JP2018143038A - 太陽光発電システム及び発電制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】日射変動による太陽光発電システムの出力変動を抑制することが可能な太陽光パネルを用いた発電システムの制御技術を提供する。【解決手段】メインコントローラ６００は、太陽光パネル１００の発電電力の変動にかかわらず、蓄電池３００の充放電状態を考慮しつつも、パワーコンディショナ５００への入力電力が急変動しないように（すなわち、一定の変動率以下で収まるように）、蓄電池３００の充放電を適切に制御する。メインコントローラ６００は、日射計８００による日射量をあらわす日射値と、パネル温度計７００によるパネル温度の測定値に基づき、発電電力の予測値Ｐ(ｔ＋Δｔ)を求めるとともに、発電電力の傾きＳｌを導出する。【選択図】図２

Description

本発明は、太陽光パネルを用いた発電システムの制御技術に関する。

太陽光発電システムは、石油等の化石燃料に依存しない無限エネルギーとして注目され、今後さらにその価値が向上するものと想定される。一方で、太陽光発電システムは気象条件により発電量が変動する非常に不安定な発電設備であるため、発電電力をいかに効率良く利用できるかが重要となる。
太陽光発電システムは、太陽光パネルの発電電力を家庭用又は産業用の電力系統（以下、総称して「負荷」ともいう。）に供給する一方、その余剰電力を蓄電池に充電するなどして発電電力の損失を抑制している（例えば特許文献１参照）。

一般に、太陽光パネルの発電電力と蓄電池の放電電力を利用した太陽光発電システムは、パワーコンディショナ（ＰＣＳ）を備えている。パワーコンディショナは、太陽光パネルの発電電力や蓄電池の放電電力といった直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を負荷に供給する。

特開２００８−４８５４４号公報

ところで、太陽光パネルの発電は、不安定な日射などに依存するため、例えば急激に日射量が増大すると、太陽光パネルによる発電電力が急上昇し、電力系統の電圧が異常に上昇する等の問題を招く。太陽光発電は、年々深刻化するエネルギー資源問題の有力な解決策の一つとして期待されているものの、日射変動により太陽光発電システムの安定的な電力供給が難しいという問題が指摘されていた。

本発明は以上説明した事情を鑑みてなされたものであり、日射変動による太陽光発電システムの出力変動を抑制することが可能な太陽光パネルを用いた発電システムの制御技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る太陽光発電システムは、日射に応じた直流電力を発電する太陽光パネルと、蓄電池と、与えられる指示に基づき、太陽光パネルによって発電された直流電力を蓄電池に充電する一方、蓄電池に充電された直流電力を放電する充放電制御部と、太陽光パネルの発電状態に応じて充放電制御部に対する蓄電池の充放電の指示を行う中央制御部と、太陽光パネルによって発電された直流電力、及び蓄電池から放電される直流電力を交流電力に変換し、負荷へ供給するパワーコンディショナとを具備し、中央制御部は、太陽光パネルによって発電される直流電力の上昇率が、予め設定された直流電力変動率の上限閾値を超えたか否かを判定し、直流電力の上昇率が上限閾値を超えた場合には、太陽光パネルからパワーコンディショナに入力される入力電力の変動率が設定範囲に収まるように、蓄電池に対する充電を制御することを前記充放電制御部に指示する。

上記態様において、中央制御部は、日射強度の上昇率が上限日射閾値を超えたか否かを検知し、日射上限値を超えた場合に、当該時点における蓄電池の充電状態を考慮のうえ、超えた量に相当する直流電力を、蓄電池へ充電することを充放電制御部に指示する構成としてもよい。

上記構成において、中央制御部は、太陽光パネルによって発電される直流電力、または発電すると推定される直流電力が、予め設定された入力上限閾値を超えたか否かを判定し、直流電力が入力上限閾値を超えた場合に、当該時点における蓄電池の充電状態を考慮のうえ、超えた量に相当する直流電力または発電すると推定される直流電力を、蓄電池へ充電することを前記充放電制御部に指示する構成としてもよい。

本発明の他の態様に係る太陽光発電システムは、日射に応じた直流電力を発電する太陽光パネルと、蓄電池と、与えられる指示に基づき、太陽光パネルによって発電された直流電力を蓄電池に充電する一方、蓄電池に充電された直流電力を放電する充放電制御部と、太陽光パネルの発電状態に応じて充放電制御部に対する蓄電池の充放電の指示を行う中央制御部と、太陽光パネルによって発電された直流電力、及び蓄電池から放電される直流電力を交流電力に変換し、負荷へ供給するパワーコンディショナとを具備し、中央制御部は、太陽光パネルによって発電される直流電力の降下率が、予め設定された直流電力変動率の下限閾値を下回ったか否かを判定し、直流電力が下限閾値を下回った場合には、太陽光パネルからパワーコンディショナに入力される入力電力の変動率が設定範囲に収まるように、蓄電池に対する放電を制御することを充放電制御部に指示する。

上記構成において、中央制御部は、日射強度の下降率が下限日射閾値を下回ったか否かを検知し、日射下限値を下回った場合に、当該時点における蓄電池の放電状態を考慮のうえ、下回った量に相当する直流電力を、蓄電池から放電することを充放電制御部に指示する構成としてもよい。

上記構成において、中央制御部は、太陽光パネルによって発電される直流電力、または発電すると推定される直流電力が、予め設定された入力下限閾値を下回ったか否かを判定し、直流電力が入力下限閾値を下回った場合に、当該時点における蓄電池の放電状態を考慮のうえ、下回った量に相当する前記直流電力または発電すると推定される直流電力を、蓄電池から放電することを充放電制御部に指示する構成としてもよい。

本発明によれば、日射変動による太陽光発電システムの出力変動を抑制することが可能な太陽光パネルを用いた発電システムの制御技術を提供することが可能となる。

本実施形態に係る太陽光発電システム１０００の構成を示す図である。 蓄電池の充放電制御処理を示すフローチャートである。 太陽光パネルによる発電電力と充放電制御の関係を示す推移グラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。さらに、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。

Ａ．本実施形態
＜１．構成＞
図１は、本実施形態に係る太陽光発電システム１０００の構成を示す図である。太陽光発電システム１０００は、太陽光パネル１００で発電した電力と蓄電池３００に充電された電力を利用して負荷９００を効率良く駆動するシステムである。太陽光発電システム１０００は、太陽光パネル１００、集電箱２００、蓄電池３００、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００、パワーコンディショナ５００、メインコントローラ６００、パネル温度計７００、日射計８００、負荷９００を含んで構成される。

太陽光パネル１００は、日射に応じた太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換して直流電力を発生させる。本実施形態では、太陽光パネルを複数枚、直列や並列に結線し、架台などに設置した太陽光パネルのアレイ構造を太陽光パネル１００と略称するが、単体の太陽光パネルであっても良い。太陽光パネル１００は、集電箱２００を経てパワーコンディショナ５００に接続されている。

集電箱２００は、太陽光パネル１００や蓄電池３００からの出力（直流電力）を集電する機器である。

蓄電池３００は、太陽光パネル１００の発電電力（直流電力）を蓄える充放電可能な二次電池である。蓄電池３００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００、逆流防止ダイオードＤ１を経てパワーコンディショナ５００に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ（充放電制御部）４００は、双方向型のコンバータであり、メインコントローラ６００による制御のもと、蓄電池３００の出力電圧を、所望の電圧に昇圧する一方、太陽光パネル１００の発電電圧を、蓄電池３００の入力電圧に降圧する役割を担っている。ＤＣ／ＤＣコンバータ４００は、例えばＩＰＭ（Intelligent Power Module）等により構成される。

パワーコンディショナ５００は、太陽光パネル１００や蓄電池３００から集電箱２００を介して供給される直流電力を、交流電力に変換する装置である。パワーコンディショナ５００によって変換された交流電力は、例えば、商業用であれば工場やオフィスビルなど、様々な負荷９００に供給される。

メインコントローラ（中央制御部）６００は、Ｉ／Ｏインタフェース、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどにより構成され、太陽光発電システム１０００を構成する各部を中枢的に制御する。具体的には、メインコントローラ６００は、ＲＯＭなどに格納された様々なプログラムを実行することにより、太陽光パネル１００からパワーコンディショナ５００に入力される電力の制御や、蓄電池４００の充放電の制御、ＤＣ／ＤＣコンバータ４００の昇圧動作、降圧動作、パワーコンディショナ５００による負荷９００への電力供給などを制御する。このようなプログラムは、メモリカードや光ディスクなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に格納された状態で流通するか、インターネットなどを通じて提供される。なお、本実施形態に係るプログラムは単体のアプリケーションプログラムとして提供されてもよいし、他のプログラムの一部に組み込まれるモジュールとして提供されてもよい。また、その機能の一部又は全部がＡＳＩＣなどの専用回路で代替されてもよい。

太陽光パネル１００の出力電流は、太陽光パネル１００と集電箱２００の間の電力供給経路に設置された電流センサＣによって検知される。電流センサＣは、太陽光パネル１００の出力電流（発電電流）を検知すると、出力電流の電流値をあらわす電流検知信号を、メインコントローラ６００に供給する。なお、図１では、電流センサＣを３つ例示しているが、電流センサＣは１つ以上あれば良い。

パネル温度計７００は、太陽光パネル１００のパネル温度を自動計測し、内部メモリに一定期間分のパネル温度の計測値を保存し、保存したパネル温度の計測値を所定の時間間隔（またはオン・デマンド）でメインコントローラ６００に供給する。

日射計８００は、日射量（日射強度）を測定する機器であり、本実施形態では半導体光検出器を用いた半導体式の日射計を利用する。半導体方式の日射計の代わりに、サーモパイル（複数の熱電対）を用いた熱式日射計を利用しても良い。もっとも、熱式日射計は、応答速度が遅いため、より高感度かつ応答速度が高い半導体式の日射計を利用することが望ましい。

日射計８００は、逐次日射量（すなわち、放射照度）を測定し、測定結果を示す日射値を所定の時間間隔（またはオン・デマンド）でメインコントローラ６００に供給する。

＜２．動作＞
図２は、メインコントローラ６００によって間欠的に実行される蓄電池３００の充放電制御処理を示すフローチャートである。
メインコントローラ６００は、太陽光パネル１００の発電電力（以下、単に「発電電力」と略称する。）、日射計８００の日射値、パネル温度計７００のパネル温度の計測値等の情報を読み込む（ステップＳ１００）。太陽光パネル１００の発電電力は、図１に示す電流センサＣや電圧センサ（図示略）から供給される太陽光パネル１００の発電電流、発電電圧、またはパワーコンディショナ５００で計測される直流入力電圧値および電流値などから求めることができる。

次に、メインコントローラ６００は、Δｔ先の発電電力Ｐ（ｔ＋Δｔ）を算出する（ステップＳ１１０）。すなわち、メインコントローラ６００は、各センサ（電流計、パネル温度計、日射計など）から供給される信号の遅延（通信遅れ）や、日射計８００の取付位置、メインコントローラ６００による制御の遅れなどを考慮し、遅れ分Δｔを見越したΔｔ先の発電電力の予測値Ｐ（ｔ＋Δｔ）を算出する。ここで、発電電力の予測値Ｐ（ｔ＋Δｔ）は、例えば発電電力を求めた時刻、電力値のデータセットに対して、ｎ次スプライン補間や二次多項式の近似モデルなどを適用することで求めるようにしても良い。もちろん、本実施態様に示す発電電力の予測値Ｐ(ｔ＋Δｔ)を求める方法は、あくまで一例にすぎず、ニューラルネットワークの手法も含め、システム設計などに応じて種々の方法を採用することができる。

メインコントローラ６００は、ステップＳ１２０に進むと、発電電力の予測値Ｐ(ｔ＋Δｔ)が、パワーコンディショナ５００に設定されている最大入力電力値（入力上限閾値）Ｐｍｘを越えているか否かを判断する（式（Ａ）参照）。
Ｐ(ｔ＋Δｔ)＞Ｐｍｘ ・・・（Ａ）

メインコントローラ６００は、発電電力の予測値Ｐ(ｔ＋Δｔ)が、パワーコンディショナ５００の直流入力定格電力を基に定められる最大入力電力値Ｐｍｘを越えていると判断すると（ステップＳ１２０；ＹＥＳ）、バッテリセンサ（図示略）などから供給される蓄電池３００の充電状態検出情報に基づき、当該時点において蓄電池３００は充電可能か否かを判断する（ステップＳ２１０）。メインコントローラ６００は、蓄電池３００が充電可能状態にないと判断した場合には（ステップＳ２１０；ＮＯ）、蓄電池３００に充電することなく、または、すでに充電していた場合には充電を停止して（ステップＳ２４０）、処理を終了する。この場合、メインコントローラ６００は、余剰電力Ｐｓｓ（＝発電電力の予測値Ｐ(ｔ＋Δｔ)−最大入力電力値Ｐｍｘ）を放電する、あるいは直流負荷などで消費するように制御すれば良い。

一方、メインコントローラ６００は、ステップＳ２１０において蓄電池３００は充電可能と判断すると（ステップＳ２１０；ＹＥＳ）、余剰電力Ｐｓｓ（＝発電電力の予測値Ｐ(ｔ＋Δｔ)−最大入力電力値Ｐｍｘ）と、当該時点での蓄電池３００の許容充電量（充電状態）などに基づき、蓄電池３００の充電電力Ｐｃｈを算出する（ステップＳ２２０）。メインコントローラ６００は、蓄電池３００の充電動作を制御し（ステップＳ２３０）、充電電力Ｐｃｈが蓄電池３００に充電されたことを検知すると、処理を終了する。このように、メインコントローラ６００は、発電電力の予測値Ｐ(ｔ＋Δｔ)が、パワーコンディショナ５００の直流入力定格電力を基に定められる最大入力電力値Ｐｍｘを越えている場合には、当該時点での蓄電池３００の充電状態を加味して、余剰電力Ｐｓｓを蓄電池３００に充電することをＤＣ／ＤＣコンバータ４００に指示する。

また、メインコントローラ６００は、ステップＳ１２０において、発電電力の予測値Ｐ(ｔ＋Δｔ)が、パワーコンディショナ５００に設定されている最大入力電力値Ｐｍｘを下回っていると判断すると（ステップＳ１２０；ＮＯ）、発電電力の予測値Ｐ(ｔ＋Δｔ)が、所定値Ｐｍｎを下回っているか否かを判断する（ステップＳ１３０）。所定値Ｐｍｎとしては、例えば負荷９００の要求電力に応じて設定されるパワーコンディショナ５００への入力電力値等が考えられるが、いかなる値に設定するかは任意である。

メインコントローラ６００は、発電電力の予測値Ｐ(ｔ＋Δｔ)が、所定値Ｐｍｎを下回っていると判断すると（ステップＳ１３０；ＹＥＳ）、当該時点において蓄電池３００は放電可能か否かを判断する（ステップＳ５１０）。メインコントローラ６００は、蓄電池３００が放電可能状態にないと判断した場合には（ステップＳ５１０；ＮＯ）、蓄電池３００に放電することなく、または、すでに放電していた場合には放電を停止して（ステップＳ５３０）、処理を終了する。

一方、メインコントローラ６００は、蓄電池３００が放電可能状態にあると判断すると（ステップＳ５１０；ＹＥＳ）、不足電力Ｐｓｔ（＝所定値Ｐｍｎ−発電電力の予測値Ｐ(ｔ＋Δｔ)）と、当該時点での蓄電池３００の許容放電量に基づき、蓄電池３００の放電電力Ｐｄｈを算出する（ステップＳ５２０）。メインコントローラ６００は、蓄電池３００の放電動作を制御し（ステップＳ４３０）、放電電力Ｐｄｈが蓄電池３００から放電されたことを検知すると、処理を終了する。このように、メインコントローラ６００は、発電電力の予測値Ｐ(ｔ＋Δｔ)が、パワーコンディショナ５００に設定されている最小入力電力値Ｐｍｎを下回っている場合には、当該時点での蓄電池３００の放電状態を加味して、不足電力Ｐｓｔを蓄電池３００によって補う（すなわち放電する）ことをＤＣ／ＤＣコンバータ４００に指示する。

さらに、メインコントローラ６００は、発電電力の予測値Ｐ(ｔ＋Δｔ)が、最小入力電力値Ｐｍｎを下回っていない、すなわち所定値Ｐｍｎを越えていると判断すると（ステップＳ１３０；ＮＯ）、発電電力の予測値Ｐ(ｔ＋Δｔ)の微分値、すなわち発電電力の傾きＳｌ（＝ｄＰ（ｔ＋Δｔ）／ｄｔ；ここでは、発電電力の上昇率）が、所定値Ｐｄｘを越えているか否かを判断する（ステップＳ１４０）。所定値Ｐｄｘは、パワーコンディショナ５００への入力電力が急変動しない範囲で（ここでは、入力電力の急上昇を防ぐ上限値として）設定される。本実施形態では、メインコントローラ６００は、日射計８００による日射量をあらわす日射値と、パネル温度計７００によるパネル温度の測定値に基づき、発電電力の予測値Ｐ(ｔ＋Δｔ)及び発電電力の傾きＳｌを求める。もっとも、発電電力の傾きＳｌは、日射値と発電電力の予測値Ｐ(ｔ＋Δｔ)との間に強い相関が認められるのであれば、日射値を用いて発電電力の予測値Ｐ(ｔ＋Δｔ)や発電電力の傾きＳｌを求めてもよい。

なお、所定値Ｐｍｘは、パワーコンディショナ５００の直流入力定格電力を基に定められる最大入力電力値（固定値）としても良いが、蓄電池３００の充電状態検出情報などに応じ、可変値として設定することも可能である。蓄電池３００の充電量が低いときには、所定値Ｐｍｘの値を低めに設定し、蓄電池３００に充電されやすいようにする。同様に、所定値Ｐｍｎも固定値ではなく可変値として設定し、蓄電池３００の充電量が高いときは所定値Ｐｍｎの値を高めに設定し、蓄電池３００の放電が進みやすくすることも可能である。これにより、パワーコンディショナ５００への入力電力の変動が少ない、効率的な太陽光発電システムの実現が可能である。

メインコントローラ６００は、発電電力の傾きＳｌが、所定値Ｐｄｘを越えていると判断すると（ステップＳ１４０；ＹＥＳ）、バッテリセンサ（図示略）などから供給される蓄電池３００の充電状態検出情報に基づき、当該時点において蓄電池３００は充電可能か否かを判断する（ステップＳ３１０）。メインコントローラ６００は、蓄電池３００が充電可能状態にないと判断した場合には（ステップＳ３１０；ＮＯ）、蓄電池３００を充放電することなく、または、すでに充放電していた場合には充放電を停止して（ステップＳ１６０）、処理を終了する。この場合、メインコントローラ６００は、余剰電力Ｐｓｓを放電する、あるいは直流負荷などで消費するように制御すれば良い。

一方、メインコントローラ６００は、ステップＳ３１０において蓄電池３００は充電可能と判断すると（ステップＳ３１０；ＹＥＳ）、発電電力の傾きＳｌ（＝ｄＰ（ｔ＋Δｔ）／ｄｔ；ここでは、発電電力の上昇率）と、当該時点での蓄電池３００の許容充電量などに基づき、蓄電池３００の充電電力Ｐｃｈを算出する（ステップＳ３２０）。メインコントローラ６００は、蓄電池３００の充電動作を制御し（ステップＳ２３０）、充電電力Ｐｃｈが蓄電池３００に充電されたことを検知すると、処理を終了する。

また、メインコントローラ６００は、ステップＳ１４０において、発電電力の傾きＳｌが、所定値Ｐｄｘを下回っていると判断すると（ステップＳ１４０；ＮＯ）、発電電力の予測値Ｐ(ｔ＋Δｔ)の微分値、すなわち発電電力の傾きＳｌ（＝ｄＰ（ｔ＋Δｔ）／ｄｔ）が、所定値−Ｐｄｘを下回っているか否かを判断する（ステップＳ１５０）。所定値−Ｐｄｘは、パワーコンディショナ５００への入力電力が急変動しない範囲で（ここでは、入力電力の急降下を防ぐ下限値として）設定される。なお、発電電力の傾きＳｌを求める方法は、既に説明したため、ここでは説明を割愛する。

メインコントローラ６００は、発電電力の傾きＳｌ（＝ｄＰ（ｔ＋Δｔ）／ｄｔ）が、所定値−Ｐｄｘを下回っていないと判断すると（ステップＳ１５０；ＮＯ）、蓄電池３００の充放電を停止する制御を行い（ステップＳ１６０）、処理を終了する。すなわち、発電電力の傾きＳｌが所定値−Ｐｄｘを下回っていないということは、パワーコンディショナ５００への入力電力が急変動しない範囲に収まっていると判断できるため、メインコントローラ６００は、蓄電池３００の充放電を停止する制御を行う。

一方、メインコントローラ６００は、発電電力の傾きＳｌ（＝ｄＰ（ｔ＋Δｔ）／ｄｔ；ここでは、発電電力の下降率）が、所定値−Ｐｄｘを下回っていると判断すると（ステップＳ１５０；ＹＥＳ）、当該時点において蓄電池３００は放電可能か否かを判断する（ステップＳ４１０）。メインコントローラ６００は、蓄電池３００が放電可能状態にないと判断した場合には（ステップＳ４１０；ＮＯ）、蓄電池３００を充放電することなく、または、すでに充放電していた場合には充放電を停止して（ステップＳ１６０）、処理を終了する。

一方、メインコントローラ６００は、蓄電池３００が放電可能状態にあると判断した場合には（ステップＳ４１０；ＹＥＳ）、発電電力の傾きＳｌ（＝ｄＰ（ｔ＋Δｔ）／ｄｔ；ここでは、発電電力の下降率）と、当該時点での蓄電池３００の許容放電量などに基づき、蓄電池３００の放電電力Ｐｄｈを算出する（ステップＳ４２０）。メインコントローラ６００は、蓄電池３００の放電動作を制御し（ステップＳ４３０）、放電電力Ｐｄｈが蓄電池３００から放電されたことを検知すると、処理を終了する。なお、所定値Ｐｄｘや−Ｐｄｘについても、所定値Ｐｍｘや所定値Ｐｍｎと同様、蓄電池３００の充電状態検出情報に応じて可変としても良い。

＜発電電力と充放電制御の関係＞
図３は、太陽光パネル１００による発電電力と充放電制御の関係を示す推移グラフである。図３の上部のグラフは、ある時間帯における太陽光パネル１００の発電電力（一点鎖線）及びパワーコンディショナ５００の入力電力（太実線）の推移を示し、図３の下部のグラフは、蓄電池３００の充放電電力の推移を示す。なお、横軸は時間、縦軸は電力を示す。

図３に示すように、太陽光パネル１００の発電電力の変動によらず、パワーコンディショナ５００への入力電力の変動率が一定の範囲に収まるように、蓄電池３００の充放電制御が適切に行われる（図２参照）。

例えば、図３のＡに示すように、太陽光パネル１００の発電電力の立ち上がり（＝正の傾きＳｌ）が所定値Ｐｄｘよりも大きくなると（ここでは、発電電力の上昇率が大きくなると）、メインコントローラ６００は、パワーコンディショナ５００への入力電力がゆっくりと上昇するように、蓄電池３００の充電制御を行う（図３のａ部分参照）。

一方、図３のＢに示すように、太陽光パネル１００の発電電力の立ち下がり（＝負の傾きＳｌ）が所定値−Ｐｄｘよりも大きくなると（ここでは、発電電力の下降率が大きくなると）、メインコントローラ６００は、パワーコンディショナ５００への入力電力がゆっくりと下降するように、蓄電池３００の放電制御を行う（図３のｂ部分参照）。

もっとも、図３のＺに示すように、太陽光パネル１００の発電電力の立ち上がりは急峻であるが、途中から発電電力が立ち下がった合であっても、蓄電池３００への充電を続けなければならないケースが生じる（図３のｚ部分参照）。

この場合、蓄電池３００の充放電制御について、単に発電電力の傾きだけで判断し、発電電力が立ち下がった時点で蓄電池３００の充電を停止してしまうと、蓄電池３００の充電は極短時間でしか行われず、結果としてパワーコンディショナ５００の入力電力が急変動してしまう。このような問題を解消するべく、蓄電池３００に充放電される電力量を考慮しつつも、パワーコンディショナ５００への入力電力が一定の変動率以下に収まるよう、蓄電池３００の充放電制御を適切に行うことを実現する。なお、パワーコンディショナ５００への入力が一定の変動率以下に収めるために、単に発電電力の傾きだけで判断するのではなく、発電電力の履歴なども考慮して、蓄電池３００の充放電を制御しても良い。

以上説明したように、本実施形態によれば、太陽光パネル１００の発電電力の変動にかかわらず、パワーコンディショナ５００への入力電力が急変動しないように（すなわち、一定の変動率以下で収まるように）、蓄電池３００の充放電が制御される。これにより、パワーコンディショナ５００に接続される負荷に対して、安定的な電力供給を行うことが可能となる。

Ｂ．その他
太陽光パネル１００による発電電力の傾きＳｌは、次のように推定しても良い。例えば、日射計８００によって得られる日射値（日射強度）が、設定されている上限日射閾値を超えたか否かを検知し、上限日射閾値を超えた場合に、発電電力の傾きＳｌが、所定値Ｐｄｘを越えていると判断する一方（ステップＳ１４０；ＹＥＳ）、日射値（日射強度）が、設定されている下限日射閾値を下回ったか否かを検知し、下限日射閾値を下回った場合に、発電電力の傾きＳｌが、所定値−Ｐｄｘを下回っていると判断しても良い（ステップＳ１５０；ＹＥＳ）。

なお、パワーコンディショナ５００が故障していると判断される場合、メインコントローラ６００は、太陽光パネル１００の発電電力を、蓄電池３００に充電するように制御しても良い。例えば、日射計８００において所定以上の日射強度が検出されているにもかかわらず、パワーコンディショナ５００が太陽光パネル１００の発電出力を入力することなく停止状態にある場合、メインコントローラ６００は、太陽光パネル１００の発電電力を蓄電池３００に充電するように制御することで、太陽光パネル１００の発電電力を無駄なく利用することが可能となる。

また、メインコントローラ６００は、太陽光パネル１００の発電電力を最大にするために、以下に示す制御を行うようにしても良い。すなわち、メインコントローラ６００は、太陽光パネル１００の発電電力を最大にするための最大電力点追従制御を行う一方、パワーコンディショナ５００が停止状態において、太陽光パネル１００から蓄電池３００へ充電する場合には、最大電力追従制御時における日射計８００の日射値とパネル温度計７００のパネル温度から、太陽光パネルの発電時の直流電圧を学習することで、蓄電池３００に対する充電電圧を決定するようにしても良い。また、メインコントローラ６００は、パワーコンディショナ５００が運転状態にあり、太陽光パネル１００から蓄電池３００へ充電又は放電する場合には、パワーコンディショナ５００が決定した電圧に追従して、蓄電池３００の充電電圧又は放電電圧を決定しても良い。

ここで、本明細書において上述した各処理におけるステップは、処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更し、または並列に実行することができる。

また、本明細書において説明した各処理を実施するプログラムは、記録媒体に記憶させてもよい。この記録媒体を用いれば、メインコントローラ６００を備えたコンピュータに、上記プログラムをインストールすることができる。ここで、上記プログラムを記憶した記録媒体は、非一過性の記録媒体であっても良い。非一過性の記録媒体は特に限定されないが、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体であっても良い。

１０００…太陽光発電システム、１００…太陽光パネル、２００…集電箱、３００…蓄電池、４００…ＤＣ／ＤＣコンバータ、Ｄ1…逆流防止ダイオード、５００…パワーコンディショナ、６００…メインコントローラ、７００…パネル温度計、８００…日射計、９００…負荷

Claims (12)

1. 日射に応じた直流電力を発電する太陽光パネルと、
   蓄電池と、
   与えられる指示に基づき、前記太陽光パネルによって発電された直流電力を前記蓄電池に充電する一方、前記蓄電池に充電された前記直流電力を放電する充放電制御部と、
   前記太陽光パネルの発電状態に応じて前記充放電制御部に対する前記蓄電池の充放電の指示を行う中央制御部と、
   前記太陽光パネルによって発電された直流電力、及び前記蓄電池から放電される直流電力を交流電力に変換し、負荷へ供給するパワーコンディショナとを具備し、
   前記中央制御部は、
   前記太陽光パネルによって発電される直流電力の上昇率が、予め設定された直流電力変動率の上限閾値を超えたか否かを判定し、前記直流電力の上昇率が前記上限閾値を超えた場合には、前記太陽光パネルから前記パワーコンディショナに入力される入力電力の変動率が設定範囲に収まるように、前記蓄電池に対する充電を制御することを前記充放電制御部に指示する、太陽光発電システム。
2. 日射に応じた直流電力を発電する太陽光パネルと、
   蓄電池と、
   与えられる指示に基づき、前記太陽光パネルによって発電された直流電力を前記蓄電池に充電する一方、前記蓄電池に充電された前記直流電力を放電する充放電制御部と、
   前記太陽光パネルの発電状態に応じて前記充放電制御部に対する前記蓄電池の充放電の指示を行う中央制御部と、
   前記太陽光パネルによって発電された直流電力、及び前記蓄電池から放電される直流電力を交流電力に変換し、負荷へ供給するパワーコンディショナとを具備し、
   前記中央制御部は、
   前記太陽光パネルによって発電される直流電力の降下率が、予め設定された直流電力変動率の下限閾値を下回ったか否かを判定し、前記直流電力の降下率が前記下限閾値を下回った場合には、前記太陽光パネルから前記パワーコンディショナに入力される入力電力の変動率が設定範囲に収まるように、前記蓄電池に対する放電を制御することを前記充放電制御部に指示する、太陽光発電システム。
3. 前記中央制御部は、
   日射強度を取得し、取得した前記日射強度の上昇率をもとに前記直流電力の上昇率を求める一方、前記日射強度の上昇率が上限日射閾値を超えたか否かを検知し、前記上限日射値を超えた場合に、当該時点における前記蓄電池の充電状態を考慮のうえ、超えた量に相当する前記直流電力を、前記蓄電池へ充電することを前記充放電制御部に指示する、請求項１に記載の太陽光発電システム。
4. 前記中央制御部は、
   日射強度を取得し、取得した前記日射強度の下降率をもとに前記直流電力の下降率を求める一方、前記日射強度の下降率が下限日射閾値を下回ったか否かを検知し、前記下限日射値を下回った場合に、当該時点における前記蓄電池の放電状態を考慮のうえ、下回った量に相当する前記直流電力を、前記蓄電池から放電することを前記充放電制御部に指示する、請求項２に記載の太陽光発電システム。
5. 前記中央制御部は、
   前記日射強度とともに、前記太陽光パネルのパネル温度を取得し、取得した前記日射強度及び前記パネル温度に基づき、前記太陽光パネルによって発電される直流電力を推定し、推定した前記直流電力の上昇率が上限閾値を超えた場合に、当該時点における前記蓄電池の充電状態を考慮のうえ、超えた量に相当する前記直流電力を、前記蓄電池へ充電することを前記充放電制御部に指示する、請求項３に記載の太陽光発電システム。
6. 前記中央制御部は、
   前記日射強度とともに、前記太陽光パネルのパネル温度を取得し、取得した前記日射強度及び前記パネル温度に基づき、前記太陽光パネルによって発電される直流電力を推定し、推定した前記直流電力の下降率が下限閾値を下回った場合に、当該時点における前記蓄電池の放電状態を考慮のうえ、下回った量に相当する前記直流電力を、前記蓄電池から放電することを前記充放電制御部に指示する、請求項４に記載の太陽光発電システム。
7. 前記日射強度を測定する半導体方式の日射計をさらに備える、請求項３から６のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。
8. 前記中央制御部は、
   所定以上の前記日射強度が検出されているにもかかわらず、前記パワーコンディショナが前記太陽光パネルによって発電された直流電力を入力することなく停止状態にある場合に、前記直流電力を、前記蓄電池へ充電することを前記充放電制御部に指示する、請求項３または５に記載の太陽光発電システム。
9. 日射に応じた直流電力を発電する太陽光パネルと、
   蓄電池と、
   前記太陽光パネルのパネル温度と日射量とを計測する計測部と、
   与えられる指示に基づき、前記太陽光パネルによって発電された直流電力を前記蓄電池に充電する一方、前記蓄電池に充電された前記直流電力を放電する充放電制御部と、
   前記太陽光パネルの発電状態に応じて前記充放電制御部に対する前記蓄電池の充放電の指示を行う中央制御部と、
   前記太陽光パネルによって発電された直流電力、及び前記蓄電池から放電される直流電力を交流電力に変換し、負荷へ供給するパワーコンディショナとを具備し、
   前記中央制御部は、
   前記太陽光パネルによって発電される前記直流電力を最大にするための最大電力点追従制御を行う制御部と、
   前記パワーコンディショナが停止状態にあり、前記太陽光パネルから前記蓄電池へ充電する場合には、前記最大電力点追従制御時における前記日射量と前記パネル温度から、前記太陽光パネルによる発電時の直流電圧を学習することで、前記蓄電池に対する充電電圧を決定する決定部と
   を備える太陽光発電システム。
10. 前記決定部は、
    前記パワーコンディショナが運転状態にあり、前記太陽光パネルから前記蓄電池へ充電又は放電する場合には、前記パワーコンディショナが決定した電圧に追従して、前記蓄電池の充電電圧又放電電圧を決定する、請求項９に記載の太陽光発電システム。
11. 日射に応じた直流電力を発電する太陽光パネルと、蓄電池と、与えられる指示に基づき、前記太陽光パネルによって発電された直流電力を前記蓄電池に充電する一方、前記蓄電池に充電された前記直流電力を放電する充放電制御部と、前記太陽光パネルの発電状態に応じて前記充放電制御部に対する前記蓄電池の充放電の指示を行う中央制御部と、前記太陽光パネルによって発電された直流電力、及び前記蓄電池から放電される直流電力を交流電力に変換し、負荷へ供給するパワーコンディショナとを具備した太陽光発電システムの発電制御プログラムであって、
    前記中央制御部に、
    前記太陽光パネルによって発電される直流電力の上昇率が、予め設定された上限閾値を超えたか否かを判定させ、前記直流電力が前記上限閾値を超えた場合には、前記太陽光パネルから前記パワーコンディショナに入力される入力電力の変動率が設定範囲に収まるように、前記蓄電池に対する充電を制御することを前記充放電制御部に指示させるための発電制御プログラム。
12. 日射に応じた直流電力を発電する太陽光パネルと、蓄電池と、与えられる指示に基づき、前記太陽光パネルによって発電された直流電力を前記蓄電池に充電する一方、前記蓄電池に充電された前記直流電力を放電する充放電制御部と、前記太陽光パネルの発電状態に応じて前記充放電制御部に対する前記蓄電池の充放電の指示を行う中央制御部と、前記太陽光パネルによって発電された直流電力、及び前記蓄電池から放電される直流電力を交流電力に変換し、負荷へ供給するパワーコンディショナとを具備した太陽光発電システムの発電制御プログラムであって、
    前記中央制御部に、
    前記太陽光パネルによって発電される直流電力の下降率が、予め設定された下限閾値を下回ったか否かを判定させ、前記直流電力が前記下限閾値を下回った場合には、前記太陽光パネルから前記パワーコンディショナに入力される入力電力の変動率が設定範囲に収まるように、前記蓄電池に対する放電を制御することを前記充放電制御部に指示させるための発電制御プログラム。