建物用電力供給システム及び建物用電力供給方法
【課題】蓄電装置における蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことが可能な建物用電力供給システム及び建物用電力供給方法を提供する。
【解決手段】建物用電力供給システムにおいて、少なくとも２つ以上の蓄電装置と、蓄電装置からの放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力するインバータと、蓄電装置別に設けられ、インバータと蓄電装置との間に配置された回路と、回路の開閉状態を回路毎に切り替える制御部と、を備えている。また、制御部は、建物内で発生する負荷に電力が供給される期間中、常に、蓄電装置別に設けられた回路のうち、いずれかの回路を閉状態とする。
【解決手段】建物用電力供給システムにおいて、少なくとも２つ以上の蓄電装置と、蓄電装置からの放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力するインバータと、蓄電装置別に設けられ、インバータと蓄電装置との間に配置された回路と、回路の開閉状態を回路毎に切り替える制御部と、を備えている。また、制御部は、建物内で発生する負荷に電力が供給される期間中、常に、蓄電装置別に設けられた回路のうち、いずれかの回路を閉状態とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物内で発生する負荷に電力を供給する建物用電力供給システム及び建物用電力供給方法に係り、特に、少なくとも２個以上の蓄電装置を用いた建物用電力供給システム及び建物用電力供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物内で発生する負荷に電力を供給する建物用電力供給システムは、既に知られており、建物用電力供給システムの中には、蓄電池等の蓄電装置に電力を蓄電し、負荷の状況に応じて適宜放電するシステム（以下、蓄電池システムともいう）が存在する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された蓄電池システムによれば、商用電源からの電力（以下、系統電力という）の使用単価が安くなる時間帯（例えば、深夜）中に、系統電力を蓄電装置に蓄電し、使用単価が高くなる時間帯（例えば、昼間）中に放電することによって経済的恩恵を享受することが可能になる。
【０００４】
また、蓄電池システムの中には、太陽光発電設備を併せ持つものも存在し、かかるシステムにおいて、発電可能な時間帯（すなわち、昼間）中に発電電力を蓄電装置に蓄電し、発電不可能な時間帯（すなわち、夜間）中に蓄電した電力を放電すれば、電力使用のピーク時間をシフトすることが可能になる。さらに、上記のシステムにおいて、発電電力が負荷における消費電力量を上回った場合、余剰電力を商用電源に逆潮流すること（所謂、売電）も可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−５０１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、蓄電装置に蓄電される電力は、通常、直流電力であるため、蓄電装置から放電される電力を建物内の負荷に供給する際には、当該放電電力を直流電力から交流電力に変換する必要がある。このため、システム内には変換装置としてのインバータが設けられることになる。ここで、従来の蓄電池システムでは、例えば、蓄電装置に電力を蓄電している間（換言すると、放電をしていない間）、インバータが不可避的に停止し、一定量の電力量が蓄電された後に蓄電装置から電力を放電する際には、インバータを起動することとしていた。この場合、インバータを停止状態から起動すると、インバータのウォームアップに時間を要するため、タイムラグを生じ、スムーズに蓄電／放電の切り替えを行うことが困難となる。
【０００７】
特に、負荷への電力の供給源として、商用電源と蓄電装置の双方を併用するシステム（いわゆる系統連系システム）では、インバータを停止状態から起動する際には、資源エネルギー庁公表の『電力品質確保に係る系統連系技術要件ガイドライン』に則り、系統連系のために系統電力と蓄電装置からの放電電力とを同期させる時間として所定時間（具体的には約５分間）を確保する必要があり、その時間中は、インバータからの出力が不能となる。したがって、系統連系システムでは、インバータを停止状態から起動する場合に生じるタイムラグが顕著になり、蓄電装置における蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことがより一層困難となる。また、上記のタイムラグが生じる結果、その間系統電力を消費することになり、その分、電力使用料金が増加してしまうことになる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄電装置における蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことが可能な建物用電力供給システム及び建物用電力供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題は、本発明の建物用電力供給システムによれば、少なくとも２つ以上の蓄電装置と、該蓄電装置からの放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力するインバータと、前記蓄電装置別に設けられ、前記インバータと前記蓄電装置との間に配置された、前記放電電流が流れる回路と、前記蓄電装置別に設けられた前記回路の開閉状態を、前記回路毎に切り替える制御部と、を備えた建物用電力供給システムであって、前記制御部は、前記建物用電力供給システムにより建物内で発生する負荷に電力が供給される期間中、常に、前記蓄電装置別に設けられた前記回路のうち、いずれかの前記回路を閉状態とすることにより解決される。
上記の構成であれば、建物用電力供給システムにより建物内の負荷に向けて電力が供給される期間中（すなわち、システム稼働期間中）、インバータには常に電圧が印加されるので、インバータが常時、非停止状態（運転状態又は待機状態）に維持されるので、インバータを停止状態から起動する際に不可避的に発生するタイムラグを回避することが可能になる。この結果、蓄電装置における蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことが可能となる。
【００１０】
また、上記の建物用電力供給システムにおいて、少なくとも２つ以上の蓄電装置は、前記負荷に電力を供給するために蓄電した電力を放電する第１蓄電池と、該第１蓄電池よりも安価な第２蓄電池とを含み、前記回路は、前記第１蓄電池と前記インバータとの間に配置された第１回路と、前記第２蓄電池と前記インバータとの間に配置された第２回路と、を含み、前記制御部は、前記建物用電力供給システムにより建物内で発生する負荷に電力が供給される期間のうち、前記インバータに前記第１蓄電池からの前記放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力させる間は前記第１回路を閉状態とし、前記第１回路を開状態としている間は前記第２回路を閉状態とすると、好適である。第２蓄電池は、第１蓄電池の予備であり、第１蓄電池と同等の性能を備えている必要はなく、より安価な蓄電装置を利用すれば、システム構築のコストを削減することが可能である。
【００１１】
また、上記の建物用電力供給システムにおいて、前記第１蓄電池の状態を放電状態から蓄電状態に変更する場合、前記制御部は、前記第２回路を開状態から閉状態に切り替えた後に、前記第１蓄電池における電力の蓄電量が所定の量まで下がるまで、前記第１回路及び前記第２回路の双方を閉状態で維持し、前記蓄電量が前記所定の量まで下がった時点で前記第１回路のみを閉状態から開状態に切り替えると、より好適である。かかる構成であれば、第１蓄電池に蓄電された電力を利用してから、第１蓄電池の状態を蓄電状態へ切り替えるので、合理的な電力供給が実現されることになる。
【００１２】
また、上記の建物用電力供給システムにおいて、自然エネルギーを利用して発電する発電部をさらに備え、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池は、前記発電部から供給される電力を蓄電することが可能であると、さらに好適である。かかる構成では、発電部からの電力の供給量が変動することに起因して、蓄電池（特に第１蓄電池）における蓄電／放電の切り替えが頻繁に行われるので、蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことが可能になるという本発明の効果がより有意義なものとなる。
【００１３】
また、前述した課題は、本発明の建物用電力供給方法によれば、少なくとも２つ以上の蓄電装置と、該蓄電装置からの放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力するインバータと、前記蓄電装置別に設けられ、前記インバータと前記蓄電装置との間に配置された前記放電電流が流れる回路と、を用いて建物内で発生した負荷に電力を供給する電力供給方法であって、前記蓄電装置別に設けられた前記回路の開閉状態を前記回路毎に開閉状態を切り替える切り替え工程を有し、該切り替え工程は、建物内の負荷に向けて電力を供給される期間中、常に、前記蓄電装置別に設けられた前記回路のうち、いずれかの前記回路が閉状態となっているように実行されることにより解決される。かかる方法であれば、前述したように、インバータに常に電圧が印加されて、インバータが常時、非停止状態（運転状態又は待機状態）に維持されるので、インバータを停止状態から起動する際に不可避的に発生するタイムラグを回避することが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の建物用電力供給システムでは、建物内の負荷に向けて電力が供給される期間中（すなわち、システム稼働期間中）、インバータには常に電圧が印加されるので、インバータが常時、非停止状態（運転状態又は待機状態）に維持されるので、インバータを停止状態から起動する際に不可避的に発生するタイムラグを回避することが可能になる。これにより、蓄電装置における蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る建物用電力供給システムの全体構成図である。
【図２】建物用電力供給システムにおける制御系統を示すブロック図である。
【図３】システムサーバの構成を示す図である。
【図４】本実施形態に係る建物用電力供給システムの運転形態の一例を示す図である（その１）。
【図５】本実施形態に係る建物用電力供給システムの運転形態の一例を示す図である（その２）。
【図６】本実施形態に係る建物用電力供給システムの運転形態の一例を示す図である（その３）。
【図７】本実施形態に係る建物用電力供給システムの運転形態の一例を示す図である（その４）。
【図８】本実施形態に係る建物用電力供給システムの運転形態の一例を示す図である（その５）。
【図９】本実施形態に係る建物用電力供給システムの運転形態の一例を示す図である（その６）。
【図１０】本実施形態に係る建物用電力供給システムの運転形態の一例を示す図である（その７）。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜＜本実施形態に係る建物用電力供給システムの概要＞＞
本発明の一実施形態（本実施形態）に係る建物用電力供給システムについて、図１乃至１０を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る建物用電力供給システムの全体構成図である。図２は、建物用電力供給システムにおける制御系統を示すブロック図である。図３は、後述のシステムサーバ１１の構成を示す図である。図４から図１０は、本実施形態に係る建物用電力供給システムの運転形態の一例を示す図である。なお、図４から図１０の各図において、図示された回路中、電流が流れている部分（通電部分）を太線にて示している。
【００１７】
先ず、本実施形態に係る建物用電力供給システム（以下、本システムＳとも言う）について概説する。
本システムＳは、建物内で発生する負荷Ｌに対して電力を供給するシステムであり、具体的には、建物内で使用される電力消費機器（家電製品、照明、空調設備、給湯設備等）に対して電力を供給する。なお、以降の説明では、建物の一例して住宅Ｈを挙げ、住宅Ｈ内における負荷Ｌに対して電力を供給するシステムについて説明する。ただし、住宅Ｈは建物の一例に過ぎず、その内空間にて負荷Ｌが発生するものである限り、例えば、オフィスビル、工場内の建屋、店舗等であってもよい。
【００１８】
本システムＳは、図１に示すように、蓄電装置としての蓄電池２に電力を蓄電し、蓄電された電力を放電して負荷Ｌに供給する。また、本システムＳは、商用電源ＣＰからの電力（いわゆる系統電力）を受電して負荷Ｌに供給することも可能である。すなわち、本システムＳは、系統連系しており、負荷Ｌへの電力の供給源として、商用電源ＣＰと蓄電池２の双方を併用する。
【００１９】
また、本システムＳでは、自然エネルギーとしての太陽光エネルギーを利用して発電し、発電した電力（発電電力）を負荷Ｌに供給することも可能である。つまり、本システムＳは、発電電力、系統電力、及び、蓄電池２に蓄電された電力を負荷Ｌに対して供給することが可能である。なお、本システムＳでは、発電電力の一部又は全部を商用電源ＣＰに逆潮流させることが可能である。このため、本システムＳのユーザ、すなわち、住宅Ｈの居住者は、発電電力の余剰分を電気事業者（商用電源ＣＰの保有者）に販売すること（いわゆる売電）が可能である。
【００２０】
次に、本システムＳの構成について説明する。本システムＳは、図１及び２に示すように、発電部としての発電ユニット１と、複数の蓄電池２と、複数の変換装置（具体的には、パワーコンディショナ３、充電器４及びインバータ５）と、システム内の電力供給回路を構成する回路ユニット６と、本システムＳ各部を制御する制御ユニット７と、を主たる構成要素として有する。
【００２１】
発電ユニット１は、自然エネルギーとしての太陽光エネルギーを利用して発電するものであり、具体的には、住宅Ｈに取り付けられた太陽電池モジュール１ａにより構成されている。ここで、発電ユニット１が発電する電力は、直流電力であり、負荷Ｌに供給する際や余剰分を商用電源ＣＰに逆潮流する際には、パワーコンディショナ３によって交流電力に変換される。こうした電力変換により、発電ユニット１は、商用電源ＣＰ系統と連系することが可能になる。
【００２２】
蓄電池２は、発電ユニット１が発電した発電電力（つまり、発電ユニット１から供給される電力）や系統電力を蓄電し、必要に応じて蓄電した電力を適宜放電する。ここで、蓄電池２に蓄電される電力は、直流電力に限られるため、パワーコンディショナ３にて交流電力に変換された発電電力や系統電力は、蓄電池２に蓄電されるにあたり、充電器４によって交流電力から直流電力に変換されることになる。一方、蓄電池２から放電される電力は、直流電力となるので、負荷Ｌに供給する際には、インバータ５によって交流電力に変換されることになる。こうした電力変換により、蓄電池２は、商用電源ＣＰ系統と連系することが可能になる。
【００２３】
そして、本実施形態では、少なくとも２つ以上の蓄電池２が並列状態で設けられている。このように２つ以上の蓄電池２が並列状態で設けられていれば、一部の蓄電池２に蓄電された電力を放電している間に、残りの蓄電池２に電力を蓄電することが可能になる。すなわち、本システムＳでは、蓄電池２への電力の蓄電と蓄電池２からの電力の放電とを同時に実施することが可能である。この結果、一部の蓄電池２の状態を蓄電状態から放電状態に切り替えている最中に負荷Ｌへ電力を供給することになったとしても、系統電力を用いる必要がなく、その分、系統電力の使用量（いわゆる買電量）を削減することができる。
【００２４】
さらに、２つ以上の蓄電池２が並列状態で設けられていることにより、蓄電池２にて蓄電／放電の切り替えが頻繁に繰り返される現象（いわゆるチャタリング）を回避し、これに伴って、チャタリング防止のために要するタイムラグを解消することが可能となる。
【００２５】
具体的に説明すると、蓄電池２が１つのみ設けられているシステムでは、蓄電池２が放電状態にある状況から、発電電力の余剰分を蓄電するために蓄電状態へ切り替わろうとすると、システムの構成上、チャタリングが発生してしまう。このチャタリングを防止するために、約１分間、蓄電池２への蓄電を保留しておくことがあり、この結果、タイムラグが生じてしまう。これに対して、２つ以上の蓄電池２が設けられていれば、発電電力の余剰分を蓄電するために一方の蓄電池２を放電状態から蓄電状態に切り替える際、他方の蓄電池２を蓄電状態から放電状態に切り替えれば、チャタリングの発生を回避することができ、上記タイムラグを解消することが可能になる。
【００２６】
なお、以降の説明では、図１に示すケース、すなわち、蓄電池２が２個設けられるケースを具体例に挙げて説明する。ただし、これに限定するものではなく、少なくとも２個以上であれば、蓄電池２の個数については任意に設定することが可能である。
【００２７】
図１中に図示された複数の蓄電池２のうち、一方の蓄電池２は、負荷Ｌへの電力供給源として蓄電した電力を放電するメインの蓄電池２であり、本発明の第１蓄電池に相当し、具体的にはリチウムイオン電池２ａである。換言すると、蓄電池２から負荷Ｌへ供給される電力の大部分は、リチウムイオン電池２ａ由来の電力となる。他方の蓄電池２は、上記のリチウムイオン電池２ａ（第１蓄電池）よりも安価な蓄電池であり、本発明の第２蓄電池に相当し、具体的には鉛蓄電池２ｂである。この鉛蓄電池２ｂは、例えば、リチウムイオン電池２ａの状態を蓄電状態から放電状態に切り替える最中に一時的に電力を放電する等の目的で用いられ、予備的（補助的）な蓄電池２として設けられている。
【００２８】
なお、蓄電池２の種類については、上記の種類（リチウムイオン電池２ａや鉛蓄電池２ｂ）に限定されるものではなく、例えば、ＮａＳ電池、ニッケル水素電池であってもよく、また、上述した第２蓄電池としてはキャパシタ等も利用可能である。また、上述したように、蓄電池２の個数については任意に設定することが可能であり、例えば、リチウムイオン電池２ａを２個以上備えた構成であってもよい。
【００２９】
変換装置としてのパワーコンディショナ３、充電器４、インバータ５は、前述したように、電力の供給先に応じて電力を適宜な種類の電力に変換するものであり、具体的には、これらの変換装置に入力される電流の種類を変換して出力する。例えば、インバータ５は、蓄電池２からの放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力する。
【００３０】
なお、インバータ５の状態は、停止状態と非停止状態との間で切り替え可能であり、非停止状態にある場合には、さらに、運転状態と待機状態との間で切り替え可能である。
【００３１】
ここで、停止状態とは、インバータ５各部（例えば、インバータ５のＣＰＵやメモリ）への給電が停止された状態を意味する。一方、運転状態とは、通常稼働状態（アクティブ状態）を意味し、運転状態にあるインバータ５は、負荷Ｌに向けて変換後の放電電流を出力することが可能である。待機状態とは、インバータ５各部のうち、一部の機器への給電が停止された状態（スリープ状態）を意味し、待機状態にあるインバータ５は、回路的（電気的）に負荷Ｌと接続されていないことになる。
【００３２】
なお、待機状態にあれば、運転状態への復帰（リブート）が迅速に行われることになる。そして、インバータ５に電圧が印加されている場合、インバータ５は、運転状態及び待機状態のうち、いずれかの状態にあることになる。他方、インバータ５に電圧が印加されていない場合には、インバータ５は、自動的に停止状態となる。
【００３３】
また、本実施形態では、蓄電池２の状態の切り替えに連動して、インバータ５の状態が切り替わるようになっている。すなわち、蓄電池２において蓄電／放電が切り替わると、インバータ５用の駆動回路（不図示）の通電状態が変化し、結果として、インバータ５の状態が切り替わるようになる。インバータ５の状態の切り替えについては、後に詳述する。
【００３４】
回路ユニット６は、発電ユニット１からの電流が流れる回路、商用電源ＣＰ（厳密には、住宅Ｈ内に設けられた不図示の受電設備）からの電流が流れる回路、及び、各蓄電池２からの電流が流れる回路と、によって構成される。本実施形態では、図１に示すように、発電ユニット１から敷設された回路が、パワーコンディショナ３を経由した後に、商用電源ＣＰ（厳密には、上記の受電設備）から敷設された回路と合流する。そして、合流地点の下流側で、負荷Ｌに向かう回路と、蓄電池２に向かう回路とに分岐する。負荷Ｌに向かう回路は、さらに、重要負荷Ｌ１への回路と、非重要負荷Ｌ２への回路に分岐する。
【００３５】
ここで、重要負荷Ｌ１とは、住宅Ｈ内の負荷Ｌのうち、電力を優先的に供給すべき重要な負荷Ｌ（具体的には、医療機器や冷蔵庫など、常時運転状態で保持すべき機器）のことである。このように、電力供給の優先度に応じて電力供給回路を分けておくことにより、例えば、商用電源ＣＰが異常状態となり系統電力を受電できなくなった時（例えば、停電時）には、重要負荷Ｌ１にのみ電力を供給し、非重要負荷Ｌ２への電力供給を遮断することも可能になる。
【００３６】
一方、蓄電池２に向かう回路は、図１に示すように、蓄電池２別に分岐する。分岐した各回路中には、上述の充電器４が配設されている。蓄電池２別に分岐した各回路は、蓄電池２に電力を蓄電するための回路（蓄電回路）に相当する。つまり、本システムＳでは、蓄電回路が蓄電池２毎に設けられていることになる。また、各蓄電回路には、その開閉状態を切り替えるための開閉スイッチ（以下、蓄電回路側スイッチＳＷ１、ＳＷ２）が設けられており、蓄電回路毎に開閉状態を切り替えることが可能である。なお、本実施形態の蓄電回路側スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、不図示のリレー装置により構成されている。
【００３７】
各蓄電池２の陽極側には、蓄電池２からの放電電流が流れる回路が接続されている。かかる回路は、蓄電池２から電力を放電するための回路（放電回路）に相当し、各蓄電池２から敷設されており、上述したインバータ５の手前で合流してからインバータ５に接続されている。つまり、本システムＳでは、インバータ５と蓄電池２との間に配置された放電電流用の回路（放電回路）が蓄電池２毎に設けられている。なお、リチウムイオン電池２ａ側の放電回路（リチウムイオン電池２ａとインバータ５との間に配置された放電回路）は、本発明の第１回路に該当し、鉛蓄電池２ｂ側の放電回路（鉛蓄電池２ｂとインバータ５との間に配置された放電回路）は、本発明の第２回路に該当する。
【００３８】
また、各放電回路には、その開閉状態を切り替えるための開閉スイッチ（以下、放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４）が設けられており、放電回路毎に開閉状態を切り替えることが可能である。なお、本実施形態の放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４は、不図示のリレー装置により構成されている。
【００３９】
そして、インバータ５からは、交流電力に変換した放電電力を負荷Ｌに向けて供給する回路が敷設されており、当該回路は、図１に示すように、発電電力や系統電力を負荷Ｌに向けて供給する回路に繋ぎ込まれている。
【００４０】
制御ユニット７は、本システムＳにおける電力供給状況を管理し、負荷Ｌへ供給される電力の供給源の切り替えや各蓄電池２における蓄電／放電の切り替え等を行うために、本システムＳ各部を制御する。こうした機能を具備する制御ユニット７は、図２に示すように、システムサーバ１１と、ＣＴセンサ１２と、バッテリーマネジメントシステム（以下、ＢＭＵ）１３と、によって構成される。
【００４１】
システムサーバ１１は、ＣＰＵ１１ａ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ１１ｂ、通信用インターフェース１１ｃを主たる構成要素として有し、メモリ１１ｂには、本システムＳを制御するためのプログラム（以下、制御プログラム）が予めインストールされている。なお、本実施形態に係るシステムサーバ１１は、住宅Ｈ内に設置されているホームサーバである。ただし、これに限定されるものではなく、システムサーバ１１が、住宅Ｈ外（例えば、住宅Ｈの管理会社）に設置されたものであってもよい。
【００４２】
システムサーバ１１は、図３に示すように、受信部２１、配信部２２、発電ユニット制御部２３、買電制御部２４、スイッチ制御部２５、接続制御部２６を備えており、これら各部は、上述したシステムサーバ１１の構成要素たるＣＰＵ１１ａ、メモリ１１ｂ、通信用インターフェース１１ｃ、及び、制御プログラムによって構成されている。以下、システムサーバ１１各部（受信部２１、配信部２２、発電ユニット制御部２３、買電制御部２４、スイッチ制御部２５、接続制御部２６）について説明する。
【００４３】
受信部２１は、宅内ネットワークＴＮを介してシステムサーバ１１と通信可能に接続された機器から配信される情報やデータを受信するものである。システムサーバ１１と通信可能な機器としては、ＣＴセンサ１２やＢＭＵ１３、及び、ユーザの操作を受け付けるユーザ端末ＵＴが挙げられる。
【００４４】
ユーザ端末ＵＴは、電力供給モードに対するユーザの選択操作を受け付けて、当該選択結果を示す情報をシステムサーバ１１に向けて配信する情報端末である。ここで、本システムＳにて選択可能な電力供給モードとしては、売電優先モードと、買電回避モードとが挙げられる。売電優先モードとは、蓄電池２に蓄電された電力を放電して負荷Ｌに供給するとともに、発電ユニット１が発電した電力（発電電力）を商用電源ＣＰへ逆潮流させるモードである。他方、買電回避モードとは、発電電力、系統電力、及び蓄電池２に蓄電された電力のうち、系統電力以外の電力を優先的に負荷Ｌに供給するモードである。
【００４５】
ユーザは、売電優先モード及び買電回避モードのうち、本システムＳにおいて実践したいと考える電力供給モードを選択すると、ユーザ端末ＵＴを通じて、当該選択結果を示すデータをシステムサーバ１１に向けて伝送することができる。なお、ユーザ端末ＵＴとしては、ＰＤＡ（タブレット型携帯情報端末）、携帯電話、パソコン、宅内に設置された操作パネル等、ユーザの入力操作を受け付けて、当該入力操作に応じた情報をシステムサーバ１１に向けて出力するものであれば、制限なく利用することが可能である。
【００４６】
配信部２２は、発電ユニット１による発電量、負荷Ｌでの消費電力量、及び、蓄電池２の蓄電量に関する情報を生成し、上述のユーザ端末ＵＴに向けて当該情報を配信するものである。当該情報を受信したユーザ端末ＵＴ側では、不図示の表示画面に、上記情報を示す内容（すなわち、発電ユニット１による発電量、負荷Ｌでの消費電力量、及び、蓄電池２の蓄電量）が表示され、ユーザは、ユーザ端末ＵＴの表示画面を通じて、住宅Ｈ内における電力需給バランスの状況を視認することができる。
【００４７】
発電ユニット制御部２３は、宅内ネットワークＴＮを介して発電ユニット１及びパワーコンディショナ３を制御するものであり、発電可能な時間帯に合わせて、発電ユニット１による発電電力の供給（あるいは逆潮流）を行う。なお、本実施形態では、発電可能な時間帯が昼間（具体的には１０時から１７時までの間）に設定されているが、かかる時間帯は任意に設定可能であり、例えば、季節に応じて変更することとしてもよい。
【００４８】
買電制御部２４は、宅内ネットワークＴＮを介して、住宅Ｈに設けられた系統電力の受電設備（不図示）を制御するものであり、ユーザが選択した電力供給モード及び電力需給バランスの状況に応じて、系統電力の受電（すなわち、買電）の実行／中断を切り替える。なお、本実施形態において、深夜（具体的には２３時から７時までの間）は、系統電力の使用単価が最も安くなる時間帯であり、かかる時間帯には、系統電力を受電し、受電した電力の一部又は全部を蓄電池２に系統電力を蓄電することとしている。また、深夜以外の時間帯、例えば、発電電力及び蓄電池２からの放電電力だけでは負荷Ｌへの電力供給量を賄えない時間帯には、系統電力を受電するものとする。また、当然ながら、上記以外の時間帯に系統電力を受電することとしてもよい。
【００４９】
スイッチ制御部２５は、蓄電池２別に設けられた蓄電回路及び放電回路の開閉状態を回路毎に切り替えるものであり、本発明の制御部に相当する。より具体的に説明すると、スイッチ制御部２５は、宅内ネットワークＴＮを介して、上述の蓄電回路側スイッチＳＷ１、ＳＷ２及び放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４に向けて駆動信号を出力する。各スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、宅内ネットワークＴＮを通じて駆動信号を受信すると、当該駆動信号に従って動作（入切）するようになる。
【００５０】
なお、本実施形態に係るスイッチ制御部２５は、住宅Ｈ内での電力需給バランス（具体的には、発電ユニット１による発電量、負荷Ｌでの消費電力量、及び、蓄電池２の蓄電量）に基づいて、各スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の入切を自動的に制御する。一方、ユーザは、ユーザ端末ＵＴを通じて、各スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の入切を強制的に切り替えることを要求するための操作を行うことができる。かかる操作が行われた場合、その操作の内容を示す信号（切り替え要求信号）がシステムサーバ１１に向けて配信されるようになる。そして、スイッチ制御部２５は、宅内ネットワークＴＮを通じて切り替え要求信号を受信すると、当該信号に従って各スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の入切を切り替える。
【００５１】
接続制御部２６は、インバータ５と負荷Ｌとの間の接続状態を電気的に制御するものであり、蓄電池２からの放電電力を負荷Ｌに供給する際には、インバータ５と負荷Ｌとの間を接続状態とし、蓄電池２からの放電電力を負荷Ｌに供給しなくなると非接続状態とする。なお、本実施形態に係る接続制御部２６は、住宅Ｈ内での電力需給バランス（具体的には、発電ユニット１による発電量、負荷Ｌでの消費電力量、及び、蓄電池２の蓄電量）に基づいて、インバータ５と負荷Ｌとの間の接続状態を自動的に制御する。一方、ユーザがユーザ端末ＵＴを通じて上記接続状態を強制的に切り替えることを要求するための操作を行うと、ユーザ端末ＵＴから切り替え要求信号がシステムサーバ１１に向けて配信され、かかる信号が受信されると、スイッチ制御部２５は、当該信号に従って、インバータ５と負荷Ｌとの間の接続状態を切り替える。
【００５２】
そして、本実施形態では、スイッチ制御部２５による制御、及び、接続制御部２６による制御は、最終的に蓄電池２の状態に反映される。つまり、蓄電池２の状態は、上述した蓄電回路及び放電回路の開閉状態、及び、インバータ５と負荷Ｌとの間の接続状態によって決定されることになる。具体的に説明すると、蓄電回路が閉状態となった蓄電池２の状態は、蓄電状態となる。つまり、リチウムイオン電池２ａ用の蓄電回路側スイッチＳＷ１が入になっている場合、リチウムイオン電池２ａの状態は蓄電状態となり、鉛蓄電池２ｂ用の蓄電回路側スイッチＳＷ２が入りになっている場合、鉛蓄電池２ｂの状態は蓄電状態となる。
【００５３】
一方、放電回路が閉状態となっており、その時点でインバータ５と負荷Ｌとの間が接続状態となっていれば、蓄電池２の状態は、放電状態となる。つまり、リチウムイオン電池２ａ用の放電回路側スイッチＳＷ３が入状態で、インバータ５と負荷Ｌとの間が接続状態となっていれば、リチウムイオン電池２ａの状態は、放電状態となる。同様に、鉛蓄電池２ｂ用の放電回路側スイッチＳＷ４が入状態で、インバータ５と負荷Ｌとの間が接続状態となっていれば、鉛蓄電池２ｂの状態は、放電状態となる。
【００５４】
なお、放電回路が閉状態となっており、その時点でインバータ５と負荷Ｌとの間が非接続状態となっていれば、蓄電池２の状態は、保留状態（次の放電に備えた状態）となる。
【００５５】
ＣＴセンサ１２は、電流センサであり、その計測結果は、随時、宅内ネットワークＴＮを介してシステムサーバ１１に送信される。本実施形態では、負荷Ｌにおける消費電力を計測するためにＣＴセンサ１２が設置されているとともに、さらに、発電ユニット１による発電電力を計測するために、別途、ＣＴセンサ１２が設置されている。この発電電力計測用のＣＴセンサ１２は、例えばパワーコンディショナ３の下流側に設定されている。
【００５６】
なお、負荷Ｌにおける消費電力計測用のＣＴセンサ１２は、例えば分電盤に設置されており、住宅Ｈ全体での総消費電力を一括して計測する。ただし、これに限定されるものではなく、例えば、住宅Ｈ内に存在する電力消費機器毎にＣＴセンサ１２が設けられている構成であってもよい。
【００５７】
ＢＭＵ１３は、各蓄電池２が上限電圧を超えて蓄電（過充電）したり下限電圧を超えて放電（過放電）したりするのを防止するものであり、蓄電池２毎に、蓄電された電力の電圧を監視する。また、ＢＭＵ１３は、監視電圧に基づいて、各蓄電池２の蓄電量（蓄電残量）を算定することが可能であり、その結果は、宅内ネットワークＴＮを介して、システムサーバ１１に送信される。
【００５８】
以上のような構成の制御ユニット７によれば、システムサーバ１１各部（受信部２１、配信部２２、発電ユニット制御部２３、買電制御部２４、スイッチ制御部２５、接続制御部２６）の協働により、ＣＴセンサ１２、ＢＭＵ１３及びユーザ端末ＵＴから送信されるデータに基づき、所定の電力供給モードに基づいて負荷Ｌに電力が供給されるようになる。
【００５９】
具体的に説明すると、システムサーバ１１の受信部２１が、ユーザ端末ＵＴからの情報（電力供給モードに関するユーザの選択結果を示す情報）、及び、ＣＴセンサ１２やＢＭＵ１３からの電力データを受信すると、配信部２２が、発電ユニット１による発電量、負荷Ｌでの消費電力量、及び、蓄電池２（特に、リチウムイオン電池２ａ）の蓄電量に関する情報を生成して、ユーザ端末ＵＴに向けて配信する。かかる情報を受信したユーザ端末ＵＴ側では、発電量、消費電力量及び蓄電量を示す数値やグラフ等が表示画面に表示されるようになる。
【００６０】
一方、発電ユニット制御部２３が、発電可能な時間に合わせて発電ユニット１及びパワーコンディショナ３を制御するとともに、買電制御部２４が、ユーザが選択した電力供給モード及び電力需給バランスの状況に応じて、不図示の受電設備による系統電力の受電（買電）の実行／中断を切り替える。
【００６１】
また、電力需給バランスの状況に応じて、スイッチ制御部２５が蓄電回路側スイッチＳＷ１、ＳＷ２及び放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４を、接続制御部２６がインバータ５と負荷Ｌとの間の接続状態を、それぞれ制御する。これにより、蓄電池２別に設けられた蓄電回路及び放電回路の開閉状態が回路毎に切り替わり、さらに、各蓄電池２の状態が切り替わるようになる。
【００６２】
以上までに説明してきた各機器を構成要素として備える本システムＳは、ユーザが選択した電力供給モードに応じて電力を負荷Ｌに供給する一方で、電力需給バランスをモニタリングし、その状況変化に合わせて、適宜、各蓄電池２における蓄電／放電の切り替えを行う。このように、本システムＳは、いわゆるホームエネルギーマネジメントシステム（ＨＥＭＳ）であり、環境負荷としての住宅Ｈ内における電力消費量を削減すべく、宅内ネットワークＴＮを通じたデータの送受信により、電力需給バランスに応じて最適な電力供給を達成することが可能なシステムである。
【００６３】
他方、本システムＳのユーザは、本システムＳによる電力供給モードとして、経済的メリットを重視した売電優先モード、及び、環境負荷の削減を重視した買電回避モードの中から、自己の価値観やライフスタイルに基づいて最適な電力供給モードを選択することが可能となる。
【００６４】
＜＜インバータの状態の切り替えについて＞＞
次に、本システムＳにおけるインバータ５の状態の切り替えについて説明する。
前述したように、本実施形態では、蓄電池２の状態が切り替わることに連動して、インバータ５の状態が切り替わる。一方、蓄電池２の状態は、回路、特に放電回路の開閉状態（換言すると、放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４の入切）、及び、インバータ５と負荷Ｌとの間の接続状態に応じて切り替わる。したがって、インバータ５の状態は、蓄電池２別に設けられた放電回路の各々の開閉状態、及び、インバータ５と負荷Ｌとの接続状態に応じて切り替わることになる。
【００６５】
より具体的に説明すると、リチウムイオン電池２ａ用及び鉛蓄電池２ｂ用の双方の放電回路が開状態であるとき（換言すると、放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４がともに切状態にあるとき）、インバータ５は、蓄電池２から電圧が印加されていない状態にあり、自動的に停止状態となる。
【００６６】
これに対し、リチウムイオン電池２ａ用及び鉛蓄電池２ｂ用の双方のうち、いずれかの放電回路が閉状態であるとき（換言すると、放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４のうち、少なくとも一方が入状態にあるとき）、インバータ５は、蓄電池２から電圧が印加された状態にあり、非停止状態となる。
【００６７】
より具体的に説明すると、リチウムイオン電池２ａ用の放電回路が閉状態（すなわち、放電回路側スイッチＳＷ３が入状態）で、かつ、インバータ５と負荷Ｌとの間が接続状態にあるとき、インバータ５は、運転状態となる。同様に、リチウムイオン電池２ａ用及び鉛蓄電池２ｂ用の双方の放電回路が閉状態（すなわち、放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４がともに入状態）で、かつ、インバータ５と負荷Ｌとの間が接続状態にあるとき、インバータ５は、運転状態となる。換言すると、スイッチ制御部２５は、インバータ５にリチウムイオン電池２ａからの放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力させる期間には、リチウムイオン電池２ａ側の放電回路（第１回路）を閉状態とする。
【００６８】
一方、本実施形態では、インバータ５にリチウムイオン電池２ａからの放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力させる期間以外の期間中、鉛蓄電池２ｂ側の放電回路（第２回路）のみを閉状態とする。つまり、本実施形態では、リチウムイオン電池２ａに蓄電された電力を放電して負荷Ｌに供給する期間に該当しない間は、本システムＳが稼働していない場合を除き、リチウムイオン電池２ａ側の放電回路を開状態とし、鉛蓄電池２ｂ側の放電回路を閉状態とする。
【００６９】
ここで、鉛蓄電池２ｂ側の放電回路のみを閉状態とする期間としては、例えば、鉛蓄電池２ｂのみが放電状態となっている期間が該当する。つまり、鉛蓄電池２ｂ用の放電回路のみが閉状態で、かつ、インバータ５と負荷Ｌとの間が接続状態にある期間である。そして、当該期間中でのインバータ５の状態は、運転状態となる。
【００７０】
鉛蓄電池２ｂ側の放電回路のみを閉状態とする他の期間としては、リチウムイオン電池２ａ及び鉛蓄電池２ｂの双方が蓄電状態となる期間が該当する。つまり、鉛蓄電池２ｂ用の放電回路のみが閉状態で、かつ、インバータ５と負荷Ｌとの間が非接続状態にある期間である。そして、当該期間中でのインバータ５の状態は、待機状態となる。
【００７１】
以上のように、本実施形態において、スイッチ制御部２５は、システム稼働期間（本システムＳにより住宅Ｈ内で発生する負荷Ｌに電力が供給される期間）のうち、インバータ５にリチウムイオン電池２ａからの放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力させる間は、リチウムイオン電池２ａ側の放電回路（第１回路）を閉状態とする。他方、システム稼働中、リチウムイオン電池２ａ側の放電回路を開状態とする間は、鉛蓄電池２ｂ側の放電回路（第２回路）を閉状態とする。
【００７２】
つまり、本実施形態に係るスイッチ制御部２５は、システム稼働期間中、常に、蓄電池２別に設けられた放電回路のうち、いずれかの放電回路を閉状態とする。これにより、システム稼働期間中は、常に、蓄電池２からの電圧がインバータ５に印加されることになり、インバータ５の状態は、システム稼働期間中は常時、非停止状態で維持されることになる。
【００７３】
＜＜本実施形態に係る建物用電力供給システムの動作例＞＞
次に、本システムＳの動作例について図４〜図１０を参照しながら説明する。なお、本システムＳの動作により、本発明の建物用電力供給方法が実現されるので、本システムＳの動作例に関する以降の説明では、本発明の建物用電力供給方法についても併せて説明することになる。
【００７４】
本システムＳは、前述したように、売電優先モードと買電回避モードとのうち、ユーザがユーザ端末ＵＴを通じて選択したモードにて負荷Ｌに電力を供給する。また、電力需給バランスに応じて、発電電力、系統電力、及び、蓄電池２からの放電電力のうち、いずれの電力を負荷Ｌに供給するかを決定する。
【００７５】
ここで、例えば、発電電力のみで負荷Ｌへの電力供給を賄うことができる場合には、図４に示すように、本システムＳは、発電電力のみを負荷Ｌに供給し、系統電力の受電、及び、蓄電池２からの放電については行われない。かかる状況では、鉛蓄電池２ｂ用の放電回路側スイッチＳＷ４のみが入状態になっており、インバータ５と負荷Ｌとの間は非接続状態となっている。そして、以上の状況におけるインバータ５の状態は、待機状態となる。
【００７６】
上記の状態（図４に示す状態）から、負荷Ｌでの消費電力量が増加することにより、負荷Ｌへ供給する電力として、蓄電池２からの放電電力を追加する必要が生じた場合には、図５に示すように、蓄電池２から電力を放電させることになる。つまり、放電回路側スイッチＳＷ３が入状態となってリチウムイオン電池２ａ用の放電回路が閉状態へ切り替わるとともに、インバータ５と負荷Ｌとの間が接続された状態となる。この結果、インバータ５の状態が運転状態となり、インバータ５からは交流電流に変換された放電電流が出力され、当該放電電流は負荷Ｌに向かって回路内を流れるようになる。この時点では、リチウムイオン電池２ａ及び鉛蓄電池２ｂの双方から負荷Ｌに電力が供給される。
【００７７】
そして、リチウムイオン電池２ａの電力放電がＢＭＵ１３によって確認されると、鉛蓄電池２ｂ用の放電回路側スイッチＳＷ４が切状態になり、リチウムイオン電池２ａからの放電電力のみが負荷Ｌに対して供給されるようになる。以後、負荷Ｌへの電力供給は、発電電力、及び、リチウムイオン電池２ａからの放電電力で賄うようになる。
【００７８】
また、上記の状態（図５に示す状態）から、負荷Ｌでの消費電力量が減少して、発電電力のみで負荷Ｌへの電力供給を賄うことができるようになり、かつ、発電電力に余剰が生じた場合には、放電状態にある蓄電池２（具体的には、リチウムイオン電池２ａ）の状態を切り替えて、余剰分の発電電力を蓄電させることになる。
かかる切り替えの手順について説明すると、先ず、図５に示す状態（発電電力とリチウムイオン電池２ａからの放電電力を負荷Ｌに供給している状態）から、図６に示すように、鉛蓄電池２ｂ用のスイッチＳＷ２、ＳＷ４を入状態に切り替える。これにより、発電電力の一部を鉛蓄電池２ｂに蓄電しつつ、リチウムイオン電池２ａ及び鉛蓄電池２ｂの双方から電力を放電するようになる。一方、余剰電力の一部については、一時的に商用電源ＣＰに逆潮流する。
【００７９】
上記の状態（図６に示す状態）は、リチウムイオン電池２ａの蓄電量が所定の量まで下がるまで維持され、本実施形態では、リチウムイオン電池２ａからの放電電力の出力が０になるまで維持される。そして、リチウムイオン電池２ａの蓄電量が所定の量まで下がった時点で、図７に示すように、放電回路側スイッチＳＷ３が切状態となって、リチウムイオン電池２ａ用の放電回路が開状態となる。さらに、それまで接続状態にあったインバータ５と負荷Ｌとの間が非接続状態となる。これにより、インバータ５の状態が待機状態へ切り替わり、結果として、リチウムイオン電池２ａからの電力の放電が中断される。
【００８０】
その後、図８に示すように、蓄電回路側スイッチＳＷ１を入状態にしてリチウムイオン電池２ａ用の蓄電回路を閉状態にしてから、鉛蓄電池２ｂ用の蓄電回路側スイッチＳＷ２を切状態にする。これにより、発電電力の余剰分が蓄電される蓄電池２が、鉛蓄電池２ｂからリチウムイオン電池２ａに転じるようになる。この結果、蓄電池２のうち、負荷Ｌに電力を供給する主たる蓄電池２たるリチウムイオン電池２ａに電力が蓄電されるようになり、次回の放電に備えて、リチウムイオン電池２ａの蓄電量を十分に確保しておくことが可能になる。
【００８１】
なお、発電電力の余剰分が蓄電される蓄電池２が、鉛蓄電池２ｂからリチウムイオン電池２ａに転換した時点で、鉛蓄電池２ｂ用の放電回路は閉状態であり、以後、リチウムイオン電池２ａの状態が蓄電状態に維持される間、上記のスイッチＳＷ４は入状態のまま保持される。一方、インバータ５と負荷Ｌとの間は、非接続状態で保持される。この結果、インバータ５の状態は、リチウムイオン電池２ａへの蓄電が継続される間、待機状態で保持されることになる。
【００８２】
そして、リチウムイオン電池２ａへ電力が蓄電されている状態（図８に示す状態）において、例えば、発電ユニット１による発電電力量が変動し、負荷Ｌへ供給する電力として、蓄電池２からの放電電力を追加する必要が生じた場合には、リチウムイオン電池２ａの状態を蓄電状態から放電状態に切り替えることになる。この場合、先ず、図９に示すように、放電回路側スイッチＳＷ４が入状態となって鉛蓄電池２ｂ用の放電回路が閉状態となり、インバータ５と負荷Ｌとの間が接続状態となる。これにより、鉛蓄電池２ｂが放電状態となる一方で、インバータ５の状態が運転状態へ切り替わる。この結果、鉛蓄電池２ｂからの放電電力が、インバータ５で変換された後に、負荷Ｌへ供給されることになる。
【００８３】
これと同時に、蓄電回路側スイッチＳＷ１が切状態とされてリチウムイオン電池２ａ用の蓄電回路が開状態に切り替わり、これにより、リチウムイオン電池２ａへの発電電力の蓄電が中止する。その後、放電回路側スイッチＳＷ３が入状態とされてリチウムイオン電池２ａ用の放電回路が閉状態に切り替わり、これにより、リチウムイオン電池２ａからの電力の放電が開始される。リチウムイオン電池２ａからの放電電力は、鉛蓄電池２ｂからの放電電力とともにインバータ５で変換され、最終的に負荷Ｌへ供給されることになる。
【００８４】
そして、リチウムイオン電池２ａからの電力放電がＢＭＵ１３によって確認されると、図１０に示すように、鉛蓄電池２ｂ用の放電回路側スイッチＳＷ４が切状態になり、リチウムイオン電池２ａからの放電電力のみが負荷Ｌに対して供給されるようになる。以後、負荷Ｌへの電力供給は、発電電力、及び、リチウムイオン電池２ａからの放電電力で賄うようになる。
【００８５】
＜＜本実施形態の有効性について＞＞
以上までに説明してきたように、本システムＳでは、スイッチ制御部２５がシステム稼働期間中、常に、蓄電池２別に設けられた放電回路のうち、いずれかの回路を閉状態とする。換言すると、本システムＳの動作により実現される建物用電力供給方法は、蓄電池２別に設けられた放電回路の開閉状態を放電回路毎に開閉状態を切り替える切り替え工程を有し、この切り替え工程は、システム稼働期間中、常に、蓄電池２別に設けられた放電回路のうち、いずれかの放電回路が閉状態となっているように実行される。
【００８６】
以上の構成により、本システムＳ、及び、本システムＳの動作により実行される建物用電力供給方法では、システム稼働期間中、インバータ５には常に蓄電池２の電圧が印加されるようになる。このため、インバータ５は、システム稼働期間中、常時、非停止状態（運転状態又は待機状態）に維持されることになる。つまり、本システムＳでは、システム稼働期間中はインバータ５が停止状態になることがなく、従来のシステムにおいてインバータ５を停止状態から起動する際に不可避的に発生していたタイムラグを、回避することが可能になる。この結果、本システムＳでは、蓄電池２における蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことが可能となる。
【００８７】
特に、系統電力と蓄電池２からの放電電力とを併用するシステム（いわゆる系統連系システム）では、上記の効果は、より有意義なものとなる。すなわち、発明が解決する課題の項で説明したように、従来の系統連系システムでは、インバータ５を停止状態から起動（再起動）する際には、資源エネルギー庁公表の『電力品質確保に係る系統連系技術要件ガイドライン』に則り、系統連系のために系統電力と蓄電装置からの放電電力とを同期させる時間として所定時間（具体的には５分間）を確保する必要があり、その時間中は、インバータ５からの出力が不能となっていた。したがって、従来の系統連系システムでは、インバータ５を停止状態から起動する場合に生じるタイムラグが顕著になり、蓄電池２における蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことがより一層困難となっていた。さらに、上記のタイムラグが生じる結果、その間系統電力を余計に消費することになり、その分、電力使用料金が増加することになる。
【００８８】
これに対して、本システムＳ、及び、本システムＳの動作により実行される建物用電力供給方法であれば、システム稼働期間中、インバータ５が非停止状態に維持されるので、例えば、蓄電状態の蓄電池２を放電状態へ移行するにあたり、インバータ５の状態を運転状態とする際には、待機状態から運転状態に切り替えることになり、即座に運転状態へ移行することができる。この結果、上記のタイムラグを発生させることもなく、また、当該タイムラグにより電力使用料金が増加することも回避することができる。したがって、本システムＳのユーザは、蓄電池２の蓄電／放電をスムーズに切り替えることが可能になることで、より大きな経済的メリットを享受しつつ、環境負荷のより一層の削減を図ることが可能になる。
【００８９】
また、本実施形態では、太陽光エネルギーを利用して発電する発電ユニット１を備え、各蓄電池２は、発電ユニット１から供給される発電電力を蓄電することが可能であることとした。これにより、蓄電池２における蓄電／放電をスムーズに切り替えることができるという構成が、より一層有意義なものとなる。つまり、上記の構成では、発電ユニット１からの電力の供給量が気象等の影響により変動することに起因して、蓄電池２（特にリチウムイオン電池２ａ）における蓄電／放電の切り替えが頻繁に行われる可能性がある。かかる状況において、蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことが可能になるという効果は、より有意義なものとなる。
【００９０】
さらに、本実施形態では、リチウムイオン電池２ａの状態を放電状態から蓄電状態へ移行する場合、スイッチ制御部２５は、先ず、鉛蓄電池２ｂ用の放電回路を開状態から閉状態に切り替える。その後、リチウムイオン電池２ａにおける電力の蓄電量が所定の量まで下がるまで、リチウムイオン電池２ａ用の放電回路と鉛蓄電池２ｂ用の放電回路の双方を閉状態で維持する。そして、リチウムイオン電池２ａの蓄電量が所定の量まで下がった時点で、リチウムイオン電池２ａ用の放電回路のみを閉状態から開状態に切り替える。かかる構成であれば、リチウムイオン電池２ａに蓄電された電力を利用（放電）してから、リチウムイオン電池２ａの状態を蓄電状態へ切り替えるので、合理的な電力供給が実現されることになる。
【００９１】
上記の効果について、より詳しく説明すると、蓄電池２の放電については、極力持続させた方が効率の面では望ましい。このため、本実施形態では、放電状態にある蓄電池２に電力を蓄電する必要が生じた場合、即座に蓄電状態へ切り替えるのではなく、蓄電量が所定の量まで下がるまで放電してから切り替えることとしている。なお、上記の切り替えを実現するためには、蓄電量が所定の量まで下がるまでの間、一時的に電力を蓄電させておく予備の蓄電池２が必要となり、かかる意味で、複数の蓄電池２を備える本システムＳの構成は好適なものであると言える。ただし、これに限定されるものではなく、放電状態にある蓄電池２に電力を蓄電する必要が生じた場合（例えば、放電から蓄電への切り替え要求があった場合）、放電状態を維持せずに直ちに蓄電状態へ切り替えることとしてもよい。
【００９２】
さらに、本実施形態では、少なくとも２つ以上の蓄電池２の中には、負荷Ｌに電力を供給するために蓄電した電力を放電する第１蓄電池（本実施形態では、リチウムイオン電池２ａ）と、予備としての第２蓄電池（本実施形態では、鉛蓄電池２ｂ）とが含まれることとした。第２蓄電池は、第１蓄電池の予備であるので、第１蓄電池と同等の性能を備えている必要はなく、より安価な蓄電池２を第２蓄電池として利用することにより、システム構築のコストを削減することが可能となる。
【００９３】
＜＜その他の実施形態＞＞
上記の実施形態には、主として本発明の建物用電力供給システム及び建物用電力供給方法について説明した。しかし、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００９４】
また、上記の実施形態では、発電ユニット１が自然エネルギーとして太陽光エネルギーを利用して発電することとしたが、これに限定されるものではなく、太陽光エネルギー以外の自然エネルギー、例えば、風力や水力、地熱等を利用して発電する設備が設けられている構成であってもよい。
【００９５】
また、自然エネルギーを利用して発電する発電部自体が設けられていない構成であってもよい。すなわち、負荷Ｌに対して供給する電力が、系統電力及び蓄電池２の放電電力のみであってもよい。ただし、上述したように、発電部が設けられていることにより、蓄電／放電をスムーズに切り替えることが可能になるという本発明の効果がより有意義なものになる点では、上記の実施形態の方が望ましい。
【００９６】
また、上記の実施形態では、少なくとも２つ以上の蓄電池２の中には、負荷Ｌに電力を供給するために蓄電した電力を放電する第１蓄電池と、予備としての第２蓄電池とが含まれ、第２蓄電池については、より安価な蓄電池であることとした。しかし、これに限定されるものではなく、システム内に設けられる蓄電池２が同種の蓄電池であることとしてもよい。ただし、上述したように、予備としての第２蓄電池は、第１蓄電池と同等の性能を備えている必要はなく、より安価なものを用いることでシステム構築のコストを削減することが可能となる。かかる点においては、上記の実施形態の方が望ましい。
【００９７】
また、上記の実施形態では、電力需給バランスに基づいて、蓄電池２における蓄電／放電の切り替えを行うこととした。すなわち、上記の実施形態に係るシステムは、いわゆるホームエネルギーマネジメントシステム（ＨＥＭＳ）であって、宅内ネットワークＴＮを介して、発電ユニット１による発電量、負荷Ｌでの消費電力量、及び、蓄電池２の蓄電量に関するデータを収集する。そして、これらのデータから電力需給バランスを特定し、当該電力需給バランスと、ユーザが選択した電力供給モードとに基づいて、最適な電力供給が行われるようにシステム各部（例えば、蓄電回路側スイッチＳＷ１、ＳＷ２、放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４など）を制御することとした。ただし、これに限定されるものではなく、配電盤などに設置された電圧センサ等からの出力（電圧変化）に基づいて、蓄電回路側スイッチＳＷ１、ＳＷ２や放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４の入切を自動的に切り替えることとしてもよい。
【００９８】
また、上記の実施形態では、本発明の適用例として、系統電力のみを負荷に対して供給している期間（換言すると、負荷への供給電力として蓄電池２からの放電電力を用いない期間）にインバータ５を非停止状態（待機状態）に維持する例を説明した。このように、蓄電池２の状態が放電状態でない期間中、インバータ５を非停止状態に維持すれば、インバータ５を停止状態から起動する際に発生するタイムラグを回避し、蓄電池２における蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことが可能となる。ただし、本発明が適用できるケースは、上記のケースに限らず、例えば、深夜時間帯に負荷への電力供給をせず系統電力を受電して蓄電池２に蓄電し、深夜時間帯が終了して負荷への電力供給を再開するために蓄電池２の状態を蓄電状態から切り替える場合も考えられる。すなわち、深夜時間帯中、インバータ５を非停止状態に維持しておくことにより、深夜時間帯が終了して蓄電池２の蓄電電力を放電して負荷に供給する際、蓄電池２における蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことができるようになる。
【符号の説明】
【００９９】
１ 発電ユニット、１ａ 太陽電池モジュール、２ 蓄電池、
２ａ リチウムイオン電池、２ｂ 鉛蓄電池、３ パワーコンディショナ、
４ 充電器、５ インバータ、６ 回路ユニット、７ 制御ユニット、
１１ システムサーバ、１１ａ ＣＰＵ、１１ｂ メモリ、
１１ｃ 通信用インターフェース、１２ ＣＴセンサ、１３ ＢＭＵ、
２１ 受信部、２２ 配信部、２３ 発電ユニット制御部、
２４ 買電制御部、２５ スイッチ制御部、２６ 接続制御部、
ＣＰ 商用電源、Ｈ 住宅、Ｌ 負荷、
Ｌ１ 重要負荷、Ｌ２ 非重要負荷、Ｓ 本システム、
ＳＷ１、ＳＷ２ 蓄電回路側スイッチ、
ＳＷ３、ＳＷ４ 放電回路側スイッチ、
ＴＮ 宅内ネットワーク、ＵＴ ユーザ端末
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物内で発生する負荷に電力を供給する建物用電力供給システム及び建物用電力供給方法に係り、特に、少なくとも２個以上の蓄電装置を用いた建物用電力供給システム及び建物用電力供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物内で発生する負荷に電力を供給する建物用電力供給システムは、既に知られており、建物用電力供給システムの中には、蓄電池等の蓄電装置に電力を蓄電し、負荷の状況に応じて適宜放電するシステム（以下、蓄電池システムともいう）が存在する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された蓄電池システムによれば、商用電源からの電力（以下、系統電力という）の使用単価が安くなる時間帯（例えば、深夜）中に、系統電力を蓄電装置に蓄電し、使用単価が高くなる時間帯（例えば、昼間）中に放電することによって経済的恩恵を享受することが可能になる。
【０００４】
また、蓄電池システムの中には、太陽光発電設備を併せ持つものも存在し、かかるシステムにおいて、発電可能な時間帯（すなわち、昼間）中に発電電力を蓄電装置に蓄電し、発電不可能な時間帯（すなわち、夜間）中に蓄電した電力を放電すれば、電力使用のピーク時間をシフトすることが可能になる。さらに、上記のシステムにおいて、発電電力が負荷における消費電力量を上回った場合、余剰電力を商用電源に逆潮流すること（所謂、売電）も可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−５０１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、蓄電装置に蓄電される電力は、通常、直流電力であるため、蓄電装置から放電される電力を建物内の負荷に供給する際には、当該放電電力を直流電力から交流電力に変換する必要がある。このため、システム内には変換装置としてのインバータが設けられることになる。ここで、従来の蓄電池システムでは、例えば、蓄電装置に電力を蓄電している間（換言すると、放電をしていない間）、インバータが不可避的に停止し、一定量の電力量が蓄電された後に蓄電装置から電力を放電する際には、インバータを起動することとしていた。この場合、インバータを停止状態から起動すると、インバータのウォームアップに時間を要するため、タイムラグを生じ、スムーズに蓄電／放電の切り替えを行うことが困難となる。
【０００７】
特に、負荷への電力の供給源として、商用電源と蓄電装置の双方を併用するシステム（いわゆる系統連系システム）では、インバータを停止状態から起動する際には、資源エネルギー庁公表の『電力品質確保に係る系統連系技術要件ガイドライン』に則り、系統連系のために系統電力と蓄電装置からの放電電力とを同期させる時間として所定時間（具体的には約５分間）を確保する必要があり、その時間中は、インバータからの出力が不能となる。したがって、系統連系システムでは、インバータを停止状態から起動する場合に生じるタイムラグが顕著になり、蓄電装置における蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことがより一層困難となる。また、上記のタイムラグが生じる結果、その間系統電力を消費することになり、その分、電力使用料金が増加してしまうことになる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄電装置における蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことが可能な建物用電力供給システム及び建物用電力供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題は、本発明の建物用電力供給システムによれば、少なくとも２つ以上の蓄電装置と、該蓄電装置からの放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力するインバータと、前記蓄電装置別に設けられ、前記インバータと前記蓄電装置との間に配置された、前記放電電流が流れる回路と、前記蓄電装置別に設けられた前記回路の開閉状態を、前記回路毎に切り替える制御部と、を備えた建物用電力供給システムであって、前記制御部は、前記建物用電力供給システムにより建物内で発生する負荷に電力が供給される期間中、常に、前記蓄電装置別に設けられた前記回路のうち、いずれかの前記回路を閉状態とすることにより解決される。
上記の構成であれば、建物用電力供給システムにより建物内の負荷に向けて電力が供給される期間中（すなわち、システム稼働期間中）、インバータには常に電圧が印加されるので、インバータが常時、非停止状態（運転状態又は待機状態）に維持されるので、インバータを停止状態から起動する際に不可避的に発生するタイムラグを回避することが可能になる。この結果、蓄電装置における蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことが可能となる。
【００１０】
また、上記の建物用電力供給システムにおいて、少なくとも２つ以上の蓄電装置は、前記負荷に電力を供給するために蓄電した電力を放電する第１蓄電池と、該第１蓄電池よりも安価な第２蓄電池とを含み、前記回路は、前記第１蓄電池と前記インバータとの間に配置された第１回路と、前記第２蓄電池と前記インバータとの間に配置された第２回路と、を含み、前記制御部は、前記建物用電力供給システムにより建物内で発生する負荷に電力が供給される期間のうち、前記インバータに前記第１蓄電池からの前記放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力させる間は前記第１回路を閉状態とし、前記第１回路を開状態としている間は前記第２回路を閉状態とすると、好適である。第２蓄電池は、第１蓄電池の予備であり、第１蓄電池と同等の性能を備えている必要はなく、より安価な蓄電装置を利用すれば、システム構築のコストを削減することが可能である。
【００１１】
また、上記の建物用電力供給システムにおいて、前記第１蓄電池の状態を放電状態から蓄電状態に変更する場合、前記制御部は、前記第２回路を開状態から閉状態に切り替えた後に、前記第１蓄電池における電力の蓄電量が所定の量まで下がるまで、前記第１回路及び前記第２回路の双方を閉状態で維持し、前記蓄電量が前記所定の量まで下がった時点で前記第１回路のみを閉状態から開状態に切り替えると、より好適である。かかる構成であれば、第１蓄電池に蓄電された電力を利用してから、第１蓄電池の状態を蓄電状態へ切り替えるので、合理的な電力供給が実現されることになる。
【００１２】
また、上記の建物用電力供給システムにおいて、自然エネルギーを利用して発電する発電部をさらに備え、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池は、前記発電部から供給される電力を蓄電することが可能であると、さらに好適である。かかる構成では、発電部からの電力の供給量が変動することに起因して、蓄電池（特に第１蓄電池）における蓄電／放電の切り替えが頻繁に行われるので、蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことが可能になるという本発明の効果がより有意義なものとなる。
【００１３】
また、前述した課題は、本発明の建物用電力供給方法によれば、少なくとも２つ以上の蓄電装置と、該蓄電装置からの放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力するインバータと、前記蓄電装置別に設けられ、前記インバータと前記蓄電装置との間に配置された前記放電電流が流れる回路と、を用いて建物内で発生した負荷に電力を供給する電力供給方法であって、前記蓄電装置別に設けられた前記回路の開閉状態を前記回路毎に開閉状態を切り替える切り替え工程を有し、該切り替え工程は、建物内の負荷に向けて電力を供給される期間中、常に、前記蓄電装置別に設けられた前記回路のうち、いずれかの前記回路が閉状態となっているように実行されることにより解決される。かかる方法であれば、前述したように、インバータに常に電圧が印加されて、インバータが常時、非停止状態（運転状態又は待機状態）に維持されるので、インバータを停止状態から起動する際に不可避的に発生するタイムラグを回避することが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の建物用電力供給システムでは、建物内の負荷に向けて電力が供給される期間中（すなわち、システム稼働期間中）、インバータには常に電圧が印加されるので、インバータが常時、非停止状態（運転状態又は待機状態）に維持されるので、インバータを停止状態から起動する際に不可避的に発生するタイムラグを回避することが可能になる。これにより、蓄電装置における蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る建物用電力供給システムの全体構成図である。
【図２】建物用電力供給システムにおける制御系統を示すブロック図である。
【図３】システムサーバの構成を示す図である。
【図４】本実施形態に係る建物用電力供給システムの運転形態の一例を示す図である（その１）。
【図５】本実施形態に係る建物用電力供給システムの運転形態の一例を示す図である（その２）。
【図６】本実施形態に係る建物用電力供給システムの運転形態の一例を示す図である（その３）。
【図７】本実施形態に係る建物用電力供給システムの運転形態の一例を示す図である（その４）。
【図８】本実施形態に係る建物用電力供給システムの運転形態の一例を示す図である（その５）。
【図９】本実施形態に係る建物用電力供給システムの運転形態の一例を示す図である（その６）。
【図１０】本実施形態に係る建物用電力供給システムの運転形態の一例を示す図である（その７）。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜＜本実施形態に係る建物用電力供給システムの概要＞＞
本発明の一実施形態（本実施形態）に係る建物用電力供給システムについて、図１乃至１０を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る建物用電力供給システムの全体構成図である。図２は、建物用電力供給システムにおける制御系統を示すブロック図である。図３は、後述のシステムサーバ１１の構成を示す図である。図４から図１０は、本実施形態に係る建物用電力供給システムの運転形態の一例を示す図である。なお、図４から図１０の各図において、図示された回路中、電流が流れている部分（通電部分）を太線にて示している。
【００１７】
先ず、本実施形態に係る建物用電力供給システム（以下、本システムＳとも言う）について概説する。
本システムＳは、建物内で発生する負荷Ｌに対して電力を供給するシステムであり、具体的には、建物内で使用される電力消費機器（家電製品、照明、空調設備、給湯設備等）に対して電力を供給する。なお、以降の説明では、建物の一例して住宅Ｈを挙げ、住宅Ｈ内における負荷Ｌに対して電力を供給するシステムについて説明する。ただし、住宅Ｈは建物の一例に過ぎず、その内空間にて負荷Ｌが発生するものである限り、例えば、オフィスビル、工場内の建屋、店舗等であってもよい。
【００１８】
本システムＳは、図１に示すように、蓄電装置としての蓄電池２に電力を蓄電し、蓄電された電力を放電して負荷Ｌに供給する。また、本システムＳは、商用電源ＣＰからの電力（いわゆる系統電力）を受電して負荷Ｌに供給することも可能である。すなわち、本システムＳは、系統連系しており、負荷Ｌへの電力の供給源として、商用電源ＣＰと蓄電池２の双方を併用する。
【００１９】
また、本システムＳでは、自然エネルギーとしての太陽光エネルギーを利用して発電し、発電した電力（発電電力）を負荷Ｌに供給することも可能である。つまり、本システムＳは、発電電力、系統電力、及び、蓄電池２に蓄電された電力を負荷Ｌに対して供給することが可能である。なお、本システムＳでは、発電電力の一部又は全部を商用電源ＣＰに逆潮流させることが可能である。このため、本システムＳのユーザ、すなわち、住宅Ｈの居住者は、発電電力の余剰分を電気事業者（商用電源ＣＰの保有者）に販売すること（いわゆる売電）が可能である。
【００２０】
次に、本システムＳの構成について説明する。本システムＳは、図１及び２に示すように、発電部としての発電ユニット１と、複数の蓄電池２と、複数の変換装置（具体的には、パワーコンディショナ３、充電器４及びインバータ５）と、システム内の電力供給回路を構成する回路ユニット６と、本システムＳ各部を制御する制御ユニット７と、を主たる構成要素として有する。
【００２１】
発電ユニット１は、自然エネルギーとしての太陽光エネルギーを利用して発電するものであり、具体的には、住宅Ｈに取り付けられた太陽電池モジュール１ａにより構成されている。ここで、発電ユニット１が発電する電力は、直流電力であり、負荷Ｌに供給する際や余剰分を商用電源ＣＰに逆潮流する際には、パワーコンディショナ３によって交流電力に変換される。こうした電力変換により、発電ユニット１は、商用電源ＣＰ系統と連系することが可能になる。
【００２２】
蓄電池２は、発電ユニット１が発電した発電電力（つまり、発電ユニット１から供給される電力）や系統電力を蓄電し、必要に応じて蓄電した電力を適宜放電する。ここで、蓄電池２に蓄電される電力は、直流電力に限られるため、パワーコンディショナ３にて交流電力に変換された発電電力や系統電力は、蓄電池２に蓄電されるにあたり、充電器４によって交流電力から直流電力に変換されることになる。一方、蓄電池２から放電される電力は、直流電力となるので、負荷Ｌに供給する際には、インバータ５によって交流電力に変換されることになる。こうした電力変換により、蓄電池２は、商用電源ＣＰ系統と連系することが可能になる。
【００２３】
そして、本実施形態では、少なくとも２つ以上の蓄電池２が並列状態で設けられている。このように２つ以上の蓄電池２が並列状態で設けられていれば、一部の蓄電池２に蓄電された電力を放電している間に、残りの蓄電池２に電力を蓄電することが可能になる。すなわち、本システムＳでは、蓄電池２への電力の蓄電と蓄電池２からの電力の放電とを同時に実施することが可能である。この結果、一部の蓄電池２の状態を蓄電状態から放電状態に切り替えている最中に負荷Ｌへ電力を供給することになったとしても、系統電力を用いる必要がなく、その分、系統電力の使用量（いわゆる買電量）を削減することができる。
【００２４】
さらに、２つ以上の蓄電池２が並列状態で設けられていることにより、蓄電池２にて蓄電／放電の切り替えが頻繁に繰り返される現象（いわゆるチャタリング）を回避し、これに伴って、チャタリング防止のために要するタイムラグを解消することが可能となる。
【００２５】
具体的に説明すると、蓄電池２が１つのみ設けられているシステムでは、蓄電池２が放電状態にある状況から、発電電力の余剰分を蓄電するために蓄電状態へ切り替わろうとすると、システムの構成上、チャタリングが発生してしまう。このチャタリングを防止するために、約１分間、蓄電池２への蓄電を保留しておくことがあり、この結果、タイムラグが生じてしまう。これに対して、２つ以上の蓄電池２が設けられていれば、発電電力の余剰分を蓄電するために一方の蓄電池２を放電状態から蓄電状態に切り替える際、他方の蓄電池２を蓄電状態から放電状態に切り替えれば、チャタリングの発生を回避することができ、上記タイムラグを解消することが可能になる。
【００２６】
なお、以降の説明では、図１に示すケース、すなわち、蓄電池２が２個設けられるケースを具体例に挙げて説明する。ただし、これに限定するものではなく、少なくとも２個以上であれば、蓄電池２の個数については任意に設定することが可能である。
【００２７】
図１中に図示された複数の蓄電池２のうち、一方の蓄電池２は、負荷Ｌへの電力供給源として蓄電した電力を放電するメインの蓄電池２であり、本発明の第１蓄電池に相当し、具体的にはリチウムイオン電池２ａである。換言すると、蓄電池２から負荷Ｌへ供給される電力の大部分は、リチウムイオン電池２ａ由来の電力となる。他方の蓄電池２は、上記のリチウムイオン電池２ａ（第１蓄電池）よりも安価な蓄電池であり、本発明の第２蓄電池に相当し、具体的には鉛蓄電池２ｂである。この鉛蓄電池２ｂは、例えば、リチウムイオン電池２ａの状態を蓄電状態から放電状態に切り替える最中に一時的に電力を放電する等の目的で用いられ、予備的（補助的）な蓄電池２として設けられている。
【００２８】
なお、蓄電池２の種類については、上記の種類（リチウムイオン電池２ａや鉛蓄電池２ｂ）に限定されるものではなく、例えば、ＮａＳ電池、ニッケル水素電池であってもよく、また、上述した第２蓄電池としてはキャパシタ等も利用可能である。また、上述したように、蓄電池２の個数については任意に設定することが可能であり、例えば、リチウムイオン電池２ａを２個以上備えた構成であってもよい。
【００２９】
変換装置としてのパワーコンディショナ３、充電器４、インバータ５は、前述したように、電力の供給先に応じて電力を適宜な種類の電力に変換するものであり、具体的には、これらの変換装置に入力される電流の種類を変換して出力する。例えば、インバータ５は、蓄電池２からの放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力する。
【００３０】
なお、インバータ５の状態は、停止状態と非停止状態との間で切り替え可能であり、非停止状態にある場合には、さらに、運転状態と待機状態との間で切り替え可能である。
【００３１】
ここで、停止状態とは、インバータ５各部（例えば、インバータ５のＣＰＵやメモリ）への給電が停止された状態を意味する。一方、運転状態とは、通常稼働状態（アクティブ状態）を意味し、運転状態にあるインバータ５は、負荷Ｌに向けて変換後の放電電流を出力することが可能である。待機状態とは、インバータ５各部のうち、一部の機器への給電が停止された状態（スリープ状態）を意味し、待機状態にあるインバータ５は、回路的（電気的）に負荷Ｌと接続されていないことになる。
【００３２】
なお、待機状態にあれば、運転状態への復帰（リブート）が迅速に行われることになる。そして、インバータ５に電圧が印加されている場合、インバータ５は、運転状態及び待機状態のうち、いずれかの状態にあることになる。他方、インバータ５に電圧が印加されていない場合には、インバータ５は、自動的に停止状態となる。
【００３３】
また、本実施形態では、蓄電池２の状態の切り替えに連動して、インバータ５の状態が切り替わるようになっている。すなわち、蓄電池２において蓄電／放電が切り替わると、インバータ５用の駆動回路（不図示）の通電状態が変化し、結果として、インバータ５の状態が切り替わるようになる。インバータ５の状態の切り替えについては、後に詳述する。
【００３４】
回路ユニット６は、発電ユニット１からの電流が流れる回路、商用電源ＣＰ（厳密には、住宅Ｈ内に設けられた不図示の受電設備）からの電流が流れる回路、及び、各蓄電池２からの電流が流れる回路と、によって構成される。本実施形態では、図１に示すように、発電ユニット１から敷設された回路が、パワーコンディショナ３を経由した後に、商用電源ＣＰ（厳密には、上記の受電設備）から敷設された回路と合流する。そして、合流地点の下流側で、負荷Ｌに向かう回路と、蓄電池２に向かう回路とに分岐する。負荷Ｌに向かう回路は、さらに、重要負荷Ｌ１への回路と、非重要負荷Ｌ２への回路に分岐する。
【００３５】
ここで、重要負荷Ｌ１とは、住宅Ｈ内の負荷Ｌのうち、電力を優先的に供給すべき重要な負荷Ｌ（具体的には、医療機器や冷蔵庫など、常時運転状態で保持すべき機器）のことである。このように、電力供給の優先度に応じて電力供給回路を分けておくことにより、例えば、商用電源ＣＰが異常状態となり系統電力を受電できなくなった時（例えば、停電時）には、重要負荷Ｌ１にのみ電力を供給し、非重要負荷Ｌ２への電力供給を遮断することも可能になる。
【００３６】
一方、蓄電池２に向かう回路は、図１に示すように、蓄電池２別に分岐する。分岐した各回路中には、上述の充電器４が配設されている。蓄電池２別に分岐した各回路は、蓄電池２に電力を蓄電するための回路（蓄電回路）に相当する。つまり、本システムＳでは、蓄電回路が蓄電池２毎に設けられていることになる。また、各蓄電回路には、その開閉状態を切り替えるための開閉スイッチ（以下、蓄電回路側スイッチＳＷ１、ＳＷ２）が設けられており、蓄電回路毎に開閉状態を切り替えることが可能である。なお、本実施形態の蓄電回路側スイッチＳＷ１、ＳＷ２は、不図示のリレー装置により構成されている。
【００３７】
各蓄電池２の陽極側には、蓄電池２からの放電電流が流れる回路が接続されている。かかる回路は、蓄電池２から電力を放電するための回路（放電回路）に相当し、各蓄電池２から敷設されており、上述したインバータ５の手前で合流してからインバータ５に接続されている。つまり、本システムＳでは、インバータ５と蓄電池２との間に配置された放電電流用の回路（放電回路）が蓄電池２毎に設けられている。なお、リチウムイオン電池２ａ側の放電回路（リチウムイオン電池２ａとインバータ５との間に配置された放電回路）は、本発明の第１回路に該当し、鉛蓄電池２ｂ側の放電回路（鉛蓄電池２ｂとインバータ５との間に配置された放電回路）は、本発明の第２回路に該当する。
【００３８】
また、各放電回路には、その開閉状態を切り替えるための開閉スイッチ（以下、放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４）が設けられており、放電回路毎に開閉状態を切り替えることが可能である。なお、本実施形態の放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４は、不図示のリレー装置により構成されている。
【００３９】
そして、インバータ５からは、交流電力に変換した放電電力を負荷Ｌに向けて供給する回路が敷設されており、当該回路は、図１に示すように、発電電力や系統電力を負荷Ｌに向けて供給する回路に繋ぎ込まれている。
【００４０】
制御ユニット７は、本システムＳにおける電力供給状況を管理し、負荷Ｌへ供給される電力の供給源の切り替えや各蓄電池２における蓄電／放電の切り替え等を行うために、本システムＳ各部を制御する。こうした機能を具備する制御ユニット７は、図２に示すように、システムサーバ１１と、ＣＴセンサ１２と、バッテリーマネジメントシステム（以下、ＢＭＵ）１３と、によって構成される。
【００４１】
システムサーバ１１は、ＣＰＵ１１ａ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ１１ｂ、通信用インターフェース１１ｃを主たる構成要素として有し、メモリ１１ｂには、本システムＳを制御するためのプログラム（以下、制御プログラム）が予めインストールされている。なお、本実施形態に係るシステムサーバ１１は、住宅Ｈ内に設置されているホームサーバである。ただし、これに限定されるものではなく、システムサーバ１１が、住宅Ｈ外（例えば、住宅Ｈの管理会社）に設置されたものであってもよい。
【００４２】
システムサーバ１１は、図３に示すように、受信部２１、配信部２２、発電ユニット制御部２３、買電制御部２４、スイッチ制御部２５、接続制御部２６を備えており、これら各部は、上述したシステムサーバ１１の構成要素たるＣＰＵ１１ａ、メモリ１１ｂ、通信用インターフェース１１ｃ、及び、制御プログラムによって構成されている。以下、システムサーバ１１各部（受信部２１、配信部２２、発電ユニット制御部２３、買電制御部２４、スイッチ制御部２５、接続制御部２６）について説明する。
【００４３】
受信部２１は、宅内ネットワークＴＮを介してシステムサーバ１１と通信可能に接続された機器から配信される情報やデータを受信するものである。システムサーバ１１と通信可能な機器としては、ＣＴセンサ１２やＢＭＵ１３、及び、ユーザの操作を受け付けるユーザ端末ＵＴが挙げられる。
【００４４】
ユーザ端末ＵＴは、電力供給モードに対するユーザの選択操作を受け付けて、当該選択結果を示す情報をシステムサーバ１１に向けて配信する情報端末である。ここで、本システムＳにて選択可能な電力供給モードとしては、売電優先モードと、買電回避モードとが挙げられる。売電優先モードとは、蓄電池２に蓄電された電力を放電して負荷Ｌに供給するとともに、発電ユニット１が発電した電力（発電電力）を商用電源ＣＰへ逆潮流させるモードである。他方、買電回避モードとは、発電電力、系統電力、及び蓄電池２に蓄電された電力のうち、系統電力以外の電力を優先的に負荷Ｌに供給するモードである。
【００４５】
ユーザは、売電優先モード及び買電回避モードのうち、本システムＳにおいて実践したいと考える電力供給モードを選択すると、ユーザ端末ＵＴを通じて、当該選択結果を示すデータをシステムサーバ１１に向けて伝送することができる。なお、ユーザ端末ＵＴとしては、ＰＤＡ（タブレット型携帯情報端末）、携帯電話、パソコン、宅内に設置された操作パネル等、ユーザの入力操作を受け付けて、当該入力操作に応じた情報をシステムサーバ１１に向けて出力するものであれば、制限なく利用することが可能である。
【００４６】
配信部２２は、発電ユニット１による発電量、負荷Ｌでの消費電力量、及び、蓄電池２の蓄電量に関する情報を生成し、上述のユーザ端末ＵＴに向けて当該情報を配信するものである。当該情報を受信したユーザ端末ＵＴ側では、不図示の表示画面に、上記情報を示す内容（すなわち、発電ユニット１による発電量、負荷Ｌでの消費電力量、及び、蓄電池２の蓄電量）が表示され、ユーザは、ユーザ端末ＵＴの表示画面を通じて、住宅Ｈ内における電力需給バランスの状況を視認することができる。
【００４７】
発電ユニット制御部２３は、宅内ネットワークＴＮを介して発電ユニット１及びパワーコンディショナ３を制御するものであり、発電可能な時間帯に合わせて、発電ユニット１による発電電力の供給（あるいは逆潮流）を行う。なお、本実施形態では、発電可能な時間帯が昼間（具体的には１０時から１７時までの間）に設定されているが、かかる時間帯は任意に設定可能であり、例えば、季節に応じて変更することとしてもよい。
【００４８】
買電制御部２４は、宅内ネットワークＴＮを介して、住宅Ｈに設けられた系統電力の受電設備（不図示）を制御するものであり、ユーザが選択した電力供給モード及び電力需給バランスの状況に応じて、系統電力の受電（すなわち、買電）の実行／中断を切り替える。なお、本実施形態において、深夜（具体的には２３時から７時までの間）は、系統電力の使用単価が最も安くなる時間帯であり、かかる時間帯には、系統電力を受電し、受電した電力の一部又は全部を蓄電池２に系統電力を蓄電することとしている。また、深夜以外の時間帯、例えば、発電電力及び蓄電池２からの放電電力だけでは負荷Ｌへの電力供給量を賄えない時間帯には、系統電力を受電するものとする。また、当然ながら、上記以外の時間帯に系統電力を受電することとしてもよい。
【００４９】
スイッチ制御部２５は、蓄電池２別に設けられた蓄電回路及び放電回路の開閉状態を回路毎に切り替えるものであり、本発明の制御部に相当する。より具体的に説明すると、スイッチ制御部２５は、宅内ネットワークＴＮを介して、上述の蓄電回路側スイッチＳＷ１、ＳＷ２及び放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４に向けて駆動信号を出力する。各スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、宅内ネットワークＴＮを通じて駆動信号を受信すると、当該駆動信号に従って動作（入切）するようになる。
【００５０】
なお、本実施形態に係るスイッチ制御部２５は、住宅Ｈ内での電力需給バランス（具体的には、発電ユニット１による発電量、負荷Ｌでの消費電力量、及び、蓄電池２の蓄電量）に基づいて、各スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の入切を自動的に制御する。一方、ユーザは、ユーザ端末ＵＴを通じて、各スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の入切を強制的に切り替えることを要求するための操作を行うことができる。かかる操作が行われた場合、その操作の内容を示す信号（切り替え要求信号）がシステムサーバ１１に向けて配信されるようになる。そして、スイッチ制御部２５は、宅内ネットワークＴＮを通じて切り替え要求信号を受信すると、当該信号に従って各スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４の入切を切り替える。
【００５１】
接続制御部２６は、インバータ５と負荷Ｌとの間の接続状態を電気的に制御するものであり、蓄電池２からの放電電力を負荷Ｌに供給する際には、インバータ５と負荷Ｌとの間を接続状態とし、蓄電池２からの放電電力を負荷Ｌに供給しなくなると非接続状態とする。なお、本実施形態に係る接続制御部２６は、住宅Ｈ内での電力需給バランス（具体的には、発電ユニット１による発電量、負荷Ｌでの消費電力量、及び、蓄電池２の蓄電量）に基づいて、インバータ５と負荷Ｌとの間の接続状態を自動的に制御する。一方、ユーザがユーザ端末ＵＴを通じて上記接続状態を強制的に切り替えることを要求するための操作を行うと、ユーザ端末ＵＴから切り替え要求信号がシステムサーバ１１に向けて配信され、かかる信号が受信されると、スイッチ制御部２５は、当該信号に従って、インバータ５と負荷Ｌとの間の接続状態を切り替える。
【００５２】
そして、本実施形態では、スイッチ制御部２５による制御、及び、接続制御部２６による制御は、最終的に蓄電池２の状態に反映される。つまり、蓄電池２の状態は、上述した蓄電回路及び放電回路の開閉状態、及び、インバータ５と負荷Ｌとの間の接続状態によって決定されることになる。具体的に説明すると、蓄電回路が閉状態となった蓄電池２の状態は、蓄電状態となる。つまり、リチウムイオン電池２ａ用の蓄電回路側スイッチＳＷ１が入になっている場合、リチウムイオン電池２ａの状態は蓄電状態となり、鉛蓄電池２ｂ用の蓄電回路側スイッチＳＷ２が入りになっている場合、鉛蓄電池２ｂの状態は蓄電状態となる。
【００５３】
一方、放電回路が閉状態となっており、その時点でインバータ５と負荷Ｌとの間が接続状態となっていれば、蓄電池２の状態は、放電状態となる。つまり、リチウムイオン電池２ａ用の放電回路側スイッチＳＷ３が入状態で、インバータ５と負荷Ｌとの間が接続状態となっていれば、リチウムイオン電池２ａの状態は、放電状態となる。同様に、鉛蓄電池２ｂ用の放電回路側スイッチＳＷ４が入状態で、インバータ５と負荷Ｌとの間が接続状態となっていれば、鉛蓄電池２ｂの状態は、放電状態となる。
【００５４】
なお、放電回路が閉状態となっており、その時点でインバータ５と負荷Ｌとの間が非接続状態となっていれば、蓄電池２の状態は、保留状態（次の放電に備えた状態）となる。
【００５５】
ＣＴセンサ１２は、電流センサであり、その計測結果は、随時、宅内ネットワークＴＮを介してシステムサーバ１１に送信される。本実施形態では、負荷Ｌにおける消費電力を計測するためにＣＴセンサ１２が設置されているとともに、さらに、発電ユニット１による発電電力を計測するために、別途、ＣＴセンサ１２が設置されている。この発電電力計測用のＣＴセンサ１２は、例えばパワーコンディショナ３の下流側に設定されている。
【００５６】
なお、負荷Ｌにおける消費電力計測用のＣＴセンサ１２は、例えば分電盤に設置されており、住宅Ｈ全体での総消費電力を一括して計測する。ただし、これに限定されるものではなく、例えば、住宅Ｈ内に存在する電力消費機器毎にＣＴセンサ１２が設けられている構成であってもよい。
【００５７】
ＢＭＵ１３は、各蓄電池２が上限電圧を超えて蓄電（過充電）したり下限電圧を超えて放電（過放電）したりするのを防止するものであり、蓄電池２毎に、蓄電された電力の電圧を監視する。また、ＢＭＵ１３は、監視電圧に基づいて、各蓄電池２の蓄電量（蓄電残量）を算定することが可能であり、その結果は、宅内ネットワークＴＮを介して、システムサーバ１１に送信される。
【００５８】
以上のような構成の制御ユニット７によれば、システムサーバ１１各部（受信部２１、配信部２２、発電ユニット制御部２３、買電制御部２４、スイッチ制御部２５、接続制御部２６）の協働により、ＣＴセンサ１２、ＢＭＵ１３及びユーザ端末ＵＴから送信されるデータに基づき、所定の電力供給モードに基づいて負荷Ｌに電力が供給されるようになる。
【００５９】
具体的に説明すると、システムサーバ１１の受信部２１が、ユーザ端末ＵＴからの情報（電力供給モードに関するユーザの選択結果を示す情報）、及び、ＣＴセンサ１２やＢＭＵ１３からの電力データを受信すると、配信部２２が、発電ユニット１による発電量、負荷Ｌでの消費電力量、及び、蓄電池２（特に、リチウムイオン電池２ａ）の蓄電量に関する情報を生成して、ユーザ端末ＵＴに向けて配信する。かかる情報を受信したユーザ端末ＵＴ側では、発電量、消費電力量及び蓄電量を示す数値やグラフ等が表示画面に表示されるようになる。
【００６０】
一方、発電ユニット制御部２３が、発電可能な時間に合わせて発電ユニット１及びパワーコンディショナ３を制御するとともに、買電制御部２４が、ユーザが選択した電力供給モード及び電力需給バランスの状況に応じて、不図示の受電設備による系統電力の受電（買電）の実行／中断を切り替える。
【００６１】
また、電力需給バランスの状況に応じて、スイッチ制御部２５が蓄電回路側スイッチＳＷ１、ＳＷ２及び放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４を、接続制御部２６がインバータ５と負荷Ｌとの間の接続状態を、それぞれ制御する。これにより、蓄電池２別に設けられた蓄電回路及び放電回路の開閉状態が回路毎に切り替わり、さらに、各蓄電池２の状態が切り替わるようになる。
【００６２】
以上までに説明してきた各機器を構成要素として備える本システムＳは、ユーザが選択した電力供給モードに応じて電力を負荷Ｌに供給する一方で、電力需給バランスをモニタリングし、その状況変化に合わせて、適宜、各蓄電池２における蓄電／放電の切り替えを行う。このように、本システムＳは、いわゆるホームエネルギーマネジメントシステム（ＨＥＭＳ）であり、環境負荷としての住宅Ｈ内における電力消費量を削減すべく、宅内ネットワークＴＮを通じたデータの送受信により、電力需給バランスに応じて最適な電力供給を達成することが可能なシステムである。
【００６３】
他方、本システムＳのユーザは、本システムＳによる電力供給モードとして、経済的メリットを重視した売電優先モード、及び、環境負荷の削減を重視した買電回避モードの中から、自己の価値観やライフスタイルに基づいて最適な電力供給モードを選択することが可能となる。
【００６４】
＜＜インバータの状態の切り替えについて＞＞
次に、本システムＳにおけるインバータ５の状態の切り替えについて説明する。
前述したように、本実施形態では、蓄電池２の状態が切り替わることに連動して、インバータ５の状態が切り替わる。一方、蓄電池２の状態は、回路、特に放電回路の開閉状態（換言すると、放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４の入切）、及び、インバータ５と負荷Ｌとの間の接続状態に応じて切り替わる。したがって、インバータ５の状態は、蓄電池２別に設けられた放電回路の各々の開閉状態、及び、インバータ５と負荷Ｌとの接続状態に応じて切り替わることになる。
【００６５】
より具体的に説明すると、リチウムイオン電池２ａ用及び鉛蓄電池２ｂ用の双方の放電回路が開状態であるとき（換言すると、放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４がともに切状態にあるとき）、インバータ５は、蓄電池２から電圧が印加されていない状態にあり、自動的に停止状態となる。
【００６６】
これに対し、リチウムイオン電池２ａ用及び鉛蓄電池２ｂ用の双方のうち、いずれかの放電回路が閉状態であるとき（換言すると、放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４のうち、少なくとも一方が入状態にあるとき）、インバータ５は、蓄電池２から電圧が印加された状態にあり、非停止状態となる。
【００６７】
より具体的に説明すると、リチウムイオン電池２ａ用の放電回路が閉状態（すなわち、放電回路側スイッチＳＷ３が入状態）で、かつ、インバータ５と負荷Ｌとの間が接続状態にあるとき、インバータ５は、運転状態となる。同様に、リチウムイオン電池２ａ用及び鉛蓄電池２ｂ用の双方の放電回路が閉状態（すなわち、放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４がともに入状態）で、かつ、インバータ５と負荷Ｌとの間が接続状態にあるとき、インバータ５は、運転状態となる。換言すると、スイッチ制御部２５は、インバータ５にリチウムイオン電池２ａからの放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力させる期間には、リチウムイオン電池２ａ側の放電回路（第１回路）を閉状態とする。
【００６８】
一方、本実施形態では、インバータ５にリチウムイオン電池２ａからの放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力させる期間以外の期間中、鉛蓄電池２ｂ側の放電回路（第２回路）のみを閉状態とする。つまり、本実施形態では、リチウムイオン電池２ａに蓄電された電力を放電して負荷Ｌに供給する期間に該当しない間は、本システムＳが稼働していない場合を除き、リチウムイオン電池２ａ側の放電回路を開状態とし、鉛蓄電池２ｂ側の放電回路を閉状態とする。
【００６９】
ここで、鉛蓄電池２ｂ側の放電回路のみを閉状態とする期間としては、例えば、鉛蓄電池２ｂのみが放電状態となっている期間が該当する。つまり、鉛蓄電池２ｂ用の放電回路のみが閉状態で、かつ、インバータ５と負荷Ｌとの間が接続状態にある期間である。そして、当該期間中でのインバータ５の状態は、運転状態となる。
【００７０】
鉛蓄電池２ｂ側の放電回路のみを閉状態とする他の期間としては、リチウムイオン電池２ａ及び鉛蓄電池２ｂの双方が蓄電状態となる期間が該当する。つまり、鉛蓄電池２ｂ用の放電回路のみが閉状態で、かつ、インバータ５と負荷Ｌとの間が非接続状態にある期間である。そして、当該期間中でのインバータ５の状態は、待機状態となる。
【００７１】
以上のように、本実施形態において、スイッチ制御部２５は、システム稼働期間（本システムＳにより住宅Ｈ内で発生する負荷Ｌに電力が供給される期間）のうち、インバータ５にリチウムイオン電池２ａからの放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力させる間は、リチウムイオン電池２ａ側の放電回路（第１回路）を閉状態とする。他方、システム稼働中、リチウムイオン電池２ａ側の放電回路を開状態とする間は、鉛蓄電池２ｂ側の放電回路（第２回路）を閉状態とする。
【００７２】
つまり、本実施形態に係るスイッチ制御部２５は、システム稼働期間中、常に、蓄電池２別に設けられた放電回路のうち、いずれかの放電回路を閉状態とする。これにより、システム稼働期間中は、常に、蓄電池２からの電圧がインバータ５に印加されることになり、インバータ５の状態は、システム稼働期間中は常時、非停止状態で維持されることになる。
【００７３】
＜＜本実施形態に係る建物用電力供給システムの動作例＞＞
次に、本システムＳの動作例について図４〜図１０を参照しながら説明する。なお、本システムＳの動作により、本発明の建物用電力供給方法が実現されるので、本システムＳの動作例に関する以降の説明では、本発明の建物用電力供給方法についても併せて説明することになる。
【００７４】
本システムＳは、前述したように、売電優先モードと買電回避モードとのうち、ユーザがユーザ端末ＵＴを通じて選択したモードにて負荷Ｌに電力を供給する。また、電力需給バランスに応じて、発電電力、系統電力、及び、蓄電池２からの放電電力のうち、いずれの電力を負荷Ｌに供給するかを決定する。
【００７５】
ここで、例えば、発電電力のみで負荷Ｌへの電力供給を賄うことができる場合には、図４に示すように、本システムＳは、発電電力のみを負荷Ｌに供給し、系統電力の受電、及び、蓄電池２からの放電については行われない。かかる状況では、鉛蓄電池２ｂ用の放電回路側スイッチＳＷ４のみが入状態になっており、インバータ５と負荷Ｌとの間は非接続状態となっている。そして、以上の状況におけるインバータ５の状態は、待機状態となる。
【００７６】
上記の状態（図４に示す状態）から、負荷Ｌでの消費電力量が増加することにより、負荷Ｌへ供給する電力として、蓄電池２からの放電電力を追加する必要が生じた場合には、図５に示すように、蓄電池２から電力を放電させることになる。つまり、放電回路側スイッチＳＷ３が入状態となってリチウムイオン電池２ａ用の放電回路が閉状態へ切り替わるとともに、インバータ５と負荷Ｌとの間が接続された状態となる。この結果、インバータ５の状態が運転状態となり、インバータ５からは交流電流に変換された放電電流が出力され、当該放電電流は負荷Ｌに向かって回路内を流れるようになる。この時点では、リチウムイオン電池２ａ及び鉛蓄電池２ｂの双方から負荷Ｌに電力が供給される。
【００７７】
そして、リチウムイオン電池２ａの電力放電がＢＭＵ１３によって確認されると、鉛蓄電池２ｂ用の放電回路側スイッチＳＷ４が切状態になり、リチウムイオン電池２ａからの放電電力のみが負荷Ｌに対して供給されるようになる。以後、負荷Ｌへの電力供給は、発電電力、及び、リチウムイオン電池２ａからの放電電力で賄うようになる。
【００７８】
また、上記の状態（図５に示す状態）から、負荷Ｌでの消費電力量が減少して、発電電力のみで負荷Ｌへの電力供給を賄うことができるようになり、かつ、発電電力に余剰が生じた場合には、放電状態にある蓄電池２（具体的には、リチウムイオン電池２ａ）の状態を切り替えて、余剰分の発電電力を蓄電させることになる。
かかる切り替えの手順について説明すると、先ず、図５に示す状態（発電電力とリチウムイオン電池２ａからの放電電力を負荷Ｌに供給している状態）から、図６に示すように、鉛蓄電池２ｂ用のスイッチＳＷ２、ＳＷ４を入状態に切り替える。これにより、発電電力の一部を鉛蓄電池２ｂに蓄電しつつ、リチウムイオン電池２ａ及び鉛蓄電池２ｂの双方から電力を放電するようになる。一方、余剰電力の一部については、一時的に商用電源ＣＰに逆潮流する。
【００７９】
上記の状態（図６に示す状態）は、リチウムイオン電池２ａの蓄電量が所定の量まで下がるまで維持され、本実施形態では、リチウムイオン電池２ａからの放電電力の出力が０になるまで維持される。そして、リチウムイオン電池２ａの蓄電量が所定の量まで下がった時点で、図７に示すように、放電回路側スイッチＳＷ３が切状態となって、リチウムイオン電池２ａ用の放電回路が開状態となる。さらに、それまで接続状態にあったインバータ５と負荷Ｌとの間が非接続状態となる。これにより、インバータ５の状態が待機状態へ切り替わり、結果として、リチウムイオン電池２ａからの電力の放電が中断される。
【００８０】
その後、図８に示すように、蓄電回路側スイッチＳＷ１を入状態にしてリチウムイオン電池２ａ用の蓄電回路を閉状態にしてから、鉛蓄電池２ｂ用の蓄電回路側スイッチＳＷ２を切状態にする。これにより、発電電力の余剰分が蓄電される蓄電池２が、鉛蓄電池２ｂからリチウムイオン電池２ａに転じるようになる。この結果、蓄電池２のうち、負荷Ｌに電力を供給する主たる蓄電池２たるリチウムイオン電池２ａに電力が蓄電されるようになり、次回の放電に備えて、リチウムイオン電池２ａの蓄電量を十分に確保しておくことが可能になる。
【００８１】
なお、発電電力の余剰分が蓄電される蓄電池２が、鉛蓄電池２ｂからリチウムイオン電池２ａに転換した時点で、鉛蓄電池２ｂ用の放電回路は閉状態であり、以後、リチウムイオン電池２ａの状態が蓄電状態に維持される間、上記のスイッチＳＷ４は入状態のまま保持される。一方、インバータ５と負荷Ｌとの間は、非接続状態で保持される。この結果、インバータ５の状態は、リチウムイオン電池２ａへの蓄電が継続される間、待機状態で保持されることになる。
【００８２】
そして、リチウムイオン電池２ａへ電力が蓄電されている状態（図８に示す状態）において、例えば、発電ユニット１による発電電力量が変動し、負荷Ｌへ供給する電力として、蓄電池２からの放電電力を追加する必要が生じた場合には、リチウムイオン電池２ａの状態を蓄電状態から放電状態に切り替えることになる。この場合、先ず、図９に示すように、放電回路側スイッチＳＷ４が入状態となって鉛蓄電池２ｂ用の放電回路が閉状態となり、インバータ５と負荷Ｌとの間が接続状態となる。これにより、鉛蓄電池２ｂが放電状態となる一方で、インバータ５の状態が運転状態へ切り替わる。この結果、鉛蓄電池２ｂからの放電電力が、インバータ５で変換された後に、負荷Ｌへ供給されることになる。
【００８３】
これと同時に、蓄電回路側スイッチＳＷ１が切状態とされてリチウムイオン電池２ａ用の蓄電回路が開状態に切り替わり、これにより、リチウムイオン電池２ａへの発電電力の蓄電が中止する。その後、放電回路側スイッチＳＷ３が入状態とされてリチウムイオン電池２ａ用の放電回路が閉状態に切り替わり、これにより、リチウムイオン電池２ａからの電力の放電が開始される。リチウムイオン電池２ａからの放電電力は、鉛蓄電池２ｂからの放電電力とともにインバータ５で変換され、最終的に負荷Ｌへ供給されることになる。
【００８４】
そして、リチウムイオン電池２ａからの電力放電がＢＭＵ１３によって確認されると、図１０に示すように、鉛蓄電池２ｂ用の放電回路側スイッチＳＷ４が切状態になり、リチウムイオン電池２ａからの放電電力のみが負荷Ｌに対して供給されるようになる。以後、負荷Ｌへの電力供給は、発電電力、及び、リチウムイオン電池２ａからの放電電力で賄うようになる。
【００８５】
＜＜本実施形態の有効性について＞＞
以上までに説明してきたように、本システムＳでは、スイッチ制御部２５がシステム稼働期間中、常に、蓄電池２別に設けられた放電回路のうち、いずれかの回路を閉状態とする。換言すると、本システムＳの動作により実現される建物用電力供給方法は、蓄電池２別に設けられた放電回路の開閉状態を放電回路毎に開閉状態を切り替える切り替え工程を有し、この切り替え工程は、システム稼働期間中、常に、蓄電池２別に設けられた放電回路のうち、いずれかの放電回路が閉状態となっているように実行される。
【００８６】
以上の構成により、本システムＳ、及び、本システムＳの動作により実行される建物用電力供給方法では、システム稼働期間中、インバータ５には常に蓄電池２の電圧が印加されるようになる。このため、インバータ５は、システム稼働期間中、常時、非停止状態（運転状態又は待機状態）に維持されることになる。つまり、本システムＳでは、システム稼働期間中はインバータ５が停止状態になることがなく、従来のシステムにおいてインバータ５を停止状態から起動する際に不可避的に発生していたタイムラグを、回避することが可能になる。この結果、本システムＳでは、蓄電池２における蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことが可能となる。
【００８７】
特に、系統電力と蓄電池２からの放電電力とを併用するシステム（いわゆる系統連系システム）では、上記の効果は、より有意義なものとなる。すなわち、発明が解決する課題の項で説明したように、従来の系統連系システムでは、インバータ５を停止状態から起動（再起動）する際には、資源エネルギー庁公表の『電力品質確保に係る系統連系技術要件ガイドライン』に則り、系統連系のために系統電力と蓄電装置からの放電電力とを同期させる時間として所定時間（具体的には５分間）を確保する必要があり、その時間中は、インバータ５からの出力が不能となっていた。したがって、従来の系統連系システムでは、インバータ５を停止状態から起動する場合に生じるタイムラグが顕著になり、蓄電池２における蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことがより一層困難となっていた。さらに、上記のタイムラグが生じる結果、その間系統電力を余計に消費することになり、その分、電力使用料金が増加することになる。
【００８８】
これに対して、本システムＳ、及び、本システムＳの動作により実行される建物用電力供給方法であれば、システム稼働期間中、インバータ５が非停止状態に維持されるので、例えば、蓄電状態の蓄電池２を放電状態へ移行するにあたり、インバータ５の状態を運転状態とする際には、待機状態から運転状態に切り替えることになり、即座に運転状態へ移行することができる。この結果、上記のタイムラグを発生させることもなく、また、当該タイムラグにより電力使用料金が増加することも回避することができる。したがって、本システムＳのユーザは、蓄電池２の蓄電／放電をスムーズに切り替えることが可能になることで、より大きな経済的メリットを享受しつつ、環境負荷のより一層の削減を図ることが可能になる。
【００８９】
また、本実施形態では、太陽光エネルギーを利用して発電する発電ユニット１を備え、各蓄電池２は、発電ユニット１から供給される発電電力を蓄電することが可能であることとした。これにより、蓄電池２における蓄電／放電をスムーズに切り替えることができるという構成が、より一層有意義なものとなる。つまり、上記の構成では、発電ユニット１からの電力の供給量が気象等の影響により変動することに起因して、蓄電池２（特にリチウムイオン電池２ａ）における蓄電／放電の切り替えが頻繁に行われる可能性がある。かかる状況において、蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことが可能になるという効果は、より有意義なものとなる。
【００９０】
さらに、本実施形態では、リチウムイオン電池２ａの状態を放電状態から蓄電状態へ移行する場合、スイッチ制御部２５は、先ず、鉛蓄電池２ｂ用の放電回路を開状態から閉状態に切り替える。その後、リチウムイオン電池２ａにおける電力の蓄電量が所定の量まで下がるまで、リチウムイオン電池２ａ用の放電回路と鉛蓄電池２ｂ用の放電回路の双方を閉状態で維持する。そして、リチウムイオン電池２ａの蓄電量が所定の量まで下がった時点で、リチウムイオン電池２ａ用の放電回路のみを閉状態から開状態に切り替える。かかる構成であれば、リチウムイオン電池２ａに蓄電された電力を利用（放電）してから、リチウムイオン電池２ａの状態を蓄電状態へ切り替えるので、合理的な電力供給が実現されることになる。
【００９１】
上記の効果について、より詳しく説明すると、蓄電池２の放電については、極力持続させた方が効率の面では望ましい。このため、本実施形態では、放電状態にある蓄電池２に電力を蓄電する必要が生じた場合、即座に蓄電状態へ切り替えるのではなく、蓄電量が所定の量まで下がるまで放電してから切り替えることとしている。なお、上記の切り替えを実現するためには、蓄電量が所定の量まで下がるまでの間、一時的に電力を蓄電させておく予備の蓄電池２が必要となり、かかる意味で、複数の蓄電池２を備える本システムＳの構成は好適なものであると言える。ただし、これに限定されるものではなく、放電状態にある蓄電池２に電力を蓄電する必要が生じた場合（例えば、放電から蓄電への切り替え要求があった場合）、放電状態を維持せずに直ちに蓄電状態へ切り替えることとしてもよい。
【００９２】
さらに、本実施形態では、少なくとも２つ以上の蓄電池２の中には、負荷Ｌに電力を供給するために蓄電した電力を放電する第１蓄電池（本実施形態では、リチウムイオン電池２ａ）と、予備としての第２蓄電池（本実施形態では、鉛蓄電池２ｂ）とが含まれることとした。第２蓄電池は、第１蓄電池の予備であるので、第１蓄電池と同等の性能を備えている必要はなく、より安価な蓄電池２を第２蓄電池として利用することにより、システム構築のコストを削減することが可能となる。
【００９３】
＜＜その他の実施形態＞＞
上記の実施形態には、主として本発明の建物用電力供給システム及び建物用電力供給方法について説明した。しかし、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００９４】
また、上記の実施形態では、発電ユニット１が自然エネルギーとして太陽光エネルギーを利用して発電することとしたが、これに限定されるものではなく、太陽光エネルギー以外の自然エネルギー、例えば、風力や水力、地熱等を利用して発電する設備が設けられている構成であってもよい。
【００９５】
また、自然エネルギーを利用して発電する発電部自体が設けられていない構成であってもよい。すなわち、負荷Ｌに対して供給する電力が、系統電力及び蓄電池２の放電電力のみであってもよい。ただし、上述したように、発電部が設けられていることにより、蓄電／放電をスムーズに切り替えることが可能になるという本発明の効果がより有意義なものになる点では、上記の実施形態の方が望ましい。
【００９６】
また、上記の実施形態では、少なくとも２つ以上の蓄電池２の中には、負荷Ｌに電力を供給するために蓄電した電力を放電する第１蓄電池と、予備としての第２蓄電池とが含まれ、第２蓄電池については、より安価な蓄電池であることとした。しかし、これに限定されるものではなく、システム内に設けられる蓄電池２が同種の蓄電池であることとしてもよい。ただし、上述したように、予備としての第２蓄電池は、第１蓄電池と同等の性能を備えている必要はなく、より安価なものを用いることでシステム構築のコストを削減することが可能となる。かかる点においては、上記の実施形態の方が望ましい。
【００９７】
また、上記の実施形態では、電力需給バランスに基づいて、蓄電池２における蓄電／放電の切り替えを行うこととした。すなわち、上記の実施形態に係るシステムは、いわゆるホームエネルギーマネジメントシステム（ＨＥＭＳ）であって、宅内ネットワークＴＮを介して、発電ユニット１による発電量、負荷Ｌでの消費電力量、及び、蓄電池２の蓄電量に関するデータを収集する。そして、これらのデータから電力需給バランスを特定し、当該電力需給バランスと、ユーザが選択した電力供給モードとに基づいて、最適な電力供給が行われるようにシステム各部（例えば、蓄電回路側スイッチＳＷ１、ＳＷ２、放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４など）を制御することとした。ただし、これに限定されるものではなく、配電盤などに設置された電圧センサ等からの出力（電圧変化）に基づいて、蓄電回路側スイッチＳＷ１、ＳＷ２や放電回路側スイッチＳＷ３、ＳＷ４の入切を自動的に切り替えることとしてもよい。
【００９８】
また、上記の実施形態では、本発明の適用例として、系統電力のみを負荷に対して供給している期間（換言すると、負荷への供給電力として蓄電池２からの放電電力を用いない期間）にインバータ５を非停止状態（待機状態）に維持する例を説明した。このように、蓄電池２の状態が放電状態でない期間中、インバータ５を非停止状態に維持すれば、インバータ５を停止状態から起動する際に発生するタイムラグを回避し、蓄電池２における蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことが可能となる。ただし、本発明が適用できるケースは、上記のケースに限らず、例えば、深夜時間帯に負荷への電力供給をせず系統電力を受電して蓄電池２に蓄電し、深夜時間帯が終了して負荷への電力供給を再開するために蓄電池２の状態を蓄電状態から切り替える場合も考えられる。すなわち、深夜時間帯中、インバータ５を非停止状態に維持しておくことにより、深夜時間帯が終了して蓄電池２の蓄電電力を放電して負荷に供給する際、蓄電池２における蓄電／放電の切り替えをスムーズに行うことができるようになる。
【符号の説明】
【００９９】
１ 発電ユニット、１ａ 太陽電池モジュール、２ 蓄電池、
２ａ リチウムイオン電池、２ｂ 鉛蓄電池、３ パワーコンディショナ、
４ 充電器、５ インバータ、６ 回路ユニット、７ 制御ユニット、
１１ システムサーバ、１１ａ ＣＰＵ、１１ｂ メモリ、
１１ｃ 通信用インターフェース、１２ ＣＴセンサ、１３ ＢＭＵ、
２１ 受信部、２２ 配信部、２３ 発電ユニット制御部、
２４ 買電制御部、２５ スイッチ制御部、２６ 接続制御部、
ＣＰ 商用電源、Ｈ 住宅、Ｌ 負荷、
Ｌ１ 重要負荷、Ｌ２ 非重要負荷、Ｓ 本システム、
ＳＷ１、ＳＷ２ 蓄電回路側スイッチ、
ＳＷ３、ＳＷ４ 放電回路側スイッチ、
ＴＮ 宅内ネットワーク、ＵＴ ユーザ端末
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つ以上の蓄電装置と、
該蓄電装置からの放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力するインバータと、
前記蓄電装置別に設けられ、前記インバータと前記蓄電装置との間に配置された、前記放電電流が流れる回路と、
前記蓄電装置別に設けられた前記回路の開閉状態を、前記回路毎に切り替える制御部と、を備えた建物用電力供給システムであって、
前記制御部は、前記建物用電力供給システムにより建物内で発生する負荷に電力が供給される期間中、常に、前記蓄電装置別に設けられた前記回路のうち、いずれかの前記回路を閉状態とすることを特徴とする建物用電力供給システム。
【請求項２】
少なくとも２つ以上の蓄電装置は、前記負荷に電力を供給するために蓄電した電力を放電する第１蓄電池と、該第１蓄電池よりも安価な第２蓄電池とを含み、
前記回路は、前記第１蓄電池と前記インバータとの間に配置された第１回路と、前記第２蓄電池と前記インバータとの間に配置された第２回路と、を含み、
前記制御部は、前記建物用電力供給システムにより建物内で発生する負荷に電力が供給される期間のうち、前記インバータに前記第１蓄電池からの前記放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力させる間は前記第１回路を閉状態とし、前記第１回路を開状態としている間は前記第２回路を閉状態とすることを特徴とする請求項１に記載の建物用電力供給システム。
【請求項３】
前記第１蓄電池の状態を放電状態から蓄電状態に変更する場合、前記制御部は、前記第２回路を開状態から閉状態に切り替えた後に、前記第１蓄電池における電力の蓄電量が所定の量まで下がるまで、前記第１回路及び前記第２回路の双方を閉状態で維持し、前記蓄電量が前記所定の量まで下がった時点で前記第１回路のみを閉状態から開状態に切り替えることを特徴とする請求項２に記載の建物用電力供給システム。
【請求項４】
自然エネルギーを利用して発電する発電部をさらに備え、
前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池は、前記発電部から供給される電力を蓄電することが可能であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の建物用電力供給システム。
【請求項５】
少なくとも２つ以上の蓄電装置と、該蓄電装置からの放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力するインバータと、前記蓄電装置別に設けられ、前記インバータと前記蓄電装置との間に配置された前記放電電流が流れる回路と、を用いて建物内で発生した負荷に電力を供給する建物用電力供給方法であって、
前記蓄電装置別に設けられた前記回路の開閉状態を前記回路毎に開閉状態を切り替える切り替え工程を有し、
該切り替え工程は、建物内の負荷に向けて電力を供給される期間中、常に、前記蓄電装置別に設けられた前記回路のうち、いずれかの前記回路が閉状態となっているように実行されることを特徴とする建物用電力供給方法。
【請求項１】
少なくとも２つ以上の蓄電装置と、
該蓄電装置からの放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力するインバータと、
前記蓄電装置別に設けられ、前記インバータと前記蓄電装置との間に配置された、前記放電電流が流れる回路と、
前記蓄電装置別に設けられた前記回路の開閉状態を、前記回路毎に切り替える制御部と、を備えた建物用電力供給システムであって、
前記制御部は、前記建物用電力供給システムにより建物内で発生する負荷に電力が供給される期間中、常に、前記蓄電装置別に設けられた前記回路のうち、いずれかの前記回路を閉状態とすることを特徴とする建物用電力供給システム。
【請求項２】
少なくとも２つ以上の蓄電装置は、前記負荷に電力を供給するために蓄電した電力を放電する第１蓄電池と、該第１蓄電池よりも安価な第２蓄電池とを含み、
前記回路は、前記第１蓄電池と前記インバータとの間に配置された第１回路と、前記第２蓄電池と前記インバータとの間に配置された第２回路と、を含み、
前記制御部は、前記建物用電力供給システムにより建物内で発生する負荷に電力が供給される期間のうち、前記インバータに前記第１蓄電池からの前記放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力させる間は前記第１回路を閉状態とし、前記第１回路を開状態としている間は前記第２回路を閉状態とすることを特徴とする請求項１に記載の建物用電力供給システム。
【請求項３】
前記第１蓄電池の状態を放電状態から蓄電状態に変更する場合、前記制御部は、前記第２回路を開状態から閉状態に切り替えた後に、前記第１蓄電池における電力の蓄電量が所定の量まで下がるまで、前記第１回路及び前記第２回路の双方を閉状態で維持し、前記蓄電量が前記所定の量まで下がった時点で前記第１回路のみを閉状態から開状態に切り替えることを特徴とする請求項２に記載の建物用電力供給システム。
【請求項４】
自然エネルギーを利用して発電する発電部をさらに備え、
前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池は、前記発電部から供給される電力を蓄電することが可能であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の建物用電力供給システム。
【請求項５】
少なくとも２つ以上の蓄電装置と、該蓄電装置からの放電電流を直流電流から交流電流に変換して出力するインバータと、前記蓄電装置別に設けられ、前記インバータと前記蓄電装置との間に配置された前記放電電流が流れる回路と、を用いて建物内で発生した負荷に電力を供給する建物用電力供給方法であって、
前記蓄電装置別に設けられた前記回路の開閉状態を前記回路毎に開閉状態を切り替える切り替え工程を有し、
該切り替え工程は、建物内の負荷に向けて電力を供給される期間中、常に、前記蓄電装置別に設けられた前記回路のうち、いずれかの前記回路が閉状態となっているように実行されることを特徴とする建物用電力供給方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３１３２１（Ｐ２０１３−３１３２１Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６６６８４（Ｐ２０１１−１６６６８４）
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（３９００３７１５４）大和ハウス工業株式会社 (946)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（３９００３７１５４）大和ハウス工業株式会社 (946)
【Ｆターム（参考）】
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