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技術 パワーコンディショナ

出願人 シャープ株式会社
発明者 佐藤克彦松井亮二川村博史
出願日 2013年9月4日 (7年5ヶ月経過) 出願番号 2013-183080
公開日 2015年3月16日 (5年11ヶ月経過) 公開番号 2015-050897
状態 未査定
技術分野 交流の給配電 インバータ装置
主要キーワード 電気的寿命 変動許容量 順方向側 電力検知器 複数負荷 地熱発電機 出力定格 燃料電池発電機
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年3月16日)のものです。
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図面 (19)

課題

系統への逆潮流を抑制しつつ複数の分散型電源電力をより有効に活用することが可能なパワーコンディショナを提供する。

解決手段

電力系統および第1の分散型電源に接続されるパワーコンディショナは、電力系統から第1の分散型電源を切り離す第1の遮断器と、第1の分散型電源の電力を制御する制御機器とを備える。制御機器は、受電電力監視する監視手段と、受電電力が動作設定値以下になった場合に、第1の遮断器を遮断動作させる遮断制御手段と、電力系統から第2の分散型電源を切り離すための第2の遮断器が遮断動作したことを示す動作信号の入力を受け付け入力手段と、動作信号を受け付けたときの電力系統からの受電電力に基づいて、動作設定値よりも大きい値に予め設定された、電力系統から受電する電力を設定する受電電力設定値補正する補正手段とを含む。

概要

背景

近年、太陽電池などの分散型電源パワーコンディショナにより系統連系させて、太陽電池の電力あるいは系統からの電力を負荷に供給し、夜間などの特定の時間帯に系統からの電力を電池などに貯蔵し必要に応じて放電する電力制御システムが知られている。

このような電力制御システムでは、分散型電源が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はこの発電電力と系統から補われる電力とが負荷で消費される。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は負荷で消費されなかった余剰電力が系統に逆潮流電力として供給される場合もある。

ここで、太陽電池などの発電電力は、新しく創り出される電力であり、その余剰電力については、系統を介して広く活用することが望まれているものの、蓄電池などに蓄えられたエネルギーから得られる電力は、系統から充電したものであり再度系統へ逆潮流させることは望まれない場合もある。そのため、電力系統側自家用発電機の電力を流し出す、いわゆる逆潮流をしない電力制御システムでは系統と連系するために逆電力継電器(RPR)、不足電力継電器(UPR)の連系保護装置の設置が不可欠となる。

たとえば、特開平7−123596号公報(特許文献1)には、商用系統連系運転される自家用発電設備逆流防止装置が開示されている。当該逆流防止装置は、大容量負荷又は複数負荷停止制御命令の入力により自家用発電機の出力を停止させる負荷容量分減少させる発電機出力制御装置と、発電機の出力減少を検出し大容量負荷又は複数負荷の停止動作指令を出力する発電機出力減少検出器とを含む。

概要

系統への逆潮流を抑制しつつ複数の分散型電源の電力をより有効に活用することが可能なパワーコンディショナを提供する。電力系統および第1の分散型電源に接続されるパワーコンディショナは、電力系統から第1の分散型電源を切り離す第1の遮断器と、第1の分散型電源の電力を制御する制御機器とを備える。制御機器は、受電電力監視する監視手段と、受電電力が動作設定値以下になった場合に、第1の遮断器を遮断動作させる遮断制御手段と、電力系統から第2の分散型電源を切り離すための第2の遮断器が遮断動作したことを示す動作信号の入力を受け付け入力手段と、動作信号を受け付けたときの電力系統からの受電電力に基づいて、動作設定値よりも大きい値に予め設定された、電力系統から受電する電力を設定する受電電力設定値補正する補正手段とを含む。

目的

ここで、太陽電池などの発電電力は、新しく創り出される電力であり、その余剰電力については、系統を介して広く活用することが望まれている

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
2件

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請求項1

電力系統および第1の分散型電源に接続されるパワーコンディショナであって、前記電力系統から前記第1の分散型電源を切り離すための第1の遮断器と、前記第1の分散型電源の電力を制御するための制御機器とを備え、前記制御機器は、前記電力系統からの受電電力監視するための監視手段と、前記監視手段により監視されている前記電力系統からの受電電力が動作設定値以下になった場合に、前記第1の遮断器を遮断動作させるための遮断制御手段と、前記電力系統から第2の分散型電源を切り離すための第2の遮断器が遮断動作したことを示す動作信号の入力を受け付けるための入力手段と、前記動作信号を受け付けたときの前記電力系統からの受電電力に基づいて、前記動作設定値よりも大きい値に予め設定された、前記電力系統から受電する電力を設定する受電電力設定値補正するための補正手段とを含む、パワーコンディショナ。

請求項2

電力系統および第1の分散型電源に接続されるパワーコンディショナであって、前記電力系統から前記第1の分散型電源を切り離すための遮断器と、前記第1の分散型電源の電力を制御するための制御機器とを備え、前記制御機器は、前記電力系統からの受電電力を監視するための監視手段と、前記監視手段により監視されている前記電力系統からの受電電力が動作設定値以下になった場合に、前記遮断器を遮断動作させるための遮断制御手段と、前記第1の分散型電源から出力される出力電力を監視するための出力監視手段と、前記出力監視手段により監視される前記出力電力に基づいて、前記動作設定値よりも大きい値に予め設定された、前記電力系統から受電する電力を設定する受電電力設定値を補正するための補正手段とを備える、パワーコンディショナ。

請求項3

前記制御機器は、前記第1の分散型電源に関する第1の電源情報および前記電力系統に接続される第2の分散型電源に関する第2の電源情報の入力を受け付けるための電源情報入力手段をさらに備え、前記補正手段は、前記出力監視手段により監視される前記出力電力と、前記電源情報入力手段により受け付けられた前記第1および第2の電源情報とに基づいて、前記受電電力設定値を補正する、請求項2に記載のパワーコンディショナ。

請求項4

電力系統および第1の分散型電源に接続されるパワーコンディショナであって、前記電力系統から前記第1の分散型電源を切り離すための遮断器と、前記第1の分散型電源の電力を制御するための制御機器とを備え、前記制御機器は、前記電力系統からの受電電力を監視するための監視手段と、前記監視手段により監視されている前記電力系統からの受電電力が動作設定値以下になった場合に、前記遮断器を遮断動作させるための遮断制御手段と、前記電力系統に接続される第2の分散型電源に接続された負荷消費電力に関する消費電力情報の入力を受け付けるための消費情報入力手段と、前記消費情報入力手段により受け付けられた前記消費電力情報に基づいて、前記動作設定値よりも大きい値に予め設定された、前記電力系統から受電する電力を設定する受電電力設定値を補正する補正手段とを備える、パワーコンディショナ。

請求項5

電力系統および蓄電池に接続されるパワーコンディショナであって、前記電力系統から前記蓄電池を切り離すための遮断器と、前記蓄電池の電力を制御するための制御機器とを備え、前記制御機器は、前記電力系統からの受電電力を監視するための監視手段と、前記監視手段により監視されている前記電力系統からの受電電力が動作設定値以下になった場合に、前記遮断器を遮断動作させるための遮断制御手段と、前記蓄電池の電池残量を示す電池残量情報の入力を受け付けるための残量情報入力手段と、前記蓄電池の充電時に、前記残量情報入力手段により受け付けられた前記電池残量に基づいて、前記動作設定値よりも大きい値に予め設定された、前記電力系統から受電する電力を設定する受電電力設定値を補正するための補正手段とを備える、パワーコンディショナ。

技術分野

0001

本発明は、パワーコンディショナに関し、より特定的には、分散型電源電力を制御するためのパワーコンディショナに関する。

背景技術

0002

近年、太陽電池などの分散型電源をパワーコンディショナにより系統連系させて、太陽電池の電力あるいは系統からの電力を負荷に供給し、夜間などの特定の時間帯に系統からの電力を電池などに貯蔵し必要に応じて放電する電力制御システムが知られている。

0003

このような電力制御システムでは、分散型電源が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はこの発電電力と系統から補われる電力とが負荷で消費される。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は負荷で消費されなかった余剰電力が系統に逆潮流電力として供給される場合もある。

0004

ここで、太陽電池などの発電電力は、新しく創り出される電力であり、その余剰電力については、系統を介して広く活用することが望まれているものの、蓄電池などに蓄えられたエネルギーから得られる電力は、系統から充電したものであり再度系統へ逆潮流させることは望まれない場合もある。そのため、電力系統側自家用発電機の電力を流し出す、いわゆる逆潮流をしない電力制御システムでは系統と連系するために逆電力継電器(RPR)、不足電力継電器(UPR)の連系保護装置の設置が不可欠となる。

0005

たとえば、特開平7−123596号公報(特許文献1)には、商用系統連系運転される自家用発電設備逆流防止装置が開示されている。当該逆流防止装置は、大容量負荷又は複数負荷停止制御命令の入力により自家用発電機の出力を停止させる負荷容量分減少させる発電機出力制御装置と、発電機の出力減少を検出し大容量負荷又は複数負荷の停止動作指令を出力する発電機出力減少検出器とを含む。

先行技術

0006

特開平7−123596号公報

発明が解決しようとする課題

0007

特許文献1の技術は、負荷の容量に見合った分だけ発電装置側の出力も減少させて、逆電力または不足電力の発生を防止するものであるが、複数の異なる発電機が並列運転するときに、各々の発電機の電力を効率よく利用することについて考慮されたものではない。

0008

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、パワーコンディショナに接続された分散型電源の電力を制御することにより、系統への逆潮流を抑制しつつ複数の分散型電源の電力をより有効に活用することが可能なパワーコンディショナを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

ある実施の形態に従うと、電力系統および第1の分散型電源に接続されるパワーコンディショナが提供される。パワーコンディショナは、電力系統から第1の分散型電源を切り離すための第1の遮断器と、第1の分散型電源の電力を制御するための制御機器とを備える。制御機器は、電力系統からの受電電力監視するための監視手段と、監視手段により監視されている電力系統からの受電電力が動作設定値以下になった場合に、第1の遮断器を遮断動作させるための遮断制御手段と、電力系統から第2の分散型電源を切り離すための第2の遮断器が遮断動作したことを示す動作信号の入力を受け付けるための入力手段と、動作信号を受け付けたときの電力系統からの受電電力に基づいて、動作設定値よりも大きい値に予め設定された、電力系統から受電する電力を設定する受電電力設定値補正するための補正手段とを含む。

発明の効果

0010

ある局面では、パワーコンディショナに接続された分散型電源の電力を制御することにより、系統への逆潮流を抑制しつつ複数の分散型電源の電力をより有効に活用することが可能となる。

図面の簡単な説明

0011

実施の形態1に従うパワーコンディショナが適用される電力制御システム1000の全体の構成を概略的に示す図である。
実施の形態1に従う動作設定値および受電電力設定値の関係を示す図である。
実施の形態1に従う負荷変動に対する受電電力の推移を示す図である。
実施の形態1に従う制御機器の機能ブロック図である。
実施の形態2に従うパワーコンディショナが適用される電力制御システムの全体の構成を概略的に示す図である。
実施の形態2に従う動作設定値および受電電力設定値の関係を示す図である。
実施の形態2に従う動作設定値および受電電力設定値の関係の他の例を示す図である。
実施の形態2に従う制御機器の機能ブロック図である。
実施の形態3に従う動作設定値および受電電力設定値の関係を示す図である。
実施の形態4に従うパワーコンディショナが適用される電力制御システムの全体の構成を概略的に示す図である。
実施の形態4に従う制御機器の機能ブロック図である。
実施の形態6に従うパワーコンディショナが適用される電力制御システム1300の全体の構成を概略的に示す図である。
実施の形態6に従う動作設定値および受電電力設定値の関係を示す図である。
実施の形態6に従う制御機器の機能ブロック図である。
実施の形態7に従う制御機器の機能ブロック図である。
実施の形態8に従うパワーコンディショナが適用される電力制御システムの全体の構成を概略的に示す図である。
実施の形態8に従う動作設定値および受電電力設定値の関係を示す図である。
実施の形態8に従う制御機器の機能ブロック図である。

実施例

0012

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明を繰り返さない。

0013

[実施の形態1]
<全体構成>
図1は、実施の形態1に従うパワーコンディショナ110が適用される電力制御システム1000の全体の構成を概略的に示す図である。

0014

図1を参照して、電力制御システム1000は、第1の分散型電源としての蓄電池100と、パワーコンディショナ110と、第2の分散型電源としての発電機200と、遮断器220と、制御機器240と、家電機器300と、電力検知器600と、電力系統800とを含む。電力制御システム1000は、たとえば、住宅やオフィスなどの家屋内需要家構内)に設置される。これは、以下の他の実施の形態における電力制御システムでも同様である。

0015

蓄電池100は、再充電可能な電力貯蔵要素であり、代表的にはリチウムイオン電池ニッケル水素電池などの二次電池で構成される。蓄電池100は、複数の電池セル直列接続して構成されている。

0016

発電機200は、需要家構内において蓄電池100と並列に接続されており、たとえば、太陽光発電機風力発電機地熱発電機マイクロガスタービン(MGT)発電機、燃料電池発電機などである。

0017

家電機器300は、各種の直流負荷交流負荷などであり、たとえば、家庭で使用される空調機冷蔵庫洗濯機テレビ照明装置またはパーソナルコンピュータのような電気機器である。

0018

電力検知器600は、計器用変流器(図示しない)から導入した電流計器用変圧器(図示しない)から導入した電圧により、電力の方向および大きさを判別し、需要家構内に供給される受電電力を検出する。

0019

電力系統800は、代表的には、単相3線式商用交流電力系統である。単相3線式の商用交流電力系統は、中性線抵抗を介して接地されており、たとえば、中性線以外の2線(R相線RLおよびT相線TL)を使用してAC200Vを供給する。

0020

パワーコンディショナ110は、電力系統800および蓄電池100に接続されており、蓄電池100から出力される出力電力放電電力)を必要に応じて電力変換し家電機器300に供給する機能、および電力系統800から電力を受電(買電)し、蓄電池100に充電する機能を有する。つまり、パワーコンディショナ110は、蓄電池100の充放電を制御する。また、パワーコンディショナ110は、電力検知器600を介して電力系統800から需要家構内に供給される電力(受電電力)および蓄電池100の出力電力に基づいて、蓄電池100の出力電力を増減し、電力系統800からの受電電力が予め設定された受電電力設定値以下にならないように制御する。より具体的には、パワーコンディショナ110は、受電電力が受電電力設定値よりも大きい場合には、蓄電池100の出力定格分または予め指定された電力分だけ蓄電池100の電力を出力させる。また、パワーコンディショナ110は、家電機器300の負荷が小さくなり、受電電力が受電電力設定値よりも小さくなろうとすると、蓄電池100の出力電力を抑制して、受電電力が受電電力設定値以下にならないように制御する。

0021

パワーコンディショナ110は、内部構成として、遮断器120と、電力変換装置130と、制御機器140とを含む。制御機器140は、パワーコンディショナ110の動作全体を制御するものであり、遮断器120および電力変換装置130に制御信号を送信して、蓄電池100の電力を制御する。制御機器140は、制御中枢としての制御回路を含む。また、制御機器140は、その他の外部機器(たとえば、制御機器240)と通信するための通信回路を含んでいてもよい。なお、制御機器140は、回路等のハードウェア構成であってもよいし、CPU(Central Processing Unit)(図示しない)を含み、CPUがメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される構成であってもよい。

0022

また、本実施の形態では、パワーコンディショナ110は、遮断器120を内部構成とする場合について説明するが、遮断器120をパワーコンディショナ110の外部構成とし、パワーコンディショナ110からの遮断信号が遮断器120に出力される構成であってもよい。

0023

制御機器140は、電力検知器600で検知された電力系統800からの受電電力を監視しながら、受電電力値が予め定められている動作設定値以下になった場合に、遮断器120を遮断動作させる。つまり、制御機器140で逆電力継電器(RPR)機能を実現している。制御機器140は、受電電力が動作設定値(Rpr1)以下になった場合に、遮断器120に対して動作信号を出力し、遮断器120は当該信号を受信すると遮断動作をする。これにより、蓄電池100は、電力系統800から切り離される(解列される)。

0024

ここで、本明細書においては、電力が電力系統800から需要家構内に流れる方向(買電方向)を順方向、電力が需要家構内から電力系統800に流れる方向(売電方向)を逆方向とする。受電電力の大小関係は、順方向側が大であり逆方向側が小であるものとする。また、方向(順または逆)を示さず単に「受電電力が大きい(または小さい)」と記載されている場合は、「受電電力が順方向側に大きい(または小さい)」ことを意味するものとする。

0025

電力変換装置130は、制御機器140からの指示に基づいて、蓄電池100からの電力を変換して家電機器300に供給したり(放電)、電力系統800からの電力を変換して蓄電池100に供給したり(充電)する。また、電力変換装置130は、制御機器140からの指示に基づいて、蓄電池100における充電電力および放電電力の大きさも制御する。

0026

制御機器240は、電力検知器600を介して電力系統800から需要家構内に供給される受電電力および発電機200の出力電力に基づいて、発電機200の出力電力を増減し、電力系統800からの受電電力が予め設定された受電電力設定値以下にならないように制御する。なお、制御機器240は、回路等のハードウェア構成であってもよいし、CPU(図示しない)を含み、CPUがメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される構成であってもよい。

0027

制御機器240は、電力検知器600で検知された電力系統800からの受電電力を監視しながら、受電電力値が予め定められている動作設定値以下になった場合に、遮断器220を遮断動作させる。つまり、制御機器240でRPR機能を実現している。制御機器240は、受電電力が動作設定値(Rpr2)以下になった場合に、遮断器220に対して遮断信号を出力し、遮断器220が当該信号を受信すると遮断動作をする。これにより、発電機200は、電力系統800から切り離される(解列される)。遮断器220が遮断動作すると、パワーコンディショナ110に対して当該遮断動作したことを示す動作信号が出力される。当該動作信号は、遮断器220が遮断されたときにパワーコンディショナ110に信号が送出されるように回路構成されていてもよいし、制御機器240が通信回路を含む場合には、通信により当該動作信号をパワーコンディショナ110に送信するように構成されていてもよい。

0028

制御方式
電力制御システム1000のように、需要家構内において分散型電源が複数並列接続されているような場合には、各々の分散型電源を電力系統800から切り離すときの条件が異なることが想定される。具体的には、制御機器140が遮断器120を遮断動作させるときの動作設定値Rpr1と、制御機器240が遮断器220を遮断動作させるときの動作設定値Rpr2とが異なる場合が想定される。また、受電電力設定値は、負荷減少があっても逆電力現象などが発生しないように、動作設定値よりも大きく設定する必要があるため、制御機器140および240の動作設定値が異なる場合には、各々の受電電力設定値も異なるのが通常である。以下では、このような電力制御システム1000において、電力を有効に活用するためのパワーコンディショナ110の制御方式について説明する。

0029

図2は、実施の形態1に従う動作設定値および受電電力設定値の関係を示す図である。図2において、縦軸は受電電力であり横軸は時間を示している。縦軸の上方向は逆方向(売電方向)、縦軸の下方向は順方向(買電方向)を示している。

0030

図2を参照して、制御機器140が遮断器120を遮断動作させる動作設定値Rpr1は、制御機器240が遮断器220を遮断動作させる動作設定値Rpr2よりも小さい(逆方向側に大きい)。これは、遮断器120が遮断器220よりも遮断動作しにくいことを示している。また、動作設定値Rpr1よりも大きい値に予め設定された受電電力設定値α1(変更前)は、動作設定値Rpr2よりも大きい値に予め設定された受電電力設定値α2よりも小さい。

0031

ここで、具体例として、受電電力設定値α1(変更前)が10W(ワット)、受電電力設定値α2が100W、動作設定値Rpr1が−100W(逆方向に100W)、動作設定値Rpr2が−10W、蓄電池100の定格出力が1kW、発電機200の定格出力が1kW、家電機器300の負荷容量が2kWである場合を想定する。制御機器140は、遮断器120が遮断動作しないようにするために、受電電力が受電電力設定値α1以下にならないように蓄電池100の電力を制御する。制御機器240は、遮断器220が遮断動作しないようにするために、受電電力が受電電力設定値α2以下にならないように発電機200の電力を制御する。しかし、受電電力設定値α2が受電電力設定値α1よりも大きいことから、発電機200の出力の抑制が先に始まるため、蓄電池100の電力が優先的に利用されることになる。具体的には、負荷容量が2kWであり蓄電池100の定格出力1kW以上であるため、制御機器140は、蓄電池100を定格出力である1kWまで出力するように制御する。制御機器240は、受電電力が受電電力設定値α2以下にならないように発電機200の電力を制御するため、受電電力(点)は100W、発電機200の出力は900Wとなる。

0032

次に、家電機器300の負荷が2kWから1kWに低下した場合について考える。この場合にも、受電電力設定値α2が受電電力設定値α1よりも大きいことから、家電機器300の負荷が低下すると受電電力が小さくなり、発電機200の出力の抑制が先に始まる。そのため、蓄電池100の電力が優先的に利用されることになる。なお、家電機器300の消費電力は1kWであり蓄電池100の定格出力1kWと同等である。制御機器140は、受電電力が受電電力設定値α1以下にならないように蓄電池100の電力を制御するため、受電電力は10W、蓄電池100の出力は990Wとなる。つまり、家電機器300の消費電力は、蓄電池100および受電点での電力で補うことが可能な状態となっている。制御機器240は、受電電力を受電電力設定値α2以下にならないように発電機200の出力を制御するため、発電機200の出力を0Wまで低下させる。この場合、受電電力(10W)が、動作設定値Rpr2(−10W)の近傍であるため、遮断器220が遮断動作しやすい状態となっている。

0033

実施の形態1に従うパワーコンディショナ110は、遮断器220が遮断動作した場合であっても再度の遮断動作を防ぐために、遮断器220が遮断動作したことを示す信号を受け付けると、図2に示すように受電電力設定値α1を受電電力設定値α1’(補正後)に補正する。以下の図3を参照して、パワーコンディショナ110の制御方式をさらに詳細に説明する。

0034

図3は、実施の形態1に従う負荷変動に対する受電電力の推移を示す図である。ここでは、受電電力が動作設定値Rpr2よりも小さい時間がT1以上である場合に、遮断器220が遮断動作するように設定されているものとする。

0035

図3を参照して、パワーコンディショナ110により受電電力設定値を補正する前の受電電力の推移(図3点線)では、負荷変動が小さい場合には受電電力が動作設定値Rpr2以下の時間<T1であるため、遮断器220は遮断動作しないが、負荷変動が大きい場合には受電電力が動作設定値Rpr2以下の時間>T1であるため、遮断器220は遮断動作する。

0036

パワーコンディショナ110は、遮断器220が遮断動作したことを示す動作信号を受信すると、当該動作信号を受信したときの受電電力に基づいて、受電電力設定値を補正する。具体的には、パワーコンディショナ110は、補正前の受電電力設定値α1と、遮断器220の遮断動作時の受電電力との差分ΔP(差の絶対値)を算出し、受電電力設定値α1をΔPだけ大きくする補正をして受電電力設定値α1’とする。

0037

そうすると、パワーコンディショナ110により受電電力設定値の補正後の受電電力の推移(図3実線)では、負荷変動が小さい場合にはもちろん遮断器220は遮断動作しないが、負荷変動が大きい場合であっても受電電力が動作設定値Rpr2以下の時間<T1であるため、遮断器220は遮断動作しない。このように、パワーコンディショナ110は、負荷変動により遮断器220が遮断動作した場合には、その遮断時の負荷変動の状況を考慮して受電電力設定値α1を補正するため、再度、遮断器220が遮断動作する可能性を低減することができる。

0038

<制御機器の機能構成
図4は、実施の形態1に従う制御機器140の機能ブロック図である。図4を参照して、制御機器140は、その主たる機能として、監視部141と、遮断制御部142と、入力部143と、補正部144とを含む。

0039

監視部141は、電力系統800からの受電電力を監視する。具体的には、監視部141は、常時、電力検知器600を介して受電電力の電力推移を監視する。

0040

遮断制御部142は、監視部141により監視されている受電電力が動作設定値Rpr1以下になった場合に、遮断器120を遮断動作させる。具体的には、遮断制御部142は、遮断器120を遮断動作させるために遮断器120に遮断信号を送信する。

0041

入力部143は、電力系統800から発電機200を切り離す遮断器220が遮断動作したことを示す動作信号の入力を受け付ける。具体的には、入力部143は、遮断器120から当該動作信号の入力を受け付ける。たとえば、制御機器140は、遮断器120が遮断動作すると信号が送信されるように回路構成されている。また、入力部143は、通信回路などの通信インターフェイスを介して、制御機器240から当該動作信号の入力を受け付ける場合であってもよい。

0042

補正部144は、入力部143が当該動作信号を受け付けたときの受電電力に基づいて、動作設定値Rpr1よりも大きい値に予め設定された受電電力設定値を補正する(すなわち、受電電力設定値を設定し直す)。具体的には、補正部144は、当該動作信号を受け付けたときに監視部141で監視された受電電力の値と、現在設定されている受電電力設定値との差分を算出し、その差分に基づいて受電電力設定値を補正する。さらに詳細には、補正部144は、現在の受電電力設定値を当該差分だけ大きくする補正をして補正後の受電電力設定値とする。

0043

実施の形態1によると、パワーコンディショナは、制御対象とする分散型電源よりも先に電力系統から解列される他の分散型電源が並列接続されている場合には、他の分散型電源が電力系統から頻繁に解列される可能性を低減することができる。また、不要な遮断器の開閉動作を減らすことで、遮断器そのものの機械的および電気的寿命延ばすこともできる。

0044

[実施の形態2]
<全体構成>
図5は、実施の形態2に従うパワーコンディショナ110Aが適用される電力制御システム1100の全体の構成を概略的に示す図である。

0045

図5を参照して、電力制御システム1100は、第1の分散型電源としての蓄電池100Aと、パワーコンディショナ110Aと、第2の分散型電源としての蓄電池100Bと、パワーコンディショナ210と、家電機器300と、電力検知器600と、電力系統800とを含む。蓄電池100A、蓄電池100Bは、図1で示した蓄電池100と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

0046

実施の形態2に従うパワーコンディショナ110Aの構成は、基本的には実施の形態1で説明したパワーコンディショナ110と同様であるため、以下に簡単に説明する。パワーコンディショナ110Aは、電力系統800および蓄電池100Aに接続されており、蓄電池100Aの充放電を制御する。パワーコンディショナ110Aは、蓄電池100Aの出力電力を増減し、受電電力が受電電力設定値以下にならないように制御する。

0047

パワーコンディショナ110Aの制御機器140Aは、受電電力を監視しながら、受電電力値が予め定められている動作設定値以下になった場合に、遮断器120を遮断動作させる。制御機器140Aは、受電電力が動作設定値(Rpr1)以下になった場合に、遮断器120に対して動作信号を出力し、遮断器120が当該信号を受信すると遮断動作をする。これにより、蓄電池100Aは、電力系統800から切り離される(解列される)。また、制御機器140Aは、電力変換装置130に指示して、蓄電池100の充放電を制御する。

0048

パワーコンディショナ210は、電力系統800および蓄電池100Bに接続されており、蓄電池100Bの充放電を制御する。パワーコンディショナ210は、遮断器220と、電力変換装置230と、制御機器240Aとを含む。

0049

制御機器240Aは、受電電力および蓄電池100Bの出力電力に基づいて、蓄電池100Bの出力電力を増減し、受電電力が予め設定された受電電力設定値以下にならないように制御する。そして、制御機器240Aは、受電電力を監視しながら、受電電力値が予め定められている動作設定値以下になった場合に、遮断器220を遮断動作させる。制御機器240Aは、受電電力が動作設定値(Rpr2)以下になった場合に、遮断器220に対して遮断信号を出力し、遮断器220が当該信号を受信すると遮断動作をする。これにより、蓄電池100Bは、電力系統800から切り離される(解列される)。また、制御機器240Aは、電力変換装置230に指示して、蓄電池100Bの充放電を制御する。

0050

<制御方式>
電力制御システム1100のように、需要家構内において分散型電源が複数並列接続されており、各々の分散型電源が蓄電池であるような場合には、電池の劣化および効率を考慮すると、できるだけ均等に各々の蓄電池の電力を利用することが好ましい。動作設定値Rpr1と、動作設定値Rpr2とが異なり、受電電力設定値も異なる場合において、電力を有効に活用するためのパワーコンディショナ110Aの制御方式について説明する。

0051

図6は、実施の形態2に従う動作設定値および受電電力設定値の関係を示す図である。図6において、縦軸は受電電力であり横軸は蓄電池の出力である。具体的には、縦軸の上方向は逆方向(売電方向)、縦軸の下方向は順方向(買電方向)を示している。

0052

図6を参照して、制御機器140Aが遮断器120を遮断動作させる動作設定値Rpr1は、制御機器240Aが遮断器220を遮断動作させる動作設定値Rpr2よりも小さい。図6では、動作設定値Rpr2よりも大きい値に予め設定されている受電電力設定値α2は、蓄電池100Bの出力によらず一定値であり、動作設定値Rpr1よりも大きい値に予め設定されている受電電力設定値α1は、蓄電池100Aの出力(放電電力)に比例して大きくなることを示している。

0053

ここで、受電電力設定値α1が、受電電力設定値α2と同様に対応する蓄電池100Aの出力によらず一定値であった場合について考える。具体例として、受電電力設定値α1が10W、受電電力設定値α2が100W、動作設定値Rpr1が−100W、動作設定値Rpr2が−10W、蓄電池100Aの定格出力が1kW、蓄電池100Bの定格出力が1kW、家電機器300の負荷が1.5kWである場合を想定する。

0054

このとき、制御機器140Aは、受電電力が受電電力設定値α1以下にならないように蓄電池100の電力を制御し、制御機器240Aは、受電電力が受電電力設定値α2以下にならないように発電機200の電力を制御する。しかし、受電電力設定値α1が受電電力設定値α2よりも小さいことから、蓄電池100Aは、制御機器140Aにより定格出力である1kWまで出力するように制御される。制御機器240Aは、受電電力が受電電力設定値α2以下にならないように蓄電池100Bを制御することから受電点は100W、蓄電池100Bの出力は400Wとなる。すなわち、蓄電池100Aおよび100Bにより利用される電力に偏りが生じてしまう。

0055

したがって、実施の形態2に従うパワーコンディショナ110Aは、並列に接続された複数の分散型電源の電力をより均等に利用するために、図6に示すように、蓄電池100Aの出力電力に応じて受電電力設定値を変化させていく。具体的には、パワーコンディショナ110Aは、受電電力設定値α1を徐々に大きくしていく。そして、受電電力設定値α1が受電電力設定値α2よりも大きくなった場合には、蓄電池100Bの出力が増大するとともに蓄電池100Aの出力が抑制されるため、蓄電池100Aの出力電力値が低下する。パワーコンディショナ110Aは、蓄電池100Aの出力電力値が低下すると受電電力設定値α1を小さくしていく。すなわち、パワーコンディショナ110Aが、出力電力に応じて受電電力設定値α1を変化させることで、受電電力設定値α1は受電電力設定値α2と同じ値(交差点)になるように設定される。

0056

上記のように、受電電力設定値α1と受電電力設定値α2とが同じ値になるように制御されるため、蓄電池100Aおよび蓄電池100Bの出力電力の偏りを低減することができる。すなわち、蓄電池100Aおよび100Bの電力をより均等に活用することが可能となる。

0057

次に、図7に示すように、受電電力設定値α2が受電電力設定値α1と同様に蓄電池100Bの出力に応じて変化する場合について考える。

0058

図7は、実施の形態2に従う動作設定値および受電電力設定値の関係の他の例を示す図である。図7において、縦軸は受電電力であり横軸は蓄電池の出力である。縦軸の上方向は逆方向(売電方向)、縦軸の下方向は順方向(買電方向)を示している。図7は、受電電力設定値α2が蓄電池100Bの出力に比例して大きくなっている点で図6と異なる。

0059

パワーコンディショナ110Aは、上述したように蓄電池100Aの出力電力値に応じて受電電力設定値α1を変化させ、パワーコンディショナ210は、蓄電池100Bの出力電力値に応じて受電電力設定値α2を変化させるため、結果的には図6の場合と同様に受電電力設定値α1は、受電電力設定値α2と同じ値(交差点)になるように設定される。

0060

なお、パワーコンディショナ110Aは、受電電力設定値α1を大きくする補正をしていき、蓄電池100Aの出力電力値が予め定められた値(たとえば、定格値)になるまでの間に出力電力値が低下しない場合には、その間においては、受電電力設定値α1が受電電力設定値α2と同じ値になるような箇所(交差点)が存在しないものと推定される。この場合、パワーコンディショナ110Aは、蓄電池100Aの出力電力値の変化に対する受電電力設定値α1の変化(傾き)を増大させてもよい。

0061

あるいは、パワーコンディショナ110Aは、受電電力設定値α1を大きくする補正をして、予め定められた設定値以上になった場合には、電力系統800に並列接続されている他の分散型電源は存在しないと判断してもよい。この場合、パワーコンディショナ110Aは、受電電力設定値α1を大きくする補正を中断する。これにより、他の分散型電源が存在しない場合に、無駄に受電電力設定値α1を大きくする事態を防ぐことができ、パワーコンディショナ110Aが制御対象とする蓄電池100Aの電力を有効に活用することができる。

0062

<制御機器の機能構成>
図8は、実施の形態2に従う制御機器140Aの機能ブロック図である。図8を参照して、制御機器140Aは、その主たる機能として、監視部141と、遮断制御部142と、補正部144と、出力監視部145とを含む。監視部141および遮断制御部142は、それぞれ図4(実施の形態1)で示した監視部141、遮断制御部142と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

0063

出力監視部145は、蓄電池100Aから出力される出力電力値を監視する。具体的には、出力監視部145は、常時、蓄電池100Aから放電される電力量および蓄電池100Aに充電される電力量を監視しており、蓄電池100Aの放電電力量の増減、充電電力量の増減を監視する。

0064

補正部144は、蓄電池100Aの出力電力値に基づいて、動作設定値Rpr1よりも大きい値に予め設定された受電電力設定値α1を補正する。具体的には、補正部144は、出力監視部145により蓄電池100Aの出力電力値が低下したと判断されるまで受電電力設定値α1を大きくする補正をする。詳細には、補正部144は、蓄電池100Aの出力電力値が大きくなるほど受電電力設定値α1を大きくする補正をし、蓄電池100Aの出力電力値が低下すると受電電力設定値α1を小さくする補正をする。

0065

ある局面では、補正部144は、蓄電池100Aの出力電力値が予め定められた出力値になるまでの間に出力監視部145により出力電力値が低下したと判断されない場合には、受電電力設定値α1を補正する補正態様を変更する。具体的には、補正部144は、蓄電池100Aの出力電力量の変化に対する受電電力設定値α1の変化(傾き)を増大させるように補正態様を変更する。

0066

別の局面では、補正部144は、受電電力設定値α1が予め定められた設定値になった場合には、受電電力設定値α1を大きくする補正を中断する。つまり、補正部144は、予め定められた設定値になるまで受電電力設定値α1を大きくしても、蓄電池100Aの出力電力値が低下しない場合には、電力系統800に接続される他の分散型電源は存在しないと判断して補正を中断する。

0067

実施の形態2によると、パワーコンディショナは、制御対象とする分散型電源および並列接続された他の分散型電源の電力をより均等に活用することが可能となる。また、分散型電源の電力利用の偏りが低減され、各々の寿命を延ばすことができる。

0068

[実施の形態3]
実施の形態2では、パワーコンディショナ110Aは、蓄電池100Aの出力電力値の大きさに比例して受電電力設定値α1を大きくするように補正する実施形態について説明した。実施の形態2の変形例としての実施の形態3では、パワーコンディショナ110Aが、制御対象の分散型電源の電力と、他の分散型電源の電力とが交互に利用されるように制御する実施形態について説明する。

0069

<全体構成>
実施の形態3に従うパワーコンディショナ110Aが適用される電力制御システムの全体構成は、図5に示す実施の形態2に従う電力制御システム1200の全体構成と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

0070

<制御方式>
動作設定値Rpr1と、動作設定値Rpr2とが異なり、受電電力設定値も異なる場合において電力を有効に活用するための実施の形態3に従うパワーコンディショナ110Aの制御方式について説明する。

0071

図9は、実施の形態3に従う動作設定値および受電電力設定値の関係を示す図である。図9において、縦軸は受電電力であり横軸は蓄電池の出力である。縦軸の上方向は逆方向(売電方向)、縦軸の下方向は順方向(買電方向)を示している。

0072

図9を参照して、制御機器140Aが遮断器120を遮断動作させる動作設定値Rpr1は、制御機器240Aが遮断器220を遮断動作させる動作設定値Rpr2よりも小さい。ここで、動作設定値Rpr2よりも大きい値に予め設定されている受電電力設定値α2は、蓄電池100Bの出力によらず一定値である。また、動作設定値Rpr1よりも大きい値に予め設定されている受電電力設定値α1は、蓄電池100Aの出力によらず一定値であるが、以下に説明するように、予め定められた条件に基づいて受電電力設定値α2を境界として順方向および逆方向に変化するように制御される。

0073

まず、受電電力設定値α1が受電電力設定値α2よりも小さい場合には、蓄電池100Aの電力が優先的に利用され、たとえば、蓄電池100Aは制御機器140Aにより定格出力まで出力するように制御される。ここで、パワーコンディショナ110Aは、蓄電池100Aが第1の閾値(たとえば、定格出力以下であって定格出力近傍の値)以上で動作している状態が一定時間(たとえば、5分間などユーザによって設定される時間)以上継続していると判断した場合には、徐々に受電電力設定値α1を大きくする補正(順方向側にシフトさせる補正)をする。受電電力設定値α1が受電電力設定値α2を超えると蓄電池100Bの電力が優先的に利用されるようになり、たとえば、蓄電池100Bは制御機器240Aにより定格出力まで出力するように制御される。このとき、蓄電池100Aは、家電機器300の消費電力(負荷容量)から蓄電池100Bの出力および受電電力を差し引いた電力を出力するように制御される。つまり、家電機器300の消費電力が蓄電池100Bの出力および受電電力で補うことができる場合には、蓄電池100Aの出力は0Wとなる。

0074

次に、パワーコンディショナ110Aは、蓄電池100Aが第1の閾値よりも小さい第2の閾値(たとえば、0W以上であって0W近傍の値)以下で動作している状態が一定時間以上継続していると判断した場合には、徐々に受電電力設定値α1を小さくする補正(逆方向側にシフトさせる補正)をする。受電電力設定値α1が受電電力設定値α2を下回ると今度は蓄電池100Aが電力が優先的に利用されることになり、たとえば、蓄電池100Aは制御機器140Aにより定格出力まで出力するように制御される。

0075

上記のように、パワーコンディショナ110Aが、蓄電池100Aの出力電力の状態に応じて受電電力設定値α1を増減させることで、蓄電池100Aおよび蓄電池100Bの電力が交互に利用されることになる。

0076

<制御機器の機能構成>
実施の形態3に従う制御機器140Aの機能ブロックは、図8で示した実施の形態2に従う制御機器140Aの機能ブロックと同様であるため、図8を参照して、実施の形態3に従う制御機器140Aの機能構成について説明する。監視部141、遮断制御部142、および出力監視部145は、それぞれ上述した実施の形態2に従う監視部141、遮断制御部142、および出力監視部145と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

0077

補正部144は、蓄電池100Aの出力電力値が第1の閾値以上である状態が一定時間以上継続していると出力監視部145により判断された場合に、受電電力設定値α1を大きくする補正をする。また、補正部144は、蓄電池100Aの出力電力値が第1の閾値よりも小さい第2の閾値以下である状態が一定時間継続していると出力監視部145により判断された場合に、受電電力設定値α1を小さくする補正をする。具体的には、補正部144は、受電電力設定値α1を大きくする補正をしていき、蓄電池100Aの出力電力値が低下した場合には、受電電力設定値α1を大きくする補正を中断して受電電力設定値α1をその状態で維持する。次に、補正部144は、蓄電池100Aの出力電力値が第2の閾値以下である状態が一定時間経過すると、受電電力設定値α1を小さくする補正をしていき、蓄電池100Aの出力電力値が増加したと判断された場合には、受電電力設定値α1を小さくする補正を中断して受電電力設定値α1をその状態で維持する。そして、補正部144は、蓄電池100Aの出力電力値が第1の閾値以上である状態が一定時間経過すると、再度受電電力設定値α1を大きくする補正をしていく。

0078

実施の形態3によると、一方の分散型電源の電力と並列接続された他の分散型電源の電力とが交互に活用される。そのため、各分散型電源の電力利用の偏りが低減され、各々の寿命を延ばすことができる。

0079

[実施の形態4]
実施の形態3では、各々の分散型電源をより均等に活用する場合について説明したが、実施の形態4では、より発電コストが小さい分散型電源を優先的に活用する場合について説明する。

0080

<全体構成>
図10は、実施の形態4に従うパワーコンディショナ110Bが適用される電力制御システム1200の全体の構成を概略的に示す図である。

0081

図10を参照して、電力制御システム1200は、第1の分散型電源としての発電機200Aと、第2の分散型電源としての発電機200Bと、パワーコンディショナ110Bとを含む。電力制御システム1200のその他の構成は、図5で示した電力制御システム1100と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

0082

パワーコンディショナ110Bは、電力系統800および発電機200Aに接続されており、受電電力が受電電力設定値以下にならないように発電機200Aの電力を制御する。パワーコンディショナ110Bの制御機器140Bは、受電電力値が動作設定値(Rpr1)以下になった場合に、遮断器120を遮断動作させる。制御機器140Bは、電力変換装置130に指示して、発電機200Aの出力を制御する。

0083

また、パワーコンディショナ110Bは、発電機200Aおよび200Bの電源情報として、外部から発電機200Aの発電効率を示す情報および発電機200Bの発電効率を示す情報の入力を受け付ける。たとえば、パワーコンディショナ110は、タッチパネルを介してユーザから発電機200Aおよび200Bの発電コストを示す情報の入力を受け付ける。

0084

<制御方式>
ここで、実施の形態4では、図2に示す動作設定値および受電電力設定値の関係と同様に、制御機器140Bが遮断器120を遮断動作させる動作設定値Rpr1は、制御機器240Aが遮断器220を遮断動作させる動作設定値Rpr2よりも小さいものとする。また、動作設定値Rpr1よりも大きい値に予め設定された受電電力設定値α1(変更前)は、動作設定値Rpr2よりも大きい値に予め設定された受電電力設定値α2よりも小さいものとする。

0085

パワーコンディショナ110Bは、外部から受け付けた電源情報に基づいて、発電機200Aの発電効率が発電機200Bの発電効率よりも高いと判断した場合には、発電機200Aの出力電力値が第1の閾値以上になるまで受電電力設定値α1を小さくする補正をする。図2に示すように、補正前の受電電力設定値α1が受電電力設定値α2よりも小さい場合には、すでに発電効率の高い発電機200Aの電力が優先利用されているため(つまり、出力電力値が第1の閾値以上になっている)、受電電力設定値α1は補正前の状態で維持される。

0086

一方、パワーコンディショナ110Bは、発電機200Aの発電効率が発電機200Bの発電効率よりも低いと判断した場合には、発電機200Aの出力電力値が第1の閾値よりも小さい第2の閾値以下になるまで受電電力設定値α1を大きくする補正をする。これにより、発電効率の高い発電機200Bの電力が優先的に利用される。

0087

<制御機器の機能構成>
図11は、実施の形態4に従う制御機器140Bの機能ブロック図である。図11を参照して、制御機器140Bは、その主たる機能として、監視部141と、遮断制御部142と、補正部144と、出力監視部145と、電源情報入力部146とを含む。監視部141、遮断制御部142、および出力監視部145は、それぞれ図8で示した実施の形態2に従う監視部141、遮断制御部142、および出力監視部145と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

0088

電源情報入力部146は、発電機200Aに関する電源情報および発電機200Bに関する電源情報の入力を受け付ける。具体的には、電源情報入力部146は、発電機200Aの発電効率を示す情報と、発電機200Bの発電効率を示す情報の入力を受け付ける。たとえば、電源情報入力部146は、タッチパネルを介してユーザから当該情報を受け付けてもよいし、通信インターフェイスを介して発電機200Aおよび200B(あるいは、当該情報を有する外部サーバ)から通信により当該情報を受け付けてもよい。

0089

補正部144は、発電機200Aの出力電力値と、発電機200Aおよび200Bの電源情報とに基づいて、受電電力設定値α1を補正する。具体的には、補正部144は、発電機200Aの発電効率が発電機200Bの発電効率よりも高い場合には、発電機200Aの出力電力値が第1の閾値以上になるまで受電電力設定値α1を小さくする補正をする。具体的には、補正部144は、受電電力設定値α1を小さくする補正をしていき、発電機200Aの出力電力値が第1の閾値以下になったと判断された場合には、受電電力設定値α1を小さくする補正を中断して受電電力設定値α1をその状態で維持する。

0090

一方、補正部144は、発電機200Aの発電効率が発電機200Bの発電効率よりも低い場合には、発電機200Aの出力電力値が第2の閾値以下になるまで受電電力設定値α1を大きくする補正をする。具体的には、補正部144は、受電電力設定値α1を大きくする補正をしていき、発電機200Bの出力電力値が第2の閾値以下になったと判断された場合には、受電電力設定値α1を大きくする補正を中断して受電電力設定値α1をその状態で維持する。

0091

実施の形態4によると、パワーコンディショナ110Bが制御対象とする分散型電源および並列接続された他の分散型電源において、発電効率の高い分散型電源を優先的に利用することが可能となる。

0092

[実施の形態5]
実施の形態4では、より発電コストが小さい分散型電源を優先的に利用する場合について説明したが、実施の形態4の変形例としての実施の形態5では、自然エネルギーを利用する分散型電源の電力を優先的に利用する場合について説明する。

0093

パワーコンディショナ110Bの制御機器140B(電源情報入力部146)は、外部から発電機200Aが自然エネルギーを利用するものか否かを示す情報、および発電機200Bが自然エネルギーを利用するものか否かを示す情報の入力を受け付ける。

0094

制御機器140B(補正部144)は、発電機200Aが自然エネルギーを利用するものであり、発電機200Bが自然エネルギーを利用しないものであると判断した場合には、発電機200Aの出力電力値が第1の閾値以上になるまで受電電力設定値α1を小さくする補正をする。具体的には、制御機器140B(補正部144)は、受電電力設定値α1を小さくする補正をしていき、発電機200Aの出力電力値が第1の閾値以上になったと判断した場合には、受電電力設定値α1を小さくする補正を中断して受電電力設定値α1をその状態で維持する。図2のように、補正前の状態で受電電力設定値α1が受電電力設定値α2よりも小さい場合には、すでに自然エネルギーを利用する発電機200Aの電力が優先利用されているため(つまり、出力電力値が第1の閾値以上になっている)、受電電力設定値α1は補正前の状態で維持される。

0095

一方、制御機器140B(補正部144)は、発電機200Aが自然エネルギーを利用しないものであり、発電機200Bが自然エネルギーを利用するものであると判断した場合には、発電機200Aの出力電力値が第1の閾値よりも小さい第2の閾値以下になるまで受電電力設定値α1を大きくする補正をする。具体的には、制御機器140B(補正部144)は、受電電力設定値α1を大きくする補正をしていき、発電機200Aの出力電力値が第2の閾値以下になったと判断した場合には、受電電力設定値α1を大きくする補正を中断して受電電力設定値α1をその状態で維持する。これにより、自然エネルギーを利用する発電機200Bの電力が優先的に利用される。

0096

実施の形態5によると、パワーコンディショナ110Bが制御対象とする分散型電源および並列接続された他の分散型電源において、自然エネルギーを利用する分散型電源を優先的に利用することが可能となる。

0097

[実施の形態6]
<全体構成>
図12は、実施の形態6に従うパワーコンディショナ110Cが適用される電力制御システム1300の全体の構成を概略的に示す図である。

0098

図12を参照して、電力制御システム1300は、パワーコンディショナ110Cと、負荷部としてのヒータ700とを含む。電力制御システム1300のその他の構成は、電力制御システム1000と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。ここでは、発電機200は、蓄電池100と比較して負荷変動に追従しにくい燃料電池発電機であるものとする。

0099

パワーコンディショナ110Cは、受電電力が受電電力設定値以下にならないように蓄電池100の電力を制御する。パワーコンディショナ110Cの制御機器140Cは、受電電力値が動作設定値(Rpr1)以下になった場合に、遮断器120を遮断動作させる。制御機器140Cは、電力変換装置130に指示して、蓄電池100の出力を制御する。また、制御機器140Cは、制御機器240Bからヒータ700での消費電力量を示す消費電力情報の入力を受け付ける。

0100

制御機器240Bは、受電電力が予め設定された受電電力設定値以下にならないように発電機200の電力を制御する。制御機器240Bは、受電電力値が動作設定値(Rpr2)以下になった場合に、遮断器220を遮断動作させる。制御機器240Bは、ヒータ700での消費電力量を監視しており、当該消費電力量を示す消費電力情報を制御機器140Cに送信する。

0101

ヒータ700は、家電機器300の負荷変動に追従しにくい(応答遅れが生じる)発電機200から出力される電力を吸収するための負荷として設けられている。ヒータ700での電力消費は、電力制御システム1300の電力効率の低下をもたらすため、できるだけ抑制される必要がある。

0102

<制御方式>
図13は、実施の形態6に従う動作設定値および受電電力設定値の関係を示す図である。図13において、縦軸は受電電力であり横軸は時間である。縦軸の上方向は逆方向(売電方向)、縦軸の下方向は順方向(買電方向)を示している。

0103

図13を参照して、動作設定値Rpr1は、動作設定値Rpr2よりも小さく、受電電力設定値α1(補正前)は、受電電力設定値α2よりも大きい。受電電力設定値α1が受電電力設定値α2よりも大きいことから、発電機200の電力が優先的に利用される。この場合、発電機200が家電機器300の負荷容量の変動に追従できない場合には、発電機200からの出力はヒータ700で消費されている可能性がある。制御機器140Cは、制御機器240Bからヒータ700での消費電力情報を受信すると、蓄電池100の電力を優先的に利用するため、受電電力設定値α1を小さくする補正をする。具体的には、制御機器140Cは、ヒータ700での消費電力量が予め定められた消費値以下になるまで受電電力設定値α1を小さくする補正をする。このとき、蓄電池100の電力が優先的に利用され、発電機200の出力は抑制されることからヒータ700での電力消費を回避することができる。

0104

<制御機器の機能構成>
図14は、実施の形態6に従う制御機器140Cの機能ブロック図である。図14を参照して、制御機器140Cは、その主たる機能として、監視部141と、遮断制御部142と、補正部144と、消費情報入力部147とを含む。監視部141および遮断制御部142、それぞれ図4で示した監視部141、遮断制御部142と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

0105

消費情報入力部147は、ヒータ700の消費電力に関する消費電力情報の入力を受け付ける。具体的には、消費情報入力部147は、通信インターフェイスを介して制御機器240Bから当該情報を受信する。消費電力情報は、ヒータ700の消費電力量を示す情報を含む。

0106

補正部144は、当該消費電力情報に基づいて、受電電力設定値α1を補正する。具体的には、補正部144は、ヒータ700の消費電力が予め定められた消費電力値以下になるまで受電電力設定値α1を小さくする補正をする。補正部144は、受電電力設定値α1を小さくする補正をしていき、ヒータ700の消費電力量が予め定められた消費電力値以下になったと判断した場合には、受電電力設定値α1を大きくする補正を中断して受電電力設定値α1をその状態で維持する。これにより、蓄電池100の電力が優先的に利用されるようになり、ヒータ700での消費電力が抑制される。

0107

なお、消費電力情報は、ヒータ700の消費電力量が予め定められた消費電力値以上であることを示す情報を含んでもよい。この場合、補正部144は、消費情報入力部147が当該消費電力情報を受信している間は、ヒータ700の消費電力量が予め定められた消費電力値以上であると判断して、受電電力設定値α1を小さくする補正をする。そして、補正部144は、消費情報入力部147が当該消費電力情報を受信しなくなった場合に、ヒータ700の消費電力量が予め定められた消費電力値未満であると判断して、受電電力設定値α1を小さくする補正を中断する。

0108

実施の形態6によると、パワーコンディショナが分散型電源の電力を制御することで、負荷変動に追従しにくい他の分散型電源に接続されたヒータでの電力消費を回避し、電力制御システム全体として効率よく電力を利用することができる。

0109

[実施の形態7]
実施の形態6では、ヒータ700で電力を消費させないために、蓄電池100からの電力を優先的に利用する場合について説明した。実施の形態7では、蓄電池100を充電制御して負荷として利用することで、発電機200からの出力を補う実施形態について説明する。

0110

<全体構成>
実施の形態7に従う電力制御システムの全体構成は、図12に示す実施の形態6に従う電力制御システム1300と同様である。ただし、パワーコンディショナの機能が一部異なることから、説明の容易化のため、実施の形態7に従うパワーコンディショナを特に、パワーコンディショナ110Dと称し、実施の形態7に従う制御機器を制御機器140Dと称する。

0111

<制御方式>
ここで、実施の形態7では、図13に示すように、動作設定値Rpr1は、動作設定値Rpr2よりも小さく、受電電力設定値α1(変更前)は、受電電力設定値α2よりも大きいものとする。受電電力設定値α1が受電電力設定値α2よりも大きいことから、発電機200の電力が優先的に利用される。家電機器300の負荷容量の変動に追従できない場合には、発電機200からの出力はヒータ700で消費される。制御機器240Bは、ヒータ700での消費電力量を示す消費電力情報を制御機器140Dに送信する。

0112

実施の形態6に従うパワーコンディショナ110Cは、蓄電池100からの電力を優先的に利用するため受電電力設定値α1を小さくする補正をしたが、実施の形態7に従うパワーコンディショナ110Dは、蓄電池100を充電制御することで負荷として利用するため受電電力設定値α1を受電電力設定値α2よりも大きい状態で維持する。

0113

具体的には、実施の形態7に従うパワーコンディショナ110Dは、蓄電池100Aの出力電力値が低下するまで受電電力設定値α1を大きくするように補正して、その状態で受電電力設定値α1を維持する。そして、パワーコンディショナ110Dは、電力変換装置130に指示して、ヒータ700での消費電力量がゼロになるまで蓄電池100を充電制御する。

0114

<制御機器の機能構成>
図15は、実施の形態7に従う制御機器140Dの機能ブロック図である。図15を参照して、制御機器140Dは、その主たる機能として、監視部141と、遮断制御部142と、補正部144と、出力監視部145と、消費情報入力部147と、電力制御部149とを含む。監視部141、遮断制御部142、および出力監視部145は、図8で示したものと同様であり、消費情報入力部147は図14で説明したものと同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

0115

補正部144は、出力監視部145により蓄電池100Aの出力電力値が低下したと判断されるまで受電電力設定値α1を大きくするように補正して、その状態で受電電力設定値α1を維持する。

0116

電力制御部149は、消費情報入力部147が受け付けた消費電力情報に基づいて、ヒータ700の消費電力が予め定められた消費電力値以上になった場合に、蓄電池100を充電制御するように電力変換装置130に指示する。具体的には、電力制御部149は、消費電力値がゼロになるまで充電制御を続行するように指示する。

0117

実施の形態7によると、パワーコンディショナがヒータでの消費電力に基づいて分散型電源を充電制御することで、負荷変動に追従しにくい他の分散型電源に接続されたヒータでの電力消費を回避し、電力制御システム全体として効率よく電力を利用することができる。

0118

[実施の形態8]
実施の形態7では、ヒータ700で電力を消費させないために、パワーコンディショナ110Dは、蓄電池100を充電制御して負荷として利用することで、発電機200の電力を補う実施形態について説明した。ここで、蓄電池100の電池残量が少なくなってくると、充電電力を増大できないため蓄電池100が負荷変動に追従しなくなる。そこで、実施の形態8に従うパワーコンディショナ110Eは、蓄電池100の電池残量に応じて受電電力設定値α1を変化させる実施形態について説明する。

0119

<全体構成>
図16は、実施の形態8に従うパワーコンディショナ110Eが適用される電力制御システム1400の全体の構成を概略的に示す図である。

0120

図16を参照して、実施の形態8に従う電力制御システム1400の全体構成は、パワーコンディショナ110Eを含む点で、図12に示す電力制御システム1300と異なる。電力制御システム1400のその他の構成は、電力制御システム1300と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

0121

パワーコンディショナ110Eは、受電電力が受電電力設定値以下にならないように蓄電池100の電力を制御する。パワーコンディショナ110Eの制御機器140Eは、受電電力値が動作設定値(Rpr1)以下になった場合に、遮断器120を遮断動作させる。制御機器140Eは、電力変換装置130に指示して、蓄電池100の出力を制御する。また、制御機器140Eは、蓄電池100から蓄電池100の電池残量を示す情報を取得する。

0122

<制御方式>
図17は、実施の形態8に従う動作設定値および受電電力設定値の関係を示す図である。図17において、縦軸は受電電力であり横軸は蓄電池100の電池残量(SOC:State of Charge)(%)である。縦軸の上方向は逆方向(売電方向)、縦軸の下方向は順方向(買電方向)を示している。SOCは、満充電容量に対する現在の残容量を百分率(0〜100%)で示したものである。

0123

図17を参照して、動作設定値Rpr1は、動作設定値Rpr2よりも小さい。受電電力設定値α2は一定値であるが、受電電力設定値α1は蓄電池100の電池残量が大きくなるほど小さくなっていることがわかる。つまり、パワーコンディショナ110Eは、電池残量が大きくなるほど、蓄電池100に電力が充電されにくくなるように制御する。これにより、家電機器300における負荷変動に対する変動許容量を大きくすることで遮断器の遮断動作を防止することができる。

0124

<制御機器の機能構成>
図18は、実施の形態8に従う制御機器140Eの機能ブロック図である。図15を参照して、制御機器140Eは、その主たる機能として、監視部141と、遮断制御部142と、補正部144と、残量情報入力部148と、電力制御部149とを含む。監視部141、遮断制御部142、および電力制御部149は、図15で示したものと同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。

0125

残量情報入力部148は、蓄電池100の電池残量を示す電池残量情報の入力を受け付ける。具体的には、残量情報入力部148は、通信インターフェイスを介して蓄電池100から当該情報を受信する。

0126

補正部144は、電力制御部149により蓄電池100が充電制御されている場合に、残量情報入力部148により受け付けられた蓄電池100の電池残量に基づいて、受電電力設定値α1を補正する。具体的には、補正部144は、蓄電池100の電池残量が大きくなるほど、受電電力設定値α1を大きくする補正をする。

0127

実施の形態8によると、蓄電池の負荷変動に対する変動許容量を大きくすることで遮断器の遮断動作を防止することができる。

0128

なお、上記実施の形態8に従う電力制御システム1400では、発電機200と蓄電池100とが並列で運転している場合に、蓄電池100が電池残量に応じて受電電力設定値を変化させる形態について説明したが、たとえば、実施の形態2に従う電力制御システム1100のように、2つの蓄電池100A,100Bが並列で運転している場合について、実施の形態8に従う蓄電池の構成を採用することも可能である。つまり、蓄電池100A,100Bが電池残量に応じて受電電力設定値を変化させる形態であってもよい。たとえば、電力を出力している側の蓄電池の残量が予め設定された残量値以下になった場合に、出力側の蓄電池の受電電力設定値を他方((電力を充電している側)の蓄電池の受電電力設定値よりも小さくなるように変化させれば、他方の蓄電池から電力が出力されるように切り替えることができるため、各々の蓄電池を均等に利用することが可能となる。

0129

[まとめ]
本発明の実施の形態は次のように要約することができる。

0130

(1)電力系統800および蓄電池100に接続されるパワーコンディショナ110であって、電力系統800から蓄電池100を切り離すための遮断器120と、蓄電池100の電力を制御するための制御機器140とを備え、制御機器140は、電力系統800からの受電電力を監視するための監視部141と、監視部141により監視されている電力系統800からの受電電力が動作設定値Rpr以下になった場合に、遮断器120を遮断動作させるための遮断制御部142と、電力系統800から発電機200を切り離すための遮断器220が遮断動作したことを示す動作信号の入力を受け付けるための入力部143と、動作信号を受け付けたときの電力系統800からの受電電力に基づいて、動作設定値Rprよりも大きい値に予め設定された、電力系統800から受電する電力を設定する受電電力設定値α1を補正するための補正部144とを含む、パワーコンディショナ110。

0131

上記構成によると、パワーコンディショナ110が制御対象とする蓄電池100と、電力系統800から解列される発電機200とが並列接続されている場合に、パワーコンディショナ110の制御により、発電機200が電力系統800から頻繁に解列される可能性を低減することができる。

0132

(2)補正部144は、動作信号を受け付けたときの受電電力と、受電電力設定値α1との差分を算出し、差分に基づいて受電電力設定値α1を補正する、パワーコンディショナ110。

0133

上記構成によると、遮断器220の遮断動作時の負荷変動の状況を考慮して受電電力設定値α1を補正するため、遮断器220が遮断動作する可能性をより低減することができる。

0134

(3)電力系統800および第1の分散型電源に接続されるパワーコンディショナ110A、110B、110Dであって、電力系統800から第1の分散型電源を切り離すための遮断器120と、第1の分散型電源の電力を制御するための制御機器140A、140Bとを備え、制御機器140A、140B、140Dは、電力系統800からの受電電力を監視するための監視部141と、監視部141により監視されている電力系統800からの受電電力が動作設定値Rpr1以下になった場合に、遮断器120を遮断動作させるための遮断制御部142と、蓄電池100Aから出力される出力電力を監視するための出力監視部145と、出力監視部145により監視される出力電力に基づいて、動作設定値Rpr1よりも大きい値に予め設定された、電力系統800から受電する電力を設定する受電電力設定値α1を補正するための補正部144とを含む、パワーコンディショナ110A、110B、110D。

0135

上記構成によると、パワーコンディショナ110Aは、制御対象とする第1の分散型電源の出力電力値に基づいて受電電力設定値α1を補正するため、他の分散型電源が蓄電池100Aに並列接続された場合であっても、互いの電力を有効に活用することができる。

0136

(4)補正部144は、出力監視部145により出力電力が低下したと判断されるまで受電電力設定値α1を大きくする補正をする、パワーコンディショナ110A。

0137

上記構成によると、他の分散型電源が第1の分散型電源に並列接続された場合であっても、両者の電力利用の偏りが低減され、各々の寿命を延ばすことができる。

0138

(5)補正部144は、受電電力設定値α1が予め定められた値になった場合には、受電電力設定値α1を大きくする補正を中断する、パワーコンディショナ110A。

0139

上記構成によると、他の分散型電源が存在しない場合に、無駄に受電電力設定値α1を大きくする事態を防ぐことができ、第1の分散型電源の電力を有効に活用できる。

0140

(6)補正部144は、出力電力が第1の閾値以上である状態が一定時間以上継続していると出力監視部145により判断された場合に受電電力設定値α1を大きくする補正をし、出力電力が第1の閾値よりも小さい第2の閾値以下である状態が一定時間継続していると出力監視部145により判断された場合に、受電電力設定値α1を小さくする補正をする、パワーコンディショナ110A。

0141

上記構成によると、他の分散型電源が第1の分散型電源に並列接続された場合であっても、第1の分散型電源の電力と他の分散型電源の電力とが交互に活用されることから、各分散型電源の電力利用の偏りが低減され、各々の寿命を延ばすことができる。

0142

(7)制御機器140Bは、第1の分散型電源に関する第1の電源情報および電力系統800に接続される第2の分散型電源に関する第2の電源情報の入力を受け付けるための電源情報入力部146をさらに備え、補正部144は、出力監視部145により監視される出力電力と、電源情報入力部146により受け付けられた第1および第2の電源情報とに基づいて、受電電力設定値α1を補正する、パワーコンディショナ110B。

0143

上記構成によると、パワーコンディショナ110Bが制御対象とする第1の分散型電源と、第2の分散型電源の電源情報を考慮して受電電力設定値α1を補正するため、各電源情報に応じた適切な発電機を優先的に利用することが可能となる。

0144

(8)分散型電源は蓄電池100であり、制御機器140Dは、電力系統800に接続される発電機200に接続されたヒータ700の消費電力に関する消費電力情報の入力を受け付けるための消費情報入力部147と、消費情報入力部147により受け付けられた消費電力情報に基づいて、蓄電池100の充放電を制御するための電力制御部149とをさらに備え、補正部144は、出力監視部145により出力電力が低下したと判断されるまで受電電力設定値α1を大きくする補正をし、電力制御部149は、消費電力が予め定められた消費電力値以上になった場合に、蓄電池100を充電制御する、パワーコンディショナ110D。

0145

上記構成によると、パワーコンディショナ110Dがヒータ700での消費電力に基づいて蓄電池100を充電制御することで、第2の分散型電源に接続されたヒータ700での電力消費を回避することができる。

0146

(9)第1の電源情報は、発電機200Aの発電効率を示す情報を含み、第2の電源情報は、発電機200Bの発電効率を示す情報を含み、補正部144は、発電機200Aの発電効率が発電機200Bの発電効率よりも高い場合には、出力電力が第1の閾値以上になるまで受電電力設定値α1を小さくする補正をし、発電機200Aの発電効率が発電機200の発電効率よりも低い場合には、出力電力が第1の閾値よりも小さい第2の閾値以下になるまで受電電力設定値α1を大きくする補正をする、パワーコンディショナ110B。

0147

上記構成によると、パワーコンディショナ110Bが制御対象とする発電機200Aおよび、他の発電機200Bのうち発電効率の高い発電機を優先的に利用することが可能となる。

0148

(10)第1の電源情報は、第1の分散型電源が自然エネルギーを利用するものか否かを示す情報を含み、第2の電源情報は、第2の分散型電源が自然エネルギーを利用するものか否かを示す情報を含み、補正部144は、第1の分散型電源が自然エネルギーを利用するものであり、電力系統800に接続される第2の分散型電源が自然エネルギーを利用しないものである場合には、出力電力が第1の閾値以上になるまで受電電力設定値α1を小さくする補正をし、第1の分散型電源が自然エネルギーを利用しないものであり、電力系統800に接続される第2の分散型電源が自然エネルギーを利用するものである場合には、出力電力が第1の閾値よりも小さい第2の閾値以下になるまで受電電力設定値α1を大きくする補正をする、パワーコンディショナ110B。

0149

上記構成によると、パワーコンディショナ110Bが制御対象とする第1の分散型電源、および他の分散型電源のうち、自然エネルギーを利用する分散型電源を優先的に利用することが可能となる。

0150

(11)電力系統800および蓄電池100に接続されるパワーコンディショナ110Dであって、電力系統800から蓄電池100を切り離すための遮断器120と、蓄電池100の電力を制御するための制御機器140Dとを備え、制御機器140Dは、電力系統800からの受電電力を監視するための監視部141と、監視部141により監視されている電力系統800からの受電電力が動作設定値Rpr1以下になった場合に、遮断器120を遮断動作させるための遮断制御部142と、電力系統800に接続される発電機200に接続されたヒータ700の消費電力に関する消費電力情報の入力を受け付けるための消費情報入力部147と、消費情報入力部147により受け付けられた消費電力情報に基づいて、動作設定値Rpr1よりも大きい値に予め設定された、電力系統800から受電する電力を設定する受電電力設定値α1を補正する補正部144とを備える、パワーコンディショナ110D。

0151

上記構成によると、パワーコンディショナ110Dが蓄電池100の電力を制御することで、他の分散型電源に接続されたヒータ700での電力消費を回避することができる。

0152

(12)電力系統800および蓄電池100に接続されるパワーコンディショナ110Eであって、電力系統800から蓄電池100を切り離すための遮断器120と、蓄電池100の電力を制御するための制御機器140とを備え、制御機器140は、電力系統800からの受電電力を監視するための監視部141と、監視部141により監視されている電力系統800からの受電電力が動作設定値Rpr1以下になった場合に、遮断器120を遮断動作させるための遮断制御部142と、蓄電池100の電池残量を示す電池残量情報の入力を受け付けるための残量情報入力部148と、蓄電池100の充電時に、残量情報入力部148により受け付けられた電池残量に基づいて、動作設定値Rpr1よりも大きい値に予め設定された、電力系統800から受電する電力を設定する受電電力設定値α1を補正するための補正部144とを備える、パワーコンディショナ110E。

0153

上記構成によると、パワーコンディショナ110Eは、蓄電池100の電池残量を考慮して充電制御を行ない、負荷変動に対する変動許容量を大きくすることで遮断器の遮断動作を防止することができる。

0154

なお、上述した実施の形態において、他の実施の形態で説明した処理や構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。

0155

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

0156

100,100A,100B蓄電池、110,210パワーコンディショナ、120,220遮断器、130,230電力変換装置、140,240制御機器、141監視部、142遮断制御部、143 入力部、144補正部、145 出力監視部、146電源情報入力部、147消費情報入力部、148残量情報入力部、149電力制御部、200発電機、300家電機器、600電力検知器、700ヒータ、800電力系統、1000,1100,1200,1300,1400電力制御システム。

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