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JP7261977B2 - 制御システム、電力システム、制御方法及びプログラム - Google Patents

制御システム、電力システム、制御方法及びプログラム Download PDF

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Description

本開示は制御システム、電力システム、制御方法及びプログラムに関し、より詳細には、電力変換システムを制御する制御システム、この制御システムを備える電力システム、制御方法及びプログラムに関する。
特許文献1記載の電力変換システムは、パワーコンディショナ部、太陽電池、蓄電池、及びシステム制御部を有する。系統が故障や災害等で停電の状態に至った場合、システム制御部の停電検知機能が動作して停電を判断する。停電が判断されている期間、パワーコンディショナ部は自立運転を行う。自立運転が開始されると、パワーコンディショナ部から特定負荷のみへの電力供給が開始する。
特開2018-098820号公報
しかしながら、特許文献1記載の電力変換システムでは、自立運転が開始されると、特定負荷が電力を消費していない場合にも、特定負荷に接続された電路にパワーコンディショナ部から電圧が印加される。このため、この場合にも、パワーコンディショナ部は、太陽電池あるいは蓄電池から供給される電力を消費してしまっていた。
本開示は、電力変換システムにおける電力の消費量を低減することができる制御システム、電力システム、制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る制御システムは、電力変換システムを制御する制御部を備える。前記電力変換システムは、インバータ回路を含む。前記インバータ回路は、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を電力系統へ出力可能な連系運転、及び前記電力系統と切り離された負荷に、変換した交流電力を端子を介して出力可能な自立運転を行う。前記制御部は、前記インバータ回路が前記自立運転を行う場合において、第1の時間帯に、交流電圧を前記端子に印加させる第1モードにて前記電力変換システムを制御し、前記第1の時間帯とは異なる第2の時間帯に、交流電圧を前記端子に印加させる動作を停止する制御を含む第2モードにて前記電力変換システムを制御する。
本開示の一態様に係る電力システムは、前記制御システムと、前記電力変換システムと、を備える。
本開示の一態様に係る制御方法は、電力変換システムの制御方法である。前記電力変換システムは、インバータ回路を含む。前記インバータ回路は、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を電力系統へ出力可能な連系運転、及び前記電力系統と切り離された負荷に、変換した交流電力を端子を介して出力可能な自立運転を行う。前記制御方法は、前記インバータ回路が前記自立運転を行う場合において、第1の時間帯に、交流電圧を前記端子に印加させる第1モードにて前記電力変換システムを制御し、前記第1の時間帯とは異なる第2の時間帯に、交流電圧を前記端子に印加させる動作を停止する制御を含む第2モードにて前記電力変換システムを制御する。
本開示の一態様に係るプログラムは、前記制御方法を、コンピュータシステムに実行させる。
本開示は、電力変換システムにおける電力の消費量を低減することができるという利点がある。
図1は、一実施形態に係る電力システムのブロック図である。 図2は、同上の電力システムの動作例を示すフローチャートである。 図3は、同上の電力システムのリモコンのディスプレイに表示される画面を示す図である。 図4は、同上の電力システムのリモコンのディスプレイに表示される画面を示す図である。 図5は、同上の電力システムのリモコンのディスプレイに表示される画面を示す図である。 図6は、同上の電力システムのリモコンのディスプレイに表示される画面を示す図である。 図7は、同上の電力システムのリモコンのディスプレイに表示される画面を示す図である。 図8は、同上の電力システムのリモコンのディスプレイに表示される画面を示す図である。
以下、実施形態に係る制御システム、電力システム、制御方法及びプログラムについて、図面を用いて説明する。ただし、下記の実施形態は、本開示の様々な実施形態の1つに過ぎない。下記の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
本実施形態の電力システム1は、例えば、災害の発生時に避難所となる学校及び公民館等の施設において用いられる。また、電力システム1は、集合住宅の各住戸、戸建て住宅、工場、駅、商業施設、事務所等の各需要家において用いられる。
電力システム1は、図1に示すように、制御装置2を有する制御システム10と、電力変換システム3とを備えている。電力システム1は、発電設備としての太陽電池PV1と、蓄電池SB1とを更に備えている。蓄電池SB1は、例えば、リチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池、鉛蓄電池、電気二重層キャパシタ、又はリチウムイオンキャパシタを含む。
電力変換システム3は、電力系統PS1及び複数(図1では2つ)の負荷71、72に電気的に接続される。電力系統PS1と電力変換システム3とは、単相3線式の電路により互いに接続される。複数の負荷71、72は、例えば、電気機器である。複数の負荷71、72には、電力系統PS1及び電力変換システム3の少なくとも一方から電力が供給される。
停電が発生した場合等には、電力系統PS1から複数の負荷71、72への電力供給が停止する。この場合に、電力システム1は、時間帯及び太陽電池PV1の動作状態等に関する条件に応じて、電力変換システム3から複数の負荷71、72への電力供給の有無を切り替える。以下、電力システム1の構成についてより詳細に説明する。
電力変換システム3は、第1コンバータ回路31と、第2コンバータ回路32と、インバータ回路33とを含む。第1コンバータ回路31の出力端は、第2コンバータ回路32及びインバータ回路33に電気的に接続されている。さらに、第1コンバータ回路31の入力端は、太陽電池PV1に電気的に接続されている。第2コンバータ回路32の第1の入出力端は、第1コンバータ回路31及びインバータ回路33に電気的に接続されている。さらに、第2コンバータ回路32の第2の入出力端は、蓄電池SB1に電気的に接続されている。以下では、第1コンバータ回路31と第2コンバータ回路32とインバータ回路33とを相互に電気的に接続している電路を、電路W1と称す。電路W1は、非接地線と接地線とを含む。
第1コンバータ回路31は、例えば昇圧チョッパ回路を備えている。第2コンバータ回路32は、例えば昇降圧チョッパ回路を備えており、双方向コンバータ回路である。第1コンバータ回路31は、太陽電池PV1から入力される直流電圧を所定の大きさの直流電圧に変換して、電路W1に出力する。第1コンバータ回路31から電路W1に出力された直流電力は、第2コンバータ回路32又はインバータ回路33に入力される。第2コンバータ回路32は、蓄電池SB1から入力される直流電圧を所定の大きさの直流電圧に変換して、電路W1に出力する。この場合、蓄電池SB1は放電する。また、第2コンバータ回路32は、電路W1から入力される直流電圧を所定の大きさの直流電圧に変換して、蓄電池SB1に出力する。この場合、蓄電池SB1は充電される。
インバータ回路33は、例えばフルブリッジ方式のインバータ回路である。インバータ回路33は、電路W1から入力される直流電力を交流電力に変換する。変換後の交流電力は、インバータ回路33が有している複数(図1では3つ)の端子331から出力される。複数の端子331は、電力系統PS1及び複数の負荷71、72に電気的に接続されている。要するに、インバータ回路33は、直流電源としての太陽電池PV1及び蓄電池SB1から供給される直流電力を電力変換して、交流電力として複数の端子331から出力する。
インバータ回路33は、連系運転と、自立運転とを行う。ユーザの操作により、連系運転と自立運転とが切り替えられる。連系運転では、インバータ回路33は、電力系統PS1に電気的に接続され、変換した交流電力を電力系統PS1へ出力可能である。また、連系運転では、インバータ回路33は、電力系統PS1から入力される交流電力を直流電力に変換可能である。変換後の直流電力は、電路W1に出力され、第2コンバータ回路32を経由して蓄電池SB1に供給される。一方で、自立運転では、インバータ回路33は、変換した交流電力を複数の端子331を介して複数の負荷71、72へ出力可能である。
つまり、複数の負荷71、72は、インバータ回路33の連系運転時には電力系統PS1から電力供給を受け、インバータ回路33の自立運転時にはインバータ回路33から電力供給を受ける。なお、電力系統PS1には、複数の負荷71、72とは別に、インバータ回路33の連系運転時には電力系統PS1から電力供給を受け、インバータ回路33の自立運転時には電力供給を受けない負荷が電気的に接続されていてもよい。また、複数の負荷71、72が電力系統PS1に電気的に接続されることは、必須ではない。つまり、インバータ回路33の連系運転時に複数の負荷71、72が電力系統PS1から電力供給を受けることは、必須ではない。
インバータ回路33の複数の端子331と、電力系統PS1との間の電路W2は、例えば、単相3線式の電路である。すなわち、電路W2は、L1相の配線W21、L2相の配線W22及びN相の配線W23を含む。電路W2には、複数の負荷71、72が電気的に接続されている。電力システム1は、配線W21~W23に1つずつ設置された複数(図1では3つ)の遮断部41を備えている。各遮断部41は、例えば、電磁開閉器を含む。各遮断部41は、制御装置2の制御に応じて電路W2を開閉する。電力系統PS1において配電設備に異常が発生した場合、又は、電路W2に過電流若しくは漏洩電流が発生して制御装置2が各遮断部41を開放した場合等に、電力系統PS1から複数の負荷71、71への電力供給が停止する。この場合、ユーザは、後述のリモートコントローラ(リモコン5)を操作して、インバータ回路33に自立運転を開始させることで、インバータ回路33から複数の負荷71、71へ電力を供給させることができる。
電力システム1は、複数(図1では2つ)の電流センサ81を更に備えている。複数の電流センサ81の各々は、例えば、カレントトランスを含む。複数の電流センサ81は、電路W2に流れる電流を検出し、検出結果を制御装置2に出力する。本実施形態では、2つの電流センサ81のうち一方の電流センサ81が、配線W21に流れる電流を検出し、他方の電流センサ81が、配線W22に流れる電流を検出する。制御装置2では、複数の電流センサ81の検出結果に基づいて、電力系統PS1から複数の負荷71、72への電力供給が停止しているか否かが判定される。
制御装置2は、1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを有するマイクロコントローラを主構成とする。すなわち、マイクロコントローラのメモリに記録されたプログラムを、マイクロコントローラのプロセッサが実行することにより、制御装置2の機能が実現される。プログラムはメモリに予め記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。
制御装置2は、制御部21を有している。制御部21は、電力変換システム3を制御する。より詳細には、制御部21は、インバータ回路33が自立運転を行う場合において、第1の時間帯に、第1モードにて電力変換システム3を制御する。制御部21は、インバータ回路33が自立運転を行う場合において、第1の時間帯とは異なる第2の時間帯に、第2モードにて電力変換システム3を制御する。制御部21は、第1モードでは、交流電圧を複数の端子331間に印加させる。第2モードにおける制御部21の制御は、交流電圧を複数の端子331間に印加させる動作を停止する制御を含む。
さらに詳細には、制御部21が第1モードのとき、制御部21は、第1コンバータ回路31を制御して、太陽電池PV1からの直流電圧を所定の大きさの直流電圧に変換させ、インバータ回路33に出力させる。また、制御部21が第1モードのとき、制御部21は、第2コンバータ回路32を制御して、蓄電池SB1の充電と放電とを切り替えさせる。さらに、制御部21が第1モードのとき、制御部21は、インバータ回路33を制御して、電路W1からインバータ回路33に入力される直流電圧を交流電圧に変換させ、交流電圧を複数の端子331間に印加させる。
制御部21は、第2モードでは、インバータ回路33を制御して、インバータ回路33の動作を停止させる。これにより、複数の端子331間には、交流電圧が印加されないこととなる。
第1の時間帯及び第2の時間帯は、ユーザの操作により設定されてもよいし、制御装置2において自動で設定されてもよい。例えば、昼間から深夜前までの時間帯が第1の時間帯として設定される。例えば、深夜から早朝までの時間帯が第2の時間帯として設定される。第2の時間帯は、第1の時間帯と比較して、複数の負荷71、72で電力が消費される可能性が低い時間帯である。
第2の時間帯のうち少なくとも一部の期間では、交流電圧が複数の端子331間に印加されていても、複数の負荷71、72の電源スイッチがオフにされており複数の負荷71、72が電力を消費しないことがある。そこで、第2の時間帯において、制御部21は、第2モードにより、交流電圧を複数の端子331間に印加させる動作を停止する。したがって、第2の時間帯に、複数の負荷71、72で電力が消費されないにも関わらず交流電圧が複数の端子331間に印加される場合と比較して、電力変換システム3における電力の消費量を低減できる。
インバータ回路33が連系運転を行っている場合には、制御部21は、現在時刻が第1の時間帯であるか第2の時間帯であるかに関係なく動作する。インバータ回路33が連系運転を行っている場合には、制御部21は、例えば、電力変換システム3に次の第1~第5の動作のうち少なくとも1つを行わせる。制御部21は、第1の動作において、太陽電池PV1から電力変換システム3を通して蓄電池SB1に電力を供給させる。制御部21は、第2の動作において、太陽電池PV1から電力変換システム3を通して複数の負荷71、72に電力を供給させる。制御部21は、第3の動作において、太陽電池PV1から電力変換システム3を通して複数の負荷71、72に電力を供給させ、太陽電池PV1の余剰電力を蓄電池SB1に供給させる。制御部21は、第4の動作において、蓄電池SB1から電力変換システム3を通して複数の負荷71、72に電力を供給させる。制御部21は、第5の動作において、電力系統PS1から電力変換システム3を通して蓄電池SB1に電力を供給させる。
第3の動作の詳細は、次の通りである。制御部21は、第3の動作を行うとき、太陽電池PV1の出力電力が複数の負荷71、72の消費電力以下の場合は、太陽電池PV1から電力変換システム3を通して複数の負荷71、72に電力を供給させる。また、制御部21は、第3の動作を行うとき、太陽電池PV1の出力電力が複数の負荷71、72の消費電力を超える場合は、太陽電池PV1から電力変換システム3を通して複数の負荷71、72に電力を供給させ、余剰電力を蓄電池SB1に供給させる。余剰電力は、太陽電池PV1の出力電力と複数の負荷71、72の消費電力との差分である。
また、制御部21は、第2の時間帯において(すなわち、第2モードで動作している場合において)、発電設備としての太陽電池PV1が直流電力を出力している場合に、太陽電池PV1から蓄電池SB1に直流電力を供給させる。すなわち、この場合は、制御部21は、インバータ回路33の動作を停止させる一方で、第1コンバータ回路31及び第2コンバータ回路32の動作は継続させる。
なお、制御部21において、第1の時間帯及び第2の時間帯とは別に、インバータ回路33が連系運転を行っている場合の電力システム1の動作を決めるための時間帯が設定されてもよい。例えば、インバータ回路33が連系運転を行っている場合において、制御部21は、第3の時間帯に蓄電池SB1を充電させ、第4の時間帯に蓄電池SB1を放電させてもよい。第3の時間帯及び第4の時間帯は、第1の時間帯又は第2の時間帯と一致していてもよいし、異なる時間帯であってもよい。第3の時間帯及び第4の時間帯は、ユーザの操作により設定されてもよいし、制御装置2において自動で設定されてもよい。
また、制御部21は、第2の時間帯において、発電設備としての太陽電池PV1が直流電力の出力(発電)を停止している場合は、インバータ回路33だけではなく、第1コンバータ回路31及び第2コンバータ回路32も停止させることが好ましい。
また、第1の時間帯及び第2の時間帯のうち少なくとも一方は、所定の時期ごとに設定される。所定の時期とは、例えば、日付、曜日、月及び季節等のうち少なくとも1つである。これにより、所定の時期ごとの電力需要に応じて第1の時間帯及び第2の時間帯のうち少なくとも一方を設定できる。例えば、平日は日中を第2の時間帯とし、休日は日中を第1の時間帯とすることができる。また、例えば、空調機器の使用頻度が比較的高くなる夏及び冬には、春及び秋と比較して第1の時間帯を延長することができる。所定の時期ごとの設定は、ユーザの操作によりされてもよいし、制御装置2において自動でなされてもよい。
制御装置2は、タイマ22を有している。タイマ22は、現在の時刻を測定する。制御部21は、タイマ22が測定した時刻に基づいて、現在の時刻が第1の時間帯であるか否か、及び、現在の時刻が第2の時間帯であるか否かを判定する。
制御装置2は、切替部23を有している。切替部23は、制御部21の動作状態を第1状態と第2状態との間で切り替える。第1状態では、制御部21は、第1の時間帯には第1モードとなり、第2の時間帯には第2モードとなる。第2状態では、制御部21は、第1モード及び第2モードのうち第1モードのみで動作する。切替部23は、第1状態と第2状態とをユーザの操作に応じて切り替えてもよいし、自動で切替えてもよい。
制御装置2は、変更部24を有している。変更部24は、例えば、電気通信回線を通じて気象情報を取得する。変更部24は、気象情報に応じて第1の時間帯及び第2の時間帯のうち少なくとも一方を変更する。例えば、天気予報が晴れを予報しており、日照量が比較的多いと予測される場合は、太陽電池PV1の発電量が比較的多くなると予測されるので、変更部24は、第1の時間帯の長さを延長し第2の時間帯の長さを短縮する。また、例えば、天気予報が雨を予報しており、日照量が比較的少ないと予測される場合は、太陽電池PV1の発電量が比較的少なくなると予測されるので、変更部24は、第1の時間帯の長さを短縮し第2の時間帯の長さを延長する。
制御装置2は、決定部25を有している。決定部25は、例えば、プロセッサを含むマイクロコントローラにより構成される。決定部25は、複数の負荷71、72で消費される電力と時間帯との関係に基づいて、第1の時間帯と第2の時間帯とを決定する。
決定部25は、例えば、時間帯ごと(例えば、1時間ごと)の複数の負荷71、72の電力消費量の情報を、複数日に亘って取得する。決定部25は、複数の負荷71、72における電力消費量が比較的大きい時間帯を第1の時間帯とし、複数の負荷71、72における電力消費量が比較的小さい時間帯を第2の時間帯とする。
制御システム10は、リモートコントローラ(以下、単に「リモコン」という)5を更に備えている。リモコン5は、ユーザが制御装置2を操作するための装置である。リモコン5は、電波又は赤外線等を媒体として制御装置2と通信する。リモコン5は、提示部51と、案内部52と、操作部53とを有している。
リモコン5は、1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを有するマイクロコントローラを主構成とする。すなわち、マイクロコントローラのメモリに記録されたプログラムを、マイクロコントローラのプロセッサが実行することにより、リモコン5の機能が実現される。プログラムはメモリに予め記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。
提示部51は、例えば、ディスプレイからなる。提示部51は、制御装置2から入力された情報を、提示部51を構成するディスプレイに表示することで当該情報を提示する。
提示部51は、制御部21の状態が第1モードであるか第2モードであるかの情報を提示する。
また、提示部51は、第1の時間帯の終了時刻と蓄電池SB1の残存容量とに応じた情報を提示する。更に具体的には、提示部51は、第1の時間帯の終了時刻に関する情報と蓄電池SB1の残存容量との相関を提示する。すなわち、制御装置2は、蓄電池SB1の残存容量を通信線を介して蓄電池SB1から取得し、単位時間あたりの蓄電池SB1の放電量の実績値に基づいて、蓄電池SB1の残存容量がゼロとなる時刻を推定する。制御装置2は、推定した時刻が第1の時間帯の終了時刻の前であるか後であるかの情報を、提示部51へ出力する。すなわち、制御装置2は、第1の時間帯の終了時刻までに蓄電池SB1の残存容量が無くなるか否かの情報を、提示部51へ出力する。例えば、提示部51は、第1の時間帯の終了時刻と、蓄電池SB1の残存容量が無くなると推定される時刻とを表示する。これらの時刻は、例えば、第1の時間帯において常時表示されてもよいし、操作部53に所定の操作がされることで表示されてもよい。電力システム1のユーザは、例えば、提示部51で提示される情報に基づいて、蓄電池SB1の残存容量が無くなると推定される時刻が第1の時間帯の終了時刻よりも前であると判断した場合は、節電を心がけることができる。
なお、提示部51は、第1の時間帯の終了時刻と蓄電池SB1の残存容量とに応じた情報として、第1の時間帯の終了時刻と、蓄電池SB1の残存容量とを提示してもよい。本実施形態の提示部51は、第1の時間帯の終了時刻と、蓄電池SB1の残存容量と、蓄電池SB1の残存容量が無くなると推定される時刻とを提示する。
案内部52は、例えば、ディスプレイからなる。案内部52を構成するディスプレイは、提示部51を兼ねている。案内部52は、例えば、制御装置2から気象情報を取得する。案内部52は、気象情報に応じて第1の時間帯及び第2の時間帯のうち少なくとも一方の変更をユーザに促す。例えば、天気予報が晴れを予報しており、日照量が比較的多いと予測される場合は、太陽電池PV1の発電量が比較的多くなると予測されるので、案内部52は、第1の時間帯の長さを延長し第2の時間帯の長さを短縮することを提案する表示をする。また、例えば、天気予報が雨を予報しており、日照量が比較的少ないと予測される場合は、太陽電池PV1の発電量が比較的少なくなると予測されるので、案内部52は、第1の時間帯の長さを短縮し第2の時間帯の長さを延長することを提案する表示をする。
本実施形態では、変更部24と案内部52とのうち、一方の機能がオンになると、他方の機能がオフになる。変更部24と案内部52とのいずれの機能をオンにするかは、リモコン5の操作部53へのユーザの操作により決定される。
操作部53は、例えば、複数の釦を含む。ユーザは、操作部53を操作することで、提示部51及び案内部52を構成するディスプレイに表示される内容を変更させることができる。また、ユーザが操作部53を操作することで、リモコン5から制御装置2に指示信号が出力され、制御装置2の動作の各種設定が行われる。操作部53は、タッチパネルディスプレイを含んでいてもよい。また、タッチパネルディスプレイは、提示部51及び案内部52を構成するディスプレイを兼ねていてもよい。
次に、図2を参照して、電力システム1の動作を順を追って説明する。
制御部21は、インバータ回路33が自立運転を行っているか否かの情報を、インバータ回路33から取得する(ステップS1)。インバータ回路33が自立運転を行っている場合(ステップS1:Yes)は、制御部21は、タイマ22が測定した時刻に基づいて、現在の時刻が第1の時間帯であるか否かを判定する(ステップS2)。
ここでは、第1の時間帯以外の時間帯は、第2の時間帯であるとする。現在の時刻が第1の時間帯の場合(ステップS2:Yes)は、制御部21は、第1モードにて動作する。すなわち、インバータ回路33から複数の負荷71、72へ電力が供給される。
現在の時刻が第1の時間帯ではなく、第2の時間帯の場合(ステップS2:No)は、制御部21は、第2モードにて動作する(ステップS4)。さらに、制御部21は、太陽電池PV1が発電を継続しているか否かを判定する(ステップS5)。すなわち、制御部21は、第1コンバータ回路31から取得される情報に基づいて、太陽電池PV1が直流電力を出力しているか否かを判定する。
太陽電池PV1が発電を継続している場合(ステップS5:Yes)は、制御部21は、第1コンバータ回路31及び第2コンバータ回路32を制御して、太陽電池PV1の出力電力により蓄電池SB1を充電する(ステップS6)。太陽電池PV1が発電を継続していない場合(ステップS5:No)は、制御部21は、電力変換システム3の動作を停止させる(ステップS7)。すなわち、制御部21は、第1コンバータ回路31と、第2コンバータ回路32と、インバータ回路33との動作を停止させる。
次に、図3~図8を参照して、電力システム1における第1の時間帯及び第2の時間帯を設定する手順の一例を説明する。図3~図8は、リモコン5の提示部51及び案内部52を構成しているディスプレイに表示される画面を示す。ユーザがリモコン5の操作部53を操作すると、ディスプレイに表示される画面が切り替わる。ユーザは、リモコン5の操作部53を操作することで、電力システム1の動作を変更させることができる。
図3は、電力システム1の動作状態を示す画面である。画面には、インバータ回路が連系運転しているか否か、現在時刻、太陽電池PV1の発電量、電力変換システム3(パワーステーション)が動作しているか否か、及び、蓄電池SB1の残存容量等が表示される。画面において、「タイマー優先」とは、制御部21が時刻に応じて第1モードと第2モードとを切り替える状態を意味する。
図3の画面が表示されているとき、ユーザが操作部53に所定の操作をすると、図4に示すメニュー画面が表示される。ユーザは、操作部53を操作することで、画面に表示されている項目を選択することができる。ユーザが「自立タイマー設定」を選択すると、図5に示す確認画面が表示される。確認画面には、「自立タイマー設定」により設定できる内容の説明が表示される。
確認画面が表示されているとき、ユーザが操作部53に所定の操作をすると、図6に示す選択画面が表示される。ユーザは、操作部53を操作することで、自立タイマーの有効と無効とを選択できる。自立タイマーが有効な状態とは、制御部21が第1の時間帯には第1モードとなり第2の時間帯には第2モードとなる第1状態に相当する。自立タイマーが無効な状態とは、制御部21が第1モード及び第2モードのうち第1モードのみで動作する第2状態に相当する。
ユーザが操作部53を操作して自立タイマーが有効な状態を選択すると、図7に示す第1の時間帯の設定画面が表示される。ユーザは、操作部53を操作することで、第1の時間帯の開始時刻と終了時刻とを設定できる。
ユーザが第1の時間帯の開始時刻と終了時刻とを設定すると、図8に示すように、自立タイマーの設定を受け付けた旨を示す画面が表示され、第1の時間帯の開始時刻と終了時刻とが確定する。また、図6に示す選択画面において、ユーザが操作部53を操作して自立タイマーが無効な状態を選択した場合は、図8に示す画面が表示され、自立タイマーが無効な状態に設定される。ディスプレイには、図8に示す画面が表示された後、電力システム1の動作状態を示す画面(図3参照)が表示される。
(実施形態の変形例)
次に、実施形態の変形例を列挙する。以下の変形例は、適宜組み合わせて実現されてもよい。
制御システム10と同様の機能は、電力変換システム3の制御方法、プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。一態様に係る制御方法は、インバータ回路33が自立運転を行う場合において、第1の時間帯に、第1モードにて電力変換システム3を制御する。制御方法は、インバータ回路33が自立運転を行う場合において、第1の時間帯とは異なる第2の時間帯に、第2モードにて電力変換システム3を制御する。制御方法は、第1モードでは、交流電圧を複数の端子331間に印加させる。第2モードにおける制御方法は、交流電圧を複数の端子331間に印加させる動作を停止する制御を含む。
一態様に係るプログラムは、コンピュータに、上記の制御方法を実行させるためのプログラムである。
本開示における電力システム1は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における電力システム1としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路(IC)又は大規模集積回路(LSI)を含む1ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうIC又はLSI等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムLSI、VLSI(Very Large Scale Integration)、又はULSI(UltraLarge Scale Integration)と呼ばれる集積回路を含む。さらに、LSIの製造後にプログラムされる、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はLSI内部の接合関係の再構成若しくはLSI内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、1つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む1ないし複数の電子回路で構成される。
また、電力システム1における複数の機能が、1つの筐体内に集約されていることは電力システム1に必須の構成ではなく、電力システム1の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。例えば、第1コンバータ回路31と第2コンバータ回路32とインバータ回路33とは、1つの筐体内に集約されていてもよいし、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。さらに、電力システム1の少なくとも一部の機能がクラウド(クラウドコンピューティング)等によって実現されてもよい。
反対に、実施形態1において、複数の装置に分散されている電力システム1の少なくとも一部の機能が、1つの筐体内に集約されていてもよい。例えば、制御装置2とリモコン5とに分散されている電力システム1の一部の機能が、1つの筐体内に集約されていてもよい。
電力変換システム3には、太陽電池PV1及び蓄電池SB1に代えて、水力発電設備、風力発電設備、バイオマス発電設備及び燃料電池等の発電設備が接続されていてもよい、発電設備は、分散型電源であることが好ましい。また、電力変換システム3には、太陽電池PV1等の発電設備と蓄電池SB1とのうち、一方の直流電源のみが接続されていてもよい。
実施形態では、制御部21は、第2の時間帯において、太陽電池PV1(発電設備)が直流電力を出力している場合に、太陽電池PV1から蓄電池SB1に電力を供給させる。これに限らず、制御部21は、第2の時間帯において、太陽電池PV1が直流電力を出力している場合に、電力変換システム3に所定の動作を行わせてもよい。所定の動作は、次の第1~第3の動作のうち少なくとも1つである。第1の動作は、太陽電池PV1から蓄電池SB1に電力を供給させる動作である。第2の動作は、太陽電池PV1から複数の負荷71、72に電力を供給させる動作である。第3の動作は、太陽電池PV1から複数の負荷71、72に電力を供給させ太陽電池PV1の余剰電力を蓄電池SB1に供給させる動作である。制御部21は、第2の動作を行う場合は、第2の時間帯であっても交流電圧を複数の端子331間に印加させる。
つまり、第2の時間帯において、第2モードにおける制御部21の制御は、上記の第1~第3の動作の少なくとも1つを含んでいてもよい。
また、制御部21は、複数の端子331間に電圧が印加されないようにするために、第1コンバータ回路31、第2コンバータ回路32及びインバータ回路33のうち1つ又は2つのみの動作を停止させてもよい。
また、第1の時間帯及び第2の時間帯はそれぞれ、複数の時間帯を含んでいてもよい。例えば、第1の時間帯は、午前8時から午前10時までの時間帯と、午後6時から午後10時までの時間帯とを含んでいてもよい。
また、ユーザが制御装置2を操作するためのリモコン5の機能が、制御装置2に備えられていてもよい。つまり、ユーザは、リモコン5を操作するだけでなく、制御装置2を直接、操作してもよい。
また、電力システム1は、電力系統PS1と連系せずに使用されるオフグリッドシステムとして用いられてもよい。電力システム1が電力系統PS1と連系していない場合は、電力系統PS1から複数の負荷71、72への電力供給が停止していることになる。
(まとめ)
以上説明した実施形態等から、以下の態様が開示されている。
第1の態様に係る制御システム10は、電力変換システム3を制御する制御部21を備える。電力変換システム3は、インバータ回路33を含む。インバータ回路33は、連系運転及び自立運転を行う。連系運転では、インバータ回路33は、直流電源(太陽電池PV1及び蓄電池SB1)から供給される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を電力系統PS1へ出力可能である。自立運転では、インバータ回路33は、電力系統PS1と切り離された負荷71(及び72)に、変換した交流電力を端子331を介して出力可能である。制御部21は、インバータ回路33が自立運転を行う場合において、第1の時間帯に、交流電圧を端子331に印加させる第1モードにて電力変換システム3を制御し、第1の時間帯とは異なる第2の時間帯に、交流電圧を端子331に印加させる動作を停止する制御を含む第2モードにて電力変換システム3を制御する。
上記の構成によれば、第2の時間帯に、制御部21が交流電圧を端子331に印加させる動作を停止すると、負荷71(及び72)で電力が消費されないにも関わらず交流電圧が端子331に印加される場合と比較して、電力変換システム3における電力の消費量を低減できる。
また、第2の態様に係る制御システム10では、第1の態様において、制御部21は、第2モードでは、インバータ回路33の動作を停止させる。
上記の構成によれば、第2モードにおいて、インバータ回路33の電力の消費量を低減できる。
また、第3の態様に係る制御システム10では、第1又は2の態様において、直流電源は、蓄電池SB1と発電設備(太陽電池PV1)とを含む。制御部21は、第2の時間帯において、発電設備が直流電力を出力している場合に、電力変換システム3に所定の動作を行わせる。
上記の構成によれば、第2の時間帯において発電設備(太陽電池PV1)が直流電力を出力していても制御部21が電力変換システム3を停止させる場合と比較して、発電設備の電力を利用できる機会が増える。
また、第4の態様に係る制御システム10では、第3の態様において、所定の動作は、発電設備(太陽電池PV1)から蓄電池SB1に電力を供給させる動作と、発電設備から負荷71(及び72)に電力を供給させる動作と、発電設備から負荷71(及び72)に電力を供給させ発電設備の余剰電力を蓄電池SB1に供給させる動作と、のうち少なくとも1つである。
上記の構成によれば、電力変換システム3における電力の消費量を低減しつつ、発電設備(太陽電池PV1)の電力を有効に利用できる。
また、第5の態様に係る制御システム10は、第1~4の態様のいずれか1つにおいて、切替部23を更に備える。切替部23は、第1状態と第2状態と、の2つの状態を切り替える。第1状態では、制御部21は、第1の時間帯には第1モードとなり第2の時間帯には第2モードとなる。第2状態では、制御部21は、第1モード及び第2モードのうち第1モードのみで動作する。
上記の構成によれば、時刻が第2の時間帯であっても、第2状態では、第1モードによる負荷71(及び72)への電力供給が可能である。したがって、負荷71(及び72)への電力供給のニーズにより広範に応えられる。
また、第6の態様に係る制御システム10では、第1~5の態様のいずれか1つにおいて、第1の時間帯及び第2の時間帯のうち少なくとも一方は、所定の時期ごとに設定される。
上記の構成によれば、所定の時期(曜日、季節等)ごとのニーズに応じて負荷71(及び72)への電力供給の有無を切替え可能である。
また、第7の態様に係る制御システム10は、第1~6の態様のいずれか1つにおいて、提示部51を更に備える。提示部51は、制御部21の状態が第1モードであるか第2モードであるかの情報を提示する。
上記の構成によれば、ユーザは、上記情報に応じて負荷71(及び72)を使用できる。
また、第8の態様に係る制御システム10では、第7の態様において、直流電源は、蓄電池SB1を含む。提示部51は、第1の時間帯の終了時刻と蓄電池SB1の残存容量とに応じた情報を提示する。
上記の構成によれば、ユーザは、第1の時間帯の終了時刻までに蓄電池SB1の残存容量が無くなるか否かの判断材料を得られる。
また、第9の態様に係る制御システム10は、第1~8の態様のいずれか1つにおいて、案内部52と、変更部24と、のうち少なくとも一方を更に備える。案内部52は、気象情報に応じて第1の時間帯及び第2の時間帯のうち少なくとも一方の変更を促す。変更部24は、気象情報に応じて第1の時間帯及び第2の時間帯のうち少なくとも一方を変更する。
上記の構成によれば、気象条件ごとのニーズに応じて負荷71(及び72)への電力供給の有無の切替えを実現できる。
また、第10の態様に係る制御システム10は、第1~9の態様のいずれか1つにおいて、決定部25を更に備える。決定部25は、負荷71(及び72)で消費される電力と時間帯との関係に基づいて、第1の時間帯と第2の時間帯とを決定する。
上記の構成によれば、負荷71(及び72)への電力供給のニーズに応じて第1の時間帯及び第2の時間帯を決定可能である。
第1の態様以外の構成については、制御システム10に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
また、第11の態様に係る電力システム1は、第1~10の態様のいずれか1つに係る制御システム10と、電力変換システム3と、を備える。
上記の構成によれば、電力変換システム3における電力の消費量を低減できる。
また、第12の態様に係る制御方法は、電力変換システム3の制御方法である。電力変換システム3は、インバータ回路33を含む。インバータ回路33は、連系運転及び自立運転を行う。連系運転では、インバータ回路33は、直流電源(太陽電池PV1及び蓄電池SB1)から供給される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を電力系統PS1へ出力可能である。自立運転では、インバータ回路33は、電力系統PS1と切り離された負荷(及び72)に、変換した交流電力を端子331を介して出力可能である。制御方法は、インバータ回路33が自立運転を行う場合において、第1の時間帯に、交流電圧を端子331に印加させる第1モードにて電力変換システム3を制御し、第1の時間帯とは異なる第2の時間帯に、交流電圧を端子331に印加させる動作を停止する制御を含む第2モードにて電力変換システム3を制御する。
上記の構成によれば、電力変換システム3における電力の消費量を低減できる。
また、第13の態様に係るプログラムは、第12の態様に係る制御方法を、コンピュータシステムに実行させる。
上記の構成によれば、電力変換システム3における電力の消費量を低減できる。
上記態様に限らず、実施形態に係る制御システム10の種々の構成(変形例を含む)は、制御方法及びプログラムにて具現化可能である。
1 電力システム
10 制御システム
21 制御部
23 切替部
24 変更部
25 決定部
3 電力変換システム
33 インバータ回路
331 端子
51 提示部
52 案内部
71、72 負荷
PS1 電力系統
PV1 太陽電池(発電設備)
SB1 蓄電池

Claims (13)

  1. 電力変換システムを制御する制御部を備え、
    前記電力変換システムは、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を電力系統へ出力可能な連系運転、及び前記電力系統と切り離された負荷に、変換した交流電力を端子を介して出力可能な自立運転を行うインバータ回路を含み、
    前記制御部は、前記インバータ回路が前記自立運転を行う場合において、
    第1の時間帯に、交流電圧を前記端子に印加させる第1モードにて前記電力変換システムを制御し、
    前記第1の時間帯とは異なる第2の時間帯に、交流電圧を前記端子に印加させる動作を停止する制御を含む第2モードにて前記電力変換システムを制御する、
    制御システム。
  2. 前記制御部は、前記第2モードでは、前記インバータ回路の動作を停止させる、
    請求項1に記載の制御システム。
  3. 前記直流電源は、蓄電池と発電設備とを含み、
    前記制御部は、前記第2の時間帯において、前記発電設備が直流電力を出力している場合に、前記電力変換システムに所定の動作を行わせる、
    請求項1又は2に記載の制御システム。
  4. 前記所定の動作は、前記発電設備から前記蓄電池に電力を供給させる動作と、前記発電設備から前記負荷に電力を供給させる動作と、前記発電設備から前記負荷に電力を供給させ前記発電設備の余剰電力を前記蓄電池に供給させる動作と、のうち少なくとも1つである、
    請求項3に記載の制御システム。
  5. 前記制御部が前記第1の時間帯には前記第1モードとなり前記第2の時間帯には前記第2モードとなる第1状態と、前記制御部が前記第1モード及び前記第2モードのうち前記第1モードのみで動作する第2状態と、の2つの状態を切り替える切替部を更に備える、
    請求項1~4のいずれか一項に記載の制御システム。
  6. 前記第1の時間帯及び前記第2の時間帯のうち少なくとも一方は、所定の時期ごとに設定される、
    請求項1~5のいずれか一項に記載の制御システム。
  7. 前記制御部の状態が前記第1モードであるか前記第2モードであるかの情報を提示する提示部を更に備える、
    請求項1~6のいずれか一項に記載の制御システム。
  8. 前記直流電源は、蓄電池を含み、
    前記提示部は、前記第1の時間帯の終了時刻と前記蓄電池の残存容量とに応じた情報を提示する、
    請求項7に記載の制御システム。
  9. 気象情報に応じて前記第1の時間帯及び前記第2の時間帯のうち少なくとも一方の変更を促す案内部と、前記気象情報に応じて前記第1の時間帯及び前記第2の時間帯のうち少なくとも一方を変更する変更部と、のうち少なくとも一方を更に備える、
    請求項1~8のいずれか一項に記載の制御システム。
  10. 前記負荷で消費される電力と時間帯との関係に基づいて、前記第1の時間帯と前記第2の時間帯とを決定する決定部を更に備える、
    請求項1~9のいずれか一項に記載の制御システム。
  11. 請求項1~10のいずれか一項に記載の制御システムと、
    前記電力変換システムと、を備える、
    電力システム。
  12. 電力変換システムの制御方法であって、
    前記電力変換システムは、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を電力系統へ出力可能な連系運転、及び前記電力系統と切り離された負荷に、変換した交流電力を端子を介して出力可能な自立運転を行うインバータ回路を含み、
    前記制御方法は、前記インバータ回路が前記自立運転を行う場合において、
    第1の時間帯に、交流電圧を前記端子に印加させる第1モードにて前記電力変換システムを制御し、
    前記第1の時間帯とは異なる第2の時間帯に、交流電圧を前記端子に印加させる動作を停止する制御を含む第2モードにて前記電力変換システムを制御する、
    制御方法。
  13. 請求項12に記載の制御方法を、コンピュータシステムに実行させるための、
    プログラム。
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