特開 2023-94759 電力システム

(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】P2023094759

(43)【公開日】2023-07-06

(54)【発明の名称】電力システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20230629BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20230629BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20230629BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20230629BHJP

   H02J 7/34 20060101ALI20230629BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 302B

H02J3/38 180

H02J3/32

H02J3/38 130

H02J7/35 J

H02J7/34 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021210261

(22)【出願日】2021-12-24

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(74)【代理人】

【識別番号】100168044

【弁理士】

【氏名又は名称】小淵 景太

(72)【発明者】

【氏名】宇田 尚哉

(72)【発明者】

【氏名】西尾 隆平

【テーマコード（参考）】

5G066

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G066HB06

5G066HB09

5G066JA02

5G066JB03

5G503AA06

5G503BA02

5G503BB01

5G503CA08

5G503CC02

5G503EA05

5G503GD03

5G503GD06

(57)【要約】

【課題】自立運転時に各負荷への電力供給をできる限り継続させることが可能な電力システムを提供する。
【解決手段】電力システムＳ１は、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎが接続され、自立運転が可能である。電力システムＳ１は、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎに電力供給可能な蓄電池３と、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎに電力供給可能な電力源１と、自立運転の制御を行う自立運転制御部５と、を備える。複数の負荷Ｌ１～Ｌｎの各々に対して、自立運転中の電力供給の優先順位を示す重要度が設定されており、自立運転制御部５は、自立運転中において、蓄電池３の充電率、電力源１の供給可能電力、および複数の負荷Ｌ１～Ｌｎの各重要度に基づいて、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎへの各電力供給路を、接続状態にするか遮断状態にするかを切り替える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の負荷が接続され、自立運転が可能な電力システムであって、
前記複数の負荷に電力供給可能な蓄電池と、
前記複数の負荷に電力供給可能な電力源と、
前記自立運転の制御を行う自立運転制御部と、
を備え、
前記複数の負荷の各々に対して、前記自立運転中の電力供給の優先順位を示す重要度が設定されており、
前記自立運転制御部は、前記自立運転中において、前記蓄電池の充電率、前記電力源の供給可能電力、および前記複数の負荷の各重要度に基づいて、前記複数の負荷への各電力供給路を、接続状態にするか遮断状態にするかを切り替える、電力システム。

【請求項2】

前記自立運転制御部は、前記電力源の現在の状態に基づいて、前記電力源の現在の供給可能電力を推定する、請求項１に記載の電力システム。

【請求項3】

前記自立運転制御部は、前記電力源の状態の変化予定に基づいて、前記電力源の将来の供給可能電力を推定する、請求項１または請求項２のいずれかに記載の電力システム。

【請求項4】

前記蓄電池の充放電を行う蓄電池充放電制御部をさらに備えており、
前記電力源は、前記自立運転中、前記蓄電池充放電制御部の出力電圧を基準に電力供給しており、
前記複数の負荷は、前記重要度が最も高い最重要負荷を含み、
前記自立運転制御部は、前記供給可能電力が前記最重要負荷の消費電力を下回り、且つ、前記蓄電池の充電率が第１閾値以下になった場合、前記蓄電池充放電制御部の一部のみを継続しつつ、前記自立運転を休止し、
前記第１閾値は、前記蓄電池充放電制御部の一部のみを継続して動作させるための稼働継続下限値に応じた値である、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電力システム。

【請求項5】

前記自立運転制御部は、前記自立運転を休止した状態において、前記供給可能電力が前記最重要負荷の消費電力に基づく第２閾値以上となった場合、前記自立運転を再開する、請求項４に記載の電力システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電力系統に連系し、電力系統から得られる電力を負荷に供給する電力システムがある。また、電力システムには、電力系統の異常時（例えば停電時）において、電力系統から解列して、自立運転を行うものがある。自立運転を行う電力システムは、分散型電源を備えており、自立運転時において、電力系統からの電力の供給を受けずに、分散型電源から得られた電力を負荷に供給する。これにより、電力系統の異常時においても負荷を電力に供給できる。例えば、特許文献１には、自立運転を行う電力システムが開示されている。特許文献１に記載の電力システムは、分散型電源としてのバッテリーを備えており、自立運転時において、バッテリーの放電により負荷に電力を供給する。このとき、バッテリーの充電率（ＳｏＣ：State Of Charge）に応じて電力供給する負荷数を変更する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２０／２３０２６４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の構成では、自立運転時において、負荷に電力を供給するものがバッテリーだけであり、バッテリーの充電率が所定の閾値（特許文献１においては第３閾値）以下となると、各負荷への電力供給が停止する。

【0005】

本開示は、上記事情に鑑みて考え出されたものであり、その目的は、自立運転時に各負荷への電力供給をできる限り継続させることが可能な電力システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の電力システムは、複数の負荷が接続され、自立運転が可能な電力システムであって、前記複数の負荷に電力供給可能な蓄電池と、前記複数の負荷に電力供給可能な電力源と、前記自立運転の制御を行う自立運転制御部と、を備え、前記複数の負荷の各々に対して、前記自立運転中の電力供給の優先順位を示す重要度が設定されており、前記自立運転制御部は、前記自立運転中において、前記蓄電池の充電率、前記電力源の供給可能電力、および前記複数の負荷の各重要度に基づいて、前記複数の負荷への各電力供給路を、接続状態にするか遮断状態にするかを切り替える。

【0007】

前記電力システムの好ましい実施の形態においては、前記自立運転制御部は、前記電力源の現在の状態に基づいて、前記電力源の現在の供給可能電力を推定する。

【0008】

前記電力システムの好ましい実施の形態においては、前記自立運転制御部は、前記電力源の状態の変化予定に基づいて、前記電力源の将来の供給可能電力を推定する。

【0009】

前記電力システムの好ましい実施の形態においては、前記蓄電池の充放電を行う蓄電池充放電制御部をさらに備えており、前記電力源は、前記自立運転中、前記蓄電池充放電制御部の出力電圧を基準に電力供給しており、前記複数の負荷は、前記重要度が最も高い最重要負荷を含み、前記自立運転制御部は、前記供給可能電力が前記最重要負荷の消費電力を下回り、且つ、前記蓄電池の充電率が第１閾値以下になった場合、前記蓄電池充放電制御部の一部のみを継続しつつ、前記自立運転を休止し、前記第１閾値は、前記蓄電池充放電制御部の一部のみを継続して動作させるための稼働継続下限値に応じた値である。

【0010】

前記電力システムの好ましい実施の形態においては、前記自立運転制御部は、前記自立運転を休止した状態において、前記供給可能電力が前記最重要負荷の消費電力に基づく第２閾値以上となった場合、前記自立運転を再開する。

【発明の効果】

【0011】

本開示の電力システムによれば、蓄電池の充電率の他、電力源の供給可能電力を考慮して、複数の負荷への各電力供給路を、接続状態にするか遮断状態にするかを切り替えるので、自立運転時に、電力源の状態に応じて、各負荷への電力供給をできる限り継続させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】電力システムを示す全体構成例を示す図である。

【図2】自立運転制御部が行う自立運転制御の基本処理を示す図である。

【図3】自立運転制御部が行う自立運転制御の休止処理を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本開示の電力システムの好ましい実施の形態について、図面を参照して、以下に説明する。以下では、同一あるいは類似の構成要素に、同じ符号を付して、重複する説明を省略する。

【0014】

図１は、本実施形態に係る電力システムＳ１の全体構成例を示している。電力システムＳ１は、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎ、複数の開閉器ＳＷ１～ＳＷｎ、複数の電力源１、複数の電力制御装置２、蓄電池３、蓄電池パワーコンディショナ４（以下「蓄電池ＰＣＳ４」という）および連系盤Ｃ１を備える（ｎは２以上の整数）。また、電力システムＳ１において、蓄電池ＰＣＳ４は、自立運転制御部５を含む。図１において、太い接続線は、電力線であり、細い接続線は、信号線である。

【0015】

電力システムＳ１は、電力系統Ｋに接続されている時、系統連系運転を行う。一方で、電力システムＳ１は、電力系統Ｋの停電時および異常時において、電力系統Ｋから解列され、自立運転（非系統連系運転）を行う。図１は、電力システムＳ１が電力系統Ｋから解列された状態を示している。電力システムＳ１は、自立運転中、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎのいずれに電力を供給するかを選択的に切り替える。電力システムＳ１の自立運転は、自立運転制御部５によって制御される。

【0016】

複数の負荷Ｌ１～Ｌｎはそれぞれ、複数の開閉器ＳＷ１～ＳＷｎをそれぞれ介して、連系盤Ｃ１に接続される。ｉ番目（ｉ＝１～ｎの整数）の負荷Ｌｉは、ｉ番目の開閉器ＳＷｉを介して、連系盤Ｃ１に接続される。複数の開閉器ＳＷ１～ＳＷｎは、後述する自立運転制御部５と通信可能であり、当該自立運転制御部５から入力される切り替え信号によって、接続状態（オン）と開放状態（オフ）とが切り替わる。開閉器ＳＷｉが接続状態のとき、連系盤Ｃ１から負荷Ｌｉまでの電力供給路が繋がり、連系盤Ｃ１から負荷Ｌｉに電力が供給される。一方、開閉器ＳＷｉが開放状態のとき、連系盤Ｃ１から負荷Ｌｉまでの電力供給路が遮断され、負荷Ｌｉに電力が供給されない。図１は、各開閉器ＳＷ１～ＳＷｎがすべて接続状態である例を示しており、各開閉器ＳＷ１～ＳＷｎが開放状態のとき、図１の二点鎖線で示す状態となる。複数の開閉器ＳＷ１～ＳＷｎはそれぞれ、例えば真空遮断器である。電力システムＳ１では、自立運転制御部５の自立運転制御によって、選択的に複数の負荷Ｌ１～Ｌｎに電力が供給される。以下では、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎのうち、自立運転制御中に、電力供給されるものを投入負荷Ｌｏといい、電力供給されないものを開放負荷Ｌｘという。また、複数の開閉器ＳＷ１～ＳＷｎのうち、投入負荷Ｌｏに接続されるものを開閉器ＳＷｏといい、開放負荷Ｌｘに接続されるものを開閉器ＳＷｘという。

【0017】

連系盤Ｃ１は、電力分配機能、および、系統連系機能（例えば連系保護機能、ＦＲＴ機能、逆潮流電力制限機能、電圧調整機能、力率一定制御など）を有する。電力分配機能では、連系盤Ｃ１は、入力される電力を、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎに供給する。また、電力分配機能では、連系盤Ｃ１は、必要に応じて、入力される電力を、蓄電池ＰＣＳ４および複数の電力制御装置２の一部（後述のＥＶ（Electric Vehicle）充放電器２２）のそれぞれにも供給する。系統連系機能では、例えば、連系盤Ｃ１は、電力系統Ｋの停電を検出すると、電力システムＳ１を電力系統Ｋから解列する。また、系統連系機能では、連系盤Ｃ１は、電力系統Ｋの停電からの復帰を検出すると電力システムＳ１を電力系統Ｋに接続する。

【0018】

複数の電力源１および蓄電池３はそれぞれ、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎに対して電力供給が可能である。電力システムＳ１では、複数の電力源１は、太陽電池１１、電気自動車１２および発電機１３を含む。太陽電池１１は、太陽光などの光エネルギーを電気エネルギー（電力）に変換することで、発電する。電気自動車１２は、内蔵バッテリーに蓄積された電力によって走行する。本開示において、電気自動車１２の充電および放電とは、この内蔵バッテリーに対する充電および放電のことを意味する。発電機１３は、電力以外のエネルギーを電気エネルギー（電力）へ変換することで、発電する。発電機１３には、例えば、水車を用いる水力発電機、風車を用いる風力発電機、内燃機関（例えばディーゼルエンジン）を用いる内燃力発電機（例えばディーゼル発電機）などがある。蓄電池３は、繰り返し充放電可能なものであり、例えば二次電池あるいはコンデンサである。

【0019】

複数の電力制御装置２はそれぞれ、複数の電力源１の各制御を行う。各電力制御装置２は、連系盤Ｃ１と各電力源１との間に接続される。各電力制御装置２は、蓄電池ＰＣＳ４（自立運転制御部５）と通信可能である。図１に示す例では、複数の電力制御装置２は、太陽光ＰＣＳ２１、ＥＶ充放電器２２および発電機制御器２３を含む。

【0020】

太陽光ＰＣＳ２１は、太陽電池１１の出力制御を行う。太陽光ＰＣＳ２１は、太陽光発電制御部２１１を含む。太陽光発電制御部２１１は、太陽電池１１と連系盤Ｃ１との間に電気的に接続される。太陽光発電制御部２１１は、太陽電池１１が発電した電力を、連系盤Ｃ１に出力する。図１に示す例では、１つの太陽光ＰＣＳ２１に対して、１つの太陽電池１１が接続されているが、１つの太陽光ＰＣＳ２１に対して、複数の太陽電池１１が接続されてもよい。

【0021】

ＥＶ充放電器２２は、電気自動車１２の充放電制御を行う。ＥＶ充放電器２２は、ＥＶ充放電制御部２２１を含む。ＥＶ充放電制御部２２１は、電気自動車１２と連系盤Ｃ１との間に電気的に接続される。ＥＶ充放電制御部２２１は、電気自動車１２に蓄積された電力を連系盤Ｃ１に出力することで電気自動車１２の放電を行い、連系盤Ｃ１から供給される電力を電気自動車１２に出力することで電気自動車１２の充電を行う。図１に示す例では、１つのＥＶ充放電器２２に対して、１つの電気自動車１２が接続されているが、１つのＥＶ充放電器２２に対して、複数の電気自動車１２が接続されてもよい。

【0022】

発電機制御器２３は、発電機１３の出力制御を行う。発電機制御器２３は、発電機制御部２３１を含む。発電機制御部２３１は、発電機１３と連系盤Ｃ１との間に電気的に接続される。発電機制御部２３１は、発電機１３が発電した電力を、連系盤Ｃ１に出力する。発電機制御器２３は、電力システムＳ１の自立運転時にのみ、発電機１３を稼働させる構成であってもよいし、電力システムＳ１の自立運転時および連系運転時の両方において、発電機１３を稼働させる構成であってもよい。

【0023】

図示を省略するが、太陽光発電制御部２１１、ＥＶ充放電制御部２２１および発電機制御部２３１はそれぞれ、インバータ回路、制御回路および通信回路を少なくとも含む。インバータ回路は、各電力制御装置２における電力変換を行う。制御回路は、インバータ回路の制御を行う。通信回路は、自立運転制御部５と通信する。

【0024】

蓄電池ＰＣＳ４は、蓄電池３の充放電制御、および、電力システムＳ１の自立運転制御をそれぞれ行う。蓄電池ＰＣＳ４は、蓄電池３に蓄積された電力を用いて動作する。蓄電池ＰＣＳ４は、蓄電池充放電制御部４１１および自立運転制御部５を含む。

【0025】

蓄電池充放電制御部４１１は、蓄電池３と連系盤Ｃ１との間に電気的に接続される。蓄電池充放電制御部４１１は、蓄電池３に蓄積された電力を連系盤Ｃ１に出力することで蓄電池３の放電を行い、連系盤Ｃ１から供給される電力を蓄電池３に出力することで蓄電池３の充電を行う。図１に示す例では、１つの蓄電池充放電制御部４１１に対して、１つの蓄電池３が接続されているが、１つの蓄電池充放電制御部４１１に対して、複数の蓄電池３が接続されてもよい。図示を省略するが、蓄電池充放電制御部４１１は、インバータ回路、制御回路および通信回路を少なくとも含む。インバータ回路は、蓄電池ＰＣＳ４における電力変換を行う。制御回路は、インバータ回路の制御を行う。通信回路は、自立運転制御部５と通信する。

【0026】

自立運転制御部５は、電力システムＳ１が電力系統Ｋから解列すると、自立運転の制御を行う。自立運転制御部５は、電力システムＳ１が系統連系している際、自立運転の制御を行わない。自立運転制御部５は、電力システムＳ１が電力系統Ｋから解列したか否かを、例えば連系盤Ｃ１からの情報を基に判断する。自立運転制御部５は、蓄電池ＰＣＳ４に設けられており、自立運転時、蓄電池ＰＣＳ４が電圧源となるように蓄電池充放電制御部４１１に制御させる。自立運転制御部５は、自立運転制御において、各開閉器ＳＷ１～ＳＷｎの接続状態と開放状態との切り替えを行い、連系盤Ｃ１から各負荷Ｌ１～Ｌｎへの電力供給路を選択的に遮断する。つまり、自立運転制御部５は、自立運転制御において、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎを、電力供給を行う投入負荷Ｌｏと電力供給を行わない開放負荷Ｌｘとに分ける。このとき、自立運転制御部５は、蓄電池３の充電率、複数の電力源１の供給可能電力、および、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎの各重要度の情報をそれぞれ用いて、投入負荷Ｌｏと開放負荷Ｌｘとの選別を行う。

【0027】

複数の負荷Ｌ１～Ｌｎの重要度は、予めまたはユーザの入力によって自立運転制御部５に設定されている。重要度は、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎへの電力供給の優先順位を示す情報である。重要度が高い程、自立運転時において、優先的に電力が供給される。つまり、電力システムＳ１は、自立運転時において、重要度が高いものほど、電力供給が継続されやすく、重要度が低いものほど、電力供給が遮断されやすい。本実施形態においては、負荷Ｌ１の重要度が最も高く、負荷Ｌ１は、最重要負荷である。次いで、負荷Ｌ２、負荷Ｌ３、・・・、負荷Ｌｎ－１、負荷Ｌｎの順に、重要度が高いものとする。なお、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎには、重要度が同じものがあってもよい。例えば、ある事業所において、事業所内のメインシステムの電源は、重要度が高く、非常用照明、従事者のパソコン、換気設備、空調設備、一般用照明、エレベータなどの順に、重要度が低くなる。また、各負荷Ｌ１～Ｌｎの重要度は、各負荷Ｌ１～Ｌｎにそれぞれ設定されており、自立運転制御部５が、各負荷Ｌ１～Ｌｎから各負荷Ｌ１～Ｌｎの重要度の情報を取得してもよい。

【0028】

蓄電池３の充電率は、蓄電池充放電制御部４１１から通信によって取得される。自立運転制御部５が蓄電池ＰＣＳ４に設置されている例では、自立運転制御部５は、蓄電池３の充電率を蓄電池３から直接取得してもよい。

【0029】

各電力源１の供給可能電力は、各電力制御装置２との通信によって取得される各電力源１の状態を示す情報に基づいて、推定される。電力システムＳ１では、自立運転制御部５は、各電力制御装置２との通信によって、各電力源１の現在の状態を示す情報（以下「現状データ」）を取得し、取得した現状データに基づいて、各電力源１の現在の供給可能電力を推定する。また、自立運転制御部５は、各電力制御装置２との通信によって、各電力源１の将来の状態の変化予定（または変化予測）を示す情報（以下「変移予測データ」）を取得し、取得した変移予測データに基づいて、各電力源１の将来の供給可能電力を推定する。例えば、自立運転制御部５は、各電力源１における以下の情報を現状データまたは変移予測データとして取得し、各電力源１の現在の供給可能電力および将来の供給可能電力を推定する。

【0030】

自立運転制御部５は、太陽光ＰＣＳ２１との通信によって、太陽電池１１の設置場所での現在の日射強度（例えば日射計の計測値）の情報を、太陽電池１１の現状データとして取得する。そして、取得した太陽電池１１の現状データを用いて、太陽電池１１の現在の発電可能量を推定する。また、自立運転制御部５は、太陽光ＰＣＳ２１との通信によって、太陽電池１１の設置場所での将来の日射強度の変化予測（例えば天気予報、過去の日射情報、季節など）の情報を、太陽電池１１の変移予測データとして取得する。そして、取得した太陽電池１１の変移予測データを用いて、太陽電池１１の将来の発電可能量を推定する。なお、発電可能量を推定する際に用いられる太陽電池１１の仕様情報（例えば最大出力および変換効率など）は、太陽光ＰＣＳ２１から取得してもよいし、自立運転制御部５に予め設定しておいてもよい。また、太陽電池１１の現状データおよび太陽電池１１の変化予測データの各取得場所は、上記した例に限定されない。例えば、自立運転制御部５は、現在の日射強度を日射計から直接取得してもよいし、天気予報および過去の日射情報をインターネットまたは他の管理装置から取得してもよいし、季節の情報を自立運転制御部５の図示しないタイマから取得（判断）してもよい。

【0031】

自立運転制御部５は、ＥＶ充放電器２２との通信によって、当該ＥＶ充放電器２２への電気自動車１２の接続有無および電気自動車１２の充電率などの情報を、電気自動車１２の現状データとして取得する。そして、取得した電気自動車１２の現状データを用いて、電気自動車１２の現在の放電可能量を推定する。また、自立運転制御部５は、ＥＶ充放電器２２との通信によって、電気自動車１２の接続予定などの情報を、電気自動車１２の変移予測データとして取得する。そして、取得した電気自動車１２の変移予測データを用いて、電気自動車１２の将来の放電可能量を推定する。なお、放電可能量を推定する際に用いられる電気自動車１２の仕様情報（例えば放電定格容量および放電Ｃレートなど）は、ＥＶ充放電器２２から取得してもよいし、自立運転制御部５に予め設定しておいてもよい。また、電気自動車１２の現状データおよび電気自動車１２の変化予測データの各取得場所は、上記した例に限定されない。例えば、自立運転制御部５は、電気自動車１２の接続有無の情報および電気自動車１２の接続予定の情報を、インターネットまたは他の管理装置から取得してもよいし、電気自動車１２の充電率を電気自動車１２から直接取得してもよい。

【0032】

自立運転制御部５は、発電機制御器２３との通信によって、発電機１３が内燃力発電機の場合は燃料残量、発電機１３が水力発電機の場合は水車の設置場所での流量（例えば流量計の計測値）、発電機１３が風力発電機の場合は風車の設置場所での風量および風速（例えば風量計および風速計の各計測値）の情報を、発電機１３の現状データとして取得する。そして、取得した発電機１３の現状データを用いて、発電機１３の現在の発電可能量を推定する。また、自立運転制御部５は、発電機制御器２３との通信によって、発電機１３が内燃力発電機の場合は燃料残量の変化予定（例えば補給予定および消費予測など）、発電機１３が水力発電機の場合は水車の設置場所での流量の変化予定（例えば天気予報、過去の流量情報、季節）、発電機１３が風力発電機の場合は風車の設置場所での風量および風速の各変化予定（例えば天気予報、過去の風量情報および風速情報、季節など）の情報を、発電機１３の変移予測データとして取得する。そして、取得した発電機１３の変移予測データを用いて、発電機１３の将来の発電量を推定する。なお、発電可能量を推定する際に用いられる発電機１３の仕様情報（例えば最大出力、定格容量および変換効率など）は、発電機制御器２３から取得してもよいし、自立運転制御部５に予め設定しておいてもよい。また、発電機１３の現状データおよび発電機１３の変化予測データの各取得場所は、上記した例に限定されない。例えば、自立運転制御部５は、燃料残量を内燃力発電機から、流量を流量計から、または、風量および風速を風量計および風速計から、それぞれ直接取得してもよいし、燃料残量の変化予定、流量の変化予定、または、風量および風速の各変化予定を、それぞれインターネットまたは他の管理装置から取得してもよい。

【0033】

自立運転制御部５は、自立運転中、上記した蓄電池３の充電率、上記した複数の電力源１の各供給可能電力、および、上記した複数の負荷Ｌ１～Ｌｎの各重要度に基づき、これらを総合的に判断して、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎへの各電力供給路を、接続状態にするか遮断状態にするかを切り替える。

【0034】

なお、図１に示す例では、自立運転制御部５は、蓄電池ＰＣＳ４に設けられているが、この構成と異なり、複数の電力制御装置２（太陽光ＰＣＳ２１、ＥＶ充放電器２２および発電機制御器２３）のいずれかに設けられてもよい。つまり、太陽光ＰＣＳ２１、ＥＶ充放電器２２または発電機制御器２３のいずれかが、自立運転制御を行ってもよい。この場合、蓄電池ＰＣＳ４ではなく、自立運転制御部５が設けられた電力制御装置２が電圧源として動作する。あるいは、自立運転制御部５は、それ単体で１つの装置として構成されてもよい。

【0035】

図２および図３は、自立運転制御部５が行う自立運転制御を示すフローチャートである。図２は、自立運転制御の基本処理の一例であり、図３は、図２に示す基本処理と並行して行われる休止処理の一例である。自立運転制御部５は、図２および図３に示す各処理を、電力システムＳ１のシステム電源がオフとなるまで、繰り返し継続する。

【0036】

まず、図２を参照して、自立運転制御の基本処理について説明する。自立運転制御部５は、電力システムＳ１が電力系統Ｋから解列している間、図２に示す基本処理を、例えば１ｓｅｃ～１ｍｉｎ毎に繰り返し実行する。なお、自立運転制御部５は、電力システムＳ１が電力系統Ｋに連系されている間、図２に示す基本処理を行わない。自立運転制御部５は、電力システムＳ１が電力系統Ｋに連系しているか解列しているかを、連系盤Ｃ１からの情報を基に判断する。基本処理の制御サイクルは、先述の数値例（１ｓｅｃ～１ｍｉｎ）に限定されない。また、自立運転制御部５は、時間ではなく、何らかの処理または変化をトリガーに実行してもよい。例えば、自立運転制御部５は、蓄電池３の充電率を確認する度に、基本処理を実行してもよい。

【0037】

図２に示すように、自立運転制御の基本処理では、自立運転制御部５は、まず、各電力制御装置２から電力源１の変移予測データを取得し、取得した変移予測データから将来の供給可能電力を推定する（Ｓ１０１）。次いで、自立運転制御部５は、各電力制御装置２から電力源１の現状データを取得し、取得した現状データから現在の供給可能電力を推定する（Ｓ１０２）。なお、ステップＳ１０１とステップＳ１０２との順序は反対であってもよい。

【0038】

次いで、自立運転制御部５は、所定の時間帯ごとの供給可能電力を算出し、供給可能電力のスケジュールを作成する（Ｓ１０３）。時間帯の区分けは、特に限定されないが、例えば、１０分、３０分、１時間、２時間、３時間などである。時間帯ごとの供給可能電力は、複数の電力源１の合計値であってもよいし、複数の電力源１ごとの個別値であってもよい。供給可能電力のスケジュールの作成期間は、特に限定されないが、２４時間分、１週間分あるいは１ヶ月分などである。ステップＳ１０３の供給可能電力のスケジュール作成において、適宜、各電力源１の動作条件を設けてもよい。例えば、発電機１３がディーゼル発電機である場合、当該発電機１３の発電は、太陽電池１１が発電不可能な時（例えば夜間）または太陽電池１１の発電量が少ない時（例えば雨の日）に限定する。電気自動車１２の充電率が、所定値以下であれば、電気自動車１２の放電を禁止する。

【0039】

次いで、自立運転制御部５は、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎの各消費電力および重要度、供給可能電力のスケジュール（現在の供給可能電力および将来の供給可能電力の変移など）、蓄電池３の充電率および放電Ｃレートなどから算出される放電量および放電継続時間などを総合的に判断して、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎを、電力供給を行う投入負荷Ｌｏと電力供給を行わない開放負荷Ｌｘとに選別する（Ｓ１０４）。このとき、自立運転制御部５は、現時点において、各負荷Ｌ１～Ｌｎを投入負荷Ｌｏにするか開放負荷Ｌｘにするかを選別する。このとき、自立運転制御部５は、ステップＳ１０４において、さらに、所定の時間帯ごとに、各負荷Ｌ１～Ｌｎを、投入負荷Ｌｏとするか開放負荷Ｌｘとするかをスケジューリングしておいてもよい。このように所定の時間帯ごとに投入負荷Ｌｏと開放負荷Ｌｘとをスケジューリングしておけば、当該スケジューリングの情報をユーザに知らせることで、ユーザが各負荷Ｌ１～Ｌｎの今後の利用可能状態を確認することができる。

【0040】

ステップＳ１０４の選別において、重要度が最も高い負荷Ｌ１への電力供給はできる限り継続させる。つまり、負荷Ｌ１は、できる限り長い時間、投入負荷Ｌｏとなるようにする。また、ステップＳ１０４の選別において、投入負荷Ｌｏの数を減らして消費電力を供給可能電力よりも意図的に低くして、余剰電力を、蓄電池３の充電または電気自動車１２の充電に用いてもよい。例えば、太陽電池１１が発電不可能な時（例えば夜間）または太陽電池１１の発電量が少ない時（例えば雨の日）に備えて、蓄電池３および電気自動車１２の各充電率を確保するように、投入負荷Ｌｏにしてもよい。また、ステップＳ１０４の投入負荷Ｌｏと開放負荷Ｌｘとの選別において、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎのうち、重要度が所定以下のものは、自立運転中、一律、開放負荷Ｌｘにしてもよい。

【0041】

自立運転制御部５は、ステップＳ１０４において、例えば、次のように投入負荷Ｌｏにするか開放負荷Ｌｘにするかを選別する。それは、現在時刻と供給可能電力のスケジュールから、太陽電池１１の将来の供給可能電力および発電機１３の将来の供給可能電力を確認し、蓄電池３の放電および電気自動車１２の放電であと何時間自立運転が必要となるかを算出する。あるいは、太陽電池１１の将来の供給可能電力を確認し、あと何時間、太陽電池１１が発電可能であるかを算出する。そして、蓄電池３の充電率および電気自動車１２の充電率から、太陽電池１１の発電開始まで何ｋＷまでなら放電可能かを算出し、あるいは、太陽電池１１の発電終了後、翌朝に太陽電池１１が発電開始するまで何ｋＷでの放電であれば自立運転を継続できるかを算出し、算出したデータを基に投入負荷Ｌｏを決定する（投入負荷Ｌｏではないものは開放負荷Ｌｘである）。

【0042】

次いで、自立運転制御部５は、ステップＳ１０４での選別結果を基に、各開閉器ＳＷ１～ＳＷｎの切り替えを行う（Ｓ１０５）。具体的には、自立運転制御部５は、ステップＳ１０４の選別結果から、投入負荷Ｌｏと選別されたものに対して、当該投入負荷Ｌｏが接続される開閉器ＳＷｏを接続状態にし、連系盤Ｃ１から投入負荷Ｌｏへの電力供給路を接続する。また、自立運転制御部５は、開放負荷Ｌｘと選別されたものに対して、当該開放負荷Ｌｘが接続される開閉器ＳＷｘを開放状態にして、連系盤Ｃ１から開放負荷Ｌｘへの電力供給路を遮断する。

【0043】

電力システムＳ１では、上記した自立運転制御の基本処理を行うことで、供給可能電力のスケジュール、および、投入負荷Ｌｏと開放負荷Ｌｘとの選別により、自立運転制御の運用方法を適宜変更可能である。例えば、投入負荷Ｌｏの数を減らし、且つ、各電力源１からの電力供給をメインに蓄電池３の放電を補助的に動作させることで、最重要負荷（重要度が最も高い負荷Ｌ１）の電力供給時間をより長く継続させ、同時に可能な限り重要度の高い順に電力供給を継続させるように自立運転を運用できる。また、投入負荷Ｌｏの数を増やし、且つ、各電力源１からの電力供給および蓄電池３の放電を積極的に行うことで、投入負荷Ｌｏの数が多くなうように自立運転を運用できる。

【0044】

次に、図３を参照して、自立運転制御の休止処理について説明する。上述の通り、自立運転制御の休止処理は、図２に示す基本処理と並行して行われる。ただし、図３に示す休止処理の一部が実行中は、図２に示す基本処理が中断する。

【0045】

図３に示すように、自立運転制御の休止処理では、自立運転制御部５は、最重要負荷である負荷Ｌ１のみが投入負荷Ｌｏである状態において、現在の供給可能電力Ｐｔが、最重要負荷である負荷Ｌ１の消費電力ＰＬ１を下回ったか否かを判定する（Ｓ２０１）。ステップＳ２０１で下回っていない（Ｐｔ≧ＰＬ１）と判定された場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、ステップＳ２０１の判定を繰り返し行う。一方、ステップＳ２０１で下回った（Ｐｔ＜ＰＬ１）と判定された場合、次いで、蓄電池３の充電率が所定の第１閾値以下であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。この第１閾値は、蓄電池３の電力によって動作する蓄電池ＰＣＳ４を所定期間完全に停止させないための値であって、蓄電池充放電制御部４１１のうちの一部（例えば通信回路）と、自立運転制御部５とを所定時間継続して動作させるために必要な電力量（稼働継続下限値）に基づいて設定される。本実施形態では、先述の第１閾値、つまり、稼働継続下限値は、例えば５「％」である。なお、自立運転制御部５が蓄電池ＰＣＳ４に設けられていない構成では、先述の第１閾値は、蓄電池充放電制御部４１１のうちの通信回路を、所定期間継続して動作させるための稼働継続下限値となる。ステップＳ２０２で第１閾値以下でない（第１閾値よりも大きい）と判定された場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、蓄電池３を放電し、負荷Ｌ１に電力を供給する。そして、ステップＳ２０１の判定に戻る。一方、ステップＳ２０２で第１閾値以下であると判定された場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、自立運転を休止する（Ｓ２０３）。自立運転の休止は、例えば、蓄電池充放電制御部４１１のインバータ回路および制御回路への、蓄電池３からの電力供給を停止させる。このとき、蓄電池３から蓄電池充放電制御部４１１の通信回路および自立運転制御部５への電力供給は、停止させない。ステップＳ２０３にて自立運転が休止すると、図２に示す基本処理は中断する。

【0046】

次に、ステップＳ２０３で自立運転の休止中に、現在の供給可能電力Ｐｔが、最重要負荷である負荷Ｌ１の消費電力に基づく第２閾値以上となったか否かを判定する。具体的には、図３に示すように、自立運転制御部５は、現在の供給可能電力Ｐｔが、最重要負荷である負荷Ｌ１の消費電力ＰＬ１よりも一定値α以上大きくなったか否かを判定する（Ｓ２０４）。つまり、本実施形態では、先述の第２閾値は、消費電力ＰＬ１と一定値αとの和であり、自立運転制御部５は、ステップＳ２０４で、Ｐｔ≧ＰＬ１＋αとなるか否かを判定する。なお、一定値αは、０（ゼロ）を含んでもよい。この場合、自立運転制御部５は、ステップＳ２０４において、現在の供給可能電力Ｐｔが、消費電力ＰＬ１以上となったか否かを判定する。ステップＳ２０４で第２閾値以上でない（Ｐｔ＜ＰＬ１＋α）と判定された場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、自立運転の休止を継続し、ステップＳ２０４の判定を繰り返し行う。一方、ステップＳ２０４で第２閾値以上である（Ｐｔ≧ＰＬ１＋α）と判定された場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、自立運転制御部５は、蓄電池３から蓄電池充放電制御部４１１のインバータ回路および制御回路への電力供給を再開して、自立運転を再開させる。例えば、ＥＶ充放電器２２に新たに電気自動車１２が接続されたり、太陽電池１１への日射強度が高くなったりすると、現在の供給可能電力Ｐｔが大きくなる。自立運転制御部５が、自立運転を再開すると、図２に示す基本処理も再開される。そして、自立運転制御部５は、ステップＳ２０１の判定に戻る。

【0047】

電力システムＳ１の作用および効果は、次の通りである。

【0048】

電力システムＳ１は、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎに電力供給可能な電力源１を備える。電力源１は、例えば、太陽電池１１、電気自動車１２または発電機１３である。そして、自立運転制御部５は、電力システムＳ１の自立運転中、蓄電池３の充電率、電力源１の供給可能電力および負荷Ｌ１～Ｌｎの各重要度に基づいて、連系盤Ｃ１から複数の負荷Ｌ１～Ｌｎへの各電力供給路を、接続状態にするか遮断状態にするかを切り替える。この構成によると、蓄電池３の放電ができない程度まで蓄電池３の充電率が低下した場合でも、電力源１から電力供給可能な間は、自立運転を継続することができる。また、電力システムＳ１は、自立運転時に、電力源１の状態に応じて、各負荷への電力供給をできる限り継続させることが可能となる。

【0049】

電力システムＳ１では、自立運転制御部５は、各電力源１の現在の状態を示す情報（現状データ）を取得し、この現状データから各電力源１の現在の供給可能電力を推定する。また、自立運転制御部５は、各電力源１の将来の状態の変化予定を示す情報（変移予測データ）を取得し、この変移予測データから各電力源１の将来の供給可能電力を推定する。そして、自立運転制御部５は、各電力源１の現在の供給可能電力および将来の供給可能電力を用いて、供給可能電力のスケジュールを作成する。この構成によると、自立運転制御部５は、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎを、電力供給する投入負荷Ｌｏと電力供給する開放負荷Ｌｘとに選別する際、各電力源１の将来の供給可能電力を加味することができる。これにより、自立運転制御部５は、将来の供給可能電力を参照しつつ自立運転を制御できるので、例えば、最重要負荷である負荷Ｌ１への電力供給時間をできる限り長くしつつ、可能な限り他の負荷Ｌ２～Ｌｎにも電力供給するように自立運転を運用することが可能である。あるいは、例えば、電力供給を行う投入負荷Ｌｏの数が多くなるように自立運転を運用することも可能である。従って、電力システムＳ１は、各電力源１の将来の供給可能電力を加味した制御によって、自立運転を柔軟に運用できる。

【0050】

電力システムＳ１では、電力源１の現在の供給可能電力Ｐｔが、最重要負荷である負荷Ｌ１の消費電力ＰＬ１を下回り、且つ、蓄電池３の充電率が、第１閾値（蓄電池充放電制御部４１１の通信回路のみを継続して動作させるための稼働継続下限値）以下となった場合、自立運転制御部５は、蓄電池充放電制御部４１１のインバータ回路および制御回路を停止させ、自立運転を休止する。この構成によると、蓄電池ＰＣＳ４の補機損による蓄電池３の過放電を抑制できる。これにより、その後、電力源１の現在の供給可能電力が、最重要負荷（負荷Ｌ１）の消費電力に基づく第２閾値（消費電力ＰＬ１と一定値αとの和）以上となった場合、停止していた自立運転制御部５の一部（インバータ回路および制御回路）を再稼働させ、自立運転を再開させることが可能となる。つまり、自立運転を、ユーザが操作することなく、自動で再開させることができる。また、蓄電池３が過放電すると、蓄電池ＰＣＳ４が復帰不可能な状態となる。そのため、蓄電池ＰＣＳ４によって蓄電池３を充電できなくなるので、ユーザが蓄電池３の設置場所まで行き、蓄電池３を別途充電する必要がある。つまり、蓄電池充放電制御部４１１の一部を停止させて、蓄電池３の過放電を抑制することは、電力システムＳ１は、自立運転が休止した状態から自立運転の早急な復帰を可能にする。

【0051】

電力システムＳ１において、各負荷Ｌ１～Ｌｎの消費電力の変移予定が分かる場合、自立運転制御部５は、自立運転制御において、各負荷Ｌ１～Ｌｎの消費電力の変移予定をさらに考慮してもよい。例えば、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎがある事業所に設置されたものとしたとき、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎのうちのいくつか（例えば照明または個人の業務パソコンなど）は、平日の日中と、平日の夜間または休日とで、消費電力が変動する。一方、複数の負荷Ｌ１～Ｌｎのいくつか（例えばメインシステムの電源）は、平日、休日関わらず、消費電力が一定である。このような、各負荷Ｌ１～Ｌｎの消費電力の変移予定を考慮すれば、さらに柔軟な自立運転の運用が可能となる。

【0052】

電力システムＳ１において、計画停電によって停電スケジュール（電力系統Ｋからの解列予定）が分かる場合、自立運転制御部５は、自立運転制御において、停電スケジュールをさらに考慮してもよい。このような、停電スケジュールを考慮すれば、例えば自立運転前の系統連系時に、蓄電池３の充電率を大きくすることができる。また、例えば停電から復帰するまでの時間が分かるので、蓄電池３の放電を最大限活用することもできる。

【0053】

電力システムＳ１では、自立運転制御部５が蓄電池ＰＣＳ４に設けられた例を示したが、自立運転制御部５は、複数の電力制御装置２（太陽光ＰＣＳ２１、ＥＶ充放電器２２および発電機制御器２３）のいずれかに設けられてもよい。つまり、太陽光ＰＣＳ２１、ＥＶ充放電器２２または発電機制御器２３のいずれかが、自立運転制御を行ってもよい。この場合、蓄電池ＰＣＳ４ではなく、自立運転制御部５が設けられた電力制御装置２が電圧源として動作する。あるいは、自立運転制御部５は、それ単体で１つの装置として構成されてもよい。

【0054】

電力システムＳ１では、複数の電力源１を備えた例を示したが、電力源１の数は、１つでもよい。例えば、蓄電池３に対して、太陽電池１１だけが併設された構成、電気自動車１２だけが併設された構成あるいは発電機１３だけが併設された構成であってもよい。

【0055】

電力システムＳ１において、各電力源１の現在の供給可能電力のみを考慮して、投入負荷Ｌｏと開放負荷Ｌｘとを選別してもよい。この構成では、自立運転制御部５は、各電力源１の将来の供給可能電力を推定しなくてもよいし、供給可能電力のスケジュールを作成しなくてもよい。この変形例に係る電力システムにおいても、自立運転中、電力源１から供給される電力を各負荷Ｌ１～Ｌｎに供給可能であるので、蓄電池３の放電ができない程度まで蓄電池３の充電率が低下した場合でも、電力源１から電力供給可能な間は、自立運転を継続することができる。また、当該変形例に係る電力システムにおいても、自立運転時に、電力源１の状態に応じて、各負荷への電力供給をできる限り継続させることが可能となる。

【0056】

電力システムＳ１において、供給可能電力のスケジュールを作成する際、現在の供給可能電力を考慮しなくてもよい。この変形例に係る電力システムにおいても、電力源１から電力供給可能な間は、自立運転を継続することができる。また、当該変形例に係る電力システムにおいても、自立運転時に、電力源１の状態に応じて、各負荷への電力供給をできる限り継続させることが可能となる。ただし、現在の供給可能電力を考慮した方が、現在時点での供給可能電力の推定値が、実際の供給可能電力に近い値となるので、供給可能電力の誤差（過不足）が抑制される。

【0057】

本開示に係る電力システムは、上記した実施形態に限定されるものではない。本開示の電力システムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

【符号の説明】

【0058】

Ｓ１：電力システム、１：電力源、３：蓄電池、４：蓄電池パワーコンディショナ（蓄電池ＰＣＳ）、５：自立運転制御部、１１：太陽電池、１２：電気自動車、１３：発電機、４１１：蓄電池充放電制御部、Ｋ：電力系統、Ｌ１～Ｌｎ，Ｌｉ：負荷

【図1】

【図2】

【図3】