JP2013162686A - 電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】商用電源が停電した場合であっても、自立運転をすることができる電力供給システムを提供することである。
【解決手段】本発明にかかる電力供給システムは、商用電源３から電力が供給される電源系統１と、商用電源３と電源系統１との接続を遮断可能な遮断器４と、分散発電システム３０、４０と、第１および第２の蓄電システム１０、２０と、を備える。商用電源の停電時、遮断器４は商用電源３と電源系統１との接続を遮断し、第１の蓄電システム１０は電源系統１に電力を供給し、分散発電システム３０、４０は、発電した電力を第１の蓄電システム１０から供給された電力と系統連系するように電源系統１に供給し、第２の蓄電システム２０は電源系統１から供給される電力を蓄電する。
【選択図】図１

Description

本発明は電力供給システムに関し、特に商用電源が停電した場合であっても電力を供給することが可能な電力供給システムに関する。

近年、太陽電池システムや燃料電池システム等の分散発電システムを取り入れた電力供給システムの開発が進められている。図６は、太陽電池システムや燃料電池システム等の分散発電システムを取り入れた、従来の電力供給システムを説明するためのブロック図である。

図６に示す電力供給システムは、電源系統１０１、太陽電池システム１３０、燃料電池システム１４０、およびメータ１０６を有する。電源系統１０１には、商用電源１０３から供給された電力（つまり、電力会社で発電された電力）が商用系統１０５を介して供給される。メータ１０６は、商用系統１０５から電源系統１０１に供給される電力量（つまり、電力会社から購入する電力量）を測定する。

太陽電池システム１３０は電源系統１０１に接続されており、太陽電池システム１３０で発電された電力を電源系統１０１に供給する。太陽電池システム１３０は、太陽電池１３１とインバータ１３２とを備える。太陽電池１３１は照射された太陽光を用いて発電し、発電した電力をインバータ１３２に出力する。インバータ１３２は、太陽電池１３１で発電された直流電力を交流電力に変換すると共に、電源系統１０１に供給された商用電源と系統連系することで、太陽電池１３１で発電された電力を電源系統１０１に供給する。

燃料電池システム１４０は電源系統１０１に接続されており、燃料電池システム１４０で発電された電力を電源系統１０１に供給する。燃料電池システム１４０は、燃料電池１４１とインバータ１４２とを備える。燃料電池１４１は、水素などの燃料の電気化学反応によって電力を供給する発電装置である。燃料電池１４１で発電された電力は、インバータ１４２に出力される。インバータ１４２は、燃料電池１４１で発電された直流電力を交流電力に変換すると共に、電源系統１０１に供給された商用電源と系統連系することで、燃料電池１４１で発電された電力を電源系統１０１に供給する。

電源系統１０１は、負荷１０２に電力を供給する。そして、図６に示す電力供給システムでは、商用電源に加えて太陽電池システム１３０や燃料電池システム１４０で発電された電力を用いることで、負荷１０２の電力使用量が多い時間帯であっても、商用電源の電力使用量のピークを低減することができる（いわゆる、ピークカット）。また、太陽電池システム１３０および燃料電池システム１４０で発電された電力量が、負荷１０２における電力使用量よりも多い場合は、余剰電力を商用系統１０５へ逆潮流させることで、余剰電力を売電することができる。このとき、メータ１０６は、電源系統１０１から商用系統１０５へ逆潮流した電力量を測定することができる。

また、特許文献１には、太陽電池の発電電力をより有効に活用することができる太陽光発電インバータ装置に関する技術が開示されている。

特開２０００−２３３６７号公報

図６に示した電力供給システムでは、分散発電システム（太陽電池システム１３０および燃料電池システム１４０）で発電された電力は、電源系統１０１に供給された商用電源と系統連系することで、電源系統１０１に供給される。

しかしながら、商用電源が停電した場合は電源系統１０１に商用電源が供給されないため、分散発電システムで発電した電力が系統連系する対象となる電力が電源系統１０１に存在しなくなる。このため、分散発電システムは、発電した電力を電源系統１０１に供給することができず、商用電源が停電した場合は、電力供給システムが自立運転をすることができないという問題がある。
また、例えば、各々の分散発電システムのパワーコンディショナーとして、商用電源の停電時においても電力供給システムの自立運転を可能とするパワーコンディショナー（１００ｋＷクラスのパワーコンディショナー）を用いることで、商用電源の停電時においても電力供給システムの自立運転が可能となる。しかしながら、このような機能を備えるパワーコンディショナーは高価であり、また自立運転用の配線を分散発電システムに新たに設ける必要があるため、コストが増加するという問題がある。このような問題は、電力供給システムの規模が大きくなるほど顕著となる。

上記課題に鑑み本発明の目的は、商用電源が停電した場合であっても、自立運転をすることができる電力供給システムを提供することである。

本発明にかかる電力供給システムは、商用電源から電力が供給されると共に、負荷に電力を供給可能な電源系統と、前記商用電源と前記電源系統との接続を遮断可能な遮断器と、発電した電力を前記電源系統に供給する分散発電システムと、前記電源系統に接続された第１および第２の蓄電システムと、を備え、前記商用電源の停電時に、前記遮断器は前記商用電源と前記電源系統との接続を遮断し、前記第１の蓄電システムは前記電源系統に電力を供給し、前記分散発電システムは、前記分散発電システムで発電した電力を前記第１の蓄電システムから供給された電力と系統連系するように前記電源系統に供給し、前記第２の蓄電システムは前記電源系統から供給される電力を蓄電する。

本発明により、商用電源が停電した場合であっても、自立運転をすることができる電力供給システムを提供することができる。

実施の形態にかかる電力供給システムを示すブロック図である。 実施の形態にかかる電力供給システムの通常時の動作を説明するためのブロック図である。 実施の形態にかかる電力供給システムの停電時の動作を説明するためのフローチャートである。 実施の形態にかかる電力供給システムの停電時の動作を説明するためのブロック図である（商用電源の停電時に、第１の蓄電システムから電源系統に電力を供給している場合）。 実施の形態にかかる電力供給システムの停電時の動作を説明するためのブロック図である（商用電源の停電時に、第２の蓄電システムから電源系統に電力を供給している場合）。 従来の電力供給システムを説明するためのブロック図である。

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。図１は、本実施の形態にかかる電力供給システムを示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態にかかる電力供給システムは、電源系統１、負荷２、遮断器４、第１の蓄電システム１０、第２の蓄電システム２０、太陽電池システム３０、および燃料電池システム４０を有する。なお、図１では分散発電システムとして太陽電池システム３０および燃料電池システム４０を備える場合を例示しているが、本実施の形態にかかる電力供給システムでは、分散発電システムとして太陽電池システム３０または燃料電池システム４０のいずれか一方のみを備えるように構成してもよい。

電源系統１には、商用電源３から供給された所定の周波数（典型的には５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の電力（つまり、電力会社で発電された電力）が商用系統５を介して供給される。電源系統１と商用系統５との間には遮断器４が設けられており、電源系統１と商用系統５とが遮断器４を介して接続されている場合に、電源系統１に商用電源３が供給される。

第１の蓄電システム１０は電源系統１に接続されており、第１の蓄電システム１０に蓄電されている電力を電源系統１に供給し、または電源系統１から供給された電力を用いて第１の蓄電システム１０に電力を蓄電することができる。第１の蓄電システム１０は、第１の蓄電池１１と交直変換部１２とを有する。第１の蓄電池１１としては、例えばナトリウム・硫黄電池（ＮＡＳ電池（登録商標））を用いることができる。ＮＡＳ電池は、負極にナトリウムを、正極に硫黄を、電解質にβ-アルミナを利用した高温作動型の二次電池であり、硫黄とナトリウムイオンの化学反応で充放電を繰り返すことができる二次電池である。また、第１の蓄電池１１としては、ＮＡＳ電池以外にも、例えばリチウムイオン二次電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池などの二次電池を用いてもよい。また、駐車中の電気自動車の車載用リチウムイオン二次電池（複数台を含む）を用いてもよい。第１の蓄電池１１は、放電時に交直変換部１２に直流電力を出力し、充電時に交直変換部１２から供給される直流電力を蓄電する。

交直変換部１２は、第１の蓄電池１１から出力された直流電力を、電源系統１で使用されている交流電力に変換することができる。また、交直変換部１２は、電源系統１から供給された交流電力を、第１の蓄電池１１を充電する際に使用される直流電力に変換することができる。また、交直変換部１２は、第１の蓄電池１１から出力される電圧を、電源系統１で使用されている電圧に変換するためのトランスや、電源系統１で使用されている電圧を第１の蓄電池１１を充電する際に使用される電圧に変換するためのトランスを備えていてもよい。

電源系統１には所定の周波数の商用電源が供給されているので、交直変換部１２は、第１の蓄電システム１０から電源系統１に電力を供給する際、電源系統１に供給されている商用電源と系統連系して電源系統１に電力を供給する。つまり、交直変換部１２は、第１の蓄電池１１から出力された直流電力を、電源系統１に供給されている商用電源の周波数、電圧、位相と同期する交流電力に変換して、電源系統１に電力を供給する。

第２の蓄電システム２０は電源系統１に接続されており、第２の蓄電システム２０に蓄電されている電力を電源系統１に供給し、または電源系統１から供給された電力を用いて第２の蓄電システム２０に電力を蓄電することができる。第２の蓄電システム２０は、第２の蓄電池２１と交直変換部２２とを有する。なお、第２の蓄電システム２０、第２の蓄電池２１、および交直変換部２２の構成は、上記で説明した第１の蓄電システム１０、第１の蓄電池１１、および交直変換部１２の構成とそれぞれ同様であるので、重複した説明は省略する。
ここで、第１および第２の蓄電システム１０、２０の充放電は同時に実施するように構成してもよい。また、第１および第２の蓄電システム１０、２０のうちの一方が充電を実施している際に、他方が放電を実施するように構成してもよい。第１および第２の蓄電システム１０、２０の充放電のタイミングは、分散発電システム（太陽電池システム３０、燃料電池システム４０）から供給される電力量や負荷２の電力使用量に応じて適宜変更することができる。例えば、負荷２の電力使用量が多い場合は第１および第２の蓄電システム１０、２０から同時に放電することで、商用電源の電力使用量のピークを低減することができる（ピークカット）。

また、本実施の形態にかかる電力供給システムは、分散発電システムとして、太陽電池システム３０および燃料電池システム４０を備える。

太陽電池システム３０は電源系統１に接続されており、太陽電池システム３０で発電された電力を電源系統１に供給する。太陽電池システム３０は、太陽電池３１とインバータ３２とを備える。太陽電池３１は照射された太陽光を用いて発電し、発電した電力をインバータ３２に出力する。インバータ３２は、太陽電池３１で発電された直流電力を交流電力に変換すると共に、電源系統１に供給された商用電源と系統連系することで、太陽電池３１で発電された電力を電源系統１に供給する。つまり、インバータ３２は、太陽電池３１で発電された直流電力を、電源系統１に供給されている商用電源の周波数、電圧、位相と同期する交流電力に変換して、電源系統１に電力を供給する。

燃料電池システム４０は電源系統１に接続されており、燃料電池システム４０で発電された電力を電源系統１に供給する。燃料電池システム４０は、燃料電池４１とインバータ４２とを備える。燃料電池４１は、水素などの燃料の電気化学反応によって電力を供給する発電装置である。燃料電池４１で発電された電力は、インバータ４２に出力される。インバータ４２は、燃料電池４１で発電された直流電力を交流電力に変換すると共に、電源系統１に供給された商用電源と系統連系することで、燃料電池４１で発電された電力を電源系統１に供給する。つまり、インバータ４２は、燃料電池４１で発電された直流電力を、電源系統１に供給されている商用電源の周波数、電圧、位相と同期する交流電力に変換して、電源系統１に電力を供給する。

なお、図１に示した太陽電池システム３０および燃料電池システム４０は一例であり、本実施の形態にかかる電力供給システムでは、他の分散発電システムを備えていてもよい。他の分散発電システムとしては、例えば、ガスタービンエンジン、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等を用いた発電システムや風力発電システム等を挙げることができる。また、燃料電池４１として、例えば、電解質としてリン酸水溶液をセパレーターに含浸させて用いるりん酸型燃料電池（ＰＡＦＣ：Phosphoric Acid Fuel Cell）、プロトン伝導性の高分子膜を電解質として用いる固体高分子型燃料電池（polymer electrolyte fuel cell：PEFC）、固体酸化物を電解質として用いる固体酸化物型燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell：SOFC）を用いてもよい。

遮断器４は、商用電源３（商用系統５）と電源系統１との接続を遮断することができる。通常運転時、遮断器４は商用系統５と電源系統１とを接続しているので、電源系統１には商用電源が供給される。一方、商用電源３からの電力供給が停止した場合（つまり、商用電源３が停電した場合）、遮断器４は商用系統５と電源系統１との接続を遮断することができる。遮断器４は、例えば商用系統５から供給される電力の状態をモニタするモニタ部を備えており、このモニタ部において商用電源３が停電したことを検知した場合、商用系統５と電源系統１との接続を遮断することができる。

このように、商用電源３が停電した際に遮断器４を用いて商用系統５と電源系統１との接続を遮断することで、電源系統１、負荷２、第１の蓄電システム１０、第２の蓄電システム２０、太陽電池システム３０、および燃料電池システム４０を含む独立したマイクログリッドを構築することができる。

電源系統１は負荷２に電力を供給する。負荷２は、例えば長時間、電力供給を停止することができない重要負荷と、長時間、電力供給を停止しても影響が少ない一般負荷とを備える。例えば、商用電源３が停電した場合など、電源系統１から負荷２に供給される電力が減少した場合は、重要負荷に優先的に電力が供給されるようにしてもよい。

次に、本実施の形態にかかる電力供給システムの動作について説明する。図２は、本実施の形態にかかる電力供給システムの通常時の動作を説明するためのブロック図である。通常運転時、商用電源３は電源系統１に電力を供給している。また、太陽電池システム３０は、太陽光が照射されている時間帯において、太陽電池システム３０で発電された電力を電源系統１に供給することができる。また、燃料電池システム４０は、燃料電池４１で発電された電力を電源系統１に供給することができる。第１の蓄電システム１０は、蓄電されている電力を電源系統１に供給し、または電源系統１から供給された電力を用いて電力を蓄電することができる。第２の蓄電システム２０は、蓄電されている電力を電源系統１に供給し、または電源系統１から供給された電力を用いて電力を蓄電することができる。

例えば、負荷２の電力使用量が比較的少ない場合は、太陽電池システム３０および燃料電池システム４０から供給される電力を優先的に使用することで、電力使用時の二酸化炭素の排出量を少なくすることができる。このとき、太陽電池システム３０および燃料電池システム４０で発電される電力が、負荷２の電力使用量よりも多い場合は、余剰電力を商用系統５へ逆潮流させて余剰電力を売電することができる。電源系統１から商用系統５へ逆潮流した電力量は、電源系統１と商用系統５との間に設けられたメータ（不図示）を用いて測定することができる。

また、例えば、負荷２の電力使用量が比較的多い場合は、商用電源３から供給される電力と、太陽電池システム３０および燃料電池システム４０から供給される電力とを用いることができる。また、負荷２の電力使用量が多い時間帯に、第１および第２の蓄電システム１０、２０から電源系統１に電力を供給することで、商用電源の電力使用量のピークを低減することができる（ピークカット）。また、太陽電池システムや風力発電システムのような発電量の時間変動が大きい分散発電システムを用いた場合であっても、第１および第２の蓄電システム１０、２０から電源系統１に電力を供給することで、電源系統１を安定化させることができる。

通常運転時においては、第１および第２の蓄電システム１０、２０は電源系統１に同時に電力を供給することができる。このとき、第１および第２の蓄電システム１０、２０の少なくとも一方には、非常用電力が常に蓄電されている状態とする。非常用電力とは、商用電源３が停電した際に、分散発電システムから電源系統１に電力を供給するために必要な容量の電力（つまり、分散発電システムが系統連系するために必要な電力）である。また、第１および第２の蓄電システム１０、２０は、例えば電力使用量が少ない夜間や、負荷２の電力使用量が比較的少ない時間帯に、電源系統１から供給された電力を用いて電力を蓄電することができる。

また、本実施の形態にかかる電力供給システムにおいて、分散発電システム（太陽電池システム３０および燃料電池システム４０）は自立運転をすることができる。例えば、第１および第２の蓄電システム１０、２０の充電が完了し、分散発電システムの発電量が負荷の電力使用量を超えた場合、分散発電システムは、自動的に電源系統１への電力の供給量を低減したり、発電を停止したりすることができる。

本実施の形態にかかる電力供給システムでは、第１および第２の蓄電システム１０、２０の蓄電量、太陽電池システム３０の発電量、燃料電池システム４０の発電量、負荷２の電力使用量をモニタし、このモニタ結果に基づいて、第１および第２の蓄電システム１０、２０、太陽電池システム３０、および燃料電池システム４０から電源系統１に供給される電力を調整する電力供給制御ユニット（不図示）を備えていてもよい。電力供給制御ユニットは、商用電源の電力使用量の低減（ピークカット）や電力使用時の二酸化炭素の排出量削減等の観点から、使用する電力の最適な組み合わせを決定することができる。また、本実施の形態にかかる電力供給システムでは、上記観点に基づいて、第１および第２の蓄電システム１０、２０、太陽電池システム３０、および燃料電池システム４０から電源系統１に供給される電力を手動で調整してもよい。

次に、本実施の形態にかかる電力供給システムの停電時の動作について説明する。図３は、本実施の形態にかかる電力供給システムの停電時の動作を説明するためのフローチャートである。また、図４、図５は、本実施の形態にかかる電力供給システムの停電時の動作を説明するためのブロック図である。

通常運転時（ステップＳ１）、商用電源３は電源系統１に電力を供給している。そして、商用電源３が停電すると（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、遮断器４は、商用電源３（商用系統５）と電源系統１との接続を遮断する（ステップＳ３）。遮断器４は、例えば商用系統５から供給される電力の状態をモニタするモニタ部を備えており、このモニタ部において商用電源３が停電したことを検知した場合、電源系統１と商用系統５との接続を遮断することができる。

商用電源３が停電した際に遮断器４を用いて電源系統１と商用系統５との接続を遮断することで、電源系統１、負荷２、第１の蓄電システム１０、第２の蓄電システム２０、太陽電池システム３０、および燃料電池システム４０を含む独立したマイクログリッドを構築することができる。

次に、第１の蓄電システム１０は、電源系統１に電力を供給し始める（ステップＳ４：図４参照）。例えば、第１の蓄電システム１０は、電源系統１に対して、商用電源から供給されていた電力と同一の周波数、同一の電圧を有し、また所定の位相を有する交流電力を供給する。このとき、第１の蓄電システム１０の蓄電容量は、第１の蓄電システム１０が安定電源として機能するのに十分な容量である必要がある。また、保安上、電源系統１が電力を供給している範囲が明確に区切られている必要がある。

その後、分散発電システムから電源系統１に電力を供給する（ステップＳ５）。例えば、分散発電システムである太陽電池システム３０から電源系統１に電力を供給する場合は、太陽電池３１で発電された直流電力をインバータ３２を用いて交流電力に変換する。このとき、インバータ３２は、第１の蓄電システム１０から電源系統１に供給された電力と系統連系するように、太陽電池３１で発電された電力を電源系統１に供給する。つまり、インバータ３２は、太陽電池３１で発電された直流電力を、第１の蓄電システム１０から電源系統１に供給された電力の周波数、電圧、位相と同期する交流電力に変換して、電源系統１に電力を供給する。

また、例えば、分散発電システムである燃料電池システム４０から電源系統１に電力を供給する場合は、燃料電池４１で発電された直流電力をインバータ４２を用いて交流電力に変換する。このとき、インバータ４２は、第１の蓄電システム１０から電源系統１に供給された電力と系統連系するように、燃料電池４１で発電された電力を電源系統１に供給する。つまり、インバータ４２は、燃料電池４１で発電された直流電力を、第１の蓄電システム１０から電源系統１に供給された電力の周波数、電圧、位相と同期する交流電力に変換して、電源系統１に電力を供給する。

すなわち、第１の蓄電システム１０から電源系統１に供給された電力は、分散発電システムが系統連系する場合の基準となる。このとき、第１の蓄電システム１０から電源系統１に供給される電力量が負荷２の電力使用量よりも多い場合は、電源系統１から負荷２に電力を供給しつつ、分散発電システムから電源系統１に電力を供給することができる。

一方、第１の蓄電システム１０から電源系統１に供給される電力量が負荷２の電力使用量よりも少ない場合は、商用電源が停電した後、分散発電システムから電源系統１に電力が供給されるまでの間、電源系統１と負荷２との接続を一時的に遮断してもよい。このように、電源系統１と負荷２との接続を一時的に遮断することで、分散発電システムが系統連系して電源系統１に電力を供給するために必要な電力（つまり、電圧を安定させるための電力）を確保することができる。また、このとき、負荷２のうち電力供給を長時間停止することができない重要負荷に対しては、電源系統１から電力を優先的に供給するようにしてもよい。そして、分散発電システムから電源系統１への電力供給が開始された後、電源系統１から負荷２への電力供給を再開する。

次に、電源系統１から供給される電力を用いて第２の蓄電システム２０を充電する（ステップＳ６）。つまり、交直変換部２２は電源系統１から供給される交流電力を直流電力に変換し、変換された直流電力を用いて第２の蓄電池２１を充電する。

このとき、図４に示すように、第１の蓄電システム１０、太陽電池システム３０、および燃料電池システム４０のそれぞれは電源系統１に電力を供給し、電源系統１は負荷２に電力を供給し、第２の蓄電システム２０は電源系統１から供給される電力を蓄電している。

そして、本実施の形態にかかる電力供給システムでは、第１の蓄電システム１０の放電量、第２の蓄電システム２０の充電量、太陽電池システム３０の発電量、燃料電池システム４０の発電量、負荷２の電力使用量をモニタし、このモニタ結果に基づいて、第１の蓄電システム１０の放電量、第２の蓄電システム２０の充電量、太陽電池システム３０の発電量、燃料電池システム４０の発電量、電力を供給する負荷２を調整するようにしてもよい。

その後、第２の蓄電システム２０の充電が完了すると、電源系統１から第２の蓄電システム２０への電力供給が停止する。本実施の形態にかかる電力供給システムでは、商用電源が停電した場合、第１の蓄電システム１０と第２の蓄電システム２０とが同時に電源系統１に放電することはないので（下記で説明する、第１の蓄電システム１０と第２の蓄電システム２０とを切り替えるタイミングは除く）、第２の蓄電システム２０は待機状態となる。

そして、電源系統１に電力を供給している第１の蓄電システム１０の電力の残存容量が所定の容量以下となった場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、図５に示すように、第２の蓄電システム２０は電源系統１に対して放電を開始し、第１の蓄電システム１０は電源系統１から供給される電力を用いて充電を開始する（ステップＳ８）。第２の蓄電システム２０が電源系統１に放電を開始する際、第２の蓄電システム１０は、第１の蓄電システム１０が電源系統１に供給していた電力と同一の周波数、同一の電圧、同一の位相を有する交流電力を供給する。

例えば、第１の蓄電システム１０から電源系統１に供給されている電力に対して、第２の蓄電システム２０が一時的に系統連系することで、第２の蓄電システム２０は、第１の蓄電システム１０が電源系統１に供給していた電力と同一の周波数、同一の電圧、同一の位相を有する交流電力を、電源系統１に供給することができる。

また、例えば、第１の蓄電システム１０が備える交直変換部１２と第２の蓄電システム２０が備える交直変換部２２とが互いに連携して動作することができるように構成してもよい。これにより、第２の蓄電システム２０の交直変換部２２は、第２の蓄電システム２０から電源系統１に放電を開始する際に、第１の蓄電システム１０の交直変換部１２から、第１の蓄電システム１０が電源系統１に供給している電力の周波数、電圧、位相の情報を取得することができる。そして、第２の蓄電システム２０の交直変換部２２は、この情報に基づいて第１の蓄電システム１０が電源系統１に供給していた電力と同一の周波数、同一の電圧、同一の位相を有する交流電力を電源系統１に供給することができる。

なお、この場合も、第１の蓄電システム１０と第２の蓄電システム２０とを切り替える際に、一時的に第１の蓄電システム１０と第２の蓄電システム２０との両方から電源系統１に電力が供給されるようにする。これにより、第１の蓄電システム１０と第２の蓄電システム２０とを切り替えるタイミングにおいても、分散発電システムが系統連系する場合の基準となる電力を電源系統１に供給し続けることができる。

また、本実施の形態にかかる電力供給システムでは、分散発電システムを継続的に動作させるために、第１の蓄電システム１０と第２の蓄電システム２０とが交互に電源系統１に電力を供給し続ける必要がある。よって、第１の蓄電システム１０と第２の蓄電システム２０の両方の電力がなくならないように、第１の蓄電システム１０と第２の蓄電システム２０の充電を優先的に実施する必要がある。例えば、第１の蓄電システム１０と第２の蓄電システム２０の充電は、負荷２の中で重要度の低い一般負荷よりも優先して実施するようにしてもよい。

そして、第２の蓄電システム２０の電力の残存容量が所定の容量以下となった場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、第１の蓄電システム１０は電源系統１に対して放電を開始し、第２の蓄電システム２０は電源系統１から供給される電力を用いて充電を開始する（ステップＳ１０）。この場合の動作は、上記で説明したステップＳ８の動作と基本的に同様である。以降、ステップＳ７〜Ｓ１０の動作を繰り返す。つまり、第１の蓄電システム１０と第２の蓄電システム２０は、自律的に充電状態と放電状態を繰り返すことができる。

背景技術で説明したように、図６に示した電力供給システムでは、分散発電システム（太陽電池システム１３０および燃料電池システム１４０）で発電された電力は、電源系統１０１に供給された商用電源と系統連系することで、電源系統１０１に供給されていた。

しかしながら、商用電源が停電した場合は電源系統１０１に商用電源が供給されないため、分散発電システムで発電した電力が系統連系する対象となる電力が電源系統１０１に存在しなくなる。このため、図６に示した分散発電システムは、発電した電力を電源系統１０１に供給することができず、商用電源が停電した場合は、電力供給システムが自立運転をすることができないという問題があった。
また、例えば、各々の分散発電システムのパワーコンディショナーとして、商用電源の停電時においても電力供給システムの自立運転を可能とするパワーコンディショナー（１００ｋＷクラスのパワーコンディショナー）を用いることで、商用電源の停電時においても電力供給システムの自立運転が可能となる。しかしながら、このような機能を備えるパワーコンディショナーは高価であり、また自立運転用の配線を分散発電システムに新たに設ける必要があるため、コストが増加するという問題があった。このような問題は、電力供給システムの規模が大きくなるほど顕著となる。

これに対して本実施の形態にかかる電力供給システムでは、商用電源３の停電時に、遮断器４を用いて商用電源３と電源系統１との接続を遮断し、第１の蓄電システム１０を用いて電源系統１へ電力を供給している。そして、分散発電システム（太陽電池システム３０および燃料電池システム４０）は、分散発電システムで発電した電力を第１の蓄電システム１０から供給された電力と系統連系するように供給している。また、第２の蓄電システム２０は電源系統１から供給される電力を蓄電している。

このように、本実施の形態にかかる電力供給システムでは、商用電源３が停電した場合であっても、第１の蓄電システム１０から電源系統１に、分散発電システムが系統連系する際の基準となる電力を供給することができるので、分散発電システムから電源系統１に電力を供給することができる。

また、第１の蓄電システム１０が放電している場合は第２の蓄電システム２０を充電し、第２の蓄電システム２０が放電している場合は第１の蓄電システム１０を充電しているので、分散発電システムが系統連系する際の基準となる電力を電源系統１に継続的に供給することができる。よって、本実施の形態にかかる電力供給システムでは、商用電源３が停電した場合であっても、継続的に自立運転をすることができる。

また、本実施の形態にかかる電力供給システムでは、商用電源３の停電時に、遮断器４を用いて商用電源３と電源系統１との接続を遮断しているので、商用系統５に影響を与えることがない独立した電力供給システムを構築することができる。つまり、商用電源３の停電時に電源系統１が電力を供給している範囲を明確に区切ることができ、電力供給システムの保安を保つことができる。
また、本実施の形態にかかる電力供給システムでは、商用電源３の停電時に、商用系統５に影響を与えることがない独立した電力供給システムを構築することができるので、通常運転時に用いられている電源系統１を用いて負荷２に給電することができる。よって、電源系統１とは別の非常用の配線を設ける必要がないので、電力供給システムを構築する際のコストを低減することができる。

以上で説明した本実施の形態にかかる発明により、商用電源が停電した場合であっても、自立運転用の独立配線を使うことなく自立運転を持続的におこなうことができる電力供給システムを提供することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、図１で説明した電力供給システムでは、２つの蓄電システムを備える場合について説明したが、蓄電システムは３つ以上備えていてもよい。

以上、本発明を上記実施形態に即して説明したが、上記実施形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

１ 電源系統
２ 負荷
３ 商用電源
４ 遮断器
５ 商用系統
１０ 第１の蓄電システム
１１ 第１の蓄電池
１２ 交直変換部
２０ 第２の蓄電システム
２１ 第２の蓄電池
２２ 交直変換部
３０ 太陽電池システム
３１ 太陽電池
３２ インバータ
４０ 燃料電池システム
４１ 燃料電池
４２ インバータ

Claims (13)

1. 商用電源から電力が供給されると共に、負荷に電力を供給可能な電源系統と、
   前記商用電源と前記電源系統との接続を遮断可能な遮断器と、
   発電した電力を前記電源系統に供給する分散発電システムと、
   前記電源系統に接続された第１および第２の蓄電システムと、を備え、
   前記商用電源の停電時に、
   前記遮断器は前記商用電源と前記電源系統との接続を遮断し、
   前記第１の蓄電システムは前記電源系統に電力を供給し、
   前記分散発電システムは、前記分散発電システムで発電した電力を前記第１の蓄電システムから供給された電力と系統連系するように前記電源系統に供給し、
   前記第２の蓄電システムは前記電源系統から供給される電力を蓄電する、
   電力供給システム。
2. 前記商用電源の停電時に前記電源系統に電力を供給している前記第１の蓄電システムの電力の残存容量が所定の容量以下となった場合、
   前記第２の蓄電システムは前記電源系統に電力を供給し、
   前記分散発電システムは当該分散発電システムで発電した電力を前記第２の蓄電システムから供給された電力と系統連系するように前記電源系統に供給し、
   前記第１の蓄電システムは、前記電源系統から供給される電力を蓄電する、
   請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記第１および第２の蓄電システムは、前記電源系統に交互に電力を供給する、請求項２に記載の電力供給システム。
4. 前記第１および第２の蓄電システムは、前記電源系統から供給される電力による充電が完了した場合に待機状態となる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電力供給システム。
5. 前記商用電源の停電時に前記第１の蓄電システムが前記電源系統に電力を供給する際、前記第１の蓄電システムは、前記商用電源から供給されていた電力と同一の周波数、同一の電圧を有し、更に所定の位相を有する交流電力を前記電源系統に供給する、請求項１に記載の電力供給システム。
6. 前記商用電源の停電時に前記電源系統に電力を供給している前記第１の蓄電システムの電力の残存容量が所定の容量以下となった場合、前記第２の蓄電システムは、前記第１の蓄電システムが前記電源系統に供給している電力と一時的に系統連系するように電力を供給する、請求項２に記載の電力供給システム。
7. 前記商用電源が停電した後、前記分散発電システムから前記電源系統に電力が供給されるまでの間、前記電源系統と前記負荷との接続を一時的に遮断する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電力供給システム。
8. 前記第１および第２の蓄電システムの少なくとも一方には、前記商用電源の停電時に前記分散発電システムが系統連系して前記電源系統に電力を供給するために必要な容量の電力が非常用電力として蓄電されている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電力供給システム。
9. 前記商用電源から前記電源系統に電力が供給されている際に、前記第１および第２の蓄電システムの少なくとも一方から前記電源系統に電力を供給することで、前記商用電源から供給される電力の使用量のピークを低減する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電力供給システム。
10. 前記商用電源から前記電源系統に電力が供給されている際に、前記第１および第２の蓄電システムは、前記電源系統から供給される電力による充電が完了し、前記分散発電システムから供給される電力量が前記負荷における電力使用量を超えた場合、前記分散発電システムから供給される電力量を低減させる、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の電力供給システム。
11. 前記分散発電システムは、太陽電池システム、燃料電池システム、りん酸型燃料電池、または固体酸化物型燃料電池である、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の電力供給システム。
12. 前記第１および第２の蓄電システムは、ナトリウム・硫黄電池である、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の電力供給システム。
13. 前記第１および第２の蓄電システムは、リチウムイオン二次電池、または電気自動車が搭載している車載用のリチウムイオン二次電池である、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の電力供給システム。

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