JP2023147895A - 電力システム及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力の安定供給用として利用する電力系統と連系する電力システム及びその制御方法を提供する。【解決手段】電力システムＳ１において、電源装置１１及びパワーコンディショナ２１を備える電力設備１０は、第１運転モードと第２運転モードの２つの運転モードを有する。システム制御装置５０は、第１運転モードにおいて、連系スイッチ４１をクローズして電力設備１０を電力系統１に連系して、電力設備１０から、特定負荷７０Ｂを少なくとも含む連系線Ｌ０に接続された負荷に対して電力を供給し、第２運転モードにおいて、電力系統１に連系し、電力設備１０の出力電力を特定負荷７０Ｂの負荷電力以下に制御し、電力設備１０から特定負荷７０Ｂに対してのみ電力を供給し、電力系統１の異常を検出した場合、連系スイッチ４１をオープンして、電力設備１０を電力系統から解列し、電力設備１０から特定負荷７０Ｂへの電力供給を無瞬断で継続する。【選択図】図６

Description

本発明は、電力系統と連系する電力システムに関する。

化石燃料に対する依存の低減や環境問題の観点から太陽光発電（ＰＶ：Photovoltaic）システムに代表される分散型電源の導入が進められている。ＰＶシステムは太陽光発電パネルで発電された電力を、インバータ回路を用いて、直流から交流に変換して出力している。下記特許文献１は、電力系統と連系する太陽光発電システムについて開示がある。

電力系統と連系する電力システム（太陽光発電システム）は、電力設備（太陽光発電パネル）から負荷に電力を供給し、余剰電力がある場合には、電力系統に逆潮流して売電等を行う。

特開２０１９－１２６１１０号公報

電力システムの負荷に、電力の安定供給が必要な負荷が、含まれる場合がある。本発明の課題は、電力系統と連系する電力システムを、省エネルギーの用途だけでなく、電力の安定供給用としても、利用可能とする。

電力システムは、電力設備と、前記電力設備を電力系統に連系する連系線と、前記連系線に位置する連系スイッチと、前記連系線に対して接続された特定負荷と、制御装置と、を含み、前記電力設備の運転モードには、第１運転モードと第２運転モードの２つの運転モードがある。

前記制御装置は、前記第１運転モードにおいて、前記連系スイッチをクローズして前記電力設備を電力系統に連系し、前記電力設備から、前記特定負荷を少なくとも含む前記連系線に接続された負荷に対して、前記特定負荷の負荷電力に制限されることなく電力を供給する。前記制御装置は、前記第２運転モードにおいて、前記連系スイッチをクローズして前記電力設備を電力系統に連系し、前記電力設備の出力電力を前記特定負荷の負荷電力以下に制御し、前記電力設備から前記特定負荷に対してのみ電力を供給する。

前記制御装置は、前記第２運転モード中に前記電力系統の異常を検出した場合、前記連系スイッチをオープンして、前記電力設備を電力系統から解列し、前記電力設備から前記特定負荷への電力供給を無瞬断で継続する。無瞬断は、電力系統と連系する電力設備の交流出力電圧波形上、電圧がゼロになる時間が1/4サイクル以下で切り換える方式である。

この技術は、電力システムの制御方法や制御プログラムに、適用することが出来る。

電力系統と連系する電力システムを、省エネルギーの用途だけでなく、電力の安定供給用としても、利用することが出来る。

電力システムのブロック図 各運転モードにおけるスイッチの状態をまとめた図表 各運転モードにおけるインバータ回路の制御内容をまとめた図表 第１運転モード中の電力の潮流を示す図 第１運転モード中の電力の潮流を示す図 第２運転モード中の電力の潮流を示す図 図６を簡略化した図 電力設備自立運転中の電力の潮流を示す図 運転モードの切換処理のフローチャート 電力システムの他の実施態様を示すブロック図 電力システムの他の実施態様を示すブロック図

電力システムは、電力設備と、前記電力設備を電力系統に連系する連系線と、前記連系線に位置する連系スイッチと、前記連系線に対して接続された特定負荷と、制御装置と、を含み、前記電力設備の運転モードには、第１運転モードと第２運転モードの２つの運転モードがある。

前記制御装置は、前記第１運転モードにおいて、前記連系スイッチをクローズして前記電力設備を電力系統に連系し、前記電力設備から、前記特定負荷を少なくとも含む前記連系線に接続された負荷に対して、前記特定負荷の負荷電力に制限されることなく電力を供給する。前記制御装置は、前記第２運転モードにおいて、前記連系スイッチをクローズして前記電力設備を電力系統に連系し、前記電力設備の出力電力を前記特定負荷の負荷電力以下に制御し、前記電力設備から前記特定負荷に対してのみ電力を供給する。

前記制御装置は、前記第２運転モード中に前記電力系統の異常を検出した場合、前記連系スイッチをオープンして、前記電力設備を電力系統から解列し、前記電力設備から前記特定負荷への電力供給を無瞬断で継続する。

この構成では、第１運転モードを選択した場合、電力設備は特定負荷の負荷電力に制限されることなく、連系線に接続された負荷に対して電力を供給する。電力設備から負荷に電力を供給することで、太陽光など再生可能エネルギーを活用することができ、電力システムの省エネルギーに貢献することが出来る。

この構成では、第２運転モードを選択した場合、電力設備の出力電力は特定負荷の負荷電力（負荷の大きさ）以下に制御され、電力設備は、特定負荷にのみ電力を供給する専用の電源として動作する。第２運転モード中に、電力系統の異常を検出した場合、電力設備は特定負荷に対する電力供給を無瞬断で継続する。そのため、特定負荷への電力供給が途絶えることがなく、特定負荷に対して電力を安定供給できる。

この発明の実施態様は、以下でもよい。
前記制御装置は、前記特定負荷の負荷電力が所定値以上の場合、前記第１運転モードから前記第２運転モードへの切り換えを許可してもよい。

特定負荷の負荷電力が所定値未満の場合に、第２運転モードへの移行を許可すると、電力設備の出力電力を負荷電力以下に制御できず、電力設備の出力電力が、特定負荷の負荷電力を上回ることが懸念される。電力設備の出力電力が特定負荷の負荷電力を上回る場合、第２運転モード中に、電力系統への逆潮流が発生する可能性がある。この構成では、特定負荷の負荷電力が所定値以上の場合に、第２運転モードへの移行を許可するから、電力設備の出力電力が特定負荷の負荷電力を超え難くなる。そのため、第２運転モード中、電力系統への逆潮流が発生することを抑制することができる。

前記連系線に対する前記特定負荷の接続点を切り換える切換回路を備えてもよい。前記制御装置は、前記第１運転モードにおいて、前記切換回路により、前記特定負荷を、前記連系スイッチの両端点のうち電力系統側の端点に接続してもよい。前記第２運転モードにおいて、前記切換回路により、前記特定負荷を、前記連系スイッチの両端点のうち電力設備側の端点に接続してもよい。

この構成では、連系線に対する特定負荷の接続点を、運転モードに応じて切り換えることが出来る。第２運転モード中、特定負荷の接続先として、連系スイッチの両端点のうち電力設備側の端点を選択しておけば、電力系統の異常検出に伴って連系スイッチをオープンしても、電力設備から特定負荷への経路を残すことができる。

電力設備は、電源装置と、前記電源装置の直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ回路と、を備えてもよい。前記切換回路は、直列に接続された第１スイッチと第２スイッチを含み、前記第１スイッチは、前記連系スイッチの両端点のうち電力系統側の端点に接続され、前記第２スイッチは、前記連系スイッチの両端点のうち電力設備側の端点に接続され、前記特定負荷は、前記第１スイッチと前記第２スイッチの接続点に接続されていてもよい。

前記制御装置は、前記第２運転モード中、前記第２スイッチをクローズし、前記インバータ回路から前記第２スイッチを介して前記特定負荷に対して供給される電力が、前記特定負荷の負荷電力より小さくなるように、前記インバータ回路を電流制御し、前記第２運転モード中に電力系統に異常が発生した場合、前記第２スイッチのクローズを維持して、前記インバータ回路を電流制御から電圧制御に切り換えてもよい。この構成では、電力系統の異常を検出した場合、電力設備を無瞬断で自立運転に移行し、特定負荷への電力供給を継続することが可能となる。

＜実施形態１＞
１．電力システムＳ１の説明
図１は電力システムＳ１のブロック図である。電力システムＳ１は、電力設備１０、連系線Ｌ０、分岐線Ｌ１、Ｌ２、連系スイッチ４１、切換回路４５、計測部４８、制御装置５０、表示部６１、操作部６５、第１負荷７０Ａ及び第２負荷７０Ｂを含む。

電力設備１０は、電源装置１１と、パワーコンディショナ２１を含む。電源装置１１は、発電機１３とバッテリ１５である。発電機１３は、太陽光発電パネルＰＶなど、再生可能エネルギーを用いた発電機を用いることができる。バッテリ１５は、リチウムイオン二次電池など、繰り返し充放電可能な二次電池を用いることが出来る。

パワーコンディショナ２１は電力変換装置である。パワーコンディショナ２１は、第１コンバータ回路２２と、第２コンバータ回路２３と、インバータ回路２５と、計測部２７と、を含む。

第１コンバータ回路２２には、発電機１３が接続されている。第１コンバータ回路２２は、ＤＣ／ＤＣコンバータである。第１コンバータ回路２２により、発電機１３の出力を制御することができる。第１コンバータ回路２２はチョッパでもよい。

第２コンバータ回路２３には、バッテリ１５が接続されている。第２コンバータ回路２３は、バッテリ１５の放電と充電を行う双方向のＤＣ／ＤＣコンバータである。第２コンバータ回路２３により、バッテリ１５の入力、出力を制御することができる。第２コンバータ回路２３は双方向チョッパでもよい。

第１コンバータ回路２２と第２コンバータ回路２３は、インバータ回路２５に対して、それぞれ接続されている。

インバータ回路２５は、ＤＣをＡＣに変換する逆変換（インバータ）と、ＡＣをＤＣに変換する順変換（コンバータ）を選択的に行う、双方向の変換回路である。インバータ回路２５は、連系線Ｌ０を介して、電力系統１に接続されている。

インバータ回路２５を逆変換動作させることで、電源装置１１より入力される直流電力を交流電力に変換して出力することが出来る。

インバータ回路２５を順変換動作させることで、電力系統１より入力される交流電力を直流電力に変換して出力することが出来る。出力される直流電力により、バッテリ１５を充電することが出来る。

計測部２７は、インバータ回路２５の逆変換動作時の出力電圧Vinv、出力電流Iinvを計測する。順変換動作時は入力電圧Vinv、入力電流Iinvを計測する。計測部２７の計測結果は、制御装置５０に入力される。

連系線Ｌ０は、電力設備１０を、電力系統１に接続する。連系スイッチ４１は、連系線Ｌ０に設置されている。連系スイッチ４１をクローズすることで、電力設備１０を電力系統１に連系できる。連系スイッチ４１をオープンすることで、電力設備１０を電力系統１から解列できる。連系スイッチ４１は、電力系統１に異常がない場合、クローズに制御される。

第１分岐線Ｌ１は、連系線Ｌ０上のＢ点に接続されている。第１分岐線Ｌ１には、第１負荷７０Ａが接続されている。

電力系統１は、電気事業者の運営する系統であり、系統電源３を有している。電力システムＳ１の受電点Ａには、計測器５が設置されている。

計測器５は、電力システムＳ１の受電電力Pgridを計測する。受電電力Pgridは、電力システムＳ１が電力系統１から受電する電力（受電点Ａの電力）である。計測器５の計測結果Pgridは、通信回線を通じて、制御装置５０に送信される。図１に示す破線Ｈは、電力系統１と電力システムＳ１の境界を示している。

切換回路４５は、連系線Ｌ０に対する第２分岐線Ｌ２の接続点を切り換える回路である。切換回路４５は、第１スイッチ４６と第２スイッチ４７を含む。第１スイッチ４６と第２スイッチ４７は、直列に接続されている。

第１スイッチ４６は、連系スイッチ４１の両端点Ｄ、Ｅのうち、電力系統１側の端点Ｄに接続されている。第２スイッチ４７は、連系スイッチ４１の両端点Ｄ、Ｅのうち、パワーコンディショナ２１側の端点Ｅに接続されている。

２つのスイッチ４６、４７の接続点Ｆには、第２分岐線Ｌ２を介して、第２負荷７０Ｂが接続されている。

第１スイッチ４６をクローズ、第２スイッチ４７をオープンすることで、第２負荷７０Ｂを連系スイッチ４１のＤ点に接続できる。第１スイッチ４６をオープン、第２スイッチ４７をクローズすることで、第２負荷７０Ｂを連系スイッチ４１のＥ点に接続できる。

第２スイッチ４７は、自立運転用であり、第２負荷７０Ｂは、パワーコンディショナ２１の自立運転により電力供給される特定負荷である。第２負荷７０Ｂは、コンピュータ、エレベーター、冷蔵庫、空調など、停電中も電力供給して、稼働させることが望ましい負荷である。

計測部４８は、連系線Ｌ０上のＣ点に設置されている。計測部４８は、電力系統１の系統電圧Vgridを計測する。計測部４８の計測結果は、制御装置５０に入力される。

制御装置５０は、ＣＰＵ５１、メモリ５３を含む。メモリ５３には、インバータ回路２５の制御プログラムが記憶されている。その他、電力システムＳ１の制御に必要なデータを記憶している。データには、第２負荷７０Ｂの負荷電力[kW]のデータが含まれる。

制御装置５０は、インバータ回路２５に指令を与えることで、順変換動作、逆変換動作の切り換えを制御できる。制御装置５０は、計測部２７の計測値（Vinv、Iinv）に基づいて、インバータ回路２５の逆変換動作時の出力電力Pinv、順変換動作時の入力電力Pinvを監視する。制御装置５０は、計測部４８の計測値に基づいて、後述する第１運転モード中、インバータ回路２５を系統電源３と同期運転する。

制御装置５０は、連系スイッチ４１の接続状態を制御することにより、電力設備１０の電力系統１に対する連系、解列を行う。制御装置５０は、切換回路４５の制御により、連系線L０に対する第２負荷７０Ｂの接続点の切り換えを行う。

表示部６１は、出力電力Pinv[kW]など、パワーコンディショナ２１の運転状態に関する各種の情報を表示する。操作部６５は、パワーコンディショナ２１に対する入力操作や選択操作用である。

２．運転モードの切り換え
電力設備１０の運転モードには、第１運転モードと第２運転モードがある。電力システムS１の管理者は、操作部６５を用いて、いずれかの運転モードを選択できる。

＜第１運転モード＞
制御装置５０は、第１運転モードが選択された場合、図２、図４に示すように、連系スイッチ４１をクローズに制御する。また、切換回路４５の第１スイッチ４６をクローズし、第２スイッチ４７をオープンする。第１スイッチ４６をクローズし、第２スイッチ４７をオープンすることで、第２負荷７０Ｂは、第２分岐線Ｌ２を介して、連系スイッチ４１のＤ点に接続される。

制御装置５０は、第１運転モードが選択された場合、インバータ回路２５から連系線Ｌ０に接続された第１負荷７０Ａ及び第２負荷７０Ｂに対して、第２負荷７０Ｂの負荷電力Ｘ２に制限されることなく、電力を供給する。例えば、インバータ回路２５は、発電機１３が最大効率となるように、発電機出力を交流に変換して出力する。負荷電力Ｘ［kW］は、負荷の大きさである。

電力システムＳ１の潮流は、インバータ回路２５の出力電力Pinvと、第１負荷７０Ａの負荷電力Ｘ１、第２負荷７０Ｂの負荷電力Ｘ２の大小関係により、変化する。

X2＜Pinv＜X1＋X2の場合、図４に示すように、受電点Ａの潮流は順潮流（電力系統１から電力システムＳ１に向かう潮流）となり、第１負荷７０Ａには、電力系統１とインバータ回路２５の双方から電力が供給される。また、第２負荷７０Ｂには、インバータ回路２５から電力が供給される。

X1＋X2＜Pinvの場合、図５に示すように、受電点Ａの潮流は逆潮流（電力系統Ｓ１から電力システム１に向かう潮流）となり、第１負荷７０Ａには、インバータ回路２５から電力が供給される。また、第２負荷７０Ｂにも、インバータ回路２５から電力が供給される。

第１運転モードの選択中、インバータ回路２５は、第２負荷７０Ｂの負荷電力Ｘ２に制限されることなく出力することが可能であり、X2＜Pinvの場合、インバータ回路２５は第１負荷７０Ａや第２負荷７０Ｂに電力供給する。そのため、太陽光など再生可能エネルギーの活用により、電力システムＳ１を省エネルギー化することができる。

＜電力系統の異常検出時＞
制御装置５０は、第１運転モード中に電力系統１の異常を検出した場合、例えば、系統電圧Vgridの計測値から所定値以上の電圧変動や周波数変動を検出した場合、連系スイッチ４１をクローズからオープンに切り換え、切換回路４５の第１スイッチ４６をクローズからオープンに切り換える。また、インバータ回路２５の出力は停止する。

連系スイッチ４１のオープンにより、異常を検出した電力系統１から電力設備１０を切り離して保護することが出来る。同様に、第１スイッチ４６のオープンにより、異常を検出した電力系統１から第２負荷７０Ｂを切り離して保護することが出来る。

＜第２運転モード＞
制御装置５０は、第２運転モードが選択された場合、図２、図６に示すように、連系スイッチ４１をクローズする。また、切換回路４５の第１スイッチ４６をオープンし、第２スイッチ４７をクローズする。第１スイッチ４６をオープンし、第２スイッチ４７をクローズすることで、第２負荷７０Ｂは、第２分岐線Ｌ２を介して、連系スイッチ４１のＥ点に接続される。

制御装置５０は、第２運転モードが選択された場合、インバータ回路２５の出力電力Pinv[kW]を、第２負荷７０Ｂの負荷電力Ｘ２[kW]以下に制御する（Pinv≦X２）。

具体的には、系統連系中、インバータ回路２５の出力電圧Vinvは、系統電圧Vgridに等しい。そのため、制御装置５０は、インバータ回路２５の出力電流Iinvを制御することにより、インバータ回路２５の出力電力Pinvを制御することができる（電流制御）。

Pinv≦X2に制御されることで、図６に示すように、受電点Ａの潮流は順潮流（電力系統１から電力システムＳ１に向かう潮流）となり、第１負荷７０Ａには、電力系統１から電力が供給される。また、連系線Ｌ０上の点Ｃの潮流も順潮流（電力系統１から電力設備１０に向かう潮流）となり、第２負荷７０Ｂには、電力系統１とインバータ回路２５の双方から電力が供給される。

つまり、インバータ回路２５の出力電力Pinvを第２負荷７０Bの負荷電力Ｘ２以下に制御することで、インバータ回路２５から第１負荷７０Ａには電力が供給されず、第２負荷７０Bに対してのみ電力が供給される。

第２運転モード中、図７に示すように、点Ｃの潮流は常に順潮流であるから、第２負荷７０Ｂを含む電力設備全体１００は、電力系統１から見て、負荷とみなすことができる。

＜電力系統の異常検出時＞
制御装置５０は、第２運転モード中に電力系統１の異常を検出した場合、例えば、系統電圧Vgridの計測値から所定値以上の電圧変動や周波数変動を検出した場合、図８に示すように、連系スイッチ４１をクローズからオープンに切り換え、切換回路４５の第２スイッチ４７はクローズを維持する。

連系スイッチ４１をオープンすることで、異常を検出した電力系統１から電力設備１０を切り離すことができる。第２スイッチ４７はクローズを維持することで、電力設備１０と第２負荷７０Ｂとの接続は維持できる。

制御装置５０は、連系スイッチ４１と第２スイッチ４７の制御に加え、インバータ回路２５を電流制御から電圧制御に切り換え、インバータ回路２５の出力電圧Vinvを、１００Vなど所定の定電圧に制御する。

以上により、第２運転モード中に電力系統１の異常を検出した場合、電力設備１０は、無瞬断で自立運転に移行し、第２負荷７０Ｂへの電力供給を継続することが出来る。無瞬断は、電力系統１と連系する電力設備１０の交流出力電圧波形上、電圧がゼロになる時間が1/4サイクル以下で切り換える方式である。

このように第２運転モードの選択中に電力系統１に異常が発生しても、電力設備１０から第２負荷７０Ｂへの電力供給を無瞬断で継続できるから、第２負荷７０Ｂに対して電力を安定供給できる。

自立運転は、「系統電源と連系している分散型電源において、分散型電源を系統から解列し、需要家構内負荷に対して、分散型電源から電力供給している状態」を言う。この例では、電力設備１０を電力系統１から解列し、需要家構内負荷に相当する第２負荷７０Ｂに対して電力設備１０から電力供給している状態である。

４．効果説明
この構成は、電力系統１と連系する電力システムＳ１を、省エネルギーの用途（第１運転モード）だけでなく、電力の安定供給用（第２運転モード）としても、利用することが出来る。

例えば、発電機１３に太陽発電パネルＰＶを用いた場合、発電量の多い時間帯（日中など）は第１運転モードを選択し、発電量の少ない時間帯（夜間など）は第２運転モードを選択することで、電力システムＳ１の省エネルギー化を図りつつ、第２負荷７０Ｂに対して電力を安定供給することが出来る。特に、電源装置１１は、バッテリ１５を備えているから、発電機１３が発電していない時間帯でも、バッテリ１５の電力を利用して、第２負荷７０Ｂに電力供給を行うことが出来る。また、運転モードの選択は、上記の例に限定させず、異なる選択もできる。例えば、日単位や週単位で、第１運転モード、第２運転モードを選択してもよい。

＜実施形態２＞
図９は、運転モードの切換処理のフローチャートである。運転モードの切換処理は、制御装置５０の起動中は、いつでも行うことが出来る。運転モードの初期設定は、第１運転モードである。

運転モードの切換処理は、Ｓ１０～Ｓ４０の４つのステップから構成されている。Ｓ１０において、制御装置５０は、第２運転モードが選択されたか、判定する。

電力システムＳ１の管理者が操作部６５を用いて第２運転モードの選択操作を行うと、Ｓ１０にてＹＥＳ判定され、Ｓ２０に移行する。

Ｓ２０に移行すると、制御装置５０は、メモリ５３にアクセスして第２負荷７０Ｂの負荷電力Ｘ２のデータを読み出し、第２負荷７０Ｂの負荷電力Ｘ２[kW]が、所定値以上か判断する。所定値は、電力設備１０の最低出力[kW]以上であれば、任意に設定できる。

第２負荷７０Ｂの負荷電力Ｘ２が所定値以上の場合、Ｓ２０にてＹＥＳ判定され、Ｓ３０に移行する。Ｓ３０に移行すると、制御装置５０は、電力設備１０の運転モードを、初期設定の第１運転モードから第２運転モードに切り換える。

第２負荷７０Ｂの負荷電力Ｘ２が所定値未満の場合、Ｓ２０にてＮＯ判定され、Ｓ４０に移行する。Ｓ４０に移行すると、制御装置５０は、電力設備１０の運転モードを、初期設定の第１運転モードに維持する。

第２負荷７０Ｂの負荷電力Ｘ２が所定値未満の場合に、第２運転モードへの移行を許可すると、第２運転モード中に電力設備１０の出力電力Pinvを負荷電力Ｘ２よりも低い値に制御できず、電力設備１０の出力電力Pinvが負荷電力Ｘ２を上回ることが懸念される。電力設備１０の出力電力Pinvが第２負荷７０Ｂの負荷電力Ｘ２を上回る場合、第２運転モード中に、電力系統１への逆潮流が発生する可能性がある。

この構成では、第２負荷７０Ｂの負荷電力Ｘ２が所定値以上の場合に、第２運転モードへの移行を許可するから、電力設備１０の出力電力Pinvが第２負荷７０Ｂの負荷電力Ｘ２を超え難くなる。そのため、第２運転モード中、電力系統１への逆潮流が発生することを抑制することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、電源装置１１は、発電機１３とバッテリ１５であった。バッテリ１５を省略し、電源装置１１を発電機１３のみとしてもよい。発電機１３を省略し、電源装置１１をバッテリ１５のみとしてもよい。発電機１３は交流発電機と整流器を組み合わせた構成でもよい。バッテリ１５は、二次電池に限らず、キャパシタでもよい。

（２）制御装置５０は、第１運転モードにおいて、計測部５の計測結果から電力システムＳ１の受電電力Pgridを監視し、電力システムＳ１の受電電力Pgridが閾値以上になるように、インバータ回路２５の出力電力Pinvを制御してもよい。電力システムＳ１の受電電力Pgridを閾値以上にすることで、Ａ点の潮流を順潮流に制御できる。

（３）実施形態１では、第２運転モードの選択中、電力系統１の状態に関係なく、第２スイッチ４７を常時クローズすることにより、電力系統１の異常発生時に、第２負荷７０Ｂへの電力供給を無瞬断で継続できるようにした。電力系統１の異常発生時に、第２負荷７０Ｂへの電力供給を無瞬断で継続することができれば、実施形態１とは別の方法で、第２負荷７０Ｂに電力を供給してもよい。例えば、第２運転モードの選択中、電力系統１に異常がない場合、第１スイッチ４６をクローズし、第１スイッチ４６を通る経路で第２負荷７０Ｂに電力を供給する。電力系統１の異常を検出した場合、第１スイッチ４６と第２スイッチ４７を無瞬断で切り換え、それ以降、第２スイッチ４７を通る経路で、第２負荷７０Ｂに電力を供給してもよい。

（４）第１運転モードは、連系スイッチ４１をクローズして電力系統１に連系しつつ、第２負荷７０Ｂの負荷電力Ｘ２に制限されることなく、電力設備１０から電力を供給することで、省エネルギーできればよい。第１運転モード中に、電力系統１の異常を検出した場合、どのような制御を行ってもよい。実施形態１で開示したように、電力系統１０を電力系統１から切り離してインバータ回路２５の出力を停止してもよいし、別の制御を行ってもよい。

（５）実施形態１では、計測部４８による系統電圧Vgridの計測値に基づいて、電力系統１の異常を検出した。電力系統１の異常検出は、外部からの信号に基づいて、判断してもよい。

（６）実施形態２では、特定負荷である第２負荷７０Ｂが所定値以上の場合、第１運転モードから第２運転モードへの切り換えを許可した。第２負荷７０Ｂの負荷電力Ｘ２に制限されず、第１運転モードから第２運転モードへの切り換えを許可してもよい。この場合、第２運転モード中、電力設備１０の出力電力を第２負荷７０Ｂよりも小さく制御することができなくなったら、第２運転モードから第１運転モードに切り換えるようにしてもよい。

（７）図１０は、電力システムＳ２のブロック図である。電力システムＳ２は、電源装置１１、パワーコンディショナ１２１、連系線Ｌ０、分岐線Ｌ１、Ｌ２、第１負荷７０Ａ及び第２負荷７０Ｂを含む。パワーコンディショナ１２１は、第１コンバータ回路２２、第２コンバータ回路２３、インバータ回路２５、計測部２７、連系スイッチ４１、切換回路４５、計測部４８、制御装置５０、表示部６１及び操作部６５を含む。

電力システムＳ２は電力システムＳ１に対し、パワーコンディショナ１２１が、連系スイッチ４１、切換回路４５、計測部４８、制御装置５０、表示部６１及び操作部６５を含む点が相違する。この明細書で開示する技術は、電力システムＳ１に限らず、電力システムＳ２に適用することができる。電力システムＳ１、Ｓ２において、第１負荷７０Ａは無くてもよい。

（８）電力システムＳ１、Ｓ２は、切換回路４５を第１スイッチ４６、第２スイッチ４７から構成した。切換回路４５は、第２負荷７０Ｂの接続点を、連系スイッチ４１の両端点Ｄ、Ｅのどちらかに切り換えることができれば、別回路でもよい。また、電力システムＳ３（図１１参照）に示すように、連系線Ｌ０に対する第２負荷７０Ｂの接続点の切換機能を省略して、第２スイッチ４７のみ残し、第２運転モードだけでなく、第１運転モードの選択中も、第２スイッチ４７を通る経路で第２負荷７０Ｂに電力を供給してもよい。

１ 電力系統
３ 系統電源
１０ 電力設備
１１ 電源装置
１３ 発電機
１５ バッテリ
２１ パワーコンディショナ
２５ インバータ回路
４１ 連系スイッチ
４５ 切換回路
４６ 第１スイッチ
４７ 第２スイッチ
５０ 制御装置
６１ 表示部
６５ 操作部
７０Ａ 第１負荷
７０Ｂ 第２負荷（特定負荷）
Ｓ１、Ｓ２ 電力システム

Claims (5)

1. 電力システムであって、
   電力設備と、
   前記電力設備を電力系統に連系する連系線と、
   前記連系線に位置する連系スイッチと、
   前記連系線に対して接続された特定負荷と、
   制御装置と、を含み、
   前記電力設備の運転モードには、
   第１運転モードと第２運転モードの２つの運転モードがあり、
   前記制御装置は、
   前記第１運転モードにおいて、
   前記連系スイッチをクローズして前記電力設備を電力系統に連系し、
   前記電力設備から、前記特定負荷を少なくとも含む前記連系線に接続された負荷に対して、前記特定負荷の負荷電力に制限されることなく電力を供給し、
   前記第２運転モードにおいて、
   前記連系スイッチをクローズして前記電力設備を電力系統に連系し、
   前記電力設備の出力電力を前記特定負荷の負荷電力以下に制御し、前記電力設備から前記特定負荷に対してのみ電力を供給し、
   前記制御装置は、前記第２運転モード中に電力系統の異常を検出した場合、前記連系スイッチをオープンして、前記電力設備を前記電力系統から解列し、前記電力設備から前記特定負荷への電力供給を無瞬断で継続する、電力システム。
2. 請求項１に記載の電力システムであって、
   前記制御装置は、前記特定負荷の負荷電力が所定値以上の場合、前記第１運転モードから前記第２運転モードへの切り換えを許可する、電力システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電力システムであって、
   前記連系線に対する前記特定負荷の接続点を切り換える切換回路を備え、
   前記制御装置は、
   前記第１運転モードにおいて、
   前記切換回路により、前記特定負荷を、前記連系スイッチの両端点のうち電力系統側の端点に接続し、
   前記第２運転モードにおいて、
   前記切換回路により、前記特定負荷を、前記連系スイッチの両端点のうち電力設備側の端点に接続する、電力システム。
4. 請求項３に記載の電力システムであって、
   前記電力設備は、
   電源装置と、
   前記電源装置の直流電力を交流電力に変換して出力するインバータ回路と、を備え、
   前記切換回路は、
   直列に接続された第１スイッチと第２スイッチを含み、
   前記第１スイッチは、前記連系スイッチの両端点のうち電力系統側の端点に接続され、
   前記第２スイッチは、前記連系スイッチの両端点のうち電力設備側の端点に接続され、
   前記特定負荷は、前記第１スイッチと前記第２スイッチの接続点に接続され、
   前記制御装置は、
   前記第２運転モード中、前記第２スイッチをクローズし、前記インバータ回路から前記第２スイッチを介して前記特定負荷に対して供給される電力が、前記特定負荷の負荷電力より小さくなるように、前記インバータ回路を電流制御し、
   前記第２運転モード中に前記電力系統の異常を検出した場合、前記第２スイッチのクローズを維持して、前記インバータ回路を電流制御から電圧制御に切り換える、電力システム。
5. 電力システムの制御方法であって、
   電力システムは、
   電力設備と、
   前記電力設備を電力系統に連系する連系線と、
   前記連系線に位置する連系スイッチと、
   前記連系線に対して接続された特定負荷と、を含み、
   前記電力設備の運転モードには、
   第１運転モードと第２運転モードの２つの運転モードがあり、
   前記第１運転モードにおいて、
   前記連系スイッチをクローズして前記電力設備を電力系統に連系し、
   前記電力設備から、前記特定負荷を少なくとも含む前記連系線に接続された負荷に対して、前記特定負荷の負荷電力に制限されることなく電力を供給し、
   前記第２運転モードにおいて、
   前記連系スイッチをクローズして前記電力設備を電力系統に連系し、
   前記電力設備の出力電力を前記特定負荷の負荷電力以下に制御し、前記電力設備から前記特定負荷に対してのみ電力を供給し、
   前記第２運転モード中に前記電力系統の異常を検出した場合、前記連系スイッチをオープンして、前記電力設備を電力系統から解列し、前記電力設備から前記特定負荷への電力供給を無瞬断で継続する、電力システムの制御方法。

Images