JP2020065337A

JP2020065337A - 電力供給システム

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Publication number: JP2020065337A
Application number: JP2018194773A
Authority: JP
Inventors: 一司川勝; Kazushi Kawakatsu
Original assignee: XSOL CO Ltd
Current assignee: XSOL CO Ltd
Priority date: 2018-10-16
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2020-04-23

Abstract

【課題】ピークカットのための補助電力の供給を簡単な構造で行うことができる電力供給システムを提供する。【解決手段】商用電力系統Ｐ１１から電力が供給される負荷系統Ｒ１１に補助電力を供給する電力供給システム１が、太陽電池１０１、リチウム蓄電池１０２、太陽電池１０１の出力側に設置されたダイオード１０４、及び、ダイオード１０４のカソードを負荷系統Ｒ１１に導通させたままで、リチウム蓄電池１０２を負荷系統Ｒ１１側に導通と遮断とを第１リレー１１１及び第２リレー１１２を用いて切換可能に接続する接続回路１１０、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、商用電力系統から電力が供給される負荷系統に、商用電力系統からの供給電力に対する補助電力を供給する電力供給システムに関する。

従来、電力会社は、電力使用者に対し、基本料金と、電力の受電量に応じた料金と、の合算料金を課金している。このとき、基本料金は、前年度における最大受電電力（以下、ピーク電力と称する）に基づいて決定されている。このため、ピーク電力での使用がごく短期間であって他の殆どの期間の受電電力が低電力であったとしても、基本料金がピーク電力に基づいて高く決定されてしまう。

そこで、電力会社からの商用電力系統とは別に、補助電力を供給する電力供給システムを設け、上記のピーク電力の一部を補助することで、電力会社からの受電電力を抑える、いわゆるピークカットの技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００８−３０６８３２号公報

しかしながら、ピークカットのための電力供給システムの多くは、補助電力のための電力源を、負荷系統に対して導通したり遮断したりするための構造が複雑で、大掛かりな設備となりがちであるのが現状である。

従って、本発明は、上記のような課題に着目し、ピークカットのための補助電力の供給を簡単な構造で行うことができる電力供給システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電力供給システムは、商用電力系統から電力が供給される負荷系統に、前記商用電力系統からの供給電力に対する補助電力を供給する電力供給システムであって、太陽電池、蓄電池、前記太陽電池の出力側に、当該太陽電池から電流が流れ出す方向を順方向として設置されたダイオード、及び、前記ダイオードのカソードを前記負荷系統側に導通させたままで、あるいは、前記ダイオードのカソードを前記負荷系統側に導通と遮断とをリレーを用いて切換可能に接続しつつ、前記蓄電池を前記負荷系統側に導通と遮断とをリレーを用いて切換可能に接続する接続回路、を備えたことを特徴とする。

本発明の電力供給システムによれば、太陽電池からの電力がダイオードを介して負荷系統に直に、あるいはダイオードとリレーを介して負荷系統に補助電力として供給される。その上に、太陽電池とは別に、蓄電池からの電力がリレーを介して負荷系統に補助電力として供給される。このため、負荷系統での受電電力がピーク電力となりそうな場合でも、上記の補助電力によって商用電力系統からの受電電力が抑えられて効果的にピークカットを行うことができる。そして、本発明の電力供給システムでは、このようなピークカットのために太陽電池や蓄電池と負荷系統とを繋ぐ接続回路が、次のような簡単な回路構成となっている。即ち、太陽電池の出力側のダイオードのカソードから負荷系統側へと向かう経路の導通路あるいはその経路に配置されたリレー、及び、蓄電池から負荷系統側へと向かう経路に配置されたリレーという簡単な回路構造となっている。このように、本発明の電力供給システムによれば、ピークカットのための補助電力の供給を簡単な構造で行うことができる。

本発明の第１実施形態にかかる電力供給システムを示す模式図である。図１に示されている電力供給システムでの電力供給における通常自家消費モードについて説明する図である。図１に示されている電力供給システムでの電力供給におけるピークカット用自家消費モードについて説明する図である。図１に示されている電力供給システムでの電力供給におけるピークカットモードについて説明する図である。図１に示されている電力供給システムでの電力供給における充電モードについて説明する図である。本発明の第２実施形態にかかる電力供給システムを示す模式図である。図６に示されている電力供給システムでの電力供給における通常自家消費モードについて説明する図である。図６に示されている電力供給システムでの電力供給におけるピークカット用自家消費モードについて説明する図である。図６に示されている電力供給システムでの電力供給における逆潮流回避自家消費モードについて説明する図である。図６に示されている電力供給システムでの電力供給におけるピークカットモードについて説明する図である。図６に示されている電力供給システムでの電力供給における逆潮流回避ピークカットモードについて説明する図である。図６に示されている電力供給システムでの電力供給における充電モードについて説明する図である。本発明の第３実施形態にかかる電力供給システムを示す模式図である。図１３に示されている電力供給システムでの電力供給における自家消費モードについて説明する図である。図１３に示されている電力供給システムでの電力供給におけるピークカットモードについて説明する図である。図１３に示されている電力供給システムでの電力供給における充電モードについて説明する図である。本発明の第４実施形態にかかる電力供給システムを示す模式図である。図１７に示されている電力供給システムでの電力供給における自家消費モードについて説明する図である。図１７に示されている電力供給システムでの電力供給におけるピークカットモードについて説明する図である。図１７に示されている電力供給システムでの電力供給における充電モードについて説明する図である。本発明の第５実施形態にかかる電力供給システムを示す模式図である。図２１に示されている電力供給システムでの電力供給における自家消費モードについて説明する図である。図２１に示されている電力供給システムでの電力供給におけるピークカットモードについて説明する図である。図２１に示されている電力供給システムでの電力供給における充電モードについて説明する図である。

本発明の電力供給システムの一実施形態について、以下、図面を参照して説明する。先ず、第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる電力供給システムを示す模式図である。

本実施形態の電力供給システム１は、商用電力系統Ｐ１１から電力が供給される負荷系統Ｒ１１に、商用電力系統Ｐ１１からの供給電力に対する補助電力を供給するシステムである。負荷系統Ｒ１１は、集電盤Ｒ１１１、分電盤Ｒ１１２、及び室外機等の各種の負荷装置Ｒ１１３を備えている。集電盤Ｒ１１１は、後述の太陽光発電設備１０からの補助電力を受ける。分電盤Ｒ１１２は、電力計Ｐ１１１を介して商用電力系統Ｐ１１からの電力を受けるとともに、集電盤Ｒ１１１を介して補助電力も受けて、各種の負荷装置Ｒ１１３に分配する。

電力供給システム１は、太陽光発電設備１０及びコントローラ１５を備えている。コントローラ１５が、電力計Ｐ１１１で計測される商用電力系統Ｐ１１から負荷系統Ｒ１１への受電電力や所定のタイムスケジュールに従って、太陽光発電設備１０からの補助電力の供給を制御する。

太陽光発電設備１０は、４つの太陽電池１０１、１つのリチウム蓄電池１０２、４つの接続箱１０３、４つのダイオード１０４、パワーコンディショナー１０５、及び接続回路１１０を備えている。

４つの太陽電池１０１の出力端子に、４つの接続箱１０３、及び４つのダイオード１０４が一対一にケーブル接続されている。各ダイオード１０４は、各太陽電池１０１の出力側に、当該太陽電池１０１から電流が流れ出す方向を順方向として、アノードを太陽電池１０１側、カソードを負荷系統Ｒ１１側にして設置されている。太陽電池１０１、接続箱１０３、及びダイオード１０４が直列接続された回路部分が、４回路分、並列接続されてパワーコンディショナー１０５に接続されている。

接続回路１１０は、並列接続された４回路分の回路部分におけるダイオード１０４のカソードを負荷系統Ｒ１１側に導通させたままで、リチウム蓄電池１０２を負荷系統Ｒ１１側に第１リレー１１１及び第２リレー１１２の２つのリレーを用いて接続する。尚、ダイオード１０４のカソードから負荷系統Ｒ１１側への導通は、両者間に設置されたパワーコンディショナー１０５を介して行われる。また、このパワーコンディショナー１０５は、第１リレー１１１と負荷系統Ｒ１１の間にも位置しており、リチウム蓄電池１０２の負荷系統Ｒ１１側への接続も、このパワーコンディショナー１０５を介して行われる。第１リレー１１１及び第２リレー１１２は、互いに接点が直列接続されており、これら２つのリレーによって、リチウム蓄電池１０２が負荷系統Ｒ１１側に、導通と遮断とを切換可能に接続されている。第１リレー１１１及び第２リレー１１２の接点の導通と遮断はコントローラ１５によって制御される。また、２つのリレーのうちリチウム蓄電池１０２側に位置する第２リレー１１２の接点には、抵抗素子１１３が並列接続されている。本実施形態では、リチウム蓄電池１０２は、その出力電圧が太陽電池１０１の出力電圧を超えないように設定されている。

パワーコンディショナー１０５は、並列接続された４回路分の太陽電池１０１やリチウム蓄電池１０２からのＤＣ電力をＤＣ／ＡＣ変換し、電力を目標値に整えて集電盤Ｒ１１１へと送る。また、パワーコンディショナー１０５における電力の目標値はコントローラ１５によって制御される。

この電力供給システム１では、通常自家消費モード、ピークカット用自家消費モード、ピークカットモード、及び充電モード、の４つのモードで電力供給が行われる。ここで、自家消費とは、太陽電池１０１からの電力を、商用電力系統Ｐ１１を介して電力会社に売電せずに、商用電力系統Ｐ１１からの電力とともに、自家設備における負荷系統Ｒ１１で消費することをいう。この自家消費により、商用電力系統Ｐ１１からの受電電力を抑えることができる。

以下、電力供給システム１での電力供給における４つのモードについて説明する。

図２は、図１に示されている電力供給システムでの電力供給における通常自家消費モードについて説明する図である。

通常自家消費モードは、１年のうちピークカットの対象となるピーク電力発生の懸念が経験上無い通常期間に実行される。この通常期間は、過去の経験に基づいてコントローラ１５に予め登録されている。通常期間中、コントローラ１５は、接続回路１１０の第１リレー１１１及び第２リレー１１２の接点を共に閉じる。これにより、リチウム蓄電池１０２は、ダイオード１０４のカソードに短絡導通されるとともに、パワーコンディショナー１０５に短絡導通される。

通常自家消費モードでは、商用電力系統Ｐ１１からの電力とともに、４つの太陽電池１０１からの電力が、矢印Ｄ１１で示されているようにパワーコンディショナー１０５を介して負荷系統Ｒ１１において自家消費される。このとき、太陽電池１０１の発電期間である日中は、太陽電池１０１からの余剰電力でリチウム蓄電池１０２が充電される。他方、太陽電池１０１の非発電期間である夜間には、リチウム蓄電池１０２がパワーコンディショナー１０５を介して負荷系統Ｒ１１に電力を放電する。通常自家消費モードが実行される通常期間中は、このようにリチウム蓄電池１０２が充放電を繰り返すことで、リチウム蓄電池１０２の劣化が抑制される。

図３は、図１に示されている電力供給システムでの電力供給におけるピークカット用自家消費モードについて説明する図である。

ピークカット用自家消費モードは、１年のうちピークカットの対象となるピーク電力発生が懸念されるピーク電力想定期間に実行される。このピーク電力想定期間は、過去の経験に基づいてコントローラ１５に予め登録されている。ピーク電力想定期間中、コントローラ１５は、リチウム蓄電池１０２が満充電となった状態で、接続回路１１０の第１リレー１１１及び第２リレー１１２の接点を共に開放する。これにより、リチウム蓄電池１０２が満充電のまま保持されて、矢印Ｄ１２で示されているように４つの太陽電池１０１による自家消費がパワーコンディショナー１０５を介して行われる。

また、ピークカット用自家消費モードでは、太陽電池１０１からの電力で充当可能な、所定の閾値以下のピーク電力について、太陽電池１０１からの電力で賄われてピークカットが行われる。他方、太陽電池１０１からの電力では充当不足となる閾値を超えた大きなピーク電力が発生した場合には、以下に説明するピークカットモードに移行する。このピークカットモードへの移行のタイミングとしては、次のような２種類のタイミングが挙げられる。まず、１つ目のタイミングとしては、晴天の昼間で太陽電池１０１が発電中であるにも関わらず、負荷系統Ｒ１１での電力消費が大き過ぎ、太陽電池１０１からの電力では賄いきれず商用電力系統Ｐ１１からの受電電力が、次年度の基本料金を上昇させてしまうピーク電力となりそうなタイミングが挙げられる。そして、２つ目のタイミングとしては、負荷系統Ｒ１１での電力消費がそれほど大きくないにも関わらず、雨天や夜間で太陽電池１０１での発電が無く、電力消費が全て商用電力系統Ｐ１１からの受電電力に割り振られ、結果的に次年度の基本料金を上昇させてしまうピーク電力となりそうなタイミングが挙げられる。

図４は、図１に示されている電力供給システムでの電力供給におけるピークカットモードについて説明する図である。

ピークカットモードは、電力計Ｐ１１１で計測される負荷系統Ｒ１１での受電電力が、太陽電池１０１からの電力では充当不足となる閾値を超えた場合に、コントローラ１５によって接続回路１１０の第１リレー１１１の接点及び第２リレー１１２の接点が閉じられることで実行される。ここで、本実施形態では、受電電力が閾値を超えたか否かの判断は、３０分間の計測電力の平均値が予め定められた閾値と比較されることで行われる。

このピークカットモードでは、リチウム蓄電池１０２からの電力が、矢印Ｄ１４で示されているようにパワーコンディショナー１０５を介して負荷系統Ｒ１１に供給される。太陽電池１０１からの電力とともに、このリチウム蓄電池１０２からの電力によって、閾値を超えた大きなピーク電力が賄われてピークカットが行われる。また、このときには、太陽電池１０１及びリチウム蓄電池１０２から商用電力系統Ｐ１１への逆潮流が起きないように太陽電池１０１及びリチウム蓄電池１０２の合計電力をコントローラ１５が監視する。コントローラ１５は、逆潮流が発生しそうになると第１リレー１１１の接点を解放し、リチウム蓄電池１０２を切り離して逆潮流の発生を回避する。

ここで、パワーコンディショナー１０５の入力段には、電力安定化等のためにコンデンサが設けられている。このとき、例えば雨天や夜間等で太陽電池１０１の出力が無い状態のときには、パワーコンディショナー１０５の入力段のコンデンサが未充電の状態となっている場合がある。このような場合に、リチウム蓄電池１０２がパワーコンディショナー１０５に接続されると、入力段のコンデンサに突入電流が流れる。本実施形態では、このように突入電流が懸念されるときのピークカットモードへの移行時に、接続回路１１０において、リチウム蓄電池１０２と負荷系統Ｒ１１とのパワーコンディショナー１０５を介した接続が遮断から導通に切り換えられる場合には、まず、第１リレー１１１の接点のみが閉じられ、初期段階では第２リレー１１２の接点は開放されたままとなる。これにより、パワーコンディショナー１０５の入力段のコンデンサへの突入電流が抵抗素子１１３を流れ、この抵抗素子１１３によって突入電流が抑制されることとなる。尚、一定の時間が経過するとコンデンサの充電は完了して、突入電流は流れなくなる。これ以後も抵抗素子１１３を介して電力供給を行うと抵抗素子１１３での消費電力がロスとなる。このため、コンデンサが満充電となった後は、第２リレー１１２の接点が閉じられて抵抗素子１１３を介さないバイパスが形成され、以後はこのバイパスを介してリチウム蓄電池１０２からの電力供給が行われる。

電力計Ｐ１１１で計測される、負荷系統Ｒ１１での受電電力が上記の閾値以下となると、コントローラ１５によって第１リレー１１１及び第２リレー１１２の接点が開放されて、図３に示されているピークカット用自家消費モードに移行する。また、このピークカット用自家消費モードの期間中は、受電電力が閾値を超える度にピークカットモードが実行される。

リチウム蓄電池１０２は、ピークカットモードの実行後の所定タイミングや、コントローラ１５に予め登録されている定期的な充電タイミングに実行される充電モードによって充電される。

図５は、図１に示されている電力供給システムでの電力供給における充電モードについて説明する図である。

充電モードは、コントローラ１５によって、接続回路１１０における第１リレー１１１及び第２リレー１１２の双方の接点が閉じられ、更に、パワーコンディショナー１０５の出力が所定程度以下に絞られることで実行される。これにより、充電モードでは、４つの太陽電池１０１からの電力によって、矢印Ｄ１５で示されているようにリチウム蓄電池１０２が充電される。リチウム蓄電池１０２の充電量はコントローラ１５によって監視されており、満充電状態となると、第１リレー１１１及び第２リレー１１２や、パワーコンディショナー１０５が制御されて、充電モードへの移行前のモードへと復帰する。

以上に説明した第１実施形態の電力供給システム１によれば、太陽電池１０１からの電力がダイオード１０４を介して負荷系統Ｒ１１に直に補助電力として供給される。その上に、太陽電池１０１とは別に、リチウム蓄電池１０２からの電力が、互いに接点が直列接続された第１リレー１１１及び第２リレー１１２の２つのリレーを介して負荷系統Ｒ１１に補助電力として供給される。このため、負荷系統Ｒ１１での受電電力がピーク電力となりそうな場合でも、上記の補助電力によって商用電力系統Ｐ１１からの受電電力が抑えられて効果的にピークカットを行うことができる。そして、本実施形態では、このようなピークカットのために太陽電池１０１やリチウム蓄電池１０２と、負荷系統Ｒ１１の前段に設置されたパワーコンディショナー１０５とを繋ぐ接続回路１１０が、次のような簡単な回路構成となっている。即ち、太陽電池１０１の出力側のダイオード１０４のカソードから負荷系統Ｒ１１側へと向かう経路の導通路、及び、リチウム蓄電池１０２から負荷系統Ｒ１１側へと向かう経路に配置された第１リレー１１１及び第２リレー１１２という簡単な回路構造となっている。このように、本実施形態によれば、ピークカットのための補助電力の供給を簡単な構造で行うことができる。

ここで、本実施形態では、リチウム蓄電池１０２から負荷系統Ｒ１１側への電力供給系統の中途にあるパワーコンディショナー１０５の入力段に、電力安定化のためのコンデンサが配置されている。接続回路１１０は、ピークカットモードへの移行に当り、このコンデンサが未充電の状態でリチウム蓄電池１０２と負荷系統Ｒ１１の前段に設置されたパワーコンディショナー１０５との接続を遮断から導通に切り換える場合には、第２リレー１１２の接点に並列接続された抵抗素子１１３を介して導通するように切り換える。

これにより、導通への切換え時に抵抗素子１１３を介して負荷系統Ｒ１１の前段のパワーコンディショナー１０５へと電流が流れるので、上述したようにパワーコンディショナー１０５の入力段に設けられたコンデンサへの突入電流を抑制することができる。

また、本実施形態では、接続回路１１０が、ダイオード１０４のカソードをリチウム蓄電池１０２に、導通と遮断とを第１リレー１１１及び第２リレー１１２を用いて切換可能に接続する。

つまり、本実施形態では、太陽電池１０１からリチウム蓄電池１０２への導通路が第１リレー１１１及び第２リレー１１２を介して構築される。このため、太陽電池１０１とリチウム蓄電池１０２とを適宜に導通させてリチウム蓄電池１０２を充電し、電力供給システム１を長期間に亘って維持することができる。

また、本実施形態では、リチウム蓄電池１０２から負荷系統Ｒ１１への接続経路の第１リレー１１１及び第２リレー１１２によって太陽電池１０１からリチウム蓄電池１０２への充電のための導通路が構築されている。

本実施形態によれば、この構成により部品点数を削減でき、電力供給システム１の設備コストを抑えることができる。

また、本実施形態では、接続回路１１０は、ダイオード１０４のカソードとリチウム蓄電池１０２とを導通させる場合には、第１リレー１１１及び第２リレー１１２の双方の接点を閉じることで短絡導通させる。

これにより、太陽電池１０１からリチウム蓄電池１０２への充電のための導通路が短絡導通によって構築されることから、リチウム蓄電池１０２の充電時間を短縮することができる。

次に第２実施形態について説明する。

図６は、本発明の第２実施形態にかかる電力供給システムを示す模式図である。尚、この図６では、図１に示されている第１実施形態の電力供給システム１の構成要素と同等な構成要素については、図１と同じ符号が付されており、以下では、それら同等な構成要素の重複説明を割愛する。

第２実施形態の電力供給システム２は、上述した第１実施形態と比べて電力消費の規模が大きい負荷系統Ｒ１１に補助電力の供給を行うシステムである。本実施形態では、大規模の電力消費に対応し、太陽光発電設備２０に、以下の太陽電池電力系統２１０がパワーコンディショナー１０５を介して、負荷系統Ｒ１１に対して３〜５系統、互いに並列接続されて設けられている。各太陽電池電力系統２１０は、太陽電池１０１、接続箱１０３、及びダイオード１０４が直列接続された回路部分が、図１に示されているように４回路分、並列接続され、負荷系統Ｒ１１側に１つの接続回路１１０が設けられたものである。３〜５系統の太陽電池電力系統２１０は、各々１つのパワーコンディショナー１０５を介して負荷系統Ｒ１１に接続されている。コントローラ１５は、これら３〜５系統の太陽電池電力系統２１０それぞれの接続回路１１０における第１リレー１１１、第２リレー１１２、及び、各太陽電池電力系統２１０の出力段に配置されたパワーコンディショナー１０５を制御する。

この電力供給システム２では、通常自家消費モード、ピークカット用自家消費モード、逆潮流回避自家消費モード、ピークカットモード、逆潮流回避ピークカットモード、及び充電モード、の６つのモードで電力供給が行われる。

以下、電力供給システム２での電力供給における６つのモードについて説明する。

図７は、図６に示されている電力供給システムでの電力供給における通常自家消費モードについて説明する図である。

通常自家消費モードは、上述した第１実施形態と同様に、１年のうちピークカットの対象となるピーク電力発生の懸念が経験上無い通常期間に実行される。通常期間中、コントローラ１５は、３〜５系統の太陽電池電力系統２１０それぞれの接続回路１１０における第１リレー１１１及び第２リレー１１２の接点を共に閉じる。これにより、リチウム蓄電池１０２は、全ての接続回路１１０を介してダイオード１０４のカソードに短絡導通されるとともに、パワーコンディショナー１０５に短絡導通される。

通常自家消費モードでは、商用電力系統Ｐ１１からの電力とともに、３〜５系統の太陽電池電力系統２１０からの電力が、矢印Ｄ２１で示されているようにパワーコンディショナー１０５を介して負荷系統Ｒ１１において自家消費される。このとき、各太陽電池電力系統２１０の太陽電池１０１の発電期間である日中は、太陽電池１０１からの余剰電力でリチウム蓄電池１０２が充電される。他方、太陽電池１０１の非発電期間である夜間には、リチウム蓄電池１０２が電力を放電する。通常自家消費モードが実行される通常期間中は、このようにリチウム蓄電池１０２が充放電を繰り返すことで、リチウム蓄電池１０２の劣化が抑制される。

図８は、図６に示されている電力供給システムでの電力供給におけるピークカット用自家消費モードについて説明する図である。

ピークカット用自家消費モードも、第１実施形態と同様に、１年のうちピークカットの対象となるピーク電力発生が懸念されるピーク電力想定期間に実行される。ピーク電力想定期間中、コントローラ１５は、リチウム蓄電池１０２が満充電となった状態で、３〜５系統の太陽電池電力系統２１０それぞれの接続回路１１０の第１リレー１１１及び第２リレー１１２の接点を共に開放する。これにより、リチウム蓄電池１０２が満充電のまま保持されて、矢印Ｄ２２で示されているように３〜５系統の太陽電池電力系統２１０による自家消費がパワーコンディショナー１０５を介して行われる。

また、ピークカット用自家消費モードでは、３〜５系統の太陽電池電力系統２１０からの電力で充当可能な、所定の閾値以下のピーク電力について、太陽電池１０１からの電力で賄われてピークカットが行われる。このとき、日照の程度等によって３〜５系統の太陽電池電力系統２１０での発電量が多くなって逆潮流が発生しそうな場合には、以下に説明する逆潮流回避自家消費モードに移行する。

図９は、図６に示されている電力供給システムでの電力供給における逆潮流回避自家消費モードについて説明する図である。

逆潮流回避自家消費モードは、逆潮流が発生しそうな場合に、３〜５系統の太陽電池電力系統２１０のうち過分の太陽電池電力系統２１０からの電力をリチウム蓄電池１０２へと回すことで負荷系統Ｒ１１への出力電力を抑えて逆潮流を回避するモードである。

逆潮流回避自家消費モードでは、コントローラ１５によって、リチウム蓄電池１０２へと電力を回す太陽電池電力系統２１０の接続回路１１０における第１リレー１１１及び第２リレー１１２の双方の接点が閉じられる。更に、コントローラ１５によって、この太陽電池電力系統２１０に接続されているパワーコンディショナー１０５の出力が絞られる。これにより、矢印Ｄ２３で示されているように、この太陽電池電力系統２１０からの電力がリチウム蓄電池１０２へと回されて逆潮流が回避される。

一方で自家消費に用いる太陽電池電力系統２１０の接続回路１１０における第１リレー１１１及び第２リレー１１２の双方の接点は開放されたままにされる。これにより、矢印Ｄ２４で示されているように、この太陽電池電力系統２１０からの電力が負荷系統Ｒ１１でパワーコンディショナー１０５を介して自家消費される。

日照が減衰する等により３〜５系統の太陽電池電力系統２１０での発電量が減って逆潮流の懸念が解消されると、図８に示されているピークカット用自家消費モードに復帰する。

そして、ピークカット用自家消費モードあるいは逆潮流回避自家消費モードでの電力供給中に、太陽電池電力系統２１０からの電力では充当不足となる閾値を超えた大きなピーク電力が発生した場合には、以下に説明するピークカットモードに移行する。本実施形態でも、ピークカットモードへの移行タイミングとして、太陽電池１０１の電力のみでは賄いきれない大きなピーク電力が発生しそうなタイミングや、雨天や夜間で太陽電池１０１の発電が無くピーク電力が発生しそうなタイミングが挙げられる。

図１０は、図６に示されている電力供給システムでの電力供給におけるピークカットモードについて説明する図である。

ピークカットモードは、電力計Ｐ１１１で計測される負荷系統Ｒ１１での受電電力が、３〜５系統の太陽電池電力系統２１０からの電力では充当不足となる閾値を超えた場合に実行される。このピークカットモードは、コントローラ１５によって３〜５系統の太陽電池電力系統２１０それぞれの接続回路１１０の第１リレー１１１及び第２リレー１１２の接点が閉じられることで実行される。ここで、本実施形態でも、第１実施例と同様に、受電電力が閾値を超えたか否かの判断は、３０分間の計測電力の平均値が予め定められた閾値と比較されることで行われる。これにより、リチウム蓄電池１０２からの電力が、矢印Ｄ２５で示されているようにパワーコンディショナー１０５を介して負荷系統Ｒ１１に供給される。３〜５系統の太陽電池電力系統２１０からの電力とともに、このリチウム蓄電池１０２からの電力によって、閾値を超えた大きなピーク電力が賄われてピークカットが行われる。

また、本実施形態でも、ピークカットモードへの移行に当り、雨天や夜間で太陽電池１０１の出力が無くパワーコンディショナー１０５の入力段のコンデンサが未充電で突入電流が懸念される場合には、まず、第１リレー１１１の接点のみが閉じられ、第２リレー１１２の接点は開放状態のままとなる。これにより、リチウム蓄電池１０２からの電力の供給が抵抗素子１１３を介して行われ、各パワーコンディショナー１０５の入力段のコンデンサへの突入電流が抵抗素子１１３によって抑制されることとなる。コンデンサの充電が完了して突入電流の懸念が解消されると、第２リレー１１２の接点が閉じられてバイパスが形成され、以後はリチウム蓄電池１０２からの電力供給がこのバイパスを介して行われる。

ここで、本実施形態では、このピークカットモードにおいても、３〜５系統の太陽電池電力系統２１０での発電量が多くなって逆潮流が発生しそうな場合には、以下に説明する逆潮流回避ピークカットモードに移行する。

図１１は、図６に示されている電力供給システムでの電力供給における逆潮流回避ピークカットモードについて説明する図である。

逆潮流回避ピークカットモードは、逆潮流が発生しそうな場合に、３〜５系統の接続回路１１０のうち、一部の接続回路１１０を遮断することで、リチウム蓄電池１０２から負荷系統Ｒ１１へのパワーコンディショナー１０５を介した出力電力を抑えて逆潮流を回避するモードである。

逆潮流回避ピークカットモードでは、コントローラ１５によって、遮断対象の接続回路１１０における第１リレー１１１の接点が開放されることで、当該接続回路１１０が遮断される。これにより、リチウム蓄電池１０２から負荷系統Ｒ１１へのパワーコンディショナー１０５を介した出力電力が抑えられて逆潮流が回避される。

リチウム蓄電池１０２からは、矢印Ｄ２６で示されているように、他の導通状態の接続回路１１０を介して負荷系統Ｒ１１へピークカットのための電力がパワーコンディショナー１０５を介して供給される。

この逆潮流回避ピークカットモードにおいて逆潮流の懸念が解消されると、図１０に示されているピークカットモードに復帰する。

以上に説明したピークカットモードや逆潮流回避ピークカットモードにおいて、負荷系統Ｒ１１での受電電力が閾値以下となると、図８に示されているピークカット用自家消費モードや図９に示されている逆潮流回避自家消費モードに復帰する。また、ピークカット用自家消費モードや逆潮流回避自家消費モードの期間中は、受電電力が閾値を超える度にピークカットモードが実行され、その実行中に逆潮流の懸念が生じると逆潮流回避ピークカットモードが実行される。

リチウム蓄電池１０２は、ピークカットモードや逆潮流回避ピークカットモードの実行後の所定タイミングや、コントローラ１５に予め登録されている定期的な充電タイミングに実行される充電モードによって充電される。

図１２は、図６に示されている電力供給システムでの電力供給における充電モードについて説明する図である。

充電モードは、コントローラ１５によって、各太陽電池電力系統２１０の接続回路１１０における第１リレー１１１及び第２リレー１１２の双方の接点が閉じられ、各パワーコンディショナー１０５の出力が所定程度以下に絞られることで実行される。これにより、充電モードでは、３〜５系統の太陽電池電力系統２１０それぞれの電力によって、矢印Ｄ２７で示されているようにリチウム蓄電池１０２が充電される。リチウム蓄電池１０２の充電量はコントローラ１５によって監視されており、満充電状態となると、各接続回路１１０における第１リレー１１１及び第２リレー１１２や、各パワーコンディショナー１０５が制御されて、充電モードへの移行前のモードへと復帰する。

以上に説明した第２実施形態の電力供給システム２によっても、上述した第１実施形態の電力供給システム１と同様に、ピークカットのための補助電力の供給を簡単な構造で行うことができることは言うまでもない。

また、本実施形態では、４つの太陽電池１０１、４つの接続箱１０３、４つのダイオード１０４、及び１つの接続回路１１０、を有する太陽電池電力系統２１０がパワーコンディショナー１０５を介して、負荷系統Ｒ１１に対して３〜５系統、互いに並列接続されている。

これにより、負荷系統Ｒ１１が大規模な電力消費系統であったとしても、並列接続された３〜５系統の太陽電池電力系統２１０によって十分な補助電力を供給することができる。

次に第３実施形態について説明する。

図１３は、本発明の第３実施形態にかかる電力供給システムを示す模式図である。尚、この図１３では、図１に示されている第１実施形態の電力供給システム１の構成要素と同等な構成要素については、図１と同じ符号が付されており、以下では、それら同等な構成要素の重複説明を割愛する。

第３実施形態の電力供給システム３は、第１実施形態の電力供給システム１の変形例であって、太陽光発電設備３０が、リチウム蓄電池１０２に替えて鉛蓄電池３０１を備えている。

第１実施形態では、劣化抑制のためにリチウム蓄電池１０２が充放電を繰り返す通常自家消費モードと、ピークカットに備えてリチウム蓄電池１０２が満充電のまま系統から切り離されるピークカット用自家消費モードと、が設けられている。ここで、鉛蓄電池３０１は、リチウム蓄電池１０２とは異なり、満充電のまま系統から切り離された状態で放置されても殆ど劣化しない。このため、第３実施形態では、第１実施形態におけるピークカット用自家消費モードが通常自家消費モードを兼ねた自家消費モードが設けられている。

本実施形態の電力供給システム３では、自家消費モード、ピークカットモード、及び充電モード、の３つのモードで電力供給が行われる。

以下、電力供給システム３での電力供給における３つのモードについて説明する。

図１４は、図１３に示されている電力供給システムでの電力供給における自家消費モードについて説明する図である。

本実施形態における自家消費モードは、上述した第１実施形態とは異なり、１年を通じて実行される。この自家消費モードにおいて、コントローラ１５は、接続回路１１０における第１リレー１１１、第２リレー１１２の接点を共に開放する。これにより、鉛蓄電池３０１は、太陽電池１０１から、パワーコンディショナー１０５を経た負荷系統Ｒ１１への電力供給系統から切り離される。このとき、鉛蓄電池３０１は、満充電の状態になっているものとする。

これにより、鉛蓄電池３０１が満充電のまま保持されて、矢印Ｄ３１で示されているように４つの太陽電池１０１による自家消費がパワーコンディショナー１０５を介して行われる。

また、この自家消費モードでは、太陽電池１０１からの電力で充当可能な、所定の閾値以下のピーク電力について、太陽電池１０１からの電力で賄われてピークカットが行われる。他方、太陽電池１０１からの電力では充当不足となる閾値を超えた大きなピーク電力が発生した場合にはピークカットモードに移行する。本実施形態でも、ピークカットモードへの移行タイミングとして、太陽電池１０１の電力のみでは賄いきれない大きなピーク電力が発生しそうなタイミングや、雨天や夜間で太陽電池１０１の発電が無くピーク電力が発生しそうなタイミングが挙げられる。

図１５は、図１３に示されている電力供給システムでの電力供給におけるピークカットモードについて説明する図である。

ピークカットモードは、電力計Ｐ１１１で計測される負荷系統Ｒ１１での受電電力が、太陽電池１０１からの電力では充当不足となる閾値を超えた場合に第１リレー１１１及び第２リレー１１２の接点が閉じられることで実行される。ここで、本実施形態でも、受電電力が閾値を超えたか否かの判断は、３０分間の計測電力の平均値が予め定められた閾値と比較されることで行われる。

このピークカットモードでは、鉛蓄電池３０１からの電力が、矢印Ｄ３２で示されているようにパワーコンディショナー１０５を介して負荷系統Ｒ１１に供給される。太陽電池１０１からの電力とともに、この鉛蓄電池３０１からの電力によって、閾値を超えた大きなピーク電力が賄われてピークカットが行われる。また、このときには、太陽電池１０１及び鉛蓄電池３０１から商用電力系統Ｐ１１への逆潮流が起きないように太陽電池１０１及び鉛蓄電池３０１の合計電力をコントローラ１５が監視する。コントローラ１５は、逆潮流が発生しそうになると第１リレー１１１の接点を解放し、鉛蓄電池３０１を切り離して逆潮流の発生を回避する。

また、本実施形態でも、ピークカットモードへの移行に当り、雨天や夜間で太陽電池１０１の出力が無く、パワーコンディショナー１０５における未充電のコンデンサへの突入電流が懸念される場合には、まず、第１リレー１１１の接点のみが閉じられ、第２リレー１１２の接点は開放状態のままとなる。これにより、鉛蓄電池３０１からの電力の供給が抵抗素子１１３を介して行われるので、パワーコンディショナー１０５の入力段におけるコンデンサへの突入電流が抵抗素子１１３によって抑制されることとなる。コンデンサの充電後は第２リレー１１２の接点が閉じられてバイパスが形成され、以後はリチウム蓄電池１０２からの電力供給がこのバイパスを介して行われる。

負荷系統Ｒ１１での受電電力が上記の閾値以下となると第１リレー１１１及び第２リレー１１２の接点が開放され、図１４に示されている自家消費モードに復帰する。また、この自家消費モードの期間中は、受電電力が閾値を超える度にピークカットモードが実行される。

鉛蓄電池３０１は、ピークカットモードの実行後の所定タイミングや、コントローラ１５に予め登録されている定期的な充電タイミングに実行される充電モードによって充電される。

図１６は、図１３に示されている電力供給システムでの電力供給における充電モードについて説明する図である。

充電モードは、コントローラ１５によって、接続回路１１０における第１リレー１１１及び第２リレー１１２の双方の接点が閉じられ、更に、パワーコンディショナー１０５の出力が所定程度以下に絞られることで実行される。これにより、４つの太陽電池１０１からの電力によって、矢印Ｄ３３で示されているように鉛蓄電池３０１が充電される。鉛蓄電池３０１の充電量はコントローラ１５によって監視されており、満充電状態となると、第１リレー１１１及び第２リレー１１２や、パワーコンディショナー１０５が制御されて、充電モードへの移行前のモードへと復帰する。

以上に説明した第３実施形態の電力供給システム１によっても、上述した第１実施形態の電力供給システム１と同様に、ピークカットのための補助電力の供給を簡単な構造で行うことができることは言うまでもない。

次に第４実施形態について説明する。

図１７は、本発明の第４実施形態にかかる電力供給システムを示す模式図である。尚、この図１７では、図６に示されている第２実施形態の電力供給システム２の構成要素と同等な構成要素については、図６と同じ符号が付されており、以下では、それら同等な構成要素の重複説明を割愛する。

第４実施形態の電力供給システム４は、第２実施形態の電力供給システム２の変形例であって、太陽光発電設備４０が、リチウム蓄電池１０２に替えて鉛蓄電池４０１を備えている。

本実施形態の電力供給システム４では、自家消費モード、ピークカットモード、及び充電モード、の３つのモードで電力供給が行われる。

以下、電力供給システム４での電力供給における３つのモードについて説明する。

図１８は、図１７に示されている電力供給システムでの電力供給における自家消費モードについて説明する図である。

本実施形態における自家消費モードは、上述した第２実施形態とは異なり、１年を通じて実行される。この自家消費モードにおいて、コントローラ１５は、３〜５系統の太陽電池電力系統２１０それぞれの接続回路１１０の第１リレー１１１及び第２リレー１１２の接点を共に開放する。これにより、鉛蓄電池４０１は、太陽電池１０１から、パワーコンディショナー１０５を経た負荷系統Ｒ１１への電力供給系統から切り離される。このとき、鉛蓄電池４０１は、満充電の状態になっているものとする。

これにより、鉛蓄電池４０１が満充電のまま保持されて、矢印Ｄ４１で示されているように３〜５系統の太陽電池電力系統２１０による自家消費がパワーコンディショナー１０５を介して行われる。

また、この自家消費モードでは、太陽電池電力系統２１０からの電力で充当可能な、所定の閾値以下のピーク電力について、太陽電池電力系統２１０からの電力で賄われてピークカットが行われる。他方、太陽電池電力系統２１０からの電力では充当不足となる閾値を超えた大きなピーク電力が発生した場合にはピークカットモードに移行する。本実施形態でも、ピークカットモードへの移行タイミングとして、太陽電池１０１の電力のみでは賄いきれない大きなピーク電力が発生しそうなタイミングや、雨天や夜間で太陽電池１０１の発電が無くピーク電力が発生しそうなタイミングが挙げられる。

図１９は、図１７に示されている電力供給システムでの電力供給におけるピークカットモードについて説明する図である。

ピークカットモードは、負荷系統Ｒ１１での受電電力が、太陽電池電力系統２１０からの電力では充当不足となる閾値を超えた場合に３〜５系統の接続回路１１０それぞれの第１リレー１１１及び第２リレー１１２の接点が閉じられることで実行される。ここで、本実施形態でも、受電電力が閾値を超えたか否かの判断は、３０分間の計測電力の平均値が予め定められた閾値と比較されることで行われる。

このピークカットモードでは、鉛蓄電池４０１からの電力が、矢印Ｄ４２で示されているようにパワーコンディショナー１０５とを介して負荷系統Ｒ１１に供給される。３〜５系統の太陽電池電力系統２１０からの電力とともに、この鉛蓄電池４０１からの電力によってピークカットが行われる。また、このときには、太陽電池電力系統２１０及び鉛蓄電池４０１から商用電力系統Ｐ１１への逆潮流が起きないように太陽電池電力系統２１０及び鉛蓄電池４０１の合計電力をコントローラ１５が監視する。コントローラ１５は、逆潮流が発生しそうになると一部の系統の接続回路１１０の第１リレー１１１の接点を解放し、鉛蓄電池４０１からの電力を抑制して逆潮流の発生を回避する。

また、本実施形態でも、ピークカットモードへの移行に当り、雨天や夜間で太陽電池１０１の出力が無く未充電のコンデンサへの突入電流が懸念される場合には、まず、第１リレー１１１の接点のみが閉じられ、第２リレー１１２の接点は開放状態のままとなる。これにより、鉛蓄電池４０１からの電力の供給が抵抗素子１１３を介して行われるので、パワーコンディショナー１０５の入力段におけるコンデンサへの突入電流が抵抗素子１１３によって抑制されることとなる。コンデンサの充電後は第２リレー１１２の接点が閉じられてバイパスが形成され、以後はリチウム蓄電池１０２からの電力供給がこのバイパスを介して行われる。

負荷系統Ｒ１１での受電電力が上記の閾値以下となると各接続回路１１０における第１リレー１１１及び第２リレー１１２の接点が開放され、図１８に示されている自家消費モードに復帰する。また、この自家消費モードの期間中は、受電電力が閾値を超える度にピークカットモードが実行される。

鉛蓄電池４０１は、ピークカットモードの実行後の所定タイミングや、コントローラ１５に予め登録されている定期的な充電タイミングに実行される充電モードによって充電される。

図２０は、図１７に示されている電力供給システムでの電力供給における充電モードについて説明する図である。

充電モードは、各接続回路１１０における第１リレー１１１及び第２リレー１１２の双方の接点が閉じられ、パワーコンディショナー１０５の出力が絞られることで実行される。これにより、３〜５系統の太陽電池電力系統２１０からの電力によって、矢印Ｄ４３で示されているように鉛蓄電池４０１が充電される。鉛蓄電池４０１の充電量はコントローラ１５によって監視されており、満充電状態となると、各接続回路１１０の第１リレー１１１及び第２リレー１１２や、各パワーコンディショナー１０５が制御されて、充電モードへの移行前のモードへと復帰する。

以上に説明した第４実施形態の電力供給システム１によっても、上述した第２実施形態の電力供給システム２と同様に、ピークカットのための補助電力の供給を簡単な構造で行うことができることは言うまでもない。また、負荷系統Ｒ１１が大規模な電力消費系統であったとしても、並列接続された３〜５系統の太陽電池電力系統２１０によって十分な補助電力を供給することができる点も、上述した第２実施形態の電力供給システム２と同様である。

次に第５実施形態について説明する。

図２１は、本発明の第５実施形態にかかる電力供給システムを示す模式図である。尚、この図２１では、図１７に示されている第４実施形態の電力供給システム４の構成要素と同等な構成要素については、図１７と同じ符号が付されており、以下では、それら同等な構成要素の重複説明を割愛する。

第５実施形態の電力供給システム５は、第４実施形態の電力供給システム４の変形例であって、太陽光発電設備５０における３〜５系統の太陽電池電力系統５１０それぞれが、第４実施形態とは異なる接続回路５２０を備えている。

本実施形態における接続回路５２０は、各太陽電池１０１の出力側に配置されたダイオード１０４のカソードを負荷系統Ｒ１１に、導通と遮断とを２つの３点接続リレー５２１ａ，５２１ｂを用いて切換可能にパワーコンディショナー１０５を介して接続している。また、負荷側の３点接続リレー５２１ｂと１つのリレー５２３とを用いて、鉛蓄電池４０１を負荷系統Ｒ１１に、導通と遮断とを切換可能にパワーコンディショナー１０５を介して接続している。リレー５２３の接点には抵抗素子５２２が並列接続されている。更に、太陽電池１０１側の３点接続リレー５２１ａを用いて、ダイオード１０４のカソードを鉛蓄電池４０１に、導通と遮断とを切換可能に接続している。

この接続回路５２０は、具体的には、次の３つのモードについて切換可能に、各太陽電池１０１の出力側に配置されたダイオード１０４のカソードと、負荷系統Ｒ１１の前段のパワーコンディショナー１０５と、鉛蓄電池４０１と、を接続している。１つ目のモードは、ダイオード１０４のカソードとパワーコンディショナー１０５とを導通させて、鉛蓄電池４０１とパワーコンディショナー１０５との間、及びダイオード１０４のカソードと鉛蓄電池４０１との間、を遮断するモードであり、後述の自家消費モードがこれに当る。２つ目のモードは、ダイオード１０４のカソードとパワーコンディショナー１０５との間を遮断して、鉛蓄電池４０１とパワーコンディショナー１０５との間、及びダイオード１０４のカソードと鉛蓄電池４０１との間を導通させるモードであり、後述のピークカットモードがこれに当る。３つ目のモードは、ダイオード１０４のカソードとパワーコンディショナー１０５との間、及び鉛蓄電池４０１とパワーコンディショナー１０５との間、を遮断して、ダイオード１０４のカソードと鉛蓄電池４０１とを導通させるモードであり、後述の充電モードがこれに当る。

また、本実施形態では、接続回路５２０によって太陽電池１０１が負荷系統Ｒ１１から遮断されて運転されるモードがあるため、コントローラ５５が、負荷系統Ｒ１１とは別に接続箱１０３を介して太陽電池１０１での発電電流を監視している。

本実施形態の電力供給システム５でも、自家消費モード、ピークカットモード、及び充電モード、の３つのモードで電力供給が行われる。

以下、電力供給システム５での電力供給における３つのモードについて説明する。

図２２は、図２１に示されている電力供給システムでの電力供給における自家消費モードについて説明する図である。

本実施形態における自家消費モードでは、コントローラ５５は、３〜５系統の太陽電池電力系統５１０それぞれの接続回路５２０の２つの３点接続リレー５２１ａ，５２１ｂを、何れもダイオード１０４のカソードとパワーコンディショナー１０５とを導通させるように接続する。このとき、鉛蓄電池４０１とパワーコンディショナー１０５との間のリレー５２３は開放状態となる。つまり、自家消費モードでは、接続回路５２０は、太陽電池１０１と負荷系統Ｒ１１とをパワーコンディショナー１０５を介して導通させるように接続する。また、このときには、鉛蓄電池４０１とパワーコンディショナー１０５との間、及びダイオード１０４のカソード（即ち、太陽電池１０１）と鉛蓄電池４０１との間、が遮断される。これにより、太陽電池１０１から、パワーコンディショナー１０５を経た負荷系統Ｒ１１への電力供給系統が、鉛蓄電池４０１が切り離された状態で構築される。このとき、鉛蓄電池４０１は、満充電の状態になっているものとする。

これにより、鉛蓄電池４０１が満充電のまま保持されて、矢印Ｄ５１で示されているように３〜５系統の太陽電池電力系統５１０からの電力による自家消費がパワーコンディショナー１０５を介して行われる。また、自家消費を賄った上で太陽電池１０１からの余剰電力が商用電力系統Ｐ１１の側へと送られて売電が行われる。

また、この自家消費モードでは、太陽電池電力系統５１０からの電力で充当可能な、所定の閾値以下のピーク電力について、太陽電池電力系統５１０からの電力で賄われてピークカットが行われる。他方、太陽電池電力系統５１０からの電力では充当不足となる閾値を超えた大きなピーク電力が発生した場合にはピークカットモードに移行する。本実施形態でも、ピークカットモードへの移行タイミングとして、太陽電池１０１の電力のみでは賄いきれない大きなピーク電力が発生しそうなタイミングや、雨天や夜間で太陽電池１０１の発電が無くピーク電力が発生しそうなタイミングが挙げられる。

図２３は、図２１に示されている電力供給システムでの電力供給におけるピークカットモードについて説明する図である。

ピークカットモードは、負荷系統Ｒ１１での受電電力が、太陽電池電力系統５１０からの電力では充当不足となる閾値を超えた場合に実行される。ここで、本実施形態でも、受電電力が閾値を超えたか否かの判断は、３０分間の計測電力の平均値が予め定められた閾値と比較されることで行われる。

このピークカットモードでは、コントローラ５５は、各接続回路５２０において、負荷側の３点接続リレー５２１ａを、鉛蓄電池４０１側に接続し、鉛蓄電池４０１とパワーコンディショナー１０５との間のリレー５２３の接点を閉じる。つまり、ピークカットモードでは、接続回路５２０は、太陽電池１０１とパワーコンディショナー１０５との間を遮断して、鉛蓄電池４０１と負荷系統Ｒ１１とをパワーコンディショナー１０５を介して導通させる。これにより、鉛蓄電池４０１からの電力が、矢印Ｄ５２で示されているようにパワーコンディショナー１０５を介して負荷系統Ｒ１１に供給される。この鉛蓄電池４０１からの電力によってピークカットが行われる。

本実施形態でも、ピークカットモードへの移行に当り、雨天や夜間で太陽電池１０１の出力が無く未充電のコンデンサへの突入電流が懸念される場合には、まず、鉛蓄電池４０１とパワーコンディショナー１０５との間のリレー５２３の接点は開放状態のままとされる。これにより、鉛蓄電池４０１からの電力の供給が抵抗素子５２２を介して行われるので、パワーコンディショナー１０５の入力段におけるコンデンサへの突入電流が抵抗素子５２２によって抑制される。コンデンサの充電後はリレー５２３の接点が閉じられてバイパスが形成され、以後は鉛蓄電池４０１からの電力供給がこのバイパスを介して行われる。

また、ピークカットモードでは、鉛蓄電池４０１から商用電力系統Ｐ１１への逆潮流が起きないように鉛蓄電池４０１の出力電力をコントローラ５５が監視する。コントローラ５５は、逆潮流が発生しそうになると一部の系統の接続回路５２０において鉛蓄電池４０１側となっていた負荷側の３点接続リレー５２１ｂの接続を、太陽電池１０１側に切り換える。これにより、一部の系統の接続回路５２０において鉛蓄電池４０１とパワーコンディショナー１０５との間を遮断することで、鉛蓄電池４０１からの電力を抑制して逆潮流の発生を回避する。

また、このピークカットモードでは、コントローラ５５は、各接続回路５２０における太陽電池１０１側の３点接続リレー５２１ａを鉛蓄電池４０１側に接続する。つまり、ピークカットモードでは、接続回路５２０は、ダイオード１０４のカソード（即ち、太陽電池１０１）と鉛蓄電池４０１とを導通させる。これにより、矢印Ｄ５３で示されているようにピークカット中の鉛蓄電池４０１が太陽電池１０１からの電力によって充電される。

負荷系統Ｒ１１での受電電力が上記の閾値以下となると各接続回路５２０における２つの３点接続リレー５２１ａ，５２１ｂの双方が、太陽電池１０１とパワーコンディショナー１０５とを導通させるように切り換えられて、図２２に示されている自家消費モードに復帰する。自家消費モードへの復帰時には、鉛蓄電池４０１とパワーコンディショナー１０５との間のリレー５２３は開放状態となる。また、この自家消費モードの期間中は、受電電力が閾値を超える度にピークカットモードが実行される。

鉛蓄電池４０１は、ピークカットモードの実行後の所定タイミングや、コントローラ５５に予め登録されている定期的な充電タイミングに実行される充電モードによって充電される。

図２４は、図２１に示されている電力供給システムでの電力供給における充電モードについて説明する図である。

充電モードでは、コントローラ５５は、各接続回路５２０における太陽電池１０１側の３点接続リレー５２１ａを鉛蓄電池４０１側に接続し、負荷側の３点接続リレー５２１ｂを太陽電池１０１側に接続する。つまり、充電モードでは、接続回路５２０は、ダイオード１０４のカソード（即ち、太陽電池１０１）とパワーコンディショナー１０５（即ち、負荷系統Ｒ１１）との間、及び鉛蓄電池４０１とパワーコンディショナー１０５（即ち、負荷系統Ｒ１１）との間、を遮断して、太陽電池１０１と鉛蓄電池４０１とを導通させる。これにより、３〜５系統の太陽電池電力系統５１０からの電力によって、矢印Ｄ５４で示されているように鉛蓄電池４０１が充電される。鉛蓄電池４０１の充電量はコントローラ５５によって監視されており、満充電状態となると、各接続回路５２０における２つの３点接続リレー５２１が制御されて、充電モードへの移行前のモードへと復帰する。

以上に説明した第５実施形態の電力供給システム５によっても、上述した第４実施形態の電力供給システム４と同様に、ピークカットのための補助電力の供給を簡単な構造で行うことができることは言うまでもない。また、負荷系統Ｒ１１が大規模な電力消費系統であったとしても、並列接続された３〜５系統の太陽電池電力系統５１０によって十分な補助電力を供給することができる点も、上述した第４実施形態の電力供給システム４と同様である。

更に、本実施形態では、上記の充電モードは、ダイオード１０４のカソード（即ち、太陽電池１０１）とパワーコンディショナー１０５（即ち、負荷系統Ｒ１１）との間が遮断された状態で行われる。このため、他の第１〜第４実施形態における充電モードのようにパワーコンディショナー１０５の出力抑制が不要となり、その分、コントローラ５５による制御内容が簡略化できる。これにより、例えばコントローラ５５の製造元に対して太陽光発電設備５０側からパワーコンディショナー１０５に関する情報開示を行う等といった特殊な対応を省くことが可能となり、太陽光発電設備５０の汎用性を向上させることができる。

尚、以上に説明した第１〜第５実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の電力供給システムの構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

例えば、上述した第１実施形態や第３実施形態では、本発明にいう電力供給システムの一例として、太陽電池１０１を４つ備えた電力供給システム１，３が例示されている。また、上述した第２実施形態や第４実施形態や第５実施形態では、太陽電池１０１を４つ有する太陽電池電力系統２１０，５１０を３〜５系統備えた電力供給システム２，４，５が例示されている。しかしながら、本発明にいう電力供給システムはこれらに限るものではなく、電力供給システムや１系統分の太陽電池電力系統に備えられる太陽電池の数は任意に設定し得る。同様に、太陽電池電力系統の系統数も任意に設定し得るものである。

また、上述した第１〜第５実施形態では、何れも、ピークカットモードへの移行に当り、雨天や夜間で太陽電池１０１の出力が無くパワーコンディショナー１０５の入力段のコンデンサが未充電で突入電流が懸念される場合に、蓄電池を、抵抗素子を介して電力供給系統に接続する形態が例示されている。しかしながら、蓄電池を、抵抗素子を介して電力供給系統に接続する場合は、ピークカットモードへの移行時に限るものではない。パワーコンディショナー１０５の入力段のコンデンサが未充電で突入電流が懸念されるときに蓄電池を電力供給系統に接続する場合であれば、どのようなモードへの移行時であっても、蓄電池を、適宜に抵抗素子を介して電力供給系統に接続してもよい。

また、上述した第１〜第５実施形態では、何れも、逆潮流が認められる場合は、逆潮流しても良い。余剰売電が認められる場合は、余剰売電しても良い。

１，２，３，４，５電力供給システム
１０，２０，３０，４０，５０太陽光発電設備
１５，５５コントローラ
１０１太陽電池
１０２リチウム蓄電池
１０３接続箱
１０４ダイオード
１０５パワーコンディショナー
１１０，５２０接続回路
１１１第１リレー
１１２第２リレー
１１３，５２２抵抗素子
２１０，５１０太陽電池電力系統
３０１，４０１鉛蓄電池
５２１ａ，５２１ｂ３点接続リレー
Ｐ１１商用電力系統
Ｒ１１負荷系統
Ｐ１１１電力計
Ｒ１１１集電盤
Ｒ１１２分電盤
Ｒ１１３負荷装置

Claims

商用電力系統から電力が供給される負荷系統に、前記商用電力系統からの供給電力に対する補助電力を供給する電力供給システムであって、
太陽電池、
蓄電池、
前記太陽電池の出力側に、当該太陽電池から電流が流れ出す方向を順方向として設置されたダイオード、及び、
前記ダイオードのカソードを前記負荷系統側に導通させたままで、あるいは、前記ダイオードのカソードを前記負荷系統側に導通と遮断とをリレーを用いて切換可能に接続しつつ、前記蓄電池を前記負荷系統側に導通と遮断とをリレーを用いて切換可能に接続する接続回路、を備えたことを特徴とする電力供給システム。
前記蓄電池から前記負荷系統側への電力供給系統の中途にはコンデンサが配置されており、
前記接続回路は、前記コンデンサが未充電の状態で前記蓄電池から前記負荷系統側への接続を遮断から導通に切り換える場合には抵抗素子を介して導通するように切り換えることを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
前記接続回路が、前記ダイオードのカソードを前記蓄電池に導通と遮断とをリレーを用いて切換可能に接続するものでもあることを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載の電力供給システム。
前記接続回路は、前記ダイオードのカソードと前記蓄電池とを導通させる場合には、短絡導通させることを特徴とする請求項３に記載の電力供給システム。
前記太陽電池、前記ダイオード、及び前記接続回路、を有する太陽電池電力系統が、前記負荷系統に対して複数系統、互いに並列接続されていることを特徴とする請求項１〜４のうち何れか一項に記載の電力供給システム。