JP5647731B2 - 電力制御装置及び電力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、分散電源と負荷機器とを有する需要家に設けられ、分散電源から供給された電力を交流に変換して、負荷機器に供給する自立運転を制御する電力制御装置及び電力制御方法に関する。

近年、一般家庭等の電力の需要家において、太陽電池や風力発電装置などの分散電源から供給される電力を交流に変換する電力制御装置が普及しつつある。このような電力制御装置は、例えば、電力系統が停電する場合、分散電源から供給される電力を需要家内の負荷機器に供給する自立運転を実行することもできる（例えば、特許文献１参照）。

ここで、太陽電池などの分散電源から出力される電力は、天候によって左右される。よって、自立運転時に分散電源から負荷機器に供給される電力（以下、供給電力）は、負荷機器の運転に必要な電力（以下、需要電力）を満たさなくなる場合もある。このような場合、負荷機器に十分な電力を供給できず、負荷機器の正常動作が保証されなくなる。

そこで、かかる電力制御装置は、分散電源と負荷機器とを接続して自立運転を開始すると、分散電源から供給される供給電力が負荷機器の運転に必要な需要電力を満たすか否かを判定する出力判定処理を行うように構成されている。

特開平１０−３３６９１６公報

第１の特徴は、電力を供給可能な分散電源と負荷機器とを有する需要家に設けられ、前記分散電源から供給される電力を交流に変換して、前記負荷機器に供給する自立運転を制御する電力制御装置であって、前記自立運転時に、前記分散電源から供給される供給電力が負荷機器の運転に必要な需要電力を満たしているか否かを判定する判定処理部と、前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと判定された場合、前記自立運転を中断する供給制御部とを備え、前記判定処理部は、前記自立運転を中断した後、前記自立運転を再実行するとともに、前記供給電力が前記需要電力を満たしているか否かの判定を行い、前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと所定回数連続して判定された場合、あるいは、前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと判定してから前記供給電力が前記需要電力を満たしていると判定することなく所定期間が経過した場合に、前記再実行を停止することを要旨とする。

第１の特徴において、前記判定処理部は、前記自立運転を中断した後、所定周期で前記再実行および前記判定を行う。

第１の特徴において、前記判定処理部は、前記再実行してから前記分散電源の出力を前記負荷機器に供給開始し、前記供給開始してから前記判定を行う。

第１の特徴において、前記判定処理部は、前記再実行から第１の期間が経過した後に、前記分散電源の出力を前記負荷機器へ供給開始する。

第１の特徴において、前記判定処理部は、前記分散電源の出力を前記負荷機器へ供給開始してから第２の期間が経過した後に、前記判定を行う。

第１の特徴において、前記判定処理部は、前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと所定回数連続して判定された、あるいは、前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと判定してから前記供給電力が前記需要電力を満たしていると判定することなく所定期間が経過したとしても、前記負荷機器が特定機器でない場合には前記再実行を停止しない。

第１の特徴において、電力制御装置は、前記負荷機器の電力管理を行う電力管理装置と通信を行い、前記負荷機器が前記特定機器であるかどうかの種別情報を取得するインターフェースをさらに備える。

第１の特徴において、前記特定機器は、暖房機器あるいは音声出力機器である。

第１の特徴において、電力制御装置は、前記負荷機器の電力管理を行う電力管理装置と通信を行うインターフェースをさらに備える。前記判定処理部は、前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと所定回数連続して判定される場合、あるいは、前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと判定してから前記供給電力が前記需要電力を満たしていると判定することなく所定期間が経過した場合に、特定機器に相当する前記負荷機器があれば運転を停止するよう前記インターフェースを経由して前記電力管理装置に対し指示を行う。

第１の特徴において、前記特定機器は、暖房機器あるいは音声出力機器である。

第２の特徴は、電力を供給可能な分散電源と負荷機器とを有する需要家に設けられ、前記分散電源から供給される電力を交流に変換して、前記負荷機器に供給する自立運転を制御する電力制御装置における電力制御方法であって、前記自立運転時に、前記分散電源から供給される供給電力が負荷機器の運転に必要な需要電力を満たしているか否かを判定するステップと、前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと判定された場合、前記自立運転を中断するステップと、前記自立運転を中断した後、前記自立運転を再実行して、前記供給電力が前記需要電力を満たしているか否かを判定するステップと、前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと所定回数連続して判定された場合、あるいは、記供給電力が前記需要電力を満たしていないと判定してから前記供給電力が前記需要電力を満たしていると判定することなく所定期間が経過した場合に、前記再実行を停止するステップとを含むことを要旨とする。

図１は、本発明の第１実施形態に係る電力制御システムの構成を示す概略構成図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係るパワーコンディショナの制御部の構成を示す図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係るパワーコンディショナの動作を示すシーケンス図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係るパワーコンディショナの動作を示すシーケンス図である。 図５は、本発明の第３実施形態に係る電力制御システムの構成を示す概略構成図である。

［第１実施形態］
次に、図面を参照して、本発明の第1実施形態を説明する。具体的には、（１）電力制御システムの構成、（２）パワーコンディショナの構成、（３）パワーコンディショナの動作について説明する。なお、以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（１）電力制御システムの構成
図１は、本実施形態に係る電力制御システム１の概略構成図である。かかる電力制御システム１は、一般家庭などの需要家に設けられており、需要家内の負荷機器の電力制御を行うことができる。なお、以下の図面において、電力ラインは実線で示し、制御信号ラインは破線で示している。

図１に示すように、電力制御システム１は、直流電力を発電する太陽電池２０、自立系統配線１２に接続する負荷機器３０、パワーコンディショナ１００を有する。電力制御システム１は、これ以外にも、分電盤や電力系統配線１１に接続する負荷機器なども備えているが、本実施形態では説明を省略する。

なお、電力系統配線１１は、電力系統１０とパワーコンディショナ１００の系統側出力部１３１（後述）とに接続する配電線である。また、自立系統配線１２は、パワーコンディショナ１００の自立側出力部１３２（後述）と接続する配電線である。

太陽電池２０は、太陽光を受光し、受光した太陽光に応じて直流電力を発電することができる。太陽電池２０は、発電した直流電力をパワーコンディショナ１００に出力する。本実施形態において、太陽電池２０は、需要家内に電力を供給可能な分散電源を構成する。なお、電力制御システム１は、分散電源として、蓄電池を更に備えていてもよい。

負荷機器３０は、電気ストーブ、テレビ、照明装置、空調装置など、需要家内に設けられている家電製品を想定している。負荷機器３０は、自立系統配線１２に接続する。また、電力制御システム１では、分電盤などにおいて、負荷機器３０の接続先を、電力系統配線１１又は自立系統配線１２のいずれか一方に切り替え可能に構成され、自立運転時にのみ自立系統配線１２に接続されるようにしてもよい。

パワーコンディショナ１００は、太陽電池２０と、電力系統配線１１と、自立系統配線１２とに接続されている。また、パワーコンディショナ１００は、太陽電池２０から供給される電力を電力系統配線１１に出力する連系運転と、太陽電池２０から供給される電力を自立系統配線１２に出力する自立運転とを切り替えることができる。

具体的に、パワーコンディショナ１００は、連系運転時において、太陽電池２０によって発電された直流電力を交流電力に変換して電力系統配線１１へ出力する。電力系統配線１１へ出力された交流電力は、適宜、負荷機器において使用され、あるいは、電力系統１０への逆潮流の電力となる。

一方、パワーコンディショナ１００は、自立運転時において、太陽電池２０によって発電された直流電力を交流電力に変換して自立系統配線１２へ出力する。自立系統配線１２へ出力された交流電力は、適宜、負荷機器３０において使用される。つまり、自立系統配線１２へ出力された交流電力は、需要家内に設けられている負荷機器３０によって消費される。なお、パワーコンディショナ１００の構成については詳細を後述する。本実施形態において、パワーコンディショナ１００は、電力制御装置を構成する。

（２）パワーコンディショナの構成
次に、パワーコンディショナ１００の構成について具体的に説明する。パワーコンディショナ１００は、ＤＣ／ＤＣ変換器１１０と、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１と、連系用リレー１２１と、自立用リレー１２２と、系統側出力部１３１と、自立側出力部１３２と、測定部１４０と、外部Ｉ／Ｆ１５０と、制御部１７０とを備える。なお、パワーコンディショナ１００には、利用者に運転状況などの情報を表示する表示部、利用者からの指示を受け付ける入力部なども設けられているが、ここでは説明を省略する。

ＤＣ／ＤＣ変換器１１０は、太陽電池２０から出力されるＤＣ電力を入力するとともに、ＤＣ電力をＤＣ／ＤＣ変換（昇圧変換）して、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１に出力する。

ＤＣ／ＡＣ変換器１１１は、ＤＣ／ＤＣ変換器１１０から出力されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換するとともに、ＡＣ電力を連系用リレー１２１及び自立用リレー１２２に出力する。この時、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１は、所定電圧（例えば、ＡＣ１００Ｖ）に安定させる定電圧出力制御を行いながら、ＡＣ電力を出力する。

連系用リレー１２１は、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１と系統側出力部１３１との間に設けられている。連系用リレー１２１は、閉動作又は開動作を行うことで、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１と系統側出力部１３１との接続又は切り離しを行う。

連系用リレー１２１は、太陽電池２０から電力系統配線１１に電力を供給する連系運転時に、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１と系統側出力部１３１とを接続（連系）して、系統側出力部１３１に電力を出力する。一方、連系用リレー１２１は、太陽電池２０から自立系統配線１２に電力を供給する自立運転時に、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１と系統側出力部１３１とを切り離し（解列）、系統側出力部１３１への電力の出力を停止する。なお、連系用リレー１２１は、制御部１７０の指示に従って、接続又は切り離しを行う。

自立用リレー１２２は、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１と自立側出力部１３２との間に設けられている。自立用リレー１２２は、閉動作又は開動作を行うことで、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１と自立側出力部１３２との接続又は切り離しを行う。

自立用リレー１２２は、太陽電池２０から電力系統配線１１に電力を供給する連系運転時に、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１と自立側出力部１３２とを切り離し、自立側出力部１３２への電力の出力を停止する。一方、自立用リレー１２２は、太陽電池２０から自立系統配線１２に電力を供給する自立運転時に、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１と自立側出力部１３２とを接続し、自立側出力部１３２に電力を出力する。なお、自立用リレー１２２は、制御部１７０の指示に従って、接続又は切り離しを行う。

系統側出力部１３１は、連系用リレー１２１を介して、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１から出力された電力を電力系統配線１１に出力する。なお、系統側出力部１３１は、連系運転時にのみ、電力系統配線１１に電力を出力する。

自立側出力部１３２は、自立用リレー１２２を介して、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１から出力された電力を自立系統配線１２に出力する。なお、自立側出力部１３２は、自立運転時にのみ、自立系統配線１２に電力を出力する。自立系統配線１２に出力された電力は、適宜、負荷機器３０に供給される。また、系統側出力部１３１及び自立側出力部１３２は、単相三線式により電力を出力してもよいし、単相二線式により電力を出力してもよい。

測定部１４０は、自立運転時に負荷機器３０に供給される電力を測定する。具体的に、測定部１４０は、自立用リレー１２２と自立側出力部１３２との間の電力ラインに設けられている。測定部１４０は、自立運転時に自立用リレー１２２から自立側出力部１３２に供給される電圧および電流を測定する。

つまり、測定部１４０は、自立運転時に、自立側出力部１３２及び自立系統配線１２を介して、負荷機器３０に供給される電力を測定する。また、測定部１４０は、測定結果を制御部１７０に通知する。なお、測定部１４０は、自立用リレー１２２より前、すなわちＤＣ／ＡＣ変換器１１１と自立用リレー１２２の間、あるいは自立側出力部１３２に設けられていてもよい。なお、本実施例では、１つの測定部１４０で電圧および電流を測定する場合について説明するが、例えば１つの測定部１４０が電圧を測定し、他の場所に設けられた測定部により電流を測定するようにしてもよい。

外部Ｉ／Ｆ１５０は、制御部１７０と制御信号ラインを介して接続する。外部Ｉ／Ｆ１５０は、家庭内通信回線を介して、需要家内に設けられている負荷機器３０などの他の装置との間で通信できる。また、外部Ｉ／Ｆ１５０は、インターネットなどの広域通信網を介して、需要家を含む需要家群の電力を制御するエネルギーマネジメントシステムに対して、連系運転又は自立運転のいずれを実行しているか等の運転状況を通知することもできる。また、外部Ｉ／Ｆ１５０は、負荷機器の利用者の所定操作によって入力された指示を受け付けて制御部１７０に出力することもできる。

制御部１７０は、制御信号ラインを介して、パワーコンディショナ１００内の各機能部と通信する。制御部１７０は、連系運転又は自立運転を実行する際には、それぞれの運転状況に応じて、パワーコンディショナ１００内の各機能部を制御する。例えば、制御部１７０は、連系運転を実行する際には、連系用リレー１２１に対して、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１と系統側出力部１３１とを接続するように指示するとともに、自立用リレー１２２に対して、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１と自立側出力部１３２とを切り離すように指示する。

また、制御部１７０は、自立運転を実行する際には、連系用リレー１２１に対して、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１と系統側出力部１３１とを切り離すように指示するとともに、自立用リレー１２２に対して、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１と自立側出力部１３２とを接続するように指示する。

次に、図２を参照して、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００の制御部１７０の構成について具体的に説明する。図２に示すように、制御部１７０は、通信部１７１と、記憶部１７２と、処理部１７３とを備える。

通信部１７１は、制御信号ラインを介して、パワーコンディショナ１００内の各機能部と通信する。通信部１７１は、外部Ｉ／Ｆ１５０を介して、負荷機器などの他の装置と通信することもできる。記憶部１７２は、処理部１７３が実行するプログラムを記憶すると共に、処理部１７３でのプログラム実行中にワークエリアとして使用される。

処理部１７３は、制御部１７０内の各機能を制御する。処理部１７３は、電力制御部１７３Ａと、判定処理部１７３Ｂと、供給制御部１７３Ｃとを備える。

電力制御部１７３Ａは、パワーコンディショナ１００の運転状態を制御する。例えば、電力制御部１７３Ａは、通信部１７１を介して、外部Ｉ／Ｆ１５０から連系運転又は自立運転を実行する旨の指示を受けると、この指示に応じて判定処理部１７３Ｂ、供給制御部１７３Ｃに連系運転又は自立運転に切り替えるように通知する。なお、連系運転又は自立運転を実行する旨の指示は、利用者によって外部Ｉ／Ｆ１５０から入力されてもよく、利用者が直接手動で切り替えるようにしてもよい。

判定処理部１７３Ｂは、自立運転時に、太陽電池２０から供給される電力が負荷機器の運転に必要な電力を満たしているか否かを判定する出力判定処理を行う。ここで、本実施形態では、太陽電池２０から負荷機器３０に供給される電力を供給電力として説明する。すなわち、太陽電池２０から出力し、交流変換された後に自立側出力部１３２から負荷機器３０に供給される電力を供給電力として説明する。また、負荷機器３０が正常運転するために必要な電力を需要電力として説明する。なお、需要電力は、一つの負荷機器３０が正常運転するために必要な電力であってもよいし、複数の負荷機器３０が正常運転するために必要な電力の合計値であってもよい。

具体的に、判定処理部１７３Ｂは、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１の定電圧制御によって調整される電圧値（以下、調整電圧値）を予め記憶する。また、判定処理部１７３Ｂは、自立運転が開始されると、測定部１４０によって測定された電圧値（以下、測定電圧値）を取得する。判定処理部１７３Ｂは、測定電圧値が調整電圧値未満であるか否かを判定する。

また、判定処理部１７３Ｂは、測定電圧値が調整電圧値未満でないと判定した場合、供給電力が需要電力を満たしていると判定する。一方、判定処理部１７３Ｂは、測定電圧値が調整電圧値未満であると判定した場合、供給電力が需要電力を満たしていないと判定する。また、判定処理部１７３Ｂは、これらの判定結果を供給制御部１７３Ｃに通知する。

供給制御部１７３Ｃは、供給電力が需要電力を満たしていると判定された場合、自立運転を維持し、供給電力が需要電力を満たしていないと判定された場合、自立運転を中断する。

具体的に、供給制御部１７３Ｃは、判定処理部１７３Ｂから、判定結果として、供給電力が需要電力を満たしている旨の通知を受けると、特に動作を行なわず、自立運転を維持する。一方、供給制御部１７３Ｃは、判定処理部１７３Ｂから、判定結果として、供給電力が需要電力を満たしていない旨の通知を受けると、自立用リレー１２２に切り離すように指示する。つまり、供給制御部１７３Ｃは、自立運転を中断する。

続いて、供給制御部１７３Ｃは、供給電力が需要電力を満たさないと判定した回数を示すカウント数を一つ加算する。ここで、カウント数は、供給電力が需要電力を満たさないと連続して判定された回数を示す。

また、供給制御部１７３Ｃは、加算したカウント数が予め定められる閾値（所定回数）以上であるか否かを判定する。供給制御部１７３Ｃは、カウント数が閾値以上でないと判定した場合、その旨を判定処理部１７３Ｂに通知する。この通知を受けた判定処理部１７３Ｂは、所定周期で出力判定処理を繰り返す。つまり、自立運転を中断した後、判定処理部１７３Ｂは、所定周期で自立運転を再実行して、供給電力が需要電力を満たしているか否かを判定する。但し、出力判定処理は、ランダムに行われてもよい。

一方、供給制御部１７３Ｃは、加算したカウント数が閾値以上であると判定した場合、その旨を判定処理部１７３Ｂに通知する。この通知を受けた判定処理部１７３Ｂは、自立運転の再実行を停止する。つまり、判定処理部１７３Ｂは、出力判定処理も停止する。このようにして、判定処理部１７３Ｂは、供給電力が需要電力を満たしていないと連続して判定した回数が所定回数に達した場合、自立運転の再実行を停止する。なお、判定処理部１７３Ｂは、利用者の入力に基づいて、当該所定回数を予め設定登録することができる。

（３）パワーコンディショナの動作
次に、図３を参照して、パワーコンディショナ１００の動作を説明する。具体的に、パワーコンディショナ１００が、自立運転を実行する際の動作を説明する。図３は、パワーコンディショナ１００の動作を示すシーケンス図である。

まず、ステップＳ１０１において、パワーコンディショナ１００では、自立運転の開始前に、供給制御部１７３Ｃが、供給電力が需要電力を満たさないと判定した回数を示すカウント数をリセットする。

ステップＳ１０２において、判定処理部１７３Ｂが、電力制御部１７３Ａに問い合わせて、自立運転を実行するか否かを判定する。例えば、判定処理部１７３Ｂは、利用者によって自立運転を実行する旨の指示が入力されているか否かを判定する。なお、判定処理部１７３Ｂは、自立運転を実行しないと判定した場合、ステップＳ１０１乃至Ｓ１０２の動作を繰り返す。

ステップＳ１０３において、判定処理部１７３Ｂは、自立運転を実行すると判定した場合、第１期間待機する。ここで、判定処理部１７３Ｂが、第１期間だけ待機することで、後の動作において、ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０９に示される動作を繰り返す場合の周期（所定周期）を調整している。また、第１期間は、１０〜２０秒程度を想定しているが、これに限定されない。

ステップＳ１０４において、判定処理部１７３Ｂは、自立用リレー１２２に接続するように指示する。これによって、太陽電池２０から負荷機器３０に電力を供給する自立運転が実行される。

ステップＳ１０５において、判定処理部１７３Ｂは、自立運転時において、第２期間待機する。なお、判定処理部１７３Ｂが、第２期間だけ待機することで、負荷機器３０に供給される電力が安定する期間、すなわち、負荷機器３０の運転による消費電力が安定する期間を確保している。第２期間は、５〜２０秒程度を想定しているが、これに限定されない。

ステップＳ１０６において、判定処理部１７３Ｂは、自立運転時に、太陽電池２０から供給される供給電力が負荷機器の運転に必要な需要電力を満たしているか否かを判定する。具体的に、判定処理部１７３Ｂは、自立運転が開始されて第２期間が経過すると、測定部１４０によって測定された測定電圧値を取得する。

判定処理部１７３Ｂは、測定部１４０によって測定された測定電圧値が、ＤＣ／ＡＣ変換器１１１の定電圧制御によって調整された調整電圧値未満であるか否かを判定する。例えば、調整電圧値が１００Ｖである場合、判定処理部１７３Ｂは、測定電圧値が１００Ｖ未満であるか否かを判定する。

また、判定処理部１７３Ｂは、測定電圧値が１００Ｖ未満でない場合、供給電力が需要電力を満たしていると判定して、ステップＳ１０１の動作を繰り返す。一方、判定処理部１７３Ｂは、測定電圧値が１００Ｖ未満である場合、供給電力が需要電力を満たしていないと判定する。また、判定処理部１７３Ｂは、判定結果を供給制御部１７３Ｃに通知する。

ステップＳ１０７において、供給制御部１７３Ｃは、供給電力が需要電力を満たしていないと判定された場合、自立運転を中断する。

具体的に、供給制御部１７３Ｃは、判定処理部１７３Ｂから、供給電力が需要電力を満たしていない旨の通知を受けると、自立用リレー１２２に切り離すように指示する。また、供給制御部１７３Ｃは、判定処理部１７３Ｂから、供給電力が需要電力を満たしている旨の通知を受けると、特に動作を行なわず、自立運転を維持する。

ステップＳ１０８において、供給制御部１７３Ｃは、供給電力が需要電力を満たしていないと判定された回数を示すカウント数を一つ加算する。ここで、カウント数は、ステップＳ１０１においてリセットさせることなく、ステップＳ１０２乃至Ｓ１０８の動作が繰り返されると累積されていく。つまり、カウント数は、供給電力が需要電力を満たさないと連続して判定した回数を示す。

ステップＳ１０９において、供給制御部１７３Ｃは、加算したカウント数が予め定められる閾値（所定回数）以上であるか否かを判定する。供給制御部１７３Ｃは、カウント数が閾値以上でないと判定した場合、その旨を判定処理部１７３Ｂに通知する。この通知を受けた判定処理部１７３Ｂは、ステップＳ１０２の動作を繰り返す。つまり、ステップＳ１０７において、自立運転を中断した後、判定処理部１７３Ｂは、所定周期で自立運転を再実行して、出力判定処理を繰り返す。但し、出力判定処理は、ランダムに行われてもよい。

ステップＳ１１０において、供給制御部１７３Ｃは、加算したカウント数が閾値以上であると判定した場合、その旨を判定処理部１７３Ｂに通知する。この通知を受けた判定処理部１７３Ｂは、自立運転の実行を停止する。つまり、判定処理部１７３Ｂは、自立運転の再実行を停止する。このようにして、判定処理部１７３Ｂは、供給電力が需要電力を満たしていないと連続して判定した回数が所定回数に達した場合、自立運転の再実行を停止する。

上述したように、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００は、自立運転時において、太陽電池２０から供給される供給電力が負荷機器３０の運転に必要な需要電力を満たしているか否かを判定する出力判定処理を実行する。パワーコンディショナ１００は、出力判定処理において、供給電力が需要電力を満たしていないと判定した場合、自立運転を中断する。また、パワーコンディショナ１００は、自立運転を中断した後も、自立運転を再実行し、出力判定処理を繰り返す。

また、パワーコンディショナ１００は、出力判定処理を繰り返し実行した結果、供給電力が需要電力を満たしていないと連続して判定した回数が閾値（所定回数）以上となった場合、自立運転の再実行を停止する。

このように、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００によれば、自立運転及び出力判定処理を際限なく繰り返さずに、供給電力が需要電力を満たしていないと連続して判定した回数が閾値以上となった場合、自立運転の再実行を停止する。

つまり、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００によれば、自立運転時において、供給電力が需要電力を満たさない期間が長期間になり、利用者が負荷機器の電源を投入した状態のまま負荷機器から離れてしまうような場合に、自立運転が実行されることを防止できる。

以上のように、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００によれば、自立運転時において、負荷機器の意図しないタイミングでの運転を防止することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。具体的に、（１）パワーコンディショナの構成、（２）パワーコンディショナの動作について説明する。

（１）パワーコンディショナの構成
本実施形態に係るパワーコンディショナ１００の構成について説明する。ここで、上述した第１実施形態に係るパワーコンディショナ１００において、判定処理部１７３Ｂは、供給電力が需要電力を満たしていないと連続して判定した回数、すなわち、カウント数が閾値以上であった場合に、自立運転の再実行を停止するように構成されていた。

本実施形態に係るパワーコンディショナ１００では、判定処理部１７３Ｂは、自立運転を中断した後、供給電力が需要電力を満たしていないと判定してから、供給電力が需要電力を満たしていると判定することなく所定期間が経過した場合、自立運転の再実行を停止する。

具体的に、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００では、判定処理部１７３Ｂが、自立運転時に、供給電力が需要電力を満たしていないと判定すると、その旨を供給制御部１７３Ｃに通知する。

また、供給制御部１７３Ｃは、判定結果として、供給電力が需要電力を満たしていない旨を通知されると、自立用リレー１２２に切り離すように指示して、自立運転を中断する。この時、供給制御部１７３Ｃは、タイマーを駆動する。その後、供給制御部１７３Ｃは、タイマー値が予め定められる閾値（所定期間）以上であるか否かを判定する。供給制御部１７３Ｃは、タイマー値が閾値以上でないと判定した場合、その旨を判定処理部１７３Ｂに通知する。

この通知を受けた判定処理部１７３Ｂは、所定周期で自立運転を実行して、出力判定処理を繰り返す。つまり、自立運転を中断した後、判定処理部１７３Ｂは、所定周期で自立運転を再実行して、供給電力が需要電力を満たしているか否かを判定する。

一方、供給制御部１７３Ｃは、タイマー値が閾値以上であると判定した場合、その旨を判定処理部１７３Ｂに通知する。この通知を受けた判定処理部１７３Ｂは、自立運転の再実行を停止する。また、判定処理部１７３Ｂは、出力判定処理の実行も停止する。

なお、タイマー値は、判定処理部１７３Ｂによって供給電力が需要電力を満たしていると判定された場合、リセット及び停止される。このようにして、判定処理部１７３Ｂは、供給電力が需要電力を満たしていないと判定してから、供給電力が需要電力を満たしていると判定することなく所定期間（閾値）が経過した場合、自立運転の再実行を停止する。

（２）パワーコンディショナの動作
次に、図４を参照して、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００の動作を説明する。図４は、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００の動作を示すシーケンス図である。

まず、ステップＳ２０１において、パワーコンディショナ１００では、自立運転の開始前に、供給制御部１７３Ｃが、タイマー値をリセットするとともに、タイマー値を停止する。

ここで、ステップＳ２０２乃至Ｓ２０７の動作は、上述した第１実施形態の動作と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ２０８において、供給制御部１７３Ｃは、判定処理部１７３Ｂによって供給電力が需要電力を満たさないと判定された場合、タイマーを駆動する。なお、タイマーが既に駆動していた場合には、駆動を維持する。ここで、タイマー値は、ステップＳ１０１においてリセット及び停止させることなく、ステップＳ１０２乃至Ｓ１０８の動作が繰り返えされる程、大きくなる。つまり、タイマー値は、供給電力が需要電力を満たさないと判定してから、供給電力が需要電力を満たすと判定されることなく経過した期間を示す。

ステップＳ２０９において、供給制御部１７３Ｃは、タイマー値が予め定められる閾値以上であるか否かを判定する。供給制御部１７３Ｃは、タイマー値が閾値以上でないと判定した場合、その旨を判定処理部１７３Ｂに通知する。この通知を受けた判定処理部１７３Ｂは、ステップＳ２０２の動作を繰り返す。つまり、ステップＳ２０７において、自立運転を中断した後、判定処理部１７３Ｂは、所定周期で自立運転を再実行して、供給電力が需要電力を満たしているか否かを判定する。

ステップＳ２１０において、供給制御部１７３Ｃは、タイマー値が閾値以上であると判定した場合、その旨を判定処理部１７３Ｂに通知する。この通知を受けた判定処理部１７３Ｂは、自立運転の再実行を停止する。なお、判定処理部１７３Ｂは、出力判定処理も停止する。このようにして、判定処理部１７３Ｂは、供給電力が需要電力を満たしていないと判定してから、供給電力が需要電力を満たしていると判定することなく所定期間（閾値）が経過した場合、自立運転の再実行を停止する。

上述したように、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００は、自立運転時において、太陽電池２０から供給される供給電力が負荷機器３０の運転に必要な需要電力を満たしているか否かを判定する出力判定処理を繰り返し実行する。パワーコンディショナ１００は、出力判定処理において、供給電力が需要電力を満たしていないと判定してから、供給電力が需要電力を満たしていると判定することなく所定期間（閾値）が経過した場合、自立運転の再実行を停止する。

このように、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００によれば、自立運転及び出力判定処理を際限なく繰り返さずに、供給電力が需要電力を満たすことなく所定期間が経過した場合、自立運転の再実行を停止する。

つまり、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００によれば、供給電力が需要電力を満たさない期間が長期間になり、利用者が負荷機器の電源を投入した状態のまま負荷機器から離れてしまうような場合に、自立運転が実行されることを防止できる。

以上のように、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００によれば、自立運転時において、負荷機器の意図しないタイミングでの運転を防止することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図５を参照して説明する。本実施形態に係る電力制御システム１では、電力管理装置２００を備える点が、上述した第１乃至２実施形態に係る電力制御システム１との主な相違点である。なお、電力管理装置２００は、スマートグリッド技術において、ＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と称される装置を想定している。

具体的に、図５に示すように、パワーコンディショナ１００は、電力管理装置２００と通信する。電力管理装置２００は、負荷機器３０と、負荷機器３０に電力を供給するコンセント５０とに接続する。負荷機器３０は、電力管理装置２００の指示に応じて、運転の起動及び停止などを制御できる。コンセント５０は、電力管理装置２００の指示に応じて、自立系統配線１２と負荷機器３０とを接続することや、切り離すことができる。

また、電力管理装置２００は、需要家に設けられている負荷機器３０の種類（電気ストーブ、テレビ、ラジオなど）を示す種別情報や、負荷機器３０の運転に必要な需要電力を記憶している。

また、パワーコンディショナ１００では、判定処理部１７３Ｂは、供給制御部１７３Ｃによってカウント数が閾値以上であると判定された場合、又は、タイマー値が閾値以上であると判定した場合、電力管理装置２００から負荷機器３０の種別情報を取得する。また、判定処理部１７３Ｂは、負荷機器３０の種別情報を取得すると、種別情報に基づいて、負荷機器３０が特定機器であるか否かを判定する。ここで、特定機器は、利用者の不在時に事故などの弊害をもたらす可能性がある負荷機器であり、一例として、電気ストーブ、テレビ、ラジオなどが挙げられる。

具体的に、判定処理部１７３Ｂは、負荷機器３０が電気ストーブ、テレビ、ラジオなどである場合、負荷機器３０が特定機器であると判定して、自立運転の再実行を停止する。つまり、判定処理部１７３Ｂは、上述した第１乃至第２実施形態に示す動作を実行して、自立運転の再実行を停止する。

一方、判定処理部１７３Ｂは、負荷機器３０が、冷蔵装置、パソコンなどの特定機器以外の機器である場合、特定機器でないと判定して、図３乃至４の動作を再度実行する。つまり、判定処理部１７３Ｂは、自立運転を再実行する。

なお、判定処理部１７３Ｂは、負荷機器３０に特定機器と特定機器以外の機器とが混在していた場合、安全を考慮して、自立運転の再実行を停止してもよい。また、判定処理部１７３Ｂは、負荷機器３０に特定機器と特定機器以外の機器とが混在していた場合、電力管理装置２００に対して、特定機器の運転のみを停止するように指示し、自立運転を再実行してもよい。このとき、電力管理装置２００は、特定機器である負荷機器３０に対して、運転の停止を指示してもよいし、特定機器である負荷機器３０に接続されているコンセント５０に切り離しを指示してもよい。

以上のように、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００によれば、カウント数が閾値以上であると判定した場合、又は、タイマー値が閾値以上であると判定した場合に、すぐに自立運転の再実行を停止せずに、負荷機器３０が特定機器であるか否かを判定した上で停止する。

また、パワーコンディショナ１００は、負荷機器３０が特定機器でない場合、自立運転を再実行する。よって、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００によれば、自立運転時において、負荷機器の意図しないタイミングでの運転を防止しつつ、可能な限り自立運転を実行して、負荷機器３０を運転できる。

［その他の実施形態］
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

例えば、上述した実施形態において、分散電源として、太陽電池２０を例に挙げて説明したが、風力発電装置など、出力される電力が変動する他の電源を用いる場合にも、同様に本発明を適用することができる。

また、上述した実施形態において、調整電圧値を定電圧制御によって調整される電圧値として説明したが、任意に設定した電圧値であってもよい。

また、上述した実施形態において、パワーコンディショナ１００の制御部１７０の機能は、電力管理装置２００に備えてもよいし、ＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）等、スマートグリッド技術における様々なシステムに備えてもよい。

また、上述した実施形態及び変更例は組み合わせることも可能である。このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

なお、日本国特許出願第２０１１−１１６２７９号（２０１１年５月２４日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。

［付記］
実施形態では、供給電力が需要電力を満たしていないと所定回数連続して判定される場合、あるいは、供給電力が需要電力を満たしていないと判定してから供給電力が需要電力を満たしていると判定することなく所定期間が経過した場合に、自立運転の再実行が停止される。

ここで、自立運転の再実行が停止されない場合には、以下に示すような問題が存在することに留意すべきである。

具体的には、天候が長期に渡って回復しない場合、分散電源から負荷機器には、長期間に渡って十分な電力が供給されなくなる。かかる場合、負荷機器は、自立運転時に正常動作を行うことができないため、例えば、負荷機器が電気ストーブなどの場合、電気ストーブは、十分に発熱しなくなる。また、負荷機器がラジオなどの場合、音が出力されないことも起こりうる。

このような状況が続くと、利用者は、自立運転が行われているのか否かを把握できないだけでなく、自立運転が実行されることを忘れ、負荷機器の電源を入れた状態のまま、負荷機器から離れてしまうことがある。

しかし、電力制御装置は、かかる状況においても出力判定処理を所定周期で実行し続けるので、天候が回復し、分散電源の供給電力が負荷機器の需要電力を満たすようになると、負荷機器が正常動作を開始する。

その結果、負荷機器が電気ストーブなどの場合、利用者の不在時に発熱する可能性がある。また、負荷機器がテレビやラジオの場合、利用者が視聴していない状況で音を出力し、近隣に騒音被害を与える可能性もある。つまり、上述した電力制御装置では、自立運転時において、負荷機器の意図しないタイミングでの運転をしてしまう可能性がある。

本発明によれば、自立運転時において、負荷機器の意図しないタイミングによる運転を防止することが可能な電力制御装置及び電力制御方法を提供することができる。

Claims (11)

1. 電力を供給可能な分散電源と負荷機器とを有する需要家に設けられ、前記分散電源から供給される電力を交流に変換して、前記負荷機器に供給する自立運転を制御する電力制御装置であって、
   前記自立運転時に、前記分散電源から供給される供給電力が負荷機器の運転に必要な需要電力を満たしているか否かを判定する判定処理部と、
   前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと判定された場合、前記自立運転を中断する供給制御部とを備え、
   前記判定処理部は、
   前記自立運転を中断した後、前記自立運転を再実行するとともに、前記供給電力が前記需要電力を満たしているか否かの判定を行い、
   前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと所定回数連続して判定される場合、あるいは、前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと判定してから前記供給電力が前記需要電力を満たしていると判定することなく所定期間が経過した場合に、前記再実行を停止する
   ことを特徴とする電力制御装置。
2. 前記判定処理部は、前記自立運転を中断した後、所定周期で前記再実行および前記判定を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
3. 前記判定処理部は、前記再実行してから前記分散電源の出力を前記負荷機器に供給開始し、前記供給開始してから前記判定を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
4. 前記判定処理部は、前記再実行から第１の期間が経過した後に、前記分散電源の出力を前記負荷機器へ供給開始する
   ことを特徴とする請求項３に記載の電力制御装置。
5. 前記判定処理部は、前記分散電源の出力を前記負荷機器へ供給開始してから第２の期間が経過した後に、前記判定を行う
   ことを特徴とする請求項３に記載の電力制御装置。
6. 前記判定処理部は、前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと所定回数連続して判定された、あるいは前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと判定してから前記供給電力が前記需要電力を満たしていると判定することなく所定期間が経過したとしても、前記負荷機器が特定機器でない場合には前記再実行を停止しない
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
7. 前記負荷機器の電力管理を行う電力管理装置と通信を行い、前記負荷機器が前記特定機器であるかどうかの種別情報を取得するインターフェースをさらに備える、
   ことを特徴とする請求項６に記載の電力制御装置。
8. 前記特定機器は、暖房機器あるいは音声出力機器である
   ことを特徴とする請求項７に記載の電力制御装置。
9. 前記負荷機器の電力管理を行う電力管理装置と通信を行うインターフェースをさらに備え、
   前記判定処理部は、
   前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと所定回数連続して判定される場合、あるいは前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと判定してから前記供給電力が前記需要電力を満たしていると判定することなく所定期間が経過した場合に、特定機器に相当する前記負荷機器があれば運転を停止するよう前記インターフェースを経由して前記電力管理装置に対し指示を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
10. 前記特定機器は、暖房機器あるいは音声出力機器である
    ことを特徴とする請求項９に記載の電力制御装置。
11. 電力を供給可能な分散電源と負荷機器とを有する需要家に設けられ、前記分散電源から供給される電力を交流に変換して、前記負荷機器に供給する自立運転を制御する電力制御装置における電力制御方法であって、
    前記自立運転時に、前記分散電源から供給される供給電力が負荷機器の運転に必要な需要電力を満たしているか否かを判定するステップと、
    前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと判定された場合、前記自立運転を中断するステップと、
    前記自立運転を中断した後、前記自立運転を再実行して、前記供給電力が前記需要電力を満たしているか否かを判定するステップと、
    前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと所定回数連続して判定された場合、あるいは、前記供給電力が前記需要電力を満たしていないと判定してから前記供給電力が前記需要電力を満たしていると判定することなく所定期間が経過した場合に、前記再実行を停止するステップと
    を含むことを特徴とする電力制御方法。

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