JP7585525B1

JP7585525B1 - 電源装置

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Publication number: JP7585525B1
Application number: JP2023577628A
Authority: JP
Inventors: 啓祐大西; 博史益永; 重夫沼本
Original assignee: TMEIC Corp
Current assignee: TMEIC Corp
Priority date: 2023-07-10
Filing date: 2023-07-10
Publication date: 2024-11-18
Anticipated expiration: 2043-07-10
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Abstract

第１の電力変換器（７）は、電力系統（２００）からの第１の交流電力の一部分を直流電力に変換して蓄電装置（１３０）に蓄える充電動作と、蓄電装置（１３０）の直流電力を第２の交流電力に変換する放電動作とを選択的に実行する。制御装置（２３）は、電力系統（２００）における電力需給を調整するサーバ（２１０）と通信接続される。電力系統（２００）の健全時、制御装置（２３）は、蓄電装置（１３０）が満充電状態になるように充電動作を制御する。デマンドレスポンスの予告信号をサーバ（２１０）から受信した場合には、制御装置（２３）は、第１の交流電力および第２の交流電力の合計電力を負荷に供給するように放電動作を制御し、蓄電装置（１３０）のＳＯＣが待機用ＳＯＣまで低下したことに応じて、放電動作を停止させる。制御装置（２３）は、サーバ（２１０）から受信したデマンドレスポンス指令に応じて、放電動作または充電動作を制御する。

Description

本開示は、電源装置に関する。

例えば、特開平８－２８９４７０公報（特許文献１）には、商用電源から負荷に電力を供給する電源装置が開示されている。この電源装置は、商用電源の停電時に蓄電装置に蓄えられた電力を負荷に供給する無停電電源装置と、負荷の電力使用量（デマンド）を監視するデマンド監視装置と、デマンド制御装置とを備えている。デマンド制御装置は、負荷の電力使用量が契約電力を超過することが予測される場合には、無停電電源装置の余剰電力を算出し、算出された余剰電力を負荷に供給するように構成される。

特開平８－２８９４７０号公報

近年、電力系統における電力の需要と供給とのバランスを調整するために、需要家における電力使用量を制御するデマンドレスポンス（ＤＲ：Demand Response）が提案されている。ある局面では、電力会社は、アグリゲータと連携することにより、ＤＲ指令によって各需要家に所定の要請を行うことにより、電力の需給バランスを調整することができる。ＤＲ指令には、電力の需要量の増加を要請する上げＤＲ指令と、電力の需要量の抑制を要請する下げＤＲ指令とがある。

需要家は、アグリゲータからのＤＲ指令に従って蓄電装置の充電および放電を行うことで、電力系統の需給調整に貢献することができる。しかしながら、一方で、ＤＲの実行によって蓄電装置のＳＯＣ（State Of Charge）が変動するため、ＤＲの実行中または実行後において電力系統の停電が発生した場合に、停電補償のために必要な電力が蓄電装置に蓄えられていないという状況が起こり得る。この場合、電源装置の本来の停電補償機能が損なわれてしまうため、安定した交流電力を負荷に供給することができなくなることが懸念される。

本開示は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力系統の停電時における負荷への給電を確保しつつ、電力系統の需給調整に貢献することができる電源装置を提供することである。

本開示の一態様に係る電源装置は、電力系統および負荷の間に接続される。電源装置は、電力系統の健全時には電力系統から供給される第１の交流電力を負荷に供給し、電力系統の停電時には第２の交流電力を負荷に供給する。電源装置は、第１の電力変換器と、制御装置とを備える。第１の電力変換器は、第１の交流電力の一部分を直流電力に変換して蓄電装置に蓄える充電動作と、蓄電装置の直流電力を第２の交流電力に変換する放電動作とを選択的に実行するように構成される。制御装置は、電力系統における電力需給を調整するサーバと通信接続される。電力系統の停電時、制御装置は、第２の交流電力を負荷に供給するように、第１の電力変換器における放電動作を制御する。蓄電装置には、電力系統の停電が発生してから予め定められた補償時間が経過するまでに蓄電装置から負荷に前記第２の交流電力を供給するために必要なＳＯＣ以上であるＳＯＣ基準値と、ＳＯＣ基準値よりも大きい待機用ＳＯＣとが設定されている。電力系統の健全時、制御装置は、蓄電装置が満充電状態になるように第１の電力変換器における充電動作を制御する。電力系統における需要量を調整するためのデマンドレスポンスの予告信号をサーバから受信した場合には、制御装置は、第１の交流電力および第２の交流電力の合計電力を負荷に供給するように第１の電力変換器における放電動作を制御する。制御装置は、蓄電装置のＳＯＣが待機用ＳＯＣまで低下したことに応じて、放電動作を停止させる。制御装置は、サーバから受信したデマンドレスポンス指令に応じて、第１の電力変換器における放電動作または充電動作を制御する。

本開示によれば、電力系統の停電時における負荷への給電を確保しつつ、電力系統の需給調整に貢献することができる電源装置を提供することができる。

本開示の実施の形態に係る電源装置の構成を示す図である。制御装置のハードウェア構成例を示す図である。電力系統の健全時におけるＭＰＣの動作を説明する図である。電力系統の停電時におけるＭＰＣの動作を説明する図である。下げＤＲ指令を受信した場合のＭＰＣの動作を説明する図である。下げＤＲを実行するときの蓄電装置の充放電制御を説明する図である。上げＤＲ指令を受信した場合のＭＰＣの動作を説明する図である。上げＤＲを実行するときの蓄電装置の充放電制御を説明する図である。本実施の形態における蓄電装置の充放電制御の処理手順を示すフローチャートである。本実施の形態における蓄電装置の充放電制御の処理手順を示すフローチャートである。本実施の形態の変形例に係る電源装置の構成を示す図である。

本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜電源装置の構成＞
図１は、本開示の実施の形態に係る電源装置の構成を示す図である。図１では、電源装置の一態様として、瞬低補償装置（ＭＰＣ：Multiple Power Compensator）について説明する。

図１に示すように、ＭＰＣ１１０は、電力系統２００から電力供給を受ける需要家１００内に設置されている。需要家１００内には、負荷１２０、蓄電装置１３０、および通信装置１４０がさらに設置されている。

ＭＰＣ１１０は、電力系統２００および負荷１２０の間に接続され、電力系統２００から供給される交流電圧が比較的短時間（例えば、１秒未満）低下またはゼロとなる現象（瞬時電圧低下または瞬時停電）が発生した場合に、安定した交流電力を無瞬断で負荷１２０に供給するための装置である。

なお、電力系統２００から供給される交流電圧が比較的長時間（例えば１秒以上）ゼロとなる現象（停電）が発生した場合に、負荷１２０に交流電力を供給する装置は、無停電電源装置（ＵＰＳ：Uninterruptible Power Supply）と呼ばれる。本明細書では、ＭＰＣおよびＵＰＳを総称して「電源装置」と呼ぶ。また、本明細書では、電力系統２００の瞬時電圧低下、瞬時停電および停電を「停電」と総称する。

ＭＰＣ１１０は、入力端子Ｔ１、出力端子Ｔ２、直流端子Ｔ３、ＶＣＢ（Vacuum Circuit Breaker：真空遮断器）１，５，６，２１、高速スイッチ（ＨＳＳ：High Speed Switch）２、電力変換器７、変圧器２０、操作部２２、および制御装置２３を備える。

入力端子Ｔ１は、電力系統２００から供給される商用周波数の交流電圧ＶＩを受ける。交流電圧ＶＩの瞬時値は、制御装置２３によって検出される。制御装置２３は、交流電圧ＶＩが下限値よりも低下した場合に、交流電圧ＶＩの停電が発生したと判別する。

出力端子Ｔ２は、負荷１２０に接続される。負荷１２０は、出力端子Ｔ２から供給される交流電圧ＶＯによって駆動される。交流電圧ＶＯの瞬時値は、制御装置２３によって検出される。

直流端子Ｔ３は、蓄電装置１３０に接続される。蓄電装置１３０は、直流電力を蓄える。蓄電装置１３０は、例えばリチウムイオン電池などの二次電池である。ただし、リチウムイオン電池の代わりに鉛蓄電池を使用してもよい。また、二次電池の代わりに電気二重層キャパシタを使用してもよい。直流端子Ｔ３の直流電圧ＶＢは、制御装置２３によって検出される。直流電圧ＶＢは、蓄電装置１３０の端子間電圧（以下、「バッテリ電圧」とも称する）に相当する。

なお、ＭＰＣ１１０は、電力系統２００から三相交流電圧を受け、負荷１２０に三相交流電圧を供給するものであるが、図面および説明の簡単化のため、図１では一相分の回路のみが示されている。

ＶＣＢ１、高速スイッチ２、およびＶＣＢ５は、入力端子Ｔ１と出力端子Ｔ２との間に直列接続される。ＶＣＢ１，５は、ＭＰＣ１１０の通常運転時にオンされ、例えば高速スイッチ２のメンテナンス時またはバイパス給電時にオフされる。

高速スイッチ２は、直列接続された半導体スイッチおよび機械スイッチを含む。半導体スイッチおよび機械スイッチは、制御装置２３によって制御され、交流電圧ＶＩが正常である場合（電力系統２００の健全時）にオンされ、交流電圧ＶＩが正常でない場合（電力系統２００の停電時）にオフされる。

半導体スイッチは、機械スイッチと比べて、動作速度が速く、耐圧が低いという特性を有する。機械スイッチは、半導体スイッチと比べて、動作速度が遅く、耐圧が高いという特性を有する。半導体スイッチおよび機械スイッチを直列接続することにより、瞬低発生時に瞬時にオフし、高い耐圧を有する高速スイッチ２を構成している。

ＶＣＢ６は、入力端子Ｔ１と出力端子Ｔ２との間に接続される。ＶＣＢ６は、ＭＰＣ１１０の通常運転時にオフされ、例えばバイパス給電時にオンされる。ＶＣＢ６がオンされると、電力系統２００からＶＣＢ６を介して負荷１２０に交流電圧ＶＩが供給され、負荷１２０が運転される。

電力変換器７は、双方向コンバータ８、電流検出器１０、リアクトル１１、およびコンデンサ１２を含む。双方向コンバータ８の直流端子８ａは直流端子Ｔ３に接続され、その交流端子８ｂはリアクトル１１を介して変圧器２０の一次巻線２０ａに接続される。変圧器２０の二次巻線２０ｂは、ＶＣＢ２１を介して、高速スイッチ２およびＶＣＢ５間のノードＮ１に接続されている。変圧器２０の一次巻線２０ａに現れる交流電圧ＶＡＣの瞬時値は、制御装置２３によって検出される。電力変換器７は「第１の電力変換器」の一実施例に対応する。

双方向コンバータ８は、複数の半導体スイッチング素子および複数のダイオードを含む周知のものであり、制御装置２３により、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御される。双方向コンバータ８に含まれる各半導体スイッチング素子を所定の周波数でオンおよびオフさせることにより、交流電力を直流電力に変換したり、逆に、直流電力を交流電力に変換することが可能となる。

ある局面では、電力系統２００の健全時、双方向コンバータ８は、電力系統２００からＶＣＢ１、高速スイッチ２、ＶＣＢ２１、変圧器２０、およびリアクトル１１を介して供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電装置１３０に蓄える。電力系統２００の停電時には、双方向コンバータ８は、蓄電装置１３０の直流電力を交流電力に変換して交流端子８ｂに出力する。この交流電力は、リアクトル１１、変圧器２０、およびＶＣＢ２１，５を介して負荷１２０に供給される。このように双方向コンバータ８は、蓄電装置１３０に直流電力を蓄える充電動作と、蓄電装置１３０の直流電力を負荷１２０に供給する放電動作とを選択的に実行可能に構成されている。

電流検出器１０は、リアクトル１１に流れる電流ＩＬを検出し、その検出値を示す信号ＩＬｆを制御装置２３に与える。

リアクトル１１およびコンデンサ１２は、交流フィルタを構成する。この交流フィルタは、低域通過フィルタであり、商用周波数の電流を通過させ、双方向コンバータ８で発生するスイッチング周波数の電流を遮断する。換言すると、交流フィルタは、双方向コンバータ８の出力電圧を正弦波状の交流電圧ＶＡＣに変換する。

変圧器２０は、ノードＮ１と電力変換器７との間で交流電力を授受する。ＶＣＢ２１は、ＭＰＣ１１０の通常運転時にオンされ、例えば高速スイッチ２または電力変換器７のメンテナンス時にオフされる。

操作部２２は、複数のボタン、複数のスイッチおよびディスプレイなどを含む。ＭＰＣ１１０の使用者は、操作部２２を操作することにより、ＭＰＣ１１０の起動、停止、自動運転および手動運転などを指示したり、種々の条件設定などを行うことが可能となっている。操作部２２は、使用者の指示などを示す信号を制御装置２３に与える。

制御装置２３は、操作部２２からの信号、交流電圧ＶＩ，ＶＯ，ＶＡＣ、直流電圧ＶＢ、電流検出器１０の出力信号ＩＬｆ等に基づいて、ＭＰＣ１１０全体を制御する。

ある局面では、電力系統２００の健全時には、制御装置２３は、交流電圧ＶＡＣ、直流電圧ＶＢ、および電流検出器１０の出力信号ＩＬｆに基づいて、直流端子Ｔ３の直流電圧（バッテリ電圧）ＶＢが参照直流電圧ＶＢｒになるように双方向コンバータ８を制御する。電力系統２００の停電時には、制御装置２３は、出力端子Ｔ２の交流電圧ＶＯが参照交流電圧ＶＯｒになるように双方向コンバータ８を制御する。

図２は、制御装置２３のハードウェア構成例を示す図である。代表的には、制御装置２３は、所定のプログラムが予め記憶されたマイクロコンピュータによって構成することができる。

例えば、図２に示されるように、制御装置２３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２３０と、メモリ２３２と、入出力（Ｉ／Ｏ）回路２３４とを含んで構成される。ＣＰＵ２３０、メモリ２３２およびＩ／Ｏ回路２３４は、バス２３６を経由して、相互にデータの授受が可能である。メモリ２３２の一部領域にはプログラムが予め格納されており、ＣＰＵ２３０が当該プログラムを実行することで、各種機能を実現することができる。

あるいは、図２の例とは異なり、制御装置２３の少なくとも一部については、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、または、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの回路を用いて構成することができる。また、制御装置２３の少なくとも一部について、アナログ回路によって構成することも可能である。

図１に戻って、制御装置２３は、通信装置１４０に通信可能に接続されている。通信装置１４０は、図示しない通信ネットワークを経由してアグリゲータサーバ２１０と通信可能なデバイスであり、アグリゲータサーバ２１０との間で各種情報を遣り取りする。

アグリゲータサーバ２１０は、アグリゲータが管理および運用するサーバである。アグリゲータとは、多くの需要家が有するエネルギーリソースを束ね、需要家と電力会社との間に立って、電力の需要と供給とのバランスの調整、および各需要家のエネルギーリソースの最大限の活用に取り組む事業者である。

電力会社は、アグリゲータと連携することにより、デマンドレスポンス（以下、「ＤＲ」とも称する）によって、電力の需給バランスを調整することができる。ＤＲは、デマンドレスポンス指令（以下、「ＤＲ指令」とも称する）によって各需要家に所定の要請を行うことにより、電力の需給バランスを調整する手法である。ＤＲ指令には、電力の需要量の増加を要請するＤＲ指令（以下、「上げＤＲ指令」とも称する）と、電力の需要量の抑制を要請するＤＲ指令（以下、「下げＤＲ指令」とも称する）とがある。

例えば、夏の猛暑日や冬の寒い日に電力の需要が急激に高まり、需給がひっ迫する場合には、電力会社は、アグリゲータに電力の需要量を下げるように要請する。この要請を受けてアグリゲータは、管轄する需要家に対し、下げＤＲ指令を出力する。各需要家の協力により抑制された電力はアグリゲータにとりまとめられ、電力会社へ提供される。

太陽光発電および風力発電などの再生可能エネルギーの発電量が増加したことにより電力の供給量が需要量を上回る場合には、電力会社は、アグリゲータに電力の需要量を増やすように要請する。この要請を受けてアグリゲータは、管轄する需要家に対し、上げＤＲ指令を出力する。

このような要請に応じてＤＲに協力することにより、各需要家は、報酬を得ることができる。アグリゲータは、電力会社から報酬を受け取り、各需要家へ支払う仲介をする。

アグリゲータサーバ２１０は、制御装置２１２と、記憶装置２１４と、通信装置２１６とを含んで構成される。制御装置２１２は、プロセッサを含み、所定の情報処理を行うとともに通信装置２１６を制御するように構成される。記憶装置２１４は、各種情報を記憶可能に構成される。通信装置２１６は、各種通信Ｉ／Ｆを含む。制御装置２１２は、通信装置２１６を通じて外部と通信するように構成される。

本実施の形態では、制御装置２３は、電力系統２００の健全時において、通信装置１４０を経由してアグリゲータサーバ２１０からＤＲ指令（上げＤＲ指令または下げＤＲ指令）を受信した場合には、受信したＤＲ指令に応じて双方向コンバータ８を制御するように構成される。

具体的には、アグリゲータサーバ２１０から下げＤＲ指令を受信した場合には、制御装置２３は、電力系統２００から供給される交流電力と、蓄電装置１３０から双方向コンバータ８を介して供給される交流電力との合計電力が負荷１２０に供給されるように、双方向コンバータ８を制御する。このように負荷１２０に供給する交流電力の一部を蓄電装置１３０の直流電力が負担することにより、電力系統２００から需要家１００に供給される交流電力を減らすことができる。これにより、需要家１００は、電力会社が要請する電力の需要量の抑制に貢献することができ、貢献量に応じた報酬を得ることができる。

また、アグリゲータサーバ２１０から上げＤＲ指令を受信した場合には、制御装置２３は、蓄電装置１３０に直流電力を蓄える充電動作を実行するように双方向コンバータ８を制御する。これにより負荷１２０に供給する交流電力と蓄電装置１３０に蓄えられる電力との合計電力が電力系統２００から供給されることにより、電力系統２００から需要家１００に供給される交流電力を増やすことができる。その結果、需要家１００は、電力会社が要請する電力の需要量の増加に貢献することができ、貢献量に応じた報酬を得ることができる。

しかしながら、アグリゲータサーバ２１０からのＤＲ指令に従って蓄電装置１３０の充電および放電が行われることにより、蓄電装置１３０のＳＯＣ（State Of Charge）が変動する。そのため、ＤＲの実行中または実行後において電力系統２００の停電が発生した場合に、停電補償のために必要な電力が蓄電装置１３０に蓄えられていないという状況が起こり得る。この場合、ＭＰＣ１１０の本来の停電補償機能が損なわれてしまうため、安定した交流電力を負荷１２０に供給することができなくなることが懸念される。

このような事態を回避するため、本実施の形態に係るＭＰＣ１１０は、負荷１２０に対する停電補償を確保しつつ、電力会社が要請する電力系統２００の需給調整に貢献することができるように、蓄電装置１３０の充放電制御を実行する。

＜ＭＰＣの動作＞
次に、図１に示したＭＰＣ１１０の動作について説明する。

図３および図４は、ＭＰＣ１１０の通常運転時の動作を説明する図である。通常運転時には、ＶＣＢ１，５はオンされ、ＶＣＢ６（図示せず）はオフされている。図３には、電力系統２００の健全時におけるＭＰＣ１１０から負荷１２０に供給される電力の流れが矢印で示されている。電力系統２００の健全時には、ＨＳＳ２がオンされ、電力系統２００からＶＣＢ１、ＨＳＳ２およびＶＣＢ５を介して負荷１２０に交流電力が供給され、負荷１２０が運転される。

また、電力系統２００からＶＣＢ１、ＨＤＤ２およびＶＣＢ２１を介して電力変換器７に交流電力が供給され、その交流電力が双方向コンバータ８によって直流電力に変換されて蓄電装置１３０に蓄えられる。

制御装置２３は、直流端子Ｔ３の直流電圧（バッテリ電圧）ＶＢが参照直流電圧ＶＢｒになるように双方向コンバータ８を制御する。参照直流電圧ＶＢｒは、蓄電装置１３０のＯＣＶ－ＳＯＣカーブにおいて蓄電装置１３０が満充電状態（ＳＯＣ＝１００％）となるときのＯＣＶに基づいて設定される。

図３では、負荷１２０の消費電力が１００％であり、電力系統２００から１００％の電力が供給される場合が示されている。蓄電装置１３０が既に十分に充電されており、蓄電装置１３０に流れる電流は十分に小さいものとする。

図４には、電力系統２００の停電時におけるＭＰＣ１１０から負荷１２０に供給される電力の流れが矢印で示されている。電力系統２００の停電時には、ＨＳＳ２がオフされ、電力系統２００と負荷１２０とが切り離される。

制御装置２３は、出力端子Ｔ２の交流電圧ＶＯが参照交流電圧ＶＯｒになるように双方向コンバータ８を制御する。これにより蓄電装置１３０から電力変換器７に１００％の電力が供給され、電力変換器７から負荷１２０に１００％の電力が供給される。したがって、負荷１２０の運転が継続される。

図５は、アグリゲータサーバ２１０から下げＤＲ指令を受信した場合のＭＰＣ１１０の動作を説明する図である。図５には、ＭＰＣ１１０から負荷１２０に供給される電力の流れが矢印で示されている。

図５では、負荷１２０の消費電力が１００％である場合において、下げＤＲの実行によって電力系統２００から負荷１２０に８０％の電力が供給されている。制御装置２３は、出力端子Ｔ２の交流電圧ＶＯが参照交流電圧ＶＯｒになるように双方向コンバータ８を制御する。これにより蓄電装置１３０から電力変換器７を介して負荷１２０に２０％の電力が供給される。すなわち、電力系統２００から供給される８０％の電力と、蓄電装置１３０から供給される２０％の電力とが合計されることにより、１００％の電力が負荷１２０に供給される。

図６は、下げＤＲを実行するときの蓄電装置１３０の充放電制御を説明する図である。図６には、充放電制御によって蓄電装置１３０のＳＯＣが変化する様子が模式的に示されている。

図６に示すように、蓄電装置１３０のＳＯＣには、蓄電装置１３０の充電および放電を制御するための目安となる判定値ＳＯＣｍｉｎ，ＳＯＣｂａｃｋｕｐ，ＳＯＣｗａｉｔ，ＳＯＣｍａｘが設定されている。ＳＯＣ＝０％は蓄電装置１３０の空状態に対応し、ＳＯＣ＝１００％は蓄電装置１３０の満充電状態に対応する。

ＳＯＣには、過放電を防止するために蓄電装置１３０の放電を禁止する禁止領域が設定されている。ＳＯＣｍｉｎは、この禁止領域に基づいて設定される。ＳＯＣ＜ＳＯＣｍｉｎになると、蓄電装置１３０の放電が禁止される。

ＳＯＣには、さらに、ＤＲの実行中に蓄電装置１３０の充電を禁止する禁止領域が設定されている。リチウムイオン電池などの二次電池を充電するときには、一般的に、ＳＯＣに応じて、定電流充電から定電圧充電に切り替えられる。具体的には、充電初期には、充電電流を一定に保つ定電流充電が行われる。そして、定電流充電の実行中にＳＯＣが所定値に達したことに応じて、定電流充電から、バッテリ電圧を一定に保つ定電圧充電に切り替えられる。

定電圧充電の実行中は、定電流充電に比べて充電電流が小さくなるため、充電電力が制限される。そのため、後述する上げＤＲの実行中に、蓄電装置１３０が定電流充電から定電圧充電に切り替わることによって、アグリゲータから要請される電力調整量（上げＤＲ量）に応じた電力を蓄電装置１３０が受け入れることができなく可能性がある。電力調整の安定化のために、上げＤＲの実行中にＳＯＣ＞ＳＯＣｍａｘになると、制御装置２３は、蓄電装置１３０の充電を停止することとする。ＳＯＣｍａｘは「ＳＯＣ上限値」の一実施例に対応する。ＳＯＣｍａｘは、例えば、蓄電装置１３０が定電流充電から定電圧充電に切り替えられるときのＳＯＣに基づいて設定することができる。

ＳＯＣｂａｃｋｕｐは、ＭＰＣ１１０が有する、電力系統２００の停電時のバックアップ電源としての機能（停電補償機能）を担保するためのＳＯＣである。ＳＯＣｂａｃｋｕｐは、停電補償用蓄電量以上になるように設定される。停電補償用蓄電量とは、電力系統２００の停電が発生したときに、予め定められた補償時間に亘って蓄電装置１３０から負荷１２０に対して電力を供給し続けるために必要な蓄電量である。したがって、停電補償機能を担保するためには、電力系統２００の健全時においてＳＯＣをＳＯＣｂａｃｋｕｐ以上に保つ必要がある。ＳＯＣｂａｃｋｕｐは「ＳＯＣ基準値」の一実施例に対応する。

ＳＯＣｂａｃｋｕｐは、ＳＯＣｍｉｎより大きく、ＳＯＣｍａｘよりも小さくなるように設定されている。ＳＯＣｂａｃｋｕｐ＜ＳＯＣｍａｘとしたことにより、図５に示したように、下げＤＲの実行時において、停電補償用蓄電量を確保しつつ、負荷１２０に供給する電力の一部分を蓄電装置１３０が負担することができる。また、後述する上げＤＲの実行時には、停電補償用蓄電量を確保しつつ、電力系統２００から供給される電力の一部分を蓄電装置１３０に蓄えることができる。

ＳＯＣｗａｉｔは、ＳＯＣｂａｃｋｕｐよりも大きく、ＳＯＣｍａｘよりも小さくなるように設定されている。ＳＯＣｗａｉｔは、ＤＲの実行に備えて、蓄電装置１３０を充電動作および放電動作の何れにも対応可能な状態としておくための「待機用ＳＯＣ」に対応する。

図６には、蓄電装置１３０のＳＯＣと、直流端子Ｔ３の直流電圧（バッテリ電圧）ＶＢとの関係が示されている。バッテリ電圧ＶＢは、蓄電装置１３０のＯＣＶ－ＳＯＣカーブに基づいている。電圧ＶＢ１は、ＯＣＶ－ＳＯＣカーブにおいて、ＳＯＣがＳＯＣｍｉｎになるときのＯＣＶに対応する。電圧ＶＢ２は、ＯＣＶ－ＳＯＣカーブにおいて、ＳＯＣがＳＯＣｂａｃｋｕｐになるときのＯＣＶに対応する。電圧ＶＢ３は、ＯＣＶ－ＳＯＣカーブにおいて、ＳＯＣがＳＯＣｗａｉｔになるときのＯＣＶに対応する。電圧ＶＢ４は、ＯＣＶ－ＳＯＣカーブにおいて、ＳＯＣがＳＯＣｍａｘになるときのＯＣＶに対応する。電圧ＶＢ５は、ＯＣＶ－ＳＯＣカーブにおいて、ＳＯＣ＝１００％になるときのＯＣＶに対応する。

通常運転時、制御装置２３は、バッテリ電圧ＶＢの目標電圧である参照直流電圧ＶＢｒをＶＢ５に設定し、バッテリ電圧ＶＢが参照直流電圧ＶＢｒ（＝ＶＢ５）になるように双方向コンバータ８を制御する。これにより蓄電装置１３０のＳＯＣは１００％（満充電状態）に保たれる。ただし、アグリゲータからの要請に応じて上げＤＲを開始するときに蓄電装置１３０のＳＯＣが満充電状態である場合には、電力系統２００から供給される電力の一部分を蓄電装置１３０が受け入れることができなくなる。

そこで、制御装置２３は、ＤＲの実行に先立って、ＤＲの開始を予告するＤＲ予告信号をアグリゲータサーバ２１０から受信すると、電力系統２００から供給される交流電力と、蓄電装置１３０から双方向コンバータ８を介して供給される交流電力との合計電力が負荷１２０に供給されるように、双方向コンバータ８を制御する。

双方向コンバータ８によって蓄電装置１３０の放電動作が実行されることにより、蓄電装置１３０のＳＯＣが低下する。ＳＯＣがＳＯＣｗａｉｔまで低下すると、制御装置２３は、双方向コンバータ８の運転を停止させることにより、蓄電装置１３０の放電を停止する。なお、アグリゲータサーバ２１０がＤＲ予告信号を送信するタイミングは、ＤＲの開始タイミングから予め定められた時間遡ったタイミングとすることができる。

このようにＤＲ予告信号を受けた場合には、ＤＲの実行に先立って蓄電装置１３０のＳＯＣをＳＯＣｗａｉｔに低下させておくことにより、ＤＲが上げＤＲである場合において、電力系統２００から供給される電力の一部分を蓄電装置１３０が受け入れることが可能となる。また、ＳＯＣｗａｉｔはＳＯＣｂａｃｋｕｐよりも大きいため、停電補償用蓄電量を確保することができる。

図６では、ＤＲ予告信号を受信した後に下げＤＲ指令を受信すると、制御装置２３は、アグリゲータから要請される電力調整量（下げＤＲ量）に応じて、電力系統２００から供給される交流電力と、蓄電装置１３０から双方向コンバータ８を介して供給される交流電力との合計電力が負荷１２０に供給されるように、双方向コンバータ８を制御する。双方向コンバータ８によって蓄電装置１３０の放電動作が実行されることにより、蓄電装置１３０のＳＯＣが低下する。

蓄電装置１３０のＳＯＣがＳＯＣｂａｃｋｕｐ以下に低下すると、制御装置２３は、これ以上下げＤＲを実行できないことを示すために、ＤＲ不可信号をアグリゲータサーバ２１０に送信する。そして、制御装置２３は、双方向コンバータ８の運転を停止させることにより、蓄電装置１３０の放電を停止する。

下げＤＲの実行後に電力系統２００の停電が発生した場合には、図４に示したように、双方向コンバータ８が蓄電装置１３０の放電動作を実行することにより、蓄電装置１３０から電力変換器７を介して負荷１２０に電力が供給される。このとき蓄電装置１３０には停電補償用蓄電量が蓄えられているため、負荷１２０を補償時間に亘って駆動することができる。

図７は、アグリゲータサーバ２１０から上げＤＲ指令を受信した場合のＭＰＣ１１０の動作を説明する図である。図７には、ＭＰＣ１１０から負荷１２０に供給される電力の流れが矢印で示されている。

図７では、負荷１２０の消費電力が１００％である場合において、上げＤＲの実行によって電力系統２００から１２０％の電力が供給されている。制御装置２３は、参照直流電圧ＶＢｒをＶＢ４に設定し、バッテリ電圧ＶＢが参照直流電圧ＶＢｒ（＝ＶＢ４）になるように双方向コンバータ８を制御する。これにより電力系統２００から供給される１２０％の電力のうちの１００％の電力が負荷１２０に供給され、残りの２０％の電力が電力変換器７を介して蓄電装置１３０に供給される。

図８は、上げＤＲを実行するときの蓄電装置１３０の充放電制御を説明する図である。図８には、充放電制御によって蓄電装置１３０のＳＯＣが変化する様子が模式的に示されている。

アグリゲータサーバ２１０からＤＲ予告信号を受信する前は、制御装置２３は、バッテリ電圧ＶＢの目標電圧である参照直流電圧ＶＢｒをＶＢ５に設定し、バッテリ電圧ＶＢが参照直流電圧ＶＢｒ（＝ＶＢ５）になるように双方向コンバータ８を制御する。これにより蓄電装置１３０のＳＯＣは１００％に保たれる。

ＤＲ予告信号を受信すると、制御装置２３は、電力系統２００から供給される交流電力と、蓄電装置１３０から双方向コンバータ８を介して供給される交流電力との合計電力が負荷１２０に供給されるように、双方向コンバータ８を制御する。双方向コンバータ８によって蓄電装置１３０の放電動作が実行されることにより、蓄電装置１３０のＳＯＣが低下する。蓄電装置１３０のＳＯＣがＳＯＣｗａｉｔまで低下すると、制御装置２３は、双方向コンバータ８の運転を停止させることにより、蓄電装置１３０の放電を停止する。

ＤＲ予告信号を受信した後に上げＤＲ指令を受信すると、制御装置２３は、アグリゲータから要請される上げＤＲ量に応じて、電力系統２００から供給される交流電力の一部分が蓄電装置１３０に供給されるように、双方向コンバータ８を制御する。双方向コンバータ８によって蓄電装置１３０の充電動作が実行されることにより、蓄電装置１３０のＳＯＣが増加する。

蓄電装置１３０のＳＯＣがＳＯＣｍａｘに達すると、制御装置２３は、これ以上上げＤＲを実行できないことを示すために、ＤＲ不可信号をアグリゲータサーバ２１０に送信する。そして、制御装置２３は、双方向コンバータ８の運転を停止させることにより、蓄電装置１３０の充電を停止する。

図９および図１０は、本実施の形態における蓄電装置１３０の充放電制御の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、例えば予め定められた条件成立時にメインルーチンから呼び出されて実行される。図中、アグリゲータサーバ２１０により実行される処理を左側に示し、ＭＰＣ１１０（制御装置２３）により実行される処理を右側に示す。各ステップは、アグリゲータサーバ２１０または制御装置２３によるソフトウェア処理により実現されるが、アグリゲータサーバ２１０または制御装置２３内に配置されたハードウェアにより実現されてもよい。以下、ステップをＳと略す。

Ｓ０１において、アグリゲータサーバ２１０は、電力会社から電力系統２００の需給調整が要請されたときに、電力調整の内容を取得する。電力調整の内容には、ＤＲの種類（上げＤＲ、下げＤＲ）、ＤＲ量（電力調整量）、およびＤＲ期間（ＤＲ開始時刻およびＤＲ終了時刻）が含まれている。

Ｓ０２において、アグリゲータサーバ２１０は、各需要家に要請するＤＲの種類、ＤＲ量およびＤＲ期間を設定する。Ｓ０２の処理後、アグリゲータサーバ２１０は、ＤＲ期間の開始を待つ。

Ｓ０３において、アグリゲータサーバ２１０は、ＤＲの予告タイミングになったか否かを判定する。ＤＲの予告タイミングは、ＤＲ開始時刻から所定時間遡ったタイミングである。

ＤＲの予告タイミングになると（Ｓ０３のＹＥＳ判定時）、Ｓ０４において、アグリゲータサーバ２１０は、ＤＲ予告信号を需要家１００へ送信する。ＤＲ予告信号は、ＤＲの開始を予告する信号である。ＤＲ予告信号を送信した後に、下げＤＲ期間の開始時刻になると（Ｓ０５のＹＥＳ判定時）、Ｓ０６において、アグリゲータサーバ２１０は、下げＤＲ指令を需要家１００へ送信する。

ＭＰＣ１１０において、制御装置２３は、アグリゲータサーバ２１０からＤＲ予告信号を受信すると（Ｓ２１のＹＥＳ判定時）、Ｓ２２において、蓄電装置１３０に蓄えられた電力を負荷１２０に供給する放電動作を実行するように、双方向コンバータ８を制御する。

放電中、Ｓ２３において、制御装置２３は、蓄電装置１３０のＳＯＣがＳＯＣｗａｉｔ以下に低下したか否かを判定する。ＳＯＣがＳＯＣｗａｉｔ以下に低下したときには（Ｓ２３のＹＥＳ判定時）、Ｓ２４において、制御装置２３は、双方向コンバータ８の運転を停止させることにより、蓄電装置１３０の放電を停止する。

制御装置２３は、ＤＲ予告信号を受信した後、アグリゲータサーバ２１０から下げＤＲ指令を受信すると（Ｓ２５のＹＥＳ判定時）、Ｓ２６において、下げＤＲ指令に従って蓄電装置１３０に蓄えられた電力を負荷１２０に供給する放電動作を実行するように、双方向コンバータ８を制御する（図５参照）。

下げＤＲの実行中、Ｓ２７において、制御装置２３は、下げＤＲ期間の終了時刻になったか否かを判定する。下げＤＲ期間の終了時刻になっていない場合（Ｓ２７のＮＯ判定時）、Ｓ２８において、制御装置２３は、蓄電装置１３０のＳＯＣがＳＯＣｂａｃｋｕｐ以下に低下したか否かを判定する。ＳＯＣがＳＯＣｂａｃｋｕｐを上回る場合（Ｓ２８のＮＯ判定時）、処理はＳ２７に戻る。一方、ＳＯＣがＳＯＣｂａｃｋｕｐ以下に低下したときには（Ｓ２８のＹＥＳ判定時）、Ｓ２９に進み、制御装置２３は、アグリゲータサーバ２１０へＤＲ不可信号を送信する。

Ｓ２９にてＤＲ不可信号を送信した場合、または、下げＤＲ期間の終了時刻になった場合（Ｓ２７のＹＥＳ判定時）には、Ｓ３０において、制御装置２３は、双方向コンバータ８の運転を停止させることにより、蓄電装置１３０の放電を停止する。

アグリゲータサーバ２１０は、下げＤＲの実行中、Ｓ０７において、制御装置２３からＤＲ不可信号を受信したか否かを判定する。ＤＲ不可信号を受信していない場合（Ｓ０７のＮＯ判定時）、Ｓ０８において、アグリゲータサーバ２１０は、下げＤＲ期間の終了時刻になったか否かを判定する。

ＤＲ不可信号を受信した場合（Ｓ０７のＹＥＳ判定時）または下げＤＲ期間の終了時刻になった場合（Ｓ０８のＹＥＳ判定時）には、アグリゲータサーバ２１０は、Ｓ０９において、下げＤＲの実行を終了する。

ＭＰＣ１１０において、制御装置２３は、図１０のＳ３７により、電力系統２００の停電が発生したか否かを判定する。電力系統２００から供給される交流電圧ＶＩが下限値よりも低下した場合にＳ３７はＹＥＳ判定とされる。一方、交流電圧ＶＩが下限値以上である場合には、Ｓ３７はＮＯ判定とされる。

電力系統２００が健全である場合（Ｓ３７のＮＯ判定時）には、Ｓ４１において、制御装置２３は、蓄電装置１３０の充電動作を行うように双方向コンバータ８を制御する（図３参照）。充電中、Ｓ４２において、制御装置２３は、蓄電装置１３０のＳＯＣが１００％以上であるか否かを判定する。ＳＯＣが１００％以上である場合（Ｓ４２のＹＥＳ判定時）、Ｓ４３において、制御装置２３は、双方向コンバータ８の運転を停止させることにより、蓄電装置１３０の充電を停止する。

Ｓ３７に戻って、電力系統２００の停電が発生した場合（Ｓ３７のＹＥＳ判定時）には、Ｓ３８において、制御装置２３は、蓄電装置１３０の放電動作を行うように双方向コンバータ８を制御する（図４参照）。放電中、Ｓ３９において、制御装置２３は、蓄電装置１３０のＳＯＣがＳＯＣｍｉｎ以下であるか否かを判定する。ＳＯＣがＳＯＣｍｉｎ以下である場合（Ｓ３９のＹＥＳ判定時）、Ｓ４０において、制御装置２３は、双方向コンバータ８の運転を停止させることにより、蓄電装置１３０の放電を停止する。

Ｓ０５に戻って、下げＤＲ期間の開始時刻になっていない場合（Ｓ０５のＮＯ判定時）、図１０のＳ１０に進み、アグリゲータサーバ２１０は、上げＤＲ期間の開始時刻になったか否かを判定する。上げＤＲ期間の開始時刻になっていない場合（Ｓ１０のＮＯ判定時）、処理はＳ０５に戻る。

ＤＲ予告信号を送信した後に、上げＤＲ期間の開始時刻になると（Ｓ１０のＹＥＳ判定時）、Ｓ１１において、アグリゲータサーバ２１０は、上げＤＲ指令を需要家１００へ送信する。

ＭＰＣ１１０において、上げＤＲ指令をアグリゲータサーバ２１０から受信すると（Ｓ３１のＹＥＳ判定時）、Ｓ３２において、制御装置２３は、蓄電装置１３０の充電動作を実行するように双方向コンバータ８を制御する（図７参照）。

上げＤＲの実行中、Ｓ３３において、制御装置２３は、上げＤＲ期間の終了時刻になったか否かを判定する。上げＤＲ期間の終了時刻になっていない場合（Ｓ３３のＮＯ判定時）、Ｓ３４において、制御装置２３は、蓄電装置１３０のＳＯＣがＳＯＣｍａｘ以上であるか否かを判定する。ＳＯＣがＳＯＣｍａｘ未満である場合（Ｓ３４のＮＯ判定時）、処理はＳ３３に戻る。ＳＯＣがＳＯＣｍａｘ以上であるときには（Ｓ３４のＹＥＳ判定時）、Ｓ３５において、制御装置２３は、アグリゲータサーバ２１０へＤＲ不可信号を送信する。

Ｓ３５にてＤＲ不可信号を送信した場合、または、上げＤＲ期間の終了時刻になった場合（Ｓ３３のＹＥＳ判定時）には、Ｓ３６において、制御装置２３は、双方向コンバータ８の運転を停止させることにより、蓄電装置１３０の充電を停止する。

アグリゲータサーバ２１０は、上げＤＲの実行中、Ｓ１２において、制御装置２３からＤＲ不可信号を受信したか否かを判定する。ＤＲ不可信号を受信していない場合（Ｓ１２のＮＯ判定時）、Ｓ１３において、アグリゲータサーバ２１０は、上げＤＲ期間の終了時刻になったか否かを判定する。

ＤＲ不可信号を受信した場合（Ｓ１２のＹＥＳ判定時）または上げＤＲ期間の終了時刻になった場合（Ｓ１３のＹＥＳ判定時）には、アグリゲータサーバ２１０は、Ｓ１４において、上げＤＲの実行を終了する。

以上説明したように、本実施の形態に係る電源装置によれば、負荷１２０に対する停電補償を確保しつつ、電力会社が要請する電力系統２００の需給調整に貢献することができる。

なお、上述した実施の形態では、本実施の形態に係る電源装置の一態様としてＭＰＣ１１０について説明したが、電源装置は、ＭＰＣ１１に限られず、ＵＰＳであってもよい。図１１は、本実施の形態の変形例に係る電源装置の構成を示す図である。図１１では、電源装置の別の態様として、ＵＰＳについて説明する。

図１１に示すように、ＵＰＳ１５０は、図１に示したＭＰＣ１１０とは、ＶＣＢ１，５，２１、ＨＳＳ２および電力変換器７に代えて、コンバータ３１、インバータ３３および双方向チョッパ３２を備える点が異なる。なお、ＵＰＳ１５０は、電力系統２００から三相交流電圧を受け、負荷１２０に三相交流電圧を供給するものであるが、図面および説明の簡単化のため、図１１では一相分の回路のみが示されている。

コンバータ３１は、交流端子３１ａ、正電圧端子３１ｂ、および負電圧端子３１ｃを有する。双方向チョッパ３２は、直流端子３２ａ、正電圧端子３２ｂ、および負電圧端子３２ｃを有する。インバータ３３は、交流端子３３ａ、正電圧端子３３ｂ、および負電圧端子３３ｃを有する。

コンバータ３１の交流端子３１ａは、入力端子Ｔ１に接続される。電流検出器１３は、入力端子Ｔ１と交流端子１ａの間に流れる電流Ｉｉの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号Ｉｉｆを制御装置２３に与える。

双方向チョッパ３２の直流端子３２ａは、直流端子Ｔ３に接続される。電流検出器１５は、直流端子Ｔ２と直流端子２ａの間に流れる直流電流ＩＢの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号ＩＢｆを制御装置２３に与える。

インバータ３３の交流端子３３ａは、出力端子Ｔ２に接続される。電流検出器１４は、交流端子３４ａと出力端子Ｔ２の間に流れる電流Ｉｏの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号Ｉｏｆを制御装置２３に与える。

直流ラインＬ１，Ｌ２の一方端子は、それぞれコンバータ３１の正電圧端子３１ｂ、および負電圧端子３１ｃに接続される。直流ラインＬ１，Ｌ２の他方端子は、それぞれインバータ３３の正電圧端子３３ｂ、および負電圧端子３３ｃに接続される。また、直流ラインＬ１，Ｌ２は、それぞれ双方向チョッパ３２の正電圧端子３２ａおよび負電圧端子３２ｃにそれぞれ接続される。

コンデンサＣ１は、直流ラインＬ１，Ｌ２間に接続され、直流ラインＬ１，Ｌ２間の直流電圧ＶＤを安定化および平滑化させる。直流電圧ＶＤの瞬時値は、制御装置２３によって検出される。

コンバータ３１は、制御装置２３によって制御され、電力系統２００の健全時には、電力系統２００から入力端子Ｔ１を介して供給される交流電圧ＶＩを直流電圧ＶＤに変換して、直流ラインＬ１，Ｌ２間に出力する。電力系統２００の停電時には、コンバータ３１の運転は停止される。制御装置２３は、電力系統２００の健全時には、直流ラインＬ１，Ｌ２間の直流電圧ＶＤが参照電圧ＶＤｒになるようにコンバータ３１を制御する。コンバータ３１は「第２の電力変換器」の一実施例に対応する。

双方向チョッパ３２は、制御装置２３によって制御される。電力系統２００の健全時には、双方向チョッパ３２は、コンバータ３１から直流ラインＬ１，Ｌ２を介して供給される直流電力を蓄電装置１３０に蓄える。電力系統２００の停電時には、双方向チョッパ３２は、蓄電装置１３０の直流電圧ＶＢを直流電圧ＶＤに変換して、正電圧端子３２ｂおよび負電圧端子３２ｃ間に出力する。双方向チョッパ３２は、蓄電装置１３０に直流電力を蓄える充電動作と、蓄電装置１３０の直流電力を直流ラインＬ１，Ｌ２間に出力する放電動作とを選択的に実行可能に構成されている。双方向チョッパ３２は「第１の電力変換器」の一実施例に対応する。

制御装置２３は、電力系統２００の健全時には、直流電圧ＶＢが参照直流電圧ＶＢｒになるように双方向チョッパ３２を制御する。参照直流電圧ＶＢｒは、蓄電装置１３０のＯＣＶ－ＳＯＣカーブにおいて蓄電装置１３０が満充電状態（ＳＯＣ＝１００％）となるときのＯＣＶに基づいて設定される。電力系統２００の停電時には、制御装置２３は、直流電圧ＶＤが参照電圧ＶＤｒになるように双方向チョッパ３２を制御する。

インバータ３３は、制御装置２３によって制御される。電力系統２００の健全時には、インバータ３３は、コンバータ３１から直流ラインＬ１，Ｌ２を介して供給される直流電圧ＶＤを交流電圧ＶＯに変換して負荷１２０に供給する。電力系統２００の停電時には、インバータ３３は、蓄電装置１３０から双方向チョッパ３２および直流ラインＬ１，Ｌ２を介して供給される直流電圧ＶＤを交流電圧ＶＯに変換して負荷１２０に供給する。インバータ３３の出力電圧ＶＯは所望の値に制御可能になっている。制御装置２３は、交流出力電圧ＶＯが参照交流電圧ＶＯｒになるようにインバータ３３を制御する。インバータ３３は「第３の電力変換器」の一実施例に対応する。

制御装置２３は、交流電圧ＶＩ、交流電流Ｉｉ、直流電圧ＶＤ，ＶＢ、直流電流ＩＢ、交流電圧ＶＯ、交流電流Ｉｏ、操作部２２からの信号などに基づいてＵＰＳ１５０全体を制御する。

電力系統２００の健全時において、アグリゲータサーバ２１０からＤＲ予告信号を受信した場合には、制御装置２３は、電力系統２００からコンバータ３１およびインバータ３３を介して供給される交流電力と、蓄電装置１３０から双方向チョッパ３２およびインバータ３３を介して供給される交流電力との合計電力が負荷１２０に供給されるように、双方向チョッパ３２を制御する。蓄電装置１３０のＳＯＣがＳＯＣｗａｉｔまで低下したときには、制御装置２３は、蓄電装置１３０の放電を停止する。すなわち、制御装置２３は、ＤＲが開始される前に、停電補償用蓄電量を確保しつつ蓄電装置１３０を放電させる。これによると、ＤＲが上げＤＲである場合において、ＤＲの実行中、電力系統２００から供給される電力の一部分を蓄電装置１３０が受け入れることが可能となる。

ＤＲ予告信号を受信した後に下げＤＲ指令をアグリゲータサーバ２１０から受信した場合には、制御装置２３は、電力系統２００からコンバータ３１およびインバータ３３を介して供給される交流電力と、蓄電装置１３０から双方向チョッパ３２およびインバータ３３を介して供給される交流電力との合計電力が負荷１２０に供給されるように、双方向チョッパ３２を制御する。これによると、電力系統２００から需要家１００に供給される交流電力を減らすことができるため、需要家１００は、電力会社が要請する電力の需要量の抑制に貢献することができる。ただし、蓄電装置１３０のＳＯＣがＳＯＣｂａｃｋｕｐ以下に低下したときには、制御装置２３は、アグリゲータサーバ２１０へＤＲ不可信号を送信することにより、蓄電装置１３０の停電補償用蓄電量を確保する。

ＤＲ予告信号を受信した後に上げＤＲ指令をアグリゲータサーバ２１０から受信した場合には、制御装置２３は、蓄電装置１３０に直流電力を蓄える充電動作を実行するように双方向チョッパ３２を制御する。これによると、電力系統２００から需要家１００に供給される交流電力を増やすことができるため、需要家１００は、電力会社が要請する電力の需要量の増加に貢献することができる。なお、ＤＲ予告信号に応答して、停電補償用蓄電量を確保しつつ蓄電装置１３０を放電させたことにより、上げＤＲの実行中、電力系統２００から供給される電力の一部分を蓄電装置１３０が受け入れることが可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１、５，６，２１ＶＣＢ、２高速スイッチ、７電力変換器、８双方向コンバータ、１０，１３～１５電流検出器、１１リアクトル、１２，Ｃ１コンデンサ、２０変圧器、２２操作部、２３，２１２制御装置、３１コンバータ、３２双方向チョッパ、３３インバータ、１００需要家、１１０ＭＰＣ、１２０負荷、１３０蓄電装置、１４０，２１６通信装置、１５０ＵＰＳ、２００電力系統、２１０アグリゲータサーバ、２１４記憶装置、２３０ＣＰＵ、２３２メモリ、２３４Ｉ／Ｏ回路、Ｔ１入力端子、Ｔ２出力端子、Ｔ３直流端子、Ｌ１，Ｌ２直流ライン。

Claims

電力系統および負荷の間に接続され、前記電力系統の健全時には前記電力系統から供給される第１の交流電力を前記負荷に供給し、前記電力系統の停電時には第２の交流電力を前記負荷に供給する電源装置であって、
前記第１の交流電力の一部分を直流電力に変換して蓄電装置に蓄える充電動作と、前記蓄電装置の直流電力を前記第２の交流電力に変換する放電動作とを選択的に実行するように構成された第１の電力変換器と、
前記電力系統における電力需給を調整するサーバと通信接続される制御装置とを備え、
前記電力系統の停電時、前記制御装置は、
前記第２の交流電力を前記負荷に供給するように、前記第１の電力変換器における前記放電動作を制御し、
前記蓄電装置には、前記電力系統の停電が発生してから予め定められた補償時間が経過するまでに前記蓄電装置から前記負荷に前記第２の交流電力を供給するために必要なＳＯＣ以上であるＳＯＣ基準値と、前記ＳＯＣ基準値よりも大きい待機用ＳＯＣとが設定されており、
前記電力系統の健全時、前記制御装置は、
前記蓄電装置が満充電状態になるように前記第１の電力変換器における前記充電動作を制御し、
前記電力系統における需要量を調整するためのデマンドレスポンスの予告信号を前記サーバから受信した場合には、
前記第１の交流電力および前記第２の交流電力の合計電力を前記負荷に供給するように前記第１の電力変換器における前記放電動作を制御し、
前記蓄電装置のＳＯＣが前記待機用ＳＯＣまで低下したことに応じて、前記放電動作を停止させ、
前記サーバから受信したデマンドレスポンス指令に応じて、前記第１の電力変換器における前記放電動作または前記充電動作を制御する、電源装置。
前記予告信号を受信した後に、前記電力系統における需要量を減少させる下げデマンドレスポンス指令を前記サーバから受信した場合には、前記制御装置は、
前記第１の交流電力および前記第２の交流電力の合計電力を前記負荷に供給するように前記第１の電力変換器における前記放電動作を制御し、
前記蓄電装置のＳＯＣが前記ＳＯＣ基準値まで低下したことに応じて、前記放電動作を停止させる、請求項１に記載の電源装置。
前記下げデマンドレスポンス指令を前記サーバから受信した場合、前記制御装置は、
前記蓄電装置のＳＯＣが前記ＳＯＣ基準値まで低下したことに応じて、デマンドレスポンス不可信号を前記サーバに送信する、請求項２に記載の電源装置。
前記予告信号を受信した後に、前記電力系統における需要量を増加させる上げデマンドレスポンス指令を前記サーバから受信した場合には、前記制御装置は、
前記第１の電力変換器における前記充電動作を制御し、
前記蓄電装置のＳＯＣが、前記満充電状態よりも小さいＳＯＣ上限値に達したことに応じて、前記充電動作を停止させる、請求項１に記載の電源装置。
前記上げデマンドレスポンス指令を前記サーバから受信した場合、前記制御装置は、
前記蓄電装置のＳＯＣが前記ＳＯＣ上限値に達したことに応じて、デマンドレスポンス不可信号を前記サーバに送信する、請求項４に記載の電源装置。
前記制御装置は、前記蓄電装置のＳＯＣに応じて、前記蓄電装置の前記充電動作を、定電流充電から定電圧充電に切り替えるように構成され、
前記ＳＯＣ上限値は、前記定電流充電から前記定電圧充電に切り替えられるときのＳＯＣに基づいて設定される、請求項４に記載の電源装置。
前記電源装置は、第１の端子が前記電力系統に接続され、第２の端子が前記負荷に接続されるスイッチをさらに備え、
前記制御装置は、前記電力系統の健全時に前記スイッチをオンし、前記電力系統の停電時に前記スイッチをオフするように構成され、
前記第１の電力変換器は、前記第２の端子および前記蓄電装置の間に接続される、請求項１から６のいずれか１項に記載の電源装置。
前記電源装置は、
前記電力系統の健全時には、前記第１の交流電力を直流電力に変換して直流ラインに供給し、前記電力系統の停電時には、その運転が停止される第２の電力変換器と、
前記直流ラインから受ける直流電力を第３の交流電力に変換して前記負荷に供給する第３の電力変換器とをさらに備え、
前記第１の電力変換器は、前記直流ラインおよび前記蓄電装置の間に接続される、請求項１から６のいずれか１項に記載の電源装置。
前記蓄電装置は、リチウムイオン電池である、請求項１から６のいずれか１項に記載の電源装置。