JP7369634B2

JP7369634B2 - 分散型電源装置

Info

Publication number: JP7369634B2
Application number: JP2020022030A
Authority: JP
Inventors: 卓也伴野
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2020-02-13
Filing date: 2020-02-13
Publication date: 2023-10-26
Anticipated expiration: 2040-02-13
Also published as: JP2021129375A

Description

本発明は、分散型電源装置に関する。

分散型電源装置の一例として、燃料電池がある（例えば、特許文献１）。

特開２００４－１７８８８３号公報

燃料電池では、一般的に、出力を負荷に追従させる負荷追従制御が行われる。しかし、燃料電池では、負荷が低下して出力が低下するに連れて効率が漸減する。例えば、燃料電池の効率の低下を防止するために燃料電池の出力を上昇させるとすると、燃料電池で余剰電力が生じる。この余剰電力をヒータで消費させて湯（熱）に変換して利用することが考えられる。しかし、湯の温度が過度に高くなると、燃料電池の発電を停止させる保護機能が動作してしまうことがある。その結果、燃料電池の効率を適切に向上させることができなかった。

本発明は、このような課題に鑑み、発電の停止を回避するとともに効率を向上させることが可能な分散型電源装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の分散型電源装置は、分散型電源ユニットと、分散型電源ユニットに接続される蓄電池と、分散型電源ユニットの現在の出力より高出力側において、現在の分散型電源ユニット単体の効率である単体効率よりも、単体効率と蓄電池の充放電効率とを総合した総合効率が高くなる出力であるターゲット出力があるか否かを判断し、ターゲット出力があれば、分散型電源ユニットの出力をターゲット出力に上昇させ、余剰電力を蓄電池に充電させる出力制御部と、を備える。

また、出力制御部は、現在の単体効率と等しい総合効率となる出力よりも分散型電源ユニットの定格出力が高ければ、分散型電源ユニットの出力を定格出力に上昇させ、余剰電力を蓄電池に充電させてもよい。

また、分散型電源装置は、分散型電源ユニットにおける発電に伴って発生する熱により加熱される湯の温度を検出する温度検出部を有し、出力制御部は、分散型電源ユニットの出力を上昇させて蓄電池に充電させている状態において湯の温度が所定温度以上となった場合、分散型電源ユニットの出力の上昇を終了させ、蓄電池の充電をオフさせてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の分散型電源装置は、分散型電源ユニットと、分散型電源ユニットに接続される蓄電池と、分散型電源ユニット単体の効率を単体効率とし、単体効率と蓄電池の充放電効率とを総合した効率を総合効率とし、分散型電源ユニットの現在の出力より高出力側において、現在の単体効率と等しい総合効率となる出力よりも分散型電源ユニットの定格出力が高ければ、分散型電源ユニットの出力を定格出力に上昇させ、余剰電力を蓄電池に充電させる出力制御部と、を備える。

本発明によれば、発電の停止を回避するとともに効率を向上させることが可能となる。

本実施形態による分散型電源システムの構成を示す概略図である。出力制御部の動作を説明する図である。出力制御部の動作の流れを説明するフローチャートである。出力制御部における出力制御処理の流れを説明するフローチャートである。出力制御部における湯温度監視制御の流れを説明するフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態の態様について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態による分散型電源システム１の構成を示す概略図である。分散型電源システム１は、例えば、家屋やビルなどの建物１０に適用される。建物１０には、分電盤１２、コンセント１４、負荷１６および分散型電源装置１８が設けられる。

分電盤１２は、電力系統２０に接続される。コンセント１４は、分電盤１２に接続される。なお、複数のコンセント１４が分電盤１２に接続されてもよい。コンセント１４には、負荷１６が接続される。

分散型電源装置１８は、分電盤１２に接続される。なお、分散型電源装置１８は、コンセント１４を通じて分電盤１２に接続されてもよい。また、コンセント１４は、屋内に配置される屋内コンセントに限らず、屋外に配置される屋外コンセントであってもよい。負荷１６には、電力系統２０および分散型電源装置１８から電力が供給される。

分電盤１２には、消費電力検出部２２が設けられる。消費電力検出部２２は、負荷１６で消費される消費電力を検出する。なお、複数の負荷１６が分電盤１２に接続されている場合、消費電力検出部２２は、複数の負荷１６の総消費電力を検出してもよい。

分散型電源装置１８は、例えば、家屋などの建物１０ごとに設けられる。以後、家屋などの建物を、需要家と呼ぶ場合がある。なお、分散型電源装置１８は、複数の建物１０に亘って設けられてもよい。

分散型電源装置１８は、分散型電源ユニット３０、蓄電池３２、パワーコンディショナ３４、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ３６、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ３８、ヒータ４０、温度検出部４２および分散型電源制御部４４を含む。

分散型電源ユニット３０は、例えば、燃料電池ユニットとするが、この例に限らない。例えば、分散型電源ユニット３０は、その出力を調整可能な、太陽光発電装置、風力発電装置、水力発電機、地熱発電機、太陽熱発電機および大気中熱発電機等の再生可能エネルギー発電設備であってもよいし、内燃力発電機等であってもよい。

また、分散型電源ユニット３０には、不図示の貯湯槽が設けられる。分散型電源ユニット３０は、発電で発生した熱で貯湯槽内の湯を加熱することができる。貯湯槽の湯は、例えば、給湯などに利用される。

蓄電池３２は、充電および放電が可能な二次電池である。蓄電池３２は、分散型電源ユニット３０に対応付けられて設けられる。つまり、分散型電源装置１８では、１の分散型電源ユニット３０に対して１の蓄電池３２が対応するように、分散型電源ユニット３０と蓄電池３２とが関連付けられて接続されている。蓄電池３２は、例えば、分散型電源装置１８に内蔵されてもよいし、分散型電源装置１８の筐体外に設けられてもよい。また、蓄電池３２は、新規の分散型電源装置１８に予め搭載されてもよいし、既存の分散型電源装置１８に後付けで設置されてもよい。

パワーコンディショナ３４は、分電盤１２に接続される。分散型電源ユニット３０は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を通じてパワーコンディショナ３４に接続される。蓄電池３２は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ３８を通じてパワーコンディショナ３４に接続される。パワーコンディショナ３４は、電力系統２０側の交流電力と、分散型電源ユニット３０側および蓄電池３２側の直流電力との間の電力変換を行う。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は、パワーコンディショナ３４側の直流電圧と分散型電源ユニット３０側の直流電圧との間の電圧変換を行う。第２ＤＣ／ＤＣコンバータ３８は、パワーコンディショナ３４側の直流電圧と蓄電池３２側の直流電圧との間の電圧変換を行う。

分散型電源装置１８では、分散型電源ユニット３０の出力で蓄電池３２を充電することができる。例えば、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ３６の分散型電源ユニット３０側の電圧を上げ、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ３８の蓄電池３２側の電圧を下げることで、分散型電源ユニット３０から蓄電池３２に電力を供給することができる。後に詳述するが、分散型電源装置１８では、分散型電源ユニット３０の余剰電力で蓄電池３２を充電する。

また、分散型電源ユニット３０には、稼働させる場合に最低限出力させる必要がある出力である最低出力が設定されている。また、分散型電源ユニット３０には、出力することが可能な最大値である定格出力が設定されている。

ヒータ４０は、パワーコンディショナ３４に接続される。つまり、ヒータ４０は、オン状態とされると、パワーコンディショナ３４および第１ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を通じて分散型電源ユニット３０の電力を消費して熱を発生する。ヒータ４０は、発生した熱で、分散型電源ユニット３０の貯湯槽の湯を加熱する。ヒータ４０は、後に詳述するが、負荷１６の消費電力が分散型電源ユニット３０の最低出力未満となった場合にオン状態とされる。

上述のように、分散型電源ユニット３０は、発電に伴って発生する熱を湯として回収することができる。温度検出部４２は、分散型電源ユニット３０の貯湯槽内の湯の温度を検出する。

分散型電源制御部４４は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路から構成される。分散型電源制御部４４は、プログラムを実行することで出力制御部５０として機能する。

出力制御部５０は、分散型電源ユニット３０の出力および蓄電池３２の充放電を制御する。出力制御部５０は、後述の所定条件を満たさない場合、蓄電池３２を充放電させず、分散型電源ユニット３０の出力を負荷１６に追従させる負荷追従制御を行う。一方、後述の所定条件を満たした場合、出力制御部５０は、分散型電源ユニット３０の出力を上昇させ、それにより発生する余剰電力を蓄電池３２に充電させる。

図２は、出力制御部５０の動作を説明する図である。図２の例では、分散型電源ユニット３０の定格出力が７００Ｗであり、分散型電源ユニット３０の最低出力が２００Ｗであるとする。

図２の一点鎖線Ａ１０は、分散型電源ユニット３０の出力と分散型電源装置１８の単体効率との関係の一例を示す。単体効率は、分散型電源ユニット３０単体の効率を示す。なお、効率は、投入エネルギーに対する出力エネルギーの比率を示す。つまり、単体効率は、蓄電池３２の充放電が行われておらず、分散型電源ユニット３０の電力が全て負荷１６で消費される場合の効率を示す。

図２の実線Ａ１２は、分散型電源ユニット３０の出力と分散型電源装置１８の総合効率との関係の一例を示す。総合効率は、分散型電源ユニット３０の単体効率と蓄電池３２の充放電効率とを総合した効率を示す。蓄電池３２の充放電効率は、充電または放電を行うために投入された電力に対する実際に充電された電力または放電された電力を示す。蓄電池３２を充放電する際には、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ３８などで損失があるため、蓄電池３２の充放電効率は、１００％未満となり、例えば、９０％である。分散型電源装置１８の総合効率は、例えば、分散型電源ユニット３０の単体効率に蓄電池３２の充放電効率を乗算して導出される。つまり、総合効率は、分散型電源ユニット３０が出力しつつ、蓄電池３２が充電される場合の効率を示す。

図２の例において、分散型電源ユニット３０の現在の出力が、２００Ｗと５００Ｗとの間の出力Ｐ１０であるとする。負荷１６の消費電力を分散型電源ユニット３０の現在の出力で全て賄うとし、蓄電池３２が充電されていないとすると、現在の単体効率は、図２で示すように、効率Ｅ１０となる。そして、総合効率が現在の単体効率（効率Ｅ１０）と等しくなる分散型電源ユニット３０の出力は、図２で示すように、５００Ｗと７００Ｗとの間の出力Ｐ１２であるとする。

以後、蓄電池３２の充電が並行して行われるときの分散型電源ユニット３０の出力（例えば、出力Ｐ１２）を、総合時出力と呼ぶ場合がある。また、分散型電源ユニット３０の現在の出力（出力Ｐ１０）より高出力側において、現在の単体効率（効率Ｅ１０）よりも総合効率が高くなる出力（総合時出力（出力Ｐ１２）より高い出力）を、ターゲット出力Ｐｔと呼ぶ場合がある。図２では、ターゲット出力Ｐｔの一例を示している。

出力制御部５０は、蓄電池３２の充電が行われていない場合（分散型電源装置１８の効率が単体効率となっている場合）において、ターゲット出力Ｐｔがあるか否かを判断する。

例えば、出力制御部５０には、ターゲット出力Ｐｔの候補と総合効率とが関連付けられたテーブル（候補テーブル）等が記憶されている。ターゲット出力Ｐｔの候補は、例えば、所定出力（例えば、５０Ｗなど）ごとに設定される。なお、ターゲット出力Ｐｔの候補の設定態様は、この例に限らない。例えば、出力制御部５０は、候補テーブルを参照し、現在の出力から導出された総合時出力より高いターゲット出力の候補が、候補テーブルで設定されているかを判断する。出力制御部５０は、総合時出力より高いターゲット出力の候補が少なくとも１個以上あれば、ターゲット出力Ｐｔがあると判断する。

総合時出力より高いターゲット出力Ｐｔの候補が１個だけあった場合、出力制御部５０は、抽出された１個のターゲット出力Ｐｔの候補をターゲット出力Ｐｔに決定する。

また、分散型電源ユニット３０の現在の出力が比較的低い場合には、総合時出力より高いターゲット出力Ｐｔの候補が複数抽出されることがある。総合時出力より高いターゲット出力Ｐｔの候補が複数抽出された場合、抽出された複数のターゲット出力Ｐｔの候補のうちから、予め設定される優先条件に従って、最も優先順位の高いターゲット出力Ｐｔの候補を１のターゲット出力Ｐｔに決定する。

優先条件（優先順位）については、例えば、候補テーブルで設定されていてもよい。例えば、総合時出力より高いターゲット出力Ｐｔの候補のうち、総合時出力に近いものほど優先順位が高くなるように設定されてもよい。また、総合時出力より高いターゲット出力Ｐｔの候補のうち、出力が高いものほど優先順位が高くなるように設定されてもよい。また、総合時出力より高いターゲット出力Ｐｔの候補のうち、分散型電源ユニット３０の定格出力に近いものほど優先順位が高くなるように設定されてもよい。また、優先条件については、蓄電池３２のＳＯＣ（State Of Charge）に関連付けられて設定されてもよい。例えば、蓄電池３２の現在のＳＯＣが所定ＳＯＣ（例えば、中央値など）以上の場合、総合時出力に近いものほど優先順位が高くなるように設定され、現在のＳＯＣが所定ＳＯＣ未満の場合、出力が高いものほど優先順位が高くなるように設定されてもよい。

出力制御部５０は、ターゲット出力Ｐｔがある場合、負荷１６に依らず敢えて分散型電源ユニット３０の出力をターゲット出力Ｐｔ（例えば、出力Ｐ１２より高い出力）に上昇させる。そうすると、負荷１６の消費電力に対して分散型電源ユニット３０の出力が高くなるため、分散型電源ユニット３０の出力の一部が余剰電力となる。出力制御部５０は、分散型電源ユニット３０の出力をターゲット出力Ｐｔに上昇させることで発生する余剰電力を、蓄電池３２に充電させる。

このように、分散型電源装置１８では、分散型電源ユニット３０の出力を敢えて上昇させて余剰電力を蓄電池３２に充電させる。そして、分散型電源装置１８では、余剰電力を発生させて蓄電池３２で充電させるようにしても、出力上昇後の効率（総合効率）を出力上昇前の効率（単体効率）以上とすることができる。つまり、分散型電源ユニット３０の出力を敢えて上昇させることで、分散型電源装置１８の実際の効率（総合効率）を、出力上昇前に比べ、積極的に向上させることができる。

また、比較例として、分散型電源ユニット３０の出力をターゲット出力Ｐｔに上昇させることで発生する余剰電力を、分散型電源ユニット３０の湯を加熱するヒータ４０で消費させることも考えられる。しかし、余剰電力をヒータ４０で消費させた場合、分散型電源ユニット３０の湯の温度が過度に上昇し易くなる。そうすると、分散型電源装置１８の効率が上昇しても、分散型電源ユニット３０の保護機能が動作してしまい、分散型電源ユニット３０が停止されてしまうおそれがある。

これに対し、分散型電源装置１８では、分散型電源ユニット３０の出力を敢えて上昇させることで発生する余剰電力を蓄電池３２に充電させる。蓄電池３２が充電されても、分散型電源ユニット３０の湯は、加熱されない。このため、分散型電源装置１８では、余剰電力をヒータ４０で消費させる比較例と比べ、敢えて余剰電力を発生させても、分散型電源ユニット３０の湯の温度の上昇を防止できる。その結果、分散型電源装置１８では、湯の温度が過度に高くなって分散型電源ユニット３０の発電を停止させる保護機能が動作してしまうことを回避でき、分散型電源ユニット３０の稼働時間を長くすることができる。

また、出力制御部５０は、例えば、負荷１６の消費電力が分散型電源ユニット３０の定格出力を超えるような場合には、蓄電池３２を放電させてもよい。これにより、負荷１６の消費電力が分散型電源ユニット３０の定格出力を超えても、負荷１６の消費電力を分散型電源装置１８で賄うことが可能となる。

また、出力制御部５０は、総合時出力より高いターゲット出力Ｐｔの候補があった場合であっても、蓄電池３２が満充電に近ければ、ターゲット出力Ｐｔへの上昇および蓄電池３２の充電を行わず、負荷追従制御を維持させてもよい。満充電に近いとは、例えば、蓄電池３２の現在のＳＯＣが、予め設定される所定ＳＯＣ以上（例えば、９０％以上など）であることに相当する。

満充電に近い状態での充電を行わないようにすることで、蓄電池３２が直ぐに満充電となって余剰電力をヒータ４０で消費させなければならない、といった状況を回避できる。また、満充電に近い状態での充電を行わないようにすることで、過充電を防止し、蓄電池３２の劣化を抑制することができる。

また、蓄電池３２が満充電となると、分散型電源ユニット３０の余剰電力を蓄電池３２の充電で消費させることができなくなる。そこで、出力制御部５０は、分散型電源ユニット３０の出力の上昇が行われて蓄電池３２が満充電となった場合、分散型電源ユニット３０の出力上昇および蓄電池３２の充電を終了してもよい。例えば、出力制御部５０は、蓄電池３２の充電をオフさせ、分散型電源ユニット３０の負荷追従制御に戻って出力を負荷１６の消費電力と等しくさせる。

また、出力制御部５０は、蓄電池３２の充電が行われておらず、現在の出力より高出力側において現在の単体効率と等しい総合効率となる出力（総合時出力）よりも分散型電源ユニット３０の定格出力が高いか否かを判断してもよい。換言すると、出力制御部５０は、現在の単体効率よりも分散型電源ユニット３０の定格出力時の総合効率が高いか否かを判断してもよい。そして、出力制御部５０は、総合時出力よりも定格出力が高ければ（現在の単体効率よりも分散型電源ユニット３０の定格出力時の総合効率が高ければ）、分散型電源ユニット３０の出力を定格出力に上昇させて、余剰電力を蓄電池３２に充電させてもよい。つまり、これは、ターゲット出力Ｐｔを定格出力とする態様に相当する。図２の例のように、分散型電源ユニット３０の出力が定格出力のときに総合効率が最大であれば、分散型電源ユニット３０の出力を定格出力に上昇させることで、分散型電源装置１８の実際の総合効率を最も高くすることができる。

また、分散型電源ユニット３０では、発電に伴って発生する熱を湯として回収しているが、発電に伴って発生する熱は、分散型電源ユニット３０の出力が高くなるに従って漸増する。このため、分散型電源ユニット３０の出力を上昇させると、湯の温度が高くなり易くなる。しかし、分散型電源ユニット３０の湯の温度が過度に高くなると、分散型電源ユニット３０の発電が保護機能によって停止されることがある。

そこで、出力制御部５０は、出力をターゲット出力に上昇させている間、温度検出部４２から湯の温度を取得する。出力制御部５０は、湯の温度が所定温度以上となった場合、出力の上昇を終了し、蓄電池３２の充電をオフさせ、分散型電源ユニット３０を負荷追従制御に戻して出力を負荷に等しくさせる。なお、ここでの所定温度は、保護機能が開始される温度未満に設定される。

これにより、分散型電源ユニット３０の出力を敢えて上昇させることで分散型電源ユニット３０の湯の温度が上昇していくとしても、分散型電源ユニット３０の保護機能が働く前に、出力の上昇を終了させて、湯の温度の上昇を抑えることができる。その結果、保護機能により分散型電源ユニット３０が停止されることを回避するとともに、分散型電源装置１８の効率を向上させることができる。また、湯の温度が所定温度以上となった場合に分散型電源ユニット３０の出力の上昇を終了させることで、貯湯槽が満畜となるまで（湯の温度が上限となるまで）の時間を延伸することができる。例えば、満畜となるまでの時間が延伸されている間に次の給湯需要があれば、貯湯槽の熱が消費されて、貯湯槽が満畜となることを回避できる。その結果、発電に伴って発生する熱を効率よく利用するとともに、分散型電源ユニット３０の発電時間を延伸させることができる。

また、出力制御部５０は、負荷１６の消費電力が分散型電源ユニット３０の最低出力未満となった場合、分散型電源ユニット３０を最低出力とさせるとともに、それにより発生する余剰電力をヒータ４０で消費させてもよい。つまり、余剰電力の消費を、蓄電池３２の充電で達成する態様だけでなく、ヒータ４０で達成する態様を兼用してもよい。これにより、余剰電力を熱として利用しつつ、分散型電源ユニット３０の稼働を継続させることができる。

図３は、出力制御部５０の動作の流れを説明するフローチャートである。出力制御部５０は、所定制御周期で発生する割り込みタイミングごとに図３の一連の処理を繰り返す。

まず、出力制御部５０は、消費電力検出部２２から現在の消費電力を取得する（Ｓ１００）。次に、出力制御部５０は、現在の消費電力が分散型電源ユニット３０の定格出力より高いか否かを判断する（Ｓ１１０）。

現在の消費電力が分散型電源ユニット３０の定格出力より高い場合（Ｓ１１０におけるＹＥＳ）、出力制御部５０は、分散型電源ユニット３０の出力を定格出力とする（Ｓ１２０）。そして、出力制御部５０は、蓄電池３２の放電をオンさせ（Ｓ１３０）、一連の処理を終了する。なお、既に放電がオンとされている場合、放電オンが維持される。これにより、負荷の消費電力が定格出力を超えても、負荷１６の消費電力を分散型電源装置１８で賄うことができる。

現在の消費電力が分散型電源ユニット３０の定格出力より低い場合（Ｓ１１０におけるＮＯ）、出力制御部５０は、蓄電池３２の放電をオフさせる（Ｓ１４０）。なお、既に放電がオフされている場合、放電オフが維持される。

次に、出力制御部５０は、現在の消費電力が分散型電源ユニット３０の最低出力以上であるか否かを判断する（Ｓ１５０）。

現在の消費電力が最低出力未満である場合（Ｓ１５０におけるＮＯ）、出力制御部５０は、分散型電源ユニット３０の出力を最低出力とする（Ｓ１６０）。そして、出力制御部５０は、ヒータ４０をオン状態とさせ（Ｓ１７０）、一連の処理を終了する。なお、既にヒータ４０がオン状態となっている場合、オン状態を維持させる。これにより、分散型電源ユニット３０の稼働が維持される。

現在の消費電力が最低出力以上である場合（Ｓ１５０におけるＹＥＳ）、出力制御部５０は、ヒータ４０をオフ状態とさせる（Ｓ１８０）。なお、既にヒータ４０がオフ状態となっている場合、オフ状態が維持される。そして、出力制御部５０は、分散型電源ユニット３０における出力を詳細に制御する出力制御処理に進み（Ｓ１９０）、一連の処理を終了する。

図４は、出力制御部５０における出力制御処理（Ｓ１９０）の流れを説明するフローチャートである。まず、出力制御部５０は、蓄電池３２の端子電圧などに基づいて、現在のＳＯＣを導出する（Ｓ２００）。

次に、出力制御部５０は、出力をターゲット出力に上昇させる制御を行っているか否かを示すフラグであるターゲット出力フラグがオンとなっているか否かを判断する（Ｓ２１０）。ターゲット出力フラグは、出力制御部５０が出力をターゲット出力に上昇させている間、オン状態とされる。

ターゲット出力フラグがオフである場合（Ｓ２１０におけるＮＯ）、出力制御部５０は、分散型電源ユニット３０の現在の出力を取得する（Ｓ２２０）。次に、出力制御部５０は、分散型電源ユニット３０の現在の出力に基づいて総合時出力を導出する。例えば、出力制御部５０には、図２で示す単体効率および総合効率のテーブルが予め記憶されている。出力制御部５０は、そのテーブルに現在の出力を適用して総合時出力を導出する。

次に、出力制御部５０は、総合時出力より高いターゲット出力Ｐｔの候補があるか否かを判断する（Ｓ２４０）。出力制御部５０は、例えば、上述の候補テーブルなどを用いて、総合時出力より高いターゲット出力Ｐｔの候補を抽出する。

総合時出力より高いターゲット出力Ｐｔの候補がある場合（Ｓ２４０におけるＹＥＳ）、出力制御部５０は、蓄電池３２の現在のＳＯＣが所定ＳＯＣ（例えば、９０％）以上であるか否かを判断する（Ｓ２５０）。

現在のＳＯＣが所定ＳＯＣ未満である場合（Ｓ２５０におけるＮＯ）、出力制御部５０は、抽出されたターゲット出力Ｐｔの候補の中から、ターゲット出力Ｐｔの候補の優先順位に従って、１のターゲット出力Ｐｔを決定する（Ｓ２６０）。次に、出力制御部５０は、分散型電源ユニット３０の出力を、決定されたターゲット出力Ｐｔに変更させる（Ｓ２７０）。次に、出力制御部５０は、蓄電池３２の充電をオンさせる（Ｓ２８０）。なお、既に充電がオンされている場合、充電のオン状態が維持される。そして、出力制御部５０は、ターゲット出力フラグをオンさせ（Ｓ２９０）、一連の処理を終了する。これにより、分散型電源ユニット３０の出力が上昇され、余剰電力が蓄電池３２に充電される。

総合時出力より高いターゲット出力Ｐｔの候補がない場合（Ｓ２４０におけるＮＯ）、または、現在のＳＯＣが所定ＳＯＣ以上である場合（Ｓ２５０におけるＹＥＳ）、出力制御部５０は、ターゲット出力フラグをオフ状態とさせる（Ｓ３００）。なお、既にターゲット出力フラグがオフされている場合、オフ状態が維持される。次に、出力制御部５０は、蓄電池３２の充電をオフさせる（Ｓ３１０）。なお、既に充電がオフされている場合、充電のオフ状態が維持される。そして、出力制御部５０は、分散型電源ユニット３０の制御を負荷追従制御とし（Ｓ３２０）、一連の処理を終了する。つまり、分散型電源ユニット３０の出力は、負荷１６の消費電力と等しくされる。

また、ステップＳ２１０において、ターゲット出力フラグがオンとなっている場合（Ｓ２１０におけるＹＥＳ）、出力制御部５０は、蓄電池３２が満充電であるか否かを判断する（Ｓ３３０）。具体的には、出力制御部５０は、蓄電池３２の現在のＳＯＣが、満充電を示す所定ＳＯＣ以上である場合、満充電と判断する。蓄電池３２が満充電である場合（Ｓ３３０におけるＹＥＳ）、出力制御部５０は、上述のステップＳ３００以降の処理を行う。

蓄電池３２が満充電ではない場合（Ｓ３３０におけるＮＯ）、出力制御部５０は、分散型電源ユニット３０における貯湯槽内の湯の温度を監視する湯温度監視制御を行い（Ｓ３４０）、一連の処理を終了する。

図５は、出力制御部５０における湯温度監視制御（Ｓ３４０）の流れを説明するフローチャートである。まず、出力制御部５０は、分散型電源ユニット３０における貯湯槽内の湯の温度を温度検出部４２から取得する（Ｓ４００）。

次に、出力制御部５０は、湯の温度が所定温度以上であるか否かを判断する（Ｓ４１０）。湯の温度が所定温度未満である場合（Ｓ４１０におけるＮＯ）、出力制御部５０は、一連の処理を終了する。

湯の温度が所定温度以上である場合（Ｓ４１０におけるＹＥＳ）、出力制御部５０は、ターゲット出力フラグをオフ状態とする（Ｓ４２０）。次に、出力制御部５０は、蓄電池３２の充電をオフさせる（Ｓ４３０）。そして、出力制御部５０は、分散型電源ユニット３０の制御を負荷追従制御とし（Ｓ４４０）、一連の処理を終了する。つまり、分散型電源ユニット３０の出力は、負荷１６の消費電力と等しくされる。これにより、出力上昇の制御が湯の温度に応じて終了されるため、その後の湯の温度の上昇が抑制され、保護機能によって発電が停止されることを回避できる。

以上のように、本実施形態の分散型電源装置１８の出力制御部５０は、分散型電源ユニット３０の現在の出力より高出力側において、単体効率よりも総合効率が高くなる出力であるターゲット出力Ｐｔがあるか否かを判断する。出力制御部５０は、ターゲット出力Ｐｔがあれば、分散型電源ユニット３０の出力をターゲット出力に上昇させ、それにより発生する余剰電力を蓄電池３２に充電させる。

本実施形態の分散型電源装置１８では、分散型電源ユニット３０の出力上昇によって分散型電源装置１８の効率が向上される。また、本実施形態の分散型電源装置１８では、分散型電源ユニット３０の出力上昇によって発生する余剰電力が蓄電池３２に充電される。蓄電池３２の充電の際には、分散型電源ユニット３０の保護機能が直接的に動作することがない。

したがって、本実施形態の分散型電源装置１８では、余剰電力をすべてヒータ４０で消費させて分散型電源ユニット３０の湯を加熱する態様に比べ、過度に熱を蓄積することがなく、発電の停止を回避するとともに効率を向上させることが可能となる。

また、本実施形態の分散型電源装置１８では、負荷１６に依らず効率を向上させることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、分散型電源装置に利用することができる。

１８分散型電源装置
３０分散型電源ユニット
３２蓄電池
５０出力制御部

Claims

分散型電源ユニットと、
前記分散型電源ユニットに接続される蓄電池と、
前記分散型電源ユニットの現在の出力より高出力側において、現在の前記分散型電源ユニット単体の効率である単体効率よりも、前記単体効率と前記蓄電池の充放電効率とを総合した総合効率が高くなる出力であるターゲット出力があるか否かを判断し、
前記ターゲット出力があれば、前記分散型電源ユニットの出力を前記ターゲット出力に上昇させ、余剰電力を前記蓄電池に充電させる出力制御部と、
を備える分散型電源装置。
前記出力制御部は、現在の前記単体効率よりも前記分散型電源ユニットの定格出力時の前記総合効率が高ければ、前記分散型電源ユニットの出力を前記定格出力に上昇させ、余剰電力を前記蓄電池に充電させる請求項１に記載の分散型電源装置。
前記分散型電源ユニットにおける発電に伴って発生する熱により加熱される湯の温度を検出する温度検出部を有し、
前記出力制御部は、前記分散型電源ユニットの出力を上昇させて前記蓄電池に充電させている状態において前記湯の温度が所定温度以上となった場合、前記分散型電源ユニットの出力の上昇を終了させ、前記蓄電池の充電をオフさせる請求項１または２に記載の分散型電源装置。
分散型電源ユニットと、
前記分散型電源ユニットに接続される蓄電池と、
前記分散型電源ユニット単体の効率を単体効率とし、前記単体効率と前記蓄電池の充放電効率とを総合した効率を総合効率とし、
前記分散型電源ユニットの現在の出力より高出力側において、現在の前記単体効率と等しい前記総合効率となる出力よりも前記分散型電源ユニットの定格出力が高ければ、前記分散型電源ユニットの出力を前記定格出力に上昇させ、余剰電力を前記蓄電池に充電させる出力制御部と、
を備える分散型電源装置。