JP6704479B2 - 電力供給システム、電力供給機器及び電力供給システムの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力供給システム、電力供給機器及び電力供給システムの制御方法に関するものである。

太陽電池等の発電設備を備える電力供給システムのパワーコンディショナとして、商用電源系統（以下、適宜、系統と略記する）に連系して交流電力を出力する連系運転と、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。また、分散電源として、太陽電池だけでなく例えば発電装置等も備える電力供給システムが知られている。

このようなパワーコンディショナの中には、連系運転のときに余剰電力が生じる場合、系統への売電を可能にするものがある。例えば、特許文献１は、太陽電池（太陽光発電部）にて発電した電力を、系統に売電可能であれば発電装置（ガス発電部）が発電する電力を優先して負荷に供給し、売電が可能でなければ太陽電池からの電力を優先して負荷に供給する、経済的な運用が可能な電力供給システムを開示する。

国際公開第２０１３／０４６７１３号

ここで、太陽電池、蓄電池、発電装置を含む電力供給システムが、系統に連系して運転する場合、例えば発電装置が発電効率のよい定格運転を継続できるとは限らず、太陽電池および発電装置の発電電力をより効率的に利用できる手法が求められていた。

上記のような課題に鑑みてなされた本発明の目的は、太陽電池および発電装置の発電電力を効率的に利用可能な電力供給システム、電力供給機器及び電力供給システムの制御方法を提供することにある。

上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力供給システムは、蓄電池、太陽電池及び発電装置を制御する電力供給機器を備える電力供給システムであって、前記電力供給機器は、第１電力変換部と、第２電力変換部と、前記電力供給機器が系統に連系しているときに前記第１電力変換部を介して前記太陽電池が発電する電力を前記系統に逆潮流させる制御部と、を備え、前記発電装置は、順潮流を検出することで発電し、前記制御部は、前記発電装置から余剰電力が生じる場合に、前記蓄電池を系統から解列するとともに、前記第２電力変換部を介して前記余剰電力を前記蓄電池に充電させることを特徴とする。

また、本発明に係る電力供給システムにおいて、前記電力供給機器は、前記蓄電池と接続される第３電力変換部および第４電力変換部と、を更に備え、前記制御部は、連系運転時において、前記発電装置から余剰電力が生じる場合に、前記第３電力変換部を制御して前記蓄電池を系統から解列し、前記第４電力変換部を制御して前記余剰電力を前記蓄電池に充電させることが好ましい。

また、本発明に係る電力供給システムにおいて、前記制御部は、自立運転時において、前記第１電力変換部の出力電力が予め設定された出力電力である場合に、前記第４電力変換部を制御して前記発電装置からの電力を前記蓄電池に充電させることが好ましい。

さらに、上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力供給機器は、蓄電池、太陽電池及び発電装置を制御する電力供給機器であって、第１電力変換部と、第２電力変換部と、前記電力供給機器が系統に連系しているときに前記第１電力変換部を介して前記太陽電池が発電する電力を前記系統に逆潮流させる制御部と、を備え、前記発電装置は、順潮流を検出することで発電し、前記制御部は、前記発電装置から余剰電力が生じる場合に、前記蓄電池を系統から解列するとともに、前記第２電力変換部を介して前記余剰電力を前記蓄電池に充電させることを特徴とする。

さらに、上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力供給システムの制御方法は、蓄電池、太陽電池及び発電装置を制御する電力供給機器を備える電力供給システムの制御方法であって、前記電力供給機器は、第１電力変換部と、第２電力変換部と、を備え、前記発電装置は、順潮流を検出することで発電し、前記電力供給機器が系統に連系しているときに前記第１電力変換部を介して前記太陽電池が発電する電力を前記系統に逆潮流させるステップと、前記発電装置から余剰電力が生じる場合に、前記蓄電池を系統から解列するとともに、前記第２電力変換部を介して前記余剰電力を前記蓄電池に充電させるステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る電力供給システム、電力供給機器及び電力供給システムの制御方法によれば、太陽電池および発電装置の発電電力を効率的に利用可能である。

本発明の一実施形態に係る電力供給システムのブロック図である。 連系運転時の電力供給システムの制御例を示す図である。 連系運転時の電力供給システムの制御方法を説明するフローチャートである。 自立運転時の電力供給システムの制御例を示す図である。 自立運転時の電力供給システムの制御方法を説明するフローチャートである。

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。

（実施の形態）
まず、本発明の一実施形態に係る電力供給システムについて説明する。本実施形態に係る電力供給システムは、系統（商用電源系統）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／又は売電禁止の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。一方売電禁止の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）などの燃料電池を含む燃料電池システム、及びガス燃料により発電するガス発電機システムなどである。本実施形態においては、売電可能な電力を供給する分散電源として太陽電池、及び売電禁止の電力を供給する分散電源として蓄電池と、燃料電池又はガス発電機である発電装置とを備える例を示す。

（電力供給システムの構成）
図１は、本発明の一実施形態に係る電力供給システム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供給システムは、太陽電池１１と、蓄電池１２と、パワーコンディショナ２０（電力供給機器）と、分電盤３１と、負荷３２と、発電装置３３と、電流センサ４０とを備える。ここで、発電装置３３は、燃料電池又はガス発電機により構成されるものである。電力供給システムは、通常は系統と連系する連系運転を行い、系統から供給される電力と、各分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２、発電装置３３）からの電力とを負荷３２に供給する。また、電力供給システムは、停電時など系統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（太陽電池１１、蓄電池１２、発電装置３３）からの電力を負荷３２に供給する。

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、電流センサ４０と発電装置３３とを結ぶ破線は通信される情報（電流センサ４０の検出信号）の流れを表す。ここで、制御部２５と多くの機能ブロックとの間には制御信号又は通信される情報の流れがあるが、見やすさのために図１では省略されており、主要な制御信号等については後述する。制御信号及び情報の通信は、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。

太陽電池１１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１１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、所定の直流電流（たとえば１０Ａ）を出力するように構成される。太陽電池１１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。

蓄電池１２は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の蓄電池から構成される。蓄電池１２は、充電された電力を放電することにより、電力を供給可能である。また、蓄電池１２は、系統、太陽電池１１から供給される電力に加え、発電装置３３から供給される電力を充電可能である。

パワーコンディショナ２０（電力供給機器）は、太陽電池１１、蓄電池１２から供給される直流の電力と、系統及び発電装置３３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ものである。パワーコンディショナ２０は、第１電力変換部２１（インバータ）と、連系運転スイッチ２２、２３と、自立運転スイッチ２４と、第２電力変換部２６（ＤＣ／ＡＣ変換部）と、ＤＣ／ＤＣ変換部２７と、第３電力変換部２８（ＤＣ／ＤＣ変換部）と、第４電力変換部２９（ＤＣ／ＤＣ変換部）と、パワーコンディショナ２０全体を制御する制御部２５とを備える。なお、連系運転スイッチ２３は、パワーコンディショナ２０外に出すよう構成しても良い。

ＤＣ／ＤＣ変換部２７および第３電力変換部２８は、第１電力変換部２１の前段で直流電力を昇圧又は降圧するものである。例えば、ＤＣ／ＤＣ変換部２７は、太陽電池１１からの直流電力を一定の電圧まで昇圧して第１電力変換部２１に供給する。また、第３電力変換部２８は、蓄電池１２からの直流電力を一定の電圧まで昇圧して第１電力変換部２１に供給するＤＣ／ＤＣ変換部である。また、第３電力変換部２８は、第１電力変換部２１あるいはＤＣ／ＤＣ変換部２７からの直流電圧を降圧して蓄電池１２に供給する。

第４電力変換部２９は、第３電力変換部２８と同じく、蓄電池１２に接続される。第４電力変換部２９は、第２電力変換部２６からの直流電圧を降圧して蓄電池１２に供給するＤＣ／ＤＣ変換部である。また、第４電力変換部２９は、蓄電池１２からの直流電力を一定の電圧まで昇圧して第２電力変換部２６に供給することも可能である。

ここで、第３電力変換部２８を用いる場合と比較して、第４電力変換部２９によって蓄電池１２を充電する場合の充電効率は高くなる。第３電力変換部２８では、系統と接続される第１電力変換部２１からの直流電圧（中間リンク電圧）を降圧して蓄電池１２を充電する。一方、第４電力変換部２９では、例えば中間リンク電圧より低い電圧に設定される第２電力変換部２６からの直流電圧を降圧して蓄電池１２を充電することができるため、第４電力変換部２９における変換のロスを抑えることができ、高い充電効率を実現できる。

第１電力変換部２１は、双方向インバータであって、太陽電池１１、蓄電池１２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２２、２３、自立運転スイッチ２４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、自立運転スイッチ２４は、発電装置３３と蓄電池１２との間に配される。連系運転スイッチ２２、２３と自立運転スイッチ２４とは、双方が同時にオン（又はオフ）とならないように、同期して切り替えられる。より詳しくは、連系運転スイッチ２２、２３がオンとなるとき、自立運転スイッチ２４は同期してオフとなり、連系運転スイッチ２２、２３がオフとなるとき、自立運転スイッチ２４は同期してオンとなる。連系運転スイッチ２２、２３及び自立運転スイッチ２４の同期制御は、連系運転スイッチ２２、２３への制御信号の配線を自立運転スイッチ２４に分岐させることによりハードウェア的に実現される。なお、スイッチ毎に同一の制御信号に対するオンとオフの状態を区別して設定可能なことはいうまでもない。また、連系運転スイッチ２２、２３及び自立運転スイッチ２４の同期制御は、制御部２５によりソフトウェア的に実現することも可能である。

第２電力変換部２６（ＤＣ／ＡＣ変換部）は、発電装置３３の発電による交流電力を直流電力に変換して蓄電池１２に供給する。また、第２電力変換部２６は、蓄電池１２からの直流電力を交流電力に変換できる双方向の電力変換部であってもよい。なお、第２電力変換部２６は、パワーコンディショナ２０の外部に備えることも可能である。この場合、パワーコンディショナ２０は、外部の第２電力変換部から直流電力の入力を受ける入力端子を備える構成となる。

制御部２５は、例えばマイクロコンピュータで構成され、系統電圧の上昇や停電等の状態等に基づいて、第１電力変換部２１、連系運転スイッチ２２、２３、自立運転スイッチ２４、第２電力変換部２６、ＤＣ／ＤＣ変換部２７、第３電力変換部２８、第４電力変換部２９等の各部の動作を制御する。制御部２５は、連系運転時には、連系運転スイッチ２２、２３をオン、自立運転スイッチ２４をオフに切り替える。また、制御部２５は、自立運転時には、連系運転スイッチ２２、２３をオフ、自立運転スイッチ２４をオンに切り替える。

分電盤３１は、連系運転時に系統より供給される電力を複数の支幹に分岐させて負荷３２に分配する。また、分電盤３１は、複数の分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２、発電装置３３）から供給される電力を、複数の支幹に分岐させて負荷３２に分配する。ここで、負荷３２とは、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、テレビ等の各種電器製品や、商工業施設で使用される空調機や照明器具などの機械、照明設備等である。

発電装置３３は、燃料電池又はガス発電機により構成される。燃料電池は、水素を用いて空気中の酸素との化学反応により直流の電力を発電するセルと、発電された直流電力を１００Ｖあるいは２００Ｖの交流電力に変換するインバータと、その他補機類とを備える。ここで、発電装置３３としての燃料電池は、パワーコンディショナ２０を介さずとも負荷３２に対する交流電力の供給を可能とするシステムであり、必ずしもパワーコンディショナ２０との接続を想定して設計されたものではなく、汎用性を有するシステムであってよい。また、ガス発電機は、所定のガスなどを燃料とするガスエンジンで発電するものである。

発電装置３３は、対応する電流センサ４０が順潮流（買電方向の電流）を検出する間発電を行うものであり、発電時には負荷３２の消費電力に追従する負荷追従運転又は所定の定格電力値による定格運転を行う。停止状態の発電装置３３は電流センサ４０が順潮流を検出すると起動する。負荷追従運転時の追従範囲は、例えば２００〜７００Ｗであり、定格運転時の定格電力値は、例えば７００Ｗである。なお、発電装置３３は、一般に定格運転の方が発電効率がよい。

電流センサ４０は、系統及び発電装置３３の間を流れる電流を検出するものである。日本では、発電装置３３が発電する電力は売電禁止と規定されているため、電流センサ４０が系統側への逆潮流（売電方向の電流）を検出した場合、発電装置３３は発電を停止する。電流センサ４０が順潮流を検出する間、発電装置３３は負荷３２に自身から電力を供給できるものとして負荷追従運転又は定格運転での発電を実行する。

ここで、本実施形態における電力供給システムは、連系運転時に第３電力変換部２８によって蓄電池１２を系統から切り離し、発電装置３３から第４電力変換部２９を介して蓄電池１２への充電を可能にする。また、自立運転時にも、発電装置３３から第４電力変換部２９を介して蓄電池１２への高い効率で充電可能である。以下、連系運転時、自立運転時の順に電力供給システムの制御例を説明する。

（連系運転時の制御）
図２は、連系運転時の電力供給システムの制御例を示す図である。この場合、パワーコンディショナ２０の各スイッチは、連系運転スイッチ２２、２３がオン、自立運転スイッチ２４がオフに制御される。

連系運転時には、太線矢印で示すように、系統よりＡＣ１００Ｖ（あるいは２００Ｖ）が供給されて、負荷３２に給電される。パワーコンディショナ２０は、蓄電池１２の充電が完了していない場合、系統からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池１２を充電する。また、パワーコンディショナ２０は、太陽電池１１の発電電力を交流電力に変換して系統に逆潮流したり、余剰電力を売電したりすることができる。また、パワーコンディショナ２０は、系統からの電力及び分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２）の電力を負荷３２に出力してもよい。なお、この場合、電流センサ４０には、系統からの順潮流（買電方向の電流）が流れるため、発電装置３３は発電を行い、分電盤３１を経て負荷３２に電力を供給する。

パワーコンディショナ２０は、発電装置３３から余剰電力が生じる場合、太線矢印で示すように、第２電力変換部２６、第４電力変換部２９を介して余剰電力を蓄電池１２に充電させる。ここで、余剰電力とは、発電装置３３の発電電力のうち負荷３２で消費できない電力をいう。本実施形態において、パワーコンディショナ２０は、連系運転時に発電装置３３ができるだけ定格運転をするように制御することで発電効率を高める。また、パワーコンディショナ２０は、第４電力変換部２９を介して余剰電力を蓄電池１２に供給するので高い充電効率を実現できる。

上述のように、日本国内では発電装置３３が発電する電力は売電が禁止される電力需給契約がある。そのため、パワーコンディショナ２０は、第４電力変換部２９を介して余剰電力を蓄電池１２に充電させる際に、第３電力変換部２８によって蓄電池１２を系統から切り離す（解列する）。本実施形態において、蓄電池１２の系統からの解列は、パワーコンディショナ２０がＤＣ／ＤＣ変換部である第３電力変換部２８でゲートブロックすることによって実現できる。ゲートブロックは例えば昇圧用のＰＷＭ信号を停止させることである。

また、第２電力変換部２６が双方向のインバータである場合には、第３電力変換部２８でゲートブロックした状態で、第２電力変換部２６を介して蓄電池１２からの電力を負荷３２に供給することができる。そのため、逆潮流時に、太陽電池１１の発電電力を負荷３２に分配することなく売電することが可能になり、売電量を増やす効果（蓄電池１２による押し上げ効果）が生じる。

（連系運転時のフローチャート）
図３は、連系運転時の電力供給システムの制御方法を説明するフローチャートである。まず、電力供給システムの制御部２５は、連系運転スイッチ２２、２３をオン、自立運転スイッチ２４をオフにして、電力供給システムに連系運転を行わせる（ステップＳ２）。

制御部２５は、電力供給システムが逆潮運転する場合（ステップＳ４のＹｅｓ）、すなわち太陽電池１１の発電電力を系統に逆潮流する場合、ステップＳ８の処理に進む。制御部２５は、電力供給システムが逆潮運転していない場合（ステップＳ４のＮｏ）、第２電力変換部２６を停止させて（ステップＳ６）、再びステップＳ４に戻る。電力供給システムが逆潮運転していないことは、分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２、発電装置３３）の電力では負荷３２が要求する電力を満たせないことを意味する。つまり、発電装置３３は、蓄電池１２を充電する余剰電力を生じないため、第２電力変換部２６を停止させる。

制御部２５は、電力供給システムが逆潮運転し、蓄電池１２の残量が基準値以下の場合（ステップＳ８のＹｅｓ）、ステップＳ１０の処理に進む。ここで、基準値とは例えば蓄電池１２の放電可能範囲の下限である。放電可能範囲とは、蓄電池１２の充電率（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に基づいて、パワーコンディショナ２０が蓄電池１２から放電が可能であると判定する範囲である。制御部２５は、蓄電池１２の残量が基準値を超える場合（ステップＳ８のＮｏ）、第２電力変換部２６を停止させて（ステップＳ１６）、処理を終了する。蓄電池１２の残量が基準値を超える場合（例えば蓄電池１２が満充電に近い場合等）、第２電力変換部２６を介して蓄電池１２を充電する必要はないため、第２電力変換部２６を停止させる。このとき、制御部２５は、発電装置３３を負荷追従運転させてもよい。なお、制御部２５による発電装置３３の制御は、直接的に制御信号等を出力するものではないが、電流センサ４０に流れる順潮流を調整することで実行可能である。

制御部２５は、蓄電池１２の残量が基準値以下であった場合に、まず、第３電力変換部２８を停止させる（ステップＳ１０）。つまり、本実施形態において制御部２５は、第３電力変換部２８をゲートブロックして、蓄電池１２を系統から切り離す。そのため、逆潮流時にも、発電装置３３の余剰電力によって高効率に蓄電池１２を充電させることが可能になる。

そして、制御部２５は、第２電力変換部２６に発電装置３３からの交流電力を直流電力に変換させる（ステップＳ１２）。

制御部２５は、第４電力変換部２９の調整によって蓄電池１２に供給する直流電力を変更し、発電装置３３を定格運転させる（ステップＳ１４）。発電装置３３が定格運転することで発電効率が高まる。その後、制御部２５は、ステップＳ４の処理に戻る。

（自立運転時の制御）
図４は、自立運転時の分散電源による電力供給を示す図である。自立運転時には、太線矢印で示すように、自立運転スイッチ２４を介して分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２）の電力が負荷３２等に供給される。そして、電流センサ４０は順潮流を検出し、発電装置３３は発電する。

発電装置３３から余剰電力が生じる場合、負荷３２が消費する電力は発電装置３３が発生させる電力で賄うことができる。したがって、太陽電池１１および蓄電池１２の少なくとも一方から負荷３２へ電力を供給する必要はない。しかし、太陽電池１１および蓄電池１２の少なくとも一方は、発電装置３３の発電を継続させるために、電流センサ４０に順潮流を検出させる予め設定された出力電力の電力を供給する。ここで、予め設定された出力電力とは、電流センサ４０に順潮流を検出させるのに必要な電力値である。負荷３２へ供給される電力は例えばキロワットオーダーであるが、予め設定された出力電力は例えば７０Ｗといった小さな電力値である。

自立運転時においてパワーコンディショナ２０は、第１電力変換部２１の出力（図４のａ点）における電力が予め設定された出力電力（例えば７０Ｗ）であれば、発電装置３３から余剰電力が生じていると判定し、太線矢印で示すように、第２電力変換部２６、第４電力変換部２９を介して余剰電力を蓄電池１２に充電させる。また、パワーコンディショナ２０は、第１電力変換部２１の出力における電力がキロワットオーダーの大きな値であれば、負荷３２が消費する電力を発電装置３３では賄うことができず、太陽電池１１および蓄電池１２の少なくとも一方から電力が供給されていると判定できる。ここで、電流センサ４０に順潮流を検出させるために少なくとも予め設定された出力電力の電力が必要であるため、発電装置３３が発電している場合には、第１電力変換部２１の出力は予め設定された出力電力以上となる。

ここで、パワーコンディショナ２０は、第１電力変換部２１の出力が予め設定された出力電力であると判定する場合、予め設定された出力電力に例えば数Ｗの幅を持たせてもよい。上述の通り、発電装置３３から余剰電力が生じない場合には、第１電力変換部２１の出力における電力は例えば数キロワットとなる。そのため、例えば予め設定された出力電力に数Ｗの幅を持たせても、パワーコンディショナ２０は、正しい判定を行うことが可能である。

また、第１電力変換部２１の出力が予め設定された出力電力であるかを検出する際に、パワーコンディショナ２０は、発電装置３３が発生する電力を変動させながら確認することが好ましい。例えば、パワーコンディショナ２０は、（１）蓄電池１２を充電させることによって、意図的に負荷３２に電力が不足する状態にし、（２）その電力供給のために第１電力変換部２１の出力電力が増加させる。そして、パワーコンディショナ２０は、（３）負荷追従モードで動作する発電装置３３の発電量が増加し、再び負荷３２が消費する電力を発電装置３３が賄って、（４）第１電力変換部２１の出力が予め設定された出力電力に戻ることを検出する。この（１）〜（４）のシーケンスを必要に応じて繰り返すことで、さらに誤りのない判定を行うことが可能になる。

（自立運転時のフローチャート）
図５は、自立運転時の電力供給システムの制御方法を説明するフローチャートである。まず、電力供給システムの制御部２５は、連系運転スイッチ２２、２３をオフ、自立運転スイッチ２４をオンにして、電力供給システムに自立運転を行わせる（ステップＳ２２）。

制御部２５は、蓄電池１２の残量が基準値以下の場合（ステップＳ２４のＹｅｓ）、ステップＳ２８の処理に進む。制御部２５は、蓄電池１２の残量が基準値を超える場合（ステップＳ２４のＮｏ）、第２電力変換部２６を停止させて（ステップＳ２６）、ステップＳ３６の処理に進む。ここで、基準値は連系運転時の場合と同じであり、蓄電池１２の残量が基準値を超える場合は、例えば蓄電池１２が満充電に近い場合等である。

制御部２５は、蓄電池１２の残量が基準値以下で、第１電力変換部２１の出力電力が予め設定された出力電力であれば（ステップＳ２８のＹｅｓ）、発電装置３３から余剰電力が生じていると判定し、ステップＳ３０の処理に進む。制御部２５は、第１電力変換部２１の出力電力が予め設定された出力電力でなければ（ステップＳ２８のＮｏ）、第２電力変換部２６を停止させて（ステップＳ２６）、ステップＳ３６の処理に進む。ここで、制御部２５は、第１電力変換部２１の出力電力が予め設定された出力電力よりも大きければ、負荷３２が消費する電力を発電装置３３の発生電力で賄うことができない状態であると把握できる。また、制御部２５は、第１電力変換部２１の出力電力が予め設定された出力電力よりも小さければ、電流センサ４０が順潮流を検出しないので、発電装置３３が発電しない状態であると把握できる。本実施形態では、制御部２５は、第１電力変換部２１の出力電力が予め設定された出力電力より大きくても小さくても同じ処理を実行するが、異なる処理を実行してもよい。

このとき、制御部２５は、第１電力変換部２１の出力電力が予め設定された出力電力であるか否かを、より慎重に判定するために、上述の（１）〜（４）のシーケンスを実行してもよい。すなわち、制御部２５は、（１）蓄電池１２を充電させて、（２）第１電力変換部２１の出力電力が増加したことを確認し、（３）発電装置３３が発生する電力を増加させ、（４）第１電力変換部２１の出力電力が予め設定された出力電力に戻ったことを確認する。また、上述の通り、制御部２５は、厳密に予め設定された出力電力（例えば７０Ｗ）との一致を検出するのではなく、予め設定された出力電力に例えば数Ｗの幅を持たせてもよい。

そして、制御部２５は、発電装置３３から余剰電力が生じていると判定した場合には、余剰電力によって蓄電池１２を充電する。制御部２５は、第２電力変換部２６に発電装置３３からの交流電力を直流電力に変換させる（ステップＳ３０）。制御部２５は、蓄電池１２の残量が基準値以下であった場合に、まず、第３電力変換部２８を停止させる（ステップＳ３２）。ここで、ステップＳ３０，Ｓ３２は、それぞれ連系運転時の場合のステップＳ１２，Ｓ１０に対応する。また、ステップＳ３０，Ｓ３２が実行される順番は逆であってもよい。

制御部２５は、第４電力変換部２９の調整によって蓄電池１２に供給する直流電力を変更し、第１電力変換部２１の出力電力が予め設定された出力電力であるようにする（ステップＳ３４）。このことにより、制御部２５は発電装置３３を安定して発電させて、第４電力変換部２９を介して蓄電池１２への高い効率で充電させることができる。そして、制御部２５は復電検出した場合（ステップＳ３６のＹｅｓ）には処理を終了し、復電しない場合（ステップＳ３６のＮｏ）にはステップＳ２４の処理に戻る。

このように、本実施形態によれば、連系運転時に第３電力変換部２８によって蓄電池１２を系統から切り離し、逆潮流時にも、発電装置３３から第４電力変換部２９を介して蓄電池１２への高い効率で充電することができる。また、自立運転時にも、蓄電池１２への高い効率で充電可能である。そのため、太陽電池１１および発電装置３３の発電電力を効率的に利用可能である。

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。従って、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。

１１ 太陽電池
１２ 蓄電池
２０ パワーコンディショナ（電力供給機器）
２１ 第１電力変換部（インバータ）
２２，２３ 連系運転スイッチ
２４ 自立運転スイッチ
２５ 制御部
２６ 第２電力変換部
２７ ＤＣ／ＤＣ変換部
２８ 第３電力変換部（ＤＣ／ＤＣ変換部）
２９ 第４電力変換部（ＤＣ／ＤＣ変換部）
３１ 分電盤
３２ 負荷
３３ 発電装置
４０ 電流センサ

Claims (6)

1. 太陽電池及び系統と接続され、発電装置を制御する電力供給機器であって、
   連系運転時に、前記系統と前記発電装置との間を流れる電流を検出する電流センサが、順潮流を検出する場合には、前記発電装置の発電電力を負荷に供給し、前記電流センサが、逆潮流を検出する場合には、前記発電電力のうち前記負荷で消費しきれない余剰電力を蓄電池に充電する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、連系運転時に前記電流センサが逆潮流を検出し、且つ前記蓄電池の残量が充電要否判定の基準値を超えない場合には、前記発電装置を定格運転させる、電力供給機器。
2. 前記制御部は、前記電流センサが逆潮流を検出し、且つ前記蓄電池の残量が前記基準値を超える場合には、前記発電装置を負荷追従運転させる、
   請求項１に記載の電力供給機器。
3. 太陽電池及び系統と接続され、発電装置を制御する電力供給機器と、前記系統と前記発電装置との間を流れる電流を検出する電流センサと、を備える電力供給システムであって、
   前記電力供給機器は、
   連系運転時に、前記電流センサが、順潮流を検出する場合には、前記発電装置の発電電力を負荷に供給し、前記電流センサが、逆潮流を検出する場合には、前記発電電力のうち前記負荷で消費しきれない余剰電力を蓄電池に充電する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、連系運転時に前記電流センサが逆潮流を検出し、且つ前記蓄電池の残量が充電要否判定の基準値を超えない場合には、前記発電装置を定格運転させる、電力供給システム。
4. 前記制御部は、前記電流センサが逆潮流を検出し、且つ前記蓄電池の残量が前記基準値を超える場合には、前記発電装置を負荷追従運転させる、
   請求項３に記載の電力供給システム。
5. 太陽電池及び系統と接続され、発電装置を制御する電力供給機器と、前記系統と前記発電装置との間を流れる電流を検出する電流センサと、を備える電力供給システムの制御方法であって、
   連系運転時に、前記電流センサが、順潮流を検出する場合には、前記発電装置の発電電力を負荷に供給し、前記電流センサが、逆潮流を検出する場合には、前記発電電力のうち前記負荷で消費しきれない余剰電力を蓄電池に充電するステップと、
   連系運転時に前記電流センサが逆潮流を検出し、且つ前記蓄電池の残量が充電要否判定の基準値を超えない場合には、前記発電装置を定格運転させるステップと、
   を含む電力供給システムの制御方法。
6. 前記電流センサが逆潮流を検出し、且つ前記蓄電池の残量が前記基準値を超える場合には、前記発電装置を負荷追従運転させるステップを更に含む、
   請求項５に記載の電力供給システムの制御方法。
   

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