JP6198034B2 - 電力制御装置、電力制御方法、プログラム、およびエネルギーマネジメントシステム - Google Patents

Description

本開示は、電力制御装置、電力制御方法、プログラム、およびエネルギーマネジメントシステムに関し、特に、直流バスに対する制御をより簡易化することができるようにした電力制御装置、電力制御方法、プログラム、およびエネルギーマネジメントシステムに関する。

従来、商用電力を供給する電力系統からの電力だけでなく、太陽光発電により発電された電力やバッテリに蓄積されている電力など、複数の電力源から供給される電力を効率良く使用するために、最適な電力管理を行うエネルギーマネジメントシステムの開発が行われている。

例えば、特許文献１には、停電発生時にも、電力を安定して使用することができるシステムが開示されている。

また今後、エネルギーマネジメントシステムにおいて、変換効率の高効率化や、システムの小型化、低コスト化などが推進されることを考慮すると、将来的には、バッテリやＰＶ（Photovoltaics）などの複数の機器が、直流電力を供給する経路となるＤＣ（Direct Current）バスに接続された構成になることが想定される。

図１には、エネルギーマネジメントシステムの一構成例が示されている。

図１に示すように、エネルギーマネジメントシステム１１は、電力制御装置１２が電流計１３を介して電力系統１４に接続され、電力制御装置１２に、ＰＶ１５、バッテリ１６、およびＡＣ（Alternating Current）負荷１７が接続されて構成されている。

電力制御装置１２は、AC/DC変換部２１、ＰＶ用DC/DC変換部２２、バッテリ用DC/DC変換部２３、および制御部２４を有して構成される。AC/DC変換部２１のＡＣ側の端子は、電力系統１４およびＡＣ負荷１７に接続される。一方、AC/DC変換部２１のＤＣ側の端子は、ＰＶ用DC/DC変換部２２を介してＰＶ１５に接続されるとともに、バッテリ用DC/DC変換部２３を介してバッテリ１６に接続される。ここで、AC/DC変換部２１のＤＣ側の端子に接続され、ＰＶ用DC/DC変換部２２およびバッテリ用DC/DC変換部２３との間で直流電力の供給が行われる配線を、以下適宜、ＤＣバス２５と称する。

制御部２４は、エネルギーマネジメントシステム１１の状況に応じて、AC/DC変換部２１、ＰＶ用DC/DC変換部２２、およびバッテリ用DC/DC変換部２３に対する制御を行う。
例えば、エネルギーマネジメントシステム１１の運転モードには、電力系統１４から供給される電力にできるだけ依存せずに電力管理を行う自給自足運転モードなどがあり、制御部２４は、その運転モードに応じた制御を行う。また、制御部２４は、自給自足運転モードにおいて、エネルギーマネジメントシステム１１の電力状態（例えば、電力系統１４からエネルギーマネジメントシステム１１に電力供給を行うことができる状態である系統連系、または、停電が発生することによって電力系統１４からエネルギーマネジメントシステム１１に電力供給を行うことができない状態である自立運転）に応じて制御を行う。

図２を参照して、自給自足運転モードにおける電力供給経路について説明する。なお、図２では、制御部２４の図示は省略されている。

自給自足運転モードの通常時（系統連系時かつ非満充電時）では、図２Ａに示すように、ＰＶ１５により発電された電力は、ＰＶ用DC/DC変換部２２によりDC/DC変換されてＤＣバス２５を介してAC/DC変換部２１およびバッテリ用DC/DC変換部２３に供給される。そして、AC/DC変換部２１によりAC/DC変換された電力がＡＣ負荷１７に供給され、バッテリ用DC/DC変換部２３によりDC/DC変換された電力がバッテリ１６に充電される。

このとき、制御部２４は、ＡＣ負荷１７の消費電力に追従して電力を出力するようにAC/DC変換部２１に対する制御を行う。また、制御部２４は、最大電力となる出力電圧でＰＶ１５から電力を取り出すMPPT（Maximum. Power Point Tracker）制御に従って電力を出力するようにＰＶ用DC/DC変換部２２に対する制御を行う。そして、制御部２４は、ＤＣバス２５の電圧が一定になるような充電制御（即ち、ＤＣバス２５の電圧が高ければ充電し、ＤＣバス２５の電圧が低ければ放電する制御）を行うようにバッテリ用DC/DC変換部２３に対する制御を行う。従って、例えば、ＰＶ１５が４ｋＷの発電を行っているときに、ＡＣ負荷１７の消費電力が１ｋＷである場合、バッテリ１６には３ｋＷの電力が充電される。

また、系統連系時の自給自足運転モードにおいてバッテリ１６が満充電（ＳＯＣ（state of charge）＝100％）になると、バッテリ用DC/DC変換部２３は、バッテリ１６に充電することができなくなる。この場合、図２Ｂに示すように、ＰＶ１５により発電された電力は、ＰＶ用DC/DC変換部２２によりDC/DC変換されてＤＣバス２５を介してAC/DC変換部２１に供給され、AC/DC変換部２１によりAC/DC変換されてＡＣ負荷１７に供給されるとともに、余った電力は電力系統１４に逆潮流される。

このとき、制御部２４は、MPPT制御に従って電力を出力するようにＰＶ用DC/DC変換部２２に対する制御を行う。また、制御部２４は、ＤＣバス２５の電圧が一定になるような出力制御（即ち、余った電力は電力系統１４に逆潮流する制御）を行うようにAC/DC変換部２１に対する制御を行う。また、バッテリ用DC/DC変換部２３は停止状態である。従って、例えば、ＰＶ１５が４ｋＷの発電を行っているときに、ＡＣ負荷１７の消費電力が１ｋＷである場合、電力系統１４には３ｋＷの電力が逆潮流される。

さらに、バッテリ１６が満充電（ＳＯＣ＝100％）であるときに停電が発生して自立運転時の自給自足運転モードになると、バッテリ１６への充電および電力系統１４への逆潮流を行うことができなくなる。この場合、図２Ｃに示すように、ＰＶ１５により発電された電力は、ＰＶ用DC/DC変換部２２によりDC/DC変換されてＤＣバス２５を介してAC/DC変換部２１に供給され、AC/DC変換部２１によりAC/DC変換されてＡＣ負荷１７に供給される。

このとき、制御部２４は、ＤＣバス２５の電圧が一定になるような出力制御（即ち、ＡＣ負荷１７に合わせてＰＶ１５の出力を利用する制御）を行うようにＰＶ用DC/DC変換部２２に対する制御を行う。また、AC/DC変換部２１はＡＣ負荷１７の消費電力に追従して電力を出力し、バッテリ用DC/DC変換部２３は停止状態である。従って、例えば、ＡＣ負荷１７の消費電力が１ｋＷである場合、ＰＶ１５が１ｋＷの発電を行うような制御が行われる。

このように、制御部２４は、エネルギーマネジメントシステム１１の電力状態や、ＰＶ１５の発電状態、バッテリ１６の充電状態、ＡＣ負荷１７の電力消費状態などに基づいて、AC/DC変換部２１、ＰＶ用DC/DC変換部２２、およびバッテリ用DC/DC変換部２３に対する制御内容を選択する。その際、AC/DC変換部２１、ＰＶ用DC/DC変換部２２、バッテリ用DC/DC変換部２３のいずれかが制御主体となって、ＤＣバス２５の電圧を一定にするような制御（以下、適宜、ＤＣバス電圧制御）を行うように制御内容が設定されている。

図３には、制御部２４により選択される制御内容が示されている。

例えば、エネルギーマネジメントシステム１１の電力状態が系統連系時であり、ＰＶ１５の発電状態が発電中であって、バッテリ１６の充電状態が充放電可である場合、制御部２４は、第１の制御内容を選択する。第１の制御内容では、バッテリ用DC/DC変換部２３がＤＣバス電圧制御を行い、AC/DC変換部２１は電力系統１４に逆潮流しないようにＡＣ負荷１７に電力を出力する出力制御を行い、バッテリ用DC/DC変換部２３がMPPT制御を行うように設定されている。

また、例えば、エネルギーマネジメントシステム１１の電力状態が系統連系時であり、ＰＶ１５の発電状態が発電中であり、バッテリ１６の充電状態が充電不可であって、ＡＣ負荷１７の電力消費状態がＰＶ１５の発電量以下である場合、制御部２４は、第２の制御内容を選択する。第２の制御内容では、AC/DC変換部２１がＤＣバス電圧制御を行い、バッテリ用DC/DC変換部２３がMPPT制御を行い、バッテリ用DC/DC変換部２３が停止するように設定されている。

以下、図３に示すように、制御部２４は、自給自足運転モードにおいて、エネルギーマネジメントシステム１１の電力状態、ＰＶ１５の発電状態、バッテリ１６の充電状態、およびＡＣ負荷１７の電力消費状態に従って、第３の制御内容から第１３の制御内容を選択することができる。

図４および図５には、制御部２４が制御内容を選択する処理を実行するフローチャートが示されている。図４には、エネルギーマネジメントシステム１１の電力状態が系統連系時である場合におけるフローチャートが示されており、図５には、エネルギーマネジメントシステム１１の電力状態が自立運転時である場合におけるフローチャートが示されている。

図４に示すように、エネルギーマネジメントシステム１１の電力状態が系統連系時である場合、ステップＳ１１において、制御部２４は、ＰＶ１５の発電状態が発電しているか否かを判定し、ＰＶ１５の発電状態が発電していると判定した場合、処理はステップＳ１２に進む。そして、ステップＳ１２において、制御部２４は、バッテリ１６の充電状態が充放電可、充電不可、および放電不可のいずれであるかを判定する。

ステップＳ１２において、制御部２４が、バッテリ１６の充電状態が充放電可であると判定した場合、処理はステップＳ１３に進む。ステップＳ１３において、制御部２４は、バッテリ用DC/DC変換部２３がＤＣバス電圧制御（余剰充電、不足放電）を行い、AC/DC変換部２１が電力系統１４に逆潮流しないようにＡＣ負荷１７に電力を出力する出力制御（電力が足りないときは最大放電）を行い、ＰＶ用DC/DC変換部２２がMPPT制御を行う第１の制御内容を選択し、処理は終了される。

一方、ステップＳ１２において、制御部２４が、バッテリ１６の充電状態が充電不可であると判定した場合、処理はステップＳ１４に進み、制御部２４は、ＡＣ負荷１７の電力消費状態が発電量以下であるか否かを判定する。

ステップＳ１４において、制御部２４が、ＡＣ負荷１７の電力消費状態が発電量以下であると判定した場合、処理はステップＳ１５に進む。ステップＳ１５において、制御部２４は、AC/DC変換部２１がＤＣバス電圧制御（余剰電力は電力系統１４へ逆潮流）を行い、ＰＶ用DC/DC変換部２２がMPPT制御を行い、バッテリ用DC/DC変換部２３が停止する第２の制御内容を選択し、処理は終了される。

一方、ステップＳ１４において、制御部２４が、ＡＣ負荷１７の電力消費状態が発電量以下でない（発電量より大である）と判定した場合、処理はステップＳ１６に進む。ステップＳ１６において、制御部２４は、バッテリ用DC/DC変換部２３がＤＣバス電圧制御（不足放電）を行い、AC/DC変換部２１は電力系統１４に逆潮流しないようにＡＣ負荷１７に電力を出力する出力制御を行い、ＰＶ用DC/DC変換部２２がMPPT制御を行う第３の制御内容を選択し、処理は終了される。

さらに、ステップＳ１２において、制御部２４が、バッテリ１６の充電状態が放電不可であると判定した場合、処理はステップＳ１７に進み、制御部２４は、ＡＣ負荷１７の電力消費状態が発電量以下であるか否かを判定する。

ステップＳ１７において、制御部２４が、ＡＣ負荷１７の電力消費状態が発電量以下であると判定した場合、処理はステップＳ１８に進む。ステップＳ１８において、制御部２４は、バッテリ用DC/DC変換部２３がＤＣバス電圧制御（余剰充電）を行い、AC/DC変換部２１は電力系統１４に逆潮流しないようにＡＣ負荷１７に電力を出力する出力制御を行い、ＰＶ用DC/DC変換部２２がMPPT制御を行う第４の制御内容を選択し、処理は終了される。

一方、ステップＳ１７において、制御部２４が、ＡＣ負荷１７の電力消費状態が発電量以下でない（発電量より大である）と判定した場合、処理はステップＳ１９に進む。ステップＳ１９において、制御部２４は、AC/DC変換部２１がＤＣバス電圧制御（不足電力は電力系統１４から補充）を行い、ＰＶ用DC/DC変換部２２がMPPT制御を行い、バッテリ用DC/DC変換部２３が停止する第５の制御内容を選択し、処理は終了される。

また、ステップＳ１１において、制御部２４が、ＰＶ１５の発電状態が発電していないと判定した場合、処理はステップＳ２０に進む。そして、ステップＳ２０において、制御部２４は、バッテリ１６の充電状態が充電不可および放電不可のいずれであるかを判定する。

ステップＳ２０において、制御部２４が、バッテリ１６の充電状態が充電不可であると判定した場合、処理はステップＳ２１に進む。ステップＳ２１において、制御部２４は、バッテリ用DC/DC変換部２３がＤＣバス電圧制御（負荷追従放電）を行い、AC/DC変換部２１が電力系統１４に逆潮流しないようにＡＣ負荷１７に電力を出力する出力制御（電力が足りないときは最大放電）を行い、ＰＶ用DC/DC変換部２２が停止する第６の制御内容を選択し、処理は終了される。

一方、ステップＳ２０において、制御部２４が、バッテリ１６の充電状態が放電不可であると判定した場合、処理はステップＳ２２に進み、制御部２４は、バッテリ１６を充電することが必要であるか否かを判定する。

ステップＳ２２において、制御部２４が、バッテリ１６を充電することが必要であると判定した場合、処理はステップＳ２３に進む。ステップＳ２３において、制御部２４は、AC/DC変換部２１がＤＣバス電圧制御を行い、ＰＶ用DC/DC変換部２２が停止し、バッテリ用DC/DC変換部２３がCPCV（定電力−定電圧：Constant Power - Constant Voltage）制御に従って充電を行う第７の制御内容を選択し、処理は終了される。

一方、ステップＳ２２において、制御部２４が、バッテリ１６を充電することが必要でないと判定した場合、処理はステップＳ２４に進む。ステップＳ２４において、制御部２４は、AC/DC変換部２１、ＰＶ用DC/DC変換部２２、およびバッテリ用DC/DC変換部２３の動作を停止させることを選択し、処理は終了される。

また、エネルギーマネジメントシステム１１の電力状態が自立運転時である場合、図５に示すように、ステップＳ３１において、制御部２４は、ＰＶ１５の発電状態が発電しているか否かを判定し、ＰＶ１５の発電状態が発電していると判定した場合、処理はステップＳ３２に進む。そして、ステップＳ３２において、制御部２４は、バッテリ１６の充電状態が充放電可、充電不可、および放電不可のいずれであるかを判定する。

ステップＳ３２において、制御部２４が、バッテリ１６の充電状態が充放電可であると判定した場合、処理はステップＳ３３に進む。ステップＳ３３において、制御部２４は、バッテリ用DC/DC変換部２３がＤＣバス電圧制御（余剰充電、不足放電）を行い、AC/DC変換部２１が自立出力のＡＣ電圧が一定となるように電力を出力する出力制御を行い、ＰＶ用DC/DC変換部２２がMPPT制御を行う第８の制御内容を選択し、処理は終了される。

一方、ステップＳ３２において、制御部２４が、バッテリ１６の充電状態が充電不可であると判定した場合、処理はステップＳ３４に進み、制御部２４は、ＡＣ負荷１７の電力消費状態が発電量以下であるか否かを判定する。

ステップＳ３４において、制御部２４が、ＡＣ負荷１７の電力消費状態が発電量以下であると判定した場合、処理はステップＳ３５に進む。ステップＳ３５において、制御部２４は、ＰＶ用DC/DC変換部２２がＤＣバス電圧制御（出力制限）を行い、AC/DC変換部２１が自立出力のＡＣ電圧が一定となるように電力を出力する出力制御を行い、バッテリ用DC/DC変換部２３が停止する第９の制御内容を選択し、処理は終了される。

一方、ステップＳ３４において、制御部２４が、ＡＣ負荷１７の電力消費状態が発電量以下でない（発電量より大である）と判定した場合、処理はステップＳ３６に進む。ステップＳ３６において、制御部２４は、バッテリ用DC/DC変換部２３がＤＣバス電圧制御（不足放電）を行い、AC/DC変換部２１が自立出力のＡＣ電圧が一定となるように電力を出力する出力制御を行い、ＰＶ用DC/DC変換部２２がMPPT制御を行う第１０の制御内容を選択し、処理は終了される。

さらに、ステップＳ３２において、制御部２４が、バッテリ１６の充電状態が放電不可であると判定した場合、処理はステップＳ３７に進み、制御部２４は、ＡＣ負荷１７の電力消費状態が発電量以下であるか否かを判定する。

ステップＳ３７において、制御部２４が、ＡＣ負荷１７の電力消費状態が発電量以下であると判定した場合、処理はステップＳ３８に進む。ステップＳ３８において、制御部２４は、バッテリ用DC/DC変換部２３がＤＣバス電圧制御（余剰充電）を行い、AC/DC変換部２１が自立出力のＡＣ電圧が一定となるように電力を出力する出力制御を行い、ＰＶ用DC/DC変換部２２がMPPT制御を行う第１１の制御内容を選択し、処理は終了される。

一方、ステップＳ３７において、制御部２４が、ＡＣ負荷１７の電力消費状態が発電量以下でない（発電量より大である）と判定した場合、処理はステップＳ３９に進む。ステップＳ３９において、制御部２４は、例えば、上位の指示に従って、AC/DC変換部２１、ＰＶ用DC/DC変換部２２、およびバッテリ用DC/DC変換部２３に対する制御を決定する第１２の制御内容を選択し、処理は終了される。

また、ステップＳ３１において、制御部２４が、ＰＶ１５の発電状態が発電していないと判定した場合、処理はステップＳ４０に進む。そして、ステップＳ４０において、制御部２４は、バッテリ１６の充電状態が充電不可および放電不可のいずれであるかを判定する。

ステップＳ４０において、制御部２４が、バッテリ１６の充電状態が充電不可であると判定した場合、処理はステップＳ４１に進む。ステップＳ４１において、制御部２４は、バッテリ用DC/DC変換部２３がＤＣバス電圧制御（負荷追従放電）を行い、AC/DC変換部２１が自立出力のＡＣ電圧が一定となるように電力を出力する出力制御を行う第１３の制御内容を選択し、処理は終了される。

一方、ステップＳ４０において、制御部２４が、バッテリ１６の充電状態が放電不可であると判定した場合、処理はステップＳ４２に進む。ステップＳ４２において、制御部２４は、AC/DC変換部２１、ＰＶ用DC/DC変換部２２、およびバッテリ用DC/DC変換部２３の動作を停止させることを選択し、処理は終了される。

このように、従来のエネルギーマネジメントシステム１１では、制御部２４が、図４および図５に示したような条件に従った場合分けを行って制御内容を選択することで、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体が決定されていた。

特開２０１１−１３５７６３号公報

ところで、上述したように複数の電力源がＤＣバス２５に接続された構成では、複数の制御主体によりＤＣバス２５の電圧が制御されると、それらの制御が干渉することによってハンチングなどが発生する可能性があるため、基本的には、制御主体は１つにすることが望ましい。しかしながら、エネルギーマネジメントシステム１１の状況に応じて、ＤＣバス２５の制御主体を変更する必要があるため、その結果、制御部２４が制御内容を選択する処理は複雑になる。

また、将来的には、ＤＣバス２５に接続される機器の種類および個数が増加していくことが想定される。その場合、制御部２４が制御内容を選択する処理における場合分けが指数関数的に増加することになり、制御部２４が制御内容を選択する処理が複雑化および煩雑化する恐れがある。

さらに、上述したような場合分けの順番を変更したり、ＤＣバス２５に接続される機器の増加または削減したりすることが想定される。そのような変更に対応するために、制御部２４が制御内容を選択する処理を変更（制御アルゴリズムを再度作成）することは困難であり、非常に労力を要することが想定される。

本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、直流バスに対する制御をより簡易化することができるようにするものである。

本開示の一側面の電力制御装置は、直流電力を供給する経路となる直流バスと、前記直流バスに接続され、前記直流バスへの直流電力の出力、および、前記直流バスからの直流電力の入力の少なくとも一方を行う複数の電源機器とを備え、複数の前記電源機器ごとに、前記直流バスの電圧が一定になるように制御する制御主体となる前記電源機器の優先順位に基づいて、前記制御主体となる前記電源機器が決定される。

本開示の一側面の電力制御方法またはプログラムは、直流電力を供給する経路となる直流バスと、前記直流バスに接続され、前記直流バスへの直流電力の出力、および、前記直流バスからの直流電力の入力の少なくとも一方を行う複数の電源機器とを備える電力制御装置の電力制御方法、または、その電力制御装置を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、複数の前記電源機器ごとに、前記直流バスの電圧が一定になるように制御する制御主体となる前記電源機器の優先順位に基づいて、前記制御主体となる前記電源機器が決定されるステップを含む。

本開示の一側面においては、複数の電源機器ごとに、直流バスの電圧が一定になるように制御する制御主体となる電源機器の優先順位に基づいて、制御主体となる電源機器が決定される。

本開示の一側面によれば、直流バスに対する制御をより簡易化することができる。

エネルギーマネジメントシステムの一構成例を示すブロック図である。 自立運転モードにおける電力供給経路を示す図である。 電力制御装置で選択される制御内容を示す図である。 系統連系時の場合に制御内容を選択する処理を実行するフローチャートである。 自立運転時の場合に制御内容を選択する処理を実行するフローチャートである。 本技術を適用したエネルギーマネジメントシステムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。 エネルギーマネジメントシステムの簡略的な構成例を示す図である。 優先順位と制御主体との関係を説明する図である。 バッテリ用DC/DC変換部が実行するＤＣバス電圧制御を行う制御主体を決定する処理のフローチャートである。 制御主体判断処理を説明するフローチャートである。 AC/DC変換部が実行するＤＣバス電圧制御を行う制御主体を決定する処理のフローチャートである。 ＰＶ用DC/DC変換部が実行するＤＣバス電圧制御を行う制御主体を決定する処理のフローチャートである。 ＥＶおよびＤＣ負荷が接続されたエネルギーマネジメントシステムの簡略的な構成例を示す図である。 ＤＣバス電圧制御を行うことができるか否かを通知するための接点の構成例を示す図である。 エネルギーマネジメントシステムの構成例を示すブロック図である。 ＤＣバスに対して電力を常に供給している状態を維持する処理を説明するフローチャートである。 エネルギーマネジメントシステムの第１の変形例を示すブロック図である。 エネルギーマネジメントシステムの第２の変形例を示すブロック図である。

以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図６は、本技術を適用したエネルギーマネジメントシステムの一実施の形態の構成例を示すブロック図である。

図６において、エネルギーマネジメントシステム３１は、電力制御装置３２が電流計３３を介して電力系統３４に接続され、ＰＶ３５、バッテリ３６、ＥＶ（Electric Vehicle）３７、ＡＣ負荷３８、並びに、ＤＣ負荷３９−１および３９−２が、電力制御装置３２に接続されて構成されている。

電力制御装置３２は、電力制御装置３２に接続される複数の電力源（電力系統３４、ＰＶ３５、バッテリ３６、またはＥＶ３７）から供給される電力を、電力制御装置３２に接続される複数の負荷（ＡＣ負荷３８、並びに、ＤＣ負荷３９−１および３９−２）に供給する制御を行う。

電流計３３は、電力系統３４から電力制御装置３２に供給される電力、および、電力制御装置３２から電力系統３４に供給（逆潮流）される電力を計測する。電力系統３４は、エネルギーマネジメントシステム３１に対して交流電力を供給する。

ＰＶ３５は、例えば、複数の太陽電池モジュールが接続されてパネル状に構成され、受光する太陽光の光量に応じて発電し、その発電した電力を電力制御装置３２に供給する。バッテリ３６は、電力制御装置３２から供給される電力を蓄電したり、蓄電している電力を電力制御装置３２に供給したりする。ＥＶ３７は、ユーザがＥＶ３７を使用するのに応じて電力制御装置３２に適宜接続され、電力制御装置３２から供給される電力を蓄電するバッテリを内蔵している。

ＡＣ負荷３８は、交流電力を消費して駆動する機器であり、ＤＣ負荷３９−１および３９−２は、直流電力を消費して駆動する機器である。なお、図６の構成例では、２台のＤＣ負荷３９−１および３９−２が電力制御装置３２に接続されているが、その台数を増減させることができる。

電力制御装置３２は、AC/DC変換部４１、ＰＶ用DC/DC変換部４２、バッテリ用DC/DC変換部４３、ＥＶ用DC/DC変換部４４、負荷用DC/DC変換部４５−１および４５−２、分電盤４６、並びにシステム制御部４７を備えて構成される。また、分電盤４６には、ブレーカ５１−１乃至５１−６、電流計５２−１乃至５２−４、およびＤＣバス５３が収納される。

電力制御装置３２では、電力系統３４とＡＣ負荷３８とを接続する電力線４０に、AC/DC変換部４１のＡＣ側の端子が接続されており、AC/DC変換部４１のＤＣ側の端子はブレーカ５１−１を介して、直流電力を供給する経路となるＤＣバス５３に接続される。また、ＰＶ３５が接続されるＰＶ用DC/DC変換部４２はブレーカ５１−２を介してＤＣバス５３に接続される。同様に、バッテリ３６が接続されるバッテリ用DC/DC変換部４３はブレーカ５１−３を介してＤＣバス５３に接続され、ＥＶ３７が接続されるＥＶ用DC/DC変換部４４はブレーカ５１−４および電流計５２−１を介してＤＣバス５３に接続される。

また、ＤＣ負荷３９−１が接続される負荷用DC/DC変換部４５−１はブレーカ５１−５および電流計５２−２を介してＤＣバス５３に接続され、ＤＣ負荷３９−２が接続される負荷用DC/DC変換部４５−２はブレーカ５１−６および電流計５２−３を介してＤＣバス５３に接続される。また、ＡＣ負荷３８は、ブレーカ５１−７および電流計５２−４を介して、AC/DC変換部４１に接続される。

AC/DC変換部４１は、電力系統３４から供給される交流電力をAC/DC変換した直流電力をＤＣバス５３に出力する。また、AC/DC変換部４１は、ＤＣバス５３を介して供給される直流電力をDC/AC変換し、電力線４０を介して、ＡＣ負荷３８に供給したり、電力系統３４に逆潮流したりする。

ＰＶ用DC/DC変換部４２は、ＰＶ３５において発電された電力を所定の電圧となるようにDC/DC変換（昇降圧）して、ＤＣバス５３に出力する。例えば、ＰＶ用DC/DC変換部４２は、ＰＶ３５から最大の電力を取り出すように最大出力点を追跡するMPPT制御を行うことができる。

バッテリ用DC/DC変換部４３は、バッテリ３６に蓄積されている電力をDC/DC変換（昇降圧）してＤＣバス５３に出力したり、ＤＣバス５３を介して供給される電力をDC/DC変換してバッテリ３６を充電したりする。

ＥＶ用DC/DC変換部４４は、電力制御装置３２にＥＶ３７が接続されているとき、ＥＶ３７に蓄積されている電力をDC/DC変換してＤＣバス５３に出力したり、ＤＣバス５３を介して供給される電力をDC/DC変換してＥＶ３７を充電したりする。

負荷用DC/DC変換部４５−１および４５−２は、ＤＣバス５３を介して供給される電力を、それぞれに接続されているＤＣ負荷３９−１および３９−２の駆動に必要な電圧にDC/DC変換して、ＤＣ負荷３９−１および３９−２にそれぞれ供給する。

システム制御部４７は、例えば、電流計３３および電流計５２−１乃至５２−４により計測される電流や、ＰＶ３５の発電状態、バッテリ３６の充電状態などに基づいて、電力制御装置３２を構成する各ブロックに対する制御を行う。これにより、システム制御部４７は、エネルギーマネジメントシステム３１全体を制御する。なお、図６では、システム制御部４７と各ブロックを接続する配線の図示は、省略されている。

また、システム制御部４７には、エネルギーマネジメントシステム３１において、ＤＣバス５３の電圧が一定になるようにＤＣバス電圧制御を行う制御主体となる機器の優先順位が予め設定されている。そして、エネルギーマネジメントシステム３１では、制御主体となり得る機器ごとに個別に、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体を決定するための処理が行われる。

ここで、説明を簡略化するために、図７に示すようなエネルギーマネジメントシステム３１の構成例を用いて説明する。

図７に示すように、電力制御装置３２に、電力系統３４、ＰＶ３５、バッテリ３６、およびＡＣ負荷３８が接続された構成において、例えば、バッテリ用DC/DC変換部４３の優先順位を最上位とし、AC/DC変換部４１の優先順位を２番目とし、ＰＶ用DC/DC変換部４２の優先順位を３番目として、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体となる機器の優先順位が設定される。なお、この優先順位は、例えば、システム制御部４７に予め設定されている他、例えば、図示しない上位の装置からの指示に従って、入れ替えることができる。

このような優先順位を設定することで、基本的には、優先順位が最上位のバッテリ用DC/DC変換部４３がＤＣバス電圧制御を行うことになる。そして、バッテリ３６の状態や上位の指示によって、バッテリ用DC/DC変換部４３がＤＣバス電圧制御を行うことができない場合には、図８Ａに示すように、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体は、優先順位が２番目のAC/DC変換部４１に移ることになる。

さらに、AC/DC変換部４１がＤＣバス電圧制御を行うことができない場合には、図８Ｂに示すように、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体は、優先順位が３番目のＰＶ用DC/DC変換部４２に移ることになる。なお、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体となり得る機器が他にも接続されており、その機器の優先順位がＰＶ用DC/DC変換部４２よりも下位の場合、ＰＶ用DC/DC変換部４２がＤＣバス電圧制御を行うことができなくなると、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体は、その下位の機器に移ることになる。

つまり、図８に示すように、制御主体となり得る機器は、その機器自身よりも優先順位が上位の機器がＤＣバス電圧制御を行うことができる場合には、制御主体にならないと決定する。一方、制御主体となり得る機器は、その機器自身よりも優先順位が上位の機器がＤＣバス電圧制御を行うことができず、かつ、その機器自身がＤＣバス電圧制御を行うことができる場合には、制御主体になると決定する。

また、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体の優先順位は、例えば、電力を最大限、有効に利用したい機器ほど優先順位が低くなるように設定される。例えば、図７に示した構成では、ＰＶ３５により発電される電力を最大限に利用し、AC/DC変換部４１はＡＣ負荷３８の消費電力やＰＶ３５の発電状態、バッテリ３６の充電状態などに合わせて電力を利用し、バッテリ３６は、余剰電力を充電したり電力が不足したときに放電したりするというようにバッファ的な役割で利用することが望ましい。従って、有効利用度では、ＰＶ用DC/DC変換部４２、AC/DC変換部４１、およびバッテリ用DC/DC変換部４３の順番となる。これより、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体の優先順位は、バッテリ用DC/DC変換部４３、AC/DC変換部４１、およびＰＶ用DC/DC変換部４２の順番となるのが好適である。

そして、電力制御装置３２では、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体を決定するための処理は、システム制御部４７が行うのではなく、AC/DC変換部４１、ＰＶ用DC/DC変換部４２、およびバッテリ用DC/DC変換部４３において個別に行われる。

次に、図９乃至図１２を参照して、AC/DC変換部４１、ＰＶ用DC/DC変換部４２、およびバッテリ用DC/DC変換部４３において個別に行われるＤＣバス電圧制御を行う制御主体を決定する処理について説明する。

例えば、エネルギーマネジメントシステム３１では、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体の優先順位に変更があったとき、エネルギーマネジメントシステム３１の電力状態が切り替えられたとき、または、ＤＣバス電圧制御を行っている制御主体がＤＣバス電圧制御を行うことができなくなったときに、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体を決定する処理が開始される。また、以下の説明では、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体となる機器の優先順位が、バッテリ用DC/DC変換部４３の優先順位を最上位とし、AC/DC変換部４１の優先順位を２番目とし、ＰＶ用DC/DC変換部４２の優先順位を３番目として設定されているものとする。

図９には、バッテリ用DC/DC変換部４３が実行するＤＣバス電圧制御を行う制御主体を決定する処理のフローチャートが示されている。

ステップＳ５１において、バッテリ用DC/DC変換部４３は、エネルギーマネジメントシステム１１の電力状態が系統連系時および自立運転時のいずれであるかを判定する。

ステップＳ５１において、バッテリ用DC/DC変換部４３が、エネルギーマネジメントシステム１１の電力状態が系統連系時であると判定した場合、処理はステップＳ５２に進む。そして、ステップＳ５２において、バッテリ用DC/DC変換部４３は、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体となる機器の優先順位が設定された優先順位情報を取得する。例えば、優先順位情報は、システム制御部４７のメモリに記憶されており、バッテリ用DC/DC変換部４３は、システム制御部４７と通信を行うことにより、そのメモリから優先順位情報を取得する。

ステップＳ５３において、バッテリ用DC/DC変換部４３は、バッテリ用DC/DC変換部４３自身がＤＣバス電圧制御を行う制御主体となるかを判断する制御主体判断処理を行う。制御主体判断処理については、図１０を参照して後述する。

ステップＳ５４において、バッテリ用DC/DC変換部４３は、ステップＳ５３の制御主体判断処理の処理結果に基づいて、自身がＤＣバス電圧制御を行うか否かを判定する。

ステップＳ５４において、バッテリ用DC/DC変換部４３が、自身がＤＣバス電圧制御を行うと判定した場合、処理はステップＳ５５に進む。ステップＳ５５において、バッテリ用DC/DC変換部４３は、ＤＣバス電圧制御を開始して、ＤＣバス５３の電圧が一定になるように制御が行われ、制御主体を決定する処理は終了される。

一方、ステップＳ５４において、バッテリ用DC/DC変換部４３が、自身がＤＣバス電圧制御を行わないと判定した場合、処理はステップＳ５６に進む。ステップＳ５６において、バッテリ用DC/DC変換部４３は、上位の指示に従って、動作の停止、または、CPCV制御に従ったバッテリ３６の充電の開始を選択し、制御主体を決定する処理は終了される。

また、ステップＳ５１において、バッテリ用DC/DC変換部４３が、エネルギーマネジメントシステム１１の電力状態が自立運転時であると判定した場合、処理はステップＳ５７に進む。そして、ステップＳ５７において、バッテリ用DC/DC変換部４３は、ステップＳ５２と同様に、優先順位情報を取得する。

ステップＳ５８では、ステップＳ５３と同様に制御主体判断処理が行われ、ステップＳ５９において、バッテリ用DC/DC変換部４３は、ステップＳ５８の制御主体判断処理の処理結果に基づいて、自身がＤＣバス電圧制御を行うか否かを判定する。

ステップＳ５９において、バッテリ用DC/DC変換部４３が、自身がＤＣバス電圧制御を行うと判定した場合、処理はステップＳ６０に進む。ステップＳ６０において、バッテリ用DC/DC変換部４３は、ＤＣバス電圧制御を開始して、ＤＣバス５３の電圧が一定になるように制御が行われ、制御主体を決定する処理は終了される。

一方、ステップＳ５９において、バッテリ用DC/DC変換部４３が、自身がＤＣバス電圧制御を行わないと判定した場合、処理はステップＳ６１に進み、バッテリ用DC/DC変換部４３は動作を停止し、制御主体を決定する処理は終了される。

次に、図１０は、図９のステップＳ５３およびＳ５８で行われる制御主体判断処理を説明するフローチャートである。

ステップＳ７１において、バッテリ用DC/DC変換部４３は、図９のステップＳ５２またはＳ５７で取得した優先順位情報に基づいて、バッテリ用DC/DC変換部４３自身の優先順位が最上位であるか否かを判定する。

ステップＳ７１において、バッテリ用DC/DC変換部４３が、バッテリ用DC/DC変換部４３自身の優先順位が最上位であると判定した場合、処理はステップＳ７２に進み、バッテリ用DC/DC変換部４３自身がＤＣバス電圧制御を行うことができるか否かを判定する。例えば、バッテリ用DC/DC変換部４３は、バッテリ３６の充電状態や上位の指示などに基づいて、ＤＣバス電圧制御を行うことができるか否かを判定する。

具体的には、バッテリ用DC/DC変換部４３は、バッテリ３６のSOCが100％となっていて充電することができない場合や、強制的に充電を行うように上位から指示された場合などにおいて、ＤＣバス電圧制御を行うことができないと判定する。または、バッテリ用DC/DC変換部４３は、ＤＣバス電圧制御を試みた結果、例えば、ＤＣバス５３の電圧を本来370Vに制御しなければならないのに対し、ＤＣバス５３の電圧が380Vまで上昇し、逆に360Vまで低下している場合には、ＤＣバス５３の電圧が制御不可能な状態であるとして、ＤＣバス電圧制御を行うことができないと判定する。

ステップＳ７２において、バッテリ用DC/DC変換部４３が、ＤＣバス電圧制御を行うことができると判定した場合、処理はステップＳ７３に進み、バッテリ用DC/DC変換部４３は、制御主体判断処理における判断結果として、ＤＣバス電圧制御を行うと判断する。そして、ステップＳ７４において、バッテリ用DC/DC変換部４３は、ＤＣバス電圧制御を行うことができることを示す制御可否情報を、優先順位が下位の機器（この場合、AC/DC変換部４１およびＰＶ用DC/DC変換部４２）に供給し、制御主体判断処理は終了される。

一方、ステップＳ７２において、バッテリ用DC/DC変換部４３が、ＤＣバス電圧制御を行うことがでないと判定した場合、処理はステップＳ７５に進み、バッテリ用DC/DC変換部４３は、制御主体判断処理における判断結果として、ＤＣバス電圧制御を行わないと判断する。そして、ステップＳ７６において、バッテリ用DC/DC変換部４３は、ＤＣバス電圧制御を行うことができないことを示す制御可否情報を、優先順位が下位の機器に供給し、制御主体判断処理は終了される。

また、ステップＳ７１において、バッテリ用DC/DC変換部４３が、バッテリ用DC/DC変換部４３自身の優先順位が最上位でないと判定した場合、処理はステップＳ７７に進む。ステップＳ７７において、バッテリ用DC/DC変換部４３は、バッテリ用DC/DC変換部４３よりも優先順位が上位の機器の制御可否情報を取得する。例えば、AC/DC変換部４１およびＰＶ用DC/DC変換部４２においても、バッテリ用DC/DC変換部４３と同様の処理が行われる。そして、AC/DC変換部４１またはＰＶ用DC/DC変換部４２がバッテリ用DC/DC変換部４３よりも優先順位が上位である場合には、それらの機器において上述したステップＳ７４またはＳ７６の処理が行われることで制御可否情報が送信される。これに応じて、バッテリ用DC/DC変換部４３は、その制御可否情報をステップＳ７７で取得する。

ステップＳ７８において、バッテリ用DC/DC変換部４３は、ステップＳ７７で取得した制御可否情報に従って、優先順位が上位の機器がＤＣバス電圧制御を行うことができるか否かを判定する。ステップＳ７８において、優先順位が上位の機器がＤＣバス電圧制御を行うことができないと判定された場合、処理はステップＳ７２に進み、優先順位が上位の機器がＤＣバス電圧制御を行うことができると判定された場合、処理はステップＳ７５に進む。そして、以下、上述した処理が行われる。

次に、図１１には、AC/DC変換部４１が実行するＤＣバス電圧制御を行う制御主体を決定する処理のフローチャートが示されている。

ステップＳ８１において、AC/DC変換部４１は、エネルギーマネジメントシステム１１の電力状態が系統連系時および自立運転時のいずれであるかを判定する。そして、エネルギーマネジメントシステム１１の電力状態が系統連系時であると判定された場合、AC/DC変換部４１は、ステップＳ８２において優先順位情報を取得した後、ステップＳ８３において制御主体判断処理（図１０）を行う。

そして、ステップＳ８４において、AC/DC変換部４１は、自身がＤＣバス電圧制御を行うか否かを判定して、自身がＤＣバス電圧制御を行うと判定した場合にはステップＳ８５においてＤＣバス電圧制御を開始して、処理は終了される。一方、ステップＳ８４において、自身がＤＣバス電圧制御を行わないと判定した場合には、処理はステップＳ８６に進み、AC/DC変換部４１は、ＡＣ負荷３８の消費電力に追従して電力を出力する制御を開始して、処理は終了される。

一方、ステップＳ８１において、エネルギーマネジメントシステム１１の電力状態が自立運転時であると判定された場合、処理はステップＳ８７に進む。そして、AC/DC変換部４１は、ステップＳ８７乃至Ｓ９１において、ステップＳ８２乃至Ｓ８６と同様の処理を行う。

次に、図１２には、ＰＶ用DC/DC変換部４２が実行するＤＣバス電圧制御を行う制御主体を決定する処理のフローチャートが示されている。

ステップＳ１０１において、ＰＶ用DC/DC変換部４２は、エネルギーマネジメントシステム１１の電力状態が系統連系時および自立運転時のいずれであるかを判定する。そして、エネルギーマネジメントシステム１１の電力状態が系統連系時であると判定された場合、ＰＶ用DC/DC変換部４２は、ステップＳ１０２において優先順位情報を取得した後、ステップＳ１０３において制御主体判断処理（図１０）を行う。

そして、ステップＳ１０４において、ＰＶ用DC/DC変換部４２は、自身がＤＣバス電圧制御を行うか否かを判定して、自身がＤＣバス電圧制御を行うと判定した場合にはステップＳ１０５においてＤＣバス電圧制御を開始して、処理は終了される。一方、ステップＳ１０４において、自身がＤＣバス電圧制御を行わないと判定した場合には、処理はステップＳ１０６に進み、ＰＶ用DC/DC変換部４２は、MPPT制御を開始して、処理は終了される。なお、ＰＶ３５が非発電時には、ステップＳ１０６において、ＰＶ用DC/DC変換部４２は動作を停止する。

一方、ステップＳ１０１において、エネルギーマネジメントシステム１１の電力状態が自立運転時であると判定された場合、処理はステップＳ１０７に進む。そして、ＰＶ用DC/DC変換部４２は、ステップＳ１０７乃至Ｓ１１１において、ステップＳ１０２乃至Ｓ１０６と同様の処理を行う。

以上のように、エネルギーマネジメントシステム３１では、AC/DC変換部４１、ＰＶ用DC/DC変換部４２、およびバッテリ用DC/DC変換部４３がそれぞれ個別に、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体となるか否かを判断することができる。これにより、例えば、システム制御部４７が、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体となる機器を決定する処理よりも、より簡単に、制御プログラムを構築することができる。また、従来の制御方式が、上述したように各状況に基づいた場合分けを行って機器の動作（ＤＣバス電圧制御を行う制御主体）を決定するのに対し、エネルギーマネジメントシステム３１では、優先順位に基づいて制御主体を決定することができる。これにより、制御主体とならなかった他の機器の動作は自ずと選択肢が限定的となり、複雑な場合分けを行う必要がなく、処理を簡略化することができる。

また、AC/DC変換部４１、ＰＶ用DC/DC変換部４２、およびバッテリ用DC/DC変換部４３それぞれにおいて処理を分散するため、システム制御部４７の負荷を軽減することができる。さらに、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体となる機器の優先順位の変更にも容易に対応することができる。

また、ＤＣバス５３に接続する機器を拡張または縮小した場合にも、それぞれの機器においてＤＣバス電圧制御を行う制御主体を決定する処理を実行することで、その変更に容易に対応することができる。

例えば、図１３に示すような構成例のエネルギーマネジメントシステム３１について説明する。

図１３には、図７に示したエネルギーマネジメントシステム３１に、ＥＶ３７およびＤＣ負荷３９が接続された構成例が示されている。

即ち、図１３に示すエネルギーマネジメントシステム３１では、ＤＣバス５３に、AC/DC変換部４１、ＰＶ用DC/DC変換部４２、バッテリ用DC/DC変換部４３、ＥＶ用DC/DC変換部４４、および負荷用DC/DC変換部４５が接続されている。

このとき、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体の優先順位は、上述したように、電力を最大限、有効に利用したい機器ほど優先順位が低くなるように設定される。例えば、ＰＶ３５により発電される電力を最大限に利用し、ＤＣ負荷３９に優先的に電力を供給し、ＡＣ負荷３８にはＤＣ負荷３９の次に優先的に電力を供給する。また、余剰電力はバッテリ３６に充電し、バッテリ３６が満充電の場合にはＥＶ３７に充電する。そして、ＰＶ３５により発電される電力で負荷を賄えない場合には、バッテリ３６の電力を供給し、バッテリ３６でも不足するときにはＥＶ３７から電力を供給する。

このように電力を利用したい場合には、有効利用度では、ＰＶ用DC/DC変換部４２、負荷用DC/DC変換部４５、AC/DC変換部４１、バッテリ用DC/DC変換部４３、およびＥＶ用DC/DC変換部４４の順番になる。これより、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体の優先順位は、ＥＶ用DC/DC変換部４４、バッテリ用DC/DC変換部４３、AC/DC変換部４１、負荷用DC/DC変換部４５、およびＰＶ用DC/DC変換部４２の順番となるのが好適である。

このような順番で設定された優先順位情報がシステム制御部４７のメモリに記憶されている。そして、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体を決定するための処理が開始されると、AC/DC変換部４１、ＰＶ用DC/DC変換部４２、バッテリ用DC/DC変換部４３、ＥＶ用DC/DC変換部４４、および負荷用DC/DC変換部４５は、システム制御部４７から優先順位情報を取得して、図９乃至図１２のフローチャートを参照して説明したような処理を個別に実行する。

なお、負荷用DC/DC変換部４５は、自身がＤＣバス電圧制御を行わないと判定した場合、AC/DC変換部４１と同様に、ＤＣ負荷３９の消費電力に追従して電力を出力する制御を行う。また、ＥＶ用DC/DC変換部４４は、自身がＤＣバス電圧制御を行わないと判定した場合、AC/DC変換部４１と同様に、上位の指示に従って、動作の停止、または、充放電を行う。

このように、エネルギーマネジメントシステム３１では、ＤＣバス５３に接続される機器が増加した場合においても、それぞれの機器においてＤＣバス電圧制御を行う制御主体を決定する処理を実行することで、機器の増加に容易に対応することができる。

また、上述した実施の形態では、例えば、AC/DC変換部４１、ＰＶ用DC/DC変換部４２、およびバッテリ用DC/DC変換部４３が通信を行って、ＤＣバス電圧制御を行うことができることを示す制御可否情報が、優先順位が上位の機器から下位の機器へ送信される。これに対し、例えば、機器同士を電気的な接点で接続し、その接点に入力される電圧のレベルによって、優先順位が上位の機器から下位の機器へ、ＤＣバス電圧制御を行うことができるか否かが通知されるようにしてもよい。

例えば、図１４には、ＤＣバス電圧制御を行うことができるか否かを通知するための接点の構成例が示されている。なお、図１４では、AC/DC変換部４１の構成を例に説明を行うが、他の機器においても同様の構成とされる。

図１４に示すように、AC/DC変換部４１は、制御回路６１、入力端子部６２、整流素子６３、整流素子６４、および出力端子部６５を備えて構成される。

入力端子部６２の各接点には、AC/DC変換部４１よりも優先順位の上位の機器（例えば、バッテリ用DC/DC変換部４３）の出力端子部６５に接続され、それぞれの接点は、対応する整流素子６３を介して制御回路６１に接続される。また、制御回路６１は、整流素子６４を介して出力端子部６５に接続され、出力端子部６５の各接点には、AC/DC変換部４１よりも優先順位の下位の機器（例えば、ＰＶ用DC/DC変換部４２）の入力端子部６２に接続される。

このような構成において、制御回路６１は、ＤＣバス電圧制御を行うことができない場合には、出力端子部６５から出力される信号の電位をローレベル（例えば、０Ｖ）にし、ＤＣバス電圧制御を行うことができる場合には、出力端子部６５から出力される信号の電位をハイレベル（例えば、５Ｖ）にする。

従って、AC/DC変換部４１よりも優先順位の上位の機器がＤＣバス電圧制御を行うことができる場合には、AC/DC変換部４１の入力端子部６２にハイレベルの信号が入力される。入力端子部６２に入力される信号のいずれか１つでもハイレベルであれば、AC/DC変換部４１の制御回路６１は、AC/DC変換部４１がＤＣバス電圧制御を行わないと判断する。

このように、入力端子部６２および出力端子部６５の接点に入出力される信号のレベルに基づいて、機器同士で、優先順位の上位の機器がＤＣバス電圧制御を行うか否かの判定を行うことができる。また、図１３に示したように、ＤＣバス５３に接続される機器が追加された場合にも、それぞれの入力端子部６２および出力端子部６５の結線を変更することにより、機器の増加に容易に対応することができる。また、ＤＣバス電圧制御を行う制御主体の優先順位に変更があったときにも、結線を変更することで対応することができる。

ところで、一般的に、DC/DC変換部の動作には、負荷に電力供給している状態である電流連続モードと、無負荷や、リップル電流の半分程度の負荷よりも小さい電流を出力している状態である電流不連続モードとの２つのモードがある。これらの２つのモードごとに出力電圧の制御方法が異なることより、DC/DC変換部は、モードの切り替えを行うには所定の切り替え時間が必要となるため、制御の安定に時間を要することになる。

従って、DC/DC変換部が、停止状態から負荷に給電する動作状態への遷移は、停止状態から起動して電流不連続モードとなり、その後、電流連続モードになる。このように、DC/DC変換部は、停止状態から起動して負荷に給電する通常の動作状態になるまでに所定の時間を要するソフトスタート機能を有する必要がある。

このように、DC/DC変換部がソフトスタート機能を有することにより、ＤＣバスに接続される各機器の状態によっては、ＤＣバスの電圧が不安定になることなる。また、ＤＣ負荷が所望の電力を得るまでに所定の時間を要することになる。つまり、ＤＣバスに電力が供給されていない状態において、ＤＣ負荷が起動してＤＣバスから電流を吸い込もうとすると、DC/DC変換部は、ソフトスタート機能を有するために、０Ａから電流を上昇させるのには時間を要することになる。それにも拘わらず、ＤＣ負荷が無理に電力を吸い込むと、DC/DC変換部が電力を供給することができず、ＤＣバスの電圧が低下することになる。

そこで、エネルギーマネジメントシステム３１では、ＤＣバス５３に接続される複数の機器のうち、少なくとも１つの機器がＤＣバス５３に対して電力を常に供給している状態を維持するようにシステム制御部４７が制御を行う。

例えば、図１５に示すような構成例のエネルギーマネジメントシステム３１を参照して説明を行う。

エネルギーマネジメントシステム３１では、ＤＣバス５３に対して電力が常に供給される状態が維持されるようにシステム制御部４７による制御が行われる。即ち、ＤＣバス５３に接続されるAC/DC変換部４１、ＰＶ用DC/DC変換部４２、バッテリ用DC/DC変換部４３、およびＥＶ用ＤＣ／ＤＣ４４のうちの少なくとも１つは、ＤＣバス５３に対して電力を常に供給し、かつ、バッテリ３６、ＥＶ３７、ＤＣ負荷３９−１および３９−２、並びに、AC/DC変換部４１のうちの少なくとも１つは、ＤＣバス５３を介して電力が供給されている状態が維持される。

これにより、ＤＣバス５３に接続されるAC/DC変換部４１、ＰＶ用DC/DC変換部４２、バッテリ用DC/DC変換部４３、およびＥＶ用ＤＣ／ＤＣ４４のうちの少なくとも１つは、電流連続モードで動作することになる。従って、例えば、AC/DC変換部４１、ＰＶ用DC/DC変換部４２、バッテリ用DC/DC変換部４３、およびＥＶ用ＤＣ／ＤＣ４４のうちの少なくとも１つは、少しでも電流を出力している状態となっている。これにより、例えば、ＤＣ負荷３９−１または３９−２が起動してＤＣバスから電流を吸い込もうとしたときの急激な負荷変動に対応し易くなり、ＤＣバス５３の電圧が不安定になることを回避することができる。

また、ＤＣバス５３に対して電力を常に供給する際に、意味のない負荷に電力を供給することは無駄な電力消費であることより、電力を無駄に消費することにならないように供給先に優先順位が設定される。例えば、電力を常に必要とするＤＣ負荷３９（例えば、ルータや電話機など）への電力供給を最上位の優先順位とし、バッテリ３６またはＥＶ３７への充電を次の優先順位とし、電力系統３４への逆潮流を次の優先順位とする。そして、優先順位の高い順にＤＣバス５３を介した電力の供給が行われる。

また、システム制御部４７は、電流計５２−２の出力に基づいてＤＣ負荷３９−１への電力供給の有無を判定し、電流計５２−３の出力に基づいてＤＣ負荷３９−２への電力供給の有無を判定する。また、システム制御部４７は、AC/DC変換部４１、ＰＶ用DC/DC変換部４２、バッテリ用DC/DC変換部４３、およびＥＶ用ＤＣ／ＤＣ４４と直接的に通信を行うことによって、電力系統３４、ＰＶ３５、バッテリ３６、およびＥＶ３７との電力供給の有無を判定する。

図１６のフローチャートを参照して、ＤＣバス５３に対して電力を常に供給している状態を維持する処理について説明する。

ステップＳ１２１において、システム制御部４７は、ＤＣバス５３に電力を供給している機器があるか否かを判定する。例えば、システム制御部４７は、AC/DC変換部４１、ＰＶ用ＤＣ／ＤＣ４２、バッテリ用DC/DC変換部４３、およびＥＶ用ＤＣ／ＤＣ４４と通信を行って電力供給が行われていないことを確認した場合、ＤＣバス５３に電力を供給している機器がないと判定する。一方、システム制御部４７は、電流計５２−２または５２−３により電流が検出されたとき、または、AC/DC変換部４１、ＰＶ用ＤＣ／ＤＣ４２、バッテリ用DC/DC変換部４３、およびＥＶ用ＤＣ／ＤＣ４４と通信を行って少なくともいずれか１つがＤＣバス５３に電力供給を行っていることを確認した場合、ＤＣバス５３に電力を供給している機器があると判定する。

ステップＳ１２１において、システム制御部４７がＤＣバス５３に電力を供給している機器がないと判定した場合、処理はステップＳ１２２に進む。ステップＳ１２２において、システム制御部４７は、AC/DC変換部４１に対し、電力系統３４から供給される電力をAC/DC変換してＤＣバス５３に出力するように、即ち、AC/DC変換部４１を買電の方向に動作するように制御する。

ステップＳ１２２の処理後、または、ステップＳ１２１でＤＣバス５３に電力を供給している機器があると判定された場合、処理はステップＳ１２３に進む。

ステップＳ１２３において、システム制御部４７は、ＤＣバス５３からＤＣ負荷３９−１または３９−２へ電力供給されているか否かを判定する。例えば、システム制御部４７は、電流計５２−２および５２−３のどちらも電流を検出していない場合には、ＤＣバス５３からＤＣ負荷３９−１または３９−２へ電力供給されていないと判定する。一方、システム制御部４７は、電流計５２−２および５２−３のどちらかが電流を検出している場合には、ＤＣバス５３からＤＣ負荷３９−１または３９−２へ電力供給されていると判定する。

ステップＳ１２３において、システム制御部４７が、ＤＣバス５３からＤＣ負荷３９−１または３９−２へ電力供給されていないと判定した場合、処理はステップＳ１２４に進む。即ち、この場合、ＤＣ負荷３９−１および３９−２は電力供給を要求していないことになる。

ステップＳ１２４において、システム制御部４７は、バッテリ用DC/DC変換部４３およびＥＶ用ＤＣ／ＤＣ４４と通信を行って、バッテリ３６およびＥＶ３７（のバッテリ）の少なくとも一方のSOCが充電可能な残量であるか否かを判定する。ステップＳ１２４において、バッテリ３６およびＥＶ３７の少なくとも一方のSOCが充電可能な残量であると判定された場合、処理はステップＳ１２５に進み、システム制御部４７は、バッテリ用DC/DC変換部４３に対してバッテリ３６へ充電するように、または、ＥＶ用ＤＣ／ＤＣ４４に対してＥＶ３７へ充電するように制御を行う。

一方、ステップＳ１２４において、バッテリ３６のSOCが充電可能な残量でない、かつ、ＥＶ３７のSOCが充電可能な残量でないと判定された場合、処理はステップＳ１２６に進む。即ち、この場合、バッテリ３６およびＥＶ３７のSOCは、放電可能な残量である。

ステップＳ１２６において、システム制御部４７は、AC/DC変換部４１に対して、ＤＣバス５３を介して供給される電力をDC/AC変換して電力系統３４に逆潮流するように、即ち、AC/DC変換部４１を売電の方向に動作するように制御する。そして、ステップＳ１２７において、システム制御部４７は、バッテリ用DC/DC変換部４３に対してバッテリ３６から放電するように、または、ＥＶ用ＤＣ／ＤＣ４４に対してＥＶ３７から放電するように制御を行う。

また、ステップＳ１２３において、ＤＣバス５３からＤＣ負荷３９−１または３９−２へ電力供給されていると判定された場合、ステップＳ１２５の処理後、またはステップＳ１２７の処理後、処理はステップＳ１２８に進む。ステップＳ１２８において、システム制御部４７は、AC/DC変換部４１、バッテリ用DC/DC変換部４３、およびＥＶ用ＤＣ／ＤＣ４４に対して通常の運転を実行するように制御して、処理はステップＳ１２１に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。

以上のように、エネルギーマネジメントシステム３１では、ＤＣバス５３に対して電力を常に供給している状態を維持することができ、ＤＣバス５３の電圧が不安定になることを回避することができる。そして、ＤＣ負荷３９は所望の電力を迅速に得ることができる。

次に、図１７は、エネルギーマネジメントシステムの第１の変形例を示すブロック図である。なお、図１７に示すエネルギーマネジメントシステム３１Ａにおいて、図１５のエネルギーマネジメントシステム３１と共通するブロックについては同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

即ち、エネルギーマネジメントシステム３１Ａでは、２つのバッテリ３６−１および３６−２が電力制御装置３２Ａに接続されており、それらに対応して、電力制御装置３２Ａが、２つのバッテリ用DC/DC変換部４３−１および４３−２を備えている。さらに、電力制御装置３２Ａは、DC/DC変換部７１およびAC/DC変換部７２を備えている。そして、DC/DC変換部７１の一方の端子がＤＣバス５３に接続され、DC/DC変換部７１の他方の端子、および、AC/DC変換部７２のＤＣ側の端子が共に、システム制御部４７に接続されている。また、AC/DC変換部７２のＡＣ側の端子は、AC/DC変換部４１および電力系統３４を接続する電力線４０に接続されている。

そして、エネルギーマネジメントシステム３１Ａにおいては、バッテリ３６−１および３６−２、ＥＶ３７、ＤＣ負荷３９、並びに、AC/DC変換部４１のうちの、いずれか１つ以上は必ずＤＣバス５３を介して電力が供給されており、かつ、バッテリ３６−１および３６−２、ＰＶ３５、ＥＶ３７、並びに、AC/DC変換部４１のうちの、いずれか１つ以上は必ずＤＣバス５３に電力を出力している状態が継続される。

例えば、バッテリ３６−１または３６−２からの放電があり、AC/DC変換部４１からの放電がＡＣ負荷３８の消費電力より大である場合には、ＰＶ３５からＰＶ用DC/DC変換部４２を介してＤＣバス５３に出力される電力がＤＣ負荷３９に供給される。一方、これ以外の場合には、バッテリ３６−１および３６−２、並びにＥＶ３７の間で互いに電力が供給される。

即ち、エネルギーマネジメントシステム３１Ａでは、２つのバッテリ３６−１および３６−２を有することにより、バッテリ３６−１および３６−２の間で充放電を行うことができ、ＤＣバス５３に対して電力を常に供給している状態の維持を実現することができる。このとき、電力の無駄を抑制するために、バッテリ３６−１および３６−２の間で充放電する電力は最小限とし、かつ、他に電力を必要とする機器がない場合にバッテリ３６−１および３６−２の間で充放電を行うこととする。なお、バッテリ３６−１および３６−２が同時に満充電とならないように制御され、一方が満充電の場合には、その一方からの放電を行うとともに他方への充電を行う。

また、例えば、ＥＶ３７が使用中でＤＣバス５３に接続されていないときや、ＡＣ負荷３８およびＤＣ負荷３９が電力を消費しないとき、夜間などでＰＶ３５が発電しないとき、バッテリ３６−１および３６−２の電力を電力系統３４に逆潮流させないときなどにおいても、２つのバッテリ３６−１および３６−２を有することにより、ＤＣバス５３に対して電力を常に供給している状態を維持することができる。

このように、ＤＣバス５３に対して電力を常に供給している状態の維持することで、ＤＣバス５３の電圧を安定させることができる。そして、バッテリ用DC/DC変換部４３−１または４３−２から少しでも電流をＤＣバス５３に出力している状態とすることによって、ＤＣ負荷３９が電力を要求し始めたときなどの急激な電力の変動に対応することができる。

また、エネルギーマネジメントシステム３１Ａでは、DC/DC変換部７１およびAC/DC変換部７２を備えることにより、システム制御部４７が、ＤＣバス５３および電力線４０の両方から電力を取得することができる。このとき、DC/DC変換部７１がシステム制御部４７側に出力する電圧よりも、AC/DC変換部７２がシステム制御部４７側に出力する電圧を若干（例えば、０．数Ｖ）高電圧にする。これにより、通常時には、電力系統３４から電力がシステム制御部４７に電力が供給され、停電時には、ＤＣバス５３からシステム制御部４７に電力が供給される。

そして、エネルギーマネジメントシステム３１Ａでは、ＤＣバス５３に対して電力を常に供給している状態とされているので、停電が発生したときに、システム制御部４７に迅速に電力供給を行うことができる。

つまり、ＤＣバス５３に対して電力を常に供給している状態とされない場合には、停電が発生したときに、バッテリ用DC/DC変換部４３−１または４３−２が起動してＤＣバス５３に電力の出力を開始し、DC/DC変換部７１が起動した後に、システム制御部４７へ電力が供給されることになる。このように、従来、システム制御部４７への電力供給までに２ステップが必要で迅速な電力供給が行えなかったのに対し、エネルギーマネジメントシステム３１Ａでは、システム制御部４７に迅速に電力供給を行うことができる。

また、エネルギーマネジメントシステム３１Ａでは、ＤＣ負荷３９として、例えば、ルーターや、電話機、非常用照明、火災報知器用の電源などのように、２４時間の電力供給を必要とする機器を用いることが好適である。これにより、ＤＣバス５３に対して電力を常に供給している状態を維持していても、電力を無駄に消費することを回避することができる。また、このような電力を常に必要とする機器をメンテナンスなどで交換する際には、バッテリ３６−１および３６−２、並びにＥＶ３７の間で互いに電力を行うことで、ＤＣバス５３に対して電力を常に供給している状態を維持することができる。

以上のように、エネルギーマネジメントシステム３１Ａでは、ＤＣバス５３に対して電力を常に供給している状態を維持することにより、ＤＣバス５３の電圧が不安定になることを回避することができる。そして、ＤＣ負荷３９は所望の電力を迅速に得ることができる。

次に、図１８は、エネルギーマネジメントシステムの第２の変形例を示すブロック図である。なお、図１８に示すエネルギーマネジメントシステム３１Ｂにおいて、図１７のエネルギーマネジメントシステム３１Ａと共通するブロックについては同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

即ち、エネルギーマネジメントシステム３１Ｂは、図１７のバッテリ３６−２およびバッテリ用DC/DC変換部４３−２に替えて、専用ＤＣ負荷８１およびDC/DC変換部７３を備える点で、エネルギーマネジメントシステム３１Ａと異なる構成とされている。

そして、エネルギーマネジメントシステム３１Ｂにおいては、バッテリ３６−１、専用ＤＣ負荷８１、ＥＶ３７、ＤＣ負荷３９、並びに、AC/DC変換部４１のうちの、いずれか１つ以上は必ずＤＣバス５３を介して電力が供給されており、かつ、バッテリ３６−１、ＰＶ３５、ＥＶ３７、並びに、AC/DC変換部４１のうちの、いずれか１つ以上は必ずＤＣバス５３に電力を出力している状態が継続される。

また、エネルギーマネジメントシステム３１Ｂでは、例えば、ＰＶ３５、ＥＶ３７、ＡＣ負荷３８、およびＤＣ負荷３９の電力授受がない場合、バッテリ３６が満充電でなければAC/DC変換部４１からバッテリ３６へ充電が行われる。また、この場合、バッテリ３６が満充電であればバッテリ３６から専用ＤＣ負荷８１へ電力が供給される。

このような構成により、エネルギーマネジメントシステム３１Ｂでは、ＤＣバス５３に対して電力を常に供給している状態を維持することができ、ＤＣバス５３の電圧が不安定になることを回避することができる。そして、ＤＣ負荷３９は所望の電力を迅速に得ることができる。

なお、上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。

コンピュータでは、ROM（Read Only Memory）に記憶されているプログラムや、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記憶部に記憶されているプログラムなどが、RAM（Random Access Memory）にロードされ、CPU（Central Processing Unit）により実行される。それにより、上述した一連の処理が行われる。

また、それらのプログラムは、あらかじめ記憶部に記憶させておく他、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部を介して、あるいは、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等）、光磁気ディスク、または半導体メモリなどのリムーバブルメディアを駆動するドライブを介して、コンピュータにインストールすることができる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。また、プログラムは、１つのCPUにより処理されるものであっても良いし、複数のCPUによって分散処理されるものであっても良い。なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

なお、本実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

３１ エネルギーマネジメントシステム， ３２ 電力制御装置， ３３ 電流計， ３４ 電力系統， ３５ ＰＶ， ３６ バッテリ， ３７ ＥＶ， ３８ ＡＣ負荷， ３９ ＤＣ負荷， ４０ 電力線， ４１ AC/DC変換部， ４２ ＰＶ用DC/DC変換部， ４３ バッテリ用DC/DC変換部， ４４ ＥＶ用DC/DC変換部， ４５ 負荷用DC/DC変換部， ４６ 分電盤， ４７ システム制御部， ５１ ブレーカ， ５２ 電流計， ５３ ＤＣバス

Claims (14)

1. 直流電力を供給する経路となる直流バスと、
   前記直流バスに接続され、前記直流バスへの直流電力の出力、および、前記直流バスからの直流電力の入力の少なくとも一方を行う複数の電源機器と
   を備え、
   複数の前記電源機器ごとに、前記直流バスの電圧が一定になるように制御する制御主体となる前記電源機器の優先順位に基づいて、前記制御主体となる前記電源機器が決定される
   電力制御装置。
2. 複数の前記電源機器は、
   それぞれ自身より前記優先順位が高い他の前記電源機器から供給される、各自が前記直流バスの電圧が一定になるように制御することができるか否かを示す制御可否情報に基づいて、各自が前記制御主体となるか否かの判断を行い、
   それぞれ自身より前記優先順位が低い他の前記電源機器に、前記制御可否情報を供給する
   請求項１に記載の電力制御装置。
3. 複数の前記電源機器のうちの、電力を有効に利用したい前記電源機器ほど前記優先順位が低く設定される
   請求項１に記載の電力制御装置。
4. 複数の前記電源機器は、前記優先順位が設定された優先順位情報を記憶する記憶部から前記優先順位情報を取得して、各自が前記制御主体となるか否かの判断を行う
   請求項１に記載の電力制御装置。
5. 複数の前記電源機器は、
   それぞれ各自より前記優先順位が上位の他の前記電源機器と電気的な接点により接続されるとともに、それぞれ各自より前記優先順位が下位の他の前記電源機器と電気的な接点により接続されており、
   前記優先順位が上位の他の前記電源機器において前記制御主体となると判断された場合には、前記優先順位が上位の他の前記電源機器との電気的な接点に対して所定レベルの信号が供給され、
   自身が前記制御主体となると判断した場合には、前記優先順位が下位の他の前記電源機器との電気的な接点に対して所定レベルの信号を供給する
   請求項１に記載の電力制御装置。
6. 複数の前記電源機器のうちの少なくとも１つが、前記直流バスに対して電力を常に供給する
   請求項１に記載の電力制御装置。
7. 複数の前記電源機器として、
   自然エネルギーを利用して発電を行う発電部からの直流電力の電圧を昇降圧して前記直流バスに電力を供給する第１の電源機器、
   電力を蓄電する蓄電部からの直流電力の電圧を昇降圧して前記直流バスに電力を供給する第２の電源機器、
   交流電力を供給する電力系統からの交流電力を直流電力に変換して前記直流バスに電力を供給する第３の電源機器
   が少なくとも用いられる
   請求項６に記載の電力制御装置。
8. 前記直流バスを介して供給される電力を常に消費する直流負荷が前記直流バスに接続されることにより、前記直流バスに対して電力が常に供給される
   請求項６に記載の電力制御装置。
9. 前記直流バスを介して供給される電力を電力系統に対して逆潮流させることにより、前記直流バスに対して電力が常に供給される
   請求項６に記載の電力制御装置。
10. 前記直流バスを介して供給される電力を使用する複数の電力使用部が前記直流バスに接続されており、複数の前記電力使用部のうちの、電力を使用する優先順位の高い順に前記直流バスを介した電力の供給が行われる
    請求項６に記載の電力制御装置。
11. 電力を蓄電する複数の蓄電部が、それぞれ対応する前記蓄電部からの直流電力の電圧を昇降圧して前記直流バスに電力を供給する複数の前記電源機器を介して前記直流バスに接続されており、それぞれの前記蓄電部の間で充放電を行うことにより、前記直流バスに対して電力が常に供給される
    請求項６に記載の電力制御装置。
12. 直流電力を供給する経路となる直流バスと、
    前記直流バスに接続され、前記直流バスへの直流電力の出力、および、前記直流バスからの直流電力の入力の少なくとも一方を行う複数の電源機器と
    を備える電力制御装置の電力制御方法であって、
    複数の前記電源機器ごとに、前記直流バスの電圧が一定になるように制御する制御主体となる前記電源機器の優先順位に基づいて、前記制御主体となる前記電源機器が決定される
    ステップを含む電力制御方法。
13. 直流電力を供給する経路となる直流バスと、
    前記直流バスに接続され、前記直流バスへの直流電力の出力、および、前記直流バスからの直流電力の入力の少なくとも一方を行う複数の電源機器と
    を備える電力制御装置を制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
    複数の前記電源機器ごとに、前記直流バスの電圧が一定になるように制御する制御主体となる前記電源機器の優先順位に基づいて、前記制御主体となる前記電源機器が決定される
    ステップを含む処理をコンピュータに実行させるプログラム。
14. 太陽光を受光した光量に応じて発電する太陽光発電部と、
    電力を蓄電する蓄電部と、
    直流電力を供給する経路となる直流バスと、
    前記直流バスに接続され、前記太陽光発電部により発電された電力を前記直流バスに出力する第１の電源機器と、
    前記直流バスに接続され、前記蓄電部の電力を前記直流バスに出力、および、前記直流バスから入力される電力の前記蓄電部への蓄電の少なくとも一方を行う第２の電源機器と、
    前記直流バスに接続され、交流電力を供給する電力系統からの交流電力を直流電力に変換して前記直流バスに出力、および、前記直流バスから入力される直流電力を交流電力へ変換の少なくとも一方を行う第３の電源機器と
    を備え、
    前記第１乃至第３の電源機器ごとに、前記直流バスの電圧が一定になるように制御する制御主体となる前記電源機器の優先順位に基づいて、前記制御主体となる前記電源機器が決定される
    エネルギーマネジメントシステム。

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