JP2005086984A - 電力供給システム及び電力供給設備 - Google Patents

Abstract

【課題】 直流電力を出力する装置をインバータ装置を用いて商用電力系統へ連系するときに、直流から交流への電力変換の高効率化を図ることができ、且つ、インバータ装置に関するメンテナンス作業の負担を減少させることができる電力供給システムを提供する。
【解決手段】 直流電力及び熱を発生する熱電併給装置１と自然エネルギを利用して直流電力を発生する自然エネルギ発電装置２とが商用電力系統２０に連系され、熱供給先１２の熱需要量又は電力供給先４の電力需要量に基づいて熱電併給装置１の運用を制御する制御装置５が設けられている電力供給システムであって、熱電併給装置１にて発生された直流電力と自然エネルギ発電装置２にて発生された直流電力とが共通の直流電力搬送線８に供給されるように構成され、その直流電力搬送線８が商用電力系統２０に対して系統連系用インバータ装置１０を介して連系されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、直流電力及び熱を発生する熱電併給装置と自然エネルギを利用して直流電力を発生する自然エネルギ発電装置とが商用電力系統に連系され、熱供給先の熱需要量又は電力供給先の電力需要量に基づいて熱電併給装置の運用を制御する制御装置が設けられている電力供給システム及び電力供給設備に関する。

かかる電力供給システムとしては、熱電併給装置としての燃料電池や自然エネルギ発電装置としての太陽光発電装置及び風力発電装置などが設けられたものがある。燃料電池は直流電力を出力すると共に熱を排出することから、電力と熱とを消費する住宅用の熱電併給装置として利用することができる。また、燃料電池は原理的には水しか排出しないため、環境面からも好ましい発電装置である。太陽光発電装置及び風力発電装置は、太陽光及び風力という自然エネルギを利用して発電を行うため、発電出力は日照時間や風速によって左右されて発電出力の制御を行うことはできないものの環境面から最も好ましい発電装置と言える。

このような熱電併給装置及び自然エネルギ発電装置を各住宅や地域に１台ずつ又は複数台ずつ設置し、これら装置から出力される電力を集約するような電力供給システムを構築する場合、これら装置から出力される直流電力は、各装置に対応して設けられたインバータ装置、又は、各住宅や地域に対応して設けられたインバータ装置にて交流電力に変換された後、商用電力系統に接続されている既設の交流電力搬送線に出力されて集約されることになる。そして、その交流電力が交流電力搬送線に接続される交流電力負荷装置に供給される（例えば、特許文献１参照）。このとき、交流電力搬送線での電力品質を維持するために、各インバータ装置から交流電力搬送線へ出力される交流電力の振幅及び位相を正確に同期させる運転制御を行う必要が生じる。

特開平９−７４６８４号公報

各装置にて発電された直流電力を夫々対応して設けられたインバータ装置、又は、各住宅や地域に対応して設けられたインバータ装置にて交流電力に変換した後で集約するような電力供給システムの場合、複数台のインバータ装置を設けざるを得ない。そのため、複数台のインバータ装置の夫々で電力変換損失が発生することを考慮すると、電力供給システムにおける電力変換の高効率化を図ることは困難である。また、複数台のインバータ装置の夫々の電力容量の合計が大きくなり、複数台のインバータ装置に対するメンテナンス作業の負担も大きくなる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、直流電力を出力する発電装置をインバータ装置を用いて商用電力系統へ連系するときに、直流から交流への電力変換の高効率化を図ることができ、且つ、インバータ装置に関するメンテナンス作業の負担を減少させることができる電力供給システムを提供する点にある。
又、本発明の別の目的は、商用電力系統からの給電量を少なくすることができる経済的な電力供給が可能となる電力供給設備を提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る電力供給システムの第１特徴構成は、直流電力及び熱を発生する熱電併給装置と自然エネルギを利用して直流電力を発生する自然エネルギ発電装置とが商用電力系統に連系され、熱供給先の熱需要量又は電力供給先の電力需要量に基づいて前記熱電併給装置の運用を制御する制御装置が設けられている電力供給システムであって、前記熱電併給装置にて発生された直流電力と前記自然エネルギ発電装置にて発生された直流電力とが共通の直流電力搬送線に供給されるように構成され、その直流電力搬送線が前記商用電力系統に対して系統連系用インバータ装置を介して連系されている点にある。

上記第１特徴構成によれば、商用電力系統に連系される熱電併給装置で発生された直流電力及び自然エネルギ発電装置を商用電力系統に連系するときに、直流電力及び自然エネルギ発電装置で発生された直流電力を共通の直流電力搬送線にて集約させた後の直流電力を系統連系用インバータ装置に入力するように構成したことで、熱電併給装置及び自然エネルギ発電装置の夫々に対応して個別のインバータ装置を設けることが不要となる。また、自然エネルギ発電装置を利用したことにより、地球環境を汚染する度合いが低い電力供給システムを提供することができる。

従って、熱電併給装置及び自然エネルギ発電装置に対して共用される系統連系用インバータ装置の運転制御を行えばよく、そして、このように共用される大型の系統連系用インバータ装置にて電力変換を行うので、システム全体としての電力変換の高効率化を図ることができ、且つ、メンテナンス作業に関する負担を減少させることができる電力供給システムを提供することが可能となる。

また、熱電併給装置及び自然エネルギ発電装置といった複数種の装置が直流電力搬送線を介して系統連系用インバータ装置に接続されているため、それらの装置で発生される直流電力のピーク時刻が重なることを避けることができるので、系統連系用インバータ装置の定格容量を、同種の装置が接続されている場合に比べて小さくすることが可能となる。

本発明に係る電力供給システムの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、蓄電装置が前記直流電力搬送線に接続され、前記制御装置が、前記電力供給先の電力需要量と前記熱電併給装置及び前記自然エネルギ発電装置からの電力供給量とに応じて、前記直流電力搬送線における直流電力を充電するように、又は、前記直流電力搬送線に直流電力を放電するように前記蓄電装置の運用を制御するように構成されている点にある。

上記第２特徴構成によれば、熱電併給装置及び自然エネルギ発電装置で発生される電力供給量が電力需要量を上回る場合にはその分の電力を蓄電装置にて充電し、熱電併給装置及び自然エネルギ発電装置で発生される電力供給量が電力需要量を下回る場合にはその分の電力を蓄電装置にて放電するように制御されるので、熱電併給装置及び自然エネルギ発電装置で発生された電力の有効利用を図ることが可能となる。また、蓄電装置を設けたことにより、商用電力系統からの給電量を小さくすることができるので、経済性の良好な電力供給システムが提供されることとなる。

本発明に係る電力供給システムの第３特徴構成は、上記第２特徴構成に加えて、前記制御装置が、前記商用電力系統からの電力供給が停止されたとき、前記電力供給先の電力需要量を賄うように前記熱電併給装置と前記蓄電装置との運用を制御する点にある。

上記第３特徴構成によれば、電力供給先の電力需要量を賄うように熱電併給装置と蓄電装置との運用が制御されるので、商用電力系統からの電力供給が停止されたとしても、電力供給先の電力需要量の全てを熱電併給装置、自然エネルギ発電装置及び蓄電装置にて賄って、電力供給先に対して安定した電力の供給を行うことができる電力供給システムを提供することができる。

本発明に係る電力供給システムの第４特徴構成は、上記第１から第３の何れかの特徴構成に加えて、前記系統連系用インバータ装置を介さずに前記直流電力搬送線に接続されている交流電力供給先に対して、前記直流電力搬送線からインバータ装置を介して交流電力を供給するように構成されている点にある。

上記第４特徴構成によれば、系統連系用インバータ装置を介さずに直流電力搬送線に接続されている交流電力供給先に対して、例えば蓄電装置が接続されている直流電力搬送線からインバータ装置を介して交流電力が供給されるように構成されるので、この直流電力搬送線を通常設置されている無停電電源装置として作用させることが可能である。従って、この交流電力供給先に対して高品質な電力を安定して供給することが可能となる電力供給システムを提供することができる。

本発明に係る電力供給設備の第５特徴構成は、上記第１から第４特徴構成のいずれかに記載の電力供給システムが複数設けられ、前記複数の電力供給システムの夫々における前記制御装置が、他の電力供給システムにおける電力の不足情報又は余剰情報を取得して、余剰電力を他の電力供給システムに供給すべく運用を制御するように構成されている点にある。

上記第５特徴構成によれば、電力供給システムにて発生する電力不足を賄うために、各電力供給システムの熱電併給装置（或いは、熱電併給装置及び蓄電装置）を運転させて得られる余剰電力を利用するという電力融通が、電力供給システムの夫々における制御装置にて行われるので、商用電力系統からの給電量を全体として少なくすることができる経済的な電力供給設備を提供することができる。

＜第１実施形態＞
図１に示す本発明の第１実施形態に係る電力供給システムには、直流電力及び熱を発生する熱電併給装置１と自然エネルギを利用して直流電力を発生する自然エネルギ発電装置２とが商用電力系統２０に連系されるように構成され、熱供給先の熱需要量又は電力供給先の電力需要量に基づいて熱電併給装置１の運用を制御する制御装置５が設けられている。そして、熱電併給装置１にて発生された直流電力と自然エネルギ発電装置２にて発生された直流電力とが共通の直流電力搬送線８に供給されるように構成され、その直流電力搬送線８が商用電力系統２０に対して系統連系用インバータ装置１０、交流電力搬送線９及び遮断器１１を介して連系されている。そして、電力負荷装置４は系統連系用インバータ装置１０を介さずに直流電力搬送線８に接続され、電力負荷装置１３は系統連系用インバータ装置１０及び交流電力搬送線９を介して直流電力搬送線８に接続されている。
図１においては熱電併給装置１及び自然エネルギ発電装置２について１台ずつしか描いていないが、複数の熱電併給装置１及び複数の自然エネルギ発電装置２が直流電力搬送線８に対して同様に接続されていても構わない。電力供給システム内に複数の熱電併給装置１が設けられている場合には、複数の熱電併給装置１の夫々に対応して上記制御装置５が設けられ、それら制御装置５が各熱電併給装置１にとっての熱供給先の熱需要量又は電力供給先の電力供給量に基づいて熱電併給装置１の作動の運用を制御する。
或いは、電力供給システム内に存在する複数の制御装置５の作動を制御するための別の全体制御装置（図示せず）が設けられ、その全体制御装置によって、電力供給システム内の熱供給先の熱需要量又は電力供給先の電力需要量に基づいて、各熱電併給装置１の作動が各制御装置５を介して間接的に制御されることもある。

熱電併給装置１は、直流電力及び熱を併せて発生させることのできる燃料電池などの発電装置であり、所定の電力を発生させるような運転（以下、電主運転と記載することもある）を行った場合には、その電主運転条件に応じた熱量も同時に発生され、他方で所定の熱量を発生させるような運転（以下、熱主運転と記載することもある）を行った場合には、その熱主運転条件に応じた電力が同時に発生される。従って、熱電併給装置１を電主運転させた場合には、熱供給先（熱負荷装置１２）に対して供給する熱の不足又は余剰が発生する可能性があり、熱電併給装置１を熱主運転させた場合には、電力供給先（電力負荷装置４及び電力負荷装置１３）に対する電力量の不足又は余剰が発生する可能性がある。
自然エネルギ発電装置２は、自然エネルギとしての風、太陽光、波などを利用して発電を行う風力発電装置、太陽光発電装置、波力発電装置などの発電装置であり、発生する電力量の上限値は風速及び風の吹いている期間や日照時間や波の高さなどの気象条件により制限される。

制御装置５は、熱電併給装置１を電主運転させるときには、電力供給先としての電力負荷装置４及び電力負荷装置１３による電力需要量に関する情報に基づく電主運転を行い、熱電併給装置１を熱主運転させるときには、熱供給先としての熱負荷装置１２の熱需要量に関する情報に基づく熱主運転を行うように、その運用を制御する。
熱電併給装置１が複数台設けられている場合には、複数台の熱電併給装置１に対応して設けられた制御装置５の夫々が、熱供給先に対する熱主運転を行うか、又は、電力供給先に対する電主運転を行うように、その運用を制御する。或いは、各制御装置５の作動を制御する上記全体制御装置（図示せず）が設けられている場合には、その全体制御装置が、電力供給先としての電力負荷装置４及び電力負荷装置１３による電力需要量に関する情報に基づいて各熱電併給装置１の運用計画を作成して、その運用計画を各制御装置５に伝達することで、各熱電併給装置１を電主運転させることができ、又は、熱供給先としての熱負荷装置１２の熱需要量に関する情報に基づいて各熱電併給装置１の運用計画を作成して、その運用計画を各制御装置５に伝達することで、各熱電併給装置１を熱主運転させることができる。尚、上記全体制御装置の機能は、複数の制御装置５の内の何れかの制御装置５にて代行させることもできる。

図１に示すように、熱電併給装置１及び自然エネルギ発電装置２は、夫々対応するＤＣ／ＤＣ変換用のコンバータ装置６を介して直流電力搬送線８に接続され、その直流電力搬送線８が、商用電力系統２０に対してＤＣ／ＡＣ及びＡＣ／ＤＣの双方向変換用の系統連系用インバータ装置１０を介して連系されている。この電力供給システムでは１台の系統連系用インバータ装置１０を設けただけであり、直流電力から交流電力への変換が最小限に抑えられているので、複数台のインバータ装置を設けた場合に比べてシステム全体としての変換効率を向上させることが可能となり、エネルギの有効利用が図れることとなる。更に、熱電併給装置１及び自然エネルギ発電装置２といった複数種の発電装置が直流電力搬送線８を介して系統連系用インバータ装置１０に接続されているため、それら発電装置から出力される直流電力のピーク時刻が重なることを避けることができるので、系統連系用インバータ装置１０の定格容量を、同種の発電装置が複数台接続されている場合（例えば、複数台の太陽光発電装置が複数台接続されている場合）に比べて小さくすることが可能である。

また、系統連系用インバータ１０を介さずに直流電力搬送線８に接続されている交流電力供給先としての電力負荷装置４に対して、熱電併給装置１及び自然エネルギ発電装置２が接続されている直流電力搬送線８からＤＣ／ＡＣ変換用のインバータ装置７を介して交流電力を供給するように構成されているので、この直流電力搬送線８を通常の無停電電源装置として作用させることが可能である。従って、この電力負荷装置４に対して高品質な電力を安定して供給することが可能となる電力供給システムが提供されることとなる。

次に、図１に示す電力供給システムの制御装置５による熱電併給装置１の運用制御の例を、熱電併給装置１を熱主運転させる場合について説明する。
まず、制御装置５は、熱負荷装置１２による過去の熱需要量などの需要量情報を収集して記憶している。需要量情報には、収集された日時、曜日、気候などの熱需要量の変動要因が属性情報として併せて記憶されている。従って、制御装置５によって特定の日時の熱負荷装置１２の熱需要量の予測を行う場合、その日と同じ属性情報を有する過去の熱需要量が読み出されて参照されるので、確度の高い予測を行うことができる。

制御装置５はまた、熱電併給装置１を稼働させた場合にどれだけの電力及び熱を供給することができるのかを示す電力供給量及び熱供給量に関する情報を記憶している。従って、熱電併給装置１を熱主運転にて稼働させた場合に併せてどれだけの電力量が発生されるのかといった予測を行うことができる。

図１に示す電力供給システムにおいて、電力負荷装置４及び電力負荷装置１３と熱負荷装置１２に対して電力と熱とを夫々供給するような制御を行う場合、工程１００において制御装置５はシステム全体の熱需要量及び電力需要量を予測し、且つ、自然エネルギ発電装置２の電力供給量を予測する。そして、工程１０２において制御装置５は、熱負荷装置１２の熱需要量を賄うような熱電併給装置１の運用計画（熱主運転）を作成し、それに併せて発生される電力供給量と自然エネルギ発電装置２から発生される電力供給量と合計する。そして、制御装置５はこの電力供給量の合計を電力負荷装置４及び電力負荷装置１３の電力需要量の合計と比較し、電力供給量の合計が電力需要量の合計を下回る場合には、商用電力系統から給電を受けることになる。他方で、電力供給量の合計が電力需要量の合計を上回る場合には、余剰の電力分を商用電力系統に売電することになる。

次に、工程１０４において制御装置５は、上述のように作成された運用計画を熱電併給装置１に指示し、その結果、電力負荷装置４及び電力負荷装置１３と熱負荷装置１２とに対して適切な量の電力及び熱が供給されることとなる。

＜第２実施形態＞
本実施形態は、商用電力系統２０からの電力供給が停止される停電などが発生し、遮断器１１が開放されたときに電力供給先（電力負荷装置４及び電力負荷装置１３）への電力供給が不足しないように、制御装置５が熱電併給装置１を電主運転させる点で、上述した第１実施形態と異なる。電力供給システムの構成は図１に示したのと同様であるため説明を省略する。
本実施形態では、交流電力搬送線９に電圧監視装置（図示せず）などを設けて商用電力系統２０からの系統電圧を監視しておき、商用電力系統２０からの電力供給が停止されたと制御装置５が判定したときには、図２の工程１００において制御装置５は、システム全体の熱需要量及び電力需要量を予測し、且つ、自然エネルギ発電装置２の電力供給量を予測する。そして、工程１０２において制御装置５は、電力負荷装置４及び電力負荷装置１３による電力需要量の合計を熱電併給装置１の電力供給量と自然エネルギ発電装置２の電力供給量との合計で賄えるような、熱電併給装置１の運用計画（電主運転）を作成する。次に、工程１０４において制御装置５は、上述のように作成された運用計画を熱電併給装置１に指示する。その結果、商用電力系統２０で停電が発生したとしても、熱電併給装置１及び自然エネルギ発電装置２が非常用電源として運用されて、電力供給先（電力負荷装置４及び電力負荷装置１３）への電力供給が不足しないように運用することができる。

＜第３実施形態＞
図３に示す本発明の第３実施形態に係る電力供給システムは、直流電力を充放電するように構成されている蓄電装置３が直流電力搬送線８に対して接続されている点で、図１に示した第１実施形態と異なる。図３においては熱電併給装置１、自然エネルギ発電装置２及び蓄電装置３について１台ずつしか描いていないが、第１実施形態で説明したのと同様に複数の熱電併給装置１、複数の自然エネルギ発電装置２及び複数の蓄電装置３が設けられていても構わない。

図３に示すように、熱電併給装置１、自然エネルギ発電装置２及び蓄電装置３は、夫々対応するＤＣ／ＤＣ変換用のコンバータ装置６を介して直流電力搬送線８に接続され、その直流電力搬送線８が、商用電力系統２０に対してＤＣ／ＡＣ及びＡＣ／ＤＣの双方向変換用の系統連系用インバータ装置１０を介して連系されている。この電力供給システムでは１台の系統連系用インバータ装置１０を設けただけであり、直流電力から交流電力への変換が最小限に抑えられているので、システム全体としての変換効率を向上させることが可能となり、エネルギの有効利用が図れることとなる。更に、熱電併給装置１及び自然エネルギ発電装置２といった複数種の発電装置が直流電力搬送線８を介して系統連系用インバータ装置１０に接続されているため、それらの発電装置から出力される直流電力のピーク時刻が重なることを避けることができるので、系統連系用インバータ装置１０の定格容量を、同種の発電装置が複数台接続されている場合（例えば、複数台の太陽光発電装置が複数台接続されている場合）に比べて小さくすることが可能である。

制御装置５は、熱電併給装置１を電主運転させるときには、電力供給先としての電力負荷装置４及び電力負荷装置１３による電力需要量に関する情報に基づく電主運転を行い、熱電併給装置１を熱主運転させるときには、熱供給先としての熱負荷装置１２の熱需要量に関する情報に基づく熱主運転を行うように、その運用を制御する。また、制御装置５は、電力供給先としての電力負荷装置４及び電力負荷装置１３の電力需要量よりも熱電併給装置１及び自然エネルギ発電装置２からの電力供給量が多い場合には、電力余剰として直流電力搬送線８に出力される量の直流電力を充電するように蓄電装置３を運用し、且つ、電力供給先としての電力負荷装置４及び電力負荷装置１３の電力需要量よりも熱電併給装置１及び自然エネルギ発電装置２からの電力供給量が少ない場合には、電力不足として直流電力搬送線８において要求される量の直流電力を放電するように蓄電装置３を運用するように構成されている。
熱電併給装置１が複数台設けられている場合には、複数台の熱電併給装置１に対応して設けられた制御装置５の夫々が、熱供給先に対する熱主運転を行うか、又は、電力供給先に対する電主運転を行うように、その運用を制御する。或いは、各制御装置５の作動を制御する上記全体制御装置（図示せず）が設けられている場合には、その全体制御装置が、電力供給先としての電力負荷装置４及び電力負荷装置１３による電力需要量に関する情報に基づいて各熱電併給装置１の運用計画を作成して、その運用計画を各制御装置５に伝達することで、各熱電併給装置１を電主運転させることができ、又は、熱供給先としての熱負荷装置１２の熱需要量に関する情報に基づいて各熱電併給装置１の運用計画を作成して、その運用計画を各制御装置５に伝達することで、各熱電併給装置１を熱主運転させることができる。尚、上記全体制御装置の機能は、複数の制御装置５の内の何れかの制御装置５にて代行させることもできる。

また、系統連系用インバータ１０を介さずに直流電力搬送線８に接続されている交流電力供給先としての電力負荷装置４に対して、熱電併給装置１、自然エネルギ発電装置２及び蓄電装置３が接続されている直流電力搬送線８からＤＣ／ＡＣ変換用のインバータ装置７を介して交流電力を供給するように構成されているので、この直流電力搬送線８を通常の無停電電源装置として作用させることが可能である。従って、この電力負荷装置４に対して高品質な電力を供給することが可能となる電力供給システムが提供されることとなる。

次に、図３に示す電力供給システムの制御装置５による熱電併給装置１及び蓄電装置３の運用制御の例を、熱電併給装置１を熱主運転させる場合について説明する。
図３に示す電力供給システムにおいて、電力負荷装置４及び熱負荷装置１２に対して電力と熱とを夫々供給するような制御を行う場合、工程２００において制御装置５はシステム全体の熱需要量及び電力需要量を予測し、且つ、自然エネルギ発電装置２の電力供給量を予測する。そして、工程２０２において制御装置５は、熱負荷装置１２の熱需要量を賄うような熱電併給装置１の運用計画（熱主運転）を作成し、それに併せて発生される電力供給量と自然エネルギ発電装置２から発生される電力供給量と合計する。そして、制御装置５はこの電力供給量の合計を電力負荷装置４及び電力負荷装置１３の電力需要量の合計と比較し、電力供給量の合計が電力需要量の合計を下回る場合には、不足する電力分を放電させるような蓄電装置３の運用計画を作成する。また、不足する電力分が蓄電装置３によっても賄いきれない場合には、商用電力系統２０から給電を受けることになる。
他方で、電力供給量の合計が電力需要量の合計を上回る場合には、余剰の電力分を蓄電装置３にて充電するような運用計画を作成する。

次に、工程２０４において制御装置５は、上述のように作成された熱電併給装置１及び蓄電装置３の運用計画を夫々に指示し、その結果、電力負荷装置４及び電力負荷装置１３と熱負荷装置１２とに対して適切な量の電力及び熱が供給されることとなる。

＜第４実施形態＞
本実施形態は、商用電力系統２０からの電力供給が停止される停電などが発生し、遮断器１１が開放されたときに電力供給先（電力負荷装置４及び電力負荷装置１３）への電力供給が不足しないように、制御装置５が熱電併給装置１を電主運転させる点で、上述した第３実施形態と異なる。電力供給システムの構成は図３に示したのと同様であるため説明を省略する。
本実施形態では、交流電力搬送線９に電圧監視装置（図示せず）などを設けて商用電力系統２０からの系統電圧を監視しておき、商用電力系統２０からの電力供給が停止されたと制御装置５が判定したときには、図４の工程２００において制御装置５は、システム全体の熱需要量及び電力需要量を予測し、且つ、自然エネルギ発電装置２の電力供給量を予測する。そして、工程２０２において制御装置５は、電力負荷装置４及び電力負荷装置１３による電力需要量の合計を熱電併給装置１の電力供給量と自然エネルギ発電装置２の電力供給量の合計とで賄えるように、熱電併給装置１の運用計画（電主運転）を作成する。そして、制御装置５はこの電力需要量の合計を、熱電併給装置１の電力供給量と自然エネルギ発電装置２の電力供給量の合計とで賄うことができないときには、不足する電力分を放電させるような蓄電装置３の運用計画も作成する。

次に、工程２０４において制御装置５は、上述のように作成された熱電併給装置１及び蓄電装置３の運用計画を夫々に指示する。その結果、商用電力系統２０で停電が発生したとしても、熱電併給装置１、自然エネルギ発電装置２及び蓄電装置３が非常用電源として運用されて、電力供給先（電力負荷装置４及び電力負荷装置１３）への電力供給が不足しないように運用することができる。

＜第５実施形態＞
図５に示す第５実施形態に係る電力供給設備は、図１及び図３にて説明したのと同様の電力供給システムが複数設置され、それら電力供給システム間で電力の融通を行うように構成されている。
具体的には、ある地域に存在する住宅又は集合住宅毎に図１及び図３に示したような電力供給システムＢ、Ｃが設けられ、その住宅又は集合住宅が存在する地域内の電力供給制御を統括するような電力供給システムＡが設けられて、全体としての電力供給設備が構成されている。電力供給システムＡに設けられた地域制御装置５ａは、電力供給システムＡ、Ｂ、Ｃでの電力の不足情報又は余剰情報を取得して、余剰電力を他の電力供給システムに供給するべく運用を制御する。

電力供給システムＡには、直流電力及び熱を発生する熱電併給装置１ａと自然エネルギを利用して直流電力を発生する自然エネルギ発電装置２ａと蓄電装置３ａとが商用電力系統２０に連系されるように構成され、熱供給先の熱需要量又は電力供給先の電力需要量に基づいて熱電併給装置１の運用（或いは、熱電併給装置１及び蓄電装置３の運用）を制御する地域制御装置５ａが設けられている。そして、熱電併給装置１ａにて発生された直流電力と自然エネルギ発電装置２ａにて発生された直流電力とが共通の直流電力搬送線８ａに供給されるように構成され、その直流電力搬送線８ａが商用電力系統２０に対して系統連系用インバータ装置１０ａ、交流電力搬送線９ａ及び遮断器１１ａを介して連系されている。

電力供給システムＢ、Ｃの夫々には、直流電力及び熱を発生する熱電併給装置１ｂ、１ｃと自然エネルギを利用して直流電力を発生する自然エネルギ発電装置２ｂ、２ｃとが商用電力系統２０に連系されるように構成され、熱供給先の熱需要量又は電力供給先の電力需要量に基づいて熱電併給装置１ｂ、１ｃの運用を制御する制御装置５ｂ、５ｃが設けられている。そして、熱電併給装置１ｂ、１ｃにて発生された直流電力と自然エネルギ発電装置２ｂ、２ｃにて発生された直流電力とが共通の直流電力搬送線８ｂ、８ｃに供給されるように構成され、その直流電力搬送線８ｂ、８ｃが商用電力系統２０に対して系統連系用インバータ装置１０ｂ、１０ｃ、交流電力搬送線９ｂ、９ｃ及び遮断器１１ｂ、１１ｃを介して連系されている。尚、電力供給システムＢ、Ｃに第３及び第４実施形態で説明したのと同様の蓄電装置が設けられていてもよい。

次に、図５に示す電力供給システムＡ、Ｂ、Ｃの地域制御装置５ａ、制御装置５ｂ、５ｃによる熱電併給装置１ａ、１ｂ、１ｃ及び蓄電装置３ａの運用制御の例について図６を参照して説明する。ここでは、熱電併給装置１ａ、１ｂ、１ｃを熱主運転させる場合について説明する。
電力供給システムＢ、Ｃの制御装置５ｂ、５ｃは、工程３００において、電力供給システムＢ内の電力供給先としての電力負荷装置４ｂ、１３ｂの電力需要量と熱供給先としての熱負荷装置１２ｂの熱需要量及び自然エネルギ発電装置２ｂの電力供給量、並びに電力供給システムＣ内の電力供給先としての電力負荷装置４ｃ、１３ｃの電力需要量と熱供給先としての熱負荷装置１２ｃの熱需要量及び自然エネルギ発電装置２ｃの電力供給量を夫々予測する。そして、工程３０２において制御装置５ｂ、５ｃは、各電力供給システムＢ、Ｃの熱需要量を賄うような熱電併給装置１ｂ、１ｃの運用計画を夫々作成する。

次に、工程３０４において制御装置５ｂ、５ｃは、上記工程３０２にて作成された熱電併給装置１ｂの運用計画に従った場合に発生される電力供給量と自然エネルギ発電装置２ｂから発生される電力供給量とを合計、並びに熱電併給装置１ｃの運用計画に従った場合に発生される電力供給量と自然エネルギ発電装置２ｃから発生される電力供給量とを合計し、そして、その電力供給量の合計を各電力供給システムＢ、Ｃの夫々の電力需要量の合計と比較して、各電力供給システムＢ、Ｃでの電力不足量又は電力余剰量を夫々予測し、予測された電力不足量又は電力余剰量に関する情報を、地域制御装置５ａに伝達する。

電力供給システムＡの地域制御装置５ａは、工程４００において電力供給システムＡ内の電力供給先としての電力負荷装置４ａ、１３ａの電力需要量及び熱供給先としての熱負荷装置１２ａの熱需要量を予測し、且つ、自然エネルギ発電装置２ａの電力供給量を予測する。そして、工程４０２において地域制御装置５ａは、電力供給システムＡ内の熱需要量を賄うような熱電併給装置１ａの運用計画を作成する。

次に、工程４０４において地域制御装置５ａは、上記工程４０２にて作成された熱電併給装置１ａの運用計画に従った場合に発生される電力供給量と自然エネルギ発電装置２ａから発生される電力供給量とを合計し、そして、その電力供給量の合計を電力供給システムＡの電力需要量の合計と比較して、電力供給システムＡでの電力不足量又は電力余剰量を予測する。その上で、上記工程３０４にて伝達された各電力供給システムＢ、Ｃでの電力不足量又は電力余剰量と、電力供給システムＡ内の電力不足量又は電力余剰量とを合わせて、電力供給システムＡ、Ｂ、Ｃ内での電力不足量又は電力余剰量を予測する。
例えば、電力供給システムＡにおいて電力余剰が存在し、電力供給システムＢにおいて電力不足が存在するときには、上述の第１実施形態とは異なり、電力供給システムＡはその電力余剰量を商用電力系統２０へ売電するのではなく電力供給システムＢへ融通することになる。これにより、電力供給システムＢは電力不足量を商用電力系統２０から買電しないように制御されている。

そして、工程４０６において地域制御装置５ａは、電力供給システムＡ、Ｂ、Ｃ内にて電力不足量が存在する場合には、蓄電装置３ａを放電させてその電力不足量を賄うように電力を融通する蓄電装置３ａの運用計画を作成し、電力余剰量が存在する場合には、蓄電装置３ａにてその電力余剰量を充電するような運用計画を作成する。つまり、地域制御装置５ａは、電力供給システムＡ、Ｂ、Ｃの夫々の間で熱電併給装置１ａ、１ｂ、１ｃ及び自然エネルギ発電装置２ａ、２ｂ、２ｃにて発生される電力を融通し合った上で、電力供給システムＡ、Ｂ、Ｃ内に電力不足量又は電力余剰量が存在する場合には、その電力不足量又は電力余剰量に基づいて蓄電装置３ａの充放電の制御を行う。尚、電力供給システムＡ、Ｂ、Ｃ内の電力不足量が蓄電装置３ａによっても賄いきれない場合には、商用電力系統から給電を受けることになる。

電力供給システムＢ、Ｃでは、工程３０６において各制御装置５ｂ、５ｃが上記工程３０２にて作成された熱電併給装置１ｂ、１ｃの運用計画を指示して、電力供給システムＡでは、工程４０８において地域制御装置５ａが、上記工程４０２及び上記工程４０６にて作成された熱電併給装置１及び蓄電装置３の運用計画を夫々に指示する。その結果、電力供給システムＡ、Ｂ、Ｃ内の電力供給先及び熱供給先に対して適切な量の電力及び熱が供給されることとなる。

＜第６実施形態＞
上記の第５実施形態では、電力供給システムＡ、Ｂ、Ｃの各熱電併給装置１ａ、１ｂ、１ｃを熱主運転させたときに発生する電力供給システムＡ、Ｂ、Ｃ内の電力不足量が蓄電装置３ａによっても賄いきれない場合には、その電力不足量を商用電力系統２０からの給電にて賄う場合について説明したが、商用電力系統２０から給電を受けないように各熱電併給装置１ａ、１ｂ、１ｃを電主運転させることもできる。
例えば、第５実施形態を説明する図６の工程４０４にて電力システムＡ、Ｂ、Ｃ内で電力不足量が発生すると予測された場合には、地域制御装置５ａは、その電力不足量に応じた電力を各熱電併給装置１ａ、１ｂ、１ｃの少なくとも１つにて発生させるために、各熱電併給装置１ａ、１ｂ、１ｃの運用計画を再作成する。そして、再作成された運用計画は熱電併給装置１ａ、１ｂ、１ｃに対して、直接又は制御装置５ｂ、５ｃを介して指示される。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記第２実施形態及び第４実施形態では、商用電力系統２０にて停電が発生したときに、電力供給先への電力供給が不足しないような電主運転の運用計画を作成する場合について説明したが、商用電力系統２０からの電力供給が停止されなくても、電力負荷装置４の全電力需要量を賄うように熱電併給装置１（第３実施形態から第６実施形態では熱電併給装置１及び蓄電装置３）の運用を制御するような電主運転を実施しても構わない。

＜２＞
上記第５実施形態及び第６実施形態では、電力供給システムＡに設けられた地域制御装置５ａが、電力供給システムＡ、Ｂ、Ｃでの電力の不足情報又は余剰情報を取得して、余剰電力を他の電力供給システムに供給するべく運用を制御したが、地域制御装置５ａ、制御装置５ｂ、５ｃとは別の制御装置（図示せず）を設置し、その制御装置にて電力供給システムＡ、Ｂ、Ｃでの電力の不足情報又は余剰情報を取得し、上記第５実施形態及び第６実施形態にて説明したような電力供給システムＡ、Ｂ、Ｃ間の電力の融通制御を行うように構成することもできる。
また、上記第５実施形態及び第６実施形態では電力供給システムＡに設けられた地域制御装置５ａが電力供給設備の運用を制御しているが、電力供給システムＢ又は電力供給システムＣの制御装置５ｂ又は制御装置５ｃが電力供給設備の運用を制御するように構成しても構わない。

＜３＞
上記第１実施形態から第６実施形態では、電力供給システム内の直流電力搬送線８（８ａ、８ｂ、８ｃ）に対して熱電併給装置１（１ａ、１ｂ、１ｃ）や自然エネルギ発電装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ）が接続された構成について説明しているが、交流電力搬送線９（９ａ、９ｂ、９ｃ）に対して他の発電装置を別途接続して、制御装置５（５ａ、５ｂ、５ｃ）がその発電装置にて発電された電力を、系統連系インバータ装置１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）を介して電力負荷装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ）及び電力負荷装置１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）に対して供給するような運用を行うこともできる。

電力供給システムの構成図 電力供給制御のフローチャート 電力供給システムの別の構成図 電力供給制御のフローチャート 電力供給設備の構成図 電力融通制御のフローチャート

符号の説明

１ 熱電併給装置
２ 自然エネルギ発電装置
４ 電力負荷装置（電力供給先）
５ 制御装置
８ 直流電力搬送線
１０ 系統連系用インバータ装置
１２ 熱負荷装置（熱供給先）
２０ 商用電力系統

Claims (5)

1. 直流電力及び熱を発生する熱電併給装置と自然エネルギを利用して直流電力を発生する自然エネルギ発電装置とが商用電力系統に連系され、熱供給先の熱需要量又は電力供給先の電力需要量に基づいて前記熱電併給装置の運用を制御する制御装置が設けられている電力供給システムであって、
   前記熱電併給装置にて発生された直流電力と前記自然エネルギ発電装置にて発生された直流電力とが共通の直流電力搬送線に供給されるように構成され、その直流電力搬送線が前記商用電力系統に対して系統連系用インバータ装置を介して連系されている電力供給システム。
2. 蓄電装置が前記直流電力搬送線に接続され、
   前記制御装置が、前記電力供給先の電力需要量と前記熱電併給装置及び前記自然エネルギ発電装置からの電力供給量とに応じて、前記直流電力搬送線における直流電力を充電するように、又は、前記直流電力搬送線に直流電力を放電するように前記蓄電装置の運用を制御するように構成されている請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記制御装置が、前記商用電力系統からの電力供給が停止されたとき、前記電力供給先の電力需要量を賄うように前記熱電併給装置と前記蓄電装置との運用を制御する請求項２に記載の電力供給システム。
4. 前記系統連系用インバータ装置を介さずに前記直流電力搬送線に接続されている交流電力供給先に対して、前記直流電力搬送線からインバータ装置を介して交流電力を供給するように構成されている請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力供給システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力供給システムが複数設けられ、前記複数の電力供給システムの夫々における前記制御装置が、他の電力供給システムにおける電力の不足情報又は余剰情報を取得して、余剰電力を他の電力供給システムに供給すべく運用を制御するように構成されている電力供給設備。
   
   
   
   

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