WO2014171154A1

WO2014171154A1 - 電力制御システム、電力制御装置、電力制御システムの制御方法

Info

Publication number: WO2014171154A1
Application number: PCT/JP2014/002216
Authority: WO
Inventors: 正臣佐竹; 哲也竹中
Original assignee: 京セラ株式会社
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2014-04-18
Publication date: 2014-10-23
Also published as: JP2014212655A; JP6480096B2; EP2988387A1; US10250041B2; EP2988387A4; CN105144531A; EP2988387B1; US20160064936A1; CN105144531B

Abstract

　複数の分散電源の間での効率的な運転制御を、分散電源側の汎用性を崩すことなく管理可能なシステムを構築する。　本発明に係る電力制御システムは、蓄電池１２と、電流センサ４０が順潮流を検出する間発電を行う発電装置３３とを含む複数の分散電源を有する電力制御システムであって、連系運転時に商用電源系統からの交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池１２に供給する第１電力変換部２１と、自立運転時に前記発電装置３３の発電電力を前記蓄電池１２に供給する供給部と、連系運転時に開放され、自立運転時に前記第１電力変換部２１からの出力を前記電流センサ４０に対して順潮流方向に流すよう閉塞される自立運転スイッチ２４とを含むパワーコンディショナ２０を備えることを特徴とする。

Description

電力制御システム、電力制御装置、電力制御システムの制御方法

関連出願の相互参照
　本出願は、２０１３年４月１９日に出願された日本国特許出願第２０１３－０８８７６０号に基づく優先権を主張するものであり、これらの特許出願の明細書全体を参照によって本願明細書に引用する。

　本発明は、電力制御システム、電力制御装置および電力制御システムの制御方法に関するものである。

　太陽光パネル等の発電設備を備える発電システムの発電パワーコンディショナとして、商用電源系統（以下、適宜、系統と略記する）に連系して交流電力を出力する系統連系運転と、系統と関わりなく交流電力を出力する自立運転とを可能としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

　また、系統電力によって充電される蓄電池等の蓄電設備を備える蓄電システムの蓄電パワーコンディショナとして、上記の発電パワーコンディショナと同様に、系統に連系して交流電力を出力する系統連系運転と、系統と関わりなく交流電力を出力する自立運転とを可能としたものが知られている（例えば、特許文献２参照）

特開２００７－０４９７７０号公報特開２００８－２５３０３３号公報

　ところで、電力制御システムにおいて、太陽電池、蓄電池、燃料電池、ガス発電機などの複数の分散電源を一元的に管理・運用することが求められている。特に、複数の分散電源の間での効率的な運転制御を、分散電源側の汎用性を崩すことなく管理可能なシステムを構築することが求められる。

　従って、上記のような課題に鑑みてなされた本発明の目的は、複数の分散電源の間での効率的な運転制御を、分散電源側の汎用性を崩すことなく管理可能な電力制御システム、電力制御装置及び電力制御システムの制御方法を提供することにある。

　上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力制御システムは、
　蓄電池と、電流センサが順潮流を検出する間発電を行う発電装置とを含む複数の分散電源を有する電力制御システムであって、
　連系運転時に商用電源系統からの交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に供給する第１電力変換部と、自立運転時に前記発電装置の発電電力を前記蓄電池に供給する供給部と、連系運転時に開放され、自立運転時に前記第１電力変換部からの出力を前記電流センサに対して順潮流方向に流すよう閉塞される自立運転スイッチとを含むパワーコンディショナを備えることを特徴とする。

　また、連系運転時には商用電源系統からの出力あるいは前記第１電力変換部からの出力を前記電流センサに対して順潮流方向に流すよう閉塞される連系運転スイッチを備え、
　前記連系運転スイッチと前記自立運転スイッチとは同期して切り替えられることが好ましい。

　また、前記供給部は、前記発電装置の発電による交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に供給する第２電力変換部を有することが好ましい。

　また、前記第２電力変換部は、電流の直流成分を除去する方式の変換部であることが好ましい。

　また、前記第１電力変換部の前記商用電源系統側の出力電流に応じて、前記発電装置の発電した電力の前記蓄電池への供給を制御する制御部を備えることが好ましい。

　また、前記パワーコンディショナは、自立運転時には、前記第１電力変換部から前記商用電源系統側の出力がゼロとなってから再び出力が生じるまでの間、前記供給部を介した前記発電装置からの電力の充電を前記蓄電池に行わせることが好ましい。

　さらに、上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力制御装置は、
　蓄電池と、電流センサが順潮流を検出する間発電を行う発電装置とを含む複数の分散電源を有する電力制御システムで用いる電力制御装置であって、
　連系運転時に商用電源系統と前記蓄電池との間で交流直流変換を行う第１電力変換部と、
　自立運転時に前記発電装置の発電電力を前記蓄電池に供給する供給部と、
　連系運転時に開放され、自立運転時に前記第１電力変換部からの出力を前記電流センサに対して順潮流方向に流すよう閉塞される自立運転スイッチとを備えることを特徴とする。

　さらに、上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力制御システムの制御方法は、
　蓄電池と、電流センサが順潮流を検出する間発電を行う発電装置とを含む複数の分散電源を有し、連系運転時に商用電源系統からの交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に供給する第１電力変換部を備える電力制御システムの制御方法であって、
　前記発電装置が自立運転時に発電するステップと、
　前記第１電力変換部が前記発電装置の発電電力を前記蓄電池に供給するステップと、
　自立運転時に、前記第１電力変換部からの出力を前記電流センサに対して順潮流方向に流すステップと、を含むことを特徴とする。

　本発明に係る電力制御システム、電力制御装置及び電力制御システムの制御方法によれば、複数の分散電源の間での効率的な運転制御を、分散電源側の汎用性を崩すことなく管理することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る電力制御システムのブロック図である。連系運転時の電力制御システムの制御例を示す図である。自立運転時の電力制御システムの制御例を示す図である。自立運転時の電力制御システムの制御例を示す図である。補助ＡＣ部の構成例を示す図である。

　以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。

（実施の形態）
　まず、本発明の一実施形態に係る電力制御システムについて説明する。本実施形態に係る電力制御システムは、系統（商用電源系統）から供給される電力の他に、売電可能な電力を供給する分散電源及び／又は売電不可能な電力を供給する分散電源を備える。売電可能な電力を供給する分散電源は、例えば太陽光発電などによって電力を供給するシステムである。一方売電不可能な電力を供給する分散電源は、例えば電力を充放電することができる蓄電池システム、ＳＯＦＣ（Solid Oxide Fuel Cell）などの燃料電池を含む燃料電池システム、およびガス燃料により発電するガス発電機システムなどである。本実施の形態においては、売電可能な電力を供給する分散電源として太陽電池、及び売電不可能な電力を供給する分散電源として蓄電池と、及び燃料電池又はガス発電機である発電装置とを備える例を示す。

　図１は、本発明の一実施形態に係る電力制御システムの概略構成を示すブロック図である。本実施形態に係る電力制御システムは、太陽電池１１と、蓄電池１２と、パワーコンディショナ２０（電力制御装置）と、分電盤３１と、負荷３２と、発電装置３３と、電流センサ４０とを備える。ここで、発電装置３３は、燃料電池又はガス発電機により構成されるものである。電力制御システムは、通常は系統との連系運転を行い、系統から供給される電力と、各分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２、発電装置３３）からの電力とを負荷３２に供給する。また、電力制御システムは、停電時など系統からの電力供給がない場合は自立運転を行い、各分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２、発電装置３３）からの電力を負荷３２に供給する。なお、電力制御システムが自立運転を行う場合には、各分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２、発電装置３３）は系統から解列した状態である。そして、電力制御システムが連系運転を行う場合には、各分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２、発電装置３３）は系統と並列した状態となる。

　図１において、各機能ブロックを結ぶ実線は電力の流れる配線を表し、各機能ブロックを結ぶ破線は、制御信号または通信される情報の流れを表す。当該破線が示す通信は有線通信としてもよいし、無線通信としてもよい。制御信号および情報の通信には、各階層含め、様々な方式を採用可能である。例えば、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの近距離通信方式による通信を採用することができる。また、赤外線通信、電力線搬送通信（ＰＬＣ：ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）など、様々な伝送メディアを使用することができる。またそれぞれの通信に適した物理層を含む下位の層の上で、各種プロトコル、例えばＺｉｇＢｅｅ　ＳＥＰ２．０（Ｓｍａｒｔ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｐｒｏｆｉｌｅ２．０）、ＥＣＨＯＮＥＴ　Ｌｉｔｅ（登録商標）などのような論理層だけ規定される通信プロトコルを動作させてもよい。

　太陽電池１１は、太陽光のエネルギーを直流の電力に変換するものである。太陽電池１１は、例えば光電変換セルを有する発電部がマトリクス状に接続され、所定の短絡電流（たとえば１０Ａ）を出力するように構成される。太陽電池１１は、シリコン系多結晶太陽電池、シリコン系単結晶太陽電池、又はＣＩＧＳ等薄膜系太陽電池等、光電変換可能なものであればその種類は制限されない。

　蓄電池１２は、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の蓄電池から構成される。蓄電池１２は、充電された電力を放電することにより、電力を供給可能である。また、蓄電池１２は、系統、太陽電池１１から供給される電力に加え、後述の通り、発電装置３３から供給される電力を充電可能である。

　パワーコンディショナ２０（電力制御装置）は、太陽電池１１、蓄電池１２から供給される直流の電力と、系統および発電装置３３から供給される交流の電力との変換を行うとともに、連系運転及び自立運転の切り替え制御を行うものである。パワーコンディショナ２０は、インバータ２１（第１電力変換部）と、連系運転スイッチ２２、２３と、自立運転スイッチ２４と、補助ＡＣ部２６（第２電力変換部）と、ＤＣＤＣ部２７～２９と、パワーコンディショナ２０全体を制御する制御部２５とを備える。なお、連系運転スイッチ２３は、パワーコンディショナ２０外に出すよう構成しても良い。

　ＤＣＤＣ部２７～２９は、インバータ２１の前段で直流電力を昇圧又は減圧するものである。例えば、ＤＣＤＣ部２７は、太陽電池１１からの直流電力を一定の電圧まで昇圧してインバータ２１に供給する。また、ＤＣＤＣ部２８は、蓄電池１２からの直流電力を一定の電圧まで昇圧してインバータ２１に供給する。また、ＤＣＤＣ部２８は、インバータ２１、ＤＣＤＣ部２７あるいはＤＣＤＣ部２９からの直流電流を降圧して蓄電池に供給する。ＤＣＤＣ部２９は、後述の通り、補助ＡＣ部２６を通じて発電装置３３からの電力を引き込むためのものである。

　インバータ２１（第１電力変換部）は、双方向インバータであって、太陽電池１１、蓄電池１２から供給される直流の電力を交流の電力に変換し、また、系統から供給される交流の電力を直流の電力に変換する。

　連系運転スイッチ２２、２３、自立運転スイッチ２４は、それぞれリレー、トランジスタなどにより構成され、オン（開放）／オフ（閉塞）制御される。図示の通り、自立運転スイッチ２４は、発電装置３３と蓄電池１２との間に配される。連系運転スイッチ２２、２３、と自立運転スイッチ２４とは、双方が同時にオン（又はオフ）とならないように、同期して切り替えられる。より詳しくは、連系運転スイッチ２２、２３がオンとなるとき、自立運転スイッチ２４は同期してオフとなり、連系運転スイッチ２２、２３がオフとなるとき、自立運転スイッチ２４は同期してオンとなる。連系運転スイッチ２２、２３および自立運転スイッチ２４の同期制御は、連系運転スイッチ２２、２３への制御信号の配線を自立運転スイッチ２４に分岐させることによりハードウェア的に実現される。なお、スイッチ毎に同一の制御信号に対するオンとオフの状態を区別して設定可能なことはいうまでもない。また、連系運転スイッチ２２、２３および自立運転スイッチ２４の同期制御は、制御部２５によりソフトウェア的に実現することも可能である。

　補助ＡＣ部２６（第２電力変換部）は、発電装置３３の発電による交流電力を直流電力に変換して蓄電池１２に供給する。補助ＡＣ部２６は、自立運転時に発電装置３３の発電電力を蓄電池１２に供給する供給部を構成するものである。なお、補助ＡＣ部２６は、パワーコンディショナ２０の外部に備えることも可能である。この場合、パワーコンディショナ２０は、供給部として、外部の補助ＡＣ部から直流電力の入力を受ける入力端子を備える構成となる。なお、補助ＡＣ部２６は、回路を流れる電流の直流成分を除去する構成であることが好ましい。これは、自立運転時に、自立運転スイッチ２４及び補助ＡＣ部２６を含む系に対する残留する直流成分による悪影響を防ぐためである。補助ＡＣ部２６の具体的な構成例は後述する。

　制御部２５は、例えばマイクロコンピュータで構成され、系統電圧の上昇や停電等の状態等に基づいて、インバータ２１、連系運転スイッチ２２、２３、自立運転スイッチ２４、補助ＡＣ部２６、ＤＣＤＣ部２７～２９等の各部の動作を制御する。制御部２５は、連系運転時には、連系運転スイッチ２２、２３をオン、自立運転スイッチ２４をオフに切り替える。また、制御部２５は、自立運転時には、連系運転スイッチ２２、２３をオフ、自立運転スイッチ２４をオンに切り替える。

　分電盤３１は、連系運転時に系統より供給される電力を複数の支幹に分岐させて負荷３２に分配する。また、分電盤３１は、複数の分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２、発電装置３３）から供給される電力を、複数の支幹に分岐させて負荷３２に分配する。ここで、負荷３２とは、電力を消費する電力負荷であり、たとえば家庭内で使用されるエアコン、電子レンジ、テレビ等の各種電器製品や、商工業施設で使用される空調機や照明器具などの機械、照明設備等である。

　発電装置３３は、燃料電池又はガス発電機により構成される。燃料電池は、水素を用いて空気中の酸素との化学反応により直流の電力を発電するセルと、発電された直流電力を１００Ｖあるいは２００Ｖの交流電力に変換するインバータと、その他補機類とを備える。ここで、発電装置３３としての燃料電池は、パワーコンディショナ２０を介さずとも負荷３２に対する交流電力の供給を可能とするシステムである。従って燃料電池は、必ずしもパワーコンディショナ２０との接続を想定して設計されたものではなく、汎用性を有するシステムであってよい。また、ガス発電機は、所定のガスなどを燃料とするガスエンジンで発電するものである。

　発電装置３３は、対応する電流センサ４０が順潮流（買電方向の電流）を検出する間発電を行うものであり、発電時には負荷３２の消費電力に追従する負荷追従運転又は所定の定格電力値による定格運転を行う。負荷追従運転時の追従範囲は、例えば２００～７００Ｗであり、定格運転時の定格電力値は、例えば７００Ｗである。なお、発電装置３３は、連系運転時は負荷３２の消費電力に追従する負荷追従運転（例えば２００～７００Ｗ）を行い、自立運転時に、負荷追従運転又は定格電力値による定格運転を行うものとしてもよい。

　電流センサ４０は、系統及び発電装置３３の間を流れる電流を検出するものである。日本では、発電装置３３が発電する電力は売電不可能と規定されているため、電流センサ４０が系統側への逆潮流（売電方向の電流）を検出した場合、発電装置３３は発電を停止する。電流センサ４０が順潮流を検出する間、発電装置３３は負荷３２に自身から電力を供給できるものとして負荷追従運転又は定格運転での発電を実行する。

　ここで、本実施形態における電力制御システムは、自立運転時に、補助ＡＣ部２６を通じて発電装置３３が発電する電力を蓄電池１２に蓄電することができるものである。以下、補助ＡＣ部２６を通じた蓄電池１２の蓄電について詳述する。

　図２は、連系運転時の電力制御システムの制御例を示す図である。この場合、パワーコンディショナ２０の各スイッチは、連系運転スイッチ２２、２３がオン、自立運転スイッチ２４がオフに制御される。

　連系運転時には、太線矢印で示すように、系統よりＡＣ１００Ｖ（あるいは２００Ｖ）が供給されて、負荷３２に給電される。パワーコンディショナ２０は、蓄電池１２の充電が完了していない場合、系統からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池１２を充電する。また、パワーコンディショナ２０は、太陽電池１１の発電電力を交流電力に変換して系統に逆潮流したり、余剰電力を売電したりすることができる。また、パワーコンディショナ２０は、系統からの電力及び分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２）の電力を負荷３２に出力してもよい。なお、この場合、電流センサ４０には、系統からの順潮流（買電方向の電流）が流れるため、発電装置３３は発電を行い、分電盤３１を経て負荷３２に電力を供給する。

　次に、図３、図４により自立運転時の電力制御システムの制御例を説明する。この場合、パワーコンディショナ２０の各スイッチは、連系運転スイッチ２２、２３がオフ、自立運転スイッチ２４がオンに制御される。

　図３は、自立運転時の分散電源による電力供給を示す図である。自立運転時には、パワーコンディショナ２０により、自立運転スイッチ２４を介して分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２）の電力が負荷３２に供給される。

　図４は、自立運転時の発電装置３３の発電を示す図である。図３に示す通り、自立運転時には、パワーコンディショナ２０より負荷３２に電力が供給される。このとき、電流センサ４０は順潮流（買電方向の電流）を検出するため、発電装置３３は負荷追従運転での発電を実行する。分電盤３１は、発電装置３３が発電した電力を負荷３２に供給するとともに、負荷３２の消費電力を上回る余剰電力については、パワーコンディショナ２０の補助ＡＣ部２６に供給する。余剰電力は、補助ＡＣ部２６により直流電力に変換され、蓄電池１２へと給電される。

　このとき、パワーコンディショナ２０において、制御部２５は、例えばＤＣＤＣ部２９用に備えるＤＣＤＣコンバータを制御して、発電装置３３から引き込む電力量を制御することができる。制御部２５は、パワーコンディショナ２０のａ点（インバータ２１の系統側出力）の電流を検出することにより、引き込む電力量を制御することができる。以下、電力量の調整について、図３および図４を用いて、負荷３２の消費電力４００Ｗである場合を例にその動きを説明する。

　＜自立運転の開始時＞
　当初、発電装置３３は停止されているものとする。まず、連系運転スイッチ２２，２３がオフ（解列）されると、これに同期して自立運転スイッチ２４がオン（閉塞）され、分散電源（太陽電池１１、蓄電池１２）を用いたパワーコンディショナ２０の自立運転が開始される。この時、インバータ２１からの出力が自立運転スイッチ２４側を経由し、さらに分電盤３１を介して負荷３２に供給される。このとき制御部２５は、ａ点において、当該４００Ｗの消費電力に対応する電流を検出することができる。また、インバータ２１を介した分散電源からの電流が電流センサ４０を流れることとなり、電流センサ４０は順潮流を検出するため、発電装置３３は運転を開始する。

　＜燃料電池の運転開始＞
　発電装置３３は運転を開始する際、負荷追従運転を行い、まずは負荷３２において必要とされる電力（４００Ｗ）分の出力を行う。その後、発電装置３３の出力が徐々に上昇し、負荷追従運転により負荷３２に必要な電力を供給できるようになると、インバータ２１を介した分散電源からの電力供給がなくなる。この時、ａ点を流れる電流はゼロとなる。

　＜蓄電池の充電開始＞
　制御部２５は、ａ点を流れる電流がゼロとなった時点で補助ＡＣ部２６およびＤＣＤＣ部２９による電力の引き込みを開始する。具体的には、補助ＡＣ部２６およびＤＣＤＣ部２９を介して発電装置３３の出力電力を蓄電池１２に充電する制御を開始する。ここで蓄電池１２は、自立運転開始直後から発電装置３３から出力が４００Ｗに到達するまでの間は、放電あるいは停止の状態となっているため、まずは充放電回路を充電状態に変更することとなる。

　＜電力の引き込み＞
　次に制御部２５は、蓄電池１２の充放電回路に対し、充電電流量を徐々に増大させる。充電電流量を増大することにより、徐々に電力の引き込み量が増大され、発電装置３３の出力が引き上げられ定格出力まで至る。

　＜引き込み量の調整＞
　この時、定格出力７００Ｗのうち、負荷３２の消費電力４００Ｗを上回る３００Ｗについては、補助ＡＣ部２６を経てＤＣＤＣ部２９に引き込まれ、蓄電池１２に蓄電されることとなる。しかしながら充放電回路は引き込み量３００Ｗで固定されるわけではなく、３００Ｗを超えてもなお引き込み量の増大状態が継続する。３００Ｗを超過して引き込みが行われた場合、発電装置３３は定格出力に至っているため、今度は負荷３２における電力が不足することとなってしまう。このとき不足する電力が、再びインバータ２１からの出力という形で表れることとなる。すなわち、充放電回路による引き込みが大きくなりすぎると、再びａ点における電流が現れ始める。

　この時、制御部２５は、ａ点の電流がゼロとなり電力の引き込み開始後、再び電流がａ点を流れだした時点で蓄電池１２への充電電流量を低減するよう充放電回路を制御し、ＤＣＤＣ部２９による電力の引き込み量を制限する。引き込み量を徐々に下げた結果、ＤＣＤＣ部２０にて引き込まれる電力が３００Ｗを下回ると、再びａ点における電流が観測されなくなる。

　この後、制御部２５は、ａ点における電流がゼロになると、再びａ点における電流が観測されるようになるまで充電電流量を増大方向へ制御する。そして、制御部２５は、ａ点における電流が観測されるようになると、再びａ点における電流がゼロになるまで充電電流量を低減する制御を繰り返す。その後、制御部２５は蓄電池１２の充電完了を検出すると電力の引き込み制御を停止する。これにより発電装置３３は電力の引き込みが無くなるため、負荷３２で要する電力に相当する値になるまで出力を低減することとなる。

　この制御により、結果的に、発電装置３３の出力から負荷３２で消費される電力を減算した分だけが蓄電池１２へ供給されることとなる。なお、電流がゼロになるとは、電流が所定値以下の値となることを意味し、厳密にゼロとなる場合に限定されない。また、制御部２５は、電力の引き込みの開始と停止の処理が振動しないように、ヒステリシスを設けるなど、電力の引き込みを開始する閾値と、電力の引き込みを停止する閾値とをそれぞれ独立に設定することができる。これにより、蓄電池１２への充電量と負荷３２での消費量と燃料電池の定格出力との間で安定状態に保たれることとなる。

　また、このようにａ点を観測した制御によって充電電流量を調整することにより、副次的な効果も得られる。すなわち、追従した制御となるため、負荷３２で消費される電力量が変動したとしても、結果的に充電電流量を調整することになるため、複雑な制御を要することなく発電装置３３の出力を有効に、かつ安定して制御することができる。また、極論、発電装置３３の定格出力の値を制御部２５が知る必要もない。従って、発電装置３３として専用設計の燃料電池を要することもなければ、性能情報を制御部２５に入力するための複雑なインターフェースも必要としないため、汎用性を担保することもできる。つまり最適な状態を維持することができる。

　このように、本実施形態によれば、パワーコンディショナ２０の補助ＡＣ部２６は、自立運転時に発電装置３３の発電による交流電力を直流電力に変換して蓄電池１２に供給する。そして、自立運転スイッチ２４は、自立運転時にインバータ２１からの出力を電流センサ４０に対して順潮流方向に流すよう閉塞される。これにより、複数の分散電源の間での効率的な運転制御を、分散電源側の汎用性を崩すことなく管理することが可能となる。より詳しくは、自立運転時に、補助ＡＣ部２６を通じて発電装置３３が発電する電力を蓄電池１２に蓄電することが可能となる。また、発電装置３３自体に特別な変更を加える必要がなく、汎用の燃料電池システムおよびガス発電システムが流用できるという利点がある。

　また、本実施形態によれば、連系運転スイッチ２２、２３と自立運転スイッチ２４とは同期して切り替えられる。より詳しくは、連系運転スイッチ２２、２３がオンとなるとき、自立運転スイッチ２４は同期してオフとなり、連系運転スイッチ２２、２３がオフとなるとき、自立運転スイッチ２４は同期してオンとなる。これにより、双方が同時にオン又はオフとなることを防ぎ、連系運転および自立運転の切り替えを安全に行うことができる。

　また、本実施形態によれば、パワーコンディショナ２０は、供給部として、発電装置３３の発電による交流電力を直流電力に変換して蓄電池１２に供給する補助ＡＣ部２６を有する。これにより、交流電力を出力する発電装置を直接パワーコンディショナに接続することが可能となる。

　また、上述の通り、補助ＡＣ部２６は、回路を流れる電流の直流成分を除去する方式の変換部であることが好ましい。これは、自立運転時に、自立運転スイッチ２４及び補助ＡＣ部２６を含む系に対する残留する直流成分による悪影響を防ぐためである。図５は、補助ＡＣ部２６の構成例を示す図である。図５の通り、直流側のトランスと交流側のトランスとを対向させ、交流側をトランジスタ等のスイッチング素子によりスイッチングすることにより、電流の直流成分を除去するＡＣＤＣコンバータを実現することができる。

　また、本実施形態によれば、パワーコンディショナ２０において、制御部２５は、インバータ２１の系統側の出力電流に応じて、発電装置３３の発電した電力の蓄電池１２への供給を制御する。これにより、１点の電流を監視することにより制御を切り替えることが可能となり、多点の電流を監視することによる制御負荷や制御状態のばらつきを防ぐことが可能となる。特に、パワーコンディショナ２０は、自立運転時には、インバータ２１から系統側の出力がゼロとなってから再び出力が生じるまでの間、供給部を介した発電装置３３からの電力の充電を蓄電池１２に行わせればよい。

　本開示内容の多くの側面は、プログラム命令を実行可能なコンピュータシステムその他のハードウェアにより実行される、一連の動作として示される。コンピュータシステムその他のハードウェアには、たとえば、汎用コンピュータ、PC(パーソナルコンピュータ)、専用コンピュータ、ワークステーション、PCS(Personal Communications System、パーソナル移動通信システム)、移動(セルラー)電話機、データ処理機能を備えた移動電話機、RFID受信機、ゲーム機、電子ノートパッド、ラップトップコンピュータ、GPS(Global Positioning System)受信機またはその他のプログラム可能なデータ処理装置が含まれる。一実施形態では、種々の動作は、プログラム命令(ソフトウェア)で実装された専用回路(たとえば、特定機能を実行するために相互接続された個別の論理ゲート)や、一以上のプロセッサにより実行される論理ブロックやプログラムモジュール等により実行されることに留意されたい。論理ブロックやプログラムモジュール等を実行する一以上のプロセッサには、たとえば、一以上のマイクロプロセッサ、CPU(中央演算処理ユニット)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、DSP(Digital Signal Processor)、PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、電子機器、ここに記載する機能を実行可能に設計されたその他の装置及び/またはこれらいずれかの組合せが含まれる。ここに示す実施形態は、たとえば、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコードまたはこれらいずれかの組合せにより実装される。命令は、必要なタスクを実行するためのプログラムコードまたはコードセグメントであってもよい。そして、命令は、機械読取り可能な非一時的記憶媒体その他の媒体に格納することができる。コードセグメントは、手順、関数、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウェアパッケージ、クラスまたは命令、データ構造もしくはプログラムステートメントのいずれかの任意の組合せを示すものであってもよい。コードセグメントは、他のコードセグメントまたはハードウェア回路と、情報、データ引数、変数または記憶内容の送信及び/または受信を行い、これにより、コードセグメントが他のコードセグメントまたはハードウェア回路と接続される。

　なお、ここでは、特定の機能を実行する種々のモジュール及び/またはユニットを有するものとしてのシステムを開示しており、これらのモジュール及びユニットは、その機能性を簡略に説明するために模式的に示されたものであって、必ずしも、特定のハードウェア及び/またはソフトウェアを示すものではないことに留意されたい。その意味において、これらのモジュール、ユニット、その他の構成要素は、ここで説明された特定の機能を実質的に実行するように実装されたハードウェア及び/またはソフトウェアであればよい。異なる構成要素の種々の機能は、ハードウェア及び/もしくはソフトウェアのいかなる組合せまたは分離したものであってもよく、それぞれ別々に、またはいずれかの組合せにより用いることができる。また、キーボード、ディスプレイ、タッチスクリーン、ポインティングデバイス等を含むがこれらに限られない入力/出力もしくはI/Oデバイスまたはユーザインターフェースは、システムに直接にまたは介在するI/Oコントローラを介して接続することができる。このように、本開示内容の種々の側面は、多くの異なる態様で実施することができ、それらの態様はすべて本開示内容の範囲に含まれる。

　本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

　１１　太陽電池
　１２　蓄電池
　２０　パワーコンディショナ（電力制御装置）
　２１　インバータ（第１電力変換部）
　２２、２３　連系運転スイッチ
　２４　自立運転スイッチ
　２５　制御部
　２６　補助ＡＣ部（第２電力変換部）
　２７、２８、２９　ＤＣＤＣ部
　３１　分電盤
　３２　負荷
　３３　発電装置
　４０　電流センサ

Claims

　蓄電池と、電流センサが順潮流を検出する間発電を行う発電装置とを含む複数の分散電源を有する電力制御システムであって、
　連系運転時に商用電源系統からの交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に供給する第１電力変換部と、自立運転時に前記発電装置の発電電力を前記蓄電池に供給する供給部と、連系運転時に開放され、自立運転時に前記第１電力変換部からの出力を前記電流センサに対して順潮流方向に流すよう閉塞される自立運転スイッチとを含むパワーコンディショナを備えることを特徴とする電力制御システム。
　連系運転時には商用電源系統からの出力あるいは前記第１電力変換部からの出力を前記電流センサに対して順潮流方向に流すよう閉塞される連系運転スイッチを備え、
　前記連系運転スイッチと前記自立運転スイッチとは同期して切り替えられることを特徴とする請求項１に記載の電力制御システム。
　前記供給部は、前記発電装置の発電による交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に供給する第２電力変換部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電力制御システム。
　前記第２電力変換部は、電流の直流成分を除去する方式の変換部であることを特徴とする請求項３に記載の電力制御システム。
　前記第１電力変換部の前記商用電源系統側の出力電流に応じて、前記発電装置の発電した電力の前記蓄電池への供給を制御する制御部を備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力制御システム。
　前記パワーコンディショナは、自立運転時には、前記第１電力変換部から前記商用電源系統側の出力がゼロとなってから再び出力が生じるまでの間、前記供給部を介した前記発電装置からの電力の充電を前記蓄電池に行わせる請求項５に記載の電力制御システム。
　蓄電池と、電流センサが順潮流を検出する間発電を行う発電装置とを含む複数の分散電源を有する電力制御システムで用いる電力制御装置であって、
　連系運転時に商用電源系統と前記蓄電池との間で交流直流変換を行う第１電力変換部と、
　自立運転時に前記発電装置の発電電力を前記蓄電池に供給する供給部と、
　連系運転時に開放され、自立運転時に前記第１電力変換部からの出力を前記電流センサに対して順潮流方向に流すよう閉塞される自立運転スイッチとを備えることを特徴とする電力制御装置。
　蓄電池と、電流センサが順潮流を検出する間発電を行う発電装置とを含む複数の分散電源を有し、連系運転時に商用電源系統からの交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に供給する第１電力変換部を備える電力制御システムの制御方法であって、
　前記発電装置が自立運転時に発電するステップと、
　前記第１電力変換部が前記発電装置の発電電力を前記蓄電池に供給するステップと、
　自立運転時に、前記第１電力変換部からの出力を前記電流センサに対して順潮流方向に流すステップと、を含むことを特徴とする制御方法。