JP2009303426A - 発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】商用電源および発電装置のいずれか一方が停電した場合であっても、端末装置を機能させることができる発電システムを提供する。
【解決手段】発電システム１は、外部の商用電源４に接続される第１の電力線２１と、発電装置２と、第１の電力線を介して負荷５に接続される電力変換部７と、第１の電力線上の電力変換部と負荷との間に配置される第１のスイッチ８と、第１の電力線の第１のスイッチと商用電源との間に接続される第１のコネクタ１３と、第１の電力線の電力変換部と第１のスイッチとの間に接続される第２の電力線２２と、第２の電力線に接続される第２のコネクタ１１ｄと、電力変換部を制御するとともに、電力変換部の運転状態に関する情報を取得して情報を端末装置６へ送信する制御部９と、第１および第２のコネクタに着脱自在に構成され、電力と情報とを取得する端末装置６とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、住宅等に設置される発電装置と当該発電装置の運転状態を把握する端末装置とを備える発電システムに関する。

太陽電池や風力発電機などは、自然エネルギーを利用して直流電力を出力する地球温暖化ガスを排出しないシンプルでクリーンなエネルギー源として知られている。たとえば、太陽電池が既存建造物の屋根や敷地内に設置され、その太陽電池にて得られた直流電力を交流電力に変換した上で、その交流電力をその建造物内の負荷へと出力する太陽光発電システムが知られている。また、太陽光発電システムの中には、商用電力系統に連系されて、余分な電力を商用電力系統へと逆潮流することにより、発電した電力を電力会社などに売却できるタイプもある。

そして、たとえば、特開平１０−１５０７７８公報（特許文献１）には、系統連系インバータが開示されている。特開平１０−１５０７７８公報（特許文献１）によれば、この系統連系インバータは、太陽電池、太陽電池の出力を交流電力に変換し系統電力線に出力するインバータ装置本体、インバータ装置本体を遠隔操作するリモートコントローラからなる。この系統連系インバータは、インバータ本体とリモートコントローラの通信インターフェイス部を備える。通信インターフェイス部は、Ａ／Ｄ変換回路と、符号化回路と、変調回路と、帯域通過フィルタと、復調回路と、復号化回路と、Ｄ／Ａ変換回路とからなる。

また、特開平１０−１５０７７８公報（特許文献１）には、ケーブルを介してインバータ装置に遠隔操作部が接続される構成も開示されている。

また、特開平９−３２２５５４公報（特許文献２）では、インバータ出力波形に、インバータ装置の単独運転時にその出力周波数に変動が生じる歪みを与えることで、負荷インピーダンスにおける力率が１に近い状態で交流電力系統から切り離されても、インバータ出力に周波数変動を発生させることにより、インバータ装置の単独運転を検知することが開示されている。
特開平１０−１５０７７８公報 特開平９−３２２５５４公報

しかしながら、特開平１０−１５０７７８公報（特許文献１）に記載されている発電システムにおいては、遠隔操作部が連系保護開閉器よりも商用電力系統側に接続されており、事故や災害により商用電力系統が停電した場合に連系保護開閉器が切断されるように構成されている。そのため、商用電力系統が停電した場合には、遠隔操作部が機能しなくなる。つまり、商用電力系統が停電した場合には、ユーザがインバータ装置の運転状態を把握することができない。

また、特開平１０−１５０７７８公報（特許文献１）に記載されているインバータ装置にケーブルを介して遠隔操作部が接続される構成においては、遠隔操作部とインバータ装置本体とを専用のケーブルで接続する必要がある。つまり、専用のケーブルの敷設工事をしなければならず、配線工事費が増大する虞がある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の主たる目的は、商用電源が停電した場合に、かつ発電装置が発電可能な状態の場合に発電装置の電力を端末装置へ供給させて端末装置を機能させることができる発電システムを提供することである。

この発明のある局面に従う発電システムは、発電装置と、外部の商用電源および負荷に接続される第１の電力線と、発電装置と第１の電力線との間に接続される電力変換部と、第１の電力線に配置される第１のスイッチとを備える。前記第１のスイッチは、電力変換部と負荷との間に配置され、電力変換部と負荷とを接続／遮断する。発電装置は、第１のスイッチと、第１の電力線の第１のスイッチと商用電源との間に電気的に接続される第１のコネクタと、第１の電力線の電力変換部と第１のスイッチとの間に電気的に接続される第２の電力線と、第２の電力線に電気的に接続される少なくとも１つの第２のコネクタと、電力変換部を制御する制御部と、第１および第２のコネクタに着脱自在に構成される端末装置とをさらに備える。制御部は、電力変換部の運転状態に関する情報を取得して、第１および第２の電力線の少なくとも一方を介して、情報を端末装置へと送信する。端末装置は、第１および第２の電力線の少なくとも一方を介して電力変換部からの電力を取得することによって動作し、第１および第２の電力線の少なくとも一方を介して情報を取得する。

好ましくは、発電システムは、商用電源が停電であるか否かを検知する第１の検知部をさらに備える。商用電源が停電である場合に第１のスイッチが遮断され、商用電源が停電でない場合に、かつ発電装置が発電可能な状態の場合に第１のスイッチが接続される。

好ましくは、発電システムは、第２の電力線に介挿されて、第２のコネクタと第１の電力線とを接続／遮断する第２のスイッチと、端末装置が第２のコネクタに接続されたか否かを検知する第２の検知部とをさらに備える。端末装置が第２のコネクタに接続された場合に第２のスイッチが接続され、端末装置が第２のコネクタに接続されない場合に第２のスイッチが遮断される。

好ましくは、制御部は、電力変換部の運転状態に関する情報を取得する情報取得部と、情報取得部が取得した情報を蓄積する装置記憶部と、情報を端末装置へと送信し、端末装置からの命令を受信する送受信部とを含む。

好ましくは、送受信部は、第１の検知部からの信号に基づいて、商用電源の停電状態が終了した際に、商用電源の停電状態開始後に装置記憶部に蓄積された情報を端末装置へと送信する。

好ましくは、送受信部は、第２の検知部からの信号に基づいて、端末装置が第２のコネクタに接続された際に、商用電源の停電状態開始後に装置記憶部に蓄積された情報を、第２の電力線と第２のコネクタとを介して端末装置へと送信する。

好ましくは、端末装置は、第１および第２のコネクタに着脱可能なプラグと、制御部からの情報を記憶する端末記憶部と、端末記憶部に記憶されている情報を表示する表示部と、外部からの命令を受け付ける操作部と、プラグを介して制御部から情報を受信し、プラグを介して命令を制御部へ送信する端末送受信部とを含む。

好ましくは、発電装置は、太陽光を利用して直流電力を発電する太陽電池である。電力変換装置は、直流電力を交流電力へ変換して出力する。

本発明により、商用電源が停電した場合に、かつ発電装置が発電可能な状態の場合においては発電装置の電力を端末装置へ供給させて端末装置を機能させることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお以下の説明では、同一の部品については同一の符号を付すものとし、その部品の名称や機能が同一である場合には、その部品についての詳細な説明は繰り返さない。
＜発電システムの概略構成＞
以下では、本実施の形態に係る発電システム１の構成の概略について説明する。図１は、本実施の形態に係る発電システム１の構成を示す概略図である。図１に示すように、本実施の形態に係る発電システム１は、発電装置の代表例である太陽電池２と、電力変換装置３と、商用電力系統４と、負荷５と、端末装置６と、第１のコネクタ（コンセント）１３と、系統電力線２１とを備える。電力変換装置３は、電力変換部７と、第１のスイッチ８と、装置制御部９と、装置インターフェイス１０と、自立出力部１１とを含む。

ただし、発電装置は、太陽電池２に限定されるものではなく、商用電力系統４から独立して発電可能なものであればよく、たとえば風力発電装置やその他の自家発電装置であってもよい。

そして、本実施の形態に係る系統電力線２１および後述する自立電力線２２は、電力を送電するとともに、データを送信するデータ通信回線として使用されるものである。つまり、本実施の形態に係る発電システム１は、いわゆるＰＬＣ（Power Line Communication）技術を利用するものである。

図２は、端末装置６が自立出力部１１に接続された状態の発電システム１の概略図である。図１および図２に示すように、本実施の形態に係る発電システム１では、端末装置６が、電力変換部７と商用電力系統４とを接続する系統電力線２１に電気的に接続される第１のコネクタ１３と、系統電力線２１の電力変換部７側に接続される自立出力部１１に電気的に接続される第２のコネクタ（コンセント）１１ａとに着脱自在に構成されている。そのため、ユーザは、商用電力系統４が正常に稼動している場合には、端末装置６を第１のコネクタ１３に接続させることによって、端末装置６を機能させることができる。そして、ユーザは、商用電力系統４が停電している場合に、かつ発電装置が発電可能な状態の場合においては、端末装置６を第２のコネクタ１１ａに接続させることによって、端末装置６を機能させることができる。

以下、このような機能を実現するための構成について詳述する。
＜発電システム１のハードウェア構成＞
図１および図２を参照して、発電システム１のハードウェア構成について説明する。まず、太陽電池２は、発電システム１を有する住宅や施設などの建物上に設けられる。太陽電池２は、太陽エネルギー（光エネルギー）から直流電力を生成する。太陽電池２は、電力変換部７に接続され、生成した直流電力を電力変換部７に出力する。

電力変換装置３は、住宅や施設などの建物内外の壁面に設置される。電力変換部７は、太陽電池２と接続される。電力変換部７は、系統電力線２１を介して、負荷５や商用電力系統４に接続される。そして、電力変換部７は、太陽電池２が出力した直流電力を交流電力に変換して、当該交流電力を系統電力線２１に出力する。また、電力変換部７は、装置制御部９に接続されており、装置制御部９によって制御される。電力変換部７や太陽電池２は、装置制御部９を介して後述する端末装置６によっても制御され得る。

系統電力線２１は、電力変換部７や外部の商用電力系統４に電気的に接続される。系統電力線２１は、住宅や施設などの建物で使用される負荷５に分電盤５５を介して接続される。系統電力線２１には、商用電力系統４が停電した場合に、商用電力系統４から発電システム１を切り離すための第１のスイッチ８が設けられている。

具体的には、電力変換装置３内部に系統電圧や周波数を監視している停電検知部５６が備えられている。停電検知部５６は商用電力系統４の停電を検知する。停電検知部５６が商用電力系統４の停電を検知した場合に、第１のスイッチ８が遮断される。本実施の形態に係る発電システム１においては、停電検知部５６が装置制御部９に接続されており、装置制御部９は停電検知部５６からの信号に基づいて、第１のスイッチ８を接続／遮断する。

また、系統電力線２１の第１のスイッチ８と商用電力系統４との間には、第１のコネクタ１３が電気的に接続されている。第１のコネクタ１３は、端末装置６が接続できる形状（たとえば、ソケット形状など）に形成されていればよい。ただし、第１のコネクタ１３は、家屋内に設置された１００Ｖコネクタと同様の構成であることが好ましく、当該１００Ｖにて代用されるものであることが好ましい。

系統電力線２１には、第１のスイッチ８の系統側に、第１の信号線２３が接続されている。第１の信号線２３は、一端が系統電力線２１に接続され、他端が装置インターフェイス１０に接続されている。第１の信号線２３には、系統電力線２１と装置インターフェイス１０との接続をオン／オフする第１の通信スイッチ１２が設けられている。第１の通信スイッチ１２は、装置制御部９に接続されており、装置制御部９によってオン／オフが制御される。

装置制御部９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置によって実現される。装置制御部９は、電力変換部７や装置インターフェイス１０や停電検知部５６や各種のスイッチなどに接続されている。装置制御部９は、電力変換装置３の各部へ信号を送信することによって、電力変換装置３の各部を制御する。また、装置制御部９は、装置インターフェイス１０や系統電力線２１や後述する自立電力線２２を介して端末装置６からの操作命令を受け付ける。

ここで、装置制御部９は、周知の構成を有するコンピュータがプログラムを実行することによって、ハードウェアとソフトウェアの協働として実現される。あるいは、装置制御部９は、その一部または全部が、各処理を実現する回路素子の組み合わせのようなハードウェアによって実現されてもよい。そして、装置制御部９は、電力変換装置３に対して与えられる操作入力に基づいて、あるいは電力変換装置３の内部において予め設定された条件が成立したことに基づいて、電力変換装置３の各部の動作を制御する。

装置インターフェイス１０は、装置制御部９や第１の信号線２３および第２の信号線２４に接続されている。装置インターフェイス１０は、装置制御部９からの信号を第１の信号線２３を介して系統電力線２１に送信し、第２の信号線２４を介して自立電力線２２に出力する。また、装置インターフェイス１０は、端末装置６からの信号を装置制御部９へ出力する。

自立出力部１１は、複数の第２のコネクタ１１ａと、第２のスイッチ１１ｂと、自立電力線２２と、検知スイッチ１１ｄと、第２の通信スイッチ１１ｅとを含む。

自立電力線２２は、その一端が系統電力線２１上の電力変換部７と第１のスイッチ８との間に電気的に接続され、他端が第２のコネクタ１１ａに電気的に接続される。

第２のコネクタ１１ａは、第１のコネクタ１３と同様の形状であって、端末装置６が接続できる形状に形成されている。好ましくは、自立出力部１１には、自立電力線２２に電気的に接続される複数の第２のコネクタ１１ａが形成される。

自立電力線２２には、系統電力線２１と第２のコネクタ１１ａとの接続をオン／オフする第２のスイッチ１１ｂが設けられている。第２のスイッチ１１ｂは、装置制御部９に接続される。第２のスイッチ１１ｂは、装置制御部９からの信号に基づいて、系統電力線２１と第２のコネクタ１１ａとの接続をオン／オフする。

自立電力線２２の第２のスイッチ１１ｂと第２のコネクタ１１ａとの間には、第２の信号線２４が接続されている。これにより、装置インターフェイス１０からの信号が、自立電力線２２を介して第２のコネクタ１１ａに到達する。第２の信号線２４には、自立電力線２２と装置インターフェイス１０との接続をオン／オフするための第２の通信スイッチ１１ｅが設けられている。第２の通信スイッチ１１ｅは、装置制御部９に接続されており、装置制御部９によってオン／オフが制御される。

第２のコネクタ１１ａには、端末装置６などの専用負荷が第２のコネクタ１１ａに差し込まれたか否かを検知するための検知スイッチ１１ｄが設けられている。検知スイッチ１１ｄは、たとえば、第２のコネクタ１１ａの表面に設けられた突起上のスイッチであって、端末装置６などの専用負荷が第２のコネクタ１１ａに差し込まれた際に、第２のコネクタ１１ａ内部へ押し込まれるように構成されている。検知スイッチ１１ｄは、装置制御部９に接続されている。検知スイッチ１１ｄは、端末装置６などの専用負荷が第２のコネクタ１１ａに差し込まれた旨の信号を装置制御部９に送信する。

端末装置６は、電力変換装置３や太陽電池２に対する操作命令を受け付けるとともに、電力変換装置３や太陽電池２の運転状態を表示する。より具体的には、端末装置６は、端末インターフェイス６ａと、表示部６ｂと、プラグ６ｃと、端末制御部６ｄと、端末記憶部６ｅと、操作部６ｆと、電源部６ｇを含む。

端末インターフェイス６ａは、端末制御部６ｄとプラグ６ｃとに接続されている。端末インターフェイス６ａは、端末制御部６ｄからの操作命令に関するデータを信号に変換してプラグ６ｃへと出力し、プラグ６ｃからの信号を電力変換装置３や太陽電池２の運転状態に関するデータとして端末制御部６ｄへ出力する。本実施の形態に係る発電システム１は、系統電力線２１や自立電力線２２をデータ通信回線として利用するものであるため、端末インターフェイス６ａおよび装置インターフェイス１０は、ＰＬＣモデムとしての役割を果たす。

表示部６ｂは、たとえば、液晶ディスプレイ装置、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ装置、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、文字表示装置等により実現される。表示部６ｂは、端末制御部６ｄに接続される。端末制御部６ｄからの情報に基づいて、外部に画像やテキストを表示する。具体的には、端末制御部６ｄから端末記憶部６ｅに記憶されている電力変換装置３や太陽電池２の運転状態に関するデータを受け取って、当該データに基づいて情報を表示する。

プラグ６ｃは、第１のコネクタ１３や第２のコネクタ１１ａに接続可能に構成されている。すなわち、ユーザは、第１のコネクタ１３から端末装置６のプラグ６ｃを引き抜いて、端末装置６を第２のコネクタ１１ａに差し込むことができる。プラグ６ｃは、端末インターフェイス６ａに接続されており、端末インターフェイス６ａにて生成された信号を、第１のコネクタ１３を介して系統電力線２１や自立電力線２２へと出力する。そして、プラグ６ｃは、系統電力線２１や自立電力線２２から信号を受信して、端末インターフェイスへと出力する。

端末制御部６ｄは、ＣＰＵなどの演算装置によって実現されるものであって、端末インターフェイス６ａや表示部６ｂや端末記憶部６ｅや操作部６ｆなどに接続される。端末制御部６ｄは端末装置６の各部を制御する。具体的には、端末制御部６ｄは、操作部６ｆから操作命令を受け付けて、操作命令に関するデータを端末インターフェイス６ａへ出力する。端末制御部６ｄは、操作部６ｆから表示命令を受け付けて、端末記憶部６ｅから電力変換装置３や太陽電池２の運転状態に関するデータを読み出して、当該データに基づき表示部６ｂを介して電力変換装置３や太陽電池２の運転状態に関する情報を表示する。

端末記憶部６ｅは、ＲＡＭ(Random Access Memory)などによって実現されるものであって、端末制御部６ｄに接続される。端末記憶部６ｅは、端末制御部６ｄを制御するためのプログラムや、装置制御部９から受信した電力変換装置３や太陽電池２の運転状態に関するデータなどを格納する。

操作部６ｆは、スイッチその他の入力装置により実現される。操作部６ｆは、端末制御部６ｄに接続される。操作部６ｆは、ユーザからの操作命令を受け付けて、当該操作命令を端末制御部６ｄに出力する。

ここで、表示部６ｂと操作部６ｆとは、たとえばタッチパネルのように、一体的に構成されてもよい。
＜発電システム１の機能構成＞
次に、本実施の形態に係る発電システム１が有する各機能について、特に装置制御部９が有する機能について説明する。ただし、ハードウェア構成として上述したものについては説明を繰り返さない。

図３は、発電システム１の機能構成を示す機能ブロック図である。図３に示すように、発電システム１は、太陽電池２と、電力変換装置３と、商用電力系統４と、負荷５と、端末装置６と、第１のコネクタ１３と、停電検知部５６と、系統電力線２１とを備える。電力変換装置３は、電力変換部７と、発電情報取得部９ｂと、電力判断部９ｃと、通信判断部９ｄと、発電情報送受信部９ｅと，装置記憶部９ａと、第１のスイッチ８と、系統電力線２１の一部と、自立電力線２２と、第１の信号線２３と、第２の信号線２４と、第２のスイッチ１１ｂと、検知スイッチ１１ｄと、第２のコネクタ１１ａと、第１の通信スイッチ１２と、第２の通信スイッチ１１ｅとを含む。

発電情報取得部９ｂと、電力判断部９ｃと、通信判断部９ｄと、発電情報送受信部９ｅとは、ＣＰＵなどによって実現される装置制御部９が有する機能である。より詳細には、発電情報取得部９ｂと、電力判断部９ｃと、通信判断部９ｄと、発電情報送受信部９ｅとは、たとえば、ＣＰＵが装置記憶部９ａなどに記憶されるプログラムを実行することによって発揮される機能である。ただし、各ブロックの機能や各ステップの処理をソフトウェアによって実現する代わりに、その一部または全部を専用のハードウェア回路等によって実現してもよい。

発電情報取得部９ｂは、電力変換部７から太陽電池２が発電した発電電力量を随時取得する。たとえば、発電情報取得部９ｂは、電力変換部７に設けられた電流計や電圧計からの出力値に基づいて、太陽電池２が発電した瞬時電力（発電電力）を取得する。発電情報取得部９ｂは、取得した発電電力量を装置記憶部９ａに蓄積する。発電情報取得部９ｂは、装置記憶部９ａに蓄積された発電電力量に基づいて、積算発電電力量を計算する。

電力判断部９ｃは、停電検知部５６による情報により商用電力系統４が停電しているか否かに関する情報を取得する。

電力判断部９ｃは、太陽電池２にて発電が行われている場合、たとえば太陽電池２による発電電力が予め定められたしきい値以上である場合（晴れている昼間）に、第１のスイッチ８をオンする。電力判断部９ｃは、太陽電池２にて発電が行われていない場合、たとえば太陽電池２による発電電力が予め定められたしきい値未満である場合（夜間や雨天）に、第１のスイッチ８をオフする。

または、電力判断部９ｃは、商用電力系統４が停電しておらず、かつ太陽電池２にて発電が行われている（太陽電池２が発電可能な状態である）場合に、第１のスイッチ８をオンする。そして、電力判断部９ｃは、商用電力系統４が停電している場合、もしくは太陽電池２にて発電が行われていない場合に、第１のスイッチ８をオフする。

そして、電力判断部９ｃは、停電検知部５６の出力結果に基づいて、商用電力系統４が停電している場合に、検知スイッチ１１ｄからの信号に基づいて、端末装置６が第２のコネクタ１１ａに接続されているか否かをさらに判断する。そして、電力判断部９ｃは、端末装置６が第２のコネクタ１１ａに接続された場合に、第２のスイッチ１１ｂをオンする。一方、電力判断部９ｃは、端末装置６が第２のコネクタ１１ａに接続されていない場合に、第２のスイッチ１１ｂをオフする。

または、電力判断部９ｃは、端末装置６が第２のコネクタ１１ａに接続された場合に、第２のスイッチ１１ｂをオンする。一方、電力判断部９ｃは、端末装置６が第２のコネクタ１１ａに接続されていない場合、第２のスイッチ１１ｂをオフする。

通信判断部９ｄは、検知スイッチ１１ｄからの信号に基づいて、端末装置６が第２のコネクタ１１ａに接続されているか否かを判断する。そして、通信判断部９ｄは、端末装置６が第２のコネクタ１１ａに接続された場合に、第１の通信スイッチ１２をオフするともに、第２の通信スイッチ１１ｅをオンする。一方、通信判断部９ｄは、端末装置６が第２のコネクタ１１ａに接続されていない場合に、第１の通信スイッチ１２をオンするともに、第２の通信スイッチ１１ｅをオフする。

あるいは、通信判断部９ｄは、太陽電池２にて発電が行われており、かつ端末装置６が第２のコネクタ１１ａに接続された場合に、第１の通信スイッチ１２をオフするともに、第２の通信スイッチ１１ｅをオンする。一方、通信判断部９ｄは、端末装置６が第２のコネクタ１１ａに接続されていない場合に、第１の通信スイッチ１２をオンするともに、第２の通信スイッチ１１ｅをオフする。

発電情報送受信部９ｅは、装置制御部９や装置インターフェイス１０によって実現される。発電情報送受信部９ｅは、系統電力線２１や自立電力線２２を介して、端末装置６からの操作命令を受信する。発電情報送受信部９ｅは、装置記憶部９ａに記憶された電力変換部７や太陽電池２の運転状態に関する情報（たとえば、発電電力量や積算発電電力量など）を、系統電力線２１や自立電力線２２を介して端末装置６へ送信する。

また、発電情報送受信部９ｅは、商用電力系統４の停電が終了して復電した後、発電が開始する前に装置記憶部９ａに蓄積された情報を端末装置６へと送信する。あるいは、発電情報送受信部９ｅは、商用電力系統４が停電しており、端末装置６が第２のコネクタ１１ａに差し込まれた後に、発電が開始した後に装置記憶部９ａに蓄積された情報を、第２の信号線２４と第２のコネクタ１１ａとを介して端末装置６へと送信する
＜発電システムの動作概要＞
次に、上記構成の発電システム１の動作について説明する。図１から図３に示すように、日射強度がある昼間時において個人住宅や公共施設などの建物の屋根に設置されている太陽電池２に日射が当たると、電力変換装置３の装置制御部９は第１のスイッチ８をオンして電力変換装置３と商用電力系統４とを接続する。すなわち、電力変換装置３は、自動的に連系運転を開始する。連系運転時に発電システム１の発電電力が建物で使用される電気負荷５が消費する消費電力を上回ると、余剰電力は商用電力系統４に逆潮流される。

このとき、端末装置６は建物の第１のコネクタ１３に接続されており、端末装置６は商用電力系統４から電力を取得する。商用電力系統４が通電中は、発電システム１内の第１の通信スイッチ１２がオンされ、装置制御部９が装置インターフェイス１０と第１の信号線２３と系統電力線２１とを介して端末装置６とデータの送受信を行う。端末装置６は、現在の発電システム１の発電電力値やある期間の積算発電電力量の表示や、発電システム１の状態を表示する。装置制御部９は、端末装置６からの操作命令に基づいて、電力変換部７や太陽電池２の動作を制御する。

一方、夕方になって日射強度がほとんどなくなると、電力変換装置３の装置制御部９は電力変換部７を停止させて第１のスイッチ８をオフする。すなわち、電力変換装置３が自動的に停止して、電力変換装置３と商用電力系統４との接続がオフされて、連系運転が自動的に停止する。このとき、端末装置６は電力変換装置３が設置されている場所から離れた第１のコネクタ１３に接続されており、商用電力系統４から電力が供給されている。スイッチ８がオフされる前に制御部９は端末装置６へ前回の電力変換装置３の情報を送信する。商用電力系統４が通電中は、夜間でも管理者または所有者は端末装置６でその日の電力変換装置３の情報を確認することができる。端末装置６は、日射強度がない夜間でも、商用電力系統４からの電力を利用して、その日に発電した積算発電電力などを表示できる。

そして、日射強度がある昼間時において災害や事故等により商用電力系統４の停電が発生した場合は、日射強度があるにもかかわらず、電力変換装置３の装置制御部９は商用電力系統４の停電を検出して第１のスイッチ８をオフする。すなわち、装置制御部９は電力変換部７を停止させ、電力変換装置３と商用電力系統４との接続を遮断して連系運転を自動的に停止する。商用電力系統４が停電すると、端末装置６に電力が供給されなくなるとともに、商用電力系統４の電力に電力変換装置３からのデータを重畳させることができなくなるため、端末装置６は動作せず、連系運転時の積算電力量を確認することができない。

そして、装置制御部９は、商用電力系統４の停電が復旧するまで連系運転の停止を継続する。ここでシステム１を自立運転するには、端末装置６を第２のコネクタ１１ａに接続する。第２のコネクタ１１ａは第１のコネクタ１３と同形状のため、発電システム１の管理者または使用者が手動で簡単に端末装置６を電力変換装置３の自立出力部１１内の第２のコネクタ１１ａに差し込むことができる。これによって、商用電力系統４の停電状態が続いている間であっても、日射強度があれば発電システム１は商用電力系統４から切り離された状態で自立運転を行い、第２のコネクタ１１ａに接続された専用負荷に発電電力を供給することができる。

上述したように、第２のコネクタ１１ａには突起状の検知スイッチ１１ｄが設けられており、端末装置６のプラグ６ｃが第２のコネクタ１１ａに差し込まれると、突起状の検知スイッチ１１ｄがプラグ６ｃに押されて検知スイッチ１１ｄがオンする。一方、端末装置６のプラグ６ｃが第２のコネクタ１１ａから引き抜かれると、突起状の検知スイッチ１１ｄがプラグ６ｃに押されないので、検知スイッチ１１ｄは元の状態に戻ってオフする。

以下、発電システム１の自立運転について説明する。まず、日射強度がある昼間時に電力変換装置３が運転しており、商用電力系統４が停電し、端末装置６へ通信されなくなると、発電システム１の管理者または使用者は、端末装置６を商用電力系統４に接続している第１のコネクタ１３からプラグ６ｃを抜いて、電力変換装置３の自立出力部１１内の第２のコネクタ１１ａに差し込むことができる。プラグ６ｃが第２のコネクタ１１ａに差し込まれると、検知スイッチ１１ｄは、プラグ６ｃが第２のコネクタ１１ａに差し込まれた旨の信号を装置制御部９に送信する。

装置制御部９は信号を受け付けて、第２のスイッチ１１ｂをオンし、第１の通信スイッチ１２をオフし、第２の通信スイッチ１１ｅをオンする。すなわち、装置制御部９は、第２のコネクタ１１ａを系統電力線２１の第１のスイッチ８よりも電力変換部７側に電気的に接続する。これよって、電力変換部７は、自立電力線２２および第２のコネクタ１１ａを介して、端末装置６へと電力を供給することができる。そして管理者または所有者は手動で端末装置６の操作部を操作して自立運転を開始する。その結果、端末装置６は、商用電力系統４が停電しているときも動作することができる。

このとき、第２のコネクタ１１ａに接続された他の専用電気負荷にも電力が供給される。
＜発電システム１における動作手順＞
次に、図４を参照して、本実施の形態に係る発電システム１の動作について詳述する。図４は、本実施の形態に係る発電システム１における動作手順を示すフローチャートである。

図４に示すように、まず装置制御部９は、太陽電池２が十分に発電可能か否かを太陽電池からの入力電圧により判断する（ステップＳ１０２）。太陽電池２が発電していない場合（ステップＳ１０２にてＮＯの場合）、第１のスイッチ８がオフされる（ステップＳ１０４）。一方、太陽電池２が発電可能な場合（ステップＳ１０２にてＹＥＳの場合）、装置制御部９は、装置インターフェイス１０と、第１の信号線２３と、系統電力線２１とを介して、前回の電力変換装置３の情報を端末装置６へと送信する（ステップＳ１０５）。そして、第１のスイッチ８がオンされ（ステップＳ１０６）、電力変換装置３が運転を開始し、連系運転を行う（ステップＳ１０７）。装置制御部９は、端末装置６へ発電電力量を送信する。

次に、装置制御部９は入力電圧がしきい値以上か否かを判断する（ステップＳ１０８）。入力電圧がしきい値以下の場合（ステップＳ１０８にてＮＯの場合）、端末装置６に現在の電力変換装置３の情報を送信して（ステップＳ１０９）、電力変換部７を停止し、第１のスイッチをオフする（ステップＳ１０４）。一方、入力電圧がしきい値以上の場合（ステップＳ１０８にてＹＥＳの場合）、次に、装置制御部９は、停電検知部５６からの信号に基づいて、商用電力系統４が停電しているか否かを判断する（ステップＳ１１０）。商用電力系統４が停電していない場合（ステップＳ１１０にてＮＯ場合）、装置制御部９はステップＳ１０７からの動作を繰り返す（ステップＳ１０７〜Ｓ１１０）。

一方、商用電力系統４が停電している場合（ステップＳ１１０にてＹＥＳ場合）、電力変換部７を停止して、装置制御部９は第１のスイッチ８をオフする（ステップＳ１１２）。すなわち、電力変換装置３と商用電力系統４との連系運転が停止される。

そして、装置制御部９は、検知スイッチ１１ｄからの信号に基づいて、端末装置６が第２のコネクタ１１ａに接続されたか否かを判断する（ステップＳ１１６）。端末装置６が第２のコネクタ１１ａに接続されない場合、たとえば端末装置６が第１のコネクタ１３に接続されたままである場合（ステップＳ１１６にてＮＯの場合）、装置制御部９はステップＳ１１０からの処理を繰り返す（ステップＳ１１０〜Ｓ１１６）。

一方、ユーザが端末装置６を第１のコネクタ１３から取り外して第２のコネクタ１１ａに差し込むと、すなわち端末装置６が第２のコネクタ１１ａに接続されると（ステップＳ１１６にてＹＥＳの場合）、装置制御部９は第２のスイッチ１１ｂをオンする、とともに第１の通信スイッチ１２をオフし、第２の通信スイッチ１１ｅをオンするとともに電力変換部７を運転する（ステップＳ１１８）。これによって、電力変換部７からの電力が自立電力線２２と第２のコネクタ１１ａとを介して端末装置６へと供給され、端末装置６が機能し始める。

装置制御部９内の装置記憶部９ａに記憶された、前回の停電前の電力変換装置３の情報が、装置インターフェイス１０と第２の信号線２４と第２のコネクタ１１ａとを介して、端末装置６へと送信される（ステップＳ１２０）。その後、管理者または所有者が端末装置６の操作部６ｆを操作して、電力変換装置３が自立運転を開始すると、装置制御部９が瞬時電力量を演算して端末装置６へ送信する（ステップＳ１２２）。これによって、端末装置６は、電力変換部７や太陽電池２の運転状態を表示することができ、電力変換部７や太陽電池２を制御することができる。つまり、管理者または所有者は自立運転時でも端末装置６を介して、連系運転時に発電した積算電力量を確認したり、自立運転時の瞬時発電電力量や太陽電池２の発電状態を把握したり、電力変換部７を制御したりすることができる。

次に、装置制御部９は、停電検知部５６からの信号に基づいて停電が継続しているかを判断する（ステップＳ１２４）。停電が継続している場合は、装置制御部９はステップＳ１２２〜Ｓ１２４を繰り返す。停電が終了し、復電した場合（Ｓ１２４にてＮＯの場合）、装置制御部９は第２の信号線２４を介して、端末装置６に復電したことを表示させる（Ｓ１２５）。そして、装置制御部９は、検知スイッチ１１ｄからの信号に基づいて、端末装置６が第２のコネクタ１１ａに接続されているか否かを判断する（ステップＳ１２８）。

端末装置６が第２のコネクタ１１ａに接続されている場合（ステップＳ１２８にてＹＥＳの場合）、装置制御部９はステップＳ１２２からの処理を繰り返す（ステップＳ１２２〜ステップＳ１２４）。

一方、管理者または所有者が端末装置６を第２のコネクタ１１ａから取り外すと（ステップＳ１２８にてＮＯの場合）、電力変換部７を停止させ、装置制御部９は第２のスイッチ１１ｂをオフする、とともに第１の通信スイッチ１２をオンし、第２の通信スイッチ１１ｅをオフする（ステップＳ１２６）。
＜まとめ＞
最後に、図５を参照しながら、先行の発電システム１０１と本実施の形態に係る発電システム１との差異について説明する。図５は、先行の発電システム１０１を示す概略図である。

図５に示すように、先行の発電システム１０１においては、端末装置１０６が連系保護開閉器（第１のスイッチ）１０８よりも商用電力系統１０４側に接続されており、日中に発電システム１０１が発電している時に、事故や災害により商用電力系統１０４が停電した場合に連系保護開閉器１０８が切断されるように構成されている。また、系統電力線１２１がデータ通信回線として利用されている。そのため、電力変換装置１０３と端末装置１０６とを専用の有線ケーブルで接続する必要がなく、専用ケーブルの敷設工事が不要であるとともに、屋内の商用電力系統１０４に接続可能な場所であればどこでも自由に端末装置１０６を設置して機能させることができる。

しかしながら、従来技術の発電システム１０１においては、端末装置１０６の電源電力が室内の系統電力線１２１からしか供給されないので、事故や災害により商用電力系統１０４が停電した場合には端末装置１０６が機能しなくなる。つまり、日中に発電システム１０１が発電できる状態の時に、商用電力系統１０４の停電時には、連系保護開閉器１０８が切断されるので、ユーザは発電システム１０１の発電量や状態を確認することができなくなる。

また、端末装置１０６によって電力変換装置１０３や太陽電池１０２を制御する場合には、仮に電力変換装置１０３に専用負荷用のコネクタなどを設けても、発電システム１０１が専用負荷に発電電力を供給できない場合があった。より詳細には、商用電力系統１０４が停電していても、太陽電池１０２が発電できる状態であれば発電システム１０１は商用電力系統１０４から独立して専用負荷に発電電力を供給できるにもかかわらず、停電により端末装置１０６が機能しなくなるため、発電システム１０１が専用負荷に発電電力を供給できない場合が生じる。

一方、本実施の形態に従う発電システム１によれば、事故や災害により商用電力系統４が停電した場合においても、日中に発電システム１０１が発電できる状態であれば、管理者または所有者が容易に端末装置６を第２のコネクタ１１ａに接続することができ、端末装置６を機能させることができる。すなわち、商用電力系統４が停電した場合においても、ユーザは発電システム１の発電電力量や発電状態を確認することができる。

また、商用電力系統４が停電していても日中の太陽電池に日射があたって発電できる状態であれば、発電システム１は端末装置６によって制御され、商用電力系統から独立して第２のコネクタ１１ａに接続された専用負荷に発電電力を供給できる。加えて、商用電力系統４の停電中に電力変換装置３が自立運転で発電した積算発電電力量を装置制御部９が記憶することができるため、停電が復旧した後や端末装置６が第２のコネクタ１１ａに接続された際に、ユーザが積算発電電力量を端末装置６において確認することができる。

前記開示された実施の形態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、上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内においてのすべての変更が含まれることが意図される。

本実施の形態に係る発電システムの構成を示す概略図である。 端末装置が自立出力部に接続された状態の発電システムの概略図である。 発電システムの機能構成を示す機能ブロック図である。 本実施の形態に係る発電システムにおける動作手順を示すフローチャートである。 先行の発電システムを示す概略図である。

符号の説明

１ 発電システム、２ 太陽電池、３ 電力変換装置、４ 商用電力系統、５ 電気負荷、６ 端末装置、６ａ 端末インターフェイス、６ｂ 表示部、６ｃ プラグ、６ｄ 端末制御部、６ｅ 端末記憶部、７ 電力変換部、８ 第１のスイッチ、９ 装置制御部、９ａ 装置記憶部、９ｂ 発電情報取得部、９ｃ 電力判断部、９ｄ 通信判断部、９ｅ 発電情報送受信部、１０ 装置インターフェイス、１１ 自立出力部、１１ａ 第２のコネクタ、１１ｂ 第２のスイッチ、１１ｄ 検知スイッチ、１１ｅ 第２の通信スイッチ、１２ 第１の通信スイッチ、１３ 第１のコネクタ、２１ 系統電力線、２２ 自立電力線、２３ 第１の信号線、２４ 第２の信号線、５５ 分電盤、５６ 停電検知部、１０１ 発電システム、１０２ 太陽電池、１０３ 電力変換装置、１０４ 商用電力系統、１０６ 端末装置、１０８ 連系保護開閉器、１２１ 系統電力線。

Claims (8)

1. 発電装置と、
   外部の商用電源および負荷に接続される第１の電力線と、
   前記発電装置と前記第１の電力線との間に接続される電力変換部と、
   前記第１の電力線に配置される第１のスイッチとを備え、
   前記第１のスイッチは、前記電力変換部と前記負荷との間に配置され、前記電力変換部と前記負荷とを接続／遮断し、
   前記第１の電力線の前記第１のスイッチと前記商用電源との間に電気的に接続される第１のコネクタと、
   前記第１の電力線の前記電力変換部と前記第１のスイッチとの間に電気的に接続される第２の電力線と、
   前記第２の電力線に電気的に接続される少なくとも１つの第２のコネクタと、
   前記電力変換部を制御する制御部と、
   前記第１および第２のコネクタに着脱自在に構成される端末装置とをさらに備え、
   前記制御部は、
   前記電力変換部の運転状態に関する情報を取得して、
   前記第１および第２の電力線の少なくとも一方を介して、前記情報を前記端末装置へと送信し、
   前記端末装置は、
   前記第１および第２の電力線の少なくとも一方を介して前記電力変換部からの電力を取得することによって動作し、
   前記第１および第２の電力線の少なくとも一方を介して前記情報を取得する、発電システム。
2. 前記商用電源が停電であるか否かを検知する第１の検知部をさらに備え、
   前記商用電源が停電である場合に前記第１のスイッチが遮断され、
   前記商用電源が停電でない場合に、かつ前記発電装置が発電可能な状態の場合に前記第１のスイッチが接続される、請求項１に記載の発電システム。
3. 前記第２の電力線に介挿されて、前記第２のコネクタと前記第１の電力線とを接続／遮断する第２のスイッチと、
   前記端末装置が前記第２のコネクタに接続されたか否かを検知する第２の検知部とをさらに備え、
   前記端末装置が前記第２のコネクタに接続された場合に前記第２のスイッチが接続され、
   前記端末装置が前記第２のコネクタに接続されない場合に前記第２のスイッチが遮断される、請求項２に記載の発電システム。
4. 前記制御部は、
   前記電力変換部の運転状態に関する情報を取得する情報取得部と、
   前記情報取得部が取得した前記情報を蓄積する装置記憶部と、
   前記情報を前記端末装置へと送信し、前記端末装置からの命令を受信する送受信部とを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の発電システム。
5. 前記送受信部は、前記第１の検知部からの信号に基づいて、前記商用電源の停電状態が終了した際に、前記商用電源の停電状態開始後に前記装置記憶部に蓄積された前記情報を前記端末装置へと送信する、請求項４に記載の発電システム。
6. 前記送受信部は、前記第２の検知部からの信号に基づいて、前記端末装置が前記第２のコネクタに接続された際に、前記商用電源の停電状態開始後に前記装置記憶部に蓄積された前記情報を、前記第２の電力線と前記第２のコネクタとを介して前記端末装置へと送信する、請求項４に記載の発電システム。
7. 前記端末装置は、
   前記第１および第２のコネクタに着脱可能なプラグと、
   前記制御部からの前記情報を記憶する端末記憶部と、
   前記端末記憶部に記憶されている前記情報を表示する表示部と、
   外部からの命令を受け付ける操作部と、
   前記プラグを介して前記制御部から前記情報を受信し、前記プラグを介して前記命令を前記制御部へ送信する端末送受信部とを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の発電システム。
8. 前記発電装置は、太陽光を利用して直流電力を発電する太陽電池であって、
   前記電力変換装置は、前記直流電力を交流電力へ変換して出力する、請求項１から７のいずれか１項に記載の発電システム。

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