JP2022095513A - 電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】負荷系統の電力需要に応じて安定した電力を供給することができる電力供給システムを提供する。【解決手段】本発明の電力供給システムは、太陽光パネルおよび蓄電池が出力する直流電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータとを備えた電力供給系統を複数備え、複数の電力供給系統が出力する交流電力を集電して出力するシステムであり、ＤＣ／ＤＣコンバータは、出力する直流電力を制御するコントローラを備え、マスタ電力供給系統のコントローラは、電力供給システムが出力する交流電力（CTmain）をモニタする機能を備え、電力供給システムが出力する交流電力（CTmain）が、予め定められた電力需要及び時系列で必要に応じた需要（demand）を満たすように、更に太陽電池の弱点である気候変動による出力変化を平準化し、CTmainからまたはクラウドからの情報に基づいて、複数の電力供給系統のＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直流電力を制御する。【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の電力供給源から供給された電力を負荷へ供給するための電力供給技術に関する。

近年、再生エネルギー（太陽電池）を利用してＣＯ２の削減、電力会社の電気料金を抑えることを目的として、電力会社からの商用電力系統とは別に、太陽光パネル、蓄電池を備えた補助電力系統を設ける電力供給システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、負荷系統の電力需要に対して、太陽電池、蓄電池からなる補助電力系統からの電力が供給されることで、商用電力系統からの電力供給を抑えるいわゆるピークカットを行い、商用電力系統の電気料金を抑えることができる。特許文献１の電力供給システムでは、負荷系統の電力需要が低下する夜間に商用電力系統からの電力を蓄電池に充電し、蓄電池から放電される電力を用いて太陽電池の発電量が少ない場合に補助電力系から供給される電力を補うことができる。

特開２０１４－２３３８１号公報

このような電力供給システムを商用施設等の負荷系統に導入する場合、導入される施設によっては多くの電力が必要となるため、その電力需要に応じた複数の補助電力系統が必要になる場合がある。この場合、負荷系統の電力需要に応じて安定した電力を供給するには、複数の補助電力系統の状態に応じて複数の補助電力系統それぞれの出力電力を制御することが求められるが、そのような電力供給システムは実現できていない。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、複数の補助電力系統からの出力電力を制御することにより、負荷系統の電力需要に応じて安定した電力を供給する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している。

このような目的を達成するために、本発明の電力供給システムは、太陽光パネルおよび／または蓄電池が出力する直流電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータとを備えた電力供給系統を複数備え、複数の前記電力供給系統が出力する交流電力を集電して出力する電力供給システムであって、複数の前記電力供給系統の前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、出力する直流電力を制御するコントローラを備え、複数の前記電力供給系統のうちマスタ電力供給系統の前記コントローラは、前記電力供給システムが出力する交流電力をモニタする機能を備え、前記電力供給システムが出力する交流電力が、電力需要を満たすように、前記マスタ電力供給系統の前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直流電力、及び前記マスタ電力供給系統以外のスレーブ電力供給系統の前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直流電力を制御するように構成されている。

また、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記コントローラは、前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されている前記太陽光パネルの発電量、前記蓄電池の蓄電量をモニタする機能を備え、前記マスタ電力供給系統の前記コントローラは、前記スレーブ電力供給系統の前記コントローラから収集した前記太陽光パネルの発電量、前記蓄電池の蓄電量の情報に基づいて、前記マスタ電力供給系統の前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直流電力、及び前記マスタ電力供給系統以外のスレーブ電力供給系統の前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直流電力の値を決定してもよい。

また、前記マスタ電力供給系統の前記コントローラは、前記スレーブ電力供給系統の前記コントローラから収集した前記太陽光パネルの発電量が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直流電力の値を満たしていない場合に、前記太陽光パネルの発電量における不足電力を補充するように、前記蓄電池の放電電力を制御してもよい。

また、複数の前記電力供給系統の前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記太陽光パネルにより発電された直流電力を前記蓄電池に充電可能に構成され、前記太陽光パネルの発電量が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直流電力の値を超えている場合に、前記太陽光パネルの発電量における余剰電力を、前記蓄電池に充電するように構成されていてもよい。

また、一台の前記ＤＣ／ＤＣコンバータに対して、複数の前記ＤＣ／ＡＣインバータが並列に接続されていてもよい。また、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、複数の入力ストリングと、前記複数の入力ストリングに対して設けられた所定の数の第１のＭＰＰＴ回路と、前記第１のＭＰＰＴ回路と同数の出力ストリングを備えるようにしてもよい。

本発明によれば、複数の補助電力系統からの出力電力を制御することにより、負荷系統の電力需要に応じて安定した電力を供給することができる電力供給システムを提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態にかかる電力供給システムの構成例を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態にかかるＤＣ／ＤＣコンバータの構成例を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態にかかるＤＣ／ＡＣコンバータの出力電圧の一例を示す図である。 図３Ａは、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）の動作を説明するための図である。 図４は、本発明の実施の形態にかかる管理デーブルの一例を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態にかかる電力供給システムにおける電力供給制御シーケンスの一例を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態にかかる電力供給システムにおける電力供給制御の一例を示す図である。 図７は、本発明をＰＰＡ（Ｐｏｗｅｒ Ｐｕｒｃｈａｓｅ Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ）に適用した場合の電力供給システムの構成例を示すブロック図である。 図８は、本発明をＰＰＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｒ ａｎｄ Ｓｕｐｐｌｉｅｒ）に適用した場合の電力供給システムの構成例を示すブロック図である。 図９は、一台のＤＣ／ＤＣコンバータに対して、複数のＤＣ／ＡＣインバータが接続された電力供給システムの構成例を示すブロック図である。 図１０は、一台のＤＣ／ＤＣコンバータに対して、二台のＤＣ／ＡＣインバータが接続された場合の構成例を示すブロック図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する本発明の実施の形態は本発明を実施するための一例であって、本発明が以下に説明する実施形態に限定されることを意図したものではない。

図１、２を参照して、本発明の本発明の実施の形態にかかる電力供給システム１の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる電力供給システム１の構成例を示すブロック図である。図２は、本発明の実施の形態にかかるＤＣ／ＤＣコンバータ３０の構成例を示すブロック図である。

電力供給システム１は、並列に接続された複数の電力供給系統１０を備え、これらの電力供給系統１０から出力される電力を集電して出力することにより、商用電力系統や負荷系統に対して電力を安定供給するシステムである。

＜電力供給システム１の構成＞
電力供給システム１は、図１に示すように、複数の電力供給系統１０が並列的に接続されている。それぞれの電力供給系統１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０、ＤＣ／ＡＣコンバータを備えており、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０には、太陽光パネル２０および蓄電池５０が接続されている。太陽光パネル２０および蓄電池５０の数は、供給する電力の規模に応じて適宜定めることができる。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、太陽光パネル２０と蓄電池５０から出力される直流電力を制御する機能、太陽光パネル２０と蓄電池５０から出力される直流電力をＤＣ／ＡＣコンバータに出力する機能、太陽光パネル２０から出力される直流電力を、蓄電池５０に充電する機能を有している。

ＤＣ／ＡＣインバータ４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０から出力される直流電力を交流電力にＤＣ／ＡＣ変換して出力する機能を有している。ＤＣ／ＡＣインバータ４０は、所定の出力容量を有しており、その出力容量を上回る電力が入力された場合、ＤＣ／ＡＣインバータ４０の出力は、所定の出力容量に制限される。

太陽光パネル２０の発電量の合計値がＤＣ／ＡＣインバータ４０の出力容量を超える場合、太陽光パネル２０の発電量における余剰電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介して蓄電池５０に充電することができる。

逆に、太陽光パネル２０の発電量が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３０が出力する直流電力の値を満たしていない場合に、太陽光パネル２０の発電量における不足電力は、充電された蓄電池５０の放電電力によって補充することができる。

図３は、本発明の実施の形態にかかるＤＣ／ＡＣコンバータの出力電圧の一例を示す図である。図３に示すように、太陽光パネルの発電量がＤＣ／ＡＣコンバータの出力容量を上回る場合には、ＤＣ／ＡＣインバータ４０の出力は、所定の出力容量に制限される。この余剰電力（図３のＡ）を、蓄電池５０に充電することで、太陽光パネル２０の発電量が少ない時間帯の電力（図３のＣ、Ｄ）を補うことができる。

また、電力供給システム１に対する電力需要に対して、各電力供給系統１０に割当てられる出力電力に余裕がある場合には、各ＤＣ／ＡＣコンバータの出力に対する要求電力を所定の値（プリセット値）に下げて、余剰電力（図３のＡ、Ｂ）を蓄電池５０に充電して、太陽光パネル２０の発電量が少ない時間帯の電力（図３のＥ、Ｆ）を補うことで、電力需要を満たす時間帯をさらに長くすることもできる。

本実施形態では、電力供給システム１における複数の電力供給系統１０のうち１つの電力供給系統１０がマスタ電力供給系統１０となり、その他の電力供給系統１０はスレーブ電力供給系統１０となり、マスタ電力供給系統１０の指示に従って、スレーブ電力供給系統１０の出力電力が制御されるように構成されている。

各電力供給系統１０の出力電力の制御は、電力供給システム１のＤＣ／ＤＣコンバータ３０によって実行される。マスタ電力供給系統１０のＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、自己のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力およびスレーブ電力供給系統１０のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力を集中制御することで、電力供給システム１全体の電力需要（デマンド）に応じた電力を商用電力系統や負荷系統に対して出力するように構成されている。

＜ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の構成＞
図２は、本発明の実施の形態にかかるＤＣ／ＤＣコンバータ３０の構成例を示すブロック図である。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、太陽光パネル２０及び蓄電池５０の出力をＤＣ／ＤＣ変換するＤＣ／ＤＣコンバータ回路（３１、３２）、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路（３１、３２）が出力する直流電力を制御するコントローラ３３、スレーブ電力供給系統１０やクラウド１００等との間で信号を送受信するためのＩ／Ｆ３５、各電力供給系統１０の発電状況や電力需要（デマンド）等の情報を保存するためのメモリ３４を備える。

図４は、マスタ電力供給系統１０のメモリ３４に保存される管理デーブルの構成例である。マスタ管理デーブルには、クラウド１００から与えられる電力供給システム１全体の電力需要（Ｄｅｍａｎｄ）と、集電された集電電力（ＣＴＭａｉｎ（Ｖ／Ｉ））のモニタ結果が保存されている。マスタ電力供給系統１０では、電力供給システム１全体の出力電力（ＣＴＭａｉｎ）をモニタし、ＣＴＭａｉｎの値が、電力需要（デマンド）を満たすように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力を制御する。モニタしている集電電力ＣＴＭａｉｎの値が時系列で低下した場合には、必要に応じてこの時系列で変動する電力需要（demand）を満たすように、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力がダイナミックに制御される。

発電状況管理デーブルには、各電力供給系統１０の発電状況を示す情報として、太陽光パネルの発電量、蓄電池の蓄電量、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力が保存されている。マスタ電力供給系統１０は、自己の電力供給系統におけるこれらの情報を保存し、スレーブ電力供給系統からこれらの情報を収集して発電状況管理デーブルに保存する。マスタ電力供給系統１０は、これらの情報に基づいて、各電力供給系統１０に対する出力電力の割り当てと、各電力供給系統１０における太陽光パネル２０や蓄電池５０からの出力を決定する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ回路（３１、３２）は、太陽光パネル２０及び蓄電池５０の出力を、ＤＣ／ＡＣインバータ４０の入力に適した電力に変換する機能を有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ回路３１は、太陽光パネル２０の出力電力を最大化（ＭＰＰＴによる）することができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ回路（３１、３２）は、最適なＤＣ出力をＤＣ／ＡＣインバータに送ることができ、図３ＡのようなＩ－Ｖカーブで送るので、天候の急激な変化が生じても出力に変化を与えることなく、ＤＣ／ＡＣインバータ４０にＤＣ出力を供給することができる。

コントローラ３３は、各電力供給系統１０のＤＣ／ＡＣインバータ４０が集電された集電電力（ＣＴＭａｉｎ（Ｖ／Ｉ））をモニタしながら、電力供給システム１全体に対する電力需要（デマンド）及びＣＴＭａｉｎ（Ｖ／Ｉ）の変動に伴い時系列で変動する電力需要（demand）に基づいて、各電力供給系統１０のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電力を制御する機能を有する。

図２の構成は、マスタ電力供給系統１０のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の構成例であるが、スレーブ電力供給系統１０のＤＣ／ＤＣコンバータ３０も同様の構成を有している。スレーブ電力供給系統１０のＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、自己の太陽光パネル２０の出力電力（ＤＣ１、ＤＣ２）、蓄電池５０の蓄電量、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力（ＤＣ４）等の情報をマスタ電力供給系統１０に通知するとともに、マスタ電力供給系統１０のＤＣ／ＤＣコンバータ３０からの指示に従って、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路（３１、３２）からの出力を制御するように構成されている。

蓄電池５０のＤＣ／ＤＣコンバータ回路３２の出力側に設けられたスイッチ３６は、蓄電池５０のＤＣ／ＤＣコンバータ回路３２の出力を太陽光パネル２０側に接続するか否かを切り替える機能を有している。このスイッチ３６は、蓄電池５０の放電電力をＤＣ／ＡＣインバータ４０に入力するか、あるいは、太陽光パネルの出力を蓄電池５０に充電するかに応じて、コントローラ３３が制御することができる。

＜電力供給システムの電力供給動作＞
図５、６を用いて、本実施の形態にかかる電力供給システム１の電力供給動作について説明する。図５は、本発明の実施の形態にかかる電力供給システム１における電力供給制御シーケンスの一例を示す図である。

マスタ電力供給系統１０には、電力供給システム１全体に対する電力需要（デマンド）がクラウド１００から予め与えられている（Ｓ１００）、マスタ電力供給系統１０は、電力供給システム１全体の出力電力（ＣＴＭａｉｎ）をモニタし（Ｓ１０１）、ＣＴＭａｉｎの値が、電力需要（デマンド）を満たすように、マスタ電力供給系統１０及びスレーブ電力供給系統１０の出力を制御する。この電力需要（デマンド）はクラウド１００経由で適宜設定、変更が可能である。

マスタ電力供給系統１０、スレーブ電力供給系統１０では、電力供給系統１０の太陽光パネルの発電量、蓄電池５０の蓄電量、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力の情報をモニタし（Ｓ１０２、Ｓ１０３）、スレーブ電力供給系統１０は、これらの情報をマスタ電力供給系統１０に通知する（Ｓ１０４）。

マスタ電力供給系統１０では、マスタ電力供給系統１０及びスレーブ電力供給系統１０から得られた情報を用いて、太陽光パネル２０や蓄電池５０からの出力電力を決定するとともに、これらの情報をシステムの故障を判断するための情報として用いることができる。

マスタ電力供給系統１０は、電力供給系統１０の集電された出力電力ＣＴＭａｉｎの値が電力需要（デマンド）を満たすように、マスタ電力供給系統１０及びスレーブ電力供給系統１０の出力電力を計算し、各電力供給系統１０の太陽光パネル２０の発電量や蓄電池５０の蓄電量に応じて、各電力供給系統１０に対する出力電力の割り当てと、各電力供給系統１０における太陽光パネル２０や蓄電池５０からの出力を決定する（Ｓ１０５）。

マスタ電力供給系統１０は、決定した各電力供給系統１０に対する出力電力の割り当てと、各電力供給系統１０の太陽光パネル２０や蓄電池５０からの出力情報を、スレーブ電力供給系統１０に通知する（Ｓ１０６）。マスタ電力供給系統１０及び通知を受けたスレーブ電力供給系統１０は、マスタ電力供給系統１０からの指示に従って、太陽光パネル２０に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ回路３１の出力電力および蓄電池５０に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ回路３２の出力電力を制御する（Ｓ１０７、１０８）。

ここで、モニタしている電力供給系統１０の集電された出力電力ＣＴＭａｉｎの値が時系列で低下した場合には、必要に応じて、この時系列で変動する電力需要（demand）を満たすように各電力供給系統１０に対する出力電力の割り当てがダイナミックに制御される。

マスタ電力供給系統１０は、各電力供給系統１０から収集した発電情報を含む発電状況をクラウド１００経由で外部の管理システム（図示しない）に通知してもよい（Ｓ１０９）。外部の管理システムでは、マスタ電力供給系統１０から得られた発電状況を解析することにより電力供給システム１の故障判断や故障対応を行うことができる。

各電力供給系統１０におけるＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、太陽光パネル２０で発電された直流電力および蓄電池５０から放電された直流電力のいずれかの電力、あるいは両方の合計電力を、ＤＣ／ＡＣインバータ４０へ出力する。太陽光パネル２０の発電量の多い日中は、太陽光パネル２０で発電された直流電力のみを出力し、余剰電力がある場合は、蓄電池５０に充電される。太陽光パネル２０の発電量の少ない時間帯は、蓄電池５０から放電された直流電力で不足電力を補うことができる。

このように、各電力供給系統１０の太陽光パネル２０の発電量や蓄電池５０の蓄電量の状況に応じて、複数の電力供給系統１０の出力電力をダイナミックに制御することによって、負荷系統等に対して電力需要（デマンド）に応じた電力を安定的に出力することが可能となる。

図６は、本発明の実施の形態にかかる電力供給システム１における電力供給制御の一例を示す図である。図６の例は、各電力供給系統１０に対して、等しい電力供給量を割り当てた場合である。各電力供給系統１０の発電量や蓄電量が十分な場合には、各電力供給系統１０に対して、等しい電力供給量を割り当ててもよいし、特定の電力供給系統１０の発電量や蓄電量が少ない場合には、他の電力供給系統１０の電力供給量の割り当てを大きくして、全体として電力需要を満たすような電力供給を行うようにしてもよい。

また、各電力供給系統１０において、割当てられた電力供給量に対して、太陽光パネルの発電量が十分な場合には、余剰電力を蓄電池５０に充電するように制御してもよいし、電力供給系統１０に割当てられた電力供給量に対して、太陽光パネルの発電量が足りない場合には、蓄電池５０からの放電により足りない電力を補うように制御することができる。

＜本発明の実施の形態の効果＞
このように、本実施の形態では、このような各電力供給系統１０の状況に応じて、複数の電力供給系統１０の出力電力をダイナミックに制御を行うように構成したので、負荷系統等に対して電力需要（デマンド）に応じた電力を安定的に出力することが可能となる。

特許文献１等の従来のシステムでは、ＤＣ／ＡＣインバータにおいて出力調整を行うので、システム容量を増大する場合には、ＤＣ／ＡＣインバータの仕様変更を行うかＤＣ／ＡＣインバータを何台か並列に接続をするしかなく、更に並列に接続したＤＣ／ＡＣインバータの制御調整を行なうためのシステム（ＥＭＳ:Ｅｎｅｒｇｙ ＭＡｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が別途必要となり費用が増大するという問題があった。一方、本実施形態の電力供給システムでは、太陽光発電は気候変動により発電量が変化するので、この不安定性を解消するために、ＤＣ／ＤＣコンバータにおけるマスタ／スレーブ制御により出力調整を行うので、システム容量を増大する際にＤＣ／ＡＣインバータの仕様を変更する必要がなく、システム拡張のための費用を大幅に削減することができ、システム拡張を容易に行うことが可能となる。

例えば、従来のシステムでは、出力容量を満たすように複数台のＤＣ／ＡＣインバータを接続し、それぞれのＤＣ／ＡＣインバータに蓄電池を接続してシステムを構成した場合には、複数のＤＣ／ＡＣインバータ間において出力調整を制御するシステムを開発する必要がある。一方、本実施形態の電力供給システムでは、ＤＣ／ＤＣコンバータにおけるマスタ／スレーブ制御により出力調整を行うので、ＤＣ／ＤＣコンバータに複数台の既存のＤＣ／ＡＣインバータを接続して、ＤＣ／ＤＣコンバータと一般的な低価格のＤＣ／ＡＣインバータによりシステム拡張のための制御システムを構築することができる。

＜ＰＰＡへの適用例＞
次に、図７を参照して、本発明の電力供給システム１のＰＰＡへの適用例について説明する。ＰＰＡとは、電力会社と発電事業者との間で締結される電力販売契約のことである。ＰＰＡでは、電力の需要家が発電事業者に敷地や屋根などのスペースを提供し、発電事業者が太陽光発電システムなどの発電設備の設置と運用を行う。需要家は発電事業者が発電した電力を自家消費し、その電気料金を発電事業者に支払う。

図７は、本発明をＰＰＡに適用した場合の電力供給システム１の構成例を示すブロック図である。変換トランス６０は、電力供給システム１が発電した電力を需要家の負荷系統が使用できる電力に変換する装置である。Ｃｕｂｉｃｌｅ７０は、商用電力を需要家の負荷系統が使用できる電力に変換する装置である。

本発明をＰＰＡに適用した場合、電力供給システム１は、需要家の負荷系統の電力需要（Ｄｅｍａｎｄ）に応じた電力を発電して供給する。需要家の負荷系統の電力需要（Ｄｅｍａｎｄ）は、ＣＴＭａｉｎから直接またはクラウド１００を経由して電力供給システム１のマスタ電力供給系統１０に送信される。

需要家の負荷系統は、商用電力系統に接続することなく、電力供給システム１から直接電力を受け取ることができる（Ｏｆｆ－Ｇｒｉｄ）。一方、電力供給システム１が発電できない場合には、スイッチ８０を商用電力系統に切り替えて、商用電力系統から供給された電力を使用することができる。スイッチ８０を入れた状態にして電力供給システムからの供給が不足する場合商用電力系統から供給されるようにすることもできる。

＜ＰＰＳへの適用例＞
次に、図８を参照して、本発明の電力供給システム１のＰＰＳへの１について説明する。ＰＰＳは、一般電気事業者（○○電力などの電力会社）以外で、大口需要家に対し電気の供給を行う事業または事業者である。ＰＰＳは、特定の供給地点、例えば、大型ビルや大規模工場等における電力需要に応じ電力を供給する。

図８は、本発明をＰＰＳに適用した場合の電力供給システム１の構成例を示すブロック図である。Ｃｕｂｉｃｌｅ７０は、電力供給システム１が発電した電力を需要家の負荷系統電力に配電するための電力に変換する装置である

本発明をＰＰＳに適用した場合、電力供給システム１は、需要家の負荷系統の電力需要（Ｄｅｍａｎｄ）に応じた電力を発電し、需要家の負荷系統は、商用電力系統の配電網等を経由して、電力供給システム１が発電した電力を受け取ることができる。需要家の負荷系統の電力需要（Ｄｅｍａｎｄ）は、ＣＴＭａｉｎから直接またはクラウド１００を経由して電力供給システム１のマスタ電力供給系統１０に送信される。

図７、８の構成例では、一台のＤＣ／ＤＣコンバータ３０に対して、一台のＤＣ／ＡＣインバータ４０が接続されているが、一台のＤＣ／ＤＣコンバータ３０に対して、複数のＤＣ／ＡＣインバータ４０を並列に接続するように構成してもよい。図９は、一台のＤＣ／ＤＣコンバータに対して、複数のＤＣ／ＡＣインバータが接続された電力供給システムの構成例を示すブロック図である。

１台のＤＣ／ＤＣコンバータ３０に対して、１台のＤＣ／ＡＣインバータ４０を接続する場合、例えば、１００ｋｗのＤＣ／ＤＣコンバータ３０に１００ｋｗのＤＣ／ＡＣインバータ４０が接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、２４の入力Ｓｔｒｉｎｇに対して、１２のＭＰＰＴ回路と１２の出力Ｓｔｒｉｎｇを備える場合、６のＭＰＰＴ回路と１２の入力Ｓｔｒｉｎｇを備えるＤＣ／ＡＣインバータ４０の入力ストリングのそれぞれに対して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力Ｓｔｒｉｎｇが接続される。

図９の構成例では、１００ｋｗのＤＣ／ＤＣコンバータ３０に５０ｋｗのＤＣ／ＡＣインバータ４０が２台接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、２４の入力Ｓｔｒｉｎｇに対して、１２のＭＰＰＴ回路を備え、出力Ｓｔｒｉｎｇが１２である。ＤＣ／ＡＣインバータ４０は、１２の入力Ｓｔｒｉｎｇに対して、６のＭＰＰＴ回路を備え、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力ストリングのそれぞれに対して、ＤＣ／ＡＣインバータ４０のＭＰＰＴ回路が接続される。

各ＤＣ／ＡＣインバータ４０には、変換トランス６０が接続されている。このような構成により、並列接続された各ＤＣ／ＡＣインバータ４０からの出力電流は、接地される変換トランス６０に流れるので、出力電流が他のＤＣ／ＡＣインバータ４０に流れ込むことを防止し、ＤＣ／ＡＣインバータ４０が破壊されることを防ぐことができる。

ＤＣ／ＡＣインバータ４０では、ＭＰＰＴ回路の数と同じ数の６Ｓｔｒｉｎｇが接続されているので、１２Ｓｔｒｉｎｇを入力する場合に比べて、各ＭＰＰＴ回路において２倍の電流を入力することができるので、各入力Ｓｔｒｉｎｇに対して、よりダイナミックな電力制御を行うことができる。

図９の構成は、一台のＤＣ／ＤＣコンバータ３０に対して、二台のＤＣ／ＡＣインバータ４０が並列に接続されている場合の１構成例である。より一般的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、複数の入力ストリングと、複数の入力ストリングに対して設けられた所定の数のＭＰＰＴ回路（第１のＭＰＰＴ回路）と、ＭＰＰＴ回路と同数の出力ストリングを備える。さらには、出力ストリングのそれぞれに対して、ＤＣ／ＡＣインバータのＭＰＰＴ回路（第２のＭＰＰＴ回路）が接続されることで、上述した作用効果を奏する電力供給システムを構成することができる。

図１０は、一台のＤＣ／ＤＣコンバータ３０に対して、二台のＤＣ／ＡＣインバータ４０が並列に接続されている場合の構成例である。図１０では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、２４本の入力ストリングに対して、１２台のＭＰＰＴ回路と、ＭＰＰＴ回路と同数の１２本の出力ストリングを備える。ＤＣ／ＡＣコンバータは、それぞれ６台のＭＰＰＴ回路を備え、ＤＣ／ＡＣインバータ４０に対して、それぞれ６本のＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力ストリングが接続され、それぞれの出力ストリングに対して、ＭＰＰＴ回路が接続されている。一台のＤＣ／ＤＣコンバータ３０に対して、一台のＤＣ／ＡＣインバータ４０が接続される場合には、ＤＣ／ＡＣインバータ４０の入力ストリングのそれぞれに対して、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力Ｓｔｒｉｎｇが接続されることになる。

＜実施の形態の拡張＞
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。

１…電力供給システム、１０…電力供給系統、２０…太陽光パネル、３０…ＤＣ／ＤＣコンバータ、３１、３２…ＤＣ／ＤＣコンバータ回路、３３…コントローラ、３４…メモリ、３５…Ｉ／Ｆ、３６…スイッチ、４０…ＤＣ／ＡＣインバータ、５０…蓄電池、６０…変換トランス、７０…Ｃｕｂｉｃｌｅ、８０…スイッチ、１００…クラウド。

このような目的を達成するために、本発明の電力供給システムは、太陽光パネルおよび／または蓄電池が出力する直流電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータとを備えた電力供給系統を複数備え、複数の前記電力供給系統が出力する交流電力を集電して出力する電力供給システムであって、複数の前記電力供給系統の前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、出力する直流電力を制御するコントローラを備え、複数の前記電力供給系統のうちマスタ電力供給系統の前記コントローラは、前記電力供給システムが出力する交流電力をモニタする機能を備え、前記電力供給システムが出力する交流電力が、電力需要を満たすように、前記マスタ電力供給系統の前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直流電力、及び前記マスタ電力供給系統以外のスレーブ電力供給系統の前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直流電力を制御するように構成され、一台の前記ＤＣ／ＤＣコンバータに対して、複数の前記ＤＣ／ＡＣインバータが並列に接続されている。

また、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、複数の入力ストリングと、前記複数の入力ストリングに対して設けられた所定の数の第１のＭＰＰＴ回路と、前記第１のＭＰＰＴ回路と同数の出力ストリングを備えるようにしてもよい。

Claims (8)

1. 太陽光パネルおよび／または蓄電池が出力する直流電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータとを備えた電力供給系統を複数備え、複数の前記電力供給系統が出力する交流電力を集電して出力する電力供給システムであって、
   複数の前記電力供給系統の前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、出力する直流電力を制御するコントローラを備え、
   複数の前記電力供給系統のうちマスタ電力供給系統の前記コントローラは、
   前記電力供給システムが出力する交流電力をモニタする機能を備え、前記電力供給システムが出力する交流電力が、電力需要を満たすように、前記マスタ電力供給系統の前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直流電力、及び前記マスタ電力供給系統以外のスレーブ電力供給系統の前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直流電力を制御するように構成されている
   電力供給システム。
2. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータの前記コントローラは、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータに接続されている前記太陽光パネルの発電量、前記蓄電池の蓄電量をモニタする機能を備え、
   前記マスタ電力供給系統の前記コントローラは、前記スレーブ電力供給系統の前記コントローラから収集した前記太陽光パネルの発電量、前記蓄電池の蓄電量の情報に基づいて、
   前記マスタ電力供給系統の前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直流電力、及び前記マスタ電力供給系統以外のスレーブ電力供給系統の前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直流電力の値を決定する
   ことを特徴とする請求項１記載の電力供給システム。
3. 前記マスタ電力供給系統の前記コントローラは、
   前記スレーブ電力供給系統の前記コントローラから収集した前記太陽光パネルの発電量が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直流電力の値を満たしていない場合に、前記太陽光パネルの発電量における不足電力を補充するように、前記蓄電池の放電電力を制御する
   ことを特徴とする請求項２記載の電力供給システム。
4. 複数の前記電力供給系統の前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記太陽光パネルにより発電された直流電力を前記蓄電池に充電可能に構成され、
   前記太陽光パネルの発電量が、前記ＤＣ／ＤＣコンバータが出力する直流電力の値を超えている場合に、前記太陽光パネルの発電量における余剰電力を、前記蓄電池に充電するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の電力供給システム。
5. 一台の前記ＤＣ／ＤＣコンバータに対して、複数の前記ＤＣ／ＡＣインバータが並列に接続されている
   ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の電力供給システム。
6. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、複数の入力ストリングと、前記複数の入力ストリングに対して設けられた所定の数の第１のＭＰＰＴ回路と、前記第１のＭＰＰＴ回路と同数の出力ストリングを備えること
   ことを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の電力供給システム。
7. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、２４本の前記入力ストリングと、１２台の前記第１のＭＰＰＴ回路と１２本の出力ストリングを有し、
   複数の前記ＤＣ／ＡＣインバータは、少なくとも１２台の第２のＭＰＰＴ回路を備え、前記出力ストリングのそれぞれに対して、前記第２のＭＰＰＴ回路が接続されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の電力供給システム。
8. 一台の前記ＤＣ／ＤＣコンバータに対して、二台の前記ＤＣ／ＡＣインバータが並列に接続され、前記ＤＣ／ＡＣインバータは、それぞれ６台の前記第２のＭＰＰＴ回路を備え、６本の前記出力ストリングが接続されている
   ことを特徴とする請求項７に記載の電力供給システム。

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