JP2002315197A - ハイブリッド電源システム及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 商用電源等の交流電源から供給される電力を
複合的に利用しつつ自然エネルギーを利用した発電シス
テム等から供給される直流電力の有効利用を図れるハイ
ブリッド電源システム及びその運転方法の提供。 【解決手段】 交流電源２から交流負荷６に交流電力を
供給する交流電力供給ライン４と、直流電源８，１０か
ら直流負荷１２に直流電力を供給する直流電力供給ライ
ン２１，２３，２５とを備える。系統連系インバータ１
６およびＡＣ／ＤＣコンバータ１４を備え、直流電源
８，１０の供給電圧が所定の第１の値以上のときに系統
連系インバータ１６が駆動して交流電力供給ライン４に
交流電力が供給される。供給電圧が所定の第２の値以下
のときにスイッチＭＣ２が閉じ、交流電力供給ライン４
から直流負荷１２に電力が供給される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流電源および直
流電源から供給される電力を交流負荷および直流負荷に
効率よく供給可能なハイブリッド電源システム及びその
運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境保護への意識の高まりつつあ
るとともに石油エネルギーの枯渇問題などから、新しい
エネルギーへの期待が切望されている。こうした中、太
陽光発電システムや風力発電システムといった自然エネ
ルギーを利用した発電システムが種々登場している。こ
れら自然エネルギーを利用した発電システムは、太陽光
や自然風といった自然界に存在するエネルギーを利用し
て発電を行うため、自然環境に対して悪影響を及ぼすこ
とがなく、非常にクリーンであるという優れた点を有し
ている。今後の研究・開発に期待が高まっている。

【０００３】一方、最近、地球温暖化防止等を目的とし
て多種多様な燃料を利用して電気を生成する燃料電池が
注目されており、環境に対してクリーンなエネルギー源
として今後期待されている。

【０００４】このような自然エネルギーを利用した発電
システムや燃料電池は一般的に分散型電源と呼ばれてい
る。分散型電源はその原理からほとんどの場合、直流電
力を発電するようになっている。一方、各家庭やオフィ
スビル、工場などに対し一般的に供給されている電力は
全て交流電力であって、このような自然エネルギーを利
用して生成された電力を供給するには交流電力に変換す
る必要があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、各家庭
やオフィスビル、工場などで電力を使用する負荷には、
直流電力で稼働する直流負荷も存在する。こうした直流
負荷は、供給される交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータに
より直流電力に変換して利用している。こうした直流負
荷に対して、生成された直流電力を交流電力に変換して
供給していたのでは、変換による電力ロスも多く非常に
効率が悪い。せっかく自然エネルギーを利用して生成し
たにもかかわらず、それが十分有効利用されていないの
は、エネルギーを有効利用するという目的に反する。

【０００６】こうした直流負荷に対して、自然エネルギ
ーを利用して生成される電力を供給できないのには理由
があった。すなわち、自然エネルギーを利用した発電シ
ステムの場合、その日の天候具合によって得られる電力
が大きく左右されるため、電力を安定供給するのが難し
いのである。自然エネルギーを利用した発電システムの
みで、直流負荷に対する電力供給を賄うのはきわめて困
難なのである。一方、自然エネルギーを利用した発電シ
ステムでは電力を過剰に発電してしまう場合もあり、こ
うした場合、過剰に生成してしまった電力を持て余すこ
ととなり、せっかく生成した電力を有効利用することが
できず、無駄となってしまう場合がある。このようなこ
とから、自然エネルギーを利用した発電システムを効率
的に運用できるシステムが切望されていた。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的は、商用電源等の交流電源から供給
される電力を複合的に利用しつつ自然エネルギーを利用
した発電システム等の分散型電源から供給される直流電
力の有効利用を図れるようなハイブリッド電源システム
及びその運転方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明に係るハイブリッド電源システムにあっ
ては、商用電源等の交流電源からの交流電力を交流負荷
に供給する交流電力供給ラインと、直流電源からの直流
電力を直流負荷に供給する直流電力供給ラインと、前記
交流電力供給ラインから交流電力を取得して直流電力に
変換して前記直流電力供給ラインに供給するＡＣ／ＤＣ
コンバータと、前記交流電力供給ラインを通じて供給さ
れる交流電力の位相を検出してこの位相に従って前記直
流電源からの直流電力を交流電力に変換して前記交流電
力供給ラインに供給する系統連系インバータと、前記直
流電源の電力供給状況を検知する状況検知手段と、前記
系統連系インバータおよび前記ＡＣ／ＤＣコンバータを
駆動制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記
状況検知手段から検知結果に基づき前記直流電源の供給
電力が前記直流負荷に対する必要電力を上回っていると
判断したときに前記系統連系インバータを駆動させると
ともに、前記状況検知手段からの検知結果に基づき前記
直流電源から前記直流負荷への電力供給が不足している
と判断したときに前記ＡＣ／ＤＣコンバータを駆動させ
ることを特徴とする（請求項１）。

【０００９】また、本発明に係るハイブリッド電源シス
テムの運転方法にあっては、交流電力供給ラインを介し
て商用電源等の交流電源からの交流電力を交流負荷に供
給し、直流電力供給ラインを介して直流電源からの直流
電力を直流負荷に供給し、前記直流電源の電力供給状況
を状況検知手段で検知し、この状況検知手段から検知結
果に基づき前記直流電源の供給電力が前記直流負荷に対
する必要電力を上回っていると判断したときには、系統
連系インバータを駆動させて前記交流電力供給ラインに
供給される交流電力の位相を検出し、この位相に従って
前記直流電源からの直流電力を交流電力に変換して前記
交流電力供給ラインに供給し、前記状況検知手段からの
検知結果に基づき前記直流電源から前記直流負荷への電
力供給が不足していると判断したときには、ＡＣ／ＤＣ
コンバータを駆動させて前記交流電力供給ラインから交
流電力を取得して直流電力に変換して前記直流電力供給
ラインに供給することを特徴とする（請求項７）。

【００１０】このような電源システム及びその運転方法
にあっては、直流電源から供給される直流電力をそのま
ま直流負荷に供給することができるため、変換による電
力ロスを解消することができる。また、直流電力の電力
供給状況を検知しているので、直流電源の供給電力が不
足した場合には自動的に交流電源の供給電力を直流負荷
に供給することができ、また直流電源の供給電力に余裕
があるときにはその余剰電力を交流電力に変換して交流
負荷にも供給することができ、非常に効率よく電力を運
用することができる。

【００１１】また、この電源システムにあっては、直流
電源として分散型電源を備えたことを特徴とする（請求
項２）。分散型電源には、太陽光発電装置等の自然エネ
ルギーを利用した発電装置や燃料電池などがある。この
ような電源を利用することで、環境への悪影響のないク
リーンなエネルギーを利用することができ、省エネルギ
ーに役立てることができる。

【００１２】また、この電源システムにあっては、直流
電源として前記交流電力供給ラインからの交流電力を夜
間に取得して蓄電する電力貯蔵電池を備えたことを特徴
とする（請求項３）。このような電力貯蔵電池を備えた
ことで、交流電力供給ラインを通じて夜間に供給される
電力を蓄電して電力需要の多い昼間に利用することがで
き、電力コストの削減を図ることができる。さらに分散
型電源および電力貯蔵電池の双方を備えれば、分散型電
源からの電力供給が不安定であっても、安定供給が可能
な電力貯蔵電池から直流電力を供給することができ、直
流負荷に対して安定した電力供給を実施することができ
る。

【００１３】また、この電源システムにあっては、電力
貯蔵電池として、レドックスフロー電池を備えたことを
特徴とする（請求項４）。レドックスフロー電池は電力
を大量に効率よく蓄電することができ、需要の多い昼間
に十分に対応することができる。

【００１４】また、この電源システムにあっては、前記
分散型電源から供給される直流電力を前記電力貯蔵電池
に蓄電する手段を備えたことを特徴とする（請求項
５）。このような手段を備えたことで、太陽光発電装置
等の分散型電源からの供給電力に余裕がある場合にこれ
を電力貯蔵電池に蓄電しておき、有効利用を図ることが
できる。

【００１５】また、この電源システムにあっては、前記
交流電力供給ラインに電力が供給されているか否か検出
する検出手段を設けるとともに、前記電力貯蔵電池に非
常用バックアップ電力を確保する機能を持たせ、前記検
出手段が電力供給停止を検出したときに前記電力貯蔵電
池の非常用バックアップ電力を直流負荷に供給するよう
にしたことを特徴とする（請求項６）。このような機能
を備えたことで、停電時等の非常時においても、例えば
非常灯や各種保安照明等の非常時でも稼働しなければな
らない負荷に対して電力を一時的に供給することができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係るハイブリッド
電源システム及びその運転方法の実施の形態について添
付図面を用いて説明する。図１〜図４は、本発明に係る
ハイブリッド電源システムの一実施形態を示したもので
ある。

【００１７】このハイブリッド電源システムは、図１に
示すように、交流電源２および直流電源８、１０から供
給される電力を効率よく交流負荷６および直流負荷１２
に供給するためのシステムである。交流電源２は、主に
各家庭やオフィスビル等に一般的に電力として供給され
ている商用電源等である。交流電源２から供給される交
流電力は、一般家庭用に供給される単相交流電力をはじ
め、工場等の一般産業用に供給される３相交流電力をも
含む。一方、直流電源８、１０は、太陽光発電装置や風
力発電装置等の自然エネルギーを利用した発電装置や燃
料電池を含む各種分散型電源をはじめ、商用電源等から
供給される電力を夜間に蓄電して需要の多い昼間等に供
給する昼夜の電力需要格差の解消を目的とした電力貯蔵
電池などがある。本実施形態では、直流電源として、電
力貯蔵電池８と太陽光発電装置１０を備えている。

【００１８】交流負荷６は、建物内に設置される空調装
置等の各種電気機器をはじめ、一般的に交流電力により
稼働する家庭用電化製品等を含む。また、直流負荷１２
は、建物内に設置されるＨｆ照明器具をはじめとする直
流作動の各種電気機器がある。直流負荷１２には、停電
時等の非常時に電力を供給する必要のある非常灯や各種
保安照明をはじめとする無停電負荷１２ｂも含まれる。

【００１９】本実施形態に係るハイブリッド電源システ
ムの構成について詳細に説明する。このシステムは、図
１に示すように、交流電源２と交流負荷６とを結ぶ交流
電力供給ライン４上に設置されるシステムである。この
システムは、交流電力供給ライン４から交流電力を取得
して直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ１４と、
直流電源である電力貯蔵電池８および太陽光発電装置１
０からの直流電力を交流電力に変換する系統連系インバ
ータ１６とを備えている。

【００２０】ＡＣ／ＤＣコンバータ１４は、ダイオード
からなる整流ブリッジ回路や平滑コンデンサ等により構
成され、生成した直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１８
を介して直流負荷に供給する。

【００２１】一方、系統連系インバータ１６は、交流電
力供給ライン４に供給される交流電力の位相を検出し
て、その交流電力の位相に合った交流波形を有する交流
電力を生成して交流電力供給ライン４に出力する。そし
て、この交流電力供給ライン４を通じて、生成した交流
電力を交流負荷６に供給する。

【００２２】本実施の形態では、これらＡＣ／ＤＣコン
バータ１４および系統連系インバータ１６と交流電力供
給ライン４とが共通のライン１９で結ばれている。この
ライン１９上には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４および系
統連系インバータ１６を交流電力供給ライン４から絶縁
するための絶縁トランス（電圧比１：１）２０が介設さ
れているとともに、過負荷および短絡保護を兼ねた電流
ブレーカＭＣＢ１が介設されている。

【００２３】系統連系インバータ１６には、直流電源と
して電力貯蔵電池８と太陽光発電装置１０とが接続され
ている。電力貯蔵電池８および太陽光発電装置１０は系
統連系インバータ１６に対しそれぞれ別のライン２１、
２３を介して接続されている。

【００２４】ここで太陽光発電装置１０は、いわゆる分
散型電源として工場やビル、一般住宅等において屋上等
の日当たりの良好な場所に設置されるものである。その
日の日射量等に応じて直流電力を生成する。

【００２５】一方、電力貯蔵電池８は、交流電力供給ラ
イン４からの交流電力を電気化学エネルギーに変換して
貯蔵するものである。この電力貯蔵電池８は、交流電力
供給ライン４との間にＡＣ／ＤＣコンバータ２２を備
え、交流電力供給ライン４からの交流電力を直流電力に
変換してから貯蔵するようになっている。電力貯蔵電池
８は、充電モードと放電モードの２つのモードがあり、
夜間には充電モードとなって、夜間に供給される交流電
力を取得して貯蔵する。需要の多い昼間には放電モード
に切り替わって、夜間に貯蔵した電力を供給して電力コ
ストを大幅な削減を図る役割を果たす。電力貯蔵電池８
は、充電と放電とがどちらか一方しか行えるようになっ
ていてもよく、充電と放電を同時に行えるようになって
いてもよい。

【００２６】本実施形態では、この電力貯蔵電池８とし
てレドックスフロー電池を備えている。このレドックス
フロー電池は、還元(Reduction)・酸化(Oxidation)反応
を起こす物質を循環(Flow)させることにより行うもの
で、電池反応はイオンの価数の変化だけであることか
ら、原理が非常に簡単で長寿命であるとともに、待機損
失が少なく起動が早いという利点を有している。電解液
として例えばバナジウムイオン水溶液を用いたものがあ
り、効率よく電力を貯蔵することができる。このような
電力貯蔵電池は、電解液を貯蔵するのに巨大なタンクを
必要とするので、例えば建物の地下ピット空間等の余剰
スペースに設置される。

【００２７】太陽光発電装置１０および電力貯蔵電池８
と系統連系インバータ１６とをそれぞれ結ぶライン２
１，２３上にはそれぞれ過負荷および短絡保護を兼ねた
電流ブレーカＭＣＢ２，ＭＣＢ３とが介設されている。
さらに太陽光発電装置１０と系統連系インバータ１６と
を結ぶライン２３上には逆流防止用の保護ダイオードＤ
１が介設されている。

【００２８】これらライン２１、２３の系統連系インバ
ータ１６に入力される手前には、ＤＣ／ＤＣコンバータ
１８へと延出された分岐ライン２５が設けられている。
この分岐ライン２５は、電力貯蔵電池８および太陽光発
電装置１０から供給される直流電力をＤＣ／ＤＣコンバ
ータ１８を介して直流負荷１２に直接供給する直流電力
供給ラインとしての役割を果たす。

【００２９】ＤＣ／ＤＣコンバータ１８は、電力貯蔵電
池８若しくは太陽光発電装置１０から供給された直流電
力またはＡＣ／ＤＣコンバータ１４により生成された直
流電力を適正な電圧で直流負荷に対して安定供給する役
割を果たす。

【００３０】本実施の形態では、電力貯蔵電池８または
太陽光発電装置１０からの電力供給状況を検知するため
に、電力貯蔵電池８および太陽光発電装置１０の出力側
に検知する電圧検知器（図示外）を備えている。この電
圧検知器は、電力貯蔵電池８および太陽光発電装置１０
の供給電圧を検知するものである。電力貯蔵電池および
太陽光発電装置からの供給電力量に応じて検知電圧が増
減変動する。ここでは、この電圧検知器の検知結果に応
じて、系統連系インバータおよびＡＣ／ＤＣコンバータ
を駆動制御するようになっている。すなわち、電力貯蔵
電池８および太陽光発電装置１０の供給電圧が高いとき
には、余剰な電力があると判断して系統連系インバータ
１６を駆動させてその余剰電力を交流電力として交流電
力供給ライン４に供給する。

【００３１】一方、電力貯蔵電池８および太陽光発電装
置１０の供給電圧が低いときには、直流負荷１２への電
力供給が不足していると判断し、ＡＣ／ＤＣコンバータ
１４を駆動して交流電力供給ライン４から直流負荷１２
へと電力供給を行う。ここでは、電力貯蔵電池８または
太陽光発電装置１０の供給電圧が所定の第１の電圧値
（ここではＤＣ３４５Ｖ）以上に達した場合に、電力貯
蔵電池８および太陽光発電装置１０の供給電力を交流電
力供給ライン４に供給し、電力貯蔵電池８または太陽光
発電装置１０の供給電圧が所定の第２の電圧値（ここで
はＤＣ３００Ｖ）を下回ったときに交流電力供給ライン
４の供給電力を直流負荷１２に供給する。なお、ＡＣ／
ＤＣコンバータ１４の駆動は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１
４とＤＣ／ＤＣコンバータ１８との間のライン２７に介
設されたスイッチＭＣ２を閉操作することにより行う。
このとき、電力貯蔵電池８および太陽光発電装置１０と
ＤＣ／ＤＣコンバータ１８とを結ぶライン２５上に設け
られたスイッチＭＣ１は開操作して、電力貯蔵電池８お
よび太陽光発電装置１０から直流負荷１２への電力供給
は遮断する。

【００３２】なお、電力貯蔵電池８または太陽光発電装
置１０からの供給電圧が所定の第１の電圧値と第２の電
圧値の間、即ち３００Ｖ〜３４５Ｖの範囲内にあるとき
には、電力貯蔵電池８または太陽光発電装置１０の供給
電力がそのまま直流負荷１２のみに供給される。

【００３３】また、スイッチＭＣ１、ＭＣ２、系統連系
インバータ１６の駆動等については、コンピュータ等に
より構成される制御部（図示外）により実行され、電圧
検知器の検知結果はこの制御部に伝達される。制御部に
搭載されたプログラムに従ってこれらの制御が行われ
る。

【００３４】このように電力貯蔵電池８または太陽光発
電装置１０からの供給電圧に応じて、系統連系インバー
タ１６およびＡＣ／ＤＣコンバータ１４を駆動制御する
ことで、電力貯蔵電池８または太陽光発電装置１０の供
給電力に余裕があるときには、その電力を自動的に交流
電力供給ライン４に供給することができ、また電力貯蔵
電池８または太陽光発電装置１０から直流負荷１２への
供給電力が不十分である場合には、直流負荷１２へ不足
電力を自動的に供給することができる。これによって、
直流負荷１２に対しては、直流電源からの直流電力をそ
のまま供給することができ、従来のような変換による電
力ロスはないとともに、これらの電力が不足していると
きには交流電源２から供給することができ、安定した電
力供給を行うことができる。さらに電力貯蔵電池８また
は太陽光発電装置１０の供給電力を無駄なく効率的に利
用することができる。

【００３５】さらにこのシステムでは、太陽光発電装置
１０からの供給電力に余裕がある場合に、太陽光発電装
置１０が生成した電力を電力貯蔵電池８に貯蔵するため
のライン２９を備えている。このライン２９にはスイッ
チＭＣ５と逆流防止用のダイオードＤ２が設けられてい
る。スイッチＭＣ５の開閉操作は前述した制御部により
行う。太陽光発電装置１０から電力供給を受けて電力貯
蔵電池８に貯蔵することは、主に直流負荷１２が無いと
き又は軽いとき等を中心に行われる。このように太陽光
発電装置１０から電力貯蔵電池８への電力供給ラインを
備えている場合には、太陽光発電装置８と直流負荷１２
及び系統連系インバータ１６との間のラインを省き、直
流負荷１２及び系統連系インバータ１６には電力貯蔵電
池８のみを接続するような構成にしてもよい。

【００３６】またさらにこのシステムにあっては、電力
貯蔵電池８に非常用バックアップ電力を確保する機能を
持たせている。この非常用バックアップ機能とは、電力
貯蔵電池の全容量の一部を非常用バックアップ容量に当
てて、いつも必ずこの容量分だけは電力を確保するよう
にする機能である。すなわち、電力貯蔵電池８の全容量
を１００とし、非常用バックアップ容量を２０とした場
合、電力貯蔵電池８は、非常時以外の平常時はいつも０
〜８０の間で電力を供給し、残り２０の容量分は必ず残
して置くようにするのである。このため、非常時には、
残り２０の容量分だけ、非常用バックアップ電力として
確実に供給することができるのである。

【００３７】交流電力供給ライン４には、電力が供給さ
れているか否か検出する手段として電圧計等の検出手段
が設けられる。電力貯蔵電池８は、この検出手段が電力
供給停止を検出したとき、スイッチＭＣ１が閉じられ、
電力が直流負荷１２に供給される。このとき、直流負荷
１２側では、非常灯や各種保安照明等を含む非常時に稼
働しなければならない無停電負荷１２ｂと通常負荷１２
ａとに分類してそれぞれ別々のライン３１，３３に接続
するようにしてそれぞれ別のスイッチＭＣ３，ＭＣ４で
通電操作できるようにしておけば、非常に無停電負荷１
２ｂにのみ電力を供給することができ、長時間にわたっ
て無駄なく無停電負荷１２ｂに対し電力を供給し続ける
ことができる。

【００３８】電流ブレーカＭＣＢ１，ＭＣＢ２，ＭＣＢ
３、スイッチＭＣ１，ＭＣ２，ＭＣ３，ＭＣ４，ＭＣ
５、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４、トランス２０、系統連
系インバータ１６、ＤＣ−ＤＣコンバータ１８、ダイオ
ードＤ１，Ｄ２は、全て１つの装置内に収容されて集約
されている。

【００３９】《昼間の動作状況》このハイブリッド電源
システムの昼間の動作状況について説明する。図２は、
本実施形態に係るハイブリッド電源システムの昼間の動
作状況を示したものである。昼間は、太陽光発電装置１
０で発電が可能であるとともに、電力貯蔵電池８が夜間
に蓄電した電力を供給するために、これら太陽光発電装
置１０および電力貯蔵電池８からの直流電力が直流負荷
１２に対してそのまま直接供給される。また、これら太
陽光発電装置１０および電力貯蔵電池８からの供給電力
に十分な余裕がある場合には、系統連系インバータ１６
が駆動して余分な直流電力を交流電力に変換して交流電
力供給ライン４に出力し、交流負荷６に供給する。さら
に太陽光発電装置１０で発電される電力に余裕がある場
合には、スイッチＭＣ５が閉じられ、その電力はライン
２９を介して電力貯蔵電池８に貯蔵される。

【００４０】一方、天候が悪くあまり多くの太陽光が得
られない場合や、電力貯蔵電池８の貯蔵電力が底をつい
た場合に、即ち本実施形態供給電圧が３００Ｖ以下とな
った場合には、スイッチＭＣ２が閉じられ、ＡＣ／ＤＣ
コンバータ１４を通じて交流電力供給ライン４の交流電
力が直流電力に変換されて直流負荷１２に供給される。

【００４１】《夜間の動作状況》次にこのハイブリッド
電源システムの夜間の動作状況について説明する。図３
は、本実施形態に係るハイブリッド電源システムの夜間
の動作状況を示したものである。夜間は、十分な太陽光
が得られず、太陽光発電装置１０からの電力供給はな
い。また、電力貯蔵電池８が交流電力供給ライン４を通
じて供給される交流電力を直流電力に変換して貯蔵す
る。直流負荷１２への電力供給については、交流電力供
給ライン４からの交流電力をＡＣ／ＤＣコンバータ１４
で直流電力に変換して供給する。

【００４２】《停電時の動作状況》次に交流電源からの
電力供給が停止した場合についての動作状況について説
明する。図４は、本実施形態に係るハイブリッド電源シ
ステムの停電時の動作状況を示したものである。交流電
力供給ライン４に設けられた検出手段が停電を検出する
と、電力貯蔵電池８が非常用バックアップモードに切り
替わり、スイッチＭＣ１，ＭＣ４がＯＮされ、電力貯蔵
電池８の非常用バックアップ電力が非常灯や各種保安照
明等をはじめとする無停電負荷１２ｂに供給される。電
力貯蔵電池８は、非常時以外の平常時には非常用バック
アップ電力を供給しないように機能する。

【００４３】《他の実施の形態》本実施形態では、直流
電源、即ち太陽光発電装置または電力貯蔵電池の電力供
給状況を検知する手段としてこれらの供給電圧を検知す
る電圧検知器を備え、この供給電圧に応じて系統連系イ
ンバータやＡＣ／ＤＣコンバータを制御していたが、本
発明にあってはこのような手段に限らず、太陽光発電装
置または電力貯蔵電池の電力供給状況を検知する手段で
あれば、さらに別の要素を計測する手段を備えてもよ
く、また単に一つの計測結果に基づき判断するだけでな
く、もっと複数の要因に基づき判断するようなシステム
であってもかまわない。

【００４４】また、本発明にあっては、電力貯蔵電池と
してレドックスフロー電池の他に、例えばナトリウム−
硫黄電池等を備えていてもかまわない。

【００４５】

【発明の効果】本発明に係るハイブリッド電源システム
及びその運転方法によれば、直流電源から供給される直
流電力をそのまま直流負荷に供給することができるた
め、変換による電力ロスを解消することができる。ま
た、直流電力の電力供給状況を検知しているので、直流
電源の供給電力が不足した場合には自動的に交流電源
（商用電源）の供給電力を直流負荷に供給することがで
き、また直流電源の供給電力に余裕があるときにはその
余剰電力を交流電力に変換して交流負荷にも供給するこ
とができ、非常に効率よく電力を運用することができる
（請求項１・請求項７）。

【００４６】さらに、直流電源として分散型電源を備え
たことで、太陽光発電装置や風力発電装置等の自然エネ
ルギーを利用した発電装置や燃料電池等により、環境へ
の悪影響のないクリーンなエネルギーを利用することが
でき、省エネルギーに役立てることができる（請求項
２）。

【００４７】また、直流電源として、供給される交流電
力を夜間に取得して蓄電する電力貯蔵電池を備えたこと
で、交流電力供給ラインを通じて夜間に供給される電力
を蓄電して電力需要の多い昼間に利用することができ、
電力コストの削減を図ることができる（請求項３）。さ
らに分散型電源と電力貯蔵電池の双方を備えれば、分散
型電源の電力供給が不安定であっても、安定供給が可能
な電力貯蔵電池から直流電力を供給することができ、直
流負荷に対して安定した電力供給を実施することができ
る。

【００４８】また、電力貯蔵電池としてレドックスフロ
ー電池を備えたことで、電力を大量に効率よく蓄電する
ことができ、需要の多い昼間に十分に対応することがで
きる（請求項４）。

【００４９】また、前記分散型電源から供給される直流
電力を前記電力貯蔵電池に蓄電する手段を備えたこと
で、分散型電源からの供給電力に余裕がある場合にこれ
を電力貯蔵電池に蓄電して有効利用することができる
（請求項５）。

【００５０】また、前記交流電力供給ラインに電力が供
給されているか否か検出する検出手段を設けるととも
に、前記電力貯蔵電池に非常用バックアップ電力を確保
する機能を持たせ、前記検出手段が電力供給停止を検出
したときに前記電力貯蔵電池の非常用バックアップ電力
を直流負荷に供給するようにしたことで、停電時等の非
常時に、例えば非常灯や各種保安照明等の非常時でも稼
働しなければならない負荷に対しても電力を一時的に供
給することができる（請求項６）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るハイブリッド電源システムの構成
例を示したブロック回路図である。

【図２】図１に示すハイブリッド電源システムの夜間の
動作状況を説明する説明図である。

【図３】図１に示すハイブリッド電源システムの昼間の
動作状況を説明する説明図である。

【図４】図１に示すハイブリッド電源システムの停電時
の動作状況を説明する説明図である。

【符号の説明】

２ 交流電源 ４ 交流電源供給ライン ６ 交流負荷 ８ 電力貯蔵電池 １０ 太陽光発電装置 １２ 直流負荷 １４ ＡＣ／ＤＣコンバータ １６ 系統連系インバータ １８ ＤＣ／ＤＣコンバータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野田 久生 東京都港区港南２丁目15番２号 株式会社 大林組東京本社内 (72)発明者 安部 隆 東京都港区港南２丁目15番２号 株式会社 大林組東京本社内 (72)発明者 筒井 直義 東京都港区港南２丁目15番２号 株式会社 大林組東京本社内 Ｆターム(参考） 5G066 HA06 HB06 HB09 JA07 JB03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用電源等の交流電源からの交流電力を
   交流負荷に供給する交流電力供給ラインと、 直流電源からの直流電力を直流負荷に供給する直流電力
   供給ラインと、 前記交流電力供給ラインから交流電力を取得して直流電
   力に変換して前記直流電力供給ラインに供給するＡＣ／
   ＤＣコンバータと、 前記交流電力供給ラインを通じて供給される交流電力の
   位相を検出してこの位相に従って前記直流電源からの直
   流電力を交流電力に変換して前記交流電力供給ラインに
   供給する系統連系インバータと、 前記直流電源の電力供給状況を検知する状況検知手段
   と、 前記系統連系インバータおよび前記ＡＣ／ＤＣコンバー
   タを駆動制御する制御手段とを備え、 前記制御手段は、前記状況検知手段から検知結果に基づ
   き前記直流電源の供給電力が前記直流負荷に対する必要
   電力を上回っていると判断したときに前記系統連系イン
   バータを駆動させるとともに、前記状況検知手段からの
   検知結果に基づき前記直流電源から前記直流負荷への電
   力供給が不足していると判断したときに前記ＡＣ／ＤＣ
   コンバータを駆動させることを特徴とするハイブリッド
   電源システム。
2. 【請求項２】 前記直流電源として分散型電源を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド電源シ
   ステム。
3. 【請求項３】 前記直流電源として、前記交流電力供給
   ラインからの交流電力を夜間に取得して蓄電する電力貯
   蔵電池を備えたことを特徴とする請求項１または２に記
   載のハイブリッド電源システム。
4. 【請求項４】 前記電力貯蔵電池としてレドックスフロ
   ー電池を備えたことを特徴とする請求項３に記載のハイ
   ブリッド電源システム。
5. 【請求項５】 前記分散型電源から供給される直流電力
   を前記電力貯蔵電池に蓄電する手段を備えたことを特徴
   とする請求項３または４に記載のハイブリッド電源シス
   テム。
6. 【請求項６】 前記交流電力供給ラインに電力が供給さ
   れているか否か検出する検出手段を設けるとともに、前
   記電力貯蔵電池に非常用バックアップ電力を確保する機
   能を持たせ、前記検出手段が電力供給停止を検出したと
   きに前記電力貯蔵電池の非常用バックアップ電力を直流
   負荷に供給するようにしたことを特徴とする請求項３〜
   ５のいずれか１項に記載のハイブリッド電源システム。
7. 【請求項７】 交流電力供給ラインを介して商用電源等
   の交流電源からの交流電力を交流負荷に供給し、 直流電力供給ラインを介して直流電源からの直流電力を
   直流負荷に供給し、 前記直流電源の電力供給状況を状況検知手段で検知し、 この状況検知手段からの検知結果に基づき前記直流電源
   の供給電力が前記直流負荷に対する必要電力を上回って
   いると判断したときには、系統連系インバータを駆動さ
   せて前記交流電力供給ラインに供給される交流電力の位
   相を検出し、この位相に従って前記直流電源からの直流
   電力を交流電力に変換して前記交流電力供給ラインに供
   給し、 前記状況検知手段からの検知結果に基づき前記直流電源
   から前記直流負荷への電力供給が不足していると判断し
   たときには、ＡＣ／ＤＣコンバータを駆動させて前記交
   流電力供給ラインから交流電力を取得して直流電力に変
   換して前記直流電力供給ラインに供給することを特徴と
   するハイブリッド電源システムの運転方法。