JP2021005938A - 蓄電装置および当該蓄電装置を備えた蓄電システム - Google Patents

Abstract

【課題】コンセントに接続するだけで単相３線の片相に系統連系可能な蓄電装置および蓄電システムを提供する。【解決手段】商用電力系統の単相３線式の配電線におけるＵ相およびＷ相の電流を検知する電流センサ５１、５２と、Ｕ相Ｏ相間の電圧およびＷ相Ｏ相間の電圧を検知する電圧センサ５３、５４と、これらのセンサが検知したセンサ値を送信するセンサ値送信機５５とをを備え、蓄電装置２は、接地付コンセント２００を介して単相３線式の配電線に接続され、蓄電池１０に対して充放電動作を行う電力変換部と、電力変換部を制御する制御回路とを有するパワーコンディショナ２０と、センサ値送信機５５から送信されたセンサ値を受信するセンサ値受信機２４とを有し、制御回路は、センサ値に基づき電力変換部による充放電動作を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電装置および当該蓄電装置を備えた蓄電システムに関するものである。

従来より、深夜割安になる電力を利用して蓄電し、昼間の電力需要ピーク時に蓄電された電気を使ったり、突然の停電時における電力のバップアップとして蓄電された電気を使ったりすることを可能にする蓄電システムがある。

一般家庭の家屋で使用される１００［Ｖ］の家電製品は、単相３線２００［Ｖ］の片相であるＵ相またはＷ相を使用している。１００［Ｖ］コンセントは、通常、Ｕ相、Ｗ相をバランスよく配線している。しかし、家屋によってはＵ相またはＷ相に偏って配線されているとか、あるいは、コンセントの配線は均等になっているが、接続される家電製品がどちらかの相に偏ってしまう、といった事象が発生する可能性があり、極端な例では、どちらかの一方の相にのみ家電製品が接続される可能性がある。

仮に、どちらかの一方の相にのみ負荷である家電製品が接続されている状況において、蓄電システムを単相３線２００［Ｖ］の片相１００［Ｖ］に系統連系させたとする。この際、系統連系している片相が無負荷で、系統連系していない相に負荷が接続されるとき、逆潮流が発生しないように制御するために系統連系している無負荷の相に対して、系統連系していない相の負荷分の電力を出力する必要がある。

このため、系統連系していない相の負荷が定格出力電力と同じ場合、中性線には定格出力電流の２倍の電流が流れるため、定格出力電流の２倍以上の許容電流の配線材料、ブレーカを使用する必要があり、コストアップ、また線材が太くなるため引き回しにも影響してしまう。そこで、中性線に流れる電流値が所定の許容値を超えないように、蓄電システムを制御する技術が提案されている。

従来における、この種の技術としては、特許文献１に記載されている技術のように、太陽電池等の直流電源から受けた直流電力を単相２線式の逆変換装置で交流に変換して、単相３線式の商用電力系統と連系して負荷に交流電力を供給する系統連系型逆変換装置において、中性線に流れる電流値を検出し、当該電流値が所定の許容値を超えないように交流出力を制御する技術が提案されている。

特許第３１０７６８７号公報

ところで、単相３線の片相１００［Ｖ］に系統連系させる場合には、系統連系しない片相の電流、電圧を監視する必要がある。ここで、特許文献１に記載された技術によれば、中性線に中性線電流検出器（電流センサ）が設けられ、中性線電流検出器から延びる配線が系統連系型逆変換装置に接続されるため、サービスマンが配線工事を誤らない限り、系統連系型逆変換装置は中性線に流れる電流値を正確に把握することが可能である。また、特許文献１に記載の装置では単相２線２００［Ｖ］を逆変換装置に引き込むため、引き込まれた２線間の電圧を監視すれば足りる。

その一方で、特許文献１に記載の装置では、系統の電流を監視するために電流センサと逆変換装置を接続するための制御線が必要となっていた。さらに、上記したように、特許文献１に記載の装置とは異なり、単相３線の片相１００［Ｖ］に系統連系させる場合には、系統連系しない片相の電圧の監視のため、系統連系しない片相の線も装置内に引き込む必要があり（すなわち、系統連系する２線も含めて３線すべてを装置内に引き込む必要があり）、単相３線の片相１００［Ｖ］に系統連系させる場合には、相応の配線工事が必要となっていた。

そこで、系統連系を容易にするために、蓄電装置に接地極付プラグを設けて、当該接地極付プラグを単相３線の片相１００［Ｖ］コンセントに差し込み、商用電力系統との電力授受を行うことが考えられる。しかしながら、このようなコンセントに接続するだけで使用可能になる蓄電装置においては、コンセントに接続される２線のうちいずれが中性線（Ｏ相）であるかを判別することは極めて困難である。また、Ｏ相ではない線はＵ相またはＷ相のいずれかとなるが、そのいずれかを判別することも極めて困難である。

そのような困難な状況であるものの、コンセントに蓄電装置のプラグを差し込んだ際に、コンセントの２つの接続端子のいずれがＯ相に対応し、Ｏ相に対応しない接続端子がＵ相またはＷ相のいずれに対応するか正確に相判別できなければ、蓄電装置の充放電制御ができなくなるおそれがある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、コンセントに接続するだけで単相３線の片相に系統連系可能な蓄電装置および蓄電システムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、次に記載する構成を備える。

蓄電装置を備えた蓄電システムであって、商用電力系統の単相３線式の配電線におけるＵ相およびＷ相の電流と、Ｕ相Ｏ相間の電圧およびＷ相Ｏ相間の電圧を検知するセンサと、前記センサが検知したセンサ値を送信する送信手段とを有する検出部を備え、前記蓄電装置は、接地付コンセントを介して前記単相３線式の配電線におけるＵ相Ｏ相間およびＷ相Ｏ相間のいずれかに接続され、蓄電池に対して充放電動作を行う電力変換部と、前記電力変換部を制御する制御回路とを有するパワーコンディショナと、前記送信手段から送信されたセンサ値を受信する受信手段とを有し、前記制御回路は、前記センサ値に基づき前記電力変換部による前記充放電動作を制御することを特徴としている。

この構成によれば、接地付コンセントに対する２つの接続端子の電位差を比較することによって、接地付コンセントの２つの接続端子のいずれがＯ相であるか判別可能になり、さらに、Ｏ相では接続端子の電圧または電流情報と、受信手段が受信した既知の電圧または電流情報とを比較することにより、Ｏ相ではない接続端子がＵ相であるかＷ相であるかを判別することができる。このため、Ｏ相を流れる電流を監視して、Ｏ相を流れる電流が所定値を超えないように充放電動作を制御することが可能になる。これにより、系統の電流を監視するため制御線の蓄電装置への引き込みが不要となり、コンセントに接続するだけで単相３線の片相に蓄電装置を系統連系させることが可能になる。

ここで、前記受信手段の受信状態を監視し、前記送信手段からの送信が途絶えたと判定した場合に前記電力変換部を停止および／または前記電力変換部を商用電力系統から切り離すことが好ましい。

接続相を判別する具体的な態様として、次のように構成することで蓄電システムの充放電制御が可能になる。すなわち、前記制御回路は、前記接地付コンセントにおける一方の接続端子の接地電位に対する電圧と、他方の接続端子の接地電位に対する電圧とを比較して、いずれの接続端子がＯ相に対応するかを判別し、Ｏ相に対応すると判別されなかった接続端子の電圧または電流情報と、前記受信手段が受信した前記センサ値に基づく電圧または電流情報とを比較して、前記接続端子がＵ相およびＷ相のいずれに対応しているかを判別する判別手段を有し、当該判別手段の判別結果に基づいて、前記充放電動作を制御することができる。

また前記蓄電装置は、Ｕ相およびＷ相のいずれかに系統連系し、前記センサは、系統連系した相の電流を測定する第１電流センサと、系統連系しない相の電流を測定する第２電流センサと、系統連系した相の電圧を測定する第１電圧センサと、系統連系しない相の電圧を測定する第２電圧センサと、を有し、前記制御回路は、前記第１電流センサの測定値と前記第２電流センサの測定値とに基づいて、Ｏ線に流れる電流値を計算し、当該電流値が予め設定しておいた値を超えないように制御してもよい。

蓄電システムが備える蓄電装置は、接地付コンセントを介して前記単相３線式の配電線におけるＵ相Ｏ相間およびＷ相Ｏ相間のいずれかに接続され、蓄電池に対して充放電動作を行う電力変換部と、前記電力変換部を制御する制御回路とを有するパワーコンディショナと、商用電力系統の単相３線式の配電線におけるＵ相およびＷ相の電流とＵ相Ｏ相間の電圧およびＷ相Ｏ相間の電圧を検知するセンサからのセンサ値を受信する受信手段とを有し、前記制御回路は、前記センサ値に基づき前記電力変換部による前記充放電動作を制御することを特徴としている。

この構成によれば、接地付コンセントに対する２つの接続端子の電位差を比較することによって、接地付コンセントの２つの接続端子のいずれがＯ相であるか判別可能になり、さらに、Ｏ相では接続端子の電圧または電流情報と、受信手段が受信した既知の電圧または電流情報とを比較することにより、Ｏ相ではない接続端子がＵ相であるかＷ相であるかを判別することができる。このため、Ｏ相を流れる電流を監視して、Ｏ相を流れる電流が所定値を超えないように充放電動作を制御することが可能になる。これにより、系統の電流を監視するため制御線の蓄電装置への引き込みが不要となり、コンセントに接続するだけで単相３線の片相に蓄電装置を系統連系させることが可能になる。

ここで、前記受信手段の受信状態を監視し、前記センサ値の受信がなくなったと判定した場合に前記電力変換部を停止および／または前記電力変換部を商用電力系統から切り離すことが好ましい。

また、Ｕ相およびＷ相のいずれかに系統連系し、前記制御回路は、前記受信手段が受信したセンサ値に基づいて、Ｏ線に流れる電流値を計算し、当該電流値が予め設定しておいた設定値を超えないように制御してもよい。

本発明によれば、コンセントに接続するだけで単相３線の片相に系統連系可能な蓄電装置および蓄電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蓄電システム１の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における蓄電システム１の外観を示す説明図である。 リレー回路２７の要部を示すブロック図である。 制御回路２１の要部を示すブロック図である。 本実施形態の蓄電システム１に係るパワーコンディショナ２０の系統配線への接続を示す説明図である。 蓄電システム１が系統連系しているＵ相に負荷がなく、系統連系していないＷ相に消費電力２［ｋＷ］の負荷がある場合を示す説明図である。 図６において、中性線の上限電流ＩｃＭＡＸを３０［Ａ］と設定した場合についての説明図である。 系統連系している相（Ｕ相）に負荷がある場合における充放電制御を説明するための説明図である。 系統連系している相（Ｕ相）に負荷がなく、系統連系していない相（Ｗ相）に負荷がある場合における充放電制御を説明するための説明図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態における蓄電システムの構成を示すブロック図であり、図２は、本発明の一実施形態における蓄電システムの外観を示す説明図である。

［蓄電システム１の構成］
図１に示すように、蓄電システム１は、蓄電装置２と、電流・電圧検出部５０と、を備えている。蓄電装置２は、蓄電池１０と、パワーコンディショナ２０と、家屋内外に設置された１００［Ｖ］の接地付コンセント２００に差し込み可能なプラグ４０（図２参照）と、家電製品のプラグが差し込み可能な自立出力用コンセント４２（図２参照）と、を備えている。

電流・電圧検出部５０は、本発明の「検出部」として機能し、図１に示すように、電流センサ５１、５２と、電圧センサ５３、５４と、センサ値送信機５５と、を備えている。電流・電圧検出部５０は、分電盤１００（図２参照）に設置される。

分電盤１００には、図２に示すように、系統配線１０１と、主幹ブレーカ１０２と、複数の分岐ブレーカ１０３と、アース（接地）端子１０４と、電流・電圧検出部５０、が備えられている。

系統配線１０１は、送電線から変圧器、引込線等によって家屋内に引き込まれた商用電力系統１５０からの商用電力を、家電製品に供給するための配線である。本実施形態における商用電力の配線方式は単相３線式であるため、系統配線１０１は、Ｕ相の配線と、Ｏ相の配線と、Ｗ相の配線との３線からなる。なお、以下の説明において、Ｕ相、Ｗ相の配線を単にＵ相、Ｗ相と称する場合がある。また、Ｏ相の配線をＯ相または中性線と称する場合がある。

分電盤１００において系統配線１０１は複数の経路に分岐されている。分岐ブレーカ１０３の一次側には、Ｕ相、Ｏ相およびＷ相の分岐からＯ相と、Ｕ相およびＷ相のいずれかの２相の配線が接続され、分岐ブレーカ１０３の二次側から延びる系統配線１０１の末端に１００［Ｖ］の接地付コンセント２００が配設されている。アース端子１０４は、いわゆる、フレームグランド（ＦＧ）と称される端子であり、分電盤１００の筐体を接地するものである。

電流・電圧検出部５０の電流センサ５１、５２と電圧センサ５３、５４は、分岐ブレーカ１０３に対して一次側の系統配線１０１に配設されており、主幹ブレーカ１０２は、電流・電圧検出部５０に対して一次側の系統配線１０１に配置されている。

電流・電圧検出部５０の電流センサ５１、５２は、一般に、ＣＴ（カレントトランス）と称される電流を検知するセンサであり、電流センサ５１はＵ相に取り付けられ、電流センサ５２はＷ相に取り付けられる。電圧センサ５３は、Ｕ相−Ｏ相間の電圧を検知し、電圧センサ５４は、Ｗ相−Ｏ相間の電圧を検知する。電流センサ５１、５２および電圧センサ５３、５４が検出したセンサ値はセンサ値送信機５５によって送信される。

センサ値送信機５５は、電流センサ５１、５２および電圧センサ５３、５４から送信されたセンサ値を変調してセンサ値受信機２４に対して無線または有線により送信する。

［パワーコンディショナ２０の構成］
次に、パワーコンディショナ２０について説明する。
パワーコンディショナ２０は、制御回路２１と、コンバータ２２と、インバータ２３と、センサ値受信機２４と、リレー回路２７と、を備えている。なお、センサ値受信機２４はパワーコンディショナ外に設けてもよい。

制御回路２１は、パワーコンディショナ２０全体を制御するものである。
コンバータ２２は、蓄電池１０の放電による直流電圧を昇圧して、インバータ２３に供給する。また、コンバータ２２は、インバータ２３からの直流電圧を降圧して蓄電池１０に供給する。この降圧された直流電力が蓄電池１０に供給されることによって、蓄電池１０が充電される。

インバータ２３は、コンバータ２２によって昇圧された蓄電池１０からの直流電力（放電電力）を交流電力に変換して、リレー回路２７を介して一般負荷５および／または自立負荷（重要負荷）６に供給する、ＤＣ／ＡＣ動作を行う。また、インバータ２３は、系統配線１０１から入力した交流電力を直流電力（充電電力）に変換し、コンバータ２２を介して蓄電池１０に供給する、ＡＣ／ＤＣ動作を行う。このように、本実施形態ではコンバータ２２およびインバータ２３が本発明の「電力変換部」として機能する。

センサ値受信機２４は、センサ値送信機５５から送信される電流センサ５１、５２および電圧センサ５３、５４のセンサ値の情報を受信し、復調して制御回路２１に送信する。制御回路２１は、受信したセンサ値に基づいて、蓄電装置２が単相３線のうちどの相に接続されたのか（どの相に系統連系しているのか）を判別することができる。

リレー回路２７は、図３に示すように、インバータ２３と商用電力系統１５０との接続、切り離しを行う連系リレー２７ａと、商用電力系統１５０と自立負荷６との接続、切り離しを行う連系時自立出力リレー２７ｂと、インバータ２３と自立負荷６との接続、切り離しを行う連系時自立出力リレー２７ｃと、を備えている。なお、自立負荷６は、自立出力用コンセント４２（図２参照）に接続された家電製品を指す。

このリレー回路２７の切換え制御を行うことにより、例えば、商用電力系統１５０から自立負荷６に電力を供給したり、商用電力系統１５０から自立負荷６に電力を供給しつつ蓄電池１０を充電したり、商用電力系統１５０から電力を供給せずに蓄電池１０が放電した電力を自立負荷６に供給したりするなど、自立負荷６へ供給する電力の供給元を切り替えることが可能になる。

［相判別・極性判別］
図４は制御回路２１の要部を示すブロック図であり、制御回路２１は、ＣＰＵ２５と、比較器２６と、を備えている。ＣＰＵ２５は、パワーコンディショナ２０全体を制御する。比較器２６は、蓄電装置２のプラグ４０が接地付コンセント２００に差し込まれた場合に、系統配線１０１のＵ相およびＷ相のいずれか一方と中性線（Ｏ相）の２つの接続端子と１つの接地端子にそれぞれ接続される。また、比較器２６は、センサ値受信機２４およびＣＰＵ２５に接続されている。

まず、中性線の判別を行う。比較器２６は、接地付コンセント２００における接地端子に対する２つの接続端子の電位差を比較する。ＣＰＵ２５は、比較器２６による比較結果、電位差が小さい方を中性線に対応する接続端子であると判別する。

次に、ＣＰＵ２５は、中性線ではない接続端子がＵ相であるかＷ相であるかの判別を行う。具体的には、ＣＰＵ２５は、中性線ではない接続端子の電圧情報（電圧値と位相）と、センサ値受信機２４が受信した分電盤１００側の既知の電圧情報（電圧値と位相）を比較する。これにより、中性線ではない接続端子に対応する相がＵ相であるのかＷ相であるのかを判別する。なお、中性線ではない接続端子がＵ相であるかＷ相であるかの判別を行うために、電圧情報に代えて電流情報（電流値と位相）を比較してもよい。

制御回路２１は、相判別の結果に基づいて各種の設定を行い、蓄電装置２を動作可能な状態にする。これにより、接地付コンセント２００であればどのコンセントにでも蓄電装置２の使用が可能になる。一方で、制御回路２１は、センサ値送信機５５とセンサ値受信機２４とによる通信が途絶え、上記した判別ができなくなる場合、パワーコンディショナ２０の充放電制御が不能となるのを回避するため、連系リレー２７ａをオフ（開放）にする制御を行うとともに、インバータ２３をゲートブロックしてインバータ２３を停止（インバータ内の半導体スイッチをオフ）させる。これにより、蓄電装置２と商用電力系統１５０とが切り離され、系統連系が解消される。なお、系統連系を解消するために、インバータ２３（電力変換装置）を停止および連系リレー２７ａをオフ（開放）のいずれか一方を実行してもよい。

このように本実施形態によれば、接地付コンセント２００にプラグ４０を接続した際に、接地端子に対する２つの接続端子の電位差を比較していずれの接続端子が中性線（Ｏ相）であるかを判別した後、中性線ではない接続端子の電圧または電流情報と、センサ値受信機２４が受信した分電盤１００側の既知の電圧または電流情報とを比較して中性線ではない接続端子がＵ相であるかＷ相であるかを判別することができるので、蓄電装置２の充放電を支障なく制御することが可能になる。また、制御線の蓄電装置２にへの引き込みが不要となり、コンセントに接続するだけで単相３線の片相に系統連系させることができる。

［蓄電装置の制御］
図５〜図９は本実施形態の蓄電装置に係るパワーコンディショナ２０の負荷状況による電流の流れ方を説明する説明図であり、図５は蓄電装置２が系統連系しているＵ相に一般負荷５（以下、単に「負荷」という）として消費電力２［ｋＷ］の負荷がある場合を示している。

本実施形態の蓄電システム１の制御回路２１は、電流センサ５１および電圧センサ５３のセンサ値に基づいて、Ｕ相における電力を消費方向、供給方向の判別を含めて計算して、電力値Ｅを算出する。同様に、電流センサ５２および電圧センサ５４のセンサ値に基づいて、Ｗ相における電力を消費方向、供給方向を含めて計算して、電力値Ｆを算出する。制御回路２１は、逆潮流させないために、電力値Ｅと電力値Ｆとの合計が０（ゼロ）以下になるように制御する。
Ｅ＋Ｆ≦０（Ｗ）

ここで、値Ｅと値Ｆとの合計が０ではなく、０以下に制御するのは、自立負荷６が、例えば急に減少することがあっても０を超過することがないようにするためである。

例えば、パワーコンディショナ２０の定格電力が２［ｋＷ］の場合、図５のように系統連系しているＵ相に負荷５が接続されていれば、２［ｋＷ］まで蓄電池１０で賄える。このとき、電力値Ｅが０以下になるように制御する。
Ｅ≦０
一方、Ｗ相側には負荷が無い状態なので、
Ｆ＝０
になる。よって、
Ｅ＋Ｆ≦０
となる。ここで、Ｅ＋Ｆ≦０ではなく、簡単にするため、Ｅ＋Ｆ＝０とすると、Ｕ相の電流Ｉａ、Ｗ相の電流Ｉｂは、
Ｉａ＝Ｉｂ＝０
となり、Ｏ相電流も０となる。

ここで、負荷５による消費電力が２［ｋＷ］を超える場合、例えば２．５［ｋＷ］の場合には、２［ｋＷ］まで蓄電池１０で賄うことができる。２［ｋＷ］を超える部分は商用電力系統１５０から供給される。このとき
Ｅ＝−２．５［ｋＷ］＋２．０［ｋＷ］＝−０．５［ｋＷ］
となり、順潮流状態となる。

この場合の各相の電流は、Ｉａ＝−０．５［Ａ］、Ｉｂ＝０、Ｏ相電流は０．５［Ａ］となる。

図６は、蓄電装置２が系統連系しているＵ相に負荷が接続されておらず（無負荷）、系統連系していないＷ相に消費電力２［ｋＷ］の負荷が接続されている場合を示している。
Ｗ相側の電力Ｆは、負荷５による消費なので、
Ｆ＝−２．０［ｋＷ］
となる。また、Ｅ＋Ｆ≦０になるように制御するので
Ｅ＋Ｆ＝Ｅ−２．０［ｋＷ］≦０
となる。すなわち、Ｅ≦２．０［ｋＷ］となる。
このように、Ｕ相には負荷が接続されていないが、パワーコンディショナ２０から２．０［ｋＷ］以下の電力を出力させる必要がある。

この場合も同様に、簡単にするため、Ｅ＋Ｆ＝０とすると、各相の電流は、Ｉａ＝２０［Ａ］、Ｉｂ＝２０［Ａ］、Ｏ相電流Ｉｃ＝４０［Ａ］となる。

よって、定格電力２．０［ｋＷ］で１００［Ｖ］系統連系を想定すると、電流は２０［Ａ］となるが、仮に、連系している相が無負荷、連系していない相に定格以上の負荷がある場合、中性線に定格の２倍以上の電流が流れる。

そこで、電流センサ５１の値Ｉａと電流センサ５２の値Ｉｂから算出される中性線の上限電流Ｉｃ（＝Ｉａ＋Ｉｂ）を予め設定しておいて、これを超えないように制御することで、中性線に流れる電流を抑えることができる。

前述したように、図６を用いて説明した通常制御では、Ｕ相の電流Ｉａ＝２０［Ａ］、Ｏ相の電流Ｉｃ＝４０［Ａ］となるが、例えば、図７のように、図６と同じパワーコンディショナ２０の定格電力、負荷５にて、中性線の上限電流ＩｃＭＡＸを３０［Ａ］と設定した場合、Ｗ相の電流Ｉｂは負荷５が接続されている相なので２０［Ａ］流れる。ここで、前述のとおりのＥ＋Ｆ＝０の制御ではＩａ＝２０［Ａ］となるが、ＩｃＭＡＸ＝３０Ａに設定されているので、
Ｉａ＝ＩｃＭＡＸ−Ｉｂ＝３０［Ａ］−２０［Ａ］＝１０［Ａ］
と、Ｉａ＝１０［Ａ］、Ｉｃ＝３０［Ａ］に抑えることができる。

［充放電時の中性線電流制限］
本実施形態の蓄電システム１は、中性線の電流を監視して充放電制御を行う。
図８は、系統連系している相（Ｕ相）に負荷がある場合における充放電制御を説明するための説明図であり、図８（ａ）は放電時、図８（ｂ）は充電時を示す。

蓄電システム１の放電時において、図８（ａ）に示すように、系統連系している相（Ｕ相）に消費電力２［ｋＷ］の負荷が接続され、系統連系していない相（Ｗ相）が無負荷（消費電力０［Ｗ］）のとき、電流センサ５１が消費電力２［ｋＷ］の負荷（図中細線の矢印の電流）への買電（商用電力の給電）を検知して、パワーコンディショナ２０から放電制御する（図中太線の矢印の電流）。その結果、商用電力の買電による給電電流が０［Ａ］となり、パワーコンディショナ２０からの放電電力が負荷に給電（パワーコンディショナ２０から２０［Ａ］の放電電流が供給）される。このように、図８（ａ）に示す場合は、負荷が放電電力を２［ｋＷ］使用したことになる。なお、各相の電圧と電流の向き（位相）で電力の向きを判断する。

蓄電システム１の充電時において、図８（ｂ）に示すように、系統連系している相（Ｕ相）に消費電力２［ｋＷ］の負荷、系統連系していない相（Ｗ相）が無負荷（消費電力０［Ｗ］）のとき、Ｕ相には充電電流２０［Ａ］＋負荷分２０［Ａ］の４０［Ａ］、中性線にも４０［Ａ］が流れる。このとき、例えば中性線の電流を３０［Ａ］に制限するためにパワーコンディショナ２０を制御することで、中性線に流れる電流を抑制する一方、充電も１［ｋＷ］（１０［Ａ］）に抑えられる。その結果、図８（ｂ）に示す場合は、商用電力を蓄電池１０の充電に１［ｋＷ］、負荷で２［ｋＷ］の計３［ｋＷ］使用したことになる。

図９は、系統連系している相（Ｕ相）が無負荷、系統連系していない相（Ｗ相）に負荷が接続されている場合における充放電制御を説明するための説明図であり、図９（ａ）は放電時、図９（ｂ）は充電時を示す。

蓄電システム１の放電時において、図９（ａ）に示すように、系統連系している相（Ｕ相）は無負荷、系統連系されていない相（Ｗ相）に消費電力２［ｋＷ］の負荷が接続されているとき、電流センサ５２が消費電力２［ｋＷ］の負荷（図中太線の矢印の電流）を検知して、パワーコンディショナ２０から放電制御する（図中細線の矢印の電流）。つまり、各相の電圧と電流の向き（位相）で電力の向きを判断し、連系点（電流センサ５１、５２の位置（ＣＴの位置））でＵ相、Ｗ相の電力の和がゼロになるように制御する。

このとき、中性線には２０［Ａ］＋２０［Ａ］＝４０［Ａ］流れることになるが、例えば、中性線に流れる電流を３０［Ａ］に制限するためにパワーコンディショナ２０を制御することで、中性線に流れる電流を抑制する一方、図中細矢印のようにパワーコンディショナ２０からの放電出力は１［ｋＷ］（１０［Ａ］）になる。その結果、Ｕ相は１［ｋＷ］の売電、Ｗ相は２［ｋＷ］の買電となり、結果として商用電力系統１５０から合計１［ｋＷ］の電力を使用（買電）することになる。

蓄電システム１の充電時において、図９（ｂ）に示すように、系統連系している相（Ｕ相）は無負荷、系統連系していない相（Ｗ相）に消費電力２［ｋＷ］の負荷が接続されているとき、Ｕ相には充電電流が２０［Ａ］流れるが、Ｗ相の電流２０［Ａ］と打ち消しあって、中性線は０［Ａ］となり、例えば中性線の電流を３０［Ａ］に制限する制御を行った場合でも閾値にかからない。その結果、商用電力を蓄電池１０の充電に２［ｋＷ］、負荷の消費で２［ｋＷ］の計４［ｋＷ］使用（買電）したことになる。

このように構成された本実施形態によれば、コンセントに接続するだけで単相３線の片相に系統連系させることができるほか、負荷５が商用電力系統１５０に連系していない相に接続されている場合であっても中性線（Ｏ相）に流れる電流を抑制することができる。そのため、設置するブレーカーの容量を抑えるとともに、中性線の線径も比較的小さく抑えることができ、コストおよび線材の引き回し等の取り扱いを容易にすることができる。

１ 蓄電システム
２ 蓄電装置
５ 一般負荷
６ 自立負荷
１０ 蓄電池
２０ パワーコンディショナ
２１ 制御回路
２２ コンバータ
２３ インバータ
２４ センサ値受信機
５０ 電流・電圧検出部
５１、５２ 電流センサ
５３、５４ 電圧センサ
５５ センサ値送信機
１００ 分電盤
１５０ 系統電源
２００ 接地付コンセント

Claims (7)

1. 蓄電装置を備えた蓄電システムであって、
   商用電力系統の単相３線式の配電線におけるＵ相およびＷ相の電流と、Ｕ相Ｏ相間の電圧およびＷ相Ｏ相間の電圧を検知するセンサと、前記センサが検知したセンサ値を送信する送信手段とを有する検出部を備え、
   前記蓄電装置は、接地付コンセントを介して前記単相３線式の配電線におけるＵ相Ｏ相間およびＷ相Ｏ相間のいずれかに接続され、蓄電池に対して充放電動作を行う電力変換部と、前記電力変換部を制御する制御回路とを有するパワーコンディショナと、前記送信手段から送信されたセンサ値を受信する受信手段とを有し、
   前記制御回路は、前記センサ値に基づき前記電力変換部による前記充放電動作を制御することを特徴とする蓄電システム。
2. 前記受信手段の受信状態を監視し、前記送信手段からの送信が途絶えたと判定した場合に前記電力変換部を停止および／または前記電力変換部を商用電力系統から切り離すことを特徴とする請求項１記載の蓄電システム。
3. 前記制御回路は、
   前記接地付コンセントにおける一方の接続端子の接地電位に対する電圧と、他方の接続端子の接地電位に対する電圧とを比較して、いずれの接続端子がＯ相に対応するかを判別し、
   Ｏ相に対応すると判別されなかった接続端子の電圧または電流情報と、前記受信手段が受信した前記センサ値に基づく電圧または電流情報とを比較して、前記接続端子がＵ相およびＷ相のいずれに対応しているかを判別する判別手段を有し、
   当該判別手段の判別結果に基づいて、前記充放電動作を制御することを特徴とする請求項１または２記載の蓄電システム。
4. 前記蓄電装置は、Ｕ相およびＷ相のいずれかに系統連系し、
   前記センサは、系統連系した相の電流を測定する第１電流センサと、系統連系しない相の電流を測定する第２電流センサと、系統連系した相の電圧を測定する第１電圧センサと、系統連系しない相の電圧を測定する第２電圧センサと、を有し、
   前記制御回路は、
   前記第１電流センサの測定値と前記第２電流センサの測定値とに基づいて、Ｏ線に流れる電流値を計算し、当該電流値が予め設定しておいた値を超えないように制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の蓄電システム。
5. 接地付コンセントを介して前記単相３線式の配電線におけるＵ相Ｏ相間およびＷ相Ｏ相間のいずれかに接続され、蓄電池に対して充放電動作を行う電力変換部と、前記電力変換部を制御する制御回路とを有するパワーコンディショナと、
   商用電力系統の単相３線式の配電線におけるＵ相およびＷ相の電流とＵ相Ｏ相間の電圧およびＷ相Ｏ相間の電圧を検知するセンサからのセンサ値を受信する受信手段とを有し、
   前記制御回路は、前記センサ値に基づき前記電力変換部による前記充放電動作を制御することを特徴とする蓄電装置。
6. 前記受信手段の受信状態を監視し、前記センサ値の受信がなくなったと判定した場合に前記電力変換部を停止および／または前記電力変換部を商用電力系統から切り離すことを特徴とする請求項５記載の蓄電装置。
7. Ｕ相およびＷ相のいずれかに系統連系し、
   前記制御回路は、前記受信手段が受信したセンサ値に基づいて、Ｏ線に流れる電流値を計算し、当該電流値が予め設定しておいた設定値を超えないように制御することを特徴とする請求項５または６記載の蓄電装置。

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