WO2012002449A1

WO2012002449A1 - エネルギー管理システム

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Publication number: WO2012002449A1
Application number: PCT/JP2011/064940
Authority: WO
Inventors: 久保　守; 浩之上橋; 由浩中村
Original assignee: 三洋電機株式会社
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2012-01-05
Also published as: JP2013179722A

Abstract

　直流電源から出力される電力をより有効に利用できるようにする。　電池システム４からの電力を交流電力に変換し、商用電力系統１１から電力が供給される配線に重畳するＤＣ／ＡＣコンバータ３３と、ＤＣ／ＡＣコンバータ３３から出力された交流電力が商用電力系統１１へ逆潮流するのを所定の第１周期で監視するとともに、前記配線へ重畳する交流電力の量を所定の第２周期で変更可能にＤＣ／ＡＣコンバータ３３を制御する制御部５１と、を備え、前記第１周期を前記第２周期より短くした。

Description

エネルギー管理システム

　本発明は、太陽電池で発電された電力を配電系統に連系させるエネルギー管理システムに関する。

　近年、太陽電池で発電される直流電力を電力変換器で交流電力に変換した後、配電系統に重畳し、太陽電池で発電される電力あるいは配電系統から供給される電力を負荷に供給すると共に、夜間に配電系統から供給される電力を蓄電池などに貯蔵するようにした系統連系型のエネルギー管理システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　この種のエネルギー管理システムでは、昼間、太陽電池で発電された直流電力を電力変換器（パワーコンディショナ）により交流電力に変換し、配電系統と連系して電力を負荷に供給するようにしている。このパワーコンディショナは、配電系統と連系していることから、太陽電池の発電電力が負荷の消費電力よりも小さい場合、太陽電池の発電電力は全て負荷で消費され、不足分が配電系統から供給される。また、太陽電池の発電電力が負荷の消費電力よりも大きい場合には、余剰電力が発生するので、その余剰電力を配電系統に逆潮流電力として供給するようにしている。一方、太陽電池の発電電力が得られない夜間では、配電系統からの電力をパワーコンディショナを介して蓄電池に充電し、昼間にこれを利用することにより配電系統における昼間の発電電力のピークを抑制し、夜間電力の有効利用を図るようにしている。

日本国特開２００２－１７１６７４号公報

　ところで、従来のエネルギー管理システムでは、太陽電池の発電電力が負荷の消費電力よりも小さい場合、太陽電池の発電電力は全て負荷で消費される。ここで、蓄電池に充電された電力が十分であれば、負荷の消費に対する太陽電池の発電電力の不足分は蓄電池の放電電力で補うことができる。蓄電池に充電された電力が十分でなければ、負荷の消費電力に対する太陽電池の発電電力の不足分は配電系統からの電力で補われる。
　また、昼間に配電系統からの電力消費のピークを蓄電池の放電電力を用いて抑制するように用いられる場合もある。

　一方、上述のエネルギー管理システムは、負荷で消費される電力より直流電源（太陽電池、蓄電池など）が出力する電力が大きい場合、その余剰電力を配電系統に逆潮流させることも可能である。
　しかしながら、直流電源（太陽電池、蓄電池）の出力を逆潮流させると、せっかく発電した電力（太陽電池の場合）や、配電系統から買電して蓄えた電力（蓄電池の場合）をエネルギー管理システムで任意に使用することができないため、配電系統へ逆潮流をさせないように制御することも行われていた。

　そこで、本発明の目的は、直流電源から出力される電力をより有効に利用できるようにするエネルギー管理システムを提供することにある。

　上記目的を達成するために、本発明は、直流電源と、前記直流電源からの電力を交流電力に変換し、配電系統から電力が供給される配線に重畳するインバータ回路と、前記インバータ回路から出力された交流電力が前記配電系統へ逆潮流するのを所定の第１周期で監視する逆潮流監視手段と、前記配線へ重畳する交流電力の量を所定の第２周期で変更可能に前記インバータ回路を制御する制御手段と、を備え、前記第１周期を前記第２周期より短くしたことを特徴とする。
　ここで、直流電源としては、蓄電池、太陽電池、燃料電池などの適用が可能である。

　この場合において、前記直流電源から前記配電系統へ向かって流れる逆潮流電力を遮断状態にする開閉機構を設け、前記制御手段は、前記逆潮流監視において、前記直流電源からの逆潮流を検出した場合に、前記開閉機構を作動させるようにしてもよい。

　また、前記制御手段は、前記開閉機構を作動させた後、復帰させる場合、前記インバータ回路の出力を前記開閉機構が作動する前よりも減じて動作させるようにしてもよい。
　さらに、前記制御手段は、予め前記直流電源からの電力供給のタイムスケジュールを記憶しており、前記タイムスケジュールに沿って前記直流電源からの電力供給を管理するようにしてもよい。

　また、本発明は、複数の電池セルを収容した電池モジュールを直列に接続して構成した電池システムと、前記電池システムの出力を交流電力に変換し、前記蓄電システムと配電系統とを連系して、前記配電系統に接続される負荷へ交流電力を供給するインバータ回路と、前記配電系統の交流電力を整流して前記電池システムの充電を行う充電器と、前記複数の電池モジュールの蓄電容量をバランスさせる電池バランス手段と、前記充電器、前記電池バランス手段及び前記インバータ回路を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、所定の第１周期毎に前記充電における電流電圧制御を行うように、前記充電器を制御し、所定の第２周期毎に前記複数の電池モジュールの電池容量を監視してバランスさせるように前記電池バランス手段を制御し、前記第１周期は前記第２周期より短く設定されていることを特徴とする。

　この場合において、前記制御手段は、前記電池システムの充電と並行して前記蓄電容量をバランスさせる処理を行うようにしてもよい。

　本発明によれば、直流電源からの出力される電力をより有効に利用できるようにするエネルギー管理システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る系統連系システムの構成を示す図である。系統連系システムの概要動作を示すフローチャートである。蓄電池の概要構成図である。バッテリバランス制御タイミング及び充電電流電圧制御タイミングのタイミングチャートである。逆潮流監視処理の処理フローチャートである。充放電時間管理タイミング及び逆潮流監視タイミングのタイミングチャートである。蓄電池の充電制御の説明図である。

　以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
　図１は、本発明を適用した実施形態に係る系統連系システム１の構成を示す図である。系統連系システム１は、図１に示すように、電力会社から供給される商用電力系統（配電系統）１１と、太陽電池（直流電源）２１とを電力源として備えている。これらの電力は商用電力系統１１へつながり、分電盤１２の下流側に位置する配線（主線路）１３に夫々が供給され、この電力は配線（主線路）１３を介して負荷１５に供給される。また、系統連系システム１は充放電可能な蓄電池（電池システム）４を備えており、商用電力系統１１の電力または太陽電池２１が発電した電力によって電池システム４を充電するとともに、電池システム４が放電する電力は配線１３に供給される。

　電池システム４（直流電源）の構成については、リチウムイオン電池や鉛電池などを用いることができ、後に詳述するが、複数の電池又は電池モジュールを直列及び／又は並列に接続して所定の電圧と所定の容量が得られるように構成されている。尚、リチウムイオン電池では夫々の電池モジュールの温度や電圧を監視するコントローラを備えていても良い。

　また、太陽電池２１には分配器２２が接続され、太陽電池２１で発電された電力は、分配器２２にて第１ＤＣ／ＡＣコンバータ２３及び／又は充電器３１に分配して出力される。分配器２２は例えば、太陽電池２１で発電された電力を全て第１ＤＣ／ＡＣコンバータ２３へ供給するモード、太陽電池２１で発電された電力を全て充電器３１へ供給するモード、太陽電池２１で発電された電力を第１ＤＣ／ＡＣコンバータ２３と充電器３１とへ所定の比率で分配し供給するモード、太陽電池２１で発電された電力を一定値を超えない範囲で常に充電器３１へ供給するモードなど任意の分配モードが可能である。
　第１ＤＣ／ＡＣコンバータ２３は、太陽電池２１で発電された電力、すなわち直流電力を所定の電圧に昇圧すると共に、商用電力系統１１と同一または実質的に同じ周波数であり、かつ同期した交流電力に変換した後、第１出力線路２４を介して第１連系点２５で配線１３に重畳する。前記昇圧の目標である所定の電圧を変えることによって、配線１３に重畳される交流電力の電圧が変化するので配線１３上の系統の交流電力の電圧との差を変えることによって配線１３に重畳される交流電力量を制御することができる。
　この交流電力量は太陽電池２１から第１ＤＣ／ＡＣコンバータ２３へ供給される電力量と同じでなければならない。また、太陽電池２１の発電電力は日射量によって変わるため配線１３へ重畳される電力量も変わるものである。従って、第１ＤＣ／ＡＣコンバータ２３における所定の電圧は日射量に応じて常に変化させる必要あり、この制御周期は早ければ早いほど日射量の変化に対する追従性が良くなり太陽電池２１の発電効率が良くなるものである。
　尚、分配器２２で太陽電池２１の発電電力の一部を充電器３１へ分配している際はこの補正も必要になる。また、第１ＤＣ／ＡＣコンバータ２３による交流電力の生成は通常のＰＷＭ（パルス幅変調）方式を用いることができるので詳細は省略する。また、ＭＰＰＴ（最適動作点追従）制御を用いて太陽電池２１の発電電力を制御しているが通常の制御方式を用いることができるので詳細は省略する。

　電池システム４を充電する充電器３１は、整流器３２を介して配線１３に接続されている。整流器３２は、配線１３から供給される交流電力を整流・平滑した後の直流電力を充電器３１に出力し、充電器３１は、整流器３２から入力される直流電力を用いて電池システム４を充電する。また、充電器３１には分配器２２を介して太陽電池２１が接続され、太陽電池２１が発電した直流電力が供給され、同様にこの直流電力を用いて電池システム４が充電される。尚、充電器３１への直流電力の供給は整流器３２と分配器２２とのいずれか一方としているが、夫々の電圧を調整すれば両方から直流電力の供給を受けることも可能である。

　また、電池システム４が放電する際は、インバータ回路である第２ＤＣ／ＡＣコンバータ３３及び電流遮断器であるリレー３４、第２出力線路３５を介して第２連系点３６で配線１３に放電される（電力が出力される）。第２ＤＣ／ＡＣコンバータ３３は、電池システム４から放電される電力、すなわち直流電力を所定の電圧に昇圧すると共に、商用電力系統１１と同一または実質的に同じ周波数であり、かつ同期した交流電力に変換した後、第２出力線路３５を介して第１連系点２５で配線１３に重畳する。第１ＤＣ／ＡＣコンバータ２３と同様に前記昇圧の目標である所定の電圧を変えることによって、配線１３に重畳される交流電力の電圧が変化するので配線１３上の系統の交流電力の電圧との差を変えることによって配線１３に重畳される交流電力量を制御することができる。第２連系点３６は、配線１３における第１連系点２５よりも負荷１５側に配置されている。

　系統連系システム１は、太陽電池２１が発電した電力と商用電力系統１１の電力とを負荷１５に供給することができる。ここで、太陽電池２１の発電電力が負荷１５の使用電力よりも小さい場合、太陽電池２１の発電電力は全て負荷１５で消費され、不足分は商用電力系統１１から供給される。電池システム４に電荷が充分に充電されていれば、この電力の不足分を電池システム４の放電電力で補うことも可能である。
　一方、太陽電池２１の発電電力と蓄電池の放電による電力との合計電力が負荷１５の使用電力よりも大きい場合、この余剰電力は商用電力系統１１に逆潮流電力として供給されることになる。

　ところで、太陽電池の発電電力は、新たに創り出された電力であり、その余剰電力は配電系統へ逆潮流させ、広く配電系統内で活用することが望まれている。
　一方、配電系統から蓄電池に蓄えられた電力を配電系統に逆潮流させても、蓄電池の充放電による損失が生じるのみであり有効利用に至らないものである。

　３７は遮断機構であり、上記したリレー３４と、このリレー３４の開閉動作を指示する制御部５１と、配線１３上を第２連系点３６から第１連系点２５へ流れる有効電流（電流）を検知する電流検知器５２とを備えて構成される。配線１３上には交流電力が供給されており、電流の方向は常に逆転している。従って、実際の有効電流の方向は電流位相の進む方向を見て判断し、その電流量はＣＴ（カレントトランス）などの検出器を用いた通常の方式で検知することができる。
　リレー３４が開くことにより、第２ＤＣ／ＡＣコンバータ３３及び電池システム４が商用電力系統１１から解列される。
　電流検知器５２は、配線１３における第１連系点２５と第２連系点３６との間に設けられ、第２連系点３６から第１連系点２５への有効電力の流れ、すなわち、電池システム４からの配電系統へ逆潮流する有効電流を検知するものであり、制御部５１に接続されている。制御部５１は、系統連系システム１全体を制御するコントローラであり、各機器と接続されている。

　次に、電池システム４から商用電力系統１１への逆潮流を防止する遮断機構３７の動作を説明する。
　図２は、系統連系システムの概要動作を示すフローチャートである。
　まず、予め蓄電池へ充電する時間帯を決めている制御において、制御部５１は、現在時刻が充電時間帯であるか否かを判別する（ステップＳ１１）。この場合において、充電時間帯は、いわゆる深夜電力時間帯に設定されており、例えば、深夜電力時間帯が２３時から翌日の７時までだとした場合には、充電時間帯は２４時から翌日５時までの５時間のように設定される。

　ステップＳ１１の判別において、現在時刻が充電時間帯である場合には（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、電池システム４の充電制御（ステップＳ１２）および電池システム４のバッテリバランス制御（ステップＳ１３）がなされる。
　電池システム４の充電制御と電池システム４のバッテリバランス制御とは、同時並行して行われる。ここで、電池システム４の充電制御及び電池システム４のバッテリバランス制御の説明に先立ち、電池システム４の構成について説明する。

　図３は、電池システム４としてリチウムイオン電池を用いた場合であり、リチウムイオン電池のセルを複数個並列及び直列に接続し所望の端子電圧と所望の蓄電容量が得られるように構成した電池モジュール４Ｂ１～４Ｂ４を直列に接続して成した概要構成図である。
　尚、電池システム４は定格１２Ｖの鉛蓄電池を複数組み合わせて所望の電圧と所望の蓄電容量を得るように構成しても良く、電池の種類が限定されるものではない。また、電池によってはこのバッテリバランスの制御を省略しても良い。
　電池システム４は、大別すると、コントローラ４Ａと、このコントローラ４Ａの制御下で蓄電を行う複数の電池モジュール４Ｂ１～４Ｂ４と、を備えている。
　コントローラ４Ａは、電池モジュール４Ｂ１～４Ｂ４の温度や電圧を監視して、充電制御を行うと共に、電池モジュール４Ｂ１～４Ｂ４間の蓄電電圧がほぼ等しくなるようにバッテリバランス制御を行う。すなわち、コントローラ４Ａは、複数の電池モジュールの蓄電容量をバランスさせる電池バランス手段として機能する。

　電池モジュール４Ｂ１～４Ｂ４は、同一構成であり、電池モジュール４Ｂ１を一例として説明すると、直列及び／又は並列に相互接続された複数の電池セル（単位蓄電池）を収容した電池ユニットＢＵと、この電池ユニットＢＵと並列に接続された放電用スイッチＳＷ及び放電用抵抗Ｒを備えている。
　この場合において、電池モジュール４Ｂ１～４Ｂ４を構成する電池ユニットＢＵは、互いに直列に接続されている。さらに、直列に接続された電池モジュール４Ｂ１～４Ｂ４の一端の電池モジュール４Ｂ１の電池ユニットＢＵの負極は接地されており、他端の電池モジュール４Ｂ４の正極はスイッチＳＷＡに接続されている。このスイッチＳＷＡは、コントローラ４Ａの制御により切り替えることができ、スイッチＳＷＡを介して電池システム４は、充電器３１或いは第２ＤＣ／ＡＣコンバータ３３に接続される。

　まず、充電制御について説明する。
　図７は、蓄電池の充電制御の説明図である。
　図７に示すように、充電は電流特性線ＬＣに示すように定電流による定電流充電で開始され、電池ユニットＢＵの端子電圧特性ＬＶが時刻ｔ１に所定の切換電圧に至るまで、この定電流による定電流充電が維持される。時刻ｔ１以降は、端子電圧特性ＬＶの電圧が一定電圧となる定電圧充電が行われる。この場合において、定電流の安定化の制御周期及び定電圧の安定化の制御周期は、周期ｆＣＣ（図４参照）で行われている。
　例えば、定電流制御の場合では、電流センサ（図示せず）が検出した電流値が格納されている記憶部からこの電流値を読み出し、同じく目標電流値の格納されている記憶部からこの目標電流値を読み出して比較を行い、この電流値との目標電流値との大小に基づく補正値を出力電圧目標値の格納されている記憶部に加算するまでの一連の動作を周期ｆＣＣ毎に行うものである。尚、出力電圧目標値に相当する電圧が電池ユニットＢＵの端子に印加されるものである。
　また、定電圧制御の場合は、同様に、記憶部に格納された端子電圧と出力電圧目標値の大小に基づいて出力電圧目標値を補正するものであり、同様にこの動作を行う周期がｆＣＣ毎である。

　そして、時刻ｔ２において、電流特性線ＬＣの電流値が、電池ユニットＢＵの満充電状態を判断する電流値にまで低下すると、満充電と判断して充電を完了する。
　次にバッテリバランス制御について説明する。
　ところで、電池モジュール４Ｂ１～４Ｂ４を構成する電池ユニットＢＵは互いに直列に接続されている場合、夫々の電池モジュール４Ｂ１～４Ｂ４の特性には多少のバラツキがありこのバラツキはその端子電圧にあらわれる。すなわち、夫々の電池モジュールを同等に充電しても夫々の電池モジュールの端子電圧にバラツキが出るものである。上記充電制御を行った場合に、いずれか一つの電池ユニットＢＵの充電速度が速く電圧が切換電圧に至ると、全体が定電圧充電に移行し、この後いずれかの電池ユニットの充電速度が速く満充電状態と判断されると上記充電制御が停止となる。この時、他の電池モジュールが満充電状態に至らない状態で充電が終了することになる。従って、電池システム４は予定した蓄電容量の満充電に至っていないものである。

　そこで、このような場合には、満充電状態となった電池ユニットＢＵに対応する放電用スイッチＳＷをオン状態として、当該電池ユニットＢＵに蓄えた電力を放電用抵抗Ｒを介して一部放電する。この結果、充電制御が継続され電池モジュール４Ｂ１～４Ｂ４の充電は維持される。この制御（バッテリバランス制御）を充電制御中に並行して行うことにより、電池モジュール４Ｂ１～４Ｂ４を構成している電池ユニットＢＵの蓄電電圧は、互いに近づいた状態で充電が進み、全体としてより満充電状態に近づく。

　図４は、電池（バッテリ）バランス制御タイミング及び充電電流電圧制御タイミングのタイミングチャートである。
　この場合において、夫々の電池ユニットＢＵの端子電圧を検出して定電流充電から定電圧充電へ切り替える判断、及び夫々の電池ユニットＢＵの充電電流を検出して行う満充電の判断をする周期をｆＢＢで行っている。この周期ｆＢＢは、電池ユニットＢＵの充電制御を行う周期ｆＣＣよりも長い周期である。
　より具体的には、周期ｆＣＣは、２０ｍｓｅｃ周期程度であり、電池バランスの制御を行う周期ｆＢＢは、１０ｍｉｎ周期程度である。

　したがって、バッテリバランス制御を行うことによる電池ユニットＢＵの充電における電流電圧制御に与える影響を抑制することができる。
　より詳細には、周期ｆＣＣと周期ｆＢＢとの値が近い場合、特にバッテリバランス制御では放電用抵抗Ｒの発熱を抑制するため急激な放電はできず、そのため複数の周期に渡って放電用抵抗Ｒに通電を維持することになる。この放電による電池システム４の端子電圧の低下に応答して充電器の出力電圧が増加されるので、この電圧増加と端子電圧の低下とが繰り返されて制御が終息しない状態に至り、電池システム４の端子電圧が短時間にせよ急激に増加して電池システム４を破壊する可能性がある。このため、端子電圧の低下すなわち放電用抵抗Ｒへの通電時間に制限を設け、バッテリバランス制御を収束させるためにｆＢＢの周期を周期ｆＣＣより長く設定している。

　次に充電が完了すると、逆潮流監視タイミングであるか否かを判別する（ステップＳ１４）。本実施形態では、逆潮流監視タイミングとは、系統連系システム１が運転中に所定時間（２０ｍｓｅｃ）ごとに監視を実行するタイミング、及び、第２ＤＣ／ＡＣコンバータ３３が再起動した直後に監視を実行するタイミングを含むものとする。
　ステップＳ１４の判別において、逆潮流監視タイミングである場合には（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、逆潮流監視処理を行う（ステップＳ１５）。

　図５は、逆潮流監視処理の処理フローチャートである。
　まず制御部５１は、電流検知器５２によって、逆潮流（即ち、第２連系点３６から第１連系点２５への有効電力の流れ）が検出されるか否かを判別する（ステップＳ２１）。すなわち、制御部５１及び電流検知器５２は、逆潮流監視手段として機能する。ステップＳ２１の判別において、電流検知器５２が逆潮流を検出しない場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）には、逆潮流監視処理を終了し、処理をステップＳ１６に移行する。ステップＳ２１の判別において、電流検知器５２が逆潮流を検出した場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ）には、制御部５１は、リレー３４を開成する（ステップＳ２２）。
　これにより、第２ＤＣ／ＡＣコンバータ３３及び電池システム４が商用電力系統１１から解列されることにより、電池システム４から放電された放電電力が商用電力系統１１に逆潮流することを確実に防止できる。また、第２ＤＣ／ＡＣコンバータ３３は、商用電力系統１１から解列されたことを検出して停止する。

　本実施形態では、電流検知器５２は、配線１３における商用電力系統１１側に位置する第１連系点２５と、負荷１５側に位置する第２連系点３６との間に設けられているため、電流検知器５２によって第２連系点３６から第１連系点２５へ流れる有効電力が検出された場合には、この逆潮流が電池システム４の放電電力によるものとみなすことができる。
　また、太陽電池２１から出力された電力が流れる第１出力線路２４が第１連系点２５に接続されているため、リレー３４を開成したとしても、太陽電池２１の発電電力を商用電力系統１１に逆潮流させることが可能となる。さらに、リレー３４は、第２ＤＣ／ＡＣコンバータ３３と第２連系点３６との間の第２出力線路３５に設けているため、このリレー３４を開成しても配線１３が遮断されることはなく、太陽電池２１及び／または商用電力系統１１から負荷１５に電力の供給を維持できる。

　続いて、制御部５１は、リレー３４を開成してから所定時間（例えば、５分）経過したか否かを判別する（ステップＳ２３）。この所定時間は、負荷１５での使用電力量の変動が安定すると見込まれる時間である。系統連系システム１の運転中に、電池システム４の放電電力が逆潮流する場合として、負荷１５での使用電力量が急激に減少し、電池システム４及び太陽電池２１からの供給電力量が余剰となった場合が想定される。

　この場合、ステップＳ２２において説明したように、リレー３４を開成することにより、第２ＤＣ／ＡＣコンバータ３３及び電池システム４が商用電力系統１１から解列される。この解列した状態が長時間保持されると、負荷１５での使用電力量が増加して太陽電池２１の発電量よりも大きくなると、商用電力系統１１からの電力が負荷１５に供給され続け、電力の使用効率が低下する。このため、早急にリレー３４を閉じて、第２ＤＣ／ＡＣコンバータ３３及び電池システム４を商用電力系統１１に連系させることが望ましい。しかしながら、短い時間で連系させた場合には、負荷１５での使用電力量の変動が安定しておらず、電池システム４の放電電力が再び逆潮流すると考えられる。

　このため、本構成では、ステップＳ２３の判別において、負荷１５での使用電力量の変動が安定すると見込まれる所定時間が経過していない場合には（ステップＳ２３；Ｎｏ）、この所定時間が経過するまで待機する。
　一方、ステップＳ２３の判別において、所定時間が経過した場合（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）には、制御部５１は、リレー３４を閉成する（ステップＳ２４）。そして制御部５１は、第２ＤＣ／ＡＣコンバータ３３の出力を、逆潮流が生じる直前の出力よりも減じて再起動させる（ステップＳ２５）。ここで、制御部５１は、第２ＤＣ／ＡＣコンバータ３３の出力を減じて（例えば、逆潮流が生じる直前の出力の７０～８０％）再起動させるため、第２ＤＣ／ＡＣコンバータ３３及び電池システム４を商用電力系統１１に再び連系させたとしても、電池システム４の放電電力が逆潮流する蓋然性を低くすることができる。

　続いて、制御部５１は、充放電時間管理タイミングであるか否かを判別する（ステップＳ１６）。この充放電時間管理タイミングとは、配電系統である商用電力系統１１からの電力を夜間電力により蓄電した電気エネルギーを、昼間にこれを利用することにより商用電力系統１１における昼間の発電電力のピークを抑制し、夜間電力の有効利用を図るために、電池システム４から蓄電した電力を放電するための制御を行うタイミングである。
　この場合において、制御部５１は、時間帯毎にどれくらい電池システム４から放電を行えば良いのかを、時間帯と当該時間帯における放電電力量との組み合わせを予め充放電タイムスケジュールとして記憶しており、制御部５１は、このタイムスケジュールに沿って蓄電池の充放電を管理する。

　具体的には、例えば、充放電時間管理を１０分毎に行う場合には、午後２時～午後２時１０分までの放電電力量を○○ｋＷ、午後２時１０分～午後２時２０分までの放電電力量を△△ｋＷ、…のようにスケジュールテーブルとして記憶している。また、逆に午前０時～午前１時は充電時間帯として記憶している。
　このスケジュールテーブルは、前日や、前年における実際の時間帯と放電電力量、エネルギー管理システムである系統連系システム１における負荷１５の稼動状況などに基づいて、逐次更新される。
　なお、上記記憶例は一例であり、時間帯と充放電電力量との関係が分かればどのような記憶態様も採ることが可能である。

　図６は、充放電時間管理タイミング及び逆潮流監視タイミングのタイミングチャートである。この場合において、逆潮流監視は、所定の逆潮流監視周期ｆＲＣ（第１周期）で行い、この周期ｆＲＣは、充放電時間管理タイミング周期ｆＣＤ（第２周期）よりも短い周期である。
　より具体的には、逆潮流監視周期ｆＲＣは、２０ｍｓｅｃ周期程度であり、充放電時間管理タイミング周期ｆＣＤは、１０～６０ｍｉｎ周期程度である。
　したがって、電池システム４からの放電量の切替時に逆潮流の発生を確実に監視して、逆潮流を確実に遮断させることができる。

　以上の説明のように、本発明を適用した実施形態に係る系統連系システム１は、太陽電池２１と、電池システム４と、太陽電池２１が出力する直流電力を交流電力に変換し、太陽電池２１と商用電力系統（配電系統）１１とを連系して商用電力系統１１に接続される負荷１５へ交流電力を供給するとともに、電池システム４が出力する直流電力を交流電力に変換し、電池システム４と商用電力系統１１とを連系し、負荷１５へ交流電力を供給する第２ＤＣ／ＡＣコンバータ（インバータ回路）３３と、を備え、電池システム４の充放電の時間管理より短い周期で蓄電池の逆潮流監視を行う制御部（制御手段）５１を備えているので、電池システム４における放電量の切替時に負荷１５により電力が消費しきれず、電池システム４から商用電力系統１１へ逆潮流するのを確実に防止するための対応ができる。したがって、電池システム４が蓄電した電力を負荷へ供給することができるので、電池システム４（直流電源）から出力される電力をより有効に利用することができる。

　さらに、逆潮流を検出した場合には、電池システム４から商用電力系統（配電系統）１１へ向かって流れる逆潮流を遮断状態にするリレー（開閉機構）３４を設けているので、制御部５１は、逆潮流監視において、電池システム４からの逆潮流を検出した場合に、リレー３４を作動させるので、確実に商用電力系統１１へ電池システム４から逆潮流するのを防止できる。
　さらにまた、制御部５１は、リレー３４を作動させた後、復帰させる場合、第２ＤＣ／ＡＣコンバータ３３の出力をリレー３４が作動する前よりも減じて動作させるので、第２ＤＣ／ＡＣコンバータ３３及び電池システム４を商用電力系統１１に再び連系させたとしても、電池システム４の放電電力が逆潮流する蓋然性を低くすることができる。

　さらに制御部５１は、予め充放電のタイムスケジュールを記憶しており、タイムスケジュールに沿って電池システム４の充放電を管理しているので、不必要に電池システム４から商用電力系統へ逆潮流するのを抑制することができる。
　また、電池システム４は、複数の電池ユニットＢＵが直列に接続された組電池として構成されており、制御部５１は、電池ユニットＢＵの蓄電容量をバランスさせる電池バランス監視周期よりも短い周期で電池システム４の充電における電流電圧制御を行うので、実効的な蓄電容量を増加して電力を有効に利用することができる。
　さらに、制御部５１は、電池システム４の充電と並行して蓄電容量をバランスさせる処理を行うので、短い時間で実効的な蓄電容量を増加して電力をより有効に利用することができる。

　以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、上記実施形態は具体的な適用例を示したもので、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施形態で示した各周期ｆＣＣ、ｆＢＢ、ｆＲＣ、ｆＣＤの具体的な値は一例であり、本発明の技術的範囲内で適宜設定することが可能である。
　また、上記実施形態では電池システム４が放電する放電モードを昼間時間帯に行うものとして説明したが、例えば、負荷１５が夜間に使用される給湯装置等である場合に、昼間に太陽電池２１の電力により電池システム４を充電し、負荷１５の稼働時間に合わせて夜間に放電モードを実行してもよい。

　その他、負荷１５の種類や、具体的な系統連系システム１の各部の仕様及び細部構成については任意に変更可能である。
　例えば、以上の説明では、電池モジュールを複数のセルから構成していたが、単一のセルで構成することも可能である。
　また、以上の説明では、直流電源として蓄電池の場合について説明したが、太陽電池、燃料電池などについても適用が可能である。
　また、以上の説明では、第２連系点３６から第１連系点２５への有効電力の流れを検知して逆潮流を検知していたが、第２連系点３６から第１連系点２５への無効電力を検出することでも逆潮流を検出することができる。
　本出願は、２０１０年６月３０日出願の日本特許出願・出願番号２０１０－１４９４５５に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

　１　系統連系システム（エネルギー管理システム）
　４　電池システム（直流電源）
　４Ｂ１～４Ｂ４　電池モジュール
　１１　商用電力系統（配電系統）
　１５　負荷
　２１　太陽電池
　２３　第１ＤＣ／ＡＣコンバータ
　３３　第２ＤＣ／ＡＣコンバータ（インバータ回路）
　３４　リレー（開閉機構）
　３７　遮断機構
　５１　制御部
　ＢＵ　電池ユニット
　ｆＲＣ　逆潮流監視周期（第１周期）
　ｆＣＤ　充放電時間管理タイミング周期（第２周期）
　ＳＷ　放電用スイッチ
　Ｒ　放電用抵抗

Claims

　直流電源と、
　前記直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換した後、この交流電力を配電系統に繋がる配線に重畳するインバータ回路と、
　このインバータ回路から前記配線へ重畳される交流電力が前記配電系統へ逆潮流するのを所定の第１周期の間隔で監視する逆潮流監視手段と、
　前記配線へ重畳する交流電力の量を所定の第２周期の間隔で変更可能に制御する制御手段と、を備え、
　前記第１周期を前記第２周期より短くすることを特徴とするエネルギー管理システム。
　請求項１記載のエネルギー管理システムにおいて、
　前記インバータ回路から前記配線へ重畳される交流電力を遮断する開閉機構を設け、
　前記制御手段は、前記逆潮流監視手段が、前記配電系統への逆潮流を検出した場合に、前記開閉機構を作動させて前記配線へ重畳される交流電力を遮断することを特徴とするエネルギー管理システム。
　請求項２記載のエネルギー管理システムにおいて、
　前記制御手段は、前記開閉機構を作動させて遮断した後、前記配線へ重畳される交流電力の供給を再開させる場合、前記インバータ回路から前記配線へ重畳される交流電力の出力を前記開閉機構が作動する前よりも減じることを特徴とするエネルギー管理システム。
　請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のエネルギー管理システムにおいて、
　前記制御手段は、予め前記直流電源からインバータ回路を介して前記配線へ重畳される交流電力の供給のスケジュールを記憶しており、前記スケジュールに沿ってこの前記配線へ重畳される交流電力を制御することを特徴とするエネルギー管理システム。
　複数の電池セルを収容した電池モジュールを直列に接続して構成した電池システムと、
　前記電池システムの出力を交流電力に変換し配電系統に重畳して、前記配電系統に接続される負荷へ交流電力を供給する可能とするインバータ回路と、
　前記配電系統の交流電力を整流して前記電池システムの充電を行う充電器と、
　前記複数の電池モジュールの蓄電容量をバランスさせる電池バランス手段と、
　前記充電器、前記電池バランス手段及び前記インバータ回路を制御する制御手段と、を備え、
　前記制御手段は、所定の第１周期毎に前記充電における電流電圧制御を行うように、前記充電器を制御し、所定の第２周期毎に前記複数の電池モジュールの電池容量を監視してバランスさせるように前記電池バランス手段を制御し、
　前記第１周期は前記第２周期より短く設定されていることを特徴とするエネルギー管理システム。
　請求項５記載のエネルギー管理システムにおいて、
　前記制御手段は、前記電池システムの充電と並行して前記蓄電容量をバランスさせる処理を行うことを特徴とするエネルギー管理システム。