WO2011068156A1 - 蓄電システムおよび切替装置 - Google Patents

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WO2011068156A1
WO2011068156A1 PCT/JP2010/071565 JP2010071565W WO2011068156A1 WO 2011068156 A1 WO2011068156 A1 WO 2011068156A1 JP 2010071565 W JP2010071565 W JP 2010071565W WO 2011068156 A1 WO2011068156 A1 WO 2011068156A1
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WO
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power
storage unit
unit
switch
power supply
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Application number
PCT/JP2010/071565
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English (en)
French (fr)
Inventor
中島　武
山田　健
池部　早人
龍蔵 萩原
Original Assignee
三洋電機株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/443—Methods for charging or discharging in response to temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a storage system and a switching device, and more particularly, to a storage device and a switching device for switching connection of a storage unit connectable to a power generation system including a power generation module connected to an electric power system and generating power using natural energy.
  • a power generation module connected to an electric power system and generating power using natural energy.
  • the power generated by the solar cell can be supplied to the load, and surplus power can be reversely flowed to the power system.
  • the power of the storage battery can also be supplied to the load.
  • a power storage system is a power storage unit including a power storage unit capable of storing a power from an electric power system, which can be connected or released from an AC side bus connected to the power system.
  • a switch capable of switching between a first power supply path connecting the AC side bus bar and a predetermined load without interposing the storage unit, and a second power supply path connecting the AC side bus bar and the storage unit of the storage unit And a unit.
  • the switching device can switch or release the connection between the AC side bus bar connected to the power system and the power storage unit provided with the power storage unit capable of storing power from the power system.
  • a switching device comprising: a first power supply path connecting an AC side bus bar and a predetermined load without a storage unit; and a second power supply path connecting the AC side bus bar and a storage unit of the storage unit A switchable switching unit is provided.
  • the solar power generation system 1 includes a generated power output unit 2, an inverter 3, a changeover switch 5, a changeover switch 6, and a storage unit 7.
  • the inverter 3 is an example of the "power converter” of the present invention.
  • the bus 4 is an example of the "AC side bus” of the present invention.
  • the changeover switch 5 and the changeover switch 6 are examples of the “switching unit” and the “switching device” in the present invention, and are examples of the “first switch unit” and the “second switch unit” in the present invention, respectively.
  • the generated power output unit 2 includes a plurality (five in the first embodiment) of solar power generation modules 21 connected in series with each other.
  • the solar power generation module 21 can be configured using various solar cells such as a thin film silicon system, a crystalline silicon system, or a compound semiconductor system.
  • the solar power generation module 21 is an example of the “power generation module” in the present invention.
  • the inverter 3 converts direct current power output from the generated power output unit 2 into alternating current.
  • the generated power output unit 2 is interconnected with the power system 50 via the inverter 3.
  • the changeover switch 5 is connected to the bus 4 via the wiring 5a, and is connected to the specific load 60 via the wiring 5b.
  • the changeover switch 5 is connected to the changeover switch 6 via the wires 5c and 5d and the wires 6a and 6b.
  • the specific load 60 is an example of the “predetermined load” in the present invention.
  • the changeover switch 5 includes three changeover switches 51, 52 and 53 inside.
  • the changeover switches 51, 52 and 53 are in the first state of OFF, OFF and ON respectively (see FIG. 2), and the changeover switches 51, 52 and 53 are in the second state of ON, ON and OFF respectively (figure 3) can be switched.
  • the wiring 5a and the wiring 5b are connected via the switching switch 53 turned on, and the switching switch 52 turned off between the wiring 5a and the wiring 5c. And the wiring 5 d and the wiring 5 b are cut by the changeover switch 51 which is turned off.
  • the bus 4 and the specific load 60 are connected without passing through the storage unit 7.
  • the bus 4 (the power system 50 and the generated power output unit 2) and the storage unit 7 are electrically Has been separated. Therefore, when the changeover switch 5 is in the first state, power can be supplied to the specific load 60 from the bus 4 (the power system 50 and the generated power output unit 2).
  • the connection between the wiring 5a and the wiring 5b is disconnected by the changeover switch 53 which is turned off, and the connection between the wiring 5a and the wiring 5c is turned on.
  • the wiring 5 d and the wiring 5 b are connected via the changeover switch 51 which is turned on.
  • the changeover switch 5 and the changeover switch 6 are electrically connected.
  • the connection destination of the bus 4 (the power system 50 and the generated power output unit 2) is switched according to the switching of the changeover switch 6.
  • the changeover switch 5 is provided indoors (for example, near the switchboard 8 (see FIG. 1)). Further, the specific load 60 and the inverter 3 are also installed indoors.
  • the changeover switch 6 is connected to the AC-DC converter 72 via the wire 6 c and the wire 7 a of the storage unit 7. Further, the changeover switch 6 is connected to the inverter 74 a in the storage unit 7 via the line 6 d and the line 7 b of the storage unit 7. The changeover switch 6 is provided to switch between a third state connecting only the wiring 6a and the wiring 6b, and a fourth state connecting the wiring 6a and the wiring 6c and connecting the wiring 6b and the wiring 6d. ing.
  • the changeover switch 6 internally includes three changeover switches 61, 62 and 63.
  • the changeover switches 61, 62 and 63 are in the third state of off, off and on respectively (see FIG. 3), and the changeover switches 61, 62 and 63 are in the fourth state of on, on and off respectively (figure 4) is switched.
  • the wire 6a and the wire 6b are connected via the switch 63 turned on, and the wire 6a and the wire 6c are disconnected by the switch 62 turned off, and the wire 6d and the wire 6c are disconnected.
  • the connection with the wiring 6 b is disconnected by the switch 61 which is turned off. Since the electrical connection between the changeover switch 6 and the storage unit 7 is disconnected, the bus 4 (the power system 50 and the generated power output unit 2) and the storage unit 7 are electrically disconnected.
  • connection between the wiring 6a and the wiring 6b is disconnected by the switch 63 which is turned off, and the connection between the wiring 6a and the wiring 6c is connected via the switch 62 which is turned on.
  • the 6 d and the wiring 6 b are connected via the switch 61 turned on. Since changeover switch 6 and storage unit 7 are electrically connected, bus 4 (electric power system 50 and generated power output unit 2) and storage unit 7 are electrically connected via changeover switch 5 in the second state. It is connected.
  • the changeover switch 6 is installed near the place where the outdoor storage unit 7 is installed. When removing the storage unit 7, even if the user does not go indoors to operate the changeover switch 5, the changeover switch 6 is operated to energize the storage unit 7 (a state in which the storage unit 7 and the bus bar 4 are connected) It is possible to release
  • the changeover switch 5 and the changeover switch 6 can switch current paths independently of each other. By operating the indoor changeover switch 5 or the outdoor changeover switch 6, the bus 4 (the power system 50 and the generated power output unit 2) can be electrically disconnected from the storage unit 7.
  • the changeover switch 5 is switched to the first state, whereby the power system 50 and the generated power output to the specific load 60 via the current path passing through the wires 5a and 5b. Power is supplied directly (without the storage unit 7) from one or both of the units 2.
  • the current path (the current path via the wiring 5a, the switch 53, and the wiring 5b) when the changeover switch 5 shown in FIG. 2 is in the first state is an example of the "first power supply path" in the present invention. .
  • wires 5a, 5c, 6a, 6b, 5d and 5b are used even when the switch 5 and the switch 6 are set to the second state and the third state, respectively, with the storage unit 7 removed.
  • Power is supplied directly to the specific load 60 from one or both of the power system 50 and the generated power output unit 2 (without the use of the storage unit 7) through the current path that passes through.
  • the current path via the changeover switch 51 and the wiring 5 b is also an example of the “first power supply path” in the present invention.
  • the current path is an example of the “second power supply path” in the present invention.
  • power from power system 50 or generated power output unit 2 is supplied to storage unit 71 by switching the current path in storage unit 7 by switching the switch in storage unit 7. It is also possible to supply power to the specific load 60 without. Further, for example, when repairing the storage unit 7 or the like, the switch 5 is switched to the first state (see FIG. 2) indoors or the switch 6 is switched to the third state (see FIG. 3) outdoors. By switching, it is possible to remove the storage unit 7 in a state in which the electricity from the bus 4 side is not conducted to the storage unit 7.
  • storage unit 7 controls charging and discharging of storage unit 71 storing power from power system 50, AC-DC converter 72 converting power from alternating current to direct current, and storage unit 71.
  • Devices such as a charge / discharge control box 73, an inverter unit 74 for supplying power from the power storage unit 71 or the bus 4 to the specific load 60 side, a power storage unit 71, an AC-DC converter 72, and a charge / discharge control box 73 And a control box 75 for controlling the These devices are collectively stored in the inside of the housing 76, and can be handled as one unit.
  • the storage unit 7 is installed outdoors.
  • the storage unit 7 includes a wire 7 a for receiving power from the power system 50 and a wire 7 b for supplying power to the specific load 60.
  • the power of the power system 50 can be stored in the storage unit 71, and the stored power can be supplied to the specific load 60
  • a power generation system is configured.
  • a secondary battery for example, a lithium ion storage battery having low natural discharge and high charge / discharge efficiency is used.
  • Lithium ion storage batteries have a characteristic of absorbing heat during storage.
  • the charge / discharge control box 73 includes three switches 73a, 73b and 73c that can be switched on / off by the control box 75.
  • Switches 73 a and 73 b are connected in series in the charge path between AC-DC converter 72 and power storage unit 71.
  • a diode 73d for rectifying current in the direction from AC-DC converter 72 toward power storage unit 71 is provided on a bypass path provided in parallel with switch 73a.
  • Switch 73 c is provided on the discharge path between power storage unit 71 and inverter unit 74.
  • switch 73b When charging power storage unit 71 from power system 50, switch 73b is first turned on, and then switch 73a is turned on. Thereby, it is possible to prevent the backflow from power storage unit 71 to AC-DC converter 72, which occurs immediately after activation of AC-DC converter 72 and when the output voltage thereof is low, by diode 73d.
  • switch 73c When discharging from storage unit 71 to specific load 60 via inverter unit 74, switch 73c is turned on. Also, the switch 73a is turned off and then the switch 73b is turned off. Also in this case, it is possible to prevent the backflow from the storage unit 71 to the AC-DC converter 72 by the diode 73 d. When all of switches 73a, 73b and 73c are turned on, both charging and discharging of power storage unit 71 can be performed.
  • the inverter unit 74 includes an inverter 74 a as a DC-AC converter for supplying power of the storage unit 71 outputting DC power to the specific load 60 driven by AC power, and a switch capable of switching on / off. And 74b.
  • the switch 74 b is provided between the wire 7 a and the wire 7 b.
  • the switch 74b is normally on, and the inverter 74a turns off the switch 74b when power is supplied to the inverter 74a, preferably when power over a predetermined voltage is supplied to the inverter 74a. Is configured as.
  • a switch 77 capable of switching on / off is provided at a portion closer to the AC-DC converter 72 than the contact point with the switch 74b. .
  • the switch 77 is configured to be switched on / off in accordance with the temperature of a temperature sensor 75a provided in the control box 75. That is, when the temperature of the temperature sensor 75a is lower than a predetermined temperature (for example, about 70 degrees), the switch 77 is turned on, and the power from the bus 4 side is supplied to the AC-DC converter 72. Further, when the temperature of the temperature sensor 75a exceeds a predetermined temperature, the switch 77 is turned off, and the electrical connection between the bus 4 side and the AC-DC converter 72 is cut off. The on / off of the switch 77 is controlled by the control box 75.
  • the power of the control box 75 is taken from the wiring between the switch 77 and the AC-DC converter 72. For this reason, when the switch 77 is turned off, the driving of the control box 75 is automatically stopped by the absence of the power supply. Also, when the control box 75 is stopped, the output from the AC-DC converter 72 is turned off (the power supply to the AC-DC converter 72 is also cut off), and the switches 73a and 73c are turned off. By turning off the switch 73c, power supply to the inverter 74a is cut off. Since the power supply to the inverter 74a is cut off, the switch 74b is turned on. By turning on the switch 74b, when the changeover switch 5 and the changeover switch 6 are in the second state and the fourth state, respectively (see FIG. 4), through the current path via the wire 7a, the switch 74b and the wire 7b. Power from the bus 4 side can be supplied to the specific load 60 without passing through the storage unit 71.
  • the switch 74 b and the switch 77 are turned off and on, respectively.
  • an abnormal heating state for example, the temperature inside the control box 75 is about 70 ° C. or more
  • the switch 74 b and the switch 77 are turned on and off, respectively.
  • the AC-DC converter 72 serving as a heat generation source, the power storage unit 71, the inverter 74a, and the control box 75 are maintained while maintaining the power supply from the bus 4 side to the specific load 60. It is possible to stop.
  • a temperature sensor 78 and an exhaust fan 79 are further provided inside the housing 76.
  • a predetermined temperature about 40 ° C.
  • Control box 75 controls the output of AC-DC converter 72 and charge / discharge control box 73 based on the charge amount of power storage unit 71, the detection result of temperature sensor 75a, and the current time (whether it is a midnight time zone or not). It has a function of controlling on / off of the switches 73a to 73c, the switch 74b of the inverter unit 74, the switch 77, and the like. Specifically, based on the detection result of the temperature sensor 75a, the control box 75 determines that the temperature inside the housing 76 is higher than a predetermined temperature (for example, the temperature inside the control box 75 is about 70.degree. C.). When it is determined, it is determined that the abnormal heat generation state is present, and the switch 77 is turned off.
  • a predetermined temperature for example, the temperature inside the control box 75 is about 70.degree. C.
  • each switch such as the charge / discharge control box 73, the AC-DC converter 72, and the switch 74b of the inverter unit 74 is controlled based on a predetermined program. .
  • control box 75 charges power storage unit 71 from power system 50, and when it is necessary to supply power to specific load 60, specific load 60 from specific charge 60 does not matter day or night.
  • Control each switch to supply power to the A current path when power is supplied from the bus 4 side to the storage unit 71 to charge the storage unit 71 is a path passing through the wiring 7a, the switch 77, the AC-DC converter 72, the switch 73a and the switch 73b.
  • a current path when the storage unit 71 discharges and supplies power to the specific load 60 is a path passing through the switch 73c, the inverter 74a, and the wiring 7b.
  • the path passing through the switch 73c, the inverter 74a and the wiring 7b is an example of the “third power supply path” in the present invention.
  • Control box 75 controls the discharge of power storage unit 71 so that the capacity of power storage unit 71 does not fall below a predetermined threshold (for example, 50% of the fully charged state) even when power storage unit 71 is discharged during normal operation. Do.
  • control box 75 determines that the capacity of power storage unit 71 has become equal to or less than the threshold value, control box 75 stops supplying power from power storage unit 71 to specific load 60 and causes power to be directly supplied to specific load 60 from bus 4. Switch each switch to supply. Specifically, the switch 73 c of the charge and discharge control box 73 is turned off, and the switch 74 b of the inverter unit 74 is turned on. At this time, the output of the AC-DC converter 72 is turned off, and power charging in the daytime time zone is not performed.
  • a predetermined threshold for example, 50% of the fully charged state
  • the control box 75 is stopped because the supply of power from the power system 50 is stopped. Also, the switch 77 and the switches 73a and 73b are turned off. As a result, since the power is not supplied to the AC-DC converter 72, the driving of the AC-DC converter 72 is also stopped. In addition, the voltage line signal of the wiring 7a is input to the switch 73c, and when there is a power failure, it is detected that no voltage is applied to the wiring 7a, and the switch 73c is configured to be turned on. . Further, inverter 74 a is configured to operate by power supply from power storage unit 71.
  • the discharge is controlled so that the remaining capacity of power storage unit 71 does not fall below a predetermined threshold (for example, 50%) during normal operation.
  • a predetermined threshold for example, 50%
  • the power storage unit 71 always stores power larger than the threshold (50% of the fully charged state).
  • control box 75 charges and discharges the control box so that the storage amount of power storage unit 71 falls below a predetermined threshold (50% of the fully charged state).
  • the storage unit 7 can be connected to or released from the bus 4, and between the bus 4 and the storage unit 7, from the bus 4 to the storage unit Switch 5 and switch 6 capable of switching between a power supply path for supplying power to specific load 60 without passing through 7 and a power supply path capable of supplying power from bus 4 to power storage unit 71 of power storage unit 7
  • the power can be supplied to the specific load 60 without passing through the storage unit 7 simply by operating the changeover switch 5 and the changeover switch 6 connected between the bus 4 and the storage unit 7. It is possible to switch between a power supply path to be supplied and a power supply path to which power is supplied to power storage unit 71.
  • electrical disconnection and connection between storage unit 7 and bus 4 can be easily performed, so that storage unit 7 (storage unit 71) can be easily repaired or maintained.
  • the changeover switch 5 and the changeover switch 6 are switched to the power supply path shown in FIG.
  • power is supplied from the bus 4 to the specific load 60 without passing through the storage unit 7.
  • the power is supplied to the specific load 60 without passing through the storage unit 7, and the power supply path It is possible to switch between the power supply path supplied to the storage unit 71 and the power supply path.
  • the user can freely use the specific load 60 without passing through the storage unit 7 according to the status of the system (for example, the situation where the storage unit 7 is not connected to the bus 4). Can be switched between the power supply path supplied to the power supply path and the power supply path supplied to the power storage unit 71.
  • the storage unit 7 is configured to be connectable to the bus bar 4 in the state of being installed outdoors, and by providing the changeover switch 5 indoors, the user does not go outdoors. Even by operating the changeover switch 5 indoors, the power supply destination can be switched to either the storage unit 7 or the specific load 60.
  • the storage unit 7 is configured to be connectable to the bus bar 4 in the state of being installed outdoors, and the switch 6 is provided in the vicinity of the storage unit 7 outdoors.
  • the user can switch the power supply destination to either the storage unit 7 or the specific load 60 by operating the changeover switch 6 provided in the vicinity of the storage unit 7.
  • the changeover switch 6 provided in the vicinity of the storage unit 7.
  • storage unit 7 receives power from bus 4 Is stored in the storage unit 71, and the power stored in the storage unit 71 can be supplied to the specific load 60.
  • the power can be supplied from the bus 4 to the specific load 60 in a state where the power is switched to the power supply path where the power is supplied to the specific load 60 without passing through the storage unit 7 by configuring in this way.
  • the power can be supplied to the specific load 60.
  • power can be supplied to the specific load 60 regardless of the switching state of the changeover switch 5 and the changeover switch 6.
  • the capacity of the storage unit 71 is 7.85 kWh
  • the output of the AC-DC converter 72 is 1.5 kW
  • the storage unit 71 is charged from a state of zero storage to a fully charged state
  • midnight power It is designed to spend more than half of the time zone (for example, 8 hours from 23 o'clock to 7 o'clock) to charge.
  • the charging time is 5 hours or more in the simple calculation.
  • the actual charging time becomes longer.
  • the capacity of the power storage unit 71 is also required to be about 3 kWh or more.
  • control is performed to stop discharging at 50% of the capacity of the power storage unit 71, and to continue driving the specific load 60 at the time of a 5-hour blackout with 50% capacity of full charge.
  • a capacity of about 6 kWh or more is required.
  • the value of 7.85 kWh is a value determined with a margin at 6 kWh.
  • the power stored in the storage unit 71 is designed not to be used for discharging in a short time, but to be output over a long time. If the stored power is discharged in a short time during the daytime zone, it is difficult to reduce the daytime generation capacity.
  • the specific load 60 has power consumption such that the daily power consumption is smaller than the storage capacity, and the storage power of the storage unit 71 can provide more than five hours of driving, for example.
  • the rated power of the inverter 74a is 1 kW
  • the power consumption of the specific load 60 is about 1 kW at maximum.
  • a power generation system (a solar power generation system 100) according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the power generated by the solar power generation module 21a can be directly supplied to the power storage unit 71.
  • the generated power output unit 101 includes a plurality of solar power generation modules 21a connected to one another and a switching circuit unit 101a.
  • switching circuit unit 101 a When connecting generated power output unit 101 to inverter 3 side, switching circuit unit 101 a electrically disconnects between generated power output unit 101 and power storage unit 71, and generates power output unit 101 as power storage unit 71.
  • the connection between the generated power output unit 101 and the inverter 3 is electrically disconnected.
  • the switching circuit unit 101a connects the five solar power generation modules 21a to each other in series, and the five solar power generation modules 21a are connected in series. It is possible to switch to the series connection state.
  • the switching circuit unit 101a when connecting the generated power output unit 101 to the storage unit 71 side, connects the five solar power generation modules 21a with one another such that the five solar power generation modules 21a are connected in parallel. It is possible to switch to the parallel connection state.
  • a control unit 102 capable of communicating with the control box 75 of the storage unit 7 is provided.
  • Control unit 102 transmits a control command to control box 75 of power storage unit 7 based on the power generation amount of generated power output unit 101, the charge amount of power storage unit 71, the operating condition of inverter 3, and preset setting information.
  • the control box 75 has a function of receiving information related to the storage unit 7 such as the storage amount of the storage unit 71.
  • control unit 102 controls switching circuit unit 101a of generated power output unit 101 based on the amount of power generation of generated power output unit 101, the amount of charge of power storage unit 71, the operating condition of inverter 3, and preset setting information. It has a function to control the Specifically, control unit 102 determines whether the system is in normal operation or in emergency based on the charge amount of power storage unit 71, the operating condition of inverter 3, setting information set in advance, and the like. .
  • control unit 102 determines that the normal operation is being performed, the control unit 102 switches the connection state of the photovoltaic power generation module 21a to a series connection state and switches the connection destination of the generated power output unit 101 to the inverter 3 side.
  • the circuit unit 101a is controlled. During normal operation, the output power of the generated power output unit 101 is consumed in the specific load 60 or the like, and the surplus power is reversely flowed to the power system 50.
  • control unit 102 determines that it is an emergency, it switches the connection state of the photovoltaic power generation module 21a to the parallel connection state and switches the connection destination of the generated power output unit 101 to the power storage unit 71 side.
  • the circuit unit 101a is controlled.
  • the output power of the generated power output unit 101 is supplied to the storage unit 71, and the specific load 60 is driven by the charge power of the storage unit 71 and the output power of the generated power output unit 101.
  • the control unit 102 generates the solar power generation module 21 a based on the detection results of the current detection unit 103 provided on the generated power output unit 101 side of the inverter 3 and the current detection unit 104 provided on the power system 50 side of the inverter 3. It is possible to detect the amount of power generation, the amount of reverse flow power (the amount of power sale), and the amount of power consumed by the specific load 60. In addition, the control unit 102 controls the amount of power generation of the solar power generation module 21a, the amount of reverse flow power (amount of sale), the amount of power consumption in the specific load 60, the state of the storage unit 71 (such as charge amount, temperature state), and other solar The information of the photovoltaic system 100 is configured to be transmitted to the external server 150 via the Internet.
  • External server 150 is, for example, a server of a maintenance company of solar power generation system 100.
  • the maintenance company can grasp the status of the solar power generation system 100 as needed.
  • the external server 150 can be accessed from the user's PC (personal computer) 160 or the like via the Internet, and the user can check the state of the solar power generation system 100 using the PC 160. is there.
  • the remaining structure of the second embodiment is similar to that of the aforementioned first embodiment.
  • the specific load 60 can be driven for a longer time.
  • the present invention is not limited thereto, but a power generation module that generates power using other DC power generation devices or other natural energy such as wind power generation devices as power generation modules. May be used.
  • a lithium ion storage battery is used as power storage unit 71
  • the present invention is not limited to this, and other secondary batteries may be used.
  • storage batteries such as a nickel hydride storage battery and a lead storage battery.
  • capacitor instead of a storage battery as an example of "the electrical storage part" of this invention.
  • the apparatus driven by alternating current power supply was shown as an example of the specific load 60, you may use the apparatus driven by DC power supply.
  • a DC-DC converter for performing voltage conversion between direct current and direct current is used between the storage unit 71 and the specific load 60.
  • power storage unit 71 and specific load 60 are directly connected.
  • a DC load and an AC load may be mixed.
  • the present invention is not limited thereto, and the temperature sensor 78 and the exhaust fan 79 may be omitted.
  • the present invention is not limited to this. It may be possible to retrofit the bus bar 4 with a unit in which at least one of and 6 and the storage unit 7 are integrated.

Abstract

　この蓄電システムは、電力系統（５０）と接続された交流側母線（４）に対して接続または接続の解除が可能であり、電力系統からの電力を蓄電可能な蓄電部（７１）を含む蓄電ユニット（７）と、交流側母線と所定の負荷（６０）とを蓄電ユニットを介さずに接続する第１電力供給経路と、前記交流側母線と前記蓄電ユニットの蓄電部とを接続する第２電力供給経路と、を切り替え可能な切替部とを備える。

Description

蓄電システムおよび切替装置
　本発明は、蓄電システムおよび切替装置に関し、特に、電力系統に連系され、自然エネルギーを用いて発電する発電モジュールを備えた発電システムに接続可能な蓄電システムおよび蓄電ユニットの接続切替を行う切替装置に関する。
　従来、太陽光発電システムと蓄電池とを併用した系統連系型の発電システムが知られている。
　特開２００２－３６９４０６号公報および特開２００９－１５９７３０号公報の発電システムでは、太陽電池の発電電力を負荷に供給するとともに、余剰電力を電力系統に逆潮流することができる。また、蓄電池の電力も負荷に供給できる。
特開２００２－３６９４０６号公報 特開２００９－１５９７３０号公報
　しかしながら、この発電システムでは、蓄電池の修理やメンテナンスを行う際の配線作業が煩雑である。蓄電池の修理やメンテナンスを行う際、蓄電池をシステムから電気的に切り離し、蓄電池を用いずに電力系統および太陽電池から電力を負荷に供給することができるようにするための配線作業が必要となる。また、修理やメンテナンスが終了した蓄電池をシステムに接続するために、再度配線作業を行う必要がある。
　この発明の第１の局面による蓄電システムは、電力系統と接続された交流側母線に対して接続または接続の解除が可能であり、電力系統からの電力を蓄電可能な蓄電部を含む蓄電ユニットと、交流側母線と所定の負荷とを蓄電ユニットを介さずに接続する第１電力供給経路と、交流側母線と蓄電ユニットの蓄電部とを接続する第２電力供給経路と、を切り替え可能な切替部とを備える。
　この発明の第２の局面による切替装置は、電力系統と接続された交流側母線と、電力系統からの電力を蓄電可能な蓄電部を備えた蓄電ユニットとの接続または接続の解除を切り替え可能な切替装置であって、交流側母線と所定の負荷とを蓄電ユニットを介さずに接続する第１電力供給経路と、交流側母線と蓄電ユニットの蓄電部とを接続する第２電力供給経路とを切り替え可能な切替部を備える。
　本発明によれば、蓄電ユニットと交流側母線との電気的な切断および接続を容易に行うことができる。
本発明の第１実施形態による発電システムの構成を示すブロック図である。 図１に示した第１実施形態による発電システムの切替スイッチの詳細構造（第１状態および第４状態）を説明するための図である。 図１に示した第１実施形態による発電システムの切替スイッチの詳細構造（第２状態および第３状態）を説明するための図である。 図１に示した第１実施形態による発電システムの切替スイッチの詳細構造（第２状態および第４状態）を説明するための図である。 本発明の第２実施形態による発電システムの構成を示すブロック図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　まず、図１～図４を参照して、本発明の第１実施形態による太陽光発電システム１を説明する。
　図１に示すように、太陽光発電システム１は、発電電力出力部２、インバータ３、切替スイッチ５、切替スイッチ６および蓄電ユニット７を備えている。インバータ３は、本発明の「電力変換器」の一例である。母線４は、本発明の「交流側母線」の一例である。切替スイッチ５および切替スイッチ６は、本発明の「切替部」および「切替装置」の一例であるとともに、それぞれ、本発明の「第１スイッチ部」および「第２スイッチ部」の一例である。
　発電電力出力部２は、互いに直列接続された複数（第１実施形態では、５つ）の太陽光発電モジュール２１を含んでいる。太陽光発電モジュール２１は、薄膜シリコン系や結晶シリコン系、或いは化合物半導体系など、種々の太陽電池を用いて構成することができる。太陽光発電モジュール２１は、本発明の「発電モジュール」の一例である。
　インバータ３は、発電電力出力部２から出力された直流の電力を交流に変換する。発電電力出力部２は、インバータ３を介して電力系統５０に連系されている。
　切替スイッチ５は、配線５ａを介して母線４に接続され、配線５ｂを介して特定負荷６０に接続されている。切替スイッチ５は、配線５ｃおよび５ｄと配線６ａおよび６ｂとを介して切替スイッチ６に接続されている。特定負荷６０は、本発明の「所定の負荷」の一例である。
　切替スイッチ５は、３つの切替スイッチ５１、５２および５３を内部に含んでいる。ユーザの操作により、切替スイッチ５１、５２および５３がそれぞれオフ、オフおよびオンの第１状態（図２参照）と、切替スイッチ５１、５２および５３がそれぞれオン、オンおよびオフの第２状態（図３参照）とが切り替えられる。
　図２に示すように、第１状態では、配線５ａと配線５ｂとがオンになった切替スイッチ５３を介して接続されており、配線５ａと配線５ｃとの間はオフになった切替スイッチ５２により切断されており、配線５ｄと配線５ｂとの間はオフになった切替スイッチ５１により切断されている。この結果、第１状態では、母線４と特定負荷６０とが蓄電ユニット７を介さずに接続される。また、第１状態では、切替スイッチ５と切替スイッチ６との間で電気的な接続が切断されているので、母線４（電力系統５０および発電電力出力部２）と蓄電ユニット７とは電気的に切り離されている。したがって、切替スイッチ５が第１状態にある場合には、母線４（電力系統５０および発電電力出力部２）から特定負荷６０に電力供給を行うことが可能である。
　図３に示すように、第２状態では、配線５ａと配線５ｂとの間はオフになった切替スイッチ５３により切断されており、配線５ａと配線５ｃとの間はオンになった切替スイッチ５２を介して接続されており、配線５ｄと配線５ｂとの間はオンになった切替スイッチ５１を介して接続されている。この第２状態では、切替スイッチ５と切替スイッチ６とが電気的に接続される。この結果、切替スイッチ６の切替に応じて母線４（電力系統５０および発電電力出力部２）の接続先が切り替わる。
　切替スイッチ５は、屋内（たとえば、配電盤８（図１参照）の近傍）に設けられている。また、特定負荷６０およびインバータ３も屋内に設置されている。
　切替スイッチ６は、配線６ｃおよび蓄電ユニット７の配線７ａを介してＡＣ－ＤＣコンバータ７２と接続されている。また、切替スイッチ６は、配線６ｄおよび蓄電ユニット７の配線７ｂを介して蓄電ユニット７内のインバータ７４ａと接続されている。切替スイッチ６は、配線６ａと配線６ｂとのみを接続する第３状態と、配線６ａと配線６ｃとを接続するとともに、配線６ｂと配線６ｄとを接続する第４状態とを切り替えるために設けられている。
　図３および図４に示すように、切替スイッチ６は、３つの切替スイッチ６１、６２および６３を内部に含んでいる。ユーザの操作により、切替スイッチ６１、６２および６３がそれぞれオフ、オフおよびオンの第３状態（図３参照）と、切替スイッチ６１、６２および６３がそれぞれオン、オンおよびオフの第４状態（図４参照）とが切り替えられる。
　第３状態では、配線６ａと配線６ｂとがオンになったスイッチ６３を介して接続されており、配線６ａと配線６ｃとの間はオフになったスイッチ６２により切断されており、配線６ｄと配線６ｂとの間はオフになったスイッチ６１により切断されている。切替スイッチ６と蓄電ユニット７との間で電気的な接続が切断されているので、母線４（電力系統５０および発電電力出力部２）と蓄電ユニット７とは電気的に切り離されている。
　第４状態では、配線６ａと配線６ｂとの間がオフになったスイッチ６３により切断されており、配線６ａと配線６ｃとの間はオンになったスイッチ６２を介して接続されており、配線６ｄと配線６ｂとの間はオンになったスイッチ６１を介して接続されている。切替スイッチ６と蓄電ユニット７とが電気的に接続されているので、第２状態の切替スイッチ５を介して母線４（電力系統５０および発電電力出力部２）と蓄電ユニット７とが電気的に接続されている。
　切替スイッチ６は、屋外の蓄電ユニット７が設置される場所の近傍に設置されている。蓄電ユニット７を取り外す際に、切替スイッチ５を操作するために屋内に入らなくても、切替スイッチ６を操作して蓄電ユニット７の通電状態（蓄電ユニット７と母線４とが接続された状態）を解除することが可能である。
　切替スイッチ５と切替スイッチ６とは互いに独立して電流経路を切り替えることが可能である。屋内の切替スイッチ５または屋外の切替スイッチ６を操作することにより、母線４（電力系統５０および発電電力出力部２）と蓄電ユニット７とを電気的に切り離すことが可能である。
　図２に示すように、蓄電ユニット７を取り外した状態において切替スイッチ５が第１状態に切り替えられることにより、配線５ａおよび５ｂを通る電流経路を介して特定負荷６０に電力系統５０および発電電力出力部２のいずれか一方または両方から直接（蓄電ユニット７を介さずに）電力が供給される。図２に示した切替スイッチ５が第１状態である場合の電流経路（配線５ａ、切替スイッチ５３および配線５ｂを介した電流経路）は、本発明の「第１電力供給経路」の一例である。
　図３に示すように、蓄電ユニット７を取り外した状態において切替スイッチ５および切替スイッチ６をそれぞれ第２状態および第３状態にした場合においても、配線５ａ、５ｃ、６ａ、６ｂ、５ｄおよび５ｂを通る電流経路を介して、特定負荷６０に電力系統５０および発電電力出力部２のいずれか一方または両方から直接（蓄電ユニット７を介さずに）電力が供給される。図３に示した切替スイッチ５および切替スイッチ６がそれぞれ第２状態および第３状態である場合の電流経路（配線５ａ、切替スイッチ５２、配線５ｃ、配線６ａ、切替スイッチ６３、配線６ｂ、配線５ｄ、切替スイッチ５１および配線５ｂを介した電流経路）も、本発明の「第１電力供給経路」の一例である。
　図４に示すように、切替スイッチ５を第２状態とし、切替スイッチ６を第４状態とした場合には、母線４と蓄電ユニット７とが切替スイッチ５および切替スイッチ６を介して電気的に接続される。この状態では、母線４と蓄電ユニット７の蓄電部７１とが接続されるとともに、蓄電部７１と特定負荷６０とが接続される。これにより、電力系統５０および発電電力出力部２のいずれか一方または両方からの電力を蓄電部７１に蓄電可能であるとともに、蓄電部７１からの電力を特定負荷６０に供給可能な状態となる。図４に示した切替スイッチ５および切替スイッチ６がそれぞれ第２状態および第４状態である場合の電流経路（配線５ａ、切替スイッチ５２、配線５ｃ、配線６ａ、切替スイッチ６２および配線６ｃを介した電流経路）は、本発明の「第２電力供給経路」の一例である。
　このように、切替スイッチ５および切替スイッチ６を設けることにより、蓄電ユニット７を設置していない状態では図２または図３に示した切替状態にしておき、蓄電ユニット７を後から新たに設置する場合には、切替スイッチ６に蓄電ユニット７を接続するだけで、容易に蓄電ユニット７を利用するシステムに切り替えることが可能になる。そして、切替スイッチ５および切替スイッチ６を切り替えるだけで、電力系統５０および発電電力出力部２のいずれか一方または両方から特定負荷６０に電力供給可能な電流経路（図２および図３参照）と、電力系統５０および発電電力出力部２のいずれか一方または両方から蓄電部７１に電力供給可能な電流経路（図４参照）とを切り替えることが可能である。また、図４に示した切替状態において、蓄電ユニット７内部のスイッチの切り替えによって蓄電ユニット７内の電流経路を切り替えることにより、電力系統５０または発電電力出力部２からの電力を蓄電部７１に供給せずに、特定負荷６０に電力を供給することも可能である。また、たとえば蓄電ユニット７の修理等を行う場合には、屋内において切替スイッチ５を第１状態（図２参照）に切り替えるか、または、屋外において切替スイッチ６を第３状態（図３参照）に切り替えることにより、母線４側からの電気が蓄電ユニット７に導通しない状態で蓄電ユニット７を取り外すことが可能である。
　次に、蓄電ユニット７の構造について説明する。
　図１に示すように、蓄電ユニット７は、電力系統５０からの電力を蓄電する蓄電部７１と、電力を交流から直流に変換するＡＣ－ＤＣコンバータ７２と、蓄電部７１の充放電を制御するための充放電制御ボックス７３と、蓄電部７１または母線４から特定負荷６０側に電力を供給するためのインバータユニット７４と、蓄電部７１、ＡＣ－ＤＣコンバータ７２および充放電制御ボックス７３などの機器の制御を行うコントロールボックス７５とを主に備えている。これらの機器は、筐体７６の内部にまとめて収納されており、１つのユニットとして扱うことが可能である。
　蓄電ユニット７は屋外に設置されている。蓄電ユニット７は、電力系統５０から電力を受け取るための配線７ａと、特定負荷６０に電力を供給するための配線７ｂとを有している。配線７ａおよび配線７ｂをそれぞれ屋外に設けられた切替スイッチ６の配線６ｃおよび６ｄに接続することにより、電力系統５０の電力を蓄電部７１に蓄電し、蓄電した電力を特定負荷６０に供給可能な発電システムが構成されている。
　蓄電部７１としては、自然放電が少なく、充放電効率の高い２次電池（たとえば、リチウムイオン蓄電池）が用いられている。リチウムイオン蓄電池は、蓄電時に吸熱する特性を有している。
　充放電制御ボックス７３は、コントロールボックス７５によりオン／オフの切り替えが可能な３つのスイッチ７３ａ、７３ｂおよび７３ｃを含んでいる。スイッチ７３ａおよび７３ｂは、ＡＣ－ＤＣコンバータ７２と蓄電部７１との間の充電経路において直列に接続されている。またスイッチ７３ａと並列に設けられたバイパス経路上に、ＡＣ－ＤＣコンバータ７２から蓄電部７１に向かう方向に電流を整流するダイオード７３ｄが設けられている。スイッチ７３ｃは、蓄電部７１とインバータユニット７４との間の放電経路に設けられている。
　電力系統５０から蓄電部７１に充電する場合には、まずスイッチ７３ｂがオンにされ、次いでスイッチ７３ａがオンにされる。これにより、ＡＣ－ＤＣコンバータ７２が起動直後であってその出力電圧が低い場合に生じる、蓄電部７１からＡＣ－ＤＣコンバータ７２への逆流を、ダイオード７３ｄによって防止することが可能である。
　蓄電部７１からインバータユニット７４を介して特定負荷６０に放電する場合には、スイッチ７３ｃがオンにされる。また、スイッチ７３ａをオフにし、次いでスイッチ７３ｂをオフにする。この場合にも同様に、蓄電部７１からＡＣ－ＤＣコンバータ７２への逆流をダイオード７３ｄによって防止することが可能である。なお、スイッチ７３ａ、７３ｂおよび７３ｃの全てがオンにされた場合には、蓄電部７１の充電と放電との両方を行うことが可能である。
　インバータユニット７４は、直流電力を出力する蓄電部７１の電力を交流電源で駆動される特定負荷６０に供給するための直流－交流変換器としてのインバータ７４ａと、オン／オフの切り替えが可能なスイッチ７４ｂとを含んでいる。スイッチ７４ｂは、配線７ａと配線７ｂとの間に設けられている。スイッチ７４ｂは通常オンになっており、インバータ７４ａは、インバータ７４ａに電力が供給される場合、好ましくは、インバータ７４ａに所定の電圧以上の電力が供給されている場合に、スイッチ７４ｂをオフにするように構成されている。
　配線７ａとＡＣ－ＤＣコンバータ７２との間の電流経路のうち、スイッチ７４ｂとの接点よりもＡＣ－ＤＣコンバータ７２側の部分には、オン／オフの切り替えが可能なスイッチ７７が設けられている。このスイッチ７７は、コントロールボックス７５内に設けられた温度センサ７５ａの温度に応じてオン／オフが切り替わるように構成されている。すなわち、温度センサ７５ａの温度が所定の温度（たとえば、約７０度）以下である場合にはスイッチ７７はオンとなり、母線４側からの電力がＡＣ－ＤＣコンバータ７２に供給される。また、温度センサ７５ａの温度が所定の温度を上回った場合にはスイッチ７７はオフとなり、母線４側とＡＣ－ＤＣコンバータ７２との電気的な接続が切断される。スイッチ７７のオン／オフは、コントロールボックス７５によって制御される。
　コントロールボックス７５の電力は、スイッチ７７とＡＣ－ＤＣコンバータ７２との間の配線から取っている。このため、スイッチ７７がオフになった場合には、電源がなくなることによりコントロールボックス７５の駆動も自動的に停止する。また、コントロールボックス７５が停止した場合、ＡＣ－ＤＣコンバータ７２からの出力がオフにされ（ＡＣ－ＤＣコンバータ７２への電力供給も断たれている）、スイッチ７３ａおよび７３ｃがオフにされる。スイッチ７３ｃがオフにされることによって、インバータ７４ａへの電力供給が断たれる。インバータ７４ａへの電力供給が断たれるので、スイッチ７４ｂはオンになる。スイッチ７４ｂをオンにすることにより、切替スイッチ５および切替スイッチ６がそれぞれ第２状態および第４状態の場合（図４参照）に、配線７ａ、スイッチ７４ｂおよび配線７ｂを介した電流経路を介して、母線４側からの電力を蓄電部７１を介さずに特定負荷６０に供給することが可能となる。
　したがって、筐体７６内の温度が低い状態では、スイッチ７４ｂおよびスイッチ７７はそれぞれオフおよびオンにされている。筐体７６内の内部が異常発熱状態（たとえば、コントロールボックス７５の内部の温度が約７０℃以上）になった場合、スイッチ７４ｂおよびスイッチ７７がそれぞれオンおよびオフにされる。これにより、異常発熱状態になった場合には、母線４側から特定負荷６０への電力供給を維持したまま、発熱源となるＡＣ－ＤＣコンバータ７２、蓄電部７１、インバータ７４ａおよびコントロールボックス７５を停止することが可能である。
　筐体７６の内部には、温度センサ７８と排気ファン７９がさらに設けられている。温度センサ７８の検知温度が所定の温度（約４０℃）以上になった場合に、排気ファン７９が駆動されることにより、筐体７６の内部の熱を排出することが可能である。
　コントロールボックス７５は、蓄電部７１の充電量、温度センサ７５ａの検知結果、現在時刻（深夜時間帯であるか否か）などに基づいて、ＡＣ－ＤＣコンバータ７２の出力、充放電制御ボックス７３のスイッチ７３ａ～７３ｃ、インバータユニット７４のスイッチ７４ｂおよびスイッチ７７などのオン／オフなどを制御する機能を有する。具体的には、コントロールボックス７５は、温度センサ７５ａの検知結果に基づいて、筐体７６の内部の温度が所定の温度（たとえば、コントロールボックス７５の内部の温度が約７０℃）以上であると判断した場合に、異常発熱状態であると判断して、スイッチ７７をオフにする。また、正常状態（異常発熱状態ではない状態）では、所定のプログラムなどに基づき、充放電制御ボックス７３、ＡＣ－ＤＣコンバータ７２、インバータユニット７４のスイッチ７４ｂなどの各スイッチのオン／オフを制御する。
　コントロールボックス７５は、通常運転時、たとえば、深夜においては電力系統５０から蓄電部７１に充電を行い、特定負荷６０に電力を供給する必要が生じたときには昼夜を問わず蓄電部７１から特定負荷６０に電力を供給するように、各スイッチを制御する。母線４側から蓄電部７１に電力を供給して蓄電部７１を充電する際の電流経路は、配線７ａ、スイッチ７７、ＡＣ－ＤＣコンバータ７２、スイッチ７３ａおよびスイッチ７３ｂを通る経路である。また、蓄電部７１が放電して特定負荷６０に電力を供給する際の電流経路は、スイッチ７３ｃ、インバータ７４ａおよび配線７ｂを通る経路である。スイッチ７３ｃ、インバータ７４ａおよび配線７ｂを通る経路は、本発明の「第３電力供給経路」の一例である。
　コントロールボックス７５は、通常運転時に蓄電部７１の放電を行う場合にも、蓄電部７１の容量が所定の閾値（たとえば、満充電状態の５０％）以下にならないように蓄電部７１の放電を制御する。コントロールボックス７５は、蓄電部７１の容量が閾値以下になったと判断した場合には、蓄電部７１から特定負荷６０に電力を供給するのを停止するとともに、母線４から直接特定負荷６０に電力を供給するように各スイッチを切り替える。具体的には、充放電制御ボックス７３のスイッチ７３ｃをオフにするとともに、インバータユニット７４のスイッチ７４ｂをオンにする。この時、ＡＣ－ＤＣコンバータ７２の出力はオフとし、昼間時間帯での電力充電は行わない。ただし、需要家側からの逆潮流によって配電線の許容電圧を越える場合、或いは電力需要量が電力発電量を大きく下回ることが予想されるような特定日に該当する場合には、蓄電部７１への充電が行われるようにＡＣ－ＤＣコンバータ７２および各スイッチを制御する。
　停電時などの非常時には、電力系統５０からの電力の供給が停止するので、コントロールボックス７５が停止される。また、スイッチ７７、スイッチ７３ａおよび７３ｂがオフにされる。これにより、ＡＣ－ＤＣコンバータ７２にも電力が供給されないので、ＡＣ－ＤＣコンバータ７２の駆動も停止される。また、スイッチ７３ｃには配線７ａの電圧線信号が入力されており、停電した場合には、配線７ａに電圧がかかっていないことを検知して、スイッチ７３ｃがオンになるように構成されている。また、インバータ７４ａは、蓄電部７１からの電力供給によって稼動するように構成されている。
　通常運転時に蓄電部７１の残容量が所定の閾値（たとえば、５０％）以下にならないように放電を制御している。この結果、停電時などの非常時における蓄電部７１の特定負荷６０への放電開始時には、蓄電部７１に必ず閾値（満充電状態の５０％）より大きい電力が蓄電されている。ここで、停電時においては、通常運転時と異なり、コントロールボックス７５は、蓄電部７１の蓄電量が所定の閾値（満充電状態の５０％）以下になっても放電するように充放電制御ボックス７３を制御する。
　第１実施形態では、上記のように、母線４に対して蓄電ユニット７を接続または接続の解除が可能なように構成するとともに、母線４と蓄電ユニット７との間に、母線４から蓄電ユニット７を介さずに特定負荷６０に電力が供給される電力供給経路と、母線４から蓄電ユニット７の蓄電部７１に電力を供給可能な電力供給経路とを切り替え可能な切替スイッチ５および切替スイッチ６を設けるように構成する。これにより、配線作業を行わなくても、母線４と蓄電ユニット７との間に接続された切替スイッチ５および切替スイッチ６を操作するだけで、電力が蓄電ユニット７を介さずに特定負荷６０に供給される電力供給経路と、電力が蓄電部７１に供給される電力供給経路とを切り替えることができる。その結果、蓄電ユニット７と母線４との電気的な切断および接続を容易に行うことができるので、容易に蓄電ユニット７（蓄電部７１）の修理やメンテナンスを行うことができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、蓄電ユニット７の母線４に対する接続が解除される場合に、切替スイッチ５および切替スイッチ６が図２または図３に示した電力供給経路に切り替えられることにより、母線４から蓄電ユニット７を介さずに特定負荷６０に電力を供給するように構成している。このように構成することによって、蓄電ユニット７を取り外す際に、蓄電ユニット７の母線４に対する接続が解除された場合にも、確実に特定負荷６０に電力を供給することができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、ユーザが切替スイッチ５および切替スイッチ６を操作することにより、電力が蓄電ユニット７を介さずに特定負荷６０に供給される電力供給経路と、電力が蓄電部７１に供給される電力供給経路とを切り替えることが可能に構成している。このように構成することによって、ユーザは、システムの状況（たとえば、蓄電ユニット７が母線４に接続される状況とされない状況）に合わせて、自由に電力が蓄電ユニット７を介さずに特定負荷６０に供給される電力供給経路と、電力が蓄電部７１に供給される電力供給経路とを切り替えることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、蓄電ユニット７を屋外に設置された状態で母線４に接続可能に構成するとともに、切替スイッチ５を屋内に設けることによって、ユーザは屋外に出なくても、屋内において切替スイッチ５を操作することにより、電力の供給先を蓄電ユニット７または特定負荷６０のいずれかに切り替えることができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、蓄電ユニット７を屋外に設置された状態で母線４に接続可能に構成するとともに、切替スイッチ６を屋外の蓄電ユニット７の近傍に設けている。このように構成することによって、ユーザは蓄電ユニット７の近傍に設けられた切替スイッチ６を操作することにより、電力の供給先を蓄電ユニット７または特定負荷６０のいずれかに切り替えることができる。これにより、作業者は、屋外において、蓄電ユニット７を取り外す際に切替スイッチ６によって電力が蓄電ユニット７を介さずに特定負荷６０に供給される電力供給経路に切り替えたり、蓄電ユニット７を取り付ける際に切替スイッチ６によって電力が蓄電部７１に供給される電力供給経路に切り替えることができるので、蓄電ユニット７の取り外し作業および取付作業ならびに電力供給経路の切替作業を屋外において一括して行うことができる。
　また、第１実施形態では、上記のように、蓄電ユニット７は、切替スイッチ５および切替スイッチ６が電力が蓄電部７１に供給される電力供給経路に切り替えられた状態で、母線４からの電力を蓄電部７１に蓄電可能であるとともに、蓄電部７１に蓄電された電力を特定負荷６０に供給可能に構成している。このように構成することによって、電力が蓄電ユニット７を介さずに特定負荷６０に供給される電力供給経路に切り替えられた状態で母線４から特定負荷６０に電力を供給することができることに加えて、電力が蓄電部７１に供給される電力供給経路に切り替えられた状態でも、特定負荷６０に電力を供給することができる。これにより、切替スイッチ５および切替スイッチ６の切替状態に拘わらず、特定負荷６０に電力を供給することができる。
　次に、上記第１実施形態の太陽光発電システム１の具体的な実施例について説明する。
　この実施例では、蓄電部７１の容量を７．８５ｋＷｈ、ＡＣ－ＤＣコンバータ７２の出力を１．５ｋＷとし、蓄電部７１を蓄電量が０の状態から満充電状態まで充電する際に、深夜電力時間帯（たとえば、２３時から７時までの８時間など）の半分以上を費やして充電するように設計している。この場合、充電時間は単純計算では５時間以上となる。リチウムイオン蓄電池では、満充電付近では充電速度を遅く制御する必要があるので、実際の充電時間はさらに長くなる。
　また、特定負荷６０の消費電力を約６００Ｗｈとした場合、５時間の特定負荷６０の駆動には約３ｋＷｈの電力量が必要となり、５時間の停電時に蓄電部７１から特定負荷６０に電力を供給する場合には、蓄電部７１の容量も約３ｋＷｈ以上必要となる。ここで、第１実施形態では、蓄電部７１の容量の５０％で放電を停止する制御を行っており、満充電の５０％の容量で５時間の停電時に特定負荷６０を駆動させ続けるには、約６ｋＷｈ以上の容量が必要になる。７．８５ｋＷｈの値は、この６ｋＷｈに余裕を見て決定した値である。
　また、実施例では、蓄電部７１に蓄電した電力を、短時間で放電しきるように使用せず、長時間をかけて出力させることを前提として設計している。昼間時間帯に短時間で蓄電電力を放電しきってしまう場合では、昼間の発電容量を減らすことにはつながりにくい。好ましくは、特定負荷６０は、一日の使用電力量が蓄電容量よりも小さく、蓄電部７１の蓄電電力によってたとえば５時間以上の駆動を賄える程度の消費電力とする。特定負荷６０としない場合には、負荷量の設定が困難であり、適切な蓄電部７１の容量の設定も困難になる。この実施例では、インバータ７４ａの定格電力を１ｋＷとし、特定負荷６０の消費電力は最大でも１ｋＷ程度とする。
　次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態による発電システム（太陽光発電システム１００）について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、太陽光発電モジュール２１ａによる発電電力を蓄電部７１に直接供給可能に構成した例について説明する。
　第２実施形態では、発電電力出力部１０１は、互いに接続された複数の太陽光発電モジュール２１ａと、切替回路部１０１ａとを含んでいる。
　切替回路部１０１ａは、発電電力出力部１０１をインバータ３側に接続する場合には、発電電力出力部１０１と蓄電部７１との接続を電気的に切断し、発電電力出力部１０１を蓄電部７１側に接続する場合には、発電電力出力部１０１とインバータ３との接続を電気的に切断するように構成されている。また、切替回路部１０１ａは、発電電力出力部１０１をインバータ３側に接続する場合には、５つの太陽光発電モジュール２１ａ同士の接続状態を、５つの太陽光発電モジュール２１ａが互いに直列接続された直列接続状態に切り替えることが可能である。また、切替回路部１０１ａは、発電電力出力部１０１を蓄電部７１側に接続する場合には、５つの太陽光発電モジュール２１ａ同士の接続状態を、５つの太陽光発電モジュール２１ａが互いに並列接続された並列接続状態に切り替えることが可能である。
　蓄電ユニット７のコントロールボックス７５と通信可能な制御部１０２が設けられている。制御部１０２は、発電電力出力部１０１の発電量、蓄電部７１の充電量、インバータ３の動作状況および予め設定された設定情報などに基づいて、蓄電ユニット７のコントロールボックス７５に制御指令を送信するとともに、コントロールボックス７５から蓄電部７１の蓄電量などの蓄電ユニット７に関する情報を受信する機能を有する。また、制御部１０２は、発電電力出力部１０１の発電量、蓄電部７１の充電量、インバータ３の動作状況および予め設定された設定情報などに基づいて、発電電力出力部１０１の切替回路部１０１ａなどを制御する機能を有する。具体的には、制御部１０２は、蓄電部７１の充電量、インバータ３の動作状況および予め設定された設定情報などに基づいて、システムが通常運転時であるか非常時であるかを判断する。
　制御部１０２は、通常運転時であると判断した場合には、太陽光発電モジュール２１ａの接続状態を直列接続状態にするとともに、発電電力出力部１０１の接続先をインバータ３側に切り替えるように切替回路部１０１ａを制御する。通常運転時においては、発電電力出力部１０１の出力電力は、特定負荷６０等において消費され、余った電力は電力系統５０に逆潮流される。
　制御部１０２は、非常時であると判断した場合には、太陽光発電モジュール２１ａの接続状態を並列接続状態にするとともに、発電電力出力部１０１の接続先を蓄電部７１側に切り替えるように切替回路部１０１ａを制御する。非常時においては、発電電力出力部１０１の出力電力は、蓄電部７１に供給され、特定負荷６０は、蓄電部７１の充電電力および発電電力出力部１０１の出力電力によって駆動される。
　制御部１０２は、インバータ３の発電電力出力部１０１側に設けられた電流検知部１０３およびインバータ３の電力系統５０側に設けられた電流検知部１０４の検知結果に基づいて、太陽光発電モジュール２１ａの発電量、逆潮流電力量（売電量）および特定負荷６０における電力消費量などを検知することが可能である。また、制御部１０２は、太陽光発電モジュール２１ａの発電量、逆潮流電力量（売電量）、特定負荷６０における電力消費量および蓄電部７１の状態（充電量、温度状態など）、その他の太陽光発電システム１００の情報をインターネットを介して外部サーバ１５０に送信するように構成されている。外部サーバ１５０は、たとえば、太陽光発電システム１００のメンテナンス会社のサーバである。これにより、太陽光発電システム１００の状態をメンテナンス会社が随時把握することが可能である。この外部サーバ１５０にはユーザのＰＣ（パーソナルコンピュータ）１６０などからインターネットを介してアクセスすることが可能であり、ユーザはＰＣ１６０を用いて自己の太陽光発電システム１００の状態を確認することが可能である。
　第２実施形態の上記以外の構成は、上記第１実施形態と同様である。
　第２実施形態では、非常時において、太陽光発電モジュール２１ａの発電電力を蓄電部７１に蓄電することができるので、より長時間特定負荷６０を駆動することができる。
　第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
　なお、今回開示された実施形態は、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。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許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。
　たとえば、太陽光発電モジュール２１によって発電を行う例について説明したが、本発明はこれに限らず、発電モジュールとして他の直流発電装置あるいは風力発電装置などの他の自然エネルギーを用いて発電する発電モジュールを用いてもよい。
　また、蓄電部７１としてリチウムイオン蓄電池を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、他の２次電池を用いてもよい。たとえば、ニッケル水素蓄電池や鉛蓄電池などの蓄電池を用いてもよい。また、本発明の「蓄電部」の一例として、蓄電池の代わりにキャパシタを用いてもよい。
　また、特定負荷６０の例として交流電源で駆動させる機器を示したが、直流電源で駆動される機器を用いてもよい。この場合、蓄電部７１と特定負荷６０との間には、直流から交流に変換するインバータ７４ａに代えて直流と直流との電圧変換を行うＤＣ－ＤＣコンバータが用いられる。或いは、蓄電部７１と特定負荷６０との間が直接接続される。さらに、特定負荷６０として、直流負荷および交流負荷が混在してもよい。
　また、蓄電ユニット７に温度センサ７８および排気ファン７９を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、温度センサ７８および排気ファン７９がなくてもよい。
　また、切替スイッチ５および６を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、切替スイッチ５および６のいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。
　また、切替スイッチ５および６をユーザが手動で操作するように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、切替スイッチ５および６の電流経路の切替が自動で行われるように構成してもよい。
　また、蓄電ユニット７を屋外に設置する例について説明したが、本発明はこれに限らず、蓄電ユニット７を屋内に設置してもよい。
　また、母線４に予め接続された切替スイッチ５および６に、蓄電ユニット７を後付け（接続または接続の解除）することが可能な構成について説明したが、本発明はこれに限らず、切替スイッチ５および６の少なくとも１つと蓄電ユニット７とが一体となったユニットを母線４に後付けすることが可能な構成にしてもよい。
　また、インバータ３を介して電力系統５０に連系する太陽光発電モジュール２１（２１ａ）を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、太陽光発電モジュールおよびインバータを設けなくてもよい。
 

Claims (17)

  1. 　電力系統と接続された交流側母線に対して接続または接続の解除が可能であり、前記電力系統からの電力を蓄電可能な蓄電部を含む蓄電ユニットと、
    　前記交流側母線と所定の負荷とを前記蓄電ユニットを介さずに接続する第１電力供給経路と、前記交流側母線と前記蓄電ユニットの蓄電部とを接続する第２電力供給経路と、を切り替え可能な切替部とを備える、蓄電システム。
  2. 　前記切替部は、前記蓄電ユニットと前記交流側母線との接続が解除される場合に、前記第１電力供給経路に切り替えられるように制御可能に構成される、請求項１に記載の蓄電システム。
  3. 　前記切替部は、ユーザの操作によって前記第１電力供給経路と前記第２電力供給経路とが切り替え可能に構成されている、請求項１に記載の蓄電システム。
  4. 　前記蓄電ユニットは、屋外に設置された状態で前記交流側母線に接続可能であり、
    　前記切替部は、屋内に設けられた第１スイッチ部を含む、請求項３に記載の蓄電システム。
  5. 　前記蓄電ユニットは、屋外に設置された状態で前記交流側母線に接続可能であり、
    　前記切替部は、屋外の前記蓄電ユニットの近傍に設けられた第２スイッチ部を含む、請求項３に記載の蓄電システム。
  6. 　前記蓄電部から前記所定の負荷に電力を供給可能な第３電力供給経路をさらに備え、
    　前記蓄電ユニットは、前記第２電力供給経路に切り替えられた状態で、前記電力系統からの電力を前記蓄電部に蓄電可能であるとともに、前記蓄電部に蓄電された電力を前記第３電力供給経路を介して前記所定の負荷に供給可能に構成されている、請求項１に記載の蓄電システム。
  7. 　前記蓄電ユニットは、屋外に設置された状態で前記交流側母線に接続可能であり、
    　前記切替部は、屋内に設けられた第１スイッチ部と、屋外の前記蓄電ユニットの近傍に設けられた第２スイッチ部とを含み、前記第１スイッチ部および前記第２スイッチ部の両方を介して前記交流側母線と前記蓄電ユニットとを接続するように構成されている、請求項１に記載の蓄電システム。
  8. 　前記第１スイッチ部および前記第２スイッチ部は、互いに独立して切替可能に構成されており、前記第１スイッチ部および前記第２スイッチ部のいずれによっても、前記第２電力供給経路による前記蓄電ユニットと前記交流側母線との接続および接続の解除を切替可能なように構成されている、請求項７に記載の蓄電システム。
  9. 　前記第１スイッチ部は、前記交流側母線と前記所定の負荷とを前記第１電力供給経路で接続するか、前記交流側母線と前記第２スイッチ部とを接続するかを切替可能に構成され、
    　前記第２スイッチ部は、前記第１スイッチ部を介して前記交流側母線と前記所定の負荷とを前記第１電力供給経路で接続するか、前記第１スイッチ部を介して前記交流側母線と前記蓄電ユニットとを前記第２電力供給経路で接続するかを切替可能に構成されている、請求項８に記載の蓄電システム。
  10. 　前記蓄電部から前記所定の負荷に電力を供給可能な第３電力供給経路をさらに備え、
    　前記第２スイッチ部は、前記第１スイッチ部を介して前記交流側母線と前記蓄電ユニットとを前記第２電力供給経路で接続する場合に、前記第３電力供給経路で前記蓄電ユニットと前記所定の負荷とを接続するように構成されている、請求項９に記載の蓄電システム。
  11. 　前記蓄電部は、複数の蓄電池を含み、
    　前記蓄電ユニットは、前記蓄電部の前記複数の蓄電池をまとめて収容する筐体をさらに備える、請求項１に記載の蓄電システム。
  12. 　前記電力系統に連系され、自然エネルギーを用いて発電する発電モジュールと、前記発電モジュールと前記電力系統との間に設けられ、前記発電モジュールにより発電された直流の電力を交流の電力に変換する電力変換器とをさらに備え、
    　前記蓄電ユニットは、前記電力変換器と前記電力系統との間の前記交流側母線に対して接続または接続の解除が可能に構成されている、請求項１に記載の蓄電システム。
  13. 　電力系統と接続された交流側母線と、前記電力系統からの電力を蓄電可能な蓄電部を備えた蓄電ユニットとの接続または接続の解除を切り替え可能な切替装置であって、
    　前記交流側母線と所定の負荷とを前記蓄電ユニットを介さずに接続する第１電力供給経路と、前記交流側母線と前記蓄電ユニットの蓄電部とを接続する第２電力供給経路とを切り替え可能な切替部を備える、切替装置。
  14. 　前記切替部は、前記蓄電ユニットと前記交流側母線との接続が解除される場合に、前記第１電力供給経路に切り替えられるように制御可能に構成される、請求項１３に記載の切替装置。
  15. 　前記切替部は、ユーザの操作によって前記第１電力供給経路と前記第２電力供給経路とが切り替え可能に構成されている、請求項１３に記載の切替装置。
  16. 　前記蓄電ユニットは、屋外に設置された状態で前記交流側母線に接続可能であり、
    　前記切替部は、屋内に設けられた第１スイッチ部を含む、請求項１５に記載の切替装置。
  17. 　前記蓄電ユニットは、屋外に設置された状態で前記交流側母線に接続可能であり、
    　前記切替部は、屋外の前記蓄電ユニットの近傍に設けられた第２スイッチ部を含む、請求項１５に記載の切替装置。
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