JP2023022624A - 分散型電源システム及び充放電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池装置の発電電力の逆潮流を促進する状態と逆潮流を抑制する状態とを切り替えることができる分散型電源システムを提供する。【解決手段】分散型電源システムであって、発電装置８は、電力負荷装置３が第３接続箇所６から受け取る負荷電力Ｐ４と充放電装置９が第３接続箇所６から受け取る受取電力Ｐ７との和の電力に追従するように、第２接続箇所５へ供給する供給電力Ｐ６を調節し、充放電装置９は、充放電部９ａの充電傾向が大きかった場合、太陽電池装置７の供給電力Ｐ５の逆潮流が促進されるように最大受取電力と最小受取電力との間の範囲で受取電力Ｐ７を調節する第１動作モードに切り替えて動作し、充放電部９ａの放電傾向が大きかった場合、太陽電池装置７の供給電力Ｐ５の逆潮流が抑制されるように、受取電力Ｐ７を調節する第２動作モードに切り替えて動作する。【選択図】図１

Description

本発明は、電力系統に接続される電力線と、太陽電池装置と、発電装置と、充放電装置とを備える分散型電源システム及び充放電装置に関する。

特許文献１（特許第５７３１２４１号公報）には、商用電源に接続される受電ラインと、太陽電池と、燃料電池と、蓄電部とを備える分散型電源システムが記載されている。この分散型電源システムでは、蓄電コントローラが蓄電側インバータの作動を制御することにより、蓄電部に充電する充電運転と蓄電部から放電させる放電運転とを択一的に実行するように構成されている。そして、蓄電部へ充電する場合、蓄電コントローラは、負荷電力と蓄電部に充電するための目標充電電力との合算値である総負荷電力を、燃料電池の最大出力電力に固定的に設定した状態で、目標充電電力を設定することが記載されている。例えば、燃料電池の最大出力電力が７００Ｗの場合、負荷電力が３００Ｗであるとすると、目標充電電力は４００Ｗに設定される。
また、燃料電池の発電コントローラは、燃料電池から商用電源への逆潮流を生じさせない条件で、負荷電力と充放電部に充電するための目標充電電力との合算値である総負荷電力に応じて出力電力を調整する。つまり、燃料電池は、燃料電池から商用電源への逆潮流を生じさせない条件で、最大の発電電力を出力する。

特許第５７３１２４１号公報

図９は、特許文献１と同様の構成の分散型電源システムの構成を示す図である。具体的には、図９には、電力系統１に接続される電力線２と、太陽電池装置７と、発電装置としての燃料電池装置８と、充放電装置９とを備える分散型電源システムを記載している。
この分散型電源システムでは、充放電装置９は、第２接続箇所５から第３接続箇所６に向かう電力を測定する電力測定部１２の測定結果を参照して、その電力が燃料電池装置８の最大発電電力（例えば７００Ｗ）になるように充放電する。また、燃料電池装置８は、第１接続箇所４から第２接続箇所５に向かう電力を測定する電力測定部１１の測定結果を参照して、その電力が所定電力（例えば０Ｗ）になるように供給電力を制御する。図９に示した各電力の値は特許文献１の上記例と同様の値であり、燃料電池装置８の出力電力が７００Ｗ、電力負荷装置３の負荷電力が３００Ｗ、充放電装置９の充電電力が４００Ｗになる場合である。つまり、特許文献１に記載されている分散型電源システムでは、太陽電池装置７の発電電力の全てが電力系統１へ逆潮流されることを目標にしている。

太陽電池装置７の発電電力が固定価格買取制度の適用を受けて買い取られる場合、上述のように太陽電池装置７の発電電力の全てが電力系統１へ逆潮流されるような制御を行えば、経済的な利益が大きくなる。但し、固定価格買取制度の適用を受けることができなくなった場合、太陽電池装置７の発電電力を逆潮流させない方が好ましい場合がある。その場合、燃料電池装置８及び充放電装置９がそれまで同様の制御を行っていたのでは、太陽電池装置７の発電電力を充放電装置９で積極的に充電する又は電力負荷装置３で積極的に消費することはできない。

尚、燃料電池装置８を第３接続箇所６の下流側（即ち、第３接続箇所６と電力負荷装置３との間）に接続して、太陽電池装置７の発電電力を充放電装置９で充電するような変更も可能であるが、配線変更が必要になり、系統連系申請をやり直す必要があるという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽電池装置の発電電力の逆潮流を促進する状態と逆潮流を抑制する状態とを切り替えることができる分散型電源システム及び充放電装置を提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る分散型電源システムの特徴構成は、電力系統に接続される電力線と、太陽電池装置と、発電装置と、充放電部を有する充放電装置とを備え、
前記電力線の上流側に前記電力系統への接続箇所が設けられ、前記電力系統への接続箇所から下流側に向かって、前記電力線上に第１接続箇所及び第２接続箇所及び第３接続箇所がその並び順で設けられ、
電力負荷装置は前記第３接続箇所に接続され、前記太陽電池装置は前記第１接続箇所に接続され、前記発電装置は前記第２接続箇所に接続され、前記充放電装置は前記第３接続箇所に接続される分散型電源システムであって、
前記充放電装置による前記第３接続箇所からの充電電力を正の受取電力と見なし、前記充放電装置による前記第３接続箇所への放電電力を負の受取電力と見なした場合、
前記発電装置は、前記電力負荷装置が前記第３接続箇所から受け取る負荷電力と前記充放電装置が前記第３接続箇所から受け取る前記受取電力との和の電力に追従するように、最大供給電力と最小供給電力との間の範囲で前記第２接続箇所へ供給する供給電力を調節し、
前記充放電装置は、前記充放電部の充放電履歴が充電の傾向が大きかったことを示す場合、前記太陽電池装置の発電電力の逆潮流が促進されるように最大受取電力と最小受取電力との間の範囲で前記受取電力を調節する第１動作モードに切り替えて動作し、前記充放電部の充放電履歴が放電の傾向が大きかったことを示す場合、前記太陽電池装置の発電電力の逆潮流が抑制されるように前記最大受取電力と前記最小受取電力との間の範囲で前記受取電力を調節する第２動作モードに切り替えて動作する点にある。

ここで、前記充放電装置は、前記第１動作モードで動作していた過去の第１所定期間での前記充放電部の蓄電残量の最大値が第１蓄電残量以下の場合には前記第２動作モードに切り替えて動作し、前記第２動作モードで動作していた過去の第２所定期間での前記充放電部の蓄電残量の最低値が、前記第１蓄電残量よりも大きい第２蓄電残量以上の場合には前記第１動作モードに切り替えて動作してもよい。
或いは、前記充放電装置は、前記第１動作モードで動作していた過去の第１所定期間での前記充放電部からの合計放電電力量が第１放電電力量以上又は前記充放電部への合計充電電力量が第１充電電力量以下の場合には前記第２動作モードに切り替えて動作し、前記第２動作モードで動作していた過去の第２所定期間での前記充放電部からの合計放電電力量が第２放電電力量以下又は前記充放電部への合計充電電力量が第２充電電力量以上の場合には前記第１動作モードに切り替えて動作してもよい。

上記特徴構成によれば、発電装置は、電力負荷装置が第３接続箇所から受け取る負荷電力と充放電装置が第３接続箇所から受け取る受取電力との和の電力に追従するように、供給電力を調節する。つまり、電力負荷装置の負荷電力と充放電装置の受取電力との和の電力が大きい場合には発電装置の供給電力はそれに応じて大きくなり、電力負荷装置の負荷電力と充放電装置の受取電力との和の電力が小さい場合には発電装置の供給電力はそれに応じて小さくなる。また、充放電装置が受取電力を大きくする調節を行った場合、電力負荷装置の負荷電力と充放電装置の受取電力との和の電力が大きくなる。その結果、電力負荷装置の負荷電力と充放電装置の受取電力との和の電力を発電装置の供給電力で賄うことができなくなると、太陽電池装置の発電電力がその電力を賄うために利用される。つまり、充放電装置が受取電力を大きくする調節を行うことで、太陽電池装置の発電電力の逆潮流が抑制されるとも言える。それに対して、充放電装置が受取電力を小さくする調節を行った場合、電力負荷装置の負荷電力と充放電装置の受取電力との和の電力が小さくなる。その結果、電力負荷装置の負荷電力と充放電装置の受取電力との和の電力を発電装置の供給電力で賄うことができると、太陽電池装置の発電電力はその電力を賄うために利用されない。つまり、充放電装置が受取電力を小さくする調節を行うことで、太陽電池装置の発電電力の逆潮流が促進されるとも言える。

このように、充放電装置の受取電力を調節することで、太陽電池装置の発電電力の逆潮流を促進すること、及び、太陽電池装置の発電電力の逆潮流を抑制することが可能である。そして本特徴構成では、充放電装置は、充放電部の充放電履歴が充電の傾向が大きかったことを示す場合、太陽電池装置の発電電力の逆潮流が促進されるように受取電力を調節する第１動作モードで動作し、充放電装置は、充放電部の充放電履歴が放電の傾向が大きかったことを示す場合、太陽電池装置の発電電力の逆潮流が抑制されるように受取電力を調節する第２動作モードで動作する。つまり、充放電部の充放電履歴が充電の傾向が大きかったことを示す場合、太陽電池装置の発電電力の逆潮流が促進されるように、即ち、太陽電池装置の発電電力が電力負荷装置の負荷電力及び充放電装置の充電で利用され難くなるため、充放電部の蓄電残量が大きくなり過ぎることを防止できる。また、充放電部の充放電履歴が放電の傾向が大きかったことを示す場合、太陽電池装置の発電電力の逆潮流が抑制されるように、即ち、太陽電池装置の発電電力が電力負荷装置の負荷電力及び充放電装置の充電で利用され易くなるため、充放電部の蓄電残量が小さくなり過ぎることを防止できる。
従って、太陽電池装置の発電電力の逆潮流を促進する状態と逆潮流を抑制する状態とを切り替えることができる分散型電源システムを提供できる。

本発明に係る分散型電源システムの別の特徴構成は、前記充放電装置は、前記第１動作モードの場合、前記電力線において前記第２接続箇所から前記第３接続箇所へ向かう電力が所定の第２目標電力になるように前記受取電力を調節し、前記第２動作モードの場合、前記電力線において前記第２接続箇所から前記第３接続箇所に向かう電力を前記第２目標電力にする場合に前記充放電装置が前記第３接続箇所から受け取る必要がある第１仮受取電力と、前記電力系統から前記第１接続箇所に向かう電力を所定の第３目標電力にする場合に前記充放電装置が前記第３接続箇所から受け取る必要がある第２仮受取電力とを導出し、前記第１仮受取電力及び前記第２仮受取電力のうちの大きい方を前記受取電力として決定する点にある。

上記特徴構成によれば、第１動作モードで動作する場合の充放電装置の受取電力は、電力線において第２接続箇所から第３接続箇所へ向かう電力が第２目標電力になるように調節される。また、第２動作モードで動作する場合の充放電装置の受取電力は、電力線において第２接続箇所から第３接続箇所に向かう電力を第２目標電力にする場合に充放電装置が第３接続箇所から受け取る必要がある第１仮受取電力と、電力系統から第１接続箇所に向かう電力を所定の第３目標電力にする場合に充放電装置が第３接続箇所から受け取る必要がある第２仮受取電力とのうちの大きい方になる。つまり、第２動作モードで動作する場合の充放電装置の受取電力は、第１動作モードで動作する場合の充放電装置の受取電力以上になる。そのため、充放電装置が第２動作モードで動作している間は、充放電装置が第１動作モードで動作している間よりも、太陽電池装置の発電電力が電力負荷装置の負荷電力及び充放電装置の充電で利用され易くなり、その結果、太陽電池装置の発電電力の逆潮流が抑制される。それに対して、充放電装置が第１動作モードで動作している間は、充放電装置が第２動作モードで動作している間よりも、太陽電池装置の発電電力が電力負荷装置の負荷電力及び充放電装置の充電で利用され難くなり、その結果、太陽電池装置の発電電力の逆潮流が促進される。

本発明に係る分散型電源システムの更に別の特徴構成は、前記充放電装置は、前記第１動作モードの場合、前記電力線において前記第２接続箇所から前記第３接続箇所へ向かう電力が前記発電装置の発電電力よりも設定電力だけ大きい電力になるように前記受取電力を調節し、前記第２動作モードの場合、前記電力線において前記第２接続箇所から前記第３接続箇所へ向かう電力が、前記発電装置の発電電力よりも前記設定電力だけ大きい電力に、前記太陽電池装置が前記第１接続箇所に供給する電力を加算した値になるように前記受取電力を調節する点にある。

上記特徴構成によれば、第１動作モードで動作する場合の充放電装置の受取電力は、電力線において第２接続箇所から第３接続箇所へ向かう電力が発電装置の発電電力よりも設定電力だけ大きい電力になるように調節される。また、第２動作モードで動作する場合の充放電装置の受取電力は、電力線において第２接続箇所から第３接続箇所へ向かう電力が、発電装置の発電電力よりも設定電力だけ大きい電力に、太陽電池装置が第１接続箇所に供給する電力を加算した値になるように調節される。つまり、第２動作モードで動作する場合の充放電装置の受取電力は、第１動作モードで動作する場合の充放電装置の受取電力以上になる。そのため、充放電装置が第２動作モードで動作している間は、充放電装置が第１動作モードで動作している間よりも、太陽電池装置の発電電力が電力負荷装置の負荷電力及び充放電装置の充電で利用され易くなり、その結果、太陽電池装置の発電電力の逆潮流が抑制される。それに対して、充放電装置が第１動作モードで動作している間は、充放電装置が第２動作モードで動作している間よりも、太陽電池装置の発電電力が電力負荷装置の負荷電力及び充放電装置の充電で利用され難くなり、その結果、太陽電池装置の発電電力の逆潮流が促進される。

上記目的を達成するための本発明に係る充放電装置の特徴構成は、上記分散型電源システムで用いられる前記充放電装置の機能を備える点にある。

上記特徴構成によれば、太陽電池装置の発電電力の逆潮流を促進する状態と逆潮流を抑制する状態とを切り替えることができる分散型電源システムで用いられる充放電装置の機能を備える充放電装置を提供できる。

第１実施形態の分散型電源システムの構成を示す図である。 第１実施形態の分散型電源システムの構成を示す図である。 第１実施形態の分散型電源システムの構成を示す図である。 第１実施形態の分散型電源システムの構成を示す図である。 第２実施形態の分散型電源システムの構成を示す図である。 第２実施形態の分散型電源システムの構成を示す図である。 第２実施形態の分散型電源システムの構成を示す図である。 第２実施形態の分散型電源システムの構成を示す図である。 分散型電源システムの構成を示す図である。

＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る分散型電源システム及びその分散型電源システムで用いられる充放電装置について説明する。
図１～図４は、第１実施形態の分散型電源システムの構成を示す図である。図示するように、分散型電源システムは、電力系統１に接続される電力線２と、太陽電池装置７と、発電装置としての燃料電池装置８と、充放電部９ａを有する充放電装置９とを備える。電力線２の上流側に電力系統１への接続箇所が設けられ、電力系統１への接続箇所から下流側に向かって、電力線２上に第１接続箇所４及び第２接続箇所５及び第３接続箇所６がその並び順で設けられる。電力負荷装置３は第３接続箇所６に接続され、太陽電池装置７は第１接続箇所４に接続され、燃料電池装置８は第２接続箇所５に接続され、充放電装置９は第３接続箇所６に接続される。

図中では、電力系統１から第１接続箇所４に供給される電力をＰ１と表す。太陽電池装置７が電力線２の第１接続箇所４に供給する電力をＰ５と表す。電力線２の第１接続箇所４から第２接続箇所５に向かう電力をＰ２と表す。電力線２の第２接続箇所５から第３接続箇所６に向かう電力をＰ３と表す。電力負荷装置３が電力線２の第３接続箇所６から受け取る電力をＰ４と表す。燃料電池装置８が電力線２の第２接続箇所５に供給する供給電力をＰ６と表す。充放電装置９による第３接続箇所６からの充電電力を正の受取電力と見なし、充放電装置９による第３接続箇所６への放電電力を負の受取電力と見なして、その受取電力をＰ７と表す。

発電装置としての燃料電池装置８は、発電部としての燃料電池部８ａと、燃料電池部８ａで発生した電力を、所望の電圧、周波数、位相の電力に変換して電力線２に出力するための電力変換部８ｂと、燃料電池部８ａ及び電力変換部８ｂの動作を制御する発電制御部としての燃料電池制御部８ｃとを有する。

燃料電池部８ａは、例えば固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を用いて実現できる。或いは、燃料電池部８ａを、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）などの他のタイプの燃料電池を用いて実現してもよい。尚、図示は省略するが、燃料電池装置８が、燃料電池部８ａのアノードに供給する燃料ガスとしての水素等を改質処理により生成する燃料改質器などを備えていてもよい。そして、燃料電池制御部８ｃは、燃料電池部８ａの運転開始、運転停止、出力状態などを制御する。また、燃料電池制御部８ｃは、電力変換部８ｂによる電力変換動作を制御する。

燃料電池制御部８ｃには、電力測定部１１で計測される電力についての情報が伝達される。電力測定部１１は、電力線２の途中の、第１接続箇所４と第２接続箇所５との間に設けられ、第１接続箇所４から第２接続箇所５に向かう電力Ｐ２を計測する。電力測定部１１は、例えば電力線２における電力の電流値を検出するために用いられるカレントトランス（計器用変流器）を用いて構成され、所定の電圧値（例えば１００Ｖ、２００Ｖ等）との積から、電力線２での電力値を導出できる。尚、電力測定部１１は電力線２での電力の電流値のみを燃料電池制御部８ｃに伝達し、燃料電池制御部８ｃが電力値の導出を行ってもよい。

電力測定部１１が計測する電力Ｐ２は、電力負荷装置３が電力線２から受け取る負荷電力Ｐ４と、充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７との和から、燃料電池装置８から電力線２への供給電力Ｐ６を減算した値に対応する。

燃料電池装置８の燃料電池制御部８ｃは、電力測定部１１の計測結果を参照して、
電力負荷装置３が第３接続箇所６から受け取る負荷電力Ｐ４と充放電装置９が第３接続箇所６から受け取る受取電力Ｐ７との和の電力Ｐ３に追従するように、所定の最小供給電力と最大供給電力との間の範囲内で、第２接続箇所５へ供給する供給電力Ｐ６を制御する。例えば、燃料電池装置８は、第１接続箇所４から第２接続箇所５へ向かう電力Ｐ２が好ましくは負の電力とはならず且つ出来るだけ小さい設定電力になるように（例えば、電力Ｐ２が０Ｗになるように）、燃料電池装置８から電力線２への供給電力Ｐ６を調節する。

太陽電池装置７は、入射光（太陽光）が有する光エネルギを電気エネルギに直接変換する素子（図示せず）と、その素子で発生した電力を所望の電圧、周波数、位相の電力に変換して電力線２に出力するための電力変換部（図示せず）とを有して構成される。

充放電装置９は、電力線２との間での電力の充放電を行う充放電部９ａと、電力変換部９ｂと、電力変換部９ｂの動作を制御する充放電制御部９ｃとを有する。充放電部９ａは、例えばリチウムイオン電池等の二次電池などを用いて構成できる。充放電制御部９ｃは、電力変換部９ｂの動作を制御して、充放電部９ａから電力線２への出力電力（放電電力）の制御と、電力線２から充放電部９ａへの入力電力（充電電力）の制御とを行う。

充放電制御部９ｃには、電力測定部１２で計測される電力についての情報が伝達される。本実施形態では、電力測定部１２は、電力線２の途中の、第２接続箇所５と第３接続箇所６との間に設けられ、第２接続箇所５から第３接続箇所６に向かう電力Ｐ３を計測する。つまり、電力測定部１２が計測する電力Ｐ３は、電力負荷装置３が電力線２から受け取る負荷電力Ｐ４と、充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７との和に対応する。電力測定部１２は、例えば電力線２における電力の電流値を検出するために用いられるカレントトランス（計器用変流器）を用いて構成され、所定の電圧値（例えば１００Ｖ、２００Ｖ等）との積から、電力線２での電力値を導出できる。尚、電力測定部１２は電力線２での電力の電流値のみを充放電制御部９ｃに伝達し、充放電制御部９ｃが電力値の導出を行ってもよい。そして、充放電制御部９ｃは、電力測定部１２の計測結果を参照して、充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７を制御する。

充放電制御部９ｃには、電力測定部１０で計測される電力についての情報が伝達される。本実施形態では、電力測定部１０は、電力線２の途中の、第１接続箇所４の上流側に設けられ、電力系統１から第１接続箇所４に向かう電力Ｐ１を計測する。電力測定部１０は、例えば電力線２における電力の電流値を検出するために用いられるカレントトランス（計器用変流器）を用いて構成され、所定の電圧値（例えば１００Ｖ、２００Ｖ等）との積から、電力線２での電力値を導出できる。尚、電力測定部１０は電力線２での電力の電流値のみを充放電制御部９ｃに伝達し、充放電制御部９ｃが電力値の導出を行ってもよい。そして、充放電制御部９ｃは、電力測定部１０の計測結果を参照して、充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７を制御する。

充放電装置９の充放電制御部９ｃは、充放電部９ａの充放電履歴が充電の傾向が大きかったことを示す場合、太陽電池装置７の発電電力の逆潮流が促進されるように最大受取電力と最小受取電力との間の範囲で受取電力を調節する第１動作モードに切り替えて動作し、充放電部９ａの充放電履歴が放電の傾向が大きかったことを示す場合、太陽電池装置７の発電電力の逆潮流が抑制されるように最大受取電力と最小受取電力との間の範囲で受取電力を調節する第２動作モードに切り替えて動作する。

本実施形態では、充放電装置９は、第１動作モードで動作していた過去の第１所定期間での充放電部９ａの蓄電残量ＳＯＣ（state of charge）の最大値（上記充放電履歴の一例）が第１蓄電残量以下の場合（即ち、放電の傾向が大きかったことを示す場合）には第２動作モードに切り替えて動作し、第２動作モードで動作していた過去の第２所定期間での充放電部９ａの蓄電残量の最低値（上記充放電履歴の一例）が、第１蓄電残量よりも大きい第２蓄電残量以上の場合（即ち、充電の傾向が大きかったことを示す場合）には第１動作モードに切り替えて動作する。

具体例を挙げると、充放電装置９は、第１動作モードで動作していた過去の２４時間（第１所定期間）での充放電部９ａの最高ＳＯＣ（蓄電残量の最大値）が充放電部９ａの「放電下限値＋１０％」以下の場合（即ち、放電の傾向が大きかったことを示す場合）には第２動作モードに切り替えて動作し、第２動作モードで動作していた過去の２４時間（第２所定期間）での充放電部９ａの最低ＳＯＣ（蓄電残量の最低値）が、第１蓄電残量よりも大きい８０％（第２蓄電残量の一例）以上の場合には第１動作モードに切り替えて動作する。

〔第１動作モード〕
充放電装置９は、第１動作モードの場合、電力線２において第２接続箇所５から第３接続箇所６へ向かう電力Ｐ３が所定の第２目標電力（例えば、７００Ｗ（燃料電池装置８の最大供給電力）等）になるように受取電力を調節する。

図１は、充放電装置９が第１動作モードで動作している場合の分散型電源システムの状態を示す図であり、この場合、充放電装置９は電力を充電している。図中では、各電力の大きさ（絶対値）とその向きを表す矢印とを示している。図示するように、電力負荷装置３の負荷電力Ｐ４が５００Ｗであるとき、充放電制御部９ｃは、電力負荷装置３の負荷電力Ｐ４（５００Ｗ）と充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７との和である電力Ｐ３が７００Ｗになるように、充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７を２００Ｗ（即ち、２００Ｗの充電電力）に制御する。このとき、燃料電池装置８の燃料電池制御部８ｃは、燃料電池装置８から電力線２への供給電力Ｐ６を７００Ｗに制御することで、電力負荷装置３が電力線２から受け取る負荷電力Ｐ４と充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７との和（７００Ｗ）と、燃料電池装置８から電力線２への供給電力Ｐ６（７００Ｗ）とを等しくさせている。その結果、電力測定部１１で計測される電力Ｐ２がゼロになっている。加えて、太陽電池装置７の供給電力Ｐ５（５００Ｗ）の全てが電力系統１へと供給されるため、第１接続箇所４から電力系統１に向かう電力が５００Ｗ（５００Ｗの逆潮流）、即ち、電力系統１から第１接続箇所４に向かう電力Ｐ１は－５００Ｗとなる。

図２は、充放電装置９が第１動作モードで動作している場合の分散型電源システムの状態を示す図であり、この場合、充放電装置９は電力を放電している。図示するように、電力負荷装置３の負荷電力Ｐ４が１５００Ｗであるとき、充放電制御部９ｃは、電力負荷装置３の負荷電力Ｐ４（１５００Ｗ）と充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７との和である電力Ｐ３が７００Ｗになるように、充放電装置９が電力線２へ放電する電力を８００Ｗに、即ち、充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７を－８００Ｗに制御する。このとき、燃料電池装置８の燃料電池制御部８ｃは、燃料電池装置８から電力線２への供給電力Ｐ６を７００Ｗに制御することで、電力負荷装置３が電力線２から受け取る負荷電力Ｐ４と充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７との和（７００Ｗ）と、燃料電池装置８から電力線２への供給電力Ｐ６（７００Ｗ）とを等しくさせている。その結果、電力測定部１１で計測される電力Ｐ２がゼロになっている。加えて、太陽電池装置７の供給電力Ｐ５（５００Ｗ）の全てが電力系統１へと供給されるため、第１接続箇所４から電力系統１に向かう電力が５００Ｗ（５００Ｗの逆潮流）、即ち、電力系統１から第１接続箇所４に向かう電力Ｐ１は－５００Ｗとなる。

〔第２動作モード〕
充放電装置９は、第２動作モードの場合、電力線２において第２接続箇所５から第３接続箇所６に向かう電力Ｐ３を第２目標電力（例えば７００Ｗ（燃料電池装置８の最大供給電力）等）にする場合に充放電装置９が第３接続箇所６から受け取る必要がある第１仮受取電力と、電力系統１から第１接続箇所４に向かう電力を所定の第３目標電力（例えば０Ｗ等）にする場合に充放電装置９が第３接続箇所６から受け取る必要がある第２仮受取電力とを導出する。そして、充放電装置９は、第１仮受取電力及び第２仮受取電力のうちの大きい方を受取電力Ｐ７として決定する。

図３は、充放電装置９が第２動作モードで動作している場合の分散型電源システムの状態を示す図であり、この場合、充放電装置９は電力を充電している。図示は省略するが、電力負荷装置３の負荷電力Ｐ４が５００Ｗであるとき、電力線２において第２接続箇所５から第３接続箇所６に向かう電力Ｐ３を第２目標電力（７００Ｗ（燃料電池装置８の最大供給電力））にする場合に充放電装置９が第３接続箇所６から受け取る必要がある第１仮受取電力は２００Ｗ（即ち、２００Ｗの充電電力）になる。また、図３に示すように、電力負荷装置３の負荷電力Ｐ４が５００Ｗであるとき、電力系統１から第１接続箇所４に向かう電力Ｐ１を所定の第３目標電力（０Ｗ）にする場合に充放電装置９が第３接続箇所６から受け取る必要がある第２仮受取電力は７００Ｗ（即ち、７００Ｗの充電電力）になる。
この場合、第１仮受取電力及び第２仮受取電力のうちの大きい方の第２仮受取電力（７００Ｗ）を受取電力Ｐ７として決定する。

図４は、充放電装置９が第２動作モードで動作している場合の分散型電源システムの状態を示す図であり、この場合、充放電装置９は電力を充電している。図示は省略するが、電力負荷装置３の負荷電力Ｐ４が１５００Ｗであるとき、電力線２において第２接続箇所５から第３接続箇所６に向かう電力Ｐ３を第２目標電力（７００Ｗ（燃料電池装置８の最大供給電力））にする場合に充放電装置９が第３接続箇所６から受け取る必要がある第１仮受取電力は－８００Ｗ（即ち、充放電装置９が電力線２へ放電する必要がある電力は８００Ｗ）になる。また、図４に示すように、電力負荷装置３の負荷電力Ｐ４が１５００Ｗであるとき、電力系統１から第１接続箇所４に向かう電力Ｐ１を所定の第３目標電力（０Ｗ）にする場合に充放電装置９が第３接続箇所６から受け取る必要がある第２仮受取電力は－３００Ｗ（即ち、充放電装置９が電力線２へ放電する必要がある電力は３００Ｗ）になる。この場合、充放電装置９は、第１仮受取電力及び第２仮受取電力のうちの大きい方の第２仮受取電力（－３００Ｗ）を受取電力Ｐ７として決定する。つまり、図４に示すように、充放電装置９が電力線２へ放電する電力を３００Ｗに調節する。

以上のように、充放電装置９の受取電力Ｐ７を調節することで、太陽電池装置７の発電電力の逆潮流を促進すること、及び、太陽電池装置７の発電電力の逆潮流を抑制することが可能である。そして、充放電装置９は、充放電部９ａの充放電履歴が充電の傾向が大きかったことを示す場合、太陽電池装置７の発電電力の逆潮流が促進されるように受取電力Ｐ７を調節する第１動作モードで動作し、充放電装置９は、充放電部９ａの充放電履歴が放電の傾向が大きかったことを示す場合、太陽電池装置７の発電電力の逆潮流が抑制されるように受取電力を調節する第２動作モードで動作する。つまり、充放電部９ａの充放電履歴が充電の傾向が大きかったことを示す場合、太陽電池装置７の発電電力の逆潮流が促進されるように、即ち、太陽電池装置７の発電電力が電力負荷装置３の負荷電力Ｐ４及び充放電装置９の充電で利用され難くなるため、充放電部９ａの蓄電残量が大きくなり過ぎることを防止できる。また、充放電部９ａの充放電履歴が放電の傾向が大きかったことを示す場合、太陽電池装置７の発電電力の逆潮流が抑制されるように、即ち、太陽電池装置７の発電電力が電力負荷装置３の負荷電力Ｐ４及び充放電装置９の充電で利用され易くなるため、充放電部９ａの蓄電残量が小さくなり過ぎることを防止できる。
加えて、分散型電源システムで用いられる充放電装置９の機能を備える装置（即ち、充放電装置）を実現できる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の分散型電源システムは、充放電装置９の第１動作モード及び第２動作モードの内容が上記実施形態と異なっている。以下に第２実施形態の分散型電源システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図５～図８は、第２実施形態の分散型電源システムの構成を示す図である。
充放電制御部９ｃには、電力測定部１３で計測される電力Ｐ５についての情報が伝達される。本実施形態では、電力測定部１３は、太陽電池装置７と電力線２の第１接続箇所４との間に設けられ、太陽電池装置７から第１接続箇所４に向かう電力Ｐ５を計測する。電力測定部１３は、例えば電力の電流値を検出するために用いられるカレントトランス（計器用変流器）を用いて構成され、所定の電圧値（例えば１００Ｖ、２００Ｖ等）との積から、電力値を導出できる。尚、電力測定部１３は電力の電流値のみを充放電制御部９ｃに伝達し、充放電制御部９ｃが電力値の導出を行ってもよい。そして、充放電制御部９ｃは、電力測定部１３の計測結果を参照して、充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７を制御する。

充放電制御部９ｃには、電力測定部１４で計測される電力Ｐ６についての情報が伝達される。本実施形態では、電力測定部１４は、燃料電池装置８と電力線２の第２接続箇所５との間に設けられ、燃料電池装置８から第２接続箇所５に向かう電力Ｐ６を計測する。電力測定部１４は、例えば電力の電流値を検出するために用いられるカレントトランス（計器用変流器）を用いて構成され、所定の電圧値（例えば１００Ｖ、２００Ｖ等）との積から、電力値を導出できる。尚、電力測定部１４は電力の電流値のみを充放電制御部９ｃに伝達し、充放電制御部９ｃが電力値の導出を行ってもよい。そして、充放電制御部９ｃは、電力測定部１４の計測結果を参照して、充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７を制御する。

〔第１動作モード〕
充放電装置９は、第１動作モードの場合、電力線２において第２接続箇所５から第３接続箇所６へ向かう電力Ｐ３が燃料電池装置８の供給電力Ｐ６よりも設定電力だけ大きい電力になるように受取電力Ｐ７を調節する。

図示は省略するが、例えば、充放電制御部９ｃは、燃料電池装置８の供給電力Ｐ６が５００Ｗである場合、第２接続箇所５から第３接続箇所６へ向かう電力Ｐ３が、供給電力Ｐ６よりも１００Ｗ（上記設定電力の一例）だけ大きい６００Ｗになるように、受取電力Ｐ７を調節する。そのような調節が行われた場合、第１接続箇所４から第２接続箇所５に向かう電力Ｐ２は１００Ｗになるため、燃料電池装置８はその電力Ｐ２を０Ｗにするように供給電力Ｐ６を増大させる。このように、充放電装置９が、電力線２において第２接続箇所５から第３接続箇所６へ向かう電力Ｐ３が燃料電池装置８の供給電力Ｐ６よりも設定電力だけ大きい電力になるように受取電力Ｐ７を調節し続けることで、最終的に燃料電池装置８の供給電力Ｐ６はその最大供給電力に至る。尚、電力系統１から第１接続箇所４に供給される電力Ｐ１、即ち、電力系統１からの受電電力が大きくなることを回避するために、充放電装置９は、電力Ｐ３の上限値を燃料電池装置８の最大供給電力（例えば７００Ｗ）に設定しておいてもよい。

図５は、充放電装置９が第１動作モードで動作している場合の分散型電源システムの状態を示す図であり、この場合、充放電装置９は電力を充電している。図示するように、電力負荷装置３の負荷電力Ｐ４が５００Ｗであるとき、充放電制御部９ｃは、充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７を調節した結果、第２接続箇所５から第３接続箇所６へ向かう電力Ｐ３、即ち、電力負荷装置３の負荷電力Ｐ４（５００Ｗ）と充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７との和である電力Ｐ３が、電力Ｐ３の上限値に設定されている燃料電池装置８の最大供給電力（７００Ｗ）になっている。この場合、充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７は２００Ｗになっている。即ち、充放電装置９は電力線２から２００Ｗを充電している。燃料電池装置８の燃料電池制御部８ｃは、燃料電池装置８から電力線２への供給電力Ｐ６を７００Ｗに制御しているため、第１接続箇所４から第２接続箇所５に向かう電力Ｐ２は０Ｗになる。そして、太陽電池装置７の供給電力Ｐ５（５００Ｗ）の全てが電力系統１に向けて供給されるため、第１接続箇所４から電力系統１に向かう電力が５００Ｗ（５００Ｗの逆潮流）、即ち、電力系統１から第１接続箇所４に向かう電力Ｐ１は－５００Ｗとなる。

図６は、充放電装置９が第１動作モードで動作している場合の分散型電源システムの状態を示す図であり、この場合、充放電装置９は電力を放電している。図示するように、電力負荷装置３の負荷電力Ｐ４が１５００Ｗであるとき、充放電制御部９ｃは、充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７を調節した結果、第２接続箇所５から第３接続箇所６へ向かう電力Ｐ３、即ち、電力負荷装置３の負荷電力Ｐ４（１５００Ｗ）と充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７との和である電力Ｐ３が、電力Ｐ３の上限値に設定されている燃料電池装置８の最大供給電力（７００Ｗ）になっている。この場合、充放電装置９が電力線２へ放電する電力は８００Ｗに、即ち、充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７は－８００Ｗになっている。燃料電池装置８の燃料電池制御部８ｃは、燃料電池装置８から電力線２への供給電力Ｐ６を７００Ｗに制御しているため、第１接続箇所４から第２接続箇所５に向かう電力Ｐ２は０Ｗになる。そして、太陽電池装置７の供給電力Ｐ５（５００Ｗ）の全てが電力系統１に向けて供給されるため、第１接続箇所４から電力系統１に向かう電力が５００Ｗ（５００Ｗの逆潮流）、即ち、電力系統１から第１接続箇所４に向かう電力Ｐ１は－５００Ｗとなる。

〔第２動作モード〕
充放電装置９は、第２動作モードの場合、電力線２において第２接続箇所５から第３接続箇所６へ向かう電力Ｐ３が、燃料電池装置８の供給電力Ｐ６よりも設定電力だけ大きい電力に、太陽電池装置７が第１接続箇所４に供給する電力Ｐ５を加算した値になるように受取電力Ｐ７を調節する。

図示は省略するが、例えば、充放電制御部９ｃは、燃料電池装置８の供給電力Ｐ６が５００Ｗであり、太陽電池装置７が第１接続箇所４に供給する電力Ｐ５が５００Ｗである場合、第２接続箇所５から第３接続箇所６へ向かう電力Ｐ３が、供給電力Ｐ６よりも１００Ｗ（上記設定電力の一例）だけ大きい６００Ｗに、太陽電池装置７が第１接続箇所４に供給する５００Ｗを加算した値である１１００Ｗになるように、受取電力Ｐ７を調節する。そのような調節が行われた場合、第１接続箇所４から第２接続箇所５に向かう電力Ｐ２は６００Ｗになるため、燃料電池装置８はその電力Ｐ２を０Ｗにするように供給電力Ｐ６を増大させる。このように、充放電装置９が、電力線２において第２接続箇所５から第３接続箇所６へ向かう電力Ｐ３が、燃料電池装置８の供給電力Ｐ６よりも設定電力だけ大きい電力に、太陽電池装置７が第１接続箇所４に供給する電力Ｐ５を加算した値になるように受取電力Ｐ７を調節し続けることで、最終的に燃料電池装置８の供給電力Ｐ６はその最大供給電力に至る。尚、電力系統１から第１接続箇所４に供給される電力Ｐ１、即ち、電力系統１からの受電電力が大きくなることを回避するために、充放電装置９は、電力Ｐ３の上限値を燃料電池装置８の最大供給電力（例えば７００Ｗ）に、太陽電池装置７が第１接続箇所４に供給する電力Ｐ５を加算した値に設定しておいてもよい。つまり、太陽電池装置７が第１接続箇所４に供給する電力Ｐ５が５００Ｗの場合、充放電装置９は、電力Ｐ３の上限値を１２００Ｗに設定する。

図７は、充放電装置９が第２動作モードで動作している場合の分散型電源システムの状態を示す図であり、この場合、充放電装置９は電力を充電している。図示するように、電力負荷装置３の負荷電力Ｐ４が５００Ｗであるとき、充放電制御部９ｃは、充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７を調節した結果、第２接続箇所５から第３接続箇所６へ向かう電力Ｐ３、即ち、電力負荷装置３の負荷電力Ｐ４（５００Ｗ）と充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７との和である電力Ｐ３が、電力Ｐ３の上限値（即ち、燃料電池装置８の最大供給電力（７００Ｗ）に、太陽電池装置７が第１接続箇所４に供給する電力Ｐ５である５００Ｗを加算した値）である１２００Ｗになっている。この場合、充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７は７００Ｗになっている。即ち、充放電装置９は電力線２から７００Ｗを充電している。燃料電池装置８の燃料電池制御部８ｃは、燃料電池装置８から電力線２への供給電力Ｐ６を７００Ｗに制御しているため、第１接続箇所４から第２接続箇所５に向かう電力Ｐ２は５００Ｗになる。そして、太陽電池装置７の供給電力Ｐ５（５００Ｗ）の全てが第２接続箇所５に向けて供給される。電力系統１から第１接続箇所４に向かう電力Ｐ１は０Ｗとなる。

図８は、充放電装置９が第２動作モードで動作している場合の分散型電源システムの状態を示す図であり、この場合、充放電装置９は電力を充電している。図示するように、電力負荷装置３の負荷電力Ｐ４が１５００Ｗであるとき、充放電制御部９ｃは、充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７を調節した結果、第２接続箇所５から第３接続箇所６へ向かう電力Ｐ３、即ち、電力負荷装置３の負荷電力Ｐ４（１５００Ｗ）と充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７との和である電力Ｐ３が、電力Ｐ３の上限値（即ち、燃料電池装置８の最大供給電力（７００Ｗ）に、太陽電池装置７が第１接続箇所４に供給する電力Ｐ５である５００Ｗを加算した値）である１２００Ｗになっている。この場合、充放電装置９が電力線２へ放電する電力は３００Ｗに、即ち、充放電装置９が電力線２から受け取る受取電力Ｐ７は－３００Ｗになっている。燃料電池装置８の燃料電池制御部８ｃは、燃料電池装置８から電力線２への供給電力Ｐ６を７００Ｗに制御しているため、第１接続箇所４から第２接続箇所５に向かう電力Ｐ２は５００Ｗになる。そして、太陽電池装置７の供給電力Ｐ５（５００Ｗ）の全てが第２接続箇所５に向けて供給される。電力系統１から第１接続箇所４に向かう電力Ｐ１は０Ｗとなる。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、本発明の分散型電源システム及び充放電装置の構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
例えば、燃料電池装置８や充放電装置９の構成は図示したものに限定されず適宜変更可能である。

また、上記実施形態では、本発明の発電装置の例として燃料電池装置８を挙げたが、所定の最小提供電力と最大提供電力との間の範囲内で出力を自在に調節できる他の様々な発電装置を用いることができる。例えば、エンジンとそのエンジンによって駆動される発電機とを備えて構成されるタイプの発電装置などを用いることできる。

＜２＞
上記実施形態において、充放電装置９が第１動作モードと第２動作モードとを切り替える基準は適宜変更可能である。
例えば、充放電装置９は、第１動作モードで動作していた過去の第１所定期間での充放電部９ａからの合計放電電力量が第１放電電力量以上又は充放電部９ａへの合計充電電力量が第１充電電力量以下の場合（即ち、充放電履歴が放電の傾向が大きかったことを示す場合、充電の傾向が小さかったことを示す場合）には第２動作モードに切り替えて動作し、第２動作モードで動作していた過去の第２所定期間での充放電部９ａからの合計放電電力量が第２放電電力量以下又は充放電部９ａへの合計充電電力量が第２充電電力量以上の場合（即ち、充放電履歴が充電の傾向が大きかったことを示す場合、放電の傾向が小さかったことを示す場合）には第１動作モードに切り替えて動作してもよい。例えば、第１所定期間と第２所定期間とが同じ長さである場合、第１放電電力量は第２放電電力量よりも大きい値であり、第１充電電力量は第２充電電力量よりも小さい値である。

＜３＞
上記実施形態では、具体的な電力値を例示して本発明の分散型電源システム及び充放電装置について説明したが、それらは例示目的で記載したものであり、適宜変更可能である。

＜４＞
なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明は、太陽電池装置の発電電力の逆潮流を促進する状態と逆潮流を抑制する状態とを切り替えることができる分散型電源システム及び充放電装置に利用できる。

１ 電力系統
２ 電力線
３ 電力負荷装置
４ 第１接続箇所
５ 第２接続箇所
６ 第３接続箇所
７ 太陽電池装置
８ 燃料電池装置（発電装置）
８ａ 燃料電池部
９ 充放電装置
９ａ 充放電部

Claims (6)

1. 電力系統に接続される電力線と、太陽電池装置と、発電装置と、充放電部を有する充放電装置とを備え、
   前記電力線の上流側に前記電力系統への接続箇所が設けられ、前記電力系統への接続箇所から下流側に向かって、前記電力線上に第１接続箇所及び第２接続箇所及び第３接続箇所がその並び順で設けられ、
   電力負荷装置は前記第３接続箇所に接続され、前記太陽電池装置は前記第１接続箇所に接続され、前記発電装置は前記第２接続箇所に接続され、前記充放電装置は前記第３接続箇所に接続される分散型電源システムであって、
   前記充放電装置による前記第３接続箇所からの充電電力を正の受取電力と見なし、前記充放電装置による前記第３接続箇所への放電電力を負の受取電力と見なした場合、
   前記発電装置は、前記電力負荷装置が前記第３接続箇所から受け取る負荷電力と前記充放電装置が前記第３接続箇所から受け取る前記受取電力との和の電力に追従するように、最大供給電力と最小供給電力との間の範囲で前記第２接続箇所へ供給する供給電力を調節し、
   前記充放電装置は、前記充放電部の充放電履歴が充電の傾向が大きかったことを示す場合、前記太陽電池装置の発電電力の逆潮流が促進されるように最大受取電力と最小受取電力との間の範囲で前記受取電力を調節する第１動作モードに切り替えて動作し、前記充放電部の充放電履歴が放電の傾向が大きかったことを示す場合、前記太陽電池装置の発電電力の逆潮流が抑制されるように前記最大受取電力と前記最小受取電力との間の範囲で前記受取電力を調節する第２動作モードに切り替えて動作する分散型電源システム。
2. 前記充放電装置は、
   前記第１動作モードの場合、前記電力線において前記第２接続箇所から前記第３接続箇所へ向かう電力が所定の第２目標電力になるように前記受取電力を調節し、
   前記第２動作モードの場合、前記電力線において前記第２接続箇所から前記第３接続箇所に向かう電力を前記第２目標電力にする場合に前記充放電装置が前記第３接続箇所から受け取る必要がある第１仮受取電力と、前記電力系統から前記第１接続箇所に向かう電力を所定の第３目標電力にする場合に前記充放電装置が前記第３接続箇所から受け取る必要がある第２仮受取電力とを導出し、前記第１仮受取電力及び前記第２仮受取電力のうちの大きい方を前記受取電力として決定する請求項１に記載の分散型電源システム。
3. 前記充放電装置は、
   前記第１動作モードの場合、前記電力線において前記第２接続箇所から前記第３接続箇所へ向かう電力が前記発電装置の発電電力よりも設定電力だけ大きい電力になるように前記受取電力を調節し、
   前記第２動作モードの場合、前記電力線において前記第２接続箇所から前記第３接続箇所へ向かう電力が、前記発電装置の発電電力よりも前記設定電力だけ大きい電力に、前記太陽電池装置が前記第１接続箇所に供給する電力を加算した値になるように前記受取電力を調節する請求項１に記載の分散型電源システム。
4. 前記充放電装置は、
   前記第１動作モードで動作していた過去の第１所定期間での前記充放電部の蓄電残量の最大値が第１蓄電残量以下の場合には前記第２動作モードに切り替えて動作し、
   前記第２動作モードで動作していた過去の第２所定期間での前記充放電部の蓄電残量の最低値が、前記第１蓄電残量よりも大きい第２蓄電残量以上の場合には前記第１動作モードに切り替えて動作する請求項１～３の何れか一項に記載の分散型電源システム。
5. 前記充放電装置は、
   前記第１動作モードで動作していた過去の第１所定期間での前記充放電部からの合計放電電力量が第１放電電力量以上又は前記充放電部への合計充電電力量が第１充電電力量以下の場合には前記第２動作モードに切り替えて動作し、
   前記第２動作モードで動作していた過去の第２所定期間での前記充放電部からの合計放電電力量が第２放電電力量以下又は前記充放電部への合計充電電力量が第２充電電力量以上の場合には前記第１動作モードに切り替えて動作する請求項１～３の何れか一項に記載の分散型電源システム。
6. 請求項１～５の何れか一項に記載の分散型電源システムで用いられる前記充放電装置の機能を備える充放電装置。
   

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