WO2007086472A1

WO2007086472A1 - 電力供給システム

Info

Publication number: WO2007086472A1
Application number: PCT/JP2007/051187
Authority: WO
Inventors: Kazuo Yamada; Ryoji Matsui; Ayumi Yagi; Naoki Yoshimi
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2007-08-02
Also published as: EP1986306A1; EP1986306B1; US20090302681A1; US8310094B2; EP1986306A4

Abstract

　太陽光発電出力を平滑化し、タイムシフトを可能にする電力供給システムを提供する。　直流電源に蓄電池を並列接続した直流電源ストリングと、前記直流電源ストリングを電力系統または負荷に接続するＤＣ／ＡＣ電力変換装置備える電力供給システムである。そして、前記直流電源と前記蓄電池の間にスイッチを接続し、このスイッチにより前記直流電源の出力電力または前記直流電源と前記蓄電池の合成出力電力を前記ＤＣ／ＡＣ電力変換装置に切り替え供給する。これにより、太陽光発電出力を平滑化し、タイムシフトを可能にする。

Description

明細書

電力供給システム

技術分野

[0001] 本発明は、太陽電池、風力発電装置や燃料電池のような発電装置から直流電力を出力する直流電源と、蓄電池を並列接続した直流電源ストリングを有する電力供給システムに関し、直流電源の出力変動を平滑化し、また直流電源の出力電力をタイムシフトする電力供給システムに関する。

また本発明は、発電量が環境により大きく変動する直流電源の出力電力を複雑な制御を必要とせずに電力変換する電力供給システムに関する。更に複数の蓄電池のいずれか 1つが片寄って使用されないようにして各蓄電池電圧を等しくし、各蓄電池の合計電力を得ることにより、最大電力を供給することを可能にする電力供給システムに関する。

背景技術

[0002] 太陽電池、風力発電装置、燃料電池のような発電装置により発電した出力は、電気負荷に供給し、または商用電力系統へ逆潮流することができる。しかしながら、従来は太陽電池、風力発電装置または燃料電池の出力を蓄電池に蓄え、蓄電池の電力と一括してパワーコンディショナーで変換するため、蓄電池から商用電力系統への電力流出を避けるようパワーコンディショナーの変換電力を制限しなければならない。このようにパワーコンディショナーの変換電力を制限すると、太陽電池、風力発電装置または燃料電池の発電電力を制限することになり、結局太陽電池、風力発電装置または燃料電池の最大出力を取り出すことができず、発電出力を十分に逆潮流することができな!/ヽと!ヽぅ問題があった。

[0003] このような問題を解決するため、特許文献 1の電力貯蔵型太陽光発電システムは、太陽電池と電力系統との間に、電力系統との連系運転を行う第 1の電力変換手段を接続し、電力貯蔵手段と前記第 1の電力変換手段との間に第 2の電力変換手段を接続した太陽光発電用パワーコンディショナーを備えるものである。そして、パワーコンディショナ一と電力系統の間に負荷を接続し、負荷と電力系統の間に接続した受電電力検出手段によって、前記電力貯蔵手段力もの電力出力時に、受電電力が所定の電力を下回らないように第 2の電力変換手段を制御する制御手段を備えるものである。

特許文献 1によれば、第 2の電力変換手段によって蓄電池の出力を調整し、あらかじめ深夜電力を蓄電していた電力を効率よく放電しながら、太陽光発電による電力を電力系統に逆潮流する場合に蓄電池力の出力を停止させることが可能となる。

[0004] また、太陽電池力最大電力を取り出すために最大電力追従制御運転を行うとともに、太陽電池と蓄電池を並列接続し、蓄電池併用運転を煩雑な切り替え操作なしに運転する方法が特許文献 2に開示されている。このシステムによれば、太陽光発電の発電量がかなり低いときには蓄電池の電力を出力することができる。

また、太陽電池の発電能力を最大限に発揮させ、日射エネルギーを有効に利用し、ノッテリの寿命を長くする技術が特許文献 3に開示されている。

これら特許文献 2および 3のシステムは、太陽光発電を最大電力で運転し、発電電力を最大限に取り出すためになされたものであり、日射変動による出力変動に関係なぐ最大電力点追尾を行うことを主眼においたシステムである。

[0005] また、特許文献 4は、太陽電池と二次電池力なるストリングを複数備える蓄電池併用運転と太陽電池のみの運転を煩雑な切替操作なしに運転し、昼間は優先的に蓄電池を充電して蓄電池を極力満充電状態に保ち、自律運転に備える太陽光発電装置である。特許文献 4の装置を図 31を使って説明する。

図 31に示すように、太陽電池と蓄電池と力もなる各ストリング 120a、 120bはそれぞれインバータ 125a、 125bを備えている。日中太陽光が十分照射しているときは、太陽電池 121aおよび 121bの発電出力はインバータ 125a、 125bへ供給される。日照が不足すると、蓄電池 122aおよび 122b力も電力がインバータ 125a、 125bへ供給される。負荷 126の電力需要に合わせて各インバータ 125a、 125bを動作させて必要な電力を供給する。インバータ 125a、 125bがストリング毎に備えられているため、ストリング毎に独立して、インバータ 125a、 125bの入力電圧、即ち、太陽電池 121a 、 121bや蓄電池 122a、 121bの電圧を設定することができる。

蓄電池 122a、 122bへの充電は、予め蓄電池 122a、 122b側の逆流防止ダイォード 124a、 124bにバイパスさせるスィッチを設けておき、日照が十分あるときに充電させたい蓄電池のバイパススィッチを ONさせ、太陽電池 121a、 121bから充電する。

[0006] 図 32は従来の電力供給システムのもう一つ別の例を示す。蓄電池 122とインバータ 125の間に DC/DCコンノータ 127a、 127bを設け、蓄電池 122a、 122bの放電電力を制御し、インバータ 125の入力電圧に合わせている。即ち、太陽電池 121aと太陽電池 121bの電圧は同じになるように設定する必要がある力蓄電池 122aと蓄電池 122bの電圧は、 DC/DCコンバータ 127a、 127bによりインバータ 125の所定の入力電圧に一致するよう昇圧または降圧される。このように制御することにより、どの蓄電池も同じ電圧になるため、一つの蓄電池が片寄って放電することがない。蓄電池 122a、 122bへの充電は、予め DC/DCコンバータ 127a、 127bをバイノスするスィッチを設けておき、日照が十分あるときに充電させた、蓄電池にっ、てバィパススィッチを ONさせ、太陽電池から充電する。

[0007] 以上のように、一般的に電力供給システムは、太陽電池、風力発電装置のように自然ェネルギーを利用する発電装置、あるいは燃料電池を、電気的負荷または電力系統に接続するために、 DCZAC電力変換装置を使用する。しかし、 DCZAC電力変換装置は、一般的に低出力時に変換効率が低下することが知られている。

そのため、従来の電力供給システムは、図 33に示すように、複数の太陽電池 131a 、 131b, 131cの出力を 1つの接続箱 132にまとめるように接続する。その後、複数並列接続したインバータ 133a、 133b, 133cを介して負荷 134または系統電力 135に接続し、インバータ 133a、 133b, 133cの運転を制御部 36により制御するものであるこのようにインバータを制御するシステムは、例えば家庭用太陽電池システムや数 1 OkW〜数 MWクラスの発電量を有する大規模太陽電池システムで使用されてヽる。

[0008] 図 33に示すようなシステムは、例えば、特許文献 5により小出力のインバータを複数並列接続し、太陽電池の発電量が少ないときはインバータの運転台数を少なくする技術として開示されて、る。

また特許文献 6は運転するインバータを所定の法則、例えば各インバータの出力電力量の少な!/、順または運転時間の少な、順ある!/、はランダムに選択する技術を開示している。

また、特許文献 7は、太陽電池または燃料電池などよりなる複数の直流電源の発電出力を各蓄電池に蓄電する直流電源ストリングを複数備え、必要に応じて電力出力する給電システムを開示して、る。

特許文献 1 :特開 2002— 171674号公報

特許文献 2 :特開 2002— 34175号公報

特許文献 3：特開平 6 - 266458号公報

特許文献 4:特開 2001— 224142号公報

特許文献 5 :特開平 6— 165513号公報

特許文献 6：特開 2000— 305633号公報

特許文献 7 :特開平 2004— 146791号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] 特許文献 1は、基本的には深夜電力充電し、昼間に放電するようなシステムであり、太陽光発電から充電する場合（自立運転時)には、電力変換手段を介して充放電することになる。そのため、システムの変換効率を非常に高める必要がある。また高効率な変換回路であっても変換のロスがあるため、頻繁に充放電を繰り返すような使い方には適さない。従って、自然エネルギーのように出力変動の大きいエネルギーを平滑ィ匕するには適していない。

また特許文献 2は、太陽電池の出力が低下したとき、蓄電池力も出力することを前提としているため、蓄電池の出力電圧は最大電力点電圧よりかなり低いところに設定されており、発電量が十分にあるときに蓄電池の電力を足すと、太陽電池が非常に効率の悪いところで動作することになる。

[0010] また従来の蓄電池を併設したシステムは、非常時のために蓄電池を併設したものが多ぐ蓄電池に太陽電池から充電される頻度が少なぐその効率はあまり重要視されていない。しかし、出力変動が大きい太陽光発電の出力を常に平滑ィ匕するためには、蓄電池システムの頻繁な充放電が必要になる。充放電装置は、充電時と放電時に電圧が 2回変換されることになるため、その合計変換効率は、変換効率の 2乗となつてしまう。例えば、充電時または放電時の変換効率が 97%の変換装置は、充電と放電を行うことにより、その合計変換効率は、 0. 97 X 0. 97 = 0. 94%となってしまう。また変換装置を含め、一般的に電気回路はベース電流が必要となるが、電気回路は定格容量に近いところで運転すると効率がよぐ微小な電力変換は効率が悪くなる。従って、太陽光発電の出力を蓄電池に充電する場合、夜明けや日没前のように日射の弱い場合は、太陽光発電の出力が小さぐそのため、変換装置を作動させるためだけに消費されてしまい、効率が悪くなる。

[0011] また、図 31に示した従来例では、ストリング毎にインバータ 125a、 125bを備え、図 32に示した従来例では、蓄電池とインバータの間に DC/DCコンバータ 127a、 127 bを備え、太陽電池の発電電力を最大にするために太陽電池の最大電力点での動作を実現することを目的としているが、部品点数が多くなり高価なシステムになってしまつ。

[0012] また上記特許文献 5および 6は、太陽電池の発電量が少ないときインバータの運転台数を少なくし、またインバータを出力電力量の少な、順または運転時間の少な、順あるいはランダムに選択するため、太陽電池出力を検知し、その検知出力により複雑に制御する必要がある。そのため制御部の構成及び制御が複雑になる。またこの制御装置は、太陽電池の発電量が急激に大きくなつた場合の対策が必要であり、高度な制御が必要となる。また太陽電池の発電量の変動に応じてインバータを切り替えるので、頻繁に大きく発電量が変動する太陽電池では、切替動作回数が多くなり、高信頼性の切替回路が必要となる。さらに太陽電池の発電量に応じて出力が変動するので、負荷及び系統電力は不安定な動作を強いられる。またこのシステムの最大出力は、太陽電池の発電量によって決定され、最大電力の制御ができない。

[0013] また上記特許文献 7によれば、発電能力が異なる各太陽電池ストリングからの最大出力電力の和を最大出力電力として利用するために、出力電圧調整手段を備える必要がある。このように、出力電圧調整手段によって、各蓄電池の電圧を等しくできれば、各蓄電池力出力を取り出すことができ、各蓄電池の合計電力を出力することができる。しかし、各蓄電池電圧を等しくできなければ、電圧の高い蓄電池から出力され、電圧の低い蓄電池からは出力を得ることができない。そのため、各蓄電池の合計電力を得ることができない。また、電圧の高い蓄電池から出力させるので、蓄電池の使用頻度が片寄るようになる。

[0014] 本発明は、以上のような課題に鑑みて、太陽光発電出力を平滑ィ匕し、タイムシフトを可能にする電力供給システムを提供するものである。

また本発明は、電力変換部の複雑な制御が必要な、電力供給システムを提供するものである。更に最大電力を制御することができる電力供給システムを提供するものである。

また本発明は、各蓄電池の合計電力が得られるようにし、またある 1つの蓄電池が片寄って使用されないようにして、最大電力を供給する電力供給システムを提供するものである。

課題を解決するための手段

[0015] 本発明の電力供給システムは、上記課題を解決するため、直流電源に蓄電池を並列接続した直流電源ストリングと、前記直流電源ストリングを電力系統または負荷に接続する DCZAC電力変換装置と、前記直流電源と前記蓄電池の間に接続され、前記直流電源の出力電力または前記直流電源と前記蓄電池の合成出力電力を前記 DCZAC電力変換装置に切り替え供給するスィッチとを備える。これにより、太陽光発電出力を平滑ィ匕し、タイムシフトを可能にする。

[0016] また本発明の電力供給システムは、上記課題を解決するため、太陽電池に蓄電池を並列接続した太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングを電力系統または負荷に接続する DCZAC電力変換装置と、前記蓄電池の状態を検出する電池状態検出部と、前記 DCZAC電力変換装置の出力電力を検出する出力検出部と、前記電池状態検出部により検出された前記蓄電池の状態と、前記出力検出部により検出された出力電力に基づ、て前記 DCZAC電力変換装置を制御する出力制御部を備えるものである。このように DCZAC電力変換装置を制御するので、安価なシステムで、出力の平滑ィ匕あるいはタイムシフトが可能となる。

[0017] また本発明の電力供給システムは、上記課題を解決するため、前記直流電源ストリングと前記 DCZAC電力変換装置を備える電力供給装置を複数並列に電力系統または負荷に接続するものである。このように本発明は、複数の電力供給装置を並列に負荷または電力系統に接続するので、複雑な制御をなくすことができ、切替スイツチの動作回数を少なくすることができる。また直流電源より出力された電力を蓄電部に蓄電することにより、タイムシフトすることができる。

[0018] また本発明の電力供給システムは、上記課題を解決するため、直流電源に蓄電池を並列接続した複数の直流電源ストリングと、前記複数の直流電源ストリングを電力系統または負荷に接続する DCZAC電力変換装置と、前記各蓄電池電圧がほぼ等しくなるように前記 DCZAC電力変換装置を制御する蓄電池制御部を備えるものである。これにより、各蓄電池の合計電力を得ることができ、最大電力を供給することができる。またある 1つの蓄電池が片寄って使用されることがなぐシステムの寿命を長くすることができる。

発明の効果

[0019] 本発明によれば、自然エネルギー特有の出力変動を平準化可能である。また本発明によれば、回路による変換ロスがなぐ高効率な充放電が可能となる。また太陽電池や風力発電装置の出力をタイムシフトして都合のよいときに取り出して有効に利用することができる。また蓄電池に充電する場合、最大電力点追尾をする必要がなくなりシステムの簡素化が可能となる。また本発明によれば、太陽光発電による電力を直接充電するため、従来のように回路を介して充放電していた場合のように、回路の消費電力がなぐそのため、発電電力量の大きさに依存せずほぼ一定の充放電効率で電力の授受を行うことが可能である。

[0020] また本発明によれば、複数の太陽電池ストリングを接続する場合、ひとつのパヮコンで平準化制御が可能である。そして、通常大規模な電力供給システムでは、蓄電池と太陽電池をパラレルでつないだ場合は、それぞれが補い合い、まとめて出力する制御部が必要になる力本発明は 1つの DCZAC変換装置によって行うことができ、通常のようにまとめて出力するように制御する制御部を必要としない。

[0021] 本発明によれば、安価なシステムで出力の平滑ィ匕ゃタイムシフトが可能となる。また、過剰に蓄電池の放電電流が流れないので、システムの安定ィ匕を計ることが可能であり、さらに電池に過大電流が流れないため蓄電池の寿命が延びる。

また、 DC/DCコンバータなしで、複数のストリングから 1台のインバータに接続できるので、システム構成が単純であり、設備投資を抑えることができる。

更に本発明は、システム起動後に定期的に電圧値の高い蓄電池群を更新して、放電に寄与させる蓄電池を増やして行くことができるので、最小の時間で確実にシステムを安定な状態に持ってゆくことができる。

また、各蓄電池に充電スィッチを設けることで、日照時に太陽電池から蓄電池を充電し、蓄電池の充電ばらつき状態を緩和することができる。そして、夜間に蓄電池の開閉スィッチを切ることで蓄電池を放電させないので、早朝起動時の蓄電池電圧のばらつきを少なくでき、よりシステムの起動を安定で容易にできる。

[0022] 本発明によれば、電力供給システムの複雑な制御をなくすことができ、そのため切替回路の動作回数を少なくすることができる。また直流電源で発電された電力をタイムシフトして供給をすることができる。さらに蓄電部に蓄電された最大電力を取り出すことにより、最大出力電力量を制御することができる。

[0023] 本発明によれば、各蓄電池の合計電力を得ることができる。またある 1つの蓄電池が片寄って使用されな、ようにすることができる。しかも本発明は複雑な制御をしな、ので、極めて簡単な回路によって本発明の電力供給システムを実現することができる図面の簡単な説明

[0024] [図 1]第 1の実施形態による電力供給システムのブロック図である。

[図 2]第 1の実施形態において、複数の太陽電池ストリングを備える電力供給システムの構成図である。

[図 3]太陽電池モジュールの出力電圧と出力電力の関係を示す図である。

[図 4]蓄電池モジュールの充電容量と充放電電圧の関係を示す図である。

[図 5]太陽電池モジュールの出力平滑ィ匕を重視した場合の制御方法を説明する図である。

[図 6]太陽電池モジュールの充電電流を制御する場合の制御方法を説明する図である。

[図 7]第 1の実施形態の電力供給システムの制御方法を説明する図であり、ある時間幅の間は一定の出力を保つように制御する場合の説明図である。圆 8]第 1の実施形態の電力供給システムの制御方法を説明する図であり、大きな日射変動の流れに沿って平滑ィ匕して出力を行うように制御する場合の説明図である。

[図 9]第 2の実施形態の実施例 2—1の電力供給システムブロック図である。

[図 10]太陽電池モジュールの充電容量と充放電電圧の関係を示す図である。

[図 11]第 2の実施形態の一日の動作データを示す図である。

[図 12]日射強度と、太陽電池モジュールの発電量と、効率の関係を示す図である。

[図 13]第 2の実施形態の一日の動作データを示す図である。

[図 14]第 2の実施形態の日射強度と、太陽電池モジュールの発電量と、効率の関係を示す図である。

[図 15A]第 2の実施形態の実施例 2— 3のブロック図である。

[図 15B]実施例 2— 3の第 1の制御回路図である。

[図 15C]実施例 2— 3の第 2の制御回路図である。

圆 16]蓄電池の電圧 Eと電流 Iの関係を模式的に説明する図である。

[図 17A]第 2の実施形態の実施例 2— 4のブロック図である。

[図 17B]実施例 2— 4の第 1の制御回路図である。

[図 17C]実施例 2— 4の第 2の制御回路図である。

圆 18]第 2の実施形態による電力供給システムの制御方法を説明する図であり、ある時間幅は一定の出力を保つように制御する場合の説明図である。

[図 19]第 3の実施形態による電力供給システムのブロック図である。

[図 20]第 3の実施形態の一実施形態のブロック図である。

[図 21]第 3の実施形態の制御アルゴリズムである。

圆 22]第 3の実施形態の制御を説明するタイムチャートである。

圆 23]第 3の実施形態の別の制御を説明するタイムチャートである。

[図 24]第 4の実施形態 1による電力供給システムのブロック図である。

[図 25]第 4の実施形態ー2による電力供給システムのブロック図である。

[図 26]第 4の実施形態 2のフローチャートである。

圆 27]第 4の実施形態— 3において、各蓄電池電圧と電流の時間経過を説明するためのブロック図である。圆 28]第 4の実施形態— 3の各蓄電池電圧と電流の時間経過を説明する図である。

[図 29]第 4の実施形態一 3のフローチャートである。

圆 30]第 4の実施形態一 3において、各直流電源ストリングの出力電流を説明する図である。

[図 31]従来の第 1の電力供給システムの構成図である。

[図 32]従来の第 1の電力供給システムの構成図である。

[図 33]従来の第 3の電力供給システムの構成図である。

符号の説明

1 太陽電池ストリング

2 DCZAC変換装置

3 電力系統

11 太陽電池モジュール

12 蓄電池モジュール

13 スィッチ

14 電流センサー

15 逆流防止素子

16 接点

17 アースライン

18 信号線

19 電圧検出部

20 逆流防止素子

発明を実施するための最良の形態

本発明の第 1の実施形態及び第 2の実施形態は、主として発電装置の出力変動を平滑化し、また発電出力のタイムシフトを可能にする電力供給システムである。また本発明の第 3の実施形態は、主として環境により大きく変動する直流電源からの発電出力を複雑な制御を必要とせずに電力変換する電力供給システムである。更に本発明の第 4の実施形態は、主として複数の直流電源ストリングにそれぞれ備えられた蓄電池が片寄って使用されな、ようにして、各蓄電池の合計電力が得られるようにする電力供給システムである。

以下には、本発明の第 1から第 4の実施形態を順次説明する。

[0027] (第 1の実施形態）

第 1の実施形態の電力供給システムは、直流電源に蓄電池を並列接続した直流電源ストリングと、前記直流電源ストリングを電力系統または負荷に接続する DCZAC 電力変換装置と、前記直流電源と前記蓄電池の間にスィッチを備えるものである。上記スィッチにより、前記直流電源の出力電力または前記直流電源と前記蓄電池の合成出力電力を前記 DCZAC電力変換装置に切り替え供給する。これにより、直流電源の出力電力を平滑ィ匕し、タイムシフトを可能にする。

ここで、前記直流電源は、代表的には太陽電池であり、風力発電装置または燃料電池であってもかまわない。また、太陽電池と風力発電装置、太陽電池と燃料電池、または風力発電装置と燃料電池を組み合わせた装置であってもよい。

なお、第 1の実施形態は、直流電源が太陽電池であるとして説明する。従って、直流電源ストリングは太陽電池ストリングであるとして説明する。

[0028] 前記蓄電池は、少なくとも前記直流電源が 0. 3時間発電した出力電力を蓄電する充電容量を有することが好ましい。更には直流電源が 0. 5時間発電した出力電力を蓄電する充電容量、更に、直流電源が 1時間発電した出力電力を蓄電する充電容量を有することが好まし、。これにより蓄電池と太陽電池の容量バランスをとることができ、その結果、太陽電池が本来備えている電流制限機能を活力しつつ充電または放電することができる。

前記太陽電池は、温度特性の優れている太陽電池素子よりなることが好ましい。これにより、太陽電池の動作電圧範囲を蓄電池の電圧で固定した場合に、最大電力に近い適切な電圧範囲に設定することができる。

温度特性の優れている太陽電池素子は、薄膜太陽電池素子であるとよい。薄膜太陽電池素子は温度特性に優れ、適切な電圧範囲に設定することができる。また前記蓄電池モジュールは、充電不足によるサイクル劣ィ匕、メモリー効果のない電池であるとよい。これにより、電圧範囲を狭く設定することが可能である。特にリチウムイオン電池は充放電曲線が平坦であり、部分充放電におけるサイクル劣化やメモリー効果がなぐ好ましい。

[0029] 前記蓄電池は、前記直流電源を構成する太陽電池が所定の温度で、所定の日射量を受光したときに出力される最大電力点電圧 (Vpmax)に対して、 60%以上 100 %以下の電力を取り出すことが可能な電圧範囲に設定されることが望ましい。これにより、電圧範囲を狭くして、太陽電池の出力電力を平滑ィ匕することができる。

前記太陽電池は、逆流防止素子を介して蓄電池に直接接続するとよい。これにより、電圧変換装置を介することなく直接太陽電池の発電出力によって蓄電池を充電するので、電圧変換装置による変換ロスがなくなる。そのため高効率な出力の平滑が可能になる。また蓄電池と太陽電池は直接接続され、朝方または夕方あるいは曇りや雨のときのように日射量が少ないときは小さい充電電流値で充電するので、 CV充電の効果を得ることができる。

[0030] 前記直流電源は、時間監視部、電圧検出部または電流検出部を更に備え、前記スイッチは、前記時間監視部、前記電圧検出部または前記電流検出部のいずれかが所定の条件を満たした際に切り替えられることが望ましい。これにより、適切な電圧範囲に設定することができる。

前記所定の条件は、 i)前記電圧検出部の検出電圧あるいは前記電流検出部の検出電流が所定値以上になると出力開始 (スィッチ ON)、あるいは所定値以下になると出力停止 (スィッチ OFF)、ii)または前記時間監視部が所定時刻になると出力開始（スィッチ ON)、あるいは出力停止 (スィッチ OFF)、 iii)または前記電圧検出部の検出電圧あるいは前記電流検出部の検出電流が所定値以上で、前記時間監視部が所定時刻になると、出力開始 (スィッチ ON)あるいは出力停止 (スィッチ OFF)、 iv)または前記電圧検出部の検出電圧または前記電流検出部の検出電流が所定値以下で、前記時間監視部が所定時刻になると、出力開始 (スィッチ ON)あるいは出力停止（スィッチ OFF)であるとよい。これにより太陽光発電出力を平滑化する電圧値、電流値、タイムシフトの時間を任意に設定することができる。

[0031] 前記直流電源ストリングは、前記 DCZAC変換装置により所定の電力を出力するように制御されることが望ましい。これにより太陽電池の出力制御することができる。前記スィッチが開列されている際に、前記太陽電池の出力を取り出す場合、前記太陽電池を最大電力点追尾方式で運転することが望ましい。これにより、蓄電池に制限されることなぐ太陽電池力も最大電力を取り出すことができる。

前記直流電源ストリングを複数 DCZAC変換装置に並列に接続し、各直流電源ストリングに逆流防止素子を備えることが望ましい。これにより簡単な回路構成により複数の直流電源ストリングを接続することができ、非常に大型の電力供給システムを得ることがでさる。

以下に、本発明の第 1の実施形態の各構成部分について、詳細に説明する。この第 1の実施形態は、直流電源が太陽電池であるとして説明するが、直流電源は風力発電装置、燃料電池であってもよい。

図 1に本発明の第 1の実施形態のブロック図を示すように、電力供給システムは、太陽電池ストリング 1と、 DCZAC変換装置 2とからなり、電力系統 3に接続される。電力系統は、いわゆる商用電力系統であり、本発明の電力供給システムが余剰電力を電力系統へ逆潮流により売電することができる。また電力系統 3の外に、負荷に接続してもよい。負荷は、公共施設である場合、街灯、交通信号灯、標識、案内板等であり、工場である場合、モータ、電力装置、照明器具等であり、オフィスである場合、パソコン、複写機のような事務機器、照明器具等であり、商店の場合、ショウウィンドウ、照明器具等であり、家庭である場合、テレビ、冷蔵庫、洗濯機、掃除機等である。

また DCZAC電力変換装置は、いわゆるインバータであり、直流を交流に変換するもので、高周波絶縁変圧器を使用する方式、 PWM制御して商用周波変圧器で絶縁する方式など、どのような形式でも使用することができ、各電力ストリングに備えられる DCZAC電力変換装置は、それぞれが同一形式でも、異なっていてもよい。

太陽電池ストリング 1は、太陽電池モジュール 11と、蓄電池モジュール 12と、スイツチ 13と、電流センサー 14と、逆流防止ダイオード 15とから構成される。ここで、太陽電池モジュール 11は逆流防止ダイオード 15を介して、また蓄電池モジュール 12はスィッチ 13を介して、接続点 16に接続される。接続点 16は電流センサー 14に接続される。スィッチ 13は、例えばオン'オフスィッチよりなり、スィッチ 13がオンのときは太陽電池モジュール 11と蓄電池モジュール 12の合成出力が取り出される。またスィツチ 13がオフのときは太陽電池モジュール 11からの出力のみが取り出される。 [0033] 電流センサー 14は太陽電池ストリング 1の出力側に挿入され、出力電流を検出する。接続線 17は、太陽電池モジュール 11および蓄電池モジュール 12を DC/AC変換装置 2に接続するアースラインを示す。信号線 18は蓄電池モジュール 12の充放電状態を DCZAC変換装置 2に通知するための接続線である。なお、蓄電池モジュールの中に電圧検出部 19が設けられ、その検出出力は信号線 18を介して DCZA C変換装置 2に送信される。この電圧検出部 19は、蓄電モジュールの外に設けても力まわないし、太陽電池ストリング 1が 1個の場合は、特に設ける必要はなぐ DC/A C変換装置の接続部分 (電圧が等しいため）で電圧の検出が可能となる。

ちなみに電流は DCZAC変換装置 2の入り口では太陽電池モジュール 12と蓄電池モジュール 13の電流の合成となっているため、太陽電池ストリング 1が単数の場合でも、電流検出部は電池の出口のところで必要になる。

[0034] 図 2は、第 1の実施形態において、複数個の太陽電池ストリング 1を接続する電力供給システムの構成図を示す。図 2に示すように、複数個の太陽電池ストリング 1は、逆流防止ダイオード 20を介してそれぞれ並列接続され、 DCZAC変換装置 2を介して電力系統 3に接続される。その他、図 1と同一部分には同一符号を付して示す。信号線 18は、蓄電池モジュール 12に内蔵する電圧検出部 19の電圧情報や、容量カウンターによる充電状態の情報、その他異常が起こったときのエラー信号などのやり取りを行うために使用される。通信プロトコルは、 RS-232Cや RS-485など通常のものが使用可能である。

[0035] 以下に、図 1、図 2に示す第 1の実施形態による電力供給システムの各構成部分の詳細を説明する。

《太陽電池モジュール》

第 1の実施形態に用いられる太陽電池モジュールは、結晶系の太陽電池セルを複数枚接続して作製された結晶系太陽電池モジュールや、ガラス基板上に CVD等の方法により形成されたシリコン系半導体や化合物系半導体よりなる薄膜状の太陽電池を直列接続となるように加工したセルを用いた太陽電池モジュール、結晶系のシリコンとアモルファスシリコンを積層したタンデム構造の太陽電池を用いた太陽電池モジュールなどが挙げられる。 [0036] 通常の電力供給システムは、日照条件、太陽電池モジュールの温度に応じて変化する最大電力点を追尾し、出力される電力が最大となるように動作点電圧が制御される。しかし第 1の実施形態においては、接続される蓄電池モジュールの電圧が太陽電池モジュールの動作点電圧となるように動作させる。そのため、太陽電池モジュールの動作点電圧は蓄電池モジュールが動作する電圧範囲に限定される。

図 3は、太陽電池モジュールの出力電力 Pと出力電圧 Vの関係を示し、太陽電池モジュールの P—V曲線 Aは図に示す通りである。この P—V曲線 Aにおいて、蓄電池モジュール 12の動作電圧範囲は SOC20% SOC80%の範囲とする。 SOC (state of charge)は、蓄電池モジュールの充電状態を示し、 SOC100%が満充電であり、 SOC0%が放電終了の状態である。

この SOC20% SOC80%の範囲の最大電力点電圧（Pmax)に対する比率は、右側の縦軸目盛と、効率を示す曲線 Bから効率は、 92%〜： L00%の範囲にある。

[0037] 一般的に、太陽電池は、そのモジュール温度が上がると出力が低下し、その最大電力動作点は温度に対して負の傾き (温度係数)を有する直線関係が見られる。通常、結晶シリコンでは、その温度係数は、—0. 45 0. 5%Z°C程度である。ァモルファスシリコンよりなる薄膜太陽電池は、—0. 17 0. 2%Z°C程度である。またアモルファスシリコンを結晶シリコン等と積層したものや GaAsなどの化合物半導体太陽電池などでは、温度係数を 0.2 0.3%Z°Cに抑えたものが開発され、実用化されている。

一方、蓄電池モジュールの動作電圧は温度の影響をさほど受けない。したがって、第 1の実施形態における太陽電池モジュールは温度によって出力電圧の変化を受け難ヽ温度特性の優れた太陽電池を選択することが望まヽ。上記のように太陽電池モジュールの温度係数は、 0. 42%Z°C以下、さらに好ましくは 0. 3%/°C 以下の太陽電池モジュールを選択することが望ましい。これにより、高いシステム効率を得ることが可能となる。これは接続される蓄電池デバイスの種類にもよるが、蓄電池デバイスの動作電圧の温度変化による変動幅は、約 20 30%程度であり、一方太陽電池モジュールの使用温度幅が約 60°Cであることから考慮し算出される。

特に、リチウムイオン電池は、温度による充電電圧の変化は非常に小さぐ蓄電池モジュールの蓄電池デバイスとして、リチウムイオン電池を選択する場合は、特に温度係数が優れた太陽電池を組み合わせることが好ましい。

[0038] 《電圧範囲の設定》

第 1の実施形態において、電圧範囲とは、蓄電池モジュールを充放電する場合の電圧範囲を指し、充電の上限電圧値は充電終止電圧であり、放電の下限電圧値は放電終止電圧である。図 4は、充電容量と充放電電圧の関係を示し、充電曲線じで示すように充電され、放電曲線 Dで示すように放電する。この充放電の際の電圧範囲は任意に設定することが可能である力この説明では、 SOC20%〜SOC80%の範囲で蓄電池モジュールを使用する場合について説明すると、充電終止電圧は SOC 80%の電圧であり、放電終止電圧は SOC20%の電圧である。結局、電池使用領域は SOCの中心 60%である。

リチウムイオン電池は満充電状態に近い状態で放置すると使用していなくても劣化するため、蓄電デバイスとしてリチウムイオン電池を用いる場合には、電池の中心部の電力を活用することは、電池のサイクル特性上、好ましい。

例えば、上記電圧範囲の下限値は、日射量が 1000mWZm²、温度が 25°Cのときの太陽電池モジュールの最大電力点電圧 (Vpmax)の発電電力に対して、同日射量、温度条件下で、 60%以上の電力が得られる動作点電圧以上とすることができる。好ましくは 65%以上の電力が得られる動作点電圧以上であり、より好ましくは 70% 以上であり、更に好ましくは 75%以上である。最も好ましくは、 100%である。なお、ここでは、日射量、温度が特定の場合を説明したが、太陽電池が所定の温度で、所定の日射量のときに出力される最大電力点電圧を対象にすればよい。また、 25°Cの場合について説明したが、実際の設置場所の情報などをベースに最頻値の日射量や温度をベースに設定してもよ、。

[0039] 上記電圧は、太陽電池の種類および直列数と、蓄電池の種類および直列数、および使用する充電状態を適宜選択することによって実現可能である。

使用する SOCを選択することについて、蓄電池デバイスとしてリチウムイオン電池を使用する場合を例にとって説明する。正極にコバルト酸ィ匕物を用いたリチウムイオン電池は、単セル当り 3. 0〜4. 2Vの電圧領域にその容量を有する。したがって SOC 0%〜100%を利用する場合、上記電圧範囲の下限値は 3.0VX直列数である。また下限値を高電圧側にシフトした、場合には、例えば SOC50%〜： LOO%を利用すれば、上記電圧範囲の上限値は、 3. 7V X直列数とすることができる。

[0040] 前述したように、第 1の実施形態においては、太陽電池モジュールの動作点は、接続される蓄電池モジュールの電圧によって決められる。そのため接続される蓄電池モジュールは太陽電池モジュールによって発電された電力に充電されたり、接続されたパワーコンディショナーへの出力によって放電されたりすることによって、その電圧は変動する。し力し電池電圧は急激に変動することができないため、上記のように電圧範囲を逸脱した電圧範囲を設定した場合には、最大電力電圧点に比べて、十分な電力を得ることができな、。そのため効率の悪、動作電圧で太陽電池が発電し続けることになつてしま、、システム効率を高めることができな!/、。

[0041] さらに、設定された SOCの範囲によって決定された電圧範囲内に、 60°C、 1000m WZm2での最大電力点電圧が含まれるように上記電圧範囲を設定することが好ましい。

太陽電池が十分に発電する日射量がある場合には、太陽電池モジュールの温度が高くなつている場合が多ぐ上記設定とすることによって種々の日射量、太陽電池モジュール温度にて高い効率で太陽光発電が可能となる。

上記電圧範囲は固定でも力まわないし、日射量や気候条件、蓄電池デバイスの劣化状況などによって、設定値を順次変えていくことも可能である。

日射条件や気候条件によって変更する場合は、過去の日射データや気温データをもとに適切な期間に区切り、電圧範囲を設定すればよい。例えば、気温が低い冬季には太陽電池モジュールの温度が低くなるため、電圧範囲を高く設定する。また気温が高くなる夏季には電圧範囲を低く設定する。更に春季や秋季には冬季と夏季の中間の電圧範囲に設定する。このように日射条件を考慮して設定する場合、日射が安定した地域などにおいては下限値を 80%以上とすることも可能である。

[0042] 日射が安定した条件下で、第 1の実施形態の電力供給システムの効率をさらに良くするためには、充放電による電圧の変動が少ない蓄電池デバイスを選択することが望まし、。充放電による電圧の変動が少な、蓄電池デバイスにつ、ては下記の蓄電池モジュールで説明する。

また、蓄電池は劣化が進むと、内部抵抗が増加するため、段階的に上記範囲内で充電終止電圧を上げて、き、放電終止電圧では下げて、くように予め設定しておくことも可能である。そのために、スィッチを備えたり、制御ソフト中に設定された設定値を通信手段などを利用してアップデートが可能なようにしたり、しておくとよい。

[0043] 《スィッチ》

スィッチは、メカ-カルに入り切りを制御するスィッチや MOSFETや IGBTのような電界効果型の半導体スィッチを用いることが可能である。このスィッチは、所定の動作電圧範囲で作動するように制御される。

[0044] 《蓄電池モジュール》

第 1の実施形態において使用される蓄電池モジュールは、 1つ以上の蓄電池デバイスと、必要に応じて保護回路を接続したものである。蓄電池デバイスとしては、リチゥムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池などの化学反応を利用した二次電池や、電気二重層キャパシタなどが使用可能である。上述したように、狭い電圧範囲でなるべくたくさん容量が取れる電池が好ましぐ化学反応を利用した二次電池が好ましい。中でも、充放電反応に基本的に副反応を伴わない電池系が充放電による電力効率が高くより好ま U、。その代表的な例としてリチウムイオン電池があげられる。

[0045] さらには、これまで蓄電池デバイスとして使用されていた鉛蓄電池は、充電不足が続くと容量劣化が起こったり、ニッケル水素電池などは決まった範囲で充放電を繰り返すと、容量が十分に得られなくなるメモリー効果などが見られたりするが、リチウムィオン電池は充電不足によるサイクル劣化やメモリー効果などがなぐ充電終止電圧の温度依存性がな!、ため、第 1の実施形態の蓄電池モジュールを構成するための電池としては好適に使用することができる。

リチウムイオン電池の材料には正極材料、負極材料ともに種々なものが提案されており、それらすべてが使用可能である。中でも LiFeP04を正極に用いたリチウムィォン電池はその充放電曲線が平坦であり、特に好ましい。

上記保護回路としては、例えば、過充電防止回路、過放電防止回路、過電流防止回路、直列に接続された蓄電池デバイスの各セルの電圧監視回路、各セルの電圧を調整するバランス回路などがある。

[0046] 《太陽電池ストリング》

第 1の実施形態にぉ、て、太陽電池モジュールと蓄電池モジュールが並列接続されたものを太陽電池ストリングと言う。更に詳細には、図 1、図 2に示すように、スィッチ 13、電流センサー 14、逆流防止ダイオード 15を含む。この場合、太陽電池モジユールは、屋根や屋上のような日当りのよい場所に設置する。蓄電池モジュールは、太陽電池モジュールによって日陰になる太陽電池用架台の一部や配線をまとめる接続箱の一部、または屋内のような雨風の当らない場所に設置可能である。そして、蓄電池モジュールと、蓄電池モジュールの電圧範囲が前記電圧範囲となるように接続された複数の太陽電池ストリングを、それぞれペアなるように電気配線により接続する。

[0047] 《充電制御方法》

第 1の実施形態では、 DCZAC変換装置力もの出力を制御することによって、 DC ZAC変換装置力もの出力を平滑ィ匕するとともに、蓄電池モジュールの充電を制御することが可能である。つまり、太陽電池モジュールにより発電された太陽光発電電力から DC/AC変換装置の出力を引き算したものが充電電力となるからである。このように出力制御することにより、太陽電池モジュールの発電出力を平滑ィ匕するとともに、充電制御を行うことができる。

DCZAC変換装置力もの出力制御は、太陽電池モジュールからの出力変動を吸収するために一定の出力としても力まわないし、または、充電電流が一定になるように DCZAC変換装置の出力を制御しても力まわない。

[0048] 出力平滑ィ匕を重視した場合の制御方法を図 5を用いて説明する。この図は、ある日の 16： 00〜 17： 00の太陽電池モジュールの発電電力 Eと DCZAC変換装置の出力 F、蓄電池モジュールへの充電電力 G、 SOC (充電状態） Hを示したものである。夕刻に近づくにつれて、日射量が少なくなつてきて、発電電力 Eが徐々に低下している力 DCZAC変換装置からの出力 Fは一定になるよう制御されているので、日射量が下がってくるにもかかわらず、一定の出力を得ることが可能である。さらに同時に蓄電池モジュールへの充電電力 Gを徐々に下げることが可能となり、二つの制御が同時に達成可能となる。このような制御は、蓄電池モジュールの充電末期に利用すると、蓄電池モジュールの充電制御でよく活用される定電流'定電圧充電と同様の効果が得られ、非常に有効である。

通常は、充電制御装置によって電池の満充電が近くなつてくると、充電電力を絞るような制御が行われるが、第 1の実施形態の電力供給システムでは満充電の近くで充電電力を絞るような制御は必要なぐ DCZAC変換装置の出力制御のみで同時に充電制御が達成できる。

[0049] ついで、充電電流を制御する場合について、図 6を用いて説明する。この図は、ある日の 10 : 00〜11 : 00の太陽電池モジュールの発電電力 Iと、 DCZAC変換装置の出力 J、蓄電池モジュールへの充電電力 Kを示したものである。日射量の変動に伴つて、太陽電池モジュールの発電電力 Iが急峻に変化している力第 1の実施形態は随時追従する制御ではなぐ日射量の大きな流れに従って出力制御することによつて、 DCZAC変換装置力もの出力 Jを平滑ィ匕することが可能となる。さらに充電電力 Kは、変動があるものの、常に一定電力以下になるように同時に制御されている。電池の制御にぉ、て、定格充電電力以上の充電を行わな!/、ように制御することは電池の寿命を延ばすためにも重要であり、通常は専用の充電装置によって、そのような制御がなされるが、第 1の実施形態では DCZAC変換装置からの出力を平滑ィ匕することによって、同時に、充電電力の制御が達成可能となる。

[0050] 《容量のバランスについて》

太陽電池モジュールの出力を PI (W)、蓄電池モジュールの蓄電容量 Wl (Wh)とした場合には、そのバランスは、 P1 X O. 3時間く W1とすることが好ましい。つまり蓄電池モジュールは、少なくとも太陽電池モジュールが 0. 3時間発電した出力電力を蓄電する充電容量を有することが好ましヽ。この程度の蓄電池容量を持ってヽれば、細かい時間間隔での出力の平準化は可能である。通常の蓄電池の充電制御においては、蓄電池に大電流が流れ込まないように電流制限が設けられている。

しかし、太陽電池モジュールは、そのデバイスに流すことが可能な最大電流力太陽電池セルの枚数、内部抵抗や配線抵抗などによって決まっており、本来電流制限機能を有する電源であるため、太陽電池モジュールの出力と蓄電池モジュールの蓄電容量バランスを調整することによって、通常必要であった充電時の電流制限回路が不要になる。従って、この容量バランスは非常に重要である。このような観点力もも充電電流の最小値は上記下限値が好ましいが、更に好ましくは、 P1 X 0.5時間、さらに好ましくは P1 X 1時間とすることが好ましい。

[0051] 通常の蓄電池デバイスは、 3C (蓄電池容量を 3時間で充電する電流)程度の電流の流れ込みであれば、非安全にならないように設計されており、安全性の観点力 P 1 X 0. 3時間 <W1の関係が導き出される。さらには、蓄電デバイスは 1C (蓄電池容量を 1時間で充電する電流)程度の充電電流は特性に悪影響を与えな、充電電流として許容しているため、最小値を P1 X 1時間とすると、蓄電池デバイスの特性を損なうことなく使用することができて好ましい。

充電電流の最大値は、大きくても本発明を実施する場合に問題はないが、設備サィズ、コスト、設備の稼働率等の観点から、 PI X 10時間、さらに好ましくは PI X 5時間程度とすることが好ましい。十分な蓄電容量があれば、細かい時間間隔での出力の平滑化と電力をタイムシフトする大きな時間での電力シフト（平準化)の両立が可能となり、好ましい。

[0052] 《所定の容量を出力する出力制御の説明》

一般的な電力供給システムは、所定の日射量でもつ太陽電池の最大電力点を追従しながら、出せる電力をすベて出すように制御される。

また自立型では、 DC/AC変換装置に接続される機器の負荷容量にあわせて出力容量する制御する。この場合の出力は機器の負荷容量に規定されるので、太陽光発電電力は有効に使えない場合がある。

第 1の実施形態ではそのような従来の制御は行わず、ある時間幅の間は一定の出力を保つように、図 8に示すような制御を行う。または大きな日射変動の流れに沿って平滑ィ匕して出力するように、図 7に示すような制御を行う。ここで、太陽電池モジユールと蓄電池モジュールが直接接続されているとは、太陽光発電の電力が直接蓄電池に充電および放電が可能なように接続されていることである。図 7、図 8において、（a) は蓄電池モジュールの充電状態を示す。（b)は日射量を示す。（c)は太陽電池ストリングの出力を示す。

[0053] 図 7、図 8に示すように、出力幅や出力量を調整することによって、蓄電池モジユールへの充放電量を制御することが可能であり、蓄電池モジュールを徐々に満充電方向にシフトさせたり、逆に徐々に放電終了方向へシフトさせたり、定期的に満充電→ 放電終了付近→満充電→放電終了付近となるようしたりすることが可能である。図 3の曲線 Bは、太陽電池モジュールのモジュール温度 60°C、日射強度 90mWZ m²の場合の動作を示す。この場合は、設定されている電圧範囲では、最大電力点に対して、 92%の電力が得られる電圧から 100%の電力が得られる電圧の範囲で充放電が行われる。従って、初期には先ず充電を行い、満充電に近い領域で出力の平滑化を行うことによって、よりシステム効率を上げることが可能となる。

上記の一定出力の出力量と時間の幅は電池の充電状態によって決定する方法や、気象情報や別途測定している日射量を参考にあらかじめ設定されたパターンを選択する方法などが考えられる。

[0054] 《スィッチ切り替え動作の説明》

第 1の実施形態の太陽電池ストリングは、時間監視部、電圧検出部または電流検出部を備え、スィッチは、時間監視部、電圧検出部または電流検出部の出力が所定の条件を満たした際に切り替えられる。時間監視部はいわゆる時計であり、例えば DC/ AC変換装置内に備えるとよい。ここで、前記所定の条件は、 i)前記電圧検出部の検出電圧あるいは前記電流検出部の検出電流が所定値以上になると出力開始 (スイツチ ON)、所定値以下になると出力停止 (スィッチ OFF)、 ii)または前記時間監視部が所定時刻になると出力開始 (スィッチ ON)、あるいは出力停止 (スィッチ OFF)、 iii)または前記電圧検出部の検出電圧あるいは前記電流検出部の検出電流が所定値以上で、前記時間監視部が所定時刻になると、出力開始 (スィッチ ON)あるいは出力停止 (スィッチ OFF)、 iv)または前記電圧検出部の検出電圧または前記電流検出部の検出電流が所定値以下で、前記時間監視部が所定時刻になると、出力開始 (スィツチ ON)ある、は出力停止 (スィッチ OFF)であるとょ、。これにより太陽光発電出力を平滑化する電圧値、電流値、タイムシフトの時間を任意に設定することができる。

[0055] このように第 1の実施形態は、太陽電池ストリングに接続された蓄電池モジュール 1 2の電圧を検出してスィッチ 13を接続したり開列したり切り替えるので、たとえば満充電後しばらくの間、電池を切り離し、太陽電池の発電電力のみを最大電力点追尾方式で活用し、その後所定の時間になった際に、再度蓄電池モジュールを接続し、太陽電池モジュールと蓄電池モジュールの合成された電力を一定時間活用することが可能となる。また、太陽電池ストリング力もの電流を検出してスィッチを切り替える。そのため、たとえば、図 2に示すように複数の太陽電池ストリングを並列で一台の D C/AC変換装置に接続し、一定電力制御している時に、一部の太陽電池ストリングの日射量が低下したり、日陰になったりして、一部の太陽電池ストリングの出力が低下した場合、極端には発電不能になった場合に、ある太陽電池ストリングのみに出力要求が集中することを回避することが可能となる。

[0056] 第 1の実施形態の太陽電池ストリングは、蓄電池モジュールを有するため、日射がなくても要求されるだけの電力を供給できる力一定以上の電流が流れた場合に、出力を太陽電池モジュールのみに切り替えれば、太陽電池モジュールからの電力は有限であるため、電力を能力以上に要求されると電圧が下がり、他の太陽電池ストリング中の蓄電池からの出力を促すこととなる。

通常の通信手段で外部より信号を送ることによってスィッチを太陽電池と蓄電システムを開列するように切り替えることができるようにすれば、 DC/AC変換装置からの信号により太陽電池の出力のみとなるようにスィッチを切り替え、必要に応じて最大電力点追尾で動作させるようなことが可能となる。

[0057] (実施例 1 1)

《システム構成》

図 1は、実施例 1 1の電力供給システムの構成の一例を示す図である。太陽電池モジュール 11は、最大電力点電圧が Vpm= 51V、 Isc = 2A、 85Wの薄膜結晶太陽電池パネルを 4直 3並列の 12枚から構成される。蓄電池モジュール 12は、 5. 7Ahのリチウムイオン電池を 48直列として構成し、保護回路および電力カウンターを有する回路部を伴って構成される。この構成の太陽電池ストリング 1は、蓄電池モジュール 1 2の電力が太陽電池モジュール 11に逆流しな、ように設けられた、逆流防止素子 15 を介して並列接続を行う。ここで、保護回路は、市販の電圧監視 IC、 FETおよび制御用 CPUなどカゝら構成され、電圧異常などを検出したら回路を開列し電池を保護するなどの機能を有するものである。電力カウンタ一は電力監視用の IC等が搭載され、蓄電デバイスの充放電電力を監視し、電池の充電状態を外部に出力することが可能な回路である。また逆流防止素子 15は、ダイオードよりなる。

[0058] また、太陽電池モジュールと蓄電池モジュールの接続をオン'オフするスィッチ 13 が蓄電池モジュール 12と接続点 16の間に接続される。更に接続点 16は、太陽電池ストリングの電流を測定する電流センサー 14を介して DCZAC変換装置 2に接続される。ここでスィッチ 13としては、電界効果型トランジスタ（MOS TFT)を使用する。電流センサー 14は、例えばシャント抵抗を接続し、その両端の電圧を測定したり、ホールセンサーなどを利用したりすることができる。スィッチ 5は、制御回路（図示しない )によって、太陽電池モジュールに接続されたり、太陽電池モジュールから開列されたりするように制御される。

このようにして構成された太陽電池ストリング 1を DCZAC変換装置 2に接続し、 D CZAC変換装置 2の出力によって、電力系統 3と連係させる。

また蓄電池モジュール 12から信号線 18によって、蓄電池の状態を検出できるようになっている。この信号線 18は、蓄電池の電圧や SOC (充電状態）等の信号を DC ZAC変換装置 2に供給し、 DCZAC変換装置 2からの出力を決定するために使用される。

[0059] 《蓄電池の動作電圧範囲》

前記蓄電池モジュール 2を構成するリチウムイオン電池の全電力を充放電する場合の電圧領域は、 202V〜144Vである力この実施例 1—1では上下 20%をカットした SOC20%〜SOC80%の範囲で、全容量の 60%を使用することとした。この場合の放電時の下限電圧は 174 V、充電時の上限電圧は 199 Vである。

上記太陽電池モジュールの 1000mWZm2、 25°Cにおける最大電力電点圧（Vp m)は、 204Vであり、その際の発電電力は 85Wである。また同条件下 PV曲線での、電池の下限電圧 174V、上限電圧 199Vでの出力電力はそれぞれ 78. 2W(92%) 、 83. 7W(92%)である。

[0060] 《出力の制御方法》

この実施例 1— 1では出力制御は下記の条件で行った。下記説明での SOC (C)は、数値を解りやすくするために、上記で規定した実際に使用する容量 (蓄電デバイスの 60%容量）を 100として、比率で示している。即ち、 SOC20% = SOC (C) 0%、 S OC80% = SOC (C) 100%である。

(1) SOC (C) 70%以下では出力停止

(2) SOC (C) 70%以上充電が進んだら太陽電池ストリングは 100W出力開始

(3) SOC (C)が 70%以上で、 10%増加するごとに太陽電池ストリングの出力を 1 00W増加する。

(4) SOC (C)が 70%以上で、 10%減少するごとに太陽電池ストリングの出力を 10 0W減少させる。

(5) SOC (C)が 70%以上で、 10%を越える変動が 15分以内に起こった場合には、太陽電池ストリングの出力は 200W増加あるいは減少させる。

(6) 16 : 18になったら（70%充電状態の電力が 600W (約 1C放電）によつて、 1 0 : 00に完了する時間）、 600W出力を行う。

[0061] 《結果》

図 7にこの実施例 1 1のシステムの一日の動作データを示す。日射変動が激しく太陽電池の出力は大きく変動して!/、るが、 DCZAC変換装置力もの出力は平滑化されていることがわかる。即ち、図 7の日射量が 6時 45分頃力も 8時まで増加しているが、蓄電池の充電状態は SOC (C) 70%未満である。そのため上記条件（1)により、この実施例 1の太陽電池ストリング出力は、図 7に aで示すように 0Wである。しかし 8時を過ぎたとき、蓄電池の SOC (C)は 70%を越える。このため太陽電池ストリング出力は上記（2)の条件により、図 7に bで示すように 100W出力する。日射量は更に増加して蓄電池の SOC (C)は 10%増加し、 SOC (C) 80%になる。し力もこの 10%増加は 15分以内であったので、上記（5)の条件により、図 7に cで示すように太陽電池ストリングからの出力を 200W増加させる。さらにその後も充電が続けられ、 SOC (C)が 9 0%となる。このときの 10%増加が 15分以内であったので、上記（5)の条件により、図 7に dで示すように，更に太陽電池ストリングからの出力を 200W増加させる。

[0062] その後、日射量は減少し、蓄電池の SOC (C)は 10%減少し、上記 (4)の条件により、図 7に eで示すように太陽電池ストリングからの出力を 100W減少させる。以降、日射量、 SOC (C)の変動に対応して太陽電池ストリングの出力は図 7に f、 g、 h、 i、 j、 k で示すように増減する。

そして、上記条件 (6)により、 16 : 18以降の間帯に起動時から、実際に出力を開始した時間までの発電電力（aの時間帯）および日射時間中の発電電力をタイムシフトする。

以上のように上記条件に従って制御することにより、出力の平滑ィヒが可能となり、かつ 16： 18以降の間帯に発電電力をタイムシフトできることがわかる。

今回得られた最大電力量ですベて制御した場合の想定発電電力に対して、実際に得られた電力量は 97% (蓄電池の充放電ロス除く）であった。これは回路を介して出力の平滑ィ匕を行う場合、回路での昇降圧の効率が 98. 5% (往復で 0. 985 X 0. 98 5 = 0. 97)と同等であり、非常に高い効率であることがわかる。

したがって、第 1の実施形態により、高効率で出力の平滑化および電力のタイムシフトが可能となることがわかる。

[0063] (実施例 1 2)

実施例 1—2は、実施例 1—1と同様のシステムによって制御方法のみを変更し、運転を行った。

運転条件は下記の通りである。

(1)満充電になるまで充電。

(2)満充電になったら蓄電池デバイスを切り離し、制御方法を最大電力点追尾変更して出力。

(3)！^ 〜！^ こな ^^出カを行ぅ。（1時間）

[0064] 上記の運転結果を図 8に示す。結果から明らかなように、午前中の発電電力を 12 :

00〜14： 00にシフトすることが可能である。また、状況に応じて容易に最大電力点追尾によって太陽電池の発電電力のみを電力系統に出力することと、太陽電池の出力と蓄電池モジュールの出力を足し合せて平滑ィ匕された出力を行うことを容易に切り替えることが可能である。

また、本実施例で実際に得られた電力量 (充放電されている期間のみ）は、最大電力量ですベて制御した場合の想定発電電力に対して、 96. 3% (蓄電池の充放電口ス除く）であった。これは回路を介して出力の平滑ィ匕を行う場合、回路での昇降圧の効率が 98% (往復で 0. 98 X 0. 98 = 0. 96)と同等であり、非常に高い効率でタイムシフトが実現できて、ることがわ力る。

[0065] (第 2の実施形態）

本発明の第 2の実施形態による電力供給システムは、太陽電池に蓄電池を並列接続した太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングを電力系統または負荷に接続する DCZAC電力変換装置と、前記蓄電池の状態を検出する電池状態検出部と、前記 DCZAC電力変換装置の出力電力を検出する出力検出部と、前記電池状態検出部により検出された前記蓄電池の状態と、前記出力検出部により検出された出力電力に基づヽて前記 DCZAC電力変換装置を制御する出力制御部を備えるものである。このように蓄電池の状態と DCZAC電力変換装置の出力電力により制御するので、安価なシステムで、出力の平滑ィ匕あるいはタイムシフトが可能となる。また蓄電池に過大電流が流れな、ので、蓄電池の寿命が延びシステムの安定ィ匕を図ることができる。

[0066] ここで、前記電池状態検出部は、蓄電池の電圧、充電状態（SOC)、時間当たりの充電状態（SOC)の変化率を含むいずれ力 1つ以上を検出するものである。更に、本発明は、データ記憶部または外部データを受信する通信部を備え、前記データ記憶部または通信部より、過去の日射データ、平均気温データ、天気予報などによる予測日射量または予測気温、太陽電池の温度データ、太陽電池の予測温度特性、蓄電池の劣化情報を含むいずれ力 1つ以上の情報を取得し、その情報に基づいて前記出力制御部は前記 DCZAC電力変換装置を制御する。

[0067] 第 2の実施形態にぉ、て、前記蓄電池は複数の蓄電池を有し、前記電池状態検出部は、該電池状態検出部によって検出された蓄電池電圧の高い順に番号付けする電圧比較部と、前記電圧比較部によって番号付けられた高い順に蓄電池群を生成する蓄電池群生成部と、電力供給システムの起動時に、前記蓄電池群から許容される合計出力電力より DCZAC電力変換装置の出力電力が小さくなるように、 DCZA C電力変換装置を制御する第 1の起動制御部を備える。

これにより、電力供給システムが大規模である場合、最初の仕様は同一であっても、太陽電池の設置場所によって、出力の大きい太陽電池と小さい太陽電池が生じた場合や、蓄電池の設置状況、周囲温度により出力の大きい蓄電池と小さい蓄電池が生じた場合でも、本発明の電力供給システムは蓄電池の出力電圧の高い順に使用するので、充電状態のよい蓄電池から出力に寄与させることができ、全部の太陽電池、蓄電池を平準化することができる。

[0068] また第 2の実施形態は、前記蓄電池は複数の蓄電池を有し、前記電池状態検出部は、該電池状態検出部によって検出された蓄電池の充電状態（SOC)の大きい順に番号付けする SOC比較部と、前記 SOC比較部によって番号付けられた充電状態（S OC)の大きい順に SOC蓄電池群を生成する SOC蓄電池群生成部と、電力供給システムの起動時に、前記 SOC蓄電池群力許容される合計出力電力より DCZAC 電力変換装置の出力電力が小さくなるように、 DCZAC電力変換装置を制御する第 2の起動制御部を備える。

このため、電力供給システムが大規模である場合、最初の仕様は同一であっても、蓄電池の設置状況、周囲温度により出力の大き!、蓄電池と小さ!、蓄電池が生じる。しかし、本発明は蓄電池の充電状態 (SOC)の大きい順に使用するので、全部の蓄電池を平準化することができる。

[0069] また、前記太陽電池ストリングは複数 (n個）の太陽電池ストリングを有し、前記蓄電池の内部抵抗を r、蓄電池の出力電流の絶対最大定格 Imaxからのマージンを Δ Imax 、前記 DCZAC電力変換装置の効率を 7?として、電力供給システムの起動時の各蓄電池を電圧の高い順番に SB1、 SB2、 · · ·、 SBnとし、各蓄電池の起電力を El、 E 2、 · · ·、 En、電流を II、 12、 · · ·、 In、としたとき、

(El -Ei) /r< A lmax

の条件を満たす太陽電池ストリングの数 kを調べ、 DCZAC電力変換装置の出力 P が、

(El— r X Imax) X (lmax + I2max+ · · · +Ikmax) X η

(ここで Iimax=Imax X (Ei— (El— r X Imax) ) / (EI— r X Imax)、 ί = 2、3 · · ·、 k、である）

の関係式になるように、出力を制御する。これにより、蓄電池から過電流を流すことのない出力を求めることができる。 [0070] さらに、前記電力供給システムの起動時から定期的に各蓄電池の電圧をモニタして、前記 kが増加したとき、 kの増加に対応して、前記 DCZAC電力変換装置の出力許容値を増加させる。このように、システム起動後に定期的に電圧値の高い蓄電池群を更新して、放電に寄与させる蓄電池を増やして行くことができるので、最小の時間で確実にシステムを安定な状態に持ってゆくことができる。

また、前記直流電源ストリングは、蓄電池毎に充電スィッチを備え、日照時に蓄電池の充電量が少ない場合、前記充電スィッチをオンして前記太陽電池により蓄電池を充電し、前記蓄電池が充電されて起電圧が高くなつたとき、前記充電スィッチをォフにするので、充電量の少な、蓄電池の充電が容易に行える。

また、各蓄電池をシステム力も切り離す開閉スィッチを設け、夜間等のシステム休止時に蓄電池を開放するので、蓄電池の自然放電を抑制し、蓄電池の充電状態のばらっきを/ Jヽさくすることができる。

[0071] 次に、本発明の第 2の実施形態の各構成部分について、詳細に説明する。

第 2の実施形態も第 1の実施形態と同様に直流電源が太陽電池である場合を説明するが、風力発電装置、燃料電池のような発電装置にも適用可能である。第 2の実施形態において、《太陽電池モジュール》、《電圧範囲の設定》、《蓄電池モジュール》、《太陽電池ストリング》、《充電制御方法》《容量のバランスについて》、《所定の容量を出力する出力制御の説明》は、第 1の実施形態と同じであるので、ここでの説明は省略する。

なお、第 2の実施形態では、容量のバランスは、太陽電池アレイの出力 P1 (W)と、蓄電池モジュールの蓄電容量 Wl (Wh)のバランスは、 PI X O. 3時間く W1 < P1 X 5時間とすることが好ましい。より好ましくは、 P1 X 0.5時間く Wl、さらに PI X I時間く W1とすることが好ましい。

また第 2の実施形態は、第 1の実施形態に備えられているスィッチがない場合を説明するが、第 1の実施形態と同様にスィッチを備え、同様に制御しても力まわない。

[0072] 《電圧比較部、蓄電池群生成部、起動制御部、 SOC比較部、 SOC蓄電池群生成部 )>

これらの各部分は、第 2の実施形態の制御回路内に備えられ、一時的な情報記憶部である RAMを利用して、電圧の高い順に、または SOCの高い順に蓄電池を番号付けし、その上位グループ力も順にグループを生成する。上位グループは以下に説明する条件 1によって決定するのが望ましいが、この他に、数に特別限定はないが、全蓄電池の半分または 1Z3のように予め数を設定してもよい。そして起動制御部は、起動時に、上位グループの電池群を使用して電力変換装置に電力を供給するように制御する。

[0073] (実施例 2— 1)

《システム構成》

図 9は、実施例 2— 1による電力供給システムの構成の一例を示すブロック図である太陽電池モジュール 21は、薄膜結晶太陽電池パネル (Vpm= 5 IV、 Isc=2A、 85 W)を、 12枚、 4直 3並列接続して構成され、 lkW出力する。蓄電池モジュール 52は、 9. 5Ahのリチウムイオン電池を 48直列として構成し、保護回路および電力カウンタ一を有する回路部を伴って構成される。

太陽電池モジュール 21と蓄電池モジュール 22は、蓄電池の電力が太陽電池に逆流しな、ように設けられた、逆流防止素子 23を介して DCZAC変換装置 25に並列接続する。また、ストリングの電流を測定する電流センサー 24が DCZAC変換装置 2 5との間に接続されている。また DCZAC変換装置 25は、蓄電池モジュール 22からの信号線 26によって、蓄電池の状態を検出できるようになって!/、る。

[0074] 蓄電池モジュール 22は、電池状態検出部 22— 1を有し、蓄電池の電圧、充電状態

(SOC)、時間当たりの充電状態（SOC)の変化率の少なくとも 1つを検出する。

また、太陽電池ストリング 40は、データ記憶部 22— 2または外部データを受信する通信部 22— 3を備え、データ記憶部 22— 2または通信部 22— 3より、過去の日射データ、平均気温データ、天気予報などによる予測日射量または予測気温、太陽電池の温度データ、太陽電池の予測温度特性、蓄電池の劣化情報を含むいずれか 1つ以上の情報を取得し、その情報に基づいて出力制御部は DCZAC電力変換装置を制御する。

DC/AC変換装置 25は、図示しないが、その内部に DC/AC変換装置 25の出力電力量を検出する出力検出部を備える。また出力制御部は、電池状態検出部 22— 1によって検出された蓄電池の状態または出力検出部によって検出された DC/AC 変換装置 25の出力電力量によって、 DC/AC変換装置 25を制御する。

このようにして構成された太陽電池ストリング 30を DC/AC変換装置 25に接続し、 DC/AC変換装置 25の出力によって、電力系統または負荷と連係させる。

[0075] 《蓄電池の動作電圧範囲》

前記リチウムイオン電池の全電力を充放電する場合の電圧領域は、 202V〜144V であるが、この実施例 2—1では上下 20%をカットした SOC (state of charge) 20%〜 SOC80%であり、全容量の 60%を使用することとした。放電時の下限電圧は 174V 、充電時の上限電圧は 199Vである。

この実施例 2— 1の太陽電池モジュールの出力電力 Pと、出力電圧 Vは、上記図 3 に示したとおりで、蓄電池モジュールの動作電圧範囲は、 SOC20%〜SOC80%である。

[0076] また、実施例 2—1の充電容量と充放電電圧の関係は、図 10に示すように、蓄電池は充電曲線 Cに示すように充電され、放電曲線 Dに示すように放電する。このような充放電曲線において、充電の際の上限電圧値として充電終止電圧と、放電の際の下限電圧値として放電終止電圧が設定され、充電終止電圧から放電終止電圧までの電圧範囲は、任意に設定することができる。この実施例 2—1では、 SOC20%〜S OC80%の間の中央部分 60%が電圧範囲とされる。

したがって、上記太陽電池モジュールの 1000mWZm²、 25°Cにおける最大電力電点圧 (Vpm)は、 204Vであり、その際の発電電力は 85Wである。また同条件での、電池の下限電圧 174V、上限電圧 199Vでの出力電力はそれぞれ 78. 2W(92%) 、 83. 7W(98. 5%)である。

[0077] 《出力の制御方法》

この実施例 2—1では、出力制御は下記の条件で行った。 SOCとは充電状態の略であり、この実施例 2— 1にお、ては上記で規定した実際に使用する容量 (蓄電デバイスの 60%容量）に対する比率で表している。

(1) SOC10%未満では出力停止。 (2) SOC10%以上 20%未満で、 DC/ AC変換装置 25は 200W出力

(3) SOC20%以上 40%未満で、 DC/ AC変換装置 25は 300W出力

(4) SOC40%以上 95%未満で、 DC/ AC変換装置 25は 700W出力

(5) SOC95%以上で、 0じ/八じ変換装置25は1000¹\^出カ

(6) 17 : 00になったら、 DC/AC変換装置 25は 500W出力を行う。

但し、一度条件変更を行った際には 20分間条件変更をしない

[0078] 《結果》

図 11に、この実施例 2—1の一日の動作データを示す。激しく大きく変動している線によって示すように、太陽電池の出力は日射変動に伴って、激しく大きく変動している力直線で示すように、 DCZAC変換装置力もの出力は、平滑化されており、かつ 17 : 00以降は昼間の発電電力をピークシフトできて、ることがわ力る。

図 12は、各発電時における日射強度とモジュール温度力算出される最大電力点での発電量と、実際に電池が接続されている電圧での発電量を比較により、最大電力点電力に対してどの程度の割合で発電電力が得られて、るかの比率を示す。この図では、 1日間の積算電力での効率は 99%であった。

実施例 2— 1により、高効率で出力の平滑ィ匕および電力のタイムシフトが可能となることがわ力ゝる。

[0079] (実施例 2— 2)

実施例 2— 2のシステム構成は、太陽電池容量を 3kW、蓄電池容量を 15Ahとした以外は、上記実施例 2— 1と同じであり、制御方法のみを下記のように設定し、制御を行った。

《出力の制御方法》

(1)電池の SOC変化量と決定された出力量の積算値力過去 30分間の太陽光発電による発電量を計算する。

(2)計算された発電量力の 1分当たりの平均発電量を計算し、次の一分間の出力とする。

[0080] 《結果》

図 13に示すように、 30分遅れで平滑ィ匕された出力を得ることができる。図 14は、そのように平滑ィ匕された出力を行っている場合に、各発電時における日射強度とモジュール温度力算出される最大電力点での発電量と、実際に電池が接続されている電圧での発電量の比較により、最大電力点電力に対してどの程度の割合で発電電力が得られているかの比率を示す。また 1日間の積算電力での効率は 97. 8%であつた。

[0081] 太陽光発電の発電量は日射量を計測して、その日射量によって算出しても力まわないが、本発明におけるシステムでは、電池の SOCと、システム自らが制御している出力量力過去の発電量を算出することが可能となり、日射の計測なしで平滑ィ匕出力を得ることができる。

一定時間経過後の SOCを計測することは、一定時間の電池への充放電量の積算電力量を計測していることに相当する。また、制御された出力は基本的にはシステム自らが決定した出力であり、計測することなしにその量を知ることが出来る。従って、平滑化のために必要となる、過去の太陽光発電の発電量を、これまで、必要とされていた、日射変動に追従する高精度の計測器などを必要とせず、比較的簡単な計測で、正確に得ることが可能となる。

上記実施例 2— 1および実施例 2— 2は、充電状態（SOC)と、 DC/AC変換装置 2 5の出力によって電力制御した力蓄電池の電圧、過去の日射データ、平均気温データ、天気予報などによる予測日射量または予測気温、太陽電池の温度データ、太陽電池の予測温度特性、蓄電池の劣化情報を用いて制御することができる。

[0082] (実施例 2— 3)

図 15Aは実施例 2— 3のブロック図である。

太陽電池 21、蓄電池 22、インバータ 25及びストリング 30の構成は実施例 2—1に示した図 9と同じであるが、ストリングが複数接続され、各ストリング 30に逆流防止ダイォード 28を接続している点が相違点である。またこの実施例 2— 3は、各ストリングの蓄電池に電圧計 22— 4が取り付けており、各蓄電池の出力電圧値が信号線 26により、インバータ 25の制御回路 29によってモニタリングすることができる構成を備えている図 15Aではストリング数が 2である力それ以上でもよぐストリングが複数あることをァルファベットの添字で示す。以下の説明は、ストリング数を n、蓄電池の内部抵抗を r、蓄電池の設定電圧を EO、蓄電池の設定電流を 10、蓄電池の設定電流から最大定格電流 Imaxまでの電流マージンを A imaxとする。電力変換装置の効率を r?、最大出力を Pmaxとすると、 nX (EO— r X IO) Χ ΙΟ Χ η =Pmax即ち、全ストリングの蓄電池が設定電圧 ·設定電流で出力したときに最大電力が出力できる関係になって!/、る。

[0083] (実施例 2— 3)

図 15Aは実施例 2— 3のブロック図である。

太陽電池 21、蓄電池 22、インバータ 25及びストリング 30の構成は実施例 2—1に示した図 9と同じであるが、ストリングが複数接続され、各ストリング 30に逆流防止ダイォード 28を接続している点が相違点である。またこの実施例 2— 3は、各ストリングの蓄電池に電圧計 22— 4が取り付けており、各蓄電池の出力電圧値が信号線 26により、インバータ 25の制御回路 29によってモニタリングすることができる構成を備えている図 15Aではストリング数が 2である力それ以上でもよぐストリングが複数あることをァルファベットの添字で示す。以下の説明は、ストリング数を n、蓄電池の内部抵抗を r、蓄電池の設定電圧を EO、蓄電池の設定電流を 10、蓄電池の設定電流から最大定格電流 Imaxまでの電流マージンを A imaxとする。電力変換装置の効率を r?、最大出力を Pmaxとすると、 nX (E0— r X IO) Χ ΙΟ Χ η =Pmax即ち、全ストリングの蓄電池が設定電圧 ·設定電流で出力したときに最大電力が出力できる関係になって!/、る。

[0084] これはシステムが安定して、全ての蓄電池が同じような充電状態のときには成り立つ力システム起動時等の蓄電池の充電状態によって蓄電池の電圧にバラツキがある場合は、 Pmaxを出力しょうとすると、電圧の高い蓄電池力も電流をとりすぎるので、以下のように出力を制限する。

システム起動時に先ず、各ストリングの蓄電池の電圧を測定し、その電圧が高い順番に SB1、 SB2、 · · ·、 SBnとし、各蓄電池の起電力を Ε1、 Ε2、 · · ·、 En、電流を II 、 12、 · · ·、 In、としたとき、 i= 2から順番に、各蓄電池の電圧 Eiについて、

(El -Ei) /r< A lmax · · · (条件 1)

の条件を満足するかどうかを調べる。 [0085] 例えば図 16は、蓄電池の電圧 Eと電流 Iの関係を模式的に説明するための図であり、 i= 2の場合で、（El—E2) Zr> A lmaxとすると、 SBlと SB2が同時に電流を流そうとしても、 SB1の電圧 E1が他の蓄電池に対して高すぎるため、 SB1力の電流 I 1が増えて内部抵抗 rによる電圧降下が大きくなつて、合流点 Sの電圧が下がっても、 SB2の電圧 E2まで電圧が下がるまえに、 IIが Imaxを越えて過電流となってしまう。即ち、 SB1のみからしか電流が取れないので、出力を 1ストリング分の P< (El -r X I max) X lmax X ηに制限する。

[0086] (El -E2) /r< Δ Imaxであれば、 SB2からも電流 12を流すことができる。 IIが Imax のとき、 12は、

I2max =Imax X (E2- (El— r X Imax) ) / (El -r X Imax)

となるから、

P<、E1— r X Imaxノ X (lmax+I2max) X η

まで出力できる。

[0087] 同様に i=kまで条件 1を満足するなら、

P< (El— r X Imax) X (lmax+I2maxH hlkmax) X η · · · (条件 2)

(ここで、 Ikmax=Imax X (Ek— (El— r X Imax) ) / (El— r X Imax)

である）

まで出力できる。

このようにインバータの出力を制御することで、各蓄電池から過電流を流すことなぐシステムを起動することができる。

上記説明のように、蓄電池の電圧を測定し、条件 1を満たす蓄電池によって、条件 2 までに制御することにより、蓄電池を平準化することができる。このような制御は、図 1 5Bに示した第 1の制御回路及び図 15Cに示した第 2の制御回路に、それぞれ電圧比較部 29— 1、蓄電池群生成部 29— 2、起動制御部 29— 3を備え、これら各部分を動作させて実現することができる。

[0088] また上記実施例 2— 3は、蓄電池の電圧を測定したが、蓄電池の SOCを測定し、 S OCの大き!/、順に番号付けし、 SOCの大き!/、グループに属する SOC蓄電池群を生成し、その SOC蓄電池群によって、 SOC蓄電池群が許容される出力の合計値より電力変換装置の出力が小さくなるようにしてもよい。この場合は、 SOC比較部、 SOC蓄電池生成部、起動制御部を備えることにより実現できる。

また、ここでは、蓄電池の電圧または SOCを測定し、高い順に番号付けすると、説明したが、電圧または SOCを測定し、条件 1を満たすか否かにより、グループィ匕しても同様の結果を得ることができる。

[0089] 以上のようにして、ー且システムが起動すると、放電して!/、る蓄電池の電圧はだんだん低くなる。本発明の太陽光発電システムにおいて、制御回路 29にタイマーを備え、起動時力も定期的に各蓄電池の電圧をモニタして、前記の条件を確認することが望ましい。タイマーによって、一定時間が経過したことを計測したとき、もし、 kが増カロしたら、それに合わせて、電力変換装置の出力を増加させることで、最終的には全ての蓄電池を出力させることができる。

[0090] (実施例 2— 4)

図 17Aに実施例 2— 4のブロック図を示す。図 9に示した実施例 2—1に比べ、各蓄電池に逆流防止ダイオード 32と、この逆流防止ダイオード 32をバイパスする充電スイッチ 33を追加した点が相違点である。その他は同じ構成である。実施例 2— 4は、各部分が複数あることをアルファベットの添字で示す。

この構成によれば、通常の日照時で太陽電池の起電力が十分にあり、一方、蓄電池の充電が空の状態の場合は、この充電スィッチ 33をオンすることで、太陽電池 21から蓄電池 22に直接充電することができる。また充電スィッチ 33をオフにすれば、最大電力点制御を行い、太陽電池のみを動作させることが可能になる。

また、夜間等のシステム停止時に充電スィッチ 33をオフして全てのストリングにつヽて蓄電池を切り離すことで、自然放電する量を減らすことができ、システム起動時に充電量のばらつき状態を緩和することができる。

[0091] 図 17Aに示したブロック図は、逆流防止ダイオード 32と、充電スィッチ 33を設けたが、逆流防止ダイオード 32をなくして、単なる開閉スィッチだけで構成することができる。このようにスィッチのみで構成する場合は、 FETや IGBT等のスィッチ素子を設けても実施例 2— 2と同様の運転を行い、同様の作用、効果を得ることが可能である。

[0092] 本発明の別の制御方法としては、最大電力点追従制御や負荷容量に合わせた出力電力制御でなぐある時間幅の間は一定の出力を保つように、制御を行うことが可能である。図 18において、（a)は蓄電池モジュールの充電状態を示す。（b)は日射量を示す。（c)は太陽電池ストリングの出力を示す。

[0093] 図 18に示すように、出力幅や出力量を調整することによって、蓄電池モジュールへの充放電量を制御することが可能であり、蓄電池モジュールを徐々に満充電方向にシフトさせたり、逆に徐々に放電終了方向へシフトさせたり、定期的に満充電→放電終了付近→満充電→放電終了付近となるようしたりすることが可能である。

即ち、図 18に示す運転結果より明らかなように、午前中に最大電力点追尾による運転によって得られた発電出力は、 12 :00〜14： 00にタイムシフトして放電し、 14:00 〜17 :00に最大電力点追尾による運転によって得られた発電出力は、 17:00〜翌日の 8 :00にタイムシフトして、蓄電池を充電する。

実施例 2—4の出力平滑ィ匕を重視した場合の制御方法は、図 5に示した通りである。実施例 2—4の充電電流の制御は、図 6に示した通りである。

[0094] (第 3の実施形態）

第 3の実施形態は、 DCZAC電力変換装置の複雑な制御を必要とせずに、低出力時も高効率に電力供給するシステムである。

本発明の第 3の実施形態による電力供給システムは、直流電源ストリングと DCZA C電力変換装置を備える電力供給装置を複数並列に電力系統または負荷に接続するものである。

ここで、直流電源は、例えば太陽電池、風力発電装置あるいは燃料電池のような発電装置から直流電力を得るものを指す。また DCZAC電力変換装置は、いわゆるィンバータであり、直流を交流に変換するもので、高周波絶縁変圧器を使用する方式、 PWM制御して商用周波変圧器で絶縁する方式など、どのような形式でも使用することができ、各電力ストリングに備えられる DCZAC電力変換装置は、それぞれが同一形式でも、異なっていてもよい。また蓄電部は、直流電源より出力された直流電力を蓄電するものであり、代表的には蓄電池であり、その外に、電力を水素に変化して貯蔵する形式の水素貯蔵システムのように、電力を貯蔵し、取り出せるものであればよい。 [0095] このように本発明は、直流電源の少なくとも 1つ以上に接続した蓄電部を備えることにより、急激な変動を吸収して出力を安定ィ匕することができ、また DCZAC電力変換装置の高度で、複雑な制御をなくすことができ、そのため切替スィッチの動作回数を少なくすることができる。また直流電源より出力された電力を蓄電部に蓄電することにより、直流電源からの電力を、出力された時刻と異なる時刻に出力する、いわゆるタイムシフトして負荷または系統に供給をすることができる。また蓄電部に蓄電された最大電力を取り出すことにより、電力供給システムから出力する最大出力電力、または負荷あるいは系統が要求する最大電力量に応じて、最大出力電力量を制御することができる。

[0096] 本発明の電力供給システムは、前記直流電源が太陽電池、風力発電装置または燃料電池のような発電装置から直流電力を出力する装置、またはこれらの組み合わせであるとよい。これにより、直流電源として各種電源を使用することができ、またそれらを任意に組み合わせて用いることが可能になる。

本発明の電力供給システムは、前記蓄電部を各直流電源にそれぞれ備えることが望ましい。このように蓄電部を備えると、直流電源からの出力電力量の変動をより少なくし、安定ィ匕することができ、その結果、 DCZAC電力変換装置の高度で複雑な制御をなくすことができる。またより多くの電力量を蓄電部に蓄電することができるので、タイムシフトする電力量をより多くすることができ、かつ最大出力電力量を大きくすることがでさる。

また本発明において、前記電力変換制御部は、 DCZAC電力変換装置をオン 'ォフ制御して電力供給システムの出力を決定するものである。この場合に、電力変換制御部は各電力ストリングの電力量を検知して、その合計値として、この発明の電力供給システムの出力値を決定することができる。あるいは、負荷または系統から要求される電力量を出力することが可能になる。

このように本発明によれば、太陽光発電装置、風力発電装置、燃料電池のような直流電源の出力と、蓄電部に蓄電した電力の合計を出力することができる。

[0097] またこの第 3の実施形態において、電力変換制御部は決めた出力値に応じて、任意の DCZAC電力変換装置を起動させるものである。このように電力変換制御部が決めた出力値に応じて、任意の DCZAC電力変換装置を起動させるので、 DCZA C電力変換装置を高変換効率で運転することができる。

また本発明の電力供給システムは、前記直流電源の出力電力量を検知する直流電源出力量検知手段を更に備え、この出力電力量検知手段が検知した出力電力量に応じて前記電力変換制御部が前記 DCZAC電力変換装置を制御することが望ましい。これにより、直流電源により発電された電力を有効に利用することができる。また本発明の電力供給システムは、前記蓄電部の蓄電量を検知する蓄電量検知手段を更に備え、蓄電量検知手段が検知した蓄電量に応じて、電力変換制御部が DCZAC電力変換装置を制御することが望ましい。これにより、蓄電部に蓄電された電力を有効に利用することができる。

[0098] また本発明の電力供給システムは、更に、電力供給システムの出力電力量を検知する出力電力量検知手段を備え、出力電力量検知手段が検知した電力量に応じて前記電力変換制御部が DCZAC電力変換装置を制御することが望まヽ。これにより、本発明の電力供給システムの出力電力量に応じて蓄電量を制御することができるまた本発明の電力供給システムは、前記制御部が前記各 DCZAC電力変換装置を定期的に順次起動させるとよい。このように起動させることにより、各 DCZAC電力変換装置を均一に作動させることができる。

[0099] 《電力供給システムの構成》

本発明の第 3の実施形態による電力供給システムは、図 19に示すように複数の直流電源 41a、 41b、 41cと、各直流電源 41a、 41b、 41cからの直流電力を変換する D CZAC電力変換装置 42a、 42b、 42cを備える電力ストリングを複数並列接続して構成する。さらに前記直流電源の出力電力量に応じて DCZAC電力変換装置 42a、 4 2b、 42cを制御する電力変換制御部 43と、前記直流電源 41a、 41bまたは 41cにそれぞれ接続した蓄電部 44a、 44bまたは 44cを備える。 DCZAC電力変換装置 42a 、 42b、 42cの出力は 1つにまとめられ、負荷 45またはスィッチ 46を介して電力系統である商用電力 47に接続される。図 19は、蓄電部が各直流電源に備えられている力蓄電部は直流電源の少なくとも 1つ以上に備えるとよい。 [0100] 上記直流電源 41は、例えば太陽電池、風力発電装置あるいは燃料電池のような発電装置から直流発電電力を得るものである。大規模な直流電源である場合、各直流電源の仕様、性能は異なるのが当然であり、例えば太陽電池や風力発電装置ではその設置場所、方角、傾きにより出力電力値が相違する。また図 19は、 3つの直流電源 41a、 41b, 41c、 3つの DCZAC電力変換装置 42a、 42b、 42cを示すが、この数は任意であり、 2つでもよく、それ以上であってもかまわないし、各直流電源 41および各 DCZAC電力変換装置 42は同じもの、同じ性能のものでもよいし、それぞれが異なっていてもよい。また、直流電源は、太陽電池、風力発電装置あるいは燃料電池など任意の異なる組み合わせであっても力まわない。また、蓄電部 44a、 44bまたは 44 cは、直流電源 41a、 41b、 41cにそれぞれ備える必要はなぐ少なくとも 1つ以上であってもよい。

また上記 DCZAC電力変換装置 42a、 42b、 42cは、いわゆるインバータであり、直流を交流に変換するものである。 DCZAC電力変換装置は、高周波絶縁変圧器を使用する方式、 PWM制御して商用周波変圧器で絶縁する方式など、どのような形式でも使用することができ、それぞれが同一形式でも、異なっていてもよい。

[0101] 上記電力変換制御部 43は、直流電源 41の出力電力量に応じて制御する外に、蓄電部 44の蓄電量、電力供給システムの出力あるいは制御部自身が決めた出力値によって制御することができるものである。

図 19に示した電力供給システムは、電力変換制御部 43を備え、電力変換制御部 4 3が DCZAC電力変換装置 42を制御するシステムである力電力変換制御部 43を備えないで、 DCZAC電力変換装置 42a〜42cのどれか 1つ、または全ての DCZ AC電力変換装置が互いに他の DCZAC電力変換装置を制御する方式にすることも可能である。この方式の場合を図 19に接続線 48で示し、電力変換制御部 43を備える場合と同様に動作させることが可能である。

上記蓄電部 44は、直流電源 41より出力された直流電力を蓄電するものであり、代表的には蓄電池が使用される。その外に、直流電源 41からの出力により水を電気分解して、その発生した水素を貯蔵し、必要に応じて水素を燃焼させて電力を得る形式の水素貯蔵システムであっても力まわない。蓄電部 44は、直流電源 41の少なくとも 1つに備えればよぐ各直流電源 41にそれぞれ備えることがより好ましい。

図 19に示す電力供給システムは、蓄電部 44と直流電源 41との接続点の間にスイツチを備えていないが、第 1の実施形態と同様にスィッチを備え、このスィッチを第 1の実施形態のように制御してもよ、。

[0102] さらに、第 3の実施形態の電力供給システムを、太陽電池を直流電源とする実施形態について、図 20のブロック図とともに説明する。図 20は第 3の実施形態の一実施形態であり、この図 20によって本発明は限定されるものではない。図 20のブロック図は、第 1の実施形態と同様にスィッチを備える図を示す。

[0103] 図 20に示すように、太陽電池モジュール 51は、最大電力電圧 Vpm= 51V、最大短絡電流 Isc = 2A、出力 85Wの薄膜ー微結晶太陽電池パネルである。太陽電池ァレイ 50は、上記太陽電池モジュール 51を 4直列、 3並列に接続した 12枚構成である。従って、その最大出力は 1020Wである。図 20は、太陽電池アレイ 50を 3つ示している。

蓄電池モジュール 52は、 5. 7Ahのリチウムイオン電池を 48直列して構成され、保護回路、電力カウンターを有する回路部を伴って構成される。

[0104] この実施形態で、 3つの太陽電池アレイ 50の発電電力量と、 3つの蓄電池モジユール 52の蓄電容量は、それぞれ同じであるとして説明するが、必ずしも同じである必要はなぐ各々が異なっていてもよい。また太陽電池アレイは設置場所により受光量は異なるので、そのため発電量が異なってもかまわな!/、。

[0105] 上記蓄電池モジュール 52に備えられた保護回路は、公知の電圧監視用 IC、 FET または制御用 CPUなど力も構成され、例えば電圧異常を検出したとき、回路を開列して、蓄電池を保護するなどの機能を有するものである。即ち、過充電防止回路、過放電防止回路、過電流防止回路、直列に接続された蓄電池デバイスの各セルの電圧監視回路、各セルの電圧を調整するバランス回路などを含む。

また電力カウンタ一は、電力監視用 ICが使用され、蓄電池の充放電力を監視し、蓄電池の充電状態を外部に出力する機能を有するものである。

[0106] 上記構成の太陽電池アレイ 50は、蓄電池モジュール 52の電力が太陽電池モジュール 51に逆流しな、ように設けられたダイオードよりなる逆流防止素子 53を介して、蓄電池モジュール 52に並列接続される。

太陽電池アレイ 50と蓄電池モジュール 52を並列接続する接続点 54と、蓄電池モジュール 52の間にスィッチ 55を接続し、更に接続点 54は、電流センサー 56および逆流防止ダイオード 57を介して DCZAC変換装置 60に接続される。

接続線 59は、太陽電池アレイ 50および蓄電池モジュール 52を DCZAC変換装置 60に接続するアースラインである。

[0107] ここでスィッチ 55としては、電界効果型トランジスタ（MOS TFT)を使用する。スィツチ 55は、制御回路（図示しない）によって、蓄電池モジュール 52を太陽電池アレイ 50に接続したり、太陽電池アレイ 50から開列したりするように制御する。スィッチ 55 の詳細は後述する。

また電流センサー 56には、例えばシャント抵抗を接続し、その両端の電圧を測定するものや、ホールセンサーなどを利用したものを使用することができる。

[0108] このようにして、太陽電池アレイ 50を DC/ AC変換装置 60に接続した複数個の電カストリングを並列に合流させ、負荷 64に接続する。あるいはスィッチ 65を介して電力系統 66と逆潮流 (太陽電池のような分散電源の発電電力を電力系統に向力つて出力すること）可能なように連係させる。

上記複数の DC/AC変換装置 60を合流した電圧、電流を検知するために電流計 6 1、電圧計 62が出力部に設けられ、その検出結果は出力管理装置 67に供給される。出力管理装置 67は、記憶部 68を備え、データを格納する。

上記蓄電池モジュール 52の電圧値、蓄電量や SOC (State of Charge;充電状態）などの信号は、信号線 69によって、 DC/AC変換装置 60に供給し、 DC/AC変換装置 60の出力を決定するために使用する。また上記信号は出力管理部 67に供給され、 DC/AC変換装置 60の制御用信号として利用される。

信号線 69と出力管理部 67を接続する信号線 70は、電圧値、蓄電量や SOCなどの信号を出力管理部 67へ供給するとともに、後述するように出力管理部 67が DC/A C変換装置 60の運転 ·停止指示するための信号を供給する接続線として利用される

[0109] 以上のような構成において、太陽電池アレイ 50は普通屋根や屋上など日当たりの良い場所に設置される。一方、蓄電池モジュール 52や DCZAC変換装置 60は、太陽電池架台の下や太陽電池アレイ 50の近くに設置した建造物に格納する。そのため太陽電池アレイ 50と、蓄電池モジュール 52や DCZAC変換装置 60の間の距離は長ヽので、配線抵抗を考慮した設計が必要になる。

上記構成において、太陽電池モジュール 51は、薄膜太陽電池のように温度特性に優れ、適切な電圧範囲に設定することができる素子を用いることが望ましい。またァモルファスシリコン太陽電池や結晶系シリコンとアモルファスシリコンを積層したタンデム構造太陽電池も用いることができる。

[0110] また蓄電池モジュール 52は、充電不足によるサイクル劣ィ匕、メモリー効果のない電池が望ましい。このような電池デバイスとしては、リチウムイオン電池が適しており、リチウムイオン電池は、電圧範囲を太陽電池に対応させて電圧範囲を狭く設定することができるとともに、充放電曲線が平坦であり、部分充電におけるサイクル劣化やメモリー効果がなぐ好ましい。

蓄電池モジュール 52の電圧範囲は、太陽電池が所定の日射量及び温度のときの最大電力点電圧 (Vpmax)に対して、所定の日射量及び温度における 60%から 10 0%の電力を取り出すことが可能な電圧範囲に設定する。これにより、電圧範囲を狭くして太陽電池の出力を平滑ィ匕することができる。

通常の太陽電池システムは、日射条件、太陽電池素子の温度に応じて変化する最大電力点追尾方式により動作点が制御されるが、この発明では蓄電池モジュール 52 の電圧が太陽電池アレイ 50の動作点電圧となるように動作させる。これにより太陽電池アレイ 50の動作点電圧を蓄電池モジュール 52が動作する電圧範囲に限定することがでさる。

[0111] 蓄電池モジュール 52の動作電圧範囲は、上記図 3に示したように、太陽電池アレイの P— V曲線 Aにおいて、 SOC20%〜SOC80%の範囲とする。 SOC20%〜SOC 80%の範囲の最大電力点電圧（Pmax)に対する比率は、図 3に示したように 92% 〜 100%である。

[0112] 一般に、太陽電池モジュール 51は温度上昇すると、出力が低下する傾向があり、その傾きを表す温度係数はマイナスを示す。例えば結晶シリコンの温度係数は、— 0 . 45-0. 5%Z°Cである。

これに対して蓄電池モジュール 52は動作電圧が温度によって殆んど影響を受けな V、ので、本発明に使用する太陽電池モジュール 51は温度特性に優れて、る太陽電池を選択することが望ましい。例えば、温度係数が 0.42%Z°C以下、さらにはー0 . 3%Z°C以下が望ましい。このように温度係数の小さい太陽電池としては、上記したように、温度係数が 0. 17〜一 0. 2%°Cの薄膜太陽電池が適し、薄膜太陽電池を使用すると、高いシステム効率を得ることができる。

[0113] 《電圧範囲の設定》

本発明において、蓄電池モジュール 52を充放電する電圧範囲は、上記図 4示したとおりであり、 SOC20%〜SOC80%の範囲とする。

[0114] 上記電圧は、太陽電池モジュール 51の種類および直列数と、蓄電池モジュール 5 2の種類および直列数、および使用する充電状態を適宜選択することによって実現可能である。また上記電圧範囲は固定でも力まわないし、日射量や気候条件、蓄電池デバイスの劣化状況などによって、設定値を順次変えていくことも可能である。上記電圧を日射条件や気候条件によって変更する場合は、過去の日射データや気温データをもとに適切な期間に区切り、電圧範囲を設定すればよい。

例えば、気温が低い冬季には太陽電池モジュールの温度が低くなるため、電圧範囲を高く設定する。また気温が高くなる夏季には電圧範囲を低く設定する。更に春季や秋季は、冬季と夏季の中間の電圧範囲に設定する。このように日射条件を考慮して設定する場合、日射が安定した地域などにおいては下限値を 80%以上とすることも可能である。

また、蓄電池モジュール 52は劣化が進むと、内部抵抗が増加するため、段階的に上記範囲内で充電終止電圧を上げて!/、き、放電終止電圧では下げて、くように予め設定しておくことも可能である。そのために、スィッチを備え、制御ソフト中に設定された設定値を、通信手段などを利用してアップデートが可能なようにしておくとよい。 [0115] 《充電制御方法》

本発明では、 DCZAC変換装置 60からの出力を制御することによって、 DCZAC 変換装置 60からの出力を平滑ィ匕するとともに、蓄電池モジュール 52の充電を制御することが可能である。つまり、太陽電池アレイ 50の発電電力量力も DC/AC変換装置 60の出力を引き算したものが充電電力となるからである。このように出力制御することにより、太陽電池アレイ 50の発電出力を平滑ィ匕するとともに、充電制御を行うことができる。

DCZAC変換装置 60の出力制御は、太陽電池アレイ 50からの出力変動を吸収するために一定の出力としても力まわないし、または、充電電流が一定になるように DC ZAC変換装置 60の出力を制御しても力まわない。

出力平滑ィ匕を重視した場合の制御方法は上記図 5で説明したとおりである。また、充電電流を制御する場合は、上記図 6で説明したとおりである。

[0116] 《容量のバランスについて》

太陽電池アレイの出力 PI (W)と、蓄電池モジュールの蓄電容量 Wl (Wh)は、 P1 X 1時間く W1とすることが好ましい。この程度の蓄電池容量を持っていれば、細かい時間間隔での出力の平準化は可能である。より好ましくは、 P1 X 0.5時間、さらに好ましくは P1 X 0. 3時間とすることが好ましい。通常の蓄電池デバイスは 1C (蓄電池容量を 1時間で充電する電流)程度の充電電流は許容しているため、最小値を P1 X 1時間とすると、蓄電池デバイスの選択肢をかなり広げることができて好ま、。

蓄電池モジュール 52の最大容量値は、大きくても本発明を実施する場合に問題はないが、設備サイズ、コスト、設備の稼働率等の観点から、 P1 X 10時間、さらに好ましくは P1 X 5時間程度とすることが好ましい。十分な蓄電容量があれば、細かい時間間隔での出力の平滑化と電力をタイムシフトする大きな時間での電力シフト（平準化）の両立が可能となり、好ましい。

[0117] 《スィッチ切り替え動作の説明》

第 3の実施形態は、太陽電池ストリングに接続された蓄電池モジュール 52の電圧を検出してスィッチ 55を接続したり、開列したり切り替えるので、たとえば満充電後しばらくの間、太陽電池アレイ 50を切り離し、太陽電池の発電電力のみを最大電力点追尾方式で活用する。その後太陽電池の発電電力が低下した際に、再度蓄電池モジユール 52を接続し、太陽電池アレイ 50と蓄電池モジュール 52の合成された電力を活用することが可能となる。

また、第 3の実施形態は、太陽電池アレイ 50からの電流を検出してスィッチ 55を切り替える。そのため、たとえば、図 20に示すように各太陽電池ストリングを並列接続し、一定電力制御している時に、一部の太陽電池アレイの日射量が低下したり、日陰になったりして、一部の太陽電池アレイの出力が低下した場合、極端には故障のため発電不能になった場合に、ある太陽電池アレイのみに出力要求が集中することを回避することが可能となる。

[0118] 第 3の実施形態において、太陽電池ストリングは、蓄電池モジュールを有するため、日射がなくても要求されるだけの電力を供給できるが、一定以上の蓄電量が消費された場合に、出力を太陽電池アレイ 50のみに切り替えれば、太陽電池アレイ 50からの電力は有限であるため、電力を能力以上に要求されると電圧が下がり、他の太陽電池ストリング中の蓄電池モジュール 522からの出力を促すこととなる。

通常の通信手段で外部より信号を送ることによって、スィッチ 15を太陽電池アレイ 5 0と、蓄電池モジュール 52を開列するようにすれば、太陽電池アレイ 50を最大電力点追尾で動作させるようなことが可能となる。

[0119] 《動作アルゴリズム》

図 19または図 20に示す第 3の実施形態の電力供給システムは、次の動作アルゴリズムにより動作する。

本発明の電力供給システムは、出力する電力を、その瞬間の日射強度を入力変数とし、予め定められたアルゴリズム (変数を使用した関数）に従って導出する。このァルゴリズムは図 21の表 1に示すように、日射強度に対応して、台数制御するものである。このアルゴリズムは、出力管理装置 67内の記憶部 68に格納され、出力管理装置 67が算出した要求出力電力値を各 DCZACインバータ 60に電気信号の形で伝達される仕組みである。

[0120] 図 21に示す表 1において、指示パターンとして示した「台数制御 1」は、日射強度が 0〜0. 3kWZm²のとき、 DCZACインバータを 1台だけ動作させる指示を意味している。このとき、動作指示された DCZACインバータ 20への要求出力は、日射強度 X 1つの太陽電池アレイの発電電力 X 3である。

「台数制御 2」は、日射強度が 0. 3〜0. 6kW/m²のとき、 2台の DC/ACインバータを動作させる指示である。このとき、動作指示された DCZACインバータ 20への要求出力は、日射強度 X Iつの太陽電池アレイの発電電力 X I . 5である。

また「全数動作」とは、日射強度が 0. 6〜1. OkWZm²のとき、各太陽電池アレイ 5 0に備えられたそれぞれの DCZACインバータ 60を全部動作させる指示である。このとき、動作指示された各 DCZACインバータ 60への要求出力は、日射強度 X Iつの太陽電池アレイの発電電力 X 1である。

[0121] 「台数制御」を具体的な事例で説明する。

電流センサー 56により、各太陽電池アレイ 50に入射する日射強度が 1. OkW/m² (日本では条件の良い晴天日の太陽光の強さ）程度に相当する検知出力を得た場合、出力管理装置 67は、図 21に示す表 1のアルゴリズムに従って「全数動作」を指示パターンとして選択し、全ての DCZACインバータ 60a、 60b、 60cに起動'運転の指示を出す。各太陽電池アレイ 50は最大の発電能力を発揮するため、蓄電池モジユール 52を充電すると同時に、 DCZACインバータ 60a、 60b、 60cを経由して電力系統 66に最大電力を逆潮流する。または負荷 64に電力供給する。

[0122] この説明では、日射強度を電流センサー 56により検知している力複数の DC/AC 変換装置 60が合流するところに設けた電流計 62、電圧計 63により、検知してもよい。以下の説明も同様である。

日射強度が継続する間は、上記動作を継続する。即ち、各太陽電池アレイ 50は最大の発電能力を発揮し、蓄電池モジュール 52を充電すると同時に、 DCZACインバータ 60a、 60b、 60cを経由して電力系統 66に最大電力を逆潮流する。または負荷 6 4に電力供給する。

[0123] 次に、電流センサー 56の検知出力により、日射強度が 0. lkWZm²になったことを検知した場合、図 21のアルゴリズムから出力管理装置 67は、「台数制御 1」を読み出す。ここで、出力管理装置 67は、各蓄電池モジュール 52に備えられた電圧検出部 7 1で検出した電圧値を信号線 69, 70を経由して読み出し、それを比較して、全蓄電池モジュール 52a、 52b、 52cの中で最も大きな電圧値を示す蓄電池モジュールを選択する。

例えば蓄電池モジュール 52aを選択したとする。そして、その蓄電池モジュール 52 aに接続された DCZACインバータ 60aを起動し、 DCZAC変換動作を指示する。その他の DCZACインバータ 60b、 60cには停止の指示を出す。（図 22の tl〜t2参照）

[0124] この時、 DCZACインバータ 60aへの要求出力電力は、太陽電池アレイ 50aで発電している電力の略 3倍の電力である。要求出力電力の算出式は、日射強度 (kWZ m²) X 1つの太陽電池アレイの発電電力 X 3である。従って、この場合は、 0.1 X 1.02 X 3 = 0.306kWである。

この場合、要求出力電力は、当然太陽電池アレイ 50aで発電している電力量だけでは不足するので、不足電力量は蓄電池モジュール 12aからの持ち出しとなる。これにより、 DCZACインバータ 60aは高出力時運転し、高変換効率で動作する。

この間、 DCZACインバータ 60b、 60cは動作停止し、太陽電池アレイ 50b、 50cの出力により、それぞれの蓄電池モジュール 52b、 52cを充電する。このときの充電電流は小さ、充電電流で充電することになる。

[0125] その 5分後、日射強度は大きく変動しないで、 0〜0.3 kW/m²の範囲内であった場合、出力管理装置 67は、全蓄電池モジュール 52a、 52b、 52cの中で最も大きな電圧値を示す蓄電池モジュールを選択する。つまり、その前の 5分間で、蓄電池モジユール 52aが選択され、その蓄電量を消費したので、蓄電池モジュール 52aよりも大きな電圧値を示す蓄電池モジュールがあるか探す。

この場合、蓄電池モジュール 52bがより大きな電圧値を示していたとすると、その蓄電池モジュール 52bに接続されて!、る DCZACインバータ 60bに起動 ·運転指示を出す。そして、 DCZACインバータ 60aに停止指示の信号を出す。 DCZACインバータ 50cには引き続き停止指示の信号を出す。（図 22の t2〜t3参照）

[0126] このように DCZACインバータ 60aから DCZACインバータ 60bに動作を切替る場合、停止指示された DCZACインバータ 60aは徐々に電圧を低下させ、一方 DCZ ACインバータ 60bは徐々に電圧を上昇させるようにすると、切れ目のない切り替えを実現することができる。

よって今度は、 DCZACインバータ 60bに上記と同じ要求出力電力が出され、太陽電池アレイ 50bの発電電力と、蓄電池モジュール 52bからの放電電力が DCZACィンバータ 60bを介して電力系統 66に出力される。

[0127] さらにその 3分後、日射強度が 0.5kW/m²に増えた場合、電流センサー 56の検知出力によりそれを検知して、出力管理装置 67は、即座に「台数制御 2」と判断し、全蓄電池モジュール 52a、 52b、 52cの中で最も大きな電圧値と、その次の電圧値を示す 2つの蓄電池モジュールを選択する。そして、その 2つの蓄電池モジュール接続されたインバータに起動'動作指示を出す。この場合は， DCZACインバータ 60aと 60c が選択され、起動'動作指示が出されたとする。 DCZACインバータ 60bに停止指示を出す。（図 22の t3〜t4参照）

この時の各インバータへの要求出力電力は 0.5 X 1.02 X 1.5 = 0.765kWで、計 1. 53 kWである。

[0128] 上記のように電力供給システムを動作させることにより、日射強度が低下して太陽電池アレイの発電量が低下した場合に、動作させるインバータの台数を最小限に抑えることが可能となる。これは従来の運転方法である、低日射時にも全インバータを動作させる場合と比べ、インバータの運転維持のためのエネルギーを削減できるとヽう点においてメリットとなる。

[0129] 《一般ィ匕した動作アルゴリズム》

上記した本発明の動作アルゴリズムは、次のように一般ィ匕することができる。先ず、前提条件は、次のとおりであるとする。

'太陽電池アレイの数（=インバータ台数）： n

•日射強度： l/n(kW/m²)未満

[0130] この条件の下、次のように動作アルゴリズムを一般ィ匕する。

a) n台のインバータの内、最も電圧値が大きい蓄電池モジュールに接続されたインバ一タ Xのみを起動.動作させ、他の (n-1)台のインバータは動作停止させる。

b)起動させたインバータ Xへの要求出力電力は、その日射強度によって 1つの太陽電池アレイが発電する発電量の n倍とする。（すなわち、（n-1)倍分の電力は、その太陽電池アレイに接続された蓄電池モジュール力も持ち出す事になる。

C)出力管理装置は一定時間毎に、運転させるインバータを判断し直す。すなわちィンバータ Xがー定時間運転した後は、再度全蓄電池モジュールの蓄電量を比較し、最も高、電圧値を示す蓄電池モジュールに接続されたインバータ yが起動 ·運転を開始する。インバータ Xに運転停止の指示を出す。

d)インバータ切り替えの際、出力電力の切れ目が生じないように、インバータ Xの出力電力は数秒間をかけて一定の傾きで減少し、インバータ yからの出力電力は同じ時間をかけて同じ一定の傾きで増加する。

e)—定時間が経過する前に日射強度が閾値を越えて変化した場合、出力管理装置は即座に再判断を行い、各インバータに指示を出し直す。

[0131] また、前提条件が次の場合の動作アルゴリズムは、以下のとおりである。

'太陽電池アレイの数（=インバータ台数）： n

•日射強度が l/n〜2/n(kW/m²)

[0132] a)常時 n台のインバータの内、最も高い電圧値とその次に高い電圧値を持つ 2つの蓄電池モジュールに接続されたインバータ x、 yのみを起動'動作させ、他の (n— 2)台のインバータは動作停止させる。

b)起動させたインバータ x、 yへの要求出力電力は、その日射強度によって 1つの太陽電池アレイが発電する発電量の nZ2倍とする。（すなわち、（nZ2— 1)倍分の電力はその太陽電池アレイに接続された蓄電池モジュール力も持ち出す事になる。 c)出力管理装置は一定時間毎に、運転するインバータを判断し直す。すなわちインバータ x、 yがー定時間運転した後は、再び、全蓄電池モジュールの電圧値を比較し、最も大き、電圧値とその次の電圧値を持つ 2つの蓄電池モジュールに接続されたインバータ zaが起動'運転を開始する。インバーター yは動作停止させる。

d)この切り替えの際、出力電力の切れ目が生じな!/、ように、インバータ x、 yの出力電力は数秒間をかけて一定の傾きで低下し、インバータ x、 yからの出力電力は同じ時間をかけて同じ一定の傾きで増加する。

e)—定時間が経過する前に日射強度が閾値を越えて変化した場合、出力管理装置は即座に再判断を行い、各インバータに指示を出し直す。 [0133] 第 3の実施形態における別の実施形態では、太陽電池アレイの出力、蓄電池モジユールに蓄電された電力がほぼ同等であるとして、各太陽電池ストリングを順番に起動する。即ち、図 23のタイミング図に示すように DCZACインバータ 60a〜60cを順番に等間隔に起動する。このように順番、時間間隔を予め決めておけば、センサーや制御が不要になり、簡単なアルゴリズムにより各 DCZACインバータを制御することができる。従って出力管理装置 67をなくして、各 DCZACインバータ間で起動順を決めるだけでよい。

[0134] 更に第 3の実施形態における別の実施形態として、大規模電力供給システムに適用する場合、太陽電池アレイは、大面積になり、そのため各太陽電池アレイから同じ出力を得ることができない。例えば、太陽電池アレイの設置場所または設置の方角、傾きにより、朝方に多く発電する太陽電池アレイと、夕方に多く発電する太陽電池ァレイが存在することになる。また面積の異なる太陽電池アレイを使用せざるを得なくなる。そのため各太陽電池アレイの出力電力、および蓄電池モジュールに蓄電される電力量は異なる。さらに翌日が曇りまたは雨天であることが予測される場合は、その予測に従って各電力供給システムを制御するとよい。

すなわち、朝方に多く発電する太陽電池アレイを含む太陽電池ストリング対しては、朝方多くの電力を蓄電し、夕方に多く放電させるように制御するとよい。逆に夕方多く発電する太陽電池アレイを含む太陽電池ストリング対しては、夕方多くの電力を蓄電し、朝方には多く放電させるように制御するとよい。

同様に翌日が曇りまたは雨天であることが予測されている場合は、当日の放電は少なくして、翌日に多く放電するようにする。

[0135] (第 4の実施形態）

本発明の第 4の実施形態における電力供給システムは、直流電源に蓄電池を並列接続した複数の直流電源ストリングと、前記複数の直流電源ストリングを電力系統または負荷に接続する DCZAC電力変換装置と、前記各蓄電池電圧がほぼ等しくなるように前記 DCZAC電力変換装置を制御する蓄電池制御部とを備える。

このように、各蓄電池の電圧を揃えておくことによって、各直流電源ストリング力片寄ることなく同量の電流を取り出すことができるため、電力変換装置は電力供給システム力最大の電力を要求することが可能となる。

また、第 4の実施形態の電力供給システムにおいて、前記蓄電池は所定の電流で充放電されることが望まし、。

[0136] また第 4の実施形態は、各蓄電池の出力電流を検出する蓄電池電流検出部を更に備える。このように、蓄電池電流検出部を備えることにより、各蓄電池の電圧を揃えておくことができ、そのため各直流電源ストリング力も片寄ることなく同量の電流を取り出すことができ、電力変換装置は電力供給システム力も最大電力を要求することが可能となる。また、 DCZAC電力変換装置の電力要求また蓄電池の電流を検出して制御するだけであるので、極めて簡単な制御回路によって、本発明の目的とする制御を実現することができる。

また、本発明の電力供給システムは、実施例において、前記蓄電池制御部は、前記 DCZAC電力変換装置が出力する前、所定時刻または一定間隔ごと、または蓄電池電圧が所定電圧に達したとき、前記各蓄電池電圧がほぼ等しくなるように制御することが好ましい。このように制御することにより、電力供給システムが電力出力するときは、各蓄電池の出力がほぼ等しくなつているので、各蓄電池の合計電力を給電することができる。

また本発明の電力供給システムは、実施例において、前記直流電源が太陽電池または燃料電池などであることが好ましい。これにより、太陽電池または燃料電池の発電出力を有効に利用することができる。また同様に、発電機、風力発電機などの交流電源を変換することによって得られる直流電源も利用可能になる。

また本発明の電力供給システムは、実施例において、前記各直流電源ストリングは、それぞれ逆流防止ダイオードを介して接続することが好ましい。これにより各直流電源ストリングに備えられた蓄電池の過充電を簡単な回路で防止することができる。

[0137] また本発明は、別の観点によれば、電力供給システムの制御方法であって、電力供給システムは、直流電源と蓄電池を有する複数の直流電源ストリングと、前記複数の直流電源ストリングの直流出力を交流出力に変換する DCZAC電力変換装置を備え、前記各蓄電池の電圧をほぼ等しくなるように制御する第 1の工程と、前記 DC ZAC電力変換装置から電力出力する第 2の工程を有する。これにより、各蓄電池の合計電力を得ることができる。

また、本発明の電力供給システムの制御方法は、更に、前記直流電源の出力が異なるとき、各蓄電池が、最も低い直流電源出力量に揃えて充電し、残りの直流電源出力量を電力変換装置へ出力する第 3の工程を有する。即ち、第 3の工程は、 n+ 1の直流電源ストリングが接続されており、前記各直流電源の出力が異なるとき、前記直流電源のうち、最小の電流を Ia、残りの直流電源の電流を II、 12、 · · ·Ιηとすると、（II -Ia) + (I2-Ia) + · · · (In— la)以上の出力電力を前記 DCZAC電力変換装置は常に要求するように制御する。

これにより、太陽電池または燃料電池などの直流電源より発電出力を得て、各蓄電池への充電量を揃えることができる。

[0138] また、本発明の電力供給システムの制御方法は、前記第 1の工程において、前記各蓄電池の電圧をほぼ等しくする場合に、前記電力変換装置の出力電力を徐々に増加させることが好ましい。このように制御する場合は、小さい電流を流すことにより、蓄電池電圧を同じにすることができる。

また、本発明の電力供給システムの制御方法は、前記第 1の工程において、前記各蓄電池の電圧をほぼ等しくする場合に、前記各蓄電池が全て同じ電流を出力して V、るかどうかチェックすることが好まし、。

[0139] (第 4の実施形態一 1)

第 4の実施形態一 1は、電力供給システム力各蓄電池の合計電力が得られるようにし、またある 1つの蓄電池が片寄って使用されないようにする電力供給システムである。

本発明の第 4の実施形態の電力供給システムは、図 24に示すように、直流電源 71 aと蓄電池 72aを並列に接続して直流電源ストリング 8 laを構成し、このような直流電源ストリングを複数並列に DCZAC電力変換装置 82に接続する。図 24は、 3つの直流電源ストリング 81を DCZAC電力変換装置 82に接続した場合を示す力直流電源ストリングの数は限定がなぐ 2つでもよく、 3つ以上でもかまわない。図 24において、各部分が複数あることをアルファベットの添字で示す。

DCZAC電力変換装置 82は系統連係 83に接続され、第 4の実施形態の電力供給システムは、出力電力を系統連係 83に売電する。あるいは図示しないが、負荷に給電してもよい。上記電力変換装置 82に蓄電池制御部 84が接続され、以下に説明するように電力変換装置 82を制御する。

[0140] なお、上記直流電源 71と蓄電池 72の接続点 Sより直流電源側に逆流防止ダイォード 73を接続する。また各直流電源ストリングの接続点 Tと接続点 Sの間に逆流防止ダイオード 74を接続する。ダイオード 73は直流電源 71に流れ込む電流を防止し、ダィオード 74は各直流電源ストリング間の電力のやり取りを防止する。また蓄電池 72の出力側に蓄電池の安全を確保するための手段、例えば蓄電池の安全範囲での電流を許容する電流ヒューズまたはブレーカ 75を接続する。

[0141] ここで、上記直流電源 71は、例えば太陽電池または燃料電池などより得られる直流電源であるが、風力発電または発電機より得た電力を直流電力に変換して得られる直流電源であってもよ、。この第 4の実施形態では太陽電池であるとして説明する。また系統連係 83は、本発明の電力供給システムの動作により生じた電力を吸収する部分として示したものであり、出力電力を吸収できるのであれば、蓄電池であってもよい。蓄電池に充電した電力は、後に負荷に供給するとよい。

また直流電源ストリングに備えられる蓄電池 72は、鉛電池、リチウムイオン電池、二ッケル電池など多くの種類の蓄電池が使用可能であり、この実施形態ではリチウムィオン電池であるとして説明する。また蓄電池は、電気二重層キャパシタまたは超電導電力貯蔵装置によって代替することも可能である。

図 24は、蓄電池 72と接続点 Sの間にスィッチを備えていないが、第 1の実施形態のようにスィッチを備え、第 1の実施形態のように制御してもよ!/、。

[0142] また第 4の実施形態一 1の電力供給システムは、一般家庭の家屋に搭載される小規模電力供給システムであってもよぐまた共同住宅、工場や公共施設などの屋根に搭載される中規模あるいは大規模電力供給システムであってもよいが、本発明の電力供給システムは、複数の直流電源ストリングであることが必要である。従って、太陽電池は、少なくとも 2つの領域に分割し、その分割された領域毎に蓄電池を備えて、複数の直流電源ストリングを構成する。太陽電池は、複数の太陽電池セルまたは太陽電池セル群を直列に接続して構成される。 [0143] 第 4の実施形態における太陽電池の種類としては、第 1乃至第 3の実施形態の太陽電池モジュールと同じである。また第 4の実施形態一 1における蓄電池は、第 1乃至第 3の実施形態の蓄電池モジュールと同じである。

[0144] 以下には、第 4の実施形態一 1では、蓄電池の出力電流値は、システムの安全上、 5A以下に抑える必要があり、各太陽電池の定格出力は 300W、蓄電池電圧の使用領域は 40V〜60Vであるとして説明する力これらの数値は説明のための例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。また以下の説明において、説明を分かりやすくするために各蓄電池の電流値、電圧値を示すが、第 4の実施形態一 1ではこれらの電流値、電圧値は検知する必要はなぐ従って電流センサーや電圧センサーを備える必要はない。

[0145] 図 24に示す回路において、今、蓄電池 72a、 72b, 72cの電圧は共に 40Vで揃つていた。その後、太陽電池 71a、 71b、 71cが太陽光発電して各蓄電池を充電した。しかし、例えば太陽電池 71aは雲の陰に隠れて発電出力が低下した。また太陽電池 71cは陰に隠れて、全く発電しなかった。その結果、蓄電池 72aは 50V、蓄電池 72b は 45V、蓄電池 72cは 40Vになり、各蓄電池の電圧はばらつきを生じた。各蓄電池の電圧がばらつきを生じる原因は、日射量のばらつきだけでなぐ各太陽電池の設置の向き、各太陽電池の面積、各太陽電池の発電性能、各蓄電池の充電特性によつても生じる。

このように、各蓄電池の電圧がばらついた状態で、電力変換装置 82が電力要求すると、電圧の高い蓄電池から出力される。本システムでは、各蓄電池電圧、蓄電池電流を監視していないため、一つのストリングから 5Aすべて出力される最悪のケース（各蓄電池電圧が大きくばらつ、て、る）を想定して、絶対に 5A以上要求しな、ようにする。また、本システムにおいては、電流が大きいほど電圧のバラツキを早く直すことができるため、 5Aとすることが好ましい。この場合は、蓄電池 72aが最も高い電圧であるので、蓄電池 72aから出力される。その他の蓄電池 72b、 72cは，蓄電池 72aよりも電圧が十分に低!、ため出力に寄与することができな、。そのため電力供給システムは蓄電池 72aの許容電流範囲しか電力供給できない。

[0146] 上記した各蓄電池電圧のバラツキを解消するため、第 4の実施形態 1の電力供給システムは、蓄電池制御部 84が電力変換装置 82より 5A出力するよう要求した。蓄電池 72aは他の蓄電池 72b、 72cより電圧が高いので、蓄電池 72aから電流が流れる。このとき、蓄電池 72aの内部抵抗が 1 Ωであるとすると、蓄電池 72aの電圧は内部抵抗の分だけ電圧低下して実質的には 45Vになる。そのため見かけ上、蓄電池 72b の電圧と等しくなる。その後、放電が進むに従って、蓄電池 72bからも出力されるようになる。もちろん、しばらくの間蓄電池 72aの方が放電電流は大きいので、蓄電池 72 bよりも蓄電池 72aの方が多く放電され、電圧の下がり方も早い。その後、接続点丁の電圧が 40Vに低下し、蓄電池 72cからも放電が開始される。接続点 Tの電圧力 OV になった瞬間の蓄電池 72aの放電電流は 3Aで、蓄電池 72bの放電電流は 2Aであつた。放電による分極がなかったときの蓄電池 72aの電圧はそれぞれ 43V、 42Vで、この時点で二つ蓄電池の電圧差が 5Vから IVに減少していた。

[0147] 同様に、接続点 T力 OVになってからも電力変換装置 82が 5A要求し続けると、蓄電池間の電圧が揃うように動作し、この動作が継続された結果、接続点 Tが 37Vになつたとき、各蓄電池から 1.7Aずつ放電され、電圧が完全にそろった。最初に制御部 84が電力変換装置 82より 5A出力するように要求して力もちようど 1時間経過していた。

本システムでは、電力変換装置 82からの電力要求を 1ストリングの耐電流で定期的に行うことにより、各蓄電池電圧、蓄電池電流を監視せずに安全に早く各蓄電池電圧を揃えることが可能である。

ここで、各蓄電池の電圧を接続点 Tの電圧で説明する理由は、太陽電池は屋根または屋上に設置され、蓄電池は屋内等に設置されるので、太陽電池と蓄電池の間は接続線により接続され、そのため接続線による抵抗分だけ電圧低下するためである。

[0148] 以上のようにして、 3つの蓄電池の電圧を揃えることができる。この間、電力変換装置 82は出力電力を要求するだけであり、また蓄電池制御部 84は電力変換装置 82 に出力要求を命令するだけであり、各蓄電池が出力することにより、自ずと電圧が揃つてくるので、その他の特別な制御は必要がない。この場合の所定の電流とは、各ス

ヽ電流しか電力変換装置が要求しなヽ電流であり、第 4の実施形態一 1では 5Aとしたが、それ以下なら何 Aでも力まわない。この動作の間に電力変換装置 82が要求した電力は系統連係に出力して売電することができるので、蓄電池に蓄電した電力を無駄にしない。また売電する代わりに、系統連係に代えて蓄電池を備え、その蓄電池に蓄電することにより、本発明の電力供給システムの一部として電力供給に使用してもよい。

以上のようにして、 3つの蓄電池の電圧が揃った後、系統連係に売電するとき、または負荷力も要求があつたとき、制御部が電力変換装置 82に、各直流電源ストリングの安全上抑えられている最大電流、例えば各直流電源ストリングから 5Aずつ、合計最大電流 15Aを出力させても、安全に出力を得ることができる。

[0149] この第 4の実施形態 1の電力供給システムは、直流電源が太陽電池である場合、その日の日没後または夕方のように所定時刻になったとき、一定時間動作させることにより、各蓄電池の電圧を揃えることができる。または本発明の電力供給システムが電力出力する前に、各蓄電池の電圧を揃えるように制御してもよい。あるいは、制御部にタイマーを備え、所定時間間隔、例えば 3時間毎のように一定時間が経過すると、太陽電池の発電出力が各直流電源ストリングで異なり、そのため蓄電池の電圧が不揃いになると予測して、上記動作を実施してもよい。実際にシステムの電圧のバラつきがどれくらいの頻度で起こるのかを把握しておくと、どの程度定期的に、どのくら V、の時間上記の制御を行えばょ、か目処が立てられるため、より好まし、。

この第 4の実施形態 1において、太陽電池が発電することにより蓄電池を充電し、また太陽電池の発電出力を電力変換装置を経て、系統連係または負荷に電力供給することができるが、それらについては、第 4の実施形態 2及び第 4の実施形態 3 で説明する。

[0150] (第 4の実施形態 2)

図 25は、第 4の実施形態 2の電力供給システムを示す。第 4の実施形態 2は、各蓄電池の充電または放電電流を検出する電流センサー 76a、 76b、 76cを備え、その検出出力を電流検出部 85で監視し、その結果を蓄電池制御部 84に送る点、および各直流電源ストリングの接続点 Tの電圧を検出する電圧センサー 77を備え、その検出出力を電圧検出部 86で監視し、その結果を蓄電池制御部 84に送る点が図 2 4と異なる構成部分である。その他は図 24に示した第 4の実施形態— 1と同じである。なお、図 25は、図面を繁雑にしないため蓄電池 72の出力側に蓄電池の安全を確保する電流ヒューズまたはブレ一力 75を示していないが、図 24と同様に接続しているものとする。また、蓄電池の出力電流値は、システムの安全上、 10A以下に抑える必要がある。

[0151] 図 25に示す回路において、今、蓄電池 72a、 72b, 72cの電圧は共に 50Vで揃つていた。第 4の実施形態 2でも厳密には接続点 Tで各直流電源ストリングの蓄電池電圧を測定するが、便宜的に各蓄電池電圧で説明する。その後、太陽電池 71a、 71 b、 71cが各蓄電池 72a、 72b, 72cを充電した力例えば太陽電池 71bおよび 71c の発電出力が低下し、その結果、蓄電池 72aは 60V、蓄電池 72bは 55V、蓄電池 7 2cは 50Vになり、各蓄電池の電圧はばらつきを生じた。あるいは各太陽電池、各蓄電池の性能の個体差によってばらつきを生じた。接続点 Tの電圧は、最も高い蓄電池電圧を検出するので、この時点では 60Vを検出する。

蓄電池の使用領域は 40V〜60Vであるので、制御部 84は接続点 Tの電圧が 60V であることを検出すると、電力変換装置 82に 2Aの電力要求を命令する。または前記電力変換装置が出力する前、所定時刻または一定間隔ごとに、制御部が電力変換装置 82に 2Aの電力要求を命令する。

[0152] すると、蓄電池 72aから電流が流れる力蓄電池 72aの内部抵抗が 1 Ωであるので、その分の電圧降下が生じて実質的には 58Vになる。そのため、蓄電池 72b、 72cの電圧より高ぐ蓄電池 72aだけが出力する。そこで、制御部 84は電力変換装置 82の電力要求量を増やし、蓄電池 72aの電圧が蓄電池 72bの電圧に等しくなるようにする。さらに、制御部 84は電力変換装置 82の電力要求量を増やし、蓄電池 72b、 72cの電圧が蓄電池 72aの電圧に等しくなるようにする。 3つの蓄電池 72a、 72b, 72cの電圧が見た目上同じになったとき、 3つの蓄電池 72a、 72b、 72cから電流を出力することがでさる。

以上のようにして、 3つの蓄電池の電圧を揃えることができるので、つぎに電力変換装置 82の出力電力を減らす。そして、 3つの蓄電池の電流が同じになると、制御部 8 4は電力変換装置 82の動作を停止させ、次に電力供給システムは出力電力の要求力 Sあるまで待機する。 [0153] 以上の説明を図 26に示すフローチャートにより、詳細に説明する。すなわち、電力供給システムにおいて、 n+ 1の直流電源ストリングが接続されており、直流電源の出力が異なるとき、直流電源のうち、最小の電流を Ia、残りの電流を II、 12、 · · ·Ιηとすると、（II— Ia) + (I2— Ia) + · · · (In— la)以上の電力量を電力変換装置は常に要求するように制御する第 3の工程を有する。この第 3の工程は必要に応じて備えるとよ、。

[0154] 制御部 12は、 3つの蓄電池 72a、 72b, 72cのどれかが 60Vになったことを検出したとき（つまり、接続点 Tの電圧が 60Vを検出したとき）、または 3つの蓄電池 72a、 72 b、 72cの出力電流が所定値以上に不揃いなつたとき、または所定時刻になったとき、または電力供給システムが電力出力する前、または所定時間間隔になったとき、まず、各蓄電池より流れる電流 II、 12、 13を検出する。検出した最大の電流を Imax、最小の電流を Iminとし、 Imaxが 10A以上かどうかを判断する（ステップ Sl)。もし、 Ima Xが 10A以上だった場合、電力変換装置の要求電力を減らし (ステップ S 2)、またステツプ S1に戻る。 Imaxが 10A以内だった場合、ステップ S3に進む。

[0155] 次に、 Iminが出力している力判断する（ステップ S3)。もし、 Iminが出力している場合、電力変換装置 82の要求電力を減らし (ステップ S4)、またステップ S3に戻る。もし、 Iminが出力していない場合、ステップ S 5に進む。

次に、電流 II、 12、 13が同じかどうかチェックする（ステップ S5)。ここで、正確に II =12=13になることは困難であるので、 Imaxと Iminの差が 10%以内とするなどの範囲を設けることが好ましい。 II =12=13 (この値はほぼゼロとなる）であれば、このフロ一を終了する。もし II =12=13を満たしてなければ、電力変換装置の要求電力を増やし (ステップ S 6)、ステップ S 1に戻る。

[0156] この第 4の実施形態 2では、三つの蓄電池電流のいずれかがゼロに近くて放電する状態で電力変換装置 82を制御していたが、太陽電池力もの発電出力が加わる場合には、さらに合成出力を検出する検出部を設け、各ストリングの合成出力を監視して、最小の合成出力がゼロに近い状態で制御するとよい。すなわち、ステップ S3の判定基準を Iminではなぐ合成出力の最小値をゼロに近い値にする。これにより、蓄電池の電力使用量を最小限に抑え、最速で各蓄電池の電圧を揃えることが可能となる。なぜなら、そのストリングから出力された時点で、そのストリング電圧は、接続点 T と見た目上同じ電圧になっていると言えるからである。このように、所定の電流とは、 I minがゼロではなくゼロ付近で運転する電流、もしくは、 Imaxを許容電流付近で運転する電流であることを意味する。

[0157] 以上に説明した各蓄電池の電圧と電流を時間経過と共に以下に説明する。

図 27は、各蓄電池の電圧と電流を時間経過とともに説明するためのブロック図であり、この図は説明を簡単にするため、直流電源ストリングを 2つにして示す。また、図 2 8に、電力変換装置からの電力の要求があった場合の各蓄電池の電圧と電流の変化を時間経過と共に示す。ここで、各太陽電池はある一定出力をしているものとする。初期の蓄電池電圧の高い方の蓄電池を 72a、低い方の蓄電池を 72bとする。電力変換装置が電力を要求すると、蓄電池電圧が高い方の蓄電池 72aからまず出力する。もし、蓄電池電圧の高い方の太陽電池出力 71aで、電力変換装置が要求する電力をまかないきれない場合は、電圧が低い方の蓄電池 72aからも放電される。太陽電池 71bと蓄電池 72bは、電力変換装置の電力要求量と、蓄電池 72aとの電圧の差に応じて、電力変換装置へ放電されるか蓄電池 72bに充電される力決まる。図 28 では、最初時間 T1までの領域 Aでは、太陽電池 71bの電力は蓄電池 72bへ充電されて、る。蓄電池 72bが充電されて!、ることを図 28では蓄電池 72bの電流が蓄電池電流の充電と放電の境界線 Hより、下にあることで示す。

[0158] 領域 Aでは、上記の状態が続いており、次に時間 T1から時間 T2までの領域 Bに入ると、見た目上蓄電池電圧がそろう。これは、分極により、蓄電池電圧が揃っているように見えている状態で、電力変換装置が電力要求をやめてしまうと、またばらついてしまう状態である。領域 Bにおいては、蓄電池 72aと蓄電池 72bの電流差が飽和状態にあり、たとえこれ以上電力変換装置力電力を要求しても、電流差は広がらない。しかし、依然電流差は存在し、電流差の分だけ二つの蓄電池の電圧差が小さくなつていき、最終的には二つの蓄電池の流れる電流が一緒かつ電圧も一緒である状態、時間 T2以降に示す領域 Cに達する。この領域 Cでは、本当に二つの蓄電池の電圧が揃っている状態になる。

[0159] つまり、各蓄電池にバラつきが存在する場合、状態が領域 Bに存在していれば、各電池のバラつきが最速で直って、る状態と言える。領域 Bに存在して、る条件として、電力変換装置が十分電力を要求していることが必要条件となる。電力変換装置が十分に電力を要求していない場合、蓄電池 72aの放電側への分極が少なぐ見た目上蓄電池電圧が揃わない。また、電圧のバラつきが大きいときに、電力変換装置の要求電力を大きくして無理やり見た目上の蓄電池電圧をそろえにいこうとすると、蓄電池 72aの放電電流が大きくなりすぎ、蓄電池が過電流になったり、配線が焼ききれたり、安全ヒューズが飛んだりと、システムの安全を確保できない状態になる。前記理由により、蓄電池の電圧を見た目上揃えることができない場合には、電力変換装置を、前記状態が生じない程度に最大限大きく要求するように制御する必要がある。

[0160] 以上に説明したように、第 4の実施形態一 2は、各蓄電池電圧のばらつきを最速で揃えることができる。し力も電力変換装置の電力要求量が小さいため、各蓄電池電圧を早く揃えることができ、かつ蓄電池の放電電力を小さくすることができる。この実施形態の説明では、電力変換装置の電力要求量を最小にする場合を説明していない力太陽電池の出力を測定して制御することにより、電力変換装置の電力要求量を最小にすることが可能である。

[0161] (第 4の実施形態一 3)

第 4の実施形態一 3を図 25を用いて説明する。この第 4の実施形態一 3では、蓄電池の電流を検出するセンサー 73a、 73b、 73cを用いて、太陽電池の発電量が異なる場合に、蓄電池の電圧のばらつきを未然に防ぎながら、蓄電池を最大限充電する方法を実現する。この第 4の実施形態一 3は、第 4の実施形態一 1および一 2に説明したように蓄電池電圧を揃えた後、電力供給システムにより電力供給が行われる。そして、更にこの第 4の実施形態一 3では、太陽電池の発電量が異なる場合に、蓄電池の電圧のばらつきを未然に防ぎながら、蓄電池を最大限充電する方法を以下のようにして実施する。

[0162] 図 29は、第 4の実施形態一 3のフローチャートを示し、太陽電池の発電量が異なつても、蓄電池電圧をばらつ力せずに充電することができる処理を説明するものである。また以下の説明において、説明を分力りやすくするために太陽電池の電流値示す力第 4の実施形態一 3ではこれらの電流値は検知する必要はなぐ従って電流センサーを備える必要はない。図 30は 3つの直流電源ストリングの太陽電池出力電流を示す。ストリング 1の太陽電池出力電流は 4A、ストリング 2、ストリング 3の太陽電池出力電流は 2Aである。今、第 4の実施形態一 1 2の処理のようにして、各蓄電池電圧が揃っているとすると、各ストリングの太陽電池の出力はすべて各蓄電池へ入力されることから、ストリング 1の蓄電池は、他のストリングの蓄電池に比べて 2A多く充電される。よって、このままでは蓄電池の充電状態に差がでてしまう。

[0163] 以上を基に、図 29のフローチャートで説明を行う。ステップ S 11では、今回は接続点 Tの電圧が満充電電圧であるかどうか判断するものとする。満充電であれば、このフローチャートは終了する。しかし満充電電圧でなければ、ステップ S 12で、 Xを算出し、その値を XIに代入する。 Xは、蓄電池 72a 72b, 72cの出力電流 II 12 13のうち最大値と最小値の差の値である。現在の XIは、最大電流は太陽電池 71aの出力電流 IIで 4A、最小電流は太陽電池 71b 71cの出力電流 12 13で 2Aであり、その差 XIは 2Aである。

次にステップ S13では、 X1 =X2を判定する。 X2は初期値として、ゼロが望ましい。現在 XIは 2Aで， X2はゼロのため、ステップ S15へ進み、電力変換装置の要求電力を増やす。 1A増やしたとすると、太陽電池出力の多いストリングから出力され、図 30 に示す出力 Aから Bの領域の電力が電力変換装置へ供給される。

次にステップ S 16では XIを X2に代入する。これにより、現在の XIのデータ（2A) 力 ¾2に格納される。

[0164] そして最初のステップ S 11に戻り、接続点 Tの電圧が満充電電圧であるかどうか判断する。満充電でなければステップ S12に移り、もう一度 Xを算出し、その値を XIに代入する。現在の XIは、最大電流は太陽電池 71aの出力電流 IIで 3A、最小電流は太陽電池 71b 71cの出力電流 12 13で 2Aであり、その差 XIは 1Aである。

次にステップ S13では、 X1 =X2を判定する。現在 XIは 1Aで， X2は 2Aのため、ステツプ S15へ進み、電力変換装置の要求電力を増やす。さらに 1A増やしたとすると、太陽電池出力の多いストリングから出力され、図 30に示す出力 A力も Cの領域の電力が電力変換装置へ供給される。

次にステップ S 16では XIを X2に代入する。これにより、現在の XIのデータ（1A) 力 ¾2に格納される。

[0165] そして最初のステップ SI 1に戻り、接続点 Tの電圧が満充電電圧であるかどうか判断する。満充電でなければステップ S12に移り、もう一度 Xを算出し、その値を XIに代入する。現在の XIは、最大電流は太陽電池 1A出力電流 IIで 2A、最小電流は太陽電池 2A、 3Aの出力電流 12、 13で 2Aであり、その差 XIはゼロである。

次にステップ S13では、 X1 =X2を判定する。現在 XIはゼロで X2は 1Aのため、ステツプ S15へ進み、電力変換装置の要求電力を増やす。さらに 1A増やしたとすると、現時点では、太陽電池出力の多力つたストリングからはすでに 2A出力されていることから、各ストリングとも太陽電池出力は C点（2A)であり、平等に 1/3Aずつ出力される。その結果、図 30に示す出力 Aから Dの領域の電力が電力変換装置へ供給される次にステップ S 16では XIを X2に代入する。これにより、現在の XIのデータ（1A) 力 ¾2に格納される。

[0166] そして最初のステップ S 11に戻り、接続点 Tの電圧が満充電電圧であるかどうか判断する。満充電でなければステップ S12に移り、もう一度 Xを算出し、その値を XIに代入する。現在の XIは、最大電流は I1=I2=I3=5/3Aで、その差 XIはゼロである。次にステップ S13では、 X1 =X2を判定する。現在 XIはゼロで X2もゼロのため、ステップ S14へ進み、電力変換装置の要求電力を減らす。

次にステップ S 16では XIを X2に代入する。これにより、現在の XIのデータ（1A)が X2に格納される。その後、ステップ S11に戻り、このフローチャートを繰り返す。

[0167] 前記説明は、理想状態での挙動を説明するものである力実際にはステップ S13 における X1 =X2を判定する場合に許容範囲を設定する必要がある。

本システムでは、基本的には蓄電池電圧がばらつかないように制御されるものであるが、瞬間的な日射変動などの要因で、実際には若干電圧がばらつく可能性がある。その際、 Xがゼロになるべき領域（図 30においては、 Cより下）においてでも、ゼロにならない。本発明で説明の範囲で電力変換装置の出力を維持していると、 Xはゼロに近づく方向へ推移する。しかし、この近づく速さの時間当たりの変化量は小さい。一方で、局所的な日射変動や、電力変換装置の出力変更に起因する電流の変化は比較的短い時間間隔で起こる。この差を利用して、 Xの値が変化したとき、局所的な日射変動や電力変換装置の出力変更などに起因する Xの変化か、各蓄電池の電圧バラツキによる Xの変化かを判定することが可能となる。

図 29のフローチャートにおいて、状態遷移を早くし、かつ、電力変換装置の要求電力の変化量を、蓄電池のばらつきによる Xの変化を無視できるほど大きく設定することによって、許容範囲の最適値を決定することが可能となる

蓄電池のバラツキにより変化する Xを、電力変換装置の出力調整によって変化する Xの 1Z5以下、好ましくは 1Z10以下、より好ましくは 1Z20になるように設定することが好ましい。もし 1/5以下と設定した場合、ステップ S13は、 20%の誤差範囲で X 1 =X2を判定すればよい

以上の処理により、太陽電池の出力がばらついていても、各蓄電池への充電電力を揃えることが可能であり、各蓄電池の電圧バラツキを抑えつつ、最大限充電することができる。一般的に言い換えると、例えば、 n+ 1の直流電源ストリングが接続されている場合において、各直流電源のうち、最小の電流を Ia、残りの直流電源の電流を II 、12、とすると、（Il— Ia) + (I2— Ia) + · · · (In— la)以上の電力量を電力変換装置が常に要求することにより、各蓄電池の電流値はすべて laに統一でき、蓄電池間の電圧バラつきを抑えつつ、最大限充電することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 直流電源に蓄電池を並列接続した直流電源ストリングと、

前記直流電源ストリングを電力系統または負荷に接続する DCZAC電力変換装置と、

前記直流電源と前記蓄電池の間に接続され、前記直流電源の出力電力または前記直流電源と前記蓄電池の合成出力電力を前記 DCZAC電力変換装置に切り替え供給するスィッチと

を備える電力供給システム。

[2] 前記直流電源は、太陽電池であり、直流電源ストリングは太陽電池ストリングである請求項 1に記載の電力供給システム。

[3] 前記蓄電池は、少なくとも前記太陽電池が 0. 3時間発電した出力電力を蓄電する充電容量を有する請求項 2に記載の電力供給システム。

[4] 前記蓄電池は、前記太陽電池が所定の温度で、所定の日射量を受光したときに出力される最大電力点電圧 (Vpmax)に対して、 60%以上 100%以下の電力を取り出すことが可能な電圧範囲に設定される請求項 2に記載の電力供給システム。

[5] 前記太陽電池は、時間監視部、電圧検出部または電流検出部を更に備え、前記スイッチは、前記時間監視部、前記電圧検出部または前記電流検出部のいずれかが所定の条件を満たした際に切り替えられる請求項 2に記載の電力供給システム。

[6] 前記所定の条件は、 i)前記電圧検出部の検出電圧あるいは前記電流検出部の検出電流が所定値以上になると出力開始 (スィッチ ON)、あるいは所定値以下になると出力停止 (スィッチ OFF)、ii)または前記時間監視部が所定時刻になると出力開始（スィッチ ON)、あるいは出力停止 (スィッチ OFF)、 iii)または前記電圧検出部の検出電圧あるいは前記電流検出部の検出電流が所定値以上で、前記時間監視部が所定時刻になると、出力開始 (スィッチ ON)あるいは出力停止 (スィッチ OFF)、 iv)または前記電圧検出部の検出電圧または前記電流検出部の検出電流が所定値以下で、前記時間監視部が所定時刻になると、出力開始 (スィッチ ON)あるいは出力停止（スィッチ OFF)である請求項 5に記載の電力供給システム。

[7] 太陽電池に蓄電池を並列接続した太陽電池ストリングと、前記太陽電池ストリングを電力系統または負荷に接続する DCZAC電力変換装置と、

前記蓄電池の状態を検出する電池状態検出部と、

前記 DCZAC電力変換装置の出力電力を検出する出力検出部と、

前記電池状態検出部により検出された前記蓄電池の状態と、前記出力検出部により検出された出力電力に基づいて前記 DCZAC電力変換装置を制御する出力制御部を備える電力供給システム。

[8] 前記電池状態検出部は、蓄電池の電圧、充電状態（SOC)、時間当たりの充電状態（SOC)の変化率を含むいずれ力 1つ以上を検出する請求項 7に記載の電力供給システム。

[9] 更に、データ記憶部または外部データを受信する通信部を備え、前記データ記憶部または通信部より、過去の日射データ、平均気温データ、天気予報などによる予測日射量または予測気温、太陽電池の温度データ、太陽電池の予測温度特性、蓄電池の劣化情報を含むいずれ力 1つ以上の情報を取得し、その情報に基づいて前記出力制御部は前記 DCZAC電力変換装置を制御する請求項 7に記載の電力供給システム。

[10] 前記蓄電池は複数の蓄電池を有し、前記電池状態検出部は、該電池状態検出部によって検出された蓄電池電圧の高い順に番号付けする電圧比較部と、前記電圧比較部によって番号付けられた高い順に蓄電池群を生成する蓄電池群生成部と、電力供給システムの起動時に、前記蓄電池群力許容される合計出力電力より DC ZAC電力変換装置の出力電力が小さくなるように、 DCZAC電力変換装置を制御する第 1の起動制御部を備える請求項 7に記載の電力供給システム。

[11] 前記蓄電池は複数の蓄電池を有し、前記電池状態検出部は、該電池状態検出部によって検出された蓄電池の充電状態（SOC)の大きい順に番号付けする SOC比較部と、前記 SOC比較部によって番号付けられた充電状態（SOC)の大きい順に S OC蓄電池群を生成する SOC蓄電池群生成部と、電力供給システムの起動時に、前記 SOC蓄電池群力許容される合計出力電力より DCZAC電力変換装置の出力電力が小さくなるように、 DCZAC電力変換装置を制御する第 2の起動制御部を備える請求項 7に記載の電力供給システム。

[12] 前記太陽電池ストリングは複数 (n個）の太陽電池ストリングを有し、前記蓄電池の内部抵抗を r、前記蓄電池の出力電流の絶対最大定格 Imaxからのマージンを Δ Imax 、前記 DCZAC電力変換装置の効率を 7?として、電力供給システムの起動時の各蓄電池を電圧の高い順番に SB1、 SB2、 · · ·、 SBnとし、各蓄電池の起電力を El、 E 2、 · · ·、 En、電流を II、 12、 · · ·、 In、としたとき、

(El -Ei) /r< A lmax

(El— r X Imax) X (lmax + I2max+ · · · +Ikmax) X η

の関係式になるように、出力電力を制御する請求項 7に記載の電力供給システム。

[13] 前記電力供給システムの起動時力定期的に各蓄電池の電圧をモニタして、前記 kが増加したとき、 kの増加に対応して、前記 DCZAC電力変換装置の出力許容値を増加させる請求項 12に記載の電力供給システム。

[14] 前記太陽電池ストリングは、前記各蓄電池に充電スィッチを備え、日照時に前記蓄電池の充電量が少な!/ヽ場合、前記充電スィッチをオンして前記直流電源を構成する太陽電池により前記蓄電池を充電する請求項 7に記載の電力供給システム。

[15] 前記直流電源ストリングと前記 DCZAC電力変換装置を備える電力供給装置を複数並列に電力系統または負荷に接続し、前記直流電源の出力電力に応じて前記 D

CZAC電力変換装置を制御する電力変換制御部を備える請求項 2に記載の電力供給システム。

[16] 前記蓄電部の蓄電量を検知する蓄電量検知手段を更に備え、前記蓄電量検知手段が検知した蓄電量に応じて、前記電力変換制御部は前記 DCZAC電力変換部を制御する請求項 15に記載の電力供給システム。

[17] 前記電力供給システムの出力電力を検知する出力電力検知手段を更に備え、前記出力電力検知手段が検知した出力電力に応じて、前記電力変換制御部は前記 D CZAC電力変換部を制御する請求項 15に記載の電力供給システム。

[18] 直流電源に蓄電池を並列接続した複数の直流電源ストリングと、

前記複数の直流電源ストリングを電力系統または負荷に接続する DCZAC電力変換装置と、

前記各蓄電池電圧がほぼ等しくなるように前記 DCZAC電力変換装置を制御する蓄電池制御部を備える電力供給システム。

[19] 前記各蓄電池の出力電流を検出する蓄電池電流検出部を更に備え、

前記蓄電池電流検出部により、前記蓄電池制御部は前記各蓄電池電圧がほぼ等しくなるように制御する請求項 18に記載の電力供給システム。

[20] 前記蓄電池制御部は、前記 DCZAC電力変換装置が電力出力する前、所定時刻または一定間隔ごと、または蓄電池電圧が所定電圧に達したとき、前記各蓄電池電圧がほぼ等しくなるように制御する請求項 18に記載の電力供給システム。

[21] 電力供給システムは、直流電源に蓄電池を並列接続した複数の直流電源ストリングと、前記複数の直流電源ストリングを電力系統または負荷に接続する DCZAC電力変換装置を備え、

前記各蓄電池の電圧をほぼ等しくなるように制御する第 1の工程と、

前記 DCZAC電力変換装置から電力出力する第 2の工程と

を有する電力供給システムの制御方法。

[22] 請求項 21に記載の給電システムの制御方法において、 n+ 1の直流電源ストリングが接続されており、前記各直流電源の出力が異なるとき、前記直流電源のうち、最小の電流を Ia、残りの直流電源の電流を II、 12、 · ' ·Ιηとすると、（II Ia) + (I2— Ia)+ · · • (In— la)以上の出力電力を前記 DCZAC電力変換装置は常に要求するように制御する第 3の工程を有する電力供給システム。