配電システム
【課題】蓄電池が備えられている場合であっても、電力会社への売電価格の低下を抑制する技術を提供する。
【解決手段】蓄電池２２は、再生可能エネルギー源をもとに発電した電力、あるいは商用電源２０からの電力によって充電される。制御部３２は、蓄電池２２の充電および放電を制御する。特に、制御部３２は、発電した電力量が消費電力量よりも高い状態から、発電した電力量が消費電力量よりも低い状態への遷移を検出した場合に、蓄電池２２を充電状態から放電状態に切りかえる。
【解決手段】蓄電池２２は、再生可能エネルギー源をもとに発電した電力、あるいは商用電源２０からの電力によって充電される。制御部３２は、蓄電池２２の充電および放電を制御する。特に、制御部３２は、発電した電力量が消費電力量よりも高い状態から、発電した電力量が消費電力量よりも低い状態への遷移を検出した場合に、蓄電池２２を充電状態から放電状態に切りかえる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電技術に関し、特に商用電源からの電力と再生可能エネルギーによる電力を制御する配電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池を用いた配電システムとして、太陽電池を商用電力系統と並列に接続し、商用電源および太陽電池の両方から負荷へ電力を供給する系統連系運転を行うものが知られている。この種の配電システムでは、太陽電池で十分に電力が生成される昼間などにおいて、太陽電池の発電電力が消費電力を上回ることによって、発電電力に余剰分、つまり余剰電力が生じる場合には、当該余剰電力は商用電力系統に逆潮流して電力会社に売電できる。さらに、上記配電システムにさらに燃料電池や２次電池などの太陽電池以外の電源が、配電システムに付加され、太陽電池の発電量が低下する夜間などにおいても商用電源の使用を抑制することがなされている。
【０００３】
しかしながら、我が国においては、商用電力系統への影響などを考慮して、現在のところ太陽電池のみについて売電が許可されており、太陽電池以外の燃料電池や２次電池について売電は許可されていない。したがって、燃料電池や２次電池に関しては仮に余剰電力が生じても商用電力系統に逆潮流をすることがないように「電力品質確保に係る系統連系技術要件ガイドライン」に定められており、燃料電池や２次電池には逆潮流を防止するための逆潮防止装置が具備されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１５５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
太陽電池に加えて、燃料電池や２次電池が備えられた配電システムは、「ダブル発電」ともよばれる。ダブル発電の場合、昼間などにおいても、燃料電池や２次電池からの電力を負荷に供給することによって、消費電力量が低減される。消費電力量が低減されれば、余剰電力が増加するので、売電可能な電力量が増加する。つまり、太陽電池による発電電力が同程度であっても、ダブル発電の場合の売電可能な電力量は、ダブル発電でない場合の売電可能な電力量よりも多くなる。電力会社は、これに対応するために、ダブル発電でない場合の売電価格よりも、ダブル発電の場合の売電価格を低く設定している。一方、配電システムの使用者にとっては、ダブル発電の場合であっても、ダブル発電でない場合と同様の売電価格の設定が望まれる。なお、以下では、ダブル発電として、太陽電池に蓄電池が加えられている場合を説明の対象にする。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄電池が備えられている場合であっても、電力会社への売電価格の低下を抑制する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の配電システムは、再生可能エネルギー源をもとに発電した電力、あるいは商用電源からの電力によって充電される蓄電池と、蓄電池の充電および放電を制御する制御部とを備える。制御部は、発電した電力量が消費電力量よりも高い状態から、発電した電力量が消費電力量よりも低い状態への遷移を検出した場合に、蓄電池を充電状態から放電状態に切りかえる。
【０００８】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、蓄電池が備えられている場合であっても、電力会社への売電価格の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例に係る配電システムの構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）−（ｂ）は、図１の配電システムの動作概要を示す図である。
【図３】図３（ａ）−（ｂ）は、図１の制御部に記憶されたテーブルのデータ構造を示す図である。
【図４】図１の制御部に記憶された別のテーブルのデータ構造を示す図である。
【図５】図１の非常用スイッチの動作が規定されたテーブルのデータ構造を示す図である。
【図６】図１の配電システムによる充電・放電の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の変形例に係る配電システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、太陽電池を商用電力系統と並列に接続し、商用電源および太陽電池の両方から家庭内負荷へ電力を供給するとともに、蓄電池を充電する配電システムに関する。このような配電システムは、例えば、家庭に設置される。ここで、太陽電池と蓄電池とによってダブル発電が構成される。電力会社が時間帯別電気料金制度を採用している場合、夜間の時間帯の電気料金は、昼間の時間帯の電気料金よりも低く設定される。また、一例として、昼間の時間帯は７時から２３時であり、夜間の時間帯は２３時から翌日の７時というように規定される。このような低い電気料金を有効に利用するために、配電システムは、夜間の時間帯にわたって、商用電源からの電力によって蓄電池を充電する。
【００１２】
一方、昼間の時間帯において蓄電池を放電することによって、家庭内負荷に電力を供給すれば、電気料金の高い商用電源からの電力の消費が低減される。しかしながら、前述のごとく、このように消費電力量を低減させた場合、太陽電池によって発電した電力を売るときの売電価格が下がってしまう。そのため、昼間の時間帯において、蓄電池に蓄えた電力を有効に利用しながら、電力の売電価格の低下を抑制することが望まれる。これに対応するために、本実施例に係る配電システムは、次の処理を実行する。
【００１３】
昼間の時間帯においても、太陽電池によって発電した電力量と、消費電力量との関係は、時間の経過とともに変化する。例えば、昼間の時間帯が開始してからしばらくの間（以下、「前期時間帯」という）は、発電した電力量が小さいので、発電した電力量は消費電力量よりも小さくなる。その後の期間（以下、「中期時間帯」という）では、発電した電力量の増加にともなって、発電した電力量は消費電力量よりも大きくなる。さらに、昼間の時間帯が終了するまでのしばらくの間（以下、「後期時間帯」という）では、発電した電力量が減少していくので、発電した電力量は消費電力量よりも小さくなる。
【００１４】
中期時間帯に、蓄電池を放電してしまうと、前述のような状態が発生することによって、発電した電力の売電価格が低下ししてしまう。一方、前期時間帯と後期時間帯においては、余剰電力がないので、発電した電力を売ることもない。そのため、これらの時間帯に蓄電池を放電しても、発電した電力の売電価格が低下することもない。そのため、配電システムは、前期時間帯と後期時間帯とを検出し、これらの期間において蓄電池を放電する。
【００１５】
図１は、本発明の実施例に係る配電システム１００の構成を示す。配電システム１００は、太陽電池１０、非常用スイッチ１２、第１インバータ１４、分電盤１６、逆潮流センサ１８、商用電源２０、蓄電池２２、充放電実行部２４、第１ダイオード２６、充電器２８、第２ダイオード３０、制御部３２、第１種負荷３４、第２種負荷３６を含む。また、充放電実行部２４は、第２インバータ３８、選択器４０を含む。さらに、非常用スイッチ１２は、第１端子４２、第２端子４４、第３端子４６を含み、選択器４０は、第１端子４８、第２端子５０、第３端子５２を含む。
【００１６】
商用電源２０は、電力会社からの電力を供給するための交流電源である。前述のごとく、商用電源２０からの商用電力の電気料金は、時間帯別電気料金制度にしたがっており、例えば、昼間の時間帯と夜間の時間帯とが規定されている。逆潮流センサ１８は、後述の分電盤１６の一端と、商用電源２０との間に設けられる。逆潮流センサ１８は、分電盤１６の一端と商用電源２０との間における電力の向きを検出する。具体的に説明すると、逆潮流センサ１８は、商用電源２０から分電盤１６の一端に向かう順方向の電力、あるいは分電盤１６の一端から商用電源２０に向かう逆方向の電力を検出する。逆潮流センサ１８における検出処理には、公知の技術が使用されればよいので、ここでは、説明を省略する。
【００１７】
分電盤１６は、一端において逆潮流センサ１８に接続され、他端において第１インバータ１４に接続される。分電盤１６は、一端側や他端側から交流電力の供給を受けつけ、宅内の所定箇所に設置された第１種負荷３４に交流電力を供給する。第１種負荷３４は、交流駆動型の電気機器である。なお、分電盤１６は、一端にて受けつけた交流電力を他端から出力しており、これが前述の順方向の電力に相当する。また、分電盤１６は、他端にて受けつけた交流電力を一端から出力しており、これが前述の逆方向の電力に出力する。
【００１８】
太陽電池１０は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換する電力機器である。太陽電池１０として、シリコン太陽電池、さまざまな化合物半導体などを素材にした太陽電池、色素増感型（有機太陽電池）等が使用される。太陽電池１０は、発電した電力を非常用スイッチ１２に出力する。
【００１９】
非常用スイッチ１２は、第１端子４２、第２端子４４、第３端子４６を備えており、太陽電池１０に第１端子４２を接続し、第１インバータ１４に第２端子４４を接続するとともに、蓄電池２２に第３端子４６を接続する。非常用スイッチ１２は、第１端子４２と第２端子４４とを接続するか、第１端子４２と第３端子４６とを接続する。非常用スイッチ１２の接続についての詳細は後述するが、通常、第１端子４２と第２端子４４とが接続される。
【００２０】
第１インバータ１４は、分電盤１６の他端と、太陽電池１０との間に設けられる。特に、第１インバータ１４は、非常用スイッチ１２の第２端子４４に接続することによって、太陽電池１０にも接続される。第１インバータ１４は、発電装置にて発電した電力を入力する。当該電力は直流電力であり、第１インバータ１４は、直流電力から交流電力を電気的に生成する。第１インバータ１４は、交流電力を分電盤１６の他端に出力する。前述のごとく、当該交流電力が逆方向の電力に相当する。
【００２１】
第１ダイオード２６、充電器２８、第２ダイオード３０は、第１インバータ１４と分電盤１６の他端との間から分岐された経路に直列に配置される。第１ダイオード２６、第２ダイオード３０は、電流を一定方向にしか流さない作用、つまり整流作用を有する電子素子であり、順方向の電力あるいは逆方向の電力を第１ダイオード２６、充電器２８、第２ダイオード３０の順に通過させる。充電器２８は、第１ダイオード２６を介して経路に一端を接続し、第２ダイオード３０を介して蓄電池２２に他端を接続する。充電器２８は、順方向の電力あるいは逆方向の電力によって蓄電池２２を充電させる。その際、充電器２８は、交流電力を直流電力に変換する。
【００２２】
蓄電池２２は、充電を行うことにより電気を蓄えて電池として使用できるようになり、繰り返し使用することができる２次電池である。蓄電池２２は、再生可能エネルギー源をもとに発電した電力、つまり逆方向の電力、あるいは商用電源からの電力、つまり順方向の電力によって充電される。第２インバータ３８は、蓄電池２２に一端を接続し、後述の選択器４０に他端を接続する。第２インバータ３８は、蓄電池２２からの電力を入力する。第２インバータ３８は、第１インバータ１４と同様に、直流電力から交流電力を電気的に生成し、交流電力を選択器４０に出力する。なお、第２インバータ３８の動作あるいは非動作は、制御部３２によって指示される。
【００２３】
選択器４０は、第１端子４８、第２端子５０、第３端子５２を備えており、第１インバータ１４と分電盤１６の他端との間から分岐された経路に、充電器２８とは並列に第１端子４８を接続する。また、選択器４０は、第２インバータ３８の他端に第２端子５０を接続するとともに、第２種負荷３６に第３端子５２を接続する。選択器４０は、制御部３２からの指示に応じて、第１端子４８と第３端子５２との接続、あるいは第２端子５０と第３端子５２との接続とを切りかえる。
【００２４】
なお、選択器４０における切替は、第２インバータ３８の動作あるいは非動作と連動している。つまり、選択器４０は、第２インバータ３８が非動作である場合に、第１端子４８と第３端子５２を接続する。その結果、第１端子４８にて入力した順方向の電力あるいは逆方向の電力が第３端子５２から出力される。一方、選択器４０は、第２インバータ３８が動作している場合に、第２端子５０と第３端子５２とを接続する。その結果、第２端子５０にて入力した第２インバータ３８からの電力が第３端子５２から出力される。
【００２５】
第２種負荷３６は、第１種負荷３４と同様に、交流駆動型の電気機器である。第１種負荷３４は、順方向の電力あるいは逆方向の電力によって駆動する。一方、第２種負荷３６は、順方向の電力あるいは逆方向の電力によって駆動するとともに、蓄電池２２に充電された電力によっても駆動する。そのため、順方向の電力あるいは逆方向の電力の供給がなくなった場合、第１種負荷３４は停止するが、第２種負荷３６は、蓄電池２２に充電された電力によって動作を継続する。そのため、第２種負荷３６は、順方向の電力あるいは逆方向の電力の供給がない場合でも駆動させるべき電気機器といえる。
【００２６】
制御部３２は、第２インバータ３８および選択器４０の動作を制御することによって、蓄電池２２の充電および放電を制御する。図２（ａ）−（ｂ）は、配電システム１００の動作概要を示す。図２（ａ）は、太陽電池１０において発電した電力量と消費電力量との時刻変化を示す。横軸が時刻を示す。商用電力の電気料金として、時間帯別電気料金制度が採用されている場合、時刻Ｔ１からＴ４までが昼間時間帯として規定され、時刻Ｔ４から翌日のＴ１までが夜間時間帯として規定される。さらに、商用電源からの売電価格は、夜間時間帯よりも昼間時間帯において高くなるように規定されている。前述の例の場合、時刻Ｔ１が７時であり、時刻Ｔ４が２３時である。
【００２７】
発電量３００は、太陽電池１０において発電した電力量に相当し、消費量３０２は、消費電力量に相当する。発電量３００は、昼間時間帯において大きくなるとともに、夜間時間帯において小さくなる。一方、消費量３０２は、昼間時間帯と夜間時間帯とをまたいで変化しており、朝と夜に大きくなるとともに、昼と夜中に小さくする。そのため、Ｐ１およびＰ２において発電量３００と消費量３０２とが交差する。また、Ｐ１の時刻がＴ２であり、Ｐ２の時刻がＴ３である。なお、時刻Ｔ２、Ｔ３は、ともに昼間時間帯に含まれるので、時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の順で到来する。
【００２８】
昼間時間帯において、時刻Ｔ１からＴ２の間は、発電量３００は消費量３０２よりも小さいので、これは、前述の前期時間帯に相当する。また、時刻Ｔ２からＴ３の間は、発電量３００は消費量３０２以上であるので、これは、前述の中期時間帯に相当する。さらに、時刻Ｔ３からＴ４の間は、発電量３００は消費量３０２よりも小さいので、これは、前述の後期時間帯に相当する。これに対応した蓄電池２２の動作が図２（ｂ）に示される。図示のごとく、夜間時間帯において充電がなされ、前期時間帯において放電がなされ、中期時間帯において充電がなされ、後期時間帯において放電がなされる。図１に戻る。
【００２９】
制御部３２は、時刻の情報を取得し、時刻をもとに昼間時間帯であるか、あるいは夜間時間帯であるかを判定する。時刻の情報は、ネットワーク等を介して外部から入力されてもよいし、制御部３２の内部に設けられたクロックによって生成されてもよい。制御部３２は、昼間時間帯や夜間時間帯に応じた制御を選択する。図３（ａ）−（ｂ）は、制御部３２に記憶されたテーブルのデータ構造を示す。特に、図３（ａ）は、時間帯に応じた制御を実行するためのテーブルのデータ構造を示す。図示のごとく、時間帯欄２００、制御欄２０２が含まれている。当該テーブルを参照しながら、制御部３２は、夜間時間帯において、蓄電池２２を充電状態に固定する。一方、制御部３２は、昼間時間帯において、逆潮流センサ１８での検出結果に応じた条件判定を実行する。図１に戻る。
【００３０】
制御部３２は、昼間時間帯において、逆潮流センサ１８での検出結果を受けつける。検出結果は、順方向の電力、あるいは逆方向の電力を示す。なお、順方向の電力は、発電量３００が消費量３０２よりも小さい場合に相当し、逆方向の電力は、発電量３００が消費量３０２以上である場合に相当する。制御部３２は、順方向の電力であるか、あるいは逆方向の電力であるかに応じて、蓄電池２２に対して充電状態と放電状態との切替を実行する。図３（ｂ）は、電力の方向に応じた制御を決定するためのテーブルのデータ構造を示す。図示のごとく、条件欄２０４、制御欄２０６が含まれている。当該テーブルを参照しながら、制御部３２は、順方向の電力であれば放電を決定し、逆方向の電力であれば充電を決定する。図１に戻る。
【００３１】
このような処理によって、制御部３２は、夜間時間帯から昼間時間帯に切りかわった時刻Ｔ１において、蓄電池２２を充電状態から放電状態に切りかえる。その後、制御部３２は、発電した電力量が消費電力量よりも低い状態から、発電した電力量が消費電力量よりも高い状態への遷移を検出した時刻Ｔ２に、蓄電池２２を放電状態から充電状態に切りかえる。その後、制御部３２は、発電した電力量が消費電力量よりも高い状態から、発電した電力量が消費電力量よりも低い状態への遷移を検出した時刻Ｔ３に、蓄電池２２を充電状態から放電状態に切りかえる。さらに、制御部３２は、昼間時間帯から夜間時間帯に切りかわった時刻Ｔ４において、蓄電池２２を放電状態から充電状態に切りかえる。
【００３２】
次に、充電状態、放電状態に応じた制御部３２の処理を説明する。図４は、制御部３２に記憶された別のテーブルのデータ構造を示す。図示のごとく、制御欄２０８、第２インバータ欄２１０、選択器欄２１２が含まれる。当該テーブルを参照しながら、制御部３２は、放電状態の場合に、第２インバータ３８を動作させるとともに、選択器欄２１２に対して第２端子５０を第３端子５２に接続させる。一方、制御部３２は、充電状態の場合に、第２インバータ３８を非動作にするとともに、選択器欄２１２に対して第１端子４８を第３端子５２に接続させる。図１に戻る。
【００３３】
非常用スイッチ１２は、通常時であるか、あるいは非常時であるかを検出する。なお、非常時とは、例えば、停電時のように、商用電源２０から電力が供給されなくなった場合に相当する。また、非常時とは、何らかの原因によって蓄電池２２の容量が低下してしまった場合など、つまり太陽電池１０で発電した電力によって蓄電池２２を充電すべき状態になった場合であってもよい。通常時であるか、あるいは非常時であるかの検出には、公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。図５は、非常用スイッチ１２の動作が規定されたテーブルのデータ構造を示す。図示のごとく、状態欄２２０、出力先欄２２２、指示内容欄２２４が含まれる。当該テーブルを参照しながら、非常用スイッチ１２は、通常時において、出力先を第１インバータ１４に設定するために、第１端子４２と第２端子４４とを接続する。その結果、太陽電池１０において発電した電力が第１インバータ１４に出力される。
【００３４】
一方、非常用スイッチ１２は、非常時において出力先を蓄電池２２に設定するために、第１端子４２と第３端子４６とを接続する。その結果、太陽電池１０において発電した電力が蓄電池２２に出力される。また、非常用スイッチ１２は、制御部３２に対して放電の制御を指示する。その結果、第２種負荷３６には、太陽電池１０あるいは蓄電池２２から電力が供給される。
【００３５】
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ハードウエアとソフトウエアの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００３６】
以上の構成による配電システム１００の動作を説明する。図６は、配電システム１００による充電・放電の手順を示すフローチャートである。非常用スイッチ１２が通常時と判定した場合（Ｓ１０のＹ）、夜間時間帯であれば（Ｓ１２のＹ）、制御部３２は、放電を実行する（Ｓ１６）。夜間時間帯でなく（Ｓ１２のＮ）、順方向の電力であれば（Ｓ１４のＹ）、制御部３２は、充電を実行する（Ｓ１８）。順方向の電力でなければ（Ｓ１４のＮ）、制御部３２は、放電を実行する（Ｓ１６）。非常用スイッチ１２が通常時と判定しなかった場合（Ｓ１０のＮ）、非常用スイッチ１２は、発電した電力を蓄電池２２に出力させ、制御部３２は、放電を実行する（Ｓ２０）。
【００３７】
次に変形例を説明する。変形例も実施例と同様に、太陽電池を商用電力系統と並列に接続するとともに、蓄電池を備える配電システムに関する。実施例においては、蓄電池に充電した電力が商用電源へ出力されることを防ぐために、第２インバータと選択器の組合せを使用して、当該電力を第２種負荷に出力している。また、負荷として、第１種負荷と第２種負荷が接続されているが、これらはいずれも交流駆動型の電気機器である。一方、変形例に係る配電システムには、交流駆動型の電気機器に加えて、直流駆動型の電気機器が接続されている。このような状況下においても、実施例よりも確実に、蓄電池に充電した電力が商用電源へ出力されることを防ぐことが変形例の目的である。
【００３８】
図７は、本発明の変形例に係る配電システム１１０の構成を示す。配電システム１１０は、図１に示された配電システム１００に加えて、放電用スイッチ６０直接給電用スイッチ６２、コンバータ６４、第３種負荷６６を含む。以下では、配電システム１００との差異を中心に説明する。
【００３９】
放電用スイッチ６０は、蓄電池２２と第２インバータ３８との間に設けられる。放電用スイッチ６０は、制御部３２からの指示によって開閉する。放電用スイッチ６０が切断されると、蓄電池２２からの放電がなされなくなる。コンバータ６４は、分電盤１６に接続される。コンバータ６４は、順方向の電力あるいは逆方向の電力を入力する。コンバータ６４は、入力した交流電力を直流電力に変換する。コンバータ６４は、直流電力を第３種負荷６６に出力する。第３種負荷６６は、直流駆動型の電気機器であり、例えば、照明である。第３種負荷６６は、コンバータ６４からの直流電力によって駆動される。
【００４０】
直接給電用スイッチ６２は、蓄電池２２と第３種負荷６６との間に設けられる。直接給電用スイッチ６２は、制御部３２からの指示によって開閉する。直接給電用スイッチ６２が接続されると、蓄電池２２からの電力が第３種負荷６６に供給される。そのため、停電によってコンバータ６４からの電力が第３種負荷６６に供給されなくなっても、第３種負荷６６は、蓄電池２２からの電力によって駆動される。直接給電用スイッチ６２が切断されると、蓄電池２２からの放電がなされなくなる。
【００４１】
制御部３２は、逆潮流センサ１８での検出結果が逆方向の電力である場合に、放電用スイッチ６０と直接給電用スイッチ６２のうちの少なくとも一方を切断させる。例えば、昼間時間帯において逆方向の電力が検出された場合に、制御部３２は、充放電実行部２４に充電を実行させる。その後においても逆方向の電力が検出されていれば、制御部３２は、放電用スイッチ６０と直接給電用スイッチ６２との少なくとも一方を切断する。両方を切断してもよい。
【００４２】
本発明の実施例によれば、第２インバータと選択器とを連動させるので、蓄電池に対する充電あるいは放電を制御できる。また、蓄電池を放電する際に第２種負荷のみに電力を供給するので、蓄電池に充電された電力を商用電源に出力されなくできる。また、蓄電池に充電された電力を商用電源に出力されないので、商用電源から供給された電力を再び商用電源に戻すことを回避できる。また、逆潮流センサでの検出結果をもとに、蓄電池に対する充電あるいは放電を制御するので、昼間時間帯や夜間時間帯だけではなく、昼間時間帯内においても充電あるいは放電を詳細に制御できる。
【００４３】
また、前期時間帯と後期時間帯において放電を実行するので、商用電源から供給される電力量を低減できる。また、中期時間帯において放電を実行しないので、売電価格の低下を抑制できる。また、逆方向の電力が検出された場合に、放電用スイッチを切断させるので、蓄電池からの放電を抑制できる。また、逆方向の電力が検出された場合に、直接給電用スイッチを切断させるので、蓄電池からの放電を抑制できる。また、非常時に、太陽電池において発電した電力を蓄電池に出力するので、第２種負荷を継続して使用できる。
【００４４】
また、発電した電力量が消費電力量よりも高い状態から、発電した電力量が消費電力量よりも低い状態への遷移を検出した場合に、蓄電池を充電状態から放電状態に切りかえるので、売電価格を低下させずに、商用電源から提供される電力量を低減できる。また、発電した電力量が消費電力量よりも低い状態から、発電した電力量が消費電力量よりも高い状態への遷移を検出した場合に、蓄電池を放電状態から充電状態に切りかえるので、売電価格を維持できる。また、夜間時間帯において、蓄電池を充電状態に固定し、昼間時間帯において、発電した電力量と消費電力量との比較をもとにして、蓄電池に対して充電状態と放電状態とを切りかえるので、売電価格を低下させずに、電気料金を抑制できる。
【００４５】
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４６】
本発明の実施例において、発電するために太陽電池１０が設けられている。しかしながらこれに限らず例えば、太陽電池１０以外に、再生可能エネルギー源をもとした電力を生成するための装置が設けられてもよい。例えば、風力発電機である。その際、図２の発電量３００の時間特性が調節される。本変形例によれば、配電システム１００の構成の自由度を向上できる。
【００４７】
本発明の実施例において、配電システム１００が家庭に備えられているとしている。しかしながらこれに限らず例えば、家庭以外に配電システム１００が備えられてもよい。その際、図２の消費量３０２の時間特性が調節される。本変形例によれば、配電システム１００をさまざまな状況に適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 太陽電池、 １２ 非常用スイッチ、 １４ 第１インバータ、 １６ 分電盤、 １８ 逆潮流センサ、 ２０ 商用電源、 ２２ 蓄電池、 ２４ 充放電実行部、 ２６ 第１ダイオード、 ２８ 充電器、 ３０ 第２ダイオード、 ３２ 制御部、 ３４ 第１種負荷、 ３６ 第２種負荷、 ３８ 第２インバータ、 ４０ 選択器、 ４２ 第１端子、 ４４ 第２端子、 ４６ 第３端子、 ４８ 第１端子、 ５０ 第２端子、 ５２ 第３端子、 １００ 配電システム。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電技術に関し、特に商用電源からの電力と再生可能エネルギーによる電力を制御する配電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池を用いた配電システムとして、太陽電池を商用電力系統と並列に接続し、商用電源および太陽電池の両方から負荷へ電力を供給する系統連系運転を行うものが知られている。この種の配電システムでは、太陽電池で十分に電力が生成される昼間などにおいて、太陽電池の発電電力が消費電力を上回ることによって、発電電力に余剰分、つまり余剰電力が生じる場合には、当該余剰電力は商用電力系統に逆潮流して電力会社に売電できる。さらに、上記配電システムにさらに燃料電池や２次電池などの太陽電池以外の電源が、配電システムに付加され、太陽電池の発電量が低下する夜間などにおいても商用電源の使用を抑制することがなされている。
【０００３】
しかしながら、我が国においては、商用電力系統への影響などを考慮して、現在のところ太陽電池のみについて売電が許可されており、太陽電池以外の燃料電池や２次電池について売電は許可されていない。したがって、燃料電池や２次電池に関しては仮に余剰電力が生じても商用電力系統に逆潮流をすることがないように「電力品質確保に係る系統連系技術要件ガイドライン」に定められており、燃料電池や２次電池には逆潮流を防止するための逆潮防止装置が具備されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１５５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
太陽電池に加えて、燃料電池や２次電池が備えられた配電システムは、「ダブル発電」ともよばれる。ダブル発電の場合、昼間などにおいても、燃料電池や２次電池からの電力を負荷に供給することによって、消費電力量が低減される。消費電力量が低減されれば、余剰電力が増加するので、売電可能な電力量が増加する。つまり、太陽電池による発電電力が同程度であっても、ダブル発電の場合の売電可能な電力量は、ダブル発電でない場合の売電可能な電力量よりも多くなる。電力会社は、これに対応するために、ダブル発電でない場合の売電価格よりも、ダブル発電の場合の売電価格を低く設定している。一方、配電システムの使用者にとっては、ダブル発電の場合であっても、ダブル発電でない場合と同様の売電価格の設定が望まれる。なお、以下では、ダブル発電として、太陽電池に蓄電池が加えられている場合を説明の対象にする。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄電池が備えられている場合であっても、電力会社への売電価格の低下を抑制する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の配電システムは、再生可能エネルギー源をもとに発電した電力、あるいは商用電源からの電力によって充電される蓄電池と、蓄電池の充電および放電を制御する制御部とを備える。制御部は、発電した電力量が消費電力量よりも高い状態から、発電した電力量が消費電力量よりも低い状態への遷移を検出した場合に、蓄電池を充電状態から放電状態に切りかえる。
【０００８】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、蓄電池が備えられている場合であっても、電力会社への売電価格の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例に係る配電システムの構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）−（ｂ）は、図１の配電システムの動作概要を示す図である。
【図３】図３（ａ）−（ｂ）は、図１の制御部に記憶されたテーブルのデータ構造を示す図である。
【図４】図１の制御部に記憶された別のテーブルのデータ構造を示す図である。
【図５】図１の非常用スイッチの動作が規定されたテーブルのデータ構造を示す図である。
【図６】図１の配電システムによる充電・放電の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の変形例に係る配電システムの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、太陽電池を商用電力系統と並列に接続し、商用電源および太陽電池の両方から家庭内負荷へ電力を供給するとともに、蓄電池を充電する配電システムに関する。このような配電システムは、例えば、家庭に設置される。ここで、太陽電池と蓄電池とによってダブル発電が構成される。電力会社が時間帯別電気料金制度を採用している場合、夜間の時間帯の電気料金は、昼間の時間帯の電気料金よりも低く設定される。また、一例として、昼間の時間帯は７時から２３時であり、夜間の時間帯は２３時から翌日の７時というように規定される。このような低い電気料金を有効に利用するために、配電システムは、夜間の時間帯にわたって、商用電源からの電力によって蓄電池を充電する。
【００１２】
一方、昼間の時間帯において蓄電池を放電することによって、家庭内負荷に電力を供給すれば、電気料金の高い商用電源からの電力の消費が低減される。しかしながら、前述のごとく、このように消費電力量を低減させた場合、太陽電池によって発電した電力を売るときの売電価格が下がってしまう。そのため、昼間の時間帯において、蓄電池に蓄えた電力を有効に利用しながら、電力の売電価格の低下を抑制することが望まれる。これに対応するために、本実施例に係る配電システムは、次の処理を実行する。
【００１３】
昼間の時間帯においても、太陽電池によって発電した電力量と、消費電力量との関係は、時間の経過とともに変化する。例えば、昼間の時間帯が開始してからしばらくの間（以下、「前期時間帯」という）は、発電した電力量が小さいので、発電した電力量は消費電力量よりも小さくなる。その後の期間（以下、「中期時間帯」という）では、発電した電力量の増加にともなって、発電した電力量は消費電力量よりも大きくなる。さらに、昼間の時間帯が終了するまでのしばらくの間（以下、「後期時間帯」という）では、発電した電力量が減少していくので、発電した電力量は消費電力量よりも小さくなる。
【００１４】
中期時間帯に、蓄電池を放電してしまうと、前述のような状態が発生することによって、発電した電力の売電価格が低下ししてしまう。一方、前期時間帯と後期時間帯においては、余剰電力がないので、発電した電力を売ることもない。そのため、これらの時間帯に蓄電池を放電しても、発電した電力の売電価格が低下することもない。そのため、配電システムは、前期時間帯と後期時間帯とを検出し、これらの期間において蓄電池を放電する。
【００１５】
図１は、本発明の実施例に係る配電システム１００の構成を示す。配電システム１００は、太陽電池１０、非常用スイッチ１２、第１インバータ１４、分電盤１６、逆潮流センサ１８、商用電源２０、蓄電池２２、充放電実行部２４、第１ダイオード２６、充電器２８、第２ダイオード３０、制御部３２、第１種負荷３４、第２種負荷３６を含む。また、充放電実行部２４は、第２インバータ３８、選択器４０を含む。さらに、非常用スイッチ１２は、第１端子４２、第２端子４４、第３端子４６を含み、選択器４０は、第１端子４８、第２端子５０、第３端子５２を含む。
【００１６】
商用電源２０は、電力会社からの電力を供給するための交流電源である。前述のごとく、商用電源２０からの商用電力の電気料金は、時間帯別電気料金制度にしたがっており、例えば、昼間の時間帯と夜間の時間帯とが規定されている。逆潮流センサ１８は、後述の分電盤１６の一端と、商用電源２０との間に設けられる。逆潮流センサ１８は、分電盤１６の一端と商用電源２０との間における電力の向きを検出する。具体的に説明すると、逆潮流センサ１８は、商用電源２０から分電盤１６の一端に向かう順方向の電力、あるいは分電盤１６の一端から商用電源２０に向かう逆方向の電力を検出する。逆潮流センサ１８における検出処理には、公知の技術が使用されればよいので、ここでは、説明を省略する。
【００１７】
分電盤１６は、一端において逆潮流センサ１８に接続され、他端において第１インバータ１４に接続される。分電盤１６は、一端側や他端側から交流電力の供給を受けつけ、宅内の所定箇所に設置された第１種負荷３４に交流電力を供給する。第１種負荷３４は、交流駆動型の電気機器である。なお、分電盤１６は、一端にて受けつけた交流電力を他端から出力しており、これが前述の順方向の電力に相当する。また、分電盤１６は、他端にて受けつけた交流電力を一端から出力しており、これが前述の逆方向の電力に出力する。
【００１８】
太陽電池１０は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換する電力機器である。太陽電池１０として、シリコン太陽電池、さまざまな化合物半導体などを素材にした太陽電池、色素増感型（有機太陽電池）等が使用される。太陽電池１０は、発電した電力を非常用スイッチ１２に出力する。
【００１９】
非常用スイッチ１２は、第１端子４２、第２端子４４、第３端子４６を備えており、太陽電池１０に第１端子４２を接続し、第１インバータ１４に第２端子４４を接続するとともに、蓄電池２２に第３端子４６を接続する。非常用スイッチ１２は、第１端子４２と第２端子４４とを接続するか、第１端子４２と第３端子４６とを接続する。非常用スイッチ１２の接続についての詳細は後述するが、通常、第１端子４２と第２端子４４とが接続される。
【００２０】
第１インバータ１４は、分電盤１６の他端と、太陽電池１０との間に設けられる。特に、第１インバータ１４は、非常用スイッチ１２の第２端子４４に接続することによって、太陽電池１０にも接続される。第１インバータ１４は、発電装置にて発電した電力を入力する。当該電力は直流電力であり、第１インバータ１４は、直流電力から交流電力を電気的に生成する。第１インバータ１４は、交流電力を分電盤１６の他端に出力する。前述のごとく、当該交流電力が逆方向の電力に相当する。
【００２１】
第１ダイオード２６、充電器２８、第２ダイオード３０は、第１インバータ１４と分電盤１６の他端との間から分岐された経路に直列に配置される。第１ダイオード２６、第２ダイオード３０は、電流を一定方向にしか流さない作用、つまり整流作用を有する電子素子であり、順方向の電力あるいは逆方向の電力を第１ダイオード２６、充電器２８、第２ダイオード３０の順に通過させる。充電器２８は、第１ダイオード２６を介して経路に一端を接続し、第２ダイオード３０を介して蓄電池２２に他端を接続する。充電器２８は、順方向の電力あるいは逆方向の電力によって蓄電池２２を充電させる。その際、充電器２８は、交流電力を直流電力に変換する。
【００２２】
蓄電池２２は、充電を行うことにより電気を蓄えて電池として使用できるようになり、繰り返し使用することができる２次電池である。蓄電池２２は、再生可能エネルギー源をもとに発電した電力、つまり逆方向の電力、あるいは商用電源からの電力、つまり順方向の電力によって充電される。第２インバータ３８は、蓄電池２２に一端を接続し、後述の選択器４０に他端を接続する。第２インバータ３８は、蓄電池２２からの電力を入力する。第２インバータ３８は、第１インバータ１４と同様に、直流電力から交流電力を電気的に生成し、交流電力を選択器４０に出力する。なお、第２インバータ３８の動作あるいは非動作は、制御部３２によって指示される。
【００２３】
選択器４０は、第１端子４８、第２端子５０、第３端子５２を備えており、第１インバータ１４と分電盤１６の他端との間から分岐された経路に、充電器２８とは並列に第１端子４８を接続する。また、選択器４０は、第２インバータ３８の他端に第２端子５０を接続するとともに、第２種負荷３６に第３端子５２を接続する。選択器４０は、制御部３２からの指示に応じて、第１端子４８と第３端子５２との接続、あるいは第２端子５０と第３端子５２との接続とを切りかえる。
【００２４】
なお、選択器４０における切替は、第２インバータ３８の動作あるいは非動作と連動している。つまり、選択器４０は、第２インバータ３８が非動作である場合に、第１端子４８と第３端子５２を接続する。その結果、第１端子４８にて入力した順方向の電力あるいは逆方向の電力が第３端子５２から出力される。一方、選択器４０は、第２インバータ３８が動作している場合に、第２端子５０と第３端子５２とを接続する。その結果、第２端子５０にて入力した第２インバータ３８からの電力が第３端子５２から出力される。
【００２５】
第２種負荷３６は、第１種負荷３４と同様に、交流駆動型の電気機器である。第１種負荷３４は、順方向の電力あるいは逆方向の電力によって駆動する。一方、第２種負荷３６は、順方向の電力あるいは逆方向の電力によって駆動するとともに、蓄電池２２に充電された電力によっても駆動する。そのため、順方向の電力あるいは逆方向の電力の供給がなくなった場合、第１種負荷３４は停止するが、第２種負荷３６は、蓄電池２２に充電された電力によって動作を継続する。そのため、第２種負荷３６は、順方向の電力あるいは逆方向の電力の供給がない場合でも駆動させるべき電気機器といえる。
【００２６】
制御部３２は、第２インバータ３８および選択器４０の動作を制御することによって、蓄電池２２の充電および放電を制御する。図２（ａ）−（ｂ）は、配電システム１００の動作概要を示す。図２（ａ）は、太陽電池１０において発電した電力量と消費電力量との時刻変化を示す。横軸が時刻を示す。商用電力の電気料金として、時間帯別電気料金制度が採用されている場合、時刻Ｔ１からＴ４までが昼間時間帯として規定され、時刻Ｔ４から翌日のＴ１までが夜間時間帯として規定される。さらに、商用電源からの売電価格は、夜間時間帯よりも昼間時間帯において高くなるように規定されている。前述の例の場合、時刻Ｔ１が７時であり、時刻Ｔ４が２３時である。
【００２７】
発電量３００は、太陽電池１０において発電した電力量に相当し、消費量３０２は、消費電力量に相当する。発電量３００は、昼間時間帯において大きくなるとともに、夜間時間帯において小さくなる。一方、消費量３０２は、昼間時間帯と夜間時間帯とをまたいで変化しており、朝と夜に大きくなるとともに、昼と夜中に小さくする。そのため、Ｐ１およびＰ２において発電量３００と消費量３０２とが交差する。また、Ｐ１の時刻がＴ２であり、Ｐ２の時刻がＴ３である。なお、時刻Ｔ２、Ｔ３は、ともに昼間時間帯に含まれるので、時刻Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の順で到来する。
【００２８】
昼間時間帯において、時刻Ｔ１からＴ２の間は、発電量３００は消費量３０２よりも小さいので、これは、前述の前期時間帯に相当する。また、時刻Ｔ２からＴ３の間は、発電量３００は消費量３０２以上であるので、これは、前述の中期時間帯に相当する。さらに、時刻Ｔ３からＴ４の間は、発電量３００は消費量３０２よりも小さいので、これは、前述の後期時間帯に相当する。これに対応した蓄電池２２の動作が図２（ｂ）に示される。図示のごとく、夜間時間帯において充電がなされ、前期時間帯において放電がなされ、中期時間帯において充電がなされ、後期時間帯において放電がなされる。図１に戻る。
【００２９】
制御部３２は、時刻の情報を取得し、時刻をもとに昼間時間帯であるか、あるいは夜間時間帯であるかを判定する。時刻の情報は、ネットワーク等を介して外部から入力されてもよいし、制御部３２の内部に設けられたクロックによって生成されてもよい。制御部３２は、昼間時間帯や夜間時間帯に応じた制御を選択する。図３（ａ）−（ｂ）は、制御部３２に記憶されたテーブルのデータ構造を示す。特に、図３（ａ）は、時間帯に応じた制御を実行するためのテーブルのデータ構造を示す。図示のごとく、時間帯欄２００、制御欄２０２が含まれている。当該テーブルを参照しながら、制御部３２は、夜間時間帯において、蓄電池２２を充電状態に固定する。一方、制御部３２は、昼間時間帯において、逆潮流センサ１８での検出結果に応じた条件判定を実行する。図１に戻る。
【００３０】
制御部３２は、昼間時間帯において、逆潮流センサ１８での検出結果を受けつける。検出結果は、順方向の電力、あるいは逆方向の電力を示す。なお、順方向の電力は、発電量３００が消費量３０２よりも小さい場合に相当し、逆方向の電力は、発電量３００が消費量３０２以上である場合に相当する。制御部３２は、順方向の電力であるか、あるいは逆方向の電力であるかに応じて、蓄電池２２に対して充電状態と放電状態との切替を実行する。図３（ｂ）は、電力の方向に応じた制御を決定するためのテーブルのデータ構造を示す。図示のごとく、条件欄２０４、制御欄２０６が含まれている。当該テーブルを参照しながら、制御部３２は、順方向の電力であれば放電を決定し、逆方向の電力であれば充電を決定する。図１に戻る。
【００３１】
このような処理によって、制御部３２は、夜間時間帯から昼間時間帯に切りかわった時刻Ｔ１において、蓄電池２２を充電状態から放電状態に切りかえる。その後、制御部３２は、発電した電力量が消費電力量よりも低い状態から、発電した電力量が消費電力量よりも高い状態への遷移を検出した時刻Ｔ２に、蓄電池２２を放電状態から充電状態に切りかえる。その後、制御部３２は、発電した電力量が消費電力量よりも高い状態から、発電した電力量が消費電力量よりも低い状態への遷移を検出した時刻Ｔ３に、蓄電池２２を充電状態から放電状態に切りかえる。さらに、制御部３２は、昼間時間帯から夜間時間帯に切りかわった時刻Ｔ４において、蓄電池２２を放電状態から充電状態に切りかえる。
【００３２】
次に、充電状態、放電状態に応じた制御部３２の処理を説明する。図４は、制御部３２に記憶された別のテーブルのデータ構造を示す。図示のごとく、制御欄２０８、第２インバータ欄２１０、選択器欄２１２が含まれる。当該テーブルを参照しながら、制御部３２は、放電状態の場合に、第２インバータ３８を動作させるとともに、選択器欄２１２に対して第２端子５０を第３端子５２に接続させる。一方、制御部３２は、充電状態の場合に、第２インバータ３８を非動作にするとともに、選択器欄２１２に対して第１端子４８を第３端子５２に接続させる。図１に戻る。
【００３３】
非常用スイッチ１２は、通常時であるか、あるいは非常時であるかを検出する。なお、非常時とは、例えば、停電時のように、商用電源２０から電力が供給されなくなった場合に相当する。また、非常時とは、何らかの原因によって蓄電池２２の容量が低下してしまった場合など、つまり太陽電池１０で発電した電力によって蓄電池２２を充電すべき状態になった場合であってもよい。通常時であるか、あるいは非常時であるかの検出には、公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。図５は、非常用スイッチ１２の動作が規定されたテーブルのデータ構造を示す。図示のごとく、状態欄２２０、出力先欄２２２、指示内容欄２２４が含まれる。当該テーブルを参照しながら、非常用スイッチ１２は、通常時において、出力先を第１インバータ１４に設定するために、第１端子４２と第２端子４４とを接続する。その結果、太陽電池１０において発電した電力が第１インバータ１４に出力される。
【００３４】
一方、非常用スイッチ１２は、非常時において出力先を蓄電池２２に設定するために、第１端子４２と第３端子４６とを接続する。その結果、太陽電池１０において発電した電力が蓄電池２２に出力される。また、非常用スイッチ１２は、制御部３２に対して放電の制御を指示する。その結果、第２種負荷３６には、太陽電池１０あるいは蓄電池２２から電力が供給される。
【００３５】
この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ハードウエアとソフトウエアの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００３６】
以上の構成による配電システム１００の動作を説明する。図６は、配電システム１００による充電・放電の手順を示すフローチャートである。非常用スイッチ１２が通常時と判定した場合（Ｓ１０のＹ）、夜間時間帯であれば（Ｓ１２のＹ）、制御部３２は、放電を実行する（Ｓ１６）。夜間時間帯でなく（Ｓ１２のＮ）、順方向の電力であれば（Ｓ１４のＹ）、制御部３２は、充電を実行する（Ｓ１８）。順方向の電力でなければ（Ｓ１４のＮ）、制御部３２は、放電を実行する（Ｓ１６）。非常用スイッチ１２が通常時と判定しなかった場合（Ｓ１０のＮ）、非常用スイッチ１２は、発電した電力を蓄電池２２に出力させ、制御部３２は、放電を実行する（Ｓ２０）。
【００３７】
次に変形例を説明する。変形例も実施例と同様に、太陽電池を商用電力系統と並列に接続するとともに、蓄電池を備える配電システムに関する。実施例においては、蓄電池に充電した電力が商用電源へ出力されることを防ぐために、第２インバータと選択器の組合せを使用して、当該電力を第２種負荷に出力している。また、負荷として、第１種負荷と第２種負荷が接続されているが、これらはいずれも交流駆動型の電気機器である。一方、変形例に係る配電システムには、交流駆動型の電気機器に加えて、直流駆動型の電気機器が接続されている。このような状況下においても、実施例よりも確実に、蓄電池に充電した電力が商用電源へ出力されることを防ぐことが変形例の目的である。
【００３８】
図７は、本発明の変形例に係る配電システム１１０の構成を示す。配電システム１１０は、図１に示された配電システム１００に加えて、放電用スイッチ６０直接給電用スイッチ６２、コンバータ６４、第３種負荷６６を含む。以下では、配電システム１００との差異を中心に説明する。
【００３９】
放電用スイッチ６０は、蓄電池２２と第２インバータ３８との間に設けられる。放電用スイッチ６０は、制御部３２からの指示によって開閉する。放電用スイッチ６０が切断されると、蓄電池２２からの放電がなされなくなる。コンバータ６４は、分電盤１６に接続される。コンバータ６４は、順方向の電力あるいは逆方向の電力を入力する。コンバータ６４は、入力した交流電力を直流電力に変換する。コンバータ６４は、直流電力を第３種負荷６６に出力する。第３種負荷６６は、直流駆動型の電気機器であり、例えば、照明である。第３種負荷６６は、コンバータ６４からの直流電力によって駆動される。
【００４０】
直接給電用スイッチ６２は、蓄電池２２と第３種負荷６６との間に設けられる。直接給電用スイッチ６２は、制御部３２からの指示によって開閉する。直接給電用スイッチ６２が接続されると、蓄電池２２からの電力が第３種負荷６６に供給される。そのため、停電によってコンバータ６４からの電力が第３種負荷６６に供給されなくなっても、第３種負荷６６は、蓄電池２２からの電力によって駆動される。直接給電用スイッチ６２が切断されると、蓄電池２２からの放電がなされなくなる。
【００４１】
制御部３２は、逆潮流センサ１８での検出結果が逆方向の電力である場合に、放電用スイッチ６０と直接給電用スイッチ６２のうちの少なくとも一方を切断させる。例えば、昼間時間帯において逆方向の電力が検出された場合に、制御部３２は、充放電実行部２４に充電を実行させる。その後においても逆方向の電力が検出されていれば、制御部３２は、放電用スイッチ６０と直接給電用スイッチ６２との少なくとも一方を切断する。両方を切断してもよい。
【００４２】
本発明の実施例によれば、第２インバータと選択器とを連動させるので、蓄電池に対する充電あるいは放電を制御できる。また、蓄電池を放電する際に第２種負荷のみに電力を供給するので、蓄電池に充電された電力を商用電源に出力されなくできる。また、蓄電池に充電された電力を商用電源に出力されないので、商用電源から供給された電力を再び商用電源に戻すことを回避できる。また、逆潮流センサでの検出結果をもとに、蓄電池に対する充電あるいは放電を制御するので、昼間時間帯や夜間時間帯だけではなく、昼間時間帯内においても充電あるいは放電を詳細に制御できる。
【００４３】
また、前期時間帯と後期時間帯において放電を実行するので、商用電源から供給される電力量を低減できる。また、中期時間帯において放電を実行しないので、売電価格の低下を抑制できる。また、逆方向の電力が検出された場合に、放電用スイッチを切断させるので、蓄電池からの放電を抑制できる。また、逆方向の電力が検出された場合に、直接給電用スイッチを切断させるので、蓄電池からの放電を抑制できる。また、非常時に、太陽電池において発電した電力を蓄電池に出力するので、第２種負荷を継続して使用できる。
【００４４】
また、発電した電力量が消費電力量よりも高い状態から、発電した電力量が消費電力量よりも低い状態への遷移を検出した場合に、蓄電池を充電状態から放電状態に切りかえるので、売電価格を低下させずに、商用電源から提供される電力量を低減できる。また、発電した電力量が消費電力量よりも低い状態から、発電した電力量が消費電力量よりも高い状態への遷移を検出した場合に、蓄電池を放電状態から充電状態に切りかえるので、売電価格を維持できる。また、夜間時間帯において、蓄電池を充電状態に固定し、昼間時間帯において、発電した電力量と消費電力量との比較をもとにして、蓄電池に対して充電状態と放電状態とを切りかえるので、売電価格を低下させずに、電気料金を抑制できる。
【００４５】
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４６】
本発明の実施例において、発電するために太陽電池１０が設けられている。しかしながらこれに限らず例えば、太陽電池１０以外に、再生可能エネルギー源をもとした電力を生成するための装置が設けられてもよい。例えば、風力発電機である。その際、図２の発電量３００の時間特性が調節される。本変形例によれば、配電システム１００の構成の自由度を向上できる。
【００４７】
本発明の実施例において、配電システム１００が家庭に備えられているとしている。しかしながらこれに限らず例えば、家庭以外に配電システム１００が備えられてもよい。その際、図２の消費量３０２の時間特性が調節される。本変形例によれば、配電システム１００をさまざまな状況に適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 太陽電池、 １２ 非常用スイッチ、 １４ 第１インバータ、 １６ 分電盤、 １８ 逆潮流センサ、 ２０ 商用電源、 ２２ 蓄電池、 ２４ 充放電実行部、 ２６ 第１ダイオード、 ２８ 充電器、 ３０ 第２ダイオード、 ３２ 制御部、 ３４ 第１種負荷、 ３６ 第２種負荷、 ３８ 第２インバータ、 ４０ 選択器、 ４２ 第１端子、 ４４ 第２端子、 ４６ 第３端子、 ４８ 第１端子、 ５０ 第２端子、 ５２ 第３端子、 １００ 配電システム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生可能エネルギー源をもとに発電した電力、あるいは商用電源からの電力によって充電される蓄電池と、
前記蓄電池の充電および放電を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、発電した電力量が消費電力量よりも高い状態から、発電した電力量が消費電力量よりも低い状態への遷移を検出した場合に、前記蓄電池を充電状態から放電状態に切りかえることを特徴とする配電システム。
【請求項２】
前記制御部は、発電した電力量が消費電力量よりも低い状態から、発電した電力量が消費電力量よりも高い状態への遷移を検出した場合に、前記蓄電池を放電状態から充電状態に切りかえることを特徴とする請求項１に記載の配電システム。
【請求項３】
前記商用電源からの売電価格が、第１時間帯よりも第２時間帯において高くなるように規定されており、
前記制御部は、第１時間帯において、前記蓄電池を充電状態に固定し、第２時間帯において、発電した電力量と消費電力量との比較をもとにして、前記蓄電池に対して充電状態と放電状態との切替を実行することを特徴とする請求項１または２に記載の配電システム。
【請求項１】
再生可能エネルギー源をもとに発電した電力、あるいは商用電源からの電力によって充電される蓄電池と、
前記蓄電池の充電および放電を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、発電した電力量が消費電力量よりも高い状態から、発電した電力量が消費電力量よりも低い状態への遷移を検出した場合に、前記蓄電池を充電状態から放電状態に切りかえることを特徴とする配電システム。
【請求項２】
前記制御部は、発電した電力量が消費電力量よりも低い状態から、発電した電力量が消費電力量よりも高い状態への遷移を検出した場合に、前記蓄電池を放電状態から充電状態に切りかえることを特徴とする請求項１に記載の配電システム。
【請求項３】
前記商用電源からの売電価格が、第１時間帯よりも第２時間帯において高くなるように規定されており、
前記制御部は、第１時間帯において、前記蓄電池を充電状態に固定し、第２時間帯において、発電した電力量と消費電力量との比較をもとにして、前記蓄電池に対して充電状態と放電状態との切替を実行することを特徴とする請求項１または２に記載の配電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７８１９０（Ｐ２０１３−７８１９０Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１６１０１（Ｐ２０１１−２１６１０１）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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