JP6182032B2 - エネルギマネジメントシステム - Google Patents

Description

この発明は、自然エネルギによって発電した電力を負荷に供給したり、余分な電力を蓄電池に充電したり、該蓄電池を放電して負荷に電力を供給したりするエネルギマネジメントシステムに関する。

近年、太陽光等の自然エネルギを用いた小規模な発電装置（発電手段）を住宅毎に設けて、この発電装置で発電した電力を住宅の家電負荷に供給する電力供給システムが着目されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１の電力供給システムは、太陽電池パネルと、この太陽電池パネルから出力される直流電力を交流電力に変換するＰＶパワーコンディショナ（発電用パワーコンディショナ）と、ＰＶパワーコンディショナからの電力を蓄電する蓄電池と、蓄電池の直流電力を交流電力に変換して出力したり交流電力を直流電力に変換して蓄電池に充電させたりする蓄電パワーコンディショナと、外部の電力系統やＰＶパワーコンディショナや蓄電パワーコンディショナから出力される交流電力を各家電負荷へ供給するための分電盤、ＰＶパワーコンディショナ及び蓄電パワーコンディショナを制御する制御装置を備えている。

この制御装置は、ＰＶパワーコンディショナ及び蓄電パワーコンディショナを制御することにより、ＰＶパワーコンディショナから出力される交流電力の余分な電力を蓄電池に充電したり、ＰＶパワーコンディショナから出力される交流電力だけでは負荷に供給する電力が足りないときに蓄電池を放電させたり、外部の電力系統へ逆潮流させたりするものである。尚、蓄電パワーコンディショナは、家庭負荷による消費電力から太陽電池の発電出力を差し引いた余剰電力を検知し、蓄電池に対する充放電制御を行うものである。

また、電力供給システムには、商用交流電源と系統連系して運転する連系運転モードと、停電時に太陽電池等からの電力で家電負荷を運転する自立運転モードを有しているものも知られている（例えば、特許文献２，３参照）。

特開２０１０−１６３７４４号公報 特開２０１０−２５９１７０号公報 特開２００１−１２４８１４号公報

しかしながら、ＰＶパワーコンディショナから蓄電池や家電負荷等に供給される電圧波形の歪が設定した値以上になると、負荷に定格電圧以上の電圧が印加されてしまう不具合があるので、ＰＶパワーコンディショナ（発電用パワーコンディショナ）の動作を停止させるようにしていた。このため、自然エネルギを利用した発電装置で発電される電力を負荷に安定して連続的に供給できないという問題があった。

また、自然エネルギを利用した発電装置を系統電力網と分離して使用する場合、この発電装置と系統電力網との連系を図る必要がないので、連系のための特別の回路を必要としない。しかし、この場合でも、ＰＶパワーコンディショナから家電負荷に供給される電圧波形の歪みが所定値を超えると、ＰＶパワーコンディショナの動作が停止されるので、発電装置で発電される電力を負荷に安定して連続的に供給できないと言う問題がある。

そこで、この発明は、系統電力網との連系を図る特定の回路を必要とせずに自然エネルギを利用した発電装置で発電される電力を利用できると共に、自然エネルギを利用した発電装置で発電される電力を負荷に安定して連続的に供給できるエネルギマネジメントシステムを提供することにある。

この目的を達成するため、この発明は、自然エネルギによって発電する発電手段と、蓄電池と、前記発電手段から出力される直流電力を交流電力に変換して出力する発電用パワーコンディショナと、この発電用パワーコンディショナから出力される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に充電させたり該蓄電池から出力される直流電力を交流電力に変換して前記屋内分電盤の主幹へ出力したりする蓄電パワーコンディショナとを備えたエネルギマネジメントシステムであって、発電用パワーコンディショナは、前記発電手段から出力される電力の電圧を所定の電圧で所定の波数に変換するインバータと、前記インバータから出力される交流電力の交流電圧から歪みを除去する歪み除去手段又は歪み抑制手段を備え、前記歪み除去手段または歪み抑制手段を介して出力される交流電力は系統電力網から分離された主幹線に供給可能に設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、系統電力網との連系を図る特定の回路を必要とせずに自然エネルギを利用した発電装置で発電される電力を利用できると共に、自然エネルギを利用した発電装置で発電される電力を負荷に安定して連続的に供給できる。

この発明に係る第１実施例のエネルギマネジメントシステムの主要部の配置関係を概略的に示した説明図である。 図１に示すエネルギマネジメントシステムの構成を示すブロック図である。 図１のエネルギマネジメントの制御系の構成を示したブロック図である。 第２実施例のエネルギマネジメントの制御系の構成を示したブロック図である。 第３実施例のエネルギマネジメントの制御系の構成を示したブロック図である。 交流電圧波形と基準波形とを示したグラフである。 第４実施例のエネルギマネジメントの制御系の構成を示したブロック図である。 第５実施例のエネルギマネジメントシステムの主要部の配置関係を概略的に示した説明図である。 切替開閉器及び自立用分電盤を屋内に設けた場合の説明図である。 第５実施例の切替開閉器及び自立用分電盤を屋内に設けた場合の説明図である。

以下、この発明に係るエネルギマネジメントシステムの実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。

［第１実施例］
図１に示すエネルギマネジメントシステムＳは、太陽光発電システム１０と、分電盤（屋内分電盤）２０と、蓄電システム４０と、電力測定装置（測定装置）６０と、集計管理装置（コントローラ）１００とを備えている。

この太陽光発電システム１０は、戸建て住宅などの建物Ｈに配置されて、発電した電力を負荷（家電負荷）に供給したりするシステムである。

まず、この建物Ｈについて説明すると、この建物Ｈは、系統電力から電力の供給を受けるための電力網としての系統電力網Ｅに接続されている。

この系統電力網（系統電力）Ｅと建物Ｈに配線された主幹２０ａとが図示しない第１,第２電力量メータを介して繋がっており、主幹２０ａは図２に示すように分電盤（屋内分電盤）２０の主幹線２０Ａに繋がっている。

第１電力量メータ(図示せず)は、系統電力網Ｅから建物Ｈへ流れる電力量を計測し、第２電力量メータ(図示せず)は、建物Ｈから系統電力網Ｅへ流れる電力量を計測する。すなわち、第１電力量メータは買電した電力量を積算し、第２電力量メータは売電した電力量を積算していく。

分電盤２０内には、主幹線２０Ａに流れる電流を検出するカレントトランスである電流センサ３１が設けられている。この分電盤２０の近傍には、図１に示したように、電力測定装置６０とシステムコントローラ２００とが設置されている。

また、分電盤２０内には、図２に示すように主幹線２０Ｂが設けられており、この主幹線２０Ｂには分岐幹２０ｂ…が繋がっている。

分岐幹２０ｂ…は、建物Ｈの各部屋の天井裏に設けたジョイントボックス２１…に繋がっており、このジョイントボックス２１から複数の給電線(図示せず)が引き出されて部屋などに設けた各コンセント２２…に繋がっている。各コンセント２２に家電負荷(図示せず)を接続することにより、この家電負荷に電力が供給されることになる。

太陽光発電システム１０は、分散型の発電装置としての太陽光発電装置（発電手段）１１と、ＰＶパワーコンディショナ（発電用パワーコンディショナ）１２とを備えている。

この太陽光発電装置１１は、自然エネルギである太陽光エネルギを直接電力に変換して発電を行う装置である。

ＰＶパワーコンディショナ１２は、太陽光発電装置１１が発電した直流電力を交流電力に変換して出力するものである。このＰＶパワーコンディショナ１２は、図３に示したように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａと、インバータ１２ｂと、歪み除去手段１２ｃを有する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａは、太陽光発電装置１１からの直流電力の電圧を昇圧して、昇圧した直流電力を出力する。また、インバータ１２ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａから出力される直流電力の直流電圧を商用電圧と同じ電圧で同じ周波数の電圧・周波数の交流電圧にして出力する。更に、歪み除去手段１２ｃの出力側には給電線１５，１８が接続されている。この歪み除去手段１２ｃは、インバータ１２ｂから給電線１５，１８に出力される交流電圧の歪みを除去する。例えば、歪み除去手段１２ｃにはローパスフィルタが用いられる。このローパスフィルタは、インバータ１２ｂから出力される交流電力の交流電圧から歪みである高周波成分を除去する。

また、ＰＶパワーコンディショナ１２は、給電線１８によって蓄電池４１に繋がっており、停電時にＰＶパワーコンディショナ１２からの交流電力を蓄電池４１に供給することができるようになっている。蓄電池４１に交流電力を供給する替わりに、所定の部屋に設けた非常時用コンセント１３を設け、停電時に非常時用コンセント１３に給電線１７を介して交流電力を供給するようにしてもよい。

蓄電システム４０は、蓄電池４１と、ＰＶパワーコンディショナ１２から出力される交流電力を直流電力に変換して蓄電池４１を充電したり蓄電池４１の直流電力を交流電力に変換して出力したり、系統電力網Ｅの交流電力を直流電力に変換したりする蓄電パワーコンディショナ４２と、システムコントローラ２００とを備えている。

蓄電パワーコンディショナ４２は、システムコントローラ２００から出力される制御信号や電流センサ３１,７１（後述する）から出力される検出信号に基づいて、蓄電池４１の直流電力を交流電力に変換して後述する給電線５６から出力したり、給電線Ｌ２から出力したりする。システムコントローラ２００は、説明の便宜上、図２において省略してある。

蓄電パワーコンディショナ４２は、蓄電池４１を内蔵した筐体４３内に設けられている。

太陽光発電装置１１と、ＰＶパワーコンディショナ１２と、蓄電池４１と、蓄電パワーコンディショナ４２とが屋外に設けられている。また、分電盤（屋外分電盤）５０が屋外に設けられている。この分電盤５０には、図２に示すように、切替開閉器５１と、自立用分電盤１５２と、端子台１５３と、遮断器１５５とが設けられている。

この切替開閉器５１は、可動接点である切片５１Ａにより開閉接続される端子５１ａ、５１ｂを有する。そして、端子５１ｂには、ＰＶパワーコンディショナ１２のインバータ１２ｂの出力側が給電線１５を介して接続されている。

また、端子台１５３の一方の端子(図示せず)には、分電盤２０の主幹線２０Ａに接続された給電線５７が繋がっている。また、端子台１５３の一方の端子は連結線５８により遮断器１５５の端子(図示せず)に繋がっている。この遮断器１５５の一方の端子は給電線５９により分電盤２０の主幹線２０Ｂに繋がっている。

切替開閉器５１の端子５１ａが端子台１５３の他方の端子(図示せず)に給電線Ｌ１によって繋がっており、切替開閉器５１の端子５１ｂが給電線Ｌ２によって蓄電パワーコンディショナ４２に繋がっている。また、遮断器１５５の他方の端子(図示せず)は給電線５６により蓄電パワーコンディショナ４２に繋がっている。

切替開閉器５１の切片５１Ａは、自立用分電盤１５２の主幹線１５２Ａに繋がっており、主幹線１５２Ａには分岐線１５２Ｂ,１５２Ｂが繋がっている。分岐線１５２Ｂ,１５２Ｂは屋内配線５４,５５により建物Ｈの所定の部屋（例えばリビングダイニングキッチン）のジョイントボックス２３,２３に繋がり、このジョイントボックス２３,２３と所定の部屋のコンセント２４とが給電線により接続されている。

これにより、太陽光発電装置１１が発電していて、インバータ１２ｂから交流電力が出力されている場合において、切替開閉器５１の切片５１Ａが端子５１ｂに接続されると、太陽光発電装置１１で発電された電力が所定の部屋のコンセント２４に接続される家電負荷に供給されるようになっている。

一方、蓄電パワーコンディショナ４２から出力される交流電力は、給電線Ｌ２,切替開閉器５１の端子５１ｂ,切片５１Ａ,自立用分電盤１５２の主幹線１５２Ａ,分岐線１５２Ｂ,１５２Ｂ,屋内配線５４,５５及びジョイントボックス２３,２３を介して各コンセント２４に供給できるようになっている。

また、蓄電パワーコンディショナ４２から出力される交流電力は、給電線５６，遮断器１５５、給電線５９を介して主幹線２０Ｂに供給可能に設けられている。

蓄電池４１や蓄電パワーコンディショナ４２が故障した場合、切替開閉器５１の切片５１Ａを端子５１ａに切り替えることにより、系統電力網Ｅからの電力をジョイントボックス２３,２３の各コンセント２４へ供給するようになっている。この切り替えは、手動で行うようになっている。

給電線１５の一部１５Ａは、分電盤２０内に引き込まれ、この一部１５Ａにはカレントトランスである電流センサ７０,７１が設けられている。電流センサ７０,７１はＰＶパワーコンディショナ１２から出力される電流を検出する。なお、電流センサ７０,７１が取り付けられる給電線１５の一部１５Ａは一層のシースに覆われた線にされ、この部分に電流センサ７０,７１が取り付けられる。このため、電流センサ７０,７１は分電盤２０内に設ける必要がある。他の電流センサ３１も同様である。

電流センサ７０（第２電流センサ）はシステムコントローラ２００用のセンサであり、電流センサ７１（第１電流センサ）は電力測定装置６０用のセンサである。

システムコントローラ２００は、電流センサ３１,７０が検出する検出信号や室内リモコン装置２１０からの操作信号などに基づいて蓄電パワーコンディショナ４２を制御する。

電力測定装置６０は、電流センサ７１が検出する検出信号に基づいて、太陽光発電システム１０から出力される電力量を測定し、この測定した測定データが集計管理装置１００へ無線で送信する。

集計管理装置１００は、送信されてきた測定データに基づいて太陽光発電システム１０が発電している現時点の電力や積算した電力量などを図示しない表示装置に表示したりするものである。

また、集計管理装置１００は、ルータ１０１を介してインターネットなどの外部の通信網に繋がっており、外部のサーバ(図示せず)との間で、計測値などのデータの送受信などを行うことができるようになっている。

この実施例のエネルギマネジメントシステムＳでは、屋外に分電盤５０を設置し、この分電盤５０とＰＶパワーコンディショナ１２とを繋げた給電線１５の一部１５Ａを屋内に設けた分電盤２０内に引き込み、その一部１５Ａに電流センサ７０,７１を設けたものであるから、分電盤２０の近傍に設けたシステムコントローラ２００及び電力測定装置６０と電流センサ７０,７１との離間距離は短く、電流センサ７１から電力測定装置６０まで引き出す信号線の長さや、電流センサ７０からシステムコントローラ２００まで引き出す信号線の長さを短く（例えば１.５ｍ以下に）設定することができる。
［動 作］
次に、上記のように構成されるエネルギマネジメントシステムＳの動作について簡単に説明する。

日中の場合、太陽光発電システム１０の太陽光発電装置１１によって発電された直流電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａを介して昇圧されて、インバータ１２ｂに入力される。このインバータ１２ｂは、入力される直流電力を１００Ｖの定電圧で定周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の交流電力に変換して出力する。

そして、このインバータ１２ｂから出力される交流電力は歪み除去手段１２ｃに入力される。この歪み除去手段１２ｃは、入力される交流電力の交流電圧の歪みである高周波成分を除去して出力する。

この歪み除去手段１２ｃから出力される交流電力は、給電線１５およびジョイントボックス２３,２３と所定の部屋のコンセント２４を介して複数のコンセント２４に供給され、コンセント２４に接続されている家電負荷(図示せず)に供給される。

一方、系統電力網Ｅからの交流電力は、給電線５７，連結線５８，給電線５９を介して主幹線２０Ｂに供給される。また、停電時等には蓄電パワーコンディショナ４２が作動して自律運転する。この自律運転時に蓄電パワーコンディショナ４２から出力される交流電力は、給電線５６，遮断器１５５、給電線５９を介して主幹線２０Ｂに供給される。この主幹線２０Ｂに供給された交流電力は、主幹線２０Ｂの分岐幹２０ｂからジョイントボックス２１を介してコンセント２２へ供給され、コンセント２２に接続されている家電負荷(図示せず)に供給される。

また、系統電力網Ｅから分電盤５０の連結線５８へ供給された電力は、遮断器１５５，給電線５６を介して蓄電パワーコンディショナ４２へ供給され、蓄電パワーコンディショナ４２は余った電力を蓄電池４１に充電したりする。この蓄電池４１への充電は、システムコントローラ２００が室内リモコン装置２１０の操作や電流センサ７０の検出信号に基づいて行う。

電力測定装置６０は、電流センサ７１が検出する電流からＰＶパワーコンディショナ１２が出力する電力、すなわち太陽光発電装置１１が発電する電力を測定し、この測定結果を集計管理装置１００へ送信する。この集計管理装置１００は、送信されたデータに基づいて太陽光発電システム１０が発電している現時点の電力や積算した電力量などを、図示しない表示装置に表示させる。

このように、分電盤５０や蓄電池４１を屋外に設けなければならない場合であっても、給電線１５の一部１５Ａを分電盤２０内に引き込み、その一部１５Ａに電流センサ７１を設けたものであるから、電流センサ７１から電力測定装置６０まで引き出す信号線の長さを短く（例えば１.５ｍ以下に）設定することができ、このため、電流センサ７１が検出した検出信号を通信手段を設けなくても電力測定装置６０へ入力することができ、太陽光発電システム１０が発電している電力を表示装置に表示させることが可能となる。

すなわち、リフォームにより蓄電システム４０を増築し、太陽光発電システム１０が発電した電力を見えるようにする場合であって、分電盤５０や蓄電池４１を屋外に設けなければならないときでも、通信手段を設けなくても太陽光発電システム１０が発電している電力を表示装置に表示させることが可能となる。

夜間の場合、蓄電池４１に充電した電力を蓄電パワーコンディショナ４２によって交流電力に変換し、この交流電力を給電線５６と給電線Ｌ２とから出力すれば、交流電力は分電盤５０の遮断器１５５及び給電線５９を介して分電盤２０の主幹線２０Ｂと、切替開閉器５１を介して自立用分電盤１５２の主幹線１５２Ａとに供給される。この主幹線２０Ｂに供給される交流電力は、さらに分電盤２０の分岐幹２０ｂからジョイントボックス２１を介してコンセント２２へ供給され、各コンセント２２に接続されている家電負荷(図示せず)に供給される。一方、主幹線１５２Ａに供給される交流電力は、自立用分電盤１５２の分岐線１５２Ｂとからジョイントボックス２３を介してコンセント２４へ供給され、コンセント２４に接続されている家電負荷(図示せず)に供給される。

昼間において、停電が発生した場合、システムコントローラ２００は、蓄電パワーコンディショナ４２を制御して、蓄電池４１の直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を給電線Ｌ２のみから出力させる。

この給電線Ｌ２から出力される交流電力は、分電盤５０の切替開閉器５１,自立用分電盤１５２,屋内配線５４,５５及びジョイントボックス２３を介して各コンセント２４へ供給され、各コンセント２４に接続された家電負荷(図示せず)に供給される。

コンセント２４は例えばリビングダイニングキッチンの部屋だけに設けられたものであり、そのコンセント２４の数も必要最小限に設定されているので、コンセント２４に接続されている家電負荷(図示せず)に蓄電パワーコンディショナ４２から交流電力を例えば２４時間供給することが可能となる。

また、昼間に太陽光発電装置１１が発電していて、ＰＶパワーコンディショナ１２の歪み除去手段１２ｃから出力される交流電力が家電負荷に使用されていない場合や、家電負荷に使用される交流電力の量が少ない場合には、余剰電力が生じる。この余剰の交流電力は、歪み除去手段１２ｃを介して給電線１８に出力される。この余剰の交流電力は、給電線１８を介して蓄電パワーコンディショナ４２に入力され、蓄電パワーコンディショナ４２により蓄電池４１に充電される。この蓄電パワーコンディショナ４２に入力される交流電力は、歪み除去手段１２ｃを介して歪みである高周波成分が除去されているので、電力供給システムが自立運転モードになっても、太陽発電装置（太陽電池）１１から蓄電池４１に供給される電圧波形が安定している。このため、自立運転モードのときでも、ＰＶパワーコンディショナ１２の動作が停止されてしまうことなく、自然エネルギを利用した発電手段からの電力を発電用パワーコンディショナを介して家電負荷に確実に供給できる。例えば、家電負荷が蓄電池の場合には、昼間の余剰電力を蓄電池４１に確実に充電できる。

また、太陽光発電装置（太陽電池）１１の自立運転時に、太陽光発電装置１１からの出力電圧の振動が大きい場合でも、インバータ１２ｂからは定電圧で定周波数の交流電圧が出力されることにより、蓄電池４１に太陽光発電装置１１に電力が充電されない事を防止できる。更に、既に設置している太陽光発電装置１１からなる太陽電池システムに他の太陽光発電装置を更に追加設置した際にも、太陽光発電装置（太陽電池）１１の自立運転時に、ＰＶパワーコンディショナ１２からの出力電圧のゼロクロス点の近辺の電圧振動が大きくなったり、出力電圧の振動が大きくなったりすることが無いので、蓄電池４１に太陽光発電装置（太陽電池）１１の電力が充電されない事を防止できる。

蓄電池４１や蓄電パワーコンディショナ４２が故障した場合、切替開閉器５１の切片５１Ａを端子５１ａに切り替える。これにより、系統電力網Ｅからの電力が給電線５７,分電盤５０の端子台１５３, 給電線Ｌ１,切替開閉器５１の端子５１ａ及び切片５１Ａ,自立用分電盤１５２の主幹線１５２Ａを介してジョイントボックス２３,２３の各コンセント２４へ供給される。すなわち、所定の部屋に系統電力を供給することができる。
［第２実施例］
図４は、第２実施例のエネルギマネジメントシステムの構成を示したものである。この第２実施例では、自然エネルギを利用した交流発電装置（発電手段）８０で発電した交流電力をＰＶパワーコンディショナ（発電用パワーコンディショナ）１２Ａで定電圧で定周波数の交流電力に変換するようにした例を示したものである。この交流発電装置８０としては、風力を利用した小規模の風力発電装置や、水力を利用した小規模の水力発電装置等がある。

ＰＶパワーコンディショナ１２Ａは、ＡＣ／ＤＣコンバータ８１，ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａ，インバータ１２ｂ、歪み除去手段１２ｃを有する。

このＡＣ／ＤＣコンバータ８１は、交流発電装置８０から入力される交流電力を直流電力に変換して、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａに入力する。このＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａは、入力される直流電力の電圧を昇圧して、昇圧した電圧の直流電力をインバータ１２ｂに入力する。このインバータ１２ｂは、入力される直流電力を定電圧で定周波数の交流電力に変換して、変換した交流電力を歪み除去手段１２ｃに入力する。この歪み除去手段１２ｃは、入力される交流電力の交流電圧から歪みである高周波成分を除去して出力する。

この歪み除去手段１２ｃから出力される交流電力は、給電線１５や給電線１８に出力されて、実施例１と同様に家電負荷に供給される。
［第３実施例］
図５は、第３実施例のエネルギマネジメントシステムＳの構成を示す。この第３実施例では、ＰＶパワーコンディショナ（発電用パワーコンディショナ）１２Ｂのインバータ１２ｂから出力される交流電圧の歪みを除去する歪み抑制手段１２ｄを上述した実施例の歪み除去手段１２ｃに代えて有する。

この歪み抑制手段１２ｄは、インバータ１２ｂから出力される交流電力の電圧波形の歪を検出する歪み検出回路３００と、歪み検出回路３００で検出された歪みに基づいてインバータ１２ｂを制御する制御回路３１０を有する。

この歪み検出回路３００は、電圧波形検出回路３０１と、基準波形生成回路３０２と、比較回路３０３を有する。この電圧波形検出回路３０１は、インバータ１２ｂから出力される交流電力の交流電圧の波形を検出する。基準波形生成回路３０２は、系統電力網Ｅの交流電圧に同期した基準となる正弦波の基準波形を生成する。比較回路３０３は、基準波形生成回路３０２が生成した基準波形と電圧波形検出回路３０１が検出した検出電圧波形とを比較することにより、インバータ１２ｂから出力される電圧波形の歪みを検出して、この歪み電圧を歪み検出信号として出力する。この歪み検出信号は制御回路３１０に入力される。

制御回路３１０は、入力される歪み検出信号から、歪検出回路３００が検出した歪電圧が設定されている設定電圧である図６の閾値Ｖｋを越えないようにインバータ１２ｂを制御する。尚、閾値Ｖｋは任意に設定変更できるようになっている。

次に、歪検出回路３００や制御回路３１０の動作について説明する。

電圧波形検出回路３０１は、インバータ１２ｂから出力される交流電力の交流電圧波形を検出する。一方、基準波形生成回路３０２は、系統電力網Ｅの交流電圧に同期した基準となる交流電圧の基準波形（正弦波波形）を生成する。

比較回路３０３は、電圧波形検出回路３０１が検出した交流電圧波形と、基準波形生成回路３０２が生成した基準波形とを比較していく。例えば、図６の電圧波形検出回路３０１が検出した交流電圧波形を図７のＶｈａとし、図６の基準波形生成回路３０２が生成した基準波形を図７のＶｆとすると、基準波形Ｖｆと交流電圧波形Ｖｈａとの差が最大となる最大電圧差Ｖｓを歪電圧として検出する。

制御回路３１０は、基準波形Ｖｆと交流電圧波形Ｖｈａとの差の増減変化を検出して、最大電圧差Ｖｓが予め設定した設定電圧（閾値）Ｖｋを超えないように、インバータ１２ｂの出力電圧を制御する。

これにより、インバータ１２ｂから出力される交流電力の交流電圧は、最大電圧差Ｖｓが閾値Ｖｋを超えるような歪みが生ずることなく、コンセント２４に接続される家電負荷や蓄電パワーコンディショナ４２に供給される。従って、系統電力網Ｅとの連系を図る特定の回路を必要とせずに自然エネルギを利用した発電装置で発電される電力を利用できると共に、自然エネルギを利用した発電装置で発電される電力を負荷に安定して連続的に供給できる。
［第４実施例］
図７は第４実施例のエネルギマネジメントシステムＳの構成を示す。この第４実施例は、ＰＶパワーコンディショナ（発電用パワーコンディショナ）１２Ｃを示したもので、第３実施例のインバータ１２ｂから出力される交流電力を第１実施例の歪み除去手段１２ｃを介して給電線１５，１８に出力させるようにしたものである。この歪み除去手段１２ｃの作用は第１実施例と同様であるので、その説明は省略する。

この第３実施例において制御回路３１０は、基準波形Ｖｆと交流電圧波形Ｖｈａとの差の増減変化を検出して、最大電圧差Ｖｓが予め設定した設定電圧（閾値）Ｖｋを超えないように、インバータ１２ｂの出力電圧を制御する。この際、インバータ１２ｂの出力電圧に高周波成分が含まれている場合、本実施例におけるように高周波成分が歪み除去手段１２ｃで除去されるので、インバータ１２ｂから出力される交流電力をより安定的に連続して家電負荷や蓄電パワーコンディショナ４２に供給できる。
［第５実施例］
図８は第５実施例のエネルギマネジメントシステムＳの構成を示す。この第５実施例は、蓄電池４５と蓄電パワーコンディショナ４７を増築したものである。尚、この第５実施例では、図９に示したシステムコントローラ２００が蓄電池４１の筐体４３内に設けられるが、図８においては、説明の便宜上、システムコントローラ２００の図示を省略してある。また、第５実施例において、蓄電池４５と蓄電パワーコンディショナ４７以外の構成は第１実施例と同じなのでその説明は省略する。
（その他）
上記実施例は、いずれも太陽光発電システム１０を備えたエネルギマネジメントシステムＳについて説明したが、これに限らず、例えば風力発電システムを備えたエネルギマネジメントシステムであってもよい。

また、エネルギマネジメントシステムＳは、電力測定装置６０用の電流センサ７１と、システムコントローラ２００用の電流センサ７０とを別々に設けているが、電力測定装置６０用の電流センサ７１が検出する検出信号に基づいて蓄電パワーコンディショナ４２やＰＶパワーコンディショナ１２を制御するようにしてもよい。

上記実施例では、いずれも給電線１５の一部１５Ａを分電盤２０内に引き込んでいるが、必ずしも分電盤２０内に引き込むことなく、給電線１５の一部１５Ａを屋内に引き込むだけでもよい。この場合、その一部１５Ａに電流センサ７０,７１を設け、この電流センサ７０,７１の近傍に電力測定装置６０を配置すればよいので、電力測定装置６０を分電盤２０の近傍に配置する必要がなくなり、このため、給電線１５の一部１５Ａを所望の位置に引き込むことができ、電力測定装置６０を所望の位置に配置することができる。

上記実施例では、いずれも分電盤５０内に切替開閉器５１と自立用分電盤１５２と端子台１５３と遮断器１５５とを設けているが、図１０に示すように、切替開閉器５１と自立用分電盤１５２を屋内に設けてもよく、また、端子台１５３及び遮断器１５５も屋内に設けてもよい。この場合、屋外に設ける分電盤５０は不要となる。

また、第５実施例に示すように蓄電池４５（図８参照）と蓄電パワーコンディショナ４７を増築した場合も、図１０に示すように、切替開閉器５１と自立用分電盤１５２を屋内に設けてもよく、また、端子台１５３及び遮断器１５５も屋内に設けてもよい。この場合には屋外に設ける分電盤５０は不要となる。

この発明は、上記実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

１１ 太陽光発電装置（直流発電手段、発電手段）
１２ ＰＶパワーコンディショナ
（発電用パワーコンディショナ）
１２ｂ インバータ
１２ｃ 歪み除去手段
１２ｄ 歪み抑制手段
１２ｃ 電圧変動防止装置（電圧変動防止手段）
１２Ａ ＰＶパワーコンディショナ
（発電用パワーコンディショナ）
１２Ｂ ＰＶパワーコンディショナ
（発電用パワーコンディショナ）
１２Ｃ ＰＶパワーコンディショナ
（発電用パワーコンディショナ）
１５ 給電線
１５Ａ 給電線１５の一部
２０ 分電盤（屋内分電盤）
２０ａ 主幹
２０ｂ 分岐幹
２４ コンセント
４１ 蓄電池
４２ 蓄電パワーコンディショナ
５０ 分電盤（屋外分電盤）
６０ 電力測定装置（測定装置）
７１ 電流センサ
８０ 交流発電装置（交流発電手段、発電手段）
３００ 歪み検出回路
３０１ 電圧波形検出回路
３０２ 基準波形生成回路
３０３ 比較回路
３１０ 制御回路

Claims (9)

1. 自然エネルギによって発電する発電手段と、蓄電池と、前記発電手段から出力される直流電力を交流電力に変換して出力する発電用パワーコンディショナと、この発電用パワーコンディショナから出力される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に充電させたり該蓄電池から出力される直流電力を交流電力に変換して屋内分電盤の主幹線や自立用分電盤の主幹線へ出力したりする蓄電パワーコンディショナとを備えたエネルギマネジメントシステムであって、
   前記発電用パワーコンディショナは、前記発電手段から出力される電力の電圧を所定の電圧で所定の周波数に変換するインバータと、前記インバータから出力される交流電力の交流電圧から、前記蓄電パワーコンディショナの定格電圧以上の電圧が印加されることのないだけの歪みを除去する歪み除去手段又は歪み抑制手段を備え、
   前記歪み除去手段または歪み抑制手段を介して出力される交流電力は、切替開閉器を介して系統電力網から分離された前記自立用分電盤の前記主幹線に供給可能に設けられ、
   前記切替開閉器は、前記自立用分電盤の主幹線への電力供給を、前記系統電力網からの交流電力と、前記歪み除去手段または歪み抑制手段を介して出力される交流電力および前記蓄電パワーコンディショナから出力される交流電力とに切替可能に形成されていることを特徴とするエネルギマネジメントシステム。
2. 前記切替開閉器の前記歪み除去手段または歪み抑制手段を介して出力される交流電力の入力側には、前記蓄電パワーコンディショナがさらに接続され、
   前記自立用分電盤の主幹線は、前記屋内分電盤を介して前記系統電力網からの交流電力が供給されるコンセントとは異なる、屋内の所定の室内のコンセントのみが接続され、
   平常時に、前記蓄電パワーコンディショナから出力される交流電力または前記前記歪み除去手段または歪み抑制手段を介して出力される交流電力が前記切替開閉器を介して前記所定の室内のコンセントへ供給され、
   前記蓄電池の故障時に、前記切替開閉器を切り替えることによって、前記系統電力網からの交流電力が前記切替開閉器を介して前記所定の室内のコンセントへ供給されることを特徴とする請求項１に記載のエネルギマネジメントシステム。
3. 前記切替開閉器および前記自立用分電盤が、前記系統電力網からの交流電力と、前記歪み除去手段又は歪み抑制手段を経由した前記発電用パワーコンディショナからの交流電力と、前記蓄電パワーコンディショナからの交流電力と、が供給される屋外分電盤に設けられ、
   前記屋内分電盤の主幹線は、前記屋外分電盤を経由して前記系統電力網の交流電力が供給されることを特徴とする請求項２に記載のエネルギマネジメントシステム。
4. 前記発電用パワーコンディショナから出力される交流電力を前記屋外分電盤へ送電する給電線の一部を屋内に引き込み、この引き込んだ給電線に該給電線に流れる電流を検出する電流センサを設け、
   この電流センサが検出する電流に基づいて前記発電用パワーコンディショナから出力される交流電力の測定を行う測定装置を前記屋内分電盤の近傍に設けることを特徴とする請求項３に記載のエネルギマネジメントシステム。
5. 前記歪み除去手段にはローパスフィルタが用いられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一つに記載のエネルギマネジメントシステム。
6. 前記インバータから出力される交流電力は前記歪み抑制手段を介して前記系統電力網から分離された主幹線に供給可能に設けられていると共に、前記歪み抑制手段は、前記インバータから出力される交流電圧の歪みを検出する歪み検出回路と、この歪み検出回路で検出された交流電圧の歪みに基づいて、前記インバータから出力される交流電圧の歪みが設定された値を超えないように前記インバータを制御させる制御回路を有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一つに記載のエネルギマネジメントシステム。
7. 前記歪み検出回路は、
   前記インバータの電圧波形を検出する電圧波形検出回路と、
   系統電力網の交流電圧に同期した基準となる正弦波の基準波形を生成する基準電圧生成回路と、
   基準波形生成回路が生成した基準波形と電圧波形検出回路が検出した検出電圧波形とを比較することにより、前記インバータから出力される電圧波形の歪み電圧を検出して、歪み電圧を歪み検出信号として出力する比較回路と、前記歪み検出信号に基づいてインバータから出力される交流電圧の歪みが設定された値を超えないように制御する制御回路を有することを特徴とする請求項６に記載のエネルギマネジメントシステム。
8. 前記インバータから出力される交流電力は歪み除去手段を介して系統電力網から分離された主幹線に供給可能に設けられていることを特徴とする請求項６又は７に記載のエネルギマネジメントシステム。
9. 前記発電用パワーコンディショナには、前記発電手段から直流電力が供給されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のエネルギマネジメントシステム。