JP2012186963A - 建物用エネルギーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの要望に応じて、直流電力供給システムから受電した直流電力を優先的に有効利用する建物用エネルギーシステムすることを目的とする。
【解決手段】外部から交流電力を供給する系統側電源１と、直流電力を発電する自家用発電装置２と直流電力を充放電する自家用蓄電装置４，６を有する直流電力供給システムとに接続可能な建物用エネルギーシステムにおいて、系統側電源１から供給される交流を変換して得られる第１の直流または前記直流電力供給システム２，４，６から供給される第２の直流を直流電力機器に供給する第１供給制御手段２２ａと、前記第１供給制御手段２２ａに前記第２の直流を前記第１の直流より優先的に前記直流電力機器に供給させる第一の運転モードを設定する設定手段７ｂ〜７ｃ，３４と、を備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物用エネルギーシステムに関する。

従来、太陽光発電装置で発電された電力は、主にパワーコンディショナーを使用して、直流から交流に変換して、交流を使用可能な機器（交流電力機器）に使用していた。しかし、直流を使用可能な機器（直流電力機器）についても、交流に変換した電流を直流に再び変換して使用していたため、直流電力機器が直流電力を使用する際に、電力変換に伴う電力損失が生じている場合があった。そこで、特許文献１では、商用電源から受電する交流電力と直流発電装置で発電する直流電力とを利用し、受電した交流電力と直流電力とを適正に組み合わせて交流機器と直流機器とに給電することにより、総合的な電力の利用効率を高めた配電システムを提供することを目的としている。そして、特許文献１は、前記直流発電装置から受電した直流電力の余剰電力を蓄電し直流発電装置とともに直流電力を供給する二次電池と、直流発電装置から二次電池に充電電流を流す充電器部とを開示する（段落００１１参照）。

特開２０１０−４１７８３号公報

しかし、直流発電装置から受電した直流電力の余剰電力を二次電池に蓄電するだけでは、ユーザの要望に応じて、直流発電装置から受電した直流電力を優先的に有効利用できていない場合があった。

そのため、ユーザの要望に応じて、直流発電装置から受電した直流電力を優先的に有効利用することが望まれる。

本発明は、ユーザの要望に応じて、直流電力供給システムから受電した直流電力を優先的に有効利用する建物用エネルギーシステムを提供することを目的とする。

上記課題の少なくとも一つを解決するために、請求項１に記載の発明は、例えば、図１、図２に示すように、
外部から交流電力を供給する系統側電源（商用電源）１と、直流電力を発電する自家用発電装置（例えば、太陽光発電装置、風力発電、燃料電池）２と直流電力を充放電する自家用蓄電装置（例えば、蓄電池、自動車（ＰＨＶ，ＥＶ））４，６を有する直流電力供給システムとに接続可能な住宅用エネルギーシステムにおいて、
系統側電源１から供給される交流を変換して得られる第１の直流または前記直流電力供給システム２，４，６から供給される第２の直流を直流電力機器３ｂに供給する第１供給制御手段（コントローラ）２２ａと、
前記第１供給制御手段２２ａに前記第２の直流を前記第１の直流より優先的に前記直流電力機器３ｂに供給させる第一の運転モードを設定する設定手段７ｂ〜７ｃ，３４と、
を備えていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、前記第１供給制御手段２２ａに前記第２の直流を前記第１の直流より優先的に前記直流電力機器３ｂに供給させる第一の運転モードを設定することにより、前記第２の直流を前記直流電力機器３ｂに優先的に供給させるため、直流電力供給システム（自家用発電装置、自家用蓄電装置等）２，４，６から受電した直流電力を優先的に有効利用できる。

請求項２に記載の発明は、例えば、図２に示すように、
請求項１に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
前記直流電力機器３ｂの使用電力を監視し、前記直流電力機器３ｂが使用されていると判断した場合、前記第１供給制御手段２２ａに前記第２の直流を優先的に供給させる監視制御手段３０
を更に備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、監視制御手段３０により前記直流電力機器３ｂの使用電力を監視することにより、前記直流電力機器３ｂが使用されていると判断した場合、前記直流電力機器３ｂに前記第２の直流を優先的に供給させることができる。

請求項３に記載の発明は、例えば、図１、図２に示すように、
請求項１または２に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
前記設定手段７ｂ〜７ｃ，３４により、前記直流電力供給システム２，４，６から出力される直流を建物内で使用する交流に変換する割合が変更可能に設定されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、前記直流電力供給システム２，４，６から出力される直流を建物内で使用する交流に変換する割合が変更可能に設定されることにより、例えば、直流電力機器３ｂが使用されている場合であっても、第２の直流を交流に変換して使用する割合を設定することで、ユーザの要望（設定された運転モード）に応じて生じた過不足分の電力について交流から直流または直流から交流へ変換して利用することが最小限に抑えられるため、エネルギー変換ロスを最小限に抑えることができる。その結果として、ユーザの要望に応じて建物用エネルギーシステムにおけるエネルギーの利用効率が向上する。例えば、ユーザが系統側電力の使用を抑えたいとき、または、ユーザの要望が売電を優先させたいときには交流への変換割合を高く設定し、ユーザの要望が自動車４、蓄電装置６による蓄電を優先したいときには交流への変換割合を低く設定することが考えられる。

請求項４に記載の発明は、例えば、図３に示すように、
請求項２または３に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
前記系統側電源１から供給される第１の交流または前記直流電力供給システム２，４，６から供給される第２の直流を変換して得られる第２の交流を交流電力機器５に供給する第２供給制御手段２３
を更に備え、
前記監視制御手段３０は、前記自家用発電装置２の発電電力および前記自家用蓄電装置４，６の蓄電電力を更に監視し、前記発電電力と前記蓄電電力の和が前記直流電力機器３ｂの使用電力を超えていると判断した場合、前記第２の交流を前記交流電力機器５に供給することを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、前記監視制御手段３０が前記自家用発電装置２の発電電力および前記自家用蓄電装置４，６の蓄電電力を更に監視し、前記発電電力と前記蓄電電力の和が前記直流電力機器３ｂの使用電力を超えている場合、前記第２の交流を前記交流電力機器５に供給することにより、系統側電源１から供給される交流の使用を減少することができるため、余剰分の第２の直流を有効利用できる。

請求項５に記載の発明は、例えば、図１、図２に示すように、
請求項４に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
蓄熱装置３ａを更に備え、
前記監視制御手段３０は、前記交流電力機器５の使用電力を更に監視し、前記発電電力が前記直流電力機器３ｂの使用電力および前記交流電力機器５の使用電力の和を超えていると判断した場合、前記自家用発電装置２から余剰分の直流電力を前記自家用蓄電装置６または前記蓄熱装置３ａに供給することを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、前記監視制御手段３０は、前記交流電力機器５の使用電力を更に監視し、前記発電電力が前記直流電力機器３ｂの使用電力および前記交流電力機器５の使用電力の和を超えていると判断した場合、前記自家用発電装置２から余剰分の直流電力を前記自家用蓄電装置６または前記蓄熱装置３ａに供給することにより、蓄電または蓄熱できるため、余剰分の直流電力を有効利用できる。

請求項６に記載の発明は、例えば、図１、図２に示すように、
請求項５に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
前記監視制御手段３０は、前記自家用蓄電装置６の蓄電電力が所定値以上であると判断した場合、前記自家用発電装置２から発電された余剰分の直流電力を交流電力に変換し系統側に売電することを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、前記監視制御手段３０は、前記自家用蓄電装置６の蓄電電力が所定値以上であると判断した場合、前記自家用発電装置２から発電された余剰分の直流電力を交流電力に変換することにより、系統側に売電できるため、余剰分の直流電力を有効利用できる。

請求項７に記載の発明は、例えば、図３に示すように、
請求項１から６のいずれか一項に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
前記設定手段により、前記系統側電源１の時間帯毎の電力料金と前記自家用発電装置２の売電価格を予め登録し、売電価格が電力料金より高い時間帯に前記自家用発電装置から発電された余剰分の直流電力を交流電力に変換し系統側に売電する第二の運転モードが設定可能であることを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、売電価格が電力料金より高い時間帯に前記自家用発電装置２から発電された余剰分の直流電力を交流電力に変換し系統側に売電する第二の運転モードが設定可能であることにより、有利な時間帯に売電できるため、経済性を優先させることができる。

請求項８に記載の発明は、例えば、図３に示すように、
請求項７に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
前記第二の運転モードにおいて、
前記監視制御手段３０は、前記設定手段７ｂ〜７ｃ，３４により設定された前記系統側電源の電力料金が売電価格より安い時間帯に前記自家用蓄電装置６または前記蓄熱装置３ａに前記系統側電源１から電力を供給することを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、前記設定手段７ｂ〜７ｃ，３４により設定された前記系統側電源１の電力料金が売電価格より安い時間帯に前記自家用蓄電装置６または前記蓄熱装置３ａに前記系統側電源１から電力を供給することにより、売電する一方で、電力料金が売電価格より安い時間帯に蓄電または蓄熱したエネルギーを売電時に使用可能となるため、経済性を優先させることができる。

請求項９に記載の発明は、例えば、図３に示すように、
請求項８に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
前記第二の運転モードにおいて、
前記設定手段７ｂ〜７ｃ，３４により、前記系統側電源１の電力料金が安い時間帯を手動で設定可能にすることを特徴とする。

請求項９に記載の発明によれば、前記系統側電源１の電力料金が安い時間帯を手動で設定可能にすることにより、前記系統側電源１の電力料金の変更に対応することができるため、最も電力料金が安い時間帯を正確に設定できる。また、これにより、前記設定された時間帯に蓄電または蓄熱したエネルギーを電力料金が高い時間に使用することが可能になる。

請求項１０に記載の発明は、例えば、図３に示すように、
請求項５から９のいずれか一項に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
外部ネットワークと通信可能な通信手段３１を更に備え、
前記設定手段７ｂ〜７ｃ，３４または前記通信手段３１を介して受信した制御信号により、前記蓄電装置６への充電量または前記蓄熱装置３ａの蓄熱量を常に一定値以上に保つことを優先する第三の運転モードを設定可能であることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明によれば、前記設定手段７ｂ〜７ｃ，３４または前記通信手段３１を介して受信した制御信号により、前記蓄電装置６への充電量または前記蓄熱装置３ａの蓄熱量を常に一定値以上に保つことを優先する第三の運転モードを設定可能であることにより、常に一定値以上のエネルギーを蓄えることが可能となるため、外出時においても停電時や災害時に備えることができる。

請求項１１に記載の発明は、例えば、図１−３に示すように、
請求項１０に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
前記自家用発電装置２は太陽光発電装置、風力発電または燃料電池であり、前記自家用蓄電装置４，６は、蓄電装置６、ＰＨＶ車両４またはＥＶ車両４であり、
前記監視制御手段３０は、前記第三の運転モードにおいて、太陽光発電装置または風力発電を前記自家用蓄電装置４，６の充電または前記蓄熱装置３ａの蓄熱に優先的に使用することを特徴とする。

請求項１１に記載の発明によれば、前記監視制御手段３０は、前記第三の運転モードにおいて、太陽光発電装置または風力発電を前記自家用蓄電装置４，６の充電または前記蓄熱装置３ａの蓄熱に優先的に使用することにより、一定値以上のエネルギーを早期に蓄えることが可能となる。

請求項１２に記載の発明は、例えば、図３に示すように、
請求項１０または１１に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
前記設定手段３４により、前記第一の運転モード、前記第二の運転モードまたは前記第三の運転モードを選択的に設定可能であることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明によれば、前記設定手段３４は、前記第一の運転モード、前記第二の運転モードまたは前記第三の運転モードを選択的に設定可能であることにより、ユーザの要望に応じて、直流電力供給システム２，４，６から受電した直流電力の使用用途を決めることができる。

請求項１３に記載の発明は、例えば、３図に示すように、
請求項１２に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
前記監視制御手段３０は、前記第一の運転モード、前記第二の運転モードまたは前記第三の運転モードから選択された運転モードに応じて前記直流電力供給システム２，４，６から出力される直流を建物内で使用する交流に変換する割合を変更することを特徴とする。

請求項１３に記載の発明によれば、前記監視制御手段３０が前記第一の運転モード、前記第二の運転モードまたは前記第三の運転モードから選択された運転モードに応じて前記直流電力供給システム２，４，６から出力される直流を建物内で使用する交流に変換する割合を変更することにより、ユーザの要望に応じた変換割合を設定できるため、ユーザの要望に応じて直流電力供給システム２，４，６から受電した直流電力を有効利用できる。

本発明によれば、直流電力供給システムから受電した直流電力を優先的に有効利用することができる。

本発明に係る住宅用エネルギーシステムの機能ブロック図の一例を示す図である。 本発明に係る住宅用エネルギーシステムの表示装置に係る機能ブロック図の一例を示す図である。 本発明に係る住宅用エネルギーシステムにかかるフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明に係る建物の望ましい一例として、住宅について説明するが、これに限られるものではない。

＜実施の形態＞
（住宅用エネルギーシステム）
図１において、本実施の形態における住宅用エネルギーシステムは、主として、表示装置７と配電盤１０とから構成される。そして、この住宅用エネルギーシステムは、（１）外部の系統電力を供給する系統側電源１と、（２）住宅側に設置された直流電力を発電する太陽光発電装置、風力発電、燃料電池等の自家発電装置２と、直流電力を充放電可能な自動車（プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）や電気自動車（ＥＶ）等の電気エネルギーで走行する自動車（走行体））４、蓄電装置６とのうち少なくとも一つを有する直流電力供給システムとに、配電盤１０を介して、接続可能である。住宅において使用される直流電力機器３ｂ、交流電力機器５がコンセントを介して、本住宅用エネルギーシステムに接続可能である。なお、本実施の形態において、自家発電装置２が太陽光発電装置である場合を例に説明する。しかし、風力発電、燃料電池等の自家発電装置を単独で、または、太陽光発電装置と併用して使用することも可能である。

（配電盤）
配電盤１０には、図１に示すように、系統側電源１からの系統電力を供給する配線Ｌ１と、太陽光発電装置２からの発電電力を供給する配線Ｌ２と、蓄電装置６からの蓄電電力を供給する配線Ｌ３とが設けられている。

配線Ｌ１は交流電力を供給する配線であり、この配線Ｌ１から配線Ｌ１ａが分岐して、前記蓄電装置６に接続され、この蓄電装置６に交流電力を供給するようになっている。蓄電装置６では、電力変換機６ｂによって交流電力が直流電力に変換されて蓄電池６ａに蓄電されるようになっている。蓄電の際は、蓄電池６ａおよび電力変換機６ｂが充放電コントローラ６ｃによって適宜制御される。また、蓄電装置６には、電力量計６ｄが内蔵されており、この電力量計６ｄで検出された蓄電電力量が表示装置７の表示画面に表示されるようになっている。また、前記電力量計６ｄでは、蓄電池６ａから放電された電力量を検出可能となっており、この放電電力量が表示装置７の表示画面に表示されるようになっている。

また、配線Ｌ１から配線Ｌ１ｂが分岐し、この配線Ｌ１ｂは電力変換機１８を介して充放電コントローラ２０に接続されている。電力変換機１８は、交流電力を直流電力に変換するコンバータである。

充放電コントローラ２０は、直流電力を走行体４の蓄電池に供給して充電または直流電力を走行体４の蓄電池から放電する際の制御を行うもので、前記表示装置７に接続され、この表示装置７から操作できるようになっている。例えば、表示装置７の操作画面上で操作・設定を行うことによって、充放電コントローラ２０に充放電指示を行えるようになっている。また、設定された運転モードに従って、充電開始時刻、充電完了時刻、利用する電力の優先順位、または放電などの条件を設定するようになっている。

また、配線Ｌ１から配線Ｌ１ｃが分岐し、この配線Ｌ１ｃは電力変換機２１を介してコントローラ２２ａに接続されている。電力変換機２１は、交流電力を直流電力に変換するコンバータである。コントローラ２２，２２ａは、直流電力を蓄熱装置３ａ，直流電力機器３ｂに供給する際の制御を行うもので、前記表示装置７に接続され、この表示装置７から操作できるようになっている。例えば、表示装置７の操作画面上で操作・設定を行うことまたは設定された運転モードによって、コントローラ２２，２２ａに電力供給指示を行えるようになっている。

配線Ｌ２は直流電力を供給する配線であり、この配線Ｌ２から配線Ｌ２ａが分岐して、前記蓄電装置６に接続され、この蓄電装置６に直流電力を供給するようになっている。蓄電装置６では、直流電力が蓄電池６ａに蓄電されるようになっており、蓄電の際は、蓄電池６ａおよび電力変換機６ｂが充放電コントローラ６ｃによって適宜制御される。

また、配線Ｌ２から配線Ｌ２ｂが分岐し、この配線Ｌ２ｂは充放電コントローラ２０に接続されている。また、配線Ｌ２から配線Ｌ２ｃが分岐し、この配線Ｌ２ｃはコントローラ２２ａに接続されている。配線Ｌ３は直流電力を供給する配線であり、配線Ｌ３から配線Ｌ３ｂが分岐し、この配線Ｌ３ｂは充放電コントローラ２０に接続されている。また、配線Ｌ３から配線Ｌ３ｃが分岐し、この配線Ｌ３ｃはコントローラ２２ａに接続されている。

前記配線Ｌ１はコントローラ２３に直接接続され、配線Ｌ２、Ｌ３は電力変換機２４を介してコントローラ２３にそれぞれ接続されている。

電力変換機２４は、直流電力を交流電力に変換するインバータである。コントローラ２３は配線Ｌ４に接続されている。この配線Ｌ４は配電盤１０から電気機器（家庭内負荷）５に、交流電力を供給する配線であり、直流電力機器５に第３電力量検出手段１７を介して接続されている。

また、前記コントローラ２３は、配線Ｌ１によって供給される交流電力、配線Ｌ２によって供給された直流電力を電力変換機２４で変換した交流電力、配線Ｌ３によって供給された直流電力を電力変換機２４で変換した交流電力を、配線Ｌ４に供給する際の制御を行うもので、前記表示装置７に接続され、この表示装置７から操作できるようになっている。例えば、表示装置７の操作画面上で操作・設定を行うことまたは設定された運転モードによって、コントローラ２３に電力供給指示を行えるようになっている。電力供給指示を行う場合、表示装置７の画面上にて、運転モード、供給開始時刻、供給完了時刻、利用する電力の優先順位などの条件を設定するようになっている。

（表示装置）
前記表示装置７は、図２に示すように、監視制御手段３０を備えている。この監視制御手段３０は、家庭内負荷（蓄熱装置３ａ、直流電力機器５）の消費電力量を、第３電力量検出手段１５，１７によってそれぞれ検出された消費電力量に基づいて、系統電力、発電電力、蓄電電力ごとに監視し、表示部７ａに表示させるとともに、前記走行体４の充電による消費電力量を、第４電力量検出手段１６によってそれぞれ検出された消費電力量に基づいて、監視し、系統電力、発電電力、蓄電電力ごとに表示部７ａに表示させるようになっている。また、監視制御手段３０は、第１電力量検出手段によって検出された消費電力量に基づいて系統電力全体の消費電力量、第２電力量検出手段によって検出された消費電力量に基づいて発電電力全体の消費電力量、蓄電装置６に内蔵された電力量計６ｄによって検出された消費電力量に基づいて蓄電電力全体の消費電力量を監視し、それぞれ表示部７ａに表示するようになっている。

また、監視制御手段３０は、家庭内負荷（蓄熱装置３ａ、直流電力機器５）による電力量の消費に加えて、蓄電装置６に、系統電力や発電電力で充電される場合、系統電力や発電電力がどの程度利用（充電）されたかを、蓄電装置６に設けられている電力量計６ｄにより検出する。そして、この検出した電力量が表示部７ａに表示される。同様に、監視制御手段３０は、走行体４の充電による電力量の消費に加えて、蓄電装置６に、系統電力や発電電力が充電される場合、系統電力や発電電力がどの程度利用（充電）されたかを、蓄電装置６に設けられている電力量計６ｄにより検出する。そして、この検出した電力量が表示部７ａに表示される。

系統側電源１は電力会社からの交流電力を供給するもので、配電盤１０に設けられた第１電力量検出手段１１に接続されている。この第１電力量検出手段１１によって、外部の系統電力の消費電力量を検出可能となっている。この第１電力量検出手段１１は表示装置７に接続されおり、この表示装置７の表示画面に第１電力量検出手段１１によって検出された系統電力の消費電力量が表示可能である。

太陽光発電装置２は、太陽光のエネルギーを直接的に直流電力に変換する自家発電装置であり、配電盤１０に設けられた第２電力量検出手段１２に接続されている。この第２電力量検出手段１２によって、太陽光発電装置２による発電電力の消費電力量を検出可能となっている。この第２電力量検出手段１２は表示装置７に接続されおり、この表示装置７の表示画面に第２電力量検出手段１２によって検出された発電電力の消費電力量が表示可能である。また、太陽光発電装置２と第２電力量検出手段１２との間には、売電コントローラ１３が介在しており、太陽光発電装置２は売電コントローラ１３を介して第２電力量検出手段１２に接続されている。

本実施の形態において、のユーザの要望に応じて、第一の運転モード（環境に配慮したエコロジーモード）、第二の運転モード（経済性を優先したエコノミーモード）、第三の運転モードが表示装置７のボタンを使用して選択可能に設定できる。

（第一の運転モード）
ここで、ユーザは、表示装置７の上下ボタン７ｂ及び決定ボタン７ｃで運転モード設定画面を表示装置７の表示部に表示させることができる（ステップＳ１）。次に、ユーザが、上下ボタン７ｂで第一の運転モードを選択し、決定ボタン７ｃを押下することで、設定手段３４により第一の運転モードに設定することができる（ステップＳ２）。第一の運転モードは、系統側電源１から供給される交流を電力変換機１８，２１で変換して得られる第１の直流または前記直流電力供給システム２，４，６から供給される第２の直流を直流電力機器に供給するコントローラ（本発明の第１供給制御手段に相当）２２ａと、前記コントローラ２２ａに前記第２の直流を前記第１の直流より優先的に前記直流電力機器に供給させるエコロジーモードである。

本実施の形態によれば、前記コントローラ２２ａに前記第２の直流を前記第１の直流より優先的に前記直流電力機器３ｂに供給させる第一の運転モードを設定することにより、前記第２の直流を前記直流電力機器３ｂに優先的に供給させるため、直流電力供給システム（自家用発電装置、自家用蓄電装置等）２，４，６から受電した直流電力を優先的に有効利用できる。結果として、系統側電源１から供給される交流を電力変換機１８，２１で変換して得られる第１の直流を使用する場合に比べて、エネルギー変換ロスが生じない。

第一の運転モードが設定されると、例えば、監視制御手段３０は、第３電力量検出器１５の使用電力量を監視することにより、前記直流電力機器３ｂの使用電力を監視し、前記直流電力機器３ｂが使用されていると判断した場合（ステップＳ３）、前記コントローラ２２ａを制御し前記第２の直流を優先的に前記直流電力機器３ｂへ供給させる（ステップＳ４）。蓄熱装置３ａについては、監視制御手段３０は、電力料金が安い深夜電力で蓄熱されるように、コントローラ２２ｂ等を制御する。しかし、ユーザの設定に従って、蓄熱量が所定値以下になった際に、監視制御手段３０が、コントローラ２２ｂを制御して、前記第２の直流を優先的に前記蓄熱装置３ａへ供給させるようにしてもよい。走行体４についても蓄熱装置３ａと同様に、ユーザの設定に従って、蓄電電力量が所定値以下になった際に、監視制御手段３０が、充放電コントローラ２０を制御して、前記第２の直流を優先的に走行体４へ供給させるようにしてもよい。

本実施の形態によれば、監視制御手段３０により前記直流電力機器３ｂ等の使用電力を監視することにより、前記直流電力機器３ｂ等が使用されていると判断した場合、前記直流電力機器３ｂ等に前記第２の直流を優先的に供給させることができる。ここで、太陽光発電装置（自家用発電装置）２からの第２の直流を優先的に供給される直流電力機器として、走行体４、蓄熱装置６を概念的に含んでいる。

ここで、蓄熱装置（家庭内負荷）３としては、例えば、ヒートポンプ技術を利用して、空気の熱で湯を沸かすことができる電気給湯機が使用されており、この蓄熱装置３ａは配電盤１０に設けられた第３電力量検出手段１５にコントローラ２２ｂを介して接続されている。コントローラ２２ｂは、例えば、深夜時間において、蓄熱装置３ａへ電力供給するよう制御する。また、第３電力量検出手段１５は表示装置７に接続されおり、この表示装置７の表示画面に第３電力量検出手段１５によって検出された蓄熱装置３ａの消費電力量が表示される。なお、蓄熱装置３ａは、直流電力によって、ヒートポンプを作動させるモータが駆動する。

また、走行体４は上述したように、プラグインハイブリッド車（ＰＨＶ）や電気自動車（ＥＶ）等の電気エネルギーで走行するものであり、充電用の図示しない蓄電池（バッテリー）を備えている。なお、走行体４は、４輪の自動車に限らず、２輪のオートバイやスクータであってもよい。本実施例においては、走行体４は、直流電力を使用する直流電力機器３ｂに相当するため、走行体４が充電可能な状態であることを第４電力量検出手段により検出した場合に、監視制御手段３０は、充放電コントローラ２０を制御して、前記第２の直流を電力変換機１８から供給される第１の直流より優先的に前記走行体４に供給させる。

なお、走行体４の蓄電池には、充電ケーブル４ａおよび放電ケーブル４ｂが着脱可能に接続されるようになっており、この充電ケーブル４ａが第４電力量検出手段１６に接続されている。この第４電力量検出手段１６は表示装置７に接続されおり、この表示装置７の表示画面に第４電力量検出手段１６によって検出された走行体４の充電による消費電力量が表示可能である。

前記第４電力量検出手段１６は、走行体４の充電による消費電力量を、系統電力、発電電力、蓄電電力ごとに検出可能となっている。すなわち、系統電力を供給する配線Ｌ１、発電電力を供給する配線Ｌ２、蓄電電力を供給する配線Ｌ３がそれぞれ充放電コントローラ２０に接続されているので、この充放電コントローラ２０によって、走行体４に供給する電力を適宜制御することによって、第４電力量検出手段１６によって、走行体４の充電による消費電力量を、系統電力、発電電力、蓄電電力ごとに検出できるようになっている。

ここで、ユーザが操作するボタン７ｂ〜７ｃにより設定される運転モードに従って，前記設定手段３４により、前記直流電力供給システム２，４，６から出力される直流を住宅内で使用する交流に変換する割合が変更可能に設定される。

例えば、直流電力機器３ｂが使用されている場合であっても、第２の直流を交流に変換して使用する割合をユーザの要望（設定された運転モード）に応じて設定することで生じた過不足分の電力について交流から直流または直流から交流へ変換して利用することが最小限に抑えられるため、エネルギー変換ロスを最小限に抑えることができる。具体例として、ユーザが直流電力機器の使用を優先させたいとき（第一の運転モード）、または、ユーザが蓄熱装置３ａへの蓄熱、走行体４、蓄電装置６による蓄電を優先したいとき（第三の運転モード）には交流への変換割合を低く設定し、ユーザが売電を優先させたいとき（第二の運転モード）には交流への変換割合を高く設定する。

本実施の形態によれば、前記直流電力供給システム２，４，６から出力される直流を住宅内で使用する交流に変換する割合が変更可能に設定されることにより、ユーザの要望に応じて住宅用エネルギーシステムにおけるエネルギーの利用効率が向上する。

図１に示すように、住宅用エネルギーシステムは、本前記系統側電源１から供給される第１の交流または前記直流電力供給システム２，４，６から供給される第２の直流を電力変換機２４により変換して得られる第２の交流を交流電力機器５に供給するコントローラ（本発明の第２供給制御手段に相当）２３を更に備える。

前記監視制御手段３０は、前記自家用発電装置２の発電電力および前記自家用蓄電装置４，６の蓄電電力を更に監視し、前記発電電力と前記蓄電電力の和が前記直流電力機器３ｂの使用電力を超え、かつ、第３電力量検出手段１７により前記交流電力機器５が使用されていると判断した場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、前記第２の交流を前記交流電力機器５に供給する（ステップＳ６）。

交流電力機器５は、住宅内に備えられた冷蔵庫、洗濯機、エアコン、テレビ、照明等の家電である。この第３電力量検出手段１７は表示装置７に接続されおり、この表示装置７の表示画面に第３電力量検出手段１７によって検出された直流電力機器５の消費電力量が表示可能である。なお、本実施の形態では、第３電力量検出手段１７は配電盤１０に設けられておらず、直流電力機器５ごとに接続されたうえで、配電盤１０に接続されているが、配電盤１０に設けてもよい。

前記第３電力量検出手段１７は、電気機器（家庭内負荷）５の消費電力量を、系統電力、発電電力、蓄電電力ごとに検出可能となっている。すなわち、系統電力を供給する配線Ｌ１、発電電力を供給する配線Ｌ２、蓄電電力を供給する配線Ｌ３がそれぞれコントローラ２３に接続されているので、このコントローラ２３によって、配線Ｌ４に供給する電力を適宜制御することによって、第３電力量検出手段１７によって、電気機器（家庭内負荷）５の消費電力量を、系統電力、発電電力、蓄電電力ごとに検出できるようになっている。
前記第３電力量検出手段１５は、前記第３電力量検出手段１７と同様に、蓄熱装置（家庭内負荷）３の消費電力量を、系統電力、発電電力、蓄電電力ごとに検出可能となっている。すなわち、系統電力を供給する配線Ｌ１、発電電力を供給する配線Ｌ２、蓄電電力を供給する配線Ｌ３がそれぞれコントローラ２２ａ、２２ｂに接続されているので、このコントローラ２２ａ、２２ｂによって、蓄熱装置３ａに供給する電力を適宜制御することによって、第３電力量検出手段１５によって、蓄熱装置（家庭内負荷）３ａの消費電力量を、系統電力、発電電力、蓄電電力ごとに検出できるようになっている。

本実施の形態によれば、前記監視制御手段３０が前記自家用発電装置２の発電電力および前記自家用蓄電装置４，６の蓄電電力を更に監視し、前記発電電力と前記蓄電電力の和が前記直流電力機器３ｂの使用電力を超え、かつ、第３電力量検出手段１７により前記交流電力機器５が使用されている場合、前記第２の交流を前記交流電力機器５に供給することにより、系統側電源１から供給される交流の使用を減少することができるため、余剰分の第２の直流を有効利用できる。

更に、余剰電力がある場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、前記監視制御手段３０は、前記交流電力機器５の使用電力を更に監視し、前記発電電力が前記直流電力機器３ｂの使用電力および前記交流電力機器５の使用電力の和を超えていると判断した場合、前記自家用発電装置２から余剰分の直流電力を前記自家用蓄電装置６または前記蓄熱装置３ａに供給する（ステップＳ８）。

自家用蓄電装置６は、太陽光発電装置２によって発電された余剰の発電電力の他に、割安な夜間の系統電力を蓄電し、かつ、必要に応じて放電可能な装置であり、リチウムイオン電池等で構成された蓄電池６ａと、電力変換機６ｂと、充放電コントローラ６ｃとを備えている。電力変換機６ｂは、交流の系統電力を直流電力に変換するものであり、充放電コントローラ６ｃによって制御されている。そして、この充放電コントローラ６ｃは、電力変換機６ｂによって直流電力に変換された系統電力を蓄電池６ａに蓄電したり、太陽光発電装置２によって発電された直流の発電電力を蓄電池６ａに蓄電したり、また、蓄電池６ａに蓄電されている電力を必要に応じて放電するように、蓄電池６ａの充放電を制御するようになっている。そして、放電された電力は、走行体４、蓄熱装置３ａ、交流電力機器５等に供給されるように構成されている。

本実施の形態によれば、前記監視制御手段３０は、前記交流電力機器５の使用電力を更に監視し、前記発電電力が前記直流電力機器３ｂの使用電力および前記交流電力機器５の使用電力の和を超えていると判断した場合、前記自家用発電装置２から余剰分の直流電力を前記自家用蓄電装置６または前記蓄熱装置３ａに供給することにより、蓄電または蓄熱できるため、余剰分の直流電力を有効利用できる。

次に、前記監視制御手段３０は、前記自家用蓄電装置６の蓄電電力が所定値以上であると判断した場合（ステップＳ９のＹＥＳ）、前記自家用発電装置２から発電された余剰分の直流電力を交流電力に変換し系統側に売電する（ステップＳ１０）。そして、運転モードが変更されるまで、ステップＳ１からステップ１０までの各工程が繰り返し実行される（ステップＳ１１）。

本実施の形態によれば、前記監視制御手段３０は、前記自家用蓄電装置６の蓄電電力が所定値以上であると判断した場合、前記自家用発電装置２から発電された余剰分の直流電力を交流電力に変換することにより、系統側に売電できるため、余剰分の直流電力を有効利用できる。

（第二の運転モード）
次に、ユーザは、表示装置７の上下ボタン７ｂ及び決定ボタン７で運転モード設定画面を表示装置７の表示部に表示させることができる（ステップＳ１）。ユーザが、上下ボタン７ｂで第二の運転モードを選択し、決定ボタン７ｃを押下することで、設定手段３４により第二の運転モードに設定することができる（ステップＳ２）。第二の運転モードは、前記設定手段３４により、前記系統側電源１の時間帯毎の電力料金と前記自家用発電装置２の売電価格を予め記憶手段３５に登録し、売電価格が電力料金より高い時間帯に前記自家用発電装置から発電された余剰分の直流電力を交流電力に変換し系統側に売電するエコノミーモードである。監視制御手段３０は、記憶手段３５に記憶された電力料金と売電価格を比較し、売電価格が電力料金より高い時間帯になると（ステップＳ２１のＹＥＳ）、売電コントローラ１３を制御し、売電を実行する（ステップＳ２２）。

売電コントローラ１３は、太陽光発電装置２によって発電された電力を、系統側電源１を介して、電力会社に売電するための機能を有している。この売電コントローラ１３は表示装置７に接続されており、この表示装置７から操作により売電を優先するモードの設定が可能となっている。表示装置７の監視制御装置が売電コントローラ１３を制御することによって、太陽光発電装置２によって発電された余剰の電力を売電することができる。売電コントローラ１３には、電力量計が内蔵されており、この電力量計によって売電した電力量を検出でき、この検出された売電電力量が表示装置７の表示画面に表示されるとともに、表示装置７に設けられた、電気料金演算手段３２によって売電料金が算出されたうえで、この売電料金が表示可能である。なお、太陽光発電装置２によって発電されるのは直流電力であるので、電力変換機（インバータ）１４によって交流電力に変換されたうえで売電されるようになっている。

本実施の形態によれば、売電価格が電力料金より高い時間帯に前記自家用発電装置２から発電された余剰分の直流電力を交流電力に変換し系統側に売電する第二の運転モードが設定可能であることにより、有利な時間帯に売電できるため、経済性を優先させることができる。

監視制御手段３０は、記憶手段３５に記憶された電力料金と売電価格を比較し、前記設定手段３４により設定された前記系統側電源の電力料金が売電価格より安い時間帯である場合（ステップＳ２１のＮＯ）、前記自家用蓄電装置６または前記蓄熱装置３ａに前記系統側電源１から電力を供給する（ステップＳ２３）。そして、運転モードが変更されるまで、ステップＳ２１からステップ２３までの各工程が繰り返し実行される（ステップＳ２４）。

本実施の形態によれば、前記設定手段３４により設定された前記系統側電源１の電力料金が売電価格より安い時間帯に前記自家用蓄電装置６または前記蓄熱装置３ａに前記系統側電源１から電力を供給することにより、売電する一方で売電価格より安い時間帯に蓄電または蓄熱したエネルギーを使用できるため、経済性を優先させることができる。

また、前記第二の運転モードにおいて、ボタン７ｂ〜７ｃにより、前記系統側電源１の電力料金が安い時間帯を手動で設定可能である。

本実施の形態によれば、前記系統側電源１の電力料金が安い時間帯を手動で設定可能にすることにより、前記系統側電源１の電力料金の変更に対応することができるため、最も電力料金が安い時間帯を正確に設定できる。また、これにより、前記設定された時間帯に蓄電または蓄熱したエネルギーを電力料金が高い時間に使用することが可能になる。

（第三の運転モード）
ここで、ユーザは、表示装置７の上下ボタン７ｂ及び決定ボタン７ｃで運転モード設定画面を表示装置７の表示部に表示させることができる（ステップＳ１）。次に、ユーザが、上下ボタン７ｂで第三の運転モードを選択し、決定ボタン７ｃを押下することで、設定手段３４により第三の運転モードに設定することができる（ステップＳ２）。図２に示すように、表示装置７は、外部ネットワークと通信可能な通信手段３１を更に備える。そして、第三の運転モードは、前記設定手段７ｂ〜７ｃ，３４または前記通信手段３１を介して受信した制御信号により設定される、前記蓄電装置６への充電量または前記蓄熱装置３ａの蓄熱量を常に一定値以上に保つことを優先する防災モードである。第三の運転モードが設定されると、前記蓄電装置６への充電量または前記蓄熱装置３ａの蓄熱量が一定値以上になるまで、電力が供給される（ステップＳ３１）。前記蓄電装置６への充電量または前記蓄熱装置３ａの蓄熱量が一定値以上である場合（ステップＳ３２のＹＥＳ）、監視制御手段は、売電コントローラ１３を制御し、余剰電力を系統側に売電する（ステップＳ３３）。そして、運転モードが変更されるまで、ステップＳ３１からステップ３３までの各工程が繰り返し実行される（ステップＳ３４）。

本実施の形態によれば、前記設定手段７ｂ〜７ｃ，３４または前記通信手段３１を介して受信した制御信号により、前記蓄電装置６への充電量または前記蓄熱装置３ａの蓄熱量を常に一定値以上に保つことを優先する第三の運転モードを設定可能であることにより、常に一定値以上のエネルギーを蓄えることができるため、外出時においても停電時や災害時に備えることができる。

また、前記第三の運転モードにおいて、前記自家用発電装置は太陽光発電装置、風力発電または燃料電池であり、前記自家用蓄電装置は、蓄電装置６、ＰＨＶ車両４またはＥＶ車両４であり、
前記監視制御手段３０は、太陽光発電装置または風力発電を前記自家用蓄電装置４，６の充電または前記蓄熱装置３ａの蓄熱に優先的に使用する。

本実施の形態によれば、前記監視制御手段３０は、前記第三の運転モードにおいて、太陽光発電装置または風力発電を前記自家用蓄電装置４，６の充電または前記蓄熱装置３ａの蓄熱に優先的に使用することにより、一定値以上のエネルギーを早期に蓄えることが可能となる。

また、前記設定手段３４により、前記第一の運転モード、前記第二の運転モードまたは前記第三の運転モードを選択的に設定可能であることを特徴とする。

本実施の形態によれば、前記設定手段３４は、前記第一の運転モード、前記第二の運転モードまたは前記第三の運転モードを選択的に設定可能であることにより、ユーザの要望に応じて、直流電力供給システム２，４，６（特に、自家用発電装置２）から受電した直流電力の使用用途を決めることができる。

また、前記監視制御手段３０は、前記第一の運転モード、前記第二の運転モードまたは前記第三の運転モードから選択された運転モードに応じて前記直流電力供給システム２，４，６から出力される直流を住宅内で使用する交流に変換する割合を変更することを特徴とする。

本実施の形態によれば、前記監視制御手段３０が前記第一の運転モード、前記第二の運転モードまたは前記第三の運転モードから選択された運転モードに応じて前記直流電力供給システム２，４，６から出力される直流を住宅内で使用する交流に変換する割合を変更することにより、ユーザの要望に応じた変換割合を設定できるため、ユーザの要望に応じて直流電力供給システム２，４，６（特に、自家用発電装置２）から受電した直流電力を有効利用できる。

上記本発明の実施の形態において、本発明に係る建物の望ましい一例として、住宅について説明した。更に、本発明に係る他の建物の例としては、コンビニエンスストア、スーパーマーケット、クリーニング、飲食店等の店舗、工場等がある。また、建物内の電気機器も家電に限られるものではなく、店舗、工場等における機械、例えば、作業用機械や製造用機械、または、研究施設や工場等における装置、例えば、実験用装置等の業務用、または、工業用の電気機器でもよく、これらに限られるものではない。本発明に係る実施の形態については、上記実施の形態の内容に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 系統側電源
２ 自家用発電装置
３ａ 蓄熱装置
３ｂ 直流電力機器
４ 自動車
５ 交流電力機器
６ 蓄電装置
７ 表示装置
１０ 配電盤
２２ａ 供給制御手段
２３ 供給制御手段
３０ 監視制御手段
３１ 通信手段
３４ 設定手段

Claims (13)

1. 外部から交流電力を供給する系統側電源と、直流電力を発電する自家用発電装置と直流電力を充放電する自家用蓄電装置を有する直流電力供給システムとに接続可能な建物用エネルギーシステムにおいて、
   系統側電源から供給される交流を変換して得られる第１の直流または前記直流電力供給システムから供給される第２の直流を直流電力機器に供給する第１供給制御手段と、
   前記第１供給制御手段に前記第２の直流を前記第１の直流より優先的に前記直流電力機器に供給させる第一の運転モードを設定する設定手段と、
   を備えることを特徴とする建物用エネルギーシステム。
2. 請求項１に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
   前記直流電力機器の使用電力を監視し、前記直流電力機器が使用されていると判断した場合、前記第１供給制御手段に前記第２の直流を供給させる監視制御手段
   を更に備えることを特徴とする建物用エネルギーシステム。
3. 請求項１または２に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
   前記設定手段により、前記直流電力供給システムから出力される直流を建物内で使用する交流に変換する割合が変更可能に設定されることを特徴とする建物用エネルギーシステム。
4. 請求項２または３に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
   前記系統側電源から供給される第１の交流または前記直流電力供給システムから供給される第２の直流を変換して得られる第２の交流を交流電力機器に供給する第２供給制御手段
   を更に備え、
   前記監視制御手段は、前記自家用発電装置の発電電力および前記自家用蓄電装置の蓄電電力を更に監視し、前記発電電力と前記蓄電電力の和が前記直流電力機器の使用電力を超えていると判断した場合、前記第２の交流を前記交流電力機器に供給することを特徴とする建物用エネルギーシステム。
5. 請求項４に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
   蓄熱装置を更に備え、
   前記監視制御手段は、前記交流電力機器の使用電力を更に監視し、前記発電電力が前記直流電力機器の使用電力および前記交流電力機器の使用電力の和を超えていると判断した場合、前記自家用発電装置から余剰分の直流電力を前記自家用蓄電装置または前記蓄熱装置に供給することを特徴とする建物用エネルギーシステム。
6. 請求項５に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
   前記監視制御手段は、前記自家用蓄電装置の蓄電電力が所定値以上であると判断した場合、前記自家用発電装置から発電された余剰分の直流電力を交流電力に変換し系統側に売電することを特徴とする建物用エネルギーシステム。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
   前記設定手段により、前記系統側電源の時間帯毎の電力料金と前記自家用発電装置の売電価格を予め登録し、売電価格が電力料金より高い時間帯に前記自家用発電装置から発電された直流電力を交流電力に変換し系統側に売電する第二の運転モードが設定可能であることを特徴とする建物用エネルギーシステム。
8. 請求項７に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
   前記第二の運転モードにおいて、
   前記監視制御手段は、前記設定手段により設定された前記系統側電源の電力料金が売電価格より安い時間帯に前記自家用蓄電装置または前記蓄熱装置に前記系統側電源から電力を供給することを特徴とする建物用エネルギーシステム。
9. 請求項８に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
   前記第二の運転モードにおいて、
   前記設定手段により、前記系統側電源の時間帯毎の電力料金を手動で設定可能であることを特徴とする建物用エネルギーシステム。
10. 請求項５から９のいずれか一項に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
    外部ネットワークと通信可能な通信手段を更に備え、
    前記設定手段または前記通信手段を介して受信した制御信号により、前記蓄電装置への充電量または前記蓄熱装置の蓄熱量を常に一定値以上に保つことを優先する第三の運転モードを設定可能であることを特徴とする建物用エネルギーシステム。
11. 請求項１０に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
    前記自家用発電装置は太陽光発電装置、風力発電または燃料電池であり、前記自家用蓄電装置は、蓄電池、ＰＨＶ車両またはＥＶ車両であり、
    前記監視制御手段は、前記第三の運転モードにおいて、太陽光発電装置または風力発電を前記蓄電装置の充電または前記蓄熱装置の蓄熱に優先的に使用することを特徴とする建物用エネルギーシステム。
12. 請求項１０または１１に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
    前記設定手段により、前記第一の運転モード、前記第二の運転モードまたは前記第三の運転モードを選択的に設定可能であることを特徴とする建物用エネルギーシステム。
13. 請求項１２に記載の建物用エネルギーシステムにおいて、
    前記監視制御手段は、前記第一の運転モード、前記第二の運転モードまたは前記第三の運転モードから選択された運転モードに応じて前記直流電力供給システムから出力される直流を建物内で使用する交流に変換する割合を変更することを特徴とする建物用エネルギーシステム。

Images