JP5878393B2 - 電力供給システム - Google Patents

Description

本発明は、自然エネルギーを利用して発電する発電ユニットを備えた電力供給システムに係り、特に、発電ユニットが商用電源と連系し、発電ユニットや商用電源から供給される電力を蓄電する蓄電ユニットを更に備えた電力供給システムに関する。

太陽光エネルギー等の自然エネルギーを利用して発電する発電ユニットを備え、この発電ユニットを商用電源に連系させて、発電ユニット及び商用電源の双方から負荷に電力を供給する電力供給システムとは、既に知られている。また、発電ユニットの中には、停電時のように商用電源から電力が供給されなくなると、商用電源から切り離された回路を通じて電力を供給する機能（自立運転機能）を備えているものがある（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許文献１には、発電ユニット等の電源装置を配電系統に連系して負荷に給電する系統連系装置が記載されており、かかる系統連系装置は、停電の状態を示す停電状態情報を受信すると、配電系統から解列した電源装置から、配電系統から切り離された回路を通じて負荷に給電する自立運転を行うことが可能である。
特許文献２には、商用電力供給源と連系した発電源及び蓄電手段とを有する電力貯蔵システムが記載されており、かかる電力貯蔵システムは、商用電力供給源が異常状態であると、発電源及び蓄電手段を商用電力供給電源から解列し、発電源から充電回路を経由して蓄電手段へ至る新たな電気的接続ルートを確立して発電源の電力を上記の充電回路により蓄電手段に充電することが可能である。

特開２００８−１８７８３７号公報 特許第４４６８８８１号公報

ところで、特許文献１や２のように、停電等の原因によって商用電源から電力が供給されなくなった際に、商用電源から切り離された回路を通じて発電ユニットからの電力を負荷や蓄電手段に給電しようとすると、発電ユニットの出力が定格値（商用電源と連系している際の最大出力）を下回る結果、発電ユニットがその性能を十分に発揮できなくなってしまう虞がある。例えば、発電ユニットの構成要素としてパワーコンディショナが搭載されている電力供給システムでは、停電等により商用電源から電力が供給されなくなってパワーコンディショナが自立運転した場合、パワーコンディショナからの出力電力が所定の大きさ（一般的には１．５ｋＷ）に制限される。かかる出力電力は、発電ユニットが本来供給可能な電力（例えば、３ｋＷ以上）を下回るため、自立運転では発電ユニットの性能（電力供給能力）を十分に発揮できないことになってしまう。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、停電等の原因によって商用電源から電力が供給されなくなった場合にも発電ユニットの性能を十分に発揮させることが可能な電力供給システムを提供することである。

前記課題は、本発明の電力供給システムによれば、自然エネルギーを利用して発電して電力を供給する発電ユニットと、電力を蓄電するとともに、蓄電した電力を放電する蓄電ユニットと、負荷に電力を供給するために設けられた電力供給回路と、該電力供給回路を通じた前記発電ユニットの電力供給を制御するコントローラと、を備えた電力供給システムであって、前記発電ユニット及び前記蓄電ユニットは、商用電源と連系するために、該商用電源とともに前記電力供給回路に接続されており、前記コントローラは、前記商用電源から電力が供給されなくなると、前記電力供給回路を通じた前記発電ユニットの電力供給を中断するとともに、前記商用電源から電力が供給されない期間中に前記電力供給回路の所定位置に電流が流れると、前記電力供給回路を通じた前記発電ユニットの電力供給を再開し、前記蓄電ユニットは、前記商用電源から電力が供給されない期間中、前記電力供給回路の前記所定位置に電流が流れるように放電し、前記商用電源は、前記発電ユニットよりも上流側で前記電力供給回路に接続されており、前記電力供給回路の前記所定位置は、前記電力供給回路において前記発電ユニットが接続された位置よりも上流側に位置し、前記蓄電ユニットは、放電電力を前記電力供給回路を通じて供給するために、２つの接続位置にて前記電力供給回路に接続されており、前記２つの接続位置のうち、一方の接続位置は、前記電力供給回路において前記発電ユニットが接続された位置よりも下流側にあり、他方の接続位置は、前記電力供給回路において前記電力供給回路の前記所定位置よりも上流側にあり、前記商用電源から電力が供給されている期間中、前記蓄電ユニットは、前記蓄電ユニットと前記一方の接続位置との間に設けられた第１回路、及び、前記蓄電ユニットと前記他方の接続位置との間に設けられた第２回路のうち、前記第１回路のみを通じて放電し、前記商用電源から電力が供給されない期間中、前記蓄電ユニットは、前記第１回路及び前記第２回路のうち、前記第２回路のみを通じて放電することにより解決される。

上記の電力供給システムでは、発電ユニット及び蓄電ユニットが電力供給回路を介して商用電源と連系している。そして、商用電源からの電力が供給されなくなると、上記の電力供給回路を通じた発電ユニットの電力供給が中断され、電力供給回路の所定位置に電流が流れるようになると、上記の電力供給回路を通じた発電ユニットの電力供給が再開されるようになる。発電ユニットの電力供給が再開されるのは、通常、商用電源が復旧して再び商用電源からの電力が電力供給回路を通じて供給されることにより当該電力供給回路の所定位置に電流が流れるようになった場合である。ここで、本発明では、商用電源から電力が供給されない期間中、蓄電ユニットが電力供給回路の所定位置に電流が流れるように放電するので、蓄電ユニットの放電を商用電源からの電力供給の再開と擬制することにより、電力供給回路を通じた発電ユニットの電力供給を再開することが可能となる。この結果、停電等の原因によって商用電源から電力が供給されなくなった場合であっても、発電ユニットは、上記の電力供給回路を通じて電力を供給することが可能であるため（換言すると、上述した商用電源と切り離された回路を用いずに電力を供給することが可能となるため）、発電ユニットの性能（電力供給能力）を十分に発揮させることが可能となる。
さらに、上記の構成であれば、商用電源から電力が供給されない期間中に蓄電ユニットが放電すると、電力供給回路の所定位置に電流が確実に流れるようになるため、商用電源から電力が供給されない期間中に電力供給回路を通じた発電ユニットの電力供給を適切に再開させることが可能になる。

また、上記の電力供給システムにおいて、前記発電ユニットは、前記電力供給回路を通じて交流電力を供給し、前記蓄電ユニットは、直流電力を蓄電する蓄電池と、前記電力供給回路に接続され、前記発電ユニットが供給する交流電力を前記蓄電池に蓄電するにあたり、該交流電力を直流電力に変換する充電器と、前記電力供給回路に接続され、前記蓄電池から放電された直流電力を交流電力に変換して出力するインバータと、を有し、前記第１回路は、前記インバータと前記一方の接続位置との間に設けられた回路であり、前記第２回路は、前記インバータと前記他方の接続位置との間に設けられた回路であることとしてもよい。

さらに、上記の電力供給システムにおいて、前記蓄電池は、並列状態で複数設けられ、前記商用電源から電力が供給されない期間中、複数の前記蓄電池のうち、少なくとも一部の蓄電池が放電状態にあり、前記商用電源から電力が供給されない期間中、前記電力供給回路を通じた前記発電ユニットの電力供給が前記コントローラによって再開された後には、複数の前記蓄電池のうち、放電していない前記蓄電池の一部又は全部に、前記発電ユニットが前記電力供給回路を通じて供給する電力中、前記負荷にて消費されない余剰電力が蓄電されれば、好適である。
上記の構成であれば、商用電源から電力が供給されない期間中、発電ユニットの供給電力を電力供給回路を通じて負荷に電力を供給することが可能となることに加え、上記の余剰充電を蓄電池に蓄電しておくことが可能である。これにより、商用電源から電力が供給されない期間において、発電ユニットの性能を更に有効に発揮させることが可能となる。また、蓄電池を複数設けていれば、一つの蓄電池で蓄電と放電を同時に行う運転を回避することができるため、かかる運転に起因する劣化の進行を抑制することが可能となる。さらに、蓄電池を複数設けていれば、放電／蓄電の切り替えが頻繁に繰り返される現象、いわゆるチャタリングを防止することができ、これにより、蓄電池が１台のみ備えている場合に上記チャタリングを回避するために要する無放電時間を省くことができる。

また、上記の電力供給システムにおいて、前記商用電源よりも下流側に位置し、かつ、前記電力供給回路において前記発電ユニットが接続された位置よりも上流側に位置する第１スイッチが設けられ、前記蓄電ユニットは、前記第１回路及び前記第２回路の間で前記蓄電ユニットが放電する際に用いられる回路を切り換えるための第２スイッチを有し、前記第１スイッチは、前記商用電源から電力が供給されている期間中は閉じており、前記商用電源から電力が供給されない期間中は開いており、前記第２スイッチは、前記第１スイッチが閉状態である間、前記蓄電ユニットが放電する際に用いられる回路を前記第１回路とする状態にあり、前記第１スイッチが開状態である間、前記蓄電ユニットが放電する際に用いられる回路を前記第２回路とする状態にあれば、好適である。
上記の構成であれば、商用電源から電力が供給されなくなると、上記の第１スイッチが開くことにより、発電ユニット及び蓄電ユニットは自動的に商用電源から解列される結果、商用電源から電力が供給されない期間中に発電ユニットや蓄電ユニットからの電力が商用電源に向けて逆流するのを防止することが可能となる。さらに、第２スイッチは第１スイッチに連動して切り換わり、第１スイッチが閉状態から開状態に切り換わると、蓄電ユニットが放電する際に用いられる回路が第１回路から第２回路と切り換わるようになる。これにより、商用電源から電力が供給されなくなった際には、蓄電ユニットが放電する際に用いられる回路が自動的に第２回路に設定されるようになるので、商用電源から電力が供給されない期間中に電力供給回路を通じた発電ユニットの電力供給を再開させることがより容易になる。

また、上記の電力供給システムにおいて、前記負荷は、優先的に電力が供給されるものとして予め指定された特定負荷と、該特定負荷以外の非特定負荷とによって構成され、前記商用電源から電力が供給されている期間中、前記電力供給回路を通じて前記特定負荷及び前記非特定負荷の双方に電力が供給され、前記商用電源から電力が供給されていない期間中、前記電力供給回路中、前記非特定負荷に向かう部分が遮断され、前記特定負荷にのみ電力が供給されれば、好適である。
上記の構成のように、商用電源から電力が供給されていない期間中の電力供給先を特定負荷に限定しておけば、商用電源から電力が供給されない状況であっても十分に電力供給することが可能となる。

また、上記の電力供給システムにおいて、前記発電ユニットは、自然エネルギーを利用して直流電力を発電する発電装置と、前記電力供給回路に接続され、前記発電装置が発電した直流電力を前記電力供給回路を通じて出力するにあたり該直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、を有し、該パワーコンディショナは、前記商用電源から電力が供給されない期間中、前記商用電源から切り離して前記パワーコンディショナと前記負荷とをつなぐ自立運転回路を通じて、前記発電装置が発電した直流電力を変換して得た交流電力を出力することが可能であり、前記パワーコンディショナが前記自立運転回路を通じて出力する際の交流電力の上限値は、前記パワーコンディショナが前記電力供給回路を通じて出力する際の交流電力の上限値よりも小さいと、本発明の効果が有意義なものとなる。
具体的に説明すると、商用電源から電力が供給されていない期間中、上記の自立運転回路を通じて発電ユニットから負荷に電力を供給せざるを得ない構成では、パワーコンディショナが自立運転回路を通じて出力する際の交流電力の上限値が、本来の出力電力の上限値よりも小さいので、発電ユニットの性能を十分に発揮させることが困難である。これに対して、本発明の構成であれば、商用電源から電力が供給されていない期間中、自立運転回路ではなく、上記の電力供給回路（発電ユニットを商用電源と連系させるための回路）を通じて発電ユニットから負荷に電力を供給するので、パワーコンディショナが出力可能な交流電力の上限値が、本来の出力電力の上限値となる。つまり、商用電源から電力が供給されなくなった場合にも発電ユニットの性能を十分に発揮させる効果が、有効に発揮されることとなる。

また、上記の電力供給システムにおいて、前記パワーコンディショナが前記電力供給回路を通じて交流電力を出力する際の、前記パワーコンディショナからの出力電圧は、前記蓄電ユニットに電力を蓄電するにあたり必要な前記蓄電ユニットへの入力電圧以上であり、前記パワーコンディショナが前記自立運転回路を通じて交流電力を出力する際の、前記パワーコンディショナからの出力電圧は、前記蓄電ユニットに電力を蓄電するにあたり必要な前記蓄電ユニットへの入力電圧を下回れば、好適である。
かかる構成であれば、商用電源から電力が供給されない期間中、発電ユニットが自立運転回路ではなく、上記の電力供給回路を通じて電力を供給する構成がより有意義なものとなる。すなわち、パワーコンディショナが自立運転回路を通じて交流電力を出力する際の出力電圧が、蓄電ユニットに電力を蓄電するにあたり必要な入力電圧を下回っている場合において、商用電源から電力が供給されていない期間中、発電ユニットが自立運転回路を通じて電力を供給せざるを得ない構成では、同期間中、発電ユニットからの供給電力を蓄電ユニットに蓄電しておくことが困難である。これに対して、本発明の構成であれば、商用電源から電力が供給されない期間においても発電ユニットが自立運転回路ではなく、電力供給回路を通じて電力を供給する。そして、パワーコンディショナが電力供給回路を通じて交流電力を出力する際の出力電圧が、蓄電ユニットに電力を蓄電するにあたり必要な入力電圧以上となっているので、発電ユニットの供給電力の余剰分を蓄電ユニットに適切に蓄電することが可能となる。

本発明の電力供給システムによれば、発電ユニット及び蓄電ユニットが電力供給回路を介して商用電源と連系しており、商用電源からの電力が供給されなくなると、上記の電力供給回路を通じた発電ユニットの電力供給が中断され、その後に電力供給回路の所定位置に電流が流れるようになると、上記の電力供給回路を通じた発電ユニットの電力供給が再開されるようになる。そして、本発明では、商用電源からの電力が供給されない期間中、蓄電ユニットが電力供給回路の所定位置に電流が流れるように放電する。この結果、蓄電ユニットの放電が商用電源からの電力供給の再開と擬制されて、電力供給回路を通じた発電ユニットの電力供給が再開されるようになる。すなわち、本発明の電力供給システムであれば、停電等の原因によって商用電源から電力が供給されない期間中にも、発電ユニットが上記の電力供給回路を通じて電力を供給することが可能であり、結果として、発電ユニットの性能を十分に発揮させることが可能となる。

本実施形態に係る電力供給システムの全体構成図である。 本実施形態に係る電力供給システムの運転フローを示す図である（その１）。 本実施形態に係る電力供給システムの運転フローを示す図である（その２）。 本実施形態に係る電力供給システムが連系運転を行っている状態の図である。 本実施形態に係る電力供給システムの運転形態として、商用電源から電力が供給されていない期間における運転形態を示す図である（その１）。 本実施形態に係る電力供給システムの運転形態として、商用電源から電力が供給されていない期間における運転形態を示す図である（その２）。 本実施形態に係る電力供給システムの運転形態として、商用電源から電力が供給されていない期間における運転形態を示す図である（その３）。 従来の電力供給システムの構成を示す図である。

以下、本発明の一実施形態（以下、本実施形態）に係る電力供給システムについて、図１〜図７を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る電力供給システムの全体構成図である。図２Ａ及び２Ｂは、本実施形態に係る電力供給システムの運転フローを示す図である。図３は、本実施形態に係る電力供給システムが連系運転を行っている状態の図である。図４乃至６は、本実施形態に係る電力供給システムの運転形態として、商用電源から電力が供給されていない期間における運転形態を示す図であり、図４、５、６の順に遷移する。図７は、従来の電力供給システムの構成を示す図である。
なお、図４乃至６の各図では、図示された回路中、通電状態となっている部分が太線にて示されている。

＜＜本実施形態に係る電力供給システムの構成＞＞
本実施形態に係る電力供給システム（以下、本システムＳとも言う）は、負荷４（電力負荷）に対して電力を供給するものである。本システムＳは、図１に示すように、商用電源２から電力（系統電力）を受電して負荷４に供給するとともに、発電ユニット１及び蓄電ユニット３を備え、これらのユニットから供給される電力を負荷４に供給することが可能である。すなわち、本システムＳでは、分散電源である発電ユニット１、及び、蓄電ユニット３が商用電源２と連系しており、これらの電源（具体的には、発電ユニット１、商用電源２及び蓄電ユニット３）が負荷４への電力の供給源として併用される。

本実施形態では、負荷４が２種類の負荷によって構成され、一つは、電力が優先的に供給されるものとして予め指定された特定負荷６であり、もう一つは、特定負荷６以外の非特定負荷５である。なお、特定負荷６の指定は、例えば、本システムＳのユーザ（具体的には、負荷４の発生場所となる建物の利用者）が所定の基準に従って行うこととしてもよく、若しくは、電力供給会社（換言すると、商用電源２の保有者）側で強制的に指定されることとしてもよい。

次に、本システムＳの構成について説明する。本システムＳは、図１に示すように、上述した発電ユニット１及び蓄電ユニット３、負荷４に電力を供給するために設けられた電力供給回路Ｒａ、並びに、電力供給回路Ｒａと結線された各回路Ｒａ１〜Ｒａ５を主たる構成要素として有する。以下、本システムＳの各構成要素について説明する。

発電ユニット１は、自然エネルギーとしての太陽光エネルギーを利用して発電して電力を供給するものである。この発電ユニット１は、回路Ｒａ１を介して電力供給回路Ｒａに接続されており、電力供給回路Ｒａを通じて交流電力を供給する。

より具体的に説明すると、発電ユニット１は、発電装置としての太陽電池モジュール１０とパワーコンディショナ１１（図１ではＰＣＳと表示）を備えている。太陽電池モジュール１０は、太陽光エネルギーを利用して直流電力を発電し、発電電力をパワーコンディショナ１１に向けて出力する。パワーコンディショナ１１は、回路Ｒａ１を介して電力供給回路Ｒａに接続されており、太陽電池モジュール１０が発電した直流電力を電力供給回路Ｒａを通じて出力するにあたり当該直流電力を交流電力に変換するものである。そして、パワーコンディショナ１１から出力された交流電力が、発電ユニット１の供給電力として供給されるようになる。

ここで、本実施形態において、太陽電池モジュール１０は最大３ｋＷまで発電することが可能であり、これに応じて、パワーコンディショナ１１のスペックについては、その最大出力電力が３ｋＷとなっている。すなわち、本実施形態に係る発電ユニット１の供給電力は、最大で３ｋＷである。
また、パワーコンディショナ１１からの出力電圧は、発電ユニット１の供給電力を蓄電ユニット３に蓄電可能とするために、定格で２００Ｖとなっている。
その他、パワーコンディショナ１１に関する構成については後に詳述する。

蓄電ユニット３は、発電ユニット１や商用電源２が供給する電力を蓄電するとともに、負荷４の状況（大きさ）に応じて蓄電した電力を適宜放電するものである。この蓄電ユニット３は、回路Ｒａ３，Ｒａ４，Ｒａ５を介して電力供給回路Ｒａに接続されている。すなわち、発電ユニット１や商用電源２からの電力を蓄電ユニット３に蓄電する場合、並びに、蓄電ユニット３が放電して負荷４に向けて電力を供給する場合には、電力供給回路Ｒａが用いられることとなる。

より具体的に説明すると、蓄電ユニット３は、図１に示すように、蓄電池２１と、充電器２２と、インバータ２３とを有している。蓄電池２１は、直流電力を蓄電するものであり、本実施形態ではリチウムイオン二次電池（図１ではＬｉＢと表示）により構成されている。また、本実施形態において、蓄電池２１に電力を蓄電する際に必要な、蓄電池２１への入力電圧は、２００Ｖである。なお、蓄電池２１の種類については、リチウムイオン電池に限定されるものではなく、例えば、鉛蓄電池、Ｎａｓ電池、ニッケル水素電池であってもよく、キャパシタ等も利用可能である。

充電器２２は、回路Ｒａ４を介して電力供給回路Ｒａに接続されており、発電ユニット１の供給電力や系統電力を蓄電池２１に蓄電するにあたり、これらの電力を電力供給回路Ｒａを通じて受電し、さらに交流電力から直流電力に変換して、当該直流電力を蓄電池２１に向けて出力する。

インバータ２３は、回路Ｒａ３やＲａ５を介して電力供給回路Ｒａに接続されており、蓄電池２１から放電された直流電力を交流電力に変換して出力するものであり、本実施形態では片方向インバータ（図１では片方向ＩＮＶと表示）により構成されている。そして、インバータ２３から出力された交流電力が、蓄電ユニット３の供給電力として負荷４に供給されるようになる。

そして、蓄電池２１の蓄電及び放電の切り換えは、蓄電池２１の一次側（充電器２２側）に設けられたスイッチＳＷ５、及び、二次側（インバータ２３側）に設けられたスイッチＳＷ４の開閉を調整することによって行う。つまり、蓄電池２１に蓄電する際には、スイッチＳＷ５を閉じてスイッチＳＷ４を開き、反対に、蓄電池２１から放電する際には、スイッチＳＷ４を閉じてスイッチＳＷ５を開く。

また、本実施形態では、蓄電池２１が並列状態で複数（図１に示すケースでは、３つ）設けられている。このように複数の蓄電池２１が並列状態で設けられていれば、一部の蓄電池２１が放電している間、残りの蓄電池２１に電力を蓄電することも可能となる。なお、蓄電池２１の個数については、少なくとも２個以上備えた構成であれば、任意に設定することが可能である。

また、本実施形態では、並列状態で複数設けられた蓄電池２１に対して、充電器２２及びスイッチＳＷ４，ＳＷ５を蓄電池２１別に設けている。一方で、インバータ２３については、１個のみ設けられており、蓄電池２１間で共用されている。なお、インバータ２３の構成については後に詳述する。

電力供給回路Ｒａは、負荷４に電力を供給するために設けられたものであり、同回路Ｒａには、発電ユニット１、商用電源２及び蓄電ユニット３が接続されている。すなわち、発電ユニット１及び蓄電ユニット３は、商用電源２と連系するために、商用電源２とともに電力供給回路Ｒａに接続されている。

より具体的に説明すると、商用電源２は、回路Ｒａ２を介して電力供給回路Ｒａに接続されており、その接続位置は、発電ユニット１が回路Ｒａ１を介して電力供給回路Ｒａに接続された位置（図１中、地点Ｘ１）よりも上流側に位置する。

蓄電ユニット３では、発電ユニット１の供給電力や系統電力を電力供給回路Ｒａを通じて受電して蓄電池２１に蓄電するために、蓄電池２１別に設けられた充電器２２の各々が、回路Ｒａ４を介して電力供給回路Ｒａに接続されており、その接続位置（図１中、地点Ｘ２）は、電力供給回路Ｒａにおいて商用電源２よりも下流側に位置し、かつ、発電ユニット１が接続された位置Ｘ１よりも上流側に位置している。

また、蓄電ユニット３では、放電電力を電力供給回路Ｒａを通じて供給するために、インバータ２３が、互いに異なる２つの回路Ｒａ３，Ｒａ５を介して電力供給回路Ｒａに接続されている。換言すると、本実施形態では、蓄電ユニット３が、放電電力を電力供給回路Ｒａを通じて供給するために、互いに異なる２つの接続位置（図１中、地点Ｘ３、Ｘ４）にて電力供給回路Ｒａに接続されている。

上記２つの接続位置のうち、一方の接続位置Ｘ３は、電力供給回路Ｒａにおいて発電ユニット１が接続された位置Ｘ１よりも幾分下流側にある。他方の接続位置Ｘ４は、電力供給回路Ｒａにおいて商用電源２が接続されている位置よりは下流側にあり、かつ、発電ユニット１が接続された位置Ｘ１よりは上流側にある。

そして、蓄電ユニット３は、通常、蓄電ユニット３と一方の接続位置Ｘ３との間に設けられた回路Ｒａ３、及び、蓄電ユニット３と他方の接続位置Ｘ４との間に設けられた回路Ｒａ５のうち、前者の回路Ｒａ３のみを通じて放電する。一方、本実施形態において、蓄電ユニット３は、例えば停電等のように系統電力が供給されない期間中、上記２つの回路Ｒａ３，Ｒａ５のうち、回路Ｒａ５のみを通じて放電する。

以上のように本実施形態では、系統電力の供給の有無に応じて、蓄電ユニット３が放電する際に用いられる回路Ｒａ３，Ｒａ５が切り換わることとなっている。かかる内容については後に詳しく説明する。なお、２つの回路Ｒａ３，Ｒａ５のうち、蓄電ユニット３と一方の接続位置Ｘ３との間に設けられた回路Ｒａ３が第１回路に相当し、蓄電ユニット３と他方の接続位置Ｘ４との間に設けられた回路Ｒａ５が第２回路に相当する。

＜＜解列時の電力供給構造＞＞
本システムＳでは、前述したように、発電ユニット１及び蓄電ユニット３が商用電源２と連系しているため、発電ユニット１や蓄電ユニット３の供給電力を系統電力と併用して負荷４への電力供給を行う運転、すなわち連系運転が可能である。なお、連系運転時（換言すると、系統電力が供給されている期間中）には、電力供給回路Ｒａを通じて、負荷４を構成する特定負荷６及び非特定負荷５の双方に電力が供給される。

一方、停電等により系統電力が供給されなくなると、発電ユニット１及び蓄電ユニット３は、商用電源２から解列する。発電ユニット１が商用電源２から解列すると、発電ユニット１が発電可能な状態であっても、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１からの電力供給が中断する。

ここで、従来の一般的な電力供給システムの場合、系統電力が供給されない期間中には、発電ユニットのパワーコンディショナの自立運転機能によって負荷４への電力供給を行う。

従来の電力供給システムＳｂについて図７を参照しながら具体的に説明すると、従来の電力供給システムＳｂについても、本実施形態に係る電力供給システム（すなわち、本システムＳ）と同様に、発電ユニット１０１及び蓄電ユニット１０２を備え、これらのユニット１０１，１０２が商用電源２と連系している。このような従来の電力供給システムＳｂでは、連系運転時、発電ユニット１０１、商用電源２及び蓄電ユニット１０２が接続されている電力供給回路Ｒａを通じて、上記の電源（すなわち、発電ユニット１０１、商用電源２及び蓄電ユニット１０２）から負荷４に電力が供給される。

すなわち、連系運転時には、図７中、実線にて示された回路が通電状態となっており、系統電力が電力供給回路Ｒａを通じて負荷４に供給されるとともに、太陽電池モジュール１１０の発電電力がパワーコンディショナ１１１（図７ではＰＣＳと表示）にて直流電力から交流電力に変換され、変換後の電力（交流電力）が電力供給回路Ｒａを通じて負荷４に供給される。

また、連系運転時には、系統電力や発電ユニット１０１からの供給電力を、リチウムイオン二次電池（図７ではＬｉＢと表示）等からなる蓄電池１２１に蓄電し、必要により蓄電した電力を放電し、当該放電電力が電力供給回路Ｒａを通じて負荷４に供給される。なお、図７に示すように、蓄電池１２１と電力供給回路Ｒａの間には、インバータ１２２としての双方向インバータ（図７では双方向ＩＮＶと表示）が介在している。このインバータ１２２により、発電ユニット１０１や商用電源２から蓄電池１２１に向かう電力が交流電力から直流電力に変換され、また、蓄電池１２１からの放電電力が直流電力から交流電力に変換されて負荷４に供給されるようになる。

一方、停電等により系統電力が供給されなくなると、発電ユニット１０１及び蓄電ユニット１０２は、商用電源２から解列する。発電ユニット１０１は、商用電源２から解列すると、発電可能な状態であっても、電力供給回路Ｒａを通じた電力供給を中断する。ここで、発電ユニット１０１のパワーコンディショナ１１１に備えられた自立運転機能を利用すると、発電ユニット１が商用電源２から解列された状態においても、発電ユニット１０１から負荷４への電力供給を行うことが可能である。

より詳しく説明すると、商用電源２から切り離された自立運転回路Ｒｂによりパワーコンディショナ１１１を負荷４に直接つなぐことにより、発電ユニット１は、上記の自立運転回路Ｒｂを通じて負荷４に電力を供給することが可能である。すなわち、従来の電力供給システムＳｂでは、系統電力が供給されない間、図７中、破線にて示された回路を通じて発電ユニット１０１の供給電力を負荷４に給電する自立運転が可能である。

なお、自立運転では、通常、負荷４のうち、特定負荷６のみに電力が供給され、特定負荷６のみへの電力供給を実現するために、特定負荷６の一次側に切り換えスイッチＳＷ１０が設けられている。この切り換えスイッチＳＷ１０に設けられた２つの接点のうち、一方の接点（図７中、記号ｃが付された接点）が閉じると、特定負荷６が電力供給回路Ｒａに接続されて非特定負荷５と連絡するようになり、他の接点（図７中、記号ｄが付された接点）が閉じると、特定負荷６が自立運転回路Ｒｂに接続されて非特定負荷５から切り離されるようになる。

ところで、発明が解決しようとする課題の項で説明した通り、自立運転における発電ユニット１０１の供給電力は、連系運転における供給電力を下回ってしまうため、この結果、発電ユニット１０１がその性能を十分に発揮できなくなってしまう虞がある。具体的に説明すると、太陽電池モジュール１１０が最大３ｋＷまで発電することが可能であったとしても、自立運転の際（換言すると、系統電力が供給されない間）には、パワーコンディショナ１１１からの出力電力が１．５ｋＷに制限されるので、発電ユニット１０１の電力供給能力が十分に発揮されないことになる。

さらに、自立運転におけるパワーコンディショナ１１１からの出力電圧（換言すると、パワーコンディショナ１１１が自立運転回路Ｒｂを通じて交流電力を出力する際の、パワーコンディショナ１１１からの出力電圧）は、通常１００Ｖであり、蓄電ユニット１０２に電力を蓄電するにあたり必要な蓄電ユニット１０２への入力電圧（具体的には２００Ｖ）を下回っている。したがって、自立運転中は、例え発電ユニット１０１の電力供給量が負荷（厳密には特定負荷６）における電力要求量を上回って余剰電力が発生したとしても、当該余剰電力を蓄電ユニット１０２に蓄電することが困難となる。

これに対して、本実施形態に係る電力供給システム、すなわち、本システムＳでは、停電等により系統電力が供給されなくなって発電ユニット１が商用電源２から解列されている期間中においても、発電ユニット１の電力供給能力を十分に発揮させることが可能である。以下では、上記の効果を実現するために本システムＳに備えられている構成について説明する。

本実施形態では、図１に示すように、発電ユニット１のパワーコンディショナ１１に、変換部１１ａと、検出部１１ｂと、コントローラとしてのＰＣＳ側コントローラ１１ｃと、が内蔵されている。変換部１１ａは、太陽電池モジュール１０から出力された直流電力を受電し、当該直流電力を交流電力に変換して出力する部分である。

検出部１１ｂは、電力供給回路Ｒａの所定位置に流れる電流を検出する部分であり、本実施形態では、電力供給回路Ｒａにおいて発電ユニット１の一次側（すなわち、発電ユニット１が接続された位置Ｘ１よりも上流側）に電流が流れた際に、当該電流を検出する。
より具体的に説明すると、本実施形態では、検出部１１ｂによる電流検出位置が、蓄電ユニット３が放電電力を電力供給回路Ｒａを通じて供給するために電力供給回路Ｒａに接続されている２つの接続位置のうち、より上流側の接続位置Ｘ４から発電ユニット１が接続されている位置Ｘ１までの範囲にある。

ＰＣＳ側コントローラ１１ｃは、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給を制御する。ＰＣＳ側コントローラ１１ｃによる電力供給制御について詳しく説明すると、ＰＣＳ側コントローラ１１ｃは、系統電力が供給されなくなると、変換部１１ａを制御して、変換部１１ａから電力供給回路Ｒａを通じて交流電力が出力されるのを停止する。すなわち、ＰＣＳ側コントローラ１１ｃは、系統電力が供給されなくなると、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給を中断する。

一方、ＰＣＳ側コントローラ１１ｃは、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給を中断した後に、電力供給回路Ｒａの所定位置に電流が流れているのを前述の検出部１１ｂが検出すると、変換部１１ａを制御して、変換部１１ａからの交流電力の出力を再開する。つまり、ＰＣＳ側コントローラ１１ｃは、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給を中断した後、電力供給回路Ｒａの所定位置に電流が流れるようになると、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給を再開する。

したがって、例えば、商用電源２が復旧して系統電力が再び供給されると、電力供給回路Ｒａの所定位置に電力が流れるようになるので、その後、発電ユニット１を商用電源２に再連系するための所要時間（「電力品質確保に係る系統連系技術要件ガイドライン」に則って設定された時間であり、具体的には約５分間）が経過した時点で、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給を再開する。

ところで、本実施形態に係るパワーコンディショナ１１は、従来の電力供給システムＳｂにおけるパワーコンディショナ１１１と同様、自立運転機能を有している。つまり、本実施形態に係るパワーコンディショナ１１についても、系統電力が供給されていない期間中、商用電源２から切り離してパワーコンディショナ１１と負荷４とをつなぐ自立運転回路Ｒｂ（図１中、破線にて示した回路）を通じて、太陽電池モジュール１０が発電した直流電力を変換して得た交流電力を、負荷４に向けて出力することが可能である。

ただし、本実施形態では、系統電力が供給されていない期間中、自立運転（換言すると、自立運転回路Ｒｂを通じて発電ユニット１の電力を供給する形態）ではなく、電力供給回路Ｒａを通じて発電ユニット１の電力を供給することが可能である。具体的に説明すると、本実施形態では、系統電力が供給されていない期間中、電力供給回路Ｒａを通じて発電ユニット１の電力を供給するために、同期間中、蓄電ユニット３が電力供給回路Ｒａの所定位置に電流が流れるように放電することとしている。この結果、電力供給回路Ｒａの所定位置を流れる電流を検出部１１ｂが検出するようになるので、系統電力が供給されない期間であっても、ＰＣＳ側コントローラ１１ｃは、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給を再開するようになる。

系統電力が供給されない期間中に電力供給回路Ｒａを通じて発電ユニット１の電力を供給するための構成について、図１を参照しながら詳しく説明する。
本実施形態では、前述したように、商用電源２が回路Ｒａ２を介して電力供給回路Ｒａに接続されているが、図１に示すように、回路Ｒａ２と電力供給回路Ｒａとの間には解列スイッチＳＷ１が設けられている。この解列スイッチＳＷ１は、第１スイッチに相当し、商用電源２よりも下流側に位置し、かつ、電力供給回路Ｒａにおいて発電ユニット１が接続された位置Ｘ１よりも上流側に位置しており、系統電力が供給されている期間中は閉じている。

一方で、停電等により系統電力が供給されなくなると、解列スイッチＳＷ１が開き、これにより、発電ユニット１及び蓄電ユニット３が商用電源２から解列されるようになる。なお、本実施形態では、解列スイッチＳＷ１の一次側（商用電源２により近い側）に、電圧センサ７が設置されている。そして、商用電源２に異常が生じて系統電力が供給されなくなって電圧センサ７の測定電圧が異常値になると、電圧センサ７から制御信号が出力され、当該信号に基づいて解列スイッチＳＷ１が閉状態から開状態に自動的に切り換わるようになっている。

以上のような構成の解列スイッチＳＷ１が設けられていることにより、停電等により商用電源２から電力が供給されなくなった場合には、解列スイッチＳＷ１の開動作により、発電ユニット１及び蓄電ユニット３が自動的に商用電源２から解列されるようになる。そして、解列スイッチＳＷ１が開いている限り、商用電源２から電力が供給されない期間中に発電ユニット１や蓄電ユニット３からの電力が商用電源２に向けて逆流するのを防止することが可能となる。

また、電力供給回路Ｒａの下流側端部は、２つの分岐回路に分かれており、一方の分岐回路には、負荷４中の非特定負荷５が接続されており、他方の分岐回路には特定負荷６が接続されている。そして、非特定負荷５が接続されている方の分岐回路には、図１に示すように、スイッチ（以下、非特定負荷側スイッチ）ＳＷ２が設けられている。この非特定負荷側スイッチＳＷ２は、通常時には閉じており、解列スイッチＳＷ１が開くと、これに連動して開くようになっている。

そして、系統電力が供給されている期間中は、非特定負荷５が接続されている分岐回路、及び、特定負荷６が接続されている分岐回路の双方が導通状態となるので、電力供給回路Ｒａを通じて、非特定負荷５及び特定負荷６の双方に電力が供給されることとなる。

一方で、系統電力が供給されない期間中は、非特定負荷側スイッチＳＷ２が開くために、非特定負荷５が接続されている分岐回路（換言すると、電力供給回路Ｒａ中、非特定負荷５に向かう部分）が遮断される。この結果、系統電力が供給されない期間中に、電力供給回路Ｒａを通じて負荷４に電力を供給すると、特定負荷６にのみ電力が供給されることとなる。

さらに、系統電力が供給されない期間中に電力供給回路Ｒａを通じて発電ユニット１の電力を供給するための構成として、本実施形態に係る蓄電ユニット３が、上記の期間中、電力供給回路Ｒａの所定位置（詳しくは、パワーコンディショナ１１の検出部１１ｂが電流を検出する位置）に電流が流れるように放電する構成となっている。

より詳しく説明すると、蓄電ユニット３は、前述したように、放電電力を電力供給回路Ｒａを通じて供給するために２つの接続位置にて電力供給回路Ｒａに接続されている。これにより、本実施形態では、蓄電ユニット３の電力（すなわち、放電電力）を電力供給回路Ｒａを通じて供給する際に用いられる回路が２つ（具体的には、回路Ｒａ３，Ｒａ５）存在することになる。

また、蓄電ユニット３のインバータ２３には、図１に示すように、変換部２３ａとインバータ内スイッチＳＷ３とが内蔵されている。変換部２３ａは、蓄電池２１から放電された直流電力を交流電力に変換して出力するものである。インバータ内スイッチＳＷ３は、変換部２３ａから出力された交流電力の供給経路を切り換えるための切り換えスイッチである。すなわち、インバータ内スイッチＳＷ３は、第２スイッチに相当し、上述した２つの回路Ｒａ３，Ｒａ５の間で、蓄電ユニット３が放電する際に用いられる回路を切り換えるためのものである。

ここで、インバータ内スイッチＳＷ３に設けられた２つの接点のうち、一方の接点（図１中、記号ａが付された接点）が閉じると、回路Ｒａ３に蓄電ユニット３（詳しくは、インバータ２３）が接続されるようになる。回路Ｒａ３は、前述したように、第１回路に相当する回路であり、蓄電ユニット３が放電電力を電力供給回路Ｒａを通じて供給するために電力供給回路Ｒａに接続されている２つの接続位置のうち、より下流側に位置する接続位置Ｘ３とインバータ２３との間に設けられている。

一方、インバータ内スイッチＳＷ３に設けられた２つの接点のうち、もう一つの接点（図１中、記号ｂが付された接点）が閉じると、回路Ｒａ５に蓄電ユニット３（詳しくは、インバータ２３）が接続されるようになる。回路Ｒａ５は、前述したように、第２回路に相当する回路であり、蓄電ユニット３が放電電力を供給するために電力供給回路Ｒａに接続されている２つの接続位置のうち、より上流側に位置する接続位置Ｘ４とインバータ２３との間に設けられている。

なお、本実施形態において、上記の地点Ｘ４は、電力供給回路Ｒａにおいて検出部１１ｂによる電流検出位置よりも上流側にあり、より具体的には、前述の解列スイッチＳＷ１の上流側端子が配置された位置となっている（図１参照）。

以上のような構造のインバータ内スイッチＳＷ３は、解列スイッチＳＷ１と連動しており、解列スイッチＳＷ１が閉状態である間、接点ａが閉じた状態（換言すると、蓄電ユニット３が放電する際に用いられる回路を回路Ｒａ３とする状態）にある。反対に、解列スイッチＳＷ１が開状態である間、インバータ内スイッチＳＷ３は、接点ｂが閉じた状態（換言すると、蓄電ユニット３が放電する際に用いられる回路を回路Ｒａ５とする状態）にある。

したがって、停電等により系統電力が供給されなくなって解列スイッチＳＷ１が閉状態から開状態に切り換わると、インバータ内スイッチＳＷ３における閉接点が接点ａから接点ｂに切り換わり、結果として、蓄電ユニット３が放電する際に用いられる回路が回路Ｒａ３から回路Ｒａ５に切り換わるようになる。このように本実施形態では、インバータ内スイッチＳＷ３が設けられていることで、系統電力が供給されなくなると、蓄電ユニット３が放電する際に用いられる回路が自動的に回路Ｒａ５に設定されるようになる。

以上までに説明してきた構成により、本実施形態では、系統電力が供給されない期間中に電力供給回路Ｒａを通じて発電ユニット１の電力を供給することが可能となる。すなわち、系統電力が供給されなくなると、解列スイッチＳＷ１が閉状態から開状態に切り換わり、これに伴って非特定負荷側スイッチＳＷ２が開き、さらに、インバータ内スイッチＳＷ３では、閉接点が接点ａから接点ｂに切り換わる。

そして、インバータ内スイッチＳＷ３において閉接点が接点ａから接点ｂに切り換わることにより、蓄電ユニット３が放電する際に用いられる回路が、回路Ｒａ３から回路Ｒａ５に切り換わるようになる。その後、蓄電ユニット３が回路Ｒａ５を通じて放電すると、当該放電電力が回路Ｒａ５を経由した後に電力供給回路Ｒａを通じて負荷４（厳密には、特定負荷６）に向かうようになる。ここで、回路Ｒａ５と電力供給回路Ｒａとの接続位置Ｘ４は、電力供給回路Ｒａの所定位置、詳しくは、検出部１１ｂの電流検出位置よりも上流側に位置しているので、蓄電ユニット３が回路Ｒａ５を通じて放電すると、上記の電流検出位置よりも上流側から電流が流れ、当該電流は、電力供給回路Ｒａに沿って流れ、上記の電流検出位置を流れて最終的に特定負荷６に到達するようになる。

以上のように電力供給回路Ｒａの所定位置に電流が流れて、検出部１１ｂが当該電流を検出する結果、ＰＣＳ側コントローラ１１ｃは、電力供給回路を通じた発電ユニットの電力供給を再開するようになる。このように本実施形態では、系統電力が供給されない期間中に電力供給回路を通じた発電ユニットの電力供給を再開する上で、蓄電ユニット３からの放電を商用電源２からの電力供給の再開と擬制する。

より分かり易く説明すると、前述したように、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給を再開する上で、電力供給回路Ｒａの所定位置に電流が流れる必要がある。そして、本実施形態では、上記の所定位置に電流を流すために、商用電源２を復旧して系統電力の供給を再開させる代わりに、上記の所定位置に電流が流れるように蓄電ユニット３に放電させることとしている。これにより、システム各部、特にパワーコンディショナ１１が、あたかも商用電源２が復旧して系統電力の供給が再開されたかのように動作するようになる。

以上の結果、本実施形態では、系統電力の供給が未だ再開されない期間中でも電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給を再開することが可能となる。そして、本実施形態では、系統電力が供給されない期間中に電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給を再開することにより、発電ユニット１の性能を十分に発揮させることが可能となる。すなわち、本システムＳでは、系統電力が供給されない期間中に自立運転を実行して負荷４（具体的には、特定負荷６）に電力を供給する構成と異なり、パワーコンディショナ１１からの出力電力が制限されることがなく、系統電力が供給されない期間中であっても、パワーコンディショナ１１からの出力電力を連系運転時の大きさのままで維持しておくことが可能である。

ここで、本実施形態において蓄電ユニット３は、放電電力を供給するために、２つの回路Ｒａ３，Ｒａ５を介して電力供給回路Ｒａに接続されており、系統電力が供給されない期間中には回路Ｒａ５を通じて放電するようになるが、回路Ｒａ５と電力供給回路Ｒａとの接続位置Ｘ４は、前述したように、検出部１１ｂの電流検出位置よりも上流側に位置している。したがって、系統電力が供給されない期間中に蓄電ユニット３が放電すると、電力供給回路Ｒａの所定位置である検出部１１ｂの電流検出位置に電流が確実に流れるようになる。この結果、本実施形態では、系統電力が供給されない期間中に電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給を適切に再開させることが可能である。

なお、本実施形態では、パワーコンディショナ１１が自立運転機能を備えており、パワーコンディショナ１１が自立運転回路Ｒｂを通じて出力する際の交流電力の上限値が、パワーコンディショナ１１が電力供給回路Ｒａを通じて出力する際の交流電力の上限値よりも小さくなっている。かかる構成であれば、上述した本システムＳの効果がより有意義なものとなる。

具体的に説明すると、系統電力が供給されない期間中、自立運転回路Ｒｂを通じて発電ユニット１から負荷４に電力を供給せざるを得ない構成では、パワーコンディショナが自立運転回路Ｒｂを通じて出力する際の交流電力の上限値が、本来の出力電力（すなわち、連系運転時の出力電力）の上限値よりも小さいので、発電ユニット１の性能を十分に発揮させることが困難である。

これに対して、本システムＳの構成であれば、系統電力が供給されない期間中、自立運転回路Ｒｂではなく、電力供給回路Ｒａを通じて発電ユニット１から負荷４に電力を供給するので、パワーコンディショナ１１が出力可能な交流電力の上限値が、本来の出力電力の上限値のままで維持される。つまり、系統電力が供給されなくなった場合にも発電ユニット１の性能を十分に発揮させる効果が、有効に発揮されることとなる。

さらに、系統電力が供給されない期間中、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給を持続するためには、電力供給回路Ｒａの所定位置に電流を流し続ける必要があるので、本実施形態では、系統電力が供給されない期間中、複数の蓄電池２１のうち、少なくとも一部の蓄電池２１が放電状態にあることになっている。一方、同期間中、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給がＰＣＳ側コントローラ１１ｃによって再開された後、複数の蓄電池２１のうち、放電していない蓄電池２１の一部または全部には、発電ユニット１が電力供給回路Ｒａを通じて供給する電力のうち、負荷４（詳しくは、特定負荷６）にて消費されない余剰電力が蓄電される。

以上のように、本実施形態では、系統電力が供給されない期間中、発電ユニット１の供給電力を電力供給回路Ｒａを通じて負荷４に電力を供給することが可能であることに加え、発電ユニット１の供給電力のうちの余剰電力を蓄電池２１に蓄電しておくことが可能である。この結果、発電ユニット１は、系統電力が供給されない期間であっても最大出力にて電力を供給することができる。つまり、系統電力が供給されない期間中において発電ユニット１の性能を更に有効に発揮させることが可能となる。

なお、本実施形態では、前述したように、パワーコンディショナ１１が自立運転機能を備えており、パワーコンディショナ１１が自立運転回路Ｒｂを通じて交流電力を出力する際の、パワーコンディショナ１１からの出力電圧（本実施形態では、約１００Ｖ）については、蓄電ユニット３に電力を蓄電するにあたり必要な蓄電ユニット３への入力電圧（本実施形態では、約２００Ｖ）を下回っている。

一方、パワーコンディショナ１１が電力供給回路Ｒａを通じて交流電力を出力する際の、パワーコンディショナ１１からの出力電圧（本実施形態では、約２００Ｖ）については、蓄電ユニット３に電力を蓄電するにあたり必要な蓄電ユニット３への入力電圧以上となっている。

以上の関係においては、系統電力が供給されない期間中に電力供給回路Ｒａを通じて発電ユニット１の電力を供給することを可能とする本実施形態の構成が、より有意義なものとなる。すなわち、パワーコンディショナ１１が自立運転回路Ｒｂを通じて交流電力を出力する際の出力電圧が、蓄電ユニット３に電力を蓄電するにあたり必要な入力電圧を下回っているのであれば、系統電力が供給されない期間中、発電ユニット１が自立運転回路Ｒｂを通じて電力を供給せざるを得ない構成では、同期間中、発電ユニット１の供給電力を蓄電ユニット３に蓄電することが困難となる。

これに対して、本システムＳの構成であれば、系統電力が供給されない期間中であっても、発電ユニット１が自立運転回路Ｒｂではなく、電力供給回路Ｒａを通じて電力を供給することになる。つまり、本実施形態では、系統電力が供給されない間、パワーコンディショナ１１は電力供給回路Ｒａを通じて交流電力を出力する。
そして、パワーコンディショナ１１が電力供給回路Ｒａを通じて交流電力を出力する際の出力電圧が、蓄電ユニット３に電力を蓄電するにあたり必要な入力電圧以上となる。この結果、系統電力が供給されない期間であっても、発電ユニット１の供給電力を適切に蓄電ユニット３に蓄電することが可能となる。

＜＜本実施形態に係る電力供給システムの動作＞＞
次に、以上までに説明してきた構成の本システムＳの動作として、本システムＳによる負荷４への電力供給について説明する。
本システムＳによる電力供給は、図２Ａ及び図２Ｂに図示した流れに従ってなされる。具体的に説明すると、商用電源２から正常に電力が供給される状態では、連系運転が実行される（Ｓ００１）。つまり、図３に示すように、発電ユニット１及び蓄電ユニット３が商用電源２と連系しており、発電ユニット１の供給電力及び系統電力が、電力供給回路Ｒａを通じて負荷４に供給される。

さらに、負荷４の大きさに応じて、蓄電ユニット３が放電し、その放電電力は、電力供給回路Ｒａを通じて負荷４に供給される。この時点では、蓄電ユニット３のインバータ２３に内蔵されたインバータ内スイッチＳＷ３の閉接点が接点ａとなっている。したがって、連系運転において、蓄電ユニット３は、インバータ２３が接続されている２つの回路Ｒａ３，Ｒａ５のうち、回路Ｒａ３のみを通じて放電する。
なお、本実施形態において、連系運転時（換言すると、系統電力が供給されている期間中）には、非特定負荷側スイッチＳＷ２が閉状態にあるので、負荷４を構成する非特定負荷５及び特定負荷６の双方に電力が供給されることになる。

そして、商用電源２に異常が生じない限り（換言すると、正常に系統電力が供給され続ける限り）、連系運転が継続される（Ｓ００２でＮｏ，Ｓ００３）。一方で、商用電源２に異常が生じて系統電力が供給されなくなると（Ｓ００２でＹｅｓ）、パワーコンディショナ１１のＰＣＳ側コントローラ１１ｃが、変換部１１ａを制御して、パワーコンディショナ１１からの出力を停止（オフ）する（Ｓ００４）。これにより、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給が中断する。

商用電源２に異常が生じた場合の流れについて詳しく説明すると、先ず、電圧センサ７の測定電圧が異常電圧となり、電圧センサ７が、解列スイッチＳＷ１に向けて制御信号を出力する。当該制御信号を受信した解列スイッチＳＷ１は、閉状態から開状態に切り換わり（Ｓ００５）、これによって、発電ユニット１及び蓄電ユニット３が商用電源２から解列される。また、解列スイッチＳＷ１の開動作に連動して、非特定負荷側スイッチＳＷ２が閉状態から開状態に切り換わり（Ｓ００６）、インバータ内スイッチＳＷ３の閉接点が接点ａから接点ｂに切り換わる（Ｓ００７）。

インバータ内スイッチＳＷ３の閉接点が接点ａから接点ｂに切り換わると、蓄電ユニット３が放電し始める（Ｓ００８）。蓄電ユニット３に備えられた複数の蓄電池２１のうち、少なくとも一部の蓄電池２１のうち、少なくとも一部の蓄電池２１が放電状態となる。

インバータ内スイッチＳＷ３の閉接点が接点ａから接点ｂに切り換わったことにより、蓄電ユニット３は、放電電力を供給するために設けられた２つの回路Ｒａ３，Ｒａ５のうち、回路Ｒａ５のみを通じて放電することとなる。このため、蓄電ユニット３が放電した際に流れる電流が、図４に示すように、回路Ｒａ５を経由して、発電ユニット１の一次側から負荷４に向かって流れるようになる。また、本実施形態では、インバータ内スイッチＳＷ３の閉接点が接点ａから接点ｂに切り換わると（換言すると、系統電力が供給されなくなると）、蓄電ユニット３の放電電力が、負荷４のうち、特定負荷６のみに供給されるようになる。

なお、複数の蓄電池２１のうち、放電する蓄電池２１の台数は、特定負荷６における電力需要量、各蓄電池２１における蓄電量等によって決定される。また、複数の蓄電池２１のうち、いずれの蓄電池２１から放電するかについては、所定量の電力を蓄電した蓄電池２１である限り、任意に指定することが可能であり、例えば、蓄電量が大きい蓄電池２１から優先的に放電することとしてもよい。

ところで、回路Ｒａ５と電力供給回路Ｒａとの接続位置Ｘ４については、前述したように、電力供給回路Ｒａにおいてパワーコンディショナ１１の検出部１１ｂの電流検出位置よりも上流側にあり、より具体的には、解列スイッチＳＷ１の上流側端子が配置された位置となっている。このような位置関係により、蓄電ユニット３が回路Ｒａ５を通じて放電すると、上記の検出部１１ｂが、電力供給回路Ｒａの所定位置に流れる電流を検出するようになる（Ｓ００９）。

そして、検出部１１ｂが上記の電流を検出する結果、ＰＣＳ側コントローラ１１ｃが、検出部１１ｂによる電流検出から所定の時間（前述した再連系に要する時間に相当し、具体的には約５分間）が経過することを条件として（Ｓ０１０）、パワーコンディショナ１１からの出力を再開（オン）する（Ｓ０１１）。すなわち、ＰＣＳ側コントローラ１１ｃは、電力供給回路Ｒａにおいて検出部１１ｂの電流検出位置に電流が流れたことを単著として、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給を再開する。
この結果、図５に示すように、系統電力が供給されない期間中であっても、発電ユニット１が電力供給回路Ｒａを通じて負荷４（厳密には、特定負荷６）に電力を供給するようになる。

以上のように本実施形態では、蓄電ユニット３からの放電を商用電源２からの電力供給の再開と擬制することにより、系統電力の供給が未だ再開されない期間中でも電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給を再開することが可能である。

また、本実施形態では、系統電力が供給されない期間中は、非特定負荷側スイッチＳＷ２が開状態にあるので、系統電力が供給さない期間中における負荷４への電力供給は、負荷４のうち、特定負荷６のみに電力が供給されるように行われることになる。したがって、系統電力が供給されない期間中では、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給が再開された後でも、特定負荷６のみに電力が供給されることになる。このように系統電力が供給されない期間中の電力供給先を特定負荷に限定しておけば、系統電力が供給されない状況においても（発電ユニット１及び蓄電ユニット３だけでも）十分に電力供給することが可能となる。

また、系統電力が供給されない期間中に、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給を継続するためには、電力供給回路Ｒａにおける検出部１１ｂの電流検出位置に電流を流し続ける必要がある。このため、系統電力が供給されない期間中には、上記の電流検出位置に電流を流し続けるべく、蓄電ユニット３に備えられた複数の蓄電池２１のうち、少なくとも一部の蓄電池２１を放電させて、放電電力を供給し続けなければならない。したがって、本実施形態では、系統電力が供給されない期間中、少なくとも蓄電ユニット３の放電が行われることになる。

さらに、系統電力が供給されない期間中、発電ユニット１が電力供給回路Ｒａを通じて電力を供給していると、負荷４（厳密には特定負荷６）にて消費されない余剰電力が生じる場合がある（Ｓ０１２でＹｅｓ）。かかる場合には、図６に示すように、複数の蓄電池２１のうち、放電していない蓄電池２１の全部または一部に上記の余剰電力が蓄電される（Ｓ０１３）。

このように、本実施形態では、系統電力が供給されない期間中、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給が再開された後、発電ユニット１が電力供給回路Ｒａを通じて供給する電力に余剰電力が発生した場合、蓄電ユニット３は、放電するとともに上記の余剰電力を蓄電するようになる。
他方、発電ユニット１が電力供給回路Ｒａを通じて供給する電力に上記の余剰電力がなければ（Ｓ０１２でＮｏ）、蓄電ユニット３は、放電のみを行うこととなる（Ｓ０１４）。

その後、商用電源２が復旧すると（Ｓ０１５）、解列スイッチＳＷ１が開状態から閉状態に戻り（Ｓ０１６）、これに連動して、非特定負荷側スイッチＳＷ２が開状態から閉状態に切り換わり（Ｓ０１７）、インバータ内スイッチＳＷ３における閉接点が接点ｂから接点ａに切り換わる（Ｓ０１８）。その後、発電ユニット１及び蓄電ユニット３が商用電源２と再連系し、連系運転が再開される（Ｓ０１９）。

連系運転が再開されると、発電ユニット１や蓄電ユニット３の供給電力に加えて、系統電力が電力供給回路Ｒａを通じて負荷４に供給されるようになる。なお、この時点では、非特定負荷側スイッチＳＷ２が閉状態に戻っているので、各電源（具体的には、発電ユニット１、商用電源２及び蓄電ユニット３）からの電力は、再び非特定負荷５及び特定負荷６の双方に供給されることとなる。

＜＜その他の実施形態＞＞
上記の実施形態では、本発明の電力供給システムについて、一例を挙げて説明した。ただし、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

また、本発明の電力供給システムには、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給の中断及び再開を制御するコントローラが設けられており、上記の実施形態では、当該コントローラがパワーコンディショナ１１に内蔵されていることとした。ただし、これに限定されるものではなく、上記のコントローラがパワーコンディショナ１１とは別体をなしたものであることとしてもよい。

また、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給が中断された状態において、電力供給回路Ｒａの所定位置に電流が流れるようになると、コントローラ（上記の実施形態では、ＰＣＳ側コントローラ１１ｃ）が、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給を再開することとした。ここで、上記の実施形態では、上記の所定位置が、電力供給回路Ｒａにおいて発電ユニット１が接続された位置よりも上流側に位置することとした。しかし、これに限定されるものではなく、電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給を再開する上で電流が流れるように設定された位置が、電力供給回路Ｒａにおいて発電ユニット１が接続された位置よりも下流側に位置することとしてもよい。
ただし、商用電源２が電力供給回路Ｒａにおいて発電ユニット１よりも上流側に接続された構成、特に電流検出機構（上記の実施形態では検出部１１ｂ）がパワーコンディショナ１１に内蔵されている構成においては、蓄電ユニット３の放電を商用電源２からの電力供給の再開と擬制する上で、系統電力及び蓄電ユニット３の放電電力が発電ユニット１から見て同じ側（上流側）から供給される方がよい。かかる点においては、上記の実施形態の方が望ましい。

また、上記の実施形態では、蓄電ユニット３に複数の蓄電池２１が並列状態で設けられていることとした。しかし、これに限定されるものではなく、蓄電池２１が１個のみ設けられていることとしてもよい。
ただし、蓄電池２１が１個のみである場合、フロート充電のように蓄電と放電を同時に行う運転を行う場合には、上記１個のみの蓄電池で対応しなければならなくなり、このような運転形態では蓄電池２１の劣化を促進させてしまう。このような傾向は、特にリチウムイオン二次電池の場合において顕著である。これに対して、蓄電池２１を複数設けていれば、一つの蓄電池２１で蓄電と放電を同時に行う運転を回避することができるため、かかる運転に起因する劣化の進行を抑制することが可能となる。以上の点においては、複数の蓄電池２１を備えている上記の実施形態の方が望ましい。

また、蓄電池２１が１つのみ設けられているシステムでは、蓄電池２１を蓄電状態から放電状態へ切り替える際、インバータ２３の性能上、放電／蓄電の切り替えが頻繁に繰り返される現象、いわゆるチャタリングが発生する虞がある。このチャタリングを防止するために、所定の時間だけ、蓄電池２１からの放電を待機しておくことがあり、このような無放電時間中には商用電源２から電力を購入することになるため、不必要に買電量を増やしてしまうことになる。これに対して、蓄電池２１が複数設けられていれば、いずれかの蓄電池２１の状態を放電状態に維持しておくことができ、換言すると、インバータ２３の運転状態を持続できるため、上記のチャタリングを防止することができる。この結果、蓄電池２１が１台のみ備えている場合に上記チャタリングを回避するために要する無放電時間を省くことができ、不必要に買電量を増やしてしまうのを防止することが可能である。以上の点においても、複数の蓄電池２１を備えている上記の実施形態の方が望ましい。

また、上記の実施形態では、系統電力が供給されない期間中、負荷４のうち、特定負荷６のみに電力を供給することとしたが、これに限定されるものではなく、系統電力が供給されない期間中であっても、非特定負荷５及び特定負荷６の双方に電力を供給することとしてもよい。ただし、かかる場合には発電ユニット１及び蓄電ユニット３が供給できる電力以上に負荷４が大きくなるために負荷４への電力供給が停止してしまう虞がある。これに対して、上記の実施形態のように、系統電力が供給されていない期間中の電力供給先を特定負荷６に限定しておけば、系統電力が供給されない状況においても（発電ユニット１及び蓄電ユニット３だけでも）十分に電力供給することが可能となる。かかる点においては、上記の実施形態の方が望ましい。

また、上記の実施形態では、インバータ２３が２つの回路Ｒａ３，Ｒａ５を介して電力供給回路Ｒａに接続されており、上記２つの回路Ｒａ３，Ｒａ５の間で蓄電ユニット３が放電する際に用いられる回路を切り替えるためのスイッチ（上記の実施形態では、インバータ内スイッチＳＷ３）がインバータ２３に内蔵されていることとした。ただし、これに限定されるものではなく、上記のスイッチがインバータ２３とは別体をなしていることとしてもよい。

また、上記の実施形態では、インバータ内スイッチＳＷ３が解列スイッチＳＷ１に連動して切り換わり、解列スイッチＳＷ１が閉状態から開状態に切り換わると、蓄電ユニット３が放電する際に用いられる回路が回路Ｒａ３から回路Ｒａ５と切り換わるようになる。これにより、系統電力が供給されなくなった際には、蓄電ユニット３が放電する際に用いられる回路が自動的に回路Ｒａ３から回路Ｒａ５に設定されるようになるので、系統電力が供給されない期間中に電力供給回路Ｒａを通じた発電ユニット１の電力供給を再開させることがより容易になる。
ただし、これに限定されるものでなく、インバータ内スイッチＳＷ３の動作を解列スイッチＳＷ１に連動させないこととしてもよい。

また、上記の実施形態では、発電ユニット１の一例として、太陽光エネルギーを利用して発電するものについて説明したが、他の自然エネルギー（例えば、風力エネルギーや地熱エネルギー）を利用して発電する発電ユニット１を備えている電力供給システムについても本発明は適用可能である。

Ｓ 本システム
１，１０１ 発電ユニット
２ 商用電源
３，１０２ 蓄電ユニット
４ 負荷
５ 非特定負荷
６ 特定負荷
７ 電圧センサ
１０，１１０ 太陽電池モジュール
１１，１１１ パワーコンディショナ
１１ａ 変換部
１１ｂ 検出部
１１ｃ ＰＣＳ側コントローラ
２１，１２１ 蓄電池
２２ 充電器
２３，１２２ インバータ
２３ａ 変換部
Ｒａ 電力供給回路
Ｒａ１，Ｒａ２，Ｒａ３，Ｒａ４，Ｒａ５ 回路
Ｒｂ 自立運転回路
Ｓｂ 従来の電力供給システム
ＳＷ１ 解列スイッチ
ＳＷ２ 非特定負荷側スイッチ
ＳＷ３ インバータ内スイッチ
ＳＷ４ スイッチ
ＳＷ５ スイッチ
ＳＷ１０ 切り替えスイッチ

Claims (7)

1. 自然エネルギーを利用して発電して電力を供給する発電ユニットと、
   電力を蓄電するとともに、蓄電した電力を放電する蓄電ユニットと、
   負荷に電力を供給するために設けられた電力供給回路と、
   該電力供給回路を通じた前記発電ユニットの電力供給を制御するコントローラと、を備えた電力供給システムであって、
   前記発電ユニット及び前記蓄電ユニットは、商用電源と連系するために、該商用電源とともに前記電力供給回路に接続されており、
   前記コントローラは、前記商用電源から電力が供給されなくなると、前記電力供給回路を通じた前記発電ユニットの電力供給を中断するとともに、前記商用電源から電力が供給されない期間中に前記電力供給回路の所定位置に電流が流れると、前記電力供給回路を通じた前記発電ユニットの電力供給を再開し、
   前記蓄電ユニットは、前記商用電源から電力が供給されない期間中、前記電力供給回路の前記所定位置に電流が流れるように放電し、
   前記商用電源は、前記発電ユニットよりも上流側で前記電力供給回路に接続されており、
   前記電力供給回路の前記所定位置は、前記電力供給回路において前記発電ユニットが接続された位置よりも上流側に位置し、
   前記蓄電ユニットは、放電電力を前記電力供給回路を通じて供給するために、２つの接続位置にて前記電力供給回路に接続されており、
   前記２つの接続位置のうち、一方の接続位置は、前記電力供給回路において前記発電ユニットが接続された位置よりも下流側にあり、他方の接続位置は、前記電力供給回路において前記電力供給回路の前記所定位置よりも上流側にあり、
   前記商用電源から電力が供給されている期間中、前記蓄電ユニットは、前記蓄電ユニットと前記一方の接続位置との間に設けられた第１回路、及び、前記蓄電ユニットと前記他方の接続位置との間に設けられた第２回路のうち、前記第１回路のみを通じて放電し、
   前記商用電源から電力が供給されない期間中、前記蓄電ユニットは、前記第１回路及び前記第２回路のうち、前記第２回路のみを通じて放電することを特徴とする電力供給システム。
2. 前記発電ユニットは、前記電力供給回路を通じて交流電力を供給し、
   前記蓄電ユニットは、
   直流電力を蓄電する蓄電池と、
   前記電力供給回路に接続され、前記発電ユニットが供給する交流電力を前記蓄電池に蓄電するにあたり、該交流電力を直流電力に変換する充電器と、
   前記電力供給回路に接続され、前記蓄電池から放電された直流電力を交流電力に変換して出力するインバータと、を有し、
   前記第１回路は、前記インバータと前記一方の接続位置との間に設けられた回路であり、
   前記第２回路は、前記インバータと前記他方の接続位置との間に設けられた回路であることを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記蓄電池は、並列状態で複数設けられ、
   前記商用電源から電力が供給されない期間中、複数の前記蓄電池のうち、少なくとも一部の蓄電池が放電状態にあり、
   前記商用電源から電力が供給されない期間中、前記電力供給回路を通じた前記発電ユニットの電力供給が前記コントローラによって再開された後には、複数の前記蓄電池のうち、放電していない前記蓄電池の一部又は全部に、前記発電ユニットが前記電力供給回路を通じて供給する電力中、前記負荷にて消費されない余剰電力が蓄電されることを特徴とする請求項２に記載の電力供給システム。
4. 前記商用電源よりも下流側に位置し、かつ、前記電力供給回路において前記発電ユニットが接続された位置よりも上流側に位置する第１スイッチが設けられ、
   前記蓄電ユニットは、前記第１回路及び前記第２回路の間で前記蓄電ユニットが放電する際に用いられる回路を切り換えるための第２スイッチを有し、
   前記第１スイッチは、前記商用電源から電力が供給されている期間中は閉じており、前記商用電源から電力が供給されない期間中は開いており、
   前記第２スイッチは、前記第１スイッチが閉状態である間、前記蓄電ユニットが放電する際に用いられる回路を前記第１回路とする状態にあり、前記第１スイッチが開状態である間、前記蓄電ユニットが放電する際に用いられる回路を前記第２回路とする状態にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力供給システム。
5. 前記負荷は、優先的に電力が供給されるものとして予め指定された特定負荷と、該特定負荷以外の非特定負荷とによって構成され、
   前記商用電源から電力が供給されている期間中、前記電力供給回路を通じて前記特定負荷及び前記非特定負荷の双方に電力が供給され、
   前記商用電源から電力が供給されていない期間中、前記電力供給回路中、前記非特定負荷に向かう部分が遮断され、前記特定負荷にのみ電力が供給されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電力供給システム。
6. 前記発電ユニットは、
   自然エネルギーを利用して直流電力を発電する発電装置と、
   前記電力供給回路に接続され、前記発電装置が発電した直流電力を前記電力供給回路を通じて出力するにあたり該直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、を有し、
   該パワーコンディショナは、前記商用電源から電力が供給されない期間中、前記商用電源から切り離して前記パワーコンディショナと前記負荷とをつなぐ自立運転回路を通じて、前記発電装置が発電した直流電力を変換して得た交流電力を出力することが可能であり、
   前記パワーコンディショナが前記自立運転回路を通じて出力する際の交流電力の上限値は、前記パワーコンディショナが前記電力供給回路を通じて出力する際の交流電力の上限値よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電力供給システム。
7. 前記パワーコンディショナが前記電力供給回路を通じて交流電力を出力する際の、前記パワーコンディショナからの出力電圧は、前記蓄電ユニットに電力を蓄電するにあたり必要な前記蓄電ユニットへの入力電圧以上であり、
   前記パワーコンディショナが前記自立運転回路を通じて交流電力を出力する際の、前記パワーコンディショナからの出力電圧は、前記蓄電ユニットに電力を蓄電するにあたり必要な前記蓄電ユニットへの入力電圧を下回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。

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