JPWO2015015528A1

JPWO2015015528A1 - 給電制御装置

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Publication number: JPWO2015015528A1
Application number: JP2015529216A
Authority: JP
Inventors: 瑞邱関
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2033-07-30
Also published as: JP6187920B2; WO2015015528A1

Abstract

分散電源は、太陽光発電装置によって発電された電力を蓄電池に蓄積し、蓄電池に蓄えた電力を外部に供給する。開閉器は、分散電源と、住戸内にある負荷との間に接続されている。制御部は、今後の所定期間における太陽光発電装置の発電量及び負荷の需要量を予測する。制御部は、蓄電池の蓄電残量が第１閾値を下回り、且つ、今後の所定期間において発電量が需要量を下回ると予測すれば、開閉器をオフさせる。制御部は、蓄電池の蓄電残量が第１閾値を下回る場合でも、今後の所定期間において発電量が需要量を上回ると予測すれば、開閉器をオンさせて、蓄電池から負荷に給電させる。

Description

本発明は、分散電源から複数の需要家への給電をそれぞれ制御する給電制御装置に関する。

従来、商用電源の通電中に二次電池を充電し、商用電源の停電時に二次電池から負荷に給電するようにした電力供給システムが提案されている（例えば文献１［日本国公開特許公報２０１０−２５９２０１号公報］参照）。

文献１の電力供給システムでは、それぞれ負荷が接続された複数の電力供給線に、優先度に応じた停電補償時間が設定されている。そして、停電が発生すると二次電池が各電力供給線に電力を供給し、停電発生時から電力供給線毎に設定された停電補償時間が経過すると、二次電池から電力供給線への電力供給が停止されるようになっている。また優先度が最も高い電力供給線には、二次電池の蓄電残量がなくなるまで、二次電池から電力が供給されるようになっている。

文献１の電力供給システムでは、優先度が最も高い電力供給線を除いて、停電発生時から予め設定された停電補償時間が経過すると、二次電池からの電力供給が遮断されていた。そのため、二次電池に十分な蓄電残量がある場合でも、優先度が低い電力供給線には予め設定された停電補償時間しか電力が供給されなくなり、二次電池（蓄電池）に蓄えられた電力を有効に利用できないという問題があった。

本発明は上記事由に鑑みて為され、蓄電池に蓄えられた電力を十分に利用できるようにした給電制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る給電制御装置は、発電装置によって発電された電力を蓄電池に蓄積し前記蓄電池に蓄えた電力を外部に供給する分散電源と負荷との間に接続された開閉器と、前記開閉器のオン／オフを制御する制御部と、前記蓄電池の蓄電残量を計測する第１計測部と、今後の所定期間における前記発電装置の発電量及び前記負荷の需要量を予測する予測部とを備え、前記第１計測部が計測した蓄電残量が第１閾値を下回り、且つ、今後の前記所定期間において前記発電量が前記需要量を下回ると前記予測部が予測すれば、前記制御部は前記開閉器をオフさせるように構成され、前記第１計測部が計測した蓄電残量が前記第１閾値を下回り、且つ、今後の前記所定期間において前記発電量が前記需要量を上回ると前記予測部が予測すれば、前記制御部は前記開閉器をオンさせるように構成されたことを特徴とする。

この給電制御装置において、前記開閉器が前記負荷の使用用途別に複数設けられ、複数の前記開閉器の各々には、対応する使用用途の前記負荷が接続されており、前記制御部は、複数の前記開閉器の各々を別個にオン又はオフするように構成されることも好ましい。

この給電制御装置において、前記制御部は、複数の前記開閉器の各々をオンさせるオン時間帯、及び、複数の前記開閉器の各々をオフさせるオフ時間帯を使用用途毎に設定するように構成されることも好ましい。

この給電制御装置において、前記制御部は、複数の前記開閉器の各々について、前記オン時間帯でも、前記第１計測部が計測した蓄電残量が、前記第１閾値よりも低い第２閾値を下回っていれば、オフさせるように構成されることも好ましい。

この給電制御装置において、前記制御部は、複数の前記開閉器の各々について、前記オフ時間帯でも、前記第１計測部が計測した蓄電残量が、前記第１閾値よりも高い第３閾値以上あれば、オンさせるように構成されることも好ましい。

この給電制御装置において、前記制御部は、複数の前記開閉器の各々について、前記オフ時間帯でも、今後の前記所定期間において前記発電量が前記需要量を上回ると前記予測部が予測していれば、オンさせるように構成されることも好ましい。

この給電制御装置において、前記制御部は、複数の前記開閉器の各々について、電力供給の優先度を使用用途に応じて設定し、複数の前記開閉器のうち、優先度の高い開閉器を優先してオンさせるように構成されることも好ましい。

この給電制御装置において、前記負荷は複数の分岐回路に分かれて接続されており、前記複数の分岐回路の各々に前記開閉器が接続され、前記複数の分岐回路の各々について使用電力を個別に計測する第２計測部が設けられ、前記制御部は、前記第２計測部の計測結果をもとに、前記複数の分岐回路の各々について前記開閉器のオン／オフを制御するように構成されることも好ましい。

この給電制御装置において、前記制御部は、前記複数の分岐回路のうち前記第２計測部によって計測された使用電力が所定の制限値を超えた分岐回路の前記開閉器をオフさせるように構成されることも好ましい。

この給電制御装置において、複数の前記開閉器の各々と対応する前記負荷の間はそれぞれ配電線を介して接続されており、複数の前記配電線は中性線と電圧線とをそれぞれ備え、複数の前記配電線が前記中性線を共有するように構成されることも好ましい。

実施形態における給電制御装置を用いた配電システムの一例を示す図である。実施形態によって電力が供給される住戸内の負荷を説明する図である。実施形態における動作を示し、図３Ａは蓄電池の蓄電残量の時間変化を示す図、図３Ｂは開閉器のオン／オフ状態を示す図、図３Ｃは日射量の時間変化を示す図である。実施形態の動作を説明する図である。実施形態の動作を説明する図である。実施形態の動作を説明する図である。実施形態における配電システムの一例を示す図である。実施形態の動作を説明する図である。実施形態の動作を説明する図である。実施形態の配線例を示す図である。

本発明にかかる給電制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態の給電制御装置は、分散電源から複数の需要家に電力を供給する配電システムに用いられる。本実施形態の給電制御装置が適用される配電システムは、辺境地や島嶼部などの無電化地域に設置され、分散電源で発電された電力を、無電化地域にある需要家（例えば一般の住戸や学校、病院などの公共施設）に供給するような比較的小規模のシステムである。

図１は配電システムの一例を示す図であり、この配電システムは、分散電源１０で発電された電力（例えばＡＣ２２０Ｖの交流電力）を、複数の需要家の住戸２０に配電する給電制御装置１を備えている。なお、配電システムの配電先は、個人の需要家が居住する一般の住戸２０に限定されず、学校施設や病院などの公共施設や、工場や店舗などの事業所でもよい。

分散電源１０は、太陽光発電装置（ＰＶ：photovoltaics）１１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、蓄電池１３と、ＤＣ／ＡＣコンバータ１４とを備える。

太陽光発電装置１１は、太陽光を電気エネルギに変換する太陽電池パネルを複数備え、供給先の電力需要に合わせて発電容量が決定される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、太陽光発電装置１１の出力を安定化して略一定の直流電圧（例えばＤＣ４８Ｖ）に変換し、蓄電池１３を充電する。

蓄電池１３は、例えば鉛蓄電池からなり、太陽光発電装置１１で発電された電力を蓄える。

ＤＣ／ＡＣコンバータ１４は、蓄電池１３から放電された直流電圧を交流（例えばＡＣ２２０Ｖ）に変換して、給電制御装置１に出力する。

ここで、太陽光発電装置１１の発電容量及び蓄電池１３の蓄電容量を、負荷の規模に対して必要十分な量で準備すると、配電システムの導入及び運用に多額の費用が必要になる。そのため、本実施形態では発電容量及び蓄電容量とも、負荷全体の需要を１００％充足できるだけの量を準備しておらず、供給電力量を電力需要が上回ると、負荷全体への電力供給がストップする可能性がある。また、蓄電池１３は、蓄電残量が低い状態で使用されると、劣化が進んで寿命が短くなる可能性がある。そこで、本実施形態では、給電制御装置１が、太陽光発電装置１１の発電量と、蓄電池１３の蓄電残量と、負荷での電力需要とに基づいて、負荷に電力を供給する状態と負荷への電力供給を遮断する状態とを切り替えており、この動作については後述する。

給電制御装置１と複数の住戸２０との間は、それぞれ、２組の配電線３１，３２を介して接続されている。各住戸２０には複数の電気機器（負荷）があり、使用用途によって２種類に分けられている。本実施形態では、図２に示すように、住戸２０で使用される電気機器を、例えば照明器具のような生活に欠かせない第１カテゴリの電気機器２１と、例えばテレビや音響機器などの娯楽を提供する第２カテゴリの電気機器２２とに分類している。各住戸２０において、第１カテゴリの電気機器２１は配電線３１に接続されている。また各住戸２０には、配電線３２に接続されたアウトレット２３が設けられ、このアウトレット２３に第２カテゴリの電気機器２２が接続されている。なお、第１カテゴリの電気機器２１は、配電線３１に接続されたアウトレット（図示せず）に着脱自在に接続されるものでもよいし、第２カテゴリの電気機器２２は配電線３２に直接接続されるものでもよい。

ここで、第１カテゴリの電気機器２１が接続される配電線３１の方が、第２カテゴリの電気機器２２が接続される配電線３２に比べて、電力供給の優先度が高めに設定されている。２組の配電線３１，３２はそれぞれ電圧線と中性線とを有し、配電線３１，３２は中性線を共用している（図１０参照）。これにより、配電線３１，３２がそれぞれ個別に中性線を備える場合に比べて、各住戸２０への配線を１本少なくでき、配線のコストを低減できる。なお、図１０では開閉器２Ａ，２Ｂと分散電源１０の間に主幹ブレーカ９（ＭＣＣＢ：Molded Case Circuit Breaker）が接続されている。

給電制御装置１は、開閉器２Ａ，２Ｂと、計測部３（第１計測部）と、制御部４と、記憶部５とを備えている。給電制御装置１は、例えば２０フィートコンテナからなる箱体の内部に、開閉器２Ａ，２Ｂと、計測部３と、制御部４と、記憶部５とを収納して構成される。この給電制御装置１は分散電源１０の近くに設置されており、配電線３１，３２を介して複数の需要家の住戸２０に電力を供給する。

開閉器２Ａの一次側には分散電源１０が接続され、開閉器２Ａの二次側には各住戸２０からの配電線３１が並列的に接続されている。開閉器２Ａは制御部４によってオン／オフが切り替えられる。開閉器２Ａがオンになると、分散電源１０から配電線３１を介して第１カテゴリの電気機器２１に電力が供給され、開閉器２Ａがオフになると、分散電源１０から第１カテゴリの電気機器２１への電力供給が遮断される。

開閉器２Ｂの一次側には分散電源１０が接続され、開閉器２Ｂの二次側には各住戸２０からの配電線３２が並列的に接続されている。開閉器２Ｂは制御部４によってオン／オフが切り替えられる。開閉器２Ｂがオンになると、分散電源１０から配電線３２を介して第２カテゴリの電気機器２２へ電力が供給され、開閉器２Ｂがオフになると、分散電源１０から第２カテゴリの電気機器２２への電力供給が遮断される。

計測部３は、電流センサ６Ａによって計測された電流値をもとにＤＣ／ＡＣコンバータ１４から負荷に供給される電力を計測する。電流センサ６Ａは例えばホール効果を利用した磁電変換素子からなり、ＤＣ／ＡＣコンバータ１４の出力電流を計測する。また、蓄電池１３の出力電圧は蓄電残量の減少に応じて低下するため、計測部３は、蓄電池１３の出力電圧を計測し、この出力電圧から蓄電池１３の蓄電残量を推測する。

また計測部３は、電流センサ６Ｂによって計測されたＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電流をもとに、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電力を計測し、この出力電力から太陽光発電装置１１の発電電力を求めている。電流センサ６Ｂは例えばホール効果を利用した磁電変換素子からなり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電流を計測する。

記憶部５は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などの電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ、又は、バックアップ用の電源が設けられたＲＡＭ（Random Access Memory）からなる。記憶部５は、計測部３によって計測された負荷での電力需要や、蓄電池１３の蓄電残量や、太陽光発電装置１１の発電電力などのデータを記憶する。また、記憶部５には後述の第１閾値Ｗ１や第２閾値や第３閾値が予め設定されている。

制御部４は、計測部３の計測値や、記憶部５に記憶されたデータや閾値に基づいて、開閉器２Ａ，２Ｂのオン／オフを個別に制御する。また制御部４には、この配電システムの運営事業者などから、当日の日中における日射量の予測値が入力されており、この予測値をもとに太陽光発電装置１１による発電電力を予測する。また制御部４は、記憶部５に記憶された過去の電力需要をもとに、今後の所定期間（例えば１時間）における電力需要の時間変化を予測する。すなわち、制御部４は、今後の所定期間における太陽光発電装置１１の発電量及び負荷の需要量を予測する予測部としての機能を備えている。

また給電制御装置１には入力部７が接続されている。入力部７は、配電システムの運営者が、負荷に電力を供給するオン時間帯、負荷への電力供給を遮断するオフ時間帯を記憶部５に設定するために用いられる。

本実施形態の配電システムは上記のような構成を有しており、以下では図３を参照してその動作を説明する。なお図３Ａは蓄電池１３の蓄電残量を示し、図３Ｂは開閉器２Ａ，２Ｂのオン／オフを示し、図３Ｃは日射量の予測値を示している。図３Ａ、図３Ｂ中の実線Ｌ２は、本実施形態のように発電量及び電力需要の予測を行わず、蓄電池１３の蓄電残量と第１閾値Ｗ１との高低を比較した結果のみに基づいて開閉器２Ａ，２Ｂをオン又はオフさせる場合の動作を示している。一方、図３Ａ、図３Ｂ中の一点鎖線Ｌ１は、蓄電池１３の蓄電残量が第１閾値Ｗ１を下回った場合に、発電量及び電力需要の予測値に基づいて開閉器２Ａ，２Ｂをオン又はオフさせる本実施形態の動作を示している。

制御部４は、計測部３が計測した蓄電池１３の出力電圧（バッテリ電圧）と所定の第１閾値Ｗ１との高低を比較する。バッテリ電圧が第１閾値Ｗ１以上であれば（時刻ｔ１以前）、制御部４は開閉器２Ａ，２Ｂを共にオンにして、分散電源１０から配電線３１，３２に接続された負荷に給電させる。

時刻ｔ１において蓄電池１３の蓄電残量が第１閾値Ｗ１を下回ると、制御部４は、太陽光発電装置１１の発電電力及び負荷での需要量（電力需要）を予測した結果に基づいて、開閉器２Ａ，２Ｂのオン／オフを制御する。すなわち、制御部４は、日射量の予測値をもとに今後の所定期間における太陽光発電装置１１の発電量を予測し、過去の電力需要をもとに今後の所定期間における電力需要を予測する。制御部４は、所定期間において発電量が需要量を上回ると予測すれば、蓄電池１３の蓄電残量が第１閾値Ｗ１以上に回復すると判断し、開閉器２Ａ，２Ｂをオンにして、負荷に給電させる。この場合、時刻ｔ１から時刻ｔ２までは発電量を電力需要が上回っているため、図３Ａに一点鎖線Ｌ１で示すように蓄電池１３の蓄電残量が漸減するが、時刻ｔ２から時刻ｔ４までは発電量が電力需要を上回るため、蓄電池１３の蓄電残量は漸増し、時刻ｔ４においてほぼ満充電となる。その後、日射量の低下に伴って発電量が低下し、電力需要が発電量を上回るため、時刻ｔ５以降は蓄電池１３の蓄電残量が低下するが、日中の発電量によって蓄電池１３が十分に充電されているので、蓄電池１３の蓄電残量が不足することはない。このように、バッテリ電圧が第１閾値Ｗ１を下回った場合でも、制御部４が、発電量及び電力需要の予測に基づいて、蓄電池１３のバッテリ電圧が回復すると予測できれば、開閉器２Ａ，２Ｂをオンし続ける。

ところで、本実施形態のように発電量及び電力需要の予測を行わず、蓄電池１３の蓄電残量が第１閾値を下回ると、制御部４が開閉器２Ａ，２Ｂをオフさせた場合は、図３Ｂに実線Ｌ２で示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ３まで開閉器２Ａ、２Ｂがオフになる。それに対して、本実施形態では図３Ｂに一点鎖線Ｌ１で示すように開閉器２Ａ，２Ｂがオンし続けており、開閉器２Ａ，２Ｂのオン時間が長くなるから、蓄電池１３に蓄えられた電力を有効に利用できる。また蓄電池１３が満充電となる期間が短くなるので、蓄電池１３に空き容量が存在する期間、すなわち太陽光発電装置１１で発電された電力を充電することができる期間が長くなるから、発電電力を有効に活用することができる。

なお時刻ｔ１において、制御部４が、今後の所定期間における発電量及び電力需要を予測した結果、発電量が電力需要を下回ると予測されると、開閉器２Ａ，２Ｂをオフさせている。これにより、蓄電池１３の蓄電残量の異常な低下が抑制され、蓄電池１３の劣化が進みにくくなる。

ところで、本実施形態の配電システムでは、分散電源１０が太陽光発電装置１１を備えているが、風力発電装置（図示せず）で発電した電力を蓄電池１３に蓄え、蓄電池１３から放電させた電力を負荷に供給するものでもよい。ある地点での風量、風向は季節や時間によってある程度安定しているので、制御部４は、記憶部５に記憶させた過去の実績値と、周辺の気象情報とをもとに、今後の所定期間における風量を予測し、その風量から風力発電装置の発電量を予測することができる。

また分散電源１０が備える発電装置は、太陽光発電装置１１や風力発電装置のように、自然条件で発電量が変動する発電装置に限らず、例えばディーゼルエンジンで発電機を駆動して発電するようなディーゼル発電機でもよい。配電システムの運営者が導入費用を抑えるために、ディーゼル発電機の発電容量を負荷の電力需要に比べて小さめに設定した場合、電力需要が発電量を上回る場合がある。ディーゼル発電機の発電量は配電システムの運営者によって所望の値に決定さえるが、電力需要は、時間帯や当日の気象条件などで変動すると予測される。したがって、発電装置がディーゼル発電機である場合も、制御部４は、過去の実績や気象条件をもとに電力需要を予測し、今後の所定期間における発電量と電力需要をもとに、開閉器２Ａ，２Ｂのオン／オフを制御すればよい。

また、本実施形態の配電システムでは、各住戸２０の負荷が、使用用途毎に別々の配電線に接続されているが、使用用途毎に給電の仕方を変更してもよい。以下に、その場合の動作について説明する。

本実施形態の配電システムでは、生活に欠かせない第１カテゴリの電気機器は配電線３１に接続され、娯楽性を提供する第２カテゴリの電気機器は配電線３２に接続されている。給電制御装置１では、各住戸２０からの配電線３１が開閉器２Ａに接続され、各住戸２０からの配電線３２が開閉器２Ｂに接続されており、制御部４は開閉器２Ａ，２Ｂを個別にオン／オフすることができるようになっている。

計測部３が計測した蓄電残量が第１閾値Ｗ１を下回り、且つ、今後の所定期間において発電量が需要量を下回ると制御部４が予測した場合、制御部４は、開閉器２Ｂをオフにして配電線３２への電力供給は遮断するが、開閉器２Ａはオンにして配電線３１への電力供給は継続させる。これにより、第２カテゴリの電気機器への給電が停止されるから、電力需要が抑制され、電力不足によって全住戸への給電が停止する事態が起こりにくくなる。また、蓄電池１３の蓄電残量の異常な低下を抑制でき、蓄電池１３の劣化が進みにくくなる。また、第１カテゴリの電気機器へは電力供給が継続されるから、照明器具など生活に欠かせない電気機器は継続して動作することができる。

ここで、給電制御装置１が、電気機器の使用用途毎に、電気機器へ給電するオン時間帯と、電気機器への給電を停止するオフ時間帯とを設定してもよい。電気機器は、その使用用途によって、使用される時間帯がある程度決まっているので、記憶部５には、電気機器の使用用途毎にオン時間帯及びオフ時間帯が予め設定されている。

図４にオン時間帯の設定の一例を示す。この設定例では、第１カテゴリの電気機器について、オン時間帯Ｄ１が１０時から１２時までと、１８時から２１時までの時間帯に設定され、それ以外の時間帯はオフ時間帯に設定されている。第２カテゴリの電気機器については、オン時間帯Ｄ２が１３時から１６時までの時間帯に設定され、それ以外の時間帯がオフ時間帯に設定されている。制御部４は、第１カテゴリの電気機器への給電、及び、第２カテゴリの電気機器への給電を、電気機器の使用用途毎に設定したオフ時間帯に遮断している。したがって、使用用途毎に設定されたオフ時間帯に、その使用用途の電気機器が使用されなくなるから、オフ時間帯に無駄に電力が消費されるのを抑制して、蓄電池１３の蓄電残量を確保することができる。

なお、本実施形態の給電制御装置１では、オン時間帯であっても、蓄電池１３の蓄電残量が第１閾値Ｗ１を下回ると、制御部４は、上述と同様に、今後の所定期間における発電量及び電力需要の予測結果に基づいて、開閉器２Ａ，２Ｂのオン／オフを制御している。

ところで、記憶部５には、電気機器の使用用途毎にオン時間帯及びオフ時間帯が予め設定されていてもよいし、入力部７を用いて配電システムの運営者が登録や変更を行えるようにしてもよい。例えば記憶部５に、第２カテゴリの電気機器のオン時間帯Ｄ２が１３時から１６時までと設定されている場合、テレビへの給電は１６時以降に遮断されるので、その日の１５時から１８時までテレビ放送される番組の後半を視聴することはできない。ここで、配電システムの運営者が入力部７を用いて第２カテゴリの電気機器のオン時間帯Ｄ２を１５時から１８時までに変更すると（図５参照）、テレビへの給電が１８時まで延長され、見たい番組を最後まで視聴できる。このように、配電システムの運営者が入力部７を用いてオン時間帯、オフ時間帯の設定を変更できるようにすれば、使用用途毎に電気機器を使用可能な時間帯を臨機に変更することが可能になる。

上述のように、電気機器の使用用途毎にオン時間帯及びオフ時間帯を設定可能であるが、本実施形態の給電制御装置１は、オン時間帯であっても、計測部３が計測した蓄電残量が第２閾値を下回っていれば、開閉器２Ａ，２Ｂをオフさせることが好ましい。なお第２閾値は、第１閾値Ｗ１よりも低い値に設定される。

蓄電池１３の蓄電残量が低いレベルで使用され続けると、蓄電池１３が劣化してしまう。例えば図４に示すようにオン時間帯Ｄ１が設定されている場合に、オン時間帯Ｄ１の途中で蓄電池１３の蓄電残量が第２閾値を下回ると、制御部４は、開閉器２Ａをオフさせて、第１カテゴリの電気機器への給電を遮断する。これにより、蓄電池１３の蓄電残量が第２閾値を下回るのを抑制して、蓄電池１３の劣化を抑制することができる。

また、本実施形態の給電制御装置１は、オフ時間帯であっても、計測部３が計測した蓄電残量が第３閾値以上であれば、制御部４が対応する開閉器をオンさせることも好ましい。これにより、蓄電池１３に蓄積された電力を有効に利用することができ、また電気機器を使用可能な時間をより長くすることができる。なお、第３閾値は上述した第１閾値Ｗ１よりも大きい値に設定される。

また、オフ時間帯であっても、制御部４が、今後の所定期間において発電量が需要量を上回ると予測すれば、対応する開閉器をオンさせることも好ましい。これにより、今後の所定期間に蓄電池１３の蓄電残量が増加すると見込める場合には、オフ時間帯であっても蓄電池１３に蓄積された電力を有効に利用することができ、電気機器を使用可能な時間をより長くすることができる。

また、制御部４は、複数の開閉器２Ａ，２Ｂの各々について、電力供給の優先度を使用用途に応じて設定し、優先度の高い開閉器を優先してオンさせることも好ましい。

例えば、蓄電池１３の蓄電残量が第１閾値を下回り、且つ、今後の所定期間において発電量が電力需要を下回ると予測された場合、制御部４は、オン時間帯で給電中の電気機器への電力供給を停止させる必要がある。蓄電池１３の蓄電残量が第１閾値を下回り、且つ、今後の所定期間において発電量が電力需要を下回ると予測された場合に、オン時間帯の電気機器が複数種類存在すれば、制御部４は、優先順位が低い使用用途の電気機器に対する電力供給を遮断する。例えば図６に示すように、第１カテゴリの電気機器のオン時間帯Ｄ１が、１２時から１５時までと、１９時から２２時までとに設定され、第２カテゴリの電気機器のオン時間帯Ｄ２が１３時から１７時までに設定されているとする。ここで、１４時に蓄電池１３の蓄電残量が第１閾値を下回り、且つ、今後の所定期間（例えば１時間）において発電量が電力需要を下回り、蓄電池１３が満充電にならないと予測された場合、制御部４は、優先度が低い使用用途の電気機器に対する給電を停止する。本実施形態では、娯楽を提供する第２カテゴリの電気機器の方が、生活に欠かせない第１カテゴリの電気機器に比べて優先度が低く設定されているので、制御部４は、第２カテゴリの電気機器への電力供給を遮断し、優先度が高い第１カテゴリの電気機器へは継続して電力を供給する。

また、蓄電池１３の蓄電残量が第３閾値以上ある場合、又は、今後の所定期間において発電量が電力需要を上回ると予測された場合、制御部４は、オフ時間帯に設定された使用用途の電気機器に給電してもよい。これにより、蓄電池１３の蓄電残量が十分にある場合、給電制御装置１はオフ時間帯に設定された電気機器へも電力供給を行っているから、蓄電池１３の蓄電残量を十分に利用することができ、また電気機器を動作させる時間を長くできる。

また、蓄電池１３の蓄電残量が第３閾値以上ある場合、又は、今後の所定期間において発電量が電力需要を上回ると予測された場合に、オフ時間帯の電気機器が複数種類存在すれば、制御部４は、優先順位が高い使用用途の電気機器に給電することも好ましい。例えば図６に示すように、第１カテゴリの電気機器のオン時間帯Ｄ１と第２カテゴリのオン時間帯Ｄ２とが設定されているとする。第１カテゴリの電気機器のオフ時間帯はオン時間帯Ｄ１以外の時間帯となり、第２カテゴリの電気機器のオフ時間帯はオン時間帯Ｄ２以外の時間帯となる。このように、オフ時間帯が設定されている状態で、１０時に蓄電池１３の蓄電残量が第３閾値以上あるか、又は、今後の所定期間において発電量が電力需要を上回ると予測された場合、制御部４は、優先度がより高い第１カテゴリの電気機器に給電する。これにより、蓄電池１３の蓄電残量が十分にある場合、給電制御装置１はオフ時間帯に設定された第１カテゴリの電気機器へも電力供給を行っているから、蓄電池１３の蓄電残量を十分に利用することができ、また電気機器を動作させる時間を長くできる。また給電制御装置１は、優先度が高めに設定された使用用途の電気機器に給電しており、優先度の高い電気機器への給電を優先して、優先度の高い電気機器を動作させることができる。

また本実施形態の配電システムにおいて、図７に示すように、負荷である電気機器は複数の分岐回路に分かれて接続されており、複数の分岐回路の各々に開閉器８が接続されることも好ましい。各々の開閉器８には配電線３１又は配電線３２が接続されている。配電線３１に接続された開閉器８には、配電線３１を介して、生活に欠かせない第１カテゴリの電気機器（例えば各住戸２０の照明器具、共用施設の照明器具２４、学校などの公共施設２５の電気機器など）が接続されている。配電線３２に接続された開閉器８には、配電線３２を介して、娯楽を提供する第２カテゴリの電気機器（例えば各住戸２０のテレビなど）が接続されている。各開閉器８の一次側には、開閉器８を介して分岐回路に流れる電流を検出するための電流センサ６Ｃが接続されており、各電流センサ６Ｃの計測値は計測部３に入力されている。第２計測部たる計測部３は、電流センサ６Ｃが計測した各分岐回路の電流値をもとに、各分岐回路の使用電力を計測する。計測部３は、電流センサ６Ｂが計測したＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電流をもとに、太陽光発電装置１１の発電電力を計測する。また第１計測部たる計測部３は、蓄電池１３の出力電圧をもとに、蓄電池１３の蓄電残量を計測する。制御部４には、計測部３によって計測された各分岐回路の使用電力が入力されており、各分岐回路の使用電力をもとに、分岐回路毎に開閉器８のオン／オフを制御するように構成されている。なお、共用施設の照明器具２４、及び、学校などの公共施設２５の電気機器は、各住戸２０の照明器具と同様に第１カテゴリの電気機器に分類され、優先度が高く設定されている。

制御部４は、上述の実施形態と同様、計測部３が計測した蓄電残量が第１閾値Ｗ１を下回り、且つ、今後の所定期間において発電量が需要量を下回ると予測すれば、開閉器８をオフさせるように構成されている。一方、制御部４は、計測部３が計測した蓄電残量が第１閾値を下回り、且つ、今後の所定期間において発電量が需要量を上回ると予測すれば、開閉器８をオンさせるように構成されている。さらに、制御部４は、計測部３が計測した各分岐回路の使用電力に基づいて、各分岐回路に設けられた開閉器８をオン／オフさせており、より細かな制御が可能になる。なお制御部４は、分岐回路毎に優先度を設定することが可能であり、優先度に応じて開閉器８のオン／オフを制御してもよい。

ここで、制御部４は、計測部３が計測したある分岐回路の使用電力が所定の制限値を超えた場合、この分岐回路に接続された開閉器８をオフさせることも好ましい。

本実施形態の配電システムによる配電エリアにおいて、優先度の高い第１カテゴリの電気機器としては照明器具が想定され、第１カテゴリの電気機器が接続される配電線３１での使用電力の制限値が２００Ｗに設定されているものとする。配電線３１は配電線３２に優先して給電されるため、娯楽を提供する第２カテゴリの電気機器（例えばテレビなど）を配電線３１に接続し、第２カテゴリの電気機器をできるだけ長い時間使えるようにしようとする利用者が現れることが考えられる。

図８に示すように、ある住戸２０において配電線３１には第１カテゴリの電気機器２１（例えば照明器具）が接続されているが、配電線３１に接続されたアウトレット２６に第２カテゴリに属する電気機器２２（例えばテレビ）が接続されている。テレビの定格消費電力は１５０Ｗであり、定格消費電力が２００Ｗの照明器具とテレビが同時に使用されると、この分岐回路の消費電力は３５０Ｗとなって、制限値の２００Ｗを超えてしまう。

制御部４は、計測部３によって計測された分岐回路の使用電力を、所定の上限値と比較しており、この分岐回路の使用電力が上限値を超えると、電力の使い過ぎと判断してこの分岐回路に接続された開閉器８をオフさせており、各分岐回路の使用電力を制限値以下に抑制できる。

また図９に示すように、ある住戸２０への配電線３１に別の住戸２７への配電線３３が接続され、住戸２０に供給される電力を盗電して、住戸２７の電気機器で不正に使用することも考えられる。

この場合、住戸２０，２７のそれぞれで１５０Ｗの電力が消費されていると、この分岐回路の消費電力を計測部３が計測した結果は３００Ｗとなり、制限値の２００Ｗを超えてしまう。よって、制御部４は、計測部３が計測した使用電力が上限値を超えることから、異常に電力が使用されていると判断し、対応する開閉器８をオフさせて、この分岐回路への電力供給を遮断しており、不正な電力の使用を抑制することができる。

このように、給電制御装置１が、各分岐回路の使用電力を計測することによって、電力を使いすぎている分岐回路や、盗電されている分岐回路への給電を遮断でき、電力を適正に使用させることができる。

以上説明したように、本実施形態の給電制御装置は、開閉器２Ａ，２Ｂ，８と、制御部４と、計測部３（第１計測部）と、予測部とを備える。開閉器２Ａ，２Ｂ，８は、太陽光発電装置１１（発電装置）によって発電された電力を蓄電池１３に蓄積し蓄電池１３に蓄えた電力を外部に供給する分散電源１０と、負荷との間に接続されている。制御部４は開閉器２Ａ，２Ｂ，８のオン／オフを制御する。計測部３は蓄電池１３の蓄電残量を計測する。前記予測部たる制御部４は、今後の所定期間における太陽光発電装置１１の発電量及び前記負荷の需要量を予測する。計測部３が計測した蓄電残量が第１閾値を下回り、且つ、今後の所定期間において発電量が需要量を下回ると制御部４が予測すれば、制御部４は開閉器２Ａ，２Ｂ，８をオフさせるように構成される。計測部３が計測した蓄電残量が第１閾値を下回り、且つ、今後の所定期間において発電量が需要量を上回ると制御部４が予測すれば、制御部４は開閉器２Ａ，２Ｂ，８をオンさせるように構成される。

このように、蓄電残量が第１閾値を下回る場合でも、今後の所定期間において発電量が需要量を上回ると予測される場合には、余剰電力で蓄電池１３が充電されると期待できるので、蓄電池１３からの給電を継続することで、負荷に給電する時間を長くできる。

この給電制御装置において、開閉器２Ａ，２Ｂが前記負荷の使用用途別に複数設けられ、複数の開閉器２Ａ，２Ｂの各々には、対応する使用用途の前記負荷が接続されており、制御部４は、複数の開閉器２Ａ，２Ｂの各々を別個にオン又はオフするように構成されることも好ましい。これにより、前記負荷の使用用途毎に前記負荷への給電を個別に設定できるから、細かい制御が可能になる。

この給電制御装置において、制御部４は、複数の開閉器２Ａ，２Ｂの各々をオンさせるオン時間帯、及び、複数の開閉器２Ａ，２Ｂの各々をオフさせるオフ時間帯を使用用途毎に設定するように構成されることも好ましい。使用用途毎に前記負荷に給電するオン時間帯、前記負荷への給電を遮断するオフ時間帯が設定できるから、前記負荷を使用可能な時間帯を設定することができる。

この給電制御装置において、制御部４は、複数の開閉器２Ａ，２Ｂの各々について、オン時間帯でも、計測部３が計測した蓄電残量が、第１閾値よりも低い第２閾値を下回っていれば、オフさせるように構成されることも好ましい。蓄電池１３の蓄電残量が第２閾値を下回っている場合は、前記負荷への給電を遮断することで、蓄電池１３の劣化を抑制できる。

この給電制御装置において、制御部４は、複数の開閉器２Ａ，２Ｂの各々について、オフ時間帯でも、計測部３が計測した蓄電残量が、第１閾値よりも高い第３閾値以上あれば、オンさせるように構成されることも好ましい。蓄電池１３の蓄電残量が第３閾値以上あれば、蓄電池１３から前記負荷に給電することで、蓄電池１３に蓄えられた電力を有効に利用できる。

この給電制御装置において、制御部４は、複数の開閉器２Ａ，２Ｂの各々について、オフ時間帯でも、今後の所定期間において発電量が需要量を上回ると予測部（制御部４）が予測していれば、オンさせるように構成されることも好ましい。オフ時間帯であっても、今後、蓄電池１３が充電されると予測されれば、蓄電池１３から前記負荷に給電することで、蓄電池１３に蓄えられた電力を有効に利用できる。

この給電制御装置において、制御部４は、複数の開閉器２Ａ，２Ｂの各々について、電力供給の優先度を使用用途に応じて設定し、複数の開閉器２Ａ，２Ｂのうち、優先度の高い方を優先してオンさせるように構成されることも好ましい。これにより、使用用途に応じて設定された優先度にしたがって、電力を供給するか否かを制御することができる。

この給電制御装置において、負荷は複数の分岐回路に分かれて接続されており、複数の分岐回路の各々に開閉器８が接続され、複数の分岐回路の各々について使用電力を個別に計測する第２計測部（計測部３）が設けられ、制御部４は、計測部３の計測結果をもとに、複数の分岐回路の各々について開閉器８のオン／オフを制御するように構成されることも好ましい。これにより、分岐回路毎に計測された使用電力に応じて、電力を供給するか否かを制御することができる。

この給電制御装置において、制御部４は、複数の分岐回路のうち計測部３によって計測された使用電力が所定の制限値を超えた分岐回路の開閉器８をオフさせるように構成されることも好ましい。これにより、制限値を超えて電力が使用される分岐回路への電力供給を遮断することができる。

この給電制御装置において、複数の開閉器８の各々と対応する前記負荷の間はそれぞれ配電線３１，３２を介して接続されており、複数の配電線３１，３２は中性線と電圧線とをそれぞれ備え、複数の配電線３１，３２が前記中性線を共有するように構成されることも好ましい。複数の配電線３１，３２が中性線を共有することで配線数が減り、配線コストを低減できる。

本発明をいくつかの好ましい実施形態によって記述したが、本発明の本来の精神および範囲、すなわち請求の範囲を逸脱することなく、当業者によってさまざまな修正および変形が可能である。

Claims

発電装置によって発電された電力を蓄電池に蓄積し前記蓄電池に蓄えた電力を外部に供給する分散電源と負荷との間に接続された開閉器と、
前記開閉器のオン／オフを制御する制御部と、
前記蓄電池の蓄電残量を計測する第１計測部と、
今後の所定期間における前記発電装置の発電量及び前記負荷の需要量を予測する予測部とを備え、
前記第１計測部が計測した蓄電残量が第１閾値を下回り、且つ、今後の前記所定期間において前記発電量が前記需要量を下回ると前記予測部が予測すれば、前記制御部は前記開閉器をオフさせるように構成され、
前記第１計測部が計測した蓄電残量が前記第１閾値を下回り、且つ、今後の前記所定期間において前記発電量が前記需要量を上回ると前記予測部が予測すれば、前記制御部は前記開閉器をオンさせるように構成された
ことを特徴とする給電制御装置。
前記開閉器が前記負荷の使用用途別に複数設けられ、
複数の前記開閉器の各々には、対応する使用用途の前記負荷が接続されており、
前記制御部は、複数の前記開閉器の各々を別個にオン又はオフするように構成された
ことを特徴とする請求項１記載の給電制御装置。
前記制御部は、複数の前記開閉器の各々をオンさせるオン時間帯、及び、複数の前記開閉器の各々をオフさせるオフ時間帯を使用用途毎に設定するように構成された
ことを特徴とする請求項２記載の給電制御装置。
前記制御部は、複数の前記開閉器の各々について、前記オン時間帯でも、前記第１計測部が計測した蓄電残量が、前記第１閾値よりも低い第２閾値を下回っていれば、オフさせるように構成された
ことを特徴とする請求項３記載の給電制御装置。
前記制御部は、複数の前記開閉器の各々について、前記オフ時間帯でも、前記第１計測部が計測した蓄電残量が、前記第１閾値よりも高い第３閾値以上あれば、オンさせるように構成された
ことを特徴とする請求項３記載の給電制御装置。
前記制御部は、複数の前記開閉器の各々について、前記オフ時間帯でも、今後の前記所定期間において前記発電量が前記需要量を上回ると前記予測部が予測していれば、オンさせるように構成された
ことを特徴とする請求項３記載の給電制御装置。
前記制御部は、複数の前記開閉器の各々について、電力供給の優先度を使用用途に応じて設定し、複数の前記開閉器のうち、優先度の高い開閉器を優先してオンさせるように構成された
ことを特徴とする請求項３記載の給電制御装置。
前記負荷は複数の分岐回路に分かれて接続されており、
前記複数の分岐回路の各々に前記開閉器が接続され、
前記複数の分岐回路の各々について使用電力を個別に計測する第２計測部が設けられ、
前記制御部は、前記第２計測部の計測結果をもとに、前記複数の分岐回路の各々について前記開閉器のオン／オフを制御するように構成された
ことを特徴とする請求項３記載の給電制御装置。
前記制御部は、前記複数の分岐回路のうち前記第２計測部によって計測された使用電力が所定の制限値を超えた分岐回路の前記開閉器をオフさせるように構成された
ことを特徴とする請求項８記載の給電制御装置。
複数の前記開閉器の各々と対応する前記負荷の間はそれぞれ配電線を介して接続されており、
複数の前記配電線は中性線と電圧線とをそれぞれ備え、複数の前記配電線が前記中性線を共有するように構成された
ことを特徴とする請求項３記載の給電制御装置。