JP2011078237A - 電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力供給システムにおいて、自然エネルギを利用した発電手段の発電効率を維持しつつ、逆潮流させる電力を抑制することにある。
【解決手段】逆潮流される電力を抑制する必要があると判断された場合、第２コンバータ５６の制御を通じて、燃料電池４の出力電力が優先して抑制される。従って、燃料電池４から供給する電力が抑制されて、燃料の消耗を抑えられる。これにより、太陽電池３からの発電電力を抑制せずに、その発電効率を保ったまま、逆潮流される電力を抑制することができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、電力系統から負荷に電力を供給する電力供給システムに関する。

近年、電力会社から供給される商用電力に加えて、再生可能エネルギの一種である太陽光をエネルギ源とした太陽電池の発電電力を使用する電力供給システムが一般的になりつつある。従来、電力供給システムとして、例えば、特許文献１に開示される構成が採用されている。すなわち、同システムは、図５に示すように、太陽からの光エネルギを電気エネルギ（直流電力）に変換する太陽電池１０１と、太陽電池１０１により発電される直流電力を交流電力へ変換するインバータ１０３と、インバータ１０３と連系して負荷１０５へ交流電力を供給する商用電源１０８とを備える。

商用電源１０８及びインバータ１０３は第１電力線１１１を介して接続される。また、負荷１０５は第２電力線１１２を介して第１電力線１１１に接続されている。両電力線１１１，１１２の接続点は、太陽電池１０１及び商用電源１０８からの電力を受ける受電点１１３である。また、第１電力線１１１における受電点１１３よりも商用電源１０８側には同商用電源１０８からの電圧を昇圧する柱上変圧器１１５が設けられている。

特開２０００−２８４８３８号公報

商用電源１０８が供給する電力は、各地に設置される変電所から第１電力線１１１を介して、電信柱に設置される柱上変圧器１１５に送電され、さらに柱上変圧器１１５から電力線１１２等を介して各家庭等の負荷１０５に送電される。ここで、全ての電力線はインピーダンスを有するため、送電の際に電圧降下が生じることは避けられない。よって、受電点１１３の電圧Ｖｒは、商用電源１０８の系統電圧Ｖｓよりも下がってしまう。このため、商用電源１０８の系統電圧Ｖｓは、第１電力線１１１のインピーダンスによる電圧降下分を見込んで少し高めに設定されている。一般家庭で使用される１００Ｖ系においては、許容される電圧変動は１０１±６Ｖに電気事業法で定められている。そこで、例えば、柱上変圧器１１５の低圧側出力を１０５Ｖに設定する。これにより、無負荷時において、受電点１１３の電圧Ｖｒは、上記許容電圧範囲内である１０５Ｖとなる。そして、負荷使用時に、例えば、４Ｖの電圧降下が生じた場合であっても、約１０１Ｖの電圧を負荷１０５に供給できる。

一方、太陽電池１０１からの発電電力を、第１電力線１１１を通じて商用電源１０８に逆潮流することで、発電電力を商用電源１０８の供給元である電力会社に売電することができる。しかし、太陽電池１０１からの発電電力を逆潮流するとき、電力線１１１，１１２のインピーダンスの影響により、受電点１１３の電圧Ｖｒが上昇することがある。例えば、負荷１０５が商用電源１０８から受電して３０Ａ消費している時に、４Ｖの電圧降下が発生して受電点１１３の電圧Ｖｒが１０１Ｖになるとする。この場合、太陽電池１０１側から商用電源１０８へ３０Ａを逆潮流させるには、上記の電圧降下分を補償して受電点１１３の電圧Ｖｒを１０９Ｖとする必要がある。このように、電力線１１１，１１２のインピーダンスの影響により、逆潮流させる電流が大きくなるにつれ、受電点１１３における電圧は高まることになる。このように、受電点１１３の電圧Ｖｒが高まることで、上記許容電圧の最大値である１０７Ｖを超える過電圧が負荷１０５に加わるおそれがあり、当該過電圧は、負荷１０５の動作にとって好ましくない。

このような、逆潮流時における受電点１１３の電圧上昇を抑制するべく、例えば、インバータ１０３の出力電流を減少させる制御が行われる。しかし、この場合には、太陽電池１０１からの電力も抑えることとなり、発電電力の損失の原因となっていた。これにより、太陽電池１０１は、十分な日射を受けているのにも関わらず、それに見合った電力の売電ができないという問題が生じていた。このような問題は、太陽電池１０１に限らず、その他、自然エネルギを利用した風力発電装置等に商用電源１０８を連携させた電力供給システムにおいても同様に生じる。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、自然エネルギを利用した発電手段の発電効率を維持しつつ、逆潮流させる電力を抑制する電力供給システムを提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、自然エネルギを利用して発電する第１の発電手段及び交流供給源からＡＣ配線を介して交流負荷に交流電力が供給されるとともに、前記第１の発電手段からの電力を、前記ＡＣ配線を介して前記交流供給源に逆潮流させることで売電が可能とされる電力供給システムにおいて、燃料を利用して創出される電力を前記交流負荷に前記ＡＣ配線を介して供給する第２の発電手段と、前記第１の発電手段及び前記第２の発電手段から前記交流負荷及び前記交流供給源に供給する出力電力を制御する出力電力制御手段と、前記逆潮流される電力を抑制する必要があると判断した場合、前記出力電力制御手段を通じて、前記第２の発電手段の出力電力を優先して抑制する制御部と、を備えたことをその要旨としている。

同構成によれば、逆潮流される電力を抑制する必要があると判断された場合、出力電力制御手段の制御を通じて、第２の発電手段の出力電力が優先して抑制される。従って、第２の発電手段から供給する電力が抑制されて、燃料の消耗を抑えられる。これにより、第１の発電手段からの発電電力を抑制せずに、その発電効率を保ったまま、逆潮流される電力を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電力供給システムにおいて、前記交流負荷の受電電圧を検出するとともに、その検出結果を前記制御部に出力する電圧検出手段を備え、制御部は、前記受電電圧が前記交流負荷への供給が許容される電圧に基づき設定されるしきい値以上のときに、逆潮流される電力を抑制する必要があると判断して、前記第２の発電手段の出力電力を優先して抑制することにより、前記受電電圧を前記しきい値未満とすることをその要旨としている。

交流供給源から供給される電圧は、交流負荷に電力が供給されるまでにＡＣ配線のインピーダンスの影響により降下することを考慮して、交流負荷に供給する電圧より予め少し高めに設定されている。電力を交流供給源側に逆潮流させる場合には、上記インピーダンスの影響により、ＡＣ配線の電圧は上昇する。過度の電圧上昇は、交流負荷の動作にとって好ましくない。よって、制御部は、電圧検出手段の検出結果に基づき、受電電圧がしきい値以上となった旨の判断をした場合には、第２の発電手段の出力電力を抑制することで、受電電圧をしきい値未満とする。これにより、第１の発電手段からの発電効率を維持しつつ、受電電圧の上昇を抑制できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の電力供給システムにおいて、前記ＡＣ配線を介して前記交流負荷に蓄電力に基づく交流電力を供給する蓄電池を備え、前記出力電力制御手段は、前記蓄電池から前記交流負荷及び前記交流供給源に供給する出力電力を制御し、前記制御部は、前記逆潮流される電力を抑制する必要があると判断した場合であって、前記第２の発電手段からの出力電力がないと判断したとき、前記出力電力制御手段を通じて、前記蓄電池の出力電力を優先して抑制することをその要旨としている。

同構成によれば、逆潮流される電力を抑制する必要があると判断された場合であって、第１の発電手段からの出力電力がないと判断されたとき、第１の発電手段より優先して、蓄電池からの電力を抑制する。従って、蓄電池から供給する電力が抑制されて、蓄電量の消耗を抑えられる。これにより、第１の発電手段からの発電電力を抑制せずに、その発電効率を保ったまま、逆潮流される電力を抑制することができる。

本発明によれば、電力供給システムにおいて、自然エネルギを利用した発電手段の発電効率を維持しつつ、逆潮流させる電力を抑制することができる。

本実施形態における電力供給システムの構成を示すブロック図。 本実施形態における図１の一部を拡大したブロック図。 本実施形態におけるコンバータの構成を示したブロック図。 本実施形態における電圧制御プログラムの処理手順を示したフローチャート。 従来の電力供給システムの構成を示すブロック図。

以下、本発明にかかる電力供給システムを具体化して図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように、住宅には、宅内に設置された各種機器（照明機器、エアコン、家電、オーディオビジュアル機器等）に電力を供給する電力供給システム１が設けられている。電力供給システム１は、家庭用の商用交流電源（ＡＣ電源）２を電力として各種機器を動作させる他に、太陽光により発電する太陽電池３及び電気的化学反応により発電する燃料電池４の電力も各種機器に電源として供給する。電力供給システム１は、直流電源（ＤＣ電源）を入力して動作するＤＣ機器５の他に、交流電源（ＡＣ電源）を入力して動作するＡＣ機器６にも電力を供給する。

電力供給システム１には、同システム１の分電盤としてコントロールユニット７及びＤＣ分電盤（直流ブレーカ内蔵）８が設けられている。また、電力供給システム１には、住宅のＤＣ機器５の動作を制御する機器として制御ユニット９及びリレーユニット１０が設けられている。

コントロールユニット７には、交流電源を分岐させるＡＣ分電盤１１が直交流接続線１２を介して接続されている。ＡＣ分電盤１１には、交流系電力線４９，５０を介してＡＣ電源２が接続される。交流系電力線４９，５０間には、ＡＣ電源２からの電力を昇圧する柱上変圧器６７が設けられる。また、ＡＣ分電盤１１には、交流系電力線４８を介してＡＣ機器６が接続されている。

コントロールユニット７は、直流系電力線１３を介して太陽電池３に接続されている。また、コントロールユニット７には、燃料電池４が直流系電力線１６を介して接続されるとともに、蓄電池２３が直流系電力線１５を介して接続されている。コントロールユニット７は、ＡＣ分電盤１１から交流電力を取り込むとともに太陽電池３、燃料電池４及び蓄電池２３から直流電力を取り込み、これら電力を機器電源として所定の直流電力に変換する。そして、コントロールユニット７は、この変換後の直流電力を、直流系電力線１４を介してＤＣ分電盤８に出力したり、又は直流系電力線１５を介して蓄電池２３に出力して同電力を蓄電したりする。コントロールユニット７は、ＡＣ分電盤１１からＡＣ電力を取り込むのみならず、太陽電池３、燃料電池４及び蓄電池２３の電力を交流電力に変換してＡＣ分電盤１１に供給することも可能である。コントロールユニット７は、信号線１７を介してＤＣ分電盤８とデータのやり取りを実行する。なお、太陽電池３は自然エネルギを利用した第１の発電手段に相当し、燃料電池４は燃料を利用した第２の発電手段に相当する。

ＤＣ分電盤８は、直流電力対応の一種のブレーカである。ＤＣ分電盤８は、コントロールユニット７から入力した直流電力を分岐させ、その分岐後の直流電力を、直流系電力線１８を介して制御ユニット９に出力したり、直流系電力線１９を介してリレーユニット１０に出力したりする。また、ＤＣ分電盤８は、信号線２０を介して制御ユニット９とデータのやり取りをしたり、信号線２１を介してリレーユニット１０とデータのやり取りをしたりする。

制御ユニット９には、複数のＤＣ機器５が接続されている。これらＤＣ機器５は、直流電力及びデータの両方を１対の線によって搬送可能な直流供給線路２２を介して制御ユニット９と接続されている。直流供給線路２２は、ＤＣ機器５の電源となる直流電圧に、高周波の搬送波によりデータを電送する通信信号を重畳する、いわゆる電力線搬送通信により、１対の線で電力及びデータの両方をＤＣ機器５に搬送する。制御ユニット９は、直流系電力線１８を介してＤＣ機器５の直流電源を取得し、ＤＣ分電盤８から信号線２０を介して得る動作指令を基に、どのＤＣ機器５をどのように制御するのかを把握する。そして、制御ユニット９は、指示されたＤＣ機器５に直流供給線路２２を介して直流電圧及び動作指令を出力し、ＤＣ機器５の動作を制御する。

制御ユニット９には、宅内のＤＣ機器５の動作を切り換える際に操作するスイッチ４６が直流供給線路２２を介して接続されている。また、制御ユニット９には、例えば赤外線リモートコントローラからの発信電波を検出するセンサ４５が直流供給線路２２を介して接続されている。よって、ＤＣ分電盤８からの動作指示のみならず、スイッチ４６の操作やセンサ４５の検知によっても、直流供給線路２２に通信信号を流してＤＣ機器５が制御される。

リレーユニット１０には、複数のＤＣ機器５がそれぞれ個別の直流系電力線２５を介して接続されている。リレーユニット１０は、直流系電力線１９を介してＤＣ機器５の直流電源を取得し、ＤＣ分電盤８から信号線２１を介して得る動作指令を基に、どのＤＣ機器５を動作させるのかを把握する。そして、リレーユニット１０は、指示されたＤＣ機器５に対し、内蔵のリレーにて直流系電力線２５への電源供給をオンオフすることで、ＤＣ機器５の動作を制御する。また、リレーユニット１０には、ＤＣ機器５を手動操作するための複数のスイッチ２６が接続されており、スイッチ２６の操作によって直流系電力線２５への電源供給をリレーにてオンオフすることにより、ＤＣ機器５が制御される。

ＤＣ分電盤８には、例えば壁コンセントや床コンセントの態様で住宅に建て付けられた直流コンセント２７が直流系電力線２８を介して接続されている。この直流コンセント２７にＤＣ機器のプラグ（図示略）を差し込めば、同機器に直流電力を直接供給することが可能である。

また、ＡＣ電源２及びＡＣ分電盤１１間の交流系電力線４９には、ＡＣ電源２の使用量を遠隔検針可能な電力メータ２９が設けられている。電力メータ２９には、商用電源使用量の遠隔検針の機能のみならず、例えば電力線搬送通信や無線通信の機能が搭載されている。電力メータ２９は、電力線搬送通信や無線通信等を介して検針結果を電力会社等に送信する。

電力供給システム１には、宅内の各種機器をネットワーク通信によって制御可能とするネットワークシステム３０が設けられている。ネットワークシステム３０には、同システム３０のコントロールユニットとして宅内サーバ３１が設けられている。宅内サーバ３１は、インターネットなどのネットワークＮを介して宅外の管理サーバ３２と接続されるとともに、信号線３３を介して宅内機器３４に接続されている。また、宅内サーバ３１は、ＤＣ分電盤８から直流系配線３５を介して取得する直流電力を電源として動作する。

宅内サーバ３１には、ネットワーク通信による宅内の各種機器の動作制御を管理するコントロールボックス３６が信号線３７を介して接続されている。コントロールボックス３６は、信号線１７を介してコントロールユニット７及びＤＣ分電盤８に接続されるとともに、直流供給線路３８を介してＤＣ機器５を直接制御可能である。コントロールボックス３６には、例えば使用したガス量や水道量を遠隔検針可能なガス／水道メータ３９が接続されるとともに、ネットワークシステム３０の操作パネル４０に接続されている。操作パネル４０には、例えばドアホン子器やセンサやカメラからなる監視機器４１が接続されている。

宅内サーバ３１は、ネットワークＮを介して宅内の各種機器の動作指令を入力すると、コントロールボックス３６に指示を通知して、各種機器が動作指令に準じた動作をとるようにコントロールボックス３６を動作させる。また、宅内サーバ３１は、ガス／水道メータ３９から取得した各種情報を、ネットワークＮを通じて管理サーバ３２に提供可能であるとともに、監視機器４１で異常検出があったことを操作パネル４０から受け付けると、その旨もネットワークＮを通じて管理サーバ３２に提供する。

次に、コントロールユニット７及びＡＣ分電盤１１周辺の具体的構成について説明する。
図２に示すように、コントロールユニット７は、制御部５１と、第１〜第３ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、第１〜第３コンバータ称す）５５〜５７と、双方向コンバータ５８とを備える。

第１コンバータ５５は、太陽電池３側から入力される直流電力を適切な直流電力に変換してＤＣ分電盤８及び双方向コンバータ５８側に出力する。同様に、第２コンバータ５６は、燃料電池４から入力される直流電力を適切な直流電力に変換し、第３コンバータ５７は、蓄電池２３から入力される直流電力を適切な直流電力に変換して、それぞれＤＣ分電盤８及び双方向コンバータ５８側に出力する。

詳しくは、第１〜第３コンバータ５５〜５７は、図３に示すように、入力側の電圧値を検出する入力電圧検出回路６１と、出力側の電圧値を検出する出力電圧検出回路６２と、出力側の電流値を検出する出力電流検出回路６３と、電力変換用のパワー回路６４と、前記パワー回路６４を制御するＣＰＵ６５とにより構成される。

パワー回路６４は、ＣＰＵ６５からの制御信号に基づき、適切な電力に変換して出力する。なお、パワー回路６４は複数のスイッチ素子等からなる。また、ＣＰＵ６５は、入力電圧検出回路６１、出力電圧検出回路６２及び出力電流検出回路６３の検出結果を制御部５１に出力する。制御部５１は、入力電圧検出回路６１、出力電圧検出回路６２及び出力電流検出回路６３の検出結果に基づき、パワー回路６４からの出力電力を算出するとともに、第１〜第３コンバータ５５〜５７を制御する。すなわち、制御部５１は、第１〜第３コンバータ５５〜５７に出力電力に関する指令信号を出力することで、第１〜第３コンバータ５５〜５７の出力電力を制御する。また、制御部５１は、不揮発性のメモリ５１ａを備え、メモリ５１ａには、後述する電圧制御プログラム、しきい値等が記憶されている。

図２に示すように、直交流接続線１２に設けられる双方向コンバータ５８は、直流系電力線１３〜１６からの電力を交流に変換するとともに、交流系電力線４９からの電力を直流に変換する。このように、直交流接続線１２に双方向コンバータ５８を設けることで、交流電力を直流電力に変換して直流系電力線１３〜１６に送電したり、直流電力を交流電力に変換して交流系電力線４８、４９に送電したりすることができる。また、双方向コンバータ５８には、図３に示した第１〜第３コンバータ５５〜５７の構成と同様に、入力電圧検出回路６１、出力電圧検出回路６２、ＣＰＵ６５、出力電流検出回路６３及び、交流及び直流間の双方向で電力変換が可能とされるパワー回路６４を備える。すなわち、双方向コンバータ５８は、出力電圧検出回路６２を通じて、交流系電力線４９側に出力される電圧を検出可能である。

ここで、太陽電池３による発電量がＤＣ機器５の使用電力量を上回ったときには、直流電力を交流電力に変換してＡＣ機器６に電力を供給したり、ＡＣ電源２の供給源である電力会社に電力を逆潮流することで売電したりすることができる。従って、電力会社の電気料金を低減することができる。

図２に示すように、ＡＣ分電盤１１は、各ＡＣ機器６に対応して設けられるブレーカ６０からなる。ブレーカ６０は、通常はオン状態とされてＡＣ機器６への送電を許可する。また、ブレーカ６０は、交流系電力線４８に予め設定された電流値以上の過電流が流れた旨検出されたときには、オフ状態となることで、ＡＣ機器６への送電を遮断する。これにより、例えば、交流系電力線４８が短絡したときに、それに伴う交流系電力線４８の発熱等を抑制できる。

また、交流系電力線４９には、ＡＣ電源２からの電力及び直流系統から交流に変換された電力が合流する受電点６６が存在する。受電点６６は、直交流接続線１２及び交流系電力線４９の接続点となる。この受電点６６の電圧Ｖｒ（受電電圧）と同電圧を、交流系電力線４８を介してＡＣ機器６は受電することになる。また、双方向コンバータ５８は、受電点６６の電圧Ｖｒを検出して、その検出結果を制御部５１に出力する。

ここで、ＡＣ電源２からの電力は、各地に設置される変電所から送電される。従って、送電時における交流系電力線５０のインピーダンスによる電圧降下は避けられない。また、上記同様に、柱上変圧器６７からＡＣ機器６への送電時にも交流系電力線４８，４９のインピーダンスの影響により電圧降下が生じる。このような電圧降下に対して、ＡＣ電源２からの供給電圧及び柱上変圧器６７の出力側（ＡＣ機器６側）の電圧を高めに設定する対策が講じられている。

上記背景技術でも説明したように、１００Ｖ系においては、許容される電圧変動は１０１±６Ｖと定められている。１００Ｖ系において、例えば、電圧降下分を見込んで、柱上変圧器６７の出力電圧を少し高めの１０５Ｖに設定する。よって、交流系電力線４８，４９において４Ｖの電圧降下が生じた場合であっても、約１０１Ｖの電圧をＡＣ機器６に印加できる。

ところで、太陽電池３等から発電された電力を売電する際には、交流系電力線４９、柱上変圧器６７及び交流系電力線５０を経てＡＣ電源２に逆潮流される。このときには、交流系電力線４９，５０のインピーダンスの影響により、受電点６６の電圧が上昇する。換言すると、ＡＣ電源２に逆潮流させる場合には、交流系電力線４９，５０のインピーダンスを考慮して、高電圧電力を供給する必要がある。

このような場合、制御部５１は、受電点６６の電圧Ｖｒを減少させるべく、図４のフローチャートに示す処理手順を実行する。当該フローは、メモリ５１ａに格納された電圧制御プログラムに従い実行される。なお、電圧制御プログラムは、電圧Ｖｒの抑制及び電力有効利用の観点から作成されている。

制御部５１は、受電点６６の電圧Ｖｒを常に（正確には、所定の制御周期で）監視する。すなわち、制御部５１は、双方向コンバータ５８の検出結果を通じて、電圧Ｖｒを認識して、この電圧Ｖｒと自身のメモリ５１ａに記憶されるしきい値Ｖａとを比較する（Ｓ１０１）。このしきい値Ｖａは、例えば、１００Ｖ系であれば、ＡＣ機器６に印加が許容される最大電圧１０７Ｖを基準に設定される。

受電点６６の電圧Ｖｒがしきい値Ｖａ未満の場合（Ｓ１０１でＮＯ）には、正常に電力がＡＣ機器６に供給されたり、ＡＣ電源２に逆潮流されたりしているとして、制御部５１は処理を終了する。

受電点６６の電圧Ｖｒがしきい値Ｖａ以上の場合（Ｓ１０１でＹＥＳ）には、上記許容最大電圧を超えるおそれがあるとして、制御部５１は電圧Ｖｒを減少させる制御を行う。具体的には、まず、制御部５１は、第２コンバータ５６の出力電力Ｐｏｕｔがゼロの近似値（出力電力Ｐｏｕｔ≒０）となるか否かを判断する（Ｓ１０２）。ここで、燃料電池４から電力が供給されていなくても、第２コンバータ５６は、種々の電子機器に接続されているため、その出力電力Ｐｏｕｔが完全にゼロにならないことが考えられる。すなわち、ゼロの近似値は、燃料電池４からの電力でない微電流を含むように設定されている。なお、本例では、ゼロの近似値は、ゼロ（出力電力Ｐｏｕｔ＝０）も含む概念である。

第２コンバータ５６からの出力電力Ｐｏｕｔがゼロに近似しない場合（Ｓ１０２でＮＯ）には、燃料電池４からの電力が第２コンバータ５６に供給されている状態である。この状態においては、制御部５１は、第２コンバータ５６に出力電力Ｐｏｕｔを減少させる旨の指令信号を出力する（Ｓ１０３）。図３に示すように、この指令信号を受けたＣＰＵ６５は、パワー回路６４からの出力電力Ｐｏｕｔを減少させる制御を行う。ここで、図２に示すように、受電点６６には第１〜第３コンバータ５５〜５７からの出力電力Ｐｏｕｔが供給されているため、電圧Ｖｒは第１〜第３コンバータ５５〜５７からの出力電力Ｐｏｕｔに基づき決まる。よって、第２コンバータ５６からの出力電力Ｐｏｕｔの減少に伴い、電圧Ｖｒは減少する。

一方、図４に示すように、第２コンバータ５６からの出力電力Ｐｏｕｔがゼロに近似する場合（Ｓ１０２でＹＥＳ）には、燃料電池４からの電力が供給されていない状態である。すなわち、この状態における電圧Ｖｒは、太陽電池３及び蓄電池２３からの電力に由来するものである。この場合、制御部５１は、第３コンバータ５７からの出力電力Ｐｏｕｔがゼロに近似するか否かの判断を行う（Ｓ１０４）。第３コンバータ５７からの出力電力Ｐｏｕｔがゼロに近似しない場合（Ｓ１０４でＮＯ）には、蓄電池２３から電力が供給されている状態である。この状態においては、制御部５１は、第３コンバータ５７に出力電力Ｐｏｕｔを減少させる旨の指令信号を出力する（Ｓ１０５）。第３コンバータ５７は、上記第２コンバータ５６と同様に、前記指令信号を受けて、出力電力Ｐｏｕｔを減少させる。これにより、受電点６６の電圧Ｖｒは減少する。

一方、第３コンバータ５７からの出力電力Ｐｏｕｔがゼロに近似する場合（Ｓ１０４でＹＥＳ）には、蓄電池２３から電力が供給されていない状態である。すなわち、この状態における電圧Ｖｒは、太陽電池３からの電力に由来するものである。この場合、制御部５１は、第１コンバータ５５に出力電力Ｐｏｕｔを減少させる旨の指令信号を出力する（Ｓ１０６）。第１コンバータ５５は、上記第２コンバータ５６と同様に、前記指令信号を受けて、出力電力Ｐｏｕｔを減少させる。これにより、受電点６６の電圧Ｖｒは減少する。

このように、燃料電池４からの電力が使用されている場合、燃料電池４からの電力を減少させて、電圧Ｖｒを減少させる。また、燃料電池４からの電力が使用されていない場合には、蓄電池２３からの電力を減少させて、電圧Ｖｒを減少させる。これにより、燃料電池４の燃料及び蓄電池２３の蓄電量の消耗を抑制することができる。

そして、制御部５１は、再び、電圧Ｖｒ及びしきい値Ｖａの比較をする（Ｓ１０７）。受電点６６の電圧Ｖｒがしきい値Ｖａ以上の場合（Ｓ１０７でＹＥＳ）には、制御部５１は、ステップＳ１０２の処理に戻って、第２コンバータ５６の出力電力Ｐｏｕｔがゼロに近似するか否かを判断する。そして、第２コンバータ５６の出力電力Ｐｏｕｔがゼロに近似しない場合（Ｓ１０２でＮＯ）には、第２コンバータに出力電力Ｐｏｕｔを減少させる旨の指令信号を出力し、第２コンバータ５６の出力電力Ｐｏｕｔがゼロに近似する場合（Ｓ１０２でＹＥＳ）には、第３コンバータ５７の出力電力Ｐｏｕｔがゼロに近似するか否かを判断する（Ｓ１０４）。このように、受電点６６の電圧Ｖｒがしきい値Ｖａ未満となるまで、上記処理を繰り返す。電圧Ｖｒがしきい値Ｖａ未満となった（Ｓ１０７でＮＯ）場合には、受電点６６の電圧Ｖｒは許容最大電圧以下であるとして、電圧制御プログラムの処理を終了する。これにより、受電点６６、ひいてはＡＣ機器６に上記許容最大電圧を越える電圧が印加されることが抑制される。

以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）逆潮流される電力を抑制する必要があると判断された場合、すなわち、受電点６６の電圧Ｖｒがしきい値Ｖａ以上となった場合、第２コンバータ５６の制御を通じて、燃料電池４の出力電力が優先して抑制される。従って、燃料電池４から供給する電力が抑制されて、燃料の消耗を抑えられる。これにより、太陽電池３からの発電電力を抑制せずに、その発電効率を保ったまま、逆潮流される電力を抑制することができる。

（２）ＡＣ電源２から供給される電圧は、ＡＣ機器６に電力が供給されるまでに交流系電力線５０のインピーダンスの影響により降下することを考慮して、ＡＣ機器６に供給する電圧より予め少し高めに設定されている。電力をＡＣ電源２側に逆潮流させる場合には、上記インピーダンスの影響により、交流系電力線５０の電圧は上昇する。過度の電圧上昇は、ＡＣ機器６の動作にとって好ましくない。よって、制御部５１は、双方向コンバータ５８の検出する受電点６６の電圧Ｖｒがしきい値Ｖａ以上となった旨の判断をした場合には、第２コンバータ５６を通じて、燃料電池４の出力電力を抑制することで、受電点６６の電圧Ｖｒをしきい値Ｖａ未満とする。これにより、太陽電池３からの発電効率を維持しつつ、電圧Ｖｒの上昇を抑制できる。

（３）逆潮流される電力を抑制する必要があると判断された場合であって、太陽電池３からの出力電力がないと判断されたとき、太陽電池３より優先して、蓄電池２３からの電力を抑制する。従って、蓄電池２３から供給する電力が抑制されて、蓄電量の消耗を抑えられる。これにより、太陽電池３からの発電電力を抑制せずに、その発電効率を保ったまま、逆潮流される電力を抑制することができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態においては、双方向コンバータ５８を設けて、直流電力系統及び交流電力系統を連携させていたが、双方向コンバータ５８に代えてインバータを設けてもよい。当該インバータは、直流系電力線１４からの直流電力を交流電力に変換し、交流系電力線４９に供給する。

・上記実施形態においては、第１〜第３コンバータ５５〜５７の出力電力は双方向コンバータ５８に供給されていたが、当該双方向コンバータ５８を省略して、太陽電池３、燃料電池４及び蓄電池２３の各出力側にコンバータ及びインバータ等を備えるパワーコンディショナを設けてもよい。当該パワーコンディショナは、太陽電池３、燃料電池４及び蓄電池２３からの直流電力を適切な交流電力に変換して出力する。

・上記実施形態においては、太陽電池３、燃料電池４及び蓄電池２３からの直流電力を直接供給する構成、すなわち、ＤＣ分電盤８、制御ユニット９、リレーユニット１０及びＤＣ機器５等が設けられていたが、これらを省略して、交流電力供給システムとして構成してもよい。

・上記実施形態においては、太陽電池３、燃料電池４及び蓄電池２３からの電力がＡＣ機器６及びＤＣ機器５に供給されていたが、蓄電池２３を省略してもよい。この場合でも、太陽電池３より優先して燃料電池４から供給される第２コンバータ５６の出力電力Ｐｏｕｔを抑制することで、太陽電池３の発電電力を下げることなく、受電点６６の電圧Ｖｒを抑制できる。

・上記実施形態においては、自然エネルギを利用した第１の発電手段として太陽光エネルギに基づき発電する太陽電池３を設けたが、自然エネルギを利用した発電手段であれば、これに限らず、例えば風力発電、地熱発電等であってもよい。

・上記実施形態においては、逆潮流する電力を抑制する必要がある場合として、交流系電力線４８、４９のインピーダンスの影響で売電時に受電点６６の電圧が上昇する場合を想定していた。しかし、逆潮流する電力を抑制する必要があれば、これに限定されない。逆潮流する電力を抑制する必要がある場合として、例えば、以下のような状況が考えられる。太陽電池３からの電力を売電して、蓄電池２３及び燃料電池４からの電力をＡＣ機器６に供給していた場合に、蓄電池２３の蓄電量が減ったため、充電制御が行われるとする。このような状況において、制御部５１は、逆潮流される電力を抑制して、その分の電力を蓄電池２３の充電に費やす制御を実行する。この場合、制御部５１は、逆潮流する電力を抑制するために、太陽電池３からの電力を抑制することなく、燃料電池４に対応する第２コンバータ５６の出力電力Ｐｏｕｔを抑制する。そして、太陽電池３からの電力の一部をＡＣ機器６に供給することで、逆潮流する電力が抑制されるとともに、ＡＣ機器６へ供給する電力を保つことができる。

・上記実施形態においては、出力電力制御手段として第１〜第３コンバータ５５〜５７を設けた。しかし、太陽電池３、燃料電池４及び蓄電池２３からの電力を制御可能であれば、コンバータに限定されない。例えば、太陽電池３、燃料電池４及び蓄電池２３から双方向コンバータ５８及びＤＣ分電盤８側への送電をオンオフ切り替えるスイッチング素子であってもよい。本構成においても、受電点６６の電圧Ｖｒがしきい値Ｖａ以上の場合、まず、燃料電池４に対応するスイッチング素子がオフされ、次に蓄電池２３に対応するスイッチング素子がオフされることで、太陽電池３の発電効率を維持しつつ、受電点６６の電圧が抑制される。

１…電力供給システム、２…ＡＣ電源（商用交流電源、交流供給源）、３…太陽電池（第１の発電手段）、４…燃料電池（第２の発電手段）、７…コントロールユニット、１２…直交流接続線、１３〜１６…直流系電力線、２３…蓄電池、４８〜５０…交流系電力線（ＡＣ配線）、５１…制御部、５１ａ…メモリ、５５〜５７…第１〜第３コンバータ（出力電力制御手段）、５８…双方向コンバータ（電圧検出手段）、６１…入力電圧検出回路、６２…出力電圧検出回路、６３…出力電流検出回路、６４…パワー回路、６５…ＣＰＵ、６６…受電点、６７…柱上変圧器。

Claims (3)

1. 自然エネルギを利用して発電する第１の発電手段及び交流供給源からＡＣ配線を介して交流負荷に交流電力が供給されるとともに、前記第１の発電手段からの電力を、前記ＡＣ配線を介して前記交流供給源に逆潮流させることで売電が可能とされる電力供給システムにおいて、
   燃料を利用して創出される電力を前記交流負荷に前記ＡＣ配線を介して供給する第２の発電手段と、
   前記第１の発電手段及び前記第２の発電手段から前記交流負荷及び前記交流供給源に供給する出力電力を制御する出力電力制御手段と、
   前記逆潮流される電力を抑制する必要があると判断した場合、前記出力電力制御手段を通じて、前記第２の発電手段の出力電力を優先して抑制する制御部と、を備えた電力供給システム。
2. 請求項１に記載の電力供給システムにおいて、
   前記交流負荷の受電電圧を検出するとともに、その検出結果を前記制御部に出力する電圧検出手段を備え、
   制御部は、前記受電電圧が前記交流負荷への供給が許容される電圧に基づき設定されるしきい値以上のときに、逆潮流される電力を抑制する必要があると判断して、前記第２の発電手段の出力電力を優先して抑制することにより、前記受電電圧を前記しきい値未満とすることを特徴とする電力供給システム。
3. 請求項１又は２に記載の電力供給システムにおいて、
   前記ＡＣ配線を介して前記交流負荷に蓄電力に基づく交流電力を供給する蓄電池を備え、
   前記出力電力制御手段は、前記蓄電池から前記交流負荷及び前記交流供給源に供給する出力電力を制御し、
   前記制御部は、前記逆潮流される電力を抑制する必要があると判断した場合であって、前記第２の発電手段からの出力電力がないと判断したとき、前記出力電力制御手段を通じて、前記蓄電池の出力電力を優先して抑制する電力供給システム。

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