JP2009033797A - 電力貯蔵型太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池の発電電力と蓄電器の放電電力とを特定することができ、系統からの電力で充電された蓄電器の放電電力を逆潮流させないようにする。
【解決手段】太陽電池１０を系統３０と連系させる太陽光発電システムのパワーコンディショナ２０を、太陽電池１０からの直流電力を交流変換するインバータ動作および系統からの交流電力を直流変換するコンバータ動作の双方向機能を持つ電力変換器２２と、太陽電池１０の出力変動を抑制するための第一の蓄電器５０に対する電力の充放電を制御する第一の制御器２４と、夜間電力を充電するための第二の蓄電器６０に対する電力の充放電を制御し、太陽電池１０の余剰電力の逆潮流が発生した時に停止する第二の制御器２６と、系統３０に逆潮流が発生したことを検出する逆潮流継電器２８ａとで構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池をパワーコンディショナにより系統と連系させ、太陽電池の発電電力あるいは系統からの電力を負荷に供給すると共に、夜間に系統からの電力を貯蔵するようにした電力貯蔵型太陽光発電システムに関する。

近年、環境保護の観点からクリーンな自然エネルギーの一つとして太陽光を利用した太陽光発電システムが注目されている。この太陽光発電システムは、太陽電池をパワーコンディショナにより系統と連系させ、太陽電池の発電電力あるいは系統からの電力を負荷に供給すると共に、夜間に系統からの電力を貯蔵するようにした電力貯蔵型太陽光発電システムがある（例えば、特許文献１参照）。

この種の太陽光発電システムでは、昼間、太陽電池で発電された直流電力をパワーコンディショナにより交流電力に変換し、系統と連系して電力を負荷に供給するようにしている。このパワーコンディショナは、系統と連系していることから、太陽電池の発電電力が負荷の消費電力よりも小さい場合、太陽電池の発電電力は全て負荷で消費され、不足分が系統から供給される。また、太陽電池の発電電力が負荷の消費電力よりも大きい場合には、余剰電力が発生するので、その余剰電力を系統に逆潮流電力として供給するようにしている。

一方、太陽電池の発電電力が得られない夜間では、系統からの電力をパワーコンディショナを介してバッテリ等の蓄電器に充電し、昼間にこれを利用することにより昼間の発電電力のピークを抑制し、夜間電力の有効利用を図るようにしている。
特開２００２−１７１６７４号公報（図２）

ところで、前述した従来の電力貯蔵型太陽光発電システムでは、太陽電池の発電電力が負荷の消費電力よりも小さい場合、太陽電池の発電電力は全て負荷で消費される。ここで、蓄電器に充電された電力が十分でなければ、負荷の消費電力に対する太陽電池の発電電力の不足分を系統からの電力で補っているが、蓄電器の充電電力が十分な場合、電力の不足分を蓄電器の放電電力で補うようにしている。一方、太陽電池の発電電力と蓄電器の放電電力との和が負荷の消費電力よりも大きい場合、余剰電力が発生するので、その余剰電力を系統に逆潮流電力として供給するようにしている。

近年、電力会社の電力料金の関係で、前述の逆潮流電力が太陽電池で得られた発電電力であるのか、あるいは蓄電器で得られた放電電力であるのかを特定する必要がある。つまり、太陽電池からの発電電力による余剰電力は、逆潮流時に発電電力として電力料金を計量してもよいが、系統から蓄電器に充電された電力が逆潮流している余剰電力については、発電電力として電力料金を計量することは好ましくない。

しかしながら、従来の電力貯蔵型太陽光発電システムでは、太陽電池で得られた発電電力であるのか、あるいは蓄電器で得られた放電電力であるのかを特定することができないため、前述した電力料金の算定を行うことが困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、前述した問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、太陽電池の発電電力と蓄電器の放電電力とを特定することができ、系統からの電力で充電された蓄電器の放電電力を逆潮流させないようにし得る電力貯蔵型太陽光発電システムを提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、太陽電池と系統との間に設置され、前記太陽電池を系統と連系させるパワーコンディショナを備えた太陽光発電システムであって、パワーコンディショナは、太陽電池からの直流電力を交流電力に変換するインバータ動作および系統からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ動作の双方向機能を有する電力変換器と、系統に逆潮流が発生したことを検出する逆潮流継電器と、太陽電池の出力変動を抑制する第一の蓄電器に対する電力の充放電を制御する第一の制御器と、夜間電力を充電する第二の蓄電器に対する電力の充放電を制御し、太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時に逆潮流継電器の出力に基づいて停止する第二の制御器とを備え、電力変換器を太陽電池と系統との間に挿入接続すると共に、逆潮流継電器を電力変換器と系統との間に挿入接続し、第一の制御器と第二の制御器を電力変換器の太陽電池側にそれぞれ接続したことを特徴とする。

本発明では、太陽電池の出力変動を抑制する第一の蓄電器に対する電力の充放電を制御する第一の制御器と、夜間電力を充電する第二の蓄電器に対する電力の充放電を制御し、太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時に逆潮流継電器の出力に基づいて停止する第二の制御器とを備え、これら第一の制御器および第二の制御器により、二つの蓄電器で機能を分担させるように制御する。つまり、夜間に系統からの電力を第一の蓄電器に充電せずに第二の蓄電器に充電する。一方、太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時、その系統に発生した逆潮流を逆潮流継電器で検出し、その検出信号に基づいて第二の制御器を停止させる。この第二の制御器の停止により、系統からの電力が充電された第二の蓄電器の放電電力が余剰電力として系統に逆潮流されることはない。

従って、逆潮流する余剰電力に系統からの電力が含まれることなく、その余剰電力の逆潮流を太陽電池の発電電力と特定することができ、太陽電池からの発電電力のみを逆潮流時の発電電力として電力料金を計量することができる。なお、第一の蓄電器は、太陽電池の出力変動を抑制するために充放電するものである。

（１）前述の特徴点における第一の制御器と電力変換器との間に、系統からの電力が第一の蓄電器に充電されることを阻止する充電防止手段が挿入接続され、第二の制御器と電力変換器との間に、太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時に開成する機械式開閉器が挿入接続されている構成が可能である。

この構成では、第一の制御器と電力変換器との間に充電防止手段を設けたことにより、系統からの電力が第一の蓄電器に充電されることを阻止することで、この第一の蓄電器の充放電電力を太陽電池の出力変動を抑制することのみに利用する。また、夜間に系統からの電力を機械式開閉器を閉成することより第二の蓄電器に充電する。

一方、太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時、第二の制御器を停止した上で機械式開閉器を開成することにより、第二の制御器の停止による第二の蓄電器の電気的な遮断だけでなく、機械式開閉器の開成による機械的な遮断でもって第二の蓄電器を系統から確実に切り離すことができる。

その結果、系統からの電力を充電した第二の蓄電器の放電電力が逆潮流されることはなく、逆潮流する余剰電力に系統からの電力が含まれることなく、余剰電力の逆潮流を太陽電池の発電電力のみに特定できることが確実となる。

（２）前述の特徴点における第一の制御器および第二の制御器と電力変換器との間に、太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時に第二の制御器側が開成される機械式切替器が挿入接続されている構成も可能である。

この構成では、夜間、機械式切替器を切り替えて第二の制御器側を閉成することにより、系統からの電力を第二の蓄電器に充電する。この時、機械式切替器の第一の制御器側が開成されているので、系統からの電力が第一の蓄電器に充電されることはない。

一方、太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時、機械式切替器を切り替えて第二の制御器側を開成することにより、第二の制御器の停止による第二の蓄電器の電気的な遮断だけでなく、機械式切替器の開成による機械的な遮断でもって第二の蓄電器を系統から確実に切り離すことができる。

その結果、系統からの電力を充電した第二の蓄電器の放電電力が逆潮流されることはなく、逆潮流する余剰電力に系統からの電力が含まれることなく、余剰電力の逆潮流を太陽電池の発電電力のみに特定できることが確実となる。

（３）前述の特徴点における第一の制御器と電力変換器との間に、太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時に閉成する第一の機械式開閉器が挿入接続され、かつ、第二の制御器と電力変換器との間に、太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時に開成する第二の機械式開閉器が挿入接続されている構成も可能である。

この構成では、夜間、第二の機械式開閉器を閉成することにより、系統からの電力を第二の蓄電器に充電する。この時、第一の機械式開閉器を開成しているので、系統からの電力が第一の蓄電器に充電されることはない。

一方、太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時、第二の機械式開閉器を開成することにより、第二の制御器の停止による第二の蓄電器の電気的な遮断だけでなく、第二の機械式開閉器の開成による機械的な遮断でもって第二の蓄電器を系統から確実に切り離すことができる。

その結果、系統からの電力を充電した第二の蓄電器の放電電力が逆潮流されることはなく、逆潮流する余剰電力に系統からの電力が含まれることなく、その余剰電力の逆潮流を太陽電池の発電電力のみに特定できることが確実となる。

（４）前述の特徴点における第一の制御器は電力変換器の太陽電池側に接続され、かつ、その第一の制御器と電力変換器との間に、太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時に閉成する第一の機械式開閉器が挿入接続され、第二の制御器は電力変換器の系統側に接続され、かつ、その第二の制御器と電力変換器との間に、太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時に開成する第二の機械式開閉器が挿入接続されている構成も可能である。

この構成では、夜間、第二の機械式開閉器を閉成することにより、系統からの電力を第二の蓄電器に充電する。この時、第一の機械式開閉器を開成しているので、系統からの電力が第一の蓄電器に充電されることはない。

一方、太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時、第二の機械式開閉器を開成することにより、第二の制御器の停止による第二の蓄電器の電気的な遮断だけでなく、第二の機械式開閉器の開成による機械的な遮断でもって第二の蓄電器を系統から確実に切り離すことができる。

その結果、系統からの電力を充電した第二の蓄電器の放電電力が逆潮流されることはなく、逆潮流する余剰電力に系統からの電力が含まれることなく、その余剰電力の逆潮流を太陽電池の発電電力のみに特定できることが確実となる。

なお、この構成では、第二の制御器を電力変換器の系統側に接続していることから、その第二の制御器は、第二の蓄電器からの直流電力を交流電力に変換するインバータ動作および系統からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ動作の双方向機能を有することになる。

本発明では、太陽電池の出力変動を抑制する第一の蓄電器に対する電力の充放電を制御する第一の制御器と、夜間電力を充電する第二の蓄電器に対する電力の充放電を制御し、太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時に逆潮流継電器の出力に基づいて停止する第二の制御器とにより、二つの蓄電器で機能を分担させるように制御する。つまり、夜間に系統からの電力を第一の蓄電器に充電せずに第二の蓄電器に充電する。一方、太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時、その系統に発生した逆潮流を逆潮流継電器で検出し、その検出信号に基づいて第二の制御器を停止させる。この第二の制御器の停止により、系統からの電力が充電された第二の蓄電器の放電電力が余剰電力として系統に逆潮流されることはない。

従って、逆潮流する余剰電力に系統からの電力が含まれることなく、その余剰電力の逆潮流を太陽電池の発電電力と特定することができ、太陽電池からの発電電力のみを逆潮流時の発電電力として電力料金を計量することができ、電力料金の算定を行うことが容易となる。

本発明に係る電力貯蔵型太陽光発電システムの実施形態を以下に詳述する。図１は本発明の第一の実施形態における太陽光発電システムの全体構成を例示する。図２（Ａ）（Ｂ）は晴天時および曇天時における太陽光発電システムの運転パターンとして太陽電池の発電電力と負荷電力を例示する。図３は図１の太陽光発電システムの運転アルゴリズムを例示する。

図１に示す第一の実施形態における太陽光発電システムは、太陽電池１０をパワーコンディショナ２０により系統３０と連系させ、昼間に太陽電池１０の発電電力あるいは系統３０からの電力を負荷４０に供給すると共に、夜間に系統３０からの電力を貯蔵する電力貯蔵型である。なお、負荷４０には、一般負荷４２と重要負荷４４とがある。この太陽光発電システムは、太陽電池１０の出力変動を抑制して出力安定化を図るための第一の蓄電器５０と、夜間に系統３０からの電力を充電するための第二の蓄電器６０とを備えている。これら二つの蓄電器５０，６０としては、バッテリ等の二次電池や電気二重層コンデンサが使用可能である。

パワーコンディショナ２０は、太陽電池１０からの直流電力を交流電力に変換するインバータ動作および系統３０からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ動作の双方向機能を有する電力変換器２２と、第一の蓄電器５０に対して電力の充放電を制御する第一の制御器（バッテリコントローラ）２４と、第二の蓄電器６０に対して電力の充放電を制御する第二の制御器（バッテリコントローラ）２６と、系統３０に逆潮流が発生したことを検出する逆潮流継電器（ＲＰＲ）２８ａと、太陽電池１０の余剰電力の逆潮流が発生した時に逆潮流継電器２８の出力に基づいて開成する機械式開閉器であるスイッチ２１と、系統３０からの電力が第一の蓄電器５０に充電されることを阻止する充電防止手段であるブロッキングダイオード２３と、電力変換器２２の連系運転と自立運転を切り替えるための連系スイッチ２５とを具備する。なお、前述の逆潮流継電器２８ａは、系統３０の不足電力を検出する不足電力継電器（ＵＰＲ）２８ｂと共に受電電力監視部２８を構成する。

第一の蓄電器５０が接続された第一の制御器２４は、電力変換器２２の太陽電池１０側に接続され、その第一の制御器２４と電力変換器２２との間にブロッキングダイオード２３が挿入接続されている。また、第二の蓄電器６０が接続された第二の制御器２６は、スイッチ２１を介して、電力変換器２２の太陽電池１０側、つまり、電力変換器２２のブロッキングダイオード２３側に接続されている。逆潮流継電器２８ａは、電力変換器２２と系統３０との間に挿入接続され、連系スイッチ２５は、その逆潮流継電器２８ａと電力変換器２２との間に挿入接続されている。なお、負荷４０のうち、重要負荷４４は、電力変換器２２の系統３０側に接続され、一般負荷４２は、電力変換器２２の系統３０側に連系スイッチ２５を介して接続されている。

図２（Ａ）は、晴天時における太陽光発電システムの運転パターンとして太陽電池１０の発電電力と負荷４０の消費電力との関係を例示し、同図（Ｂ）は、曇天時における太陽光発電システムの運転パターンとして太陽電池１０の発電電力と負荷４０の消費電力との関係を例示する。

図２（Ａ）に示すように、晴天時には、昼間料金時間帯で太陽電池１０の発電電力が負荷４０の消費電力を大きく上回る時間帯があり、この時間帯では太陽電池１０の発電電力のみを負荷４０に供給することになる。また、図２（Ｂ）に示すように、曇天時には、昼間料金時間帯で太陽電池１０の発電電力が負荷４０の消費電力を下回る時間帯があり、この時間帯では太陽電池１０の発電電力に加えて、第二の蓄電器６０の放電電力、系統３０からの電力を負荷４０に供給することになる。同図（Ａ）（Ｂ）に示すように、晴天時および曇天時の両方において、安い深夜料金となる夜間時間帯では、太陽電池１０の発電電力はなく、系統３０からの電力を第二の蓄電器６０に充電することになる。

以下、図１の太陽光発電システムの運転アルゴリズムを図３のフローチャートを参照しながら説明する。

この太陽光発電システムでは、まず、系統３０に停電などの系統事故が発生しているか否かを判断する（STEP１）。系統事故が発生している場合、連系スイッチ２５を開成することにより（STEP２）、電力変換器２２を系統３０から切り離して電圧制御により自立運転させる（STEP３）。系統事故が発生していない場合には、連系スイッチ２５が閉成された状態にあり、電力変換器２２は系統３０と連系して電流制御により連系運転している。

系統事故の発生により連系スイッチ２５を開成して電力変換器２２が自立運転している状況で、太陽電池１０の発電電力が負荷４０の消費電力よりも大きいか否かを判断する（STEP４）。太陽電池１０の発電電力が負荷４０の消費電力よりも大きい場合には、太陽電池１０の発電電力を負荷４０に供給する（STEP５）。逆に、太陽電池１０の発電電力が負荷４０の消費電力よりも小さい場合には、太陽電池１０の発電電力を負荷４０に供給すると共に、その不足分を第一の蓄電器５０および第二の蓄電器６０の放電電力で補う。つまり、第一の制御器２４により第一の蓄電器５０の放電電力を負荷４０に供給すると共に、スイッチ２１を閉成して第二の制御器２６により第二の蓄電器６０の放電電力を負荷４０に供給する（STEP６，STEP７）。

なお、負荷４０への電力供給は、第一の蓄電器５０の放電電力あるいは第二の蓄電器６０の放電電力のいずれか一方であってもよい。太陽電池１０の発電電力、あるいは第一の蓄電器５０の放電電力または第二の蓄電器６０の放電電力を負荷４０に供給する際、電力変換器２２は、太陽電池１０、第一の蓄電器５０あるいは第二の蓄電器６０からの直流電力を交流電力に変換するインバータ動作を実行する。

一方、系統事故が発生していない場合には、太陽電池１０の系統連系が夜間モード（夜間料金時間帯）であるか否かを判断する（STEP８）。なお、夜間モード（夜間料金時間帯）でなければ、昼間モード（昼間料金時間帯）となる。

夜間モードの場合、電力変換器２２は、系統３０からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ動作（ＤＣ電圧一定制御）を実行する（STEP９）。この時、スイッチ２１を閉成して第二の制御器２６により、系統３０からの電力を第二の蓄電器６０に充電する（STEP１０，STEP１１）。

昼間モードの場合、電力変換器２２を最大電力追従制御して太陽電池１０から最大電力を引き出すことが可能か否か、また、電力変換器２２をＤＣ電圧一定制御することが可能か否かを判断する（STEP１２）。ここで、最大電力追従制御（ＭＰＰＴ制御）とは、常に、太陽電池１０からその時の日射で得られる最大の出力が取り出せるように太陽電池１０の動作点をコントロールすることを意味する。例えば、晴天の場合、電力変換器２２を最大電力追従制御（放電モード）することが可能であり、曇天などで日射量が少ない場合、電力変換器２２の最大電力追従制御による太陽電池からの最大出力が有効に得られないことがある。その時にはＤＣ電圧一定制御（放電モード）を行うことになる。

従って、晴天の場合、電力変換器２２は、太陽電池１０に対する最大電力追従制御を行い、第一の蓄電器５０あるいは第二の蓄電器６０からの直流電力を交流電力に変換するインバータ動作を実行することになる（STEP１３）。曇天などで日射量が少ない場合、電力変換器２２は、太陽電池１０、第一の蓄電器５０あるいは第二の蓄電器６０からの直流電力を交流電力に変換するインバータ動作（ＤＣ電圧一定制御）を実行することになる（STEP１４）。

ここで、太陽電池１０の発電電力が負荷４０の消費電力よりも大きいか否かを判断する（STEP１５）。太陽電池１０の発電電力が負荷４０の消費電力よりも大きい場合には、太陽電池１０の発電電力を負荷４０に供給する。逆に、太陽電池１０の発電電力が負荷４０の消費電力よりも小さい場合には、太陽電池１０の発電電力を負荷４０に供給すると共に、その不足分を第二の蓄電器６０の充電電力で補う。つまり、スイッチ２１を閉成して第二の制御器２６により第二の蓄電器６０の放電電力を負荷４０に供給する。

前述したように、太陽電池１０の発電電力が負荷４０の消費電力よりも大きい場合、太陽電池１０の発電電力を負荷４０に供給するに際して、太陽電池１０の余剰電力の逆潮流が発生することがある。このような太陽電池１０の余剰電力の逆潮流が発生した時、その系統３０に発生した逆潮流を逆潮流継電器２８ａで検出し、その検出信号に基づいて第二の制御器２６を停止させる（STEP１６）。この第二の制御器２６の停止により、系統３０からの電力が充電された第二の蓄電器６０の放電電力が余剰電力として系統３０に逆潮流されることはない。

太陽電池１０の余剰電力の逆潮流が発生した時、逆潮流継電器２８の出力に基づいて第二の制御器２６を停止すると共にスイッチ２１を開成することにより（STEP１６）、系統３０からの電力を充電した第二の蓄電器６０の放電電力が逆潮流されることはなく、逆潮流する余剰電力に系統３０からの電力が含まれることなく、余剰電力の逆潮流を太陽電池１０の発電電力のみに特定することができる（STEP１８）。

このように、第二の制御器２６の停止による第二の蓄電器６０の電気的な遮断だけでなく、スイッチ２１の開成による機械的な遮断でもって第二の蓄電器６０を系統３０から確実に切り離すことができる。この時、第一の蓄電器５０は、太陽電池１０の出力変動を抑制して出力安定化を図るために充放電される（STEP１７）。なお、スイッチ２１の開成による機械的な遮断でもって第二の蓄電器６０を系統３０から確実に切り離した後は、逆潮流継電器２８ａの検出動作を無効にして余剰電力の逆潮流を可能にする。

一方、太陽電池１０の発電電力が負荷４０の消費電力よりも小さい場合、第二の蓄電器６０の充電電圧が十分（満充電状態）であれば（STEP１９）、スイッチ２１を閉成して第二の制御器２６により第二の蓄電器６０を放電させる（STEP２０）。これにより、太陽電池１０の発電電力、第二の蓄電器６０の放電電力および系統３０からの電力が負荷４０に供給されることになる（STEP２２）。なお、第一の蓄電器５０は、太陽電池１０の出力変動を抑制して出力安定化を図るために充放電される（STEP２１）。

この時、第二の蓄電器６０の放電電力が負荷４０に供給されるため、逆潮流継電器２８ａは、その検出動作により逆潮流を監視する状態にある。系統３０に逆潮流が発生した場合には、前述したようにこの逆潮流継電器２８ａの検出出力に基づいてスイッチ２１を開成することにより、第二の蓄電器６０を系統３０から切り離すことになる。

太陽電池１０の発電電力が負荷４０の消費電力よりも小さい場合、第二の蓄電器６０の充電電圧が不十分であれば（STEP１９）、スイッチ２１を開成して第二の制御器２６を停止させる（STEP２３）。これにより、太陽電池１０の発電電力、系統３０からの電力が負荷４０に供給されることになる（STEP２５）。なお、第一の蓄電器５０は、太陽電池１０の出力変動を抑制して出力安定化を図るために充放電される（STEP２４）。

この時、スイッチ２１の開成により、第二の蓄電器６０は系統３０から切り離されてその放電電力が系統３０に逆潮流されることはないので、逆潮流継電器２８ａは、その検出動作を無効にすることにより逆潮流の監視を不要としている。

以上で説明した第一の実施形態では、第一の制御器２４および第二の制御器２６を電力変換器２２の太陽電池１０側にそれぞれ接続し、その第一の制御器２４と電力変換器２２との間に、系統３０からの電力が第一の蓄電器５０に充電されることを阻止するブロッキングダイオード２３を挿入接続し、第二の制御器２６と電力変換器２２との間に、太陽電池１０の余剰電力の逆潮流が発生した時に開成するスイッチ２１を挿入接続した構成としている。

本発明における太陽光発電システムは、第一の実施形態のような構成以外に、図４〜図６に示す第二〜第四の実施形態のような構成とすることも可能である。なお、図４〜図６に示す第二〜第四の実施形態の太陽光発電システムにおいて、図１に示す第一の実施形態の太陽光発電システムと同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。

図４に示す第二の実施形態の太陽光発電システムは、第一の制御器２４および第二の制御器２６を電力変換器２２の太陽電池１０側にそれぞれ接続し、それら第一の制御器２４および第二の制御器２６と電力変換器２２との間に、太陽電池１０の余剰電力の逆潮流が発生した時に第二の制御器２６側が開成される機械式切替器である切替スイッチ２７を挿入接続した構成としている。

このような構成を具備した太陽光発電システムでは、系統事故が発生していない場合、電力変換器２２が系統３０からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ動作（ＤＣ電圧一定制御）を実行する夜間モードで、切替スイッチ２７を切り替えて第二の制御器２６側を閉成することにより、第二の制御器２６でもって系統３０からの電力を第二の蓄電器６０に充電する。

この時、切替スイッチ２７の第一の制御器２４側が開成されているので、系統３０からの電力が第一の蓄電器５０に充電されることはない。この切替スイッチ２７の第一の制御器２４側が開成していることで、第一の実施形態におけるブロッキングダイオード２３と同一機能を発揮させている。

一方、電力変換器２２が太陽電池１０、第一の蓄電器５０あるいは第二の蓄電器６０からの直流電力を交流電力に変換するインバータ動作（曇天などで日射量が少ない時：ＤＣ電圧一定制御、晴天時：最大電力追従制御）を実行する昼間モードで、太陽電池１０の発電電力が負荷４０の消費電力よりも大きい場合、太陽電池１０の発電電力を負荷４０に供給するに際して、太陽電池１０の余剰電力の逆潮流が発生することがある。

この太陽電池１０の余剰電力の逆潮流が発生した時、逆潮流継電器２８ａの検出信号に基づいて第二の制御器２６を停止させると共に切替スイッチ２７を切り替えて第二の制御器２６側を開成する。これにより、第二の制御器２６の停止による第二の蓄電器６０の電気的な遮断だけでなく、切替スイッチ２７の開成による機械的な遮断でもって第二の蓄電器６０を系統３０から確実に切り離すことができる。

その結果、系統３０からの電力を充電した第二の蓄電器６０の放電電力が逆潮流されることはなく、逆潮流する余剰電力に系統３０からの電力が含まれることなく、余剰電力の逆潮流を太陽電池１０の発電電力のみに特定できることが確実となる。

図５に示す第三の実施形態の太陽光発電システムは、第一の制御器２４および第二の制御器２６を電力変換器２２の太陽電池１０側にそれぞれ接続し、第一の制御器２４と電力変換器２２との間に、太陽電池１０の余剰電力の逆潮流が発生した時に閉成する第一の機械式開閉器である第一のスイッチ２９を挿入接続し、かつ、第二の制御器２６と電力変換器２２との間に、太陽電池１０の余剰電力の逆潮流が発生した時に開成する第二の機械式開閉器である第二のスイッチ２１を挿入接続した構成としている。

このような構成を具備した太陽光発電システムでは、系統事故が発生していない場合、電力変換器２２が系統３０からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ動作（ＤＣ電圧一定制御）を実行する夜間モードで、第二のスイッチ２１を閉成することにより、第二の制御器２６でもって系統３０からの電力を第二の蓄電器６０に充電する。

この時、第一のスイッチ２９を開成しているので、系統３０からの電力が第一の蓄電器５０に充電されることはない。この第一のスイッチ２９が開成していることで、第一の実施形態のおけるブロッキングダイオード２３と同一機能を発揮させている。

一方、電力変換器２２が太陽電池１０、第一の蓄電器５０あるいは第二の蓄電器６０からの直流電力を交流電力に変換するインバータ動作（曇天などで日射量が少ない時：ＤＣ電圧一定制御、晴天時：最大電力追従制御）を実行する昼間モードで、太陽電池１０の発電電力が負荷４０の消費電力よりも大きい場合、太陽電池１０の発電電力を負荷４０に供給するに際して、太陽電池１０の余剰電力の逆潮流が発生することがある。

この太陽電池１０の余剰電力の逆潮流が発生した時、逆潮流継電器２８ａの検出信号に基づいて第二の制御器２６を停止させると共に第二のスイッチ２１を開成する。これにより、第二の制御器２６の停止による第二の蓄電器６０の電気的な遮断だけでなく、第二のスイッチ２１の開成による機械的な遮断でもって第二の蓄電器６０を系統３０から確実に切り離すことができる。

その結果、系統３０からの電力を充電した第二の蓄電器６０の放電電力が逆潮流されることはなく、逆潮流する余剰電力に系統３０からの電力が含まれることなく、その余剰電力の逆潮流を太陽電池１０の発電電力のみに特定できることが確実となる。

図６に示す第四の実施形態の太陽光発電システムは、第一の制御器２４を電力変換器２２の太陽電池１０側に接続し、その第一の制御器２４と電力変換器２２との間に、太陽電池１０の余剰電力の逆潮流が発生した時に閉成する第一の機械式開閉器である第一のスイッチ２９を挿入接続し、第二の制御器２６’を電力変換器２２の系統３０側に接続し、その第二の制御器２６’と電力変換器２２との間に、太陽電池１０の余剰電力の逆潮流が発生した時に開成する第二の機械式開閉器である第二のスイッチ２１を挿入接続した構成としている。

このような構成を具備した太陽光発電システムでは、系統事故が発生していない場合、第二の制御器２６’が系統３０からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ動作（ＤＣ電圧一定制御）を実行する夜間モードで、第二のスイッチ２１を閉成することにより、第二の制御器２６でもって系統３０からの電力を第二の蓄電器６０に充電する。

この時、第一のスイッチ２９を開成しているので、系統３０からの電力が第一の蓄電器５０に充電されることはない。この第一のスイッチ２９が閉成していることで、第一の実施形態におけるブロッキングダイオード２３と同一機能を発揮させている。

一方、電力変換器２２が太陽電池１０、第一の蓄電器５０からの直流電力を交流電力に変換するインバータ動作（曇天などで日射量が少ない時：ＤＣ電圧一定制御、晴天時：最大電力追従制御）を実行するか、あるいは第二の制御器２６’が第二の蓄電器６０からの直流電力を交流電力に変換するインバータ動作する昼間モードで、太陽電池１０の発電電力が負荷４０の消費電力よりも大きい場合、太陽電池１０の発電電力を負荷４０に供給するに際して、太陽電池１０の余剰電力の逆潮流が発生することがある。

この太陽電池１０の余剰電力の逆潮流が発生した時、逆潮流継電器２８ａの検出信号に基づいて第二の制御器２６’を停止させると共に第二のスイッチ２１を開成する。これにより、第二の制御器２６’の停止による第二の蓄電器６０の電気的な遮断だけでなく、第二のスイッチ２１の開成による機械的な遮断でもって第二の蓄電器６０を系統３０から確実に切り離すことができる。

その結果、系統３０からの電力を充電した第二の蓄電器６０の放電電力が逆潮流されることはなく、逆潮流する余剰電力に系統３０からの電力が含まれることなく、その余剰電力の逆潮流を太陽電池１０の発電電力のみに特定できることが確実となる。

なお、この太陽光発電システムの構成では、第二の制御器２６’を電力変換器２２と系統３０との間に接続していることから、その第二の制御器２６’は、第二の蓄電器６０からの直流電力を交流電力に変換するインバータ動作および系統３０からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ動作の双方向機能を有することになる。

前述した第一〜第四の実施形態においては、第一の蓄電器５０あるいは第二の蓄電器６０と電力変換器２２との間に機械式開閉器あるいは切替器を設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、太陽電池１０の余剰電力の逆潮流が発生した時、第二の制御器２６の停止による第二の蓄電器６０の電気的な遮断だけでよければ、第一の実施形態におけるスイッチ２１，第二の実施形態における切替スイッチ２７，第三および第四の実施形態における第一および第二のスイッチ２９，２１を省略することも可能である。この場合、第一の制御器２４と第二の制御器２６，２６’とが相反する反対動作を実行するように設定する必要がある。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明における第一の実施形態で、太陽光発電システムの構成例を示すブロック図である。 （Ａ）は晴天時における太陽光発電システムの運転パターンとして太陽電池の発電電力と負荷電力を示すグラフ、（Ｂ）は曇天時における太陽光発電システムの運転パターンとして太陽電池の発電電力と負荷電力を示すグラフである。 図１の太陽光発電システムの運転アルゴリズムを示すフローチャートである。 本発明における第二の実施形態で、太陽光発電システムの構成例を示すブロック図である。 本発明における第三の実施形態で、太陽光発電システムの構成例を示すブロック図である。 本発明における第四の実施形態で、太陽光発電システムの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 太陽電池
２０ パワーコンディショナ
２１ （第二の）機械式開閉器〔（第二の）スイッチ〕
２２ 電力変換器
２３ 充電防止手段（ブロッキングダイオード）
２４ 第一の制御器
２６，２６’ 第二の制御器
２７ 機械式切替器（切替スイッチ）
２８ａ 逆潮流継電器
２９ 第一の機械式開閉器（第一のスイッチ）
３０ 系統
５０ 第一の蓄電器
６０ 第二の蓄電器

Claims (5)

1. 太陽電池と系統との間に設置され、前記太陽電池を系統と連系させるパワーコンディショナを備えた太陽光発電システムであって、
   前記パワーコンディショナは、前記太陽電池からの直流電力を交流電力に変換するインバータ動作および系統からの交流電力を直流電力に変換するコンバータ動作の双方向機能を有する電力変換器と、系統に逆潮流が発生したことを検出する逆潮流継電器と、太陽電池の出力変動を抑制する第一の蓄電器に対する電力の充放電を制御する第一の制御器と、夜間電力を充電する第二の蓄電器に対する電力の充放電を制御し、前記太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時に前記逆潮流継電器の出力に基づいて停止する第二の制御器とを備え、
   前記電力変換器を太陽電池と系統との間に挿入接続すると共に、前記逆潮流継電器を電力変換器と系統との間に挿入接続し、前記第一の制御器と第二の制御器を電力変換器の太陽電池側にそれぞれ接続したことを特徴とする電力貯蔵型太陽光発電システム。
2. 前記第一の制御器と電力変換器との間に、系統からの電力が第一の蓄電器に充電されることを阻止する充電防止手段が挿入接続され、前記第二の制御器と電力変換器との間に、前記太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時に開成する機械式開閉器が挿入接続されている請求項１に記載の電力貯蔵型太陽光発電システム。
3. 前記第一の制御器および第二の制御器と電力変換器との間に、前記太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時に第二の制御器側が開成される機械式切替器が挿入接続されている請求項１に記載の電力貯蔵型太陽光発電システム。
4. 前記第一の制御器と電力変換器との間に、前記太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時に閉成する第一の機械式開閉器が挿入接続され、かつ、第二の制御器と電力変換器との間に、前記太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時に開成する第二の機械式開閉器が挿入接続されている請求項１に記載の電力貯蔵型太陽光発電システム。
5. 前記第一の制御器は電力変換器の太陽電池側に接続され、かつ、その第一の制御器と電力変換器との間に、前記太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時に閉成する第一の機械式開閉器が挿入接続され、前記第二の制御器は電力変換器の系統側に接続され、かつ、その第二の制御器と電力変換器との間に、前記太陽電池の余剰電力の逆潮流が発生した時に開成する第二の機械式開閉器が挿入接続されている請求項１に記載の電力貯蔵型太陽光発電システム。

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