JP2023137401A - 分散電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】電線網の電圧維持を担う装置が停止した場合であっても電線網における電圧の低下を抑制できる技術を提供する。
【解決手段】分散電源システムであって、電線網に接続されて電線網に対する直流電力の供給及び回収が可能な主機と、電線網に接続されて電線網に対する直流電力の供給が可能な副機と、電線網に接続されて、化学反応による直流電力の回収もしくは供給が可能な１つ以上の機器と、を備え、副機は、主機からの出力電圧が予め設定された電圧である設定電圧以上である間、出力電圧を設定電圧に維持することで、主機からの直流電力の供給の停止に伴い、電線網における電圧が設定電圧以下になった場合、電線網へと直流電力を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、分散電源システムに関する。

分散電源システムは、電線網に接続された複数の機器から電力が供給されるシステムである。接続される機器としては、太陽電池や風力発電機などの再生エネルギーを用いた発電機や、電力安定化のための蓄電地、不足電力を補う燃料電池等が挙げられる。例えば、特許文献１に開示された直流バス制御システムは、電線網に並列に接続された太陽電池、風力発電機、複数の蓄電装置、燃料電池から電力が供給される分散電源システムである。特許文献１では、蓄電装置や燃料電池が電力バッファとして動作することにより、電線網における電圧が一定の範囲内に維持されている。

特許第６９２３２３１号公報

特許文献１においては、電線網における電圧は、主に蓄電装置の充放電によって維持されている。このような蓄電装置の運用や制御では安全性が重視されることから、分散電源システムの運用においても、安全上の理由（例えば、高温回避や過充電回避）により蓄電装置が停止する場合について考慮すべきである。しかし、特許文献１に記載の技術では、電線網の電圧維持を担う装置（蓄電装置）が停止した場合の運用については、十分に検討されていなかった。このため、電線網の電圧維持を担う装置が停止した場合に、電線網における電圧が低下するという課題があった。なお、このような課題は、安全上の理由に限らず、電線網の電圧維持を担う装置が停止する場合全般に共通する。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、電線網の電圧維持を担う装置が停止した場合であっても電線網における電圧の低下を抑制できる分散電源システムを提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、分散電源システムが提供される。この分散電源システムは、電線網に接続されて前記電線網に対する直流電力の供給及び回収が可能な主機と、前記電線網に接続されて前記電線網に対する直流電力の供給が可能な副機と、前記電線網に接続されて、化学反応による直流電力の回収もしくは供給が可能な１つ以上の機器と、を備え、前記副機は、前記主機から前記電線網へと、予め設定された電圧である設定電圧以上の出力電圧で直流電力が供給されている間、出力電圧を前記設定電圧に維持することで、前記主機からの直流電力の供給の停止に伴い、前記電線網における電圧が前記設定電圧以下になった場合、前記電線網へと直流電力を供給する。

この構成によれば、主機からの出力電圧が設定電圧以上である間、副機からの出力電圧が設定電圧に維持されるよう副機は制御される。そして、主機から電線網への直流電力の供給を停止し、且つ、電線網における電圧が設定電圧以下になった場合、副機から電線網
へ直流電力が供給される。このため、主機から電線網への電力の供給が停止した場合であっても、予め副機の出力電圧は設定電圧で維持されていることから、電線網における電圧が設定電圧以下になるとすぐに、副機から電線網へ直流電力を供給することができる。したがって、主機（すなわち、電線網の電圧維持を担う装置）から電線網への電力の供給が停止した場合であっても、電線網における電圧の低下を抑制できる。

（２）上記形態の分散電源システムにおいて、前記設定電圧は、前記主機における電圧制御範囲の下限電圧以下の電圧であり、前記主機は、前記主機からの出力電圧が前記下限電圧以下になった場合、前記電線網への直流電力の供給を停止してもよい。
この構成によれば、主機からの出力電圧が下限電圧以下になった場合に、主機から電線網への直流電力の供給を停止させることができる。また、そのような停止があった場合でも、予め副機の出力電圧は下限電圧以下に設定された設定電圧で維持されていることから、電線網における電圧が設定電圧以下になるとすぐに、副機から電線網へ直流電力を供給することができる。

（３）上記形態の分散電源システムにおいて、前記１つ以上の機器は、前記電線網から直流電力を回収して化学反応により反応物を生成する生成部を含み、前記生成部は、前記主機が前記電線網への直流電力の供給を停止した場合、反応物の生成を停止してもよい。
この構成によれば、生成部で消費される電力を削減できることから、主機からの直流電力の供給停止を起因とした電線網の電圧低下の進行を遅らせることができる。

（４）上記形態の分散電源システムにおいて、前記１つ以上の機器は、前記反応物を用いて発電した直流電力を前記電線網へ供給可能な発電部を含み、前記発電部は、前記主機が前記電線網への直流電力の供給を停止した場合、前記発電部による発電を開始してもよい。
この構成によれば、発電部から電線網へ電力が供給されることから、主機からの直流電力の供給停止を起因とした電線網の電圧低下を抑制することができる。

（５）上記形態の分散電源システムにおいて、前記主機は、前記主機を制御する主機制御部を含み、前記副機は、前記副機を制御する副機制御部を含み、前記主機制御部及び前記副機制御部は、前記生成部及び前記発電部を制御する制御部とは異なってもよい。
この構成によれば、主機及び副機は、主機制御部及び副機制御部によってそれぞれ個別で制御されることから、主機及び副機を含む多数の機器を同時に制御している制御部が主機及び副機を制御している場合と比べて、主機及び副機に対する制御回数を増やすことができる。したがって、副機からの出力電圧を設定電圧に精度よく維持できることから、主機からの直流電力の供給停止時に、新たな供給元となる副機から電線網に対して、迅速に直流電力を供給することができる。

（６）上記形態の分散電源システムにおいて、前記副機から前記電線網へ供給される直流電力は、再生可能エネルギーを用いて発電された電力に由来してもよい。
この構成によれば、再生エネルギー由来の電力を用いて、主機からの直流電力の供給停止を起因とした電線網の電圧低下を抑制することができる。

（７）上記形態の分散電源システムにおいて、前記副機から前記電線網へ供給される直流電力は、別の分散電源システムから前記副機へ供給された電力に由来してもよい。
この構成によれば、別の分散電源システムから副機へ供給された電力を用いて、主機からの直流電力の供給停止を起因とした電線網の電圧低下を抑制することができる。

（８）本発明の一形態によれば、分散電源システムが提供される。この分散電源システムは、電線網に接続されて前記電線網に対する交流電力の供給及び回収が可能な主機と、
前記電線網に接続されて前記電線網に対する交流電力の供給が可能な副機と、前記電線網に接続されて、化学反応による交流電力の回収もしくは供給が可能な１つ以上の機器と、を備え、前記副機は、前記主機から前記電線網に対して供給される交流電力の周波数が予め設定された周波数である設定周波数以上である間、出力する交流電力の周波数を前記設定周波数に維持することで、前記主機からの交流電力の供給の停止に伴い、前記電線網を流れる交流電力の周波数が前記設定周波数以下になった場合、前記電線網へと交流電力を供給する。

この構成によれば、主機から電線網に対して供給される交流電力の周波数が設定周波数以上である間、副機から出力される交流電力の周波数は設定周波数に維持されるよう副機は制御される。そして、主機から電線網への交流電力の供給を停止し、且つ、電線網を流れる交流電力の周波数が設定周波数以下になった場合、副機から電線網へ交流電力が供給される。このため、主機から電線網への交流電力の供給が停止した場合であっても、予め副機から出力される交流電力の周波数は設定周波数で維持されていることから、電線網を流れる交流電力の周波数が設定周波数以下になるとすぐに、副機から電線網へ交流電力を供給することができる。したがって、主機（すなわち、電線網における周波数維持を担う装置）から電線網への交流電力の供給が停止した場合であっても、電線網における周波数の低下を抑制できる。

（９）上記形態の分散電源システムにおいて、前記設定周波数は、前記主機における周波数制御範囲の下限周波数以下の周波数であり、前記主機は、前記電線網を流れる交流電力の周波数が前記下限周波数以下になった場合、前記電線網への交流電力の供給を停止してもよい。
この構成によれば、電線網を流れる交流電力の周波数が下限周波数以下になった場合に、主機から電線網への交流電力の供給を停止させることができる。また、そのような停止があった場合でも、予め副機から出力される交流電力の周波数は下限周波数以下に設定された設定周波数で維持されていることから、電線網を流れる交流電力の周波数が設定周波数以下になるとすぐに、副機から電線網へ交流電力を供給することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、分散電源システムの制御方法、分散電源システムを制御するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、そのコンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現することができる。

第１実施形態の分散電源システムの構成を例示した説明図である。 各機器における電圧制御範囲を模式的に示した説明図である。 主機における出力制御を説明する説明図である。 副機における出力制御を説明する説明図である。 第２実施形態の各機器の電圧制御範囲を模式的に示した説明図である。 第２実施形態の副機における出力制御を説明する説明図である。 第３実施形態の分散電源システムの構成を例示した説明図である。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態としての分散電源システム１の構成を例示した説明図である。分散電源システム１は、電線網ＮＴを介して、主機１０と、副機２０と、化学反応による直流電力の回収もしくは供給が可能な１つ以上の機器と、が接続されたシステムである。図１の例では、１つ以上の機器には３つの機器、具体的には、第１機器３０と、第２機器４０と、第３機器６０と、が含まれる。分散電源システム１は、電線網ＮＴを介して
負荷９０に供給する直流電力を、主機１０、副機２０、第１機器３０及び第３機器６０に分担させて出力させるシステムである。また、分散電源システム１は、貯蔵部５０と、機器制御部７０と、を備える。

主機１０は、電線網ＮＴに接続されて電線網ＮＴに対する直流電力の供給及び回収が可能な機器である。主機１０は、蓄電池１２と、電力変換器１４と、主機制御部１６と、を備える。二次電池である蓄電池１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータである電力変換器１４を介して、電線網ＮＴに接続している。主機１０を制御する主機制御部１６は、電線網ＮＴにおける電圧を取得し、電力変換器１４のスイッチングを制御することによって、蓄電池１２による充放電を制御している。換言すれば、主機制御部１６は、蓄電池１２の電線網に対する直流電力の供給及び回収を制御している。

副機２０は、電線網ＮＴに接続されて電線網ＮＴに対する直流電力の供給が可能な機器である。副機２０は、電力変換器２４と、副機制御部２６と、を備える。電力変換器２４は、電源８０から供給される電力を変換して、電線網ＮＴに供給する。本実施形態では、電源８０は、交流電力を発電する風力発電機であることから、電力変換器２４は、ＡＣ／ＤＣコンバータである。すなわち、副機２０から電線網ＮＴへ供給される直流電力は、再生可能エネルギーを用いて発電された電力に由来する。副機２０を制御する副機制御部２６は、電力変換器２４のスイッチングを制御する。

第１機器３０は、電線網ＮＴに対して直流電力の供給が可能な機器である。第１機器３０は、太陽電池３２と、電力変換器３４と、を備える。太陽電池３２は、ＤＣ／ＤＣコンバータである電力変換器３４を介して、電線網ＮＴに接続している。電力変換器３４は、太陽電池３２から供給される直流電力を変換して、電線網ＮＴに供給する。

第２機器４０は、電線網ＮＴに対して化学反応による直流電力の回収が可能な機器である。第２機器４０は、水電解部４２と、電力変換器４４と、を備える。水電解部４２は、ＤＣ／ＤＣコンバータである電力変換器４４を介して、電線網ＮＴに接続している。電力変換器４４は、電線網ＮＴから回収した電力を変換して、水電解部４２に供給する。水電解部４２は、電力変換器４４を介して電線網ＮＴから供給された直流電力を用いて、水を電気分解する。すなわち、水電解部４２は、電線網ＮＴから直流電力を回収して化学反応により反応物を生成する生成部である。水の電気分解による生成された水素は、貯蔵部５０に貯蔵される。

第３機器６０は、電線網ＮＴに対して化学反応による直流電力の供給が可能な機器である。第３機器６０は、燃料電池６２と、電力変換器６４と、を備える。燃料電池６２は、ＤＣ／ＤＣコンバータである電力変換器６４を介して、電線網ＮＴに接続している。燃料電池６２は、貯蔵部５０に貯蔵された水素と、酸素と、を用いて直流電力を発電する。電力変換器６４は、燃料電池６２から供給される直流電力を変換して、電線網ＮＴに供給する。すなわち、燃料電池６２は、反応物を用いて発電した直流電力を電線網ＮＴへ供給可能な発電部である。

機器制御部７０は、第１機器３０、第２機器４０及び第３機器６０を制御する。上述した主機制御部１６及び副機制御部２６は、機器制御部７０とは異なる別個の制御部である。機器制御部７０は、主に、第１機器３０及び第３機器６０からの電線網ＮＴに対する直流電力の供給と、第２機器４０による電線網ＮＴからの直流電力の回収と、を制御している。

第１機器３０からの出力電圧は、太陽電池３２に照射される日射量に応じて変動する。分散電源システム１では、電線網ＮＴを介して蓄電池１２を備える主機１０を併設し、第
１機器３０からの出力電圧の変動に応じて主機１０による充放電を切り替えることにより、電線網ＮＴにおける電圧を一定の範囲内（且つ、図４にて後述する設定電圧Ｖ₁以上の電圧）に維持している。すなわち、主機１０は、電線網ＮＴの電圧維持を担う装置である。通常、分散電源システム１では、電線網ＮＴを介して負荷９０に供給する直流電力を、主に主機１０及び第１機器３０に分担して出力させている。このとき、第２機器４０は、電線網ＮＴに供給される直流電力に応じて、電線網ＮＴから直流電力を適宜回収して生成した水素を貯蔵部５０に貯蔵している。本実施形態では、主機１０から電線網ＮＴに対して直流電力が供給されている間、第３機器６０から電線網ＮＴに対する直流電力の供給は停止している。

図２は、電線網ＮＴに接続された各機器における電圧制御範囲を模式的に示した説明図である。図２の左側に示された電圧Ｖ_H，Ｖ_L，Ｖ_Mと、右側に示された電圧Ｖ_h，Ｖ_Bは、ともに電圧制御範囲の上限や下限を示す電圧であり、電圧Ｖ_Hが最も高く、電圧Ｖ_Bが最も低い。主機１０における電圧制御範囲は、電圧Ｖ_Lから電圧Ｖ_Hまでの間である。すなわち、主機１０は、主機１０からの出力電圧が電圧Ｖ_L以下、もしくは、電圧Ｖ_H以上になった場合、電線網ＮＴへの直流電力の供給を停止する。このように、電線網ＮＴに接続された各機器は、各機器に設定された電圧制御範囲の上限や下限を超えると、その機器による直流電力の供給もしくは回収を停止する。第１機器３０及び第３機器６０における電圧制御範囲は、電圧Ｖ_Mから電圧Ｖ_Hまでの間である。第２機器４０における電圧制御範囲は、電圧Ｖ_Bから電圧Ｖ_hまでの間である。また、副機２０における電圧制御範囲は、電圧Ｖ_Bから電圧Ｖ_Lまでの間である。

図３は、主機１０における出力制御を説明する説明図である。電線網ＮＴにおける電圧を一定の範囲内に維持する際、図３に示した線分Ｍ_NTを用いて、主機１０から電線網ＮＴへ流す電流の大きさ、もしくは、電線網ＮＴから主機１０に流す電流の大きさが決定される。図３において、縦軸Ａｘは電圧を示し、横軸は、電流を示す。図３に示された電圧Ｖ_H，Ｖ_Lは、図２と同様に、主機１０における電圧制御範囲の下限電圧と上限電圧である。点Ｖ₁₀は、主機１０からの出力電圧を示しており、第１機器３０（太陽電池３２）からの出力電圧に応じて、線分Ｍ_NT上を移動する。この移動に伴い、縦軸Ａｘは、図３の横軸に沿って移動する。すなわち、線分Ｍ_NTと縦軸Ａｘとの交点が点Ｖ₁₀である。点Ｖ_NTは、電線網ＮＴにおける電圧を示しており、その値の変動に応じて線分Ｍ_NT上を移動する。点Ｖ_NTが縦軸Ａｘに対して右側に位置する場合（すなわち、点Ｖ₁₀が示す電圧＞点Ｖ_NTが示す電圧の場合）、主機１０（蓄電池１２）は、電線網ＮＴに対して直流電力を供給する。例えば、点Ｖ_NTが図３に示す位置にある場合、線分Ｍ_NTを用いて、点Ｖ₁₀と点Ｖ_NTとの差であるΔＶに対応する大きさＳの電流が電線網ＮＴに対して流される。一方、点Ｖ_NTが縦軸Ａｘに対して左側に位置する場合（すなわち、点Ｖ₁₀が示す電圧＜点Ｖ_NTが示す電圧の場合）、主機１０（蓄電池１２）は、電線網ＮＴから直流電力を回収する。このとき、電線網ＮＴから蓄電池１２に流れる電流の大きさは、放電の場合と同様に、線分Ｍ_NTとΔＶとを用いて算出される。

図４は、副機２０における出力制御を説明する説明図である。図４に示した太線分Ｓ_NTを用いて、副機２０から電線網ＮＴへ流す電流の大きさが決定される。図４においては、図３と同様、縦軸Ａｘは電圧を示し、横軸は、電流を示す。図４に示された線分Ｍ_NT、電圧Ｖ_H、電圧Ｖ_Lは、図３と同様であるが、線分Ｍ_NTは一点鎖線で示す。分散電源システム１では、図２，３にて説明したように、主機１０からの出力電圧は、電圧制御範囲である電圧Ｖ_Lから電圧Ｖ_Hまでの範囲内で維持される。一方、副機２０は、主機１０から出力電圧が電圧制御範囲内で維持されている間、出力電圧を設定電圧Ｖ₁（図４に図示）に維持する。本実施形態では、この設定電圧Ｖ₁は、主機１０における電圧制御範囲の下限電圧である電圧Ｖ_Lより小さい電圧である。また、下限電圧である電圧Ｖ_Lは、設定電圧Ｖ₁以上の電圧であることから、副機２０は、主機１０からの出力電圧が設定電圧Ｖ₁以上であ
る間、出力電圧を設定電圧Ｖ₁に維持しているともいえる。

蓄電池１２が高温や過充電となった場合、安全性を担保するために、主機１０からの直流電力の供給は停止される。このような場合、主機制御部１６は、各種センサ（不図示）から蓄電池１２が高温や過充電の状態であることを示す情報を受信したのち、電力変換器１４によるスイッチングの停止と、主機１０と電線網ＮＴとの電気的な接続を開閉する開閉器（不図示）の開放と、のうち少なくとも一方を実行することによって、主機１０からの直流電力の供給を停止する。また、主機１０は、主機１０からの出力電圧が下限電圧である電圧Ｖ_L以下になった場合にも、電線網ＮＴへの直流電力の供給を停止する。

主機１０からの直流電力の供給の停止に伴い、それまで一定の範囲内で維持されていた電線網ＮＴにおける電圧は低下していく。その後、出力電圧を設定電圧Ｖ₁に維持していた副機２０は、電線網ＮＴにおける電圧が設定電圧Ｖ₁以下になった場合、電線網ＮＴへと直流電力を供給する。図４を用いて説明すると、電線網ＮＴにおける電圧が太線分Ｓ_NTのうち電圧Ｖ₁から電圧Ｖ_Bまでの間の電圧（線分ｓｇ上の電圧）となった場合、図３の説明と同様に、その電圧と点Ｖ₁との差に対応する大きさの電流が電線網ＮＴに対して流される。したがって、主機１０からの直流電力の供給の停止後、すぐに副機２０から直流電力を供給させるためには、設定電圧Ｖ₁は、電圧Ｖ_Lの９割以上の電圧に設定するのが好ましい。

本実施形態では、主機１０が電線網ＮＴへの直流電力の供給を停止した場合であって、且つ、副機２０から電線網ＮＴへと直流電力の供給が開始された場合、第２機器４０（水電解部４２）による水素（反応物）の生成を停止するとともに、第３機器６０（燃料電池６２）による発電を開始する。このような場合、機器制御部７０は、主機制御部１６から主機１０による直流電力の供給停止を示す信号を受信するとともに、電線網ＮＴにおける電圧が設定電圧Ｖ₁以下になったのちの電圧の推移（副機２０からの直流電力供給による電圧上昇もしくは電圧低下速度の鈍化）を検出することによって、第２機器４０による水素の生成停止と、第３機器６０による発電開始を実行する。このように、主機１０からの直流電力の供給が停止した場合、電線網ＮＴにおける電圧は、副機２０、第１機器３０及び第３機器６０から出力される直流電力によって維持される。

以上説明したように、第１実施形態の分散電源システム１によれば、主機１０からの出力電圧が設定電圧Ｖ₁以上である間、副機２０からの出力電圧が設定電圧Ｖ₁に維持されるよう副機２０は制御される。そして、主機１０から電線網ＮＴへの直流電力の供給を停止し、且つ、電線網ＮＴにおける電圧が設定電圧Ｖ₁以下になった場合、副機２０から電線網ＮＴへ直流電力が供給される。このため、主機１０から電線網ＮＴへの電力の供給が停止した場合であっても、予め副機２０の出力電圧は設定電圧Ｖ₁で維持されていることから、電線網ＮＴにおける電圧が設定電圧Ｖ₁以下になるとすぐに、副機２０から電線網ＮＴへ直流電力を供給することができる。したがって、主機１０から電線網ＮＴへの電力の供給が停止した場合であっても、電線網ＮＴにおける電圧の低下を抑制できる。

また、第１実施形態の分散電源システム１では、主機１０からの出力電圧が下限電圧である電圧Ｖ_L以下になった場合に、主機１０から電線網ＮＴへの直流電力の供給を停止させることができる。また、そのような停止があった場合でも、予め副機２０の出力電圧は電圧Ｖ_Lより小さく設定された設定電圧Ｖ₁で維持されていることから、電線網ＮＴにおける電圧が設定電圧Ｖ₁以下になるとすぐに、副機２０から電線網ＮＴへ直流電力を供給することができる。

また、第１実施形態の分散電源システム１では、主機１０が電線網ＮＴへの直流電力の供給を停止した場合、水電解部４２による反応物の生成を停止する。このため、水電解部
４２で消費される電力を削減できることから、主機１０からの直流電力の供給停止を起因とした電線網ＮＴの電圧低下の進行を遅らせることができる。

また、第１実施形態の分散電源システム１では、主機１０が電線網ＮＴへの直流電力の供給を停止した場合、燃料電池６２による発電を開始する。このため、燃料電池６２から電線網ＮＴへ電力が供給されることから、主機１０からの直流電力の供給停止を起因とした電線網ＮＴの電圧低下を抑制することができる。

また、第１実施形態の分散電源システム１では、主機制御部１６及び副機制御部２６は、機器制御部７０とは異なる別個の制御部である。このため、主機１０及び副機２０は、主機制御部１６及び副機制御部２６によってそれぞれ個別で制御されることから、主機１０及び副機２０を含む多数の機器を同時に制御している制御部が主機１０及び副機２０を制御している場合と比べて、主機１０及び副機２０に対する制御回数を増やすことができる。したがって、副機２０からの出力電圧を設定電圧Ｖ₁に精度よく維持できることから、主機１０からの直流電力の供給停止時に、新たな供給元となる副機２０から電線網ＮＴに対して、迅速に直流電力を供給することができる。

また、第１実施形態の分散電源システム１では、副機２０から電線網ＮＴへ供給される直流電力は、再生可能エネルギーを用いて発電された電力に由来する。このため、再生エネルギー由来の電力を用いて、主機１０からの直流電力の供給停止を起因とした電線網ＮＴの電圧低下を抑制することができる。

＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態の分散電源システム１ａにおいて、電線網ＮＴに接続された各機器における電圧制御範囲を模式的に示した説明図である。第２実施形態の分散電源システム１ａは、第１実施形態の分散電源システム１と比べて、副機２０における電圧制御範囲が異なる点を除いて、第１実施形態の分散電源システム１と同じである。

第１実施形態の分散電源システム１では、副機２０における電圧制御範囲は、電圧Ｖ_Bから電圧Ｖ_Lまでの間であったのに対して（図２参照）、第２実施形態の分散電源システム１ａでは、副機２０における電圧制御範囲は、電圧Ｖ_Bから電圧Ｖ_A（＞電圧Ｖ_L）までの間である。また、設定電圧Ｖ₁は、主機１０における電圧制御範囲の下限電圧である電圧Ｖ_Lと同じ大きさの電圧である。

図６は、副機２０における出力制御を説明する説明図である。図６では、図４と同様、縦軸Ａｘは電圧を示し、横軸は、電流を示す。分散電源システム１ａでも、図５に示すように、主機１０からの出力電圧は、電圧制御範囲である電圧Ｖ_Lから電圧Ｖ_Hまでの範囲内で維持される。一方、副機２０は、主機１０から出力電圧が電圧制御範囲内で維持されている間、出力電圧を設定電圧Ｖ₁（図６に図示）に維持する。第２実施形態では、設定電圧Ｖ₁は、電圧Ｖ_Lと同じ大きさの電圧であることから、主機１０からの出力電圧が電圧Ｖ_L以下になったことにより（電圧制御範囲の下限を下回ったことにより）、電線網ＮＴへの直流電力の供給を停止した場合には、出力電圧を設定電圧Ｖ₁に維持していた副機２０からは、即時に電線網ＮＴへと直流電力が供給される。

以上のような第２実施形態の分散電源システム１ａによっても、第１実施形態と同様に、主機１０から電線網ＮＴへの電力の供給が停止した場合に、電線網ＮＴにおける電圧の低下を抑制できる。さらに、第２実施形態の分散電源システム１ａでは、設定電圧Ｖ₁が主機１０における電圧制御範囲の下限電圧である電圧Ｖ_Lと同じ大きさの電圧に設定されていることから、主機１０からの出力電圧が電圧Ｖ_L以下になったことにより（電圧制御範囲の下限を下回ったことにより）、電線網ＮＴへの直流電力の供給を停止した場合には
、副機２０から、即時に電線網ＮＴへと直流電力を供給することができる。

＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態の分散電源システム１ｂの構成を例示した説明図である。第３実施形態の分散電源システム１ｂは、第１実施形態の分散電源システム１と比べて、主に、電線網ＮＴを交流電力が流れる点を除いて、第１実施形態の分散電源システム１と同じである。

分散電源システム１ｂでは、電線網ＮＴを交流電力が流れることから、電力変換器１４，２４，３４，４４，６４は、ＤＣ／ＡＣコンバータである。電線網ＮＴには、電線網ＮＴを流れる交流電力の周波数を検出する周波数センサ７７が設けられている。主機制御部１６は、周波数センサ７７から当該周波数を示す信号を受信する。第３実施形態の分散電源システム１ｂでは、主機１０は、電線網ＮＴを流れる交流電力の周波数が下限周波数以下になった場合、電線網ＮＴへの交流電力の供給を停止する。下限周波数とは、主機１０における周波数制御範囲の下限の周波数である。

電線網ＮＴにおける交流電力の周波数を一定の範囲内に維持する際、主機１０から電線網ＮＴに対して供給される交流電力の周波数は、設定周波数Ｆ₁以上の周波数で維持される。一方、副機２０は、主機１０から電線網ＮＴに対して供給される交流電力の周波数が設定周波数Ｆ₁以上の周波数で維持されている間、出力する交流電力の周波数を設定周波数Ｆ₁に維持する。本実施形態では、この設定周波数Ｆ₁は、上述した主機１０における下限周波数以下に設定された周波数である。

蓄電池１２が高温や過充電となった場合、もしくは、蓄電池１２のＳＯＣ（State Of Charge）低下等により電線網ＮＴを流れる交流電力の周波数が下限周波数以下になった場合、主機１０は、電線網ＮＴへの交流電力の供給を停止する。この主機１０からの直流電力の供給の停止に伴い、それまで一定の範囲内で維持されていた電線網ＮＴを流れる交流電力の周波数は低下していく。その後、出力する交流電力の周波数を設定周波数Ｆ₁に維持していた副機２０は、電線網ＮＴにおける周波数が設定周波数Ｆ₁以下になった場合、電線網ＮＴへと交流電力を供給する。したがって、主機１０からの交流電力の供給の停止後、すぐに副機２０から交流電力を供給させるためには、設定周波数Ｆ₁は、主機１０における下限周波数に近い値に設定するのが好ましい。

以上説明したように、第３実施形態の分散電源システム１ｂによれば、主機１０から電線網ＮＴに対して供給される交流電力の周波数が設定周波数Ｆ₁以上である間、副機２０から出力される交流電力の周波数は設定周波数Ｆ₁に維持されるよう副機２０は制御される。そして、主機１０から電線網ＮＴへの交流電力の供給を停止し、且つ、電線網ＮＴを流れる交流電力の周波数が設定周波数Ｆ₁以下になった場合、副機２０から電線網ＮＴへ交流電力が供給される。このため、主機１０から電線網ＮＴへの交流電力の供給が停止した場合であっても、予め副機２０から出力される交流電力の周波数は設定周波数Ｆ₁で維持されていることから、電線網ＮＴを流れる交流電力の周波数が設定周波数Ｆ₁以下になるとすぐに、副機２０から電線網ＮＴへ交流電力を供給することができる。したがって、主機１０（すなわち、電線網ＮＴにおける周波数維持を担う装置）から電線網ＮＴへの交流電力の供給が停止した場合であっても、電線網ＮＴにおける周波数の低下を抑制できる。

また、第３実施形態の分散電源システム１ｂでは、電線網ＮＴを流れる交流電力の周波数が下限周波数以下になった場合に、主機１０から電線網ＮＴへの交流電力の供給を停止させることができる。また、そのような停止があった場合でも、予め副機２０から出力される交流電力の周波数は下限周波数以下に設定された設定周波数Ｆ₁で維持されているこ
とから、電線網ＮＴを流れる交流電力の周波数が設定周波数Ｆ₁以下になるとすぐに、副機２０から電線網ＮＴへ交流電力を供給することができる。

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

［変形例１］
上記実施形態では、主機１０は、二次電池である蓄電池１２を備えていたが、これに限られない。例えば、主機１０は、蓄電池１２に代えて、もしくは、蓄電池１２に加えて、電気二重層コンデンサー、キャパシタ、フライホイールバッテリ等を備えていてもよい。

［変形例２］
上記実施形態では、副機２０から電線網ＮＴへ供給される電力は、再生可能エネルギーを用いて発電された電力に由来していたが、これに限られない。例えば、副機２０から電線網ＮＴへ供給される電力は、別の分散電源システムから副機２０へ供給された電力に由来していてもよい。このような分散電源システムでは、別の分散電源システムから副機２０へ供給された電力を用いて、主機１０からの電力の供給停止を起因とした電線網ＮＴの電圧（周波数）低下を抑制することができる。

［変形例３］
上記実施形態では、副機２０自体は電源を備えておらず、外部の電源８０から供給される電力を用いて電線網ＮＴへ電力を供給していたが、これに限られない。例えば、副機２０自体が、主機１０、第１機器３０及び第３機器６０と同様に、電源を備えていてもよい。このときの電源は、蓄電池、太陽電池、燃料電池等、任意の電源であってよい。また、電源から供給される電力が直流であるか交流であるかに応じて、電力変換器２４は任意に選択される。

［変形例４］
上記実施形態では、生成部として、水電解部４２を備えていたが、これに限られない。例えば、生成部は、二酸化炭素還元を行ってアルコールを生成する生成部、または、窒素を還元してアンモニアを生成する生成部であってもよい。すなわち、生成部は、電力を用いて反応物を生成し、その反応物を用いて発電部が電力を発電することができる限り、任意の反応物を生成してよい。

［変形例５］
上記実施形態では、発電部として、水素及び酸素を用いる燃料電池６２を備えていたが、これに限られない。例えば、発電部は、アルコール等を用いる燃料電池や、化学物質（水素、アルコール、アンモニア等）を燃焼してタービン等を回転させる発電部であってもよい。

［変形例６］
上記実施形態では、機器制御部７０と、主機制御部１６及び副機制御部２６と、を備えていたが、これに限られない。例えば、機器制御部７０のみを備え、電線網ＮＴに接続された全ての機器は、機器制御部７０によって制御されてもよい。または、各機器を個別に制御する制御部を各機器がそれぞれ備えていてもよい。また、主機１０及び副機２０を同時に制御する制御部と、主機１０及び副機２０以外の機器を制御する制御部と、を備えていてもよい。

［変形例７］
上記実施形態では、各機器は、各機器に設定された電圧制御範囲の上限や下限を超えると、その機器による直流電力の供給を停止していた。これに加えて、各機器は、各機器に設定された電圧制御範囲の上限を超える前に、上限に近付いた段階で直流電力の供給を抑制して電圧が上限を超えるのを予防してもよい。

［変形例８］
上記実施形態では、主機１０から電線網ＮＴに対して直流電力が供給されている間、第３機器６０から電線網ＮＴに対する直流電力の供給は停止していたが、これに限られない。例えば、主機１０から電線網ＮＴに対して直流電力が供給されている間、第３機器６０からも電線網ＮＴに対して直流電力が供給されていてもよい。そして、主機１０が電線網ＮＴへの直流電力の供給を停止した場合には、副機２０から電線網ＮＴへの直流電力の供給開始後、第３機器６０から供給される直流電力を主機１０が停止する以前より上昇させてもよい。

［変形例９］
上記実施形態では、主機１０が電線網ＮＴへの直流電力の供給を停止した場合であって、且つ、副機２０から電線網ＮＴへと直流電力の供給が開始された場合、第２機器４０（水電解部４２）による水素（反応物）の生成を停止するとともに、第３機器６０（燃料電池６２）による発電を開始していたが、これに限られない。例えば、主機１０が電線網ＮＴへの直流電力の供給を停止したことのみを契機として、第２機器４０（水電解部４２）による水素（反応物）の生成を停止するとともに、第３機器６０（燃料電池６２）による発電を開始してもよい。この場合、電線網ＮＴにおける電圧が設定電圧Ｖ₁以下になる前に燃料電池６２による発電が開始されることを避けるために、設定電圧Ｖ₁は、第２実施形態と同様に電圧Ｖ_Lと同じ大きさの電圧に設定されていること、もしくは、電圧Ｖ_Lに限りなく近い大きさの電圧に設定されていること、が好ましい。

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

１，１ａ，１ｂ…分散電源システム
１０…主機
１２…蓄電池
１４…電力変換器
１６…主機制御部
２０…副機
２４…電力変換器
２６…副機制御部
３０…第１機器
３２…太陽電池
３４…電力変換器
４０…第２機器
４２…水電解部
４４…電力変換器
５０…貯蔵部
６０…第３機器
６２…燃料電池
６４…電力変換器
７０…機器制御部
７７…周波数センサ

Claims (9)

1. 分散電源システムであって、
   電線網に接続されて前記電線網に対する直流電力の供給及び回収が可能な主機と、
   前記電線網に接続されて前記電線網に対する直流電力の供給が可能な副機と、
   前記電線網に接続されて、化学反応による直流電力の回収もしくは供給が可能な１つ以上の機器と、を備え、
   前記副機は、
   前記主機からの出力電圧が予め設定された電圧である設定電圧以上である間、出力電圧を前記設定電圧に維持することで、
   前記主機からの直流電力の供給の停止に伴い、前記電線網における電圧が前記設定電圧以下になった場合、前記電線網へと直流電力を供給する、分散電源システム。
2. 請求項１に記載の分散電源システムであって、
   前記設定電圧は、前記主機における電圧制御範囲の下限電圧以下の電圧であり、
   前記主機は、前記主機からの出力電圧が前記下限電圧以下になった場合、前記電線網への直流電力の供給を停止する、分散電源システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の分散電源システムであって、
   前記１つ以上の機器は、前記電線網から直流電力を回収して化学反応により反応物を生成する生成部を備える機器を含み、
   前記生成部は、前記主機が前記電線網への直流電力の供給を停止した場合、反応物の生成を停止する、分散電源システム。
4. 請求項３に記載の分散電源システムであって、
   前記１つ以上の機器は、前記反応物を用いて発電した直流電力を前記電線網へ供給可能な発電部を備える機器を含み、
   前記発電部は、前記主機が前記電線網への直流電力の供給を停止した場合、前記発電部による発電を開始する、分散電源システム。
5. 請求項４に記載の分散電源システムであって、
   前記主機は、前記主機を制御する主機制御部を備え、
   前記副機は、前記副機を制御する副機制御部を備え、
   前記主機制御部及び前記副機制御部は、前記生成部を備える機器及び前記発電部を備える機器を制御する機器制御部とは異なる、分散電源システム。
6. 請求項１から請求項５に記載の分散電源システムであって、
   前記副機から前記電線網へ供給される直流電力は、再生可能エネルギーを用いて発電された電力に由来する、分散電源システム。
7. 請求項１から請求項５に記載の分散電源システムであって、
   前記副機から前記電線網へ供給される直流電力は、別の分散電源システムから前記副機へ供給された電力に由来する、分散電源システム。
8. 分散電源システムであって、
   電線網に接続されて前記電線網に対する交流電力の供給及び回収が可能な主機と、
   前記電線網に接続されて前記電線網に対する交流電力の供給が可能な副機と、
   前記電線網に接続されて、化学反応による交流電力の回収もしくは供給が可能な１つ以上の機器と、を備え、
   前記副機は、
   前記主機から前記電線網に対して供給される交流電力の周波数が予め設定された周波数である設定周波数以上である間、出力する交流電力の周波数を前記設定周波数に維持することで、
   前記主機からの交流電力の供給の停止に伴い、前記電線網を流れる交流電力の周波数が前記設定周波数以下になった場合、前記電線網へと交流電力を供給する、分散電源システム。
9. 請求項８に記載の分散電源システムであって、
   前記設定周波数は、前記主機における周波数制御範囲の下限周波数以下の周波数であり、
   前記主機は、前記電線網を流れる交流電力の周波数が前記下限周波数以下になった場合、前記電線網への交流電力の供給を停止する、分散電源システム。

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