WO2023181302A1 - 制御装置、電力制御システム、制御方法、及びプログラム - Google Patents

制御装置、電力制御システム、制御方法、及びプログラム Download PDF

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solar cell
load
power
voltage
storage battery
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裕二 樋口
徹 田中
尚倫 中村
直樹 花岡
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日本電信電話株式会社
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • 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
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • 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
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells

Definitions

  • the present invention relates to technology for efficiently utilizing power from solar cells.
  • Non-Patent Document 1 direct current from solar cells has been A technology is used to charge a storage battery with direct current.
  • Non-Patent Document 1 As in the technology disclosed in Non-Patent Document 1, by directly charging a storage battery with direct current from a solar cell, the number of conversion stages is reduced, so that solar power generation can be used efficiently.
  • Non-Patent Document 1 it was not possible to maximize the power generated by the solar cell in consideration of this characteristic. In other words, it was not possible to efficiently utilize the power generated by the solar cells.
  • the present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a technique for efficiently utilizing power generated by a solar cell.
  • a control device that executes connection control in a power distribution network to which a solar cell and a plurality of loads are connected and which distributes power from the solar cell in direct current, comprising: an information acquisition unit that acquires information from a load connected to the solar cell via the power distribution network; Based on the load-side power and solar cell-side voltage obtained from the information, a load to be connected to the solar cell is selected so that the load-side power is increased, and the selected load and the solar cell are connected. and a control unit that controls the power distribution network.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a solar cell and a storage battery connected to a DC grid.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of voltage/power characteristics of a solar cell.
  • 1 is a diagram showing a configuration example of a power control system.
  • 1 is a diagram showing a configuration example of a power control system. It is a figure showing an example of composition of a control device.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a hardware configuration of a control device. 3 is a flowchart for explaining the operation of the control device.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a specific example.
  • a storage battery is used as a load to which a solar cell supplies power, but this is just an example, and a load other than a storage battery may be used.
  • the storage battery charging power may also be referred to as load-side power.
  • DC grid is used to mean a power distribution network that does not convert the output from the solar cell 200, which is a DC power source, into AC power, but instead distributes power to the storage battery as DC power.
  • the "power distribution network” may also be referred to as a “power network,””power transmission/distribution network,””power transmission network,” etc.
  • Power distribution may also be called “power transmission.”
  • a solar cell 200 and a plurality of storage batteries are connected via a power router 300.
  • the power router 300 is a device that can switch the distribution route of the power output from the solar cell 200, and may also be referred to as a "route switching device,” “connection switching device,” “route selection device,” etc. .
  • the power that can be extracted varies depending on the voltage of the load.
  • An example of the fluctuation is shown in FIG. 2.
  • the voltage at which the peak power is obtained also varies depending on the solar power generation situation (weather, etc.).
  • the curve of the graph shown in FIG. 2 fluctuates.
  • the power router 300 performs connection switching so that the power output from the solar cell 200 is distributed to the storage battery that increases the power output, thereby maximizing the power generated by the solar cell.
  • MPPT Maximum Power Point Tracking
  • the technology according to this embodiment not only reduces power conversion loss by not using a power conversion device such as DC/AC conversion, but also has the effect of maximizing the power generated by the solar cell through pseudo-MPPT control.
  • FIG. 3 shows a configuration example of the power control system in this embodiment.
  • a power distribution network in which a solar cell 200 and a plurality of storage batteries are connected via a power distribution network has a configuration in which a plurality of power routers 300 are connected by power lines. Further, each storage battery is connected to one of the power routers 300 by a power line.
  • the "power line” may also be referred to as a "power distribution line", "power transmission line”, etc.
  • a control server 100 is connected to each storage battery and each power router 300.
  • Control server 100 instructs power router 300 to perform route control based on information acquired from each storage battery.
  • one storage battery is connected to solar cell 200 at a certain time.
  • the control server 100 may also be called a control device.
  • control is performed while switching the optimal storage battery to maximize generated power based on information regarding storage battery capacity, wiring length, etc.
  • pseudo step-by-step MPPT control is performed. The detailed control flow will be described later. Note that in the following description, “power,” “current,” and “voltage” may be referred to as “power value,” “current value,” and “voltage value,” respectively.
  • FIG. 3 shows the situation regarding storage batteries A, C, and D as an example.
  • storage battery A the wiring length between it and solar cell 200 is short. Therefore, resistance is small and voltage drop is small. Also, since the battery capacity is 50%, the voltage (bus voltage) is low. Therefore, compared to the others, the voltage of storage battery A is the lowest.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the power control system in this embodiment in more detail.
  • two storage batteries and one power router are shown for convenience of illustration.
  • this power control system includes a solar cell 200, a power router 300, a BMU 410, a storage battery 420, a BMU 510, a storage battery 520, and a control server 100.
  • Each device other than the control server 100 is connected by a power line as shown.
  • the control server 100 is connected to the power router 300 and each BMU through communication lines.
  • the solar cell 200 converts sunlight into electricity.
  • the power router 300 changes the power line route (connection switching) based on a command from the control server 100.
  • the power router 300 may have any mechanism as long as it is capable of changing the route of the power line (switching connections), but for example, it may have a switching mechanism composed of multiple circuit breakers or relays. have.
  • BMUs Battery Management Units
  • Storage batteries 420, 520 are devices that store power.
  • the control server 100 selects the storage battery that can extract the most power from the voltage and current of the storage battery obtained from the BMU, and issues a route formation command to the power router 300 to connect the selected storage battery and the solar cell.
  • FIG. 5 shows an example of the functional configuration of the control server 100.
  • the control server 100 includes an information acquisition section 110, a calculation section 120, a control section 130, and a data storage section 140.
  • the information acquisition unit 110 acquires the voltage and current of the storage battery from the BMU.
  • the voltage of the storage battery is the voltage of the bus (between two power lines) that charges/discharges the storage battery, and the current is the current flowing through the bus. Note that acquiring the voltage and current from the BMU may also be expressed as "obtaining the voltage and current from the storage battery.”
  • the calculation unit 120 uses the information acquired by the information acquisition unit 110 and the information read from the data storage unit 140 to calculate the storage battery charging power and the solar cell side voltage.
  • the control unit 130 uses the calculation result by the calculation unit 120 to control the operation of the power router 300.
  • the data storage unit 140 stores information (fixed information) used for calculation by the calculation unit 120, such as the resistance value of the wiring between the solar cell 200 and each storage battery.
  • the data storage unit 140 also stores information acquired by the information acquisition unit 110 and calculation results calculated by the calculation unit 120.
  • the control unit 130 performs control, past calculation results are read out from the data storage unit 140 and used as appropriate.
  • the control server 100 can be realized, for example, by having a computer execute a program.
  • This computer may be a physical computer or a virtual machine on the cloud.
  • control server 100 can be realized by using hardware resources such as a CPU and memory built into a computer to execute a program corresponding to the processing performed by the control server 100.
  • the above program can be recorded on a computer readable recording medium (such as a portable memory), and can be stored or distributed. Furthermore, it is also possible to provide the above program through a network such as the Internet or e-mail.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the computer.
  • the computer in FIG. 6 includes a drive device 1000, an auxiliary storage device 1002, a memory device 1003, a CPU 1004, an interface device 1005, a display device 1006, an input device 1007, an output device 1008, etc., which are interconnected by a bus BS.
  • a program that realizes processing on the computer is provided, for example, on a recording medium 1001 such as a CD-ROM or a memory card.
  • a recording medium 1001 such as a CD-ROM or a memory card.
  • the program is installed from the recording medium 1001 to the auxiliary storage device 1002 via the drive device 1000.
  • the program does not necessarily need to be installed from the recording medium 1001, and may be downloaded from another computer via a network.
  • the auxiliary storage device 1002 stores installed programs as well as necessary files, data, and the like.
  • the memory device 1003 reads and stores the program from the auxiliary storage device 1002 when there is an instruction to start the program.
  • the CPU 1004 implements functions related to the control server 100 according to programs stored in the memory device 1003.
  • the interface device 1005 is used as an interface for connecting to a network (communication line).
  • a display device 1006 displays a GUI (Graphical User Interface) and the like based on a program.
  • the input device 1007 is composed of a keyboard, a mouse, buttons, a touch panel, or the like, and is used to input various operation instructions.
  • An output device 1008 outputs the calculation result.
  • control server 100 An example of the operation of the control server 100 having the functional configuration shown in FIG. 5 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. First, the processing content based on the flow will be explained, and then a specific example will be explained.
  • the information acquisition unit 110 acquires information. Specifically, under the control of the control unit 130, the solar cells 200 are sequentially connected to each of a plurality of storage batteries in the power distribution network (DC grid) to be controlled by the proposed technology, and the information acquisition unit 110 Obtain the measured values of the voltage and current of the storage battery.
  • DC grid power distribution network
  • the calculation unit 120 calculates the storage battery charging power and solar cell side voltage for each storage battery from the measured value acquired in S1 and the resistance value of each path read from the data storage unit 140.
  • Each route is a route between the solar cell 200 and the storage battery for each storage battery.
  • the storage battery charging power P x of the storage battery x is calculated from ⁇ I x .
  • the solar cell side voltage is Vp x
  • the storage battery voltage is Vb x
  • the wiring resistance is R x
  • control unit 130 forms a route by first instructing the power router 300 to connect the storage battery with the largest storage battery power and the solar cell 200 based on the calculation result in S2. . After the route is formed (changed), charging is performed for a certain period of time T1. In subsequent processing as well, after the route is formed (changed), charging is performed for a certain period of time T1.
  • the information acquisition unit 110 acquires measured values of current and voltage from the storage battery connected to the solar cell 200. Then, pseudo MPPT control is executed every T1.
  • control server 100 performs a voltage raising operation. Specifically, the control unit 130 selects a route having a solar cell side voltage higher than the solar cell side voltage calculated from the current current value and voltage value based on the information stored in the data storage unit 140. Among them, the route with the highest past storage battery charging power is selected and the route is changed.
  • the past storage battery charging power is the most recent past storage battery charging power in the loop control of S4 to S9. Note that for a storage battery that has not been connected to the solar cell 200 in the loop control of S4 to S9 in the initial stage, the values calculated in S1 and S2 may be used.
  • the information acquisition unit 110 acquires the storage battery voltage and storage battery current on the route changed in S4, and the calculation unit 120 uses these to calculate the storage battery charging power and the solar cell side voltage.
  • control unit 130 compares the storage battery charging power before and after the route change, and determines whether the storage battery charging power after the route change is greater than the storage battery charging power before the route change.
  • the control server 100 performs a voltage reduction operation. Specifically, based on the information stored in the data storage unit 140, the control unit 130 selects past storage batteries from among the routes that have a solar cell side voltage lower than the solar cell side voltage calculated in the most recent S5. Select the route with the highest charging power and change the route.
  • the information acquisition unit 110 acquires the storage battery voltage and storage battery current on the route changed in S7, and the calculation unit 120 uses these to calculate the storage battery charging power and the solar cell side voltage.
  • control unit 130 compares the storage battery charging power before and after the route change, and determines whether the storage battery charging power after the route change is greater than the storage battery charging power before the route change.
  • storage battery charging power and wiring loss for each of storage battery A, storage battery B, storage battery C, and storage battery D are shown in FIG. As shown in FIG. 7, “storage battery charging power + wiring loss” is the power output by the solar cell 200. Note that storage battery A, storage battery C, and storage battery D correspond to storage battery A, storage battery C, and storage battery D shown in FIG.
  • route A the route from storage battery A to solar cell 200
  • route B the route from storage battery B to solar cell 200
  • route C the route from storage battery C to solar cell 200
  • route D the route from storage battery D to solar cell 200
  • control unit 130 forms route B as the initial route by instructing the power router 300 to connect the solar battery 200 with the storage battery B having the highest storage battery power.
  • control unit 130 selects the past storage battery charging power among the routes C and D having the solar cell side voltage higher than the solar cell side voltage of the route B, based on the information stored in the data storage unit 140.
  • Route D is selected as the route with the largest value, and the change to route D is implemented.
  • the information acquisition unit 110 acquires the storage battery voltage and storage battery current on route D changed in S4, and the calculation unit 120 uses these to calculate the storage battery charging power and solar cell side voltage on route D. calculate.
  • control unit 130 compares the storage battery charging power before and after the route change, and determines whether the storage battery charging power after the route change is greater than the storage battery charging power before the route change.
  • the storage battery charging power for route D is lower than the storage battery charging power for route B, so the process advances to S7.
  • control unit 130 selects a route (A, B, Among C), route B is selected as the route with the largest past storage battery charging power, and a change to route B is implemented.
  • the information acquisition unit 110 acquires the storage battery voltage and storage battery current on route B changed in S7, and the calculation unit 120 uses these to calculate the storage battery charging power and the solar cell side voltage.
  • control unit 130 determines whether the storage battery charging power after the route change is greater than the storage battery charging power before the route change.
  • the storage battery charging power for route B is greater than the storage battery charging power for route D, so the process returns to S7. Route A is then selected.
  • the route with the largest past storage battery charging power is selected among the routes with the solar cell side voltage higher or lower than the current solar cell side voltage.
  • this is an example.
  • the route to change to when selecting the route to change to, select the route with the solar cell side voltage closest to the current solar cell side voltage among the routes with the solar cell side voltage higher than the current solar cell side voltage. may be selected.
  • voltage reduction operation when selecting the route to change to, select the route with the solar cell side voltage closest to the current solar cell side voltage among the routes with the solar cell side voltage lower than the current solar cell side voltage. may be selected.
  • control server 100 calculates the storage battery charging power and the solar cell side voltage based on the measured values, but the storage battery charging power and the solar cell side voltage are calculated from the measured values on the load side.
  • the information acquisition unit 110 may acquire the storage battery charging power and the solar cell side voltage from the load side.
  • a control device that executes connection control in a power distribution network to which a solar cell and a plurality of loads are connected and which distributes power from the solar cell in direct current, the control device comprising: memory and at least one processor connected to the memory; including; The processor includes: acquiring information from a load connected to the solar cell via the power distribution network; Based on the load-side power and solar cell-side voltage obtained from the information, a load to be connected to the solar cell is selected so that the load-side power is increased, and the selected load and the solar cell are connected.
  • a control device that controls the power distribution network.
  • the processor includes: In a voltage increase operation in which a load is selected to increase the voltage on the solar cell side, the load for which the load side power is the largest among one or more loads in which the solar cell side voltage becomes higher than the current solar cell side voltage. is selected as a load to be connected to the solar cell, In a voltage reduction operation in which loads are selected to reduce the voltage on the solar cell side, the load for which the load side power is the largest among one or more loads whose solar cell side voltage is lower than the current solar cell side voltage.
  • the control device according to Supplementary Note 1, wherein: is selected as the load to be connected to the solar cell.
  • the processor When changing the load connected to the solar cell, The processor continues the voltage increase operation or the voltage decrease operation when the load side power increases before and after the change, and changes from the voltage increase operation to the voltage decrease operation when the load side power decreases before and after the change.
  • the control device according to Supplementary Note 2, wherein the control device performs a change in the voltage reduction operation, or changes the voltage reduction operation to the voltage increase operation.
  • the processor includes: Obtaining a voltage value and a current value from a load connected to the solar cell, A load-side power of the load is calculated from the voltage value and the current value, and a solar cell-side voltage is calculated from the voltage value, the current value, and the resistance value between the solar cell and the load.
  • Additional Note 1 The control device described in .
  • a power control system comprising the control device according to any one of Additional Items 1 to 4 and the solar cell.
  • Supplementary Note 7 A non-temporary storage medium storing a program for causing a computer to function as each part of the control device according to any one of Supplementary Notes 1 to 4.
  • Control server 110 Information acquisition section 120 Calculation section 130
  • Control section 140 Data storage section 200
  • Solar cell 300 Power router 410 BMU 420 Storage battery 510 BMU 520 Storage battery 1000 Drive device 1001 Recording medium 1002 Auxiliary storage device 1003 Memory device 1004
  • CPU 1005 Interface device 1006
  • Display device 1007 Input device 1008 Output device

Abstract

太陽電池と複数の負荷が接続され、前記太陽電池からの電力を直流で配電する配電網における接続制御を実行する制御装置において、前記配電網を介して前記太陽電池と接続される負荷から情報を取得する情報取得部と、前記情報から得られた負荷側電力と太陽電池側電圧に基づいて、負荷側電力が大きくなるように、前記太陽電池に接続させる負荷を選択し、選択した負荷と前記太陽電池とを接続するように前記配電網を制御する制御部とを備える。

Description

制御装置、電力制御システム、制御方法、及びプログラム
　本発明は、太陽電池の電力を効率的に利用するための技術に関連するものである。
　太陽光を電力に変換する太陽電池を用いた太陽光発電が普及している。太陽光から変換された電力は例えば蓄電池に充電される。
　従来は、太陽電池からの直流を交流に変換して、更にその交流を直流に変換して蓄電池に充電する場合が多かったが、非特許文献１に示すように、近年、太陽電池からの直流を直流のまま蓄電池に充電する技術が用いられている。
　非特許文献１に開示された技術のように、太陽電池からの直流をそのまま蓄電池に充電することで、変換段数が減少するため、太陽光発電の電力を効率良く使用できる。
https://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1502/27/news062.html、２０２２年３月１１日検索
　太陽光発電では、蓄電池等の負荷の電圧によって取り出すことのできる電力が変動する特性があることが知られている。しかし、非特許文献１等の従来技術では、この特性を考慮して、太陽電池の発電電力を最大化することはできなかった。つまり、太陽電池の発電電力を効率的に利用することができなかった。
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、太陽電池の発電電力を効率的に利用するための技術を提供することを目的とする。
　開示の技術によれば、太陽電池と複数の負荷が接続され、前記太陽電池からの電力を直流で配電する配電網における接続制御を実行する制御装置であって、
　前記配電網を介して前記太陽電池と接続される負荷から情報を取得する情報取得部と、
　前記情報から得られた負荷側電力と太陽電池側電圧に基づいて、負荷側電力が大きくなるように、前記太陽電池に接続させる負荷を選択し、選択した負荷と前記太陽電池とを接続するように前記配電網を制御する制御部と
　を備える制御装置が提供される。
　開示の技術によれば、太陽電池の発電電力を効率的に利用することが可能となる。
直流グリッドに接続される太陽電池と蓄電池の例を示す図である。 太陽電池の電圧・電力特性の例を示す図である。 電力制御システムの構成例を示す図である。 電力制御システムの構成例を示す図である。 制御装置の構成例を示す図である。 制御装置のハードウェア構成例を示す図である。 制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 具体例を説明するための図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態（本実施の形態）を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。
　以下の実施の形態では、太陽電池が電力を供給する対象の負荷として蓄電池を用いているがこれは一例であり、蓄電池以外の負荷を使用してもよい。蓄電池充電電力を負荷側電力と呼んでもよい。
　（実施の形態の概要）
　本実施の形態では、図１に示すように、太陽電池２００と複数の蓄電池を、直流グリッドを介して接続したシステムを対象としている。ここでは、「直流グリッド」を、直流電源である太陽電池２００からの出力を交流に変換せず、直流のまま蓄電池に配電する配電網の意味で使用する。「配電網」を「電力網」、「送配電網」、「送電網」等と呼んでもよい。「配電」を「送電」と呼んでもよい。
　図１の例では、電力ルータ３００を介して太陽電池２００と複数の蓄電池が接続されている。電力ルータ３００は、太陽電池２００から出力される電力の配電経路を切り替えることが可能な装置であり、これを「経路切替装置」、「接続切替装置」、「経路選択装置」等と呼んでもよい。
　前述したとおり、太陽光発電では、負荷の電圧によって取り出すことのできる電力が変動する。変動の一例を図２に示す。図２において、どの電圧で電力のピークが得られるかについても、太陽光発電の状況（天候等）により変動する。つまり、図２に示すグラフの曲線は変動する。
　本実施の形態では、太陽電池２００から出力される電力が大きくなる蓄電池へ配電が行われるように電力ルータ３００により接続切替を行って、太陽電池の発電電力を最大化することとしている。
　従来から、太陽電池からの電力が最大になるように制御するＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）が知られているが、本実施の形態のように、配電先の蓄電池を切り替えることで、太陽電池の電力を最大化する技術は従来存在しなかった。なお、本実施の形態では、便宜上、蓄電池を切り替える制御を「疑似MPPT」と呼ぶ場合がある。
　本実施の形態に係る技術により、ＤＣ／ＡＣ変換等の電力変換装置を使用しないことによる電力変換損失削減に加えて、疑似ＭＰＰＴ制御により、太陽電池の発電電力を最大化できるという効果がある。
　（システム構成例）
　図３に、本実施の形態における電力制御システムの構成例を示す。図３に示すように、太陽電池２００と複数の蓄電池が配電網を介して接続されている、配電網は、複数の電力ルータ３００が電力線で接続された構成を有する。また、各蓄電池は、電力線によりいずれかの電力ルータ３００に接続されている。なお、「電力線」を「配電線」、「送電線」等と呼んでもよい。
　図３に示すように、制御サーバ１００が各蓄電池及び各電力ルータ３００に接続されている。制御サーバ１００は、各蓄電池から取得する情報に基づいて、電力ルータ３００に対して経路制御を指示する。本実施の形態では、ある時刻において、太陽電池２００に１つの蓄電池が接続される。なお、制御サーバ１００を制御装置と呼んでもよい。
　本実施の形態では、図２に示したような太陽電池２００の特性を考慮して、蓄電池容量や配線長等に関する情報に基づき、発電電力を最大化する上で、最適な蓄電池を切り替えながら制御を実施することで、疑似的に段階的なMPPT制御を行う。詳細な制御フローについては後述する。なお、以下の説明において、「電力」、「電流」、「電圧」をそれぞれ、「電力値」、「電流値」、「電圧値」と呼んでもよい。
　図３には、例として、蓄電池Ａ、Ｃ、Ｄについての状況が示されている。例えば、蓄電池Ａにおいては、太陽電池２００との間の配線長が短い。そのため、抵抗が小さく、電圧降下が小さい。また、電池容量が５０％のため、電圧（バス電圧）が低い。そのため、他と比較して、蓄電池Ａの電圧が最も低い。
　（詳細構成）
　図４は、本実施の形態における電力制御システムの構成をより詳細に示した図である。図４では、図示の便宜上、２つの蓄電池及び１つの電力ルータが示されている。
　図４に示すとおり、本電力制御システムは、太陽電池２００、電力ルータ３００、ＢＭＵ４１０、蓄電池４２０、ＢＭＵ５１０、蓄電池５２０、制御サーバ１００を有する。制御サーバ１００以外の各装置は図示するように電力線で接続されている。制御サーバ１００は、電力ルータ３００、及び各ＢＭＵと通信線により接続されている。各部の機能概要は下記のとおりである。
　太陽電池２００は、太陽光を電力に変換する。電力ルータ３００は、制御サーバ１００からの命令に基づいて、電力線のルート変更（接続切替）を実施する。電力ルータ３００は、電力線のルート変更（接続切替）を行うことができる機構であればどのような機構を有していてもよいが、例えば、複数の遮断器またはリレーから構成される切替機構を有している。
　ＢＭＵ（Battery Management Unit）４１０、５１０は、蓄電池の電圧及び電流を計測し、計測値を制御サーバ１００に送信する。蓄電池４２０、５２０は、電力を蓄積するデバイスである。
　制御サーバ１００は、ＢＭＵから取得した蓄電池の電圧及び電流から最も電力を取り出せる蓄電池を選択し、選択した蓄電池と太陽電池を接続するよう、電力ルータ３００にルート形成命令を発出する。
　（制御サーバ１００の構成例）
　図５に、制御サーバ１００の機能構成例を示す。図５に示すように、制御サーバ１００は、情報取得部１１０、計算部１２０、制御部１３０、データ格納部１４０を有する。
　情報取得部１１０は、ＢＭＵから蓄電池の電圧及び電流を取得する。蓄電池の電圧は、蓄電池の充電／放電を行うバス（２本の電力線間）の電圧であり、電流はそのバスを流れる電流である。なお、ＢＭＵから電圧及び電流を取得することを、「蓄電池から電圧及び電流を取得する」と表現してもよい。
　計算部１２０は、情報取得部１１０により取得した情報、及び、データ格納部１４０から読み出した情報を用いて、蓄電池充電電力及び太陽電池側電圧を計算する。制御部１３０は、計算部１２０による計算結果を用いて、電力ルータ３００の動作制御を実行する。
　データ格納部１４０には、太陽電池２００と各蓄電池との間の配線の抵抗値等、計算部１２０による計算に使用する情報（固定的な情報）が格納されている。また、データ格納部１４０は、情報取得部１１０により取得された情報、及び、計算部１２０により計算された計算結果も格納する。制御部１３０が制御を実施する際には、適宜、データ格納部１４０から過去の計算結果が読み出されて使用される。
　（ハードウェア構成例）
　制御サーバ１００は、例えば、コンピュータにプログラムを実行させることにより実現できる。このコンピュータは、物理的なコンピュータであってもよいし、クラウド上の仮想マシンであってもよい。
　すなわち、制御サーバ１００は、コンピュータに内蔵されるＣＰＵやメモリ等のハードウェア資源を用いて、制御サーバ１００で実施される処理に対応するプログラムを実行することによって実現することが可能である。上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（可搬メモリ等）に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メール等、ネットワークを通して提供することも可能である。
　図６は、上記コンピュータのハードウェア構成例を示す図である。図６のコンピュータは、それぞれバスＢＳで相互に接続されているドライブ装置１０００、補助記憶装置１００２、メモリ装置１００３、ＣＰＵ１００４、インタフェース装置１００５、表示装置１００６、入力装置１００７、出力装置１００８等を有する。
　当該コンピュータでの処理を実現するプログラムは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ又はメモリカード等の記録媒体１００１によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体１００１がドライブ装置１０００にセットされると、プログラムが記録媒体１００１からドライブ装置１０００を介して補助記憶装置１００２にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体１００１より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置１００２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。
　メモリ装置１００３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１００２からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ１００４は、メモリ装置１００３に格納されたプログラムに従って、制御サーバ１００に係る機能を実現する。インタフェース装置１００５は、ネットワーク（通信線）に接続するためのインタフェースとして用いられる。表示装置１００６はプログラムによるＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等を表示する。入力装置１００７はキーボード及びマウス、ボタン、又はタッチパネル等で構成され、様々な操作指示を入力させるために用いられる。出力装置１００８は演算結果を出力する。
　（制御サーバ１００の動作例）
　図５に示した機能構成を持つ制御サーバ１００の動作例を図７のフローチャートを参照して説明する。最初にフローに基づく処理内容を説明し、その後に具体例を説明する。
　Ｓ１において、情報取得部１１０が情報取得を行う。具体的には、制御部１３０の制御により、本提案技術の制御対象とする配電網（直流グリッド）における複数の蓄電池のそれぞれに太陽電池２００を順番に接続し、情報取得部１１０は、接続時の蓄電池の電圧及び電流の計測値を取得する。
　Ｓ２において、計算部１２０は、Ｓ１で取得された計測値と、データ格納部１４０から読み出したそれぞれの経路の抵抗値から、各蓄電池についての蓄電池充電電力と太陽電池側電圧を計算する。それぞれの経路とは、各蓄電池についての、太陽電池２００と蓄電池との間の経路である。
　蓄電池ｘについて（蓄電池ｘを太陽電池２００に接続する場合について）、蓄電池充電電力をＰｘとし、蓄電池電圧をＶｂｘとし、蓄電池電流をＩｘとすると、計算部１２０は、Ｐｘ＝Ｖｂｘ×Ｉｘにより、蓄電池ｘの蓄電池充電電力Ｐｘを計算する。
　蓄電池ｘについて（蓄電池ｘを太陽電池２００に接続する場合について）、太陽電池側電圧をＶｐｘとし、蓄電池電圧をＶｂｘとし、配線の抵抗値をＲｘとし、蓄電池電流（太陽電池電流）をＩｘとすると、計算部１２０は、Ｖｐｘ＝Ｖｂｘ＋Ｒｘ×Ｉｘにより、太陽電池側電圧Ｖｐｘを計算する。
　Ｓ３において、制御部１３０は、Ｓ２での計算結果に基づいて、まず、最も蓄電池電力が大きくなった蓄電池と太陽電池２００とを接続するように、電力ルータ３００に指示することでルートを形成する。ルートが形成（変更）された後は、一定時間Ｔ１だけ充電が行われる。以降の処理でも、ルートが形成（変更）された後は、一定時間Ｔ１だけ充電が行われる。
　充電中（例えば期間Ｔ１の終わりに近い時刻）において、情報取得部１１０は、太陽電池２００と接続している蓄電池から電流と電圧の計測値を取得する。そしてＴ１毎に疑似ＭＰＰＴ制御を実行する。
　以下で説明するＳ４～Ｓ９の処理が疑似ＭＰＰＴ制御である。なお、本実施の形態では、電圧上げ動作から開始しているが、これは例である。電圧下げ動作から開始してもよい。
　Ｓ４において、制御サーバ１００は、電圧上げ動作を行う。具体的には、制御部１３０は、データ格納部１４０に格納されている情報に基づいて、現在の電流値と電圧値から計算される太陽電池側電圧よりも高い太陽電池側電圧を持つルートのうち、過去の蓄電池充電電力が最も大きいルートを選択し、ルート変更を実施する。
　過去の蓄電池充電電力とは、Ｓ４～Ｓ９のループ制御における、直近の過去の蓄電池充電電力である。なお、初期の段階で、Ｓ４～Ｓ９のループ制御において太陽電池２００との接続実績がない蓄電池については、Ｓ１、Ｓ２で計算した値を用いてもよい。
　Ｓ５において、情報取得部１１０は、Ｓ４で変更されたルートでの蓄電池電圧、及び蓄電池電流を取得し、計算部１２０が、これらを用いて蓄電池充電電力と太陽電池側電圧を計算する。
　Ｓ６において、制御部１３０は、ルート変更前後の蓄電池充電電力を比較して、ルート変更後の蓄電池充電電力がルート変更前の蓄電池充電電力よりも増加しているか否かを判断する。
　Ｓ６の判定がＹｅｓ（増加）である場合、Ｓ４に戻り、Ｓ４からの処理を再度実行する。Ｓ６の判定がＮｏ（低下）である場合、Ｓ７に進む。
　Ｓ７において、制御サーバ１００は、電圧下げ動作を行う。具体的には、制御部１３０は、データ格納部１４０に格納されている情報に基づいて、直近のＳ５で算出した太陽電池側電圧よりも低い太陽電池側電圧を持つルートのうち、過去の蓄電池充電電力が最も大きいルートを選択し、ルート変更を実施する。
　Ｓ８において、情報取得部１１０は、Ｓ７で変更されたルートでの蓄電池電圧、及び蓄電池電流を取得し、計算部１２０が、これらを用いて蓄電池充電電力と太陽電池側電圧を計算する。
　Ｓ９において、制御部１３０は、ルート変更前後の蓄電池充電電力を比較して、ルート変更後の蓄電池充電電力がルート変更前の蓄電池充電電力よりも増加しているか否かを判断する。
　Ｓ９の判定がＹｅｓ（増加）である場合、Ｓ７に戻り、Ｓ７からの処理を再度実行する。Ｓ９の判定がＮｏ（低下）である場合、Ｓ４に進み、Ｓ４からの処理を再度実行する。
　（具体例）
　続いて、図７に示したフローに基づく処理の具体例を説明する。ここでは、太陽電池２００の電圧‐電力特性が図８に示す形をしているとする。また、蓄電池Ａ、蓄電池Ｂ、蓄電池Ｃ、蓄電池Ｄそれぞれに対する太陽電池側電圧が、図８の横軸のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄであるとする。
　また、蓄電池Ａ、蓄電池Ｂ、蓄電池Ｃ、蓄電池Ｄそれぞれに対する蓄電池充電電力と、配線損失が、図７に示されている。図７に示すとおり、「蓄電池充電電力＋配線損失」が、太陽電池２００が出力する電力になる。なお、蓄電池Ａ、蓄電池Ｃ、蓄電池Ｄは、図３に示した蓄電池Ａ、蓄電池Ｃ、蓄電池Ｄに対応する。
　以下の説明では、蓄電池Ａ～太陽電池２００のルートをルートＡとし、蓄電池Ｂ～太陽電池２００のルートをルートＢとし、蓄電池Ｃ～太陽電池２００のルートをルートＣとし、蓄電池Ｄ～太陽電池２００のルートをルートＤとする。
　図７のＳ３において、制御部１３０は、最も蓄電池電力が大きい蓄電池Ｂと太陽電池２００とを接続するように、電力ルータ３００に指示することで、初期のルートとしてルートＢを形成する。
　Ｓ４において、制御部１３０は、データ格納部１４０に格納されている情報に基づいて、ルートＢの太陽電池側電圧よりも高い太陽電池側電圧を持つルートＣ、Ｄのうち、過去の蓄電池充電電力が最も大きいルートとして、ルートＤを選択し、ルートＤへの変更を実施する。
　Ｓ５において、情報取得部１１０は、Ｓ４で変更されたルートＤでの蓄電池電圧、及び蓄電池電流を取得し、計算部１２０が、これらを用いてルードＤでの蓄電池充電電力と太陽電池側電圧を計算する。
　Ｓ６において、制御部１３０は、ルート変更前後の蓄電池充電電力を比較して、ルート変更後の蓄電池充電電力がルート変更前の蓄電池充電電力よりも増加しているか否かを判断する。
　図８に示すとおり、ルートＤの蓄電池充電電力はルートＢの蓄電池充電電力よりも低下しているので、Ｓ７に進む。
　Ｓ７において、制御部１３０は、データ格納部１４０に格納されている情報に基づいて、直近のＳ５で算出した太陽電池側電圧（Ｄ）よりも低い太陽電池側電圧を持つルート（Ａ、Ｂ、Ｃ）のうち、過去の蓄電池充電電力が最も大きいルートとしてルートＢを選択し、ルートＢへの変更を実施する。
　Ｓ８において、情報取得部１１０は、Ｓ７で変更されたルートＢでの蓄電池電圧、及び蓄電池電流を取得し、計算部１２０が、これらを用いて蓄電池充電電力と太陽電池側電圧を計算する。
　Ｓ９において、制御部１３０は、ルート変更後の蓄電池充電電力がルート変更前の蓄電池充電電力よりも増加しているか否かを判断する。
　図８に示すとおり、ルートＢの蓄電池充電電力はルートＤの蓄電池充電電力よりも増加しているので、Ｓ７に戻る。その後、ルートＡが選択される。
　上記のようにして処理が続けられる。なお、上記の説明では、説明の便宜上、蓄電池充電電力と太陽電池側電圧は、図８に示す固定的な値としているが、実際には、計測の都度、変化する。
　また、図７のフローでは、変更先のルートを選択する際に、現在の太陽電池側電圧よりも高い又は低い太陽電池側電圧を持つルートのうち、過去の蓄電池充電電力が最も大きいルートを選択しているが、これは例である。
　電圧上げ動作において、変更先のルートを選択する際に、現在の太陽電池側電圧よりも高い太陽電池側電圧を持つルートのうち、現在の太陽電池側電圧に最も近い太陽電池側電圧を持つルートを選択してもよい。電圧下げ動作において、変更先のルートを選択する際に、現在の太陽電池側電圧よりも低い太陽電池側電圧を持つルートのうち、現在の太陽電池側電圧に最も近い太陽電池側電圧を持つルートを選択してもよい。
　また、図７のフローでは、制御サーバ１００が、計測値に基づいて蓄電池充電電力と太陽電池側電圧を計算していたが、負荷側で計測値から蓄電池充電電力と太陽電池側電圧を計算し、情報取得部１１０が蓄電池充電電力と太陽電池側電圧を負荷側から取得してもよい。
　（実施の形態の効果）
　以上説明した技術により、太陽電池と複数の負荷（蓄電池等）が接続された直流グリッドにおいて、太陽電池の発電電力を最大化することができる。
　（付記）
　以上の実施形態に関し、更に以下の付記項を開示する。
（付記項１）
　太陽電池と複数の負荷が接続され、前記太陽電池からの電力を直流で配電する配電網における接続制御を実行する制御装置であって、
　メモリと、
　前記メモリに接続された少なくとも１つのプロセッサと、
　を含み、
　前記プロセッサは、
　前記配電網を介して前記太陽電池と接続される負荷から情報を取得し、
　前記情報から得られた負荷側電力と太陽電池側電圧に基づいて、負荷側電力が大きくなるように、前記太陽電池に接続させる負荷を選択し、選択した負荷と前記太陽電池とを接続するように前記配電網を制御する
　制御装置。
（付記項２）
　前記プロセッサは、
　太陽電池側電圧を増加させるように負荷を選択する電圧上げ動作において、現在の太陽電池側電圧よりも太陽電池側電圧が高くなる１つ又は複数の負荷のうち、負荷側電力が最も大きくなる負荷を前記太陽電池に接続させる負荷として選択し、
　太陽電池側電圧を減少させるように負荷を選択する電圧下げ動作において、現在の太陽電池側電圧よりも太陽電池側電圧が低くなる１つ又は複数の負荷のうち、負荷側電力が最も大きくなる負荷を前記太陽電池に接続させる負荷として選択する
　付記項１に記載の制御装置。
（付記項３）
　前記太陽電池に接続させる負荷を変更した場合において、
　前記プロセッサは、変更前後で負荷側電力が増加した場合に前記電圧上げ動作又は前記電圧下げ動作を継続し、変更前後で負荷側電力が低下した場合に、前記電圧上げ動作から前記電圧下げ動作への変更を行う、又は、前記電圧下げ動作から前記電圧上げ動作への変更を行う
　付記項２に記載の制御装置。
（付記項４）
　前記プロセッサは、
　前記太陽電池と接続される負荷から電圧値と電流値を取得し、
　前記電圧値と前記電流値から前記負荷の負荷側電力を計算し、前記電圧値、前記電流値、及び前記太陽電池と前記負荷との間の抵抗値から太陽電池側電圧を計算する
　付記項１に記載の制御装置。
（付記項５）
　付記項１ないし４のうちいずれか１項に記載の前記制御装置と、前記太陽電池とを備える電力制御システム。
（付記項６）
　太陽電池と複数の負荷が接続され、前記太陽電池からの電力を直流で配電する配電網における接続制御を実行する制御装置として使用されるコンピュータによる制御方法であって、
　前記配電網を介して前記太陽電池と接続される負荷から情報を取得する情報取得ステップと、
　前記情報から得られた負荷側電力と太陽電池側電圧に基づいて、負荷側電力が大きくなるように、前記太陽電池に接続させる負荷を選択し、選択した負荷と前記太陽電池とを接続するように前記配電網を制御する制御ステップと
　を備える制御方法。
（付記項７）
　コンピュータを、付記項１ないし４のうちいずれか１項に記載の前記制御装置における各部として機能させるためのプログラムを記憶した非一時的記憶媒体。
　以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１００　制御サーバ
１１０　情報取得部
１２０　計算部
１３０　制御部
１４０　データ格納部
２００　太陽電池
３００　電力ルータ
４１０　ＢＭＵ
４２０　蓄電池
５１０　ＢＭＵ
５２０　蓄電池
１０００　ドライブ装置
１００１　記録媒体
１００２　補助記憶装置
１００３　メモリ装置
１００４　ＣＰＵ
１００５　インタフェース装置
１００６　表示装置
１００７　入力装置
１００８　出力装置

Claims (7)

  1. 　太陽電池と複数の負荷が接続され、前記太陽電池からの電力を直流で配電する配電網における接続制御を実行する制御装置であって、
    　前記配電網を介して前記太陽電池と接続される負荷から情報を取得する情報取得部と、
    　前記情報から得られた負荷側電力と太陽電池側電圧に基づいて、負荷側電力が大きくなるように、前記太陽電池に接続させる負荷を選択し、選択した負荷と前記太陽電池とを接続するように前記配電網を制御する制御部と
    　を備える制御装置。
  2. 　前記制御部は、
    　太陽電池側電圧を増加させるように負荷を選択する電圧上げ動作において、現在の太陽電池側電圧よりも太陽電池側電圧が高くなる１つ又は複数の負荷のうち、負荷側電力が最も大きくなる負荷を前記太陽電池に接続させる負荷として選択し、
    　太陽電池側電圧を減少させるように負荷を選択する電圧下げ動作において、現在の太陽電池側電圧よりも太陽電池側電圧が低くなる１つ又は複数の負荷のうち、負荷側電力が最も大きくなる負荷を前記太陽電池に接続させる負荷として選択する
    　請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記太陽電池に接続させる負荷を変更した場合において、
    　前記制御部は、変更前後で負荷側電力が増加した場合に前記電圧上げ動作又は前記電圧下げ動作を継続し、変更前後で負荷側電力が低下した場合に、前記電圧上げ動作から前記電圧下げ動作への変更を行う、又は、前記電圧下げ動作から前記電圧上げ動作への変更を行う
    　請求項２に記載の制御装置。
  4. 　前記情報取得部は、前記太陽電池と接続される負荷から電圧値と電流値を取得し、
    　前記電圧値と前記電流値から前記負荷の負荷側電力を計算し、前記電圧値、前記電流値、及び前記太陽電池と前記負荷との間の抵抗値から太陽電池側電圧を計算する計算部
    　を更に備える請求項１に記載の制御装置。
  5. 　請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の前記制御装置と、前記太陽電池とを備える電力制御システム。
  6. 　太陽電池と複数の負荷が接続され、前記太陽電池からの電力を直流で配電する配電網における接続制御を実行する制御装置による制御方法であって、
    　前記配電網を介して前記太陽電池と接続される負荷から情報を取得する情報取得ステップと、
    　前記情報から得られた負荷側電力と太陽電池側電圧に基づいて、負荷側電力が大きくなるように、前記太陽電池に接続させる負荷を選択し、選択した負荷と前記太陽電池とを接続するように前記配電網を制御する制御ステップと
    　を備える制御方法。
  7. 　コンピュータを、請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の前記制御装置における各部として機能させるためのプログラム。
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