電力供給装置および電力供給制御方法
【課題】電力供給者からの制御によらず、既存の電力供給系統に対して加える変更を少なくして、電力使用量を制御することができる電源装置および電源制御方法を提供することにある。
【解決手段】外部電力系統から入力される第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータからの直流電力によって充電される蓄電装置と、蓄電装置からの直流電力を第２の交流電力へ変換するインバータと、第１の交流電力と第２の交流電力とが入力され、出力電力を生成する出力交流電力生成部と、外部電力系統における電力供給量と電力需要量との関係を示す外部電力情報をネットワークを介して取得し、外部電力情報に応じて出力交流電力生成部を制御する制御信号を出力する制御部とを備える。電力供給量の余裕の状態に応じて制御部が出力交流電力生成部を制御する。
【解決手段】外部電力系統から入力される第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、コンバータからの直流電力によって充電される蓄電装置と、蓄電装置からの直流電力を第２の交流電力へ変換するインバータと、第１の交流電力と第２の交流電力とが入力され、出力電力を生成する出力交流電力生成部と、外部電力系統における電力供給量と電力需要量との関係を示す外部電力情報をネットワークを介して取得し、外部電力情報に応じて出力交流電力生成部を制御する制御信号を出力する制御部とを備える。電力供給量の余裕の状態に応じて制御部が出力交流電力生成部を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、外部電力系統の電力供給量と電力需要量との関係に応じて例えば家庭における外部電力の消費量を制御することを可能とする電力供給装置および電力供給制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部電力系統（グリッドと称される）の電力供給量が事故等によって減少したり、電力需要量が季節的に増加したりすると、電力供給量に対して電力需要量が大きくなり、突発的な停電のおそれが生じることがある。それ以外にも、集中豪雨、落雷などにより一時的に停電になることが想定されるため、コンピュータや周辺機器に対して停電等の電力障害が発生した時に、電力を供給する無停電電源装置(Uninterruptable Power Supply:UPS)が用いられていることが知られている。しかしながら、従来の無停電電源装置は、短時間の停電に対して有効であり、コンピュータ、周辺機器に対して一時的に電力を供給する程度のものであった。したがって、大規模で、且つ長時間の停電の発生時に家庭内の電力を供給するのには不十分であった。さらに、無停電電源装置は、停電時に動作するもので、グリッドの電力使用量を低減する用途には使用できない問題があった。
【０００３】
最近では、より大きな容量の家庭用の蓄電装置が実用化されている。家庭用の蓄電装置を活用することによって、停電時の電力供給を確保し、外部電力系統の電力需要量、電力使用量を削減することが可能である。例えば外部電力系統からの交流電力の供給を減少させ、不足する電力を蓄電装置によって補うことが考えられる。
【０００４】
情報技術を利用して供給者と需要者との間の電力伝送における課題を解決する次世代電力網（以下、スマートグリッドと称する）においては、供給者側から需要者側の電力消費を抑制するために制御すること（ＤＲ(Demand Response) ）が可能である。例えば電力需要のピーク時、電力事業者が住宅の空調装置の設定温度を変化させるといった負荷制御がなされる。このようなＤＲをはじめ、供給側から需要者側に施策を行うことは、ＤＳＭ(Demand Side Management)と呼ばれる。
【０００５】
特許文献１には、ホームネットワークに接続された複数の設備機器の消費電力が全体制御装置によって制御され、複数の設備機器がそれぞれ二次電池を備え、電力が集中する時間帯には、二次電池の電力で動作し、それ以外の時間帯には、商用電源からの電力で動作するとともに、二次電池を充電することが記載されている。全体制御装置は、電力供給者側からの電力制御指令を受ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２５８１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載のものは、家庭内の電子機器を家庭毎に設けられる制御装置に対して制御し、制御装置が電力会社のＤＳＭ制御センターに接続される必要がある。したがって、制御装置をＤＳＭ制御センターに接続するためのネットワークと、家庭内の電子機器を制御装置に制御するネットワークとの両方が必要とされる。その結果、従来の電力網に対して大幅な構成の変更が必要とされる。このような問題は、スマートメータを使用する場合にも同様に発生する。
【０００８】
したがって、本開示の目的は、電力供給者からの制御によらず、既存の電力供給系統に対して加える変更を少なくして、電力使用量を制御することができる電力供給装置および電力供給制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本開示は、外部電力系統から入力される第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
コンバータからの直流電力によって充電される蓄電装置と、
蓄電装置からの直流電力を第２の交流電力へ変換するインバータと、
第１の交流電力と第２の交流電力とが入力され、出力電力を生成する出力交流電力生成部と、
外部電力系統における電力供給量と電力需要量との関係を示す外部電力情報をネットワークを介して取得し、外部電力情報に応じて出力交流電力生成部を制御する制御信号を出力する制御部と
を備え、
電力供給量の余裕がある場合には、出力交流電力の殆どの割合を第１の交流電力が占めるように、制御部が出力交流電力生成部を制御し、
電力供給量の余裕がない場合には、出力交流電力が第１および第２の交流電力を加算したものとなるように、制御部が出力交流電力生成部を制御する電力供給装置である。
【００１０】
本開示は、外部電力系統から入力される第１の交流電力をコンバータによって直流電力に変換し、
コンバータからの直流電力によって蓄電装置を充電し、
蓄電装置からの直流電力をインバータによって、第２の交流電力へ変換し、
第１の交流電力と第２の交流電力とから出力交流電力生成部によって、出力電力を生成し、
外部電力系統における電力供給量と電力需要量との関係を示す外部電力情報をネットワークを介して取得し、外部電力情報に応じて出力交流電力生成部を制御する制御信号を制御部によって生成し、
電力供給量の余裕がある場合には、出力交流電力の殆どの割合を第１の交流電力が占めるように、制御部が出力交流電力生成部を制御し、
電力供給量の余裕がない場合には、出力交流電力が第１および第２の交流電力を加算したものとなるように、制御部が出力交流電力生成部を制御する電力供給制御方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、家庭等の需要者において、自律的に外部電力の使用量を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示による電力供給装置の一実施の形態のブロック図である。
【図２】本開示の一実施の形態の動作説明に使用するフローチャートである。
【図３】本開示の一実施の形態の動作説明に使用するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本開示の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本開示の範囲は、以下の説明において、特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
【００１４】
「電力供給装置の一実施の形態」
図１を参照して本開示による電力供給装置（電源システム）について説明する。電力供給者の発電所にて発電した電力が図示しない送電網、配電網を介して家庭の電力量計に供給され、電力量計から図１における外部交流電力入力端子１に交流電力が供給される。入力される外部交流電力（以下、グリッド電力と適宜称する）をＡＣ０と表す。なお、家庭における電力制御について説明するが、家庭に限らず、ビル、工場等の電力供給の面で区画されたエリアであれば、本開示を適用することができる。
【００１５】
グリッド電力ＡＣ０がスイッチＳＷ１を介して負荷制御部２に供給される。負荷制御部２から出力される第１の交流電力をＡＣ０１と表記する。後述するように、蓄電装置５の直流電力から生成される第２の交流電力ＡＣ１０が負荷制御部１６から出力される。これらの交流電力ＡＣ０１およびＡＣ１０が加算されて家庭の電子機器群１７に供給される。図示しないが、交流電力が配電盤（分電盤を含む）に供給され、配電盤から導出された電力線およびコンセントを通じて電子機器群１７の各電子機器に対して電力が供給される。電子機器群１７の例は、空調装置、冷蔵庫、照明器具、洗濯機、テレビジョン受信機等である。
【００１６】
グリッド電力ＡＣ０がスイッチＳＷ１を介して負荷制御部２に供給される。負荷制御部２から出力される第１の交流電力をＡＣ０１と表記する。後述するように、蓄電装置５の直流電力から生成される第２の交流電力ＡＣ１０が負荷制御部１６から出力される。これらの交流電力ＡＣ０１およびＡＣ１０が加算されて家庭の電子機器群１７に供給される。図示しないが、交流電力が配電盤（分電盤を含む）に供給され、配電盤から導出された電力線およびコンセントを通じて電子機器群１７の各電子機器に対して電力が供給される。電子機器群１７の例は、空調装置、冷蔵庫、照明器具、洗濯機、テレビジョン受信機等である。
【００１７】
グリッド電力ＡＣ０がＡＣ−ＤＣコンバータ３に供給され、直流電力ＤＣ１が生成される。直流電力ＤＣ１がチャージコントローラ４およびＤＣ−ＤＣコンバータ６に供給される。チャージコントローラ４は、蓄電装置５の充電を制御するものである。蓄電装置５の例は、リチウムイオン電池等の二次電池、電気二重層等である。例えば８本の円筒状リチウムイオン二次電池を並列接続して電池ブロックを構成し、１６個の電池ブロックを直列接続して共通のケース内に収納した蓄電装置を使用することができる。
【００１８】
蓄電装置５に対する充電電源は、主として直流電力ＤＣ１であるが、他の直流電力ＤＣ１０を使用しても良い。他の直流電力は、太陽光発電、燃料電池、風力発電等のクリーンエネルギー生成の出力である。さらに、蓄電装置５例えば二次電池は、可搬型のものを使用できる。すなわち、電動自転車、電動自動車等の車両用の二次電池を蓄電装置５として使用しても良い。
【００１９】
ＤＣ−ＤＣコンバータ６によって直流電力ＤＣ２が生成される。さらに、蓄電装置５の出力直流電力ＤＣ３がＤＣ−ＤＣコンバータ７に供給され、直流電力ＤＣ４が形成される。直流電力ＤＣ２およびＤＣ４がそれぞれダイオードを介して動作電源（数Ｖ）として取り出される。ＤＣ−ＤＣコンバータ６および７は、入力直流電力から所望の値の安定した出力直流電力を生成する。後述する制御部８等の動作電源としてダイオードの接続点から取り出される直流電力（ＤＣ２またはＤＣ４）が使用される。ここで、ＤＣ２＞ＤＣ４の関係とされ、通常は、グリッド電力から生成された直流電力ＤＣ２がＤＣ４に優先して使用され、蓄電装置５の消耗が防止されている。
【００２０】
グリッド電力ＡＣ０が停電検出部９に供給される。停電検出部９は、外部交流電力系統の停電、大幅な電圧降下等の電力障害を検出し、停電検出部９が出力する検出信号が制御部８に供給される。制御部８は、図１に示す電力供給装置の全体の制御を行うものである。制御部８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）、フラッシュＲＯＭ、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等が内部バスを介して接続される構成とされている。
【００２１】
さらに、通信部１０が設けられている。通信部１０は、外部電力系統における電力供給量と電力需要量との関係を示す外部電力情報（以下、グリッド情報と適宜称する）をネットワークを介してサーバ、クラウド、ウエブサイト等から取得する。ネットワーク上の例えば外部交流電力の供給者が設けている電力管理センターに対してインターネットを介してアクセスし、グリッド情報を取得する。さらに、供給者以外の者が運営するサイトからグリッド情報を得ることができる。ネットワークにアクセスするための通信としては、有線、無線等が可能である。さらに、家庭内の他のコンピュータが取得したグリッド情報を家庭内のＬＡＮ(Local Area Network)を通じて制御部８が取得しても良い。更にまた、電子機器群１７の一つが取得したグリッド情報を、前述の家庭内ＬＡＮだけではなく、電力線通信路を介して取得してもよい。
【００２２】
なお、本例では制御部８、停電検出部９および通信部１０が別々の構成として記載されているが、これらを一つのマイクロコンピュータ等で実現し、一体化しても良い。その場合、動作電源の供給は、マイクロコンピュータへの供給へとまとめることができる。また、停電検出は、グリッド電力ＡＣ０を整流し、その電位を所定の値まで分圧して引き下げ、マイコンのＡ／Ｄ変換器に入力してソフトウェア的に読み込んで判定することによってなされる。
【００２３】
蓄電装置５が出力する直流電力ＤＣ５がＤＣ−ＤＣコンバータ１１に供給される。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１が直流電力ＤＣ６およびＤＣ７を出力する。直流電力ＤＣ６がインバータ１２のパルス発生器１４に供給される。直流電力ＤＣ７は、家庭内で使用可能な直流出力である。直流出力ＤＣ７は、例えばＵＳＢ(Universal Serial Bus)電源出力とすることもできるが、所定の電圧（２４Ｖ、４８Ｖ、６０Ｖ、２４０Ｖ、３６０Ｖ等）の出力で、コンセントプラグ等も既存のＡＣコンセントとは異なるものとして既に提案されている。
【００２４】
インバータ１２は、例えばＰＬＬ（Phase Locked Loop ）１３と、パルス発生器１４とトランス１５とからなり、直流電力ＤＣ６から交流電力ＡＣ１を生成するものである。ＰＬＬ１３には、グリッド電力ＡＣ０が供給され、グリッド電力ＡＣ０と位相が合ったパルス信号がＰＬＬ１３によって生成される。ＰＬＬ１３は、停電等によってグリッド電力ＡＣ０が供給されない場合でも、グリッド電力ＡＣ０がある場合と同様の周波数のパルス信号を出力することができる。
【００２５】
インバータ１２は、グリッドタイインバータとも呼ばれ、グリッド電力と同期した（位相が合った）交流電力ＡＣ１を生成する。交流電力ＡＣ１がスイッチＳＷ２を介して負荷制御部１６に供給される。負荷制御部１６によって、第２の交流電力ＡＣ１０が生成される。負荷制御部２および１６は、例えば比較的小さい電気抵抗を持つ可変抵抗によって構成されている。可変抵抗を制御することによって出力電力を調整することが可能なものである。すなわち、後段の電子機器に出力する電力の選択を行う。つまり、グリッド側の負荷制御部２の可変抵抗がインバータ側の負荷制御部１６の可変抵抗より小さければ、グリッド側の交流電力ＡＣ０１が優先され、逆であれば、インバータ側の交流電力ＡＣ１０が優先される。なお、可変抵抗を使用する構成に限らず、二つの交流電力の大きさをそれぞれ制御することが可能な構成であれば、負荷制御部２および１６として使用することができる。
【００２６】
制御された交流電力ＡＣ０１をαＡＣ０（α＝０〜１の間の値）と表すことができ、制御された交流電力ＡＣ１０をβＡＣ０（β＝０〜１の間の値）と表すことができ、電子機器群１７に供給される合計の電力を（ＡＣ０１＋ＡＣ１０＝αＡＣ０＋βＡＣ１）と表すことができる。αおよびβは、制御部８からの制御信号ＳＣ４およびＳＣ５によって制御され、相補的にこれらの係数（重み）が変化するように制御される。例えば（α＝１，β＝０）の場合では、合計の交流電力がＡＣ０のみとなり、（α＝０，β＝１）の場合では、合計の交流電力がＡＣ１のみとなる。αおよびβの変化は、連続的な変化およびステップ的な変化の何れであっても良い。なお、可変抵抗を使用するような負荷制御部２および１６を使用する場合には、完全に（α，β＝０）とすることは難しい。しかしながら、例えばスイッチを併用することによって、これらの係数を０とすることが可能である。
【００２７】
制御部８による係数αおよびβの制御は、通信部１０を通じて取得した電力供給量と電力需要量との関係を示すグリッド情報と関連して行われる。グリッド情報は、電力供給量と電力需要量との差、電力供給量に対する電力需要量の割合（％）、電力需要量を制限する情報（％）等である。ここで、電力供給量および電力需要量は、現在の値に限らず、予測される値であっても良い。さらに、電力供給量および電力需要量は、例えばある一つの電力会社の管轄する範囲における値である。しかしながら、電力供給量および電力需要量は、異なる範囲（例えば行政区画の単位）における情報が提供される場合には、そのような情報を使用しても良い。更にまた、この電力供給量を、電力会社の供給量だけにとどめず、当該電力会社の傘下に接続された自然エネルギー（例えば太陽電池）発生装置の発電電力と合算したものとしてもよい。この場合、自然エネルギーの発電量は環境状況（太陽電池なら日照量、風力発電なら風速等）に応じて変化するため、先のグリッド情報に環境状況を示す情報を追加し、制御部８内で自然エネルギーによる電力供給量を計算し、電力会社の供給量に合算する補正をかけるようにしてもよい。もちろん、合算した値そのものを供給量としてグリッド情報としてもよい。なお、本説明の電力会社は、電力を生成する発電会社としての機能と、電力を分配する送配電会社としての機能を併せ持っているとして説明しているが、これらが分離されたものとしても差し支えない。この場合、電力会社の供給量とは発電会社の供給量と、電力会社傘下の自然エネルギー発生装置とは送配電電会社傘下の自然エネルギー発生装置と読み替えるものとする。
【００２８】
例えば電力供給量に対する電力需要量の割合Ｘ（電力需要量／電力供給量（％））をグリッド情報として取得し、このグリッド情報に基づく係数αおよびβの制御の具体例について説明する。なお、以下に述べる数値は、一例であって、他の所望の数値を設定しても良い。
Ｘ≦第１のしきい値（８０％）（すなわち、電力供給量に充分余裕がある場合）：
（α＝１，β＝０）
したがって、供給交流電力が（ＡＣ０）となる。
８０％＜Ｘ≦９０％）（すなわち、電力供給量に余裕がある場合）：
（α＝０．９，β＝０．１）
したがって、供給交流電力が（０．９ＡＣ０＋０．１ＡＣ１）となる。
９０％＜Ｘ≦９５％）（すなわち、電力供給量に余裕がない場合）：
（α＝０．６，β＝０．４）
したがって、供給交流電力が（０．６ＡＣ０＋０．４ＡＣ１）となる。
Ｘ＞第２のしきい値（９５％）（すなわち、電力供給量に全く余裕がない場合）：
（α＝０，β＝１）
したがって、供給交流電力が（ＡＣ１）となる。
さらに、停電等の電力障害が検出された場合には、スイッチＳＷ１がオフされ、スイッチＳＷ２がオンとされ、（α＝０，β＝１）とされる。なお、上述したαおよびβの数値は、一例であって、他の値を設定しても良い。
【００２９】
制御部８の制御プログラムには、上述したαおよびβの設定値が含まれており、グリッド情報例えば割合Ｘに応じてこれらの係数αおよびβの値を設定するための制御信号ＳＣ４およびＳＣ５が生成される。なお、制御部８と関連して表示部を設け、上述した係数αおよびβの値、あるいは交流電力ＡＣ０１およびＡＣ１０の割合をユーザに対してグラフィカルに表示するようにしても良い。
【００３０】
制御部８が出力する制御信号ＳＣ１は、蓄電装置５から直流電力ＤＣ５を出力するか否かを制御する。制御部８が出力する制御信号ＳＣ２は、スイッチＳＷ１のオン／オフを制御する。制御部８が出力する制御信号ＳＣ３は、スイッチＳＷ２のオン／オフを制御する。
【００３１】
「電力供給制御処理」
以下、制御部８の制御による電力供給制御処理について、図２および図３のフローチャートを参照して説明する。図２のフローチャートは、電力障害としての停電の発生時の割り込み処理の流れを示し、図３のフローチャートは、停電時以外の電力供給処理を示す。停電時の処理は、優先的に行われるので、図３のフローチャート中の何れのイベント中でも停電処理に移行するようになされる。そして、停電が終了してインバータ１２の出力が安定して割り込み処理が終了する。
【００３２】
「停電検出時の処理」
停電検出部９によって停電が検出されると、停電検出割り込み処理がスタートする（ステップＳ１）。ステップＳ２において、制御信号ＳＣ２によって、スイッチＳＷ１がオフとされ、グリッド電力の入力が遮断される。これは、交流電力ＡＣ１０が逆潮流することを防止するためである。
【００３３】
ステップＳ３において負荷制御部１６の可変抵抗の抵抗値が最小とされる。また、必要に応じて、負荷制御部２の可変抵抗の抵抗値を最大としてもよい。停電の場合では、蓄電装置５からの直流電力によって生成された交流電力によって、家庭内の電力消費がまかなわれる。
【００３４】
ステップＳ４において、停電が終了したか否かが判定される。停電が継続していると判定される場合では、ステップＳ５において、蓄電装置５の残量が多いか否かが判定される。残量が多いと判定されると、処理がステップＳ４（停電終了の検出）に戻る。なお、ここでは、残量が多いか否かと表現しているが、バッテリの放電電圧が所定電圧より高いか否かで判断してもよい。
【００３５】
ステップＳ５において、蓄電装置５の残量が少ないと判定されると、ステップＳ６において、蓄電装置５の出力がオフとされ、処理が終了する。なお、ステップＳ６において、蓄電装置５の残量が少ないと判定された場合に、ユーザに対してその旨を通知するようにしても良い。
【００３６】
ステップＳ４において、停電が終了したと判定されると、ステップＳ７に処理が移る。ステップＳ７では、インバータ１２のＰＬＬ１３がグリッド電力の位相とロックしたか否かが判定される。ＰＬＬ１３のロックを検出する以外に、インバータ１２が安定したか否かを判定するようにしても良い。さらに、図３のフローチャート中にインバータ１２の安定を判定するルーチンが含まれている場合には、そこで判定を行うようにしても良い。ステップＳ７において、ＰＬＬ１３がロックしたと判定されると、割り込み処理が終了する。
【００３７】
「電力供給制御処理」
図３のフローチャートを参照して電力供給制御処理について説明する。図３の処理において、スタートで示す開始時点において、グリッド電力に余裕があるものと仮定する。電源スイッチのオン等によって電源がオンされる（ステップＳ１１）。ステップＳ１２において、スイッチＳＷ１がオンされ、スイッチＳＷ２がオフされる。
【００３８】
グリッド電力ＡＣ０からＡＣ−ＤＣコンバータ３によって、直流電力ＤＣ１が生成され、ＤＣ−ＤＣコンバータ６によって直流電力ＤＣ２が生成される。直流電力ＤＣ２が動作電源として制御部８に供給され、制御部８が起動される（ステップＳ１３）。
【００３９】
さらに、ステップＳ１４において、制御信号ＳＣ１によって、蓄電装置５からの直流電力ＤＣ５の出力がオンとされる。直流電力がＤＣ−ＤＣコンバータ１１に供給され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１が生成した直流電力ＤＣ６がインバータ１２に対して供給され、インバータ１２が駆動される（ステップＳ１５）。
【００４０】
インバータ１２がグリッド電力ＡＣ０と同期した交流電力ＡＣ１を出力できるまでには、ある程度の時間がかかる。このため、ステップＳ１６において、インバータ１２が安定したか否かが判定される。上述したように、インバータ１２のＰＬＬ１３のロックを検出するようにしても良い。
【００４１】
インバータ１２が安定したとステップＳ１６において判定されると、ステップＳ１７において、通信部１０を通じてグリッド情報が取得される。グリッド情報の取得は、周期的（例えば１分間隔）でなされる。そして、ステップＳ１８において、グリッド情報に基づき供給量に充分余裕があるか否かが判定される。余裕が充分ある場合とは、例えば上述したように、グリッド情報が（Ｘ＝電力需要量／電力供給量（％））であり、Ｘ≦第１のしきい値（８０％）の場合である。
【００４２】
ステップＳ１８の判定結果が肯定（供給量の余裕が充分）の場合では、ステップＳ１９において、スイッチＳＷ１がオンとされ、スイッチＳＷ２がオフとされる。ステップＳ１９の処理は、上述した割り込み処理が終了して処理が戻ってきたときには、スイッチＳＷ１がオフのままであるために必要とされる。
【００４３】
ステップＳ２０において、蓄電装置５の残量が多いか否かが判定される。残量が多い場合には、ステップＳ２１において、充電動作がなされる。残量が少ない場合には、充電が行われず、ステップＳ１７（グリッド情報の取得）に処理が戻る。なお、ここでは、残量が多いか否かと表現しているが、バッテリの充電電圧が所定電圧より高いか否か、充電電流が所定量より少ないか否か等で判断してもよい。
【００４４】
ステップＳ１８の判定結果が否定（供給量の余裕が充分でない）の場合では、処理がステップＳ２２に移り、ステップＳ２２において、蓄電装置５の残量が多いか否かが判定される。ステップＳ２２において、残量が多いと判定される場合では、処理がステップＳ２３（負荷制御部を調整）に移り、交流電力として（ＡＣ０１＋ＡＣ１０＝αＡＣ０＋βＡＣ１）が出力するように調整される。この場合の係数αおよびβが余裕の程度に応じて設定される。一例として、上述したように、電力供給量の余裕の状態に応じて負荷制御部２および１６の可変抵抗の値が制御され、係数αおよびβが可変される。例えば（８０％＜Ｘ≦９０％）の場合には、（α＝０．９，β＝０．１）とされ、（９０％＜Ｘ≦９５％）の場合には、（α＝０．６，β＝０．４）とされ、（Ｘ＞第２のしきい値（９５％））の場合には、（α＝０，β＝１）とされる。また、蓄電装置５の蓄電量に応じて、これらのパラメータを調整するようにしてもよい（電力が少ない場合、危機的な状況でも、多くの放電はしない、など）。
【００４５】
ステップＳ２４において、スイッチＳＷ１がオンされ、スイッチＳＷ２がオンされ、上記設定値に応じた交流電力が出力される。ステップＳ１９と同様に、ステップＳ２３の処理は、上述した割り込み処理が終了して処理が戻ってきたときには、スイッチＳＷ１がオフのままであるために必要とされる。そして、処理がステップＳ１７（グリッド情報の取得）に処理が戻る。
【００４６】
ステップＳ２２において、蓄電装置５の残量が少ないと判定されると、ステップＳ２５において、スイッチＳＷ１がオンとされ、スイッチＳＷ２がオフとされる。そして、処理がステップＳ１７（グリッド情報の取得）に処理が戻る。なお、ステップＳ２２において、蓄電装置５の残量が少ないと判定された場合に、ユーザに対してその旨を通知するようにしても良い。
【００４７】
なお、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
外部電力系統から入力される第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータからの前記直流電力によって充電される蓄電装置と、
前記蓄電装置からの直流電力を第２の交流電力へ変換するインバータと、
前記第１の交流電力と前記第２の交流電力とが入力され、出力電力を生成する出力交流電力生成部と、
前記外部電力系統における電力供給量と電力需要量との関係を示す外部電力情報をネットワークを介して取得し、前記外部電力情報に応じて前記出力交流電力生成部を制御する制御信号を出力する制御部と
を備え、
前記電力需要量に対して前記電力供給量の余裕がある場合には、前記出力交流電力の殆どの割合を前記第１の交流電力が占めるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御し、
前記電力需要量に対して前記電力供給量の余裕がない場合には、前記出力交流電力が前記第１および第２の交流電力を加算したものとなるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御する電力供給装置。
（２）
電力障害発生時には、前記出力交流電力の殆どの割合を前記第２の交流電力が占めるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御する（１）に記載の電力供給装置。
（３）
前記外部電力情報は、現在または予測される電力供給量と電力需要量との差分情報、並びに前記電力需要量の制限情報の何れか一つの情報である（１）および（２）の何れかに記載の電力供給装置。
（４）
前記外部電力情報は、自然エネルギーの予測も加味したものである（１）（２）および（３）の何れかに記載の電力供給装置。
（５）
前記インバータは、前記第１の交流電力と同期した前記第２の交流電力を出力する（１）（２）（３）および（４）の何れかに記載の電力供給装置。
（６）
前記蓄電装置が自然エネルギーから生成された直流電力によって充電される（１）（２）（３）（４）および（５）の何れかに記載の電力供給装置。
（７）
外部電力系統から入力される第１の交流電力をコンバータによって直流電力に変換し、
前記コンバータからの前記直流電力によって蓄電装置を充電し、
前記蓄電装置からの直流電力をインバータによって、第２の交流電力へ変換し、
前記第１の交流電力と前記第２の交流電力とから出力交流電力生成部によって、出力電力を生成し、
前記外部電力系統における電力供給量と電力需要量との関係を示す外部電力情報をネットワークを介して取得し、前記外部電力情報に応じて前記出力交流電力生成部を制御する制御信号を制御部によって生成し、
前記電力需要量に対して前記電力供給量の余裕がある場合には、前記出力交流電力の殆どの割合を前記第１の交流電力が占めるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御し、
前記電力需要量に対して前記電力供給量の余裕がない場合には、前記出力交流電力が前記第１および第２の交流電力を加算したものとなるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御する電力供給制御方法。
【００４８】
「変形例」
以上、本開示の一実施形態について具体的に説明したが、本開示は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・外部交流電力（グリッド電力）入力端子
２・・・負荷制御部ンタ
３・・・ＡＣ−ＤＣコンバータ
４・・・チャージコントローラ
５・・・蓄電装置
８・・・制御部
９・・・停電検出部
１２・・・インバータ
１６・・・負荷制御部
【技術分野】
【０００１】
本開示は、外部電力系統の電力供給量と電力需要量との関係に応じて例えば家庭における外部電力の消費量を制御することを可能とする電力供給装置および電力供給制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部電力系統（グリッドと称される）の電力供給量が事故等によって減少したり、電力需要量が季節的に増加したりすると、電力供給量に対して電力需要量が大きくなり、突発的な停電のおそれが生じることがある。それ以外にも、集中豪雨、落雷などにより一時的に停電になることが想定されるため、コンピュータや周辺機器に対して停電等の電力障害が発生した時に、電力を供給する無停電電源装置(Uninterruptable Power Supply:UPS)が用いられていることが知られている。しかしながら、従来の無停電電源装置は、短時間の停電に対して有効であり、コンピュータ、周辺機器に対して一時的に電力を供給する程度のものであった。したがって、大規模で、且つ長時間の停電の発生時に家庭内の電力を供給するのには不十分であった。さらに、無停電電源装置は、停電時に動作するもので、グリッドの電力使用量を低減する用途には使用できない問題があった。
【０００３】
最近では、より大きな容量の家庭用の蓄電装置が実用化されている。家庭用の蓄電装置を活用することによって、停電時の電力供給を確保し、外部電力系統の電力需要量、電力使用量を削減することが可能である。例えば外部電力系統からの交流電力の供給を減少させ、不足する電力を蓄電装置によって補うことが考えられる。
【０００４】
情報技術を利用して供給者と需要者との間の電力伝送における課題を解決する次世代電力網（以下、スマートグリッドと称する）においては、供給者側から需要者側の電力消費を抑制するために制御すること（ＤＲ(Demand Response) ）が可能である。例えば電力需要のピーク時、電力事業者が住宅の空調装置の設定温度を変化させるといった負荷制御がなされる。このようなＤＲをはじめ、供給側から需要者側に施策を行うことは、ＤＳＭ(Demand Side Management)と呼ばれる。
【０００５】
特許文献１には、ホームネットワークに接続された複数の設備機器の消費電力が全体制御装置によって制御され、複数の設備機器がそれぞれ二次電池を備え、電力が集中する時間帯には、二次電池の電力で動作し、それ以外の時間帯には、商用電源からの電力で動作するとともに、二次電池を充電することが記載されている。全体制御装置は、電力供給者側からの電力制御指令を受ける。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２５８１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載のものは、家庭内の電子機器を家庭毎に設けられる制御装置に対して制御し、制御装置が電力会社のＤＳＭ制御センターに接続される必要がある。したがって、制御装置をＤＳＭ制御センターに接続するためのネットワークと、家庭内の電子機器を制御装置に制御するネットワークとの両方が必要とされる。その結果、従来の電力網に対して大幅な構成の変更が必要とされる。このような問題は、スマートメータを使用する場合にも同様に発生する。
【０００８】
したがって、本開示の目的は、電力供給者からの制御によらず、既存の電力供給系統に対して加える変更を少なくして、電力使用量を制御することができる電力供給装置および電力供給制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本開示は、外部電力系統から入力される第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
コンバータからの直流電力によって充電される蓄電装置と、
蓄電装置からの直流電力を第２の交流電力へ変換するインバータと、
第１の交流電力と第２の交流電力とが入力され、出力電力を生成する出力交流電力生成部と、
外部電力系統における電力供給量と電力需要量との関係を示す外部電力情報をネットワークを介して取得し、外部電力情報に応じて出力交流電力生成部を制御する制御信号を出力する制御部と
を備え、
電力供給量の余裕がある場合には、出力交流電力の殆どの割合を第１の交流電力が占めるように、制御部が出力交流電力生成部を制御し、
電力供給量の余裕がない場合には、出力交流電力が第１および第２の交流電力を加算したものとなるように、制御部が出力交流電力生成部を制御する電力供給装置である。
【００１０】
本開示は、外部電力系統から入力される第１の交流電力をコンバータによって直流電力に変換し、
コンバータからの直流電力によって蓄電装置を充電し、
蓄電装置からの直流電力をインバータによって、第２の交流電力へ変換し、
第１の交流電力と第２の交流電力とから出力交流電力生成部によって、出力電力を生成し、
外部電力系統における電力供給量と電力需要量との関係を示す外部電力情報をネットワークを介して取得し、外部電力情報に応じて出力交流電力生成部を制御する制御信号を制御部によって生成し、
電力供給量の余裕がある場合には、出力交流電力の殆どの割合を第１の交流電力が占めるように、制御部が出力交流電力生成部を制御し、
電力供給量の余裕がない場合には、出力交流電力が第１および第２の交流電力を加算したものとなるように、制御部が出力交流電力生成部を制御する電力供給制御方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、家庭等の需要者において、自律的に外部電力の使用量を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示による電力供給装置の一実施の形態のブロック図である。
【図２】本開示の一実施の形態の動作説明に使用するフローチャートである。
【図３】本開示の一実施の形態の動作説明に使用するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本開示の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本開示の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本開示の範囲は、以下の説明において、特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。
【００１４】
「電力供給装置の一実施の形態」
図１を参照して本開示による電力供給装置（電源システム）について説明する。電力供給者の発電所にて発電した電力が図示しない送電網、配電網を介して家庭の電力量計に供給され、電力量計から図１における外部交流電力入力端子１に交流電力が供給される。入力される外部交流電力（以下、グリッド電力と適宜称する）をＡＣ０と表す。なお、家庭における電力制御について説明するが、家庭に限らず、ビル、工場等の電力供給の面で区画されたエリアであれば、本開示を適用することができる。
【００１５】
グリッド電力ＡＣ０がスイッチＳＷ１を介して負荷制御部２に供給される。負荷制御部２から出力される第１の交流電力をＡＣ０１と表記する。後述するように、蓄電装置５の直流電力から生成される第２の交流電力ＡＣ１０が負荷制御部１６から出力される。これらの交流電力ＡＣ０１およびＡＣ１０が加算されて家庭の電子機器群１７に供給される。図示しないが、交流電力が配電盤（分電盤を含む）に供給され、配電盤から導出された電力線およびコンセントを通じて電子機器群１７の各電子機器に対して電力が供給される。電子機器群１７の例は、空調装置、冷蔵庫、照明器具、洗濯機、テレビジョン受信機等である。
【００１６】
グリッド電力ＡＣ０がスイッチＳＷ１を介して負荷制御部２に供給される。負荷制御部２から出力される第１の交流電力をＡＣ０１と表記する。後述するように、蓄電装置５の直流電力から生成される第２の交流電力ＡＣ１０が負荷制御部１６から出力される。これらの交流電力ＡＣ０１およびＡＣ１０が加算されて家庭の電子機器群１７に供給される。図示しないが、交流電力が配電盤（分電盤を含む）に供給され、配電盤から導出された電力線およびコンセントを通じて電子機器群１７の各電子機器に対して電力が供給される。電子機器群１７の例は、空調装置、冷蔵庫、照明器具、洗濯機、テレビジョン受信機等である。
【００１７】
グリッド電力ＡＣ０がＡＣ−ＤＣコンバータ３に供給され、直流電力ＤＣ１が生成される。直流電力ＤＣ１がチャージコントローラ４およびＤＣ−ＤＣコンバータ６に供給される。チャージコントローラ４は、蓄電装置５の充電を制御するものである。蓄電装置５の例は、リチウムイオン電池等の二次電池、電気二重層等である。例えば８本の円筒状リチウムイオン二次電池を並列接続して電池ブロックを構成し、１６個の電池ブロックを直列接続して共通のケース内に収納した蓄電装置を使用することができる。
【００１８】
蓄電装置５に対する充電電源は、主として直流電力ＤＣ１であるが、他の直流電力ＤＣ１０を使用しても良い。他の直流電力は、太陽光発電、燃料電池、風力発電等のクリーンエネルギー生成の出力である。さらに、蓄電装置５例えば二次電池は、可搬型のものを使用できる。すなわち、電動自転車、電動自動車等の車両用の二次電池を蓄電装置５として使用しても良い。
【００１９】
ＤＣ−ＤＣコンバータ６によって直流電力ＤＣ２が生成される。さらに、蓄電装置５の出力直流電力ＤＣ３がＤＣ−ＤＣコンバータ７に供給され、直流電力ＤＣ４が形成される。直流電力ＤＣ２およびＤＣ４がそれぞれダイオードを介して動作電源（数Ｖ）として取り出される。ＤＣ−ＤＣコンバータ６および７は、入力直流電力から所望の値の安定した出力直流電力を生成する。後述する制御部８等の動作電源としてダイオードの接続点から取り出される直流電力（ＤＣ２またはＤＣ４）が使用される。ここで、ＤＣ２＞ＤＣ４の関係とされ、通常は、グリッド電力から生成された直流電力ＤＣ２がＤＣ４に優先して使用され、蓄電装置５の消耗が防止されている。
【００２０】
グリッド電力ＡＣ０が停電検出部９に供給される。停電検出部９は、外部交流電力系統の停電、大幅な電圧降下等の電力障害を検出し、停電検出部９が出力する検出信号が制御部８に供給される。制御部８は、図１に示す電力供給装置の全体の制御を行うものである。制御部８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）、フラッシュＲＯＭ、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等が内部バスを介して接続される構成とされている。
【００２１】
さらに、通信部１０が設けられている。通信部１０は、外部電力系統における電力供給量と電力需要量との関係を示す外部電力情報（以下、グリッド情報と適宜称する）をネットワークを介してサーバ、クラウド、ウエブサイト等から取得する。ネットワーク上の例えば外部交流電力の供給者が設けている電力管理センターに対してインターネットを介してアクセスし、グリッド情報を取得する。さらに、供給者以外の者が運営するサイトからグリッド情報を得ることができる。ネットワークにアクセスするための通信としては、有線、無線等が可能である。さらに、家庭内の他のコンピュータが取得したグリッド情報を家庭内のＬＡＮ(Local Area Network)を通じて制御部８が取得しても良い。更にまた、電子機器群１７の一つが取得したグリッド情報を、前述の家庭内ＬＡＮだけではなく、電力線通信路を介して取得してもよい。
【００２２】
なお、本例では制御部８、停電検出部９および通信部１０が別々の構成として記載されているが、これらを一つのマイクロコンピュータ等で実現し、一体化しても良い。その場合、動作電源の供給は、マイクロコンピュータへの供給へとまとめることができる。また、停電検出は、グリッド電力ＡＣ０を整流し、その電位を所定の値まで分圧して引き下げ、マイコンのＡ／Ｄ変換器に入力してソフトウェア的に読み込んで判定することによってなされる。
【００２３】
蓄電装置５が出力する直流電力ＤＣ５がＤＣ−ＤＣコンバータ１１に供給される。ＤＣ−ＤＣコンバータ１１が直流電力ＤＣ６およびＤＣ７を出力する。直流電力ＤＣ６がインバータ１２のパルス発生器１４に供給される。直流電力ＤＣ７は、家庭内で使用可能な直流出力である。直流出力ＤＣ７は、例えばＵＳＢ(Universal Serial Bus)電源出力とすることもできるが、所定の電圧（２４Ｖ、４８Ｖ、６０Ｖ、２４０Ｖ、３６０Ｖ等）の出力で、コンセントプラグ等も既存のＡＣコンセントとは異なるものとして既に提案されている。
【００２４】
インバータ１２は、例えばＰＬＬ（Phase Locked Loop ）１３と、パルス発生器１４とトランス１５とからなり、直流電力ＤＣ６から交流電力ＡＣ１を生成するものである。ＰＬＬ１３には、グリッド電力ＡＣ０が供給され、グリッド電力ＡＣ０と位相が合ったパルス信号がＰＬＬ１３によって生成される。ＰＬＬ１３は、停電等によってグリッド電力ＡＣ０が供給されない場合でも、グリッド電力ＡＣ０がある場合と同様の周波数のパルス信号を出力することができる。
【００２５】
インバータ１２は、グリッドタイインバータとも呼ばれ、グリッド電力と同期した（位相が合った）交流電力ＡＣ１を生成する。交流電力ＡＣ１がスイッチＳＷ２を介して負荷制御部１６に供給される。負荷制御部１６によって、第２の交流電力ＡＣ１０が生成される。負荷制御部２および１６は、例えば比較的小さい電気抵抗を持つ可変抵抗によって構成されている。可変抵抗を制御することによって出力電力を調整することが可能なものである。すなわち、後段の電子機器に出力する電力の選択を行う。つまり、グリッド側の負荷制御部２の可変抵抗がインバータ側の負荷制御部１６の可変抵抗より小さければ、グリッド側の交流電力ＡＣ０１が優先され、逆であれば、インバータ側の交流電力ＡＣ１０が優先される。なお、可変抵抗を使用する構成に限らず、二つの交流電力の大きさをそれぞれ制御することが可能な構成であれば、負荷制御部２および１６として使用することができる。
【００２６】
制御された交流電力ＡＣ０１をαＡＣ０（α＝０〜１の間の値）と表すことができ、制御された交流電力ＡＣ１０をβＡＣ０（β＝０〜１の間の値）と表すことができ、電子機器群１７に供給される合計の電力を（ＡＣ０１＋ＡＣ１０＝αＡＣ０＋βＡＣ１）と表すことができる。αおよびβは、制御部８からの制御信号ＳＣ４およびＳＣ５によって制御され、相補的にこれらの係数（重み）が変化するように制御される。例えば（α＝１，β＝０）の場合では、合計の交流電力がＡＣ０のみとなり、（α＝０，β＝１）の場合では、合計の交流電力がＡＣ１のみとなる。αおよびβの変化は、連続的な変化およびステップ的な変化の何れであっても良い。なお、可変抵抗を使用するような負荷制御部２および１６を使用する場合には、完全に（α，β＝０）とすることは難しい。しかしながら、例えばスイッチを併用することによって、これらの係数を０とすることが可能である。
【００２７】
制御部８による係数αおよびβの制御は、通信部１０を通じて取得した電力供給量と電力需要量との関係を示すグリッド情報と関連して行われる。グリッド情報は、電力供給量と電力需要量との差、電力供給量に対する電力需要量の割合（％）、電力需要量を制限する情報（％）等である。ここで、電力供給量および電力需要量は、現在の値に限らず、予測される値であっても良い。さらに、電力供給量および電力需要量は、例えばある一つの電力会社の管轄する範囲における値である。しかしながら、電力供給量および電力需要量は、異なる範囲（例えば行政区画の単位）における情報が提供される場合には、そのような情報を使用しても良い。更にまた、この電力供給量を、電力会社の供給量だけにとどめず、当該電力会社の傘下に接続された自然エネルギー（例えば太陽電池）発生装置の発電電力と合算したものとしてもよい。この場合、自然エネルギーの発電量は環境状況（太陽電池なら日照量、風力発電なら風速等）に応じて変化するため、先のグリッド情報に環境状況を示す情報を追加し、制御部８内で自然エネルギーによる電力供給量を計算し、電力会社の供給量に合算する補正をかけるようにしてもよい。もちろん、合算した値そのものを供給量としてグリッド情報としてもよい。なお、本説明の電力会社は、電力を生成する発電会社としての機能と、電力を分配する送配電会社としての機能を併せ持っているとして説明しているが、これらが分離されたものとしても差し支えない。この場合、電力会社の供給量とは発電会社の供給量と、電力会社傘下の自然エネルギー発生装置とは送配電電会社傘下の自然エネルギー発生装置と読み替えるものとする。
【００２８】
例えば電力供給量に対する電力需要量の割合Ｘ（電力需要量／電力供給量（％））をグリッド情報として取得し、このグリッド情報に基づく係数αおよびβの制御の具体例について説明する。なお、以下に述べる数値は、一例であって、他の所望の数値を設定しても良い。
Ｘ≦第１のしきい値（８０％）（すなわち、電力供給量に充分余裕がある場合）：
（α＝１，β＝０）
したがって、供給交流電力が（ＡＣ０）となる。
８０％＜Ｘ≦９０％）（すなわち、電力供給量に余裕がある場合）：
（α＝０．９，β＝０．１）
したがって、供給交流電力が（０．９ＡＣ０＋０．１ＡＣ１）となる。
９０％＜Ｘ≦９５％）（すなわち、電力供給量に余裕がない場合）：
（α＝０．６，β＝０．４）
したがって、供給交流電力が（０．６ＡＣ０＋０．４ＡＣ１）となる。
Ｘ＞第２のしきい値（９５％）（すなわち、電力供給量に全く余裕がない場合）：
（α＝０，β＝１）
したがって、供給交流電力が（ＡＣ１）となる。
さらに、停電等の電力障害が検出された場合には、スイッチＳＷ１がオフされ、スイッチＳＷ２がオンとされ、（α＝０，β＝１）とされる。なお、上述したαおよびβの数値は、一例であって、他の値を設定しても良い。
【００２９】
制御部８の制御プログラムには、上述したαおよびβの設定値が含まれており、グリッド情報例えば割合Ｘに応じてこれらの係数αおよびβの値を設定するための制御信号ＳＣ４およびＳＣ５が生成される。なお、制御部８と関連して表示部を設け、上述した係数αおよびβの値、あるいは交流電力ＡＣ０１およびＡＣ１０の割合をユーザに対してグラフィカルに表示するようにしても良い。
【００３０】
制御部８が出力する制御信号ＳＣ１は、蓄電装置５から直流電力ＤＣ５を出力するか否かを制御する。制御部８が出力する制御信号ＳＣ２は、スイッチＳＷ１のオン／オフを制御する。制御部８が出力する制御信号ＳＣ３は、スイッチＳＷ２のオン／オフを制御する。
【００３１】
「電力供給制御処理」
以下、制御部８の制御による電力供給制御処理について、図２および図３のフローチャートを参照して説明する。図２のフローチャートは、電力障害としての停電の発生時の割り込み処理の流れを示し、図３のフローチャートは、停電時以外の電力供給処理を示す。停電時の処理は、優先的に行われるので、図３のフローチャート中の何れのイベント中でも停電処理に移行するようになされる。そして、停電が終了してインバータ１２の出力が安定して割り込み処理が終了する。
【００３２】
「停電検出時の処理」
停電検出部９によって停電が検出されると、停電検出割り込み処理がスタートする（ステップＳ１）。ステップＳ２において、制御信号ＳＣ２によって、スイッチＳＷ１がオフとされ、グリッド電力の入力が遮断される。これは、交流電力ＡＣ１０が逆潮流することを防止するためである。
【００３３】
ステップＳ３において負荷制御部１６の可変抵抗の抵抗値が最小とされる。また、必要に応じて、負荷制御部２の可変抵抗の抵抗値を最大としてもよい。停電の場合では、蓄電装置５からの直流電力によって生成された交流電力によって、家庭内の電力消費がまかなわれる。
【００３４】
ステップＳ４において、停電が終了したか否かが判定される。停電が継続していると判定される場合では、ステップＳ５において、蓄電装置５の残量が多いか否かが判定される。残量が多いと判定されると、処理がステップＳ４（停電終了の検出）に戻る。なお、ここでは、残量が多いか否かと表現しているが、バッテリの放電電圧が所定電圧より高いか否かで判断してもよい。
【００３５】
ステップＳ５において、蓄電装置５の残量が少ないと判定されると、ステップＳ６において、蓄電装置５の出力がオフとされ、処理が終了する。なお、ステップＳ６において、蓄電装置５の残量が少ないと判定された場合に、ユーザに対してその旨を通知するようにしても良い。
【００３６】
ステップＳ４において、停電が終了したと判定されると、ステップＳ７に処理が移る。ステップＳ７では、インバータ１２のＰＬＬ１３がグリッド電力の位相とロックしたか否かが判定される。ＰＬＬ１３のロックを検出する以外に、インバータ１２が安定したか否かを判定するようにしても良い。さらに、図３のフローチャート中にインバータ１２の安定を判定するルーチンが含まれている場合には、そこで判定を行うようにしても良い。ステップＳ７において、ＰＬＬ１３がロックしたと判定されると、割り込み処理が終了する。
【００３７】
「電力供給制御処理」
図３のフローチャートを参照して電力供給制御処理について説明する。図３の処理において、スタートで示す開始時点において、グリッド電力に余裕があるものと仮定する。電源スイッチのオン等によって電源がオンされる（ステップＳ１１）。ステップＳ１２において、スイッチＳＷ１がオンされ、スイッチＳＷ２がオフされる。
【００３８】
グリッド電力ＡＣ０からＡＣ−ＤＣコンバータ３によって、直流電力ＤＣ１が生成され、ＤＣ−ＤＣコンバータ６によって直流電力ＤＣ２が生成される。直流電力ＤＣ２が動作電源として制御部８に供給され、制御部８が起動される（ステップＳ１３）。
【００３９】
さらに、ステップＳ１４において、制御信号ＳＣ１によって、蓄電装置５からの直流電力ＤＣ５の出力がオンとされる。直流電力がＤＣ−ＤＣコンバータ１１に供給され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１が生成した直流電力ＤＣ６がインバータ１２に対して供給され、インバータ１２が駆動される（ステップＳ１５）。
【００４０】
インバータ１２がグリッド電力ＡＣ０と同期した交流電力ＡＣ１を出力できるまでには、ある程度の時間がかかる。このため、ステップＳ１６において、インバータ１２が安定したか否かが判定される。上述したように、インバータ１２のＰＬＬ１３のロックを検出するようにしても良い。
【００４１】
インバータ１２が安定したとステップＳ１６において判定されると、ステップＳ１７において、通信部１０を通じてグリッド情報が取得される。グリッド情報の取得は、周期的（例えば１分間隔）でなされる。そして、ステップＳ１８において、グリッド情報に基づき供給量に充分余裕があるか否かが判定される。余裕が充分ある場合とは、例えば上述したように、グリッド情報が（Ｘ＝電力需要量／電力供給量（％））であり、Ｘ≦第１のしきい値（８０％）の場合である。
【００４２】
ステップＳ１８の判定結果が肯定（供給量の余裕が充分）の場合では、ステップＳ１９において、スイッチＳＷ１がオンとされ、スイッチＳＷ２がオフとされる。ステップＳ１９の処理は、上述した割り込み処理が終了して処理が戻ってきたときには、スイッチＳＷ１がオフのままであるために必要とされる。
【００４３】
ステップＳ２０において、蓄電装置５の残量が多いか否かが判定される。残量が多い場合には、ステップＳ２１において、充電動作がなされる。残量が少ない場合には、充電が行われず、ステップＳ１７（グリッド情報の取得）に処理が戻る。なお、ここでは、残量が多いか否かと表現しているが、バッテリの充電電圧が所定電圧より高いか否か、充電電流が所定量より少ないか否か等で判断してもよい。
【００４４】
ステップＳ１８の判定結果が否定（供給量の余裕が充分でない）の場合では、処理がステップＳ２２に移り、ステップＳ２２において、蓄電装置５の残量が多いか否かが判定される。ステップＳ２２において、残量が多いと判定される場合では、処理がステップＳ２３（負荷制御部を調整）に移り、交流電力として（ＡＣ０１＋ＡＣ１０＝αＡＣ０＋βＡＣ１）が出力するように調整される。この場合の係数αおよびβが余裕の程度に応じて設定される。一例として、上述したように、電力供給量の余裕の状態に応じて負荷制御部２および１６の可変抵抗の値が制御され、係数αおよびβが可変される。例えば（８０％＜Ｘ≦９０％）の場合には、（α＝０．９，β＝０．１）とされ、（９０％＜Ｘ≦９５％）の場合には、（α＝０．６，β＝０．４）とされ、（Ｘ＞第２のしきい値（９５％））の場合には、（α＝０，β＝１）とされる。また、蓄電装置５の蓄電量に応じて、これらのパラメータを調整するようにしてもよい（電力が少ない場合、危機的な状況でも、多くの放電はしない、など）。
【００４５】
ステップＳ２４において、スイッチＳＷ１がオンされ、スイッチＳＷ２がオンされ、上記設定値に応じた交流電力が出力される。ステップＳ１９と同様に、ステップＳ２３の処理は、上述した割り込み処理が終了して処理が戻ってきたときには、スイッチＳＷ１がオフのままであるために必要とされる。そして、処理がステップＳ１７（グリッド情報の取得）に処理が戻る。
【００４６】
ステップＳ２２において、蓄電装置５の残量が少ないと判定されると、ステップＳ２５において、スイッチＳＷ１がオンとされ、スイッチＳＷ２がオフとされる。そして、処理がステップＳ１７（グリッド情報の取得）に処理が戻る。なお、ステップＳ２２において、蓄電装置５の残量が少ないと判定された場合に、ユーザに対してその旨を通知するようにしても良い。
【００４７】
なお、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
外部電力系統から入力される第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータからの前記直流電力によって充電される蓄電装置と、
前記蓄電装置からの直流電力を第２の交流電力へ変換するインバータと、
前記第１の交流電力と前記第２の交流電力とが入力され、出力電力を生成する出力交流電力生成部と、
前記外部電力系統における電力供給量と電力需要量との関係を示す外部電力情報をネットワークを介して取得し、前記外部電力情報に応じて前記出力交流電力生成部を制御する制御信号を出力する制御部と
を備え、
前記電力需要量に対して前記電力供給量の余裕がある場合には、前記出力交流電力の殆どの割合を前記第１の交流電力が占めるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御し、
前記電力需要量に対して前記電力供給量の余裕がない場合には、前記出力交流電力が前記第１および第２の交流電力を加算したものとなるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御する電力供給装置。
（２）
電力障害発生時には、前記出力交流電力の殆どの割合を前記第２の交流電力が占めるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御する（１）に記載の電力供給装置。
（３）
前記外部電力情報は、現在または予測される電力供給量と電力需要量との差分情報、並びに前記電力需要量の制限情報の何れか一つの情報である（１）および（２）の何れかに記載の電力供給装置。
（４）
前記外部電力情報は、自然エネルギーの予測も加味したものである（１）（２）および（３）の何れかに記載の電力供給装置。
（５）
前記インバータは、前記第１の交流電力と同期した前記第２の交流電力を出力する（１）（２）（３）および（４）の何れかに記載の電力供給装置。
（６）
前記蓄電装置が自然エネルギーから生成された直流電力によって充電される（１）（２）（３）（４）および（５）の何れかに記載の電力供給装置。
（７）
外部電力系統から入力される第１の交流電力をコンバータによって直流電力に変換し、
前記コンバータからの前記直流電力によって蓄電装置を充電し、
前記蓄電装置からの直流電力をインバータによって、第２の交流電力へ変換し、
前記第１の交流電力と前記第２の交流電力とから出力交流電力生成部によって、出力電力を生成し、
前記外部電力系統における電力供給量と電力需要量との関係を示す外部電力情報をネットワークを介して取得し、前記外部電力情報に応じて前記出力交流電力生成部を制御する制御信号を制御部によって生成し、
前記電力需要量に対して前記電力供給量の余裕がある場合には、前記出力交流電力の殆どの割合を前記第１の交流電力が占めるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御し、
前記電力需要量に対して前記電力供給量の余裕がない場合には、前記出力交流電力が前記第１および第２の交流電力を加算したものとなるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御する電力供給制御方法。
【００４８】
「変形例」
以上、本開示の一実施形態について具体的に説明したが、本開示は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・外部交流電力（グリッド電力）入力端子
２・・・負荷制御部ンタ
３・・・ＡＣ−ＤＣコンバータ
４・・・チャージコントローラ
５・・・蓄電装置
８・・・制御部
９・・・停電検出部
１２・・・インバータ
１６・・・負荷制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電力系統から入力される第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータからの前記直流電力によって充電される蓄電装置と、
前記蓄電装置からの直流電力を第２の交流電力へ変換するインバータと、
前記第１の交流電力と前記第２の交流電力とが入力され、出力電力を生成する出力交流電力生成部と、
前記外部電力系統における電力供給量と電力需要量との関係を示す外部電力情報をネットワークを介して取得し、前記外部電力情報に応じて前記出力交流電力生成部を制御する制御信号を出力する制御部と
を備え、
前記電力供給量の余裕がある場合には、前記出力交流電力の殆どの割合を前記第１の交流電力が占めるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御し、
前記電力供給量の余裕がない場合には、前記出力交流電力が前記第１および第２の交流電力を加算したものとなるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御する電力供給装置。
【請求項２】
電力障害発生時には、前記出力交流電力の殆どの割合を前記第２の交流電力が占めるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御する請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記外部電力情報は、現在または予測される電力供給量と電力需要量との差分情報、並びに前記電力需要量の制限情報の何れか一つの情報である請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記外部電力情報は、自然エネルギーの予測も加味したものである請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項５】
前記インバータは、前記第１の交流電力と同期した前記第２の交流電力を出力する請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項６】
前記蓄電装置が自然エネルギーから生成された直流電力によって充電される請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項７】
外部電力系統から入力される第１の交流電力をコンバータによって直流電力に変換し、
前記コンバータからの前記直流電力によって蓄電装置を充電し、
前記蓄電装置からの直流電力をインバータによって、第２の交流電力へ変換し、
前記第１の交流電力と前記第２の交流電力とから出力交流電力生成部によって、出力電力を生成し、
前記外部電力系統における電力供給量と電力需要量との関係を示す外部電力情報をネットワークを介して取得し、前記外部電力情報に応じて前記出力交流電力生成部を制御する制御信号を制御部によって生成し、
前記電力供給量の余裕がある場合には、前記出力交流電力の殆どの割合を前記第１の交流電力が占めるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御し、
前記電力供給量の余裕がない場合には、前記出力交流電力が前記第１および第２の交流電力を加算したものとなるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御する電力供給制御方法。
【請求項１】
外部電力系統から入力される第１の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
前記コンバータからの前記直流電力によって充電される蓄電装置と、
前記蓄電装置からの直流電力を第２の交流電力へ変換するインバータと、
前記第１の交流電力と前記第２の交流電力とが入力され、出力電力を生成する出力交流電力生成部と、
前記外部電力系統における電力供給量と電力需要量との関係を示す外部電力情報をネットワークを介して取得し、前記外部電力情報に応じて前記出力交流電力生成部を制御する制御信号を出力する制御部と
を備え、
前記電力供給量の余裕がある場合には、前記出力交流電力の殆どの割合を前記第１の交流電力が占めるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御し、
前記電力供給量の余裕がない場合には、前記出力交流電力が前記第１および第２の交流電力を加算したものとなるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御する電力供給装置。
【請求項２】
電力障害発生時には、前記出力交流電力の殆どの割合を前記第２の交流電力が占めるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御する請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記外部電力情報は、現在または予測される電力供給量と電力需要量との差分情報、並びに前記電力需要量の制限情報の何れか一つの情報である請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記外部電力情報は、自然エネルギーの予測も加味したものである請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項５】
前記インバータは、前記第１の交流電力と同期した前記第２の交流電力を出力する請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項６】
前記蓄電装置が自然エネルギーから生成された直流電力によって充電される請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項７】
外部電力系統から入力される第１の交流電力をコンバータによって直流電力に変換し、
前記コンバータからの前記直流電力によって蓄電装置を充電し、
前記蓄電装置からの直流電力をインバータによって、第２の交流電力へ変換し、
前記第１の交流電力と前記第２の交流電力とから出力交流電力生成部によって、出力電力を生成し、
前記外部電力系統における電力供給量と電力需要量との関係を示す外部電力情報をネットワークを介して取得し、前記外部電力情報に応じて前記出力交流電力生成部を制御する制御信号を制御部によって生成し、
前記電力供給量の余裕がある場合には、前記出力交流電力の殆どの割合を前記第１の交流電力が占めるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御し、
前記電力供給量の余裕がない場合には、前記出力交流電力が前記第１および第２の交流電力を加算したものとなるように、前記制御部が前記出力交流電力生成部を制御する電力供給制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２４９４５８（Ｐ２０１２−２４９４５８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２０２９２（Ｐ２０１１−１２０２９２）
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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