特開 2023-83930 電力供給システム、制御方法および制御装置

(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】P2023083930

(43)【公開日】2023-06-16

(54)【発明の名称】電力供給システム、制御方法および制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/38 20060101AFI20230609BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20230609BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20230609BHJP

【ＦＩ】

H02J3/38 130

H02J7/35 K

H02J3/32

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021197942

(22)【出願日】2021-12-06

(71)【出願人】

【識別番号】000003942

【氏名又は名称】日新電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】牧 尚子

(72)【発明者】

【氏名】黒田 和宏

【テーマコード（参考）】

5G066

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G066HB06

5G066HB09

5G066JA05

5G066JB03

5G503AA01

5G503AA06

5G503BA01

5G503BB01

5G503EA05

5G503FA06

5G503GA15

5G503GB03

5G503GB06

(57)【要約】

【課題】出力を抑制することなく太陽電池を活用可能な電力供給システムを実現する。
【解決手段】電力供給システム（１）は、直流負荷（１１０）に電力を供給する直流給配電系統（１０）と、交流負荷（１２０）に電力を供給する交流給配電系統（２０）と、電力変換装置（４０）とを備え、電力変換装置は、直流給配電系統が備える太陽電池（１１）、および交流負荷に接続され、太陽電池が発電した直流電力を交流電力に変換する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

商用電源と連系可能であり、直流負荷および交流負荷に電力を供給可能な電力供給システムであって、
前記直流負荷に電力を供給する直流給配電系統と、前記交流負荷に電力を供給する交流給配電系統と、電力変換装置とを備え、
前記直流給配電系統は、
前記商用電源が接続されるＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）－ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）コンバータと、
太陽電池と、
前記太陽電池が接続される第１のＤＣ－ＤＣコンバータと、
蓄電池と、
前記蓄電池が接続される第２のＤＣ－ＤＣコンバータと、
前記ＡＣ－ＤＣコンバータ、前記第１のＤＣ－ＤＣコンバータ、および前記第２のＤＣ－ＤＣコンバータを前記直流負荷に接続する直流母線と、を備え、
前記交流給配電系統は、前記商用電源を前記交流負荷に接続する交流母線を備え、
前記電力変換装置は、前記太陽電池および前記交流負荷に接続され、前記太陽電池が発電した直流電力を交流電力に変換する電力供給システム。

【請求項2】

前記蓄電池の充電率が所定の充電上限閾値よりも大きく、かつ、前記太陽電池による発電量が前記直流負荷における消費電力よりも大きい場合、前記太陽電池が発電した電力を、前記電力変換装置および前記交流母線を介して前記交流負荷に供給する請求項１に記載の電力供給システム。

【請求項3】

前記蓄電池の充電率が前記充電上限閾値よりも大きく、かつ、前記太陽電池による発電量が前記直流負荷における消費電力よりも大きい場合、前記太陽電池が発電した電力の、前記直流負荷への供給を停止する請求項２に記載の電力供給システム。

【請求項4】

前記蓄電池の充電率が前記充電上限閾値以下であるか、または、前記太陽電池による発電量が前記直流負荷における消費電力以下である場合、前記太陽電池が発電した電力を前記直流母線に供給する請求項２または３に記載の電力供給システム。

【請求項5】

前記電力供給システムが前記商用電源と連系している場合における前記充電上限閾値と、前記電力供給システムが前記商用電源から解列している場合における前記充電上限閾値とは、互いに異なる請求項２から４のいずれか１項に記載の電力供給システム。

【請求項6】

前記電力供給システムが前記商用電源と連系している場合における前記充電上限閾値は、前記電力供給システムが前記商用電源から解列している場合における前記充電上限閾値よりも小さい請求項５に記載の電力供給システム。

【請求項7】

請求項１に記載の電力供給システムを制御する制御方法であって、
前記蓄電池の充電率が所定の充電上限閾値よりも大きいか否かを判定する充電率判定ステップと、
前記太陽電池による発電量が前記直流負荷における消費電力よりも大きいか否かを判定する発電量判定ステップと、
前記充電率判定ステップにおいて前記蓄電池の充電率が前記充電上限閾値以上であると判定され、かつ、前記発電量判定ステップにおいて前記太陽電池による発電量が前記直流負荷における消費電力よりも大きいと判定された場合に、前記太陽電池が発電した電力を、前記電力変換装置および前記交流母線を介して前記交流負荷に供給する交流負荷給電ステップと、を含む制御方法。

【請求項8】

請求項１に記載の電力供給システムを制御する制御装置であって、
前記蓄電池の充電率が所定の充電上限閾値よりも大きいか否かを判定する充電率判定部と、
前記太陽電池による発電量が前記直流負荷における消費電力よりも大きいか否かを判定する発電量判定部と、
前記蓄電池の充電率が前記充電上限閾値よりも大きいと前記充電率判定部が判定し、かつ、前記太陽電池による発電量が前記直流負荷における消費電力よりも大きいと前記発電量判定部が判定した場合に、前記太陽電池が発電した電力を、前記電力変換装置および前記交流母線を介して前記交流負荷に供給する交流負荷給電制御部と、を備える制御装置。

【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、並びに当該電力供給システムを制御するための制御方法および制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年の再生可能エネルギーの利用拡大により、直流電力を直流負荷に供給して効率的な運用を目指した直流配電システムが普及すると考えられている。このような直流配電システムの一例が、特許文献１に開示されている。当該直流配電システムにおいては、太陽光発電装置（太陽電池）の発電量が負荷装置の消費電力よりも多い場合、余った発電電力を蓄電池に充電し、さらに発電電力が余った場合には交流系統に供給して売電を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５５８４７６３号

【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に開示されている直流配電システムにおいては、予め売電についての契約を行っていない場合、かつ太陽電池における発電電力を蓄電池に充電してもさらに発電電力が余る場合には、太陽電池の出力を抑制することとなる。その場合、太陽電池の発電効率が低下するという問題がある。

【0005】

本発明の一態様は、出力を抑制することなく太陽電池を活用可能な電力供給システムなどを実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電力供給システムは、商用電源と連系可能であり、直流負荷および交流負荷に電力を供給可能な電力供給システムであって、前記直流負荷に電力を供給する直流給配電系統と、前記交流負荷に電力を供給する交流給配電系統と、電力変換装置とを備え、前記直流給配電系統は、前記商用電源が接続されるＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）－ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）コンバータと、太陽電池と、前記太陽電池が接続される第１のＤＣ－ＤＣコンバータと、蓄電池と、前記蓄電池が接続される第２のＤＣ－ＤＣコンバータと、前記ＡＣ－ＤＣコンバータ、前記第１のＤＣ－ＤＣコンバータ、および前記第２のＤＣ－ＤＣコンバータを前記直流負荷に接続する直流母線と、を備え、前記交流給配電系統は、前記商用電源を前記交流負荷に接続する交流母線を備え、前記電力変換装置は、前記太陽電池および前記交流負荷に接続され、前記太陽電池が発電した直流電力を交流電力に変換する。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一態様によれば、出力を抑制することなく太陽電池を活用可能な電力供給システムなどを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係る電力供給システムの要部の構成を示す図である。

【図2】連系モードにおける、制御装置による電力供給システムの制御方法の一例を示すフローチャートである。

【図3】図２における「連系かつＳＯＣ＞２５％時の処理」を示すフローチャートである。

【図4】図３における「連系かつＳＯＣ＞７５％時の処理」を示すフローチャートである。

【図5】解列モードにおける、制御装置による電力供給システムの制御方法の一例を示すフローチャートである。

【図6】図５における「解列かつＳＯＣ≠０％時の処理」を示すフローチャートである。

【図7】図６における「解列かつＳＯＣ＞９０％時の処理」を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。

【0010】

（電力供給システム１の構成）
図１は、本実施形態に係る電力供給システム１の要部の構成を示す図である。電力供給システム１は、商用電源１００と連系可能である。電力供給システム１は、直流負荷１１０および交流負荷１２０に電力を供給可能である。図１に示すように、電力供給システム１は、直流給配電系統１０、交流給配電系統２０、および電力変換装置４０を備える。直流給配電系統１０は、遮断器３１を介して商用電源１００に接続され、直流負荷１１０に電力を供給する。交流給配電系統２０は、遮断器３２を介して商用電源１００に接続され、交流負荷１２０に電力を供給する。遮断器３１，３２は、電力供給システム１を自立運転させる場合に、電力供給システム１を商用電源１００から解列させる。

【0011】

直流給配電系統１０は、太陽電池１１、第１のＤＣ－ＤＣコンバータ１１ａ、蓄電池１２、第２のＤＣ－ＤＣコンバータ１２ａ、ＡＣ－ＤＣコンバータ１４、直流母線１５、および直流遮断器１１ｂ，１２ｂを備える。

【0012】

直流母線１５は、ＡＣ－ＤＣコンバータ１４、第１のＤＣ－ＤＣコンバータ１１ａ、および第２のＤＣ－ＤＣコンバータ１２ａを直流負荷１１０に接続する。直流母線１５は、太陽電池１１、蓄電池１２、および／または商用電源１００から直流負荷１１０に電力を供給する電力線として機能する。簡単のため、図１においては直流負荷１１０として単一の負荷が示されている。しかし、直流負荷１１０は、２以上の負荷を含んでいてもよい。また、直流母線１５は、太陽電池１１および／または商用電源１００から蓄電池１２に電力を供給する電力線としても機能する。

【0013】

太陽電池１１は、受光した光量に応じた直流電力を発生させる。太陽電池１１は、第１のＤＣ－ＤＣコンバータ１１ａおよび直流遮断器１１ｂを介して直流母線１５に接続される。ＤＣ－ＤＣコンバータ１１ａは、太陽電池１１から直流負荷１１０に供給される電力を、直流負荷１１０の定格に応じた電圧に変換する。ＤＣ－ＤＣコンバータ１１ａは、単方向コンバータである。直流遮断器１１ｂは、太陽電池１１から直流負荷１１０への電力の供給を必要に応じて遮断する。直流遮断器１１ｂは、例えば半導体スイッチである。

【0014】

蓄電池１２は、電力を内部にエネルギーとして保持し、保持したエネルギーを必要に応じて直流により直流母線１５へ供給する。蓄電池１２は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１２ａおよび直流遮断器１２ｂを介して直流母線１５に接続される。ＤＣ－ＤＣコンバータ１２ａは、蓄電池１２から直流負荷１１０に供給される電力を、直流負荷１１０の定格に応じた電圧に変換する。ＤＣ－ＤＣコンバータ１２ａは、双方向コンバータである。直流遮断器１２ｂは、蓄電池１２から直流負荷１１０への電力の供給を必要に応じて遮断する。直流遮断器１２ｂは、例えば半導体スイッチである。

【0015】

ＡＣ－ＤＣコンバータ１４は、商用電源１００から供給される交流電力を、直流負荷１１０の定格に応じた電圧の直流電力に変換する。電力供給システム１においては、ＡＣ－ＤＣコンバータ１４は、商用電源１００から直流負荷１１０へ向かう方向の電力のみ変換する。電力供給システム１は、直流負荷１１０から商用電源１００へ流れる電流を遮断するためのダイオード（不図示）を備える。すなわち、電力供給システム１と商用電源１００との連系は、電力供給システム１が商用電源１００から電力の供給を受けるだけの、いわゆる片方向連系である。したがって、電力供給システム１においては、ＡＣ－ＤＣコンバータ１４を介しての、太陽電池１１または蓄電池１２から交流負荷１２０への電力の供給は行われない。

【0016】

また、電力供給システム１は、第３のＤＣ－ＤＣコンバータ１３ａおよび直流遮断器１３ｂを介して、移動式蓄電池１３を直流母線１５に接続可能であるように構成されている。移動式蓄電池１３は、電力を内部にエネルギーとして保持し、保持したエネルギーを必要に応じて直流により直流母線１５へ供給する。第３のＤＣ－ＤＣコンバータ１３ａは、移動式蓄電池１３から直流負荷１１０に供給される電力を、直流負荷１１０の定格に応じた電圧に変換する。第３のＤＣ－ＤＣコンバータ１３ａは、双方向コンバータである。直流遮断器１３ｂは、蓄電池１２から直流負荷１１０への電力の供給を必要に応じて遮断する。直流遮断器１３ｂは、例えば半導体スイッチである。

【0017】

電力供給システム１においては、蓄電池１２から直流負荷１１０へ電力を供給する場合に、移動式蓄電池１３からも直流負荷１１０へ電力を供給してよい。また、電力供給システム１においては、蓄電池１２が充電される場合に、移動式蓄電池１３も併せて充電されてよい。移動式蓄電池１３は、例えば電気自動車に搭載されている蓄電池である。このため、移動式蓄電池１３、第３のＤＣ－ＤＣコンバータ１３ａおよび直流遮断器１３ｂを電力供給システム１の構成要素として捉える必要はない。

【0018】

電力変換装置４０は、太陽電池１１および交流負荷１２０に接続される。電力変換装置４０は、太陽電池１１が発電した直流電力を交流電力に変換する。太陽電池１１は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１１ａおよび電力変換装置４０のいずれに電力を供給するかを切替可能である。ただし、太陽電池１１は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１１ａおよび電力変換装置４０の両方に、同時には電力を供給しない。

【0019】

交流給配電系統２０は、交流母線２１と、交流遮断器２２とを備える。交流母線２１は、商用電源１００および電力変換装置４０と、交流負荷１２０とを接続する。電力供給システム１においては、商用電源１００および／または電力変換装置４０から交流負荷１２０へ電力が供給される。交流遮断器２２は、交流母線２１の、電力変換装置４０と交流負荷１２０との間に設けられ、必要に応じて電力変換装置４０と交流負荷１２０との間を遮断する。交流遮断器２２は、例えば半導体スイッチと機械式スイッチとを組み合わせた、所謂ハイブリッドスイッチ等の交流遮断器である。

【0020】

交流負荷１２０における消費電力は、太陽電池１１の容量よりも大きいものとする。すなわち、太陽電池１１が発電した電力を、電力変換装置４０を介して交流負荷１２０に供給する場合には、余剰電力が生じることはないものとする。

【0021】

（制御装置５０の構成）
制御装置５０は、電力供給システム１の動作を制御する。制御装置５０は、電力供給システム１の制御に必要な情報を記憶する記憶装置６０と通信可能に接続されている。制御装置５０は、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ、充電率）判定部５１（充電率判定部）、充電制御部５２、発電量判定部５３、および給電制御部５４（交流負荷給電制御部）を備える。

【0022】

制御装置５０は、連系モードおよび解列モードの２種類の動作モードを備える。連系モードは、電力供給システム１が商用電源１００と連系している場合における動作モードである。解列モードは、電力供給システム１が商用電源１００から解列している場合における動作モードである。

【0023】

制御装置５０は、例えば動作モードを切り替えるための、ユーザによる操作を受け付けるスイッチと接続されていてもよい。また、制御装置５０は、遮断器３１，３２の状態と連動して動作モードを切り替えることが可能であってもよい。

【0024】

ＳＯＣ判定部５１は、蓄電池１２におけるＳＯＣについて判定する。ＳＯＣ判定部５１は、移動式蓄電池１３におけるＳＯＣについては判定しない。以下の説明では、蓄電池１２におけるＳＯＣについて、単にＳＯＣと称する。

【0025】

ＳＯＣ判定部５１は、連系モードでは、ＳＯＣが所定の要充電閾値以下であるか否かを判定する。要充電閾値は、商用電源１００からの電力により蓄電池１２を充電するＳＯＣの上限値である。電力供給システム１が商用電源１００と連系している状態は、電力供給システム１にとって通常の状態であると言える。この状態では、蓄電池１２は、長寿命化のために、ＳＯＣが要充電閾値よりも大きい状態を維持するように充電される。換言すれば、ＳＯＣが要充電閾値よりも大きい場合には、蓄電池１２は商用電源１００からの電力によっては充電されない。要充電閾値は、例えば１０％であってよいがこれに限られず、蓄電池１２の製造者等に応じて適宜設定されてよい。

【0026】

また、ＳＯＣ判定部５１は、ＳＯＣが所定の給電停止閾値以下であるか否かを判定する。給電停止閾値は、蓄電池１２から直流負荷１１０へ電力の供給を停止するＳＯＣの上限値である。換言すれば、ＳＯＣが給電停止閾値よりも大きい場合には、後述する太陽電池１１による発電量に応じて蓄電池１２から直流負荷１１０へ電力の供給を行う場合がある。連系モードにおける給電停止閾値は、要充電閾値よりも大きいことが好ましく、例えば２５％である。また、解列モードにおける給電停止閾値は、要充電閾値よりも小さいことが好ましく、例えば０％である。ただし、それぞれの動作モードにおける給電停止閾値はこれに限られず、蓄電池１２の製造者等に応じて適宜設定されてよい。

【0027】

上述したように、要充電閾値は、蓄電池１２の長寿命化のために維持することが好ましいＳＯＣの下限値である。しかし、ＳＯＣが要充電閾値よりも大きい場合に蓄電池１２からの電力の供給を可能とした場合、太陽電池１１による発電量によっては、ＳＯＣが要充電閾値の近傍である状態で、蓄電池１２の充電と放電とが繰り返されることとなる。蓄電池１２をこのように動作させると、蓄電池１２の寿命が短くなる。このため、連系モードでは、ＳＯＣが要充電閾値よりも大きい場合であっても、給電停止閾値以下であれば蓄電池１２から直流負荷１１０へ電力の供給を停止する。これにより、ＳＯＣが要充電閾値よりも大きい状態を安定して維持することができる。

【0028】

一方、電力供給システム１が商用電源１００と解列している状態（自立運転時）は、電力供給システム１にとって非常の状態であると言える。このため、解列モードでは、上述した蓄電池１２の長寿命化を考慮せず、ＳＯＣが要充電閾値以下になっても必要に応じて蓄電池１２から直流負荷１１０へ電力が供給されてよい。

【0029】

連系モードにおける給電停止閾値が上記のとおり設定される場合、制御装置５０が連系モードで動作している間は、ＳＯＣが要充電閾値以下になることはない。ただし、例えば制御装置５０が一時的に解列モードで動作し、ＳＯＣが要充電閾値以下になるまで蓄電池１２から直流負荷１１０へ電力が供給された後に制御装置５０が連系モードに移行した場合には、連系モードでＳＯＣが要充電閾値以下になる。

【0030】

また、ＳＯＣ判定部５１は、ＳＯＣが所定の充電上限閾値以下であるか否かを判定する。充電上限閾値は、太陽電池１１による発電量が直流負荷１１０における消費電力よりも大きい場合に、太陽電池が発電した電力を直流負荷１１０に供給し、余剰電力を蓄電池１２に充電するＳＯＣの上限値である。換言すれば、ＳＯＣが充電上限閾値よりも大きい場合には、太陽電池１１が発電した電力は蓄電池１２に充電されない。

【0031】

連系モードにおける充電上限閾値と、解列モードにおける充電上限閾値とは、互いに異なっていてよい。具体的には、連系モードにおける充電上限閾値は、解列モードにおける充電上限閾値よりも小さいことが好ましい。より具体的には、連系モードにおける充電上限閾値は、例えば７５％である。また、解列モードにおける充電上限閾値は、例えば９０％である。ただし、それぞれの動作モードにおける充電上限閾値はこれらに限られず、蓄電池１２の製造者等に応じて適宜設定されてよい。

【0032】

直流負荷１１０への電力の供給を安定させる観点からは、気象条件などにより太陽電池１１による発電量が減少する可能性に備えて、より多くの電力を蓄電池１２から直流負荷１１０に供給できるよう、ＳＯＣを高くしておくことが好ましい。一方で、蓄電池を長寿命化する観点からは、ＳＯＣを過大にしないことが好ましい。充電上限閾値が上述したような値をとることで、電力供給システム１にとって通常の状態における動作モードである連系モードにおいては、比較的低いＳＯＣで蓄電池１２が充電されなくなる。したがって、ＳＯＣが過大にならず、蓄電池１２を長寿命化できる。また、電力供給システム１にとって非常の状態における動作モードである解列モードにおいては、連系モードと比較して高いＳＯＣまで蓄電池１２に電力が保持される。したがって、気象条件などにより太陽電池１１による発電量が減少する可能性に備えて、ＳＯＣを高くしておくことができる。

【0033】

発電量判定部５３は、太陽電池１１による発電量が直流負荷１１０における消費電力よりも大きいか否かを判定する。例えば、直流負荷１１０は、自身の消費電力を示す情報を記録した記録媒体を備える。この場合、発電量判定部５３は、当該記録媒体から情報を読み取るリーダ（不図示）と接続されている。発電量判定部５３は、当該リーダにより読み取った情報が示す直流負荷１１０の消費電力を、太陽電池１１による発電量と比較する。

【0034】

充電制御部５２は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１１ａ、直流遮断器１１ｂ、ＤＣ－ＤＣコンバータ１２ａ、直流遮断器１２ｂおよびＡＣ－ＤＣコンバータ１４を制御することで、蓄電池１２の充電を制御する。充電制御部５２は、連系モードにおいてＳＯＣが要充電閾値以下である場合に、商用電源１００からの電力により蓄電池１２を充電する。また、充電制御部５２は、ＳＯＣが充電上限閾値以下であり、かつ太陽電池１１による発電量が直流負荷１１０における消費電力よりも大きい場合に、余剰電力を蓄電池１２に充電する。また、充電制御部５２は、さらに第３のＤＣ－ＤＣコンバータ１３ａおよび直流遮断器１３ｂを制御することで、移動式蓄電池１３の充電を制御してもよい。

【0035】

給電制御部５４は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１１ａ、直流遮断器１１ｂ、ＤＣ－ＤＣコンバータ１２ａ、直流遮断器１２ｂおよび／またはＡＣ－ＤＣコンバータ１４を制御することで、太陽電池１１、蓄電池１２および／または商用電源１００から直流負荷１１０への電力の供給を制御する。また、充電制御部５２は、さらに第３のＤＣ－ＤＣコンバータ１３ａおよび直流遮断器１３ｂを制御することで、移動式蓄電池１３から直流負荷１１０への電力の供給を制御してもよい。また、給電制御部５４は、電力変換装置４０を制御することで、太陽電池１１から交流負荷１２０への電力の供給を制御する。

【0036】

具体的には、給電制御部５４は、（ｉ）蓄電池１２の充電率が充電上限閾値よりも大きく、かつ、（ｉｉ）太陽電池１１による発電量が直流負荷１１０における消費電力よりも大きい場合、太陽電池１１が発電した電力を、電力変換装置４０および交流母線２１を介して交流負荷１２０に供給する。この場合、給電制御部５４は、蓄電池１２および／または商用電源１００から直流負荷１１０へ電力を供給する。

【0037】

また、この場合、給電制御部５４は、太陽電池１１が発電した電力の、直流負荷１１０への供給を停止する。このため、太陽電池１１が発電した電力を直流負荷１１０および交流負荷１２０の両方に同時に供給する場合と比較して、直流負荷１１０および交流負荷１２０のそれぞれに供給する電力の比率を制御する必要がない。したがって、給電制御部５４による制御を簡略化できる。

【0038】

また、給電制御部５４は、蓄電池１２の充電率が充電上限閾値以下であるか、または、太陽電池１１による発電量が直流負荷１１０における消費電力以下である場合、太陽電池１１が発電した電力を直流負荷１１０に供給する。この場合、給電制御部５４は、必要に応じて蓄電池１２および／または商用電源１００からも直流負荷へ電力を供給する。

【0039】

（制御装置５０による処理）
図２は、連系モードにおける、制御装置５０による電力供給システム１の制御方法の一例を示すフローチャートである。制御装置５０は、連系モードにおいては、図２に示す処理を所定の間隔、例えば１０秒～１分間隔で繰り返す。それぞれの制御方法において、判定の結果に応じて行われる充電または電力の供給は、次回の処理まで継続する。次回の処理時に充電または電力の供給を行うとの判定にならなければ、その時点で充電または電力の供給は停止する。

【0040】

連系モードにおいて、ＳＯＣ判定部５１は、ＳＯＣが２５％（連系モードにおける給電停止閾値）以下であるか判定する（Ｓ１１）。ＳＯＣが２５％以下でない場合（Ｓ１１で「ＮＯ」）、制御装置５０は、後述する「連系かつＳＯＣ＞２５％時の処理」を実行する（Ｓ２）。

【0041】

ＳＯＣが２５％以下である場合（Ｓ１１で「ＹＥＳ」）、ＳＯＣ判定部５１は、ＳＯＣが１０％（要充電閾値）以下であるか判定する（Ｓ１２）。ＳＯＣが１０％以下である場合（Ｓ１２で「ＹＥＳ」）、充電制御部５２は、商用電源１００から蓄電池１２へ充電する（Ｓ１３）。ＳＯＣが１０％以下でない場合（Ｓ１２で「ＮＯ」）、制御装置５０は、ステップＳ１３をスキップする。

【0042】

ステップＳ１３またはステップＳ１２の後、発電量判定部５３は、太陽電池１１の発電量について判定する（Ｓ１４）。太陽電池１１の発電量が０Ｗである（すなわち太陽電池１１が発電していない）場合（Ｓ１４で「＝０」）、給電制御部５４は、商用電源１００から直流負荷１１０へ電力を供給する（Ｓ１５）。太陽電池１１の発電量が０Ｗよりも大きく、かつ直流負荷１１０の消費電力以下である場合（Ｓ１４で「≦直流負荷」）、給電制御部５４は、（１）太陽電池１１、（２）商用電源１００、の優先度で直流負荷１１０へ電力を供給する（Ｓ１６）。すなわち、給電制御部５４は、太陽電池１１が発電した電力を直流負荷１１０へ供給する。また、給電制御部５４は、太陽電池１１が発電した電力では不足する分の電力を、商用電源１００からの電力により補う。

【0043】

太陽電池１１の発電量が直流負荷の消費電力よりも大きい場合（Ｓ１４で「＞直流負荷」）、給電制御部５４は、太陽電池１１が発電した電力を直流負荷１１０へ供給する（Ｓ１７）。ステップＳ１７と並行して、充電制御部５２は、太陽電池１１が発電した電力のうち、直流負荷１１０における消費電力を超える余剰電力を蓄電池１２へ充電する（Ｓ１８）。ステップＳ１５、ステップ１６、またはステップＳ１７，Ｓ１８の後、制御装置５０は一連の処理を終了する。

【0044】

図３は、図２における「連系かつＳＯＣ＞２５％時の処理」を示すフローチャートである。「連系かつＳＯＣ＞２５％時の処理」において、ＳＯＣ判定部５１は、ＳＯＣが７５％（連系モードにおける充電上限閾値）以下であるか判定する（Ｓ２１）。ステップＳ２１は、ＳＯＣが７５％よりも大きいか否かを判定するステップ（充電率判定ステップ）であるとも表現できる。ＳＯＣが７５％以下でない場合（Ｓ２１で「ＮＯ」）、制御装置５０は、後述する「連系かつＳＯＣ＞７５％時の処理」を実行する（Ｓ３）。

【0045】

ＳＯＣが７５％以下である場合（Ｓ２１で「ＹＥＳ」）、発電量判定部５３は、太陽電池１１の発電量について判定する（Ｓ２２）。太陽電池１１の発電量が０Ｗである場合（Ｓ２２で「＝０」）、給電制御部５４は、（１）蓄電池１２、（２）商用電源１００、の優先度で直流負荷へ電力を供給する（Ｓ２３）。すなわち、給電制御部５４は、蓄電池１２から直流負荷１１０へ電力を供給する。また、給電制御部５４は、蓄電池１２から供給する電力が直流負荷１１０での消費電力に対して不足する場合には、商用電源１００から直流負荷１１０へ電力を供給することで不足分を補う。

【0046】

太陽電池１１の発電量が０Ｗよりも大きく、かつ直流負荷１１０の消費電力以下である場合（Ｓ２２で「≦直流負荷」）、給電制御部５４は、（１）太陽電池１１、（２）蓄電池１２、（３）商用電源１００、の優先度で直流負荷へ電力を供給する（Ｓ２４）。すなわち、給電制御部５４は、太陽電池１１が発電した電力を直流負荷１１０へ供給する。また、給電制御部５４は、太陽電池１１が発電した電力の、直流負荷１１０での消費電力に対する不足分を、蓄電池１２から直流負荷１１０へ電力を供給することにより補う。さらに、給電制御部５４は、蓄電池１２から直流負荷１１０へ電力を供給することによっても直流負荷１１０での消費電力に対する不足分が生じる場合には、商用電源１００から直流負荷１１０へ電力を供給することで不足分を補う。

【0047】

太陽電池１１の発電量が直流負荷１１０の消費電力よりも大きい場合（Ｓ２２で「＞直流負荷」）、給電制御部５４は、太陽電池１１が発電した電力を直流負荷１１０へ供給する（Ｓ２５）。ステップＳ２５と並行して、充電制御部５２は、余剰電力を蓄電池１２へ充電する（Ｓ２６）。ステップＳ２３、ステップＳ２４、またはステップＳ２５，Ｓ２６の後、制御装置５０は一連の処理を終了する。

【0048】

図４は、図３における「連系かつＳＯＣ＞７５％時の処理」を示すフローチャートである。「連系かつＳＯＣ＞７５％時の処理」において、発電量判定部５３は、太陽電池１１の発電量について判定する（Ｓ３１、発電量判定ステップ）。太陽電池１１の発電量が０Ｗである場合（Ｓ３１で「＝０」）、給電制御部５４は、ステップＳ２３と同様に、（１）蓄電池１２、（２）商用電源１００、の優先度で直流負荷へ電力を供給する（Ｓ３２）。太陽電池１１の発電量が０Ｗよりも大きく、かつ直流負荷１１０の消費電力以下である場合（Ｓ３１で「≦直流負荷」）、給電制御部５４は、ステップＳ２４と同様に、（１）太陽電池１１、（２）蓄電池１２、（３）商用電源１００、の優先度で直流負荷へ電力を供給する（Ｓ３３）。

【0049】

太陽電池１１の発電量が直流負荷１１０の消費電力よりも大きい場合（Ｓ３１で「＞直流負荷」）、給電制御部５４は、ステップＳ３２と同様に、（１）蓄電池１２、（２）商用電源１００、の優先度で直流負荷へ電力を供給する（Ｓ３４）。ステップＳ３４と並行して、充電制御部５２は、太陽電池１１が発電した電力を交流負荷１２０へ供給する（Ｓ３５、交流負荷給電ステップ）。ステップＳ３２、ステップＳ３３、またはステップＳ３４，Ｓ３５の後、制御装置５０は一連の処理を終了する。

【0050】

図５は、解列モードにおける、制御装置５０による電力供給システム１の制御方法の一例を示すフローチャートである。制御装置５０は、解列モードにおいては、図５に示す処理を所定の間隔、例えば１０秒～１分間隔で繰り返す。

【0051】

解列モードにおいて、ＳＯＣ判定部５１は、ＳＯＣが０％（解列モードにおける給電停止閾値以下）であるか判定する（Ｓ４１）。ＳＯＣが０％でない場合（Ｓ４１で「ＮＯ」）、制御装置５０は、後述する「解列かつＳＯＣ≠０％時の処理」を実行する（Ｓ５）。

【0052】

ＳＯＣが０％である場合（Ｓ４１で「ＹＥＳ」）、発電量判定部５３は、太陽電池１１の発電量について判定する（Ｓ４２）。太陽電池１１の発電量が０Ｗである場合（Ｓ４２で「＝０」）、直流負荷１１０に供給できる電力がないため、制御装置５０は電力供給システム１を停止させる（Ｓ４３）。

【0053】

太陽電池１１の発電量が０Ｗよりも大きく、かつ直流負荷１１０の消費電力以下である場合（Ｓ４２で「≦直流負荷」）、制御装置５０は、直流負荷１１０の消費電力が太陽電池１１の発電量よりも小さくなるように直流負荷１１０への電力の供給を遮断する（Ｓ４４）。このような電力の供給の遮断を可能とするため、直流給配電系統１０は、制御装置５０により制御可能な直流遮断器１６を備える。直流遮断器１６は、直流負荷１１０に含まれる複数の負荷を個別に遮断することが可能な遮断器である。直流負荷１１０は、直流遮断器１６を介して直流母線１５に接続されている。その後、給電制御部５４は、直流遮断器１６によって遮断されていない直流負荷１１０へ、太陽電池１１から電力を供給する（Ｓ４５）。ただし、例えば直流負荷１１０が単一の負荷である場合などには、制御装置５０は、ステップＳ４４，Ｓ４５を実行する代わりに、ステップＳ４３と同様に電力供給システム１を停止させてもよい。

【0054】

太陽電池１１の発電量が直流負荷１１０の消費電力よりも大きい場合（Ｓ４２で「＞直流負荷」）、給電制御部５４は、太陽電池１１が発電した電力を直流負荷１１０へ供給する（Ｓ４６）。ステップＳ４５と並行して、充電制御部５２は、余剰電力を蓄電池１２へ充電する（Ｓ４７）。ステップＳ４３、ステップＳ４５、またはステップＳ４６，Ｓ４７の後、制御装置５０は一連の処理を終了する。

【0055】

上述したとおり、制御装置５０は、解列モードにおいては、図５に示す処理を所定の間隔で繰り返す。ある回のステップＳ４２における判定結果が「≦直流負荷」であり、直流負荷１１０の一部への電力の供給を遮断した場合、次回以降の処理は直流負荷１１０の当該一部への電力の供給を遮断した状態で行われる。この場合において発電量判定部５３は、ステップＳ４２で「＞直流負荷」と判定した場合、電力の供給を遮断した直流負荷１１０への電力の供給を再開できるか否かをさらに判定してもよい。

【0056】

図６は、図５における「解列かつＳＯＣ≠０％時の処理」を示すフローチャートである。「解列かつＳＯＣ≠０％時の処理」において、ＳＯＣ判定部５１は、ＳＯＣが９０％（解列モードにおける充電上限閾値）以下であるか判定する（Ｓ５１）。ステップＳ５１は、ＳＯＣが９０％よりも大きいか否かを判定するステップ（充電率判定ステップ）であるとも表現できる。ＳＯＣが９０％以下でない場合（Ｓ５１で「ＮＯ」）、制御装置５０は、後述する「解列かつＳＯＣ＞９０％時の処理」を実行する（Ｓ６）。

【0057】

ＳＯＣが９０％以下である場合（Ｓ５１で「ＹＥＳ」）、発電量判定部５３は、太陽電池１１の発電量について判定する（Ｓ５２）。太陽電池１１の発電量が０Ｗである場合（Ｓ５２で「＝０」）、給電制御部５４は、蓄電池１２から直流負荷１１０へ電力を供給する（Ｓ５３）。太陽電池１１の発電量が０Ｗよりも大きく、かつ直流負荷１１０の消費電力以下である場合（Ｓ５２で「≦直流負荷」）、給電制御部５４は、（１）太陽電池１１、（２）蓄電池１２、の優先度で直流負荷１１０へ電力を供給する（Ｓ５４）。太陽電池１１の発電量が直流負荷１１０の消費電力よりも大きい場合（Ｓ５２で「＞直流負荷」）、給電制御部５４は、太陽電池１１が発電した電力を直流負荷１１０へ供給する（Ｓ５５）。ステップＳ５５と並行して、充電制御部５２は、余剰電力を蓄電池１２へ充電する（Ｓ５６）。ステップＳ５３、ステップＳ５４、またはステップＳ５５，Ｓ５６の後、制御装置５０は一連の処理を終了する。

【0058】

図７は、図６における「解列かつＳＯＣ＞９０％時の処理」を示すフローチャートである。「解列かつＳＯＣ＞９０％時の処理」において、発電量判定部５３は、太陽電池１１の発電量について判定する（Ｓ６１、発電量判定ステップ）。太陽電池１１の発電量が０Ｗである場合（Ｓ６１で「＝０」）、給電制御部５４は、蓄電池１２から直流負荷１１０へ電力を供給する（Ｓ６２）。太陽電池１１の発電量が０Ｗよりも大きく、かつ直流負荷１１０の消費電力以下である場合（Ｓ６１で「≦直流負荷」）給電制御部５４は、（１）太陽電池１１、（２）蓄電池１２、の優先度で直流負荷１１０へ電力を供給する（Ｓ６３）。太陽電池１１の発電量が直流負荷１１０の消費電力よりも大きい場合（Ｓ６１で「＞直流負荷」）、給電制御部５４は、蓄電池１２から直流負荷１１０へ電力を供給する（Ｓ６４）。ステップＳ６４と並行して、給電制御部５４は、太陽電池１１が発電した電力を交流負荷１２０へ供給する（Ｓ６５、交流負荷給電ステップ）。ステップＳ６２、ステップＳ６３、またはステップＳ６４，Ｓ６５の後、制御装置５０は一連の処理を終了する。

【0059】

以上のとおり、電力供給システム１においては、太陽電池１１で発電された電力は優先的に直流負荷１１０に供給され、余剰電力は蓄電池１２に充電される。太陽電池１１で発電された電力が直流負荷１１０に供給され、余剰電力が蓄電池１２に充電されてもなお余剰電力が生じる場合には、太陽電池１１で発電された電力は交流負荷１２０へ供給される。これにより、余剰電力が生じる場合であっても、太陽電池１１における出力の抑制が不要となる。したがって、太陽電池１１の出力を抑制することに起因する、発電効率の低下を防止できる。

【0060】

また、電力供給システム１においては、太陽電池１１で発電された電力を交流負荷１２０へ供給する場合に、電力変換装置４０を介して供給する。このため、例えばＡＣ－ＤＣコンバータ１４の代わりに双方向ＡＣ－ＤＣコンバータを採用し、第１のＤＣ－ＤＣコンバータ１１ａおよび双方向ＡＣ－ＤＣコンバータを介して交流負荷１２０へ電力を供給する場合と比較して、電力を変換する過程における電力の損失が小さくなる。したがって、太陽電池１１から交流負荷１２０への電力の供給の効率を向上させることができる。

【0061】

また、電力供給システム１においては、太陽電池１１で発電された電力を、ＳＯＣ、および太陽電池１１の発電量に応じて、直流負荷１１０または交流負荷１２０へ供給できる。換言すれば、直流給配電系統１０および交流給配電系統２０が、太陽電池１１を共有していると言える。したがって、例えば直流給配電系統１０および交流給配電系統２０が別個に太陽電池を備えるシステムと比較して、設備数（すなわちコスト）を低減できる。

【0062】

また、上述したとおり、電力供給システム１は、直流負荷１１０から商用電源１００へ流れる電流を遮断するためのダイオードを備え、商用電源１００との連系を片方向連系としている。ダイオードのコストは、ＡＣ－ＤＣコンバータ１４を双方向コンバータとするコストと比較して安価である。したがって、上記の構成によれば、商用電源１００との連系を双方向連系とする場合と比較して、電力供給システム１のコストを低減できる。

【0063】

また、電力供給システム１においては、蓄電池１２を小容量とした場合には、蓄電池１２を大容量とした場合と比較して余剰電力が生じやすくなる。しかし、上記のとおり、電力供給システム１においては、余剰電力が生じた場合には、太陽電池１１で発電された電力を交流負荷１２０へ供給できる。このため、余剰電力が生じても電力供給システム１の運用には支障が生じない。したがって、蓄電池１２を小容量とすることで、電力供給システム１のコストを低減できる。

【0064】

〔ソフトウェアによる実現例〕
制御装置５０（以下、「装置」と呼ぶ）の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロック（特に制御装置５０に含まれる各部）としてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。

【0065】

この場合、上記装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも１つの制御装置（例えばプロセッサ）と少なくとも１つの記憶装置（例えばメモリ）を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。

【0066】

上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、１または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。

【0067】

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。

【0068】

また、上記各実施形態で説明した各処理は、ＡＩ（Artificial Intelligence：人工知能）に実行させてもよい。この場合、ＡＩは上記制御装置で動作するものであってもよいし、他の装置（例えばエッジコンピュータまたはクラウドサーバ等）で動作するものであってもよい。

【0069】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0070】

１ 電力供給システム
１０ 直流給配電系統
１１ 太陽電池
１１ａ 第１のＤＣ－ＤＣコンバータ
１２ 蓄電池
１２ａ 第２のＤＣ－ＤＣコンバータ
１４ ＡＣ－ＤＣコンバータ
１５ 直流母線
２０ 交流給配電系統
２１ 交流母線
４０ 電力変換装置
５０ 制御装置
５１ ＳＯＣ判定部（充電率判定部）
５３ 発電量判定部
５４ 給電制御部（交流負荷給電制御部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】