JP2012019654A - 電力コントロール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置に対してソーラパネルに接続されるのと同様のパワーコンディショナを接続した時に生じる問題を解決する。
【解決手段】ソーラパネル９で発生した直流電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ５１に供給され、所定の直流電圧として出力される。コンバータ５１の出力電圧がＤＣ−ＡＣインバータ５２に対して供給される。蓄電装置１１が発生した直流電力がＤＣ−ＤＣコンバータ５５に供給される。コンバータ５５からの所定の直流電力がＤＣ−ＡＣインバータ５６に供給される。インバータ５６が出力する交流電力が家庭内の交流電力系統に供給される。コンバータ５５は、２つの出力電圧を持つように構成されている。第１の出力電圧がスタンバイ電圧である。第２の電圧は、インバータ５６が外部に電力の供給を開始する電圧とされる。
【選択図】図５

Description

この発明は、例えば家庭に備えられている電力蓄積装置の蓄積および供給を制御するのに適用される電力コントロール装置に関する。

最近では、工場、オフィス（ビル）、家庭におけるエネルギー消費を抑制することが要請されている。エネルギー消費の統計的なデータによれば、全家庭におけるエネルギー消費が全エネルギー消費の中で占める割合が比較的高く、家庭におけるエネルギー消費の抑制が課題となっている。家庭におけるエネルギーを管理する技術は、ＨＥＭＳ(Home Energy Management System)と呼ばれている。従来のＨＥＭＳは、エアコンディショナ等の電
気器具のオン／オフ制御、電力消費量等のログの収集等、省エネルギーの対策を行うものであった。

一方、化石燃料に代えて再生可能エネルギーを利用した発電が実用化されつつあり、将来的に、この傾向がより強くなることは、確実視されている。再生可能エネルギーを利用した発電としては、太陽光発電、風力発電、バイオマス発電、波力発電等が開発されている。実際に、各家庭において、ソーラパネルを屋根、壁等に設置し、太陽光発電を行うことが普及しつつある。

ソーラパネルに対しては、特許文献１に記載されているように、ＤＣ−ＤＣコンバータおよびＤＣ−ＡＣインバータからなるパワーコンディショナが接続されるのが普通である。

特開２００８−１４１９４９号公報

太陽光発電による電力を家庭内毎に設置した蓄電池に貯え、家庭内の負荷に蓄電池から電力を供給することが考えられる。ソーラパネルと蓄電池とが家庭内の電力ネットワークに対して共に接続されている場合、蓄電池の出力に対してもソーラパネルに接続されるものと同様の構成のパワーコンディショナを接続するようになされる。

ソーラパネル用のＤＣ−ＤＣコンバータは、そのときどきの入力光のもとでのソーラパネルのインピーダンスに合わせて、出力のインピーダンスを調整する機能ＭＰＰＴ（Maximum Peak Point Tracking：ソーラパネルの出力電力が最大になる点に追従する制御。最
大電力点追従制御機能）を持つように構成されている。

さらに、ＤＣ−ＡＣインバータに対するＤＣの入力時点からＡＣの出力時点までの間に、ある程度の遅延が存在する。これらの特性は、蓄電装置の出力に対して接続されるパワーコンディショナとしては、好ましくないものである。

したがって、本願は、蓄電装置に対してソーラパネルに接続されるのと同様のパワーコンディショナを接続した時に生じる問題を解決できる電力コントロール装置の提供を目的とする。

本願開示の装置は、
直流電力の貯蔵装置と、
貯蔵装置に接続された第１のパワーコンディショナと、
直流電力の発生装置と、
発生装置に接続された第２のパワーコンディショナと、
第１のパワーコンディショナからの交流電力が供給されると共に、第２のパワーコンディショナからの交流電力が供給される交流電力系統とを備え、
第１のパワーコンディショナがＤＣ−ＤＣコンバータとＤＣ−ＡＣインバータとが接続され、ＤＣ−ＤＣコンバータが第１および第２の出力を発生し、第１の出力によってＤＣ−ＡＣインバータがスタンバイ状態とされ、第２の出力によってＤＣ−ＡＣインバータが交流電力を交流電力系統に出力する電力コントロール装置である。

少なくとも一つの実施の形態によれば、蓄電装置に対してソーラパネルに接続されるのと同様の構成のパワーコンディショナを接続した場合に、出力が発生するまでの遅延を防止でき、また、動作が不安定となることを回避できる。

この発明による電力コントロールシステムの一実施の形態の電力系統を示すブロック図である。 この発明による電力コントロールシステムの一実施の形態の通信系統を示すブロック図である。 この発明の一実施の形態の電力系統の概念的説明に使用するブロック図である。 この発明の一実施の形態のディスプレイの表示を示す略線図である。 ソーラパネルおよび蓄電装置に接続されるパワーコンディショナの説明に使用するブロック図である。 蓄電装置の充電、放電を制御する処理の説明に使用する状態遷移図である。

以下、この発明の実施の形態について説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
＜１．一実施の形態＞
＜２．変形例＞
なお、以下に説明する実施の形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。

＜１．一実施の形態＞
「電力制御コントロールシステムの一例」
図１を参照して、区画されたエリア例えば家庭の電力制御コントロールシステムの一例について説明する。図１は、電力の供給経路を示し、情報データ、コントロール信号等の伝送経路は、図２に示されている。さらに、家庭内の電力ネットワークの概念を示すために図３が使用される。電力の種類として、直流（ＤＣ）および交流（ＡＣ）が示されている。例えば家庭内の電力ネットワークには、２２０Ｖ（６０Hz）の交流電力が流れる。

電力供給網１を通じて発電所が発電した電力が家庭の電力メータ２を介して家庭内に引き込まれる。発電所は、火力発電所、原子力発電所等である。電力供給網１を通じて家庭に供給される電力のＣＯ２排出量は、発電方式によって相違する。さらに、電力供給会社が供給する電力を家庭のオーナーが買い取る料金は、１日の内の時間帯によって変化する。例えば電力需要が少ない夜間の電力料金が昼間の料金に表示して安価に設定される。

図２に示すように、電力メータ２は、家庭の電力ネットワークのゲートウェイ４に対して例えば無線ＬＡＮ(Local Area Network)で接続されている。無線ＬＡＮによって接続される機器同士は、相互認証によって認証がなされている。さらに、セキュリティを確保するために、無線ＬＡＮで通信されるデータが暗号化される。図２中の実線の経路は、有線ＬＡＮの通信経路を示し、破線の経路は、無線ＬＡＮの通信経路を示している。

電力メータ２は、電力供給網１から家庭に対して供給された電力の正確な測定を所定周期で行い、測定値を通信部によって家庭の電力ネットワークのゲートウェイ４に対して無線ＬＡＮを通じて伝送する。この場合、測定時刻がタイムスタンプとして測定値に付随して送信される。時刻は、電力ネットワークに共通の時刻情報である。例えば電力ネットワーク上に基準時刻発生源が設けられる。

電力メータ２から家庭内に入った商用電源がプラグストリップ３に供給される。プラグストリップ３は、交流電力を供給するために複数の電源プラグを有する器具である。プラグストリップ３からゲートウェイ４および器具モニタ５に対して交流電力が供給される。器具モニタ５を通じて家庭内の電気器具例えばテレビジョン装置６、照明７およびヘアドライヤ８に対して交流電力が供給される。なお、これらの電気器具は、一例であって、実際には、より多くの種類の電気器具が家庭内で使用される。

器具モニタ５は、そこに接続されている電気器具のそれぞれの電力消費量を所定周期例えば１秒周期で測定する。測定された各電気器具の消費電力情報と測定時刻を示すタイムスタンプとが器具モニタ５からゲートウェイ４に無線通信で送信される。

太陽光電池により構成されたソーラパネル９が発生した直流電力がソーラモジュール１０に供給される。ソーラモジュール１０によって家庭内の交流電力と同期した交流電力が生成される。生成された交流電力がプラグストリップ３に供給される。プラグストリップ３において、電力メータ２からの交流電力とソーラモジュール１０からの交流電力が加算されて家庭内の電力として使用される。ソーラパネル９に限らず、再生可能なエネルギーによって発電を行う風力発電器等を電力発生装置として使用しても良い。

ソーラモジュール１０は、ゲートウェイ４と無線ＬＡＮで接続されている。ソーラモジュール１０は、ソーラパネル９が発生した直流電力と、直流電力が変換されて電力ネットワークに対して供給された交流電力量を測定する。測定値と測定時刻を示すタイムスタンプとがソーラモジュール１０からゲートウェイに無線通信で送信される。

家庭内の電力蓄積装置として、例えば３個のバッテリ１２ａ、１２ｂ、１２ｃからなる蓄電装置１１が備えられている。バッテリ１２ａ〜１２ｃは、例えばリチウムイオンバッテリである。蓄電装置１１として、電気二重層を使用しても良い。蓄電装置１１のバッテリ１２ａ、１２ｂ、１２ｃを充電および放電等の動作を管理し、蓄電装置１１に蓄積されている直流電力を交流電力に変換するために、バッテリセンター１３が設けられる。蓄電装置１１およびバッテリセンター１３が有線インターフェースによって接続される。例えばＳＰＩ(Serial Peripheral Interface) が使用できる。バッテリセンター１３からの交流電力がプラグストリップ３に供給される。

バッテリセンター１３は、物理的接続部として複数のソケットを備えている。ソケットに対して、バッテリ１２ａ、１２ｂ、１２ｃがそれぞれ挿入、離脱される。バッテリ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとしては、異なる種類のものを使用できる。例えばリチウムイオンバッテリ、キャパシタ、燃料電池、マイクロコジェネレータ等を使用できる。各バッテリは、セキュアなバッテリ識別子（バッテリＩＤ）によって一意に識別可能とされている。バッテリの種類が相違しても、バッテリは、全て規格化されたソケットに対して挿入できる。

ソケットは、物理的接続を確保し、バッテリ１２ａ、１２ｂ、１２ｃとバッテリセンター１３との間のインターフェースを確保する。バッテリセンター１３は、バッテリ１２ａ、１２ｂ、１２ｃの状態を管理し、安全性および信頼性をモニタリングする。バッテリセンター１３がゲートウェイ４と無線ＬＡＮで接続されている。ゲートウェイ４は、バッテリセンター１３からの情報を受信し、バッテリ１２ａ〜１２ｃに関連する制御信号をバッテリセンター１３に対して送信する。

図３に示すように、ゲートウェイ４は、ＡＤＳＬ(Asymmetric Digital Subscriber Line)１５を介してインターネット１６上のバッテリプロファイルサーバ１７と接続されている。ゲートウェイ４は、バッテリＩＤと対応するストレージ情報をサーバ１７から受け取ることによって、バッテリの安全且つ適正に充電することができる。さらに、バッテリの使用結果の情報（充電回数、トラブル等）の情報がゲートウェイ４からサーバ１７に対して送信され、サーバ１７のデータベース上のストレージ情報が最新のものに更新される。

図３に示すように、各バッテリは、バッテリセンター１３から取り外し可能な構成とされ、取り外して他の用途に使用される。すなわち、電気装置例えば電動自転車１８或いは電動工具１９の動力源として使用される。このように、バッテリが家庭用蓄電池以外の電源としても利用可能とされ、複数種類のバッテリに対する制御および充電装置を共通としているので、安全性を損なうことなく、家庭用蓄電池をローコストに構成することが可能となる。

ゲートウェイ４に対して無線ＬＡＮによってディスプレイ１４が接続され、ゲートウェイ４からディスプレイ１４に対して表示情報が伝送される。ディスプレイ１４は、家庭内のユーザに対して下記の例に示すような情報またはこれらの状態の一部を表示する。

・電力供給網１から家庭に供給された電力
・ソーラパネル９から供給された電力
・バッテリセンター１３へ流れた正味の電力
・バッテリセンター１３上のバッテリの状態
・家庭内の電気器具によって消費された電力
・使用されたエネルギーにおけるグリーン電力と非グリーン電力との割合
・リアルタイムの使用電力の炭素排出強度
・家庭の電力ネットワークにより消費された電力のカーボンフットプリント
（例えば排出された温室効果ガス（炭素排出強度）を１か月間で積算した値をカーボンフットプリントとして表示し、炭素排出量を見える化する）

ディスプレイ１４により表示される上述の情報は、インターネット１６上のモバイルディスプレイ２０によっても表示可能である。モバイルディスプレイ２０は、携帯電話、携帯型パーソナルコンピュータ等である。さらに、これらの携帯端末を使用して家庭のゲートウェイ４に対して電力ネットワークを制御するための制御信号を送信することが可能とされている。

「測定データに付随するタイムスタンプ」
上述したディスプレイ１４に表示するための情報は、電力メータ２、器具モニタ５、ソーラモジュール１０、およびバッテリセンター１３から無線ＬＡＮで送信された測定値（タイムスタンプ付き）をゲートウェイ４が処理することによって生成される。ゲートウェイ４においては、使用電力量をタイムスタンプによって互いに同期させる。さらに、使用電力量の時間方向の積算値を計算する。電力測定器具としては、正確性を期すために、所定の仕様を満たすものが使用される。さらに、電力に関する正確な測定は、家庭内で消費されたエネルギーを、二酸化炭素の排出量に正確性をもって調整・換算した数値データを世帯主に知らせるような機能の基礎となる。

家庭内におけるエネルギーの使用状況をモニターする典型的な例は、ある特定の期間（時間）内に消費した総エネルギー量を、ディスプレイに積算表示することである。上述したように、測定値が測定時刻を示すタイムスタンプを付随したデータであるので、２つ測定値が得られたとすると、瞬間的な電力Ｐは、２つのエネルギーの測定値Ｅ₁ 、Ｅ₂ の差を時間Ｔ₁ 、Ｔ₂ の差で割ったものとして求めることができる。

Ｐ＝（Ｅ₂ −Ｅ₁ ）／（Ｔ₂ −Ｔ₁ ）

データの積算値を求めることによって、停電による機器等の機能停止があった場合にも、情報を確保することができる。電力としてデータを扱うシステムでは、ある一つのデータの欠落であっても、測定のできなかった期間を含む積算が推測となるために、総エネルギー量の換算・調整が不正確なものとなってしまう。測定時間を示すタイムスタンプと結びづけられた情報に基づくシステムであれば、機能停止の回復と共に、換算の正確性を回復することができる。

「屋外からの電力コントロールシステムの制御」
さらに、インターネット１６およびゲートウェイ４を介してネットワーク上のモバイル端末によって、屋外から蓄電装置１１のリモートコントロールが可能とされる。この特長を生かしたアプリケーションの簡単な例としては、世帯主が、電力蓄積装置を屋外から操作して、世帯主の行動にあわせてシステムの動作を柔軟に変更するものがある。外出し、次に帰宅したとき、通常より多い電力消費が見込まれそうな場合に、エネルギーを前もって蓄積するように、世帯主が家の外から蓄電装置１１に対して指示を与えることができる。さらに、例えば世帯主が休暇中などに家を空ける場合に、電力の蓄積の制御を公益事業会社（電力会社）に委ねる長期の契約を結ぶことも可能である。

「利用するエネルギーの炭素排出強度に基く、蓄電装置の制御」
炭素排出強度を求める場合、インターネット１６上のサーバ、具体的には、ＡＰＩ(Application Program Interface) にアクセスし、家庭の消費電力等の情報をＡＰＩに送信し、ＡＰＩにおいて炭素排出強度を演算するようにしても良い。ＡＰＩの一例は、ＡＭＥＥ(Avoiding Mass Extinctions Engine)２１である。ＡＭＥＥ２１は、世界中のエネルギーデータを収集し、長期間に亘って収集されたさまざまな形のエネルギー消費データを保存している。ＡＭＥＥが規定しているプロファイルにしたがって、自身の家庭のＣＯ２排出量に関する情報をゲートウェイ４が得ることができる。

自身で算出した炭素排出強度またはＡＰＩにより算出してもらった炭素排出強度に基づいて、ゲートウェイ４は、いつエネルギーを電力として蓄電装置１１に蓄積し、また、いつそのエネルギーを蓄電装置１１から供給するかを制御することができる。さらに、蓄積と供給の配分を制御することができる。

炭素排出強度に基づく制御のルールの一例について説明する。このルールは、電力消費による総炭素排出強度を最小とするようなアルゴリズムである。上述した電力コントロールシステムは、供給されるエネルギーの炭素排出強度があるしきい値より低いときにだけ電力を蓄電装置１１に蓄積するように設定される。炭素排出強度が高いときには、蓄電装置１１から電力を供給するようになされる。このような電力コントロールシステムは、世帯主がより炭素排出量が少ないエネルギーを消費するようにできる。

電力コントロールシステムにおいて、利用するエネルギーの炭素排出強度は、外部（電力会社）から供給されるエネルギー以外に、各家庭に設置された発電装置（ソーラパネル９）によって生成されるエネルギーに基づき、正味の炭素排出強度として求められる。どのように、エネルギーが生成されたかによって、炭素排出強度が異なる。蓄電装置１１に対して蓄積されるエネルギーは、炭素排出強度が低いものほど好ましい。電力会社から供給されるエネルギーの炭素排出強度に関する情報は、電力会社に限らず、例えば上述したＡＭＥＥから得ることができる。

電力コントロールシステムにおける電力の蓄積には２つのコストがかかる。第１のコストは、蓄積される電力そのものにかかるコストである。第２のコストは、電力の蓄積に使うバッテリの耐用年数（劣化）に起因するコストである。その他に、いつどのような割合で充電するのかというルールを決める際、電力またはバッテリ交換にかかるコストの両面を考慮するべきである。電力コントロールシステムによれば、炭素排出強度が低いときに急速にエネルギーを蓄積することで、急速充電に起因するバッテリの劣化に起因する余分なコストを相殺することも可能である。

「買い取り料金に基づく、蓄電装置の制御」
蓄電装置１１を制御する場合、エネルギーの買い取り価格が考慮される。エネルギー（電力）の買い取り価格は、１日の時間帯、季節等に応じて変化する。電力コントロールシステムは、家庭内の電力の蓄積と、電力会社から提示されるエネルギーの買い取り価格を算出する。買い取り価格は、電力会社が電力の需給バランスを調整するために変化したり、電力市場におけるスポット価格によって変化する。

買い取り価格の情報は、需要者が電力会社等から得ることができる。電力コントロールシステムは、いつエネルギーを電力として蓄積し、いつそのエネルギーを供給するかを制御するためのルールを規定する。さらに、蓄積と供給の配分をコントロールすることもできる。電力コントロールシステムシステムは、供給されるエネルギーの需要者による買い取り価格があるしきい値より低い場合にのみ電力を蓄積するように設定される。このような電力コントロールシステムシステムは、世帯主が家庭で消費するエネルギーにかかるコストを最小にするために役立つ。

いつエネルギーを電力として蓄積するか、また、チャージレートをどのようにするかを決めるルールは、ストレージにかかるコスト、すなわち電力自体のコストとバッテリーの寿命の両方を考慮して決定される。電力コントロールシステムによって、需要者による買い取り価格が低いときに急速にエネルギーを蓄積することで、急速充電が原因の電池の劣化に起因する余分なコストを相殺することも可能である。

「ディスプレイによる表示の例」
図４を参照してディスプレイ１４による表示の一例について説明する。ディスプレイ１４による表示は、カラーディスプレイによってなされる。表示エリアのほぼ中央に家のマークが表示される。家のマークが２分され、図に向かって左側半分に、電力供給網１から家庭に供給された電力の量の表示３１Ａがなされる。通常、この電力は、非グリーン電力（炭素排出強度が比較的高い電力）であるので、赤色で表示される。但し、電力供給網１から供給される電力の中でも、グリーン電力（炭素排出強度が比較的低い電力）が存在する場合には、破線で示すように、グリーン電力の量に対応した表示３１Ｂ（緑色）がなされる。この表示３１Ａ、３１Ｂおよび３２は、リアルタイムで変化するアニメーション表示である。

図に向かって右側半分にソーラパネル９（図４では、アイコン３３で示される）が発生したグリーン電力の量に対応した表示３２がなされる。さらに、蓄電装置１１を構成する例えば３個のバッテリに対応し、それぞれの蓄積量を表すアイコン３４ａ、３４ｂ、３４ｃが表示される。さらに、家庭内の電気器具を示すエリア３５が設けられ、エリア３５内に動作中の電気器具のそれぞれのアイコンと現在の消費電力とが表示される。現在の合計消費電力量の表示３６がなされる。

さらに、インディケータ３７が表示される。インディケータ３７の針マークの示す位置が家庭内に現在供給されている電力量のグリーン度（きれいさ）を表す。インディケータ３７の左端のアイコン３８ａが最も良好な位置であり、その右端のアイコン３８ｂが最も悪い位置である。したがって、針マークが左に触れるほど、グリーン度が良好であり、針マークが右に触れるほど、グリーン度が悪いことを表している。

さらに、表示エリアの下部のエリアに、カーボンフットプリントの表示３９がなされる。カーボンフットプリントは、その家庭において、１か月等の所定期間に消費された電力の合計をＣＯ２排出量に変換した値である。上述したように、ＣＯ２排出量を求めるに際して、生成方法に応じた各電力の炭素排出強度を考慮してカーボンフットプリントが求められる。

表示エリアの最下部のエリアには、マイスコアカードの表示４０がなされる。マイスコアカードの表示４０に表示されるスコアは、ユーザ（家のオーナー）の利害にとって、意味のある値である。例えばスコアが政府の支給する環境補助金の基礎とされる。あるいはＣＯ２排出量の取引市場において取引対象とされる。

「グリーン度の尺度（Ｇｒｅｅｎｅｓｓゲージ）について」
上述したように、ディスプレイ１４によっては、家庭内で消費される電力の総炭素排出強度が表示される。総炭素排出強度は、尺度（ゲージ）の形で示される。この尺度を得るための変数に対する計算は、外部（電力会社）から供給されるエネルギーのほか、各家庭に設置された太陽電池やＣＨＰ(Combined Heat and Power)設備などによってつくられる
エネルギーを考慮に入れることができる。例えば下式によって尺度が計算される。Ｅがエネルギー量を示し、Ｃが炭素コストを示す。

Ｇ＝ΣＥ(supply),Ｅ(solar),Ｅ(CHP),Ｅ(battery)／ΣＣ(supply),Ｃ(CHP),Ｃ(battery)

この計算において、太陽電池から得られる電力に対する「炭素コスト」は、ゼロであるか、または実装上生じる「炭素コスト」を有するものと仮定している。電池から供給される電力の「炭素コスト」は、充電のための電力の「炭素コスト」であったり、電池の使用ごとの具体的な「炭素コスト」および／または全体に占める電池の使用ごとの具体的な「炭素コスト」の割合の積算であると考えることができる。

さらに、この尺度（ゲージ）は、消費した総電力の情報を含むものであっても良い。このようにして、この尺度（ゲージ）は、その家庭が効率的な炭素の使用をしているかどうかのインジケータとすることができる。他の尺度の計算式を下記に示す。

Ｇ＝ΣＥ(supply),Ｅ(solar),Ｅ(CHP),Ｅ(battery)／ΣＥ(supply),Ｅ(solar),Ｅ(CHP),
Ｅ(battery)+ΣＣ(supply),Ｃ(CHP),Ｃ(battery)

上述したディスプレイ１４の表示によって、家庭において、外部（電力会社）から供給されるエネルギーと、各家庭でつくられるエネルギーとのバランスを世帯主がただちに知ることのできる。

「パワーコンディショナ」
図５を参照してソーラモジュール１０およびバッテリセンター１３のそれぞれに設けられている第１および第２のパワーコンディショナについて説明する。図５は、バッテリセンター１３の部分的構成を示している。

ソーラパネル９で発生した直流電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ５１に供給され、所定の直流電圧として出力される。ＤＣ−ＤＣコンバータ５１の出力電圧がＤＣ−ＡＣインバータ５２に対して供給される。ＤＣ−ＡＣインバータ５２は、例えばＧＴＩ(Grid Tie Inverter)の構成とされ、出力側の電力供給網の交流電力と同期した交流電力を出力する。

ソーラパネル９の発電量は、天候、時間帯等で変動するために、ソーラパネル９の出力電圧をＤＣ−ＡＣインバータ５２に供給する場合、ＤＣ−ＡＣインバータ５２の入力電圧を安定とするために、ＤＣ−ＤＣコンバータ５１が使用される。さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータ５１は、そのときどきの入力光のもとでのソーラパネルのインピーダンスに合わせて、出力のインピーダンスを調整するように構成されている。ソーラパネル９の負荷の最大値に追従するこの特性は、ＭＰＰＴ（Maximum Peak Point Tracking：ソーラパネルの
出力電力が最大になる点に追従する制御。最大電力点追従制御機能）として知られている。

さらに、ＤＣ−ＤＣコンバータ５１およびＧＴＩの構成とされたＤＣ−ＡＣインバータ５２は、電力の伝送の前に、ＡＣラインがその他の電源から電力を得ていることを前提にしたものであることが必要とされる。その理由は、配線網で作業するエンジニアの安全確保のためである。このような特性によって、ＤＣ−ＡＣインバータ５２に対するＤＣの入力時点からＡＣの出力時点までの間に、ある程度の遅延が存在する。

電力メータ２からの交流電力がバッテリセンター１３の整流回路５３によって直流電力に変換される。ソーラモジュール１０のＤＣ−ＤＣコンバータ５１からの直流電力および／またはバッテリセンター１３の整流回路５３からの直流電力が充電部５４に供給される。充電部５４によって、蓄電装置１１のバッテリが充電される。

蓄電装置１１も、直流電力を発生する点では、ソーラパネルと同様であり、蓄電装置１１の出力に対してもパワーコンディショナが接続されている。すなわち、蓄電装置１１が発生した直流電力がＤＣ−ＤＣコンバータ５５に供給される。ＤＣ−ＤＣコンバータ５５からの所定の直流電力がＤＣ−ＡＣインバータ５６に供給される。ＤＣ−ＡＣインバータ５６が出力する交流電力が家庭内の交流電力系統に供給される。ＤＣ−ＡＣインバータ５６は、ＧＴＩの構成とされる。

上述したように、バッテリセンター１３に対して各バッテリが着脱自在とされている構成の場合、バッテリの充電および放電を行うのに先立って、バッテリセンター１３とバッテリ間で認証が行われ、認証が成立した場合のみ、充電および放電処理がなされる。認証処理では、各バッテリのＩＤが使用される。

このような認証処理、充電動作並びに放電動作のために、バッテリセンター１３の各部を制御するために、バッテリセンター１３には、コントローラ５７および無線通信部（図示しない）が設けられている。コントローラ５７は、マイクロコンピュータにより構成されている。上述したＤＣ−ＤＣコンバータ５５およびＤＣ−ＡＣインバータ５６が第１のパワーコンディショナを構成し、ソーラモジュール１０のＤＣ−ＤＣコンバータ５１およびＤＣ−ＡＣインバータ５２が第２のパワーコンディショナを構成する。これらのパワーコンディショナを構成する各回路ブロックとしては、制御の整合性、入手の容易化等の理由から同一構成のものが使用される。

コントローラ５７によってなされる充電／放電処理の制御の一例について図６を参照して説明する。図６では、充電、オフ、供給（分配）の３個の状態が示されている。

「オフ」から「充電」への遷移Ｓ１の条件
（ソーラパネル出力≧１５０Ｗ）且つ（充電状態＜９０％）
「充電」から「オフ」への遷移Ｓ２の条件
（ソーラパネル出力＜１５０Ｗ）または（充電状態≧９０％）

「オフ」から「供給」への遷移Ｓ３の条件
（電気器具の負荷≧５０Ｗ）且つ（充電状態≧２５％）または（ソーラパネル出力≧１５０Ｗ）且つ（充電状態＜９０％）
「供給」から「オフ」への遷移Ｓ４の条件
（電気器具の負荷＜５０Ｗ）または（充電状態＜２５％）

上述した充電／放電処理の制御は、蓄電装置１１をソーラパネル出力のみで充電する制御の一例であって、蓄電装置１１を上述した整流回路５３の出力で充電可能とする場合には、他の制御方法が可能である。さらに、判定のしきい値の数値は、単なる一例であって、種々のものに設定される。

上述したように、ＤＣ−ＤＣコンバータ５１およびＤＣ−ＡＣインバータ５２は、ＤＣ−ＡＣインバータ５２に対するＤＣの入力時点からＡＣの出力時点までの間に、ある程度の遅延が存在する。しかしながら、蓄電装置１１からの出力電圧は、要求に応じて即座に電力を供給できることが望まれる。

かかる要求を満たすため、ＤＣ−ＤＣコンバータ５５は、２つの出力電圧を持つように構成されている。第１の出力電圧がスタンバイ電圧である。スタンバイ電圧は、ＤＣ−ＡＣインバータ５６が外部に電力を供給しはじめるしきい値より低いものであり、且つ、ＤＣ−ＡＣインバータ５６が動作するのに十分な電圧とされる。第２の電圧は、ＤＣ−ＡＣインバータ５６が外部に電力の供給を開始する電圧とされる。このようにして、ＤＣ−ＡＣインバータ５６は、直ぐに供給モードに移行できるようにスタンバイされる第１の電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ５６が出力する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ５１は、上述したように、最大電力点追従制御機能を有する。蓄電装置１１の出力電圧が入力されるＤＣ−ＤＣコンバータ５５も同様に、最大電力点追従制御機能を有する。蓄電装置１１は、ソーラパネルと異なる出力特性を有する。したがって、蓄電装置１１に接続されるＤＣ−ＤＣコンバータ５５が最大電力点追従制御機能を有する場合、システム（ＡＣラインへの電力供給）を不安定にする。したがって、ＤＣ−ＤＣコンバータ５５は、ソーラパネルの負荷曲線を模倣するように、出力インピーダンスが動的に変化するように構成される。

なお，複数のバッテリおよび複数のＤＣ−ＤＣコンバータに対して１つのＤＣ−ＡＣインバータ（ＧＴＩ）を含むシステムにおいて、この負荷曲線のシミュレーションは、複数のＤＣ−ＤＣコンバータの複数の出力が並列に接続されることにすぎないということを意味する。

＜２．変形例＞
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば電力コントローラシステムは、家庭に限らず、区画化されたエリアに対して適用できる。

１・・・電力供給網
２・・・電力メータ
４・・・ゲートウェイ
５・・・器具モニタ
９・・・ソーラパネル
１０・・・ソーラモジュール
１１・・・蓄電装置
１３・・・バッテリセンター
１４・・・ディスプレイ
５１，５５・・・ＤＣ−ＤＣコンバータ
５２，５６・・・ＤＣ−ＡＣインバータ

Claims (5)

1. 直流電力の貯蔵装置と、
   前記貯蔵装置に接続された第１のパワーコンディショナと、
   直流電力の発生装置と、
   前記発生装置に接続された第２のパワーコンディショナと、
   前記第１のパワーコンディショナからの交流電力が供給されると共に、前記第２のパワーコンディショナからの交流電力が供給される交流電力系統とを備え、
   前記第１のパワーコンディショナがＤＣ−ＤＣコンバータとＤＣ−ＡＣインバータとが接続され、前記ＤＣ−ＤＣコンバータが第１および第２の出力を発生し、前記第１の出力によって前記ＤＣ−ＡＣインバータがスタンバイ状態とされ、前記第２の出力によって前記ＤＣ−ＡＣインバータが交流電力を前記交流電力系統に出力する電力コントロール装置。
2. 前記第１および第２のパワーコンディショナの前記ＤＣ−ＤＣコンバータが最大電力点追従制御機能を持つ請求項１に記載の電力コントロール装置。
3. 前記発生装置が生成した直流電力によって前記貯蔵装置に蓄積される請求項１または２に記載の電力コントロール装置。
4. 前記第１および第２のパワーコンディショナが互いに同期した交流電力を前記交流電力系統に供給する請求項１、２または３に記載の電力コントロール装置。
5. 前記発生装置が太陽光発電装置である請求項１、２、３または４に記載の電力コントロール装置。

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