態で、タイミングｔ５において消費電力量が４０ｋＷに減少すると、買取電力量値Ｘが５ｋＷに減少して閾値α以下（すなわち、α≧Ｘ）になる。

この結果、監視制御部２２０は、タイミングｔ５から所定時間後（例えば、０．１〜５秒後）のタイミングｔ５＋から、再度、発電電力量調整機能により、受電装置１０に供給する発電電力量を５ｋＷ分（すなわち、閾値αである１０ｋＷと買取電力量値Ｘである５ｋＷの差分値分）絞り込んだ状態に移行し、この５ｋＷの絞り込み状態をタイミングｔ６＋まで維持する。

特に、タイミングｔ５＋〜ｔ６＋まで調整済発電電力量が３０ｋＷ（＝未調整発電量３５ｋＷ−差分値５ｋＷ）に調整される。

また、タイミングｔ６において、未調整発電電力量が３５ｋＷに維持された状態のままで消費電力量が、１５ｋＷまで低下すると、発電電力の供給量を調整しなければ、余剰電力が２０ｋＷ発生し、逆潮が生じてしまう。このため、本実施形態において監視制御部２２０は、買取電力量値Ｘを監視しつつ、発電電力量調整機能により、買取電力量値Ｘが閾値αである１０ｋＷ以下にならないように、タイミングｔ６＋から調整済発電電力量を５ｋＷ（すなわち、消費電力量１５ｋＷ−閾値α１０ｋＷ）まで絞り込む制御を行う。

なお、このときの調整済発電電力量を決定する方法については、任意であり、例えば、調整済発電電力量を１ｋＷずつ変化させつつ、買取電力量値Ｘが１０ｋＷとなるような調整済発電電力量の値（すなわち、５ｋＷ）を特定して、調整済発電電力量を決定するようにしてもよい。

そして、タイミングｔ７において、消費電力量が４０ｋＷまで増加すると、買取電力量値Ｘが、３５ｋＷまで上昇し、買取電力量値Ｘが閾値αを超える（すなわち、α＜Ｘ）。このとき、監視制御部２２０は、タイミングｔ７から所定時間経過後（例えば１秒後）のタイミングｔ７＋ａにて、発電電力量調整機能による発電電力量の絞り込みを停止し、調整済発電電力量を未調整発電量である３５ｋＷまで上昇させる制御を行う。

また、タイミングｔ７＋ａにおいて調整済発電電力量が３５ｋＷまで上昇すると、買取電力量値Ｘが５ｋＷまで低下し、買取電力量値Ｘが再度、閾値α以下（すなわち、Ｘ≦α）となるので、監視制御部２２０は、タイミングｔ７＋ｂ（例えば、タイミングｔ７＋ａの０．１〜５秒後）から発電電力量調整機能により、調整済発電電力量を５ｋＷ（すなわち、閾値α１０ｋＷ−買取電力量値Ｘ５ｋＷ）絞り込み、調整済発電電力量を３０ｋＷ、買取電力量値Ｘを１０ｋＷに制御する。

次いで、タイミングｔ８において消費電力量が５０ｋＷに増加すると、買取電力量値Ｘが、２０ｋＷ（すなわち、５０ｋＷ−３０ｋＷ）に増加するので、α＜Ｘとなる。

この結果、監視制御部２２０は、タイミングｔ８から所定時間経過後（例えば、１秒後）のタイミングｔ８＋において、調整済発電電力量を１０Ｗ（すなわちＸ−α）増加させ、４０ｋＷ（＝３０ｋＷ＋１０ｋＷ）まで増加させる調整を行う。

なお、タイミングｔ８〜ｔ９のΔＴ９の期間における未調整発電電力量が３５ｋＷになっているため、調整済発電電力量を４０ｋＷまで向上させることができない。このため、監視制御部２２０は、調整済発電電力量を、タイミングｔ８＋から供給可能な最大の電力値である３５ｋＷに増加させる。

その後、監視制御部２２０は、発電電力量調整機能により、上記と同様の調整を行い、常時買取電力量値Ｘが閾値α以下にならないように買取電力量値Ｘを監視しつつ、消費電力量に応じて、調整済発電電力量を調整し続ける。

［Ａ．３．２］発電電力供給量調整機能における従来との発電ユニットの利用効率の比較
次に、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１において、発電供給量調整機能により発電ユニット３０の利用効率について説明する。

まず、従来の発電システムのように逆電力継電器により逆電力要素検知し、逆潮の検知時に発電ユニットを商用電力系統ＣＰＳから解列する構成を採用した場合には、図２に示すように、タイミングｔ１＋において発電ユニット３０が解列されて調整済発電電力量が０ｋＷに低下し、発電ユニットにおける発電電力の供給が停止する。

そして、タイミングｔ４＋において自動的に発電ユニットの復帰がされると、発電電力量は、未調整発電電力量と同じ電力量の３５ｋＷまで増加する。

しかしながら、消費電力量が減少するタイミングｔ５において、再度、逆電力継電器により逆潮が検知され、タイミングｔ５＋において発電電力量が再度０ｋＷに低下して、発電ユニット３０からの発電電力の供給が停止する。

すなわち、上記の停止期間中（すなわち、ｔ１＋〜ｔ４＋までの期間と、ｔ５＋〜ｔ８＋までの期間）は、図２に示すように、未調整発電電力量が、３５〜７０ｋＷの間に維持され続けている状態であるにも関わらず、発電ユニット３０により発電された電力は、需要施設内にて一切消費されず、無駄になる。

一方、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、発電電力量調整機能を利用した場合には、図３に示すように、発電ユニット３０からの発電電力の供給が停止されることはなく、常時、発電ユニット３０にて発電された電力が需要施設内において利用され続ける。

したがって、図３に示す斜線の領域の面積に対応する分の電力を無駄にすることなく、需要施設内において利用することができるので、発電ユニット３０の利用効率を大幅に向上させることができるようになっている。

また、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１においては、発電電力量調整機能により発電ユニット３０から受電装置１０に供給する発電電力量の調整が追いつかず、商用電力系統ＣＰＳへの逆潮が逆潮許容時間を超えた場合に、初めて逆潮時解列機能が作動する。

すなわち、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、この場合に、第１電磁接触器２５０を開放させ、発電ユニット３０を商用電力系統ＣＰＳから解列させるようになっている。

そして、自家消費型太陽光発電システム１は、解列後所定時間経過したタイミング（例えば、１秒後）にて、自動的に第１電磁接触器２５０を再接続させて、発電ユニット３０を商用電力系統ＣＰＳに再度系統連系させるようになっている。なお、逆潮時解列機能による動作は、図２に示す従来の逆電力継電器ＲＰＲを用いた逆潮防止機能における動作と同様であるため、詳細は省略する。

［Ａ．３．２］地絡検出時解列機能作動時の動作
次に、図４を用いて、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１における地絡検出時解列機能作動時の動作について説明する。

なお、図４は、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１において、地絡過電圧継電器ＯＶＧＲによる地絡電圧要素の検知状態と、発電電力量と、の関係を示すタイミングチャートである。

本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、図３に示すように、例えばタイミングｔ１＋＋において地絡が発生すると、地絡過電圧継電器ＯＶＧＲによって地絡電圧要素を検出する。

そして、自家消費型太陽光発電システム１は、タイミングｔ１＋＋から地絡過電圧継電器ＯＶＧＲの地絡検出時間（０．１〜５秒後）が経過したタイミングｔ２＋＋において、地絡過電圧継電器ＯＶＧＲから出力制御部２１０に地絡検出信号を供給する。

このとき、出力制御部２１０は、点灯中のグリーンのランプ２１２を消灯させるとともに、オレンジのランプ２１３を点灯させた後に、第１電磁接触器２５０を開放させて発電ユニット３０を自家消費型太陽光発電システム１から解列させる。

この結果、自家消費型太陽光発電システム１においては、発電ユニット３０から受電装置１０に供給される発電電力量が０ｋＷになり、発電ユニット３０が停止する。

その後、タイミングｔ３＋＋において、地絡状態から復帰し、地絡過電圧継電器ＯＶＧＲによる地絡電圧要素が不検知の状態になると、出力制御部２１０は、オレンジのランプ２１３を消灯させ、タイミングｔ３＋＋においてオペレータにより復帰ボタンが操作されることを条件に、タイミングｔ４＋＋において第１電磁接触器２５０を再接続させる。

そして、自家消費型太陽光発電システム１においては、発電ユニット３０により発電された発電電力の全量を受電装置１０に供給させて、通常運転状態に移行させる。なお、このとき、出力制御部２１０は、オレンジのランプ２１３を消灯させ、グリーンのランプ２１２を再点灯させる。

［Ａ．３．２］停電検出時解列機能作動時の動作
次に、図５を用いて、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１における停電検出時解列機能作動時の動作について説明する。

本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１においては、図５に示すように、例えばタイミングｔ１＋＋＋において停電が発生すると、制御電源ラインに対する制御電源の供給が停止し、交流不足電圧継電器２１１において交流不足電圧要素が検知される。

そして、タイミングｔ１＋＋＋（すなわち、制御電源の供給停止のタイミング）から所定時間経過後（例えば、０．２〜２秒後）のタイミングｔ２＋＋＋において、交流不足電圧継電器２１１により出力制御部２１０に停電検知検号が供給される。

また、出力制御部２１０は、停電検知検号が供給されると、点灯中のグリーンのランプ２１２を消灯させ、赤のランプ２１４を点灯させた後に、第１電磁接触器２５０を開放させることによって、発電ユニット３０を解列させる。

この結果、発電ユニット３０から受電装置１０に供給される発電電力量は、０ｋＷになり、発電ユニット３０における発電電力の供給が停止する。

一方、タイミングｔ３＋＋＋において、商用電力系統ＣＰＳが停電状態から復帰し、交流不足電圧継電器２１１による交流不足電圧要素が不検知の状態になると、出力制御部２１０は、赤のランプ２１４を消灯させる。

そして、オペレータにより復帰ボタンが操作されると（例えば、タイミングｔ３＋＋＋）、出力制御部２１０は、タイミングｔ４＋＋＋において第１電磁接触器２５０を再接続させ、発電ユニット３０により発電された発電電力の全量を受電装置１０に供給させて通常の運転状態に移行させる。

このとき、出力制御部２１０は、自家消費型太陽光発電システム１が通常運転状態にあることをオペレータに報知するため、赤のランプ２１４を消灯させるとともにグリーンのランプ２１２を点灯させる。

以上説明したように本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、発電電力量調整機能により買取電力量値Ｘが閾値α以下とならないように発電電力量を調整する構成を有しているので、需要施設側における消費電力量及に追随して、受電装置１０に供給する発電電力量を調整することができるとともに、自家消費型太陽光発電システム１において余剰電力が発生することを防止し、発電ユニット３０の発電電力が商用電力系統ＣＰＳに逆潮することを未然に防止することができる。

また、発電電力量調整機能による発電電力量の調整が追いつかず、逆潮許容時間以上の逆潮が生じると、逆潮時解列機能により発電ユニット３０が解列されるので、自家消費型太陽光発電システム１において生じた余剰電力が商用電力系統ＣＰＳに逆潮し、商用電力系統ＣＰＳに影響を与えることを確実に防止することができる。

さらに、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、既設の高圧受変電盤に対してユニット化した機能（具体的には、逆電力継電器ＲＰＲ、地絡過電圧継電器ＯＶＧＲ、零相変流器ＺＣＴ及びコンデンサ形零相電圧検出装置ＺＰＤ）を増設する改造を行うことで、受電装置１０としての機能を実現できるので、１５分〜１時間程度の簡易な取付工事で既設の設備に受電装置１０としての機能を搭載させて当該既設の設備を有効活用できる他、受電装置１０の点検性を向上させることが可能となる。例えば、通常工事業者は、受電装置１０等の降圧受変電設備の設置に３時間程度を要するが、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１のように既存の設備にユニット化した機能を追加する改修を行う場合には、１時間程度で改修でき、実際に既存設備の改修を行ったところ、最短で実績１５分で改修を完了することができた。

また、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１は、交流集電制御装置２０の操作性を簡略化し、安全性・操作性ともに向上させることができる。

例えば、地絡過電圧継電器ＯＶＧＲの地絡検知により発電ユニット３０が解列した状態から、この地絡電圧要素が不検知の状態になると、通常は高圧受変電盤（すなわち、受電装置１０）の納められた箱を開けて手動にてブレーカを操作することにより再接続させて復帰する必要があるが、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム１の場合には、受電装置１０の納められた箱を開けずに、交流集電制御装置２０内のボタン操作一つで第１電磁接触器２５０を再接続させ、簡単に復帰させることができる。

［Ｂ］第２実施形態
［Ｂ．１］概要
次に、図６を用いて本発明に係る自家消費型太陽光発電システムにおける第２実施形態について説明する。なお、図６は、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム２の構成を示すブロック図である。また、図６において、第１実施形態と同一の部材については同一の符号を付している。したがって、同一の符号が付された 部材は、特に明示しない限り、上記第１実施形態と同様の構成及び機能を有するので、その説明を省略する。

本実施形態の自家消費型太陽光発電システムは、第１実施形態の発電ユニットに無停電電源装置ＵＰＳが接続されている点に特徴があり、その他は第１実施形態と同様の構成を有している。

特に、本実施形態の自家消費型太陽光発電システムは、太陽光発電された電力の一部を蓄電し、発電電力の発電量が少ない時に補助の電源として利用可能にするためのシステムである。

［Ｂ．２］構成
まず、図６を用いて本実施形態の自家消費型太陽光発電システム２の構成について説明する。

本実施形態の自家消費型太陽光発電システム２は、商用電力系統ＣＰＳに接続され、需要施設内の各機器への商用電力の供給を制御する受電装置１０と、太陽光発電を行う発電ユニット３２と、発電電力供給ラインＰＳＬを介して、発電ユニット３２によって発電された発電電力を受電装置１０に
供給制御する交流集電制御装置２０と、を有している。

特に、本実施形態の発電ユニット３２は、複数のソーラーパネルＳＰと、各ソーラーパネルＳＰにおける発電電力を発電電力供給ラインＰＳＬに供給するために用いる複数のパワーコンディショナＰＣＳと、発電電力供給ラインＰＳＬに対して発電ユニット３０のパワーコンディショナＰＣＳと並列に接続された無停電電源装置ＵＰＳと、無停電電源装置ＵＰＳの電力供給制御を行う電磁接触器３１０と、を有している。

無停電電源装置ＵＰＳは、リチウムイオンバッテリー、リチウムポリマーバッテリー、ニッケル水素バッテリーなどの蓄電池と、ＤＣ−ＤＣコンバータ及びインバータなどの各種回路から構成されている。

また、無停電電源装置ＵＰＳは、主に、電磁接触器３１０によって発電電力供給ラインＰＳＬから開放されている場合には、発電電力を蓄電池に充電するとともに、電磁接触器３１０を介して発電電力供給ラインＰＳＬに接続された場合には、蓄電池に充電された電力を、例えば、２００Ｖ５０Ｈｚの三相交流電力に変換しつつ、当該発電電力供給ラインＰＳＬに供給する。

なお、無停電電源装置ＵＰＳは、本発明の蓄電手段を構成し、需要施設内の全ての負荷（すなわち、電灯ＥＬ及び電気コンセントＰＳＳに接続された各種電気機器）に蓄電電力を供給可能な全負荷型の蓄電装置としてもよい。ただし、図６においては、無停電電源装置ＵＰＳとして、需要家が予め設定した特定負荷ＳＬに対してのみ、蓄電電力を供給する特定負荷型の蓄電装置を利用した場合について例示している。

また、この場合に、特定負荷ＳＬは、需要施設内の負荷から需要家が任意に設定可能な構成になっており、無停電電源装置ＵＰＳは、夜間や雨天時などの発電ユニット３０による発電電力量が小さい場合に、及び、商用電力系統ＣＰＳにて停電が発生した場合に、需要施設内に設置された全負荷において特定負荷ＳＬに対してのみ蓄電電力の供給を行う。

この構成により、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム２においては、発電ユニット３０における発電電力量が多い昼間の時間帯に、蓄電池に充電しつつ、無停電電源装置ＵＰＳに充電された電力を夜間の時間帯に需要施設にて利用することができるようになっている。

なお、無停電電源装置ＵＰＳの充電放電制御は、出力制御部２１０により行うようにしてもよいし、無停電電源装置ＵＰＳ内に充電放電制御用の回路を設け、発電電力量計２３０において検出された発電電力量を、当該回路にて監視して、発電電力量が所定の閾値以上の時に充電、閾値を下回った場合に、放電するようにしてもよい。

［Ｃ］第３実施形態
［Ｃ．１］概要
次に、図７を用いて本発明に係る自家消費型太陽光発電システムにおける第３実施形態について説明する。

本実施形態の自家消費型太陽光発電システム３は、第１実施形態において監視制御部２２０によって発電ユニットにおける発電電力量を調整する点（具体的には、パワーコンディショナＰＣＳを制御する点）に代えて、発電電力供給ラインＰＳＬへの発電電力の出力ラインを数多く設け、当該出力ライン毎にオン及びオフを制御することによって発電電力量を調整する点に特徴があり、その他は第１実施形態と同様の構成を有している。

具体的には、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム３は、受電装置１０に発電電力を供給する発電電力供給ラインＰＳＬと、発電ユニット３０から予め定められた一部の発電電力量をそれぞれ出力する複数の出力ラインと、の間にそれぞれ設けられ、当該各出力ラインからの一部の発電電力の出力の有無をそれぞれ制御する複数の第２電磁接触器２７０を有し、当該各第２電磁接触器２７０のオンオフを制御することによって、発電ユニット３０から受電装置１０に供給される発電電力の供給量を制御する、構成を有している。

なお、本実施形態における以下の説明においては、第１実施形態と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。

［Ｃ．２］構成
次に、図７を用いて本実施形態の自家消費型太陽光発電システム３について説明する。なお、図７は、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム３の構成を示すブロック図である。

本実施形態の自家消費型太陽光発電システム３は、商用電力系統ＣＰＳに接続され、需要施設内の各機器への商用電力の供給を制御する受電装置１０と、太陽光発電を行う発電ユニット３０と、発電電力供給ラインＰＳＬを介して、発電ユニット３０によって発電された発電電力を受電装置１０に供給制御する交流集電制御装置２３と、を有している。

特に、交流集電制御装置２３は、第１実施形態の構成に加えて、出力制御部２１０に警報設定機ＡＳＤを有している。

そして、警報設定機ＡＳＤは、発電電力供給ラインＰＳＬに接続されるパワーコンディショナＰＣＳの数を増減させ、発電電力の供給量を制御するために、買取電力量値Ｘを監視し、当該買取電力量値Ｘに基づいて、各パワーコンディショナＰＣＳと発電電力供給ラインＰＳＬの間に複数設けられた第２電磁接触器２７０のオン及びオフ制御を実行する。

具体的には、警報設定機ＡＳＤは、発電ユニット３０全体で発電可能な最大発電量に対して０〜１００％の間において、例えば、（１）０％、（２）２０％、（３）４０％、（４）６０％、（５）８０％及び（６）１００％の計６段階で、発電電力供給ラインＰＳＬに供給する電力量を調整可能な構成を有している。

例えば、発電ユニット３０全体で最大１００ｋＷの電力を発電可能である場合には、発電電力供給ラインＰＳＬに供給する電力量を（１）０ｋＷ、（２）２０ｋＷ、（３）４０ｋＷ、（４）６０ｋＷ、（５）８０ｋＷ及び（６）１００ｋＷの６段階から選択可能な構成になっている。

そして、警報設定機ＡＳＤは、電力計１２０から供給される検査信号により示される買取電力量値Ｘが１０ｋＷ以下にならないように、この６段階の供給量の中から１の段階を順次選択し、買取電力量値Ｘの変化に合わせて、オン状態にする第２電磁接触器２７０の数を増減させて発電電力の供給量を調整する。

通常、各ソーラーパネルＳＰにより発電可能な最大電力量は、ソーラーパネルＳＰの容量に応じて予め定まっている。したがって、例えば、各々が１０ｋＷの電力を発電可能なソーラーパネルＳＰを１０台設け、各ソーラーパネルＳＰにパワーコンディショナＰＣＳを接続して、発電ユニット３０全体の最大発電可能電力量を１００ｋＷにした構成の場合、第２電磁接触器２７０を１つオン又はオフする毎に１０ｋＷずつ供給量を増減させることができる。

そこで、本実施形態において出力制御部２１０は、次のような方法によりオン状態とする第２電磁接触器２７０の数を決定し、当該決定した数の第２電磁接触器２７０のみをオンにし、残りをオフにするようになっている。

この構成により、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム３において、第１実施形態と同様に、発電電力量調整機能と同様の機能を実現する。

例えば、需要施設における消費電力量が７５ｋＷである場合に警報設定機ＡＳＤは、買取電力量値Ｘを１０ｋＷ以上に維持するため、発電ユニット３０から供給される電力量を６５ｋＷ以下に維持する必要がある。この場合に警報設定機ＡＳＤは、供給量として６０％（６０ｋＷ）を選択し、１０台のソーラーパネルＳＰの中で、６台のソーラーパネルＳＰ及びパワーコンディショナＰＣＳに対応する第２電磁接触器２７０のみをオン状態にし、残り４台のソーラーパネルＳＰに対応する第２電磁接触器２７０をオフにする制御を行う。

この結果、発電ユニット３０から供給される発電電力量が６０ｋＷに維持されるので、買取電力量値Ｘは、１５ｋＷとなり、閾値以上に維持される。

そして、警報設定機ＡＳＤは、所定の時間間隔（例えば、数秒〜数分毎）に買取電力量値Ｘの増減量に応じて、オン（接続）又はオフ（開放）する第２電磁接触器２７０の数を増減させて、消費電力量に応じて、発電電力供給ラインＰＳＬに供給する電力量を調整する。

例えば、買取電力量値Ｘが２０ｋＷ増減した場合に、警報設定機ＡＳＤは、一段階設定を変化させ、発電電力供給ラインＰＳＬに発電電力を供給するパワーコンディショナＰＣＳの数を設定値に合わせつつ、２台増減させて、受電装置１０に対する発電電力の供給量を調整する。

その後、警報設定機ＡＳＤは、同様の処理を繰り返して、消費電力量の変化に合わせて供給量をその都度選択し、順次、オン状態にする第２電磁接触器２７０の数を増減させ、買取電力量値Ｘが常に１０ｋＷ以下にならないように消費電力に追随して発電電力量を調整し、維持させる。

なお、本実施形態の警報設定機ＡＳＤは、例えば、本発明の制御手段を構成するとともに、ソーラーパネルＳＰ及びパワーコンディショナＰＣＳの組み合わせは本発明の発電ユニット及び単位発電ユニットを構成する。

また、毎回同じ、第２電磁接触器２７０のみをオンオフするようにすると、一部の第２電磁接触器２７０及びパワーコンディショナＰＣＳのみが早く劣化する可能性があるので、オンオフさせる第２電磁接触器２７０をローテーションさせるようにしてもよい。

この構成により、本実施形態の自家消費型太陽光発電システム３は、監視制御部２２０を用いることなく、警報設定機ＡＳＤにより各第２電磁接触器２７０のオンオフを制御するだけで、発電電力量調整機能を実現することができるので、装置を簡略化し、低コスト化を実現できるようになっている。

［Ｄ］変形例
［Ｄ．１］変形例１
上記各実施形態においては、交流集電制御装置２０を１つの制御装置として構成する場合を例示したが、交流集電制御装置２０において、第１配線用遮断器ＭＣＣＢ１０から発電ユニット３０に接続する部分の回路を別の制御装置として分離して構成するようにしてもよい。

この構成により、交流集電制御装置２０の設置形態を多様化できるので、需要施設の大小を問わず、あらゆる需要施設に対応させることができるようになっておいる。

［Ｄ．２］変形例２
上記各実施形態及び変形例においては、出力制御部２１０及び監視制御部２２０をコンピュータによって構成してもよく、この場合には、内部に記憶されたプログラムによって上記の各処理を実行する。

［Ｄ．３］変形例３
上記各実施形態及び変形例においては、太陽光発電システムを例に説明を行ったが、地熱発電、風力発電などの各種発電システムに本発明の発電制御システムなどを適用するようにしてもよい。

１、２、３ … 自家消費型太陽光発電システム
１０ … 受電装置
２０、２３ … 交流集電制御装置
３０、３２ … 発電ユニット
１１０ … 買取電力量計
１２０ … 電力計
１３０ … 変圧器
２１０ … 出力制御部
２２０ … 監視制御部
２３０ … 発電電力量計
２４０ … 変圧器
２５０ … 第１電磁接触器
２７０ … 第２電磁接触器
ＣＰＳ … 商用電力系統
ＣＴ１０、２０、３０ … 変流器
ＤＳ … 断路器
ＭＣＣＢ１０、２０、３０ … 配線用遮断器
ＯＣＲ … 過電流継電器
ＯＶＧＲ … 地絡過電圧継電器
ＰＡＳ … 気中負荷開閉器
ＰＣＳ … パワーコンディショナ
ＰＳＳ … 電気コンセント
ＲＰＲ … 逆電力継電器
ＳＰ … ソーラーパネル
ＵＰＳ … 無停電電源装置
ＶＣＢ … 真空遮断器
ＶＣＴ … 計器用変圧変流器
ＶＴ … 計器用変圧器
ＶＴＴ … 電圧試験用端子
ＺＣＴ … 零相変流器
ＺＰＤ … コンデンサ形零相電圧検出装置
ＵＰＳ … 無停電電源装置

Claims (11)

1. 電力供給元から電力が供給される供給電力系統に系統連系され、かつ、自家発電された発電電力の供給制御を行う発電制御システムであって、
   前記システムの正常動作時に、前記供給電力系統から供給される供給電力及び電力を発電させる発電ユニットから供給される発電電力の双方を混在させて受電手段に受電させる受電制御手段と、
   前記供給電力系統から前記受電手段に供給中の供給電力の電力量を買取電力量として検出する第１電力量検出手段と、
   前記発電ユニットから前記受電手段に供給中の発電電力の供給量を発電電力量として検出する第２電力量検出手段と、
   前記正常動作時に、前記検出された買取電力量に基づいて、前記発電ユニットから前記受電手段に供給される前記発電電力の供給量を制御し、一定量以上の前記買取電力量を前記受電手段に供給させる供給制御手段と、
   前記発電ユニットから前記受電手段に対する前記発電電力の供給中に、当該発電ユニットから前記供給電力系統への前記発電電力の逆潮を検知する逆潮検知手段と、
   を備え、
   前記供給制御手段が、
   前記発電電力の逆潮が検知された場合又は当該逆潮が検知されて所与の第１条件を具備した場合には、前記システムが異常動作であると判断し、前記発電ユニットからの発電電力の供給を停止することを特徴とする発電制御システム。
2. 請求項１に記載の発電制御システムであって、
   前記供給制御手段が、
   前記システムの正常動作時であって前記発電ユニットが発電中の場合には、前記発電電力の前記受電手段への供給を継続して実行する制御を行う、発電制御システム。
3. 請求項１又は２に記載の発電制御システムであって、
   前記供給制御手段が、
   前記異常動作時に所与の第２条件を具備した場合には、前記発電ユニットからの発電電力の供給を再開する、発電制御システム。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の発電制御システムであって、
   前記発電ユニットから前記受電手段に対する前記発電電力の供給中に、前記供給電力系統から供給の停止、又は、当該発電ユニットの異常を検出する異常検出手段を更に備え、
   前記供給制御手段が、
   前記供給電力系統から供給の停止、又は、当該発電ユニットの異常が検出された場合には、前記発電ユニットからの発電電力の供給を停止する、発電制御システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の発電制御システムであって、
   前記発電ユニットが、
   前記発電された発電電力を所定の周波数の交流に変換するインバータを有しており、
   前記供給制御手段が、
   前記インバータを制御することによって、前記発電ユニットから前記受電手段に供給される前記発電電力の供給量を制御する、発電制御システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の発電制御システムであって、
   前記発電ユニットが
   複数の単位発電ユニットにより構成されるとともに、
   前記供給制御手段が、
   前記受電手段に発電電力を供給する発電電力供給ラインと、各単位発電ユニットと、の間にそれぞれ設けられ、当該各単位発電ユニットからの発電電力の出力の有無をそれぞれ制御する複数の開閉器を有し、
   各開閉器を制御することによって、前記発電ユニットから前記受電手段に供給される前記発電電力の供給量を制御する、発電制御システム。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の発電制御システムであって、
   前記供給制御手段が、
   前記受電手段に発電電力を供給する発電電力供給ラインと、前記発電ユニットから予め定められた一部の発電電力量をそれぞれ出力する複数の出力ラインと、の間にそれぞれ設けられ、当該各出力ラインからの一部の発電電力の出力の有無をそれぞれ制御する複数の開閉器を有し、
   各開閉器を制御することによって、前記発電ユニットから前記受電手段に供給される前記発電電力の供給量を制御する、発電制御システム。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の発電制御システムであって、
   前記供給制御手段が、
   前記発電ユニットによって発電された電力を蓄電するとともに、蓄電された電力を前記受電手段に供給する蓄電手段を制御する、発電制御システム。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の発電制御システムであって、
   前記発電ユニットを更に備える、発電制御システム。
10. 電力供給元から電力が供給される供給電力系統に系統連系され、かつ、自家発電された発電電力の供給制御を行う発電制御方法であって、
    前記システムの正常動作時に、前記供給電力系統から供給される供給電力及び電力を発電させる発電ユニットから供給される発電の双方を混在させて受電手段に受電させる場合において、
    前記供給電力系統から前記受電手段に供給中の供給電力の電力量を買取電力量として検出するステップと、
    前記発電ユニットから前記受電手段に供給中の発電電力の供給量を発電電力量として検出するステップと、
    前記正常動作時に、前記検出された買取電力量に基づいて、前記発電ユニットから前記受電手段に供給される前記発電電力の供給量を制御し、一定量以上の前記買取電力量を前記受電手段に供給させるステップと、
    前記発電ユニットから前記受電手段に対する前記発電電力の供給中に、当該発電ユニットから前記供給電力系統への前記発電電力の逆潮を検知するステップと、
    前記発電電力の逆潮が検知された場合又は当該逆潮が検知されて所与の第１条件を具備した場合には、前記システムが異常動作であると判断し、前記発電ユニットからの発電電力の供給を停止するステップと、
    を含むことを特徴とする発電制御方法。
11. 電力供給元から電力が供給される供給電力系統に系統連系され、かつ、自家発電された発電電力の供給制御を行うプログラムであって、
    前記システムの正常動作時に、前記供給電力系統から供給される供給電力及び電力を発電させる発電ユニットから供給される発電の双方を混在させて受電手段に受電させる場合において、
    前記供給電力系統から前記受電手段に供給中の供給電力の電力量を買取電力量として検出する第１電力量検出手段、
    前記発電ユニットから前記受電手段に供給中の発電電力の供給量を発電電力量として検出する第２電力量検出手段、
    前記正常動作時に、前記検出された買取電力量に基づいて、前記発電ユニットから前記受電手段に供給される前記発電電力の供給量を制御し、一定量以上の前記買取電力量を前記受電手段に供給させる供給制御手段、及び、
    前記発電ユニットから前記受電手段に対する前記発電電力の供給中に、当該発電ユニットから前記供給電力系統への前記発電電力の逆潮を検知する逆潮検知手段、
    として発電制御システムを機能させ、
    前記供給制御手段が、
    前記発電電力の逆潮が検知された場合又は当該逆潮が検知されて所与の第１条件を具備した場合には、前記システムが異常動作であると判断し、前記発電ユニットからの発電電力の供給を停止することを特徴とするプログラム。