JP2015164361A - 電力供給システム - Google Patents

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Abstract

【課題】蓄電手段への充電と系統への逆潮流が頻繁に切り替わることなく安定した動作を実現可能な電力供給システムを得る。【解決手段】蓄電手段1と太陽光発電システム2と系統3とを連携させて宅内負荷7へ電力を供給する電力供給システム100であって、電力供給システム100は、太陽光発電システム2の発電量と宅内負荷7で消費される消費電力量と電力供給システム100の設定条件とに基づいて、余剰電力の供給先として蓄電手段1または系統3を選択する選択部4を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、電力供給システムに関するものである。
従来の電力供給システムは、太陽光発電の発電電力の供給先として蓄電池を備え、発電電力に応じて蓄電池に充電または系統へ逆潮流を行うスイッチを設けた構成をしており、発電量に応じて蓄電池または系統へ太陽光発電での発電電力を振り分ける動作を行っていた(例えば下記特許文献1)。
特開2012−130096号公報
しかしながら、上記特許文献1の電力供給システムは、太陽光発電の発電電力量から導出される係数によって閾値を求め、その閾値に基づいて蓄電池へ充電もしくは系統への逆潮流を行うように構成されている。そのため、蓄電池の残容量(使用者が指定する規定充電量)以下の場合においても、前述した係数が系統へ逆潮流となる値として導き出された場合、本来であれば蓄電池へ充電すべき太陽光発電の余剰電力(太陽光発電システムで発電される電力のうち宅内負荷で消費される電力以外の電力)が系統へ逆潮流されてしまうという問題点があった。
また、太陽光発電の発電電力は雲の動き等で常に変動するため、上記特許文献1に代表される従来の電力供給システムでは常に一定の出力がなされるものではない。そのため、前述した係数を用いた動作では、蓄電池への充電と系統への逆潮流が頻繁に切り替わる事態も想定され、電力供給システムの動作自体が不安定になる可能性もあった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、蓄電手段への充電と系統への逆潮流が頻繁に切り替わることなく安定した動作を実現可能な電力供給システムを得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、蓄電手段と太陽光発電システムと系統とを連携させて宅内負荷へ電力を供給する電力供給システムであって、前記太陽光発電システムの発電量と前記宅内負荷で消費される消費電力量と電力供給システムの設定条件とに基づいて、前記太陽光発電システムで発電される電力のうち前記宅内負荷で消費される電力以外の余剰電力の供給先として前記蓄電手段または前記系統を選択する選択部を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、太陽光発電の余剰電力の利用先を所定の条件に従い選択するようにしたので、蓄電手段への充電と系統への逆潮流が頻繁に切り替わることなく安定した動作を実現できる、という効果を奏する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る電力供給システムの概略構成を示すブロック図である。 図2は、本発明の実施の形態1に係る電力供給システムの動作を説明するフローチャートである。 図3は、本発明の実施の形態2に係る電力供給システムの動作を説明するフローチャートである。 図4は、本発明の実施の形態3に係る電力供給システムの概略構成を示すブロック図である。 図5は、本発明の実施の形態3に係る電力供給システムの動作を説明するフローチャートである。 図6は、本発明の実施の形態4に係る電力供給システムの概略構成を示すブロック図である。 図7は、本発明の実施の形態4に係る電力供給システムの動作を説明するフローチャートである。
以下に、本発明に係る電力供給システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る電力供給システム100の概略構成を示すブロック図である。電力供給システム100には、太陽光発電システム2と系統3と蓄電手段1と宅内負荷7が接続され、蓄電手段1には太陽光発電システム2の発電電力や系統3(商用電源)からの電力が蓄電され、宅内負荷7(例えば家電製品など)では、蓄電手段1に蓄電された電力、系統3からの電力、または太陽光発電システム2の発電電力が消費される。太陽光発電システム2では太陽光パネル(図示せず)で発電された直流電力が太陽光パワーコンディショナ(図示せず)で交流電力に変換される。
電力供給システム100は、太陽光発電システム2の余剰電力の供給先を選択する選択部4と、電力変換部5と、発電量計測部8、蓄電量計測部9、および消費電力計測部10で計測された計測値に基づいて選択部4および電力変換部5を制御する制御部6と、太陽光発電システム2の発電量を計測する発電量計測部8と、蓄電手段1の蓄電量を計測する蓄電量計測部9と、宅内負荷7で消費される消費電力量を計測する消費電力計測部10とを有する。電力変換部5は、蓄電手段1からの直流電力を交流電力に変換する機能と、系統3からの交流電力を直流電力に変換する機能と、太陽光発電システム2からの交流電力を蓄電手段1へ供給可能な直流電圧へ変換する機能とを併せ持つ。
次に図2を用いて動作を説明する。図2は、本発明の実施の形態1に係る電力供給システム100の動作を説明するフローチャートである。太陽光発電システム2の発電電力が宅内負荷7へ供給されている状態において、発電量計測部8で計測された発電量と消費電力計測部10で計測された消費電力量とが制御部6に入力され、制御部6では太陽光発電の余剰電力の有無が判断される。制御部6は、発電量が消費電力量より少ないため余剰電力無しと判断した場合(ステップS1,No)、余剰電力有りと判断するまでこの処理を繰り返し、発電量が消費電力量より多いため余剰電力有りと判断した場合(ステップS1,Yes)、蓄電量計測部9からの蓄電量情報に基づいて蓄電手段1の蓄電量Wcを計測する(ステップS2)。
制御部6には予め設定蓄電量Wsが設定されており、制御部6は、設定蓄電量Wsと蓄電量Wcとの比較を行い、蓄電量Wcが設定蓄電量Ws未満の場合(ステップS3,Yes)、余剰電力を蓄電手段1の充電用電力として利用するため電力変換部5および選択部4を制御する。このことにより、選択部4では余剰電力の供給先として蓄電手段1が選択され、蓄電手段1への充電が行われる(ステップS5)。その後、制御部6では、蓄電量Wcが設定蓄電量Ws以上と判断されるまでステップS2,S3の処理が繰り返され、蓄電量Wcが設定蓄電量Ws以上の場合(ステップS3,No)、蓄電手段1には十分な蓄電量が確保されているため、制御部6は、余剰電力を系統3へ逆潮流させるため電力変換部5および選択部4を制御する。このことにより、選択部4では余剰電力の供給先として系統3が選択され、余剰電力が電力変換部5で交流電力に変換され系統3へ逆潮流される(ステップS4)。
以上に説明したように、本実施の形態に係る電力供給システム100は、太陽光発電システム2の発電量と宅内負荷7で消費される消費電力量と電力供給システム100の設定条件(例えば蓄電手段1の蓄電量Wcと設定蓄電量Ws)とに基づいて、余剰電力の供給先として蓄電手段1または系統3を選択する選択部4を備える。この構成により、余剰電力が発生している場合には、所定量の蓄電量を蓄電手段1に確保するように動作するため、蓄電手段1には常に蓄電量が一定量確保される。また蓄電手段1に蓄電量が一定量確保された後の余剰電力は系統3へ逆潮流され、売電することが可能である。従って、使用者は経済的メリットを享受可能である。
また、本実施の形態に係る電力供給システム100は、蓄電量Wcに応じて余剰電力の供給先を選択するように構成されているため、蓄電量Wcが規定蓄電量に達するまでは蓄電手段1への充電が継続される。従って、前述した先行技術のように蓄電手段1への充電と系統3への逆潮流が頻繁に切り替わることがなく、電力供給システム100の安定した動作を実現可能である。
実施の形態2.
実施の形態1の電力供給システム100は、余剰電力が生じたとき、蓄電手段1の蓄電量が一定量確保された後に余剰電力を系統3へ逆潮流するように構成されているが、実施の形態2の電力供給システム100は、実施の形態1の動作に加え、予め設定された充電優先時間帯(余剰電力を優先的に蓄電手段1へ蓄電する時間帯)であるか否かを判断した上で、余剰電力を蓄電手段1へ蓄電しまたは系統3へ逆潮流するように構成されている。なお、実施の形態2の電力供給システム100は、その機能ブロックが実施の形態1と同一であるため、ここでは機能ブロックの図示を省略する。
次に動作を説明する。図3は、本発明の実施の形態2に係る電力供給システム100の動作を説明するフローチャートである。太陽光発電システム2の発電電力が宅内負荷7へ供給されている状態において、発電量計測部8で計測された発電量と消費電力計測部10で計測された消費電力量とが制御部6に入力され、制御部6では太陽光発電の余剰電力の有無が判断される。制御部6は、発電量が消費電力量より少ないため余剰電力無しと判断した場合(ステップS1,No)、余剰電力有りと判断するまでこの処理を繰り返し、発電量が消費電力量より多いため余剰電力有りと判断した場合(ステップS1,Yes)、制御部6は、現在時刻が予め設定された充電優先時間帯か否かを判断する。充電優先時間帯である場合(ステップS2,Yes)、余剰電力を蓄電手段1の充電用電力として利用するため電力変換部5および選択部4を制御する。このことにより、選択部4では余剰電力の供給先として蓄電手段1が選択され、蓄電手段1への充電が行われる(ステップS3)。
その後、制御部6では蓄電量計測部9からの蓄電量情報に基づいて蓄電量Wcが計測され(ステップS4)、さらに設定蓄電量Wsと蓄電量Wcとの比較が行われる。蓄電量Wcが設定蓄電量Ws未満の場合(ステップS5,Yes)、制御部6では蓄電量Wcが設定蓄電量Ws以上と判断されるまでステップS2〜S5の処理が繰り返され、蓄電量Wcが設定蓄電量Ws以上となったとき(ステップS5,No)、蓄電手段1には十分な蓄電量が確保されたため、制御部6は、余剰電力を系統3へ逆潮流させるため電力変換部5および選択部4を制御する。このことにより、選択部4では余剰電力の供給先として系統3が選択され、余剰電力が電力変換部5で交流電力に変換され系統3へ逆潮流される(ステップS6)。
ステップS2において、充電優先時間帯ではない場合(ステップS2,No)、制御部6は、余剰電力を系統3へ逆潮流させるため電力変換部5および選択部4を制御する。その結果、余剰電力が系統3へ逆潮流される(ステップS6)。
以上に説明したように、本実施の形態に係る電力供給システム100は、選択部4が余剰電力を優先的に蓄電手段1へ供給する時間帯(充電優先時間帯)を設定条件として用いて、余剰電力の供給先を選択するように構成されている。従って、余剰電力がある場合には充電優先時間帯であるか否かを判断した後に、蓄電手段1への充電または系統3への逆潮流を行うように動作する。すなわち本実施の形態に係る電力供給システム100は、優先的に充電するか、売電(電力会社の買い取り)するかを選択できるように構成されている。売電価格が変動するような場合においても最適な時間に売電を開始できるため、使用者は経済的メリットを享受可能である。
実施の形態3.
実施の形態2の電力供給システム100は、予め設定された充電優先時間帯であるか否かを判断した上で、余剰電力を蓄電手段1へ蓄電しまたは系統3へ逆潮流するように構成されているが、実施の形態3の電力供給システム100は系統3の状態に応じて余剰電力を蓄電手段1へ蓄電しまたは系統3へ逆潮流するように構成されている。
図4は、本発明の実施の形態3に係る電力供給システムの概略構成を示すブロック図である。実施の形態1の電力供給システム100との相違点は、系統3の状態を監視する系統状態監視部11が追加され、制御部6には系統状態監視部11からの監視状態信号を入力される点である。以下、実施の形態1と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
次に動作を説明する。図5は、本発明の実施の形態3に係る電力供給システム100の動作を説明するフローチャートである。太陽光発電システム2の発電電力が宅内負荷7へ供給されている状態において、発電量計測部8で計測された発電量と消費電力計測部10で計測された消費電力量とが制御部6に入力され、制御部6では太陽光発電の余剰電力の有無が判断される。制御部6は、発電量が消費電力量より少ないため余剰電力無しと判断した場合(ステップS1,No)、余剰電力有りと判断するまでこの処理を繰り返し、発電量が消費電力量より多いため余剰電力有りと判断した場合(ステップS1,Yes)、系統状態監視部11は系統3が停電状態であるか否かを判断する。
系統状態監視部11において系統3が停電状態であると判断された場合(ステップS2,Yes)、系統3が停電状態であることを示す監視状態信号が制御部6に入力され、この監視状態信号を入力した制御部6は、余剰電力を蓄電手段1の充電用電力として利用するため電力変換部5および選択部4を制御する。このことにより、選択部4では余剰電力の供給先として蓄電手段1が選択され、蓄電手段1への充電が行われる(ステップS3)。
その後、制御部6では、蓄電量計測部9からの蓄電量情報に基づいて蓄電量Wcが計測され(ステップS4)、さらに蓄電量Wcが設定蓄電量Wsと比較される。蓄電量Wcが設定蓄電量Ws未満の場合(ステップS5,No)、制御部6では蓄電量Wcが設定蓄電量Ws以上と判断されるまでステップS2〜S5の処理が繰り返され、蓄電量Wcが設定蓄電量Ws以上となったとき(ステップS5,Yes)、蓄電手段1には十分な蓄電量が確保されたため、制御部6は蓄電手段1への充電を停止するように電力変換部5および選択部4を制御する。
ステップS2において、系統3が停電状態ではない場合(ステップS2,No)、制御部6は、余剰電力を系統3へ逆潮流させるため電力変換部5および選択部4を制御する。このことにより、選択部4では余剰電力の供給先として系統3が選択され、余剰電力が電力変換部5で交流電力に変換され系統3へ逆潮流される(ステップS6)。
以上に説明したように、本実施の形態に係る電力供給システム100は、選択部4が系統3の状態に応じて余剰電力の供給先を選択するように構成されている。従って、系統3が遮断状態(停電)のときには蓄電手段1への充電が行われ、停電という非常事態になった場合でも、蓄電手段1に充電された電力を、太陽光発電による発電が期待できない夜間電力として確保しておくことが可能である。また、系統3が正常(非停電)のときには余剰電力が売電されるため、使用者は経済的メリットを享受可能である。なお、系統が正常なときに余剰電力を逆潮流させる場合においても、実施の形態1と同様に蓄電量Wcを確認し、蓄電量Wcが不足している場合には充電を行って設定蓄電量Ws以上の蓄電量Wcを確保した後に、系統3への逆潮流を行うことが可能である。
実施の形態4.
実施の形態1〜3の電力供給システム100は、1つの蓄電手段1の蓄電量を一定量確保した後に余剰電力を系統へ逆潮流するように構成されているが、実施の形態4の電力供給システム100は、蓄電手段1が複数の蓄電手段(例えば2つの蓄電手段1a,1b)で構成され、余剰電力の充電先を指定する充電先指定部12で指定された蓄電手段(1a,1b)の蓄電量を一定量確保した後に余剰電力を系統へ逆潮流するように構成されている。
図6は、本発明の実施の形態4に係る電力供給システムの概略構成を示すブロック図である。実施の形態1の電力供給システム100との相違点は、蓄電手段1が2つの蓄電手段1a,1bで構成され、蓄電手段1aの蓄電量を計測する蓄電量計測部9aと、蓄電手段1bの蓄電量を計測する蓄電量計測部9bと、余剰電力の充電先を指定する充電先指定部12とが追加され、蓄電量計測部9a,9bからの計測値が制御部6に入力されている点である。以下、実施の形態1と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
なお、本実施の形態では蓄電手段1aが定置型蓄電池、蓄電手段1bが電気自動車に搭載される蓄電池と仮定し、蓄電手段1bの蓄電容量が蓄電手段1aの蓄電容量よりも大きい(1a<1b)と仮定して説明する。また本実施の形態では一例として2つの蓄電手段1a,1bが用いられているが、蓄電手段1の数は2つに限定されるものではない。
次に動作を説明する。図7は、本発明の実施の形態4に係る電力供給システム100の動作を説明するフローチャートである。太陽光発電システム2の発電電力が宅内負荷7へ供給されている状態において、発電量計測部8で計測された発電量と消費電力計測部10で計測された消費電力量とが制御部6に入力され、制御部6では太陽光発電の余剰電力の有無が判断される。制御部6は、発電量が消費電力量より少ないため余剰電力無しと判断した場合(ステップS1,No)、余剰電力有りと判断するまでこの処理を繰り返し、発電量が消費電力量より多いため余剰電力有りと判断した場合(ステップS1,Yes)、制御部6および充電先指定部12により余剰電力の充電先が指定される(ステップS2)。
ここでステップS2における充電先の決定方法について説明する。充電先は、例えば次の3つの方法から本システムの利用者により決定されるものとする。(1)各蓄電手段(1a,1b)の蓄電容量の大きい方を先に充電する。(2)設定充電量Wsまでの必要充電量の少ない方を先に充電する。(3)予め使用者が決定した順番で充電する。
本実施の形態の動作説明においては、蓄電容量の大きい方を先に充電する(1)の方法が使用者により選択されているものとして引き続き動作を説明する。なお、これらの選択は例えば図示しない操作端末で行われ、操作端末から制御部6に対して充電先を指定する信号が入力され、制御部6はこの信号により充電先指定部12を制御する。
本実施の形態では蓄電手段1a,1bの蓄電容量は1a<1bと仮定しているため、ステップS2では電気自動車の蓄電手段1bが指定される。続いて制御部6では蓄電量計測部9bからの蓄電量情報に基づいて蓄電手段1bの蓄電量Wcが計測され(ステップS3)、設定蓄電量Wsと蓄電量Wcとの比較が行われる。蓄電量Wcが設定蓄電量Ws未満の場合(ステップS4,Yes)、制御部6は、余剰電力を蓄電手段1の充電用電力として利用するため電力変換部5および選択部4を制御する。このことにより、選択部4では余剰電力の供給先として蓄電手段1bが選択され、蓄電手段1bへの充電が行われる(ステップS5)。その後、制御部6では、蓄電量Wcが設定蓄電量Ws以上と判断されるまでステップS3〜S5の処理が繰り返され、蓄電量Wcが設定蓄電量Ws以上の場合(ステップS4,No)、蓄電手段1bには十分な蓄電量が確保されているため、制御部6は、余剰電力を系統3へ逆潮流させるため電力変換部5および選択部4を制御する。このことにより、選択部4では余剰電力の供給先として系統3が選択され、余剰電力が電力変換部5で交流電力に変換され系統3へ逆潮流される(ステップS6)。
以上に説明したように、本実施の形態に係る電力供給システム100は、余剰電力の充電先を複数の蓄電手段(1a,1b)の中から指定可能に構成されている。この構成により以下の効果を得ることができる。(1)蓄電手段(1a,1b)の蓄電容量の大きい方を先に充電する場合、電気自動車の蓄電池のように蓄電容量が比較的大きく充電時間が長くなる蓄電手段1bから充電することによって、例えば夜間などにおいて蓄電手段1bから宅内負荷7への電力を供給する場合でも必要な電力量を確保することが可能である。(2)設定充電量Wsまでの必要充電量の少ない蓄電手段を先に充電する場合、使用者の希望する蓄電量(設定蓄電量Ws)を早く確保することが可能になる。(3)予め使用者が決定した順番で充電する場合、使用者による蓄電手段(1a,1b)の利用形態に応じて設定することが可能になる。特に本実施の形態のように蓄電手段(1a,1b)が電気自動車と定置型である場合、先に定置型へ充電しておくことで電気自動車が不在になった場合にも宅内負荷7へ給電可能な蓄電量Wcが確保されている可能性が高く、系統遮断(停電)への対応や、停電に対する心理的負担が軽くなるという効果がある。
なお、本実施の形態では、蓄電量Wcが設定蓄電量Ws以上の場合(ステップS4,No)、余剰電力が系統3へ逆潮流される(ステップS6)と説明したが、ステップS4で蓄電量Wcが設定蓄電量Ws以上の場合において他方の蓄電手段(例えば蓄電手段1a)を充電し、蓄電量Wcを設定充電量Wsまで確保した後に系統へ逆潮流する動作としてもよい。この場合、前述の効果に加え、電力供給システム100が備える全ての蓄電手段における蓄電量Wcを設定充電量Wsまで確保することが可能となる。
なお、本実施の形態に係る構成は、実施の形態2,3にも適用可能である。すなわち実施の形態2で説明した指定時間による余剰電力の供給先を選択する動作や、実施の形態3で説明した系統3の状況に応じて余剰電力の供給先を選択する動作に組み合わせても実施可能であり、同様の効果を奏する。
また、本発明の実施の形態は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。
以上のように、本発明は、電力供給システムに適用可能であり、特に、蓄電手段への充電と系統への逆潮流が頻繁に切り替わることなく安定した動作を実現できる発明として有用である。
1,1a,1b 蓄電手段、2 太陽光発電システム、3 系統、4 選択部、5 電力変換部、6 制御部、7 宅内負荷、8 発電量計測部、9 蓄電量計測部、10 消費電力計測部、11 系統状態監視部、12 充電先指定部、100 電力供給システム。

Claims (9)

  1. 蓄電手段と太陽光発電システムと系統とを連携させて宅内負荷へ電力を供給する電力供給システムであって、
    前記太陽光発電システムの発電量と前記宅内負荷で消費される消費電力量と電力供給システムの設定条件とに基づいて、前記太陽光発電システムで発電される電力のうち前記宅内負荷で消費される電力以外の余剰電力の供給先として前記蓄電手段または前記系統を選択する選択部を備えたことを特徴とする電力供給システム。
  2. 前記選択部は、前記蓄電手段の蓄電量を前記設定条件として用いて、この蓄電量に応じて前記余剰電力の供給先を選択することを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。
  3. 前記選択部は、前記蓄電手段の蓄電量が設定値未満のときには前記余剰電力の供給先として前記蓄電手段を選択し、前記蓄電手段の蓄電量が前記設定値以上のときには前記余剰電力の供給先として前記系統を選択することを特徴とする請求項2に記載の電力供給システム。
  4. 前記選択部は、前記余剰電力を優先的に前記蓄電手段へ供給する時間帯を前記設定条件として用いて、前記余剰電力の供給先を選択することを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。
  5. 前記選択部は、前記系統の状態を前記設定条件として用いて、前記系統の状態に応じて前記余剰電力の供給先を選択することを特徴とする請求項1に記載の電力供給システム。
  6. 前記選択部は、前記系統が停電状態のときには前記余剰電力の供給先として前記蓄電手段を選択し、前記系統が非停電状態のときには前記余剰電力の供給先として前記系統を選択することを特徴とする請求項5に記載の電力供給システム。
  7. 前記蓄電手段は、複数の蓄電手段で構成されることを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の電力供給システム。
  8. 前記複数の蓄電手段のうち少なくとも1つは、定置型の蓄電池であることを特徴とする請求項7に記載の電力供給システム。
  9. 前記余剰電力の充電先を指定する充電先指定部を備え、
    前記選択部は、前記充電先指定部で指令された蓄電手段へ前記余剰電力を供給することを特徴とする請求項7または8に記載の電力供給システム。
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