WO2025041247A1

WO2025041247A1 - 電力制御システム

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Publication number: WO2025041247A1
Application number: PCT/JP2023/030089
Authority: WO
Inventors: 智久鋤柄; 利記小久保; 一彰榎島; モハメッドホク
Original assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Current assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Priority date: 2023-08-22
Filing date: 2023-08-22
Publication date: 2025-02-27
Anticipated expiration: 2026-02-22

Abstract

電力制御システムは、再生可能エネルギー利用発電装置と蓄電装置と商用電源とを含む複数の電力供給源のそれぞれに接続される複数の比例式充放電制御器と負荷とが接続される電力供給直流ラインに接続される。電力制御システムは、電力供給直流ラインに対して、負荷との直流換算による電位差が変動しないように電気的に接続されるキャパシタと、複数の比例式充放電制御器を制御する制御部と、を備える。制御部は、複数の比例式充放電制御器のうちの１つの特定制御器に対して、電力供給直流ラインの電圧を目標電圧に近づける直流電圧フィードバック制御を行う電圧制御処理と、特定制御器を、一の比例式充放電制御器から別の一の比例式充放電制御器に切り替える切替処理とを行う。

Description

電力制御システム

　本発明は、電力制御システムに関する。

　従来から、複数の比例式充放電制御器と負荷とが接続される電力供給直流ラインに接続される電力制御システムが知られている（下記特許文献１参照）。複数の比例式充放電制御器は、複数の電力供給源のそれぞれに接続されている。複数の電力供給源は、太陽光発電装置と蓄電池と商用電源である。商用電源は、整流器を介して電力供給直流ラインに接続されている。なお、この電力制御システムでは、整流器が電圧制御されることで、蓄電池の充放電が制御され、太陽光発電の出力電圧が最大出力電圧になるように制御される。

特開２０１４－４２４１７号公報

　ところで、従来の電力制御システムでは、例えば負荷電圧の急激な変動に対して電力供給直流ラインの電圧が変動しやすい。このため、仮に、複数の比例式充放電制御器の中のいずれかの特定制御器だけに対して直流電圧フィードバック制御を行う構成を採用すると、電力供給直流ラインの電圧の変動が他の比例式充放電制御器に対する制御に悪影響を与えるおそれがある。

　本発明は、上述した課題を解決することが可能な電力制御システムを提供することを目的とする。

（１）本明細書に開示される電力制御システムは、再生可能エネルギー利用発電装置と蓄電装置と商用電源とを含む複数の電力供給源のそれぞれに接続される複数の比例式充放電制御器と負荷とが接続される電力供給直流ラインに接続される。電力制御システムは、前記電力供給直流ラインに対して、前記負荷との直流換算による電位差が変動しないように電気的に接続されるキャパシタと、前記複数の比例式充放電制御器を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記複数の比例式充放電制御器のうちの１つの特定制御器に対して、前記電力供給直流ラインの電圧を目標電圧に近づける直流電圧フィードバック制御を行う電圧制御処理と、前記特定制御器を、一の前記比例式充放電制御器から別の一の前記比例式充放電制御器に切り替える切替処理と、を行う。

　本電力制御システムでは、電力供給直流ラインに対して、キャパシタが負荷との直流換算による電位差が変動しないように接続されているため、電力供給直流ラインの電圧の時間的変化（応答、振幅）がキャパシタの容量に応じて小さくなる。例えば、負荷電圧の急激な変動に対して電力供給直流ラインの電圧が緩やかに変動する。このため、特定制御器だけに対して直流電圧フィードバック制御を行う構成を採用しても、電力供給直流ラインの電圧の変動が他の比例式充放電制御器に対する制御に与える影響を抑制することができる。しかも、直流電圧フィードバック制御の対象である特定制御器が、一の比例式充放電制御器から別の一の比例式充放電制御器に切り替えられる。このため、本電力制御システムによれば、特定制御器が一の比例式充放電制御器に固定された構成に比べて、多様な電力供給パターンで負荷への電力供給を行うことができる。

（２）上記電力制御システムにおいて、前記複数の電力供給源は、複数の前記蓄電装置を含み、前記制御部は、前記切替処理において、前記特定制御器の切替対象に、前記複数の蓄電装置のそれぞれに接続される前記比例式充放電制御器を含む構成としてもよい。特定制御器（直流電圧フィードバック制御）の切替対象とされた比例式充放電制御器に接続された蓄電装置（以下、「対象蓄電装置」という）に対して、その間、電流制御による充放電を行うことができない。ここで、仮に、複数の蓄電装置のうちの１つの蓄電装置だけが対象蓄電装置とされる構成では、その１つの蓄電装置だけに対して、電流制御による充放電を行う機会が制約されるといった不具合が生じる。これに対して、本電力制御システムによれば、複数の蓄電装置が対象蓄電装置とされるため、それらの複数の蓄電装置について、特定の蓄電装置だけが電流制御による充放電を行う機会が制約されるといった不具合が生じることを抑制することができる。

（３）上記電力制御システムにおいて、前記制御部は、前記複数の蓄電装置のうち、ＳＯＣとＣレートと放電深度と劣化度合いとの少なくとも１つに基づく蓄電状態の評価の高低に基づき、一の前記蓄電装置を選択する選択処理を実行し、前記切替処理では、前記特定制御器を、前記複数の蓄電装置のうち、前記選択処理にて選択された前記蓄電装置に接続された前記比例式充放電制御器に優先的に切り替える構成としてもよい。本実施形態によれば、複数の蓄電装置の中から、蓄電状態の評価の高低に応じた蓄電装置を、対象蓄電装置とすることができる。

（４）上記電力制御システムにおいて、前記複数の電力供給源は、３つ以上の前記蓄電装置を含み、前記蓄電状態の評価は、前記蓄電装置のＳＯＣであり、前記制御部は、前記選択処理において、前記複数の蓄電装置のうち、前記ＳＯＣが中位である前記蓄電装置を選択する構成としてもよい。本実施形態によれば、ＳＯＣが中位に位置し、充放電の必要性が低い蓄電装置を対象蓄電装置として選択することができる。

（５）上記電力制御システムにおいて、前記制御部は、複数の蓄電装置に接続される前記比例式充放電制御器が前記特定制御器とされていない場合、前記複数の前記蓄電装置について、ＳＯＣとＣレートと放電深度と劣化度合いとの少なくとも１つに基づく蓄電状態の評価のバラツキが抑制されるように前記複数の前記蓄電装置の少なくとも１つに対して直流電流フィードバック制御を行う電流制御処理を行う構成としてもよい。本実施形態によれば、ＳＯＣが中位に位置し、充放電の必要性が低い蓄電装置を対象蓄電装置として選択することができる。

　なお、本発明は、例えば、電力制御システム、電力制御方法、電力制御プログラム、該電力制御プログラムを記録した一時的でない記録媒体等の他の形態で実現することも可能である。

実施形態における電力制御システム１００と外部装置との電気的構成を示す説明図ＰＣＵ１２０の制御部１２１が実行する電力制御処理を示すフローチャート各電力供給モードにおける各比例式充放電制御器の制御内容を示す説明図ＰＣＵ１２０の制御部１２１が実行するＳＯＣ調整処理を示すフローチャート

Ａ．実施形態：
Ａ－１．電力制御システム１００と外部装置との電気的構成：
　図１は、本実施形態における電力制御システム１００と外部装置との電気的構成を示す説明図である。図１には、外部装置として、太陽光発電装置１０と、商用電源（系統）２０と、負荷３０と、マスターコントローラ４０と、複数のＬＩＢモジュール５０と、が示されており、これらの外部装置と電力制御システム１００とが電力供給直流ラインＬＷを介して電気的に接続されている。負荷３０の例としては、製造業で用いられ、比較的高速に加速動作と減速動作とを行う機器（工作機器、産業用ロボット、搬送機器、繊維、食品加工機器など）や、比較的出力が大きく、停電時での動作を必要とする機器（エレベータ、空調機器やコンプレッサなど）が挙げられる。なお、図１では、３つのＬＩＢモジュール５０（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）が例示されている。ＬＩＢモジュール５０は、蓄電装置の一例である。

　太陽光発電装置１０は、太陽光エネルギーを電力に変換する太陽光発電を用いて発電する装置であり、ソーラーパネル１２とＰＶコンバータ１４とを有する。ＰＶコンバータ１４は、発電機器センサ１４ＡとＤＣ／ＤＣコンバータ１４Ｂとを備える。発電機器センサ１４Ａは、電流電圧センサであり、太陽光発電装置１０での発電電力の電圧値と電流値とをそれぞれ検出し、それらの検出結果に応じた検出信号を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１４Ｂは、発電機器センサ１４Ａの検出結果に基づき、ソーラーパネル１２の発電電力を最大化するように制御を行い、ソーラーパネル１２での発電量に応じた直流電力を電力供給直流ラインＬＷに出力する。以下、太陽光発電装置１０から出力される電力を「ＰＶ電力Ｗｐ」という。なお、本実施形態では、後述のＰＣＵ１２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４Ｂの動作のオンオフを制御する。ソーラーパネル１２は、再生可能エネルギー利用発電装置および電力供給源の一例であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４Ｂは、比例式充放電制御器の一例である。

　商用電源２０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２を介して電力供給直流ラインＬＷに電気的に接続されている。商用電源２０からの交流電力がＡＣ／ＤＣコンバータ２２により直流電力に変換され、電力供給直流ラインＬＷに出力される。以下、商用電源２０から出力される直流電力を「商用電力Ｗａ」という。商用電源２０は、電力供給源の一例であり、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２は、比例式充放電制御器の一例である。

　電力制御システム１００は、ＬＩＣモジュール１１０と、ＰＣＵ（ＰＯＷＥＲ　ＣＯＮＴＲＯＬ　ＵＮＩＴ）１２０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０と、キャパシタセンサ１４０と、負荷センサ１５０と、を備える。

　ＬＩＣモジュール１１０は、複数のリチウムイオンキャパシタ（以下、「ＬＩＣ」という）１１２が直列に接続された構成である。ＬＩＣモジュール１１０の一端（例えば正極側）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ等の電圧変換器を介することなく、電力供給直流ラインＬＷに電気的に接続されている。また、電力供給直流ラインＬＷには、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２を介して負荷３０が電気的に接続されている。すなわち、本実施形態では、ＬＩＣモジュール１１０の上記一端側の電位と、負荷３０における電力供給直流ラインＬＷに接続される側の電位とは、略同一である。ＬＩＣモジュール１１０の他端（例えば負極側）は、コモンライン（例えばグランドライン）側に電気的に接続されている。なお、電力制御システム１００は、負荷３０がＤＣ／ＡＣコンバータ１６０を介して電力供給直流ラインＬＷに電気的に接続される構成でもよい。以下、負荷３０が消費する電力を「負荷電力Ｗｒ」という。

　キャパシタセンサ１４０は、電力供給直流ラインＬＷに並列接続されたＬＩＣモジュール１１０に設けられた電流電圧センサ（換言すれば、ＬＩＣモジュール１１０と電力供給直流ラインＬＷとの電流経路に設けられた電流電圧センサ）であり、ＬＩＣモジュール１１０の放電時や充電時の電流値および電圧値をそれぞれ検出し、それらの検出結果に応じた検出信号を出力する。負荷センサ１５０は、電力供給直流ラインＬＷのうち、ＬＩＣモジュール１１０と負荷３０との間の電流経路に設けられた電流電圧センサであり、負荷３０の電圧値と、負荷３０に流れる電流値とをそれぞれ検出し、それらの検出結果に応じた検出信号を出力する。

　ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の一端は、電力供給直流ラインＬＷに電気的に接続されており、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の他端は、接続部１３２に電気的に接続されている。接続部１３２には、ＬＩＢモジュール５０の一端（例えば正極側）が電気的に接続されている。ＬＩＢモジュール５０の他端（例えば負極側）は、コモンライン（例えばグランドライン）側に電気的に接続されている。ＬＩＢモジュール５０は、電力供給源および蓄電装置の一例であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、比例式充放電制御器の一例である。

　ＬＩＢモジュール５０は、上記ＬＩＣモジュール１１０に比べて出力密度（「電力密度」ともいう）が低いエネルギーストレージ媒体である。また、ＬＩＢモジュール５０は、ＬＩＣモジュール１１０に比べてエネルギー密度が高い。本実施形態では、ＬＩＢモジュール５０は、例えば、複数のリチウムイオン電池（以下、「ＬＩＢ」という）５２が直列に接続された構成である。ＬＩＢ５２は、例えばリン酸鉄系のＬＩＢや３元系（ニッケルマンガンコバルト系等）のＬＩＢである。以下、ＬＩＢモジュール５０に蓄積された電力を「ストレージ電力Ｗｓ」という。

　ＰＣＵ１２０は、制御部１２１と、記憶部１２２と、インターフェース部１２３とを備え、これらの各部が、バス（図示しない）を介して互いに通信可能に接続されている。

　制御部１２１は、例えばＣＰＵ等により構成され、記憶部１２２から読み出したコンピュータプログラムを実行することにより、各比例式充放電制御器を制御する。具体的には、制御部１２１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２、ＰＶコンバータ１４のＤＣ／ＤＣコンバータ１４ＢやＤＣ／ＤＣコンバータ１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ）の動作を制御する。例えば、制御部１２１は、記憶部１２２から電力制御プログラム（図示しない）を読み出して実行することにより、後述の電力制御処理を実行する。

　記憶部１２２は、例えばＲＯＭやＲＡＭ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等により構成され、各種のデータ、プログラムやモデルを記憶したり、各種のプログラムやモデルを実行する際の作業領域やデータの一時的な記憶領域として利用されたりする。また、記憶部１２２には、電力制御プログラムが格納されている。電力制御プログラムは、後述の電力制御処理を実行するためのコンピュータプログラムである。これらのプログラムは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭやＤＶＤ－ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ等のコンピュータによって読み取り可能な記録媒体（不図示）に格納された状態で提供され、ＰＣＵ１２０にインストールすることにより記憶部１２２に格納される。

　インターフェース部１２３は、例えばＬＡＮインターフェースやＵＳＢインターフェース等により構成され、有線または無線により他の装置との通信を行う。なお、ＰＣＵ１２０は、ＬＩＣモジュール１１０におけるＬＩＣ１１２やＬＩＢモジュール５０におけるＬＩＢ５２の電流、電圧や温度等を検出して、その検出結果に基づきＬＩＣ１１２やＬＩＢ５２の状態（例えば過放電、過充電や高温等の異常状態の発生の有無など）を監視する。

　マスターコントローラ４０は、電力制御システム１００に通信可能に接続される外部装置であり、ＰＣＵ１２０に各種のモード選択信号等を送信する。

　電力制御システム１００が起動されると、ＰＣＵ１２０は、電力供給部（太陽光発電装置１０、商用電源２０）からの供給電力（ＰＶ電力Ｗｐ、商用電力Ｗａ）を利用して負荷３０への電力供給を行いつつ、ＬＩＢモジュール５０の充放電を制御する電力制御処理を実行する。なお、上述したようにＬＩＢモジュール５０の充放電が制御されることにより、ＬＩＣモジュール１１０の充放電が間接的に制御される。具体的には、ＰＣＵ１２０は、マスターコントローラ４０からのモード選択信号や各種センサ１４Ａ，１４０，１５０に基づき電力制御処理を実行する。その際、ＰＣＵ１２０は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を動作させてＬＩＢモジュール５０の充放電を制御するが、ＬＩＣモジュール１１０の充放電を直接には制御しない。すなわち、ＰＣＵ１２０は、ＬＩＢモジュール５０の充放電を制御することにより、ＬＩＣモジュール１１０の充放電を間接的に制御する。なお、本明細書において「充放電」とは、充電と放電との両方を意味する場合と、充電および放電のいずれか一方だけを意味する場合とがある。

Ａ－２．比例式充放電制御器の直流電圧フィードバック制御の相互干渉の抑制：
　電力制御システム１００は、比例式充放電制御器の直流電圧フィードバック制御の相互干渉を抑制するための構成を有している。上述したように、本実施形態では、比例式充放電制御器は、商用電源２０に接続されているＡＣ／ＤＣコンバータ２２と、ソーラーパネル１２に接続されているＤＣ／ＤＣコンバータ１４Ｂと、ＬＩＢモジュール５０に接続されているＤＣ／ＤＣコンバータ１３０とである（図１参照）。これらの複数の比例式充放電制御器（２２，１４Ｂ、１３０）は、制御部１２１によって制御される。

　ここで、仮に、制御部１２１が、複数の比例式充放電制御器に対して、個別に直流電圧フィードバック制御を行うと、互いの制御タイミングや制御量のずれ等に起因する相互干渉が発生するおそれがある。直流電圧フィードバック制御の相互干渉が発生すると、例えば、電力供給直流ラインＬＷの電圧の予期せぬ変動に起因して太陽光発電装置１０による発電が停止し、太陽光エネルギーを有効に活用できなくなることがある。すなわち、太陽光発電装置１０による発電の停止により、太陽光エネルギーを電力に変換して活用することができなくなる。

　これに対して、本実施形態では、電力供給直流ラインＬＷに対して、ＬＩＣモジュール１１０を負荷３０との直流換算による電位差が変動しないように接続し、複数の比例式充放電制御器のうちの１つの特定制御器だけに対して直流電圧フィードバック制御を行う構成とされている（図１参照）。この構成によれば、直流電圧フィードバック制御の相互干渉の発生を抑制しつつ複数の比例式充放電制御器を制御することが可能である。

　すなわち、電力供給直流ラインＬＷに対して、ＬＩＣモジュール１１０が負荷３０との直流換算による電位差が変動しないように接続されているため、電力供給直流ラインＬＷの電圧の時間的変化（応答、振幅）がＬＩＣモジュール１１０の容量に応じて小さくなる。例えば、負荷３０の電圧の急激な変動に対して電力供給直流ラインＬＷの電圧が緩やかに変動する。このため、特定制御器だけに対して直流電圧フィードバック制御を行う構成を採用しても、電力供給直流ラインＬＷの電圧の変動が他の比例式充放電制御器に対する制御に与える影響を抑制することができる。しかも、本実施形態では、上述したように、ＬＩＣモジュール１１０の静電容量は、瞬時変動に対する電力供給直流ラインＬＷの電圧変動量を「０」に近づける程度に大きい容量に設定されている。このため、負荷電力の変動に対して、電力供給直流ラインＬＷの電圧変動の応答が、より確実に遅くなり、また、電力供給直流ラインＬＷの電圧変動量が、より確実に小さくなる。これにより、電力供給直流ラインＬＷの電圧の変動が他の比例式充放電制御器に対する制御に与える影響を、より効果的に抑制することができる。

　ＰＣＵ１２０は、複数の比例式充放電制御器のうち、特定制御器を除く他の比例式充放電制御器に対して、ストレージ電力ＷｓおよびＰＶ電力Ｗｐに基づき出力電流値を目標電流値に近づける（直流）電流フィードバック制御を行う。なお、ＰＣＵ１２０は、他の比例式充放電制御器の少なくとも１つに対して、ストレージ電力Ｗｓおよび発電出力値Ｗｐ１に基づき出力電力値を目標電力値に近づける（直流）電力フィードバック制御を行うとしてもよい。このような制御を行うことにより、他の比例式充放電制御器に接続される電力供給源を、負の負荷（負荷の一部）として扱うことができる。

Ａ－３．ＰＣＵ１２０の制御部１２１が実行する電力制御処理：
　図２は、ＰＣＵ１２０の制御部１２１が実行する電力制御処理を示すフローチャートであり、図３は、各電力供給モードにおける各比例式充放電制御器の制御内容を示す説明図である。本電力制御処理は、特定制御器だけに対して直流電圧フィードバック制御を行いつつ、その特定制御器を、一の比例式充放電制御器から別の一の比例式充放電制御器に切り替える処理である。

　図２に示すように、制御部１２１は、自立運転条件が満たされるか否かを判断する（Ｓ１１０）。自立運転条件とは、電力制御システム１００が自立運転を行うための条件であり、例えば、停電時など、商用電源２０が電力供給直流ラインＬＷから切り離された非系統連携時であることである。

Ａ－３－１．系統連携時：
　商用電源２０が電力供給直流ラインＬＷに接続されている系統連携時には、制御部１２１は、自立運転条件が満たされないと判断し（Ｓ１１０：ＮＯ）、次に、系統電力制御条件が満たされるか否かを判断する（Ｓ１２０）。系統電力制御条件は、商用電源２０のＡＣ／ＤＣコンバータ２２に対して、電力フィードバック制御を行うための条件である。

　制御部１２１は、系統電力制御条件が満たされないと判断した場合（Ｓ１２０：ＮＯ）、系統電圧制御モードを実行する（Ｓ１３０）。系統電圧制御モードでは、制御部１２１は、商用電源２０のＡＣ／ＤＣコンバータ２２に対して直流電圧フィードバック制御を行う（図３参照　電圧制御処理の一例）。このとき、商用電源２０に流れる電流は成り行きとなるため、電力制御システム１００は、商用電源２０からの供給電力（または余剰電力による商用電源２０への回収電力）を制御することができない。また、このとき、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２は、特定制御器の一例である。

　また、系統電圧制御モードでは、制御部１２１は、複数のＬＩＢモジュール５０（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ）の少なくとも一部に対して、電流フィードバック制御または電力フィードバック制御を行う（図３、後述の図４のＳ２５０参照））。これにより、少なくとも一部のＬＩＢモジュール５０のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０に対して、電流フィードバック制御または電力フィードバック制御による充放電を行うことができる。また、制御部１２１は、太陽光発電装置１０のＤＣ／ＤＣコンバータ１４Ｂに対して、電流フィードバック制御または電力フィードバック制御を行う（図３参照）。なお、このとき、太陽光発電装置１０に流れる電流または電力は、天候に依存して変動する。このように、系統電圧制御モードでは、全てのＬＩＢモジュール５０のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０が、直流電圧フィードバック制御の対象外であるため、全てのＬＩＢモジュール５０を対象として充放電量を制御可能である。

　制御部１２１は、系統電力制御条件が満たされると判断した場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、系統電力制御モードを実行する（Ｓ１４０）。系統電力制御モードでは、制御部１２１は、商用電源２０のＡＣ／ＤＣコンバータ２２を、特定制御器（直流電圧フィードバック制御）の対象から外し、電流フィードバック制御または電力フィードバック制御を行う（図３参照）。これにより、電力制御システム１００は、商用電源２０からの供給電力（または余剰電力による商用電源２０への回収電力）を制御することができる。

　また、系統電力制御モードでは、制御部１２１は、複数のＬＩＢモジュール５０（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ）のうちの１つだけに対して、直流電圧フィードバック制御を行う（図３参照　電圧制御処理の一例）。その１つのＤＣ／ＤＣコンバータ１３０は、特定制御器の一例である。また、制御部１２１は、直流電圧フィードバック制御の対象とされなかった残りのＤＣ／ＤＣコンバータ１３０に対して、電流制御または電力制御による充放電を行うことができる（後述の図４のＳ２４０参照）。なお、太陽光発電装置１０のＤＣ／ＤＣコンバータ１４Ｂについては、上記系統電圧制御モードと同じである。このように、系統電力制御モードでは、商用電源２０に対する電力制御を可能とするために、複数のＬＩＢモジュール５０のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の１つが、直流電圧フィードバック制御の対象とされ、電流制御または電力制御による充放電が制約される。

Ａ－３－２．非系統連携時：
　商用電源２０が電力供給直流ラインＬＷから切り離された非系統連携時には、制御部１２１は、自立運転条件が満たされると判断した場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、自立運転制御モードを実行する（Ｓ１５０）。自立運転制御モードは、太陽光発電装置１０のＰＶ電力Ｗｐと、ＬＩＢモジュール５０のストレージ電力Ｗｓとを利用して、負荷３０への電力供給を行うとともに、ＰＶ電力Ｗｐの余剰電力（＝Ｗｐ－Ｗｒ）を利用してＬＩＢモジュール５０への充電を行うモードである。このとき、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２のＡＣ電流は、負荷３０への供給電力に応じて成り行きとなる。

　また、自立運転制御モードでは、上記系統電力制御モードと同様、制御部１２１は、複数のＬＩＢモジュール５０（５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ）のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０（１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ）のうちの１つだけに対して、直流電圧フィードバック制御を行う（図３参照　電圧制御処理の一例）。また、制御部１２１は、直流電圧フィードバック制御の対象とされなかった残りのＤＣ／ＤＣコンバータ１３０に対して、電流制御または電力制御による充放電を行うことができる（図４のＳ２４０参照）。なお、太陽光発電装置１０のＤＣ／ＤＣコンバータ１４Ｂについては、上記系統電圧制御モードと同じである。

　本実施形態では、太陽光発電装置１０のＤＣ／ＤＣコンバータ１４Ｂは、いずれのモードでも、直流電圧フィードバック制御の対象とされない。上述したように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４Ｂは、ソーラーパネル１２の発電電力を最大化するように制御する必要があるため、直流電圧フィードバック制御により電流（電力）が成り行きになることを避けることが好ましい。

　各モードの実行開始後、制御部１２１は、停止指示があるか否かを判断する（Ｓ１６０）。停止指示は、例えば、制御部１２１がマスターコントローラ４０から受ける場合もあれば、制御部１２１が、電力制御システム１００の各種の異常を検出したときに自主的に出力する場合もある。制御部１２１は、停止指示を受けていないと判断した場合（Ｓ１６０：ＮＯ）、Ｓ１１０に戻り、条件に応じたモードの実行を継続し、停止指示を受けていると判断した場合（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、本電力制御処理を終了する。

Ａ－４．ＰＣＵ１２０の制御部１２１が実行するＳＯＣ調整処理：
　図４は、ＰＣＵ１２０の制御部１２１が実行するＳＯＣ調整処理を示すフローチャートである。ＳＯＣ調整処理は、電力制御システム１００に接続された複数のＬＩＢモジュール５０間のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ、充電率）のバラツキを抑制する（均一化する）ための処理である。制御部１２１は、上記電力制御処理と並行して、本ＳＯＣ調整処理を所定時間ごとに繰り返し実行する。

　制御部１２１は、複数のＬＩＢモジュール５０のそれぞれのＳＯＣを推定する（Ｓ２１０）。ＳＯＣの推定方法は、各種の公知の方法（例えばＯＣＶ（Ｏｐｅｎ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｖｏｌｔａｇｅ、開回路電圧）法、電流積算法）を利用できる。次に、制御部１２１は、上記電力制御処理において、複数のＬＩＢモジュール５０のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０のいずれかが特定制御器の対象になるか否かを判断する。具体的には、制御部１２１は、系統電圧制御モード（図３のＳ１３０）の実行中であれば、特定制御器の対象は、商用電源２０のＡＣ／ＤＣコンバータ２２であるから、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０のいずれも特定制御器の対象ではないと判断する。一方、制御部１２１は、系統電力制御モードまたは自立運転制御モード（図３のＳ１４０，Ｓ１５０）の実行中であれば、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０のいずれかが特定制御器の対象であると判断する。

Ａ－４－１．ＬＩＢモジュール５０が特定制御器の切替対象である場合：
　制御部１２１は、複数のＬＩＢモジュール５０のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０のいずれかが特定制御器の対象であると判断した場合（Ｓ２２０：ＹＥＳ）、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０の中から、１つのＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を特定制御器の切替対象（直流電圧フィードバック制御の対象）として選択する（Ｓ２３０）。Ｓ２３０の処理は、選択処理の一例である。本実施形態では、推定されたＳＯＣが基準ＳＯＣに最も近いＬＩＢモジュール５０のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を選択する。基準ＳＯＣは、例えば次の通りである。ＳＯＣは、蓄電状態の評価の一例である。
複数のＬＩＢモジュール５０のそれぞれのＳＯＣの平均値
複数のＬＩＢモジュール５０のそれぞれのＳＯＣのうち、最高値と最低値との間の中心値
（３）予め定められた固定値（例えば５０％）

　制御部１２１は、特定制御器の切替対象とされなかったＤＣ／ＤＣコンバータ１３０（以下、「対象外ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０」ということがある）を、電流フィードバック制御または電力フィードバック制御の対象とする。制御部１２１は、対象外ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０のそれぞれについて、ＳＯＣに基づき、充電を行うか、放電を行うかを決定する（Ｓ２４０）。例えば、次のように決定してもよい。
（１）「ＳＯＣ＞基準ＳＯＣ」であるＬＩＢモジュール５０の対象外ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０：放電を行う
（２）「ＳＯＣ＜基準ＳＯＣ」であるＬＩＢモジュール５０の対象外ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０：充電を行う
　さらに、次の（３）を加えてもよい。
（３）基準ＳＯＣとの差が基準範囲内（例えば基準ＳＯＣに対して±５％以内）であるＬＩＢモジュール５０の対象外ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０：充電も放電も行わない
　各ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０に対する制御内容が決定されると、制御部１２１は、決定に応じた制御を実施し（Ｓ２６０）、本ＳＯＣ調整処理を終了する。

　例えば、図１に示す構成において、第１のＬＩＢモジュール５０ＡのＳＯＣが７０％で、第２のＬＩＢモジュール５０ＢのＳＯＣが２０％で、第３のＬＩＢモジュール５０ＣのＳＯＣが４５％であった場合、次のようにそれぞれの制御対象が決定される。第３のＬＩＢモジュール５０ＣのＳＯＣは中位である（基準ＳＯＣ（例えば５０％）に最も近い）ため、第３のＬＩＢモジュール５０Ｃに対する充放電の必要性は最も低い。このため、第３のＬＩＢモジュール５０Ｃの第３のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０Ｃが、特定制御器の切替対象として選択され、上記電力制御処理における「系統電力制御モード」（Ｓ１４０）「自立運転制御モード」（Ｓ１５０）では、第３のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０Ｃに対して直流電圧フィードバック制御が行われる。

　その結果、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０Ａと第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０Ｂとが、対象外ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０となる。第１のＬＩＢモジュール５０ＡのＳＯＣ（７０％）は、基準ＳＯＣより大きいため、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０Ａに放電を行うことが決定され、上記電力制御処理における「系統電力制御モード」「自立運転制御モード」では、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０Ａに対して電流フィードバック制御または電力フィードバック制御による放電が行われる。

　第２のＬＩＢモジュール５０ＢのＳＯＣ（２０％）は、基準ＳＯＣより小さいため、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０Ｂに充電を行うことが決定され、上記電力制御処理における「系統電力制御モード」「自立運転制御モード」では、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０Ｂに対して電流フィードバック制御または電力フィードバック制御による充電が行われる。これにより、第１のＬＩＢモジュール５０ＡのＳＯＣは低下して第３のＬＩＢモジュール５０ＣのＳＯＣに近づき、第２のＬＩＢモジュール５０ＢのＳＯＣは上昇して第３のＬＩＢモジュール５０ＣのＳＯＣに近づくため、３つのＬＩＢモジュール５０Ａ，５０Ｂ，５０ＣのＳＯＣのバラツキが抑制される。

Ａ－４－２．ＬＩＢモジュール５０が特定制御器の切替対象でない場合：
　制御部１２１は、ＬＩＢモジュール５０のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０が特定制御器の対象ではないと判断した場合（Ｓ２２０：ＮＯ）、対象外ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を、電流フィードバック制御または電力フィードバック制御の対象とする。この場合、全てのＤＣ／ＤＣコンバータ１３０が対象外ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０である。制御部１２１は、対象外ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０のそれぞれについて、ＳＯＣに基づき、充電を行うか、放電を行うか、充放電しないかを決定する（Ｓ２５０）。例えば、次のように決定してもよい。
（１）基準ＳＯＣとの差が基準範囲内（例えば基準ＳＯＣに対して±５％以内）であるＬＩＢモジュール５０の対象外ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０：充電も放電も行わない
（２）「基準ＳＯＣとの差が基準範囲外、かつ、ＳＯＣ＞基準ＳＯＣ」であるＬＩＢモジュール５０の対象外ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０：放電を行う
（３）「基準ＳＯＣとの差が基準範囲外、かつ、ＳＯＣ＜基準ＳＯＣ」であるＬＩＢモジュール５０の対象外ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０：充電を行う
　各ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０に対する制御内容が決定されると、制御部１２１は、決定に応じた制御を実施し（Ｓ２６０）、本ＳＯＣ調整処理を終了する。

　例えば、図１に示す構成において、第１のＬＩＢモジュール５０ＡのＳＯＣが５４％で、第２のＬＩＢモジュール５０ＢのＳＯＣが４７％で、第３のＬＩＢモジュール５０ＣのＳＯＣが２５％であった場合、次のようにそれぞれの制御対象が決定される。第１のＬＩＢモジュール５０Ａと第２のＬＩＢモジュール５０ＢとのＳＯＣは、いずれも、基準ＳＯＣ（５０％）との差が基準範囲内（５０％±５％以内）であるため、充放電しないと決定される。第３のＬＩＢモジュール５０ＣのＳＯＣは、基準範囲外であり、基準ＳＯＣよりも低いため、充電すると決定される。これにより、第１のＬＩＢモジュール５０Ａと第２のＬＩＢモジュール５０ＢとのＳＯＣとは基準範囲内に維持され、第３のＬＩＢモジュール５０ＣのＳＯＣは基準ＳＯＣに近づくため、３つのＬＩＢモジュール５０Ａ，５０Ｂ，５０ＣのＳＯＣのバラツキが抑制される。

Ａ－５．本実施形態の効果：
　本実施形態に係る電力制御システムでは、電力供給直流ラインＬＷに対して、ＬＩＣモジュール１１０が負荷３０との直流換算による電位差が変動しないように接続されているため、電力供給直流ラインＬＷの電圧の時間的変化（応答、振幅）がＬＩＣモジュール１１０の容量に応じて小さくなる。例えば、負荷電圧の急激な変動に対して電力供給直流ラインＬＷの電圧が緩やかに変動する。このため、特定制御器だけに対して直流電圧フィードバック制御を行う構成を採用しても、電力供給直流ラインＬＷの電圧の変動が他の比例式充放電制御器に対する制御に与える影響を抑制することができる。しかも、直流電圧フィードバック制御の対象である特定制御器が、一の比例式充放電制御器（例えばＡＣ／ＤＣコンバータ２２）から別の一の比例式充放電制御器（例えばＤＣ／ＤＣコンバータ１３０）に切り替えられる。このため、本実施形態によれば、特定制御器が一の比例式充放電制御器に固定された構成に比べて、多様な電力供給パターンで負荷への電力供給を行うことができる。

　特定制御器（直流電圧フィードバック制御）の切替対象とされた比例式充放電制御器に接続されたＬＩＢモジュール５０（以下、「対象ＬＩＢモジュール」という）に対して、その間、電流制御による充放電を行うことができない。ここで、仮に、複数の対象ＬＩＢモジュール５０のうちの１つのＬＩＢモジュール５０だけが対象ＬＩＢモジュールとされる構成では、その１つのＬＩＢモジュール５０だけに対して、電流制御による充放電を行う機会が制約されるといった不具合が生じる。これに対して、本実施形態によれば、複数のＬＩＢモジュール５０が対象ＬＩＢモジュールとされるため、それらの複数のＬＩＢモジュール５０について、特定のＬＩＢモジュール５０だけが電流制御による充放電を行う機会が制約されるといった不具合が生じることを抑制することができる。

Ｂ．変形例：
　本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

　上記実施形態における電力制御システム１００等の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば上記実施形態では、電力供給源として、太陽光発電装置１０と商用電源２０とＬＩＢモジュール５０とを例示したが、電力供給源は、太陽光以外の再生可能エネルギー（例えば風力、水力、地熱、火力の自然エネルギーなど）を利用して発電する再生可能エネルギー利用発電装置でもよい。また、電力供給源は、例えばガス発電機など、再生可能エネルギーを利用しない発電装置や、商用電源２０やＬＩＢモジュール５０以外の電力供給源でもよい。

　上記実施形態において、電力制御システム１００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２とＤＣ／ＤＣコンバータ１４ＢとＤＣ／ＤＣコンバータ１３０との少なくとも１つを内蔵する構成でもよい。また、電力制御システム１００を複数個、直列または並列に接続して使用してもよい。また、電力制御システム１００を構成する複数の機器（ＬＩＣモジュール１１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０等）は、共通の電力供給直流ラインＬＷに接続されているため、これらの複数の機器は、互いに並列に接続されている。ただし、本電力制御システム１００を複数接続する場合には、直列に接続されている機器が存在してもよい。

　上記実施形態では、比例式充放電制御器として、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２とＤＣ／ＤＣコンバータ１４ＢとＤＣ／ＤＣコンバータ１３０とを例示したが、入力と出力とが比例する比例式の充放電制御器であればよく、例えばＡＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＤＣコンバータとを組み合わせて構成された比例式充放電制御器などでもよい。なお、比例式充放電制御器には、充電と放電との両方を制御する制御器に限らず、充電と放電との一方だけを制御する制御器が含まれる。

　上記実施形態において、ＬＩＣモジュール１１０は、複数のＬＩＣ１１２が並列に接続された構成、あるいは、複数のＬＩＣ１１２が直列および並列に接続された構成でもよいし、ＬＩＣ１１２を１つだけ備える構成でもよい。また、上記実施形態では、キャパシタとして、ＬＩＣモジュール１１０（ＬＩＣ１１２）を例示したが、例えば、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｄｏｕｂｌｅ　Ｌａｙｅｒ　Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）、電解コンデンサでもよい。

　上記実施形態において、ＬＩＢモジュール５０は、複数のＬＩＢ５２が並列に接続された構成、あるいは、複数のＬＩＢ５２が直列および並列に接続された構成でもよいし、ＬＩＢ５２を１つだけ備える構成でもよい。また、上記実施形態では、蓄電装置として、ＬＩＢモジュール５０（ＬＩＢ５２）を例示したが、例えば鉛蓄電池などの他の種類の蓄電装置でもよい。また、上記実施形態において、電力制御システム１００に接続されるＬＩＢモジュール５０は、１つでもよいし、２つでもよい、４つ以上でもよい。

　上記実施形態では、ＬＩＣモジュール１１０の上記一端側の電位と、負荷３０における電力供給直流ラインＬＷに接続される側の電位とは、略同一であったが、ＬＩＣモジュール１１０の上記一端側の電位と、負荷３０における電力供給直流ラインＬＷに接続される側の電位とが異なり、かつ、両電位の差が変動しない構成でもよい。このような構成でも、ＬＩＣモジュール１１０は、ＬＩＢモジュール５０に比べて、電圧と容量との相関性が高いため、専用のＤＣ／ＤＣコンバータを備えなくても、ＬＩＢモジュール５０の充放電を制御することにより、ＬＩＣモジュール１１０の充放電を間接的に制御することができる。

　上記実施形態における各種の処理の内容は、あくまで一例であり、種々変形可能である。上記実施形態の図３に示すフローチャーにおいて、Ｓ１３０の処理（系統電圧制御モード）とＳ１４０（系統電力制御モード）とＳ１５０（自立運転制御モード）とのいずれか１つを実行しない構成でもよい。

　上記実施形態では、蓄電状態の評価として、ＳＯＣを例示したが、これに限らず、Ｃレートと放電深度と劣化度合いなどでもよい。また、蓄電状態の評価は、ＳＯＣとＣレートと放電深度と劣化度合い（例えばＳＯＨ、充電回数、充電時間、放電回数、放電時間、充放電回数、充放電時間）との少なくとも２つの総合評価であってもよい。また、蓄電状態の評価は、蓄電装置の温度などでもよい。上記Ｓ２３０の処理において、３つ以上のＬＩＢモジュール５０を備える場合、単に、ＳＯＣが中位であるＬＩＢモジュール５０のＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を、特定制御器の対象としてもよい。逆に言えば、ＳＯＣが最高値や最低値であるＬＩＢモジュール５０の対象外ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０を、特定制御器の対象としないとしてもよい。

　上記実施形態において、ハードウェアによって実現されている構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、反対に、ソフトウェアによって実現されている構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。

１０：太陽光発電装置　１２：ソーラーパネル　１４：ＰＶコンバータ　１４Ａ：発電機器センサ　１４Ｂ：ＤＣ／ＤＣコンバータ　２０：商用電源　２２：ＡＣ／ＤＣコンバータ　３０：負荷　４０：マスターコントローラ　５０：ＬＩＢモジュール　５２：ＬＩＢ　１００：電力制御システム　１１０：ＬＩＣモジュール　１１２：ＬＩＣ　１２０：ＰＣＵ　１２１：制御部　１２２：記憶部　１２３：インターフェース部　１３０：ＤＣ／ＤＣコンバータ　１３２：接続部　１４０：キャパシタセンサ　１５０：負荷センサ　１６０：ＤＣ／ＡＣコンバータ　ＬＷ：電力供給直流ライン

Claims

　再生可能エネルギー利用発電装置と蓄電装置と商用電源とを含む複数の電力供給源のそれぞれに接続される複数の比例式充放電制御器と負荷とが接続される電力供給直流ラインに接続される電力制御システムであって、
　前記電力供給直流ラインに対して、前記負荷との直流換算による電位差が変動しないように電気的に接続されるキャパシタと、
　前記複数の比例式充放電制御器を制御する制御部と、を備え、
　前記制御部は、
　　前記複数の比例式充放電制御器のうちの１つの特定制御器に対して、前記電力供給直流ラインの電圧を目標電圧に近づける直流電圧フィードバック制御を行う電圧制御処理と、
　　前記特定制御器を、一の前記比例式充放電制御器から別の一の前記比例式充放電制御器に切り替える切替処理と、を行う、電力制御システム。
　請求項１に記載の電力制御システムであって、
　前記複数の電力供給源は、複数の前記蓄電装置を含み、
　前記制御部は、前記切替処理において、前記特定制御器の切替対象に、前記複数の蓄電装置のそれぞれに接続される前記比例式充放電制御器を含む、電力制御システム。
　請求項２に記載の電力制御システムであって、
　前記制御部は、
　　前記複数の蓄電装置のうち、ＳＯＣとＣレートと放電深度と劣化度合いとの少なくとも１つに基づく蓄電状態の評価の高低に基づき、一の前記蓄電装置を選択する選択処理を実行し、
　　前記切替処理では、前記特定制御器を、前記複数の蓄電装置のうち、前記選択処理にて選択された前記蓄電装置に接続された前記比例式充放電制御器に優先的に切り替える、電力制御システム。
　請求項３に記載の電力制御システムであって、
　前記複数の電力供給源は、３つ以上の前記蓄電装置を含み、
　前記蓄電状態の評価は、前記蓄電装置のＳＯＣであり、
　前記制御部は、
　　前記選択処理において、前記複数の蓄電装置のうち、前記ＳＯＣが中位である前記蓄電装置を選択する、電力制御システム。
　請求項２に記載の電力制御システムであって、
　前記制御部は、
　　複数の蓄電装置に接続される前記比例式充放電制御器が前記特定制御器とされていない場合、前記複数の前記蓄電装置について、ＳＯＣとＣレートと放電深度と劣化度合いとの少なくとも１つに基づく蓄電状態の評価のバラツキが抑制されるように前記複数の前記蓄電装置の少なくとも１つに対して直流電流フィードバック制御を行う電流制御処理を行う、電力制御システム。