JP6174410B2 - 電力制御装置、電力制御方法、および電力制御システム - Google Patents

Description

本発明は、電力制御装置、電力制御方法、および電力制御システムに関するものである。より詳細には、本発明は、複数の分散電源を系統連系することができる電力制御装置、このような装置における電力制御方法、および当該装置を含む電力制御システムに関するものである。

近年、例えば太陽電池などの発電装置および蓄電池の双方に対応する電力制御装置が知られている。このような電力制御装置は、発電装置および蓄電池の出力を、系統および／または負荷に供給することにより、連系運転または自立運転を行う。また、このような電力制御装置は、発電装置の出力をＤＣ電力のまま蓄電池に供給することにより、蓄電池を充電することができる（例えば、特許文献１）。

特開２０１２−２２８０４３号公報

従来、複数の分散電源の出力を系統連系することができる電力制御装置において、売電などで逆潮流を行う際の電力の制御は、充分なものとは言えなかった。このため、ユーザにとって、より利便性の高い電力制御装置が未だ望まれている。

したがって、本発明の目的は、複数の分散電源の出力を系統連系することができ、より利便性の高い電力制御装置、電力制御方法、および電力制御システムを提供することにある。

上記目的を達成する第１の観点に係る発明は、
少なくとも１つの第１種の分散電源ならびに、少なくとも１つの蓄電池および少なくとも１つの発電部を含む第２種の分散電源をまとめて系統連系することができる電力制御装置であって、
前記第２種の分散電源が前記第１種の分散電源とともに系統へ連系する並列状態と、前記第２種の分散電源が前記第１種の分散電源から独立し系統から解列した解列状態とを切り替えるスイッチと、
逆潮流が生じている際は、前記スイッチを前記解列状態とする制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記蓄電池の充放電の予測または前記発電部の発電の予測に基づいて、前記解列状態時に、前記蓄電池が充電可能になるように制御する。
また、前記制御部は、過去の履歴に基づいて、前記蓄電池の充放電または前記発電部の発電を予測してもよい。

また、前記スイッチは、前記第１種の分散電源および前記第２種の分散電源の発電電力をまとめて交流に変換する前の位置に設けられてもよい。

また、前記第１種の分散電源の出力および前記第２種の分散電源の出力のうち少なくとも一方が系統に逆潮流していることを検出するセンサを備えてもよい。

また、前記第１種の分散電源は逆潮流可能であり、前記第２種の分散電源は逆潮流不可能であってもよい。

また、前記第１種の分散電源は太陽光発電装置または風力発電装置であり、前記第２種の分散電源は太陽光発電装置および風力発電装置とは異なる発電装置であってもよい。

また、前記制御部は、前記第１種の分散電源の発電電力が系統に逆潮流している際、前記発電部の発電電力を前記蓄電池に蓄電するように制御してもよい。

また、前記制御部は、前記発電部の発電予定、前記蓄電池の蓄電予定、および前記蓄電池の蓄電量のうち少なくとも１つに基づいて、前記蓄電池の蓄電を制御してもよい。

また、前記制御部は、前記発電部の発電予定、前記蓄電池の蓄電予定、および当該蓄電池の蓄電量のうち少なくとも１つに基づいて、負荷に供給する電力を制御してもよい。

上記目的を達成する第２の観点に係る発明は、
少なくとも１つの第１種の分散電源ならびに、少なくとも１つの蓄電池および少なくとも１つの発電部を含む第２種の分散電源をまとめて系統連系する電力制御方法であって、
逆潮流の発生を検出するステップと、
逆潮流が生じていないときには前記第２種の分散電源を前記第１種の分散電源とともに系統へ連系させ、逆潮流が生じているときには前記第２種の分散電源を前記第１種の分散電源から独立させ系統から解列させるように切り替えるステップと、
前記蓄電池の充放電の予測または前記発電部の発電の予測に基づいて、前記解列状態時に、前記蓄電池が充電可能になるように制御するステップと、を有する。

上記目的を達成する第３の観点に係る発明は、
少なくとも１つの第１種の分散電源と、
少なくとも１つの蓄電池および少なくとも１つの発電部を含む第２種の分散電源と、
前記第１種の分散電源および前記第２種の分散電源をまとめて系統連系することができる電力制御装置と、
を含む電力制御システムであって、
前記電力制御装置は、逆潮流が生じていないときには前記第２種の分散電源を前記第１種の分散電源とともに系統へ連系させ、逆潮流が生じているときには前記第２種の分散電源を前記第１種の分散電源から独立させ系統から解列させるように切り替え、前記蓄電池の充放電の予測または前記発電部の発電の予測に基づいて、前記解列状態時に、前記蓄電池が充電可能になるように制御する。

本発明によれば、複数の分散電源の出力を系統連系することができる電力制御装置、電力制御方法、および電力制御システムであって、より利便性の高めたものを提供することができる。

本発明の実施形態に係る電力制御システムを概略的に示す機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る電力制御装置の動作の例を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電力制御システムの変形例を概略的に示す機能ブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

近年、例えば太陽光発電システム、燃料電池発電システム、および蓄電池などの複数の分散電源の出力をまとめて系統連系することができる電力制御装置が開発されつつある。このような各種の電源は、従来、それぞれが個別にパワーコンディショナのような電力制御装置を有するのが主流であった。しかしながら、複数の分散電源の出力をまとめる場合、これらの分散電源の出力を１つの電力制御装置にまとめて系統連系することが考えられる。以下、本発明の実施形態として、上述のような複数の分散電源をＤＣリンクさせたシステムを想定して説明するが、本発明は実施形態に記載した構成に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る電力制御システムを概略的に示す機能ブロック図である。

図１に示すように、本実施形態に係る電力制御システム１は、電力制御装置１０と、蓄電池１２と、太陽光発電部３１および３２と、燃料電池発電部４０と、を含んで構成される。

ここで、本実施形態において、例えば太陽光発電部３１，３２のような、逆潮流可能な分散電源を「第１種の分散電源」と記す。本明細書において「逆潮流可能」な分散電源による電力とは、例えば太陽光発電または風力発電による電力のように再生可能エネルギーに基づく電力であって、例えば現在の日本国におけるように売電が認められている電力である。また、本実施形態においては、例えば燃料電池発電部４０または蓄電池１２のような、逆潮流不可能な分散電源を「第２種の分散電源」と記す。本明細書において「逆潮流不可能」な分散電源による電力とは、例えば燃料電池の発電による電力のようにインフラストラクチャーから供給されるエネルギーに基づく電力であって、例えば現在の日本国におけるように売電が認められていない電力である。本実施形態において、第１種の分散電源は例えば太陽光発電装置または風力発電装置とし、第２種の分散電源は太陽光発電装置および風力発電装置とは異なる発電装置とすることができる。

本実施形態において、電力制御システム１は、少なくとも１つの第１種の分散電源および少なくとも１つの第２種の分散電源を含む。本実施形態においては、太陽光発電部を逆潮流可能な分散電源の代表例として記載し、燃料電池発電部および蓄電池を逆潮流不可能な分散電源の代表例として記載したが、それぞれの分散電源はこれらの例には限定されない。

図１に示すように、電力制御装置１０は、少なくとも１つの第１種の分散電源および少なくとも１つの第２種の分散電源を、まとめて系統連系する。このように、電力制御装置１０が複数の分散電源をまとめて系統連系する際には、電力制御装置１０と電力系統との間に、分電盤２０を配する。

分電盤２０は、サービスブレーカ２１およびブレーカ２２Ａ〜２２Ｅを備えている。サービスブレーカ２１は、複数の分散電源をまとめて系統連系する際に、電力制御装置１０と電力系統との間に配置され、例えば、順潮流の際に、契約した容量を超える電力を遮断する。ブレーカ２２Ａ〜２２Ｅは、分電盤２０から家庭内などの各種の負荷に電力を分岐させる箇所に配置される安全ブレーカである。すなわち、ブレーカ２２Ｂ〜２２Ｅからは、それぞれ、負荷に電力が供給される。これらのブレーカ２２Ａ〜２２Ｅは、家庭の各部屋などの電気器具およびケーブル等の故障によりショートが発生した際および過電流が流れた際などに、電力を遮断する。その他、分電盤２０は、漏電ブレーカなど各種の機能部を備えることもあるが、そのような機能部の詳細についての説明は省略する。

太陽光発電部３１，３２は、太陽光を利用して発電することができる。このため、太陽光発電部３１，３２は、太陽電池発電装置を備えており、太陽光のエネルギーを直接的に電力に変換する。本実施形態において、太陽光発電部３１，３２は、例えば家の屋根などにソーラパネルを設置して、太陽光を利用して発電するような態様を想定している。しかしながら、本発明において、太陽光発電部３１，３２は、太陽光のエネルギーを電力に変換できるものであれば、任意のものを採用することができる。

図１においては、太陽光発電部３１および３２の２つの太陽光発電部を示したが、上述したように、本実施形態において、逆潮流可能な第１種の分散電源は、少なくとも１つの任意の数とすることができる。

図１に示すように、太陽光発電部３１，３２は、電力系統（商用電源）に電力を供給することができる。すなわち、太陽光発電部３１，３２は、系統連系することができる。このようにして、太陽光発電部３１，３２が発電した電力は、逆潮流させて電力系統に売電することができる。

燃料電池発電部４０は、外部から供給された水素および酸素などのガスを電気化学反応させる燃料電池発電装置によって発電を行い、発電した電力を供給することができる。本実施形態において、燃料電池発電部４０は、燃料電池が起動した後は、電力系統からの電力を受けずに稼動する、すなわち自立運転することが可能であってもよい。本実施形態において、燃料電池発電部４０は、自立運転することができるように、改質部など他の機能部も必要に応じて適宜含むものとする。この燃料電池発電部４０は、例えばＳＯＦＣ等とすることができるが、逆潮流不可能な分散電源であって発電可能なものであれば、ＳＯＦＣに限定されない。

燃料電池発電部４０が発電した電力は、電力制御装置１０および分電盤２０を経て、電力を消費する各種の負荷に供給することができる。ここで、各種の負荷とは、電力制御システム１から電力が供給される、ユーザが使用する家電製品などの機器の総称とする。

蓄電池１２は、充電された電力を放電することにより、電力を供給することができる。また、蓄電池１２は、電力系統、太陽光発電部３１，３２または燃料電池発電部４０等から供給される電力を充電することもできる。また、蓄電池１２から放電される電力も、電力制御装置１０および分電盤２０を経て、電力を消費する各種の負荷に供給することができる。一方、太陽光発電部３１，３２および燃料電池発電部４０が発電する電力、ならびに蓄電池１２が放電する電力では、各種の負荷に供給する電力として不足する場合には、当該不足ぶんを電力系統から買電することができる。

図１においては、１つの燃料電池発電部４０および１つの蓄電池１２を示したが、上述したように、本実施形態において、逆潮流不可能な第２種の分散電源は、少なくとも１つの任意の数とすることができる。特に、本実施形態において、第２種の分散電源は、少なくとも１つの蓄電池１２および少なくとも１つの発電部４０を含むようにするのが好適である。

次に、電力制御装置１０について、さらに説明する。

図１に示すように、電力制御装置１０は、制御部１１、蓄電池１２、変圧部１３Ａ〜１３Ｄ、電力変換部１４、およびスイッチ１５〜１８を備えている。

制御部１１は、電力制御装置１０全体を制御および管理するものであり、例えばプロセッサにより構成することができる。本実施形態において、制御部１１が行う制御についてはさらに後述する。

蓄電池１２は、上述した通りである。図１において、電力制御装置１０は、蓄電池１２を含めた、蓄電池内蔵型の電力制御装置として示した。しかしながら、本実施形態において、電力制御装置１０は、装置の外部に設置された蓄電池から給電されるようにしてもよい。

変圧部１３Ａ〜１３Ｄは、入力される直流電力の電圧を昇圧または降圧する昇降圧回路である。図１に示すように、変圧部１３Ａは、太陽光発電部３１と電力変換部１４との間を中継するように接続される。この変圧部１３Ａは、太陽光発電部３１の発電電力を適切な電圧に変圧し、適宜変圧した電力を電力変換部１４に出力する。また、変圧部１３Ｂは、太陽光発電部３２と電力変換部１４との間を中継するように接続される。この変圧部１３Ｂは、太陽光発電部３２の発電電力を適切な電圧に変圧し、適宜変圧した電力を電力変換部１４に出力する。

図１に示すように、電力変換部１４は、変圧部１３Ａと変圧部１３Ｂとの出力をまとめて系統連系することができるように、変圧部１３Ａおよび変圧部１３Ｂの出力をまとめた接続点に一端を接続する。電力変換部１４は、複数の分散電源の直流電力をまとめて系統連系するために、交流に変換する回路である。また、電力変換部１４は、電力系統から供給される交流電力を、例えば蓄電池１２に充電する等のために直流に変換することもできる。

変圧部１３Ｃは、燃料電池発電部４０に接続され、燃料電池発電部４０の発電電力を適切な電圧に変圧して出力する。変圧部１３Ｄは、蓄電池１２に接続され、蓄電池１２に充電される電力を適切な電圧に変圧するとともに、蓄電池１２が放電する電力を適切な電圧に変圧する。また、図１に示すように、変圧部１３Ｃと変圧部１３Ｄとは接続され、燃料電池発電部４０が発電する電力を蓄電池１２に充電することができる。

スイッチ１５は、変圧部１３Ａおよび変圧部１３Ｂの出力をまとめた接続点と、変圧部１３Ｃおよび変圧部１３Ｄの出力をまとめた接続点との間に設けられ、これら２つの接続点間の接続と切断とを切り替える。すなわち、本実施形態において、スイッチ１５は、太陽光発電部３１，３２（第１種の分散電源）ならびに蓄電池１２および燃料電池発電部４０（第２種の分散電源）の発電電力を、まとめて交流に変換する電力変換部１４の前の位置に設けるのが好適である。

スイッチ１５〜１８は、それぞれ、電力の供給ラインの接続と切断とを切り替える。これらスイッチ１５〜１８は、例えば任意のリレースイッチなどで構成することができる。これらのスイッチ１５〜１８は、それぞれ、制御部１１の制御によって接続と切断とを切り替え可能に構成するのが好適である。この場合の制御部１１による制御については、さらに後述する。

スイッチ１５が切断された（オフ）状態においては、太陽光発電部３１，３２の出力のみが電力系統に接続され、燃料電池発電部４０および蓄電池１２の出力は電力系統から切り離される。一方、スイッチ１５が接続された（オン）状態においては、太陽光発電部３１，３２のみならず燃料電池発電部４０および蓄電池１２の出力がまとめて電力系統に接続される。このように、本実施形態において、スイッチ１５は、第２種の分散電源が第１種の分散電源とともに系統へ連系する並列状態と、第２種の分散電源が第１種の分散電源から独立し系統から解列した解列状態とを切り替える。

スイッチ１６は、分散電源の系統連系を切り替えるスイッチ（系統連系リレースイッチ）である。すなわち、スイッチ１６がオンの時は、太陽光発電部３１，３２、燃料電池発電部４０、および蓄電池１２の出力をまとめたものを系統へ並列し、分散電源の出力をまとめて系統連系する。また、スイッチ１６がオフの時は、太陽光発電部３１，３２、燃料電池発電部４０、および蓄電池１２の出力のいずれも系統から解列し、分散電源の出力が系統連系しない。

スイッチ１７は、分散電源が系統連系している際に、電力系統および／または分散電源の出力を負荷に供給するための経路を接続するスイッチ（系統連系バイパススイッチ）である。

スイッチ１８は、分散電源が系統連系していない時に、分散電源の出力を負荷に供給する経路を接続するスイッチ（自立リレースイッチ）である。すなわち、スイッチ１８は、スイッチ１６がオフの時にオンにすることによって、分散電源が系統から解列されている際に、当該分散電源の出力を負荷に供給（自立運転）する。なお、このような自立運転時（スイッチ１６がオフ、かつスイッチ１８がオン）にはスイッチ１７はオフされ、自立運転時以外にはスイッチ１７はオンされている。

図１に示すように、分電盤２０は、さらにセンサ２３を備えている。このセンサ２３は、電力制御装置１０側から分電盤２０を経て系統側に出力される電力、すなわち分散電源の出力をまとめたものが電力系統に逆潮流する電力を検出する。すなわち、センサ２３は、太陽光発電部３１，３２のような第１種の分散電源出力、ならびに蓄電池１２および燃料電池発電部４０のような第２種の分散電源の出力のうち少なくとも一方が、系統に逆潮流していることを検出する。センサ２３は、ＣＴ(Current Transformer)など、任意の電流センサなどにより構成することができる。このようにして、センサ２３が検出した結果は、制御部１１に通知される。したがって、制御部１１は、センサ２３の検出結果を認識することができる。

その他、本実施形態に係る電力制御装置１０は、操作者が操作入力を行うための操作部を備えてもよい。さらに、本実施形態に係る電力制御装置１０は、当該装置による制御内容および各種の通知を表示するための表示部を備えてもよい。これらの操作部および／または表示部は、電力制御装置１０の筐体表面に配置されるようにしてもよいし、電力制御装置１０の外部にリモートコントローラのような端末として配置されるようにしてもよい。

以下、制御部１１の制御について、さらに説明する。

上述したように、本実施形態において、制御部１１は、スイッチ１５〜１８のオン／オフを制御する。図１において、このような制御を行うための制御ラインを破線により示してある。その他、制御部１１は、各分散電源の発電および当該発電の出力なども制御するが、これらの制御の詳細、および制御ラインの図示は省略する。

まず、本実施形態に係る電力制御装置１０の動作の基本的な例を説明する。

本実施形態に係る電力制御装置１０において、スイッチ１６およびスイッチ１７がオンであり、かつ、センサ２３が逆潮流を検出したら、制御部１１は、スイッチ１５がオフになるように制御する。スイッチ１６およびスイッチ１７がオンであり、なおかつ分散電源がまとめて系統へ並列されて系統連系の状態にある場合、蓄電池１２および燃料電池発電部４０のような第２種の分散電源の出力が逆潮流してしまう恐れがある。したがって、逆潮流が検出される状態においては、スイッチ１５をオフにして第２種の分散電源を系統から解列することにより、第２種の分散電源の出力を逆潮流させない。

すなわち、本実施形態において、制御部１１がスイッチ１５を制御することにより、逆潮流しているときは燃料電池発電部４０のような第２種の分散電源が系統から解列され、太陽光発電部３１，３２のような第１種の分散電源の発電電力だけが系統に逆潮流される。また、太陽光発電部３１，３２のような第１種の分散電源の発電電力を系統に逆潮流する際は、制御部１１は、当該第１種の分散電源を系統へ並列するように、スイッチ１６およびスイッチ１７のオン状態を予め維持する。

また、この際、スイッチ１６およびスイッチ１７がオン状態にあるため、第１種の分散電源の発電電力は、ブレーカ２２Ａ〜Ｅを経て負荷にも供給される。

さらに、太陽光発電部３１，３２のような第１種の分散電源の発電電力が系統に逆潮流している際、燃料電池発電部４０および蓄電池１２は系統から解列されている。このため、太陽光発電部３１，３２の出力による逆潮流が発生している最中であっても、燃料電池発電部４０からの出力を逆潮流させることなく燃料電池発電部４０による発電を行い、その出力を蓄電池１２に充電することができる。

つまり、電力制御装置１０は、太陽光発電部３１，３２のような第１種の分散電源と、逆潮流不可能な蓄電池１２および燃料電池発電部４０のような第２種の分散電源とをまとめて系統連携する場合において、非効率な仕様を回避することが出来る。例えば、第２種の分散電源からの逆潮流を防止するために第１種の分散電源からの逆潮流を諦める、あるいは第１種の分散電源から逆潮流している間には燃料電池発電部４０および蓄電池１２を停止させる、という非効率な仕様とせずに済むようになる。

このように、本発明によれば、逆潮流可能な分散電源の出力を逆潮流しながら、逆潮流不可能な分散電源の出力を蓄電池に逆潮流させることなく充電することができる。したがって、本発明によれば、複数の分散電源の出力をまとめて系統連系することが可能な電力制御装置の利便性を、一層高めることができる。

一方、スイッチ１６およびスイッチ１７がオン状態であってもセンサ２３が逆潮を検出していない場合、スイッチ１５をオンにすることができる。スイッチ１６およびスイッチ１７がオン状態でセンサ２３が逆潮を検出していない場合とは、分散電源がいずれも発電していない場合、または分散電源による出力が全て負荷で消費されていて余剰電力が発生していない場合などが想定される。

このように、制御部１１は、第１種の分散電源（太陽光発電部３１，３２）の発電電力が系統に逆潮流していない時、第１種の分散電源の出力および第２種の分散電源（蓄電池１２，燃料電池発電部４０）の出力のうち少なくとも一方を負荷に供給するように制御してもよい。このような場合、制御部１１は、第１種の分散電源の出力および第２種の分散電源の出力のうち少なくとも一方を蓄電池１２に供給し、蓄電池１２を充電することもできる。

また、自立運転時（スイッチ１６およびスイッチ１７が共にオフかつスイッチ１８がオン状態）には分散電源の出力は系統連系していないため、スイッチ１５をオンにすることができる。

このように、制御部１１は、第１種の分散電源（太陽光発電部３１，３２）および第２種の分散電源（蓄電池１２，燃料電池発電部４０）を系統から解列し、第１種の分散電源の出力および第２種の分散電源の出力のうち少なくとも一方を負荷に供給するように制御してもよい。このような場合も、制御部１１は、第１種の分散電源の出力および第２種の分散電源の出力のうち少なくとも一方を蓄電池１２に供給し、蓄電池１２を充電することもできる。

次に、本実施形態に係る電力制御装置１０を実際に使用することを想定した動作の例を説明する。図２は、本実施形態に係る電力制御装置１０の動作の例を説明するフローチャートである。

図２に示す動作が開始する時点は、例えば電力制御装置１０または電力制御システム１の起動時などとすることができる。また、例えば、燃料電池発電部４０をＳＯＦＣなどで構成する場合、燃料電池発電部４０の動作とともに温水が生成されるため、燃料電池発電部４０の起動時または温水の生成開始時を、図２の開始時点としてもよい。

まず、スイッチ１５，１６，および１７がオン状態とされた状態で開始する場合を例に説明を行う。 図２に示す動作が開始すると、制御部１１は、センサ２３が逆潮流を検出しているか否かを判定する（ステップＳ１１）。

ステップＳ１１において逆潮流が検出されないとき、上述のように、制御部１１は、第２種の分散電源（蓄電池１２，燃料電池発電部４０）を系統へ並列していても問題ないため、スイッチ１５，１６，および１７のオン状態を維持する（ステップＳ１２）。そして、制御部１１は、燃料電池発電部４０が発電を開始するように制御する（ステップＳ１３）。この場合、各分散電源の出力は、負荷および蓄電池１２の少なくとも一方に供給されている。

一方、ステップＳ１１において逆潮流が検出された場合、制御部１１は、蓄電池１２が充電可能な状態であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。蓄電池１２が充電可能な状態とは、例えば蓄電池１２が満充電になっておらず、正常に動作している状態などが想定できる。

ステップＳ１４において蓄電池１２が充電可能な状態であれば、制御部１１は、スイッチ１５をオフ状態になるように制御し、第２種の分散電源（蓄電池１２，燃料電池発電部４０）を系統から解列する（ステップＳ１５）。そして、制御部１１は、燃料電池発電部４０が発電を開始するように制御して（ステップＳ１６）、発電された電力が蓄電池１２に充電されるように制御する（ステップＳ１７）。この場合、売電不可能な第２種の分散電源は系統から解列されており、当該第２の分散電源の出力は逆潮流しないこととなる。

一方、ステップＳ１４において蓄電池１２が充電可能な状態でなければ、制御部１１は、太陽光発電部３１，３２の発電を抑制したり、燃料電池発電部４０の発電を抑制するなどの措置により、総合的な発電電力を逆潮流の生じないレベルにまで低下させるように制御する（ステップＳ１８）。蓄電池１２が充電不可能な状態とは、例えば蓄電池１２が既に満充電かそれに近い状態などが想定できる。

以下、ステップＳ１８において講じる措置について、さらに説明する。

図２に示す動作において、ステップＳ１４の時点で蓄電池１２が既に満充電かそれに近い状態であると、蓄電池１２に対する充電は既にできないか、すぐに充電できなくなる。この場合、ステップＳ１１で逆潮流を検出しているため、スイッチ１５をオン状態にして第２種の分散電源を系統連系することはできない。ところが、この場合、蓄電池１２が既に満充電かそれに近い状態であり、蓄電池１２において電力が受け容れ可能ではないため、余程負荷での消費電力が急激に増大しない限り、燃料電池発電部４０の出力を蓄電池１２に充電し続けることは不可能になる。

したがって、このような場合、例えば温水の生成を維持したい等の理由により燃料電池発電部４０の発電を優先させたいならば、制御部１１は、太陽光発電部３１，３２の発電を抑制または停止するように制御する（ステップＳ１８）こととなる。この場合、太陽光発電部３１，３２の発電を抑制または停止することにより、余剰電力（負荷で消費しきれない電力）が減少するため逆潮流自体が無くなり、当然センサ２３による逆潮流が検出されなくなる。その結果、スイッチ１５をオン状態にできるようになることが期待できる。

一方、例えば温水の生成が途切れても太陽光発電部３１，３２の発電を優先させたい場合、制御部１１は、燃料電池発電部４０の発電を抑制または停止するように制御する（ステップＳ１８）。また、ステップＳ１８で講じる措置として、例えば、制御部１１は、太陽光発電部３１，３２および燃料電池発電部４０の出力のバランスを考慮して全体的に制御してもよい。

このように分散電源の発電を抑制する場合、制御部が各分散電源そのものを制御してもよいし、例えば変圧部１３Ａ〜Ｄを制御してもよい。また、このような制御については、利用者の所望に応じて予め制御部１１に制御の内容を規定しておいてもよいし、制御部１１が各種の条件に応じて最も適切な制御をインテリジェントに判断してもよい。

ところで、燃料電池発電部４０が例えばＳＯＦＣなどである場合、常に定格出力を維持する発電を行う方が、発電効率が良好とされている。また、ＳＯＦＣのように燃料電池発電部４０の動作とともに温水が生成される場合、燃料電池発電部４０の発電を抑制または停止するのは、本来生成できたはずの温水の供給量または熱量を低減させることになる。このような場合、燃料電池発電部４０の発電によるメリットを効率的に活用できないことになる。したがって、蓄電池１２に充電できない状況は、可能な限り回避することが望ましい。

以下、ステップＳ１４において蓄電池１２に充電できない状況を極力回避するための策について説明する。

ステップＳ１４において蓄電池１２に充電できない状況を極力回避するために、本実施形態において、制御部１１は、蓄電池１２の充放電のタイミングおよび量などを制御することができる。

例えば、家庭内で負荷に供給することが望まれる電力および／または供給が望まれる温水のタイミングおよび供給量は、例えば過去の履歴などから、制御部１１において、ある程度予測可能である場合もある。また、利用者によっては、この先の必要性が見込まれる電力および／または温水の見通しがある程度決まっていることも考えられ、このような場合には、予め電力制御装置１０に設定可能にするニーズも考えられる。

したがって、燃料電池発電部４０の発電のスケジュールが決まっている場合、またはある程度予測できる場合、制御部１１は、このようなスケジュールに基づいて、蓄電池１２の充電を予め抑制するように制御することができる。また、蓄電池１２の充電を抑制するのでは不十分な場合には、制御部１１は、燃料電池発電部４０の発電スケジュールに基づいて、蓄電池１２に充電してある電力を放電する制御を行うこともできる。すなわち、本実施形態において、制御部１１は、燃料電池発電部４０の発電予定に基づいて、蓄電池１２の蓄電を制御してもよい。さらに、燃料電池発電部４０の発電のスケジュールが決まっている場合、またはある程度予測できる場合、制御部１１は、このようなスケジュールに基づいて、蓄電池１２が負荷に供給する電力を適宜制御してもよい。

一方、蓄電池１２の充放電のスケジュールによって蓄電池１２に対する充電の可否が前もってある程度把握できる場合、制御部１１は、このようなスケジュールに基づいて燃料電池発電部４０の発電を抑制または停止するなどの制御を行うこともできる。すなわち、制御部１１は、蓄電池１２の蓄電予定に基づいて燃料電池発電部４０の発電を制御してもよい。また、制御部１１は、蓄電池１２の蓄電量に基づいて燃料電池発電部４０の発電を制御してもよい。ここで、制御部１１は、蓄電池１２の現在の蓄電量に基づいて燃料電池発電部４０の発電を制御してもよいし、過去の蓄電量の履歴または先の蓄電量の予測に基づいて燃料電池発電部４０の発電を制御してもよい。さらに、制御部１１は、例えば、燃料電池発電部４０の発電予定、蓄電池１２の蓄電予定、および蓄電池１２の蓄電量のうち少なくとも１つなど、各種の条件に基づいて、蓄電池１２が負荷に供給する電力を制御してもよい。

また、制御部１１は、例えば、燃料電池発電部４０の発電予定、蓄電池１２の蓄電予定、および蓄電池１２の蓄電量のうち少なくとも１つなど、各種の条件に基づいて、分散電源の少なくも１つが発電する電力および／または負荷に供給する電力を制御してもよい。このように、本実施形態によれば、各分散電源の発電、蓄電池の充放電、各分散電源の少なくとも１つが負荷に供給する電力、電力系統への売電、および電力系統からの買電などを、インテリジェントに制御することができる。

次に、上述した実施形態の変形例について説明する。

図３は、本発明の実施形態に係る電力制御システムの変形例を概略的に示す機能ブロック図である。以下、図３に示す電力制御システム２が図１で説明した電力制御システム１と異なる点を中心に説明し、同じ内容になる説明は適宜省略する。

図１における変圧部１３Ｃは、図３においては電力変換部１９としてある。この電力変換部１９は、燃料電池発電部４０から出力される交流の電力を直流に変換する。また、図３においては、分電盤２０において負荷に供給される電力が入力される位置に、センサ２４が設けてある。このセンサ２４は、燃料電池発電部４０に接続されている。

現在、燃料電池発電システムは、負荷に対して交流の電力を直接供給できるように、発電システムの内部にインバータを備えているものがある。このような燃料電池発電システムは、発電された直流電力がシステム内部で交流に変換されて出力される。したがって、このような燃料電池発電部を本発明の電力制御システムに採用する場合、当該燃料電池発電部の交流の出力に対応する必要がある。

そのような場合、図３に示すように、分散電源として燃料電池発電部４０が供給する交流の電力を受け入れ可能にするために、電力変換装置１０が電力変換部１９を備えるようにするのが好適である。図３に示す電力変換装置１０によれば、すでに燃料電池発電システムを導入している家庭においても、そのような発電システムを流用しつつ、本発明に係る電力制御システムを導入することができる。このように、本発明の実施形態の変形例に係る構成によれば、より汎用性の高い電力制御システムを実現できる。

また、上述したような従来型のインバータを備えた燃料電池発電システムは、ＣＴのような電流センサを備えるものがある。このような電流センサを備えた燃料電池発電システムは、電流センサが負荷に対する順潮流の電流を検出している場合にのみ発電する仕様になっていることがある。このような仕様の燃料電池発電部を本発明の電力制御システムに採用する場合、電流センサを図３に示すセンサ２４として設置し、センサ２４の検出結果を燃料電池発電部４０に通知することができる。

このような構成によれば、家庭内において負荷が電力を消費していれば、センサ２４は負荷に対する順潮流の電流を検出することになるため、燃料電池発電部４０の発電が可能になる。一般的な家庭であればいくつもの電気製品が存在し、その家庭で人間が生活していれば、各電気製品の待機電力や、例えば冷蔵庫など常時稼働している電気製品の電力が必要であるため、常に負荷が存在することになる。したがって、センサ２４は常に負荷に対する順潮流の電流を検出するため、燃料電池発電部４０の発電は常時可能になる。

一方、図３に示す構成に対し、図１において説明した電力制御システム１によれば、インバータ付の燃料電池発電システムを導入していない家庭が、本発明の電力制御システムを導入する場合に、インバータなしの燃料電池発電部を採用することができる。この場合、電力の変換を行う回数を低減することができるため、発電の効率を高めることが期待できる。

以上、本実施形態に係る電力制御装置、および当該電力制御装置を含む電力制御システムについて説明したが、本発明は、上述したような電力制御装置における電力制御方法として実施することもできる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせて実施することもできる。

上述した実施形態においては、逆潮流可能な第１種の分散電源が太陽光発電部３１，３２である場合について説明した。しかしながら、本発明において、第１種の分散電源は、太陽光発電部３１，３２に限定されるものではなく、逆潮流可能なものであれば、例えば風力発電など、太陽光発電以外の発電を行う分散電源を採用することもできる。

また、上述した電力制御システムにおいて、電力制御装置１０と、分電盤２０との間に、電力制御装置１０専用の分電盤を更に設けるようにしてもよい。このように、専用の分電盤を設けることで、電力制御装置１０が故障したり修理したりした際のメンテナンスに資するため有利である。

上述した実施形態においては、分散電源の出力を直流の電源としてまとめて系統連系する電力制御装置について説明した。しかしながら、本発明は分散電源の出力を直流の電源とするもののみに限定されるものではなく、交流の電源を採用することもできる。

１ 電力制御システム
１０ 電力制御装置
１１ 制御部
１２ 蓄電池
１３Ａ〜１３Ｄ 変圧部
１４，１９ 電力変換部
１５〜１８ スイッチ
２０ 分電盤
２１ サービスブレーカ
２２Ａ〜２２Ｅ ブレーカ
２３，２４ センサ
３１，３２ 太陽光発電部
４０ 燃料電池発電部

Claims (11)

1. 少なくとも１つの第１種の分散電源ならびに、少なくとも１つの蓄電池および少なくとも１つの発電部を含む第２種の分散電源をまとめて系統連系することができる電力制御装置であって、
   前記第２種の分散電源が前記第１種の分散電源とともに系統へ連系する並列状態と、前記第２種の分散電源が前記第１種の分散電源から独立し系統から解列した解列状態とを切り替えるスイッチと、
   逆潮流が生じている際は、前記スイッチを前記解列状態とする制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記蓄電池の充放電の予測または前記発電部の発電の予測に基づいて、前記解列状態時に、前記蓄電池が充電可能になるように制御する電力制御装置。
2. 前記制御部は、過去の履歴に基づいて、前記蓄電池の充放電または前記発電部の発電を予測する、請求項１に記載の電力制御装置。
3. 前記スイッチは、前記第１種の分散電源および前記第２種の分散電源の発電電力をまとめて交流に変換する前の位置に設けられる、請求項１または２に記載の電力制御装置。
4. 前記第１種の分散電源の出力および前記第２種の分散電源の出力のうち少なくとも一方が系統に逆潮流していることを検出するセンサを備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の電力制御装置。
5. 前記第１種の分散電源は逆潮流可能であり、前記第２種の分散電源は逆潮流不可能である、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力制御装置。
6. 前記第１種の分散電源は太陽光発電装置または風力発電装置であり、前記第２種の分散電源は太陽光発電装置および風力発電装置とは異なる発電装置である、請求項１から５のいずれか一項に記載の電力制御装置。
7. 前記制御部は、前記第１種の分散電源の発電電力が系統に逆潮流している際、前記発電部の発電電力を前記蓄電池に蓄電するように制御する、請求項１から６のいずれか一項に記載の電力制御装置。
8. 前記制御部は、前記発電部の発電予定、前記蓄電池の蓄電予定、および前記蓄電池の蓄電量のうち少なくとも１つに基づいて、前記蓄電池の蓄電を制御する、請求項１から７のいずれか一項に記載の電力制御装置。
9. 前記制御部は、前記発電部の発電予定、前記蓄電池の蓄電予定、および当該蓄電池の蓄電量のうち少なくとも１つに基づいて、負荷に供給する電力を制御する、請求項１から７のいずれか一項に記載の電力制御装置。
10. 少なくとも１つの第１種の分散電源ならびに、少なくとも１つの蓄電池および少なくとも１つの発電部を含む第２種の分散電源をまとめて系統連系する電力制御方法であって、
    逆潮流の発生を検出するステップと、
    逆潮流が生じていないときには前記第２種の分散電源を前記第１種の分散電源とともに系統へ連系させ、逆潮流が生じているときには前記第２種の分散電源を前記第１種の分散電源から独立させ系統から解列させるように切り替えるステップと、
    前記蓄電池の充放電の予測または前記発電部の発電の予測に基づいて、前記解列状態時に、前記蓄電池が充電可能になるように制御するステップと、を有する電力制御方法。
11. 少なくとも１つの第１種の分散電源と、
    少なくとも１つの蓄電池および少なくとも１つの発電部を含む第２種の分散電源と、
    前記第１種の分散電源および前記第２種の分散電源をまとめて系統連系することができる電力制御装置と、
    を含む電力制御システムであって、
    前記電力制御装置は、逆潮流が生じていないときには前記第２種の分散電源を前記第１種の分散電源とともに系統へ連系させ、逆潮流が生じているときには前記第２種の分散電源を前記第１種の分散電源から独立させ系統から解列させるように切り替え、前記蓄電池の充放電の予測または前記発電部の発電の予測に基づいて、前記解列状態時に、前記蓄電池が充電可能になるように制御する
    ことを特徴とする、電力制御システム。

Images