特許 6293188 電源装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6293188

(24)【登録日】2018年2月23日

(45)【発行日】2018年3月14日

(54)【発明の名称】電源装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/46 20060101AFI20180305BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20180305BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20180305BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20180305BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/46

   H02J3/32

   H02J3/38 110

   H02J3/38 120

   H02J3/38 130

   H02J3/38 160

   H02J7/35 K

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-66744(P2016-66744)

(22)【出願日】2016年3月29日

(65)【公開番号】特開2017-184402(P2017-184402A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2017年6月9日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003687

【氏名又は名称】東京電力ホールディングス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】517002487

【氏名又は名称】ＥＬＥＰＨＡＮＴ ＤＥＳＩＧＮ ＨＯＬＤＩＮＧＳ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100179833

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 将尚

(74)【代理人】

【識別番号】100114937

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】堀川 豊

(72)【発明者】

【氏名】宇都宮 幸司

(72)【発明者】

【氏名】西山 浩平

【審査官】 宮本 秀一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１３５９７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３５４６９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０５５８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０１１９３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−０８３９７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３１５１０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ３／００−７／１２

７／３４−７／３６

１３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

小水力発電所に備えられる電動機であって、始動時の負荷が定常駆動状態の負荷よりも大きく、水路から取水路に取り込まれる発電用水の取水量を前記取水路の取水口において制御する取水ゲートの開度を変化させることにより、前記取水量を可変に制御する電動機の前記定常駆動状態の消費電力を超え、前記電動機の前記始動時の消費電力を超えない電力量を供給可能である水力発電装置を含み、発電量が自然環境条件に依存して変動する変動電源と、
電源のうち前記変動電源以外の非変動電源と、
前記変動電源及び前記非変動電源から供給される電力を前記電動機に供給する電力供給部と、
前記電力供給部を介して前記変動電源及び前記非変動電源から前記電動機に供給される電力のうち、前記水力発電装置によって発電された電力を優先させて供給する制御を行う制御装置と
を備える電源装置。

【請求項2】

前記非変動電源には、前記電動機の負荷変動の速度に対応して電力供給が可能な負荷変動対応電源が含まれる
請求項１に記載の電源装置。

【請求項3】

前記非変動電源のうち前記負荷変動対応電源を除く電源から、又は前記変動電源から、前記負荷変動対応電源に流入する電流の電流値を制限する電流制限部
を備える請求項２に記載の電源装置。

【請求項4】

前記制御装置は、
複数の前記変動電源のうち特定の前記変動電源の発電電圧及び発電電流に基づいて、当該特定の前記変動電源以外の前記変動電源の発電電圧を制御する
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電源装置。

【請求項5】

前記非変動電源の発電状況に基づく警報を出力するアラーム出力部
を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電源装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電源装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の電源を組み合わせて電力を供給する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７−１５９２２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載されるような従来技術には、様々な環境条件において、設備を安定的に動作させることができない場合がある、という問題があった。上述のような従来技術によると、特に、設備が電動機を備えている場合には、電動機の電気的特性によっては、設備を安定的に動作させることが困難である場合があった。本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、電動機を備える設備を安定的に動作させることができる電源装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様は、小水力発電所に備えられる電動機であって、始動時の負荷が定常駆動状態の負荷よりも大きく、水路から取水路に取り込まれる発電用水の取水量を前記取水路の取水口において制御する取水ゲートの開度を変化させることにより、前記取水量を可変に制御する電動機の前記定常駆動状態の消費電力を超え、前記電動機の前記始動時の消費電力を超えない電力量を供給可能である水力発電装置を含み、発電量が自然環境条件に依存して変動する変動電源と、電源のうち前記変動電源以外の非変動電源と、前記変動電源及び前記非変動電源から供給される電力を前記電動機に供給する電力供給部と、前記電力供給部を介して前記変動電源及び前記非変動電源から前記電動機に供給される電力のうち、前記水力発電装置によって発電された電力を優先させて供給する制御を行う制御装置とを備える電源装置である。

【0006】

また、本発明の一態様の電源装置において、前記非変動電源には、前記電動機の負荷変動の速度に対応して電力供給が可能な負荷変動対応電源が含まれる。

【0007】

また、本発明の一態様の電源装置は、前記非変動電源のうち前記負荷変動対応電源を除く電源から、又は前記変動電源から、前記負荷変動対応電源に流入する電流の電流値を制限する電流制限部を備える。

【0008】

また、本発明の一態様の電源装置において、前記制御装置は、複数の前記変動電源のうち特定の前記変動電源の発電電圧及び発電電流に基づいて、当該特定の前記変動電源以外の前記変動電源の発電電圧を制御する。

【0009】

また、本発明の一態様の電源装置は、前記非変動電源の発電状況に基づく警報を出力するアラーム出力部を備える。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、電動機を備える設備を安定的に動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一実施形態の電源装置が設置される設備の概要の一例を示す図である。

【図2】一実施形態の取水設備に設置される装置の構成の概要を示す図である。

【図3】一実施形態の電源装置の機能構成の一例を示す図である。

【図4】一実施形態の制御装置の機能構成の一例を示す図である。

【図5】一実施形態の制御装置が行う電力制御の流れの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［実施形態］
以下、図面を参照して、本発明に係る電源装置１００の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の電源装置１００が設置される設備１の概要の一例を示す図である。本実施形態の設備１とは、小水力発電所ＰＰである。この小水力発電所ＰＰは、砂防ダムや農業用水利施設などに利用される。ここでは、小水力発電所ＰＰが、農業用水利施設に利用される場合を一例にして説明する。

【0013】

小水力発電所ＰＰは、取水設備ＷＩと、堰ＷＥと、ヘッドタンクＨＴと、水路ＷＷと、水力発電装置ＨＧと、水圧管路ＰＬとを備える。取水設備ＷＩは、水路ＷＷの上流側に備えられ、堰ＷＥがせき止めた水を取得し、取得した水をヘッドタンクＨＴに蓄える。水力発電装置ＨＧは、水路ＷＷの下流側に備えられ、ヘッドタンクＨＴから水圧管路ＰＬを介して供給される水のエネルギーを利用して発電する。
この取水設備ＷＩは、不図示の取水ゲートを備えている。この取水ゲートは、電動機によって駆動される。電動機は、取水ゲートの開度を変化させることにより、水路ＷＷからヘッドタンクＨＴに取り込む水量を制御する。
本実施形態の電源装置１００は、この取水設備ＷＩの電動機を動作させるための電力を供給する。この電源装置１００の概要について図２を参照して説明する。

【0014】

図２は、本実施形態の取水設備ＷＩに設置される装置の構成の概要を示す図である。取水設備ＷＩには、電源装置１００と、太陽光発電装置ＳＣと、風力発電装置ＷＧと、水力発電装置ＨＧと、二次電池装置ＢＴと、電動機ＭＴＲとが設置される。電源装置１００は、太陽光発電装置ＳＣと、風力発電装置ＷＧと、水力発電装置ＨＧと、二次電池装置ＢＴと、電動機ＭＴＲとに接続される。

【0015】

太陽光発電装置ＳＣは、太陽電池を備えており、太陽光のエネルギーを直流電力に変換する。太陽光発電装置ＳＣは、変換した直流電力を電源装置１００に供給する。
風力発電装置ＷＧは、いわゆるマイクロ風力発電装置であり、風のエネルギーを交流電力に変換する。風力発電装置ＷＧは、変換した交流電力を電源装置１００に供給する。
水力発電装置ＨＧは、いわゆるマイクロ水力発電装置であり、水のエネルギーを交流電力に変換する。水力発電装置ＨＧは、変換した交流電力を電源装置１００に供給する。

【0016】

以下の説明において、これら太陽光発電装置ＳＣ、風力発電装置ＷＧ、水力発電装置ＨＧを、総称して変動電源ＶＰＳとも記載する。この変動電源ＶＰＳとは、発電量が自然環境条件に依存して変動する電源である。例えば、太陽光発電装置ＳＣは、日照条件によって発電量が変動する。風力発電装置ＷＧは、風力や風速の条件によって発電量が変動する。水力発電装置ＨＧは、水量や水圧、水の流速などの条件によって発電量が変動する。なお、発電量が自然環境条件に依存して変動する電源であれば、ここに例示した電源以外の電源であっても変動電源ＶＰＳである。

【0017】

二次電池装置ＢＴは、リチウムイオン電池などの二次電池を備えており、直流電力を充放電する。二次電池装置ＢＴは、変動電源ＶＰＳが発電した電力、又は電動機ＭＴＲによる回生電力の一部を充電し、充電した電力を電源装置１００に供給する。
また、電源装置１００は、燃料電池装置ＦＣやエンジン発電装置ＥＧなどが接続されていてもよい。

【0018】

以下の説明において、これら二次電池装置ＢＴ、燃料電池装置ＦＣ、エンジン発電装置ＥＧ、総称して非変動電源ＮＶＰＳとも記載する。この非変動電源ＮＶＰＳとは、供給可能な電力量が自然環境条件に依存しない電源である。なお、供給可能な電力量が自然環境条件に依存しない電源であれば、ここに例示した電源以外の電源であっても非変動電源ＮＶＰＳである。

【0019】

電源装置１００は、これら変動電源ＶＰＳ及び非変動電源ＮＶＰＳから供給される電力を、電動機ＭＴＲに供給する。この電源装置１００により、電動機ＭＴＲは、取水設備ＷＩの外部からの電力供給を受けることなく、動作可能である。したがって、設備１は、電源装置１００を備えることにより、小水力発電所ＰＰから取水設備ＷＩに対して電力を供給する電力供給配線を備えていなくても、取水ゲートを駆動することができる。また、取水設備ＷＩには、水路ＷＷの水位を計測する水位センサ（不図示）や計測機器（不図示）などの、電気機器が設置される場合がある。電源装置１００は、ここに例示するような電気機器の動作電力についても、小水力発電所ＰＰなどから供給を受けることなく、供給することができる。

【0020】

［電源装置１００の機能構成］
次に、図３を参照して、電源装置１００の機能構成について説明する。
図３は、本実施形態の電源装置１００の機能構成の一例を示す図である。電源装置１００は、制御装置１０と、電力供給部２０とを備える。

【0021】

制御装置１０は、電力供給部２０の各部を制御することにより、変動電源ＶＰＳ又は非変動電源ＮＶＰＳから、電動機ＭＴＲに電力を供給する。また、制御装置１０は、電動機制御装置３０に接続され、電動機制御装置３０との間において情報（電動機情報ＭＩ）を授受してもよい。この電動機制御装置３０は、電動機ＭＴＲに対して電動機制御信号ＭＣを出力する。この電動機制御信号ＭＣには、電動機ＭＴＲの回転数を指令する情報が含まれている。電動機制御装置３０は、電動機制御信号ＭＣによって電動機ＭＴＲを制御することにより、電動機ＭＴＲの駆動軸ＳＦＴに接続されている取水ゲートＧＴの開度を制御する。

【0022】

電力供給部２０は、コンバータＤＣと、電流制限部ＣＬと、電気二重層キャパシタＤＬＣとを備えている。
コンバータＤＣは、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータであり、入力される電力の電圧及び電流を変換して、変換後の電力を出力する。このコンバータＤＣは、制御装置１０が出力する電圧制御情報ＶＣに基づいて、出力電圧を制御する。また、コンバータＤＣは、変換電力情報ＶＶを制御装置１０に出力する。この変換電力情報ＶＶには、コンバータＤＣに入力される電力値、電圧値、電流値や、コンバータＤＣが出力する電力値、電圧値、電流値などの情報が含まれる。

【0023】

電力供給部２０は、電源ごとにコンバータＤＣを備える。この一例では、制御装置１０は、コンバータＤＣ１からコンバータＤＣ６の６台のコンバータＤＣを備える。
コンバータＤＣ１は、太陽光発電装置ＳＣが発電する直流電力Ｐ１−１が入力され、電力変換後の直流電力Ｐ１−２を出力する。
コンバータＤＣ２は、風力発電装置ＷＧが発電する交流電力Ｐ２−１が入力され、直流に整流して、電力変換後の直流電力Ｐ２−２を出力する。
コンバータＤＣ３は、水力発電装置ＨＧが発電する交流電力Ｐ３−１が入力され、直流に整流して、電力変換後の直流電力Ｐ３−２を出力する。
コンバータＤＣ４は、二次電池装置ＢＴが放電する直流電力Ｐ４−１が入力され、電力変換後の直流電力Ｐ４−２を出力する。
コンバータＤＣ５は、燃料電池装置ＦＣが出力する直流電力Ｐ５−１が入力され、電力変換後の直流電力Ｐ５−２を出力する。
コンバータＤＣ６は、エンジン発電装置ＥＧが発電する交流電力Ｐ６−１が入力され、直流に整流して、電力変換後の直流電力Ｐ６−２を出力する。

【0024】

電気二重層キャパシタＤＬＣは、電動機ＭＴＲの始動時など、電動機ＭＴＲの負荷が大きい場合には、負荷変動追従電力ＰＣＣを放電して電動機ＭＴＲに供給する。つまり、この電気二重層キャパシタＤＬＣとは、電動機ＭＴＲの負荷変動の速度に対応して電力供給が可能な負荷変動対応電源である。上述した非変動電源ＮＶＰＳには、この電気二重層キャパシタＤＬＣが含まれてもよい。また、電気二重層キャパシタＤＬＣは、電動機ＭＴＲの停止時など、電動機ＭＴＲが回生電力を発生させる場合には、電動機ＭＴＲからこの回生電力を負荷変動追従電力ＰＣＣとして吸収してもよい。

【0025】

電流制限部ＣＬは、コンバータＤＣと、電気二重層キャパシタＤＬＣとの間に備えられ、変動電源ＶＰＳ又は非変動電源ＮＶＰＳから電気二重層キャパシタＤＬＣに流入する電流の電流値を制限する。なお、ここでいう非変動電源ＮＶＰＳには、電気二重層キャパシタＤＬＣが含まれない。
電流制限部ＣＬは、制御装置１０が出力する電流制限情報ＣＬＣに基づいて動作する。また、電流制限部ＣＬは、制御装置１０に対して電流情報ＣＬＩを出力する。

【0026】

電力供給部２０は、制御装置１０の制御に基づいて、電動機電力ＰＭを電動機ＭＴＲに供給する。この制御装置１０の機能構成の一例について、図４を参照して説明する。

【0027】

図４は、本実施形態の制御装置１０の機能構成の一例を示す図である。制御装置１０は、発電状態情報取得部１１０と、電力制御部１２０と、指示出力部１３０と、発電電圧取得部１４０と、発電電流取得部１５０と、最大電力点追従演算部１６０と、アラーム情報取得部１７０と、アラーム判定部１８０と、アラーム出力部１９０とを備える。

【0028】

発電状態情報取得部１１０は、コンバータＤＣから電源情報ＶＳを取得する。この電源情報ＶＳには、各電源が出力する電力の電力値、電圧値、電流値などの情報、すなわち発電状態情報が含まれる。

【0029】

指示出力部１３０は、電力制御部１２０によって演算された結果を、各部に出力する。

【0030】

電力制御部１２０は、指示出力部１３０を介して演算結果を各部に出力することにより、電動機ＭＴＲに供給する電力を制御する。この電力制御部１２０が行う電力の制御の流れについて、図５を参照して説明する。

【0031】

図５は、本実施形態の制御装置１０が行う電力制御の流れの一例を示す図である。電力制御部１２０は、発電量目標値を取得する（ステップＳ１０）。この発電量目標値は、電動機ＭＴＲの定格などによってあらかじめ定められている。なお、電動機制御装置３０が発電量目標値をリアルタイム算出する構成であってもよい。この場合には、電力制御部１２０は、電動機制御装置３０が算出した発電量目標値を取得する。

【0032】

電力制御部１２０は、発電状態情報取得部１１０から電源情報ＶＳを取得する（ステップＳ２０）。この電源情報ＶＳには、発電状態情報が含まれる。
電力制御部１２０は、この発電状態情報のうち、水力発電装置ＨＧの発電状況について判定する（ステップＳ３０）。電力制御部１２０は、水力発電装置ＨＧが発電する電力量が、ステップＳ１０において取得した発電量目標値に達しているか否かを判定する。つまり、電力制御部１２０は、水力発電装置ＨＧが発電する電力量のみで足りるか否かを判定する。

【0033】

ここで、砂防ダムや農業用水利施設などにおいては、水路ＷＷの水流が存在する。このため、電動機ＭＴＲに供給する電力の電源としては、水力発電装置ＨＧが好適である。水力発電装置ＨＧは、電動機ＭＴＲの定常駆動状態において、電動機ＭＴＲの消費電力を超える電力量を供給可能であるように設計される。ここで、電動機ＭＴＲの定常駆動状態とは、始動時などにおいて負荷が大きくなっている場合を除いた状態である。したがって、電動機ＭＴＲの定常駆動状態においては、水力発電装置ＨＧが発電する電力量のみで電動機ＭＴＲを駆動可能である。しかしながら、水力発電装置ＨＧの取水口などに落ち葉などが付着し、既定の水量を取水できない場合などにおいては、水力発電装置ＨＧは、設計電力量よりも少ない電力しか発電できない場合がある。

【0034】

電力制御部１２０は、水力発電装置ＨＧによって発電された電力を優先させて供給する制御を行う。つまり、電力制御部１２０は、電動機ＭＴＲに供給する電力量が、水力発電装置ＨＧが発電する電力量のみで足りるか否かを判定する。電力制御部１２０は、足りると判定した場合（ステップＳ３０；ＹＥＳ）には、他の電源から電動機ＭＴＲに対する供給は不要であるとして、コンバータＤＣに電圧制御情報ＶＣを出力する（ステップＳ８０）。この電圧制御情報ＶＣには、コンバータＤＣ３に対する電圧指示が含まれる。

【0035】

電力制御部１２０は、電動機ＭＴＲに供給する電力量が、水力発電装置ＨＧが発電する電力量のみでは足りないと判定した場合（ステップＳ３０；ＮＯ）には、変動電源ＶＰＳのみで足りるか否かを判定する（ステップＳ４０）。

【0036】

ここで、変動電源ＶＰＳは、自然環境の影響をうけて発電量が変動するものの、燃料が不必要である。一方、二次電池装置ＢＴは、充電されている電力量を超えて電力を供給し続けることができない。また、燃料電池装置ＦＣやエンジン発電装置ＥＧなどは、発電のための燃料が必要である。つまり、二次電池装置ＢＴ、燃料電池装置ＦＣ及びエンジン発電装置ＥＧなどの非変動電源ＮＶＰＳにおいては、充電残量や燃料残量が、発電継続時間を制約する。すなわち、非変動電源ＮＶＰＳから電力を供給する場合、充電残量や燃料残量を心配しながら発電することになる。
つまり、変動電源ＶＰＳによれば、充電残量や燃料残量を心配せずに発電することができる。
そこで、電力制御部１２０は、非変動電源ＮＶＰＳによって発電された電力よりも、変動電源ＶＰＳによって発電された電力を優先させて供給する制御を行う。

【0037】

電力制御部１２０は、変動電源ＶＰＳのみで足りると判定した場合（ステップＳ４０；ＹＥＳ）には、非変動電源ＮＶＰＳによらずに電力を供給する。一方、電力制御部１２０は、変動電源ＶＰＳのみでは足りないと判定した場合（ステップＳ４０；ＮＯ）には、必要発電量を算出し（ステップＳ５０）、非変動電源ＮＶＰＳに対して発電指示を出力する（ステップＳ６０）。

【0038】

電力制御部１２０は、変動電源ＶＰＳのみで足りると判定した場合に、太陽光発電出力への追従制御（ステップＳ７０）を行ってもよい。図４に戻り、太陽光発電出力への追従制御について説明する。

【0039】

［太陽光発電出力への追従制御］
発電電圧取得部１４０は、太陽光発電装置ＳＣから発電電圧を取得する。発電電流取得部１５０は、太陽光発電装置ＳＣから発電電流を取得する。
ここで、太陽光発電装置ＳＣには、発電効率が最大になる発電電圧値及び発電電流値の組み合わせが存在する。この発電効率が最大になる発電電圧値及び発電電流値の組み合わせを「最大電力点」とも記載する。
最大電力点追従演算部１６０は、発電電圧取得部１４０が取得する発電電圧と、発電電流取得部１５０が取得する発電電流とに基づいて、最大電力点を判定する。具体的には、最大電力点追従演算部１６０は、太陽光発電装置ＳＣの出力電圧を監視しつつ、コンバータＤＣ１に対して、太陽光発電装置ＳＣの出力電流を変動させる制御を行う。最大電力点追従演算部１６０は、出力電流を変動させながら、出力電圧と出力電流との積、すなわち太陽光発電装置ＳＣの出力電力を算出する。最大電力点追従演算部１６０は、出力電力が最大になる電圧値と電流値との組み合わせを、最大電力点として判定する。
最大電力点追従演算部１６０は、この最大電力点における電圧値及び電流値を、電力制御部１２０に対して出力する。

【0040】

電力制御部１２０は、太陽光発電装置ＳＣの最大電力点における電圧値に、他の変動電源ＶＰＳからコンバータＤＣを介して出力される電力の電圧値を一致させる制御を行う。具体的には、風力発電装置ＷＧに接続されるコンバータＤＣ２、水力発電装置ＨＧに接続されるコンバータＤＣ３のそれぞれの出力電圧を、太陽光発電装置ＳＣの最大電力点における電圧値に一致させる。
つまり、電力制御部１２０は、複数の変動電源ＶＰＳのうち特定の変動電源ＶＰＳの発電電圧及び発電電流に基づいて、当該特定の変動電源ＶＰＳ以外の変動電源ＶＰＳの発電電圧を制御する。
電力制御部１２０は、太陽光発電出力への追従制御を行うことにより、太陽光発電装置ＳＣの発電効率を最大化することができる。

【0041】

従来の技術によると、風力発電装置ＷＧや水力発電装置ＨＧについても、発電効率を最大化することも考えられる。しかしながら、太陽光発電装置ＳＣに加え、風力発電装置ＷＧや水力発電装置ＨＧについて、それぞれ発電効率を最大化する場合には、互いのコンバータＤＣの出力電圧が一致しない場合がある。ここで、電圧に不均衡が生じることを防ぐため、複数のコンバータＤＣの出力電圧は、一致していることが求められる。つまり、複数の電源の発電効率をそれぞれ最大化するように制御しても、結局いずれかの出力電圧にあわせて制御しなければならず、すべての電源の発電効率を同時に最大化することは困難である。この場合、発電効率を最大化する演算が徒に複雑化してしまうという問題が生じる。

【0042】

電力制御部１２０は、複数の変動電源ＶＰＳのうち、いずれか１つの電源の発電効率を最大化して、他の電源の出力電圧を、このいずれか１つの電源の出力電圧に一致させる。これにより、電力制御部１２０は、発電効率を最大化する演算を複雑化させることなく、いずれか１つの電源の発電効率を最大化することができる。

【0043】

なお、上述において、電力制御部１２０は、太陽光発電装置ＳＣの最大電力点に合わせて、他の電源の出力を制御する場合を一例にして説明したが、これに限られない。電力制御部１２０は、複数の電源のうち、いずれか１つの電源の最大電力点に合わせて、他の電源の出力を制御すればよい。

【0044】

［アラーム出力］
次に、アラーム出力について説明する。
アラーム情報取得部１７０は、非変動電源ＮＶＰＳからアラーム情報を取得する。このアラーム情報とは、例えば、充電残量の低下、燃料残量の低下、機器の故障や劣化などを示す情報である。

【0045】

アラーム判定部１８０は、アラーム情報取得部１７０が取得するアラーム情報に基づいて、アラームの出力を行うか否かを判定する。アラーム判定部１８０は、アラーム情報がアラームを出力する基準を満たせば、アラームを出力すると判定する。例えば、アラーム判定部１８０は、エンジン発電装置ＥＧの燃料残量が所定の基準値以下である場合、アラーム（警報）を出力すると判定する。

【0046】

アラーム出力部１９０は、アラーム判定部１８０がアラームを出力すると判定した場合、アラーム受信装置ＲＡに対してアラームを出力する。つまり、アラーム出力部１９０は、非変動電源ＮＶＰＳの発電状況に基づく警報を出力する。ここで、アラーム受信装置ＲＡは、例えば、小水力発電所ＰＰの監視室などに備えられる。アラーム受信装置ＲＡは、アラームを受信すると、監視盤や監視モニターなどに、アラームを出力する。

【0047】

以上説明したように、制御装置１０は、変動電源ＶＰＳ及び非変動電源ＮＶＰＳから電動機ＭＴＲに供給される電力のうち、水力発電装置ＨＧによって発電された電力を優先させて供給する。上述したように、本実施形態の設備１は、主に、水路ＷＷの付近に設置される。したがって、水源が枯渇しない限り、水のエネルギーは、設備１に対して安定的に供給される。つまり、制御装置１０は、安定的に供給される水のエネルギーによって発電された電力を優先的に電動機ＭＴＲに供給することにより、電動機ＭＴＲを備える設備１を安定的に動作させることができる。

【0048】

また、制御装置１０は、水力発電装置ＨＧの発電量が不足する場合には、他の電源のうち変動電源ＶＰＳからの電力供給を優先する。つまり、制御装置１０は、充電残量や燃料残量による電力供給可能時間の制約がある電源よりも、変動電源ＶＰＳからの電力供給を優先する。このように構成することにより、制御装置１０によれば、充電残量や燃料残量の低下による電力供給停止の頻度を低下させることができる。つまり、制御装置１０によれば、電動機ＭＴＲを備える設備１を安定的に動作させることができる。

【0049】

また、制御装置１０は、アラーム出力部１９０を備える。制御装置１０は、このアラーム出力部１９０により、発電装置の故障や充電残量や燃料残量の低下を、外部に通知する。したがって、制御装置１０によれば、例えば、非変動電源ＮＶＰＳによって電力を供給しなければならなくなった場合に、燃料残量が低下していて発電できない、といった状況の発生を低減することができる。つまり、制御装置１０によれば、電動機ＭＴＲを備える設備１を安定的に動作させることができる。

【0050】

また、電動機ＭＴＲには、トルク特性によっては、始動時などに定常時に比べて大きな負荷が発生する場合がある。この場合、電動機ＭＴＲを始動させるためには、定常時に比べて大きな電力が要求される。一方、電動機ＭＴＲは、いったん始動した後は負荷が低下する。つまり、電動機ＭＴＲの始動電流に合わせて電源を設計すると、電動機ＭＴＲの定常動作時には必要のない無駄に大きな電源を用意しなければならない。

【0051】

制御装置１０は、この電動機ＭＴＲの特性に合わせて、電動機ＭＴＲの負荷変動の速度に対応して電力供給が可能な負荷変動対応電源を備える。このように構成することにより、制御装置１０は、他の電源の電力供給量を低減させることができる。つまり、制御装置１０によれば、装置全体の小型化や低価格化を図ることができる。

【0052】

また、制御装置１０は、負荷変動対応電源への充電電流を制限する電流制限部ＣＬを備える。ここで、負荷変動対応電源は、電動機ＭＴＲの負荷変動に即応できるように設計されるため、単位時間当たりの放電電力量が比較的大きい。このため、負荷変動対応電源は、単位時間当たりの充電電力量も比較的大きい。ここで、負荷変動対応電源の電圧よりも、他の電源が供給する電圧が高ければ、負荷変動対応電源が充電される。この負荷変動対応電源の充電電流が規定値よりも大きい場合には、負荷変動対応電源の劣化や故障をまねくおそれがある。制御装置１０は、電流制限部ＣＬを備えることにより、この充電電流を制限し、負荷変動対応電源の劣化や故障の発生を低減させることができる。

【0053】

なお、電力制御部１２０が行う電力の優先供給制御は、次のように構成されてもよい。例えば、設備１の設置環境によっては、太陽光発電装置ＳＣが設置されていたとしても、この太陽光発電装置ＳＣに対する日照条件が比較的悪い場合がある。このような場合には、電力制御部１２０は、太陽光発電装置ＳＣによって発電された電力を優先させて供給し、水力発電装置ＨＧによって発電された電力を、太陽光発電装置ＳＣの次に優先させて供給するとしてもよい。この場合、電力制御部１２０は、太陽光発電装置ＳＣへの日照がない又は少ない場合には、水力発電装置ＨＧによって発電された電力を他の電力に優先して供給する。すなわち、電力制御部１２０は、実質的に水力発電装置ＨＧによって発電された電力を他の電力に優先して供給する。つまり、電力制御部１２０は、水力発電装置ＨＧによって発電された電力を他の電力に優先して供給すればよく、必ずしも水力発電装置ＨＧによって発電された電力を最優先にして供給しなくてもよい。

【0054】

また、電力制御部１２０は、上述したステップＳ８０が終了した後に、再度、発電状態情報取得部１１０から電源情報ＶＳを取得してもよい。つまり、電力制御部１２０は、ステップＳ８０が終了した後に、ステップＳ２０からステップＳ８０の処理を繰り返してもよい。例えば、水力発電装置ＨＧは、取水口などに落ち葉などが付着し、設計電力量よりも少ない電力しか発電できない状態である場合に、取水口を清掃することにより設計電力量にまで発電量が復帰する場合がある。このような場合において、電力制御部１２０は、電源情報ＶＳを繰り返し取得することにより、電源情報ＶＳを更新する。これにより、電力制御部１２０は、水力発電装置ＨＧなどの発電量が変化した場合に、その変化に追従する制御を行うことができる。

【0055】

以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した各実施形態を適宜組み合わせることができる。

【0056】

なお、上述の各装置は内部にコンピュータを有している。そして、上述した各装置の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。

【0057】

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【符号の説明】

【0058】

１…設備、１０…制御装置、２０…電力供給部、３０…電動機制御装置、１００…電源装置、１１０…発電状態情報取得部、１２０…電力制御部、１３０…指示出力部、１４０…発電電圧取得部、１５０…発電電流取得部、１６０…最大電力点追従演算部、１７０…アラーム情報取得部、１８０…アラーム判定部、１９０…アラーム出力部、ＳＣ…太陽光発電装置、ＷＧ…風力発電装置、ＨＧ…水力発電装置、ＢＴ…二次電池装置、ＦＣ…燃料電池装置、ＥＧ…エンジン発電装置、ＤＣ…コンバータ、ＣＬ…電流制限部、ＤＬＣ…電気二重層キャパシタ、ＭＴＲ…電動機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】