JP2013031266A

JP2013031266A - 電力管理システム

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Publication number: JP2013031266A
Application number: JP2011164488A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Kususe; 智也楠瀬
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Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-02-07
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Abstract

【課題】発電装置の発電能力を活かすことを可能とする電力管理システムを提供する。
【解決手段】電力管理システム１００は、電力を発電するＰＶ２１１と、電力を蓄積する蓄電池２１３とを備えており、電力系統に接続される。電力管理システム１００は、電力系統の電圧値が所定系統電圧閾値を超えた場合に、蓄電池の充電を開始するように、蓄電池の動作モードを制御する制御部（ＰＶ−ＰＣＳ２２０又は蓄電ＰＣＳ２４０）を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、発電装置及び蓄電池を備える電力管理システムに関する。

従来、太陽電池（ＰＶ；Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｃｅｌｌ）や燃料電池（ＳＯＦＣ；ＳｏｌｉｄＯｘｉｄｅＦｕｅｌＣｅｌｌ）などの発電装置が知られている。また、発電装置と電力系統との間の連系を制御するシステム（以下、ＥＭＳ：ＥｎｅｒｇｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）が知られている。このようなＥＭＳは、発電装置によって供給される供給電力を電力系統に出力する制御（逆潮流制御）などを行う（例えば、特許文献１）。

ところで、多数の発電装置が電力系統に接続されているケースなどにおいて、多数の発電装置から電力系統に電力が出力されると、電力系統の電圧値が上昇する。電力系統の電圧値が電力系統に許容される許容電圧値を超えて電力系統に電力が出力されないように、電力系統の電圧値が許容電圧値に達すると、発電装置が電力系統に出力する電力（逆潮流電力）が抑制される。

特開２０１１−１１４９３０号公報

上述したように、電力系統の電圧値が許容電圧値に達すると、発電装置が電力系統に出力する電力（逆潮流電力）が抑制される。

このようなケースでは、発電装置によって発電される電力を減少する必要があるが、発電装置の発電能力が十分に活かされないケースが考えられる。例えば、発電装置が自然エネルギーを利用して電力を発電する装置である場合には、自然エネルギーの利用効率が低下してしまう。或いは、発電量の追従性に優れていない場合には、発電装置によって発電された電力が無駄になってしまう。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、発電装置の発電能力を活かすことを可能とする電力管理システムを提供することを目的とする。

第１の特徴に係る電力管理システムは、電力を発電する発電装置と、電力を蓄積する蓄電池とを備えており、電力系統に接続される。電力管理システムは、前記電力系統の電圧値が所定系統電圧閾値を超えた場合に、前記蓄電池の充電を開始するように、前記蓄電池の動作モードを制御する制御部を備える。

前記制御部は、前記電力系統の電圧値が前記所定系統電圧閾値を超えた場合に、前記電力系統を経由せずに、前記発電装置から供給される電力が前記蓄電池に直接的に供給されるように、前記発電装置と前記蓄電池との接続を制御する。

第１の特徴において、電力管理システムは、前記蓄電池を制御する第１制御部を備える。前記第１制御部は、前記電力系統の電圧値が前記所定系統電圧閾値を超えたか否かを検出し、前記制御部を構成する。

第１の特徴において、電力管理システムは、前記発電装置を制御する第２制御部を備える。前記第２制御部は、前記電力系統の電圧値が前記所定系統電圧閾値を超えたか否かを検出し、前記制御部を構成する。

第１の特徴において、前記制御部は、前記電力系統の電圧値が所定系統電圧閾値を下回った場合に、前記蓄電池の充電を停止するように、前記蓄電池の動作モードを制御する。

第１の特徴において、前記制御部は、前記蓄電池の蓄電量が所定蓄電量を超えた場合に、前記蓄電池の充電を停止するように、前記蓄電池の動作モードを制御する。

第１の特徴において、前記制御部は、前記発電装置の発電量が所定発電量を下回った場合に、前記蓄電池の充電を停止するように、前記蓄電池の動作モードを制御する。

本発明によれば、発電装置の発電能力を活かすことを可能とする電力管理システムを提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る電力管理システムの概略を示す図である。図２は、第１実施形態に係る電力管理システムの詳細を示す図である。図３は、第１実施形態に係る電力管理システムの動作を示す図である。図４は、第１実施形態に係る電力管理システムの動作を示す図である。図５は、第１実施形態に係る電力管理システムの動作を示す図である。図６は、第１実施形態に係る電力管理システムの動作を示す図である。図７は、第１実施形態に係る電力管理システムの動作を示す図である。図８は、第１実施形態に係る電力管理システムの動作を示す図である。

以下において、本発明の実施形態に係る電力管理システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［実施形態の概要］
実施形態に係る電力管理システムは、電力を発電する発電装置と、電力を蓄積する蓄電池とを備えており、電力系統に接続される。電力管理システムは、電力系統の電圧値が所定系統電圧閾値を超えた場合に、蓄電池の充電を開始するように、蓄電池の動作モードを制御する制御部を備える。

なお、所定系統電圧閾値とは、電力系統に許容される許容電圧値（例えば、１０１Ｖ＋６Ｖ＝１０７Ｖ）に応じて定められる。例えば、所定系統電圧閾値は、許容電圧値であってもよく、許容電圧値から所定マージンを差し引いた値であってもよい。

実施形態では、制御部は、電力系統の電圧値が所定系統電圧閾値を超えた場合に、蓄電池の充電を開始するように、蓄電池の動作モードを制御する。従って、発電装置によって発電された電力が電力系統を経由して蓄電池に供給されるケースでは、電力系統に接続される負荷が増大し、電力系統の電圧値の上昇が抑制される。発電装置によって発電された電力が電力系統を経由せずに蓄電池に供給されるケースでは、電力系統の電圧値に影響を与えることなく、発電装置によって発電された電力が利用される。これによって、発電装置の発電能力を活かすことが可能である。

なお、発電装置は、自然エネルギーを利用する太陽電池、風力発電装置、水力発電装置などである。或いは、発電装置は、ガスなどの燃料を利用する燃料電池である。蓄電池は、ＥＶ（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）に設けられる電池であってもよい。

［第１実施形態］
（電力管理システムの概要）
以下において、第１実施形態に係る電力管理システムの概要について説明する。図１は、第１実施形態に係る電力管理システム１００の概略を示す図である。

図１に示すように、電力管理システム１００は、需要家１０と、ＥＭＳ２０と、変電所３０と、スマートサーバ４０と、発電所５０とを有する。なお、需要家１０、ＥＭＳ２０、変電所３０及びスマートサーバ４０は、ネットワーク６０によって接続されている。

需要家１０は、太陽電池などの分散電源を有する。また、需要家１０は、分散電源として、蓄電池などの他の電力供給手段を有していてもよい。なお、需要家１０は、例えば、一戸建ての住宅であってもよく、マンションなどの集合住宅であってもよく、ビルなどの商用施設であってもよく、工場であってもよい。

第１実施形態では、複数の需要家１０によって、需要家群１０Ａ及び需要家群１０Ｂが構成されている。需要家群１０Ａ及び需要家群１０Ｂは、例えば、地理的な地域によって分類される。

ＥＭＳ２０は、複数の需要家１０と電力系統との間の連系を制御する。なお、ＥＭＳ２０は、複数の需要家１０を管理するため、ＣＥＭＳ（ＣｌｕｓｔｅｒＥｎｅｒｇｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）と称されることもある。具体的には、ＥＭＳ２０は、停電時などにおいて、複数の需要家１０と電力系統との間を解列する。一方で、ＥＭＳ２０は、復電時などにおいて、複数の需要家１０と電力系統との間を連系する。

第１実施形態では、ＥＭＳ２０Ａ及びＥＭＳ２０Ｂが設けられている。ＥＭＳ２０Ａは、例えば、需要家群１０Ａに含まれる需要家１０と電力系統との間の連系を制御する。ＥＭＳ２０Ｂは、例えば、需要家群１０Ｂに含まれる需要家１０と電力系統との間の連系を制御する。

変電所３０は、複数の需要家１０に対して、配電線３１を介して電力を供給する。具体的には、変電所３０は、発電所５０から供給される電圧を降圧する。

第１実施形態では、変電所３０Ａ及び変電所３０Ｂが設けられている。変電所３０Ａは、例えば、需要家群１０Ａに含まれる需要家１０に対して、配電線３１Ａを介して電力を供給する。変電所３０Ｂは、例えば、需要家群１０Ｂに含まれる需要家１０に対して、配電線３１Ｂを介して電力を供給する。

スマートサーバ４０は、複数のＥＭＳ２０（ここでは、ＥＭＳ２０Ａ及びＥＭＳ２０Ｂ）を管理する。また、スマートサーバ４０は、複数の変電所３０（ここでは、変電所３０Ａ及び変電所３０Ｂ）を管理する。言い換えると、スマートサーバ４０は、需要家群１０Ａ及び需要家群１０Ｂに含まれる需要家１０を統括的に管理する。スマートサーバ４０は、例えば、需要家群１０Ａに供給すべき電力と需要家群１０Ｂに供給すべき電力とのバランスを取る機能を有する。

発電所５０は、火力、風力、水力、原子力などによって発電を行う。発電所５０は、複数の変電所３０（ここでは、変電所３０Ａ及び変電所３０Ｂ）に対して、送電線５１を介して電力を供給する。

（電力管理システムの詳細）
以下において、第１実施形態に係る電力管理システムの詳細について説明する。図２は、第１実施形態に係る電力管理システム１００の詳細を示す図である。ここでは、上述した需要家１０を例に挙げて説明する。

図２に示すように、電力管理システム１００は、太陽電池２１１（以下、ＰＶ２１１）と、燃料電池２１２（以下、ＳＯＦＣ２１２）と、蓄電池２１３と、電気自動車２１４（以下、ＥＶ２１４）と、ＰＶ−ＰＣＳ２２０と、ＳＯＦＣ−ＰＣＳ２３０と、蓄電ＰＣＳ２４０と、充電器２５０と、送受信部２６０と、表示部２７０を有する。

ＰＶ２１１は、電力を発電する発電装置の一例である。詳細には、ＰＶ２１１は、自然エネルギー（太陽光）を利用して電力を発電する。

ＳＯＦＣ２１２は、電力を発電する発電装置の一例である。詳細には、ＳＯＦＣ２１２は、水素や天然ガスなどの燃料を利用して電力を発電する。なお、ＳＯＦＣ２１２の発電量の変更を指示してからＳＯＦＣ２１２の発電量が実際に変更されるまで、一定の期間が必要とされる。言い換えると、ＳＯＦＣ２１２の発電量の追随性は、優れているとはいえない。

蓄電池２１３は、電力を蓄積する装置である。また、ＥＶ２１４は、電力を蓄積する電池を有する。すなわち、蓄電池２１３及びＥＶ２１４は、電力を蓄積する蓄電池の一例である。

ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、ＰＶ２１１を制御する装置（ＰｏｗｅｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）である。ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、ＤＣ／ＤＣ２２１と、インバータＤＣ／ＡＣ２２２とを有する。

ＤＣ／ＤＣ２２１は、ＰＶ２１１及びインバータＤＣ／ＡＣ２２２に接続される。ＤＣ／ＤＣ２２１は、ＰＶ２１１から出力される電力の電圧を昇圧する。

インバータＤＣ／ＡＣ２２２は、ＤＣ／ＤＣ２２１に接続されており、スイッチ（不図示）を介して、電力系統（配電線３１）又は蓄電ＰＣＳ２４０に接続される。インバータＤＣ／ＡＣ２２２は、ＤＣ／ＤＣ２２１から供給される直流電力を交流電力に変換する。

例えば、電力系統にＰＶ２１１が連系された状態において、インバータＤＣ／ＡＣ２２２は、電力系統に接続される。一方で、電力系統からＰＶ２１１が解列された状態において、インバータＤＣ／ＡＣ２２２は、蓄電ＰＣＳ２４０に接続される。

ＳＯＦＣ−ＰＣＳ２３０は、ＳＯＦＣ２１２を制御する装置（ＰｏｗｅｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）である。ＳＯＦＣ−ＰＣＳ２３０は、ＤＣ／ＤＣ２３１と、ＤＣ／ＤＣ２３２と、インバータＤＣ／ＡＣ２３３と、ＡＣ／ＤＣ２３４とを有する。

ＤＣ／ＤＣ２３１は、ＳＯＦＣ２１２及びインバータＤＣ／ＡＣ２３３に接続される。ＤＣ／ＤＣ２３１は、ＳＯＦＣ２１２から出力される電力の電圧を昇圧する。

ＤＣ／ＤＣ２３２は、ＳＯＦＣ２１２に接続されており、ＳＯＦＣ２１２で発電した電力を降圧して制御電源に供給される。ＡＣ／ＤＣ２３４は、ＤＣ／ＤＣ２３２及び蓄電ＰＣＳ２４０に接続されており、蓄電ＰＣＳ２４０から供給される交流電力を直流電力に変換して制御電源に供給される。ＤＣ／ＤＣ２３２によって生成された電力は、ＳＯＦＣ２１２の起動電力として用いられる。

インバータＤＣ／ＡＣ２３３は、ＤＣ／ＤＣ２３１及び電力系統（配電線３１）に接続される。インバータＤＣ／ＡＣ２３３は、ＤＣ／ＤＣ２３１から供給される直流電力を交流電力に変換する。

蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３を制御する装置（ＰｏｗｅｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）である。蓄電ＰＣＳ２４０は、絶縁ＤＣ／ＤＣ２４１と、双方向インバータ２４２と、双方向ＤＣ／ＤＣ２４３と、リレー２４４（以下、ＲＹ２４４）とを有する。

絶縁ＤＣ／ＤＣ２４１は、ＳＯＦＣ２１２及び双方向ＤＣ／ＤＣ２４３に接続される。絶縁ＤＣ／ＤＣ２４１は、ＳＯＦＣ２１２から供給される電力の電圧を昇圧する。

双方向インバータ２４２は、絶縁ＤＣ／ＤＣ２４１、ＰＶ−ＰＣＳ２２０、電力系統（配電線３１）及び特定負荷に接続される。双方向インバータ２４２は、絶縁ＤＣ／ＤＣ２４１から供給される直流電力を交流電力に変換する。一方で、双方向インバータ２４２は、ＰＶ−ＰＣＳ２２０又は電力系統から供給される交流電力を直流電力に変換する。

なお、特定負荷は、通常時においては、内部リレーを介して電力系統と接続され、停電時においては、双方向インバータ２４２によって供給される交流電力によって動作する負荷である。

双方向ＤＣ／ＤＣ２４３は、絶縁ＤＣ／ＤＣ２４１、双方向インバータ２４２に接続されており、ＲＹ２４４を介して蓄電池２１３に接続される。双方向ＤＣ／ＤＣ２４３は、絶縁ＤＣ／ＤＣ２４１又は双方向インバータ２４２から供給される電力の電圧を降圧する。一方で、双方向ＤＣ／ＤＣ２４３は、蓄電池２１３から供給される電力の電圧を昇圧する。

ＲＹ２４４は、蓄電池２１３に接続されており、充電器２５０を介してＥＶ２１４に接続される。ＲＹ２４４は、双方向ＤＣ／ＤＣ２４３から供給される電力を蓄電池２１３に供給するか、或いは、双方向ＤＣ／ＤＣ２４３から供給される電力を、充電器２５０を介してＥＶ２１４に供給するかを切り替える。

充電器２５０は、ＥＶ２１４に設けられる電池の充電を制御する。充電器２５０は、ＥＶ２１４に接続するためのコネクタなどを有する。

送受信部２６０は、蓄電ＰＣＳ２４０に接続されており、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）に蓄電された電力で動作する。また、送受信部２６０は、通信線に接続されており、ＰＶ−ＰＣＳ２２０、ＳＯＦＣ−ＰＣＳ２３０、蓄電ＰＣＳ２４０及び充電器２５０から情報を受信する。同様に、送受信部２６０は、通信線に接続されており、ＰＶ−ＰＣＳ２２０、ＳＯＦＣ−ＰＣＳ２３０、蓄電ＰＣＳ２４０及び充電器２５０に情報を送信する。なお、送受信部２６０は、例えば、無線によって表示部２７０に接続されており、表示部２７０に情報を送信する。

表示部２７０は、蓄電ＰＣＳ２４０に接続されており、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）に蓄電された電力で動作する。表示部２７０は、送受信部２６０から受信する情報などを表示する。

第１実施形態において、ＰＶ−ＰＣＳ２２０又は蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の動作モードを制御する制御部を構成する。

第１に、ＰＶ−ＰＣＳ２２０が制御部を構成する場合には、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、電力系統の電圧値を監視する機能を有しており、電力系統の電圧値が前記所定系統電圧閾値を超えたか否かを検出する。

ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、電力系統の電圧値が所定系統電圧閾値を超えた場合に、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の充電を開始するように、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の動作モードを制御する。詳細には、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、通信線を介して充電モード移行指示を蓄電ＰＣＳ２４０に送信する。

所定系統電圧閾値は、電力系統に許容される許容電圧値（例えば、１０１Ｖ＋６Ｖ＝１０７Ｖ）に応じて定められる。例えば、所定系統電圧閾値は、許容電圧値であってもよく、許容電圧値から所定マージンを差し引いた値であってもよい。

ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、電力系統の電圧値が所定系統電圧閾値を下回った場合に、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の充電を停止するように、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の動作モードを制御する。詳細には、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、通信線を介して充電モード解除指示を蓄電ＰＣＳ２４０に送信する。

なお、充電を開始するための所定系統電圧閾値と充電を停止するための所定系統電圧閾値とは互いに異なっていてもよい。例えば、充電を開始するための所定系統電圧閾値は、充電を停止するための所定系統電圧閾値よりも高くてもよい。

ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の蓄電量が所定蓄電量を超えた場合に、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の動作モードを制御する。詳細には、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、通信線を介して充電モード解除指示を蓄電ＰＣＳ２４０に送信する。

なお、所定蓄電量は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）が満充電であるときの蓄電量（満充電蓄電量）に応じて定められる。例えば、所定蓄電量は、満充電蓄電量であってもよく、満充電蓄電量から所定マージンを差し引いた値であってもよい。

ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、ＰＶ２１１の発電量が所定発電量を下回った場合に、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の動作モードを制御する。詳細には、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、通信線を介して充電モード解除指示を蓄電ＰＣＳ２４０に送信する。

なお、所定発電量は、任意に定めることが可能である。例えば、所定発電量は、充電に必要な電力を供給できないレベルの発電量である。

第２に、蓄電ＰＣＳ２４０が制御部を構成する場合には、蓄電ＰＣＳ２４０は、電力系統の電圧値を監視する機能を有しており、電力系統の電圧値が前記所定系統電圧閾値を超えたか否かを検出する。

蓄電ＰＣＳ２４０は、電力系統の電圧値が所定系統電圧閾値を超えた場合に、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の充電を開始するように、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の動作モードを制御する。

蓄電ＰＣＳ２４０は、電力系統の電圧値が所定系統電圧閾値を下回った場合に、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の充電を停止するように、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の動作モードを制御する。

蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の蓄電量が所定蓄電量を超えた場合に、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の動作モードを制御する。

蓄電ＰＣＳ２４０は、ＰＶ２１１の発電量が所定発電量を下回った場合に、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の動作モードを制御する。詳細には、蓄電ＰＣＳ２４０は、通信線を介してＰＶ２１１の発電量をＰＶ−ＰＣＳ２２０から受信する。

第１実施形態において、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）が充電モードである場合に、ＰＶ２１１によって発電された電力は、電力系統を経由して蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）に供給されてもよい。或いは、ＰＶ２１１によって発電された電力は、電力系統を経由せずに、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）に直接的に供給されてもよい。

（電力管理システムの動作）
以下において、第１実施形態に係る電力管理システムの動作について説明する。図３〜８は、第１実施形態に係る電力管理システム１００の動作を示す図である。

第１に、ＰＶ−ＰＣＳ２２０が制御部を構成するケースについて、図３〜図５を参照しながら説明する。

（１−１）系統電圧値に応じて充電を解除するケース
図３に示すように、ステップ１１０において、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、電力系統の電圧値Ｖａｃが所定系統電圧閾値Ｖｔｈを超えたことを検出する。

ステップ１１１において、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の充電開始を指示する充電モード移行指示を蓄電ＰＣＳ２４０に送信する。また、蓄電ＰＣＳ２４０は、充電モード移行指示に応じて、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の充電を開始する。

ステップ１１２において、蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の充電を開始した旨（充電開始通知）をＰＶ−ＰＣＳ２２０に送信する。

ステップ１１３において、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、ＰＶ−ＰＣＳ２２０の出力抑制を停止した旨を示す出力抑制停止通知を蓄電ＰＣＳ２４０に送信する。ここでは、電力系統の電圧値Ｖａｃが所定系統電圧閾値Ｖｔｈを超えているため、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、自律的に出力を抑制しているが、充電開始通知に応じて、出力抑制を停止することを意味する
ことを前提としていることに留意すべきである。従って、このような前提が存在しなければ、ステップ１１３の処理は省略されてもよい。

ステップ１１４において、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、ＰＶ２１１の発電量（Ｖｐｖ、Ｉｐｖ）を蓄電ＰＣＳ２４０に送信する。また、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、電力系統の電力値（Ｖａｃ、Ｉａｃ）を蓄電ＰＣＳ２４０に送信する。

なお、Ｖｐｖは、ＰＶ２１１によって発電される電力の電圧値であり、Ｉｐｖは、ＰＶ２１１によって発電される電力の電流値である。また、Ｖａｃは、電力系統の電圧値であり、Ｉａｃは、電力系統の電流値である。

ここで、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、ＰＶ２１１の発電量（Ｖｐｖ、Ｉｐｖ）及び電力系統の電力値（Ｖａｃ、Ｉａｃ）を周期的に送信することに留意すべきである。

ステップ１１５において、蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の蓄電量（Ｖｂａｔｔ、Ｉｂａｔｔ）をＰＶ−ＰＣＳ２２０に送信する。

なお、Ｖｂａｔｔは、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）に蓄電される電力の電圧値であり、Ｉｂａｔｔは、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）に蓄電される電力の電流値である。

ここで、蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の蓄電量（Ｖｂａｔｔ、Ｉｂａｔｔ）を周期的に送信することに留意すべきである。

ステップ１１６において、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、電力系統の電圧値Ｖａｃが所定系統電圧閾値Ｖｔｈを下回ったことを検出する。

ステップ１１７において、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の充電停止を指示する充電モード解除指示を蓄電ＰＣＳ２４０に送信する。また、蓄電ＰＣＳ２４０は、充電モード停止指示に応じて、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の充電を停止する。

ステップ１１８において、蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の充電を停止した旨（充電停止通知）をＰＶ−ＰＣＳ２２０に送信する。

（１−２）蓄電量に応じて充電を解除するケース
図４に示すように、ステップ１２０〜ステップ１２５の処理は、ステップ１１０〜ステップ１１５の処理と同様である。従って、ステップ１２０〜ステップ１２５の説明については省略する。

ステップ１２６において、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の蓄電量が所定蓄電量を超えたことを検出する。ここでは、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の蓄電量Ｐｂａｔｔが満充電蓄電量ｆｕｌｌに達したことを検出する。

ここで、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の蓄電量の電圧値が所定閾値を超えたことを検出してもよい。或いは、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の蓄電量の電流値が所定閾値を超えたことを検出してもよい。

なお、ステップ１２７〜ステップ１２８の処理は、ステップ１１７〜ステップ１１８の処理と同様である。従って、ステップ１２７〜ステップ１２８の説明については省略する。

（１−３）発電量に応じて充電を解除するケース
図５に示すように、ステップ１３０〜ステップ１３３の処理は、ステップ１１０〜ステップ１１３の処理と同様である。従って、ステップ１２０〜ステップ１３０の説明については省略する。

ステップ１３４において、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、ＰＶ２１１の発電量が所定発電量を下回ったことを検出する。ここでは、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、ＰＶ２１１の発電量Ｐｐｖが略ゼロになったことを検出する。

ここで、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、ＰＶ２１１の発電電力の電圧値が所定閾値を下回ったことを検出してもよい。或いは、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、ＰＶ２１１の発電電力の電流値が所定閾値を下回ったことを検出してもよい。

なお、ステップ１３５〜ステップ１３６の処理は、ステップ１１７〜ステップ１１８の処理と同様である。従って、ステップ１３５〜ステップ１３６の説明については省略する。

第２に、蓄電ＰＣＳ２４０が制御部を構成するケースについて、図６〜図８を参照しながら説明する。

（２−１）系統電圧値に応じて充電を解除するケース
図６に示すように、ステップ２１０において、蓄電ＰＣＳ２４０は、電力系統の電圧値Ｖａｃが所定系統電圧閾値Ｖｔｈを超えたことを検出する。また、蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の充電を開始する。

ステップ２１１において、蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の充電を開始した旨（充電開始通知）をＰＶ−ＰＣＳ２２０に送信する。

ステップ２１２において、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、ＰＶ−ＰＣＳ２２０の出力抑制を停止した旨を示す出力抑制停止通知を蓄電ＰＣＳ２４０に送信する。

ステップ２１３において、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、ＰＶ２１１の発電量（Ｖｐｖ、Ｉｐｖ）を蓄電ＰＣＳ２４０に送信する。ここで、ＰＶ−ＰＣＳ２２０は、ＰＶ２１１の発電量（Ｖｐｖ、Ｉｐｖ）を周期的に送信することに留意すべきである。

ステップ２１４において、蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の蓄電量（Ｖｂａｔｔ、Ｉｂａｔｔ）をＰＶ−ＰＣＳ２２０に送信する。ここで、蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の蓄電量（Ｖｂａｔｔ、Ｉｂａｔｔ）を周期的に送信することに留意すべきである。

ステップ２１５において、蓄電ＰＣＳ２４０は、電力系統の電圧値Ｖａｃ’が所定系統電圧閾値Ｖｔｈ’を下回ったことを検出する。また、蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の充電を停止する。

ステップ２１６において、蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の充電を停止した旨（充電停止通知）をＰＶ−ＰＣＳ２２０に送信する。

（２−２）蓄電量に応じて充電を解除するケース
図７に示すように、ステップ２２０〜ステップ２２３の処理は、ステップ２１０〜ステップ２１３の処理と同様である。従って、ステップ２２０〜ステップ２２３の説明については省略する。

ステップ２２４において、蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の蓄電量が所定蓄電量を超えたことを検出する。ここでは、蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の蓄電量Ｐｂａｔｔが満充電蓄電量ｆｕｌｌに達したことを検出する。また、蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の充電を停止する。

ここで、蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の蓄電量の電圧値が所定閾値を超えたことを検出してもよい。或いは、蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の蓄電量の電流値が所定閾値を超えたことを検出してもよい。

なお、ステップ２２５の処理は、ステップ２１６の処理と同様である。従って、ステップ２２５の説明については省略する。

（２−３）発電量に応じて充電を解除するケース
図８に示すように、ステップ２３０〜ステップ２３３の処理は、ステップ２１０〜ステップ２１３の処理と同様である。従って、ステップ２３０〜ステップ２３３の説明については省略する。

ステップ２３４において、蓄電ＰＣＳ２４０は、ＰＶ２１１の発電量が所定発電量を下回ったことを検出する。ここでは、蓄電ＰＣＳ２４０は、ＰＶ２１１の発電量Ｐｐｖが略ゼロになったことを検出する。また、蓄電ＰＣＳ２４０は、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の充電を停止する。

ここで、蓄電ＰＣＳ２４０は、ＰＶ２１１の発電電力の電圧値が所定閾値を下回ったことを検出してもよい。或いは、蓄電ＰＣＳ２４０は、ＰＶ２１１の発電電力の電流値が所定閾値を下回ったことを検出してもよい。

なお、ステップ２３５の処理は、ステップ２１６の処理と同様である。従って、ステップ２３５の説明については省略する。

（作用及び効果）
第１実施形態では、制御部（ＰＶ−ＰＣＳ２２０又は蓄電ＰＣＳ２４０）は、電力系統の電圧値が所定系統電圧閾値を超えた場合に、蓄電池（蓄電池２１３又はＥＶ２１４）の充電を開始するように、蓄電池の動作モードを制御する。従って、発電装置（ＰＶ２１１）によって発電された電力が電力系統を経由して蓄電池に供給されるケースでは、電力系統に接続される負荷が増大し、電力系統の電圧値の上昇が抑制される。発電装置によって発電された電力が電力系統を経由せずに蓄電池に供給されるケースでは、電力系統の電圧値に影響を与えることなく、発電装置によって発電された電力が利用される。これによって、発電装置の発電能力を活かすことが可能である。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

実施形態では、ＰＶ２１１及び蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）は、別々のＰＣＳによって制御される。しかしながら、ＰＶ２１１及び蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）は、１つのＰＣＳ（いわゆるハイブリッドＰＣＳ）によって制御されてもよい。

実施形態では、発電装置として、ＰＶ２１１を例に挙げて説明した。しかしながら、発電装置は、ＳＯＦＣ２１２であってもよい。このようなケースでは、ＳＯＦＣ−ＰＣＳ２３０が制御部を構成する。或いは、発電装置は、風力発電装置、水力発電装置などあってもよい。このようなケースでは、発電装置を制御するＰＣＳが制御部を構成する。

実施形態では、ＰＶ２１１によって発電された電力が電力系統を経由せずに蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）に直接的に供給されるケースにおいて、ＰＶ２１１によって発電された電力が交流電力に変換された上で、交流電力に変換された電力が再び直流電力に変換される。しかしながら、ＰＶ２１１によって発電された電力が購入電力に変換されずに蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）に供給されてもよい。

実施形態では、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の動作モードを制御する単位として、需要家１０を例に挙げて説明した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、蓄電池２１３（又は、ＥＶ２１４）の動作モードを制御する単位は、複数の需要家１０であってもよい。このようなケースでは、上述したＥＭＳ２０やスマートサーバ４０が制御部を構成する。

実施形態では、通信線の詳細について特に触れていないが、通信線は、有線であってもよく、無線であってもよい。

実施形態では、蓄電量の詳細について特に触れていないが、蓄電量は、電流、電圧、電力、単位時間当たりの電力、又は、単位時間当たりの電流のいずれかによって示される値であってもよい。

１０…需要家、２０…ＥＭＳ、３０…変電所、３１…配電線、４０…スマートサーバ、５０…発電所、５１…送電線、６０…ネットワーク、１００…電力管理システム、２１１…太陽電池、２１２…燃料電池、２１３…蓄電池、２１４…電気自動車、２２０…ＰＶ−ＰＣＳ、２２１…ＤＣ／ＤＣ、２２２…インバータＤＣ／ＡＣ、２３０…ＳＯＦＣ−ＰＣＳ、２３１…ＤＣ／ＤＣ、２３２…ＤＣ／ＤＣ、２３３…インバータＤＣ／ＡＣ、２３４…ＡＣ／ＤＣ、２４０…蓄電ＰＣＳ、２４１…絶縁ＤＣ／ＤＣ、２４２…双方向インバータ、２４３…双方向ＤＣ／ＤＣ、２４４…リレー、２５０…充電器、２６０…送受信部、２７０…表示部

Claims

電力を発電する発電装置と、電力を蓄積する蓄電池とを備えており、電力系統に接続された電力管理システムであって、
前記電力系統の電圧値が所定系統電圧閾値を超えた場合に、前記蓄電池の充電を開始するように、前記蓄電池の動作モードを制御する制御部を備えることを特徴とする電力管理システム。
前記制御部は、前記電力系統の電圧値が前記所定系統電圧閾値を超えた場合に、前記電力系統を経由せずに、前記発電装置から供給される電力が前記蓄電池に直接的に供給されるように、前記発電装置と前記蓄電池との接続を制御することを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
前記蓄電池を制御する第１制御部を備え、
前記第１制御部は、前記電力系統の電圧値が前記所定系統電圧閾値を超えたか否かを検出し、前記制御部を構成することを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
前記発電装置を制御する第２制御部を備え、
前記第２制御部は、前記電力系統の電圧値が前記所定系統電圧閾値を超えたか否かを検出し、前記制御部を構成することを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
前記制御部は、前記電力系統の電圧値が所定系統電圧閾値を下回った場合に、前記蓄電池の充電を停止するように、前記蓄電池の動作モードを制御することを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
前記制御部は、前記蓄電池の蓄電量が所定蓄電量を超えた場合に、前記蓄電池の充電を停止するように、前記蓄電池の動作モードを制御することを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
前記制御部は、前記発電装置の発電量が所定発電量を下回った場合に、前記蓄電池の充電を停止するように、前記蓄電池の動作モードを制御することを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。