JP2017051083A - 発電システム、発電方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】出力制限時の余剰電力を有効活用することができる発電システムを提供する。
【解決手段】ソーラーパネルと、電気エネルギーを所定のエネルギーに変換するエネルギー変換装置と、ソーラーパネルが発電した電力によって充電される蓄電池と、ソーラーパネルが発電した電力を電力系統に逆潮流させる第１電力変換装置と、蓄電池の充放電を制御する第２電力変換装置と、ソーラーパネルの発電電力または蓄電池の放電電力を所定の電力に変換してエネルギー変換装置に供給する第３電力変換装置とを備える発電システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電システム、発電方法およびプログラムに関する。

再生可能エネルギーが注目を浴びており、とりわけ太陽光発電は設置が容易で住宅の屋根上発電からメガソーラーに至るまで小規模から大規模な設備まで設置することが可能なことから、近年は以下にあげる要因から急速に普及している。（１）政府による導入目標の設定、（２）固定買取制度による売電の法制化、（３）政府や地方自治体による補助金制度の拡充、および、（４）温室効果ガスを排出しない。このような社会背景から今後は、ますます太陽光発電の導入が拡大することが見込まれる。しかし、一方では太陽光発電システムが電力系統に繋がった場合、電力系統の安定性への影響が懸念されている。

太陽光発電の発電能力は天候などの自然環境により左右され、日射量や気温によって発電量が異なり、天候次第で発電量が増減する。電力会社は太陽光発電の出力変動を、揚水、ガスタービンや火力等の集中型電源の出力を調整して電力系統システムの需給バランスを保っている。太陽光発電の導入量が一定量以上に拡大すると、太陽光発電の出力変動が調整しきれなくなり電力系統の安定性が確保できなくなる可能性がある。

そのため、調整力不足が想定される日については、一部の太陽光発電の売電を制限、もしくは停止することが行われている。売電を制限、もしくは停止された場合、本来得られるべき太陽光発電の発電電力を余剰電力として捨てることになる。

以上の状況により、太陽光発電の出力制限時の発電電力を有効活用するシステムが求められている。このようなシステムの一例として、特許文献１に記載されたシステムがある。特許文献１に記載されているシステムでは、出力制限時に蓄電池を用いて商用系統への出力を調整するシステムである。そのため、例えば、メガソーラーのような大規模システムに適用しようとした場合は蓄電のために必要となる蓄電池容量が大きくなり、多大なコストが発生するという課題がある。

特開２０１２−７５２２４号公報

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、出力制限時の余剰電力を有効活用することができる発電システム、発電方法およびプログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の発電システムの一態様は、ソーラーパネルと、電気エネルギーを所定のエネルギーに変換するエネルギー変換装置と、前記ソーラーパネルが発電した電力によって充電される蓄電池と、前記ソーラーパネルが発電した電力を電力系統に逆潮流させる第１電力変換装置と、前記蓄電池の充放電を制御する第２電力変換装置と、前記ソーラーパネルの発電電力または前記蓄電池の放電電力を所定の電力に変換して前記エネルギー変換装置に供給する第３電力変換装置とを備える。

また、本発明の一態様は、上記の発電システムにおいて、前記第１電力変換装置が前記電力系統に逆潮流させる電力を前記電力系統に対する出力制限値以下となるように制御するとともに、前記第２電力変換装置が、前記第３電力変換装置が前記エネルギー変換装置へ供給する電力が安定化するように、前記蓄電池に対する充放電を制御する。

また、本発明の一態様は、上記の発電システムにおいて、前記第２電力変換装置を前記ソーラーパネルの出力に対して接続または遮断する遮断器をさらに備える。

また、本発明の一態様は、上記の発電システムにおいて、前記第１電力変換装置および前記第２電力変換装置が前記ソーラーパネルの最大電力追従制御を行う機能を有する。

また、本発明の発電方法の一態様は、ソーラーパネルと、電気エネルギーを所定のエネルギーに変換するエネルギー変換装置と、前記ソーラーパネルが発電した電力によって充電される蓄電池とを用いて、第１電力変換装置によって前記ソーラーパネルが発電した電力を電力系統に逆潮流させ、第２電力変換装置によって前記蓄電池の充放電を制御し、第３電力変換装置によって前記ソーラーパネルの発電電力または前記蓄電池の放電電力を所定の電力に変換して前記エネルギー変換装置に供給する。

また、本発明のプログラムの一態様は、ソーラーパネルと、電気エネルギーを所定のエネルギーに変換するエネルギー変換装置と、前記ソーラーパネルが発電した電力によって充電される蓄電池とを用いて、第１電力変換装置によって前記ソーラーパネルが発電した電力を電力系統に逆潮流させ、第２電力変換装置によって前記蓄電池の充放電を制御し、第３電力変換装置によって前記ソーラーパネルの発電電力または前記蓄電池の放電電力を所定の電力に変換して前記エネルギー変換装置に供給する処理をコンピュータに実行させる。

本発明によれば、エネルギー変換装置を用いて余剰電力を所定のエネルギーに変換することができるので、出力制限時の余剰電力を有効活用することができる。

本発明による発電システム１００の実施形態の基本的な構成例を示す概略ブロック図である。 図１に示した発電システム１００の動作例を説明するためのフローチャートである。 図１に示した発電システム１００の動作例を説明するための図である。 図１に示した発電システム１００の動作例を説明するための図である。 図１に示した発電システム１００の動作例を説明するための図である。 出力制限について説明するための図である。 図１に示したエネルギー変換装置１０６への供給電力の変化について説明するための図である。 本発明による実施形態の他の構成例である発電システム１００Ａを示す概略ブロック図である。

以下、図面を参照して本発明による発電システムの実施形態について説明する。図１に示した本実施形態の発電システム１００は、第１電力変換装置１０１と、第２電力変換装置１０２と、第３電力変換装置１０３と、ＰＶ（Photovoltaic）パネル（ソーラーパネル）１０４と、蓄電池１０５と、エネルギー変換装置１０６と、遮断器１０７と、制御装置１０８と、電力計１０９とを備える。第１電力変換装置１０１は直流入力端子をＰＶパネル１０４の直流出力端子に接続するとともに、交流出力端子を電力計１０９を介して商用系統（電力系統）２００に接続する。第２電力変換装置１０２は、２つの直流入出力端子を有し、一方を遮断器１０７を介してＰＶパネル１０４の直流出力端子に接続するとともに、他方を蓄電池１０５の直流入出力端子に接続する。第３電力変換装置１０３は直流入力端子を第２電力変換装置１０２の直流入出力端子と遮断器１０７とに接続するとともに、直流（あるいは交流）出力端子をエネルギー変換装置１０６の直流（あるいは交流）入力端子に接続する。

第１電力変換装置１０１は、ＰＶパネル１０４が発電した直流電力を交流電力に変換して商用系統２００に逆潮流させる装置である。第１電力変換装置１０１は、例えば系統連系型のＰＣＳ（パワーコンディショナ）を用いて構成することができる。第１電力変換装置１０１は、例えば、ＰＶパネル１０４出力の定電圧化と最大電力追従制御（ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御）とを行うためのＤＣ／ＤＣコンバータ（直流−直流変換装置）と、直流を交流に変換するインバータと、系統連系保護装置等とを備える。
本実施形態において第１電力変換装置１０１は、図示していない計測部を用いてＰＶパネル１０４の出力電圧および出力電流を監視し、ＭＰＰＴ制御を実行する。ただし、ＭＰＰＴ制御は、制御装置１０８からの指示によって、実行状態とされたり停止状態されたりすることも可能である。また、本実施形態において第１電力変換装置１０１は、制御装置１０８から指示された出力制限値に応じて、商用系統２００に逆潮流される電力を許容される最大の電力となるように制御する機能を有することも可能である。出力制限値は電力会社等から指示された出力制限指令に基づくものであり、第１電力変換装置１０１の定格出力に対する割合として指示される。例えば、出力制限値が０％の場合、第１電力変換装置１０１は停止し、逆潮流電力は０となる。また、例えば、出力制限値が１００％の場合、第１電力変換装置１０１は最大で定格出力までの大きさの電力を逆潮流させる。

第２電力変換装置１０２は、双方向のＤＣ／ＤＣコンバータであり、ＰＶパネル１０４の出力電圧を所定の電圧に変換して蓄電池１０５に印加し蓄電池１０５を充電したり、蓄電池１０５の出力電圧を所定の電圧に変換して第３電力変換装置１０３に印加し蓄電池１０５から放電したりする。第２電力変換装置１０２は、充放電制御における充放電電力を、第３電力変換装置１０３に入力される電圧や電流が安定するように制御したり、あるいは制御装置１０８から入力された指示に基づいて制御したりする。また、第２電力変換装置１０２は、図示していない計測部を用いてＰＶパネル１０４の出力電圧および出力電流を監視し、ＭＰＰＴ制御を実行する。ただし、ＭＰＰＴ制御は、制御装置１０８からの指示によって、実行状態とされたり停止状態とされたりする。

第３電力変換装置１０３は、ＤＣ／ＤＣコンバータまたはＤＣ／ＡＣインバータ（直流−交流変換装置）であり、ＰＶパネル１０４の発電電力または第２電力変換装置１０２が出力した蓄電池１０５からの放電電力を入力として、所定電圧の直流電力または交流電力に変換してエネルギー変換装置１０６へ供給する。第３電力変換装置１０３は、第３電力変換装置１０３単独であるいはエネルギー変換装置１０６の消費電力制御と協働することで、エネルギー変換装置１０６へ供給する電力を制御装置１０８から入力された指示に基づいて制御する。

ＰＶ１０４は、複数の太陽電池からなるパネルであり、太陽電池パネル、太陽電池モジュール等とも呼ばれる。

蓄電池１０５は、二次電池であり、ＰＶパネル１０４が発電した電力によって充電され、電気エネルギーを化学エネルギーに変換して蓄電する。蓄電池１０５は、例えば、鉛蓄電池、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ナトリウム硫黄電池等である。蓄電池１０５は、複数種類の蓄電池を含んでいてもよい。なお、蓄電池１０５は、例えば電気エネルギーを電気エネルギーとして蓄電する電気二重層キャパシタに代えてもよい。

エネルギー変換装置１０６は、第３電力変換装置１０３から供給された電気エネルギーを所定のエネルギーに変換するエネルギー変換装置である。エネルギー変換装置１０６としては、電気エネルギーを、水素エネルギー（水素燃料）に変換する水素生成装置、運動エネルギーに変換するフライホイール、位置エネルギーに変換する揚水システム、熱エネルギーに変換するヒートポンプや電熱器、圧力エネルギーに変換する圧縮器、磁気エネルギーに変換する超伝導電力貯蔵装置などが挙げられる。エネルギー変換装置１０６は、これらを複数種類有していてもよい。

遮断器１０７は、ＰＶパネル１０４と、第２電力変換装置１０２および第３電力変換装置１０３との間の接続ケーブルに挿入された接点であり、制御装置１０８が出力した制御信号に応じて接点を開閉する。

制御装置１０８は、コンピュータと通信装置等とを備える。制御装置１０８は、図示していない無線または有線の信号線を介して第１電力変換装置１０１、第２電力変換装置１０２、第３電力変換装置１０３、エネルギー変換装置１０６、遮断器１０７、電力計１０９、ＰＶパネル１０４の出力電圧および出力電流を計測する図示していない計測部等の各部と接続し、所定の計測・制御信号を送受信することで各部を制御したり、各部から情報を取得したりする。また、制御装置１０８は、電力会社等が指示した出力制限指令を受信する機能を有する。

電力計１０９は第１電力変換装置１０１から商用系統２００へ逆潮流する電力を計測する。商用系統２００は、電力会社等が提供する電力系統である。

ここで図６を参照して発電システム１００の基本的な動作について考え方を説明する。
図６は出力制限値とＰＶパネル１０４の出力との関係の一例を示した図である。横軸は時刻、縦軸は電力である。図６において第１電力変換装置１０１の定格出力は細線の破線で示している。出力制限値は第１電力変換装置１０１の定格出力に対する割合として示して太線の破線で示している。そして、ＰＶパネル１０４の出力は実線で示している。出力制限が発令されていない場合は出力制限値は１００％、出力制限により売電が全くできない場合は０％となる。図６において網掛けして示した「余剰電力」部分が売電できない電力を示している。

本実施形態の発電システム１００は、図６に示した商用系統２００へ逆潮流させることができない余剰電力の電気エネルギーを、エネルギー変換装置１０６によって所定のエネルギーに変換する。また、一般にエネルギー変換装置１０６へ供給される電力は安定していること、すなわち電圧や電流が一定的であることが望ましい。しかし、ＰＶパネル１０４の発電電力は不安定な場合がある。そのため、発電システム１００では、制御装置１０８による制御によって、蓄電池１０５から放電した電力をエネルギー変換装置１０６へ供給したり、ＰＶパネル１０４の発電電力で蓄電池１０５を充電したりすることで、エネルギー変換装置１０６へ供給される電力を安定化している。

なお、本実施形態においてエネルギー変換装置１０６へ供給される電力の安定化とは、次の意味をもつ。すなわち、エネルギー変換装置１０６に供給する電力の大きさを一定期間、継続的に、エネルギー変換装置１０６の運転に最低限必要な電力（運転最低電力と呼ぶ）以上に維持することを意味する。これは、次の理由による。つまり、エネルギー変換装置１０６の運転および停止を頻繁に繰り返した場合、例えば水素生成装置であれば電極の劣化等、エネルギー変換装置１０６に何らかの悪影響を及ぼすことが考えられる。したがって、運転および停止を頻繁に繰り返さなければならないような電力供給は不安定であるということができ、本実施形態では電力の安定化を上記の意味で定義する。制御装置１０８は、ＰＶパネル１０４の出力状態、蓄電池１０５の蓄電状態、出力制限値の値、電力計１０９の計測値等に基づいて、蓄電池１０５の充放電電力を制御する。

また、エネルギー変換装置１０６が供給された電力の大きさに応じて変換するエネルギーの大きさを可変できる場合、本実施形態においてエネルギー変換装置１０６へ供給される電力の安定化とは、次の意味をもつ。この場合、エネルギー変換装置１０６は、例えば供給電力がエネルギー変換装置１０６の運転最低電力から定格電力までの間で変化するとき、変換するエネルギーの大きさを可変することで供給された電力をすべて消費することができる。しかしながら、図７に示したように供給電力が急変を繰り返したとき、例えば水素生成装置であれば電極の劣化等、エネルギー変換装置１０６に何らかの悪影響を及ぼすことが想定される。ここで、図７は、供給電力の時間変化を模式的に表した図である。
本実施形態において制御装置１０８は、ＰＶパネル１０４の出力状態、蓄電池１０５の蓄電状態、出力制限値の値、電力計１０９の計測値等に基づいて、蓄電池１０５の充放電電力を制御することで、図７に示したような供給電力の急変を例えば鎖線で示した目標値を基準として調節することができる。この場合、エネルギー変換装置１０６へ供給される電力の安定化とは、運転最低電力以上定格電力以下の範囲で一定の目標値を基準として供給電力の大きさを制御すること、であるとすることができる。なお基準とする目標値は一定の幅を有するものであってもよい。

次に、図２〜図５を参照して、図１に示した発電システム１００の動作例について説明する。図２は、図１に示した制御装置１０８が実行する処理の流れを示したフローチャートである。図２に示した処理は、発電システム１００が起動した場合または制御装置１０８が出力制限指令を受信した場合に実行される。また、図３〜図５は、それぞれ、出力制限値＝１００％、０％＜出力制限値＜１００％、出力制限値＝０％の場合の電力の流れと遮断器１０７の動作状態とを示した図である。

以下に、出力制限値ごとに発電システム１００の動作を説明する。

イ）出力制限値＝１００％（出力停止）の場合（図３参照）

制御装置１０８は、まず遮断器１０７を閉じる（ステップＳ１０１：１００％であるためステップＳ１０２）。次に、制御装置１０８は、第１電力変換装置１０１を停止する（ステップＳ１０３）。次に、制御装置１０８は、第２電力変換装置１０２で蓄電池１０５の充放電制御を開始する（ステップＳ１０４）。次に、制御装置１０８は、第３電力変換装置１０３の出力を開始する（ステップＳ１０５）。そして、制御装置１０８は、第２電力変換装置１０２でＭＰＰＴ制御を開始する（ステップＳ１０６）。

この場合、図３に示したように、第１電力変換装置１０１は停止して電力を入出力しない。ＰＶパネル１０４の発電電力は、基本的にはすべてエネルギー変換装置１０６で利用される。ただし、安定的にエネルギー変換装置１０６を運転するため、ＰＶパネル１０４の出力変動を蓄電池１０５にて補償することにより、エネルギー変換装置１０６に供給する電力が安定化されている。蓄電池１０５の出力（すなわち放電電力の設定値）は例えば制御装置１０８がＰＶパネル１０４の発電電力に応じて制御することができる。この場合、第１電力変換装置１０１は停止しており第１電力変換装置１０１によるＭＰＰＴ制御を行うことはできないので、第２電力変換装置１０２によってＭＰＰＴ制御を実行し、ＰＶパネル１０４の出力電力が最大化される。

ロ）０％＜出力制限値＜１００％の場合（図４参照）

制御装置１０８は、まず遮断器１０７を閉じる（ステップＳ１０１：０％より大きく１００％より小さいためステップＳ１０７）。次に、制御装置１０８は、第１電力変換装置１０１で逆潮流電力の最大値を電力制限値に設定して逆潮流制御を開始する（ステップＳ１０８）。次に、制御装置１０８は、第１電力変換装置１０１でＭＰＰＴ制御を開始する（ステップＳ１０９）。次に、制御装置１０８は、第２電力変換装置１０２で蓄電池１０５の充放電制御を開始する（ステップＳ１１０）。そして、制御装置１０８は、第３電力変換装置１０３の出力を開始する（ステップＳ１１１）。

この場合、制御装置１０８は、売電電力すなわち図４中の電力計１０９の測定値が出力制限値以下となるようにエネルギー変換装置１０６に供給する電力と蓄電池の充放電電力とを制御する。また、安定的にエネルギー変換装置１０６を運転するため、ＰＶパネル１０４からの出力もしくは出力制限値の変動を蓄電池１０５にて補償することにより、エネルギー変換装置１０６に供給する電力を安定化する。蓄電池１０５の出力は、制御装置１０８により制御する。

ハ）出力制限値＝０％（発電電力を全量出力）の場合（図５参照）

制御装置１０８は、まず遮断器１０７を開く（ステップＳ１０１：０％であるためステップＳ１１２）。次に、制御装置１０８は、第１電力変換装置１０１で逆潮流電力の最大値を定格電力に設定して逆潮流制御を開始する（ステップＳ１１３）。次に、第１電力変換装置１０１でＭＰＰＴ制御を開始する（ステップＳ１１４）。次に、制御装置１０８は、第２電力変換装置１０２で蓄電池１０５の放電制御を開始する（ステップＳ１１５）。そして、制御装置１０８は、第３電力変換装置１０３の出力を開始する（ステップＳ１１６）。

この場合、発電システム１００は、第２電力変換装置１０２の１次側に接続された遮断器１０７を開放し、発電出力を全量商用系統に売電する。なお、この場合には、蓄電池１０５の蓄電量が残っている場合、必要に応じてエネルギー変換装置１０６に電力を供給する。蓄電池１０５の出力は、制御装置１０８により制御する。

以上のように、本実施形態では、エネルギー変換装置１０６を用いて太陽光発電の余剰電力を所定のエネルギーに変換することができるので、出力制限時の余剰電力を有効活用することができる。

また、発電システム１０１０では、第１電力変換装置１０１が商用系統２００に逆潮流させる電力を商用系統２００に対する出力制限値以下となるように制御するとともに、第２電力変換装置１０２が、第３電力変換装置１０３がエネルギー変換装置１０６へ供給する電力が安定化するように、蓄電池１０５に対する充放電を制御する。したがって、安定的に売電電力を出力制限値の上限以下に制御でき、また、エネルギー変換装置１０６へ供給する電力も安定化できる。

また、発電システム１００は、第２電力変換装置１０２をＰＶパネル１０４の出力に対して接続または遮断する遮断器１０７を備えている。したがって、出力制限値が１００％の場合にＰＶパネル１０４の発電電力を少ない損失で定格出力まで売電することができ、また、蓄電池１０５を放電することでエネルギー変換装置１０６を運転することができる。

また、発電システム１００は、第１電力変換装置１０１および第２電力変換装置１０２がＰＶパネル１０４のＭＰＰＴ制御を行う機能を有する。したがって、第１電力変換装置１０１を停止させた場合あるいは逆潮流電力を所定の一定値に制御する場合に第２電力変換装置１０２によってＭＰＰＴ制御を行うことができる。

以下、図面を参照して本実施形態による発電システムの他の構成例について説明する。図８に示した本実施形態の発電システム１００Ａは、第１電力変換装置１０１と、第２電力変換装置１０２と、第３電力変換装置１０３と、ＰＶパネル１０４＿１と、ＰＶパネル１０４＿２と、ＰＶパネル１０４＿３と、蓄電池１０５と、エネルギー変換装置１０６と、切替スイッチ１０７＿１と、切替スイッチ１０７＿２と、切替スイッチ１０７＿３と、制御装置１０８Ａと、電力計１０９とを備える。図１と同様の構成には、同一の符号を付してある。ここで、ＰＶパネル１０４＿１、ＰＶパネル１０４＿２及びＰＶパネル１０４＿３の各々は、上述したＰＶパネル１０４と同様の構成である。

この他の構成例においては、第１電力変換装置１０１と、第２電力変換装置１０２及び第３電力変換装置１０３との間に切替スイッチ（１０７＿１、１０７＿２、１０７＿３）が設けられている。
切替スイッチ１０７＿１は、ＰＶパネル１０４＿１に対して、第１電力変換装置１０１と、第２電力変換装置１０２及び第３電力変換装置１０３とのいずれかを電気的に接続させるスイッチである。同様に、切替スイッチ１０７＿２は、ＰＶパネル１０４＿２に対して、第１電力変換装置１０１と、第２電力変換装置１０２及び第３電力変換装置１０３とのいずれかを電気的に接続させるスイッチである。切替スイッチ１０７＿３は、ＰＶパネル１０４＿３に対して、第１電力変換装置１０１と、第２電力変換装置１０２及び第３電力変換装置１０３とのいずれかを電気的に接続させるスイッチである。

制御装置１０８Ａは、すでに説明した制御装置１０８と同様に、コンピュータと通信装置等とを備える。制御装置１０８Ａは、図示していない無線または有線の信号線を介して第１電力変換装置１０１、第２電力変換装置１０２、第３電力変換装置１０３、エネルギー変換装置１０６、切替スイッチ１０７＿１、切替スイッチ１０７＿２、切替スイッチ１０７＿３、電力計１０９、ＰＶパネル１０４＿１、ＰＶパネル１０４＿２、ＰＶパネル１０４＿３の出力電圧および出力電流を計測する図示していない計測部等の各部と接続し、所定の計測・制御信号を送受信することで各部を制御したり、各部から情報を取得したりする。また、制御装置１０８Ａは、電力会社等が指示した出力制限指令を受信する機能を有する。

これにより、他の実施形態により、以下に示すように、ＰＶパネル１０４＿１、ＰＶパネル１０４＿２及びＰＶパネル１０４＿３の各々の発電電力を、出力制限値に対応させて商用系統２００へ逆潮流させることができる。

イ）出力制限値＝１００％（出力停止）の場合

制御装置１０８Ａは、切替スイッチ１０７＿１、切替スイッチ１０７＿２及び切替スイッチ１０７＿３の各々を制御し、ＰＶパネル１０４＿１、ＰＶパネル１０４＿２、ＰＶパネル１０４＿３それぞれの出力が、第２電力変換装置１０２及び第３電力変換装置１０３とに接続された状態とする。このとき、ＰＶパネル１０４＿１、ＰＶパネル１０４＿２、ＰＶパネル１０４＿３それぞれの出力は、逆潮流制御が行われないため、第１電力変換装置１０１に対しては非接続の状態である。そして、制御装置１０８Ａは、第２電力変換装置１０２で蓄電池１０５の充放電制御を開始する。また、制御装置１０８Ａは、第３電力変換装置１０３の出力を開始し、第２電力変換装置１０２でＭＰＰＴ制御を開始する。このとき、制御装置１０８Ａは、第１電力変換装置１０１を停止させる。

この場合、図３に示したように、第１電力変換装置１０１は停止して電力を入出力しない。ＰＶパネル１０４＿１、ＰＶパネル１０４＿２、ＰＶパネル１０４＿３の発電電力は、基本的にはすべてエネルギー変換装置１０６で利用される。ただし、安定的にエネルギー変換装置１０６を運転するため、ＰＶパネル１０４の出力変動を蓄電池１０５にて補償することにより、エネルギー変換装置１０６に供給する電力が安定化されている。このとき、第１電力変換装置１０１は停止しており第１電力変換装置１０１によるＭＰＰＴ制御を行うことはできないので、第２電力変換装置１０２によってＭＰＰＴ制御を実行し、ＰＶパネル１０４、ＰＶパネル１０４＿２、ＰＶパネル１０４＿３それぞれの出力電力が最大化される。

ロ）０％＜出力制限値＜１００％の場合

制御装置１０８Ａは、切替スイッチ１０７＿１、切替スイッチ１０７＿２及び切替スイッチ１０７＿３の各々を制御し、商用系統２００に対する逆潮流される電力が出力制限値に対応するように、ＰＶパネル１０４＿１、ＰＶパネル１０４＿２、ＰＶパネル１０４＿３の各々を、第１電力変換装置１０１と、第２電力変換装置１０２及び第３電力変換装置１０３とのいずれかに接続させる。

例えば、出力制限値に対応させるため、ＰＶパネル１０４＿１の発電電力のみを逆潮流させる場合、制御装置１０８Ａは、ＰＶパネル１０４＿１と、第１電力変換装置１０１とを接続させるように、切替スイッチ１０７＿１を制御する。また、制御装置１０８Ａは、ＰＶパネル１０４＿２及びＰＶパネル１０４＿３の各々と、第２電力変換装置１０２及び第３電力変換装置１０３とを接続させるように、切替スイッチ１０７＿２、切替スイッチ１０７＿３それぞれを制御する。このとき、ＰＶパネル１０４＿２及びＰＶパネル１０４＿３が第１電力変換装置１０１に接続されていないため、第１電力変換装置１０１によるＭＰＰＴ制御をＰＶパネル１０４＿２、ＰＶパネル１０４＿３それぞれに対して行うことはできない。このため、第２電力変換装置１０２によってＭＰＰＴ制御を実行し、ＰＶパネル１０４＿２及びＰＶパネル１０４＿３それぞれの出力電力が最大化される。

ハ）出力制限値＝０％（発電電力を全量出力）の場合

制御装置１０８Ａは、切替スイッチ１０７＿１、切替スイッチ１０７＿２及び切替スイッチ１０７＿３の各々を制御し、商用系統２００に対して発電電力の全てを逆潮流させるように、ＰＶパネル１０４＿１、ＰＶパネル１０４＿２、ＰＶパネル１０４＿３の各々を、第１電力変換装置１０１とを接続した状態とする。
これにより、発電システム１００Ａは、第２電力変換装置１０２及び第３電力変換装置１０３を、ＰＶパネル１０４＿１、ＰＶパネル１０４＿２、ＰＶパネル１０４＿３それぞれから開放し、発電出力の全量を商用系統に売電（逆潮流制御）する。なお、蓄電池１０５の蓄電量が残っている場合、必要に応じてエネルギー変換装置１０６に電力を供給する。蓄電池１０５の出力は、制御装置１０８Ａにより制御する。

上述したように、他の実施形態では、すでに説明した実施形態と同様に、エネルギー変換装置１０６を用いて太陽光発電の余剰電力を所定のエネルギーに変換することができるので、出力制限時の余剰電力を有効活用することができる。

また、他の構成例では、商用系統２００に対して逆潮流を行わない場合、図３に示す実施形態とは異なり、第１電力変換装置１０１と第２電力変換装置１０２及び第３電力変換装置１０３とが直接に接続されず、第１電力変換装置１０１に対して第２電力変換装置１０２及び第３電力変換装置１０３が非接続の状態となっている。これにより、他の実施形態では、第１電力変換装置１０１と第２電力変換装置１０２とが、それぞれＰＶパネル１０４＿１、ＰＶパネル１０４＿２及びＰＶパネル１０４＿３の各々のＭＰＰＴ制御を行う際、相互に干渉し合うことが無いため、第１電力変換装置１０１、第２電力変換装置１０２それぞれよるＭＰＰＴ制御が高い精度により行われる。

また、他の実施形態における切替スイッチ（切替スイッチ１０７＿１など）を、図１の実施形態の構成に対して適用しても良い。

なお、本発明の実施の形態は上記のものに限定されない。例えば、第２電力変換装置１０２と第３電力変換装置１０３とを一体として構成したり、制御装置１０８と第２電力変換装置１０２と第３電力変換装置１０３とを一体として構成したりすることができる。また、本実施形態の発電システム１００及び発電システム１００Ａは全体として製品化して流通させるのに限らず、各装置単体または複数の装置を一体化した場合の各装置を製品化して流通させることができる。なお、制御装置１０８が備えるコンピュータが実行するプログラムの一部または全部はコンピュータ読み取り可能な記録媒体または通信回線を介して頒布することができる。

１００，１００Ａ 発電システム
１０１ 第１電力変換装置
１０２ 第２電力変換装置
１０３ 第３電力変換装置
１０４，１０４＿１，１０４＿２，１０４＿３ ＰＶパネル
１０５ 蓄電池
１０６ エネルギー変換装置
１０７ 遮断器
１０７＿１，１０７＿２，１０７＿３ 切替スイッチ
１０８，１０８Ａ 制御装置
２００ 商用系統

Claims (6)

1. ソーラーパネルと、
   電気エネルギーを所定のエネルギーに変換するエネルギー変換装置と、
   前記ソーラーパネルが発電した電力によって充電される蓄電池と、
   前記ソーラーパネルが発電した電力を電力系統に逆潮流させる第１電力変換装置と、
   前記蓄電池の充放電を制御する第２電力変換装置と、
   前記ソーラーパネルの発電電力または前記蓄電池の放電電力を所定の電力に変換して前記エネルギー変換装置に供給する第３電力変換装置と
   を備える発電システム。
2. 前記第１電力変換装置が前記電力系統に逆潮流させる電力を前記電力系統に対する出力制限値以下となるように制御するとともに、
   前記第２電力変換装置が、前記第３電力変換装置が前記エネルギー変換装置へ供給する電力が安定化するように、前記蓄電池に対する充放電を制御する
   請求項１に記載の発電システム。
3. 前記第２電力変換装置を前記ソーラーパネルの出力に対して接続または遮断する遮断器を
   さらに備える請求項１又は２に記載の発電システム。
4. 前記第１電力変換装置および前記第２電力変換装置が前記ソーラーパネルの最大電力追従制御を行う機能を有する
   請求項１から３のいずれか１項に記載の発電システム。
5. ソーラーパネルと、
   電気エネルギーを所定のエネルギーに変換するエネルギー変換装置と、
   前記ソーラーパネルが発電した電力によって充電される蓄電池とを用いて、
   第１電力変換装置によって前記ソーラーパネルが発電した電力を電力系統に逆潮流させ、
   第２電力変換装置によって前記蓄電池の充放電を制御し、
   第３電力変換装置によって前記ソーラーパネルの発電電力または前記蓄電池の放電電力を所定の電力に変換して前記エネルギー変換装置に供給する
   発電方法。
6. ソーラーパネルと、
   電気エネルギーを所定のエネルギーに変換するエネルギー変換装置と、
   前記ソーラーパネルが発電した電力によって充電される蓄電池とを用いて、
   第１電力変換装置によって前記ソーラーパネルが発電した電力を電力系統に逆潮流させ、
   第２電力変換装置によって前記蓄電池の充放電を制御し、
   第３電力変換装置によって前記ソーラーパネルの発電電力または前記蓄電池の放電電力を所定の電力に変換して前記エネルギー変換装置に供給する
   処理をコンピュータに実行させるプログラム。

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