JP2006296097A - 逆潮流防止システム - Google Patents

Abstract

【課題】自然エネルギーによる発電装置と、自然エネルギー以外の発電装置とを連系するシステムであって、自然エネルギー以外の発電装置から商用電源側への逆潮流を選択的に防止することが可能で、しかも、発電装置に改造を加える必要がなく、全ての分散電源に適用可能で、安価に構築可能な逆潮流防止システムの提供。
【解決手段】自然エネルギーによる発電装置（９）と、自然エネルギー以外の発電装置（６）と、逆潮流防止装置（１１）とを備え、逆潮流防止装置（１１）は自然エネルギー以外の発電装置（６）の上位で自然エネルギーによる発電装置（９）の下位に位置しており、逆潮流防止装置（１１）の上位及び下位には自然エネルギー以外の発電装置（６）から商用電源（１）側への逆潮流を検出する電力検出手段（７Ａ、７Ｂ）が設けられており、逆潮流防止装置（１１）は、上位に位置する電力検出手段（７Ａ）が自然エネルギー以外の発電装置から商用電源（１）側への逆潮流を検出した際に負荷（３１、３２、３３）を投入する様に構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、商用電源から電力を供給され、且つ、自然エネルギーによる発電装置（例えば、太陽光発電装置，風力発電装置，波力発電装置，地熱発電装置等）と、自然エネルギー以外の発電装置（例えば燃料電池，ガスエンジン，マイクロガスタービン等）とを備えるシステムであって、自然エネルギー以外の発電装置から商用電源側への逆潮流を防止する機能を有する逆潮流防止システムに関する。

係るシステムでは、需要家が、同一構内に自然エネルギーによる発電装置と自然エネルギー以外の発電装置を設置し、系統連系する場合に、自然エネルギー以外の発電装置のハード構成や制御に改造を加えることなく、自然エネルギー以外の発電装置からの逆潮流を防止し、系統への逆潮流を自然エネルギーによる発電装置からのみにすることが望まれる。

分散電源の普及が進んでいる今日では、必要な系統連系保護要件を満たせば発電装置から商用電源側への逆潮流を認められた形での系統連系実施例が増えている。一般に分散電源が太陽光発電や風力発電等の自然エネルギーによる発電装置である場合、余剰電力として系統に逆潮流した電力量は、系統から購入する電力量と等価かそれに近い形で取引されている事例が多い。
一方、コージェネレーションシステムなど、自然エネルギー以外の分散電源からの逆潮流については、通常太陽光発電装置等と比べて低い価格で取引されることが多い。
自然エネルギー保護に関する法律、いわゆるＲＰＳ法では、自然エネルギーによる発電に対して法律的な優遇措置があり、電力会社に対して売電する際に、高価格で取引されている背景があるからである。

そのため、自然エネルギーによる発電装置と、自然エネルギー以外の発電装置とを設けている場合に、逆潮流が生じた場合には、自然エネルギーによる発電装置に由来するものか、或いは、自然エネルギー以外の発電装置に由来するものかが重要な問題となる。
すなわち、自然エネルギーにより発電された電力に対する優遇措置はそのまま享受して、安価に売電される燃料電池からの逆潮流のみを防止したいという要請が存在するのである。

分散電源を系統連系する場合であって、系統側への逆潮流を認められない場合、従来技術では、例えば図８で示す様に、受電点での電力潮流を監視し、逆潮流が発生した場合に、分散電源の出力を調整し、或いは、分散電源を停止している。
すなわち、図８において、電流制限器２と主幹ブレーカー３との間に電力検出手段７を設け、電力検出手段７が商用電源１側へ向う逆潮流状態を検出した場合に、制御装置８からの制御信号により、分散電源６の出力を低下し或いは停止している。
なお、図８において、符号４は分岐ブレーカーを示しており、分岐ブレーカー４は家庭の負荷等に接続されている。そして、符号５は分散電源連系用ブレーカーを示している。

しかし、図８のような従来技術では、分散電源の出力の低下は、当該分散電源の出力調整能力に依存するので（図１１参照）、急峻な出力調整が困難な分散電源（例えば燃料電池等）では、逆潮流状態に対して瞬時に対処出来ない。
また、分散電源を停止する制御を採用した場合には、頻繁な起動停止が発生することにより、機器寿命や省エネルギー性に悪影響を与えてしまうという問題がある。

図９で示す従来技術では、電力検出手段７で逆潮流を検出した場合に、制御手段８は、ダミー負荷９を投入することにより、逆潮流にかかる電力をダミー負荷で消費させて、商用電源１側へ分散電源６の電力が供給されない様に構成している。
しかし、図９の従来技術では、ダミー負荷９を投入して逆潮流を防止しても、受電点すなわち電力検出手段７が設けられた位置における電力情報だけでは、一般の負荷とダミー負荷とを判別することができない。よって分散電源６を一般の負荷に合わせて制御した場合に，有効電力を上げるべきか下げるべきかの判断ができない。そのため、図９の従来技術では、ダミー負荷９と分散電源６とを協調制御させる必要が生じ、分散電源６側にハード面及び／又はソフト面で改造を施して、システムを複雑化させなくてはならない。そして、係る改造に伴うコストの増大という問題が新たに発生してしまう。

図１０で示す従来技術は、自然エネルギーによる発電装置９と自然エネルギー以外の発電装置６とを連系しており、いわゆる「複数台連系」に関する。図１０において、自然エネルギー以外の発電装置６は、システムの末端（商用電源１から最も離隔した位置：最下位）に接続されている。そして、電力検出手段７によって自然エネルギー以外の発電装置６からの逆潮流を監視し、逆潮流発生時には、電力検出手段７からの検出信号に応答して、燃料電池６の出力を調整し、または停止させている（特許文献１参照）。
しかし、自然エネルギー以外の発電装置６側からの逆潮流が発生した場合には、逆潮流を回避するための手法として、自然エネルギー以外の発電装置６の出力を調整するか、或いは、自然エネルギー以外の発電装置６を停止させるしか無い。そのため、急峻な出力調整が困難な分散電源（例えば燃料電池等）では、逆潮流状態に対して有効に対処出来ない。また、発電装置の頻繁な起動停止は、一般に機器寿命や省エネルギー性に悪影響を与えてしまう。
それに加えて、図１０で示す従来技術では、例えば燃料電池等の分散電源６を、必ず末端（商用電源１から最も遠い側：最下位）に連系する必要があり、連系方法或いはシステムのレイアウトに自由度が無いという問題を有している。

その他の従来技術としては、例えば、分散電源の出力調整及び停止と、ダミー負荷投入を組み合わせた例として、ダミー負荷をサイリスタ制御したもの（特許文献４参照）や、ダミー負荷をインバータ制御したもの（特許文献５参照）などが提案されている。
しかし、係る従来技術は、何れも、分散電源が単機で設置されている場合を対象としており、逆潮流防止の主目的が系統保護にある。従って、自然エネルギーによる発電装置と自然エネルギー以外の発電装置とが同一構内で連系されている場合に自然エネルギー以外の発電装置からの逆潮流のみを防止するのに、上述した従来技術を適用することは困難である。
さらに、分散電源側とダミー負荷との協調制御が要求されるので、分散電源側をハード面及び／又はソフト面で改造して、システムを複雑化する必要があり、そのためコスト増大という問題を有している。

また、分散電源がインバータを介して連系されており、インバータが出力する有効電力と無効電力を制御することで逆潮流を防止する従来技術が存在する（特許文献４）。しかし、無効電力によって受電点における力率を著しく悪化させるという問題点がある。
さらに、分散電源自身に逆潮流処理用ヒーターを内蔵した従来技術が存在する（特許文献５）。しかし、発電機単体では製造コストの増加に繋がり、また、当初からシステム仕様に組み込む必要があり、後からのヒーターを追加することが困難である、という問題を有している。
これに加えて、これ等の従来技術（特許文献４、特許文献５）では、分散電源が単機で設置されている場合を対象としているため、自然エネルギーによる発電装置と自然エネルギー以外の発電装置が同一構内で連系されている場合に自然エネルギー以外の発電装置による逆潮流のみを防止することに適用するのが困難である。
特開２００４−３２８８５６号公報 特開２００１−１６７８３号公報 特開２００２−２１８６５８号公報 特開２００４−３２０８６８号公報 特開２００４−９５３６０号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、自然エネルギーによる発電装置（例えば太陽光発電装置等）と、自然エネルギー以外の発電装置（例えば燃料電池等）とを連系するシステムであって、自然エネルギー以外の発電装置から商用電源側への逆潮流を選択的に防止することが可能で、しかも、発電装置に改造を加える必要がなく、全ての分散電源に適用可能で、安価に構築可能な逆潮流防止システムの提供を目的としている。

本発明の逆潮流防止システムは、自然エネルギーによる発電装置（９）（例えば、太陽光発電装置，風力発電装置，波力発電装置，地熱発電装置等）と、自然エネルギー以外の発電装置（６）（例えば燃料電池，ガスエンジン，マイクロガスタービン等）と、逆潮流防止装置（１１）とを備え、逆潮流防止装置（１１）は自然エネルギー以外の発電装置（６）の上位（商用電源（１）に近い側）かつ自然エネルギーによる発電装置（９）の下位（商用電源（１）から離隔した側）に位置しており、逆潮流防止装置（１１）の上位及び下位には自然エネルギー以外の発電装置（６）から商用電源（１）側への逆潮流を検出する電力検出手段（上位電力検出手段７Ａ、下位電力検出手段７Ｂ）が設けられており、逆潮流防止装置（１１）は負荷（ダミー負荷）を有しており、当該負荷（ダミー負荷）は、逆潮流防止装置（１１）の上位に位置する電力検出手段（上位電力検出手段７Ａ）が自然エネルギー以外の発電装置（６）から商用電源（１）側への逆潮流を検出し（て、信号伝達ラインＣＬ１を介して、その旨が伝達され）た際に投入される様に構成されている（図１、図２、図３）。

本発明において、自然エネルギー以外の発電装置（６）は、逆潮流防止装置（１１）より下位に位置する電力検出手段（下位電力検出手段７Ｂ）が自然エネルギー以外の発電装置（６）から商用電源（１）側への逆潮流を検出し（て、信号伝達ラインＣＬ２を介して、その旨が伝達され）た際に、出力電力を減少する様に構成されているのが好ましい（図１、図２）。

前記逆潮流防止装置（１１）は複数種類の負荷（ダミー負荷３１、３２、３３）を投入可能に構成されており、逆潮流防止装置（１１）よりも上位に位置する電力検出手段（上位電力検出手段７Ａ）により自然エネルギー以外の発電装置（６）から商用電源（１）側への逆潮流が検出された際には、負荷を投入し、逆潮流が検出されなくなるまで順次負荷を投入する様に構成されているのが好ましい（図３〜図５）。

また、本発明の逆潮流防止システムは、自然エネルギーによる発電装置（９）と、自然エネルギー以外の発電装置（６）と、逆潮流防止装置（１１）とを備え、逆潮流防止装置（１１）は自然エネルギー以外の発電装置（６）の上位かつ自然エネルギーによる発電装置（９）の下位に位置しており、逆潮流防止装置（１１）の下位には自然エネルギー以外の発電装置（６）から商用電源（１）側への逆潮流を検出する電力検出手段（下位電力検出手段７Ｂ）が設けられており、逆潮流防止装置（１１）は前記電力検出手段（下位電力検出手段７Ａ）が自然エネルギー以外の発電装置（６）から商用電源（１）側への逆潮流を検出し（て、信号伝達ラインＣＬ１を介して、その旨が伝達され）た際に負荷（ダミー負荷３１、３２、３３）を投入する様に構成されている（図３，図６、図７）。

なお、電力は「流れる」パラメータではないが、本発明を説明する際の便宜上の要請から、本明細書においては、「電力が流れている」という表現を採用している。

上述する構成（図１、図２，図３の構成）を具備する本発明によれば、自然エネルギー以外の発電装置（６）から商用電源（１）側への逆潮流が発生すれば、電力検出手段（上位電力検出手段７Ａ、下位電力検出手段７Ｂ）がその旨を検知し、逆潮流防止装置（１１）より上位に設けられた電力検出手段（上位電力検出手段７Ａ）から逆潮流を検出した旨の検出信号が（信号伝達ラインＣＬ１を介して）逆潮流防止装置（１１）に伝達され、ダミー負荷（３１、３２、３３）が投入される。その結果、自然エネルギー以外の発電装置（６）により逆潮流した電力は、逆潮流防止装置（１１）のダミー負荷（３１、３２、３３）に流入し、そこで消費される。その結果、自然エネルギー以外の発電装置（６）からの逆潮流は解消される。

一方、自然エネルギーによる発電装置（９）で余剰電力が発生して商用電源側に流れる場合には、逆潮流防止装置（１１）は自然エネルギーによる発電装置（９）の下位に配置されているので、逆潮流防止装置（１１）に流入すること無く商用電源（１）側に流れ、売電の対象となる。
このように、本発明によれば、自然エネルギー以外の発電装置（６）から商用電源（１）側への逆潮流のみを選択的に解消することが可能である。

ここで、逆潮流防止装置（１１）と、少なくとも上位における電力検出手段（下位電力検出手段７Ａ）とは、外付けで簡単に取り付けることが出来るので、自然エネルギー以外の発電装置（６）からの逆潮流を防止することができ、自然エネルギー以外の発電装置（６）に改造を加える必要がない。そして、全ての分散電源に適用可能で、安価に構築可能である。

自然エネルギー以外の発電装置（６）から商用電源（１）側への逆潮流が発生した場合には、逆潮流防止装置（１１）より下位側の電力検出手段（７Ｂ）においても燃料電池（６）から商用電源（１）側への逆潮流が検知される。
本発明（図１、図２）において、自然エネルギー以外の発電装置（６）は、逆潮流防止装置（１１）より下位に位置する電力検出手段（下位電力検出手段７Ｂ）が逆潮流を検出した際に、出力電力を減少する様に構成されていれば、下位の電力検出手段（７Ｂ）は逆潮流装置（１１）には信号伝達は行わず、逆潮流装置（１１）においてダミー負荷が投入された旨の情報は自然エネルギー以外の発電装置（６）には伝達されないので、逆潮流防止装置（１１）と自然エネルギー以外の発電装置（６）とで協調制御を行う必要が無くなり、制御が複雑になることは無くなり、係る協調制御のために自然エネルギー以外の発電装置（６）を改造する必要も無くなる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１実施形態を示している。

図１において、全体を符号２０で示すシステムは、商用電源１から電力を供給されているのに加えて、自然エネルギーによる発電装置９（例えば太陽光発電装置等）と、自然エネルギー以外の発電装置６（例えば燃料電池等）とを備えている。
一方、システム２０においては、分岐ブレーカー４を介して、図示しない各家庭や一般ユーザー等の負荷が繋がっている。
自然エネルギーによる発電装置９及び／又は自然エネルギー以外の発電装置６における発電出力により図示しない負荷（各家庭や一般ユーザー等の負荷）を賄うことが出来て、且つ、余剰電力が発生する場合には、商用電源１側に、いわゆる「売電」が可能である。その際には、売電用電力量計１３により、売電した電力を計測する様に構成されている。

商用電源１から供給される電力は、購入用電力量計１２、売電用電力量計１３を介して、システム２０に供給され、電力ラインＬ１を流れる。
そして電力ラインＬ１は、電流制限器２を介して電力ラインＬ２を流れ、合流ポイント（自然エネルギーによる発電装置９からの発電出力と連系するポイント）Ｇ１、上位電力検出手段７Ａ、ラインＬ４、分岐ポイントＢ１、下位電力検出手段７Ｂ、ラインＬ５、主幹ブレーカー３、ラインＬ６、図示しない家庭等の負荷に接続している分岐ブレーカー４、分散電源連系用ブレーカー５、ラインＬ７を介して、自然エネルギー以外の発電装置６に接続されている。

前記合流ポイントＧ１では、ラインＬ３、自然エネルギー連系用ブレーカー８を介して、自然エネルギーによる発電装置９からの発電出力と連系する様に構成されている。
また、前記ポイントＢ１では、自然エネルギー以外の発電装置６或いはその他の発電出力が流れるラインＬ４が、ラインＬ８、ブレーカー１０を介して、逆潮流防止装置１１に接続されている。ここで、図１で示す逆潮流防止装置１１は一定容量のダミー負荷（図１では図示せず）を有しており、係るダミー負荷は、後述する様に、自然エネルギー以外の発電装置６側から商用電源１側（上位側）への逆潮流を検知した場合に、係る逆潮流電力に対して投入される様に構成されている。

上位電力検出手段７Ａ及び下位電力検出手段７Ｂは、上位電力検出手段７ＡについてはラインＬ４、下位電力検出手段７ＢについてはラインＬ５を流れる電流が、上位側（商用電源１側）から下位側（分岐ブレーカー４に接続している図示しない家庭等の負荷側）へ流れているのか、或いは、その逆方向に流れている、すなわち「逆潮流」となっているのかを検出する様に構成されている。
そして、逆潮流の場合には、上位電力検出手段７Ａは信号伝達ラインＣＬ１を介して逆潮流防止装置１１に検出信号を送り、下位電力検出手段７Ａは信号伝達ラインＣＬ２を介して自然エネルギー以外の発電装置６に検出信号を送る。
なお、上位電力検出手段７Ａ及び下位電力検出手段７Ｂ自体は従来・公知の装置であり、市販品をそのまま使用可能である。

システム２０では、逆潮流防止装置１１を自然エネルギー以外の発電装置６の上位（商用電源側）で且つ自然エネルギーによる発電装置９の下位に接続して、自然エネルギー以外の発電装置６から商用電源１側への電力潮流を監視している。
ここで、図１では自然エネルギー以外の発電装置６は家庭の負荷（図示せず：分岐ブレーカー４に接続されている）よりも下位側に接続されているが、図２で示す様に家庭の負荷の上位側に接続されていても良い（詳細は後述）。但し、自然エネルギー以外の発電装置６は、必ず逆潮流防止装置１１より下位に接続する必要がある。後述する様に、自然エネルギー以外の発電装置６が逆潮流防止装置１１よりも上位に接続されていると、自然エネルギー以外の発電装置６から商用電源１側に逆潮流が生じてダミー負荷が投入された際に、ダミー負荷と家庭の負荷とを区別することが出来ないからである。

自然エネルギー以外の発電装置６の発電出力が、分岐ブレーカーに接続されている（図示しない）家庭における負荷を上回った場合には、余剰電力は商用電源１側の方向に流れ、電力の逆潮流が発生する。
係る場合には、電力検出手段７Ａが自然エネルギー以外の発電装置６から商用電源１側への逆潮流を検知し、その旨を信号伝達ラインＣＬ１を介して逆潮流防止装置１１に伝達する。そして、逆潮流の検知信号が伝達された逆潮流防止装置１１においては、ダミー負荷が投入される。
自然エネルギー以外の発電装置６の余剰電力は、逆潮流防止装置１１のダミー負荷に流入し、そこで消費されるので、自然エネルギー以外の発電装置６の余剰電力が商用電源１側へ逆潮流されることはない。

一方、自然エネルギーによる発電装置９で余剰電力が発生して商用電源１側に流れる場合には、逆潮流防止装置１１は自然エネルギーによる発電装置９の下位に配置されているので、上位の商用電源１側に流れる自然エネルギーによる発電装置９の余剰電力は逆潮流防止装置１１に流入すること無く商用電源１側に流れ、売電の対象となる。

ここでダミー負荷は、例えば設定時間だけ投入されるが、後述する様に、複数段階に分けてダミー負荷を投入し、或いは、異なる設定時間で投入する様な工夫をすることが可能である。

余剰電力は商用電源１側に流れる場合には、電力検出手段７Ｂにおいても自然エネルギー以外の発電装置６から商用電源１側への逆潮流が検知される。そして、自然エネルギー以外の発電装置６から商用電源１側へ余剰電力が流れている旨の検出信号は、信号伝達ラインＣＬ２を介して自然エネルギー以外の発電装置６に伝達される。係る検出信号（自然エネルギー以外の発電装置６から商用電源１側へ余剰の電力が流れている旨の検出信号）が伝達されると、自然エネルギー以外の発電装置６は、図示しない内蔵の制御装置に組み込まれた制御ルーチンに従って、発電出力を低下される。

ここで、電力検出手段７Ｂは自然エネルギー以外の発電装置６のみに上述した検出信号（自然エネルギー以外の発電装置６から商用電源１側への逆潮流が検出された旨の検出信号）を伝達し、逆潮流装置１１には信号伝達は行わない。
そして、逆潮流装置１１においてダミー負荷が投入された旨の情報は、自然エネルギー以外の発電装置６には伝達されないので、従来技術における「ダミー負荷投入について、発電側（この場合は自然エネルギー以外の発電装置６側）との制御上のやり取りが必要であり、制御が複雑になる」という問題は解消される。

家庭の負荷が増加し、及び／又は自然エネルギー以外の発電装置６の出力が減少して、自然エネルギー以外の発電装置６から商用電源１側へ電力が流れなくなり、逆潮流が解消したならば、その旨が電力検出手段７Ｂにより検出され、信号伝達ラインＣＬ２を介して自然エネルギー以外の発電装置６に伝達される。そして、自然エネルギー以外の発電装置６では、その内部における制御ルーチンに従って、必要な処理が為される。
すなわち、図１で示す実施形態によれば、自然エネルギー以外の発電装置６は、逆潮流装置１１においてダミー負荷が投入された旨の情報が伝達されなくても、電力検出手段７Ｂにおける検出信号を用いて、既存の設備により、好適に運転制御が為されるのである。
さらに換言すれば、自然エネルギー以外の発電装置６は逆潮流防止装置１１より下位の潮流点である電力検出手段７Ｂの電力で制御されているため、自然エネルギー以外の発電装置６へ逆潮流防止装置１１の状況（逆潮流防止装置１１におけるダミー負荷の投入に関する情報）を入力する必要が無く、自然エネルギー以外の発電装置６の予め内蔵されている制御ルーチンにより、自動で家庭内負荷に合わせた運転を行うことができるのである。

ここで、図１において、電力検出手段７Ｂのみを設け、電力検出手段７Ｂが逆潮流を検出した場合に逆潮流防止装置１１におけるダミー負荷を投入し且つ自然エネルギー以外の発電装置６の出力電力を低減する制御を実行する様に構成することも可能である（例えば、図６、図７を参照して後述する第３実施形態参照）。
しかし、電力検出手段７Ｂのみならず、電力検出手段７Ａを設けることにより、電力検出手段７Ｂからの自然エネルギー以外の発電装置６へ検出信号を伝達する信号伝達ラインＣＬ２を分岐して、当該検出信号を逆潮流防止装置１１側へ分岐する必要が無くなる、という利点がある。
また、逆潮流防止装置１１において投入される負荷の容量が一定（或いは単一）の場合には電力検出手段７Ｂのみで制御可能であるが、電力検出手段７Ａを設けることにより、（図３〜図５を参照して後述する第２実施形態のように）投入される負荷の容量（負荷量）を、負荷の全体量と自然エネルギー以外の発電装置６の出力電力とに応答して、変動させる制御が可能になる。

さらに、電力検出手段７Ｂのみを設けたのでは、逆潮流防止装置１１においてダミー負荷を投入しても、依然として商用電源１側への逆潮流電力が計測されてしまうので、逆潮流防止装置１１におけるダミー負荷の投入によって、商用電源１側への逆潮流が防止できたのか否かが分からない。
これに対して、電力検出手段７Ａを設ければ、電力検出手段７Ａで連系側への電力の流れを検出できなければ、自然エネルギー以外の発電装置６から商用電源１側への逆潮流が防止できたことが確認できるという利点が存在する。

逆潮流防止装置１１におけるダミー負荷の総容量を自然エネルギー以外の発電装置６の発電出力よりも大きくすることで、自然エネルギー以外の発電装置６からの逆潮流を確実に防止することができる。
逆潮流防止装置１１においてダミー負荷を投入した後は、自然エネルギー以外の発電装置６の発電出力の変化スピード（自然エネルギー以外の発電装置６の発電出力低減のスピード）に合わせて、十分に絞り込み可能な時間（発電出力がダミー負荷を合算した負荷合計を下回るのに必要な時間）を設定し、自動解列するようシステムを組むことが可能である。

図１の実施形態の変形例が、図２で示されている。
図１において、自然エネルギー以外の発電装置６が最末端（最下位の位置）にあるが、図２の変形例では、自然エネルギー以外の発電装置６は、図示しない家庭用負荷に接続している分岐ブレーカーよりも上位の位置に存在している。
図１の場合には、ラインＬ５の下位側は、主幹ブレーカー３、ラインＬ６、図示しない家庭等の負荷に接続している分岐ブレーカー４、分散電源連系用ブレーカー５、ラインＬ７を介して、自然エネルギー以外の発電装置６に接続されている。これに対して図２では、全体を符号２０Ａで示すシステムにおいて、ラインＬ５では分岐ポイント（潮流点）Ｂ２からラインＬ７が分岐しており、分散電源連系用ブレーカー５を介して自然エネルギー以外の発電装置６が接続されている。そして、ラインＬ５の下位側には、主幹ブレーカー３、ラインＬ６、図示しない家庭等の負荷に接続している分岐ブレーカー４が設けられている。

図２で示すシステム２０Ａのその他の構成及び作用効果については、図１と同様である。
すなわち、図２で示すシステム２０Ａにおいても、自然エネルギー以外の発電装置６の余剰電力が商用電源１側に流れた場合には、電力検出手段７Ａがその旨を検出して、自然エネルギー以外の発電装置６の余剰電力を逆潮流防止装置１１へ供給するので、逆潮流が防止されるのである。

図１のシステム２０と、図２のシステム２０Ａとは、自然エネルギー以外の発電装置６と家庭の負荷（分岐ブレーカーのみ図示）とのレイアウトが相違するのみである。
換言すれば、図１のシステム２０と、図２のシステム２０Ａの何れのレイアウトを採用することが可能であり、図８で示す従来技術の問題点、すなわち、分散電源６を商用電源から最も遠い位置（最下位）に配置しなければならず、レイアウトの自由度が無いという問題点を、解消することが出来るのである。

図１、図２では、ダミー負荷は図示されておらず、その容量の種類や数は特定されていない。
これに対して、図３〜図５の第２実施形態では、逆潮流防止装置１１で投入されるダミー負荷を３種類にして、条件式で復帰条件を決める様に構成している。

第２実施形態の全体の構成は、図１、図２で示すシステムと同様である。但し、第２実施形態では、逆潮流防止装置１１が図３のブロック図で示す様に、具体的に限定されている。
図３において、逆潮流防止装置１１は、３種類のダミー負荷３１、３２、３３を有しており、ダミー負荷３１、３２、３３の容量は、１００Ｗ、２００Ｗ、３００Ｗとなっている。

ラインＬ４の分岐ポイントＢ１から分岐した電力ラインＬ８を介して流れてきた自然エネルギー以外の発電装置６の余剰電力をダミー負荷３１、３２、３３へ選択的に投入するのがスイッチング装置３４であり、該スイッチング装置３４は制御装置（コントロールユニット）３６により切換制御される。
制御装置３６は、信号伝達ラインＣＬ１を介して伝達される電力検出手段７Ａからの検出信号（逆潮流を検出した旨の信号）に応答して、信号伝達ラインＣＬ１１を介してスイッチング装置３４に制御信号を送出して、ラインＬ８、ブレーカー１０を介して流入する（自然エネルギー以外の発電装置６の）余剰電力をダミー負荷３１、３２、３３へ選択的に投入せしめる。換言すれば、制御装置３６は、スイッチング装置３４に対して、何れのダミー負荷をラインＬ８に接続するのかを制御する負荷接続制御信号を伝達する。
係る制御の詳細については、図４を参照して後述する。

逆潮流防止装置１１は、さらに計時装置（例えばタイマー）３８と、図１のシステム２０或いは図２のシステム２０Ａを停止させる指令を発生するシステム停止指令発生装置４０とを有している。
ここで、システム停止指令発生装置４０は、ダミー負荷３１、３２、３３の合計が自然エネルギー以外の発電装置６の出力よりも小さい場合に有効である。換言すれば、システム停止指令発生装置４０を設ければ、ダミー負荷３１、３２、３３の合計が自然エネルギー以外の発電装置６の出力より小さくても良いので、逆潮流防止装置１１全体をコンパクトにすることが出来る。
勿論、ダミー負荷３１、３２、３３の合計が自然エネルギー以外の発電装置６の出力よりも大きくても、システム停止指令発生装置４０を設けることは、タッチダウンの意味で有効である。

次に、図４をも参照して、電力検出手段７Ａから逆潮流を検出した旨の信号が発生された際に、ラインＬ８を介して流入する自然エネルギー以外の発電装置６の余剰電力をダミー負荷３１、３２、３３へ選択的に投入する制御について説明する。

制御において、先ず、電力検出手段７Ａから逆潮流状態を検出したか否か、換言すれば、信号伝達ラインＣＬ１を介して電力検出手段７Ａから逆潮流状態を検出した旨の検出信号が制御装置３６に送られたか否かを判定する（ステップＳ１：図４）。
逆潮流状態が検出されない場合には（ステップＳ１がＮＯ）、そのまま、逆潮流状態であるか否かの判定を行う（ステップＳ１がＮＯのループ）。
逆潮流状態が検出された場合には（ステップＳ１がＹＥＳ）、制御装置３６からスイッチング装置３４へ負荷接続制御信号を伝達して、先ず１００Ｗの負荷３１を接続し（ステップＳ２）、１００Ｗの負荷３１を接続した状態を、例えば３秒間維持する（ステップＳ３）。

ここで、１００Ｗの負荷３１を接続した状態を３秒間維持するにあたっては、制御装置３６から信号伝達ラインＣＬ１３を介して計時装置３８に計時開始信号を発生し、計時装置３８で３秒間を計時したならば、（３秒間経過した旨の）計時信号を信号伝達ラインＣＬ１４経由で制御装置３６に伝達して行う。
１００Ｗの負荷３１を接続して３秒間経過したならば、電力検出手段７Ａから逆潮流状態を検出したか否かを判定する（ステップＳ４）。

ステップＳ４において逆潮流が検出されなければ（ステップＳ４がＮＯ）、ステップＳ５に進む。
ステップＳ５においては、ステップＳ５〜ステップＳ７までのルーチン（ステップＳ７がＮＯのルーチン）の繰り返し回数がカウントされる。すなわち、最初に繰り返し回数ｎを「１」に設定し（ステップＳ５において、ｎ＝１）、ステップＳ６に進み（ステップＳ５のｎ≠２０）、３秒間待機する。そして、電力検出手段７Ａから逆潮流状態を検出したか否かを判定する（ステップＳ７）。

ステップＳ７で逆潮流が検出されなければ（ステップＳ７がＮＯ）、ステップＳ５に戻り、繰り返し回数ｎを一つ増加させる（ステップＳ５において、ｎ＝ｎ＋１）。
係る繰り返しルーチンを、繰り返し回数ｎが２０になるまで繰り返す。
係る繰り返し回数ｎが２０回になれば、６０秒間（＝３秒間×２０）に亘って逆潮流が生じていないことになり、ダミー負荷３１を投入すれば逆潮流電力が消費される状態、或いは逆潮流自体が解消した状態の何れかが、６０秒間に亘って継続していることとなる。係る場合には（ステップＳ５において、ｎ＝２０）、制御装置３６からスイッチング装置３４へ負荷接続制御信号を伝達して、１００Ｗの負荷３１がラインＬ８と接続しているのを解除する（ステップＳ８）。そして、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ４、ステップＳ７で逆潮流が検出されたならば（ステップＳ４、ステップＳ７がＹＥＳ）、１００Ｗのダミー負荷３１のみでは逆潮流の電力が消費されない状態になっていることを意味している。係る状態（ステップＳ４、ステップＳ７がＹＥＳ）であれば、制御装置３６からスイッチング装置３４へ負荷接続制御信号を伝達して、１００Ｗのダミー負荷３１に加えて、２００Ｗのダミー負荷３２をラインＬ８に接続する（ステップＳ９）。
そして、１００Ｗのダミー負荷３１に加えて、２００Ｗのダミー負荷３２をラインＬ８に接続した状態を３秒間維持して（ステップＳ１０）、電力検出手段７Ａから逆潮流状態を検出したか否かを判定する（ステップＳ１１）。

ステップＳ１１において逆潮流が検出されなければ（ステップＳ４がＮＯ）、ステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２においては、ステップＳ１２〜ステップＳ１５までのルーチン（ステップＳ１４がＮＯのルーチン）の繰り返し回数をカウントする。最初に繰り返し回数ｎを「１」に設定し、ステップＳ１３に進み（ステップＳ１２のｎ≠２０）、３秒間待機する。そして、電力検出手段７Ａから逆潮流状態を検出したか否かを判定する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４で逆潮流が検出されなければ（ステップＳ１４がＮＯ）、ステップＳ１２に戻り、繰り返し回数ｎを一つ増加させる（ステップＳ１２において、ｎ＝ｎ＋１）。
係る繰り返しルーチンを、繰り返し回数ｎが２０になるまで繰り返す。
係る繰り返し回数ｎが２０回になれば、６０秒間（＝３秒間×２０）に亘って逆潮流が生じていないことになり、ダミー負荷３１及びダミー負荷３２を投入すれば、逆潮流電力が消費される状態、或いは逆潮流自体が解消した状態の何れかが、６０秒間に亘って継続したことを意味する。係る場合には（ステップＳ１２において、ｎ＝２０）、制御装置３６からスイッチング装置３４へ負荷接続制御信号を伝達して、２００Ｗの負荷３２がラインＬ８と接続しているのを解除する（ステップＳ１５）。そして、ステップＳ４に戻る。

ステップＳ１１、ステップＳ１４で逆潮流が検出されたならば（ステップＳ１１、ステップＳ１４がＹＥＳ）、１００Ｗのダミー負荷３１と２００Ｗのダミー負荷３２では、自然エネルギー以外の発電装置６の余剰電力（逆潮流の電力）が消費されない状態になっていると判断する。そして、制御装置３６からスイッチング装置３４へ負荷接続制御信号を伝達して、１００Ｗのダミー負荷３１、２００Ｗのダミー負荷３２、３００Ｗのダミー負荷３３をラインＬ８に接続する（ステップＳ１６）。
そして、１００Ｗのダミー負荷３１、２００Ｗのダミー負荷３２、３００Ｗのダミー負荷３３をラインＬ８に接続した状態を３秒間維持して（ステップＳ１７）、電力検出手段７Ａから逆潮流状態を検出したか否かを判定する（ステップＳ１８）。

ステップＳ１８において逆潮流が検出されなければ（ステップＳ１８がＮＯ）、ステップＳ１９に進み、１００Ｗのダミー負荷３１、２００Ｗのダミー負荷３２、３００Ｗのダミー負荷３３をラインＬ８に接続した状態を６０秒間継続する（ステップＳ１９）。
６０秒間という時間は、上述した通り、計時装置３８を用いて計測する。
そして、３００Ｗのダミー負荷３３をラインＬ８から接続解除して（ステップＳ２０）、ステップＳ１１に戻る。
ステップＳ１８において逆潮流が検出されなければ（ステップＳ１８がＹＥＳ）、全ての負荷が投入されても逆潮流が検出されているということなので、自然エネルギー以外の発電装置６を停止させなければ自然エネルギー以外の発電装置６からの逆潮流が解消されないと判断して、システム停止指令発生装置からシステムの停止指令を発生する（ステップＳ２１）。

図４で説明した制御では、逆潮流の有無を常に条件としてダミー負荷の投入、解列を決定する為、電力が無駄に消費される恐れがなく、高機能なシステムを構築することが可能である。
また、自然エネルギー以外の発電装置６が稼動停止指令（図３のシステム停止指令発生装置４０からのシステム停止指令）を受け付ける構成であれば、所定時間逆潮流が続いた場合に、逆潮流防止装置１１から自然エネルギー以外の発電装置６へシステム停止指令を出力することにより、自然エネルギー以外の発電装置６からの逆潮流を確実に防止することができる。そして、自然エネルギー以外の発電装置６が稼動停止指令（図３のシステム停止指令発生装置４０からのシステム停止指令）を受け付ける様に構成することは、図示しない自然エネルギー以外の発電装置６内蔵の制御装置を変更するのに比較して、軽微な変更で対応することが可能である。

なお、図３において、負荷のワット数、個数は限定するものではない。係る負荷については、自然エネルギー以外の発電装置６の仕様や、システムを製作する上における各種の要請（例えば、コスト、確実性、法制度上の制約、その他）に応じて、任意に複数組み合わせて実施することも可能である。
図示はされていないが、ダミー負荷として、同容量（例えば１００ワット）の負荷を複数設け、負荷容量をリニアに変化する様に構成することも可能である。

これに加えて、逆潮流防止装置１１におけるダミー負荷３１、３２、３３の総容量を自然エネルギー以外の発電装置６の発電出力よりも大きくして、自然エネルギー以外の発電装置６からの逆潮流を確実に防止する様に構成した場合には、自然エネルギー以外の発電装置６に対する稼動停止信号の入力を省略することが可能である。
さらに、複数のダミー負荷を逆潮流発生時点から異なる時定数で投入し，各ダミー負荷投入時点から異なる時定数で自動復帰するようシステムを構築すれば、復帰ロジックが簡易なシステム構成とすることも可能である。

次に、図４で説明した制御を、図５を参照してさらに説明する。
図５では、ダミー負荷３１を接続しても逆潮流が解消しない（ステップＳ４がＹＥＳ）ので、ダミー負荷３２を接続して、逆潮流が解消した（ステップＳ１１がＮＯ）場合を例示している。なお，電力負荷（家庭）は家庭需要等の一般負荷を表し，電力負荷（合計）は電力負荷（家庭）とダミー負荷の合計値を意味している。

図５において、時刻ｔ１以前の段階では、自然エネルギー以外の発電装置６の出力電力（図５では２点鎖線で示す）は電力負荷（家庭）を上回っていないので、ダミー負荷３１、３２、３３は投入されない（図４のステップＳ１がＮＯのルーチン）。なお，ダミー負荷が投入されていない場合は，電力負荷（家庭）＝電力負荷（合計）となる。
時刻ｔ１で電力負荷（家庭）が急激に減少したと仮定する。燃料電池６の出力電力は、時刻ｔ１の電力負荷（家庭）のレベルで制御されているので、時刻ｔ１において燃料電池６の出力電力が電力負荷（家庭）を上回り、逆潮流状態となる。

逆潮流状態となった旨は電力検出手段７Ａで検出され（ステップＳ１がＹＥＳ）、時刻ｔ２でダミー負荷３１が投入され（ステップＳ２）、電力負荷（合計）は図５の符号Ｓ３で示す領域のレベルまで上昇するが、依然として自然エネルギー以外の発電装置６の出力電力が電力負荷（合計）を上回っている。
時刻ｔ３まで待機しても（ステップＳ３）、自然エネルギー以外の発電装置６の出力電力が電力負荷（合計）を上回っているので（ステップＳ４がＹＥＳ）、ダミー負荷３２が投入される（ステップＳ９）。ダミー負荷３２が投入された結果、電力負荷（合計）は図５の符号Ｓ９で示す領域のレベルまで上昇し、自然エネルギー以外の発電装置６の出力電力を上回る。その結果、逆潮流は検出されなくなる（ステップＳ１１がＮＯ）。

図４のステップＳ１２〜ステップＳ１４の繰り返しルーチンを完了したならば（時刻ｔ４：ステップＳ１２でｎ＝２０）、ダミー負荷３２を解除する（ステップＳ１５）。
時刻ｔ４の時点では、自然エネルギー以外の発電装置６の出力は既に減少しているので、ダミー負荷３２を解除して電力負荷（合計）が図５の符号Ｓ１５で示す領域のレベルまで下降しても、自然エネルギー以外の発電装置６の発電出力はそれ以下のレベルにあり、逆潮流は生じない（ステップＳ４がＮＯ）。
そして、図４のステップＳ５〜ステップＳ７の繰り返しルーチンを完了したならば（時刻ｔ５：ステップＳ５でｎ＝２０）、ダミー負荷３１を解除する（ステップＳ８）。
時刻ｔ５の時点では、自然エネルギー以外の発電装置６の出力は電力負荷（家庭）のレベルまで低下しているので、ダミー負荷３１を解除して電力負荷（合計）を図５の符号Ｓ８で示す領域のレベルまで下降しても、逆潮流は生じない（ステップＳ１がＮＯ）。

ここで、図５を参照した上述の説明から理解出来るように、図４のステップＳ５〜ステップＳ７の繰り返し回数及びステップＳ１２〜ステップＳ１４の繰り返し回数は、自然エネルギー以外の発電装置６における出力低下の速度に対応して決定されている。

次に、図６、図７を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。
図１〜図５で説明した実施形態では、２つの電力検出装置７Ａ、７Ｂが、逆潮流防止装置１１への分岐ポイントＢ１の上位側と下位側とに各々設けられていたが、図６、図７の第３実施形態では、分岐ポイントＢ１の下位側に電力検出手段７Ｂのみが設けられている。
ここで、図６のシステム２０Ｃは図１のシステム２０と対応しており、図７のシステム２０Ｄは図２のシステム２０Ａと対応している。

ここで、図６及び図７において、電力検出手段７Ｂからは信号伝達ラインＣＬ２により自然エネルギー以外の発電装置６へ逆潮流状態の検出信号が伝達されると共に、信号伝達ラインＣＬ１１を介して、逆潮流状態の検出信号が逆潮流防止装置１１へ伝達される。
その他の構成については、図１、図２で示すのと同様である。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
例えば、図示の実施形態では、３種類のダミー負荷が示されているが、その個数、容量は、これに限定されるものではない。

本発明の第１実施形態のブロック図。 第１実施形態の変形例のブロック図。 第２実施形態の要部を示すブロック図。 第２実施形態における制御の詳細を示すフローチャート。 第２実施形態における制御の一例を示す時刻−発電出力・負荷特性図。 本発明の第３実施形態のブロック図。 第３実施形態の変形例のブロック図。 従来技術の１例を示すブロック図。 従来技術の別の例を示すブロック図。 従来技術のさらに別の例を示すブロック図。 従来技術における負荷パターンと負荷追随性の一例を示す特性図。

符号の説明

１・・・商用電源
２・・・電流制限器
３・・・主幹ブレーカー
４・・・分岐ブレーカー
５・・・分散電源連系用ブレーカー
６・・・燃料電池
７・・・電力検出手段
７Ａ・・・上位電力検出手段
７Ｂ・・・下位電力検出手段
８・・・自然エネルギー連系用ブレーカー
９・・・自然エネルギーによる発電装置
１０・・・ブレーカー
１１・・・逆潮流防止装置
１２・・・購入用電力量計
１３・・・売電用電力量計
２０、２０Ａ、２０Ｃ、２０Ｄ・・・商用電源と複数の分散電源を有するシステム
Ｂ１・・・分岐ポイントＢ１
Ｇ１・・・合流ポイント
３１、３２、３３・・・ダミー負荷
３４・・・スイッチング装置
３６・・・制御装置
３８・・・計時装置
４０・・・システム停止指令発生装置

Claims (4)

1. 自然エネルギーによる発電装置と、自然エネルギー以外の発電装置と、逆潮流防止装置とを備え、逆潮流防止装置は自然エネルギー以外の発電装置の上位かつ自然エネルギーによる発電装置の下位に位置しており、逆潮流防止装置の上位及び下位には自然エネルギー以外の発電装置から商用電源側への逆潮流を検出する電力検出手段が設けられており、逆潮流防止装置は負荷を有しており、当該負荷は、逆潮流防止装置の上位に位置する電力検出手段が自然エネルギー以外の発電装置から商用電源側への逆潮流を検出した際に投入される様に構成されていることを特徴とする逆潮流防止システム。
2. 自然エネルギー以外の発電装置は、逆潮流防止装置よりも下位に位置する電力検出手段が自然エネルギー以外の発電装置から商用電源側への逆潮流を検出した際に、出力電力を減少する様に構成されている請求項１の逆潮流防止システム。
3. 前記逆潮流防止装置は容量の異なる複数種類の負荷を投入可能に構成されており、逆潮流防止装置よりも上位に位置する電力検出手段により自然エネルギー以外の発電装置から商用電源側への逆潮流が検出された際には、負荷を投入し、逆潮流が検出されなくなるまで順次負荷を投入する様に構成されている請求項１、２の何れかの逆潮流防止システム。
4. 自然エネルギーによる発電装置と、自然エネルギー以外の発電装置と、逆潮流防止装置とを備え、逆潮流防止装置は自然エネルギー以外の発電装置の上位で自然エネルギーによる発電装置の下位に位置しており、逆潮流防止装置の下位には自然エネルギー以外の発電装置から商用電源側への逆潮流を検出する電力検出手段が設けられており、逆潮流防止装置は前記電力検出手段が自然エネルギー以外の発電装置から商用電源側への逆潮流を検出した際に負荷を投入する様に構成されていることを特徴とする逆潮流防止システム。

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