特開 2022-95068 電力供給システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022095068

(43)【公開日】2022-06-28

(54)【発明の名称】電力供給システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/38 20060101AFI20220621BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20220621BHJP

   H01M 8/00 20160101ALI20220621BHJP

   H01M 8/04858 20160101ALI20220621BHJP

   H01M 8/12 20160101ALI20220621BHJP

   H01M 8/04225 20160101ALI20220621BHJP

   H01M 8/04302 20160101ALI20220621BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20220621BHJP

【ＦＩ】

H02J3/38 180

H02J3/32

H02J3/38 150

H02J3/38 170

H01M8/00 Z

H01M8/04858

H01M8/12 101

H01M8/04225

H01M8/04302

H01M8/10 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020208170

(22)【出願日】2020-12-16

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(71)【出願人】

【識別番号】000241902

【氏名又は名称】北海道瓦斯株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】特許業務法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 篤

(72)【発明者】

【氏名】長尾 泰気

(72)【発明者】

【氏名】安田 まちよ

(72)【発明者】

【氏名】神谷 洋

(72)【発明者】

【氏名】白井 直樹

(72)【発明者】

【氏名】亀田 享

(72)【発明者】

【氏名】宮脇 雅史

【テーマコード（参考）】

5G066

5H126

5H127

【Ｆターム（参考）】

5G066HA06

5G066HA11

5G066HA13

5G066HB02

5G066HB06

5G066HB07

5G066HB09

5G066JB03

5H126BB06

5H127AA06

5H127AA07

5H127AB27

5H127AB29

5H127AC01

5H127BB02

5H127DA01

5H127DC42

5H127DC43

5H127DC47

5H127DC89

(57)【要約】

【課題】発電装置を適切に作動させて自立運転時にシステム保護を図る。
【解決手段】電力供給システム１０では、パワーコンディショナ２０は、ＤＣポート２１ａ，２１ｃに接続される太陽電池１２などの電力出力機器に最大電力点追従制御を行う。また、連系運転時には電力系統１と連系して負荷に電力供給する系統連系ライン３６に発電装置４０の発電電力が出力させ、自立運転時にはパワーコンディショナ２０のＤＣポート２１ｃに電力供給する自立出力ライン３７に発電装置４０の発電電力が出力させる。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽電池と、蓄電池と、発電装置と、前記蓄電池が接続される充放電用ポートと前記太陽電池を含む制御対象が接続される複数の制御用ポートとを有し該制御用ポートに接続された前記制御対象を最大電力点追従制御するパワーコンディショナと、を備え、電力系統と連系して負荷に電力供給する連系運転と、該電力系統から独立して電力供給する自立運転とを行う電力供給システムであって、
前記発電装置の発電電力を前記電力系統と連系して負荷に供給する第１電力ラインと、
前記発電装置の発電電力を前記制御用ポートに供給する第２電力ラインと、
前記発電装置が前記第１電力ラインおよび前記第２電力ラインのいずれに発電電力を出力するかを切り替える切替部と、
前記連系運転時には前記発電装置の発電電力が前記第１電力ラインに出力されるように前記切替部を制御し、前記自立運転時には前記発電装置の発電電力が前記第２電力ラインに出力されるように前記切替部を制御する制御部と、
を備える電力供給システム。

【請求項2】

請求項１に記載の電力供給システムであって、
前記制御部は、前記連系運転時には前記発電装置を負荷追従制御または定格出力制御で作動させ、前記自立運転時には前記発電装置を定電圧制御で作動させる
電力供給システム。

【請求項3】

請求項１または２に記載の電力供給システムであって、
前記発電装置は、発電電力を前記電力系統と連系可能な交流電力として出力するものであり、
前記発電装置から前記第２電力ラインに出力された交流電力を直流電力に変換して前記制御用ポートに供給するコンバータを備える
電力供給システム。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電力供給システムであって、
前記自立運転時に前記パワーコンディショナから出力される交流電力の電圧を、前記発電装置の起動に必要な電圧に昇圧して該発電装置に供給可能な昇圧トランスを備え、
前記制御部は、前記発電装置の運転停止中に前記自立運転が開始される場合、前記昇圧トランスから供給される電力により前記発電装置を起動させる
電力供給システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力供給システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光エネルギを直流電力に変換する太陽電池と、直流電力を充放電可能な蓄電池と、燃料電池やガス発電機などの発電装置と、直流電力を電力系統と連系可能な交流電力に変換するパワーコンディショナと、を備える電力供給システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このシステムでは、通常は電力系統との連系運転を行って負荷に電力を供給し、停電などにより電力系統からの電力供給がない場合は電力系統から独立して自立運転を行う。また、連系運転時および自立運転時には、負荷の消費電力に追従する負荷追従制御または定格出力値に基づく定格出力制御のいずれかで発電装置を運転させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－２１２６５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したシステムでは、自立運転時に発電装置を定格出力制御している際に、負荷の消費電力を上回る余剰電力を蓄電池に充電する。しかし、自立運転時は余剰電力を逆潮流させることができず、蓄電池が満充電になったり負荷消費が少なくなった場合には、余剰電力の行き場がなくなり電力供給システムが停止または故障するおそれがある。

【0005】

本発明は、発電装置を適切に作動させて自立運転時にシステム保護を図ることを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本発明の電力供給システムは、
太陽電池と、蓄電池と、発電装置と、前記蓄電池が接続される充放電用ポートと前記太陽電池を含む制御対象が接続される複数の制御用ポートとを有し該制御用ポートに接続された前記制御対象を最大電力点追従制御するパワーコンディショナと、を備え、電力系統と連系して負荷に電力供給する連系運転と、該電力系統から独立して電力供給する自立運転とを行う電力供給システムであって、
前記発電装置の発電電力を前記電力系統と連系して負荷に供給する第１電力ラインと、
前記発電装置の発電電力を前記制御用ポートに供給する第２電力ラインと、
前記発電装置が前記第１電力ラインおよび前記第２電力ラインのいずれに発電電力を出力するかを切り替える切替部と、
前記連系運転時には前記発電装置の発電電力が前記第１電力ラインに出力されるように前記切替部を制御し、前記自立運転時には前記発電装置の発電電力が前記第２電力ラインに出力されるように前記切替部を制御する制御部と、
を備えることを要旨とする。

【0008】

本発明の電力供給システムは、連系運転時には、電力系統と連系して負荷に電力供給する第１電力ラインに発電装置の発電電力が出力されるように切替部を制御し、自立運転時には、パワーコンディショナの制御用ポートに電力供給する第２電力ラインに発電装置の発電電力が出力されるように切替部を制御する。また、パワーコンディショナは、制御用ポートに接続された制御対象を最大電力点追従制御する。これにより、連系運転時には、発電装置の発電電力を負荷に供給して消費させることができ、電力系統の停電などによる自立運転時には、パワーコンディショナにより発電装置を最大電力点追従制御するから過剰な発電電力となるのを防止することができる。このため、自立運転時に負荷消費が少なくなったり蓄電池が満充電状態となっても、余剰電力の行き場がなくなってパワーコンディショナが停止したり故障したりするのを防止することができる。したがって、発電装置を適切に作動させて自立運転時にシステム保護を図ることができる。

【0009】

本発明の電力供給システムにおいて、前記制御部は、前記連系運転時には前記発電装置を負荷追従制御または定格出力制御で作動させ、前記自立運転時には前記発電装置を定電圧制御で作動させるものとしてもよい。こうすれば、連系運転時には、発電装置を負荷消費に応じて発電させたり、定格電力を出力させて余剰電力を売電することができるから、発電電力を有効利用することができる。また、自立運転時に負荷消費が少なくなったり蓄電池が満充電状態となった場合には、発電装置をアイドリング状態として発電を抑えつつ再び電力が必要になった際に速やかに発電することができる。

【0010】

本発明の電力供給システムにおいて、前記発電装置は、発電電力を前記電力系統と連系可能な交流電力として出力するものであり、前記発電装置から前記第２電力ラインに出力された交流電力を直流電力に変換して前記制御用ポートに供給するコンバータを備えるものとしてもよい。こうすれば、連系運転から自立運転になる場合には、発電装置の発電電力の出力先を第１電力ラインから第２電力ラインに切り替えて交流電力をそのまま出力すればよいから、簡易な処理で自立運転時のシステム保護を図ることができる。

【0011】

本発明の電力供給システムにおいて、前記自立運転時に前記パワーコンディショナから出力される交流電力の電圧を、前記発電装置の起動に必要な電圧に昇圧して該発電装置に供給可能な昇圧トランスを備え、前記制御部は、前記発電装置の運転停止中に前記自立運転が開始される場合、前記昇圧トランスから供給される電力により前記発電装置を起動させるものとしてもよい。こうすれば、発電装置の運転停止中に前記自立運転が開始されても、発電装置を適切に作動させて発電することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】電力供給システム１０の構成の概略を示す構成図である。

【図2】発電装置４０の構成の概略を示す構成図である。

【図3】電力供給制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

【図4】自立運転の一例を示すフローチャートである。

【図5】電力供給システム１０の自立運転時の状態を示す説明図である。

【図6】発電装置４０の自立運転時の状態を示す説明図である。

【図7】変形例の電力供給システム１０Ｂの構成の概略を示す構成図である。

【図8】変形例の発電装置４０Ｂの構成の概略を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

次に、本発明を実施するための形態について説明する。図１は、電力供給システム１０の構成の概略を示す構成図である。図２は、発電装置４０の構成の概略を示す構成図である。電力供給システム１０は、単相３線式の電力系統１（ＡＣ１００Ｖ／２００Ｖ）から電力を受電する住宅等に設置され、電力系統１と連系した連系運転と、電力系統１から独立した自立運転とにより、負荷に電力供給が可能なシステムとして構成されている。

【0014】

電力供給システム１０は、図１に示すように、太陽電池１２と、蓄電池１４と、パワーコンディショナ２０と、分電盤３０と、発電装置４０と、操作パネル５０とを備える。また、電力供給システム１０は、発電装置４０から出力された交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ１６や、パワーコンディショナ２０の出力（例えばＡＣ１００Ｖ）を発電装置４０の起動に必要な電圧（例えばＡＣ２００Ｖ）に昇圧する昇圧トランス３３とを備える。なお、電力供給システム１０は、電力系統１に対して逆潮流が許容されており、太陽電池１２や蓄電池１４、発電装置４０などの分散型電源から出力され負荷Ｌ１，Ｌ２で消費された残りの余剰電力を電力系統１に逆潮流させて売電することもできる。

【0015】

太陽電池１２は、太陽光などの光エネルギを受けて直流電力に変換する複数の太陽電池セルを有し、変換した直流電力をパワーコンディショナ２０に出力する。太陽電池１２は、例えば単結晶シリコンや多結晶シリコンなどのシリコン系太陽電池や、ＣＩＳやＣＩＧＳなどの化合物系太陽電池として構成されている。

【0016】

蓄電池１４は、例えばニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池として構成されている。蓄電池１４は、太陽電池１２や発電装置４０で発電されパワーコンディショナ２０を経て供給される直流電力を充電したり、充電した直流電力をパワーコンディショナ２０に放電したりする。

【0017】

パワーコンディショナ２０は、直流電力の電圧を変換する複数（例えば３つ）のＤＣ／ＤＣコンバータ２２ａ～２２ｃと、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２ａ～２２ｃから出力される直流電力を交流電力に変換（ＤＣ／ＡＣ）するインバータ２４と、パワーコンディショナ２０を含むシステム全体を制御する制御部２８とを備える。また、パワーコンディショナ２０は、電力を入出力する複数のポートが設けられており、図１では３つのＤＣポート２１ａ～２１ｃと２つのＡＣポート２１ｄ，２１ｅとを例示する。

【0018】

ＤＣポート２１ａには太陽電池１２が接続され、ＤＣポート２１ｂには蓄電池１４が接続され、ＤＣポート２１ｃにはＡＣ／ＤＣコンバータ１６（後述する自立出力ライン３７）が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２ａは、ＤＣポート２１ａを介して入力した太陽電池１２からの直流電力の電圧を変換してインバータ２４に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２ｂは、ＤＣポート２１ｂを介して入力した蓄電池１４からの直流電力の電圧を変換してインバータ２４に出力したり、インバータ２４からの直流電力の電圧を変換しＤＣポート２１ｂを介して蓄電池１４に出力したりする。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２ｃは、ＤＣポート２１ｃを介して入力したＡＣ／ＤＣコンバータ１６からの直流電力の電圧を変換してインバータ２４に出力する。なお、各コンバータは、汎用のスイッチングＤＣ電源としもよいし、半波整流回路や全波整流回路により構成されてもよい。

【0019】

また、ＡＣポート２１ｄには、系統連系用の電力ラインである系統連系ライン３１が接続され、ＡＣポート２１ｅには、自立出力用の電力ラインである自立出力ライン３２が接続されている。また、パワーコンディショナ２０は、インバータ２４の出力側とＡＣポート２１ｄとを接続する電力ラインに取り付けられた第１連系スイッチ２５と、インバータ２４の出力側とＡＣポート２１ｅとを接続する電力ラインに取り付けられた第１自立スイッチ２６とを備える。

【0020】

制御部２８は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力ポートなどを備え、発電装置４０の後述する制御部４８や、操作パネル５０などと通信可能である。制御部２８は、系統連系ライン３１との連系点よりも電力系統１側に取り付けられる電流センサＣＴ１からの検出電流や図示しない電圧センサからの検出電圧、操作パネル５０からの操作信号などを受信して、電力系統１の停電を検出したり、操作信号に基づいて太陽電池１２や発電装置４０などに各種指示を出力したり、パワーコンディショナ２０の作動を制御する。なお、住宅の居住者等は、操作パネル５０を操作することにより、太陽電池１２や発電装置４０の運転（制御モード）や蓄電池１４への充放電に関する各種設定などが可能となっている。また、制御部２８は、操作パネル５０に表示信号を送信して、太陽電池１２や発電装置４０の運転状態や蓄電池１４の充放電状態などの各種情報を表示する。

【0021】

また、パワーコンディショナ２０は、太陽電池１２が接続されるＤＣポート２１ａと、ＡＣ／ＤＣコンバータ１６が接続されるＤＣポート２１ｃとが太陽電池用の制御を行う制御用ポートとして構成され、蓄電池１４が接続されるＤＣポート２１ｂが充放電用ポートとして構成されている。パワーコンディショナ２０は、太陽電池用の制御として、太陽電池１２からの直流電力即ちＤＣポート２１ａへの入力電力が最大電力点となるように太陽電池１２の動作点を変動させる最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ制御）を行う。また、パワーコンディショナ２０は、ＤＣポート２１ａ，２１ｃに接続された各制御対象（電力出力機器）を、太陽電池１２として最大電力点追従制御を行うように構成されている。即ち、ＤＣポート２１ａ，２１ｃに接続された制御対象は、太陽電池１２であるか否かに拘わらず、最大電力点追従制御で制御されることになる。

【0022】

発電装置４０は、例えば固体酸化物形燃料電池として構成され、燃料ガスと酸化剤ガスとにより発電する複数の燃料電池セルを有する発電部４１と、発電部４１で発電された直流電力を交流電力に変換するインバータ４２と、装置全体を制御する制御部４８とを備える。また、発電装置４０は、インバータ４２から電力の出力有無を切り替える切替スイッチ４４と、系統連系用の電力ラインである系統連系ライン３６と切替スイッチ４４との間に取り付けられた第２連系スイッチ４５と、自立出力用の電力ラインである自立出力ライン３７と切替スイッチ４４との間に取り付けられた第２自立スイッチ４６とを備える。系統連系ライン３６は、後述するトランス用切替スイッチ３４を介して電力系統１（分電盤３０）側に発電装置４０の発電電力を供給するためのラインである。また、自立出力ライン３７は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１６を経てパワーコンディショナ２０のＤＣポート２１ｃに発電電力を供給するためのラインである。

【0023】

制御部４８は、図示しないＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力ポートなどを備え、パワーコンディショナ２０の制御部２８と通信可能である。制御部４８は、連系点よりも分電盤３０側に取り付けられる電流センサＣＴ２からの検出電流や制御部２８からの運転指示などを受信して、発電部４１の起動や運転、インバータ４２の駆動を制御したり、切替スイッチ４４や第２連系スイッチ４５，第２自立スイッチ４６を切り替えたりする。なお、発電装置４０は、固体高分子形など他の種類の燃料電池であってもよい。また、発電装置４０は、燃料電池に限られず、原動機（ガスエンジンなど）からの動力により発電するものなど他の種類の発電装置であってもよい。なお、電流センサＣＴ２が、電流センサＣＴ１と同様に、連系点よりも電力系統１側に取り付けられていてもよい。

【0024】

電力供給システム１０は、その他に、トランス用切替スイッチ３４と、負荷用切替スイッチ３５とを備える。トランス用切替スイッチ３４は、昇圧トランス３３をバイパスして系統連系ライン３６を電力系統１側（分電盤３０側）と接続するか、系統連系ライン３６を昇圧トランス３３側と接続するかを切り替える。負荷用切替スイッチ３５は、負荷Ｌ２を、電力系統１側と接続するか、パワーコンディショナ２０の自立出力ライン３２側と接続するかを切り替える。なお、これらの切替スイッチは、手動で切り替えられてもよいし、マグネットスイッチなどにより自動で切り替わってもよい。

【0025】

なお、電力供給システム１０は、パワーコンディショナ２０の自立出力ライン３２と負荷Ｌ１とを接続してないため自立運転時に負荷Ｌ１に電力を供給しないものとなり、負荷用切替スイッチ３５の切り替えにより自立出力ライン３２と負荷Ｌ２とを接続するため自立運転時に負荷Ｌ２に電力を供給可能である。このため、負荷Ｌ２は、電力系統１の停電時における作動の必要性が負荷Ｌ１よりも高い電気機器などとすることができる。

【0026】

次に、こうして構成された電力供給システム１０の動作について説明する。図３は、電力供給制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。パワーコンディショナ２０の制御部２８は、電力系統１の停電を検出していない通常時には（Ｓ１００でＮＯ）、電力供給システム１０が電力系統１と連系して電力供給する連系運転を行う（Ｓ１１０）。連系運転は、図１，図２に示す回路状態、即ち第１連系スイッチ２５と第２連系スイッチ４５と切替スイッチ４４とをオンとすると共に第１自立スイッチ２６と第２自立スイッチ４６とをオフとし、負荷用切替スイッチ３５とトランス用切替スイッチ３４とをいずれも電力系統１側に切り替えた状態で行われる。また、連系運転では、発電装置４０の制御部４８は、電流センサＣＴ２からの検出電流などに基づいて、負荷Ｌ１，Ｌ２の消費電力の変動に発電量を追従させる負荷追従制御で発電装置４０を運転させる。あるいは、連系運転では、発電装置４０を定格出力（最大出力）で発電させる定格出力制御で発電装置４０を運転させ、余剰電力を逆潮流させて売電してもよい。

【0027】

一方、制御部２８は、電力系統１の停電を検出すると（Ｓ１００でＹＥＳ）、電力供給システム１０を電力系統１と切り離して電力供給する自立運転を行う（Ｓ１２０）。図４は、自立運転の一例を示すフローチャートである。自立運転では、制御部２８は、まず、第１連系スイッチ２５をオフとすると共に第１自立スイッチ２６をオンとし、負荷用切替スイッチ３５を自立出力ライン３２側に切り替える（Ｓ２００）。これにより、電力供給システム１０が図５に示す状態となる。なお、上述したように、負荷用切替スイッチ３５は手動で切り替えられてもよいし、停電発生直後に自動で切り替わってもよい。

【0028】

次に、制御部２８は、発電装置４０が運転中であるか否かを判定し（Ｓ２１０）、運転中であると判定すると、発電装置４０の制御部４８に第２連系スイッチ４５をオフとすると共に第２自立スイッチ４６をオンとするように指示を出力して（Ｓ２２０）、Ｓ２７０に進む。これにより、発電装置４０が図６に示す状態となる。このため、発電装置４０の発電電力が自立出力ライン３７に出力される。なお、制御部２８が、第２連系スイッチ４５や第２自立スイッチ４６をオンオフしてもよい。

【0029】

一方、制御部２８は、Ｓ２１０で発電装置４０が運転中でなく運転停止中であると判定すると、トランス用切替スイッチ３４を昇圧トランス３３側に切り替える（Ｓ２３０）。なお、上述したように、トランス用切替スイッチ３４は手動で切り替えられてもよいし、自動で切り替わってもよい。また、既に第１自立スイッチ２６がオンされてパワーコンディショナ２０の自立出力ライン３２に交流電力が供給されているから、その交流電力の電圧を昇圧トランス３３が昇圧して発電装置４０に供給することができる。このため、制御部２８は、昇圧トランス３３で昇圧された交流電力を電源として発電装置４０を起動させ（Ｓ２４０）、発電装置４０の起動が完了するのを待つ（Ｓ２５０）。

【0030】

制御部２８は、起動が完了したと判定すると、発電装置４０の制御部４８に第２連系スイッチ４５をオフとすると共に第２自立スイッチ４６をオンとするように指示を出力し、トランス用切替スイッチ３４を電力系統１側に切り替えて（Ｓ２６０）、Ｓ２７０に進む。これにより、電力供給システム１０が図５に示す状態となり、発電装置４０が図６に示す状態となる。

【0031】

自立運転時には、制御部２８は、制御部４８に定電圧制御（例えばＡＣ１００Ｖ）で発電装置４０を運転させながら（Ｓ２７０）、復電を検知するのを待つ（Ｓ２８０）。発電装置４０から自立出力ライン３７に出力された交流電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１６により直流電力に変換されてパワーコンディショナ２０のＤＣポート２１ｃに入力される。パワーコンディショナ２０は、負荷Ｌ２の消費電力の変動に応じて、入力された電力を太陽電池１２からの電力と同様に変換して自立出力ライン３２から負荷Ｌ２へ供給し、その余剰分を蓄電池１４へ充電する。また、上述したように、パワーコンディショナ２０は、ＤＣポート２１ｃに入力された電力が最大電力となるように最大電力点追従制御を行う。このため、例えばパワーコンディショナ２０が電流を掃引し、ＡＣ／ＤＣコンバータ１６の最大電流を超えると入力電圧が低下し始めて電力が小さくなるが、最大電力点に追従させるため掃引する電流が小さくなるように調整される。最大電力点追従制御では、このような処理を繰り返すから、ＡＣ／ＤＣコンバータ１６が過負荷となるのを防止しつつＤＣポート２１ｃに安定的に電力を入力させることができる。このため、電力供給システム１０（パワーコンディショナ２０）を適切に保護することができる。

【0032】

そして、制御部２８は、Ｓ２８０で復電を検知すると、自立運転を終了して連系運転に移行するため、第１自立スイッチ２６と第２自立スイッチ４６とをオフとすると共に第１連系スイッチ２５と第２連系スイッチ４５とをオンとし、負荷用切替スイッチ３５を電力系統１側に切り替えて（Ｓ２９０）、自立運転を終了する。これにより、電力供給システム１０が図１に示す状態となり、発電装置４０が図２に示す状態となる。即ち、上述した連系運転時の状態となるから、発電装置４０は系統連系ライン３６を介して負荷Ｌ１，Ｌ２に発電電力を供給可能となる。

【0033】

以上説明した電力供給システム１０は、連系運転時には、発電装置４０の発電電力を系統連系ライン３６に出力して負荷に供給して消費させることができる。また、電力系統１の停電などによる自立運転時には、発電装置４０の発電電力を自立出力ライン３７に出力してパワーコンディショナ２０のＤＣポート２１ｃに入力して太陽電池１２からの電力と同様に最大電力点追従制御するから、入力電力が過剰な電力となるのを抑制することができる。このため、自立運転時に負荷消費が少なくなったり蓄電池１４が満充電状態となっても、パワーコンディショナ２０が停止したり故障したりするのを防止してシステム保護を図ることができる。また、例えば夜間や雨天時など太陽電池１２から電力が十分に出力されない場合でも、発電装置４０の発電電力を自立出力ライン３２から負荷Ｌ２に供給して、余剰電力を蓄電池１４に充電することができるから、発電装置４０の発電電力を有効利用することができる。

【0034】

また、連系運転時には発電装置４０を負荷追従制御または定格出力制御するから、発電電力をより有効に利用することができる。自立運転時には発電装置４０を定電圧制御するから、負荷消費が少なくなったり蓄電池１４が満充電状態となったりして発電出力が必要ない場合に、発電装置４０をアイドリング状態として発電を抑えることができる。また、発電装置４０を運転停止すると再起動に時間がかかるが、アイドリング状態とすることで、電力が必要となった場合に速やかに発電電力を供給することができる。

【0035】

また、自立出力ライン３７に出力された交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ１６を備えるから、連系運転から自立運転になった場合に、発電装置４０の発電電力の出力先を自立出力ライン３７に切り替えて交流電力をそのまま出力すればよいから、簡易な処理で自立運転時のシステム保護を図ることができる。

【0036】

また、パワーコンディショナ２０から自立出力ライン３２に出力された直流電圧を昇圧トランス３３で昇圧して発電装置４０に供給可能であるから、発電装置４０の運転停止中に自立運転が開始される場合でも、発電装置４０を起動させて発電電力を適切に出力することができる。

【0037】

上述した実施形態では、自立出力ライン３７の交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ１６を備えたが、これに限られず、ＡＣ／ＤＣコンバータ１６を備えなくてもよい。例えば、発電装置４０が自立出力を直流電力で出力するように構成しておき、ＤＣポート２１ｃへの入力の必要に応じて電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータを自立出力ライン３７に備えてもよい。あるいは、そのＤＣ／ＤＣコンバータの機能を発電装置４０が備えるものとし、自立出力ライン３７に出力された直流電力をそのままＤＣポート２１ｃへ入力してもよい。

【0038】

実施形態では、昇圧トランス３３とトランス用切替スイッチ３４とを備えたが、これに限られず、昇圧トランス３３とトランス用切替スイッチ３４とを備えなくてもよい。

【0039】

実施形態では、連系運転時に発電装置４０を負荷追従制御または定格出力制御し、自立運転時に定電圧制御したが、これに限られず、連系運転時または自立運転時のいずれか一方または両方において、実施形態とは異なる制御としてもよいし、自立運転中の電力消費の状況などに基づいて制御を適宜切り替えてもよい。

【0040】

実施形態では、第２連系スイッチ４５と第２自立スイッチ４６とが発電装置４０内に設けられるものとしたが、これに限られず、発電装置４０外に設けられてもよく、制御部２８が第２連系スイッチ４５と第２自立スイッチ４６とを切り替えてもよい。また、２つのスイッチで構成するものに限られず、発電装置４０が系統連系ライン３６および自立出力ライン３７のいずれに発電電力を出力するかを切り替え可能な構成であればよい。

【0041】

実施形態では、パワーコンディショナ２０の制御部２８と発電装置４０の制御部４８とが通信する構成としたが、これに限られず、通信しない構成としてもよい。この変形例の構成について説明する。図７は、変形例の電力供給システム１０Ｂの構成の概略を示す構成図であり、図８は、変形例の発電装置４０Ｂの構成の概略を示す構成図である。変形例の電力供給システム１０Ｂでは、図示するように、制御部２８と制御部４８とが通信線（図１の点線参照）で接続されておらず、発電装置４０Ｂ（制御部４８）には、発電装置用のリモコン５５からの操作信号が入力される。リモコン５５は、通常時の起動ボタン（連係出力用）と、停電時の起動ボタン（自立出力用）とを備える。なお、リモコン５５は、少なくともそれらのボタンを備えればよく、リモコン５０と同様の構成でもよい。また、リモコン５５は、電源線が負荷Ｌ２の系統に接続されており、停電中でもパワーコンディショナ２０の自立出力によって動作可能となっている。変形例の発電装置４０Ｂは、電流センサＣＴ２からの検出電流や系統の電圧に基づいて制御部４８が停電や復電を検知して、第２連系スイッチ４５と第２自立スイッチ４６を切り替えることで、実施形態と同様に動作する。

【0042】

実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、太陽電池１２が「太陽電池」に相当し、蓄電池１４が「蓄電池」に相当し、発電装置４０が「発電装置」に相当し、パワーコンディショナ２０が「パワーコンディショナ」に相当し、ＤＣポート２１ｂが「充放電用ポート」に相当し、ＤＣポート２１ａ，２１ｃが「制御用ポート」に相当し、系統連系ライン３６が「第１電力ライン」に相当し、自立出力ライン３７が「第２電力ライン」に相当し、第２連系スイッチ４５と第２自立スイッチ４６とが「切替部」に相当し、制御部２８と制御部４８とが「制御部」に相当する。ＡＣ／ＤＣコンバータ１６が「コンバータ」に相当する。昇圧トランス３３が「昇圧トランス」に相当する。

【0043】

なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行われるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

【0044】

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

【産業上の利用可能性】

【0045】

本発明は、電力供給システムの製造産業などに利用可能である。

【符号の説明】

【0046】

１ 電力系統、１０，１０Ｂ 電力供給システム、１２ 太陽電池、１４ 蓄電池、１６ ＡＣ／ＤＣコンバータ、２０ パワーコンディショナ、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ ＤＣポート、２１ｄ，２１ｅ ＡＣポート、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ ＤＣ／ＤＣコンバータ、２４ インバータ、２５ 第１連系スイッチ、２６ 第１自立スイッチ、２８ 制御部、３０ 分電盤、３１，３６ 系統連系ライン、３２，３７ 自立出力ライン、３３ 昇圧トランス、３４ トランス用切替スイッチ、３５ 負荷用切替スイッチ、４０，４０Ｂ 発電装置、４１ 発電部、４２ インバータ、４４ 切替スイッチ、４５ 第２連系スイッチ、４６ 第２自立スイッチ、４８ 制御部、５０，５５ リモコン、ＣＴ１，ＣＴ２ 電流センサ、Ｌ１，Ｌ２ 負荷。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】