JP6095407B2

JP6095407B2 - 電力供給システム

Info

Publication number: JP6095407B2
Application number: JP2013030923A
Authority: JP
Inventors: 誠春日井; 直秀土本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2033-02-20
Also published as: JP2014161173A

Description

本発明は、電力供給システムに関する。

近年、太陽光発電などの自然エネルギーを利用した発電と、深夜の安価な電力を蓄電池に充電し、蓄電池に充電された電気エネルギーを昼間に住宅内の負荷に放電して消費するシステムが普及しつつある。商用系統が停電した時には、これらの蓄電池に蓄えられた電力を住宅内の負荷に供給し、停電時でも家電機器を使用することができる。商用系統が停電した時に自立運転を行う場合は、系統連系規定（ＪＥＡＣ９７０１−２０１０日本電気協会）により、機械的な開閉箇所２箇所または開閉箇所１箇所及び手動操作による開閉箇所１箇所を設置する必要がある。

これらのシステムでは、停電時の自立運転時は特定の負荷へのみ電力を供給している。それに対して、停電時も系統連系時に使用していた住宅内の同じ負荷に電力を供給するシステムが提案されている。

特許文献１には、電力供給システムにおいて、商用電力供給源が停電した場合、システム連系リレーを「閉」から「開」にして商用電力供給源を解列し、蓄電部の自立運転を行い、蓄電部の電源を基準電源として太陽光発電部及び燃料電池発電部の連系運転を行うことが記載されている。これにより、特許文献１によれば、自立運転においても、太陽光発電部及び燃料電池発電部が系統連系時と同様に発電を行うことができるとされている。

特開２０１１−１８８６０７号公報

特許文献１に記載の技術では、既存の住宅に自立運転用の切替え器（自立運転切替え器）を追加導入する場合、大規模な工事が必要になると考えられる。

例えば、特許文献１に記載の技術では、既築の住宅にシステムを設置する場合、既存の分電盤内に自立運転切替え器を接続する必要がある。このため、既設の分電盤内で、電力会社から受電する主幹漏電遮断器と住宅内負荷に電力を分配する分岐用ブレーカの間に自立運転切替え器を組み込む必要がある。また、特許文献１に記載の技術では、太陽光発電部、燃料電池発電部、蓄電部のそれぞれの電力変換装置は分電盤内で接続されるが、実際には、これらの発電部と接続するためには、配線保護用のブレーカを既設の分電盤内に設置する必要がある。さらに、燃料電池発電部や蓄電部の電力は商用系統側に逆潮流できないため、この逆潮流電流を検出するための変流器を既設の分電盤内に設置する必要がある。

しかし、既設の分電盤は、余分なスペースが設けられていない可能性が高いため、ブレーカや変流器を設置する空きスペースの確保が困難である。すなわち、ブレーカや変流器を設置するスペースを確保するためには、既設の分電盤を改造する工事が必要となり、既設の分電盤の改造工事に多額の費用や時間を費やす可能性がある。

また、特許文献１に記載の技術では、自立運転切替え器内に、停電の発生、その後の復電を検出するための系統電圧監視部と自立運転時に商用系統との解列を行うための電磁接触器を「開」、「閉」させる解列指令部とを設けており、自立運転切替え器の寸法が大きくなる傾向にある。したがって、既設の分電盤の近傍に大きな設置面積が確保できないと、自立運転切替え器を設置することが困難となる。仮に、自立運転切替え器を既設の分電盤と離れた場所に設置する場合、分電盤と自立運転切替え器との主回路配線距離が長くなるので、長い電線が必要となるとともに、電線の配線工事が大がかりなものとなる。

さらに、特許文献１に記載の技術では、新築の住宅にシステムを設置する場合、受電用漏電遮断器、発電部用ブレーカ、分岐用ブレーカ、変流器、自立運転切替え器を１つの筐体に収納した専用の分電盤を製作すると、通常の分電盤に比べ、体積、質量とも増加するため、分電盤を設置するための壁面積が十分確保できず、また壁面の材質が分電盤の過重に耐えられないなどの問題が発生する可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、既存の住宅に自立運転切替え器を簡易に追加導入できる電力供給システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる電力供給システムは、系統と連系しながら、太陽光発電部の自然エネルギーと蓄電部の電気エネルギーとから住宅内負荷に電力を供給し、前記系統が停電した場合に、系統連系時に使用中の住宅内負荷へ継続的に電力を供給可能である電力供給システムであって、前記系統が接続される第１の端子と、分電盤が接続される第２の端子と、前記系統から前記第１の端子を介して受電する受電手段と、停電時に前記系統から前記第２の端子側を機械的に解列する系統解列手段と、前記太陽光発電部を前記第２の端子に接続する第１の接続手段と、前記蓄電部の電力変換装置を前記第２の端子に接続する第２の接続手段と、前記太陽光発電部から前記第１の端子側への逆潮流を除く前記第１の端子側への逆潮流を検出する逆潮流検出手段と、を自立運転切替え器として１つの筐体に収め、前記系統解列手段の制御は前記自立運転切替え器の外部の前記蓄電部の制御装置により行われ、前記逆潮流検出手段は検出値を前記自立運転切替え器の外部の前記蓄電部の制御装置に供給することを特徴とする。

本発明によれば、自立運転切替え器の体積を小さくできるため、取り付ける壁の面積や強度に対する自由度が増し、据付工事を楽に実施することができる。また、自立運転切替え器を電力会社からの引き込み部に設置し、その負荷側に既設の住宅用分電盤（新設の場合は漏電遮断器と分岐用ブレーカのみから成る標準の住宅用分電盤）を接続して使用できるため、住宅用分電盤の配線を変更するような面倒な電気的配線工事や住宅用分電盤の筐体を大型化させるような面倒な機械的改造工事を実施する必要がなく、システムを簡単に構築することが可能となる。すなわち、商用系統と既設の住宅用分電盤との間に機械的且つ電気的に自立運転切替え器をユニット的に追加接続できるので、既存の住宅に自立運転切替え器を簡易に追加導入できる。

図１は、実施の形態にかかる電力給電システムの構成を示す図である。図２は、実施の形態における住宅用分電盤の内部配線を示す図である。図３は、実施の形態にかかる電力給電システムの構成（基本構成）を示す図である。図４は、実施の形態の変形例にかかる電力給電システムの構成を示す図である。図５は、実施の形態の他の変形例にかかる電力給電システムの構成を示す図である。図６は、比較例にかかる電力供給システムの構成を示す図である。

以下に、本発明にかかる電力供給システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
実施の形態にかかる電力供給システム１００について図１を用いて説明する。図１は、電力供給システム１００の構成を示す図である。

電力供給システム１００は、例えば住宅に設けられ、商用系統１と連系しながら、太陽光発電部６などの自然エネルギーから住宅内負荷１９−１〜１９−ｋに電力を供給するとともに、蓄電池１１を充放電しながら蓄電池１１から住宅内負荷１９−１〜１９−ｋに電力を供給する。電力供給システム１００では、商用系統１が停電した時に、自立運転切替え器３が、商用系統１から電力供給システム１００を解列し、住宅内負荷１９−１〜１９−ｋのうち系統連系時と同じ住宅内負荷１９に継続して電力を供給できる自立運転を実施させる。

ここで、仮に、図６に示すように、自立運転切替え器９０３の一部が住宅用分電盤９１８に組み込まれた電力供給システム９００について考える。電力供給システム９００は、商用系統９０１、太陽光発電部９０６、燃料電池発電部９０８、蓄電部９１０、及び住宅用分電盤９１８を備える。また、電力供給システム９００は、一部が住宅用分電盤９１８に組み込まれ、残りの部分が蓄電部９１０に組み込まれた自立運転切替え器９０３を備える。

太陽光発電部９０６は、太陽光を利用して発電する。燃料電池発電部９０８は、燃料電池により発電する。蓄電部９１０は、蓄電池９１１、双方向コンバータ９１２及び蓄電部制御装置９１５を有する。双方向コンバータ９１２は、太陽光発電部９０６及び燃料電池発電部９０８から供給される電力を蓄電池９１１に充電し、充電した電力を放電する機能を有する。蓄電部制御装置９１５は、電力が蓄電池９１１に充電されるように、又は、電力が蓄電池９１１から放電されるように、双方向コンバータ９１２を制御する。

商用系統９０１、太陽光発電部９０６、燃料電池発電部９０８および蓄電部９１０の電力は、それぞれ住宅用分電盤９１８内で電気的に流れるように切替え可能であり、住宅用分電盤９１８を介して住宅内負荷１９−１〜１９−ｋに供給される。また、住宅内負荷１９−１〜１９−ｋの消費電力が少ない時に余剰となる太陽光発電部９０６の電力は、商用系統９０１側に逆潮流することもある。

商用系統９０１が停電した場合にも自立運転として住宅内負荷１９−１〜１９−ｋに電力を供給するために、停電時に系統電圧の有無を住宅用分電盤９１８内のセンサ９２７で検出する。系統電圧監視部９１６は、センサ９２７の検出値を取得し、取得された検出値に応じて系統電圧の有無を監視する。系統電圧監視部９１６は、系統電圧が無い、すなわち停電が発生したことを認識すると、停電の発生を蓄電部制御装置９１５に通知する。蓄電部制御装置９１５は、停電の発生の通知に応じて、解列指令部９１７が電磁接触器９０５ａ，９０５ｂを「閉」から「開」とするように、解列指令部９１７を制御する。これにより、電磁接触器９０５ａ，９０５ｂは、系統連系規程で規定されるように機械的な開閉箇所２箇所で、蓄電池９１１、双方向コンバータ９１２からなる蓄電部９１０の主回路、太陽光発電部９０６、燃料電池発電部９０８を含めた住宅内負荷１９側と商用系統９０１側との電気的接続を遮断し解列する。したがって停電時も、蓄電部９１０、太陽光発電部９０６、燃料電池発電部９０８により、停電前に使用していた同じ住宅内負荷１９に電力を供給することができる。

しかしながら、電力供給システム９００では、住宅用分電盤９１８内に自立運転切替え器９０３の一部を組み込む必要があるため、既築の住宅に自立運転切替え器９０３を追加導入する場合、大規模な工事が必要になると考えられる。

例えば、既設の住宅用分電盤１８内で、電力会社から受電する漏電遮断器２１と住宅内負荷１９−１〜１９−ｋに電力を分配する分岐用ブレーカ２０−１〜２０−ｋの間に自立運転切替え器９０３の一部（センサ９２７及び電磁接触器９０５ａ，９０５ｂ）を組み込む必要がある。

すなわち、標準的な住宅用分電盤１８の配線は、図２に示すように、電力会社から引き込む電気方式が単相３線式であり、漏電遮断器２１の負荷側端子２１ａ〜２１ｃが分岐用ブレーカ２０−１〜２０−ｋに接続され、各部屋のコンセントに配電される。単相３線式の中性線３２ｂと残り２つのライン３２ａ，３２ｃのどちらか一方とにより１００Ｖの電圧を供給し、中性線３２ｂ以外の２つのライン３２ａ，３２ｃで２００Ｖを供給する。これらは銅によるＢＵＳバー３１ａ〜３１ｃにより分岐用ブレーカ２０−１〜２０−ｋに接続されている。

漏電遮断器２１の負荷側端子２１ａ〜２１ｃとＢＵＳバー３１ａ〜３１ｃとは電線３３ａ〜３３ｃで接続されているため、この配線（電線３３ａ〜３３ｃ）を取外し、自立運転切替え器９０３の一部（センサ９２７及び電磁接触器９０５ａ，９０５ｂ）を接続する電気的な配線工事が必要となるとともに、自立運転切替え器９０３の一部（センサ９２７及び電磁接触器９０５ａ，９０５ｂ）を配置できるように筐体１８ａを大型化させる機械的な改造工事が必要になる。

また、図６に示す電力供給システム９００では、太陽光発電部９０６、燃料電池発電部９０８、蓄電部９１０のそれぞれの電力変換装置は住宅用分電盤９１８内で接続されるが、実際には、これらの発電部と接続するためには、配線保護用のブレーカを住宅用分電盤９１８内に設置する必要がある。

さらに、図６に示す電力供給システム９００では、燃料電池発電部９０８や蓄電部９１０の電力は商用系統９０１側に逆潮流することが好ましくないため、この逆潮流電流を検出するための変流器を住宅用分電盤９１８内に設置する必要がある。

しかし、図２に示すように、既設の住宅用分電盤１８では、その筐体１８ａが、漏電遮断器２１及び分岐用ブレーカ２０−１〜２０−ｋに応じた大きさになっており、余分なスペースが設けられていない可能性が高いため、ブレーカや変流器を設置する空きスペースの確保が困難である。すなわち、ブレーカや変流器を設置するスペースを確保するためには、既設の住宅用分電盤１８を改造する工事が必要となり、既設の住宅用分電盤１８の改造工事に多額の費用や時間を費やす可能性がある。

また、図６に示す電力供給システム９００では、自立運転切替え器９０３内に、停電の発生、その後の復電を検出するための系統電圧監視部９１６と自立運転時に商用系統１との解列を行うための電磁接触器９０５ａ，９０５ｂを「開」、「閉」させる解列指令部９１７とを設けており、自立運転切替え器９０３の寸法が大きくなる。したがって、既設の住宅用分電盤１８の近傍に大きな設置面積が確保できないと、自立運転切替え器９０３を設置することが困難となる。仮に、自立運転切替え器９０３を既設の住宅用分電盤１８と離れた場所に設置する場合、住宅用分電盤１８と自立運転切替え器９０３との主回路配線距離が長くなるので、長い電線が必要となるとともに、電線の配線工事が大がかりなものとなる。

さらに、図６に示す電力供給システム９００では、新築の住宅にシステムを設置する場合、漏電遮断器２１、発電部用ブレーカ、分岐用ブレーカ２０−１〜２０−ｋ、変流器、自立運転切替え器９０３を１つの筐体に収納した専用の分電盤を製作すると、通常の住宅用分電盤１８に比べ、体積、質量とも増加するため、分電盤を設置するための壁面積が十分確保できず、また壁面の材質が分電盤の過重に耐えられないなどの問題が発生する可能性がある。

そこで、実施の形態では、図１に示すように、自立運転切替え器３を商用系統１と既設の住宅用分電盤１８との間にユニット的に挿入できるように構成することで、既存の住宅に自立運転切替え器３を簡易に追加導入できるようにする。

具体的には、自立運転切替え器３は、その筐体３ａ上に第１の端子Ｔ１及び第２の端子Ｔ２を有する。第１の端子Ｔ１は、商用系統１が接続されるための端子であり、筐体３ａ上に配されている。第２の端子Ｔ２は、住宅用分電盤１８が接続されるための端子であり、筐体３ａ上に配されている。既存の住宅に自立運転切替え器３を追加導入する際には、第１の端子Ｔ１に、電力量計２を介して商用系統１が接続され、第２の端子Ｔ２に、既設の住宅用分電盤１８が接続される。これにより、自立運転切替え器３を商用系統１と既設の住宅用分電盤１８との間にユニット的に挿入できる。すなわち、商用系統１から電力量計２を経由して住宅内に電力が引き込まれる受電部に、自立運転切替え器３が設置されるとともに、自立運転切換え器３の負荷側は、既設の住宅用分電盤（例えば、一般的な住宅用分電盤）１８と接続される。

自立運転切替え器３は、第１の端子Ｔ１及び第２の端子Ｔ２に加えて、第３の端子Ｔ３、第４の端子Ｔ４、第５の端子Ｔ５、第６の端子Ｔ６、第７の端子Ｔ７、第８の端子Ｔ８、第９の端子Ｔ９、母線ＢＬ、主幹漏電遮断器４、解列用電磁接触器５ａ，５ｂ、第１のブレーカ７、第３のブレーカ９、第２のブレーカ１３、第４のブレーカ２２、及び変流器１４を備える。

第３の端子Ｔ３は、太陽光発電部６の電力変換装置（図示せず）が接続されるための端子であり、筐体３ａ上に配されている。第３の端子Ｔ３は、第１のブレーカ７を介してノードＮ２に接続されている。

第４の端子Ｔ４は、燃料電池発電部８の電力変換装置（図示せず）が接続されるための端子であり、筐体３ａ上に配されている。第４の端子Ｔ４は、第３のブレーカ９を介してノードＮ３に接続されている。

第５の端子Ｔ５は、蓄電部１０の双方向電力変換装置１２が接続されるための端子であり、筐体３ａ上に配されている。第５の端子Ｔ５は、第２のブレーカ１３を介してノードＮ３に接続されている。

第６の端子Ｔ６は、蓄電部１０の系統電圧監視部１６が接続されるための端子であり、筐体３ａ上に配されている。第６の端子Ｔ６は、第４のブレーカ２２を介してノードＮ１に接続されている。

第７の端子Ｔ７は、蓄電部１０の解列指令部１７が接続されるための端子であり、筐体３ａ上に配されている。第７の端子Ｔ７は、例えば、解列用電磁接触器５ａの制御端子に接続されている。

第８の端子Ｔ８は、蓄電部１０の解列指令部１７が接続されるための端子であり、筐体３ａ上に配されている。第８の端子Ｔ８は、例えば、解列用電磁接触器５ｂの制御端子に接続されている。

第９の端子Ｔ９は、蓄電部１０の制御装置１５が接続されるための端子であり、筐体３ａ上に配されている。第９の端子Ｔ９は、変流器１４に接続されている。

母線ＢＬは、第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２との間に配され、例えば、第１の端子Ｔ１と第２の端子Ｔ２とを電気的に接続するように設けられている。母線ＢＬは、筐体３ａ内に収容されている。

主幹漏電遮断器４は、商用系統１から第１の端子Ｔ１を介して受電する。主幹漏電遮断器４は、引込口装置とも呼ばれ、主開閉器を兼ねる。また、図示しないが、主幹漏電遮断器４は、契約ブレーカを含む。主幹漏電遮断器４は、例えば、母線ＢＬ上における第１の端子Ｔ１側に設けられている。主幹漏電遮断器４は、例えば、漏電が発生していない通常時に閉状態であり、漏電発生時に自律的に開状態になる。また、主幹漏電遮断器４は、例えば、ユーザによるスイッチの手動操作に応じて、閉状態に復帰する。主幹漏電遮断器４は、筐体３ａ内に収容されている。

解列用電磁接触器５ａ，５ｂは、停電時に商用系統１から第２の端子Ｔ２側を解列する。解列用電磁接触器５ａ，５ｂは、例えば、母線ＢＬ上における主幹漏電遮断器４と第２の端子Ｔ２との間に設けられている。解列用電磁接触器５ａは、例えば、第７の端子Ｔ７を介して解列指令部１７から指令を受け、指令に応じて開閉する。解列用電磁接触器５ｂは、例えば、第８の端子Ｔ８を介して解列指令部１７から指令を受け、指令に応じて開閉する。解列用電磁接触器５ａ，５ｂは、筐体３ａ内に収容されている。

第１のブレーカ７は、太陽光発電部６の電力変換装置（図示せず）を第２の端子Ｔ２に接続する。第１のブレーカ７は、例えば、ノードＮ２と第３の端子Ｔ３とを接続する分岐線上に設けられている。ノードＮ２は、母線ＢＬ上における解列用電磁接触器５ａ，５ｂと第２の端子Ｔ２との間のノードである。第１のブレーカ７は、例えば、ユーザによるスイッチの手動操作に応じて、接続を開閉する。第１のブレーカ７は、筐体３ａ内に収容されている。

第３のブレーカ９は、燃料電池発電部８の電力変換装置（図示しない）を第２の端子Ｔ２に接続する。第３のブレーカ９は、例えば、ノードＮ３と第４の端子Ｔ４とを接続する分岐線上に設けられている。ノードＮ３は、母線ＢＬ上における解列用電磁接触器５ａ，５ｂと第２の端子Ｔ２との間のノードである。第３のブレーカ９は、例えば、ユーザによるスイッチの手動操作に応じて、接続を開閉する。第３のブレーカ９は、筐体３ａ内に収容されている。

第２のブレーカ１３は、蓄電部１０の双方向電力変換装置１２を第２の端子Ｔ２に接続する。第３のブレーカ９は、例えば、ノードＮ３と第５の端子Ｔ５とを接続する分岐線上に設けられている。双方向電力変換装置１２は、蓄電部１０の蓄電池１１に電力を充放電するための電力変換装置である。第２のブレーカ１３は、例えば、ユーザによるスイッチの手動操作に応じて、接続を開閉する。第２のブレーカ１３は、筐体３ａ内に収容されている。

第４のブレーカ２２は、蓄電部１０の系統電圧監視部１６への配線を保護するためのブレーカであり、蓄電部１０の系統電圧監視部１６を第１の端子Ｔ１に接続する。第４のブレーカ２２は、例えば、ノードＮ１と第６の端子Ｔ６とを接続する分岐線上に設けられている。ノードＮ１は、母線ＢＬ上における第１の端子Ｔ１と解列用電磁接触器５ａ，５ｂとの間のノードである。第４のブレーカ２２は、例えば、ユーザによるスイッチの手動操作に応じて、接続を開閉する。第４のブレーカ２２は、筐体３ａ内に収容されている。

なお、第４のブレーカ２２は、系統電圧監視部１６への配線保護のためであるため電流容量は少なくてよく、ヒューズで代用してもよい。

変流器１４は、商用系統１側への逆潮流電流を検出する。すなわち、変流器１４は、蓄電部から第１の端子側への逆潮流を検出する。例えば、変流器１４は、母線ＢＬ上における解列用電磁接触器５ａ，５ｂとノードＮ３との間に設けられている。変流器１４は、その検出値を第９の端子Ｔ９経由で制御装置１５に供給する。

図６に示す電力供給システム９００では、系統電圧監視部９１６は、自立運転切替え器９０３内にあるので、系統電圧の１００Ｖまたは２００Ｖの電圧を蓄電部１０の制御装置１５内のＣＰＵが扱える数Ｖ程度の電圧に変換する必要がある。そのためには、通常は降圧する絶縁変圧器と、ＣＰＵへの入力電圧を調整するための増幅回路で構成されるプリント基板とが必要となる。系統電圧監視部９１６が、自立運転切替え器９０３内に配置してあると、蓄電部９１０から上記増幅回路への電源供給の配線や、増幅回路の出力を制御装置１５のＣＰＵまで配線する必要があるため、配線が複雑になるとともに長くなる傾向にある。

そこで、本実施の形態では、図１に示すように、系統電圧監視部１６を蓄電部１０の制御装置１５の近傍に配置している。また、解列指令部１７も解列用電磁接触器５ａ，５ｂの投入、引き外し用の回路が必要なため、系統電圧監視部１６と同様、蓄電部１０の制御装置１５の近傍に配置している。これにより、系統電圧監視部１６及び解列指令部１７と制御装置１５との間の配線を簡略化できるとともに長さを短くできる。

自立運転切換え器３の負荷側は、第２の端子Ｔ２を介して、既設の住宅用分電盤（例えば、一般的な住宅用分電盤）１８と接続される。住宅用分電盤１８は、住宅内負荷１９−１〜１９−ｋに電力を供給する。すなわち、自立運転切換え器３は、住宅用分電盤１８を介して住宅内負荷１９−１〜１９−ｋに電力を供給する。例えば、住宅用分電盤１８は、系統側端子Ｔ１８、漏電遮断器２１及び分岐用ブレーカ２０−１〜２０−ｋを有する。

系統側端子Ｔ１８は、商用系統１が接続されるための既設の端子であり、自立運転切換え器３の第２の端子Ｔ２が接続される。

漏電遮断器２１は、漏電保護用に分岐用ブレーカ２０−１〜２０−ｋの商用系統１側に設置される。すなわち、漏電遮断器２１は、端子Ｔ１８と分岐用ブレーカ２０−１〜２０−ｋとの間に接続されている。漏電遮断器２１は、例えば、漏電が発生していない通常時に閉状態であり、漏電発生時に自律的に開状態になる。また、漏電遮断器２１は、例えば、ユーザによるスイッチの手動操作に応じて、閉状態に復帰する。

分岐用ブレーカ２０−１〜２０−ｋは、住宅内の各部屋に設置されるコンセントや天井に配置される照明用接続部などに電力を分配して供給する。分岐用ブレーカ２０−１〜２０−ｋは、例えば、ユーザによるスイッチの手動操作に応じて、端子Ｔ１８と住宅内負荷１９−１〜１９−ｋとの電気的な接続を開閉する。

次に、通常時（商用系統１が停電していないとき）における電力供給システム１００の動作を説明する。

自立運転切替え器３、住宅用分電盤１８内の全てのブレーカは通常は「閉」状態にあり、商用系統１が正常の時は、商用系統１から住宅内負荷１９に電力が供給できるように、蓄電部１０の制御装置１５は、解列指令部１７が自立運転切替え器３の解列用電磁接触器５ａ、５ｂに対して閉じる指令を出力するように、解列指令部１７を制御する。太陽光発電部６で発電した電力は、自立運転切替え器３内の第１のブレーカ７を経由し、住宅用分電盤１８を介して住宅内負荷１９に供給される。

住宅内負荷１９での消費電力より太陽光発電部６での発電電力が上回った場合は、余剰電力が商用系統１に逆潮流する。燃料電池発電部８で発電した電力は、自立運転切替え器３内の第３のブレーカ９を経由し、住宅用分電盤１８を介して住宅内負荷１９に供給される。住宅内負荷１９の消費電力が少なくなり、燃料電地発電部８の余剰発電電力が商用系統１側へ逆潮流する場合は、自立運転切替え器３内の変流器１４が逆潮流電力を検出し、逆潮流の検出結果を受けた制御装置１５が燃料電地発電部８の電力変換装置を停止させる。

蓄電部１０は、商用系統１や太陽光発電部６、燃料電池発電部８の電力を蓄電地１１に充電し、また、蓄電地１１から住宅内負荷１９に電力を供給するため、双方向電力変換装置１２により電力の充放電を行う。燃料電池発電部８と同様に商用系統１への逆潮流は好ましくないため、自立運転切替え器３内の変流器１４で逆潮流電力を検出し、逆潮流の検出結果を受けた制御装置１５が逆潮流を抑制するように双方向電力変換装置１２の放電電力を制御する（例えば、放電電力を低下させる）。

次に、停電時（商用系統１が停電したとき）における電力供給システム１００の動作を説明する。

商用系統１が停電すると、太陽光発電部６の電力変換装置、燃料電池発電部８の電力変換装置、蓄電部１０の双方向電力変換装置１２が、それぞれ系統電圧がないこと(停電状態)を検出し、通常は不足電圧の系統連系保護機能が動作することで運転を停止する。蓄電部１０の系統電圧監視部１６が、停電により系統電圧が０Ｖになったことを検出し、制御装置１５は、手動操作または自動操作により自立運転への切換えが行われると、商用系統１との電気的接続を遮断するため、解列指令部１７が自立運転切替え器３内の解列用電磁接触器５ａ、５ｂに「開」にする指令を与えるように、解列指令部１７を制御する。蓄電部１０の制御装置１５は、解列用電磁接触器５ａ、５ｂからの補助接点信号により確実に商用系統１と解列したことを確認してから、蓄電部１０、太陽光発電部６、燃料電地発電部８により住宅内負荷１９に電力を供給する自立運転を行う。なお、複数の発電設備が同時に運転しながら自立運転を行うためには、位相を同期させるなどの特殊な制御を必要とするが、詳細な制御の内容については割愛する。

上記の自立運転切替え器３を準備することで、既設の住宅、新設の住宅を問わず、システムを構築する時の自立運転切替え器３、住宅用分電盤１８の施工を容易化できる。

例えば、既設の住宅の場合、図６に示す電力供給システム９００を構築するためには、既に設置してある図２に示す住宅用分電盤１８内の契約ブレーカを兼ねた漏電遮断器２１と分岐用ブレーカ２０−１〜２０−ｋを接続している配線（電線３３ａ〜３３ｃ）を取外し、この間に自立運転切替え器９０３の一部（センサ９２７及び電磁接触器９０５ａ，９０５ｂ）を接続する電気的な配線工事が必要となるとともに、自立運転切替え器９０３の一部（センサ９２７及び電磁接触器９０５ａ，９０５ｂ）を配置できるように筐体１８ａを大型化させる機械的な改造工事が必要になる。このように、既設の住宅用分電盤１８を改造する大規模な工事が必要となり、既設の住宅用分電盤１８の改造工事に多額の費用や時間を費やす可能性がある。

それに対して、実施の形態では、図３に示すように、既設の住宅用分電盤１８の系統引き込み側に自立運転切替え器３をユニット的に挿入して接続することでシステムが構築できるので、比較例のように住宅用分電盤１８の内部の配線を操作する必要がない。また、新設の住宅の場合も、基本構成は図３に示すようになり、自立運転切替え器３を商用系統１と既設の住宅用分電盤１８との間に追加的に設置することで簡単にシステムが構築できる。

以上説明したように、実施の形態では、電力供給システム１００において、商用系統１が接続される第１の端子Ｔ１と、既設の住宅用分電盤１８が接続される第２の端子Ｔ２と、商用系統１から第１の端子Ｔ１を介して受電する主幹漏電遮断器４と、停電時に商用系統１から第２の端子Ｔ２側を解列する解列用電磁接触器５ａ，５ｂと、太陽光発電部６を第２の端子Ｔ２に接続する第１のブレーカ７と、蓄電部１０の双方向電力変換装置１２を第２の端子Ｔ２に接続する第２のブレーカ１３と、蓄電部１０から第１の端子Ｔ１側への逆潮流を検出する変流器１４とを自立運転切替え器３として１つの筐体３ａに収めている。これにより、自立運転切替え器３の体積を小さくできるため、取り付ける壁の面積や強度に対する自由度が増し、据付工事を楽に実施することができる。また、自立運転切替え器３を電力会社からの引き込み部に設置し、その負荷側に既設の住宅用分電盤（新設の場合は漏電遮断器と分岐用ブレーカのみから成る標準の住宅用分電盤）１８を接続して使用できるため、比較例のように住宅用分電盤１８の配線を変更するような面倒な電気的配線工事や筐体１８ａを大型化させるような面倒な機械的改造工事を実施する必要がなく、システムを簡単に構築することが可能となる。すなわち、商用系統１と既設の住宅用分電盤１８との間に機械的且つ電気的に自立運転切替え器３をユニット的に追加接続できるので、既存の住宅に自立運転切替え器３を簡易に追加導入できる。

また、実施の形態では、電力供給システム１００において、自立運転切替え器３が、既設の住宅用分電盤１８を介して、住宅内負荷１９−１〜１９−ｋに電力を供給する。これにより、上記のような簡易な工事により、商用系統１と連系しながら、太陽光発電部６の自然エネルギーと蓄電部１０の電気エネルギーとから住宅内負荷１９−１〜１９−ｋに電力を供給でき、商用系統１が停電した場合に、系統連系時に使用中の住宅内負荷１９へ継続的に電力を供給可能である。

なお、実施の形態では、蓄電部１０の電力供給源を蓄電池１１としているが、これに限定するものではない。図４に示す電力供給システム２００のように、電力供給源を将来普及が見込まれる電気自動車２３０の蓄電池２２９に置き換えても同様な効果を奏でることは言うまでもない。すなわち、蓄電部１０の双方向電力変換装置２１２は、電気自動車２３０に搭載される蓄電池２２９に対して電力の充放電を実施する。例えば、蓄電池２２９が蓄電池１１より容量が大きい場合、双方向電力変換装置２１２の許容電力は、双方向電力変換装置１２の許容電力より大きくすればよい。この場合、蓄電可能な電気エネルギーを大きく確保できる。

また、実施の形態での自立運転切替え器３内には、蓄電部１０と燃料電池発電部８の逆潮流を検出するための変流器１４が搭載されているが、図５に示す電力供給システム３００のように、自立運転切替え器３０３は、第１０の端子Ｔ３２３、第１１の端子Ｔ３２４、第１２の端子Ｔ３２５、第１３の端子Ｔ３２６、変流器３２３、変流器３２４、変流器３２５、変流器３２６をさらに備えてもよい。

第１０の端子Ｔ３２３は、表示器３４０が接続されるための端子であり、筐体３０３ａ上に配されている。第１０の端子Ｔ３２３は、変流器３２３に接続されている。

第１１の端子Ｔ３２４は、表示器３４０が接続されるための端子であり、筐体３０３ａ上に配されている。第１１の端子Ｔ３２４は、変流器３２４に接続されている。

第１２の端子Ｔ３２５は、表示器３４０が接続されるための端子であり、筐体３０３ａ上に配されている。第１２の端子Ｔ３２５は、変流器３２５に接続されている。

第１３の端子Ｔ３２６は、表示器３４０が接続されるための端子であり、筐体３０３ａ上に配されている。第１３の端子Ｔ３２６は、変流器３２６に接続されている。

変流器３２３は、電力会社との買電電力、売電電力を検出する。例えば、変流器３２３は、母線ＢＬ上における第１の端子Ｔ１と解列用電磁接触器５ａ，５ｂとの間に設けられている。変流器２３２は、その検出値を第１０の端子Ｔ３２３経由で表示器３４０に供給する。

変流器３２４は、太陽光発電部６の発電電力を検出する。例えば、変流器３２４は、第３の端子Ｔ３とノードＮ２との間の分岐線上に設けられている。変流器２３４は、その検出値を第１１の端子Ｔ３２４経由で表示器３４０に供給する。

変流器３２５は、燃料電池発電部８の発電電力を検出する。例えば、変流器３２５は、第４の端子Ｔ４とノードＮ３との間の分岐線上に設けられている。変流器２３５は、その検出値を第１２の端子Ｔ３２５経由で表示器３４０に供給する。

変流器３２６は、蓄電部１０の蓄電池への充放電電力を検出する。例えば、変流器３２６は、第５の端子Ｔ５とノードＮ３との間の分岐線上に設けられている。変流器２３６は、その検出値を第１３の端子Ｔ３２６経由で表示器３４０に供給する。

これにより、システム内の電力の流れに関する情報を表示器３４０に供給でき、表示器３４０にシステム内の電力の流れを表示できる。

なお、各実施の形態において個別に特徴的な動作を説明したが、各実施の形態を自由に組み合わせ、また、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

以上のように、本発明にかかる電力供給システムは、自然エネルギーと蓄電地を利用したシステムで、停電した場合の自立運転時に、系統連系時に使用していた同じ住宅内の負荷に電力を供給するシステムの配線工事に有用である。

１，９０１商用系統、２電力量計、３，３０３，９０３自立運転切替え器、４漏電遮断器、５ａ，５ｂ，９０５ａ，９０５ｂ解列用電磁接触器、６，９０６太陽光発電部、７第１のブレーカ、８燃料電池発電部、９第３のブレーカ、１０，９１０蓄電部、１１，９１１蓄電池、１２双方向電力変換装置、１３第２のブレーカ、１４変流器、１５，９１５制御装置、１６，９１６系統電圧監視部、１７，９１７解列指令部、１８住宅用分電盤、１９，１９−１〜１９−ｋ住宅内負荷、２０，２０−１〜２０−ｋ分岐用ブレーカ、２１漏電遮断器、２２第４のブレーカ、１００，２００，３００，９００電力供給システム。

Claims

系統と連系しながら、太陽光発電部の自然エネルギーと蓄電部の電気エネルギーとから住宅内負荷に電力を供給し、前記系統が停電した場合に、系統連系時に使用中の住宅内負荷へ継続的に電力を供給可能である電力供給システムであって、
前記系統が接続される第１の端子と、
分電盤が接続される第２の端子と、
前記系統から前記第１の端子を介して受電する受電手段と、
停電時に前記系統から前記第２の端子側を機械的に解列する系統解列手段と、
前記太陽光発電部を前記第２の端子に接続する第１の接続手段と、
前記蓄電部の電力変換装置を前記第２の端子に接続する第２の接続手段と、
前記太陽光発電部から前記第１の端子側への逆潮流を除く前記第１の端子側への逆潮流を検出する逆潮流検出手段と、
を自立運転切替え器として１つの筐体に収め、
前記系統解列手段の制御は前記自立運転切替え器の外部の前記蓄電部の制御装置により行われ、
前記逆潮流検出手段は検出値を前記自立運転切替え器の外部の前記蓄電部の制御装置に供給する
ことを特徴とする電力供給システム。
前記自立運転切替え器は、前記分電盤よりも前記系統側に配置され、前記第１の接続手段を介した前記太陽光発電部の自然エネルギーと前記第２の接続手段を介した前記蓄電部の電気エネルギーとから、前記分電盤を介して、住宅内負荷へ電力を供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
前記蓄電部の電力変換装置は、電気自動車に搭載される蓄電池に対して電力の充放電を実施する双方向電力変換装置を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力供給システム。