JP6199804B2 - 電力制御システム、電力制御システムの制御方法、及び電力制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力制御システム、電力制御システムの制御方法、及び電力制御装置に関するものである。

太陽光パネル等の発電設備を備える発電システムの発電パワーコンディショナとして、商用電源系統（以下、系統と略記する）に連系して交流電力を出力する系統連系運転と、系統と関わりなく交流電力を出力する自立運転とを可能としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、系統電力によって充電される蓄電池等の蓄電設備を備える蓄電システムの蓄電パワーコンディショナとして、上記の発電パワーコンディショナと同様に、系統に連系して交流電力を出力する系統連系運転と、系統と関わりなく交流電力を出力する自立運転とを可能としたものが知られている（例えば、特許文献２参照）

特開２００７−０４９７７０号公報 特開２００８−２５３０３３号公報

ところで、電力制御システムにおいて、太陽電池、蓄電池、燃料電池、ガス発電機などの複数の分散電源を一元的に管理・運用することが求められている。特に、複数の分散電源の間での効率的な運転制御を、分散電源側の汎用性を崩すことなく管理可能なシステムを構築することが求められる。

従って、上記のような課題に鑑みてなされた本発明の目的は、複数の分散電源の間での効率的な運転制御を、分散電源側の汎用性を崩すことなく管理可能な電力制御システム、電力制御システムの制御方法、及び電力制御装置を提供することにある。

上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力制御システムは、商用電源系統へ売電可能な分散電源の出力と、発電装置を含む売電不可能な分散電源の出力とを所定電圧でリンクさせて負荷に供給可能な電力制御システムであって、前記発電装置からの出力電力を前記所定電圧まで電圧変換する第１電圧変換部と、前記第１電圧変換部を経由させずに前記発電装置から蓄電池への電力供給を行うための経路中に設けた第２電圧変換部と、前記第１電圧変換部及び第２電圧変換部の制御を行う制御部とを備え、前記制御部は、前記売電可能な分散電源の出力電力を売電する場合において前記発電装置の出力電力を前記蓄電池に充電する場合に、前記第１電圧変換部を停止させると共に前記第２電圧変換部を動作させ、前記商用電源系統又は前記所定電圧でリンクさせた出力からの電力を前記蓄電池に充電する場合に、前記第２電圧変換部を停止させると共に前記第１電圧変換部を動作させることを特徴とする。

また、前記第１及び第２電圧変換部の停止は、前記第１及び第２電圧変換部が有するスイッチング用素子をオフ状態とすることにより行われることが好ましい。

また、前記スイッチング用素子はノーマリーオフ型のＭＯＳＦＥＴであり、前記オフ状態は、前記ＭＯＳＦＥＴのゲート端子を開放状態とすることにより行われることが好ましい。

また、前記所定電圧から前記蓄電池の充電用電圧への電圧変換を行う第３電圧変換部を更に備えることが好ましい。

また、上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力制御システムの制御方法は、商用電源系統へ売電可能な分散電源の出力と、発電装置を含む売電不可能な分散電源の出力とを所定電圧でリンクさせて負荷に供給可能な電力制御システムの制御方法であって、前記発電装置からの出力を、第１電圧変換部により前記所定電圧まで電圧変換して他の分散電源の出力にリンクさせるステップと、前記第１電圧変換部を経由させずに前記発電装置から蓄電池への電力供給を行うための経路中に設けた第２電圧変換部により電圧変換するステップと、前記売電可能な分散電源の出力電力を売電する場合において前記発電装置の出力電力を前記蓄電池に充電する場合に、前記第１電圧変換部を停止させると共に前記第２電圧変換部を動作させるステップと、前記商用電源系統からの電力又は前記所定電圧でリンクさせた出力を前記蓄電池に充電する場合に、前記第２電圧変換部を停止させると共に前記第１電圧変換部を動作させるステップとを含むことを特徴とする。

また、上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力制御装置は、商用電源系統へ売電可能な分散電源の出力と、発電装置を含む売電不可能な分散電源の出力とを所定電圧でリンクさせて負荷に供給可能な電力制御装置であって、前記発電装置からの出力を前記所定電圧まで電圧変換する第１電圧変換部と、前記第１電圧変換部、及び前記第１電圧変換部を経由させずに前記発電装置から蓄電池への電力供給を行うための経路中に設けられた第２電圧変換部の制御を行う制御部とを備え、前記制御部は、前記売電可能な分散電源の出力電力を売電する場合において前記発電装置の出力電力を前記蓄電池に充電する場合に、前記第１電圧変換部を停止させると共に前記第２電圧変換部を動作させ、前記商用電源系統からの電力又は前記所定電圧でリンクさせた出力を前記蓄電池に充電する場合に、前記第２電圧変換部を停止させると共に前記第１電圧変換部を動作させることを特徴とする。

本発明に係る電力制御システム、電力制御システムの制御方法、及び電力制御装置によれば、複数の分散電源の間での効率的な運転制御を、分散電源側の汎用性を崩すことなく管理することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る電力制御システムのブロック図である。 本発明の一実施形態に係る電力制御システムの連系運転時の制御例（充電時）を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電力制御システムの連系運転時の制御フローを示す図である。 本発明の一実施形態に係る電力制御システムの連系運転時の制御例（充電且つ売電時）を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電力制御システムの連系運転時の制御例（放電時）を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電力制御システムの自立運転時の制御例（放電時）を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電力制御システムの自立運転時の制御例（充電時）を示す図である。

以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。

本発明の実施形態に係る電力制御システムについて説明する。本実施形態に係る電力制御システムは、系統から供給される電力の他に、売電可能な電力を供給する分散電源及び売電不可能な電力を供給する分散電源を備える。売電可能な電力を供給する分散電源は、例えば太陽光発電などによって電力を供給するシステムである。一方売電不可能な電力を供給する分散電源は、例えば電力を充放電することができる蓄電池システム、ＳＯＦＣ（Solid Oxide Fuel Cell）などの燃料電池システム、及びガス燃料により発電するガス発電システムなどである。本実施の形態においては、売電可能な電力を供給する分散電源として太陽電池、売電不可能な電力を供給する分散電源として蓄電池と、燃料電池とを備える例を示す。

図１は、本発明の一実施形態に係る電力制御システム１００の概略構成を示すブロック図である。本実施形態に係る電力制御システム１００は、パワーコンディショナ１０１（電力制御装置）と、第２ＤＣコンバータ２と、蓄電池１１と、燃料電池１２（発電装置）と、太陽電池１３，１４とを備える。また、電力制御システム１００と接続して使用される、系統１８、専用分電盤１０２、分電盤１０３、及び負荷２３Ａ乃至２３Ｄを図１にあわせて示す。

電力制御システム１００は、通常は系統１８との連系運転を行い、系統１８から供給される電力と、各分散電源（蓄電池１１、燃料電池１２、太陽電池１３，１４）からの電力とを負荷２３Ａ乃至２３Ｄに供給する。また、電力制御システム１００は、停電時など系統１８からの電力供給がない場合は自立運転を行い、各分散電源（蓄電池１１、燃料電池１２、太陽電池１３，１４）からの電力を負荷２３Ａ乃至２３Ｄに供給する。電力制御システム１００が自立運転を行う場合には、各分散電源（蓄電池１１、燃料電池１２、太陽電池１３，１４）は系統１８から解列した状態であり、電力制御システム１００が連系運転を行う場合には、各分散電源（蓄電池１１、燃料電池１２、太陽電池１３，１４）は系統１８と並列した状態となる。

図１において、各機能ブロックを結ぶ実線は電力の流れる配線を表し、各機能ブロックを結ぶ破線は、制御信号又は通信される情報の流れを表す。当該破線が示す通信は有線通信としてもよいし、無線通信としてもよい。制御信号及び情報の通信には、各階層含め、様々な方式を採用可能である。例えば、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの近距離通信方式による通信を採用することができる。また、赤外線通信、電力線搬送通信（ＰＬＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）など、様々な伝送メディアを使用することができる。またそれぞれの通信に適した物理層を含む下位の層の上で、各種プロトコル、例えばＺｉｇＢｅｅ ＳＥＰ２．０（Ｓｍａｒｔ Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｒｏｆｉｌｅ２．０）、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ（登録商標）などのような論理層だけ規定される通信プロトコルを動作させてもよい。

パワーコンディショナ１０１は、ＤＣコンバータ１，３，４，５と、インバータ６と、連系運転スイッチ７，８と、自立運転スイッチ９と、制御部１０とを備える。パワーコンディショナ１０１は、蓄電池１１、燃料電池１２及び太陽電池１３，１４からの電力を直流のまま接続して電力制御をおこなう、いわゆるマルチＤＣリンクシステムを構成する。パワーコンディショナ１０１は、蓄電池１１、燃料電池１２及び太陽電池１３，１４から供給される直流の電力と、系統１８から供給される交流の電力との変換を行うとともに、連系運転及び自立運転の切り替え制御を行う。

専用分電盤１０２は、漏電ブレーカ１５と、ブレーカ１６と、電力切替スイッチ１７とを備え、分電盤１０３からパワーコンディショナ１０１に供給される電力の制限、及びパワーコンディショナ１０１故障時の供給電力の切り替え等を行う。

分電盤１０３は、サービスブレーカ１９、ブレーカ２０，２１Ａ乃至２１Ｄ及び電流センサ２２を備える。分電盤１０３は、連系運転時に、系統１８からパワーコンディショナ１０１に供給される電力を制限したり、系統１８より供給される電力を複数の支幹に分岐させて負荷２３Ａ乃至２３Ｄに分配する。また、分電盤１０３は、自立運転時に複数の分散電源（蓄電池１１、燃料電池１２、太陽電池１３，１４）から供給される電力を、複数の支幹に分岐させて負荷２３Ａ乃至２３Ｄに分配する。また、分電盤１０３は、電流センサ２２により系統１８から供給を受ける電流の向き及び大きさを検出する。

次に、電力制御システム１００を構成する各構成要素について具体的に説明する。

第１，第３，第４及び第５ＤＣコンバータ１，３，４，５は、それぞれ燃料電池１２、蓄電池１１及び太陽電池１３，１４からの直流電力を所定の電圧まで昇圧又は降圧する。第１及び第３ＤＣコンバータ１，３における昇圧比は、あらかじめ設定された固定値を用いてもよいし、制御部１０により適宜制御を行ってもよい。第４及び第５ＤＣコンバータ４，５は、太陽電池１３，１４からの発電電力に対してＭＰＰＴ（最大電力点追従：Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御を行い、且つ所定の電圧まで昇圧又は降圧を行う、太陽電池発電に適したＤＣコンバータである。なお、本実施形態では、蓄電池１１、燃料電池１２及び太陽電池１３，１４からの直流電力はＤＣリンクされているので、同一の電圧まで昇圧又は降圧する必要がある。なお、第３ＤＣコンバータ３は双方向ＤＣコンバータであり、系統１８、燃料電池１２及び太陽電池１３，１４からのＤＣリンクされた直流電力を電圧変換して蓄電池１１に充電することができる。

第２ＤＣコンバータ２は、図１に示すように、燃料電池１２と蓄電池１１とを直接接続する経路中に設けられ、燃料電池１２からの出力電力が蓄電池１１への充電に適した電圧となるように電圧変換を行う。この第２ＤＣコンバータ２は、後述するように、例えば太陽電池１３，１４から系統１８に逆潮流しながら、燃料電池１２から蓄電池１１に充電する場合に動作させる。

インバータ６は、双方向インバータであって、蓄電池１１、燃料電池１２及び太陽電池１３，１４から供給される直流の電力を交流の電力に変換し、また、系統１８から供給される交流の電力を直流の電力に変換する。

連系運転スイッチ７，８、自立運転スイッチ９は、それぞれリレー、トランジスタなどにより構成され、オン／オフ制御される。図示の通り、連系運転スイッチ７，８は、系統１８と分散電源（蓄電池１１、燃料電池１２、太陽電池１３，１４）との間、及び系統１８と負荷２３Ａ乃至２３Ｄとの間に配置される。また、自立運転スイッチ９は、各分散電源と負荷２３Ａ乃至２３Ｄとの間に配置される。連系運転スイッチ７，８と自立運転スイッチ９とは、同時にオンとならないように、双方がオフの状態を経由して切り替えられる。より詳しくは、自立運転から連系運転へ切り替える際は、自立運転スイッチ９をオフ状態とした後に、連系運転スイッチ７，８をオン状態へと制御する。また、連系運転から自立運転へ切り替える際は、連系運転スイッチ７，８をオフ状態とした後に、自立運転スイッチ９をオン状態へと制御する。連系運転スイッチ７，８及び自立運転スイッチ９の上記制御は、例えば、制御部１０によりソフトウェア的に実現することが可能である。ただし、上記制御の例外として、各分散電源からの電力供給がオフの状態においては、連系運転スイッチ８のみをオンとして、連系運転スイッチ７及び自立運転スイッチ９をいずれもオフとすることにより系統１８から分電盤１０３への電力供給のみをおこなう。

制御部１０は、例えばマイクロコンピュータで構成され、系統電圧の上昇又は停電の状態等に基づいて、ＤＣコンバータ１乃至５、インバータ６、連系運転スイッチ７，８、自立運転スイッチ９等の各部の動作を制御する。制御部１０は、連系運転時には、連系運転スイッチ７，８をオン、自立運転スイッチ９をオフに切り替える。また、制御部１０は、自立運転時には、連系運転スイッチ７，８をオフ、自立運転スイッチ９をオンに切り替える。

蓄電池１１は、例えばリチウムイオン電池を用いることが好ましいが、ニッケル水素電池等の他の種類の蓄電池も使用することができる。蓄電池１１は、充電された電力を放電することにより、負荷２３Ａ乃至２３Ｄに対して電力を供給可能である。また、蓄電池１１は、燃料電池１２、太陽電池１３，１４及び系統１８から供給される電力を充電可能である。

燃料電池１２は、ガスの電気化学反応により電気を発生させるものである。本実施形態では例えば、固体酸化物形（ＳＯＦＣ）燃料電池を用いることができる。

太陽電池１３，１４は、太陽光のエネルギーを直流の電力に変換するものである。太陽電池１３，１４は、例えば光電変換セルを有する発電部がマトリクス状に接続され、所定の短絡電流（たとえば１０Ａ）を出力するように構成される。太陽電池１３，１４は、シリコン系多結晶太陽電池、シリコン系単結晶太陽電池、又はＣＩＧＳ等薄膜系太陽電池等、光電変換可能なものであればその種類は制限されない。

次に、専用分電盤１０２及び分電盤１０３を構成する各構成要素について具体的に説明する。

漏電ブレーカ１５は、電力線から接地への漏洩電流を検出した際に、感電事故防止等の観点から回路を遮断する役割を果たすブレーカである。

ブレーカ１６は、系統１８からパワーコンディショナ１０１に供給される電力が、あらかじめ決められた所定電力を上回る場合に、パワーコンディショナ１０１を保護するために系統１８からの電力供給を遮断するためのブレーカである。

電力切替スイッチ１７は、リレー、トランジスタなどにより構成され、制御部１０により切り替え制御される。制御部１０は、パワーコンディショナ１０１の故障を検出すると、この電力切替スイッチ１７の切り替えを行い、系統１８からの供給電力が漏電ブレーカ１５から直接分電盤１０３に供給されるように制御を行う。

サービスブレーカ１９は、系統１８とパワーコンディショナ１０１との間に配置され、系統１８から供給される電力が、あらかじめ決められた契約容量を超える場合に、電力供給を遮断するブレーカである。

ブレーカ２０、２１Ａ乃至２１Ｄは、系統１８又は分散電源（蓄電池１１、燃料電池１２、太陽電池１３，１４）からの電力を、家庭内の各種負荷に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２０、２１Ａ乃至２１Ｄを経由して負荷２３Ａ乃至２３Ｄに電力が供給される。これらのブレーカ２０、２１Ａ〜２１Ｄは、家庭の各部屋で用いられる電気器具又はケーブル等の故障によりショートが発生したとき及び過電流が流れたときなどに、供給電力を遮断する。

電流センサ２２は、系統１８とパワーコンディショナ１０１との間を流れる電流を検出するものであり、本実施形態ではサービスブレーカ１９と漏電ブレーカ１５との間に配置される。日本では、現在のところ蓄電池１１及び燃料電池１２から供給される電力は売電不可と規定されており、太陽電池１３，１４からの電力のみ系統１８側へ逆潮流させて売電することができる。制御部１０は、電流センサ２２の出力を常時監視し、逆潮流方向の電流を検出した場合、又はこれから売電を開始させようとする場合には、蓄電池１１と燃料電池１２とを系統１８から切り離すように制御を行う。この制御の詳細については後ほど詳述する。

負荷２３Ａ乃至２３Ｄは、電力を消費する電力負荷であり、たとえば家庭内で使用されるエアコン、電子レンジ、テレビ等の各種電気製品又は、商工業施設で使用される空調機若しくは照明器具などの機械、照明設備等である。

これ以降、本実施形態に係る電力制御システム１００における制御例を図面により詳述する。

（連系運転時の制御例）
図２は、連系運転時の電力制御システム１００の制御例を示す図である。連系運転時の場合、各スイッチは、連系運転スイッチ７，８がオン、自立運転スイッチ９がオフに制御される。また、パワーコンディショナ１０１が正常に動作しているため、電力切替スイッチ１７は、図２のようにパワーコンディショナ１０１からの電力が分電盤１０３に供給されるように制御される。

図２において、燃料電池１２、太陽電池１３，１４はそれぞれ発電を行い、それらからの出力電力は、ＤＣコンバータ１，４，５により同一のリンク電圧まで電圧変換される。図２では、蓄電池１１の充電量が十分ではなく、電圧変換後の電力の一部は第３ＤＣコンバータ３で降圧されて蓄電池１１に充電されるものとする。このとき、第２ＤＣコンバータ２は、オフ状態に制御される。なお、本実施形態におけるＤＣコンバータのオフ状態とは、スイッチング用のノーマリーオフ型ＭＯＳＦＥＴのゲート端子を開放状態に維持している状態であり、これによりＤＣコンバータの入力側から出力側への電流の流れを遮断することができる。

直流電力の状態でリンクされた分散電源（燃料電池１２及び太陽電池１３，１４）からの電力は、図２に太線で示すようにインバータ６において交流電力に変換され、連系運転スイッチ７，８及び分電盤１０３を経由して負荷２３Ａ乃至２３Ｄに供給される。

また、分散電源（燃料電池１２及び太陽電池１３，１４）からの電力供給のみによって負荷２３Ａ乃至２３Ｄにおける消費電力を賄うことができない場合には、図２に太線で示すように、系統１８からも電力供給を受けて負荷２３Ａ乃至２３Ｄに供給される。図２は、電力制御システム１００において一般的な連系運転状態を示す一例である。なお、図２の制御例では、分散電源（燃料電池１２及び太陽電池１３，１４）からの出力電力の一部を用いて蓄電池１１に充電しているが、この形態には限定されない。図２の系統１８からより多くの電力供給を受け、その電力の一部を蓄電池１１に充電するように制御を行ってもよい。

次に、連系運転時における各分散電源等の状態に応じた電力制御フローの例を図３に示す。

図３において制御部１０は、電力制御の開始後にまず電流センサ２２における検出出力を監視し、系統１８に太陽電池１３，１４からの逆潮流方向の電流が流れているか否かを判定する（ステップＳ３０１）。この判定は、制御部１０が売電時に後述するＤＣコンバータの制御を行い、太陽電池１３，１４以外の分散電源からの電力が系統１８に逆潮流しないようにするためである。

制御部１０は、ステップＳ３０１において逆潮流方向の電流が流れていると判定すると、次に蓄電池１１が充電可能であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。このステップＳ３０２における判定は、蓄電池１１における充電量が、あらかじめ決められた所定の充電量以下であるか否かにより行う。

制御部１０は、ステップＳ３０２において蓄電池１１への充電が可能であると判定すると、第１ＤＣコンバータ１及び第３ＤＣコンバータ３のゲート端子を開放状態とすることにより停止させる（ステップＳ３０３）。このステップＳ３０３により、第１ＤＣコンバータ１及び第３ＤＣコンバータ３が有するスイッチング用のノーマリーオフ型ＭＯＳＦＥＴには電流が流れない状態となり、蓄電池１１及び燃料電池１２は太陽電池１３，１４の出力から切り離された状態となる。従って、ステップＳ３０３の後に燃料電池１２に発電を開始させても、その電力が誤って系統１８に逆潮流することはない。

ステップＳ３０３が完了すると、制御部１０は、燃料電池１２に発電を開始させ（ステップＳ３０４）、第２ＤＣコンバータ２の動作を開始させて（ステップＳ３０５）、発電電力を蓄電池１１に導くと共に、蓄電池１１による充電を開始させる（ステップＳ３０６）。なお、ステップＳ３０６実行時の電力制御システム１００の制御状態を図４に示す。

制御部１０は、ステップＳ３０６を実行した後に、本制御フローを終了する。

一方、本制御フローのステップＳ３０１において逆潮流方向に電流が流れていないと判定すると、制御部１０は、燃料電池１２に発電を開始させ（ステップＳ３１３）、第２ＤＣコンバータ２を停止させると共に、第１、第３ＤＣコンバータ１，３の動作を開始させる（ステップＳ３１４）。ステップＳ３１４により、燃料電池１２から蓄電池１１へ直接電力を供給する経路は遮断され、燃料電池１２からの出力は、太陽電池１３，１４の出力とリンクされる。そしてリンクされた燃料電池１２及び太陽電池１３，１４からの直流電力は、インバータ６で交流電力に変換されて、負荷２３Ａ乃至２３Ｄに供給される。このステップＳ３１４実行後の電力制御システム１００の状態の一例を図５に示す。図５は、負荷２３Ａ乃至２３Ｄにおける消費電力が大きく、蓄電池１１、燃料電池１２、太陽電池１３及び系統１８からの電力を連系させて負荷２３Ａ乃至２３Ｄに供給している状態を示す。

制御部１０は、ステップＳ３１４実行後に電流センサ２２の出力を継続して観測し、系統１８への逆潮流方向の電流が流れているか否かを判定する（ステップＳ３１５）。そして逆潮流を観測すると、制御部１０は燃料電池１２の発電を抑制するように制御を行い（ステップＳ３１６）、逆潮流が観測されなくなるまで発電の抑制を継続する。制御部１０は、逆潮流が流れていないと判定すると、本制御フローを終了する。

また、本制御フローのステップＳ３０２において、蓄電池１１への充電が可能でないと判定すると、制御部１０は、太陽電池１３，１４における発電量を抑制するように第４及び第５ＤＣコンバータ４，５の制御を行う（ステップＳ３０７）。より具体的には、制御部１０は、ＭＰＰＴ制御における電力最大点からずれるように制御を行うことにより太陽電池１３，１４の発電電力を低下させる。ステップＳ３０７実行後、制御部１０は、電流センサ２２の出力を観測して、逆潮流方向に電流が流れているか否かを判定する（ステップＳ３０８）。逆潮流方向の電流が流れていると判定すると、制御部１０は太陽電池１３，１４における発電電力を更に低下させるように制御を行う。この制御は、制御部１０が逆潮流を検出しなくなるまで継続する。

制御部１０は、ステップＳ３０８において逆潮流を検出しなくなると、燃料電池１２に発電を開始させる（ステップＳ３０９）。そして、制御部１０は、第１及び第３ＤＣコンバータ１，３の動作を開始させると共に第２ＤＣコンバータ２を停止させる（ステップＳ３１０）。このステップＳ３１０により、燃料電池１２から蓄電池１１へ直接電力を供給する経路は遮断され、燃料電池１２からの出力は、太陽電池１３，１４の出力とリンクされる。そしてリンクされた燃料電池１２及び太陽電池１３，１４からの直流電力は、インバータ６で交流電力に変換されて、負荷２３Ａ乃至２３Ｄに供給される。このステップＳ３０９実行後の電力制御システム１００の状態は、先述の図５と同一である。

ステップＳ３１０実行後、制御部１０は、電流センサ２２の出力を観測し、系統１８への逆潮流方向の電流が流れているか否かを判定する（ステップＳ３１１）。そして逆潮流が流れていると判定すると、制御部１０は、太陽電池１３，１４の発電を抑制するように制御を行い（ステップＳ３１２）、逆潮流が観測されなくなるまで継続する。制御部１０は、逆潮流が流れていないと判定すると、本制御フローを終了する。

（自立運転時の制御例）
次に、自立運転時の電力制御システム１００の制御例を説明する。各スイッチは、連系運転スイッチ７，８がオフ、自立運転スイッチ９がオンに制御される。また、パワーコンディショナ１０１が正常に動作しているため、電力切替スイッチ１７は、図６に示すようにパワーコンディショナ１０１からの電力が分電盤１０３に供給されるように制御される。

図６は、自立運転時において、蓄電池１１、燃料電池１２、太陽電池１３，１４の出力が直流電力のままリンクされ、インバータ６で交流電力に変換された後に負荷２３Ａ乃至２３Ｄに供給される制御例である。第２ＤＣコンバータ２はオフ状態に制御され、燃料電池１２と蓄電池１１が直接接続される経路は遮断されている。図６は、停電等の理由で系統１８と分散電源（蓄電池１１、燃料電池１２、太陽電池１３，１４）とが解列され、負荷２３Ａ乃至２３Ｄにおける消費電力が比較的大きい場合の制御の一例である。

図６の例において、負荷２３Ａ乃至２３Ｄにおける消費電力が減少し、余剰電力を蓄電池１１に充電する場合、制御部１０は、第１及び第３ＤＣコンバータ１，３をオフ状態とし、次に第２ＤＣコンバータ２をオン状態となるように制御を行う。これにより、図６においてリンクされていた太陽電池１３，１４の出力と、燃料電池１２の出力が切り離され、燃料電池１２と蓄電池１１とを直接連結する経路が閉じるため、燃料電池１２から蓄電池１１へ直接充電することが可能となる。このときの制御例を図７に示す。

図６の制御例では、燃料電池１２からの出力電力を、太陽電池１３，１４の出力と同一のリンク電圧まで昇圧又は降圧する必要があった。しかし、図７の制御例では、燃料電池１２の出力を蓄電池１１の充電に適した電圧まで直接電圧変換を行えばよく、二段階の電圧変換を行う必要がない。

以上述べたように、本実施形態では、連系運転時に燃料電池１２と系統１８とを解列させることにより、太陽電池１３，１４の発電電力を系統１８に逆潮流させて売電を行いつつ、燃料電池１２の発電電力は逆潮流させずに蓄電池１１に充電させることが可能となる。

また、本実施形態では、ＤＣコンバータのスイッチング用素子のオン／オフ制御により燃料電池１２と系統１８とを解列させるため、高価なスイッチを新たに設けず、寿命及びコストの面で有利なスイッチング用素子の利用により、太陽電池１３，１４から系統１８への売電と、燃料電池１２から蓄電池１１への充電とを両立させることができる。

また、本実施形態では、スイッチング用素子にノーマリーオフ型のＭＯＳＦＥＴを用いているため、通電することなく遮断すべきＤＣコンバータのオフ状態を維持することができる。

また、本実施形態では、リンク電圧を蓄電池１１への充電に適した電圧へと変換する第３ＤＣコンバータ３を更に備えるため、太陽電池１３，１４又は系統１８から蓄電池１１に充電する際にも最適な電圧での充電が可能となる。

また、本実施形態では、燃料電池１２から蓄電池１１への充電の際に第２ＤＣコンバータ２のみを経由させるので、ＤＣコンバータにおける電力ロスを抑えることが可能となる。

本発明を諸図面及び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又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は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、各部材、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、複数の手段又はステップなどを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。

１ 第１ＤＣコンバータ
２ 第２ＤＣコンバータ
３ 第３ＤＣコンバータ
４ 第４ＤＣコンバータ
５ 第５ＤＣコンバータ
６ インバータ
７，８ 連系運転スイッチ
９ 自立運転スイッチ
１０ 制御部
１１ 蓄電池
１２ 燃料電池
１３，１４ 太陽電池
１５ 漏電ブレーカ
１６ ブレーカ
１７ 電力切替スイッチ
１８ 系統（商用電源系統）
１９ サービスブレーカ
２０ ブレーカ
２１Ａ〜２１Ｄ ブレーカ
２２ 電流センサ
２３Ａ〜２３Ｄ 負荷
１００ 電力制御システム
１０１ パワーコンディショナ（電力制御装置）
１０２ 専用分電盤
１０３ 分電盤

Claims (6)

1. 商用電源系統へ売電可能な分散電源の出力と、発電装置を含む売電不可能な分散電源の出力とを所定電圧でリンクさせて負荷に供給可能な電力制御システムであって、
   前記発電装置からの出力を前記所定電圧まで電圧変換する第１電圧変換部と、
   前記第１電圧変換部を経由させずに前記発電装置から蓄電池への電力供給を行うための経路中に設けた第２電圧変換部と、
   前記第１電圧変換部及び第２電圧変換部の制御を行う制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記売電可能な分散電源の出力電力を売電する場合において前記発電装置の出力電力を前記蓄電池に充電する場合に、前記第１電圧変換部を停止させると共に前記第２電圧変換部を動作させ、
   前記商用電源系統からの電力又は前記所定電圧でリンクさせた出力を前記蓄電池に充電する場合に、前記第２電圧変換部を停止させると共に前記第１電圧変換部を動作させる
   ことを特徴とする電力制御システム。
2. 前記第１及び第２電圧変換部の停止は、前記第１及び第２電圧変換部が有するスイッチング用素子をオフ状態とすることにより行われる、請求項１に記載の電力制御システム。
3. 前記スイッチング用素子はノーマリーオフ型のＭＯＳＦＥＴであり、前記オフ状態は、前記ＭＯＳＦＥＴのゲート端子を開放状態とすることにより行われる、請求項２に記載の電力制御システム。
4. 前記所定電圧から前記蓄電池の充電用電圧への電圧変換を行う第３電圧変換部を更に備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電力制御システム。
5. 商用電源系統へ売電可能な分散電源の出力と、発電装置を含む売電不可能な分散電源の出力とを所定電圧でリンクさせて負荷に供給可能な電力制御システムの制御方法であって、
   前記発電装置からの出力を、第１電圧変換部により前記所定電圧まで電圧変換して他の分散電源の出力にリンクさせるステップと、
   前記第１電圧変換部を経由させずに前記発電装置から蓄電池への電力供給を行うための経路中に設けた第２電圧変換部により電圧変換するステップと、
   前記売電可能な分散電源の出力電力を売電する場合において前記発電装置の出力電力を前記蓄電池に充電する場合に、前記第１電圧変換部を停止させると共に前記第２電圧変換部を動作させるステップと、
   前記商用電源系統からの電力又は前記所定電圧でリンクさせた出力を前記蓄電池に充電する場合に、前記第２電圧変換部を停止させると共に前記第１電圧変換部を動作させるステップと
   を含むことを特徴とする電力制御システムの制御方法。
6. 商用電源系統へ売電可能な分散電源の出力と、発電装置を含む売電不可能な分散電源の出力とを所定電圧でリンクさせて負荷に供給可能な電力制御装置であって、
   前記発電装置からの出力を前記所定電圧まで電圧変換する第１電圧変換部と、
   前記第１電圧変換部、及び前記第１電圧変換部を経由させずに前記発電装置から蓄電池への電力供給を行うための経路中に設けられた第２電圧変換部の制御を行う制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記売電可能な分散電源の出力電力を売電する場合において前記発電装置の出力電力を前記蓄電池に充電する場合に、前記第１電圧変換部を停止させると共に前記第２電圧変換部を動作させ、
   前記商用電源系統からの電力又は前記所定電圧でリンクさせた出力を前記蓄電池に充電する場合に、前記第２電圧変換部を停止させると共に前記第１電圧変換部を動作させる
   ことを特徴とする電力制御装置。

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