WO2011118776A1

WO2011118776A1 - 電力供給システムおよび発電システム

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Publication number: WO2011118776A1
Application number: PCT/JP2011/057371
Authority: WO
Inventors: 健仁井家; 総一酒井; 武中島
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2012-09-26

Abstract

　この電力供給システムでは、発電装置により発電された電力を蓄電する蓄電池と、蓄電池により蓄電された電力を出力するための電力出力部と、蓄電された電力を電力出力部へ出力する電力に変換するための放電電力変換部とを備え、発電装置から蓄電池に電力を供給する第１の経路と、放電電力変換部から前記電力出力部に電力を出力する第２の経路とを含む。

Description

電力供給システムおよび発電システム

　本発明は、電力供給システムおよび発電システムに関し、特に、発電装置により発電された電力を蓄電可能な蓄電池（蓄電装置）を備えた電力供給システムおよび発電システムに関する。

　近年、変電所からの交流電力の供給を受ける各需要家（たとえば、住宅や工場など）に、風力や太陽光などの再生可能エネルギーを利用した発電装置（太陽電池など）が設けられるケースが増加している。このような発電装置は、変電所の配下に設けられる電力系統に接続され、発電装置により発電された電力は、需要家内の電力消費装置側に出力される。また、需要家内の電力消費装置により消費されずに余った電力は、電力系統に出力される。この需要家から電力系統に向かう電力の流れは、「逆潮流」と呼ばれ、需要家から電力系統に出力される電力は「逆潮流電力」と呼ばれる。

　ここで、電力会社等の電力供給者には、電力の安定供給の義務が課されており、逆潮流電力分も含めた電力系統全体における周波数や電圧を一定に保つ必要がある。たとえば、電力供給者は、変動周期の大きさに応じた複数の制御手法によって、電力系統全体の周波数を一定に保っている。

　しかし、再生可能エネルギーを利用した発電装置の出力は、天候などに応じて急激に変化することがある。このような発電装置の出力の急激な変化は、連系している電力系統の周波数の安定度に大きな悪影響を与えてしまう。この悪影響は、再生可能エネルギーを利用した発電装置を有する需要家が増えるほど顕著になってくる。このため、今後、再生可能エネルギーを利用した発電装置を有する需要家がさらに増えてきた場合には、発電装置の出力の急激な変化を抑制することにより、電力系統の安定度を維持する必要が生じてくる。

　そこで、従来、このような発電装置の出力の急激な変化を抑制するために、再生可能エネルギーを利用した発電装置により発電された電力を蓄電可能な蓄電装置を備えた発電システムが提案されている。このような発電システムは、たとえば、特開２００９－２７７９７号公報に開示されている。

　上記特開２００９－２７７９７号公報には、太陽電池と、太陽電池の出力電力を最大にするように制御される太陽電池側ＤＣ－ＤＣコンバータと、太陽電池側ＤＣ－ＤＣコンバータに母線を介して接続されるとともに電力系統に接続されるインバータ（パワーコンディショナ）と、母線に充放電部（蓄電装置側ＤＣ－ＤＣコンバータ）を介して接続された蓄電装置とを備えた発電システムが開示されている。この発電システムでは、発電装置によって発電された電力が所望の電力量よりも大きい場合には、発電された電力から所望の電力をパワーコンディショナを介して電力系統に出力するとともに、残りの部分を蓄電装置に充電するように構成されている。また、発電装置によって発電された電力が所望の電力量よりも小さい場合には、発電装置によって発電された電力と蓄電装置に蓄電されていた電力とをパワーコンディショナを介して電力系統に出力するように構成されている。これにより、電力系統への出力電力の変動を抑制することが可能であるので、電力系統の周波数などへの悪影響を抑制することが可能である。

特開２００９－２７７９７号公報

　しかしながら、上記特開２００９－２７７９７号公報では、太陽電池側ＤＣ－ＤＣコンバータ、蓄電装置側ＤＣ－ＤＣコンバータおよびパワーコンディショナは独立して動作する一方、太陽電池側ＤＣ－ＤＣコンバータ、蓄電装置側ＤＣ－ＤＣコンバータおよびパワーコンディショナは、同一の母線に接続されている。したがって、場合によってはパワーコンディショナの動作と太陽電池側ＤＣ－ＤＣコンバータの動作、あるいは蓄電装置側ＤＣ－ＤＣコンバータの動作が互いに干渉するおそれがある。このため、発電システムが適切に動作できなくなるという問題点がある。

　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、個々の機器の動作の干渉に起因して、システムの動作が適切にできなくなるのを抑制することが可能な電力供給システムおよび発電システムを提供することである。

　上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による電力供給システムは、発電装置により発電された電力を蓄電する蓄電池と、蓄電池により蓄電された電力を出力するための電力出力部と、蓄電された電力を電力出力部へ出力する電力に変換するための放電電力変換部とを備え、発電装置から蓄電池に電力を供給する第１の経路と、放電電力変換部から電力出力部に電力を出力する第２の経路とを含む。

　この発明の第２の局面による発電システムは、発電装置と、発電装置により発電された電力を蓄電する蓄電装置と、電力系統に接続され、発電装置により発電された電力または蓄電装置により蓄電された電力のうちの一方を電力系統に出力するための電力出力部と、蓄電装置を制御する制御部とを備え、制御部は、発電装置により発電された電力を電力出力部に供給する場合に、蓄電装置から電力出力部への電力の供給を遮断する。

　本発明によれば、発電装置から蓄電池に電力を供給する第１の経路と、放電電力変換部から電力出力部に電力を出力する第２の経路とを含むことによって、蓄電装置に電力を供給する動作（たとえば充電電力変換部の動作）と、放電電力変換部および電力出力部の動作とが干渉するのが抑制される。したがって、個々の機器（充電電力変換部、放電電力変換部および電力出力部）の動作の干渉に起因して、電力供給システムが適切に動作できなくなるのを抑制することができる。

本発明の第１実施形態による電力供給システムの構成を示すブロック図である。太陽電池の電力－電圧特性を示す図である。本発明の第１実施形態によるＤＣ－ＤＣコンバータから出力される電力の電力－電圧特性を示す図である。本発明の第１実施形態による電力供給システムの制御フローを説明するためのフローチャートである。本発明の第１実施形態による電力供給システムの発電電力が設定出力電力よりも大きい場合の動作を示すブロック図である。比較例による電力供給システムの発電電力が設定出力電力よりも大きい場合の動作を示すブロック図である。本発明の第１実施形態による電力供給システムの発電電力が設定出力電力よりも小さい場合の動作を示すブロック図である。比較例による電力供給システムの発電電力が設定出力電力よりも小さい場合の動作を示すブロック図である。本発明の第２実施形態による発電システムの構成を示すブロック図である。本発明の第２実施形態による発電システムの制御フローを説明するためのフローチャートである。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

　（第１実施形態）
　まず、図１～図５を参照して、本発明の第１実施形態による電力供給システム（太陽光発電システム１）の構造を説明する。

　第１実施形態による太陽光発電システム１は、太陽光を用いて発電する太陽電池からなる発電装置２と、発電装置２により発電された電力を蓄電可能な蓄電装置３と、電力系統５０に接続され、蓄電装置３により蓄電された電力を電力系統５０に出力するインバータを含む電力出力部４と、蓄電装置３の充放電を制御する充放電制御部５とを備えている。また、電力出力部４と電力系統５０とを接続する交流側母線には、負荷６０が接続されている。

　また、蓄電装置３は、直流側母線６ａおよび６ｂに直列的に接続された蓄電池３１と、蓄電池３１の充放電を行う充放電部３２とを含んでいる。蓄電池３１としては、自然放電が少なく、充放電効率の高い２次電池（たとえば、Ｌｉ－ｉｏｎ蓄電池、Ｎｉ－ＭＨ蓄電池など）が用いられている。また、蓄電池３１の電圧は約４８Ｖである。

　ここで、第１実施形態では、充放電部３２は、発電装置２と蓄電池３１との間に設けられ直流側母線６ａに接続されるＤＣ－ＤＣコンバータ３３を含んでいる。ＤＣ－ＤＣコンバータ３３は、発電装置２から直流側母線６ａに供給された電圧を、蓄電池３１を充電するのに適した電圧まで降圧させることにより、直流側母線６ａ側から蓄電池３１側に電力を供給する機能を有する。なお、ＤＣ－ＤＣコンバータ３３は、本発明の「充電電力変換部」の一例である。また、直流側母線６ａは、本発明の「第１の経路」の一例である。

　なお、ＤＣ－ＤＣコンバータ３３では、いわゆるＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｐｏｉｎｔ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ：最大電力追従）制御が行われている。ＭＰＰＴ制御機能とは、発電装置２により発電された電力が最大となるように発電装置２の動作電圧を自動的に調整する機能である。具体的には、図２に示す太陽電池の電力－電圧特性（Ｐ－Ｖ特性）において、たとえば動作電圧がＶ１で発電電力がＰ１のＡ点で動作している場合に、動作電圧をＶ１からＶ２に変化させて電圧Ｖ２における発電電力Ｐ２がＰ１よりも大きく（Ｐ１＜Ｐ２）なれば、発電装置２の動作電圧をＶ２（Ｂ点）にする。また、動作電圧がＶ４で発電電力がＰ１のＤ点で発電装置２が動作している場合に、動作電圧をＶ４からＶ３に変化させて電圧Ｖ３における発電電力Ｐ２がＰ１よりも大きく（Ｐ１＜Ｐ２）なれば、動作電圧をＶ３（Ｃ点）にする。このように、ＭＰＰＴ制御機能とは、発電電力の増減を監視して、発電装置２が最大電力点において動作するように制御するものである。また、発電装置２とＤＣ－ＤＣコンバータ３３との間には、通常発電装置２に向かって電流が逆流するのを防止するためのダイオード（図示せず）が設けられている。

　また、第１実施形態では、充放電部３２は、電力出力部４と蓄電池３１との間に設けられ直流側母線６ｂに接続されるＤＣ－ＤＣコンバータ３４を含んでいる。なお、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４は、発電装置２（直流側母線６ａ）には、接続されていない。つまり、発電装置２から蓄電装置３（ＤＣ－ＤＣコンバータ３３）に電力を供給する経路と、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４から電力出力部４に電力を出力する経路とが蓄電装置３を間に挟んで分離されている。したがって、直流側母線６ａと直流側母線６ｂとも、蓄電装置３を間に挟んで分離されている。

　また、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４は、蓄電池３１から直流側母線６ｂに供給される電力の電圧を、直流側母線６ｂの電圧付近まで昇圧させることにより、蓄電池３１側から直流側母線６ｂ側に電力を放電させる機能を有する。なお、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４は、本発明の「放電電力変換部」の一例である。また、直流側母線６ｂは、本発明の「第２の経路」の一例である。

　また、充放電制御部５は、ＤＣ－ＤＣコンバータ３３と、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４と、後述する発電電力検出部７とに接続されている。そして、充放電制御部５は、ＤＣ－ＤＣコンバータ３３とＤＣ－ＤＣコンバータ３４とを制御することにより、蓄電池３１の充放電制御を行う。具体的には、第１実施形態では、充放電制御部５は、発電装置２によって発電された電力を電力出力部４に出力せずに蓄電池３１に充電するとともに、後述する設定出力電力を蓄電池３１から電力出力部４に出力するように制御するように構成されている。なお、充放電制御部５は、本発明の「制御部」の一例である。

　ここで、第１実施形態では、充放電制御部５は、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４からの出力電力が図３の実線に示すような電圧－電力特性（Ｐ－Ｖ特性）を有するように、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４を制御するように構成されている。また、電力出力部４は、上記ＤＣ－ＤＣコンバータ３３と同様に、ＭＰＰＴ制御機能を有している。つまり、図３に示すＤＣ－ＤＣコンバータ３４の出力の電力－電圧特性（Ｐ－Ｖ特性）において、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４から出力される電力が最大となる電圧（Ｖｏｐ）を探すように構成されている。

　このように、充放電制御部５が、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４の出力電力に関して、電圧の上昇とともに増加して、所定の電圧（Ｖｏｐ）において最大値となった後、電圧の上昇とともに減少するような特性を有するようにＤＣ－ＤＣコンバータ３４を制御するので、電力出力部４はＭＰＰＴ制御を行い易くなっている。なお、図３に示すＰ－Ｖ特性は、出力電力が最大になる所定の電圧（Ｖｏｐ）を通る直線に対して略対称な形状を有するように調整されている。

　図３に示すようなＰ－Ｖ特性の調整方法としては、たとえば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御を行うことによって、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４から出力される電力出力用のパルス信号のデューティ比（１周期でのパルスのＨｉｇｈとＬｏｗとの割合）を電圧に応じて変化させる。これにより、電圧が大きくなるにしたがって電力が増加して、所定の電圧（Ｖｏｐ）で最大の電力を得るとともに、Ｖｏｐ以上の電圧では、電圧が大きくなるにしたがって電力が減少するようなＰ－Ｖ特性が得られる。なお、図３の点線に示すように、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４からの出力電力のＰ－Ｖ特性は、充放電制御部５からの制御によって、電力最大点が変化可能に構成されている。

　なお、電力出力部４とＤＣ－ＤＣコンバータ３４との間には、通常ＤＣ－ＤＣコンバータ３４に向かって電流が逆流するのを防止するためのダイオード（図示せず）が設けられている。

　また、発電装置２とＤＣ－ＤＣコンバータ３３との間には、発電装置２の発電電力を検出する発電電力検出部７が設けられている。充放電制御部５は、発電電力検出部７の検出結果に基づいて、発電装置２の発電電力を所定の検出時間間隔（たとえば、３０秒以下）毎に取得することが可能である。たとえば、充放電制御部５は、３０秒毎に発電装置２の発電電力データを取得している。なお、この発電電力の検出時間間隔は、発電装置２の発電電力の変動周期などを勘案して適性な値に定める必要がある。ここでは、負荷周波数制御（ＬＦＣ）により対応可能な変動周期の下限周期よりも短くなるように検出時間間隔を設定している。

　上記のように、第１実施形態では、発電装置２の発電電力をそのまま電力系統５０に出力するのではなく、一旦蓄電池３１に充電する。また、充放電制御部５は、蓄電池３１からの出力電力を予め設定して、電力の平滑化制御を行うように構成されている。具体的には、発電装置２の発電電力が予め設定された出力電力（設定出力電力）よりも大きい場合には、過剰分に相当する電力を蓄電池３１に充電するとともに、発電装置２の発電電力が予め設定された出力電力よりも小さい場合には、不足分に相当する電力を蓄電池３１から補うような制御を行う。これにより、蓄電池３１には、発電装置２の発電電力が小刻みに入出力されるので、従来のように電力のピークカットの目的で蓄電池３１を用いる場合と異なり、蓄電池３１の容量を小さくすることが可能となる。

　次に、図４～図８を参照して、第１実施形態による太陽光発電システム１の制御フローについて説明する。

　まず、図４に示すステップＳ１において、ある時刻における発電装置２の発電電力Ｐ１が発電電力検出部７により検出され、充放電制御部５に入力される。

　そして、ステップＳ２において、図５に示すように、発電装置２の発電電力Ｐ１は、直流側母線６ａとＤＣ－ＤＣコンバータ３３とを介して蓄電池３１に充電される。このとき、ＤＣ－ＤＣコンバータ３３は、発電装置２から直流側母線６ａに供給された電圧を、蓄電池３１を充電するのに適した電圧まで降圧させる。つまり、発電装置２において発電された発電電力Ｐ１は、電力出力部４には供給されずに、全て蓄電池３１に充電される。

　また、ステップＳ３において、予め設定されていた設定出力電力Ｐ２が蓄電池３１からＤＣ－ＤＣコンバータ３４を介して電力出力部４に出力される。このとき、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４は、蓄電池３１から直流側母線６ｂに供給される電力の電圧を、直流側母線６ｂの電圧付近まで昇圧させる。

　そして、図５に示すように、発電装置２の発電電力Ｐ１が、設定出力電力Ｐ２よりも大きい（Ｐ１＞Ｐ２）場合、発電電力Ｐ１が蓄電池３１に充電されるとともに、設定出力電力Ｐ２が電力出力部４に出力されるので、結果的に発電電力Ｐ１と設定出力電力Ｐ２との差（Ｐ１－Ｐ２）に相当する電力が、蓄電池３１に充電されることになる。

　なお、図６に示すように、比較例による太陽光発電システム１００では、発電装置２と電力出力部４とが直流側母線１０１を介して電気的に接続されているとともに、蓄電池３１が直流側母線１０１に並列的に接続されている。また、比較例では、発電装置２において発電された発電電力が直接電力出力部４に出力されるので、発電装置２から出力される発電電力が電力出力部４に入力されるのに適した電圧に変換されるように、発電装置２と電力出力部４との間にＤＣ－ＤＣコンバータ１０２が設けられている。そして、比較例では、発電電力Ｐ１のうちから設定出力電力Ｐ２が電力出力部４に出力されるとともに、発電電力Ｐ１と設定出力電力Ｐ２との差（Ｐ１－Ｐ２）に相当する電力が、蓄電池３１に充電される。つまり、第１実施形態と比較例とでは、共に、発電電力Ｐ１と設定出力電力Ｐ２との差（Ｐ１－Ｐ２）に相当する電力が蓄電池３１に充電される。

　なお、比較例では、ＤＣ－ＤＣコンバータ３３（１０２）と、電力出力部４とが直流側母線１０１によって直接電気的に接続されているため、ＤＣ－ＤＣコンバータ３３（１０２）と電力出力部４とはそれぞれ独立に動作する一方、ＤＣ－ＤＣコンバータ３３（１０２）の動作と電力出力部４の動作とが干渉する可能性がある。

　また、図７に示すように、発電装置２の発電電力Ｐ１が、設定出力電力Ｐ２よりも小さい（Ｐ１＜Ｐ２）場合、上記発電電力Ｐ１が、設定出力電力Ｐ２よりも大きい（Ｐ１＞Ｐ２）場合と同様に、発電電力Ｐ１が蓄電池３１に充電されるとともに、設定出力電力Ｐ２が電力出力部４に出力される。その結果、設定出力電力Ｐ２と発電電力Ｐ１との差（Ｐ２－Ｐ１）に相当する電力が、蓄電池３１から放電されることになる。なお、図８に示すように、比較例では、発電電力Ｐ１が全て電力出力部４に出力されるとともに、発電装置２の発電電力の不足分（設定出力電力Ｐ２と発電電力Ｐ１との差（Ｐ２－Ｐ１）に相当する電力が、蓄電池３１から電力出力部４に放電される。つまり、第１実施形態と比較例とでは、共に、設定出力電力Ｐ２と発電電力Ｐ１との差（Ｐ２－Ｐ１）に相当する電力が蓄電池３１から放電される。なお、比較例では、ＤＣ－ＤＣコンバータ１０２と、電力出力部４とが直流側母線１０１によって直接電気的に接続されているため、ＤＣ－ＤＣコンバータ１０２と電力出力部４とはそれぞれ独立に動作する一方、ＤＣ－ＤＣコンバータ１０２の動作と電力出力部４の動作とが干渉する可能性がある。

　なお、発電電力Ｐ１と設定出力電力Ｐ２とが等しい（Ｐ１＝Ｐ２）場合も同様に、発電電力Ｐ１が蓄電池３１に充電されるとともに、設定出力電力Ｐ２が電力出力部４に出力される。この場合、発電電力Ｐ１と設定出力電力Ｐ２とが等しいので、蓄電池３１に充電された電力の変化はないことになる。また、発電装置２の発電電力Ｐ１は、天候などにより時々刻々と変動しており、上記ステップＳ１～ステップＳ３の動作は、太陽光発電システム１の動作が終了するまで繰り返し行われる。

　第１実施形態の太陽光発電システム１は、上記構成により以下の効果を得ることができる。

　第１実施形態では、発電装置２から蓄電池３１に電力を供給する経路と、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４から電力出力部４に電力を出力する経路とを蓄電池３１を間に挟んで分離することによって、蓄電池３１に電力を供給する動作（ＤＣ－ＤＣコンバータ３３の動作）と、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４および電力出力部４の動作とが干渉するのが抑制される。したがって、個々の機器（ＤＣ－ＤＣコンバータ３３、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４および電力出力部４）の動作の干渉に起因して、太陽光発電システム１が適切に動作できなくなるのを抑制することができる。

　また、第１実施形態では、電力出力部４を、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４から出力される電力が最大となるようにＭＰＰＴ（最大電力追従）制御が行われるように構成して、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４から電力出力部４に出力される電力を、電圧に応じて変化するとともに所定の電圧において最大の電力を有するように調整する。これにより、ＭＰＰＴ制御を行う従来の電力出力部４を用いることができる。したがって、発電装置２が電力出力部４を介して電力系統５０に接続され、蓄電装置３を有さない系統連系の発電システムに、蓄電装置３および充放電制御部５を後から追加して本発明に係わる発電システムを容易に構成することができる。

　なお、本発明においては、ＤＣ－ＤＣコンバータ３３によってＭＰＰＴ制御が行われるので、電力出力部４を必ずしもＭＰＰＴ制御する必要はない。なお、ＭＰＰＴ制御されない電力出力部４を用いる場合には、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４から出力される電力は、上記所定の電圧で最大値となるようなＰ－Ｖ特性（図３参照）を有するものに限らず、電圧の大きさにかかわらず所定の電力を出力するように構成することができる。また、この場合において、電力出力部４も充放電制御部５に接続するようにしてもよい。この場合、充放電制御部５は、電力出力部４の出力電力を取得することにより、実際に電力出力部４から電力系統５０に出力された電力と発電装置２の発電電力との差を認識することにより、充放電部３２の充放電をフィードバック制御することが可能である。

　（第２実施形態）
　次に、図９を参照して、第２実施形態による太陽光発電システム１ａの構成について説明する。この第２実施形態では、直流側母線６ａおよび６ｂが分離されていた上記第１実施形態と異なり、直流側母線６ａおよび６ｂが電気的に接続するようにスイッチ部８により切り替え可能に構成されている例について説明する。その他の部分については、第１実施形態と同様である。

　図９に示すように、第２実施形態による太陽光発電システム１ａでは、直流側母線６ａと直流側母線６ｂとの間には、スイッチ部８が設けられている。スイッチ部８は、充放電制御時には、直流側母線６ａとＤＣ－ＤＣコンバータ３３とを電気的に接続するように構成されている。一方、発電装置２の発電電力Ｐ１が所定の電力以下の場合には、スイッチ部８は、直流側母線６ａと直流側母線６ｂとを電気的に接続するように切り替えられる。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

　次に、図１０を参照して、第２実施形態による太陽光発電システム１ａの制御フローについて説明する。

　まず、ステップＳ１１において、ある時刻における発電装置２の発電電力Ｐ１が充放電制御部５により検出される。

　そして、ステップＳ１２において、発電装置２の発電電力Ｐ１が所定の電力以下か否かが充放電制御部５により判断される。そして、発電電力Ｐ１が所定の電力よりも大きいと判断された場合、上記第１実施形態と同様に、ステップＳ１３において、発電装置２の発電電力Ｐ１は、直流側母線６ａとＤＣ－ＤＣコンバータ３３とを介して蓄電池３１に充電される。また、ステップＳ１４において、設定出力電力Ｐ２が蓄電池３１からＤＣ－ＤＣコンバータ３４を介して電力出力部４に出力される。

　また、ステップＳ１２において、発電装置２の発電電力Ｐ１が所定の電力以下であると判断された場合、ステップＳ１５に進んで、スイッチ部８が直流側母線６ａ（発電装置２）と直流側母線６ｂ（電力出力部４）とを電気的に接続するように切り替えられる。その後、ステップＳ１６に進んで、発電装置２の発電電力Ｐ１が全て電力出力部４に出力される。なお、この時充放電制御部５はＤＣ－ＤＣコンバータ３４の出力による電力出力部４への干渉を抑制するために、蓄電装置３を制御する。たとえば、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４と直流側母線６ｂとの電気的な接続を解放するようにすれば良い。

　また、上記第１実施形態と同様に、発電装置２から発電される発電電力Ｐ１は、天候などにより時々刻々と変動しており、上記ステップＳ１１～ステップＳ１６の動作が、太陽光発電システム１ａの動作が終了するまで繰り返し行われる。

　第２実施形態の太陽光発電システム１ａは、上記構成により以下の効果を得ることができる。

　第２実施形態では、所定の場合に、発電装置２により発電された電力がＤＣ－ＤＣコンバータ３３を介さずに直流側母線６ａと直流側母線６ｂとを介して直接電力出力部４に出力されるので、ＤＣ－ＤＣコンバータ３３による電力の損失を抑制しながら、発電装置２により発電された電力を電力出力部４に出力することができる。

　また、第２実施形態では、発電装置２によって発電された電力が所定の電力以下の場合に、ＤＣ－ＤＣコンバータ３３による電力の損失を抑制しながら、発電装置２により発電された電力を直接電力出力部４に出力することができる。

　なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

　たとえば、上記第１および第２実施形態では、発電装置として太陽電池を用いる例について説明したが、本発明はこれに限らず、風力発電装置などの他の再生可能エネルギー発電装置を用いてもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、蓄電池としてＬｉ－ｉｏｎ電池やＮｉ－ＭＨ電池を用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、他の２次電池を用いてもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、蓄電池の電圧が４８Ｖである例について説明したが、本発明はこれに限らず、４８Ｖ以外の電圧にしてもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、需要家内で用いる負荷における消費電力を想定しない場合について説明したが、本発明はこれに限らず、設定出力電力の設定において、需要家内で用いられる少なくとも一部の負荷で消費する電力を検出し、その負荷消費電力あるいは負荷消費電力変動量を加味して設定出力電力の設定を行ってもよい。

　また、上記実施形態に記載されたサンプリング期間、母線電圧などの具体的な数値についても、本発明はこれに限られず、適宜変更が可能である。

　また、上記第１および第２実施形態では、蓄電装置３に本発明の充電電力変換部としてのＤＣ－ＤＣコンバータ３３と、本発明の放電電力変換部としてのＤＣ－ＤＣコンバータ３４との両方が設けられる例について説明したが、本発明はこれに限らず、ＤＣ－ＤＣコンバータ３３を設けずに、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４だけを設けてもよい。つまり、発電装置２により発電された電力は、直接蓄電池３１に充電される。この場合、蓄電池３１に蓄電可能な最高電圧を、発電装置２により発電される電力の最高電圧と略等しくするのが好ましい。

　また、上記第１および第２実施形態では、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４から電力出力部４に出力される電力が、電力出力部４がＭＰＰＴ制御を行い易いように、電圧に応じて変化するとともに所定の電圧において最大の電力を有するように調整されている例を示したが、本発明はこれに限らず、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４から出力される電力が、電圧によらず略一定であるように調整してもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、ＤＣ－ＤＣコンバータ３４から出力される電力のＰ－Ｖ特性が、出力電力が最大になる所定の電圧（Ｖｏｐ）を通る直線に対して略対称な形状（図３参照）を有するように調整されている例を示したが、本発明はこれに限らず、Ｐ－Ｖ特性が、電圧とともに電力が徐々に大きくなるとともに、出力電力が最大になる所定の電圧（Ｖｏｐ）以降で急激に電圧とともに電力が小さくなる太陽電池のＰ－Ｖ特性のような形状（図２参照）を有するように調整してもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、予め設定された出力電力（設定出力電力）よりも大きい場合には、過剰分に相当する電力を蓄電池に充電するとともに、不足分に相当する電力を蓄電池から補うような電力の平滑化に似た制御を行うように構成されている例を示したが、本発明はこれに限らない。

　また、上記第２実施形態では、スイッチ部により、直流側母線６ａと直流側母線６ｂとを電気的に接続するように構成する例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、充放電制御部が、所定の場合に、蓄電装置から電力出力部への電力供給を停止するように制御してもよい。

　また、上記第２実施形態では、発電電力Ｐ１が所定の電力以下である場合に、スイッチ部により、直流側母線６ａと直流側母線６ｂとを電気的に接続するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、予め定められた目標出力電力と実際の発電電力とを比較し、その差の絶対値が所定の範囲内である場合に、直流側母線６ａと直流側母線６ｂとを電気的に接続するように制御しても良い。

Claims

　発電装置により発電された電力を蓄電する蓄電池と、
　前記蓄電池により蓄電された電力を出力するための電力出力部と、
　蓄電された電力を前記電力出力部へ出力する電力に変換するための放電電力変換部とを備え、
　前記発電装置から前記蓄電池に電力を供給する第１の経路と、前記放電電力変換部から前記電力出力部に電力を出力する第２の経路とを含む、電力供給システム。
　前記発電装置により発電された電力を充電する電力に変換するための充電電力変換部をさらに備え、
　前記充電電力変換部は、前記第１の経路を介して前記発電装置および前記蓄電池に接続され、
　前記放電電力変換部は、前記第２の経路を介して前記蓄電池および前記電力出力部に接続されている、請求項１に記載の電力供給システム。
　前記充電電力変換部は、前記発電装置から前記第１の経路を介して前記蓄電池に供給される電力の電圧を、前記蓄電池を充電するのに適した電圧まで降圧させる、請求項２に記載の電力供給システム。
　前記放電電力変換部は、前記蓄電池から前記第２の経路を介して前記電力出力部に供給される電力の電圧を、前記電力出力部に供給するのに適した電圧に昇圧させる、請求項２に記載の電力供給システム。
　前記発電装置により発電された電力を検出するための電力検出部と、
　前記電力検出部の出力を受ける制御部をさらに備え、
　前記制御部は、前記電力検出部により検出された出力に基づいて、前記充電電力変換部および前記放電電力変換部を制御する、請求項２に記載の電力供給システム。
　前記発電装置から前記電力出力部に電力を供給する第３の経路をさらに含み、前記第１の経路と前記第３の経路を切り替えるスイッチ部を備える、請求項１に記載の電力供給システム。
　前記スイッチ部を制御する制御部をさらに備え、
　前記制御部は、所定の場合に前記スイッチ部を切り替えて、前記発電装置からの電力を、前記第１の経路を介して前記蓄電池に供給する、あるいは前記第３の経路を介して前記電力出力部に供給する、請求項６に記載の電力供給システム。
　前記制御部は、前記発電装置の発電電力が所定の値以下の場合に、前記発電装置からの電力を前記第３の経路を介して前記電力出力部に供給するように前記スイッチ部を制御する、請求項７に記載の電力供給システム。
　前記制御部は、予め定められた目標出力電力と前記発電装置の発電電力とを比較し、その差の絶対値が所定の値以下である場合に、前記発電装置からの電力を前記第３の経路を介して前記電力出力部に供給するように前記スイッチ部を制御する、請求項７に記載の電力供給システム。
　前記放電電力変換部から前記電力出力部に出力される電力は、電圧に応じて変化するとともに所定の電圧において最大の電力を有するように調整されており、
　前記電力出力部は、最大電力追従制御を行う、
　請求項１に記載の電力供給システム。
　前記充電電力変換部は、最大電力追従制御を行う、
　請求項２に記載の電力供給システム。
　発電装置と、
　前記発電装置により発電された電力を蓄電する蓄電装置と、
　電力系統に接続され、前記発電装置により発電された電力または前記蓄電装置により蓄電された電力のうちの一方を前記電力系統に出力するための電力出力部と、
　前記蓄電装置を制御する制御部とを備え、
　前記制御部は、前記発電装置により発電された電力を前記電力出力部に供給する場合に、前記蓄電装置から前記電力出力部への電力の供給を遮断する、発電システム。
　前記発電装置により発電された電力を検出するための電力検出部をさらに備え、
　前記制御部は、前記電力検出部により検出された出力に基づいて、前記蓄電装置から前記電力出力部への電力の供給を遮断する、請求項１２に記載の発電システム。
　前記制御部は、前記発電装置の発電電力が所定の値以下の場合に、前記蓄電装置から前記電力出力部への電力の供給を遮断する、請求項１３に記載の発電システム。
　前記制御部は、前記発電装置の発電電力が所定の値以下の場合に、前記蓄電装置の動作を停止する、請求項１３に記載の発電システム。