JP2016220396A

JP2016220396A - 分散電源システム、および、分散電源システムの制御方法

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Publication number: JP2016220396A
Application number: JP2015102906A
Authority: JP
Inventors: 田米　正樹; Masaki Tagome; 正樹田米
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-05-20
Filing date: 2015-05-20
Publication date: 2016-12-22
Also published as: WO2016185660A1

Abstract

【課題】ディーゼル発電機等のエンジン発電機で発電された電力の損失を抑制しつつ、エンジン発電機の発電効率を高く維持することができる分散電源システムを提供する。【解決手段】分散電源システム１００は、自然エネルギーを利用して電力を発電する自然エネルギー発電装置１１１と、電源回路１１２と、蓄電池１１３と、インバータ１１４とを備える自然エネルギー電源装置１１０であって、インバータ１１４で変換された電力を負荷２００が接続された電力線に出力する自然エネルギー電源装置１１０と、内燃機関を利用して電力を発電し、内燃機関を利用して発電された電力を電力線に出力するエンジン発電機１２０と、制限範囲内にエンジン発電機１２０の出力量が維持されるように、自然エネルギー電源装置１１０の出力量、および、エンジン発電機１２０の出力量を制御するコントローラ１３０とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、負荷へ電力を供給する分散電源システム等に関する。

従来、発電設備と負荷との間に二次電池を接続して発電電力と負荷需要電力との過不足を二次電池の充電放電で補填することにより発電設備を定格出力運転させて高い燃料効率を得る電源システムが提案されている（特許文献１参照）。

また、電力貯蔵部の充放電を制御することで、発電機用ガバナが追従できる範囲内に電力変動を抑えることが提案されている（特許文献２参照）。

また、太陽電池からの余剰電力、および、ディーゼル発電機からの余剰電力を充電し、それらの充電電力を必要に応じて放電することが提案されている（特許文献３参照）。

特開２００７−８２３１１号公報特開２００７−２２８７３７号公報特開平３−７４１４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術において、高い燃料効率で発電が行われても、二次電池を介して負荷に電力を供給する際に、ＡＣ−ＤＣ変換、充電、放電、および、ＤＣ−ＡＣ変換などによって、電力に損失が生じる。

また、特許文献２に記載の技術では、発電機用ガバナが追従できる範囲内に電力変動が抑えられるが、発電機が低い発電効率で電力を発電する可能性がある。

また、特許文献３に記載の技術では、ディーゼル発電機の発電量が一定の範囲内に維持されず、発電効率が低下する可能性がある。

そこで、本発明は、ディーゼル発電機等のエンジン発電機で発電された電力の損失を抑制しつつ、エンジン発電機の発電効率を高く維持することができる分散電源システム等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る分散電源システムは、負荷に電力を供給する分散電源システムであって、自然エネルギーを利用して電力を発電する自然エネルギー発電装置と、前記自然エネルギー発電装置で発電された電力から所定の電圧の電力を生成する電源回路と、前記電源回路から得られる電力が充電され、充電された電力が放電される蓄電池と、前記電源回路および前記蓄電池から得られる電力を交流の電力に変換するインバータとを備える自然エネルギー電源装置であって、前記インバータで変換された電力を前記負荷が接続された電力線に出力する自然エネルギー電源装置と、内燃機関を利用して電力を発電し、前記内燃機関を利用して発電された電力を前記電力線に出力するエンジン発電機と、前記エンジン発電機の発電効率を所定の発電効率よりも高くするための範囲として予め定められた制限範囲内に前記エンジン発電機の出力量が維持されるように、前記自然エネルギー電源装置の出力量、および、前記エンジン発電機の出力量を制御するコントローラとを備える。

また、本発明の一態様に係る分散電源システムの制御方法は、負荷に電力を供給する分散電源システムの制御方法であって、前記分散電源システムは、自然エネルギーを利用して電力を発電する自然エネルギー発電装置と、前記自然エネルギー発電装置で発電された電力から所定の電圧の電力を生成する電源回路と、前記電源回路から得られる電力が充電され、充電された電力が放電される蓄電池と、前記電源回路および前記蓄電池から得られる電力を交流の電力に変換するインバータとを備える自然エネルギー電源装置であって、前記インバータで変換された電力を前記負荷が接続された電力線に出力する自然エネルギー電源装置と、内燃機関を利用して電力を発電し、前記内燃機関を利用して発電された電力を前記電力線に出力するエンジン発電機とを備え、前記分散電源システムの制御方法は、前記エンジン発電機の発電効率を所定の発電効率よりも高くするための範囲として予め定められた制限範囲内に前記エンジン発電機の出力量が維持されるように、前記自然エネルギー電源装置の出力量、および、前記エンジン発電機の出力量を制御する制御ステップを含む。

本発明の一態様に係る分散電源システム等は、ディーゼル発電機等のエンジン発電機で発電された電力の損失を抑制しつつ、エンジン発電機の発電効率を高く維持することができる。

実施の形態における分散電源システムの構成を示すブロック図実施の形態におけるエンジン発電機の出力量を示すグラフ図実施の形態におけるエンジン発電機の発電効率を示すグラフ図実施の形態における自然エネルギー電源装置およびエンジン発電機の出力量の時間変化を示すグラフ図実施の形態におけるエンジン発電機の出力量の時間変化を示すグラフ図実施の形態における電力需要量および電力供給量の時間変化を示すグラフ図実施の形態における自然エネルギー電源装置の動作を示すフローチャート実施の形態におけるエンジン発電機の動作を示すフローチャート実施の形態におけるコントローラの動作を示すフローチャート参考例における分散電源システムの構成を示すブロック図参考例における自然エネルギー電源装置およびエンジン発電機の出力量の時間変化を示すグラフ図実施の形態の変形例１におけるコントローラの動作を示すフローチャート実施の形態の変形例１における自然エネルギー電源装置およびエンジン発電機の出力量の時間変化を示すグラフ図実施の形態の変形例１におけるエンジン発電機の出力量の時間変化を示すグラフ図実施の形態の変形例１における残容量の時間変化を示すグラフ図実施の形態の変形例２における発電量の時間変化を示すグラフ図実施の形態の変形例３における自然エネルギー電源装置およびエンジン発電機の出力量の時間変化を示すグラフ図実施の形態の変形例３における電力需要量および電力供給量の時間変化を示すグラフ図

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示す。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、動作の順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素は、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態）
図１は、本実施の形態における分散電源システムを示すブロック図である。図１に示された分散電源システム１００は、自然エネルギー電源装置１１０、エンジン発電機１２０、および、コントローラ１３０を備え、負荷２００に電力を供給する。

自然エネルギー電源装置１１０は、自然エネルギー発電装置１１１、電源回路１１２、蓄電池１１３、および、インバータ１１４を備える。また、自然エネルギー電源装置１１０は、負荷２００が接続された電力線に電力を出力する。

自然エネルギー発電装置１１１は、太陽光、風力または地熱等の自然エネルギーを利用して電力を発電する。例えば、自然エネルギー発電装置１１１は、太陽光を利用して電力を発電する太陽電池でもよいし、太陽電池を含む太陽光発電装置でもよい。自然エネルギー発電装置１１１の発電量は、自然エネルギーの状態によって変動する。したがって、自然エネルギー発電装置１１１の発電量の変動は大きい。本実施の形態において、自然エネルギー発電装置１１１は、直流電力を生成し、生成された直流電力を出力する。

電源回路１１２は、所定の電圧の電力を生成する電源回路であり、具体的には、所定の電圧の直流電力を生成する直流電源回路である。例えば、電源回路１１２は、直流電力を所定の電圧の直流電力に変換することにより、所定の電圧の直流電力を生成するＤＣ−ＤＣコンバータでもよい。また、電源回路１１２は、過電流を抑制して、過電流が抑制された、所定の電圧の直流電力を生成する充電器でもよい。

本実施の形態では、電源回路１１２は、自然エネルギー発電装置１１１で発電された直流電力（例えば、２４Ｖの直流電力）から、所定の電圧の直流電力（例えば、１２Ｖの直流電力）を生成する。

所定の電圧は、必ずしも一定の電圧でなくてもよい。所定の電圧は、例えば、１１Ｖから１３Ｖまでの範囲内に含まれる電圧等のように、所定の電圧範囲内に含まれる電圧でもよい。

蓄電池１１３は、電力を充放電するための二次電池である。蓄電池１１３には、電源回路１１２で生成された電力が充電される。また、蓄電池１１３において充電された電力が、蓄電池１１３から放電される。蓄電池１１３は、発電量の変動が大きい自然エネルギー発電装置１１１で発電された電力を蓄積し、需要に従って安定的に電力を供給するための役割を有する。

インバータ１１４は、電力を交流の電力に変換する。本実施の形態において、インバータ１１４は、電源回路１１２および蓄電池１１３から得られる電力（直流の電力）を交流の電力に変換して、負荷２００が接続された電力線に交流電力を出力する。

例えば、電源回路１１２で生成された電力がインバータ１１４で変換されるべき電力よりも大きい場合、電源回路１１２で生成された電力のうち、インバータ１１４で変換されるべき電力がインバータ１１４に入力され、残りの電力は蓄電池１１３に充電される。電源回路１１２で生成された電力がインバータ１１４で変換されるべき電力よりも小さい場合、不足分に相当する電力が蓄電池１１３から放電され、電源回路１１２で生成された電力と、蓄電池１１３から放電された電力とがインバータ１１４に入力される。

電源回路１１２で生成された電力がインバータ１１４で変換されるべき電力に等しい場合、電源回路１１２で生成された電力がインバータ１１４に入力される。インバータ１１４に入力された電力は、交流の電力に変換されて出力される。

また、インバータ１１４は、双方向インバータでもよい。この場合、インバータ１１４は、負荷２００が接続された電力線から得られる電力（交流の電力）を直流の電力に変換する。

例えば、負荷２００が接続された電力線にはエンジン発電機１２０が接続され、インバータ１１４は、エンジン発電機１２０から電力線を介して得られる電力を直流の電力に変換する。そして、インバータ１１４は、直流の電力を蓄電池１１３に充電する。これにより、負荷２００の需要電力に対するエンジン発電機１２０の余剰電力が蓄電池１１３に充電される。

また、インバータ１１４は、電圧を生成し、生成された電圧の電力を出力する電圧源として動作してもよい。すなわち、インバータ１１４は、電圧形インバータとして動作してもよい。これにより、インバータ１１４は、他の電力系統などに依存せず、自立運転を行うことができる。

さらに、インバータ１１４は、同期発電機の出力特性を模擬して電力を出力することにより、仮想同期発電機として動作してもよい。具体的には、インバータ１１４は、インバータ１１４の出力量に基づいて、仮想同期発電機における回転子の位相を算出し、算出された位相を交流電圧の位相として用いて、交流電力を出力する。

より具体的には、インバータ１１４は、インバータ１１４によって実際に出力されている電力の出力量と、インバータ１１４が出力すべき電力の出力量との差を仮想同期発電機における回転子の角速度の変化量を示す値として用いて、回転子の角速度を算出する。そして、インバータ１１４は、回転子の角速度を積分して、回転子の角位相を算出する。そして、インバータ１１４は、算出された角位相を交流電力の電圧の位相として用いる。

これにより、インバータ１１４は、同期発電機のように動作することができる。そして、インバータ１１４とエンジン発電機１２０との並列運転において、インバータ１１４は、エンジン発電機１２０と同期し、安定的に電力を出力することができる。

また、インバータ１１４は、ドループ制御に従って、電力を出力してもよい。すなわち、インバータ１１４は、出力量の増加と、周波数または電圧（周波数および電圧のうち少なくとも一方）の低下との対応関係に従って、交流電力を出力してもよい。具体的には、インバータ１１４は、所定の対応関係に出力量と周波数または電圧とを適合させてもよい。より具体的には、インバータ１１４は、所定の対応関係に出力量と周波数または電圧とを一致させてもよい。

例えば、エンジン発電機１２０は、エンジン発電機１２０が出力する交流電力の出力量の増加に伴って、エンジン発電機１２０が出力する交流電力の周波数または電圧が低下する出力特性を有する場合がある。この場合、インバータ１１４は、エンジン発電機１２０が接続された電力線から、エンジン発電機１２０が出力する交流電力の周波数または電圧を検出してもよい。そして、インバータ１１４は、検出された周波数または電圧に対応付けられた出力量に相当する電力を出力してもよい。

これにより、エンジン発電機１２０の出力量の増加に伴って、インバータ１１４の出力量が増加する。したがって、インバータ１１４とエンジン発電機１２０とが、負荷２００の電力需要量に対して、協調して電力を出力することができる。

また、例えば、エンジン発電機１２０は、エンジン発電機１２０が出力する交流電力の周波数または電圧の低下に伴って、エンジン発電機１２０が出力する交流電力の出力量が増加する出力特性を有する場合がある。この場合、インバータ１１４は、インバータ１１４が出力する交流電力の出力量の増加に伴って、インバータ１１４が出力する交流電力の周波数または電圧を低下させてもよい。

これにより、インバータ１１４の出力量の増加に伴って、エンジン発電機１２０の出力量が増加する。したがって、インバータ１１４とエンジン発電機１２０とが、負荷２００の電力需要量に対して、協調して電力を出力することができる。

すなわち、インバータ１１４は、ドループ制御によって、所定の対応関係に基づいて出力量と電圧または周波数とを調整し、エンジン発電機１２０と協調して電力を出力することができる。なお、上記では、出力量の増加と、周波数または電圧の低下とが対応付けられているが、出力量の増加と、周波数または電圧の上昇とが対応付けられていてもよい。

エンジン発電機１２０は、内燃機関（図示せず）を利用して電力を発電する。例えば、エンジン発電機１２０は、ディーゼルエンジン発電機、ガスエンジン発電機、または、ガスタービンエンジン発電機等である。エンジン発電機１２０は、負荷２００が接続された電力線に電力を出力する。

コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量、および、エンジン発電機１２０の出力量を制御する。すなわち、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量、および、エンジン発電機１２０の出力量を調整する。そして、コントローラ１３０は、負荷２００の電力需要量に、自然エネルギー電源装置１１０の出力量とエンジン発電機１２０の出力量との合計である総出力量を適合させる。

例えば、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０およびエンジン発電機１２０に対して、電力指令値を送信することにより、自然エネルギー電源装置１１０の出力量、および、エンジン発電機１２０の出力量を制御する。

具体的には、コントローラ１３０は、通信線を介して、自然エネルギー電源装置１１０に対して、自然エネルギー電源装置１１０の出力量を示す出力指令値を送信する。自然エネルギー電源装置１１０は、出力指令値を受信し、出力指令値に示される出力量に従って電力を出力する。これにより、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量を制御する。

同様に、コントローラ１３０は、通信線を介して、エンジン発電機１２０に対して、エンジン発電機１２０の出力量を示す出力指令値を送信する。エンジン発電機１２０は、出力指令値を受信し、出力指令値に示される出力量に従って電力を出力する。これにより、コントローラ１３０は、エンジン発電機１２０の出力量を制御する。

コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０に含まれるインバータ１１４に対して、出力指令値を送信してもよい。そして、インバータ１１４が、出力指令値を受信し、出力指令値に示される出力量に従って電力を出力してもよい。これにより、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量を制御することができる。

また、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量、および、エンジン発電機１２０の出力量のうち一方を制御することにより、他方を制御してもよい。

例えば、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０に出力指令値を送信することにより、自然エネルギー電源装置１１０の出力量を制御する。そして、エンジン発電機１２０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量（電力供給量）と負荷２００の電力需要量との差に対応する電力を出力する。具体的には、エンジン発電機１２０は、負荷２００の電力需要量に対して、自然エネルギー電源装置１１０の電力供給量で充当されなかった不足分の電力を出力する。

上記の動作に基づいて、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量を制御することにより、エンジン発電機１２０の出力量を制御することができる。

さらに、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力許容範囲内に、自然エネルギー電源装置１１０の出力量を維持する。例えば、自然エネルギー電源装置１１０の出力許容範囲は、蓄電池１１３およびインバータ１１４の能力に基づいて定められる。また、コントローラ１３０は、エンジン発電機１２０において高い発電効率が得られる範囲として予め定められた制限範囲内にエンジン発電機１２０の出力量を維持する。これにより、エンジン発電機１２０において、発電効率が高い状態が維持される。

コントローラ１３０は、例えば、専用または汎用の情報処理回路でもよい。また、コントローラ１３０は、プロセッサでもよいし、プロセッサを備えるコンピュータでもよい。

負荷２００は、電力を消費する１以上の電気機器である。負荷２００は、自然エネルギー電源装置１１０およびエンジン発電機１２０が接続される電力線に接続される。そして、負荷２００には、自然エネルギー電源装置１１０およびエンジン発電機１２０から出力された電力が供給される。なお、負荷２００の電力需要量に関して、基本的に、エンジン発電機１２０の出力量に対する制限範囲の下限よりも大きい電力需要量が想定されている。

図２は、図１に示されたエンジン発電機１２０の出力量を示すグラフ図である。エンジン発電機１２０に対して、最大出力量および最小出力量が定格として予め定められている。例えば、最大出力量は、出力許容範囲における最大出力量であり、最小出力量は、出力許容範囲における最小出力量である。本実施の形態において、最大出力量は１０ｋＷであり、最小出力量は０ｋＷである。エンジン発電機１２０の最大出力量および最小出力量は、この例に限られず、別の値でもよい。

図２に示された制限範囲は、コントローラ１３０がエンジン発電機１２０の出力量を維持する範囲である。例えば、制限範囲の上限は、最大出力量よりも低く、制限範囲の下限は、最小出力量よりも高い。

具体的には、制限範囲は、エンジン発電機１２０の発電効率を所定の発電効率よりも高くするための範囲として予め定められた範囲である。言い換えれば、エンジン発電機１２０において所定の発電効率よりも高い発電効率が得られると想定される範囲である。所定の発電効率は、例えば、エンジン発電機１２０の発電効率の平均でもよい。また、所定の発電効率は、具体的な数値として定められていなくてもよく、例えば、最大出力量の６０％における発電効率でもよい。

さらに、制限範囲は、最大出力量に基づいて発電効率が高いと推定される範囲でもよい。具体的には、最大出力量の６０％から８０％までの範囲において、所定の発電効率（例えば、最大出力量における発電効率）よりもエンジン発電機１２０の発電効率が高いと想定される場合、制限範囲は、最大出力量の６０％から８０％までの範囲でもよい。また、制限範囲は、最大の発電効率が得られる出力量の前後１０％等のように、最大の発電効率が得られる出力量の近傍として定められる範囲でもよい。

本実施の形態において、制限範囲の上限は８ｋＷであり、制限範囲の下限は６ｋＷである。制限範囲の上限および下限は、この例に限られず、別の値でもよい。

図３は、図１に示されたエンジン発電機１２０の発電効率を示すグラフ図である。本実施の形態において、エンジン発電機１２０の出力量が０ｋＷから増大するにつれて、エンジン発電機１２０の発電効率が上昇する。そして、７ｋＷの出力量において、最大の発電効率が得られる。その後、出力量が増大するにつれて、発電効率が下降する。１０ｋＷの最大出力量における発電効率は約３０％である。

本実施の形態では、制限範囲に含まれる６ｋＷから８ｋＷまでの出力量において、４０％以上の発電効率が得られる。このように、エンジン発電機１２０において高い発電効率が得られるように、制限範囲が定められる。

図４は、図１に示された自然エネルギー電源装置１１０およびエンジン発電機１２０の出力量の時間変化を示すグラフ図である。図４には、自然エネルギー電源装置１１０の出力量に、エンジン発電機１２０の出力量が積み上げられている。すなわち、図４には、自然エネルギー電源装置１１０の出力量と、エンジン発電機１２０の出力量との総出力量が示されている。負荷２００には、この総出力量に相当する電力が供給される。

コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量と、エンジン発電機１２０の出力量との総出力量が、負荷２００の電力需要量に適合するように、自然エネルギー電源装置１１０の出力量と、エンジン発電機１２０の出力量とを制御する。また、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力許容範囲内に、自然エネルギー電源装置１１０の出力量を維持し、エンジン発電機１２０において高い発電効率が得られる所定の制限範囲内にエンジン発電機１２０の出力量を維持する。

本実施の形態において、自然エネルギー電源装置１１０の出力許容範囲の上限は２ｋＷであり、自然エネルギー電源装置１１０の出力許容範囲の下限は０ｋＷである。したがって、コントローラ１３０は、０ｋＷから２ｋＷまでの範囲内に自然エネルギー電源装置１１０の出力量を維持する。自然エネルギー電源装置１１０の出力許容範囲の上限および下限は、この例に限られず、別の値でもよい。

また、インバータ１１４が双方向インバータである場合、負の出力量が、自然エネルギー電源装置１１０の出力量として用いられてもよい。負の出力量は、インバータ１１４が交流電力から直流電力に変換する電力の量に相当し、インバータ１１４が蓄電池１１３に充電する電力の量に相当する。したがって、インバータ１１４が双方向インバータである場合、自然エネルギー電源装置１１０の出力許容範囲の下限は、負の出力量でもよい。

図５は、図１に示されたエンジン発電機１２０の出力量の時間変化を示すグラフ図である。図５に示されたエンジン発電機１２０の出力量は、図４に示されたエンジン発電機１２０の出力量に相当する。図５のように、エンジン発電機１２０の出力量は、所定の制限範囲内に維持される。

すなわち、コントローラ１３０は、６ｋＷから８ｋＷまでの制限範囲内にエンジン発電機１２０の出力量を維持する。

図６は、図１に示された負荷２００の電力需要量、図１に示された自然エネルギー電源装置１１０の電力供給量、および、図１に示されたエンジン発電機１２０の電力供給量の時間変化を示すグラフ図である。図６に示された自然エネルギー電源装置１１０の電力供給量は、図４に示された自然エネルギー電源装置１１０の出力量に相当する。図６に示されたエンジン発電機１２０の電力供給量は、図４に示されたエンジン発電機１２０の出力量に相当する。

また、図６に示された負荷２００の電力需要量は、自然エネルギー電源装置１１０の電力供給量とエンジン発電機１２０の電力供給量との合計に相当する。すなわち、負荷２００の電力需要量は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量とエンジン発電機１２０の出力量との総出力量に相当する。

図６のように、コントローラ１３０は、エンジン発電機１２０の出力量（電力供給量）を所定の制限範囲内に維持する。また、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量（電力供給量）を自然エネルギー電源装置１１０の出力許容範囲内に維持する。そして、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量とエンジン発電機１２０の出力量との総出力量を負荷２００の電力需要量に適合させる。

例えば、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量を０ｋＷから２ｋＷまでの範囲内に維持し、エンジン発電機１２０の出力量を６ｋＷから８ｋＷまでの範囲内に維持する。そして、コントローラ１３０は、エンジン発電機１２０の出力量と自然エネルギー電源装置１１０の出力量との総出力量を６ｋＷから１０ｋＷまでの範囲で負荷２００の電力需要量に適合させる。

コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力許容範囲、および、エンジン発電機１２０の制限範囲に従って、負荷２００の電力需要量に対する総出力量を自然エネルギー電源装置１１０およびエンジン発電機１２０に配分する。例えば、本実施の形態の例において、負荷２００の電力需要量がＬ（ｋＷ）で表現され、自然エネルギー電源装置１１０の出力量がＲ（ｋＷ）で表現され、エンジン発電機１２０の出力量がＥ（ｋＷ）で表現される場合、ＲおよびＥは、以下の式１で導出される。

＜式１＞
Ｒ＝（Ｌ−６）／２
Ｅ＝（Ｌ−６）／２＋６
（ただし、６≦Ｌ≦１０）

さらに、自然エネルギー電源装置１１０の出力許容範囲の下限がＲａ、上限がＲｂ、エンジン発電機１２０の制限範囲の下限がＥａ、上限がＥｂで表現される場合、式１は、以下の式２のように表現される。

＜式２＞
Ｒ＝（Ｌ−Ｒａ−Ｅａ）×（Ｒｂ−Ｒａ）／（Ｒｂ−Ｒａ＋Ｅｂ−Ｅａ）＋Ｒａ
Ｅ＝（Ｌ−Ｒａ−Ｅａ）×（Ｅｂ−Ｅａ）／（Ｒｂ−Ｒａ＋Ｅｂ−Ｅａ）＋Ｅａ
（ただし、Ｒａ＋Ｅａ≦Ｌ≦Ｒｂ＋Ｅｂ）

コントローラ１３０は、上記の式に基づいて、負荷２００の電力需要量に対する総出力量を自然エネルギー電源装置１１０およびエンジン発電機１２０に配分する。

これにより、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力許容範囲内に維持し、かつ、エンジン発電機１２０の出力量を制限範囲内に維持しつつ、それらの総出力量を負荷２００の電力需要量に適合させることができる。したがって、コントローラ１３０は、エンジン発電機１２０の発電効率を高い状態に維持することができる。

また、負荷２００の電力需要量の変動に対して、自然エネルギー電源装置１１０の出力量の変動、および、エンジン発電機１２０の出力量の変動を抑制することができる。したがって、コントローラ１３０は、蓄電池１１３等の劣化を抑制することができる。

上記の配分方法は、一例であり、他の配分方法が適用されてもよい。例えば、負荷２００の電力需要量がエンジン発電機１２０の制限範囲を超えた場合のみ、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０に超過分の電力を出力させてもよい。これにより、蓄電池１１３の使用頻度が減少し、蓄電池１１３の劣化が抑制される。

また、コントローラ１３０は、エンジン発電機１２０の出力量を一定に維持し、負荷２００の電力需要量の変動に、自然エネルギー電源装置１１０の出力量を追従させてもよい。そして、負荷２００の電力需要量が自然エネルギー電源装置１１０の出力許容範囲を超えて変動した場合のみ、コントローラ１３０は、エンジン発電機１２０の出力量を変動させてもよい。これにより、コントローラ１３０は、負荷２００の電力需要量の変動が小さい場合、エンジン発電機１２０の発電効率をより高い状態に維持することができる。

本実施の形態では、負荷２００の電力需要量が、自然エネルギー電源装置１１０の出力許容範囲と、エンジン発電機１２０の制限範囲との両方でカバーされる範囲内であると想定されている。負荷２００の電力需要量が、この想定範囲内である場合において、エンジン発電機１２０の発電効率が高い状態に維持され、エンジン発電機１２０で発電された電力の損失が抑制される。

負荷２００の電力需要量が、上記の想定範囲内でない場合、コントローラ１３０は、エンジン発電機１２０の出力量を制限範囲内に維持しなくてもよい。つまり、この場合、コントローラ１３０は、制限範囲内に限らず、エンジン発電機１２０の出力許容範囲内の出力量に相当する電力をエンジン発電機１２０に出力させてもよい。

これにより、コントローラ１３０は、負荷２００の電力需要量の大きな変動に対して、電力供給量を大きく変動させることができる。

次に、図１に示された分散電源システム１００に含まれる自然エネルギー電源装置１１０、エンジン発電機１２０およびコントローラ１３０の動作を図７〜図９を用いて説明する。

図７は、図１に示された自然エネルギー電源装置１１０の動作を示すフローチャートである。

まず、自然エネルギー発電装置１１１が自然エネルギーを利用して電力を発電する（Ｓ１１１）。次に、電源回路１１２は、自然エネルギー発電装置１１１で発電された電力から所定の電圧の電力を生成する（Ｓ１１２）。

次に、電源回路１１２で生成された電力が蓄電池１１３に充電され、充電された電力が蓄電池１１３から放電される（Ｓ１１３）。インバータ１１４は、蓄電池１１３から放電された電力を交流の電力に変換する（Ｓ１１４）。電源回路１１２で生成された電力は、蓄電池１１３に充電されずに、インバータ１１４によって交流の電力へ変換されてもよい。そして、インバータ１１４は、変換された電力を負荷２００が接続された電力線に出力する（Ｓ１１５）。

図８は、図１に示されたエンジン発電機１２０の動作を示すフローチャートである。まず、エンジン発電機１２０は、エンジン発電機１２０が備える内燃機関を利用して、電力を発電する（Ｓ１２１）。そして、エンジン発電機１２０は、発電された電力を負荷２００が接続された電力線に出力する（Ｓ１２２）。

図９は、図１に示されたコントローラ１３０の動作を示すフローチャートである。コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量、および、エンジン発電機１２０の出力量を制御する（Ｓ１３１）。すなわち、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量、および、エンジン発電機１２０の出力量を調整する。

そして、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量を自然エネルギー電源装置１１０の出力許容範囲内に維持する。また、コントローラ１３０は、エンジン発電機１２０の出力量を所定の制限範囲内に維持する（Ｓ１３１）。そして、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量とエンジン発電機１２０の出力量との総出力量を負荷２００の電力需要量に適合させる。

なお、負荷２００の電力需要量には、自然エネルギー電源装置１１０およびエンジン発電機１２０とは異なる他の電源の電力供給量が反映されていてもよい。すなわち、他の電源から負荷２００に電力が供給されている場合、他の電源の電力供給量が、負荷２００の電力需要量から差し引かれてもよい。そして、この場合、コントローラ１３０は、他の電源の電力供給量が差し引かれた電力需要量に対して、自然エネルギー電源装置１１０およびエンジン発電機１２０の総出力量を適合させる。

本実施の形態では、自然エネルギー電源装置１１０とエンジン発電機１２０とが負荷２００に対して並列に接続される。そして、自然エネルギー電源装置１１０の出力量とエンジン発電機１２０の出力量とが制御されることで、エンジン発電機１２０の出力量が制限範囲内に維持される。これにより、エンジン発電機１２０で発電された電力の損失が少なく、エンジン発電機１２０の発電効率が高く維持される。

次に、本実施の形態における例とは別の例を参考例として説明する。以下の参考例は、高い発電効率が得られない例である。

図１０は、参考例における分散電源システムを示すブロック図である。図１０に示された分散電源システム１００ａは、自然エネルギー電源装置１１０ａ、エンジン発電機１２０ａ、コントローラ１３０ａ、および、スイッチ１４０ａを備える。自然エネルギー電源装置１１０ａ、エンジン発電機１２０ａおよびコントローラ１３０ａは、図１における自然エネルギー電源装置１１０、エンジン発電機１２０およびコントローラ１３０に相当する構成要素である。

また、自然エネルギー電源装置１１０ａは、自然エネルギー発電装置１１１ａ、電源回路１１２ａ、蓄電池１１３ａ、および、インバータ１１４ａを備える。自然エネルギー発電装置１１１ａ、電源回路１１２ａ、蓄電池１１３ａ、および、インバータ１１４ａは、図１における自然エネルギー発電装置１１１、電源回路１１２、蓄電池１１３、および、インバータ１１４に相当する構成要素である。

本参考例における分散電源システム１００ａは、スイッチ１４０ａによって、自然エネルギー電源装置１１０ａから負荷２００への電力供給と、エンジン発電機１２０ａから負荷２００への電力供給とを切り替える。

例えば、自然エネルギー発電装置１１１ａの発電量が大きい場合、または、蓄電池１１３ａの残容量が大きい場合、自然エネルギー電源装置１１０ａが負荷２００へ電力を供給する。逆に、自然エネルギー発電装置１１１ａの発電量が小さく、かつ、蓄電池１１３ａの残容量が小さい場合、エンジン発電機１２０ａが負荷２００へ電力を供給する。

そして、エンジン発電機１２０ａが負荷２００へ電力を供給している間に、自然エネルギー発電装置１１１ａで発電された電力を電源回路１１２ａが蓄電池１１３ａに充電する。そして、蓄電池１１３ａの残容量が大きくなれば、スイッチ１４０ａによって、負荷２００への電力供給元が、エンジン発電機１２０ａから自然エネルギー電源装置１１０ａへ切り替えられる。

すなわち、自然エネルギー電源装置１１０ａが負荷２００に十分な電力を供給することが可能である場合、自然エネルギー電源装置１１０ａが負荷２００に電力を供給する。そして、自然エネルギー電源装置１１０ａが負荷２００に十分な電力を供給することが可能でない場合、自然エネルギー電源装置１１０ａは負荷２００に供給するための電力を蓄積する。その間、エンジン発電機１２０ａが負荷２００に電力を供給する。

これにより、自然エネルギー電源装置１１０ａとエンジン発電機１２０ａとが連携して負荷２００に電力を供給することができる。

図１１は、図１０に示された自然エネルギー電源装置１１０ａおよびエンジン発電機１２０ａの出力量の時間変化を示すグラフ図である。本参考例では、自然エネルギー電源装置１１０ａおよびエンジン発電機１２０ａのうち一方から電力が供給される。すなわち、自然エネルギー電源装置１１０ａおよびエンジン発電機１２０ａが同時に電力を供給しない。したがって、負荷２００に供給される電力の量が小さくなる。

また、自然エネルギー電源装置１１０ａおよびエンジン発電機１２０ａが負荷２００への電力供給を分担することができない。そのため、自然エネルギー電源装置１１０ａの出力量を出力許容範囲内に制御すること、および、エンジン発電機１２０ａの出力量を所定の制限範囲内に制御することが困難である。

さらに、自然エネルギー電源装置１１０ａから負荷２００への電力供給と、エンジン発電機１２０ａから負荷２００への電力供給との切り替えにおいて、瞬停が発生する。

上記の通り、本参考例の分散電源システム１００ａでは、エンジン発電機１２０ａの発電効率が高い状態に維持されない。また、負荷２００に対して、十分な電力が供給されない。さらに、切り替え時に瞬停が発生する。

これに対して、本実施の形態の分散電源システム１００では、エンジン発電機１２０の発電効率が高い状態に維持される。また、負荷２００に対して、十分な電力が供給される。さらに、切り替えに伴う瞬停が発生しない。

次に、本実施の形態の複数の変形例を説明する。以下において説明される複数の変形例では、本実施の形態に対して一部の動作が変更される。

（変形例１）
まず、変形例１を説明する。本変形例の基本的な構成は、図１等に示された分散電源システム１００の構成と同様である。したがって、本変形例の説明には、図１等に示された分散電源システム１００の構成を用いる。

本変形例では、所定の条件が満たされる場合のみ、エンジン発電機１２０の出力量が制限範囲内に維持される。所定の条件が満たされない場合、エンジン発電機１２０の出力量が制限範囲内に維持されない。すなわち、制限が解除される。

図１２は、本変形例におけるコントローラ１３０の動作を示すフローチャートである。まず、コントローラ１３０は、評価対象値を取得する（Ｓ１４１）。評価対象値は、例えば、蓄電池１１３の残容量、または、自然エネルギー発電装置１１１の発電量等である。

具体的には、本変形例において、コントローラ１３０は、蓄電池１１３の残容量を評価対象値として取得する。蓄電池１１３の残容量は、蓄電池１１３の充電状態（ＳＯＣ：ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ）に相当する。

例えば、蓄電池１１３または自然エネルギー電源装置１１０は、蓄電池１１３の充放電量に基づいて、蓄電池１１３の残容量を計測する。あるいは、蓄電池１１３または自然エネルギー電源装置１１０は、蓄電池１１３の電圧に基づいて、蓄電池１１３の残容量を計測してもよい。コントローラ１３０は、蓄電池１１３または自然エネルギー電源装置１１０と通信して、蓄電池１１３の残容量を取得する。

次に、コントローラ１３０は、評価対象値が所定の条件を満たすか否かを判定する（Ｓ１４２）。具体的には、本変形例では、コントローラ１３０は、蓄電池１１３の残容量が所定の条件を満たすか否かを判定する。より具体的には、所定の条件は、蓄電池１１３の残容量が所定の残容量よりも大きいことである。

評価対象値が所定の条件を満たす場合（Ｓ１４２でＹｅｓ）、コントローラ１３０は、エンジン発電機１２０の出力量を所定の制限範囲内に維持する（Ｓ１４３）。この動作は、図９のＳ１３１と同様である。

一方、評価対象値が所定の条件を満たさない場合（Ｓ１４２でＮｏ）、コントローラ１３０は、エンジン発電機１２０の出力量を所定の制限範囲内に維持しない。そして、この場合、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量を削減する（Ｓ１４４）。

例えば、評価対象値が所定の条件を満たしていない場合、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力を停止することにより、自然エネルギー電源装置１１０の出力量を削減する。具体的には、コントローラ１３０は、蓄電池１１３の残容量が所定の残容量よりも大きくない場合、自然エネルギー電源装置１１０の出力を停止する。

すなわち、自然エネルギー電源装置１１０が負荷２００に十分な電力を供給することが可能であると想定される場合、自然エネルギー電源装置１１０が負荷２００に電力を供給する。そして、自然エネルギー電源装置１１０が負荷２００に十分な電力を供給することが可能でないと想定される場合、自然エネルギー電源装置１１０は、負荷２００への電力供給を停止して、負荷２００に供給するための電力を蓄積する。その間、エンジン発電機１２０は、制限範囲に限らず、負荷２００に電力を供給する。

例えば、蓄電池１１３の残容量が小さい場合、自然エネルギー電源装置１１０が負荷２００に十分な電力を供給することが可能でないと想定される。また、蓄電池１１３の残容量が小さい場合、過放電により蓄電池１１３が劣化する可能性がある。

したがって、この場合、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０から負荷２００への電力供給を停止させる。その代わりに、コントローラ１３０は、エンジン発電機１２０の出力量の制限を解除して、エンジン発電機１２０の出力量を増加させる。これにより、負荷２００に対して、十分な電力が供給される。

図１３は、図１に示された自然エネルギー電源装置１１０およびエンジン発電機１２０の出力量の時間変化を示すグラフ図である。この例において、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間は、評価対象値が所定の条件を満たしていない期間である。例えば、この期間において、蓄電池１１３の残容量が所定の残容量以下になっている。したがって、この期間において、自然エネルギー電源装置１１０の出力量が削減される。

具体的には、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間において、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力を停止する。その代わりに、コントローラ１３０は、エンジン発電機１２０の出力量の制限を解除して、エンジン発電機１２０の出力量を増加させる。

図１４は、図１に示されたエンジン発電機１２０の出力量の時間変化を示すグラフ図である。図１４に示されたエンジン発電機１２０の出力量は、図１３に示されたエンジン発電機１２０の出力量に相当する。上記の通り、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間は、評価対象値が所定の条件を満たしていない期間である。この期間において、エンジン発電機１２０の出力量の制限が解除される。

図１４の例では、特に、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間のうち前半において、制限範囲を超えて、エンジン発電機１２０から電力が出力される。これにより、十分な電力が負荷２００に供給される。

図１５は、図１に示された蓄電池１１３の残容量の時間変化を示すグラフ図である。本変形例では、エンジン発電機１２０の出力量を制限範囲内に維持するか否かを判定ための評価対象値として蓄電池１１３の残容量が用いられる。図１５では、蓄電池１１３の残容量が充電状態で表現されている。

例えば、時刻Ｔ１まで、自然エネルギー電源装置１１０から負荷２００へ電力が供給される。この電力供給に伴って、蓄電池１１３の残容量が減少する。そして、時刻Ｔ１において、蓄電池１１３の残容量が５０％以下になったため、自然エネルギー電源装置１１０から負荷２００への電力供給が停止される。

電力供給が停止された後、自然エネルギー発電装置１１１が発電する電力によって、蓄電池１１３の残容量は増加する。そして、時刻Ｔ２において、蓄電池１１３の残容量が７５％よりも大きくなったため、自然エネルギー電源装置１１０から負荷２００への電力供給が再開される。

この例では、自然エネルギー電源装置１１０から負荷２００への電力供給が行われている場合、５０％が蓄電池１１３の残容量に対する閾値として用いられている。また、自然エネルギー電源装置１１０から負荷２００への電力供給が行われていない場合、７５％が蓄電池１１３の残容量に対する閾値として用いられている。このように、蓄電池１１３の残容量に対する閾値は、状況に応じて変更されてもよい。制限と解除との切り替えの発生頻度が抑制され、安定的に電力供給の動作が行われる。

本変形例では、所定の条件が満たされる場合、エンジン発電機１２０の出力量が制限され、所定の条件が満たされない場合、エンジン発電機１２０の出力量の制限が解除される。特に、本変形例では、蓄電池１１３の残容量が所定の条件を満たす場合、エンジン発電機１２０の出力量が制限され、蓄電池１１３の残容量が所定の条件を満たさない場合、エンジン発電機１２０の出力量の制限が解除される。

したがって、自然エネルギー電源装置１１０から電力を十分に供給することが可能であると想定される場合、エンジン発電機１２０の出力量が制限される。一方、自然エネルギー電源装置１１０から電力を十分に供給することが可能でないと想定される場合、エンジン発電機１２０の出力量の制限が解除される。

本変形例における分散電源システム１００は、エンジン発電機１２０の出力量を高い発電効率の範囲内に制限しつつ、自然エネルギー電源装置１１０の状況に基づいて適応的に制限を解除することで、負荷２００に対して十分な電力を供給することができる。

なお、蓄電池１１３の残容量に対する所定の条件は、蓄電池１１３の残容量が所定の閾値（下限）よりも大きいという条件に限られない。蓄電池１１３の残容量に対する所定の条件は、蓄電池１１３の残容量が所定の閾値（上限）よりも小さいという条件でもよい。

すなわち、蓄電池１１３の残容量が所定の閾値（上限）よりも小さい場合、エンジン発電機１２０の出力量が制限範囲内に維持されてもよい。そして、蓄電池１１３の残容量が所定の閾値（上限）以上である場合、エンジン発電機１２０の出力量が制限範囲内に維持されなくてもよい。

これにより、例えば、自然エネルギー電源装置１１０が十分な電力を供給することができる場合に、コントローラ１３０は、エンジン発電機１２０の出力量を制限範囲の下限よりも小さくすることができる。これにより、コントローラ１３０は、エンジン発電機１２０における燃料の消費を抑制することができる。

（変形例２）
次に、変形例２を説明する。本変形例の基本的な構成は、図１等に示された分散電源システム１００の構成と同様である。したがって、本変形例の説明には、図１等に示された分散電源システム１００の構成を用いる。また、本変形例の基本的な動作は、図１２〜図１４に示された変形例１の動作と同様である。本変形例では、評価対象値に自然エネルギー発電装置１１１の発電量が用いられる。

具体的には、図１２において、コントローラ１３０が、評価対象値を取得する際（Ｓ１４１）、自然エネルギー発電装置１１１の発電量を評価対象値として取得する。例えば、自然エネルギー発電装置１１１または自然エネルギー電源装置１１０は、電力センサーを用いて、自然エネルギー発電装置１１１の発電量を計測する。コントローラ１３０は、自然エネルギー発電装置１１１または自然エネルギー電源装置１１０と通信して、自然エネルギー発電装置１１１の発電量を取得する。

あるいは、自然エネルギー発電装置１１１が太陽光を利用して発電する太陽光発電装置である場合、コントローラ１３０は、日射量または日付（日射量および日付のうち少なくとも一方）に基づいて、自然エネルギー発電装置１１１の発電量を予測してもよい。例えば、コントローラ１３０は、日射センサーを介して日射量を計測する。そして、計測された日射量が大きい場合、コントローラ１３０は、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が大きいと予測してもよい。

また、例えば、コントローラ１３０は、日付に基づいて、夏において自然エネルギー発電装置１１１の発電量が大きいと予測し、冬において自然エネルギー発電装置１１１の発電量が小さいと予測してもよい。

そして、コントローラ１３０は、評価対象値が所定の条件を満たすか否かの判定（Ｓ１４２）において、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が所定の条件を満たすか否かを判定する。より具体的には、所定の条件は、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が所定の発電量よりも大きいことである。

自然エネルギー発電装置１１１の発電量が小さい場合、蓄電池１１３の残容量も小さいと想定される。したがって、自然エネルギー電源装置１１０は、負荷２００に対して十分な電力を供給することが可能でないと想定される。

したがって、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が所定の発電量以下である場合、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量を削減する（Ｓ１４４）。基本的には、この場合、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力を停止する。そして、この場合、コントローラ１３０は、エンジン発電機１２０の出力量を制限範囲内に制限しない。これにより、負荷２００の電力需要に対してエンジン発電機１２０の出力（電力供給）が充当される。

一方、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が大きい場合、蓄電池１１３の残容量も大きいと想定される。したがって、自然エネルギー電源装置１１０は、負荷２００に対して十分な電力を供給することが可能であると想定される。

したがって、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が所定の発電量よりも大きい場合、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０に電力を出力させて、エンジン発電機１２０の出力量を制限範囲内に維持する（Ｓ１４３）。これにより、エンジン発電機１２０において高い発電効率が維持される。

図１６は、図１に示された自然エネルギー発電装置１１１の発電量の時間変化を示すグラフ図である。図１６に示された発電量は、測定された発電量でもよいし、予測された発電量でもよい。また、図１６の例では、閾値として１ｋＷが用いられる。

例えば、時刻Ｔ１まで、自然エネルギー発電装置１１１の発電量は、１ｋＷよりも大きい。そのため、時刻Ｔ１まで、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０に電力を出力させ、エンジン発電機１２０の出力量を制限範囲内に維持する。

時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間では、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が１ｋＷ以下である。そのため、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの期間では、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力を停止し、エンジン発電機１２０の出力量の制限を解除する。

時刻Ｔ２の後の期間では、自然エネルギー発電装置１１１の発電量は、１ｋＷよりも大きい。そのため、時刻Ｔ２の後の期間では、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０に電力を出力させ、エンジン発電機１２０の出力量を制限範囲内に維持する。

上記の通り、図１６の例では、閾値として１ｋＷが用いられる。閾値は、この例に限られず、別の値でもよい。また、図１５で説明された閾値のように、閾値は状況に応じて変更されてもよい。

本変形例では、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が所定の条件を満たす場合、エンジン発電機１２０の出力量が制限され、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が所定の条件を満たさない場合、エンジン発電機１２０の出力量の制限が解除される。

本変形例における分散電源システム１００は、変形例１と同様に、エンジン発電機１２０の出力量を高い発電効率の範囲内に制限しつつ、自然エネルギー電源装置１１０の状況に基づいて適応的に制限を解除する。これにより、負荷２００に対して十分な電力が供給される。

また、蓄電池１１３の残容量が小さい場合でも、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が大きい場合がある。このような場合、自然エネルギー電源装置１１０は負荷２００に対して電力を十分に供給することができる可能性がある。したがって、本変形例における分散電源システム１００は、このような場合において、エンジン発電機１２０の出力量を所定の制限範囲内に維持することで、エンジン発電機１２０の発電効率を高い状態に維持することができる。

なお、自然エネルギー発電装置１１１の発電量に対する所定の条件は、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が所定の閾値（下限）よりも大きいという条件に限られない。自然エネルギー発電装置１１１の発電量に対する所定の条件は、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が所定の閾値（上限）よりも小さいという条件でもよい。

すなわち、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が所定の閾値（上限）よりも小さい場合、エンジン発電機１２０の出力量が制限範囲内に維持されてもよい。そして、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が所定の閾値（上限）以上である場合、エンジン発電機１２０の出力量が制限範囲内に維持されなくてもよい。

（変形例３）
次に、変形例３を説明する。本変形例の基本的な構成および動作は、図１等に示された分散電源システム１００の構成および動作と同様である。したがって、本変形例の説明には、図１等に示された分散電源システム１００の構成および動作を用いる。

上記の実施の形態では、基本的にエンジン発電機１２０の出力量が自然エネルギー電源装置１１０の出力量よりも大きい。しかしながら、自然エネルギー電源装置１１０の出力量がエンジン発電機１２０の出力量よりも大きくてもよい。

本変形例では、自然エネルギー電源装置１１０の出力許容範囲の上限は１２ｋＷであり、下限は０ｋＷである。したがって、コントローラ１３０は、０ｋＷから１２ｋＷまでの範囲内に自然エネルギー電源装置１１０の出力量を維持する。

図１７は、本変形例における自然エネルギー電源装置およびエンジン発電機の出力量の時間変化を示すグラフ図である。図１７は、図４と同様の内容を示すが、図１７の例では、自然エネルギー電源装置１１０の出力量が０ｋＷから１２ｋＷまでの範囲内で変動する。すなわち、コントローラ１３０は、図４の例に比べて、自然エネルギー電源装置１１０の出力量を大きく変動させることができる。

図１８は、本変形例における電力需要量および電力供給量の時間変化を示すグラフ図である。具体的には、図１８は、図６と同様に、負荷２００の電力需要量、自然エネルギー電源装置１１０の電力供給量、および、エンジン発電機１２０の電力供給量の時間変化を示す。

図１８に示された自然エネルギー電源装置１１０の電力供給量は、図１７に示された自然エネルギー電源装置１１０の出力量に相当する。図１８に示されたエンジン発電機１２０の電力供給量は、図１７に示されたエンジン発電機１２０の出力量に相当する。

また、図１８に示された負荷２００の電力需要量は、図６の例と同様に、自然エネルギー電源装置１１０の電力供給量とエンジン発電機１２０の電力供給量との合計に相当する。すなわち、負荷２００の電力需要量は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量とエンジン発電機１２０の出力量との総出力量に相当する。

また、図６の例と同様に、コントローラ１３０は、エンジン発電機１２０の出力量（電力供給量）を所定の制限範囲内に維持する。また、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量（電力供給量）を自然エネルギー電源装置１１０の出力許容範囲内に維持する。そして、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量とエンジン発電機１２０の出力量との総出力量を負荷２００の電力需要量に適合させる。

本変形例において、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量を０ｋＷから１２ｋＷまでの範囲内に維持し、エンジン発電機１２０の出力量を６ｋＷから８ｋＷまでの範囲内に維持する。そして、コントローラ１３０は、エンジン発電機１２０の出力量と自然エネルギー電源装置１１０の出力量との総出力量を６ｋＷから２０ｋＷまでの範囲で負荷２００の電力需要量に適合させる。

つまり、自然エネルギー電源装置１１０の出力量（出力許容範囲）が大きい場合、コントローラ１３０は、自然エネルギー電源装置１１０の出力量を大きく変動させることで、負荷２００の電力需要量の大きな変動に対して全体の出力量を追従させることができる。

なお、本変形例において、変形例１または変形例２のように所定の条件に従って、自然エネルギー電源装置１１０の出力量が削減されてもよい。ただし、自然エネルギー電源装置１１０の出力が停止された場合において、エンジン発電機１２０の出力量の制限が解除されても、エンジン発電機１２０の出力許容範囲によって、負荷２００に十分な電力が供給されない可能性がある。

したがって、制限の解除によってエンジン発電機１２０が電力を新たに出力することが可能な量に基づいて、自然エネルギー電源装置１１０の出力量が削減されてもよい。あるいは、出力許容範囲が大きいエンジン発電機１２０が用いられてもよい。例えば、発電効率が高い所定の制限範囲が６ｋＷから８ｋＷまでの範囲であり、出力許容範囲が０ｋＷから２０ｋＷまでのエンジン発電機１２０が用いられてもよい。これにより、負荷２００に十分な電力が供給される。

以上、本発明に係る分散電源システム１００について、実施の形態（変形例を含む）に基づいて説明したが、本発明は、実施の形態に限定されない。実施の形態に対して当業者が思いつく変形を施して得られる形態、および、実施の形態における複数の構成要素を任意に組み合わせて実現される別の形態も本発明に含まれる。

例えば、特定の構成要素が実行する処理を別の構成要素が実行してもよい。また、処理を実行する順番が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。

また、本発明は、分散電源システム１００として実現できるだけでなく、分散電源システム１００を構成する各構成要素が行うステップ（処理）を含む方法として実現できる。

例えば、それらのステップは、分散電源システム１００に含まれるコンピュータ（コンピュータシステム）によって実行されてもよい。そして、本発明は、それらの方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムとして実現できる。さらに、本発明は、そのプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等である非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現できる。

例えば、本発明が、プログラム（ソフトウェア）で実現される場合には、コンピュータのＣＰＵ、メモリおよび入出力回路等のハードウェア資源を利用してプログラムが実行されることによって、各ステップが実行される。つまり、ＣＰＵがデータをメモリまたは入出力回路等から取得して演算したり、演算結果をメモリまたは入出力回路等に出力したりすることによって、各ステップが実行される。

また、分散電源システム１００等に含まれる複数の構成要素は、それぞれ、専用または汎用の回路として実現されてもよい。これらの構成要素は、１つの回路として実現されてもよいし、複数の回路として実現されてもよい。

また、分散電源システム１００等に含まれる複数の構成要素は、集積回路（ＩＣ：ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）であるＬＳＩ（ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現されてもよい。これらの構成要素は、個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ＬＳＩは、集積度の違いにより、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩまたはウルトラＬＳＩと呼称される場合がある。

また、集積回路はＬＳＩに限られず、専用回路または汎用プロセッサで実現されてもよい。プログラム可能なＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）、または、ＬＳＩ内部の回路セルの接続および設定が再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサが、利用されてもよい。

さらに、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて、分散電源システム１００に含まれる複数の構成要素の集積回路化が行われてもよい。

最後に、分散電源システム１００等の複数の態様を例として示す。これらの態様は、適宜、組み合わされてもよい。また、上記の実施の形態（変形例を含む）に示された任意の構成等が追加されてもよい。

（第１態様）
本発明の一態様に係る分散電源システム１００は、自然エネルギー電源装置１１０と、エンジン発電機１２０と、コントローラ１３０とを備え、負荷２００に電力を供給する。自然エネルギー電源装置１１０は、自然エネルギー発電装置１１１と、電源回路１１２と、蓄電池１１３と、インバータ１１４とを備え、インバータ１１４で変換された電力を負荷２００が接続された電力線に出力する。

自然エネルギー発電装置１１１は、自然エネルギーを利用して電力を発電する。電源回路１１２は、自然エネルギー発電装置１１１で発電された電力から所定の電圧の電力を生成する。蓄電池１１３には、電源回路１１２から得られる電力が充電され、蓄電池１１３において充電された電力が蓄電池１１３から放電される。インバータ１１４は、電源回路１１２および蓄電池１１３から得られる電力を交流の電力に変換する。

エンジン発電機１２０は、内燃機関を利用して電力を発電する。また、エンジン発電機１２０は、内燃機関を利用して発電された電力を負荷２００が接続された電力線に出力する。コントローラ１３０は、制限範囲内にエンジン発電機１２０の出力量が維持されるように、自然エネルギー電源装置１１０の出力量、および、エンジン発電機１２０の出力量を制御する。ここで、制限範囲は、エンジン発電機１２０の発電効率を所定の発電効率よりも高くするための範囲として予め定められた範囲である。

これにより、分散電源システム１００は、エンジン発電機１２０の発電効率を高く維持することができる。さらに、分散電源システム１００は、負荷２００の電力需要量に対して、自然エネルギー電源装置１１０の出力量、および、エンジン発電機１２０の出力量の両方を調整することができる。したがって、分散電源システム１００は、エンジン発電機１２０から出力された電力を充電せずに負荷２００に供給することができるため、エンジン発電機１２０から出力された電力の損失を抑制することができる。

（第２態様）
例えば、コントローラ１３０は、蓄電池１１３の残容量が所定の条件を満たす場合のみ、制限範囲内にエンジン発電機１２０の出力量が維持されるように、自然エネルギー電源装置１１０およびエンジン発電機１２０の出力量を制御してもよい。

これにより、分散電源システム１００は、蓄電池１１３の残容量に基づいて、自然エネルギー電源装置１１０が適切に電力を出力することが可能であると想定される場合のみ、エンジン発電機１２０の出力量を制限範囲内に維持することができる。そして、分散電源システム１００は、自然エネルギー電源装置１１０が適切に電力を出力することが可能でないと想定される場合、エンジン発電機１２０の出力量の制限を解除することができる。

したがって、分散電源システム１００は、自然エネルギー電源装置１１０が適切に電力を出力することが可能でないと想定される場合でも、負荷２００に十分な電力を供給することができる。

（第３態様）
例えば、所定の条件は、蓄電池１１３の残容量が所定の残容量よりも大きいことでもよい。そして、コントローラ１３０は、蓄電池１１３の残容量が所定の残容量よりも大きい場合のみ、制限範囲内にエンジン発電機１２０の出力量が維持されるように、自然エネルギー電源装置１１０およびエンジン発電機１２０の出力量を制御してもよい。

これにより、分散電源システム１００は、蓄電池１１３の残容量が大きく、自然エネルギー電源装置１１０が適切に電力を出力することが可能であると想定される場合、エンジン発電機１２０の発電効率を高く維持することができる。そして、分散電源システム１００は、蓄電池１１３の残容量が小さく、自然エネルギー電源装置１１０が適切に電力を出力することが可能でないと想定される場合でも、負荷２００に十分な電力を供給することができる。

（第４態様）
例えば、コントローラ１３０は、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が所定の条件を満たす場合のみ、制限範囲内にエンジン発電機１２０の出力量が維持されるように、自然エネルギー電源装置１１０およびエンジン発電機１２０の出力量を制御してもよい。

これにより、分散電源システム１００は、自然エネルギー発電装置１１１の発電量に基づいて、自然エネルギー電源装置１１０が適切に電力を出力することが可能であると想定される場合のみ、エンジン発電機１２０の出力量を制限範囲内に維持することができる。そして、分散電源システム１００は、自然エネルギー電源装置１１０が適切に電力を出力することが可能でないと想定される場合、エンジン発電機１２０の出力量の制限を解除することができる。

（第５態様）
例えば、所定の条件は、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が所定の発電量よりも大きいことでもよい。そして、コントローラ１３０は、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が所定の発電量よりも大きい場合のみ、制限範囲内に出力量が維持されるように出力量を制御してもよい。具体的には、コントローラ１３０は、この場合のみ、制限範囲内にエンジン発電機１２０の出力量が維持されるように、自然エネルギー電源装置１１０およびエンジン発電機１２０の出力量を制御してもよい。

これにより、分散電源システム１００は、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が大きく、自然エネルギー電源装置１１０が適切に電力を出力することが可能であると想定される場合、エンジン発電機１２０の発電効率を高く維持することができる。そして、分散電源システム１００は、自然エネルギー発電装置１１１の発電量が小さく、自然エネルギー電源装置１１０が適切に電力を出力することが可能でないと想定される場合でも、負荷２００に十分な電力を供給することができる。

（第６態様）
例えば、自然エネルギー発電装置１１１は、太陽光を利用して発電してもよい。そして、コントローラ１３０は、日射量または日付に基づいて、自然エネルギー発電装置１１１の発電量を予測してもよい。そして、コントローラ１３０は、予測された発電量が所定の発電量よりも大きい場合のみ、制限範囲内にエンジン発電機１２０の出力量が維持されるように、自然エネルギー電源装置１１０およびエンジン発電機１２０の出力量を制御してもよい。

これにより、分散電源システム１００は、発電量の予測に基づいて、自然エネルギー電源装置１１０が適切に電力を出力することが可能であると想定される場合、エンジン発電機１２０の発電効率を高く維持することができる。そして、分散電源システム１００は、発電量の予測に基づいて、自然エネルギー電源装置１１０が適切に電力を出力することが可能でないと想定される場合でも、負荷２００に十分な電力を供給することができる。

（第７態様）
本発明の一態様に係る制御方法は、負荷２００に電力を供給する分散電源システム１００の制御方法である。

分散電源システム１００は、自然エネルギー電源装置１１０と、エンジン発電機１２０とを備える。自然エネルギー電源装置１１０は、自然エネルギー発電装置１１１と、電源回路１１２と、蓄電池１１３と、インバータ１１４とを備え、インバータ１１４で変換された電力を負荷２００が接続された電力線に出力する。

エンジン発電機１２０は、内燃機関を利用して電力を発電する。そして、エンジン発電機１２０は、内燃機関を利用して発電された電力を負荷２００が接続された電力線に出力する。

分散電源システム１００の制御方法は、制限範囲内にエンジン発電機１２０の出力量が維持されるように、自然エネルギー電源装置１１０の出力量、および、エンジン発電機１２０の出力量を制御する制御ステップ（Ｓ１３１）を含む。制限範囲は、エンジン発電機１２０の発電効率を所定の発電効率よりも高くするための範囲として予め定められた範囲である。

これにより、エンジン発電機１２０の発電効率が高く維持される。さらに、負荷２００の電力需要量に対して、自然エネルギー電源装置１１０の出力量、および、エンジン発電機１２０の出力量の両方を調整することが可能である。したがって、エンジン発電機１２０から出力された電力を充電せずに負荷２００に供給することが可能であり、エンジン発電機１２０から出力された電力の損失を抑制することが可能である。

１００分散電源システム
１１０自然エネルギー電源装置
１１１自然エネルギー発電装置
１１２電源回路
１１３蓄電池
１１４インバータ
１２０エンジン発電機
１３０コントローラ
２００負荷

Claims

負荷に電力を供給する分散電源システムであって、
自然エネルギーを利用して電力を発電する自然エネルギー発電装置と、前記自然エネルギー発電装置で発電された電力から所定の電圧の電力を生成する電源回路と、前記電源回路から得られる電力が充電され、充電された電力が放電される蓄電池と、前記電源回路および前記蓄電池から得られる電力を交流の電力に変換するインバータとを備える自然エネルギー電源装置であって、前記インバータで変換された電力を前記負荷が接続された電力線に出力する自然エネルギー電源装置と、
内燃機関を利用して電力を発電し、前記内燃機関を利用して発電された電力を前記電力線に出力するエンジン発電機と、
前記エンジン発電機の発電効率を所定の発電効率よりも高くするための範囲として予め定められた制限範囲内に前記エンジン発電機の出力量が維持されるように、前記自然エネルギー電源装置の出力量、および、前記エンジン発電機の出力量を制御するコントローラとを備える
分散電源システム。
前記コントローラは、前記蓄電池の残容量が所定の条件を満たす場合のみ、前記制限範囲内に前記エンジン発電機の出力量が維持されるように、前記自然エネルギー電源装置の出力量、および、前記エンジン発電機の出力量を制御する
請求項１に記載の分散電源システム。
前記所定の条件は、前記蓄電池の残容量が所定の残容量よりも大きいことであり、
前記コントローラは、前記蓄電池の残容量が前記所定の残容量よりも大きい場合のみ、前記制限範囲内に前記エンジン発電機の出力量が維持されるように、前記自然エネルギー電源装置の出力量、および、前記エンジン発電機の出力量を制御する
請求項２に記載の分散電源システム。
前記コントローラは、前記自然エネルギー発電装置の発電量が所定の条件を満たす場合のみ、前記制限範囲内に前記エンジン発電機の出力量が維持されるように、前記自然エネルギー電源装置の出力量、および、前記エンジン発電機の出力量を制御する
請求項１に記載の分散電源システム。
前記所定の条件は、前記自然エネルギー発電装置の発電量が所定の発電量よりも大きいことであり、
前記コントローラは、前記自然エネルギー発電装置の発電量が前記所定の発電量よりも大きい場合のみ、前記制限範囲内に前記エンジン発電機の出力量が維持されるように、前記自然エネルギー電源装置の出力量、および、前記エンジン発電機の出力量を制御する
請求項４に記載の分散電源システム。
前記自然エネルギー発電装置は、太陽光を利用して発電し、
前記コントローラは、
日射量または日付に基づいて、前記自然エネルギー発電装置の発電量を予測し、
予測された前記発電量が前記所定の発電量よりも大きい場合のみ、前記制限範囲内に前記エンジン発電機の出力量が維持されるように、前記自然エネルギー電源装置の出力量、および、前記エンジン発電機の出力量を制御する
請求項５に記載の分散電源システム。
負荷に電力を供給する分散電源システムの制御方法であって、
前記分散電源システムは、
自然エネルギーを利用して電力を発電する自然エネルギー発電装置と、前記自然エネルギー発電装置で発電された電力から所定の電圧の電力を生成する電源回路と、前記電源回路から得られる電力が充電され、充電された電力が放電される蓄電池と、前記電源回路および前記蓄電池から得られる電力を交流の電力に変換するインバータとを備える自然エネルギー電源装置であって、前記インバータで変換された電力を前記負荷が接続された電力線に出力する自然エネルギー電源装置と、
内燃機関を利用して電力を発電し、前記内燃機関を利用して発電された電力を前記電力線に出力するエンジン発電機とを備え、
前記分散電源システムの制御方法は、
前記エンジン発電機の発電効率を所定の発電効率よりも高くするための範囲として予め定められた制限範囲内に前記エンジン発電機の出力量が維持されるように、前記自然エネルギー電源装置の出力量、および、前記エンジン発電機の出力量を制御する制御ステップを含む
分散電源システムの制御方法。