JP2021069192A - パワーコンディショナ - Google Patents

Abstract

【課題】発電システムにおいて、過積載における太陽電池等の余剰電力を有効活用可能にするパワーコンディショナを提供する。【解決手段】パワーコンディショナ１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は逆潮流が許可された第１電源２の出力をＤＣ供給線１５に出力し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は逆潮流が許可されていない第２電源３の出力をＤＣ供給線１５に放電する一方、ＤＣ供給線１５の電力を第２電源３に充電する。ＤＣ／ＡＣインバータ１３はＤＣ供給線１５の直流電力を交流電力に変換し外部に出力する。負荷５の消費電力量がＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力を超えており、かつ、第１電源２の発電量がＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力を超えているとき、第１電源２の余剰電力の一部は第２電源３に充電される。【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電池を有する太陽光発電システム等に用いられるパワーコンディショナに関するものである。

近年、太陽光発電システムでは、太陽電池の出力容量をパワーコンディショナ（ＰＣＳ）のインバータ出力よりも大きくして発電量を最大化する、過積載が一般的になっている。この過積載では、日射条件が良く太陽電池がＰＣＳの定格出力以上に発電している時は、太陽電池で発電する余剰電力は捨てることになり、無駄となっていた。なお、過積載とは、優先給電ルールに基づく出力制御等によってインバータの出力が制限され、太陽電池の発電量がインバータの出力制限値よりも大きくなる場合も含む。

特許文献１では、太陽光発電システムにおいて、太陽電池の直流電力を貯める蓄電池と、太陽電池の直流電力を変換して蓄電池に充電するコンバータと、蓄電池に貯められた直流電力を放電するスイッチとを備えた蓄電システムが開示されている。この構成では、太陽電池が持つ余剰電力のみを蓄電池に充電しておき、夜間等の太陽電池が発電できない時間帯に、蓄電池放電を行うことができる（図１）。

特開２０１８−９８９５２号公報（図１）

しかしながら、特許文献１の構成では、太陽電池が持つ余剰発電電力を十分に活用できているとはいえない。また、パワーコンディショナとは別に蓄電システムを設けているため、構成が大がかりなものとなっている。また、蓄電池の放電動作時に、電池電圧を昇圧できないため使用できる電池電圧に制限ができるので、使用できる蓄電池に制約が生じる。

本発明は、太陽光発電システム等の発電システムにおいて、例えば過積載の場合において、太陽電池等の余剰電力を有効活用可能にするパワーコンディショナを提供することを目的とする。

本発明の第１態様に係るパワーコンディショナは、逆潮流が許可された第１電源が接続される第１接続部と、逆潮流が許可されていない第２電源が接続される第２接続部と、交流電力を出力する出力部と、前記第１接続部に接続されており、前記第１電源の出力をＤＣ／ＤＣ変換して、ＤＣ供給線に出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第２接続部に接続されており、前記蓄電池の出力をＤＣ／ＤＣ変換して前記ＤＣ供給線に出力する一方、前記ＤＣ供給線の電力をＤＣ／ＤＣ変換して前記第２電源に出力する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ供給線の直流電力をＤＣ／ＡＣ変換し、交流電力として前記出力部に出力するＤＣ／ＡＣインバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、および、前記ＤＣ／ＡＣインバータを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記第１電源の発電量をＰＶ、前記ＤＣ／ＡＣインバータの定格出力をＰＲ、前記出力部に接続される負荷の消費電力量をＰＬとすると、ＰＬ＞ＰＲが成立し、かつ、ＰＲ＜ＰＶが成立するとき、または、ＰＬ≦ＰＲおよびＰＶ＞ＰＬが成立し、かつ、押し上げ無しでＰＲ＜ＰＶが成立するとき、前記第１電源の余剰電力の一部を前記第２電源に充電する制御を行う。

この構成によると、パワーコンディショナは、逆潮流が許可された第１電源例えば太陽電池と、逆潮流が許可されていない第２電源例えば蓄電池が接続されるいわゆるハイブリッドパワーコンディショナである。パワーコンディショナにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータは、第１電源の出力をＤＣ／ＤＣ変換してＤＣ供給線に出力し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、第２電源の出力をＤＣ／ＤＣ変換してＤＣ供給線に出力する一方、ＤＣ供給線の電力をＤＣ／ＤＣ変換して第２電源に出力する。ＤＣ／ＡＣインバータは、ＤＣ供給線の直流電力をＤＣ／ＡＣ変換し、交流電力として外部に出力する。そして、第１電源の発電量をＰＶ、ＤＣ／ＡＣインバータの定格出力をＰＲ、出力部に接続される負荷の消費電力量をＰＬとすると、ＰＬ＞ＰＲが成立し、かつ、ＰＲ＜ＰＶが成立するとき、すなわち、負荷の消費電力量がＤＣ／ＡＣインバータの定格出力を超えており、かつ、第１電源の発電量がＤＣ／ＡＣインバータの定格出力を超えているとき、第１電源の余剰電力の一部は第２電源に充電される。また、ＰＬ≦ＰＲおよびＰＶ＞ＰＬが成立し、かつ、押し上げ無しでＰＲ＜ＰＶが成立するとき、すなわち、負荷の消費電力量がＤＣ／ＡＣインバータの定格出力以下であり、第１電源の発電量が負荷の消費電力量を超えており、かつ、押し上げ無しで第１電源の発電量がＤＣ／ＡＣインバータの定格出力を超えているとき、第１電源の余剰電力の一部は第２電源に充電される。これにより、太陽光発電システム等の発電システムにおいて、例えば過積載の場合において、第１電源の余剰電力を有効活用することができる。

また、本態様のパワーコンディショナは、系統逆潮流における押し上げの有無を設定する設定部を備え、前記制御部は、前記第２電源の放電量をＰＢとすると、前記第１電源の余剰出力を系統に逆潮流する場合において、前記設定部が押し上げ無しと設定して逆潮流が有るときは、前記第２電源を放電させず、前記設定部が押し上げ有りと設定しているときは、前記第２電源を放電させて、ＰＶ＋ＰＢ＝ＰＲ、ＰＢ≦ＰＬとなるよう、制御する。

これにより、設定部によって系統逆潮流における押し上げ有りと設定することによって、第１電源の余剰出力を系統に逆潮流させる場合において、第２電源を放電させて、ＤＣ／ＡＣインバータの定格出力まで電力を出力することができる。

また、本態様のパワーコンディショナは、負荷追従制御における押し上げの有無を設定する設定部を備え、前記制御部は、前記第２電源の放電量をＰＢとすると、ＰＬ≦ＰＲが成立し、かつ、ＰＶ＜ＰＬが成立する場合において、前記第２電源を放電させて、前記設定部が押し上げ無しと設定しているときは、ＰＶ＋ＰＢ＝ＰＬとなるよう、負荷追従制御する一方、前記設定部が押し上げ有りと設定しているときは、ＰＶ＋ＰＢ＝ＰＲとなるよう、制御する。

これにより、設定部によって負荷追従制御における押し上げ無しと設定することによって、負荷の消費電力に合わせて第２電源を放電させる負荷追従制御を行うことができる。

また、本態様のパワーコンディショナは、前記第２電源は、蓄電池であり、前記第１電源の出力の一部を前記蓄電池に充電する制御において、前記蓄電池のＳＯＣ（State Of Charge）が所定値以上であるときは、充電を行わない。

これにより、蓄電池の過充電を回避することができる。

本発明の第２態様に係るパワーコンディショナは、逆潮流が許可された第１電源が接続される第１接続部と、逆潮流が許可されていない第２電源が接続される第２接続部と、交流電力を出力する出力部と、前記第１接続部に接続されており、前記第１電源の出力をＤＣ／ＤＣ変換して、ＤＣ供給線に出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第２接続部に接続されており、前記第２電源の出力をＤＣ／ＤＣ変換して前記ＤＣ供給線に出力する一方、前記ＤＣ供給線の電力をＤＣ／ＤＣ変換して前記第２電源に出力する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ供給線の直流電力をＤＣ／ＡＣ変換し、交流電力として前記出力部に出力するＤＣ／ＡＣインバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、および、前記ＤＣ／ＡＣインバータを制御する制御部とを備え、前記制御部は、優先給電ルールに基づく出力制御の指示を受ける場合、または、系統電圧が上昇し系統連系規程に基づき出力を制限している場合に、前記ＤＣ／ＡＣインバータの出力を制限するものであり、かつ、前記第１電源の発電量をＰＶ、前記ＤＣ／ＡＣインバータの最大出力値をＰＲ’、前記出力部に接続される負荷の消費電力量をＰＬとすると、ＰＬ＞ＰＲ’が成立し、かつ、ＰＲ’＜ＰＶが成立するとき、または、ＰＬ≦ＰＲ‘およびＰＶ＞ＰＬが成立し、かつ、押し上げ無しでＰＲ’＜ＰＶが成立するとき、前記第１電源の余剰電力の一部を前記第２電源に充電する制御を行う。

この構成によると、パワーコンディショナは、逆潮流が許可された第１電源例えば太陽電池と逆潮流が許可されていない第２電源例えば蓄電池が接続されるいわゆるハイブリッドパワーコンディショナである。パワーコンディショナにおいて、ＤＣ／ＤＣコンバータは、第１電源の出力をＤＣ／ＤＣ変換してＤＣ供給線に出力し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータは、第２電源の出力をＤＣ／ＤＣ変換してＤＣ供給線に出力する一方、ＤＣ供給線の電力をＤＣ／ＤＣ変換して第２電源に出力する。ＤＣ／ＡＣインバータは、ＤＣ供給線の直流電力をＤＣ／ＡＣ変換し、交流電力として外部に出力する。そして、制御部は、優先給電ルールに基づく出力制御の指示を受ける場合、または、系統電圧が上昇し系統連系規程に基づき出力を制限している場合に、ＤＣ／ＡＣインバータの出力を制限する。第１電源の発電量をＰＶ、ＤＣ／ＡＣインバータの最大出力値をＰＲ’、出力部に接続される負荷の消費電力量をＰＬとすると、ＰＬ＞ＰＲ’が成立し、かつ、ＰＲ’＜ＰＶが成立するとき、すなわち、負荷の消費電力量がＤＣ／ＡＣインバータの最大出力値を超えており、かつ、第１電源の発電量がＤＣ／ＡＣインバータの最大出力値を超えているとき、第１電源の余剰電力の一部は第２電源に充電される。また、ＰＬ≦ＰＲ‘およびＰＶ＞ＰＬが成立し、かつ、押し上げ無しでＰＲ＜ＰＶが成立するとき、すなわち、負荷の消費電力量がＤＣ／ＡＣインバータの最大出力値以下であり、第１電源の発電量が負荷の消費電力量を超えており、かつ、押し上げ無しで第１電源の発電量がＤＣ／ＡＣインバータの最大出力値を超えているとき、第１電源の余剰電力の一部は第２電源に充電される。これにより、太陽光発電システム等の発電システムにおいて、例えば優先給電ルールに基づく出力制御が行われる場合において、第１電源の余剰電力を有効活用することができる。

本発明によると、太陽光発電システム等の発電システムにおいて、例えば過積載の場合において、例えば太陽電池の余剰電力を有効活用することができる。

実施形態に係るパワーコンディショナを含む太陽光発電システムの構成例 実施形態における過積載充電制御のフローの例 （ａ），（ｂ）は過積載充電制御におけるパワーコンディショナの動作例 （ａ），（ｂ）は過積載充電制御におけるパワーコンディショナの動作例 （ａ），（ｂ）は過積載充電制御におけるパワーコンディショナの動作例 他の実施形態における過積載充電制御のフローの例

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用範囲あるいはその用途を制限することを意図するものではない。

＜パワーコンディショナの構成＞
図１は実施形態に係るパワーコンディショナを含む太陽光発電システムの構成例を示す図である。この太陽光発電システムは、発電システムの一例である。図１において、パワーコンディショナ１は、太陽電池２が接続される第１接続部２１と、蓄電池３が接続される第２接続部２２と、交流電力を出力する出力部２３とを備える。パワーコンディショナ１は、太陽電池２から第１接続部２１を介して供給された直流電力、および、蓄電池３から第２接続部２２を介して供給された直流電力を、交流電力に変換し、出力部２３から出力する。パワーコンディショナ３から出力された交流電力は、商用電源系統４に連系されたり、家庭用機器や産業機器等の負荷５に供給されたりする。また、パワーコンディショナ１は、太陽電池２から供給された直流電力を用いて、蓄電池３を充電することができる。

パワーコンディショナ１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２、ＤＣ／ＡＣインバータ１３、およびこれらを制御する制御部１４を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、第１接続部２１に接続されており、太陽電池２の出力をＤＣ／ＤＣ変換して、ＤＣ供給線１５に出力する。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、第２接続部２２に接続されており、蓄電池３の放電時に、蓄電池３の出力をＤＣ／ＤＣ変換してＤＣ供給線１５に出力する一方、蓄電池３の充電時に、ＤＣ供給線１５の電力をＤＣ／ＤＣ変換して蓄電池３に出力する。ＤＣ／ＡＣインバータ１３は、ＤＣ供給線１５の直流電力をＤＣ／ＡＣ変換し、交流電力として出力部２３に出力する。

制御部１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２、およびＤＣ／ＡＣインバータ１３の動作を制御する。また、図示は省略しているが、制御部１４は、パワーコンディショナ１内に設けられた、電圧、電流、電力等を計測するセンサの出力を受ける。

また、パワーコンディショナ１は、パワーコンディショナ１の動作を設定するためにユーザが操作する設定部１６を備える。本実施形態では、設定部１６は、太陽電池２の余剰出力を系統に逆潮流する系統逆潮流における押し上げの有無を設定することができる。また、設定部１６は、負荷追従制御における押し上げの有無を設定することができる。

なお、太陽電池２は逆潮流が許可された第１電源の一例であり、蓄電池３は逆潮流が許可されていない第２電源の一例である。

なお、図１および以降の説明では、次のような記号を用いる。
ＰＶ：太陽電池２の発電量
ＰＢ：蓄電池３の放電量
ＰＣ：蓄電池３の充電量
ＰＬ：負荷５の消費電力量
ＰＲ：ＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力
ＰＯ：パワーコンディショナ１の出力
ＰＳ：売電量
ＰＰ：買電量
また、ＳＯＣ（State Of Charge）は蓄電池３の残容量である。

図２は過積載充電制御のフローの一例である。この制御フローは、制御部１４によって、所定時間毎に、例えば３０ｍｓ毎に実行される。

ステップＳ１１では、負荷５の消費電力量ＰＬがＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力ＰＲを超えているか否かを判断する。ＰＬがＰＲを超えているときはステップＳ１２に進み、超えていないときはステップＳ１４に進む。

ステップＳ１２では、太陽電池２の発電量ＰＶがＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力ＰＲを超えているか否かを判断する。ＰＶがＰＲを超えているときはステップＳ１３に進み、超えていないときはステップＳ１７に進む。

ステップＳ１３では、蓄電池３のＳＯＣが所定値を下回っているか否かを判断する。下回っているときはステップＳ２１に進み、下回っていないときは当該制御フローを終了し、次の制御フローの実行を待つ。

ステップＳ１４では、太陽電池２の発電量ＰＶが負荷５の消費量ＰＬを超えているか否かを判断する。ＰＶがＰＬを超えているときはステップＳ１５に進み、そうでないときはステップＳ１６に進む。

ステップＳ１５では、系統逆潮流における押し上げ無し（ＰＢ＝０設定）が設定されているか否かを判断する。押し上げ無しが設定されているときはステップＳ１２に進み、押し上げ有りが設定されているときはステップＳ２３に進む。

ステップＳ１６では、負荷追従制御（押し上げ無し）が設定されているか否かを判断する。負荷追従制御（押し上げ無し）が設定されているときはステップＳ２４に進み、押し上げ有りが設定されているときはステップＳ２４に進む。

ステップＳ１７では、系統逆潮流における押し上げ無し（ＰＢ＝０設定）が設定されているか否かを判断する。押し上げ無しが設定されているときはステップＳ２２に進み、押し上げ有りが設定されているときはステップＳ２３に進む。

ステップＳ２１では、太陽電池２の余剰電力を用いて蓄電池３を充電する。

ステップＳ２２では、押し上げ無しで、系統逆潮流を行う。

ステップＳ２３では、押し上げ有りで、系統逆潮流を行う。

ステップＳ２４では、押し上げ無しで、負荷追従制御を行う。

以下、場合に分けて、過積載充電制御におけるパワーコンディショナ１の動作を説明する。ここでは、ＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力ＰＲは５．５ＫＷであるものとする。また、ステップＳ１３において蓄電池３のＳＯＣと比較する所定値は、例えば９０％とする。

＜過積載充電モード＞
図３（ａ），（ｂ）は過積載充電モードにおけるパワーコンディショナ１の動作例を示している。図３（ａ）の例では、負荷５の消費量ＰＬが７ＫＷであり、ＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力ＰＲを超えている（ＰＬ＞ＰＲ）。また、太陽電池２の出力ＰＶが８ＫＷであり、ＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力ＰＲを超えている（ＰＲ＜ＰＶ）。この場合、図２の制御フローにおいて、Ｓ１１でＹＥＳ、Ｓ１２でＹＥＳとなる。そして、蓄電池３のＳＯＣが７０％であり、Ｓ１３でＹＥＳとなり、ステップＳ２１が実行される。すなわち、太陽電池２の出力ＰＶのうちパワーコンディショナ１から出力されない余剰出力である２．５（＝８−５．５）ＫＷは、蓄電池３の充電に用いられる。

図３（ｂ）の例では、負荷５の消費量ＰＬが４ＫＷであり、ＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力ＰＲを下回っている（ＰＬ＜ＰＲ）。また、太陽電池２の出力ＰＶが８ＫＷであり、負荷５の消費量ＰＬを超えている（ＰＶ＞ＰＬ）。この場合、図２の制御フローにおいて、Ｓ１１でＮＯ、Ｓ１４でＹＥＳとなる。そして、ＰＢ＝０が設定されているとするとＳ１５でＹＥＳとなり、また、太陽電池２の出力ＰＶがＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力ＰＲを超えている（ＰＲ＜ＰＶ）ので、Ｓ１２でＹＥＳとなる。蓄電池３のＳＯＣが７０％であり、Ｓ１３でＹＥＳとなり、ステップＳ２１が実行される。すなわち、太陽電池２の出力ＰＶのうちパワーコンディショナ１から出力されない余剰出力である２．５（＝８−５．５）ＫＷは、蓄電池３の充電に用いられる。また、パワーコンディショナ１の出力ＰＯから負荷５の消費量ＰＬを除いた電力である１．５（＝５．５−４）ＫＷは、売電量ＰＳとして、商用電源系統４に送られる。

＜余剰逆潮流＞
図４（ａ），（ｂ）は余剰逆潮流におけるパワーコンディショナ１の動作例を示している。図４（ａ）は設定部１６において押し上げ無しが設定されている場合、図４（ｂ）は設定部１６において押し上げ有りが設定されている場合である。

図４（ａ）の例では、負荷５の消費量ＰＬが４ＫＷであり、ＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力ＰＲを下回っている（ＰＬ＜ＰＲ）。また、太陽電池２の出力ＰＶが５ＫＷであり、負荷５の消費量ＰＬを超えている（ＰＶ＞ＰＬ）が、ＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力ＰＲは超えていない（ＰＲ＞ＰＶ）。この場合、図２の制御フローにおいて、Ｓ１１でＮＯ、Ｓ１４でＹＥＳ、Ｓ１５でＹＥＳ、Ｓ１２でＮＯ、Ｓ１７でＹＥＳとなり、ステップＳ２２が実行される。すなわち、蓄電池３の放電はなく、太陽電池２の出力ＰＶである５ＫＷがパワーコンディショナ１から出力ＰＯとして出力される。そして、パワーコンディショナ１の出力ＰＯから負荷５の消費量ＰＬを除いた電力である１（＝５−４）ＫＷは、売電量ＰＳとして、商用電源系統４に送られる。

図４（ｂ）の例では、負荷５の消費量ＰＬが４ＫＷであり、ＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力ＰＲを下回っている（ＰＬ＜ＰＲ）。また、太陽電池２の出力ＰＶが５ＫＷであり、負荷５の消費量ＰＬを超えている（ＰＶ＞ＰＬ）が、ＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力ＰＲは超えていない（ＰＲ＞ＰＶ）。この場合、図２の制御フローにおいて、Ｓ１１でＮＯ、Ｓ１４でＹＥＳ、Ｓ１５でＮＯとなり、ステップＳ２３が実行される。すなわち、パワーコンディショナ１の出力ＰＯがＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力ＰＲに合うように、蓄電池３から放電量ＰＢとして０．５ＫＷが放電され、太陽電池２の出力ＰＶである５ＫＷと合わせて５．５ＫＷがパワーコンディショナ１から出力ＰＯとして出力される。そして、パワーコンディショナ１の出力ＰＯから負荷５の消費量ＰＬを除いた電力である１．５（＝５．５−４）ＫＷは、売電量ＰＳとして、商用電源系統４に送られる。

＜負荷追従制御＞
図５（ａ），（ｂ）は負荷追従制御におけるパワーコンディショナ１の動作例を示している。図５（ａ）は設定部１６において押し上げ無しが設定されている場合、図５（ｂ）は設定部１６において押し上げ有りが設定されている場合である。

図５（ａ）の例では、負荷５の消費量ＰＬが４ＫＷであり、ＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力ＰＲを下回っている（ＰＬ＜ＰＲ）。また、太陽電池２の出力ＰＶが３ＫＷであり、負荷５の消費量ＰＬを下回っている（ＰＶ＜ＰＬ）。この場合、図２の制御フローにおいて、Ｓ１１でＮＯ、Ｓ１４でＮＯ、Ｓ１６でＹＥＳとなり、ステップＳ２４が実行される。すなわち、太陽電池２の出力ＰＶが負荷５の消費量ＰＬに対して不足する分について、蓄電池３が放電を行う。ここでは、蓄電池３は放電量ＰＢとして１（＝４−３）ＫＷを放電する。太陽電池２の出力ＰＶと蓄電池３の放電量ＰＢとを合わせた４ＫＷが、パワーコンディショナ１から出力ＰＯとして出力される。この出力ＰＯが負荷５の消費量ＰＬと一致するよう、制御がなされる（ＰＶ＋ＰＢ＝ＰＬ）。

図５（ｂ）の例では、負荷５の消費量ＰＬが４ＫＷであり、ＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力ＰＲを下回っている（ＰＬ＜ＰＲ）。また、太陽電池２の出力ＰＶが３ＫＷであり、負荷５の消費量ＰＬを下回っている（ＰＶ＜ＰＬ）。この場合、図２の制御フローにおいて、Ｓ１１でＮＯ、Ｓ１４でＮＯ、Ｓ１６でＮＯとなり、ステップＳ２３が実行される。すなわち、太陽電池２の出力ＰＶがＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力ＰＲに対して不足する分について、蓄電池３が放電を行う。ここでは、蓄電池３は放電量ＰＢとして２．５（＝５．５−３）ＫＷを放電する。太陽電池２の出力ＰＶと蓄電池３の放電量ＰＢとを合わせた５．５ＫＷが、パワーコンディショナ１から出力ＰＯとして出力される。そして、パワーコンディショナ１の出力ＰＯから負荷５の消費量ＰＬを除いた電力である１．５（＝５．５−４）ＫＷは、売電量ＰＳとして、商用電源系統４に送られる。

以上のように本実施形態によると、パワーコンディショナ１は、太陽電池２と蓄電池３が接続されるいわゆるハイブリッドパワーコンディショナである。パワーコンディショナ１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、太陽電池２の出力をＤＣ／ＤＣ変換してＤＣ供給線１５に出力し、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、蓄電池３の出力をＤＣ／ＤＣ変換してＤＣ供給線１５に出力する一方、ＤＣ供給線１５の電力をＤＣ／ＤＣ変換して蓄電池３に出力する。ＤＣ／ＡＣインバータ１３は、ＤＣ供給線１５の直流電力をＤＣ／ＡＣ変換し、交流電力として外部に出力する。そして、負荷５の消費電力量がＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力を超えており、かつ、太陽電池２の発電量がＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力を超えているとき、太陽電池２の余剰電力の一部は蓄電池３に充電される。また、負荷５の消費電力量がＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力以下であり、太陽電池２の発電量が負荷の消費電力量を超えており、かつ、押し上げ無しで太陽電池２の発電量がＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力を超えているとき、太陽電池２の余剰電力の一部は蓄電池３に充電される。これにより、太陽光発電システムにおいて、例えば過積載の場合において、太陽電池の余剰電力を有効活用することができる。

また、設定部１６において系統逆潮流において押し上げ有りと設定することによって、太陽電池２の余剰出力を系統に逆潮流させる場合において、蓄電池４を放電させて、ＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力まで電力を出力することができる。

また、設定部１６において負荷追従制御において押し上げ無しと設定することによって、負荷５の消費電力に合わせて蓄電池３を放電させる負荷追従制御を行うことができる。

なお、本実施形態で示した制御フローはあくまでも一例であり、本発明の主旨に沿った制御フローであればどのようなものであってもかまわない。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、ＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力ＰＲに基づいて、太陽電池２から蓄電池３への充電制御を行うものとした。本実施形態では、パワーコンディショナ１は、優先給電ルールに基づく出力制御等に従って、ＤＣ／ＡＣインバータ１３の最大出力値を定めるものとし、この最大出力値に基づいて、太陽電池２から蓄電池３への充電制御を行う。

日本の電気事業では、需要と供給のバランスを一致させるためには、火力電源等の発電機などの出力抑制、揚水式発電機の昼間における揚水運転、連系線を活用したエリア外への送電といった様々な対策を行う。こうした対応策を行うための順位や条件を定めたものを「優先給電ルール」と呼ぶ。

本実施形態に係る太陽光発電システムの構成は、図１と同様である。ただし、図１の構成において、制御部１４は、例えば優先給電ルールに基づく出力制御が行われる場合、この指示を例えば無線通信を介して受信することができる。制御部１４は、出力制御の指示にしたがって、ＤＣ／ＡＣインバータ１３の出力を制限する。あるいは、制御部１４は、系統電圧が上昇し系統連系規程に基づき出力を制限している場合に、ＤＣ／ＡＣインバータ１３の出力を制限する。

図６は本実施形態における過積載充電制御のフローの一例である。図６の制御フローは、図２の制御フローと対比すると、ＤＣ／ＡＣインバータ１３の定格出力ＰＲに代えて、ＤＣ／ＡＣインバータ１３の最大出力値ＰＲ’が用いられる点が異なっている。最大出力値ＰＲ’は、制御部１４によって設定される。その他は、図２の制御フローと同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。

本実施形態によると、負荷５の消費電力量がＤＣ／ＡＣインバータ１３の最大出力値を超えており、かつ、太陽電池２の発電量がＤＣ／ＡＣインバータ１３の最大出力値を超えているとき、太陽電池２の余剰電力の一部は蓄電池３に充電される。また、負荷５の消費電力量がＤＣ／ＡＣインバータ１３の最大出力値以下であり、太陽電池２の発電量が負荷の消費電力量を超えており、かつ、押し上げ無しで太陽電池２の発電量がＤＣ／ＡＣインバータ１３の最大出力値を超えているとき、太陽電池２の余剰電力の一部は蓄電池３に充電される。これにより、太陽光発電システムにおいて、例えば過積載の場合において、太陽電池の余剰電力を有効活用することができる。

なお、上述の実施形態では、パワーコンディショナは太陽光発電システムに用いられるものとして説明を行ったが、これに限られるものではなく、他の発電システムに用いられる場合もある。すなわち、逆潮流が許可された第１電源と、逆潮流が許可されていない第２電源とが接続されるパワーコンディショナであれば、本発明は適用可能である。

本発明によると、例えば過積載の場合において、太陽電池等の余剰電力を有効活用できるので、太陽光発電システム等の発電システムとして極めて有用である。

１ パワーコンディショナ
２ 太陽電池（第１電源）
３ 蓄電池（第２電源）
５ 負荷
１１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１２ 双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３ ＤＣ／ＡＣインバータ
１４ 制御部
１５ ＤＣ供給線
１６ 設定部
２１ 第１接続部
２２ 第２接続部
２３ 出力部

Claims (5)

1. 逆潮流が許可された第１電源が接続される第１接続部と、
   逆潮流が許可されていない第２電源が接続される第２接続部と、
   交流電力を出力する出力部と、
   前記第１接続部に接続されており、前記第１電源の出力をＤＣ／ＤＣ変換して、ＤＣ供給線に出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記第２接続部に接続されており、前記第２電源の出力をＤＣ／ＤＣ変換して前記ＤＣ供給線に出力する一方、前記ＤＣ供給線の電力をＤＣ／ＤＣ変換して前記第２電源に出力する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ供給線の直流電力をＤＣ／ＡＣ変換し、交流電力として前記出力部に出力するＤＣ／ＡＣインバータと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、および、前記ＤＣ／ＡＣインバータを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記第１電源の発電量をＰＶ、前記ＤＣ／ＡＣインバータの定格出力をＰＲ、前記出力部に接続される負荷の消費電力量をＰＬとすると、
   ＰＬ＞ＰＲが成立し、かつ、ＰＲ＜ＰＶが成立するとき、または、ＰＬ≦ＰＲおよびＰＶ＞ＰＬが成立し、かつ、押し上げ無しでＰＲ＜ＰＶが成立するとき、前記第１電源の余剰電力の一部を前記第２電源に充電する制御を行う
   ことを特徴とするパワーコンディショナ。
2. 請求項１に記載のパワーコンディショナにおいて、
   系統逆潮流における押し上げの有無を設定する設定部を備え、
   前記制御部は、
   前記第２電源の放電量をＰＢとすると、前記第１電源の余剰出力を系統に逆潮流する場合において、
   前記設定部が押し上げ無しと設定して逆潮流が有るときは、前記第２電源を放電させず、
   前記設定部が押し上げ有りと設定しているときは、前記第２電源を放電させて、ＰＶ＋ＰＢ＝ＰＲ、ＰＢ≦ＰＬとなるよう、制御する
   ことを特徴とするパワーコンディショナ。
3. 請求項１に記載のパワーコンディショナにおいて、
   負荷追従制御における押し上げの有無を設定する設定部を備え、
   前記制御部は、
   前記第２電源の放電量をＰＢとすると、ＰＬ≦ＰＲが成立し、かつ、ＰＶ＜ＰＬが成立する場合において、
   前記第２電源を放電させて、
   前記設定部が押し上げ無しと設定しているときは、ＰＶ＋ＰＢ＝ＰＬとなるよう、負荷追従制御する一方、
   前記設定部が押し上げ有りと設定しているときは、ＰＶ＋ＰＢ＝ＰＲとなるよう、制御する
   ことを特徴とするパワーコンディショナ。
4. 請求項１記載のパワーコンディショナにおいて、
   前記第２電源は、蓄電池であり、
   前記第１電源の出力の一部を前記蓄電池に充電する制御において、前記蓄電池のＳＯＣ（State Of Charge）が所定値以上であるときは、充電を行わない
   ことを特徴とするパワーコンディショナ。
5. 逆潮流が許可された第１電源が接続される第１接続部と、
   逆潮流が許可されていない第２電源が接続される第２接続部と、
   交流電力を出力する出力部と、
   前記第１接続部に接続されており、前記第１電源の出力をＤＣ／ＤＣ変換して、ＤＣ供給線に出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記第２接続部に接続されており、前記第２電源の出力をＤＣ／ＤＣ変換して前記ＤＣ供給線に出力する一方、前記ＤＣ供給線の電力をＤＣ／ＤＣ変換して前記第２電源に出力する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ供給線の直流電力をＤＣ／ＡＣ変換し、交流電力として前記出力部に出力するＤＣ／ＡＣインバータと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータ、前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、および、前記ＤＣ／ＡＣインバータを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、優先給電ルールに基づく出力制御の指示を受ける場合、または、系統電圧が上昇し系統連系規程に基づき出力を制限している場合に、前記ＤＣ／ＡＣインバータの出力を制限するものであり、かつ、
   前記第１電源の発電量をＰＶ、前記ＤＣ／ＡＣインバータの最大出力値をＰＲ’、前記出力部に接続される負荷の消費電力量をＰＬとすると、
   ＰＬ＞ＰＲ’が成立し、かつ、ＰＲ’＜ＰＶが成立するとき、または、ＰＬ≦ＰＲ‘およびＰＶ＞ＰＬが成立し、かつ、押し上げ無しでＰＲ’＜ＰＶが成立するとき、前記第１電源の余剰電力の一部を前記第２電源に充電する制御を行う
   ことを特徴とするパワーコンディショナ。

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