JP6160481B2 - 電源装置、電源システムおよび電源制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、系統電力に加えて太陽光発電のような発電部とバッテリ等の蓄電部とを備える電源装置、電源システムおよび電源制御方法に関する。

近年では、家庭、ビル等において、太陽光パネルを使用した太陽光発電（Solar Photovoltaics)システム（以下、ＰＶと適宜省略する）が備えられている。太陽光に限らず、風力、地熱等の自然エネルギー、燃料エネルギー、微生物等による発電も実用化されつつある。

通常、ＰＶが発電した電力は、余剰電力買取システムの場合では、まず、住宅内で使用されている機器に対して供給され、余った電力が電力会社に売電される。しかしながら、地震等によって停電となった場合は、手動で自立運転のモードに変更される。自立運転モードでは、ＰＶが発電した電力が防災用の自立コンセントのみに供給される。自立運転に切り替えることによって、停電状態であっても、自立コンセントに接続している電子機器を使用することが可能となる。電子機器の種類は、予めユーザが停電時に使用するものとして設定したものである。

さらに、ＰＶは、太陽光による発電のために、夜間等では、発電することが不可能となる。この問題を回避するために、２次電池等を使用する蓄電部をさらに備える発電システムが考えられている。例えば下記の特許文献１には、停電時、蓄電池の電力を電力ラインに出力し、その電力を基に太陽光発電システムのパワーコンディショナを起動させることが記載されている。また、蓄電池が満充電付近の場合には、過剰な充電を避けるために発電装置を停止させることが記載されている。

特開２０１３−１７６２８２号公報

発電システムのコストを低くするためには、市販品のパワーコンディショナシステム（以下、適宜ＰＣＳと略す）を使用することが望ましい。現在市販されているＰＣＳは、系統連系状態では負荷に応じた電力制御を行えず、発電した電力を最大限出力するように動作する。したがって、市販のＰＣＳを使用して特許文献１に記載のような発電システムを構成した場合、発電部からの過剰な電力供給による負荷ラインの電圧上昇の問題が発生するおそれがある。この問題を避けようとすると、電力制御機能を有する特別に設計されたＰＣＳを使用することが必要となり、コストが上昇する問題がある。

したがって、本開示の目的は、既存のＰＣＳを使用しながら負荷ラインの異常な電圧変動を抑えることができる電源装置、電源システムおよび電源制御方法を提供することにある。

本開示は、系統電力が入力され、特定負荷に対して電力を供給する交流電力経路と、
蓄電部と、
蓄電部と交流電力経路との間に配される第１のパワーコンディショナおよび交流電力経路に対する第１のパワーコンディショナの出力の供給および停止を制御する第１の出力制御部を含む第１の経路と、
複数の発電部と、
複数の発電部に対してそれぞれ接続され、系統電力または蓄電部の出力に同期して制御されると共に、蓄電部によって動作可能な複数の第２のパワーコンディショナと、
交流電力経路に対する複数の第２のパワーコンディショナの出力の一つを選択して供給するか、若しくは二つ以上の出力を加算して供給するか、または出力の供給を停止するかを制御する第２の出力制御部と、
複数の発電部と交流電力経路との間に配される複数の第２のパワーコンディショナおよび第２の出力制御部を含む第２の経路と、
第１の出力制御部および第２の出力制御部を制御する制御部とを備え、
制御部は、
第１のパワーコンディショナの入力可能電力を超えないと予測できる場合に、複数の第２のパワーコンディショナの二つ以上の出力を加算し、第１のパワーコンディショナの入力可能電力を超えると予測できる場合に、複数の第２のパワーコンディショナの出力の一つを選択して供給するか、または出力の供給を停止するように、第２の出力制御部を制御する電源装置である。

少なくとも一つの実施の形態によれば、本開示は、市販品のＰＣＳの使用を前提としているので、既に設置されているどのような特性の太陽光発電システム（太陽電池パネル＋ＰＣＳ）でも、増設する形で蓄電システムを構築できる。そのため、現在保有する資産をそのまま活用可能であり低コストで実現可能である。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であっても良い。

本開示の一実施の形態のシステム構成を示すブロック図である。 本開示の一実施の形態における蓄電部パワーコンディショナおよびＰＶパワーコンディショナの起動時の説明に使用するブロック図である。 本開示の一実施の形態における余剰電力の売電の時の説明に使用するブロック図である。 本開示の一実施の形態における停電時の説明に使用するブロック図である。 本開示の一実施の形態におけるシステムの復帰時の説明に使用するブロック図である。 本開示の一実施の形態の動作説明に使用する状態遷移図である。 本開示の一実施の形態における電力推移の一例を示すグラフである。 本開示の一実施の形態における電力推移の他の例を示すグラフである。 本開示の一実施の形態における電力推移のさらに他の例を示すグラフである。

以下に説明する実施の形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
なお、以下の説明は、下記の順序でもって行われる。
＜１．一実施の形態＞
＜２．変形例＞

＜１．一実施の形態＞
「システム構成」
図１は、本開示の一実施の形態による発電装置のシステム構成を示す。本開示の一実施の形態においては、系統電力の入力側に解列用の切替器５２が接続され、メインの交流電力経路と自立コンセント１７に接続された特定負荷との間に、蓄電装置パワーコンディショナ８１と蓄電池７３を備えた蓄電装置４と、太陽光パワーコンディショナ６、１６と太陽光パネル５、１５を備えたＰＶ発電システムを接続している。太陽光パワーコンディショナ６、１６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部と、ＤＣ−ＡＣインバータ部とからなる電力変換部を有する。ＤＣ−ＤＣコンバータ部は、入力直流電圧を昇圧し、ＤＣ−ＡＣインバータ部は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部からの直流電圧を交流電力に変換する。さらに、太陽光パワーコンディショナ６、１６は、最大電力点制御(Maximum Power Point Tracking:MPPT)を行う。太陽光パワーコンディショナ６、１６は、蓄電装置パワーコンディショナ８１
の出力を電源として動作する。

この構成において、停電が発生したとき、解列用の切替器５３をオフにすると共に、蓄電装置パワーコンディショナ８１を起動させ、交流電源経路に対して電力供給を行う。さらに、交流電源経路に電力があることをＰＶ発電システムが検知して、ＰＶ発電システムのＰＣＳを起動し出力を開始する。

ＰＶ発電システムは、発電部としての太陽光パネル５、１５と太陽光パワーコンディショナ６、１６とのセットが２個並列の構成とされている。蓄電池７３の残容量および特定負荷に応じて、太陽光パワーコンディショナ６、１６の出力をオン／オフ制御する。このように制御することで、ＰＶ発電システムの過剰出力により交流電源経路の電圧が上昇する等の危険を回避し安全に効率よく使用することができる。

さらに、停電時に発電電力がなく、蓄電電力も少なくなった場合には、太陽光パワーコンディショナ６、１６の再起動に必要な蓄電電力を残した状態で蓄電装置４を停止させる。発電電力が復帰した場合には、復帰したことを通信ラインで蓄電装置４側に通知する。通知を受けた蓄電装置４は、蓄電池７３に残した電力を使用して太陽光パワーコンディショナ６、１６を起動し、交流電源経路に電源を出力する。したがって、人手によらないで自動的に復帰を行うことができる。

システム構成について、図１を参照してさらに説明する。電力系統１に対して電力計２を介して一般負荷３が接続されている。電力計２から切替器５１および５２を介して電力計７１が接続される。切替器５１、５２および５６は、例えば手動スイッチの構成とされている。切替器５３および５４は、継電器例えば電磁リレーの接点によって構成されている。後述する切替器５８、５９、６２、６３も、継電器の接点によって構成されている。

電力計７１に対して切替器５３を介して電力計７２が接続される。さらに、電力計７２に対して切替器５４および５５を介して自立コンセント１７が接続される。自立コンセント１７は、停電時に電力を取り出すことができる防災用のコンセントである。自立コンセント１７を必要に応じて複数設けても良い。

電力計２、電力計７１および電力計７２は、交流電力経路中に挿入され、電力系統１からの電力の入力と、電力系統１に対する電力の出力（逆潮流）とをそれぞれ計測することが可能とされている。電力計７１および電力計７２は、蓄電装置４内に設けられている。これらの電力計７１，７２をパスする切替器５６を含む経路が設けられている。

電力計７１の出力側の交流電力が蓄電装置パワーコンディショナ（以下、ＢＡＴＰＣＳと適宜省略する）８１に供給される。さらに、電力計７２の出力側の交流電力がＢＡＴＰＣＳ８１に供給される。

例えばリチウムイオン二次電池を多数含む組電池の構成の蓄電池７３が設けられている。蓄電池７３に対してその充放電等を制御するためのＢＭＵ（バッテリマネージメントユニット）７４が接続されている。ＢＭＵ７４がＢＡＴＰＣＳ８１内のＤＣ−ＤＣコンバータ８３に対して切替器５８を介して接続される。

ＢＡＴＰＣＳ８１のＤＣ−ＤＣコンバータ８３が双方向インバータ８４に接続される。双方向インバータ８４は、直流を交流に変換する機能と、交流を直流に変換する機能とを併せ持った双方向インバータである。すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ８３および双方向インバータ８４によって双方向パワーコンディショナが構成される。双方向インバータ８４が切替器５９を介して電力計７２に対して接続される。

ＢＡＴＰＣＳ８１には、内部の回路および切替器を制御するための制御部８２が設けられている。制御部８２に対して逆起電力継電器（ＲＰＲ）７６の出力、並びに地絡過電圧保護継電器（ＯＶＧＲ）７７の出力が供給される。

制御部８２は、より上位のコントローラであるＥＭＵ（エネルギーマネージメントユニット）７５に対して接続されている。ＥＭＵ７５は、蓄電装置４の全体の動作（モード切替等）を制御する。ＥＭＵ７５と関連して起動／復帰スイッチ６４が設けられている。起動／復帰スイッチ６４を手動で押すことによってシステム停止状態からシステム稼働状態に復帰させることができる。ＢＭＵ７４、制御部８２およびＥＭＵ７５は、マイクロコンピュータによって構成されている。

電力計７２の出力が蓄電装置４に接続される。ＢＡＴＰＣＳ８１に電流が流れると、切替器５４がオンする。

蓄電装置４と別に複数の発電部例えば太陽光パネル５および１５、太陽光パワーコンディショナ６、１６のセットが並列に設けられている。太陽光パネル５および１５は、太陽光が照射される位置に設置され、太陽光によって発電し、ケーブル等を介して発電電力が太陽光パワーコンディショナ（以下、ＰＶＰＣＳと略称する）６および１６にそれぞれ出力する。３個以上の太陽光パネルおよびＰＶＰＣＳを設けても良い。ＰＶＰＣＳ６および１６は、既存のパワーコンディショナと同様に、最大の電力を出力する機能を有し、電力制御機能を持っていないものである。ＰＶＰＣＳ６およびＰＶＰＣＳ１６の出力電力が切替器６２および６３をそれぞれ介して電力計７２と切替器５４との間に接続される。切替器６２および６３を制御することによって、ＰＶＰＣＳ６、１６の出力を停止させることができる。なお、切替器６２および切替器６３をオフとするか、若しくはＰＶＰＣＳ６、１６の出力を停止させる（以下、両者を合わせてＰＶＰＣＳで出力をオフすると称する）。ＰＶＰＣＳの出力のオン／オフは、切替器６２、６３の制御によって行って良いし、ＰＶＰＣＳ６、１６のそれぞれを制御して、出力をオフするようにしても良い。

太陽光パネル５および１５は、太陽光の照射を受ける条件が同一であっても、相違していても良い。太陽光パネル５および１５の発電状態を予測するために、日射計８および、気温計９が設けられている。日射計８、気温計９のデータが変換器１０によってデジタルデータに変換されてデータ収集装置７に供給される。データ収集装置７から蓄電装置４のＥＭＵ７５に対して収集されたデータが伝送される。さらに、収集したデータを表示装置１１によって表示するようにしても良い。なお、ＰＶ以外に風力等の自然エネルギーを使用する発電装置や、燃料を使用する発電装置等を発電部として使用しても良い。

「通常動作時（非停電時）」
本開示の一実施の形態の動作の概略について説明する。
（ａ）ＢＡＴＰＣＳ、ＰＶＰＣＳの起動
（ａ−１）系統電力が蓄電装置４に供給されると、図２に示す構成で示すように、切替器５３が自動的にオンする。さらに、切替器５４も自動的にオンする。
（ａ−２）（ａ−１）と同時に、電力計７１が系統電力を検知し、その情報をＥＭＵ７５に伝える。ＥＭＵ７５の制御によってＢＡＴＰＣＳ８１の制御部８２をオンとされる。制御部８２によって、ＢＡＴＰＣＳ８１およびＰＶＰＣＳ６、１６が系統接続を検知し、系統運転が待機状態となる。
（ａ−３）その後、例えば３００秒以内にＢＡＴＰＣＳ８１とＰＶＰＣＳ６、１６が待機状態から起動（運転状態への移行）する。制御部８２が切替器５９をオンとして蓄電池７３の出力が可能とされる。

（ｂ）ＰＶＰＣＳ６、１６およびＢＡＴＰＣＳ８１からの出力
（ｂ−１）太陽光パネル５、１５で発電が行われると、ＰＶＰＣＳ６、１６から出力を開始し、一般負荷３の全体へ電力を供給する。
・一般負荷３が太陽光発電量よりも小さい場合は、太陽光発電の余剰電力で蓄電池７３の充電が行われる。
・太陽光発電量が小さい場合は、蓄電池７３から電力供給し、更に不足する場合は系統から電力が供給される。
・電力計２、電力計７１および電力計７２の情報をＥＭＵ７５が収集し、収集した情報に基づいてシステム全体の稼働状況、デマンド情報、発電状況等を計算し、系統からの電力購入が最小限に抑えられるようにシステムを自動的に制御する。

（ｃ）余剰電力の売電
（ｃ−１）太陽光発電の余剰電力は売電される。その際の蓄電装置４の制御は下記のようになされる。図３は、この制御の動作を示す接続構成を示す。
蓄電装置４からの放電電力を逆潮流させないように、逆潮流が発生した場合は、逆電力継電器７６が逆潮流を検知し、ＢＡＴＰＣＳ８１の制御部８２に対して停止信号を送信する。
（ｃ−２）ＢＡＴＰＣＳ８１の制御部８２がコントロール信号を送信し、切替器５９を開放させ、ＢＡＴＰＣＳ８１の出力を停止させる。

「停電時の動作」
（ｄ）系統停電時の電気の流れ（昼間）
系統停電時には、図４に示すような接続とされる。
（ｄ−１）系統停電時は、切替器５３が開放とされ、解列がされる。
（ｄ−２）ＢＡＴＰＣＳ８１が自立運転を行い、その出力を受けたＰＶＰＣＳ６および１６が系統運転を行う。出力が制限される自立出力ではなく、ＢＡＴＰＣＳ８１の出力と同期する系統運転出力が可能となるので、本実施の形態では、例えば一つのＰＶＰＣＳの最大出力を１０kwとすると、合計で２０kwの出力が可能になる。
（ｄ−３）満充電で自立コンセント１７の負荷が小のときには、切替器６２または６３をオフとして、自立コンセント１７および蓄電池７３の充電ラインへの過剰な電力供給を停止する。このように、満充電で自立コンセント１７の負荷とＰＶの発電量に応じてＰＶＰＣＳ６および１６のオン／オフ（切替器６２および６３のオン／オフ）を制御する。

（ｅ）系統停電時の流れ（夜間）
夜間は、ＰＶＰＣＳ６および１６が停止し、ＢＡＴＰＣＳ８１の自立出力による電力供給のみとなる。
（ｅ−１）停電が長期化して蓄電池７３の残容量がＰＶＰＣＳ６、１６を再起動するのに必要な電力（例えば残容量１０％以下）まで低下すると、ＥＭＵ７５が蓄電池７３の残容量を監視しているので、蓄電池７３からの放電を停止し、待機運転モードにする。待機運転モードでは、ＢＡＴＰＣＳ８１が自動的に放電を停止し待機運転に移行する。ＰＶＰＣＳ６、１６を再起動できる状態を維持する。
（ｅ−２）日射計８やＰＶパネル電圧によって日射を確認するか、若しくはＥＭＵ７５に内蔵された時計によって日射が期待できる時刻になったら、ＢＡＴＰＣＳ８１から電力供給を再開し、ＰＶＰＣＳ６、１６を再起動する。これら両方の条件を組み合わせて判定を行っても良い。例えば（８：００〜１９：００）内でＰＶパネル電圧がＰＶＰＣＳ６、１６を起動可能電圧以上の場合に、ＰＶＰＣＳ６、１６を再起動する。したがって、蓄電池７３の充電が開始する。蓄電池７３の残容量が例えば約２０％まで回復すると、停電時の通常電力の流れで自立コンセント１７を通じて負荷への電力供給を再開する。同時に余剰電力による蓄電池７３の充電がなされる。

（ｆ）蓄電池７３の制御電源喪失状態からの太陽光によるシステムの復旧
・ 蓄電池７３の残容量がシステム停止の閾値まで低下したら、切替器５９を開放し負荷
への電力供給を停止した上で、システム停止に移行する。
・ システム停止状態からシステム復帰を行う場合
システム復帰を行う場合の制御が図５に示されている。
（ｆ−１）日射があり太陽光発電が可能であることを確認した上で、起動／復帰スイッチ６４をオンすることによってＢＡＴＰＣＳ８１を起動させる。ＢＡＴＰＣＳ８１から出力が発生する。
（ｆ−２）ＰＶＰＣＳ６、１６が起動し系統運転を開始する。太陽光発電電力により蓄電池７３の充電が行われ、蓄電池７３が設定された閾値(約１５％）まで充電されたら、切
替器５４をオンとし、ＢＡＴＰＣＳ８１およびＰＶＰＣＳ６および１６から自立コンセント１７に接続された負荷に対する電力供給が再開され、通常運転に移行する。

（ｇ）系統が復電した場合の動作
（ｇ−１）電力計７１からの情報によってＥＭＵ７５が復電を検知する。
（ｇ−２）ＢＡＴＰＣＳ８１が自立出力から停止状態へ移行する。
（ｇ−３）ＥＭＵ７５からの通信を使用し、ＰＶＰＣＳ６、１６を停止する。
（ｇ−４）一定時間経過後、ＢＡＴＰＣＳ８１によって切替器５３がオンとされる。したがって、電力系統１から蓄電装置４内へ電力供給が再開され、ＢＡＴＰＣＳ８１とＰＶＰＣＳ６、１６とが系統運転を再開する。このようにして、通常運転モードとされる。

「状態遷移」
上述した本開示の一実施の形態の制御について、図６の状態遷移図を参照してさらに説明する。状態としては、大きく分けて、電源断状態ＳＴ０と、通常運転状態ＳＴ１と、停電運転状態ＳＴ１０とがある。停電運転状態ＳＴ１０には、さらに、電力供給モードＳＴ１００とＰＶ出力制限モードＳＴ１０１と、ＰＶ充電待機モードＳＴ２０とがある。

電源断状態ＳＴ０において、ステップＳ０において、起動／復帰スイッチ６４がオンとされると、通常運転状態ＳＴ１、停電運転状態ＳＴ１０およびＰＶ充電待機モードＳＴ２０の何れかに状態が遷移する。ステップＳ１において、系統電力があると判定されると、処理が通常運転状態ＳＴ１に移る。ステップＳ２において、系統電力がない（停電）と検出されると、処理が停電運転状態ＳＴ１０に移る。ステップＳ３において、停電が検出され、且つ電池残容量が待機条件未満と判定されると、処理がＰＶ充電待機モードＳＴ２０に移る。

「停電運転モード」
通常運転状態ＳＴ１において、停電が検出（ステップＳ１０）されると、電力供給モードＳＴ１００の中のＰＶ出力制限モードＳＴ１０１に状態が遷移する。ＰＶ出力制限モードＳＴ１０１は、二つのＰＶの内の一つを選択的に動作させるモードである。すなわち、より多くの発電電力を確保できそうな太陽光パネルに接続された一方のＰＶＰＣＳが選択的に動作される（ＰＶＰＣＳ１運転モードＳＴ１０２またはＰＶＰＣＳ２運転モードＳＴ１０３）。図１におけるＰＶＰＣＳ６を図６では、ＰＶＰＣＳ１と呼び、ＰＶＰＣＳ１６をＰＶＰＣＳ２と呼ぶ。ＰＶＰＣＳ１運転モードＳＴ１０２またはＰＶＰＣＳ２運転モードＳＴ１０３において、発電量が規定値より少ないと判定されると、ＰＶＰＣＳの選択動作に戻る（ステップＳ１１）。

ＰＶ出力制限モードＳＴ１０１（ＰＶＰＣＳ１運転モードＳＴ１０２またはＰＶＰＣＳ２運転モードＳＴ１０３）において、ステップＳ１２の判定が成立すると、ＰＶ出力をフルとするＰＶ出力フルモードＳＴ１０４とされる。ＰＶ出力フルモードは、全てのＰＶＰＣＳ（ＰＶＰＣＳ１およびＰＶＰＣＳ２）をオンとするモードである。ステップＳ１２は、ＰＶの発電電力が少なくなる若しくは負荷電力の上昇で、すべてのＰＶＰＣＳを動作させても双方向インバータ８４の入力可能電力を超えないことが予測できる場合である。

ＰＶ出力フルモードＳＴ１０４において、ステップＳ１３の判定が成立すると、ＰＶ出力制限モードＳＴ１０１に処理が戻る。ステップＳ１３は、ＰＶの発電量が増加するか、または負荷電力が減少して、全てのＰＶＰＣＳのパワコンを動作させていると、双方向インバータ８４の入力可能電力を超える事が予測できる場合である。ステップＳ１２またはステップＳ１３においてなされる予測は、現状のそれぞれのＰＶの発電量と負荷電力と双方向インバータ８４の入力可能電力とを比較することによってなされる。

ＰＶ出力制限モードＳＴ１０１において、ステップＳ１４の判定が成立すると、処理が充電停止モードＳＴ１０５に移行する。充電停止モードＳＴ１０５では、全てのＰＣＳがオフとされる。ステップＳ１４では、ＰＶの発電量が増加するか、または負荷電力の減少によって、１台のＰＶＰＣＳの動作でも、ＢＡＴＰＣＳ８１の双方向インバータ８４の入力可能電力を超えることが予測できると判定される。

ＰＶ出力制限モードＳＴ１０１において、ステップＳ１５の判定が成立すると、処理がＰＶ停止モードＳＴ１０６に移行する。ＰＶ停止モードＳＴ１０６では、全てのＰＶＰＣＳ６、１６がオフとされる。ステップＳ１５では、蓄電池７３内の最大セル電圧が充電停止電圧に到達したと判定される。なお、ＰＶ出力フルモードＳＴ１０４において、最大セル電圧が充電停止電圧に到達したと判定される場合（ステップＳ１６）も、処理がＰＶ停止モードＳＴ１０６に移行する。

ＰＶ停止モードＳＴ１０６において、ステップＳ１７において、最大セル電圧が満充電判定電圧未満の状態が所定時間例えば１分継続したと判定されると、処理がＰＶ出力制限モードＳＴ１０１に移る。充電停止モードＳＴ１０５において、ステップＳ１８において、最大セル電圧が再充電判定電圧未満の状態が所定時間例えば１０分継続したと判定されると、処理がＰＶ出力制限モードＳＴ１０１に移る。

「ＰＶ充電待機モード」
停電運転モードＳＴ１０において、ステップＳ２１によって、電池残容量が待機条件（例えば残容量１０％）未満と判定されると、ＰＶ充電待機モードＳＴ２０内のＰＶ起動・予備充電モードＳＴ２０１に処理が移行する。ＰＶ充電待機モードＳＴ２０内では、切替器５４がオフとなり、自立コンセント１７への電力供給が停止する。これは、ＰＶＰＣＳ起動のための電池電力が負荷で消費されてしまうことを防止するためである。

ＰＶ起動・予備充電モードＳＴ２０１は、二つのＰＶの内の一つを選択的に動作させるモードである。すなわち、より多くの発電電力を確保できそうな太陽光パネルに接続されたＰＶＰＣＳ１およびＰＶＰＣＳ２の何れか一方が選択的に動作される（ＰＶＰＣＳ１運転モードＳＴ２０２またはＰＶＰＣＳ２運転モードＳＴ２０３）。ＰＶＰＣＳ１運転モードＳＴ２０２においては、ＰＶＰＣＳ１がオンとされ、双方向インバータ８４が自立運転を行う。

ＰＶ起動・予備充電モードＳＴ２０１（ＰＶＰＣＳ１運転モードＳＴ２０２またはＰＶＰＣＳ２運転モードＳＴ２０３）において、ステップＳ２２の判定が成立すると、双方向インバータ（ＩＮＶ）出力停止モードＳＴ２０４となる。双方向インバータ（ＩＮＶ）出力停止モード２０４は、双方向インバータが停止し、ＰＶＰＣＳがオフとなるモードである。ステップＳ２２において、発電電力が規定値より少ないと判定される。

双方向インバータ（ＩＮＶ）出力停止モード２０４において、ステップＳ２３において、昼間の時間帯（例えば８時〜１９時）の所定時間毎（例えば１０分毎）にＰＶＰＣＳ１およびＰＶＰＣＳ２の発電状態を確認する処理がなされる。

双方向インバータ（ＩＮＶ）出力停止モードＳＴ２０４において、ステップＳ２４において、蓄電池７３の最小セル電圧が放電終止電圧（例えば３．０Ｖ）以下、または蓄電池７３の電力が枯渇したと判定されると、電源断状態ＳＴ０となる。ＰＶ起動・予備充電モードＳＴ２０１において、ステップＳ２５において、電池残容量が待機条件＋１０％（例えば残容量２０％）以上と判定されると、処理が電力供給モードＳＴ１００のＰＶ出力制限モードＳＴ１０１に移る。

「電力推移の具体例」
上述した本開示の一実施の形態による制御によって、図７、図８または図９に示すような電力推移（１日の時間経過）が生じる。図７は、晴天時の電力推移の例であり、図８は、曇天時の電力推移の例であり、図９は、晴天時に停電した場合の電力推移の例である。なお、発電量の最小値は、０である。電力が負側となるのは、蓄電装置の充電状態を表している。ＰＶ発電量は、１２時〜１３時頃にピークとなり、夜間では、殆ど発電量が生じない。消費電力は、朝、午後、夕方〜夜にそれぞれピークがある。

図７に示す晴天時では、以下のように電力が推移する。
夜間：系統電力を使用する。蓄電装置を充電する。
早朝：主に蓄電装置の出力を使用し、一部、系統電力を使用する。
午前中：主にＰＶ電力を使用し、一部、系統電力を使用する。ＰＶ電力を系統に逆潮流する。
昼間：ＰＶ電力を使用する。ＰＶ電力によって蓄電装置を充電する。
昼間夕方：系統電力を使用する。一部、ＰＶ電力を使用する。
夜間：蓄電装置の出力を使用する。その後、系統電力を使用する。

図８に示す曇天時では、以下のように電力が推移する。
夜間：系統電力を使用する。蓄電装置を充電する。
早朝：主に蓄電装置の出力を使用し、一部、系統電力を使用する。
午前中：主にＰＶ電力を使用し、一部、系統電力を使用する。ＰＶ電力を系統に逆潮流する。
昼間：ＰＶ電力を使用する。一部、系統電力を使用する。蓄電装置が充電される。
昼間夕方：系統電力を使用する。一部、ＰＶ電力を使用する。
夜間：蓄電装置の出力を使用する。その後、系統電力を使用する。

図９に示す停電時では、以下のように電力が推移する。
夜間：蓄電装置の残存電力によって常夜灯に給電する。
早朝：蓄電装置の残存電力を使用する。
昼間：ＰＶ電力を使用する。雨天時には、蓄電装置の残存電力を使用する。残容量が低下した場合には、蓄電装置の出力を休止する。
夜間：蓄電装置の出力を使用する。常備電力を残す。

上述した本開示の一実施の形態は、以下に述べるような作用効果を奏する。
・市販品のＰＣＳの使用を前提としているので、既に設置されているどのような特性の太陽光発電システム（パネル＋ＰＣＳ）でも、増設する形で蓄電システムを構築できる。そのため、現在保有する資産をそのまま活用可能であり低コストで実現可能となる。
・複数の太陽光発電システムを並列接続し、太陽光発電システムから負荷へのラインにそれぞれスイッチを接続した構成とすることで、負荷ラインの過剰な電力供給による交流電力系統（負荷ライン）の電圧上昇を防止することができる。
・各ＰＶＰＣＳ用のパネル合計出力をＰＣＳ出力以上としていることで 朝夕の発電力量を高くでき、一日の稼働率を高くできる、この構成を複式で設置することによって、通常電力での逆潮流電力の安定稼働と、停電時のＰＶ発電の安定性・蓄電池の充電を安定化でき、しかも蓄電池の満充電近傍でＰＶ発電を負荷電力に対する電力供給と連係させながら不要電力の削減を可能とできる。

＜２．変形例＞
以上、本開示の実施の形態について具体的に説明したが、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施の形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。例えば上述した一実施の形態では、複数の発電部を並列接続する構成としている。しかしながら、単一の発電部を使用してシステムを構成しても良い。さらに、切替器による接続／非接続に限らず、接続されている機器の電源のオン／オフによって接続／非接続を切り替えるようにしても良い。また、蓄電池７３の代替として電気自動車（ＥＶ）を接続するようにしても良い。て

１・・・電力系統
３・・・一般負荷
４・・・蓄電装置
５，１５・・・太陽光パネル
６，１６・・・太陽光パワーコンディショナ
１７・・・自立コンセント
７３・・・蓄電池
８１・・・蓄電装置パワーコンディショナ
８２・・・制御部
８４・・・双方向インバータ

Claims (9)

1. 系統電力が入力され、特定負荷に対して電力を供給する交流電力経路と、
   蓄電部と、
   前記蓄電部と前記交流電力経路との間に配される第１のパワーコンディショナおよび前記交流電力経路に対する前記第１のパワーコンディショナの出力の供給および停止を制御する第１の出力制御部を含む第１の経路と、
   複数の発電部と、
   前記複数の発電部に対してそれぞれ接続され、前記系統電力または前記蓄電部の出力に同期して制御されると共に、前記蓄電部によって動作可能な複数の第２のパワーコンディショナと、
   前記交流電力経路に対する前記複数の第２のパワーコンディショナの出力の一つを選択して供給するか、若しくは二つ以上の出力を加算して供給するか、または出力の供給を停止するかを制御する第２の出力制御部と、
   前記複数の発電部と前記交流電力経路との間に配される前記複数の第２のパワーコンディショナおよび前記第２の出力制御部を含む第２の経路と、
   前記第１の出力制御部および前記第２の出力制御部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記第１のパワーコンディショナの入力可能電力を超えないと予測できる場合に、前記複数の第２のパワーコンディショナの二つ以上の出力を加算し、前記第１のパワーコンディショナの入力可能電力を超えると予測できる場合に、前記複数の第２のパワーコンディショナの出力の一つを選択して供給するか、または出力の供給を停止するように、前記第２の出力制御部を制御する電源装置。
2. 前記蓄電部の残容量が所定値以下の場合、前記特定負荷に対する電力の供給を停止し、前記第１のパワーコンディショナが自立運転する待機モードに移行する請求項１に記載の電源装置。
   
3. 前記待機モードにおいて、前記発電部の発電電力が所定値より少ない場合に、前記第１および第２のパワーコンディショナの出力を停止し、
   前記発電部の発電電力が所定値より大きい場合に前記蓄電部の充電を行い、前記蓄電部の残容量が所定値より大かどうかを判定し、
   前記蓄電部の残容量が所定値より大の場合に、前記特定負荷に対する電力の供給を再開する請求項２に記載の電源装置。
4. 前記待機モードにおいて、前記蓄電部の電力が枯渇するか、または前記蓄電部の最小セル電圧が放電終止電圧以下の場合に、電源断とする請求項２または３に記載の電源装置。
5. 前記第１のパワーコンディショナが双方向である請求項１から請求項４のいずれかに記載の電源装置。
6. 前記発電部が自然エネルギーを使用した発電装置である請求項１から請求項４のいずれかに記載の電源装置。
7. 前記特定負荷が自立コンセントに接続される負荷である請求項１から請求項４のいずれかに記載の電源装置。
8. 一般負荷系統に対して電力を供給する系統電力と、
   前記系統電力が入力され、特定負荷に対して電力を供給する交流電力経路と、
   蓄電部と、
   前記蓄電部と前記交流電力経路との間に配される第１のパワーコンディショナおよび前記交流電力経路に対する前記第１のパワーコンディショナの出力の供給および停止を制御する第１の出力制御部を含む第１の経路と、
   複数の発電部と、
   前記複数の発電部に対してそれぞれ接続され、前記系統電力または前記蓄電部の出力に同期して制御されると共に、前記蓄電部によって動作可能な複数の第２のパワーコンディショナと、
   前記交流電力経路に対する前記複数の第２のパワーコンディショナの出力の一つを選択して供給するか、若しくは二つ以上の出力を加算して供給するか、または出力の供給を停止するかを制御する第２の出力制御部と、
   前記複数の発電部と前記交流電力経路との間に配される前記複数の第２のパワーコンディショナおよび前記第２の出力制御部を含む第２の経路と、
   前記第１の出力制御部および前記第２の出力制御部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記第１のパワーコンディショナの入力可能電力を超えないと予測できる場合に、前記複数の第２のパワーコンディショナの二つ以上の出力を加算し、前記第１のパワーコンディショナの入力可能電力を超えると予測できる場合に、前記複数の第２のパワーコンディショナの出力の一つを選択して供給するか、または出力の供給を停止するように、前記第２の出力制御部を制御する電源システム。
9. 一般負荷系統に対して電力を供給する系統電力と、
   前記系統電力が入力され、特定負荷に対して電力を供給する交流電力経路と、
   蓄電部と、
   前記蓄電部と前記交流電力経路との間に配される第１のパワーコンディショナおよび前記交流電力経路に対する前記第１のパワーコンディショナの出力の供給および停止を制御する第１の出力制御部を含む第１の経路と、
   複数の発電部と、
   前記複数の発電部に対してそれぞれ接続され、前記系統電力または前記蓄電部の出力に同期して制御されると共に、前記蓄電部によって動作可能な複数の第２のパワーコンディショナと、
   前記交流電力経路に対する前記複数の第２のパワーコンディショナの出力の一つを選択して供給するか、若しくは二つ以上を加算して供給するか、または供給を停止するかを制御する第２の出力制御部と、
   前記複数の発電部と前記交流電力経路との間に配される前記複数の第２のパワーコンディショナおよび前記第２の出力制御部を含む第２の経路と、
   前記第１の出力制御部および前記第２の出力制御部を制御する制御部とを備える電源システムの制御方法であって、
   前記制御部は、
   前記第１のパワーコンディショナの入力可能電力を超えないと予測できる場合に、前記複数の第２のパワーコンディショナの二つ以上の出力を加算し、前記第１のパワーコンディショナの入力可能電力を超えると予測できる場合に、前記複数の第２のパワーコンディショナの出力の一つを選択して供給するか、または出力の供給を停止するように、前記第２の出力制御部を制御する電源制御方法。

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