JP2011109777A - 給電制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電システムなどの自家発電設備によって生成される電力の余剰分を有効に活用する。
【解決手段】コントローラ１の制御部１０は、余剰電力情報送信部２から余剰電力発生の余剰電力情報を受け取ると給電路開閉部３を制御して特定のコンセントＣ３への給電路Ｌｐを閉成し、余剰電力消滅の余剰電力情報を受け取ると給電路開閉部３を制御してコンセントＣ３への給電路Ｌｐを開成する。すなわち、自家発電設備（太陽光発電部１００）の余剰電力を特定のコンセントＣ３のみを介して給電し、余剰電力がないときには当該コンセントＣ３を介した給電を行わないので、自家発電設備によって生成される電力の余剰分を有効に活用できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンセントを介した電力供給を制御する給電制御システムに関するものである。

従来、太陽光発電システムや風力発電システムなどの自然エネルギを利用した自家発電設備では、発電した電力の余剰分を電力系統に逆潮流（売電）したり、あるいは蓄電池に充電して電力需要が発電量を上回ったときに蓄電池から放電するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３１１６７６号公報

しかしながら、太陽光発電システムなどの自家発電設備によって生成される電力の余剰分が売電需要並びに蓄電池の充電容量をも超えてしまうと当該余剰分の電力は捨てるしかなく、無駄になっていた。ここで、自家発電設備から負荷機器への給電は、通常、給電路の途中あるいは末端に設置されているコンセント（アウトレット）を介して行われるが、負荷機器がコンセントに接続されたままで余剰電力がなくなると、負荷機器への給電が停止するか、あるいは電力系統から給電（買電）しなければなからなかった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、太陽光発電システムなどの自家発電設備によって生成される電力の余剰分を有効に活用できる給電制御システムを提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、自然エネルギを利用した自家発電設備によって生成される電力を複数のコンセントに供給する給電制御システムであって、自家発電設備で生成される電力の余剰分を検知する余剰電力検知手段と、複数のコンセントのうちの特定のコンセントへの給電路を開閉する給電路開閉手段と、余剰電力検知手段が余剰電力を検知している場合にのみ、前記給電路開閉手段を制御して前記給電路を閉成する制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、自家発電設備の余剰電力を特定のコンセントのみを介して給電し、余剰電力がないときには当該コンセントを介した給電を行わないので、太陽光発電システムなどの自家発電設備によって生成される電力の余剰分を有効に活用できる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記給電路に流れる電流を検知する電流検知手段を備え、前記制御手段は、余剰電力検知手段が余剰電力を検知しなくなった時点でも給電を続け、前記電流検知手段が電流を検知しなくなった時点で前記給電路開閉手段を制御して前記給電路を開成することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、余剰電力が無くなっても直ちに特定のコンセントへの給電路を開成せずに当該コンセントを介した給電が実際に停止してから給電路を開成するので、特定のコンセントを使用する際の利便性が向上する。

本発明によれば、太陽光発電システムなどの自家発電設備によって生成される電力の余剰分を有効に活用できるという効果がある。

給電制御システムの実施形態を示すシステム構成図である。 同上の動作説明用のシーケンス図である。

本実施形態の給電制御システムのシステム構成図を図１に示す。本実施形態の給電制御システムが導入されている住宅には、電力事業者の電力系統Ｗに繋がる電力線Ｌ１が電力計Ｍを介して引き込まれている。

電力計Ｍを介して電力事業者の電力系統Ｗから供給される電力（交流電力）は、住宅内に設置されている分電盤２００で分岐されて給電路Ｌｐを介して複数のコンセントＣ１，Ｃ２，Ｃ３に給電される。尚、分電盤２００は、電力系統Ｗ用の主幹ブレーカや分岐ブレーカなどを備えている。

住宅には自然エネルギを利用する自家発電設備としての太陽光発電システムが設置されている。この太陽光発電システムは、多数の太陽電池セルからなる太陽光発電部１００並びにパワーコンディショナ１０１、蓄電池１０２を備えている。パワーコンディショナ１０１は従来周知であって、太陽光発電部１００から出力される直流電力又は蓄電池１０２から放電される直流電力を交流電力に変換するインバータ（図示せず）やインバータと電力系統Ｗとの間に設けられる系統連系保護装置（図示せず）などを有している。ここで、パワーコンディショナ１０１においては、インバータが太陽光発電部１００若しくは蓄電池１０２から出力される直流電圧を交流電圧に変換する際、その出力電圧（交流電圧）が電力事業者の電力系統Ｗにおける系統電圧よりも若干高くなるように調整することで当該電力系統Ｗへ交流電力を売電（逆潮流）している。但し、電力事業者の電力系統Ｗにおける電力需要の減少（例えば、工場などの大口需要家の使用停止など）が原因で系統電圧が上昇して所定の上限値を超えた場合、パワーコンディショナ１０１は、インバータの出力電圧が前記上限値を超えないように抑制することで電力系統Ｗへの売電（逆潮流）を停止する。尚、このようなパワーコンディショナ１０１の機能は、一般に「電圧上昇抑制機能」と呼ばれている。

分電盤２００には、自家発電設備（太陽光発電システム）で生成される電力の余剰分を検知するとともに、伝送路Ｌｓ１を介して余剰電力情報（電力の余剰分が発生したこと、又は電力の余剰分が消滅したことを示す情報。以下同じ。）を送信する余剰電力情報送信部２が設置されている。この余剰電力情報送信部２は、電力計Ｍの１次側（分電盤２００側）電圧とパワーコンディショナ１０１の出力電圧とを監視し、１次側電圧が前記上限値を超え且つパワーコンディショナ１０１の出力電圧が当該１次側電圧を下回った場合に、上述したパワーコンディショナ１０１の電圧上昇抑制機能が働いて電力事業者の電力系統Ｗへの売電（逆潮流）が停止した、すなわち、余剰電力が発生したと判定して余剰電力情報を送信し、また、パワーコンディショナ１０１の電圧上昇抑制機能が働かずに電力事業者の電力系統Ｗへの売電（逆潮流）が行われると余剰電力が消滅したと判定して余剰電力情報を送信するものである。つまり、本実施形態では余剰電力情報送信部２が余剰電力検知手段に相当する。

図示例では給電路Ｌｐに対して複数（図示例では３つ）のコンセントＣｉ（ｉ＝１，２，３）が上流側（分電盤２００側）から順番に設置されており、最も下流側に設置されているコンセントＣ３の手前には当該コンセント（特定のコンセント）Ｃ３への給電路Ｌｐを開閉する給電路開閉部３が設けられている。さらに、給電路Ｌｐにおける給電路開閉部３の上流側にはコンセントＣ３を介して負荷機器（図示せず）に供給される電流を検知するための電流センサ４が設けられている。尚、特定のコンセントＣ３は、例えば、住宅の外（屋外）に設置されるコンセントであって、電動アシスト自転車のバッテリを充電したり、庭に設置されている散水装置への給電などに利用される。

余剰電力情報送信部２から伝送路Ｌｓ１を介して送信される余剰電力情報は、コントローラ１の余剰電力情報受信部１１で受信される。コントローラ１には、余剰電力情報受信部１１の他に、マイクロコンピュータを主構成要素とする制御部１０を具備している。制御部１０は、余剰電力情報受信部１１から余剰電力情報を受け取り、余剰電力が発生しているときに閉成命令を送信することで給電路開閉部３を制御して給電路Ｌｐを閉成し、余剰電力が発生しなくなれば開成命令を送信することで給電路開閉部３を制御して給電路Ｌｐを開成する。

本実施形態の給電制御システムでは、基本的に太陽光発電部１００で発電された電力を蓄電池１０２に充電するとともに分電盤２００を介して各コンセントＣｉへ給電し、さらに発電された電力がコンセントＣｉに接続された負荷機器で消費される電力を上回った分について電力事業者の電力系統Ｗに売電（逆潮流）し、負荷機器で消費される電力が太陽光発電部１００の発電量及び蓄電池１０２の残容量を上回れば、電力事業者の電力系統Ｗから供給（買電）される電力を分電盤２００を介してコンセントＣ１，Ｃ２に給電している（いわゆる系統連系運転を行っている）。尚、図１ではコンセントＣｉを３つしか図示していないが、コンセントＣｉの個数は４つ以上であってもよい。

次に、図２のシーケンス図を参照して本実施形態の給電制御システムの動作を説明する。

まず、余剰電力情報送信部２が余剰電力の発生を検知すると（Ｓ１）、伝送路Ｌｓ１を介して余剰電力情報を機器制御装置１へ送信する（Ｓ２）。

コントローラ１では、伝送路Ｌｓ１を介して伝送された余剰電力情報を余剰電力情報受信部１１で受信して制御部１０に渡す。制御部１０では、余剰電力発生の余剰電力情報を受け取ると特定のコンセントＣ３への給電開始を判定し（Ｓ３）、コマンド（閉成命令）を含む制御信号を給電路開閉部３へ送信する（Ｓ４）。

制御信号を受信した給電路開閉部３は、閉成命令に従って給電路Ｌｐを閉成する（Ｓ５）。故に、給電路Ｌｐを介してコンセントＣ３に余剰電力が供給され、コンセントＣ３に接続された負荷機器で余剰電力が消費されることになる。

一方、余剰電力情報送信部２が余剰電力の消滅を検知すると（Ｓ６）、余剰電力の消滅を示す余剰電力情報を伝送路Ｌｓ１を介してコントローラ１へ送信する（Ｓ７）。

コントローラ１では、伝送路Ｌｓ１を介して伝送された余剰電力情報を余剰電力情報受信部１１で受信して制御部１０に渡す。制御部１０では、余剰電力消滅の余剰電力情報を受け取ると、電流センサ４で検出する電流値が略ゼロであるときに特定のコンセントＣ３への給電を停止すると判定し（Ｓ８）、コマンド（開成命令）を含む制御信号を給電路開閉部３へ送信する（Ｓ９）。

そして、制御信号を受信した給電路開閉部３が開成命令に従って給電路Ｌｐを開成し（Ｓ１０）、コンセントＣ３への給電（コンセントＣ３に接続された負荷機器への給電）が停止する。尚、制御部１０は電流センサ４で検出する電流値が略ゼロとなるまでは給電停止と判定しない。つまり、余剰電力が無くなって直ちに特定のコンセントＣ３への給電路Ｌｐを開成してしまうとコンセントＣ３に接続されている負荷機器に不都合（例えば、電動アシスト自転車のバッテリが満充電できないなど）が生じる可能性があるが、上述のようにコンセントＣ３を介した給電が実際に停止してから（電流値が略ゼロになってから）給電路Ｌｐを開成すれば、特定のコンセントＣ３を使用する際の利便性が向上するという利点がある。

上述のように本実施形態の給電制御システムでは、自家発電設備（太陽光発電部１００）の余剰電力を特定のコンセントＣ３のみを介して給電し、余剰電力がないときには当該コンセントＣ３を介した給電を行わないので、自家発電設備によって生成される電力の余剰分を有効に活用できるものである。

１ コントローラ
２ 余剰電力情報送信部（余剰電力検知手段）
３ 給電路開閉部（給電路開閉手段）
４ 電流センサ
１０ 制御部（制御手段）
１１ 余剰電力情報受信部
１００ 太陽光発電部（自家発電設備）
Ｌｐ 給電路
Ｃ３ コンセント

Claims (2)

1. 自然エネルギを利用した自家発電設備によって生成される電力を複数のコンセントに供給する給電制御システムであって、
   自家発電設備で生成される電力の余剰分を検知する余剰電力検知手段と、複数のコンセントのうちの特定のコンセントへの給電路を開閉する給電路開閉手段と、余剰電力検知手段が余剰電力を検知している場合にのみ、前記給電路開閉手段を制御して前記給電路を閉成する制御手段とを備えたことを特徴とする給電制御システム。
2. 前記給電路に流れる電流を検知する電流検知手段を備え、前記制御手段は、余剰電力検知手段が余剰電力を検知しなくなった時点でも給電を続け、前記電流検知手段が電流を検知しなくなった時点で前記給電路開閉手段を制御して前記給電路を開成することを特徴とする請求項１記載の給電制御システム。

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