WO2013015191A1

WO2013015191A1 - 起動制御方法、系統連系装置、及び制御装置

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Abstract

　ＰＶ１００を系統１０に連系して負荷４００に電力を供給する連系運転を行うように構成されたＰＶ　ＰＣＳ１５０の起動を制御する起動制御方法は、連系運転を開始する前に、ＰＶ１００を系統１０に連系しない自立運転によって、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の自立運転出力から蓄電ＰＣＳ２５０に電力を供給する。また、蓄電ＰＣＳ２５０に電力が供給される際に、ＰＶ１００又はＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電力量を計測する。そして、計測された出力電力量が所定量よりも多い場合に、自立運転を停止して、連系運転を開始する。

Description

起動制御方法、系統連系装置、及び制御装置

　本発明は、太陽電池の出力電力が入力される系統連系装置の起動を制御する起動制御方法、系統連系装置、及び制御装置に関する。

　近年、電力の需要家において、太陽光を受けて発電する太陽電池の普及が進んでいる。太陽電池の普及に伴い、太陽電池を商用電力系統（以下、「系統」）に連系して負荷に電力を供給する系統連系装置（いわゆる、パワーコンディショナ）の普及も進んでいる。

　系統連系装置は、太陽電池を系統から解列するための系統連系リレーを有する（例えば、特許文献１参照）。

　系統連系装置は、系統連系装置の出力電力量が負荷の消費電力量に対して過小である状態（例えば夜間など）を検知し、系統連系リレーをオフすることで太陽電池を系統から解列し、系統連系装置の運転を停止する連系停止制御を行うように構成されている。

　また、系統連系装置は、太陽電池の出力電力が得られる状態を検知して、系統連系リレーをオンすることで太陽電池を系統に連系し、連系運転を開始する起動制御を行う。

特開２０００－３５０４６８号公報

　しかしながら、系統連系装置の起動時に、早朝時又は曇天時といった超低日射状態であるなどの理由で、太陽電池の出力電力量が殆ど得られない場合、系統連系装置は、起動して直ぐに、上述した連系停止制御によって系統連系リレーをオフして停止する。そして、系統連系装置は、停止して直ぐに、上述した起動制御によって系統連系リレーをオンして再起動する。

　その結果、系統連系装置の起動と停止、すなわち、系統連系リレーのオンとオフ（系統連系装置の起動と停止）が繰り返されてしまう問題がある。

　そこで、本発明は、系統連系装置の起動と停止とが繰り返されることを防止できる起動制御方法、系統連系装置、及び制御装置を提供することを目的とする。

　上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。

　本発明に係る起動制御方法の特徴は、太陽電池（ＰＶ１００）の出力電力が入力され、前記太陽電池を系統（系統１０）に連系して負荷（負荷４００）に電力を供給する連系運転を行う、ように構成された系統連系装置（ＰＶ　ＰＣＳ１５０）の起動を制御する起動制御方法であって、前記連系運転を開始する前に、前記太陽電池を前記系統に連系しない自立運転によって、前記系統連系装置の自立運転出力から所定負荷（蓄電池２００、蓄電ＰＣＳ２５０）に電力を供給するステップＡと、前記ステップＡで前記所定負荷に電力が供給される際に、前記太陽電池又は前記系統連系装置の出力電力量を計測するステップＢと、前記ステップＢで計測された前記出力電力量が所定量よりも多い場合に、前記自立運転を停止して、前記連系運転を開始するステップＣと、を有することを要旨とする。

　このような特徴によれば、連系運転を開始する前に、自立運転を行うことによって、太陽電池の出力電力量（あるいは系統連系装置の出力電力量）が連系運転時にどの程度得られるのかを確認する試験を行うことができる。そして、太陽電池の出力電力量（あるいは系統連系装置の出力電力量）が十分に得られることを確認した上で、連系運転を開始することによって、系統連系装置が起動して直ぐに停止することがなくなるため、系統連系装置の起動と停止とが繰り返されることを防止できる。

　本発明に係る起動制御方法の他の特徴は、上述した特徴において、前記所定負荷は、充電量が可変の蓄電池（蓄電池２００）を含み、前記蓄電池が、前記ステップＡで供給される電力を充電するステップＤをさらに有することを要旨とする。

　本発明に係る起動制御方法の他の特徴は、上述した特徴において、前記ステップＢは、前記蓄電池の充電量を変化させながら、前記太陽電池又は前記系統連系装置の出力電力量を計測するステップＢ１を含むことを要旨とする。

　本発明に係る起動制御方法の他の特徴は、上述した特徴において、前記所定負荷は、前記蓄電池と、前記蓄電池を前記系統に連系可能な他の系統連系装置（蓄電ＰＣＳ２５０）と、を含み、前記系統連系装置の前記自立運転出力には、電力ライン（ＰＶ自立出力ラインＰＬ４）を介して前記他の系統連系装置が接続され、前記ステップＡは、前記自立運転出力から前記電力ラインを介して前記他の系統連系装置に交流電力を供給するステップＡ１を含むことを要旨とする。

　本発明に係る系統連系装置の特徴は、太陽電池の出力電力が入力され、前記太陽電池を系統に連系して負荷に電力を供給する連系運転を行う、ように構成された系統連系装置であって、前記系統連系装置の起動時において、前記連系運転を開始する前に、前記太陽電池を前記系統に連系しない自立運転によって、前記系統連系装置の自立運転出力から所定負荷に電力を供給する供給部（インバータ１５１、自立出力リレー１５３、ＰＶコントローラ１５４）と、前記自立運転出力から前記所定負荷に電力を供給する際の前記太陽電池又は前記系統連系装置の出力電力量が所定量よりも多い場合に、前記自立運転を停止して、前記連系運転を開始する連系運転部（インバータ１５１、系統連系リレー１５２、ＰＶコントローラ１５４）と、を有することを要旨とする。

　本発明に係る制御装置の特徴は、太陽電池の出力電力が入力され、前記太陽電池を系統に連系して負荷に電力を供給する連系運転を行う、ように構成された系統連系装置を制御する制御装置（ＨＥＭＳ６００）であって、前記系統連系装置の起動時において、前記連系運転を開始する前に、前記太陽電池を前記系統に連系しない自立運転によって、前記系統連系装置の自立運転出力から所定負荷に電力を供給するよう制御する供給制御部（ＨＥＭＳコントローラ６１０、送受信機６２０）と、前記自立運転出力から前記所定負荷に電力が供給される際の前記太陽電池又は前記系統連系装置の出力電力量が所定量よりも多い場合に、前記自立運転を停止して、前記連系運転を開始するよう制御する運転制御部（ＨＥＭＳコントローラ６１０、送受信機６２０）と、を有することを要旨とする。

第１実施形態及び第２実施形態に係る電力制御システムのブロック図である。第１実施形態及び第３実施形態に係る起動制御方法のフロー図である。ＰＶのＶ－Ｐ特性の具体例を示す図である。第２実施形態及び第３実施形態に係る起動制御方法のフロー図である。第３実施形態に係る電力制御システムのブロック図である。

　図面を参照して、本発明の第１実施形態～第３実施形態、及びその他の実施形態を説明する。以下の各実施形態における図面において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付す。

　［第１実施形態］
　図１は、本実施形態に係る電力制御システムのブロック図である。以下のブロック図において、電力ラインは太線で示し、通信ライン（信号ライン）は破線で示している。なお、通信ラインは有線に限らず無線であってもよい。

　図１に示すように、本実施形態に係る電力制御システムは、電力会社の系統１０から交流（ＡＣ）電力の供給を受ける需要家に、太陽電池（ＰＶ）１００、ＰＶパワーコンディショナ（ＰＶ　ＰＣＳ）１５０、蓄電池２００、蓄電パワーコンディショナ（蓄電ＰＣＳ）２５０、分電盤３００、１又は複数の負荷４００が設けられる。

　本実施形態において、ＰＶ　ＰＣＳ１５０は、ＰＶ１００の出力電力が入力され、ＰＶ１００を系統１０に連系して負荷４００に電力を供給する連系運転を行う、ように構成された系統連系装置に相当する。

　ＰＶ１００は、太陽光を受けて発電し、ＰＶ　ＰＣＳ１５０との間に設けられたＰＶ電力ラインＰＬ１を介して、発電により得られた直流（ＤＣ）電力をＰＶ　ＰＣＳ１５０に出力する。

　蓄電池２００は、電力を蓄える。蓄電池２００は、蓄電ＰＣＳ２５０との間に設けられた蓄電電力ラインＰＬ２を介して、蓄電ＰＣＳ２５０からのＤＣ電力を充電し、放電によるＤＣ電力を蓄電ＰＣＳ２５０でＡＣ電力に変換して分電盤３００に出力する。

　ＰＶ　ＰＣＳ１５０は、ＰＶ１００の発電により得られるＤＣ電力をＡＣに変換して出力する。ＰＶ　ＰＣＳ１５０は、連系運転時において、分電盤３００との間に設けられたＰＶ連系出力ラインＰＬ３を介して、ＡＣ電力を分電盤３００に出力する。これに対し、自立運転時において、ＰＶ　ＰＣＳ１５０は、蓄電ＰＣＳ２５０との間に設けられたＰＶ自立出力ラインＰＬ４を介して、ＡＣ電力を蓄電ＰＣＳ２５０に出力する。

　ＰＶ　ＰＣＳ１５０は、インバータ１５１、系統連系リレー１５２、自立出力リレー１５３、ＰＶコントローラ１５４、センサ１５５、センサ１５６を含む。

　インバータ１５１は、ＰＶコントローラ１５４の制御下で、ＰＶ１００が出力するＤＣ電力をＡＣに変換する。

　系統連系リレー１５２は、ＰＶコントローラ１５４の制御下で、オン／オフする。系統連系リレー１５２がオン状態である場合には、ＰＶ１００は系統１０に連系され、系統連系リレー１５２がオフ状態である場合には、ＰＶ１００は系統１０から解列される。連系運転は、系統連系リレー１５２がオン状態であって、インバータ１５１がＡＣ電力を出力する運転状態である。

　自立出力リレー１５３は、ＰＶコントローラ１５４の制御下で、オン／オフする。自立運転は、自立出力リレー１５３がオン状態であって、インバータ１５１がＡＣ電力を出力する運転状態である。なお、系統連系リレー１５２及び自立出力リレー１５３は、ＰＶコントローラ１５４によって、何れか一方のみがオン状態になるよう制御される。

　ＰＶコントローラ１５４は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の各種機能を制御するものであり、プロセッサやメモリを用いて構成される。ＰＶコントローラ１５４は、通信ラインＣＬを介して蓄電ＰＣＳ２５０と通信可能に構成される。ＰＶコントローラ１５４及び蓄電コントローラ２５３は、相互に通信可能な状態を検知し、後述する制御を実施可能な状態にする。なお、ＰＶコントローラ１５４は、蓄電コントローラ２５３との直接的な通信を行う構成に限らず、送受信機、サーバあるいは制御装置を介して情報をやり取りしてもよい。また、これら情報は、有線或いは無線によりやり取りされても良い。

　ＰＶコントローラ１５４は、連系運転時において、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電力量が負荷４００の消費電力量に対して過小である状態を検知し、系統連系リレー１５２をオフするとともにインバータ１５１を停止させる連系停止制御を行うように構成されている。また、ＰＶコントローラ１５４は、連系停止制御を行った後に、ＰＶ１００の出力電力が得られる状態を検知すると、連系運転を開始するための起動制御を行う。起動制御については後述する。

　センサ１５５は、ＰＶ電力ラインＰＬ１上に設けられており、ＰＶ１００の出力電力状態（電圧、電流）を測定し、測定結果をＰＶコントローラ１５４に出力する。

　センサ１５６は、ＰＶ自立出力ラインＰＬ４上に設けられており、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電力状態（電圧、電流）を測定し、測定結果をＰＶコントローラ１５４に出力する。ただし、本実施形態においては、センサ１５６は設けられていなくてもよい。

　蓄電ＰＣＳ２５０は、充電時には、系統１０からのＡＣ電力（主に夜間電力）や、ＰＶ　ＰＣＳ１５０からのＡＣ電力をＤＣに変換して蓄電池２００に出力する。これに対し、放電時には、蓄電ＰＣＳ２５０は、蓄電池２００の放電により得られるＤＣ電力をＡＣに変換して、分電盤３００との間に設けられた蓄電連系入出力ラインＰＬ５を介して分電盤３００に出力する。

　蓄電ＰＣＳ２５０は、双方向コンバータ２５１、系統連系リレー２５２、蓄電コントローラ２５３、センサ２５４を含む。

　双方向コンバータ２５１は、蓄電コントローラ２５３の制御下で、蓄電池２００が出力するＤＣ電力をＡＣに変換したり、系統１０からのＡＣ電力やＰＶ　ＰＣＳ１５０からのＡＣ電力をＤＣに変換したりする。

　系統連系リレー２５２は、蓄電コントローラ２５３の制御下で、オン／オフする。系統連系リレー２５２がオン状態である場合には、蓄電池２００は系統１０に連系され、系統連系リレー２５２がオフ状態である場合には、蓄電池２００は系統１０から解列される。

　蓄電コントローラ２５３は、蓄電ＰＣＳ２５０の各種機能を制御するものであり、プロセッサやメモリを用いて構成される。蓄電コントローラ２５３は、通信ラインＣＬを介してＰＶコントローラ１５４と通信可能に構成される。蓄電コントローラ２５３は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の自立運転時に、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の連系運転を開始するための起動制御の一部を行う。起動制御については後述する。

　センサ２５４は、ＰＶ自立出力ラインＰＬ４上に設けられており、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電力状態（電圧、電流）を測定し、測定結果をＰＶコントローラ１５４に出力する。

　分電盤３００は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０が出力するＡＣ電力及び蓄電ＰＣＳ２５０が出力するＡＣ電力を負荷４００に供給する。分電盤３００は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０及び蓄電ＰＣＳ２５０の総出力ＡＣ電力量が負荷４００の消費電力量未満である場合には、不足分のＡＣ電力を系統電力ラインＰＬ７を介して系統１０から受電（買電）して負荷４００に供給する。また、分電盤３００は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０及び蓄電ＰＣＳ２５０の総出力ＡＣ電力量が負荷４００の消費電力量よりも多い場合には、超過分のＡＣ電力を系統電力ラインＰＬ７を介して系統１０に逆潮流（売電）する。なお、蓄電池２００（蓄電ＰＣＳ２５０）による逆潮流は認められていないため、逆潮流されるのはＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力ＡＣ電力に限られる。

　負荷４００は、分電盤３００との間に設けられた電力供給ラインＰＬ６を介してＡＣ電力が供給され、供給されたＡＣ電力を消費して動作する。負荷４００は、１つであってもよく、複数であってもよい。負荷４００には、照明、あるいはエアコンや冷蔵庫、テレビ等の家電機器に限らず、蓄熱器等が含まれていることがある。

　次に、本実施形態に係るＰＶ　ＰＣＳ１５０の起動制御方法を説明する。

　ここで、本実施形態に係る起動制御方法の概要を説明する。本実施形態に係る起動制御方法は、ＰＶ１００を系統１０に連系して負荷４００に電力を供給する連系運転を行うように構成されたＰＶ　ＰＣＳ１５０の起動を制御するものである。

　本実施形態に係る起動制御方法は、第１に、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の連系運転を開始する前に、ＰＶ１００を系統１０に連系しない自立運転によって、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の自立運転出力から蓄電ＰＣＳ２５０に電力を供給する。第２に、ＰＶ　ＰＣＳ１５０から蓄電ＰＣＳ２５０に電力が供給される際に、ＰＶ１００又はＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電力量を計測する。第３に、計測された出力電力量が所定量よりも多い場合に、自立運転を停止して、連系運転を開始する。

　このように、本実施形態に係る起動制御方法は、蓄電池２００を所定負荷として使用して、自立運転によって、ＰＶ１００の出力電力量が十分に得られるかを確認するための試験を行う。そして、ＰＶ１００の出力電力量が十分に得られることを確認した上で、連系運転を開始して負荷４００に電力を供給することによって、ＰＶ　ＰＣＳ１５０が起動して直ぐに停止することを防止する。

　図２は、本実施形態に係る起動制御方法のフロー図である。本フローは、例えば、ＰＶ１００に対する日射量がゼロの状態（すなわち、夜間）からゼロを超えたタイミング（すなわち、早朝）で行われる。本フローの開始時点では、ＰＶ　ＰＣＳ１５０において、系統連系リレー１５２及び自立出力リレー１５３の何れもオフ状態であり、且つインバータ１５１が停止している状態である。

　図２に示すように、ステップＳ１０１において、ＰＶコントローラ１５４は、ＰＶ１００の出力電力が得られる状態を検知し、ＰＶ　ＰＣＳ１５０を起動して連系運転を開始するための起動準備状態に移行する。

　ステップＳ１０２において、ＰＶコントローラ１５４は、自立出力リレー１５３をオンし、インバータ１５１の運転を開始することによって、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の自立運転を開始する。その結果、インバータ１５１が出力するＡＣ電力が自立出力リレー１５３及びＰＶ自立出力ラインＰＬ４を介して蓄電ＰＣＳ２５０の双方向コンバータ２５１に入力される。

　ステップＳ１０３において、蓄電コントローラ２５３は、ＰＶ自立出力ラインＰＬ４を介してＡＣ電力が供給されたことを検知すると、蓄電池２００を充電するための充電モードを開始する。蓄電コントローラ２５３は、充電モードにおいては、蓄電池２００の充電量をゼロから徐々に増加するよう制御する。なお、充電量は、電流、電圧、電力、単位時間当たりの電流または電力の何れかで示される。

　蓄電池２００の充電量をゼロから段階的に増加すると、ＰＶ１００の出力電圧値が徐々に低下する。ＰＶコントローラ１５４は、ＰＶ１００の出力電圧値が徐々に低下する際のＰＶ１００の出力電流値を測定するとともに、ＰＶ１００の出力電圧値及び出力電流値の積をＰＶ１００の出力電力量として計測する。

　そして、ステップＳ１０４において、ＰＶコントローラ１５４は、ＰＶ１００の出力電圧値がある値以上低下するまでに計測されるＰＶ出力電力量に基づいて、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の連系運転を行うか否かを判断する。詳細には、ＰＶ１００の出力電圧値がある値以上低下するまでに計測されるＰＶ出力電力量が起動条件閾値を超える場合（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）には、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の連系運転を行うと判断し、処理をステップＳ１０５に進める。これに対し、当該ＰＶ出力電力量が起動条件閾値未満である場合（ステップＳ１０４；ＮＯ）には、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の連系運転を現時点では行わないと判断し、処理をステップＳ１０１に戻す。

　図３は、ＰＶ１００の出力電圧（Ｖ）及び出力電力（Ｐ）の関係（すなわち、Ｖ－Ｐ特性）の具体例を示す図である。図３における“Ａ”はＰＶ１００で日射量が殆ど得られていない場合のＰＶ１００のＶ－Ｐ特性であり、“Ｂ”はＰＶ１００で日射量がある程度は得られている場合のＰＶ１００のＶ－Ｐ特性である。

　図３に示すように、Ｖ－Ｐ特性“Ａ”では、ＰＶ１００の出力電圧値Ｖが低下していく課程で、ＰＶ１００の出力電力量Ｐは起動条件閾値を超えない。このような場合、ＰＶコントローラ１５４は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の連系運転を行わないと判断する。

　一方、Ｖ－Ｐ特性“Ｂ”では、ＰＶ１００の出力電圧値Ｖが低下していく課程で、ＰＶ１００の出力電力量Ｐが起動条件閾値を超える。このような場合、ＰＶコントローラ１５４は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の連系運転を行うと判断する。

　ステップＳ１０５において、ＰＶコントローラ１５４は、自立出力リレー１５３をオフすることによって、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の自立運転を停止する。

　ステップＳ１０６において、ＰＶコントローラ１５４は、起動準備状態から起動状態に移行する。

　ステップＳ１０７において、ＰＶコントローラ１５４は、インバータ１５１の運転を継続しつつ、系統連系リレー１５２をオンすることによって、連系運転を開始する。

　以上説明したように、ＰＶ　ＰＣＳ１５０は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の起動時において、連系運転を開始する前に、ＰＶ１００を系統１０に連系しない自立運転によって、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の自立運転出力から蓄電ＰＣＳ２５０に電力を供給する供給手段（インバータ１５１、自立出力リレー１５３、蓄電コントローラ２５３）と、自立運転出力から蓄電ＰＣＳ２５０に電力を供給する際のＰＶ１００の出力電力量が所定量よりも多い場合に、自立運転を停止して、連系運転を開始する連系運転手段（インバータ１５１、系統連系リレー１５２、ＰＶコントローラ１５４）と、を有する。

　このように、連系運転を開始する前に、自立運転を行うことによって、ＰＶ１００の出力電力量が連系運転時にどの程度得られるのかを確認する試験を行うことができる。そして、ＰＶ１００の出力電力量が十分に得られることを確認した上で、連系運転を開始することによって、ＰＶ　ＰＣＳ１５０が起動して直ぐに停止することがなくなるため、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の起動と停止とが繰り返されることを防止できる。

　本実施形態では、蓄電池２００は、充電量が可変であり、ＰＶ　ＰＣＳ１５０から供給される電力を充電する。このように、試験のための所定負荷として、充電量が可変の蓄電池２００を使用することで、ＰＶ１００の出力電力量をどの程度引き出せるのかを段階的に確認することができる。そして、そのような試験中に得られる電力を消費せずに充電することによって、当該電力を無駄にしないようにすることができる。

　なお、本実施形態においては、ＰＶコントローラ１５４が、ＰＶ１００の出力電力量に基づいてＰＶ　ＰＣＳ１５０の連系運転を開始（起動）するか否かを決定していたが、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電力量に基づいてＰＶ　ＰＣＳ１５０の連系運転を開始（起動）するか否かを決定してもよい。

　［第２実施形態］
　以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を説明する。

　本実施形態に係る電力制御システムは、第１実施形態と同様に構成されるが、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の起動制御方法が第１実施形態とは一部異なる。

　図４は、本実施形態に係る起動制御方法のフロー図である。本フローは、ステップＳ２０３～Ｓ２０５以外の各ステップは第１実施形態と同様であるため、ステップＳ２０３～Ｓ２０５について説明する。

　図４に示すように、ステップＳ２０３において、蓄電コントローラ２５３は、ＰＶ自立出力ラインＰＬ４を介してＡＣ電力が供給されたことを検知すると、蓄電池２００を充電するための充電モードを開始する。蓄電コントローラ２５３は、充電モードにおいては、蓄電池２００の充電量をゼロから徐々に増加するよう制御する。蓄電池２００の充電量をゼロから段階的に増加すると、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電圧値が徐々に低下する。蓄電コントローラ２５３は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電圧値が徐々に低下する際のＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電流値を測定するとともに、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電圧値及び出力電流値の積をＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電力量として計測する。

　そして、ステップＳ２０４において、蓄電コントローラ２５３は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電圧値がある値以上低下するまでに計測されるＰＶ　ＰＣＳ出力電力量に基づいて、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の連系運転を行うか否かを判断する。詳細には、蓄電コントローラ２５３は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電圧値がある値以上低下するまでに計測されるＰＶ出力電力量が起動条件閾値を超える場合（ステップＳ２０４；ＹＥＳ）には、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の連系運転を行うと判断し、ＰＶ出力電力量が起動条件閾値を超える旨の通知を通信ラインを介してＰＶコントローラ１５４に送信し、処理をステップＳ２０５に進める。これに対し、当該ＰＶ　ＰＣＳ出力電力量が起動条件閾値未満である場合（ステップＳ２０４；ＮＯ）には、蓄電コントローラ２５３は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の連系運転を現時点では行わないと判断し、ＰＶ出力電力量が起動条件閾値未満である旨の通知を通信ラインを介してＰＶコントローラ１５４に送信し、処理をステップＳ２０１に戻す。

　ステップＳ２０５において、ＰＶコントローラ１５４は、蓄電コントローラ２５３からの通知に応じて、自立出力リレー１５３をオフすることによって、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の自立運転を停止する。以降は、ＰＶコントローラ１５４は、第１実施形態と同様にして連系運転を開始する。

　以上説明したように、連系運転を開始する前に、自立運転を行うことによって、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電力量が連系運転時にどの程度得られるのかを確認する試験を行うことができる。そして、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電力量が十分に得られることを確認した上で、連系運転を開始することによって、ＰＶ　ＰＣＳ１５０が起動して直ぐに停止することがなくなるため、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の起動と停止とが繰り返されることを防止できる。

　［第３実施形態］
　以下、第３実施形態について、第１実施形態及び第２実施形態との相違点を説明する。図５は、本実施形態に係る電力制御システムのブロック図である。

　図５に示すように、本実施形態に係る電力制御システムは、ＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）６００を有する点で第１実施形態及び第２実施形態とは異なる。ＨＥＭＳ６００は、需要家内の電力管理を行う。ＨＥＭＳ６００は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０や蓄電ＰＣＳ２５０、負荷４００に対して各種の制御コマンドを送信することにより需要家内の各機器を制御する機能と、各種の計測値を収集して需要家内の各機器の状態を監視・表示する機能とを有する。本実施形態において、ＨＥＭＳ６００は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０（系統連系装置）を制御する制御装置に相当する。

　ＨＥＭＳ６００は、ＨＥＭＳコントローラ６１０及び送受信機６２０を含む。ＨＥＭＳコントローラ６１０は、プロセッサやメモリを用いて構成され、送受信機６２０を用いて需要家内の各機器を制御する。送受信機６２０は、需要家内の各機器との通信を行うように構成される。

　このように構成された電力供給システムにおいて、ＨＥＭＳ６００は、第１実施形態に係る起動制御方法又は第２実施形態に係る起動制御方法を実施するための制御を行う。

　まず、ＨＥＭＳ６００が、第１実施形態に係る起動制御方法を実施するための制御を行う場合の動作について、図２のフロー図を用いて説明する。

　図２に示すように、ステップＳ１０１において、ＨＥＭＳ６００は、ＰＶ１００の出力電力が得られる状態を検知し、ＰＶ　ＰＣＳ１５０を起動して連系運転を開始するための起動準備状態に移行する。

　ステップＳ１０２において、ＨＥＭＳ６００は、自立運転を開始するようＰＶ　ＰＣＳ１５０を制御する。その結果、インバータ１５１が出力するＡＣ電力が自立出力リレー１５３及びＰＶ自立出力ラインＰＬ４を介して蓄電ＰＣＳ２５０の双方向コンバータ２５１に入力される。

　ステップＳ１０３において、ＨＥＭＳ６００は、ＰＶ自立出力ラインＰＬ４を介してＡＣ電力が供給されたことを検知すると、蓄電池２００を充電するための充電モードを開始するよう蓄電ＰＣＳ２５０を制御する。ＨＥＭＳ６００は、充電モードにおいては、蓄電池２００の充電量をゼロから徐々に増加するよう制御する。蓄電池２００の充電量をゼロから段階的に増加すると、ＰＶ１００の出力電圧値が徐々に低下する。ＨＥＭＳ６００は、ＰＶ１００の出力電圧値が徐々に低下する際のＰＶ１００の出力電流値を測定するとともに、ＰＶ１００の出力電圧値及び出力電流値の積をＰＶ１００の出力電力量として計測する。

　そして、ステップＳ１０４において、ＨＥＭＳ６００は、ＰＶ１００の出力電圧値がある値以上低下するまでに計測されるＰＶ出力電力量に基づいて、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の連系運転を行うか否かを判断する。詳細には、ＰＶ１００の出力電圧値がある値以上低下するまでに計測されるＰＶ出力電力量が起動条件閾値を超える場合（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）には、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の連系運転を行うと判断し、処理をステップＳ１０５に進める。これに対し、当該ＰＶ出力電力量が起動条件閾値未満である場合（ステップＳ１０４；ＮＯ）には、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の連系運転を現時点では行わないと判断し、処理をステップＳ１０１に戻す。

　ステップＳ１０５において、ＨＥＭＳ６００は、自立運転を停止するようＰＶ　ＰＣＳ１５０を制御する。

　ステップＳ１０６において、ＨＥＭＳ６００は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０を起動準備状態から起動状態に移行する。

　ステップＳ１０７において、ＨＥＭＳ６００は、連系運転を開始するようＰＶ　ＰＣＳ１５０を制御する。

　次に、ＨＥＭＳ６００が、第２実施形態に係る起動制御方法を実施するための制御を行う場合の動作について、図４のフロー図を用いて説明する。ただし、第１実施形態に係る起動制御方法を実施するための制御を行う場合の動作と重複する動作については説明を省略する。

　図４に示すように、ステップＳ２０３において、ＨＥＭＳ６００は、ＰＶ自立出力ラインＰＬ４を介してＡＣ電力が供給されたことを検知すると、蓄電池２００を充電するための充電モードを開始するよう蓄電ＰＣＳ２５０を制御する。ＨＥＭＳ６００は、充電モードにおいて、蓄電池２００の充電量をゼロから徐々に増加するよう制御する。蓄電池２００の充電量をゼロから段階的に増加すると、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電圧値が徐々に低下する。ＨＥＭＳ６００は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電圧値が徐々に低下する際のＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電流値を測定するとともに、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電圧値及び出力電流値の積をＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電力量として計測する。

　そして、ステップＳ２０４において、ＨＥＭＳ６００は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電圧値がある値以上低下するまでに計測されるＰＶ　ＰＣＳ出力電力量に基づいて、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の連系運転を行うか否かを判断する。詳細には、ＨＥＭＳ６００は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電圧値がある値以上低下するまでに計測されるＰＶ出力電力量が起動条件閾値を超える場合（ステップＳ２０４；ＹＥＳ）には、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の連系運転を行うと判断し、処理をステップＳ２０５に進める。これに対し、当該ＰＶ　ＰＣＳ出力電力量が起動条件閾値未満である場合（ステップＳ２０４；ＮＯ）には、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の連系運転を現時点では行わないと判断し、処理をステップＳ２０１に戻す。

　ステップＳ２０５において、ＨＥＭＳ６００は、自立運転を停止するようＰＶ　ＰＣＳ１５０を制御する。

　以上説明したように、本実施形態に係るＨＥＭＳ６００は、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の起動時において、連系運転を開始する前に、ＰＶ１００を系統１０に連系しない自立運転によって、ＰＶ　ＰＣＳ１５０の自立運転出力から蓄電ＰＣＳ２５０に電力を供給するよう制御する供給制御手段（ＨＥＭＳコントローラ６１０、送受信機６２０）と、自立運転出力から蓄電ＰＣＳ２５０に電力が供給される際のＰＶ１００又はＰＶ　ＰＣＳ１５０の出力電力量が所定量よりも多い場合に、自立運転を停止して、連系運転を開始するよう制御する運転制御手段（ＨＥＭＳコントローラ６１０、送受信機６２０）と、を有する。これにより、ＰＶ　ＰＣＳ１５０と蓄電ＰＣＳ２５０との間に通信ラインが設けられない構成においても、第１実施形態及び第２実施形態に係る起動制御方法を実施できる。

　［その他の実施形態］
　上記のように、本発明は各実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

　上述した各実施形態においては、蓄電池２００の充電量をゼロから徐々に増加させる一例を説明したが、前日の起動時（連系運転開始時）のＰＶ出力電力量又はＰＶ　ＰＣＳ出力電力量を学習しておき、そのポイントから動作させてもよい。これにより、起動判定に要する時間を短縮できる。また、蓄電池２００の充電量をゼロから徐々に増加させる、すなわち、ＰＶ出力電圧を徐々に減少させるのは、ＰＶ１００のＶ－Ｐ特性（Ｖ－Ｐカーブ）の形状を考慮したものであるが、これとは逆に、蓄電池２００の充電量を最大値から徐々に減少させる、すなわち、ＰＶ出力電圧を徐々に増加させるようにしてもよい。

　上述した各実施形態では、ＰＶ　ＰＣＳ１５０から蓄電ＰＣＳ２５０にＡＣ電力を供給する一例を説明したが、ＰＶ　ＰＣＳ１５０から蓄電ＰＣＳ２５０にＤＣ電力を供給する構成としてもよい。この場合、図１において、ＰＶ１００とインバータ１５１との間に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータ（不図示）を自立出力リレー１５３に接続し、当該自立出力リレー１５３と、蓄電池２００と双方向コンバータ２５１との間に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータ（不図示）と、をＰＶ自立出力ラインＰＬ４で接続すればよい。

　さらに、上述した各実施形態では、ＰＶ　ＰＣＳ１５０と蓄電ＰＣＳ２５０とを個別に設ける一例を説明したが、蓄電ＰＣＳ２５０をＰＶ　ＰＣＳ１５０と一体化する構成（いわゆる、ハイブリッドＰＣＳ）でもよい。

　上述した各実施形態では、蓄電池２００（及び蓄電ＰＣＳ２５０）を所定負荷として使用していたが、蓄電池２００（及び蓄電ＰＣＳ２５０）に代えて、消費電力量が可変の負荷などを使用してもよい。この場合、当該負荷の消費電力量を手動又は自動で変更することで、上述した制御を実施可能である。

　なお、日本国特許出願第２０１１－１６１２４６号（２０１１年７月２２日出願）の全内容が、参照により、本願明細書に組み込まれている。

　以上のように、本発明は、系統連系装置の起動と停止とが繰り返されることを防止できるので、電力分野において有用である。

Claims

　太陽電池の出力電力が入力され、前記太陽電池を系統に連系して負荷に電力を供給する連系運転を行う、ように構成された系統連系装置の起動を制御する起動制御方法であって、
　前記連系運転を開始する前に、前記太陽電池を前記系統に連系しない自立運転によって、前記系統連系装置の自立運転出力から所定負荷に電力を供給するステップＡと、
　前記ステップＡで前記所定負荷に電力が供給される際に、前記太陽電池又は前記系統連系装置の出力電力量を計測するステップＢと、
　前記ステップＢで計測された前記出力電力量が所定量よりも多い場合に、前記自立運転を停止して、前記連系運転を開始するステップＣと、
　を有することを特徴とする起動制御方法。
　前記所定負荷は、充電量が可変の蓄電池を含み、
　前記蓄電池が、前記ステップＡで供給される電力を充電するステップＤをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の起動制御方法。
　前記ステップＢは、前記蓄電池の充電量を変化させながら、前記太陽電池又は前記系統連系装置の出力電力量を計測するステップＢ１を含むことを特徴とする請求項２に記載の起動制御方法。
　前記所定負荷は、
　前記蓄電池と、
　前記蓄電池を前記系統に連系可能な他の系統連系装置と、を含み、
　前記系統連系装置の前記自立運転出力には、電力ラインを介して前記他の系統連系装置が接続され、
　前記ステップＡは、前記自立運転出力から前記電力ラインを介して前記他の系統連系装置に交流電力を供給するステップＡ１を含むことを特徴とする請求項２に記載の起動制御方法。
　太陽電池の出力電力が入力され、前記太陽電池を系統に連系して負荷に電力を供給する連系運転を行う、ように構成された系統連系装置であって、
　前記系統連系装置の起動時において、前記連系運転を開始する前に、前記太陽電池を前記系統に連系しない自立運転によって、前記系統連系装置の自立運転出力から所定負荷に電力を供給する供給部と、
　前記自立運転出力から前記所定負荷に電力を供給する際の前記太陽電池又は前記系統連系装置の出力電力量が所定量よりも多い場合に、前記自立運転を停止して、前記連系運転を開始する連系運転部と、
　を有することを特徴とする系統連系装置。
　太陽電池の出力電力が入力され、前記太陽電池を系統に連系して負荷に電力を供給する連系運転を行う、ように構成された系統連系装置を制御する制御装置であって、
　前記系統連系装置の起動時において、前記連系運転を開始する前に、前記太陽電池を前記系統に連系しない自立運転によって、前記系統連系装置の自立運転出力から所定負荷に電力を供給するよう制御する供給制御部と、
　前記自立運転出力から前記所定負荷に電力が供給される際の前記太陽電池又は前記系統連系装置の出力電力量が所定量よりも多い場合に、前記自立運転を停止して、前記連系運転を開始するよう制御する運転制御部と、
　を有することを特徴とする制御装置。