WO2013046685A1

WO2013046685A1 - 電力供給システム及び電力制御方法

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Publication number: WO2013046685A1
Application number: PCT/JP2012/006179
Authority: WO
Inventors: 裕章加来; 加藤　玄道
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2013-04-04
Also published as: JP2014239558A

Abstract

　本発明に係る電力供給システムは、蓄電した電力を自立電力負荷（１０３）に供給する蓄電装置（１０４）と、蓄電装置（１０４）から供給される電力により起動し、発電した電力を自立電力負荷（１０３）に供給する発電装置（１０５）と、蓄電装置（１０４）の蓄電残量が、発電装置（１０５）を起動するために必要な起動電力量より小さいか否かを判定する判定装置（１０８）と、を備え、判定装置（１０８）が、蓄電装置（１０４）の蓄電残量が発電装置（１０５）を起動するために必要な起動電力量より小さいと判定した場合に、発電装置（１０５）の起動を禁止する。

Description

電力供給システム及び電力制御方法

　本発明は、電力供給システム及び電力制御方法に関し、特に、蓄電装置からの電力供給により起動が行われる発電装置を備える電力供給システム及び電力制御方法に関するものである。

　従来、この種の電力供給システムとして、例えば図４に示す構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。図４は、従来の電力供給システムのブロック図である。図４に示すように、従来の電力供給システムは、系統電源１１（商用電源）、燃料電池システム１２、負荷１３、分電盤１４、切り離しスイッチ１５、及び自立運転支援装置１６を備えている。

　ここで、系統電源１１は、単相三線式あるいは三相三線式で交流電力を供給する。

　燃料電池システム１２は、直流電力を生成（発電）する燃料電池スタック２１と、燃料電池スタック２１からの直流電力を系統電源１１に連系した交流電力に変換するパワーコンディショナ２２とを備えている。パワーコンディショナ２２は、直流電力から交流電力に変換した発電電力を系統電源１１からの交流電力と重畳して負荷１３へ供給するとともに、系統電源１１の停電時には、燃料電池システム１２を自立運転させて負荷１３に電力を供給する。分電盤１４は、切り離しスイッチ１５を介して系統電源１１に接続されるとともに、燃料電池システム１２と負荷１３とを接続する。分電盤１４内には、系統電源１１の停電時に燃料電池システム１２を解列するための解列スイッチ１７が設けられている。

　自立運転支援装置１６は、燃料電池システム１２と分電盤１４との間の配電線に対する接続点３１と、この接続点３１に対して出力が接続された電圧制御型のインバータ３２と、インバータ３２に対して供給される直流電力を蓄える蓄電装置３３と、接続点３１に接続され、燃料電池システム１２が発生する交流電力のうちの余った電力を消費する負荷調整器３４と、接続点３１に接続され、当該接続点３１から取り込んだ交流電力を直流電力に変換して当該直流電力を充電のために蓄電装置３３に供給する充電用コンバータ３５と、太陽光発電装置やエンジン発電装置などの補助電源装置３７とを備えている。

　以上のように構成された電力供給システムは、系統電源１１が正常に動作している場合、系統電源１１に連系された燃料電池システム１２の出力電力が系統電源１１の電力に重畳して負荷１３に供給されると共に、自立運転支援装置１６は、接続点３１から取り込んだ交流電力を充電用コンバータ３５によって直流電力に変換して当該直流電力を蓄電装置３３に蓄える。

　一方、系統電源１１が停電した場合、切り離しスイッチ１５及び解列スイッチ１７がいったん遮断状態となり、その後、燃料電池システム１２を自立運転モードで再起動させた場合には、切り離しスイッチ１５を遮断状態としたまま解列スイッチ１７を導通状態とし、燃料電池システム１２からの交流電力のみを負荷１３に供給できるようにする。このとき、自立運転支援装置１６は、系統電源１１が停電となった状態で燃料電池システム１２を始動させるために、蓄電装置３３に蓄積されている直流電力を燃料電池システム１２に供給する。なお、蓄電装置３３から供給される電力が不足する場合には、補助電源装置３７から電力を供給する。

特開２００８―０２２６５０号公報

　しかしながら、図４に示すような従来の電力供給システムの構成では、蓄電装置からの電力供給のみで発電装置を起動させる場合、蓄電装置の蓄電残量によっては、蓄電装置から発電装置に対して起動処理に必要な電力を供給することができない場合がある。

　この場合、起動中に電力が途絶えることで発電装置が電源ダウンしてしまい、発電装置の起動処理に要した電力を無駄にするという問題がある。さらに、起動中の電源ダウンによる不要な停止によって発電装置が正常な停止処理を行うことができず、発電装置内の機器がストレスを受けて劣化し、寿命が短縮するという問題がある。

　本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、蓄電装置からの電力供給不足による発電装置の起動中の不要な停止を防ぐことができる電力供給システム及び電力制御方法を提供することを目的とする。

　前記課題を解決するために、本発明に係る電力供給システムの一態様は、蓄電した電力を電力負荷に供給する蓄電装置と、前記蓄電装置から供給される電力により起動し、発電した電力を前記電力負荷に供給する発電装置と、前記蓄電装置の蓄電残量が、前記発電装置を起動するために必要な起動電力量より小さいか否かを判定する判定装置とを備えている。そして、前記判定装置が、前記蓄電装置の蓄電残量が前記発電装置を起動するために必要な起動電力量より小さいと判定した場合に、前記発電装置の起動を禁止する。

　本態様によれば、蓄電装置からの電力供給のみで発電装置が起動する場合、蓄電装置の蓄電残量が発電装置の起動処理に必要な電力量より小さいと判定されたときは発電装置の起動を禁止する。これにより、蓄電装置からの電力供給不足によって発電装置が起動中に停止することを防ぐことができる。

　本発明に係る電力供給システムによれば、蓄電装置からの電力供給不足による発電装置の起動中の不要な停止を防ぐことができる。

図１は、本発明の実施の形態１における電力供給システムの構成を示すブロック図である。図２Ａは、本発明の実施の形態１における電力供給システムの通常時の動作を説明するための図である。図２Ｂは、本発明の実施の形態１における電力供給システムの停電時（発電開始前）の動作を説明するための図である。図２Ｃは、本発明の実施の形態１における電力供給システムの停電時（発電開始後）の動作を説明するための図である。図２Ｄは、本発明の実施の形態１における電力供給システムの復電時の動作を説明するための図である。図３は、本発明の実施の形態２における電力供給システムの構成を示すブロック図である。図４は、従来の電力供給システムの構成を示すブロック図である。

　第１の発明は、蓄電した電力を電力負荷に供給する蓄電装置と、前記蓄電装置から供給される電力により起動し、発電した電力を前記電力負荷に供給する発電装置と、前記蓄電装置の蓄電残量が、前記発電装置を起動するために必要な起動電力量より小さいか否かを判定する判定装置とを備え、前記判定装置が、前記蓄電装置の蓄電残量が前記発電装置を起動するために必要な起動電力量より小さいと判定した場合に、前記発電装置の起動を禁止する電力供給システムである。第１の発明によれば、蓄電装置からの電力供給のみで発電装置が起動する場合、蓄電装置の蓄電残量が発電装置の起動処理に必要な電力量より小さいと判定されたときに発電装置の起動を禁止する。これにより、蓄電装置からの電力供給不足による発電装置の起動中の不要な停止を防ぐことができる。

　第２の発明は、特に、第１の発明において、前記蓄電装置から前記電力負荷への電力供給を接続又は切断する開閉器を備え、前記開閉器は、前記発電装置を起動させる場合、前記蓄電装置から前記電力負荷への電力供給を切断する電力供給システムである。これにより、蓄電装置の電力を発電装置に確実に供給することが可能となり、蓄電装置からの電力供給不足による発電装置の起動中の不要な停止を防ぐことができる。

　第３の発明は、特に、第１の発明又は第２の発明において、前記蓄電装置の蓄電残量を検出する蓄電残量検出部を備え、前記判定装置は、前記蓄電残量検出部によって検出された前記蓄電残量に基づいて前記判定を行う電力供給システムである。これにより、蓄電装置の蓄電残量を蓄電残量検出部によって検出することができ、蓄電残量検出部によって検出された蓄電残量に基づいて、当該蓄電残量が発電装置を起動するために必要な起動電力より小さいか否かを判定することができる。

　第４の発明は、特に、第１の発明から第３の発明のいずれか１つの発明において、前記蓄電装置は、複数の蓄電池で構成されており、前記判定装置は、前記複数の蓄電池の蓄電残量の合計が、前記発電装置を起動するために必要な起動電力量より小さいと判定した場合に、前記発電装置の起動を禁止する。これにより、発電装置が複数の蓄電池からの電力供給で起動する場合、複数の蓄電池の総蓄電残量が発電装置の起動処理に必要な電力量より小さいと判定されたときに発電装置の起動を禁止する。これにより、蓄電装置からの電力供給不足による発電装置の起動中の不要な停止を防ぐことができる。

　第５の発明は、特に、第１の発明から第４の発明のいずれか１つの発明において、前記蓄電残量は、前記蓄電装置に充電された電力量から過放電防止のための電力量を差し引いた電力量である。これにより、発電装置を起動する際に、過放電によって蓄電装置が劣化することを抑制することができる。

　第６の発明は、蓄電した電力を電力負荷に供給する蓄電装置と、前記蓄電装置から供給される電力により起動し、発電した電力を前記電力負荷に供給する発電装置とを備える電力供給システムにおける電力制御方法であって、前記蓄電装置の蓄電残量が前記発電装置を起動するために必要な起動電力量より小さいと判定された場合に、前記発電装置の起動を禁止する電力制御方法である。第５の発明によれば、蓄電装置からの電力供給のみで発電装置が起動する場合、蓄電装置の蓄電残量が発電装置の起動処理に必要な電力量より小さいと判定されたときに発電装置の起動を禁止する。これにより、蓄電装置からの電力供給不足による発電装置の起動中の不要な停止を防ぐことができる。

　以下、本発明の実施の形態に係る電力供給システム及び電力制御方法について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。なお、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。

　（実施の形態１）
　まず、本発明の実施の形態１における電力供給システムの構成について、図１を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態１における電力供給システムの構成を示すブロック図である。

　図１に示すように、本実施の形態における電力供給システムは、系統電源１０１と、一般電力負荷１０２と、自立電力負荷１０３と、蓄電装置１０４と、発電装置１０５と、第１の開閉器１１５及び第２の開閉器１１６を有する分電盤１０６と、第３の開閉器１０７と、判定装置１０８とによって構成される。本実施の形態における電力供給システムは、停電などにより系統電源１０１からの電力供給が停止した場合に、蓄電装置１０４と発電装置１０５とを使用して自立運転を行うことができる。

　系統電源１０１は、電気事業者から需要家に所定の電圧及び所定の周波数の交流電力を供給する商用電力系統ある。本実施の形態における系統電源１０１は、単相三線式あるいは三相三線式の交流電源であり、一般電力負荷１０２などに電力を供給する。

　一般電力負荷１０２は、需要家において電力を消費する一つ又は複数の負荷機器であり、例えば、一般用コンセント（図示せず）に接続されたテレビ、エアコン、冷蔵庫などの機器である。一般電力負荷１０２は、系統電源１０１の正常時（通常時）には、系統電源１０１、蓄電装置１０４又は発電装置１０５から供給される交流電力を消費する。

　自立電力負荷１０３は、自立用コンセント（図示せず）に接続された機器であり、系統電源１０１の停電時に、蓄電装置１０４又は発電装置１０５から供給される交流電力を消費する。

　蓄電装置１０４は、蓄電池１０９と、インバータ１１０と、充電用コンバータ１１１と、蓄電残量検出部１１２とを備え、電力を蓄電するとともに、蓄電した電力を分電盤１０６を介して電力負荷（一般電力負荷１０２、自立電力負荷１０３）に供給する。

　蓄電池１０９は、系統電源１０１又は発電装置１０５から供給される電力を蓄積（充電）する機能を有すると共に、その蓄積した電力を放出（放電）する機能を有する電池である。このように、蓄電池１０９は、充電と放電とを繰り返して行うことができる二次電池であって、例えばリチウムイオン電池や鉛蓄電池などである。なお、蓄電池１０９は、放電時に直流電力を出力する。

　インバータ１１０は、蓄電池１０９が出力する直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を、一般電力負荷１０２又は自立電力負荷１０３に供給する。また、インバータ１１０は、系統電源１０１の停電時には、発電装置１０５が生成する交流電力の周波数や位相の基準となる交流電力を生成する。

　充電用コンバータ１１１は、系統電源１０１又は発電装置１０５から供給される交流電力を直流電力に変換し、蓄電池１０９への充電を行う。

　蓄電残量検出部１１２は、蓄電池１０９に残っている電力量（蓄電残量）を検出する。すなわち、蓄電残量検出部１１２は、蓄電池１０９の放電可能な直流電力の残存量を検出する。蓄電残量検出部１１２によって検出された蓄電池１０９の蓄電残量の情報は、判定装置１０８に出力される。

　発電装置１０５は、発電機１１３とパワーコンディショナ１１４とを備え、発電を行うとともに、発電した電力を分電盤１０６を介して電力負荷（一般電力負荷１０２、自立電力負荷１０３）に供給する。例えば、発電装置１０５として燃料電池発電装置（燃料電池システム）を用いることができる。

　発電機１１３は、直流電力を生成（発電）して、発電した直流電力をパワーコンディショナ１１４に供給する。発電機１１３は、例えば、水素を主体とする燃料ガスと酸素とから直流電力を発電する燃料電池スタックなどである。

　パワーコンディショナ１１４は、発電機１１３からの直流電力を交流電力に変換して出力すると共に、系統電源１０１側の停電を検出して発電装置１０５を系統電源１０１から解列する。

　このように構成される発電装置１０５は、発電機１１３を起動する時に、一定時間、所定の消費電力（起動電力）を必要とする。すなわち、発電装置１０５の起動時には、発電装置１０５を起動するために必要な所定の起動電力量が必要となる。このとき、パワーコンディショナ１１４は、運転指令を受けられるように当該パワーコンディショナ１１４内のマイコンに電力を供給しておくことが好ましい。したがって、発電装置１０５を起動させるために必要な起電力量としては、発電装置１０５を起動するために必要な起動電力量とは、発電機１１３を起動するために必要な電力量と、パワーコンディショナ１１４に供給する電力量とを合わせた電力量とすることが好ましい。

　そして、発電装置１０５は、系統電源１０１の正常時には、系統電源１０１からの交流電力を基準にして発電し、発電した電力を系統電源１０１からの電力と重畳して一般電力負荷１０２に供給する。この場合、発電装置１０５は、自身が生成している電力の周波数（位相）を、系統電源１０１の交流電力の周波数（位相）に同期させることで発電を行っている。

　また、発電装置１０５は、系統電源１０１の停電時には、蓄電装置１０４から供給される電力によって起動し、自立運転を行って発電した電力を自立電力負荷１０３に供給する。この場合、発電装置１０５の起動は、判定装置１０８からの判定結果に基づいて行われる。具体的には、判定装置１０８が、蓄電装置１０４（蓄電池１０９）の蓄電残量が発電装置１０５を起動するために必要な起動電力量より小さいと判定した場合には、発電装置１０５の起動が禁止される。一方、判定装置１０８が、蓄電装置１０４（蓄電池１０９）の蓄電残量が発電装置１０５の起動電力量以上であると判定した場合には、発電装置１０５の起動が許可される。

　分電盤１０６は、第１の開閉器１１５と第２の開閉器１１６とを備え、第３の開閉器１０７を介して系統電源１０１に接続されている。また、分電盤１０６は、系統電源１０１の状態に応じて、蓄電装置１０４及び発電装置１０５の電力供給先を、一般電力負荷１０２又は自立電力負荷１０３に切り替える。なお、第３の開閉器１０７は、分電盤１０６が備えていてもよい。

　判定装置１０８は、蓄電装置１０４の蓄電残量検出部１１２によって検出された蓄電池１０９の蓄電残量を取得するとともに、発電装置１０５を起動するために必要な電力量（起動電力量）を取得する。そして、判定装置１０８は、蓄電池１０９の蓄電残量が発電装置１０５の起動電力量より小さいか否かを判定し、判定した結果を発電装置１０５に出力する。

　次に、以上のように構成された電力供給システムの動作（電力制御方法）及び作用について、図２Ａ～図２Ｄを用いて説明する。図２Ａ～図２Ｄは、本発明の実施の形態１における電力供給システムの動作を説明するための図であり、図２Ａは通常時、図２Ｂは停電時（発電開始前）、図２Ｃは停電時（発電開始後）、図２Ｄは復電時の状態を示している。

　まず、図２Ａを用いて、系統電源１０１が正常時（通常時）の動作について説明する。

　図２Ａに示すように、系統電源１０１の正常時、すなわち系統電源１０１が停電していない場合には、第１の開閉器１１５を導通状態とし、第２の開閉器１１６を解列状態とし、第３の開閉器１０７を導通状態とするように、各開閉器の接続状態を制御する。

　このような接続状態とすることにより、系統電源１０１、蓄電装置１０４又は発電装置１０５から一般電力負荷１０２へ電力が供給可能な状態となる。つまり、一般電力負荷１０２は、系統電源１０１、蓄電装置１０４及び発電装置１０５を使用して電力の供給を受けることができる。また、上記接続状態とすることにより、系統電源１０１又は蓄電装置１０４から発電装置１０５に電力が供給できる状態になるとともに、系統電源１０１又は発電装置１０５から蓄電装置１０４へ電力が供給可能な状態となる。

　ここで、例えば、発電装置１０５は系統電源１０１からの電力供給により起動して発電を行い、発電開始後は、発電した電力を系統電源１０１からの電力と重畳して一般電力負荷１０２に供給する。

　この場合、発電装置１０５の発電電力より一般電力負荷１０２の消費電力が大きいときは、発電装置１０５の発電電力すべてが一般電力負荷１０２にて消費されるが、逆に、発電装置１０５の発電電力より一般電力負荷１０２の消費電力が小さいときは、余剰電力が発生し、その余剰電力が系統電源１０１へ流れ込もうとする（以下、これを「逆潮流」という）。

　燃料電池システム等の発電装置では、電力コストや系統電源１０１の安全面（例えば、逆潮流による交流電圧の上昇）などの理由により逆潮流を防止する必要がある。そこで、蓄電装置１０４は、発電装置１０５の発電電力の情報と一般電力負荷１０２の消費電力の情報とを発電装置１０５や計測器（図示せず）から取得する。そして、蓄電装置１０４は、発電装置１０５の発電電力が一般電力負荷１０２の消費電力より大きく、余剰電力が発生している場合には、その余剰電力を充電用コンバータ１１１を介して蓄電池１０９に供給して蓄電池１０９の充電を行う。これにより、逆潮流を防止することができる。一方、発電装置１０５の発電電力より一般電力負荷１０２の消費電力が大きいときは、蓄電装置１０４は、インバータ１１０を介して蓄積した電力を一般電力負荷１０２に供給する。これにより、発電装置１０５の発電電力と一般電力負荷１０２の消費電力との関係により発生する余剰電力を有効に活用している。

　次に、図２Ｂ及び図２Ｃを用いて、系統電源１０１が停電した時の動作について説明する。

　災害や計画停電などによって系統電源１０１の停電が発生した場合、系統電源１０１からの電力供給の停止により、各々の装置は停電であることを検出する。停電を検出すると、図２Ｂに示すように、第１の開閉器１１５、第２の開閉器１１６及び第３の開閉器１０７を全て解列状態とする。これにより、系統電源１０１、蓄電装置１０４及び発電装置１０５から一般電力負荷１０２への電力供給経路が切断されて、系統電源１０１、蓄電装置１０４及び発電装置１０５から一般電力負荷１０２への電力供給を停止すると共に、系統電源１０１から蓄電装置１０４及び発電装置１０５への電力供給が切断されて、系統電源１０１から蓄電装置１０４及び発電装置１０５への電力供給を停止する。

　その後、蓄電装置１０４では、インバータ１１０の制御方式が電圧型電流制御から電流型電圧制御へ切り替えられる。これにより、蓄電装置１０４は、発電装置１０５のパワーコンディショナ１１４の交流電力における周波数や位相の基準となる電圧波形を生成する。また、発電装置１０５の運転を一旦停止して、発電装置１０５の運転モードを連系モードから自立運転モードに切り替える。

　その後、判定装置１０８の判定結果に基づき、発電装置１０５を再起動するか否かを判定する。具体的には、判定装置１０８が、蓄電装置１０４の蓄電残量検出部１１２によって検出される蓄電池１０９の蓄電残量が発電装置１０５の起動処理に必要な起動電力量より小さいと判定した場合は、発電装置１０５の起動が禁止され、発電装置１０５を起動せずに待機状態とする。一方、判定装置１０８が、蓄電池１０９の蓄電残量が発電装置１０５の起動電力量以上であると判定した場合は、発電装置１０５の起動が許可される。この場合、蓄電装置１０４は発電装置１０５に電力を供給し、発電装置１０５は蓄電装置１０４から供給される電力をもとに再起動する。

　このように、発電装置１０５は、蓄電池１０９の蓄電残量が発電装置１０５の起動電力量以上の場合に起動が許可されるので、起動中に蓄電装置１０４からの電力供給不足によって発電装置１０５が電源ダウンすることを防止できる。すなわち、電源ダウンによる不要な停止を発生することなく発電装置１０５を起動させることができる。

　そして、発電装置１０５が発電を開始した後は、図２Ｃに示すように、第２の開閉器１１６を導通状態とし、発電装置１０５から自立電力負荷１０３に電力を供給する。このとき、蓄電装置１０４は、発電装置１０５の発電電力が自立電力負荷１０３の消費電力より大きく、余剰電力が発生している場合には、その余剰電力を充電用コンバータ１１１を介して蓄電池１０９に供給して蓄電池１０９の充電を行い、一方、発電装置１０５の発電電力が自立電力負荷１０３の消費電力より小さい場合には、インバータ１１０を介して蓄電池１０９に蓄電した電力を自立電力負荷１０３に供給する。

　次に、図２Ｄを用いて、系統電源１０１が復電した時の動作について説明する。

　停電後に系統電源１０１が復電した場合、各々の装置において復電を検出する。復電を検出すると、図２Ｄに示すように、第２の開閉器１１６を解列状態とする。これにより、蓄電装置１０４及び発電装置１０５から自立電力負荷１０３への電力供給経路を切断して、蓄電装置１０４及び発電装置１０５から自立電力負荷１０３への電力供給を停止する。

　その後、蓄電装置１０４では、インバータ１１０の制御方式が電流型電圧制御から電圧型電流制御に切り替えられる。また、発電装置１０５の運転を一旦停止して、発電装置１０５の運転モードを自立運転モードから連系モードに切り替える。

　そして、その後、同図に示すように、第１の開閉器１１５及び第３の開閉器１０７を導通状態とすることで、系統電源１０１から一般電力負荷１０２に電力を供給できる状態にする。また、発電装置１０５は、系統電源１０１からの電力供給により起動し、発電を再開する。

　以上のようにして、本実施の形態における電力供給システムが動作する。

　なお、本実施の形態では、系統電源１０１の停電時において、発電装置１０５が発電開始後に第２の開閉器１１６を導通状態としたが、系統電源１０１の停電直後に導通状態とし、計測器（図示せず）による自立電力負荷１０３の消費電力の計測結果や電圧の計測結果に基づき過負荷状態と判定したとき解列状態とするようにしてもかまわない。これにより、発電装置１０５の起動中に蓄電装置１０４から自立電力負荷１０３へ電力供給する場合、過負荷状態が原因で発生する電圧低下による発電装置１０５の不要な停止を防ぐことができる。

　また、本実施の形態では、系統電源１０１の停電時において、図２Ｃに示すように、発電装置１０５の発電開始後に第２の開閉器１１６を導通状態としたが、図２Ｂのときの系統電源１０１の停電直後に第２の開閉器１１６を導通状態とし、その導通状態を保ったまま、発電装置１０５の起動中において、判定装置１０８などによって発電装置１０５の発電開始までに必要とする残りの電力量と蓄電残量検出部１１２から取得する蓄電装置１０４（蓄電池１０９）の蓄電残量とを常時比較し、判定装置１０８によって蓄電装置１０４の蓄電残量が発電装置１０５の発電開始までに必要とする残りの電力量より小さいと判定されたときに第２の開閉器１１６を解列状態としてもかまわない。これにより、発電装置１０５の起動中に蓄電装置１０４からの電力供給不足によって発電装置１０５が電源ダウンするという発電装置１０５の不要な停止を防ぐことができる。

　また、本実施の形態では、判定装置１０８が発電装置１０５の起動を禁止するか否かの判定を行ったが、発電装置１０５内の制御部（図示せず）が判定装置の機能を備え、当該制御部によって発電装置１０５の起動を禁止するか否かの上記判定を行ってもかまわない。

　また、本実施の形態では、系統電源１０１が正常時と停電時において蓄電装置１０４及び発電装置１０５が供給する電力負荷を、一般電力負荷１０２と自立電力負荷１０３の別々としたが、１つにしてもかまわない。

　以上のように、本実施の形態に係る電力供給システムによれば、蓄電装置１０４からの電力供給のみで発電装置１０５が起動する場合、蓄電装置１０４（蓄電池１０９）の蓄電残量が発電装置１０５の起動処理に必要な電力量より小さいと判定されたときは発電装置１０５の起動を禁止する。これにより、蓄電装置１０４からの電力供給不足によって発電装置１０５が起動中に停止することを防ぐことができる。

　また、本実施の形態においては、第２の開閉器１１６は、発電装置１０５を起動させる場合、蓄電装置１０４から自立電力負荷１０３への電力供給経路を切断するため、蓄電装置１０４から出力電力を発電装置１０５に確実に供給することが可能となる。これにより、蓄電装置１０４からの電力供給不足によって発電装置１０５が起動中に停止することを防ぐことができる。

　また、本実施の形態では、判定装置１０８によって判定する際、発電装置１０５の起動電力量と比較する蓄電残量は蓄電池１０９の蓄電残量としたが、この場合、例えば、蓄電池１０９に充電された電力量から蓄電池１０９の過放電防止のための電力量を引いた電力量を蓄電池１０９（蓄電装置１０４）の蓄電残量としてもよい。これにより、蓄電装置１０４からの電力供給により発電装置１０５を起動しても（つまり、蓄電装置１０４の充電電力を発電装置１０５の起動のために消費されたとしても）、蓄電池１０９には過放電を防止するための電力量を残すことができる。このように、蓄電装置１０４の蓄電残量を蓄電池１０９に充電された電力量から過放電防止のための電力量を差し引いた電力量とすることで、発電装置１０５を起動する際に、過放電によって蓄電池１０９が劣化することを抑制することができる。

　（実施の形態２）
　次に、本発明の実施の形態２における電力供給システムの構成について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態２における電力供給システムの構成を示すブロック図である。

　図３に示すように、本実施の形態における電力供給システムは、図１に示す実施の形態１における電力供給システムに対して、蓄電池、インバータ、充電用コンバータ及び蓄電残量検出部の各々が２つずつ設けられている。

　具体的には、本実施の形態における蓄電装置１０４Ａは、第１の蓄電池１０９ａ、第１のインバータ１１０ａ、第１の充電用コンバータ１１１ａ及び第１の蓄電残量検出部１１２ａと、第２の蓄電池１０９ｂ、第２のインバータ１１０ｂ、第２の充電用コンバータ１１１ｂ及び第２の蓄電残量検出部１１２ｂとを備える。

　第１の蓄電池１０９ａ及び第２の蓄電池１０９ｂと、第１のインバータ１１０ａ及び第２のインバータ１１０ｂと、第１の充電用コンバータ１１１ａ及び第２の充電用コンバータ１１１ｂと、第１の蓄電残量検出部１１２ａ及び第２の蓄電残量検出部１１２ｂとは、実施の形態１における、蓄電池１０９、インバータ１１０、充電用コンバータ１１１及び蓄電残量検出部１１２と同じ機能を有し、また、それらと同様に接続されているので、詳しい説明は省略する。

　以下に、本実施の形態における電力供給システムの動作（電力制御方法）及び作用について、図３を用いて説明する。

　系統電源１０１が正常時の動作については、実施の形態１と同様のため、説明を省略する。

　次に、系統電源１０１が停電した時の動作について説明する。

　系統電源１０１の停電が発生した場合、系統電源１０１からの電力供給の停止により、各々の装置は、停電であることを検出する。停電を検出すると、第１の開閉器１１５及び第３の開閉器１０７を解列状態とする。これにより、系統電源１０１、蓄電装置１０４Ａ及び発電装置１０５から一般電力負荷１０２への電力供給経路が切断されて、系統電源１０１、蓄電装置１０４Ａ及び発電装置１０５から一般電力負荷１０２への電力供給が停止すると共に、系統電源１０１から蓄電装置１０４Ａ及び発電装置１０５への電力供給経路を切断して、系統電源１０１から蓄電装置１０４Ａ及び発電装置１０５への電力供給を停止する。

　その後、蓄電装置１０４Ａでは、第１のインバータ１１０ａ及び第２のインバータ１１０ｂの制御方式が電圧型電流制御から電流型電圧制御へ切り替えられる。これにより、蓄電装置１０４Ａは、発電装置１０５のパワーコンディショナ１１４の交流電力における周波数や位相の基準となる電圧波形を生成する。また、発電装置１０５の運転を一旦停止して、発電装置１０５の運転モードを連系モードから自立運転モードに切り替える。

　その後、判定装置１０８の判定結果に基づき、発電装置１０５を再起動するか否かを判定する。具体的には、判定装置１０８が、第１の蓄電残量検出部１１２ａによって検出される第１の蓄電池１０９ａの蓄電残量と第２の蓄電残量検出部１１２ｂによって検出される第２の蓄電池１０９ｂの蓄電残量との合計が発電装置１０５の起動処理に必要な起動電力量より小さいと判定した場合は、発電装置１０５の起動が禁止され、発電装置１０５を起動せずに待機状態とする。一方、判定装置１０８が、第１の蓄電池１０９ａの蓄電残量と第２の蓄電池１０９ｂの蓄電残量との合計が発電装置１０５の起動電力量以上であると判定した場合は、発電装置１０５の起動が許可される。この場合、蓄電装置１０４Ａは発電装置１０５に電力を供給し、発電装置１０５は蓄電装置１０４Ａから供給される電力をもとに再起動する。

　このように、発電装置１０５は、蓄電池１０９の蓄電残量が発電装置１０５の起動電力量以上の場合に起動が許可されるので、発電装置１０５の起動中に蓄電装置１０４Ａからの電力供給不足によって発電装置１０５が電源ダウンすることを防止できる。すなわち、電源ダウンさせることなく発電装置１０５を起動させることができる。

　発電装置１０５が発電を開始した後は、第２の開閉器１１６を導通状態とし、発電装置１０５から自立電力負荷１０３に力を供給する。このとき、蓄電装置１０４Ａは、発電装置１０５の発電電力が自立電力負荷１０３の消費電力より大きく、余剰電力が発生している場合には、その余剰電力を第１の充電用コンバータ１１１ａ及び第２の充電用コンバータ１１１ｂを介して第１の蓄電池１０９ａ及び第２の蓄電池１０９ｂに供給して第１の蓄電池１０９ａ及び第２の蓄電池１０９ｂの充電を行う。一方、発電装置１０５の発電電力が自立電力負荷１０３の消費電力より小さい場合は、第１のインバータ１１０ａ及び第２のインバータ１１０ｂを介して第１の蓄電池１０９ａ及び第２の蓄電池１０９ｂに蓄電した電力を自立電力負荷１０３に供給する。

　次に、系統電源１０１が復電した時の動作について説明する。

　系統電源１０１が復電した場合、各々の装置において復電を検出する。復電を検出すると、第２の開閉器１１６を解列状態とする。これにより、蓄電装置１０４Ａ及び発電装置１０５から自立電力負荷１０３への電力供給経路を切断して、蓄電装置１０４Ａ及び発電装置１０５から自立電力負荷１０３への電力供給を停止する。

　その後、蓄電装置１０４Ａでは、第１のインバータ１１０ａ及び第２のインバータ１１０ｂの制御方式が電流型電圧制御から電圧型電流制御に切り替えられる。また、発電装置１０５の運転を一旦停止して、発電装置１０５の運転モードを自立運転モードから連系モードに切り替える。

　そして、その後、第１の開閉器１１５及び第３の開閉器１０７を導通状態とすることで、系統電源１０１から一般電力負荷１０２に電力を供給できる状態にする。また、発電装置１０５は、系統電源１０１からの電力供給により起動し、発電が再開される。

　以上のように、本実施の形態に係る電力供給システムによれば、発電装置１０５が複数の蓄電池からの電力供給で起動する場合、複数の蓄電池の総蓄電残量が発電装置１０５の起動処理に必要な電力量より小さいと判定されたときは発電装置１０５の起動を禁止する。これにより、蓄電装置１０４Ａからの電力供給不足によって発電装置１０５が起動中に停止することを防ぐことができる。

　なお、本実施の形態では、判定装置１０８によって判定する際、第１の蓄電池１０９ａの蓄電残量と第２の蓄電池１０９ｂの蓄電残量との合計が発電装置１０５の起動処理に必要な電力量より小さいと判定されたときに発電装置１０５の起動を禁止したが、この場合、例えば、第１の蓄電池１０９ａに充電された電力量から第１の蓄電池１０９ａの過放電防止のための電力量を引いた電力量を第１の蓄電池１０９ａの蓄電残量とし、かつ、第２の蓄電池１０９ｂに充電された電力量から第２の蓄電池１０９ｂの過放電防止のための電力量を引いた電力量を第２の蓄電池１０９ｂの蓄電残量としてもよい。これにより、蓄電装置１０４Ａからの電力供給により発電装置１０５を起動しても、第１の蓄電池１０９ａ及び第２の蓄電池１０９ｂには、それぞれ過放電を防止するための電力量を残すことができる。このため、発電装置１０５を起動する際に、過放電によって第１の蓄電池１０９ａ及び第２の蓄電池１０９ｂが劣化することを抑制することができる。

　以上、本発明に係る電力供給システムについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

　例えば、上記の実施の形態では、発電装置として、燃料電池発電装置を例示したが、ガスエンジン発電装置又は太陽光発電装置などの他の発電装置を用いることもできる。

　また、本発明は、電力供給システム又は電力制御方法として実現できるだけでなく、当該電力制御方法に含まれる動作（ステップ）をコンピュータに実行させるプログラムとして実現することもできる。さらに、そのようなプログラムは、コンピュータに読み取り可能な記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＡＭ、ＢＤ、ＵＳＢメモリ、ＳＤカードなどのメモリカード、半導体メモリ等）に記録したり、インターネット等の伝送媒体を介して流通させたりすることができる。

　また、本発明に係る電力供給システムを構成する構成要素の一部又は全部は、集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現することもできる。これらの構成要素は、個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。なお、集積回路は、集積度の違いにより、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ又はウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

　その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

　本発明は、燃料電池発電装置又はガスエンジン発電装置などの発電装置及び蓄電装置を用いた電力供給システムにおいて広く利用することができる。

　１０１　系統電源
　１０２　一般電力負荷
　１０３　自立電力負荷（電力負荷）
　１０４、１０４Ａ　蓄電装置
　１０５　発電装置
　１０６　分電盤
　１０７　第３の開閉器
　１０８　判定装置
　１０９　蓄電池
　１１０　インバータ
　１１１　充電用コンバータ
　１１２　蓄電残量検出部
　１１３　発電機
　１１４　パワーコンディショナ
　１１５　第１の開閉器
　１１６　第２の開閉器（開閉器）
　１０９ａ　第１の蓄電池
　１１０ａ　第１のインバータ
　１１１ａ　第１の充電用コンバータ
　１１２ａ　第１の蓄電残量検出部
　１０９ｂ　第２の蓄電池
　１１０ｂ　第２のインバータ
　１１１ｂ　第２の充電用コンバータ
　１１２ｂ　第２の蓄電残量検出部

Claims

　蓄電した電力を電力負荷に供給する蓄電装置と、
　前記蓄電装置から供給される電力により起動し、発電した電力を前記電力負荷に供給する発電装置と、
　前記蓄電装置の蓄電残量が、前記発電装置を起動するために必要な起動電力量より小さいか否かを判定する判定装置と、を備え、
　前記判定装置が、前記蓄電装置の蓄電残量が前記発電装置を起動するために必要な起動電力量より小さいと判定した場合に、前記発電装置の起動を禁止する
　電力供給システム。
　前記蓄電装置から前記電力負荷への電力供給を接続又は切断する開閉器を備え、
　前記開閉器は、前記発電装置を起動させる場合、前記蓄電装置から前記電力負荷への電力供給を切断する
　請求項１に記載の電力供給システム。
　前記蓄電装置の蓄電残量を検出する蓄電残量検出部を備え、
　前記判定装置は、前記蓄電残量検出部によって検出された前記蓄電残量に基づいて前記判定を行う
　請求項１又は２記載の電力供給システム。
　前記蓄電装置は、複数の蓄電池で構成されており、
　前記判定装置は、前記複数の蓄電池の蓄電残量の合計が、前記発電装置を起動するために必要な起動電力量より小さいと判定した場合に、前記発電装置の起動を禁止する
　請求項１～３のいずれか１項に記載の電力供給システム。
　前記蓄電残量は、前記蓄電装置に蓄電された電力量から過放電防止のための電力量を差し引いた電力量である
　請求項１～４のいずれか１項に記載の電力供給システム。
　蓄電した電力を電力負荷に供給する蓄電装置と、前記蓄電装置から供給される電力により起動し、発電した電力を前記電力負荷に供給する発電装置とを備える電力供給システムにおける電力制御方法であって、
　前記蓄電装置の蓄電残量が前記発電装置を起動するために必要な起動電力量より小さいと判定された場合に、前記発電装置の起動を禁止する
　電力制御方法。