JP6202403B2 - 電力供給システム - Google Patents

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Description

本発明は、電力供給システムに関する。
日本では、余剰電力を買い取る余剰電力買取制度の下、太陽光発電装置の普及が拡大している。
さらに、太陽光発電装置による発電電力を商用電源と組み合わせ、さらに蓄電池に蓄電して、商用電源、太陽光発電、蓄電池から機器へ電力を供給する電力供給システムがある（例えば、特許文献１）。
特開２０１１−１５５０１号公報
商用電力系統からの電力供給が不安定になり、商用電力系統からの電力供給が、商用電力系統の電力需要に対して不足すると、商用電力系統の停電が発生する虞がある。
また、電力会社では、突然の停電による需要家への影響を低減させるために、配電領域内を複数の地域に分割し、地域毎の電力供給スケジュールを予め作成し、需要家に対して電力供給スケジュールを事前に周知させておく。そして、地域毎に、商用電力系統からの電力供給を行う時間帯と、商用電力系統からの電力供給を停止する時間帯とを組み合わせることによって、配電領域内の電力供給能力（発電能力）が電力需要を満たすようにしている。
しかしながら、商用電力系統の停電が発生すると、需要家に対して様々な影響を及ぼすため、電力会社にとっては、商用電力系統の停電をできるだけ避けることが望ましい。
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、商用電力系統における電力の需給バランスの改善が可能な電力供給システムを提供することにある。
本発明の電力供給システムは、分散電源の発電電力と、蓄電池の蓄電電力と、商用電力系統から供給される商用電力とを分電盤を介して機器へ供給することが可能な電力供給システムであって、前記蓄電池の蓄電残量に関係無く、前記蓄電池の充放電動作を停止させた状態で前記分散電源の発電電力を前記機器に供給し、前記分散電源の発電電力から前記機器の使用電力を差し引いた余剰電力を前記商用電力系統に逆潮流させる余剰売電モード、前記分散電源の発電電力の全量を前記商用電力系統に逆潮流させるように、前記蓄電池の蓄電電力を前記機器へ供給するピークアシストモードの各モードを有するアルゴリズムを実行するコントローラを備えることを特徴とする。
前記コントローラは、前記商用電力系統の停電前に、前記蓄電池の蓄電電力を前記機器へ供給することを禁止し、前記商用電力系統の停電前の、前記商用電力系統の電気料金が相対的に安い時間帯に、前記商用電力を用いて前記蓄電池を所定の蓄電量まで充電し、停電中は前記第１のアルゴリズムを実行することが好ましい。
前記コントローラは、前記商用電力系統からの電力供給能力が電力需要を満たす場合、前記第１のアルゴリズムを実行し、前記電力供給能力が電力需要に対して不足する場合、前記第２のアルゴリズムを実行することが好ましい。
前記コントローラは、前記第２のアルゴリズムを実行する期間のうち、前記電力供給能力が前記電力需要に対して不足すると予測される時間帯において、前記ピークアシストモードに切り替わることが好ましい。
以上説明したように、本発明では、商用電力系統における電力の需給バランスの改善が可能になるという効果がある。
実施形態１の電力供給システムの構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）同上の地産地消アルゴリズムを示すパターン図である。 （ａ）〜（ｄ）同上の地産地消アルゴリズムの動作を示す概略図である。 （ａ）〜（ｃ）同上のピークアシストアルゴリズムを示すパターン図である。 （ａ）〜（ｅ）同上のピークアシストアルゴリズムの動作を示す概略図である。 （ａ）〜（ｃ）実施形態２の動作を示すパターン図である。 （ａ）〜（ｃ）実施形態２の別の動作を示すパターン図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施形態１）
本実施形態の電力供給システムは、図１に示す構成を備えており、電力会社から電力を供給されている各需要家において用いられる。本システムは、分電盤１１、パワーコンディショナ１２、太陽電池１３、蓄電池１４、電力メータ１５、コントローラ１６を主構成として備える。
各需要家の周辺に設けられた柱上トランスＴｒは、電力会社の変電所ＰＳから高圧配電路Ｗａ０を介して送られてくる６６００Ｖ系統を２００Ｖ／１００Ｖ系統に変換し、単相３線式２００Ｖ／１００Ｖの幹線電路Ｗａ１へ供給する。幹線電路Ｗａ１は、集合住宅の各住戸、戸建て住宅、工場、事務所等の需要家内に引き込まれ、分電盤１１に接続される。なお、幹線電路Ｗａ１および高圧配電路Ｗａ０が、本発明の商用電力系統に相当する。
分電盤１１内において、図示しない主電源ブレーカ、分岐ブレーカ、太陽光発電用ブレーカ等が収納され、幹線電路Ｗａ１は、主電源ブレーカおよび分岐ブレーカを介して複数の分岐電路Ｗａ２に分岐する。分岐電路Ｗａ２のそれぞれは、照明機器、空調機器、家電機器等の機器Ｋが接続され、これらの機器Ｋへ交流電力を供給する。なお、図１では、１系統の分岐電路Ｗａ２のみを示す。
パワーコンディショナ１２は、太陽電池１３に組み合わされることで太陽光発電装置を構成し、さらに蓄電池１４に組み合わされることで蓄電装置を構成する。
まず、太陽光によって太陽電池１３が発電した直流電力は、パワーコンディショナ１２に供給され、パワーコンディショナ１２によって交流に変換される。パワーコンディショナ１２は、その交流出力を、変電所ＰＳが供給する商用電力に協調させる系統連系運転機能を有する。パワーコンディショナ１２の交流出力は、交流電路Ｗａ３から分電盤１１を介して幹線電路Ｗａ１に接続しており、分電盤１１を介して分岐電路Ｗａ２へ供給される、または商用電力系統へ逆潮流（売電）する。
また、蓄電池１４は、例えばリチウムイオン電池等の二次電池で構成され、充放電路Ｗｄ１を介してパワーコンディショナ１２に接続しており、パワーコンディショナ１２によって充放電制御がなされる。具体的に、パワーコンディショナ１２は、商用電力系統からの商用電力、および太陽電池１３の発電電力を用いて、蓄電池１４を充電する。さらに、パワーコンディショナ１２は、蓄電池１４の蓄電電力を交流に変換し、交流電路Ｗａ３から分電盤１１を介して分岐電路Ｗａ２へ供給する。
電力メータ１５は、幹線電路Ｗａ１の系統監視点Ｐ１において、商用電力系統と需要家との間で授受される電力を測定し、太陽電池１３の出力の発電量監視点Ｐ２において、太陽電池１３の発電電力を測定し、その測定結果をコントローラ１６へ送信する。また、電力メータ１５の測定結果は、インターネットＮＴ１を介して電力会社の管理サーバＣＳへ送信され、電力会社では、各需要家における買電量および売電量の検針データとして用いる。なお、電力メータ１５とコントローラ１６との間の通信は、無線通信、有線通信のいずれでもよい。
コントローラ１６は、分岐電路Ｗａ２の負荷監視点Ｐ３において、分電盤１１から機器Ｋへ供給される負荷電力を測定している。そして、コントローラ１６は、この負荷監視点Ｐ３における測定結果、電力メータ１５による測定結果、蓄電池１４の蓄電量等に基づいて、パワーコンディショナ１２による蓄電池１４の充放電制御を行う。また、各需要家のコントローラ１６は、管理サーバＣＳに対してインターネットＮＴ１経由で通信可能に接続している。
そして、本システムでは、商用電力系統における電力の需給バランスの改善と、各需要家における停電時の電力確保とを両立するために、「地産地消アルゴリズム」、「ピークアシストアルゴリズム」の２つのアルゴリズムを用いる。なお、地産地消アルゴリズムは、本発明の第１のアルゴリズムに相当し、ピークアシストアルゴリズムは、本発明の第２のアルゴリズムに相当する。
まず、電力会社は、発電所の発電能力（商用電力系統からの電力供給能力）、および電力需要の予測に基づき、発電能力が、翌日の電力需要を満たすか否かを判断する。そして、この判断結果に基づいて、翌日の売電制度を、「買取無し制度」または「余剰電力売電制度」に設定し、この売電制度の設定を各需要家に通知する。
具体的には、発電能力が翌日の電力需要を満たすと電力会社が判断した場合、管理サーバＣＳは、各需要家のコントローラ１６に対して、翌日の売電制度を「買取無し制度」に設定することを通知する。買取無し制度とは、太陽電池１３の発電電力を電力会社が買電しない制度である。
コントローラ１６は、翌日の売電制度が「買取無し制度」に設定された場合、翌日の動作を「地産地消アルゴリズム」に設定し、地産地消アルゴリズムにしたがってパワーコンディショナ１２による蓄電池１４の充放電制御を行う。図２（ａ）〜（ｃ）は、地産地消アルゴリズムを実行した１日の動作パターンを示す。図２（ａ）は、１日の電力パターンを示し、Ｘ１は、需要家内における電力使用量であり、Ｘ２は、太陽電池１３の発電量である。図２（ｂ）は、蓄電池１４の蓄電量パターン、図２（ｃ）は、系統監視点Ｐ１での電力パターンを示す。また、図３（ａ）〜（ｄ）は、地産地消アルゴリズムの各時間帯における概略動作を示す。
なお、買取無し制度が通常の売電制度であり、地産地消アルゴリズムが通常時に実行されるアルゴリズムになる。
まず、変電所ＰＳから供給される商用電力（深夜電力）の料金単価が安い夜間Ｔ１は、図３（ａ）の蓄電動作を行い、コントローラ１６は、深夜電力を用いて、蓄電池１４を目標蓄電量Ｍ１まで充電するように、パワーコンディショナ１２に指示する。図２（ａ）の領域Ｒ１が、この深夜電力による蓄電量を示す。また、機器Ｋは、変電所ＰＳから供給される深夜電力を用いて動作している。したがって、蓄電池１４の蓄電および機器Ｋの動作のために、夜間Ｔ１の系統監視点Ｐ１には順潮方向電力が発生する。
次に、太陽電池１３が発電を行う昼間Ｔ２〜Ｔ４は、図３（ｂ）の放電動作または図３（ｃ）の蓄電動作を行う。
まず、太陽電池１３の発電量Ｘ２が需要家内の電力使用量Ｘ１より小さい時間帯Ｔ２（朝）において、コントローラ１６は、蓄電池１４の蓄電電力を用いて不足電力を賄うため、図３（ｂ）の放電動作を行うようにパワーコンディショナ１２に指示する。図２（ａ）の領域Ｒ２は、この蓄電電力で賄う不足電力を示す。そして、パワーコンディショナ１２は、系統監視点Ｐ１での順潮方向電力がゼロになるように蓄電池１４を放電制御し、この放電電力を交流に変換して分岐電路Ｗａ２に供給する。また、太陽電池１３の発電電力も、パワーコンディショナ１２によって交流に変換され、分岐電路Ｗａ２へ供給される。すなわち、機器Ｋは、太陽電池１３の発電電力、および蓄電池１４の蓄電電力で動作する。
そして、太陽電池１３の発電量Ｘ２が需要家内の電力使用量Ｘ１より大きい時間帯Ｔ３（昼）において、コントローラ１６は、太陽光発電の余剰電力を蓄電池１４に蓄電するため、図３（ｃ）の充電動作を行うようにパワーコンディショナ１２に指示する。図２（ａ）の領域Ｒ３は、この余剰電力による蓄電量を示す。そして、パワーコンディショナ１２は、系統監視点Ｐ１での逆潮方向電力がゼロになるように、太陽電池１３の発電電力を用いて蓄電池１４を充電する。また、太陽電池１３の発電電力は、パワーコンディショナ１２によって交流に変換され、分岐電路Ｗａ２へも供給される。すなわち、機器Ｋは、太陽電池１３の発電電力のみで動作する。
そして、時間帯Ｔ３において、蓄電池１４の蓄電量が、太陽電池１３の発電電力によって１００％に達すると（時間ｔ１）、コントローラ１６は、蓄電池１４の充電動作を停止するようにパワーコンディショナ１２に指示する。蓄電池１４の充電に用いられなくなった太陽光発電の余剰電力は、売電される。このとき、売電の動作のために、系統監視点Ｐ１には逆潮方向電力が発生する。図２（ａ）の領域Ｒ４は、この余剰電力による売電量を示す。
そして、太陽電池１３の発電量Ｘ２が需要家内の電力使用量Ｘ１より小さい時間帯Ｔ４（夕方）において、コントローラ１６は、蓄電池１４の蓄電電力を用いて不足電力を賄うため、図３（ｂ）の放電動作を行うようにパワーコンディショナ１２に指示する。図２（ａ）の領域Ｒ５は、この蓄電電力で賄う不足電力を示す。そして、パワーコンディショナ１２は、系統監視点Ｐ１での順潮方向電力がゼロになるように蓄電池１４を放電制御し、この放電電力を交流に変換して分岐電路Ｗａ２に供給する。また、太陽電池１３の発電電力も、パワーコンディショナ１２によって交流に変換され、分岐電路Ｗａ２へ供給される。すなわち、機器Ｋは、太陽電池１３の発電電力、および蓄電池１４の蓄電電力で動作する。
そして、夜間Ｔ５において、太陽電池１３の発電量Ｘ２がゼロになると、コントローラ１６は、蓄電池１４の蓄電電力を用いて不足電力を賄うため、放電動作を行うようにパワーコンディショナ１２に指示する。図２（ａ）の領域Ｒ６は、この蓄電電力で賄う不足電力を示す。そして、パワーコンディショナ１２は、系統監視点Ｐ１での順潮方向電力がゼロになるように蓄電池１４を放電制御し、この放電電力を交流に変換して分岐電路Ｗａ２に供給する。すなわち、機器Ｋは、蓄電池１４の蓄電電力のみで動作する。
そして、蓄電池１４の蓄電量が１０％にまで低下すると（時間ｔ２）、コントローラ１６は、蓄電池１４の放電動作を停止するようにパワーコンディショナ１２に指示する。以降、図３（ｄ）に示すように、変電所ＰＳからの商用電力を機器Ｋへ供給する。すなわち、機器Ｋは、変電所ＰＳから供給される商用電力のみを用いて動作し、系統監視点Ｐ１には順潮方向電力が発生する。
そして、時間が経過して、変電所ＰＳから供給される商用電力（深夜電力）の料金単価が安い夜間Ｔ１になると、上記蓄電動作を繰り返す。
このように、地産地消アルゴリズムでは、太陽電池１３の発電電力を蓄電池１４にできるだけ蓄電し、発電電力および蓄電電力を各需要家内で消費する方向に制御される。したがって、突然の停電時であっても、各需要家は、太陽電池１３の発電電力や、蓄電池１４の蓄電電力によって、停電時における電力供給を確保できる。
一方、発電能力が翌日の電力需要に対して不足すると判断した場合、管理サーバＣＳは、各需要家のコントローラ１６に対して、翌日の売電制度を「余剰電力売電制度」に設定することを通知する。余剰電力売電制度とは、基本的に、太陽電池１３の発電電力のうち、各需要家が使用した電力の残り（余剰電力）を売電する制度である。
コントローラ１６は、翌日の売電制度が「余剰電力売電制度」に設定された場合、翌日の動作を「ピークアシストアルゴリズム」に設定し、ピークアシストアルゴリズムにしたがってパワーコンディショナ１２による蓄電池１４の充放電制御を行う。図４（ａ）〜（ｃ）は、ピークアシストアルゴリズムを実行した１日の動作パターンを示す。図４（ａ）は、１日の電力パターンを示し、Ｘ１１は、需要家内における電力使用量であり、Ｘ１２は、太陽電池１３の発電量である。図４（ｂ）は、蓄電池１４の蓄電量パターン、図４（ｃ）は、系統監視点Ｐ１での電力パターンを示す。また、図５（ａ）〜（ｅ）は、ピークアシストアルゴリズムの各時間帯における概略動作を示す。
まず、変電所ＰＳから供給される商用電力（深夜電力）の料金単価が安い夜間Ｔ１１は、図５（ａ）の蓄電動作を行い、コントローラ１６は、深夜電力を用いて、蓄電池１４を目標蓄電量１００％まで充電するように、パワーコンディショナ１２に指示する。図４（ａ）の領域Ｒ１１が、この深夜電力による蓄電量を示す。また、機器Ｋは、変電所ＰＳから供給される深夜電力を用いて動作している。したがって、蓄電池１４の蓄電および機器Ｋの動作のために、夜間Ｔ１１の系統監視点Ｐ１には順潮方向電力が発生する。
次に、太陽電池１３が発電を行う昼間は、「余剰売電モード」または「ピークアシストモード」で動作し、余剰売電モードが基本的な動作モードになる。そして、管理サーバＣＳは、「余剰電力売電制度」に設定することをコントローラ１６へ通知するときに、ピークアシストモードを開始するタイミングも併せて通知している。このピークアシストモードの設定期間（ピークアシストモード期間Ｔａ）は、ピークアシストアルゴリズムを実行する期間のうち、発電能力が電力需要に対して不足すると予測され、各需要家に対して全量売電によるピークアシストを期待する時間帯に設定される。ここでは図４（ａ）に示すように、太陽電池１３が発電を開始するタイミングで、ピークアシストモード期間Ｔａを開始するものとする。
まず、ピークアシストモード期間Ｔａにおいて、コントローラ１６は、負荷監視点Ｐ３での負荷電力と同量の電力を蓄電池１４から放電させるように、パワーコンディショナ１２に指示し、図５（ｂ）の放電動作を行う。すなわち、機器Ｋは、蓄電池１４の蓄電電力のみで動作する。したがって、ピークアシストモード期間Ｔａにおいて、太陽電池１３の発電電力の全量は、売電される。このとき、売電動作のために、系統監視点Ｐ１には逆潮方向電力が発生する。図４（ａ）の領域Ｒ１２は、この余剰電力による売電量を示す。
このように、ピークアシストアルゴリズムでは、発電能力が電力需要に対して不足すると予測される時間帯にピークアシストモード期間Ｔａを設定することによって、商用電力系統には、各需要家における太陽電池１３の発電電力の全量が逆潮流する。したがって、商用電力系統からの電力供給量が増大するので、商用電力系統からの電力供給が、商用電力系統の電力需要を満たすように、電力の需給バランスが改善される。
また、ピークアシストモード期間Ｔａにおいて、コントローラ１６は、系統監視点Ｐ１での逆潮方向電力と発電量監視点Ｐ２での発電電力とが一致するように、蓄電池１４の放電動作を行うようにパワーコンディショナ１２に指示してもよい。この場合も、図５（ｂ）の動作を行う。
そして、蓄電池１４の蓄電量が１０％にまで低下すると（時間ｔ１１）、コントローラ１６は、蓄電池１４の放電動作を停止するようにパワーコンディショナ１２に指示し、余剰売電モード期間Ｔｂに移行する。余剰売電モード期間Ｔｂは、太陽電池１３の発電量Ｘ１２が需要家内の電力使用量Ｘ１１より大きい余剰売電モード期間Ｔｂ１（昼）と、太陽電池１３の発電量Ｘ１２が需要家内の電力使用量Ｘ１１より小さい余剰売電モード期間Ｔｂ２（夕方）とで構成される。
まず、余剰売電モード期間Ｔｂ１において、コントローラ１６は、蓄電池１４の充放電動作の停止をパワーコンディショナ１２に指示する。そして、太陽電池１３の発電量Ｘ１２が需要家内の電力使用量Ｘ１１より大きいため、図５（ｃ）に示すように、機器Ｋは、太陽電池１３の発電電力のみで動作し、機器Ｋで使用されなかった太陽光発電の余剰電力は、売電される。このとき、売電動作のために、系統監視点Ｐ１には逆潮方向電力が発生する。図４（ａ）の領域Ｒ１３は、この余剰電力による売電量を示す。
余剰売電モード期間Ｔｂ２においても、コントローラ１６は、蓄電池１４の充放電動作の停止をパワーコンディショナ１２に指示する。そして、太陽電池１３の発電量Ｘ１２が需要家内の電力使用量Ｘ１１より小さいため、図５（ｄ）に示すように、機器Ｋは、太陽電池１３の発電電力、および変電所ＰＳから供給される商用電力で動作し、系統監視点Ｐ１には順潮方向電力が発生する。図４（ａ）の領域Ｒ１４は、この商用電力で賄う不足電力を示す。
そして、夜間Ｔ１２においても、コントローラ１６は、蓄電池１４の充放電動作の停止をパワーコンディショナ１２に指示する。そして、太陽電池１３の発電量Ｘ１２がゼロであるため、機器Ｋは、変電所ＰＳから供給される商用電力のみで動作し、系統監視点Ｐ１には順潮方向電力が発生する。
そして、時間が経過して、変電所ＰＳから供給される商用電力（深夜電力）の料金単価が安い夜間Ｔ１１になると、上記蓄電動作を繰り返す。
また、ピークアシストモード期間Ｔａは、ピークアシストアルゴリズムを実行する期間のうち、発電能力が電力需要に対して不足すると予測される時間帯に随時設定されるため、図４のタイミングで開始するとは限らない。
例えば、ピークアシストモード期間Ｔａを午後に設定する場合、午前の余剰売電モード期間Ｔｂでは、以下の動作を行う。午前の余剰売電モード期間Ｔｂにおいて、太陽電池１３の発電量Ｘ１２が需要家内の電力使用量Ｘ１１より小さい場合、コントローラ１６は、蓄電池１４の蓄電電力を用いて不足電力を賄うため、図５（ｅ）の放電動作を行うようにパワーコンディショナ１２に指示する。そして、パワーコンディショナ１２は、系統監視点Ｐ１での順潮方向電力がゼロになるように蓄電池１４を放電制御し、この放電電力を交流に変換して分岐電路Ｗａ２に供給する。また、太陽電池１３の発電電力も、パワーコンディショナ１２によって交流に変換され、分岐電路Ｗａ２へ供給される。すなわち、機器Ｋは、太陽電池１３の発電電力、および蓄電池１４の蓄電電力で動作する。
このように、本システムは、発電能力と電力需要との予測に基づいて、「地産地消アルゴリズム」と「ピークアシストアルゴリズム」との２つのアルゴリズムを切り替えて用いる。而して、商用電力系統における電力の需給バランスの改善と、各需要家における停電時の電力確保とを両立することができる。
例えば、需要家が突然の停電に備えるためには、余剰電力を蓄電するほうがよい。そこで、通常時は、地産地消アルゴリズムを実行し、太陽電池１３の発電電力を蓄電池１４にできるだけ蓄電し、発電電力および蓄電電力を各需要家内で消費する方向に制御する。したがって、突然の停電時であっても、各需要家は、太陽電池１３の発電電力や、蓄電池１４の蓄電電力によって、停電時における電力供給を確保できる。しかしながら、発電能力が電力需要に対して不足する場合には、地産地消アルゴリズムよりも、ピークアシストアルゴリズムを実行して、太陽電池１３の発電電力をできるだけ売電するほうがよい。
（実施形態２）
実施形態１は、夜間の深夜電力で蓄電を開始する時刻に、アルゴリズムの切替を行うが、本実施形態では、正午付近にアルゴリズムを切り替える場合を例示する。
図６（ａ）〜（ｃ）は、正午付近に発電能力が電力需要に対して不足すると判断されて、地産地消アルゴリズムからピークアシストアルゴリズムに切り替えた場合の１日の動作パターンを示す。図６（ａ）は、１日の電力パターンを示し、Ｘ２１は、需要家内における電力使用量であり、Ｘ２２は、太陽電池１３の発電量である。図６（ｂ）は、蓄電池１４の蓄電量パターン、図６（ｃ）は、系統監視点Ｐ１での電力パターンを示す。
まず、本システムは地産地消アルゴリズムで動作している。そして、変電所ＰＳから供給される商用電力（深夜電力）の料金単価が安い夜間Ｔ２１は、図３（ａ）の蓄電動作を行い、コントローラ１６は、深夜電力を用いて、蓄電池１４を目標蓄電量Ｍ１まで充電するように、パワーコンディショナ１２に指示する。図６（ａ）の領域Ｒ２１が、この深夜電力による蓄電量を示す。また、機器Ｋは、変電所ＰＳから供給される深夜電力を用いて動作している。したがって、蓄電池１４の蓄電および機器Ｋの動作のために、夜間Ｔ２１の系統監視点Ｐ１には順潮方向電力が発生する。
次に、太陽電池１３が発電を行う昼間は、図３（ｂ）の放電動作または図３（ｃ）の蓄電動作を行う。
まず、太陽電池１３の発電量Ｘ２２が需要家内の電力使用量Ｘ２１より小さい時間帯Ｔ２２（朝）において、コントローラ１６は、蓄電池１４の蓄電電力を用いて不足電力を賄うため、図３（ｂ）の放電動作を行うようにパワーコンディショナ１２に指示する。図６（ａ）の領域Ｒ２２は、この蓄電電力で賄う不足電力を示す。そして、パワーコンディショナ１２は、系統監視点Ｐ１での順潮方向電力がゼロになるように蓄電池１４を放電制御し、この放電電力を交流に変換して分岐電路Ｗａ２に供給する。また、太陽電池１３の発電電力も、パワーコンディショナ１２によって交流に変換され、分岐電路Ｗａ２へ供給される。すなわち、機器Ｋは、太陽電池１３の発電電力、および蓄電池１４の蓄電電力で動作する。
そして、太陽電池１３の発電量Ｘ２２が需要家内の電力使用量Ｘ２１より大きい時間帯Ｔ２３（昼）において、コントローラ１６は、太陽光発電の余剰電力を蓄電池１４に蓄電するため、図３（ｃ）の充電動作を行うようにパワーコンディショナ１２に指示する。図６（ａ）の領域Ｒ２３は、この余剰電力による蓄電量を示す。そして、パワーコンディショナ１２は、系統監視点Ｐ１での逆潮方向電力がゼロになるように、太陽電池１３の発電電力を用いて蓄電池１４を充電する。また、太陽電池１３の発電電力は、パワーコンディショナ１２によって交流に変換され、分岐電路Ｗａ２へも供給される。すなわち、機器Ｋは、太陽電池１３の発電電力のみで動作する。
そして、正午付近になって、発電能力が電力需要に対して不足すると判断され、地産地消アルゴリズムからピークアシストアルゴリズムに切り替えると、ピークアシストモード期間Ｔａに移行する。ピークアシストモード期間Ｔａにおいて、コントローラ１６は、負荷監視点Ｐ３での負荷電力と同量の電力を蓄電池１４から放電させるように、パワーコンディショナ１２に指示し、図５（ｂ）の放電動作を行う。すなわち、機器Ｋは、蓄電池１４の蓄電電力のみで動作する。したがって、ピークアシストモード期間Ｔａにおいて、太陽電池１３の発電電力の全量は、売電される。このとき、売電動作のために、系統監視点Ｐ１には逆潮方向電力が発生する。図６（ａ）の領域Ｒ２４は、この余剰電力による売電量を示す。
そして、太陽電池１３の発電量Ｘ２２がゼロになると、コントローラ１６は、以降の時間帯Ｔ２４において、蓄電池１４の蓄電電力を用いて不足電力を賄うため、放電動作を行うようにパワーコンディショナ１２に指示する。図６（ａ）の領域Ｒ２５は、この蓄電電力で賄う不足電力を示す。そして、パワーコンディショナ１２は、系統監視点Ｐ１での順潮方向電力がゼロになるように蓄電池１４を放電制御し、この放電電力を交流に変換して分岐電路Ｗａ２に供給する。すなわち、機器Ｋは、蓄電池１４の蓄電電力のみで動作する。
そして、蓄電池１４の蓄電量が１０％にまで低下すると、コントローラ１６は、蓄電池１４の放電動作を停止するようにパワーコンディショナ１２に指示する。以降の時間帯Ｔ２５では、図３（ｄ）に示すように、変電所ＰＳからの商用電力を機器Ｋへ供給する。すなわち、機器Ｋは、変電所ＰＳから供給される商用電力のみを用いて動作し、系統監視点Ｐ１には順潮方向電力が発生する。
次に、図７（ａ）〜（ｃ）は、正午付近に発電能力が電力需要に対して供給過多になると判断されて、ピークアシストアルゴリズムから地産地消アルゴリズムに切り替えた場合の１日の動作パターンを示す。図７（ａ）は、１日の電力パターンを示し、Ｘ３１は、需要家内における電力使用量であり、Ｘ３２は、太陽電池１３の発電量である。図７（ｂ）は、蓄電池１４の蓄電量パターン、図７（ｃ）は、系統監視点Ｐ１での電力パターンを示す。
まず、本システムはピークアシストアルゴリズムで動作している。そして、変電所ＰＳから供給される商用電力（深夜電力）の料金単価が安い夜間Ｔ３１は、図５（ａ）の蓄電動作を行い、コントローラ１６は、深夜電力を用いて、蓄電池１４を目標蓄電量１００％まで充電するように、パワーコンディショナ１２に指示する。図７（ａ）の領域Ｒ３１が、この深夜電力による蓄電量を示す。また、機器Ｋは、変電所ＰＳから供給される深夜電力を用いて動作している。したがって、蓄電池１４の蓄電および機器Ｋの動作のために、夜間Ｔ１１の系統監視点Ｐ１には順潮方向電力が発生する。
次に、太陽電池１３が発電を開始するタイミングで、ピークアシストモード期間Ｔａを開始する。ピークアシストモード期間Ｔａにおいて、コントローラ１６は、負荷監視点Ｐ３での負荷電力と同量の電力を蓄電池１４から放電させるように、パワーコンディショナ１２に指示し、図５（ｂ）の放電動作を行う。すなわち、機器Ｋは、蓄電池１４の蓄電電力のみで動作する。したがって、ピークアシストモード期間Ｔａにおいて、太陽電池１３の発電電力の全量は、売電される。このとき、売電動作のために、系統監視点Ｐ１には逆潮方向電力が発生する。図７（ａ）の領域Ｒ３２は、この余剰電力による売電量を示す。
そして、正午付近になって、発電能力が電力需要に対して供給過多になると判断され、ピークアシストアルゴリズムから地産地消アルゴリズムに切り替える。地産地消アルゴリズムに切り替えた直後の時間帯Ｔ３２は、太陽電池１３の発電量Ｘ３２が需要家内の電力使用量Ｘ３１より大きい。そこで、コントローラ１６は、太陽光発電の余剰電力を蓄電池１４に蓄電するため、図３（ｃ）の充電動作を行うようにパワーコンディショナ１２に指示する。図７（ａ）の領域Ｒ３３は、この余剰電力による蓄電量を示す。そして、パワーコンディショナ１２は、系統監視点Ｐ１での逆潮方向電力がゼロになるように、太陽電池１３の発電電力を用いて蓄電池１４を充電する。また、太陽電池１３の発電電力は、パワーコンディショナ１２によって交流に変換され、分岐電路Ｗａ２へも供給される。すなわち、機器Ｋは、太陽電池１３の発電電力のみで動作する。
そして、太陽電池１３の発電量Ｘ３２が需要家内の電力使用量Ｘ３１より小さい時間帯Ｔ３３（夕方）において、コントローラ１６は、蓄電池１４の蓄電電力を用いて不足電力を賄うため、図３（ｂ）の放電動作を行うようにパワーコンディショナ１２に指示する。図７（ａ）の領域Ｒ３４は、この蓄電電力で賄う不足電力を示す。そして、パワーコンディショナ１２は、系統監視点Ｐ１での順潮方向電力がゼロになるように蓄電池１４を放電制御し、この放電電力を交流に変換して分岐電路Ｗａ２に供給する。また、太陽電池１３の発電電力も、パワーコンディショナ１２によって交流に変換され、分岐電路Ｗａ２へ供給される。すなわち、機器Ｋは、太陽電池１３の発電電力、および蓄電池１４の蓄電電力で動作する。
そして、夜間Ｔ３４において、太陽電池１３の発電量Ｘ３２がゼロになると、コントローラ１６は、蓄電池１４の蓄電電力を用いて不足電力を賄うため、放電動作を行うようにパワーコンディショナ１２に指示する。図７（ａ）の領域Ｒ３５は、この蓄電電力で賄う不足電力を示す。そして、パワーコンディショナ１２は、系統監視点Ｐ１での順潮方向電力がゼロになるように蓄電池１４を放電制御し、この放電電力を交流に変換して分岐電路Ｗａ２に供給する。すなわち、機器Ｋは、蓄電池１４の蓄電電力のみで動作する。
そして、蓄電池１４の蓄電量が１０％にまで低下すると（時間ｔ３１）、コントローラ１６は、蓄電池１４の放電動作を停止するようにパワーコンディショナ１２に指示する。以降、図３（ｄ）に示すように、変電所ＰＳからの商用電力を機器Ｋへ供給する。すなわち、機器Ｋは、変電所ＰＳから供給される商用電力のみを用いて動作し、系統監視点Ｐ１には順潮方向電力が発生する。
本実施形態においても、発電能力と電力需要との予測に基づいて、「地産地消アルゴリズム」と「ピークアシストアルゴリズム」との２つのアルゴリズムを切り替えて用いる。而して、商用電力系統における電力の需給バランスの改善と、各需要家における停電時の電力確保とを両立することができる。
また、上述の各実施形態において、深夜電力を用いて蓄電池１４を充電する場合、この蓄電電力を用いて動作する機器Ｋの使用電力の積分値に基づいて、目標蓄電量が決定される。この目標蓄電量は、機器Ｋの実際の使用電力の履歴を保存しておき、この履歴に基づいて決定してもよい。
また、発電能力が電力需要に対して不足し、商用電力系統の停電が避けられないと判断された場合、管理サーバＣＳは、各需要家のコントローラ１６へ停電時間帯を通知する。停電時間帯を通知されたコントローラ１６は、停電時間帯前の放電制御を禁止し、停電時間帯までに、深夜電力を用いて蓄電池１４を蓄電量１００％まで充電しておき（満充電）、停電中は地産地消アルゴリズムを実行する。而して、各需要家は、停電時における電力をより確実に確保できる。
また、コントローラ１６は、管理サーバＣＳとの間の通信が途絶えたり、あるいは商用電力系統の停電が発生した場合には、地産地消アルゴリズムを自動的に実行する。
また、コントローラ１６は、所定期間（例えば、夏季）の所定時間（例えば、１１時〜１６時）は、ピークアシストアルゴリズムのピークアシストモード期間Ｔａを自動的に実行してもよい。
また、コントローラ１６は、商用電力系統の電圧低下が発生した場合、商用電力の供給力が不足していると判断して、ピークアシストアルゴリズムを自動的に実行してもよい。
なお、上記各実施形態では、分散電源として太陽電池１３を用いているが、燃料電池、風力発電装置等の他の分散電源を用いてもよい。
１１ 分電盤
１２ パワーコンディショナ
１３ 太陽電池（分散電源）
１４ 蓄電池
１５ 電力メータ
１６ コントローラ
Ｋ 機器
ＣＳ 管理サーバ

Claims (4)

  1. 分散電源の発電電力と、蓄電池の蓄電電力と、商用電力系統から供給される商用電力とを分電盤を介して機器へ供給することが可能な電力供給システムであって、
    前記蓄電池の蓄電残量に関係無く、前記蓄電池の充放電動作を停止させた状態で前記分散電源の発電電力を前記機器に供給し、前記分散電源の発電電力から前記機器の使用電力を差し引いた余剰電力を前記商用電力系統に逆潮流させる余剰売電モード、前記分散電源の発電電力の全量を前記商用電力系統に逆潮流させるように、前記蓄電池の蓄電電力を前記機器へ供給するピークアシストモードの各モードを有するアルゴリズムを実行するコントローラを備える
    ことを特徴とする電力供給システム。
  2. 前記コントローラは、前記商用電力系統からの電力供給能力が電力需要に対して不足すると予測される時間帯において、前記ピークアシストモードに切り替わることを特徴とする請求項１記載の電力供給システム。
  3. 前記コントローラは、前記ピークアシストモードにおいて、前記機器の使用電力と同量の電力を前記蓄電池から前記機器へ供給させることを特徴とする請求項１または２記載の電力供給システム。
  4. 前記コントローラは、前記分散電源の発電電力を前記機器へ供給し、前記余剰電力で前記蓄電池を充電し、前記余剰電力がない場合、前記蓄電池の蓄電電力を前記分散電源の発電電力とともに前記機器へ供給する第１のアルゴリズムと、前記アルゴリズムである第２アルゴリズムとを切替可能に実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電力供給システム。
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