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JP5507959B2 - 売電システム - Google Patents

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Description

本発明は、売電システムに係り、詳しくは売電不能状態を抑制することができる売電システムに関する。
エコロジー機運の高まりも受けて、各家庭において、太陽電池を始めとする自家発電を行うことが一般化している。かかる自家発電は必ずしも各家庭での消費電力に応じて行えるわけではないため、過剰に発電される時間帯が生じうる。そこで、各家庭での発電量が消費量を上回った場合については、過剰電力を電力供給会社に売電し、不足時には、従来通り電力供給会社から電力を買う、電力売買方式をとることが認められている。その為、電力売買方式を前提とした電力監視システムに関する技術（例えば、特許文献１、参照。）や売電量推定システムに関する技術（例えば、特許文献２、参照。）が提案されている。
特開２００８−２０２９８３号公報 特開２００９−６０７２０号公報
ところが、かかる売電が大規模に行われた場合に売電が不能となる場合が発生しうることが知られている。通常の電力供給線を用いて、家庭用発電機から売電を行うためには、既に供給されている電圧より高い電圧の電力を供給する必要がある。例えば、１００Ｖの電圧で電力供給されている場合、売電するためには、家庭用発電機からの供給電圧を、例えば１０１Ｖに変換して供給すればよい。しかし、電力供給会社による供給電圧が１０３Ｖであれば、家庭用発電機からの電力は売電できない結果となる。
係る事態に対応するため、家庭用発電機からの供給電圧を、予め高目に設定する措置が通常採られている。例えば、家庭用発電機からの供給電圧が１０５Ｖに設定されていれば、通常の場合、売電は可能となる。元来、供給電圧はさまざまな要因で変化するものであり、一定の範囲内における電圧変動は許容されている。従って、１００Ｖより高い電圧で売電しても、許容範囲内に電圧が収まっていれば特に問題は生じない。
ところが、売電者が複数いた場合は、更に問題が生じうる。電圧変動の許容範囲が１００±６Ｖであって、近隣に売電者がＡおよびＢの２名存在した場合を考えてみる。上述したように、売電者Ａの発電機の供給電圧が１０５Ｖに設定されていれば、売電者Ａが売電することにより、近隣に供給される電圧が１０５Ｖとなる。この状態において、売電者Ｂが売電しようとすると、供給されている電圧が１０５Ｖであるから、売電者Ｂの発電機の供給電圧の電圧設定を例えば１０６Ｖとする必要が生ずる。そうすると、売電者Ｂが売電している間は、売電者Ａは売電できない事態が発生する。この場合に、仮に、売電者Ａの売電電圧を更に上昇させ、例えば１０７Ｖとすると、電圧変動の許容範囲を超えることになり供給電力の品質低下を招くこととなる。
本発明は、上記のような問題を解決するために成されたものであり、供給電力の品質低下を防止しつつ、売電不能となる状態の発生を抑制することができる売電システムを提供することにある。
本発明に係る売電システムは、売電可能な電力を発電する複数の発電機と、前記複数の発電機の各々に接続され、発電電圧を売電可能な電圧である売電電圧に各々変換する複数の電圧変換装置と、前記複数の電圧変換装置および商用電力配線が接続された宅間配線と、前記宅間配線の電圧を測定し、測定電圧値を前記電圧変換装置に送信する宅間電圧送信装置とを備える売電システムである。前記電圧変換装置は前記測定電圧値よりも高い電圧となるように前記売電電圧を決定することを特徴とする。
上記構成によると、宅間電圧送信装置が、宅間配線の電圧を測定し、電圧変換装置は測定された電圧値よりも高い電圧となるように売電電圧を決定するため、売電電圧と宅間配線の電圧との差を小さく設定することができる。従って、売電電圧値を固定していた上記従来に比して、電圧変動の許容範囲内において多くの売電を可能としうる。その為、複数の発電機が同時に発電する場合であっても、供給電力の品質低下を防止しつつ、売電不能となる状態の発生を抑制することができる。
なお、本明細書において宅間配線とは、複数の電圧変換装置および商用電力配線が接続された配線である。例えば、商用電力配線に一定数の電圧変換装置が接続され、それぞれに宅間電圧送信装置より測定電圧値が送信されているとき、商用電力配線の一部であって、測定電圧値が送信されている電圧変換装置が接続された範囲を宅間配線と捉えることができる。
本発明に係る売電システムは、前記複数の発電機の発電電力量を各々計測する複数の電力量計測装置を更に備え、前記宅間電圧送信装置から前記複数の電圧変換装置への前記測定電圧値の送信は前記電力量計測装置を介して行われることが好ましい。
上記構成によると、複数の発電機の発電電力量を各々計測する複数の電力量計測装置を更に備え、宅間電圧送信装置から複数の電圧変換装置への測定電圧値の送信は電力量計測装置を介して行われる。一般に、発電電力量を計測する電力量計測装置は売電システムにとっては必須の装置であり、測定電圧値の送信が電力量計測装置を介して行われることにより、別体の送受信装置を設けなくても電圧変換装置に測定電圧値を送信することが可能となる。
本発明に係る売電システムは、前記宅間電圧送信装置と前記複数の電力量計測装置とは売電用の電力線により接続され、前記宅間電圧送信装置からの前記複数の電力量計測装置までの前記測定電圧値の送信は、前記電力線を用いて行われることが好ましい。
上記構成によると、宅間電圧送信装置からの複数の電力量計測装置までの測定電圧値の送信は、売電用の電力線を用いて行われるため、通信用の別段の配線を用いる必要はない。なお、電力線を用いた通信は公知の電力線搬送通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）技術を用いて行うことが可能である。
本発明に係る売電システムは、前記複数の電力量計測装置と前記複数の電圧変換装置とは売電用の電力線により接続され、前記複数の電力量計測装置から前記複数の電圧変換装置までの前記測定電圧値の送信は、前記電力線を用いて行われることが好ましい。
上記構成によると、電力量計測装置から電圧変換装置までの測定電圧値の送信は、売電用の電力線を用いて行われるため、通信用の別段の配線を用いる必要はない。なお、電力線を用いた通信は公知の電力線搬送通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）技術を用いて行うことが可能である。
本発明によれば、供給電力の品質低下を防止しつつ、売電不能となる状態の発生を抑制することができる売電システムを提供することができる。
本発明に係る売電システムの一実施形態について説明する図面であって、売電システムを含む住宅の売買電システム全体構成を示すブロック図である。 本発明に係る売電システムの一実施形態について説明する図面であって、売電システムの構成を示すブロック図である。 本発明に係る売電システムの一実施形態について説明する図面であって、売電用スマートメータの構成を示すブロック図である。
以下、本発明を具体化した売電システムの一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。まず、この売電システムを含む電力売買方式を取り入れた住宅の電力供給システムの全体構成について、図１を用いて説明する。
図１に示すように、住宅には、宅内に設置された各種機器（照明機器、エアコン、家電、オーディオビジュアル機器等）に電力を供給する電力供給システム１が設けられている。電力供給システム１は、家庭用の商用交流電源（ＡＣ電源）２を電力として各種機器を動作させる他に、太陽光により発電する太陽電池３の電力も各種機器に電源として供給する。電力供給システム１は、直流電源（ＤＣ電源）を入力して動作するＤＣ機器５の他に、交流電源（ＡＣ電源）を入力して動作するＡＣ機器６にも電力を供給する。
電力供給システム１には、同システム１の分電盤としてコントロールユニット７及びＤＣ分電盤（直流ブレーカ内蔵）８が設けられている。また、電力供給システム１には、住宅のＤＣ機器５の動作を制御する機器として制御ユニット９及びリレーユニット１０が設けられている。
コントロールユニット７には、交流電源を分岐させるＡＣ分電盤１１が交流系電力線１２を介して接続されている。コントロールユニット７は、このＡＣ分電盤１１を介して商用交流電源２に接続されるとともに、直流系電力線１３を介して太陽電池３に接続されている。コントロールユニット７は、ＡＣ分電盤１１から交流電力を取り込むとともに太陽電池３から直流電力を取り込み、これら電力を機器電源として所定の直流電力に変換する。そして、コントロールユニット７は、この変換後の直流電力を、直流系電力線１４を介してＤＣ分電盤８に出力したり、又は直流系電力線１５を介して蓄電池１６に出力して同電力を蓄電したりする。コントロールユニット７は、ＡＣ分電盤１１からＡＣ交流電力を取り込むのみならず、太陽電池３や蓄電池１６の直流電力を交流電力に変換してＡＣ分電盤１１に供給することも可能である。コントロールユニット７は、信号線１７を介してＤＣ分電盤８とデータやり取りを実行する。
ＤＣ分電盤８は、直流電力対応の一種のブレーカである。ＤＣ分電盤８は、コントロールユニット７から入力した直流電力を分岐させ、その分岐後の直流電力を、直流系電力線１８を介して制御ユニット９に出力したり、直流系電力線１９を介してリレーユニット１０に出力したりする。また、ＤＣ分電盤８は、信号線２０を介して制御ユニット９とデータやり取りをしたり、信号線２１を介してリレーユニット１０とデータやり取りをしたりする。
制御ユニット９には、複数のＤＣ機器５，５…が接続されている。これらＤＣ機器５は、直流電力及びデータの両方を１対本の線によって搬送可能な直流供給線路２２を介して制御ユニット９と接続されている。直流供給線路２２は、ＤＣ機器の電源となる直流電圧に、高周波の搬送波によりデータを電送する通信信号を重畳する、いわゆる電力線搬送通信により、１対の線で電力及びデータの両方をＤＣ機器５に搬送する。制御ユニット９は、直流系電力線１８を介してＤＣ機器５の直流電源を取得し、ＤＣ分電盤８から信号線２０を介して得る動作指令を基に、どのＤＣ機器５をどのように制御するのかを把握する。そして、制御ユニット９は、指示されたＤＣ機器５に直流供給線路２２を介して直流電圧及び動作指令を出力し、ＤＣ機器５の動作を制御する。
制御ユニット９には、宅内のＤＣ機器５の動作を切り換える際に操作するスイッチ２３が直流供給線路２２を介して接続されている。また、制御ユニット９には、例えば赤外線リモートコントローラからの発信電波を検出するセンサ２４が直流供給線路２２を介して接続されている。よって、ＤＣ分電盤８からの動作指示のみならず、スイッチ２３の操作やセンサ２４の検知によっても、直流供給線路２２に通信信号を流してＤＣ機器５が制御される。
リレーユニット１０には、複数のＤＣ機器５，５…がそれぞれ個別の直流系電力線２５を介して接続されている。リレーユニット１０は、直流系電力線１９を介してＤＣ機器５の直流電源を取得し、ＤＣ分電盤８から信号線２１を介して得る動作指令を基に、どのＤＣ機器５を動作させるのかを把握する。そして、リレーユニット１０は、指示されたＤＣ機器５に対し、内蔵のリレーにて直流系電力線２５への電源供給をオンオフすることで、ＤＣ機器５の動作を制御する。また、リレーユニット１０には、ＤＣ機器５を手動操作するための複数のスイッチ２６が接続されており、スイッチ２６の操作によって直流系電力線２５供給線路２２への電源供給をリレーにてオンオフすることにより、ＤＣ機器５が制御される。
ＤＣ分電盤８には、例えば壁コンセントや床コンセントの態様で住宅に建て付けられた直流コンセント２７が直流系電力線２８を介して接続されている。この直流コンセント２７にＤＣ機器のプラグ（図示略）を差し込めば、同機器に直流電力を直接供給することが可能である。
また、商用交流電源２とＡＣ分電盤１１との間には、商用交流電源２の使用量を遠隔検針可能な電力メータ２９が接続されている。電力メータ２９には、商用電源使用量の遠隔検針の機能のみならず、例えば電力線搬送通信や無線通信の機能が搭載されている。電力メータ２９は、電力線搬送通信や無線通信等を介して検針結果を電力会社等に送信する。
電力供給システム１には、宅内の各種機器をネットワーク通信によって制御可能とするネットワークシステム３０が設けられている。ネットワークシステム３０には、同システム３０のコントロールユニットとして宅内サーバ３１が設けられている。宅内サーバ３１は、インターネットなどのネットワークＮを介して宅外の管理サーバ３２と接続されるとともに、信号線３３を介して宅内機器３４に接続されている。また、宅内サーバ３１は、ＤＣ分電盤８から直流系電力配線３５を介して取得する直流電力を電源として動作する。
宅内サーバ３１には、ネットワーク通信による宅内の各種機器の動作制御を管理するコントロールボックス３６が信号線３７を介して接続されている。コントロールボックス３６は、信号線１７を介してコントロールユニット７及びＤＣ分電盤８に接続されるとともに、直流供給線路３８を介してＤＣ機器５を直接制御可能である。コントロールボックス３６には、例えば使用したガス量や水道量を遠隔検針可能なガス／水道メータ３９が接続されるとともに、ネットワークシステム３０の操作パネル４０に接続されている。操作パネル４０には、例えばドアホン子器やセンサやカメラからなる監視機器４１が接続されている。
宅内サーバ３１は、ネットワークＮを介して宅内の各種機器の動作指令を入力すると、コントロールボックス３６に指示を通知して、各種機器が動作指令に準じた動作をとるようにコントロールボックス３６を動作させる。また、宅内サーバ３１は、ガス／水道メータ３９から取得した各種情報を、ネットワークＮを通じて管理サーバ３２に提供可能であるとともに、監視機器４１で異常検出があったことを操作パネル４０から受け付けると、その旨もネットワークＮを通じて管理サーバ３２に提供する。
コントロールユニット７は、更に、売電電力量を計測する電力量計測装置である売電用スマートメータ５０を介して宅間配線８０に接続されている。従って、発電機である太陽電池３によって発電された電気は、売電時には、コントロールユニット７によって売電可能な売電電圧の交流に変換され、売電用スマートメータ５０により売電電力量を計測された後、宅間配線８０を介して売電される。
図２に示すように、他の住宅においても同様のシステムが組まれており、複数の売電用スマートメータがそれぞれ宅間配線により接続されている。図２においては、売電用スマートメータ５０ａおよび売電用スマートメータ５０ｂのみ例示しているが、売電用スマートメータの数は特に限定されない。売電用スマートメータ毎にそれぞれコントロールユニット７および太陽電池３などが接続されているため、コントロールユニット７や太陽電池３も複数存在する。即ち、売電システムは、売電可能な電力を発電する複数の発電機である太陽電池３と、複数の太陽電池３の各々に接続されたコントロールユニット７とを備えている。また、システム全体に１台の宅間電圧送信装置６０が備えられている。
ここで、宅間配線８０とは、複数の売電用スマートメータを介して複数の電圧変換装置および商用電力配線が接続された配線である。具体的には、電力量計測装置である複数の売電用スマートメータ５０，５０ａ，５０ｂ…と１台の宅間電圧送信装置６０とが接続されている範囲の商用電力配線を示している。宅間配線８０には変圧器７０によって通常１００Ｖに変換された電力が供給されており、図１においてＡＣ分電盤１１と接続されている商用交流電源２が供給されている配線である。この宅間配線８０が、売電用スマートメータ５０と接続されることにおいて売電が可能となる。
更に宅間電圧送信装置６０と売電用スマートメータ５０とは売電用の電力線により接続されている。同様に、売電用スマートメータ５０とコントロールユニット７とは売電用の電力線により接続されている。従って、売電用スマートメータ５０およびコントロールユニット７間の情報の送受信、および宅間電圧送信装置６０および売電用スマートメータ５０間の情報の送受信は電力線搬送通信技術を用いて行うことが可能である。電力線搬送通信技術を用いて情報の送受信することにより、通信用の他の配線を用いる必要がなく、配線を簡略化できるとともに、コストダウンを図りうる。
図３に示すように、売電用スマートメータ５０は売電電力量を計測する電力量計測部５３や売電量を表示する表示部５５、各部を制御する制御部５４のほかに、電力線に重畳されて送信された通信信号を分離するための重畳信号分離部５２を備えている。係る構成により、電力線に通信信号を重畳されて送受信する電力線搬送通信が可能となっている。特に図示しないが、コントロールユニット７も同様の重畳信号分離部を備えており、売電用スマートメータ５０との電力線搬送通信が可能となっている。
この売電システムにおいて、以下のように売電を行うことができる。宅間電圧送信装置６０は宅間配線８０の電圧を測定し測定電圧値を重畳信号として宅間配線８０を介して送信する。売電用スマートメータ５０は宅間配線８０に接続された電力線５１を介して測定電圧値を受信する。売電用スマートメータ５０は、受信した測定電圧値をコントロールユニット７に転送する。かかる通信も同様に、電力線７１を介して重畳信号として送信される。コントロールユニット７は受信した測定電圧値に基づいて売電電圧を決定する。具体的には、例えば、測定電圧値が１００Ｖであれば、売電電圧を１０１Ｖに決定しても良い。その結果、太陽電池３により発電された直流の電力はコントロールユニット７により、発電電圧１０１Ｖの交流に変換される。更に、売電用スマートメータ５０により電力量を計測された後、電力線７１，５１を介して宅間配線に供給される。
この状態において他の太陽電池から更に売電することも可能である。その場合、上記売電により宅間配線の電圧は１０１Ｖとなっているため、宅間電圧送信装置６０は測定電圧値として１０１Ｖを送信することとなる。以下同様にして、売電電圧を例えば１０２Ｖに決定することにより、売電が可能となる。
このように、売電電圧が、実際の宅間配線８０の電圧測定値に基づいて決定されるため、従来のように変動を見込んで売電電圧を高めに設定する必要がない。従って、上記したように、他の発電機によって売電を開始する場合においても、電圧変動の許容範囲内において売電電圧を調整することができる可能性が大きくなる。つまり、供給電力の品質低下を防止しつつ、売電不能となる状態の発生を抑制することができる売電システムであるといえる。
上記実施形態の売電システムによれば、上述した以下の効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、宅間電圧送信装置６０が、宅間配線８０の電圧を測定し、コントロールユニット７は測定された電圧値に基づいて売電電圧を変換するため、売電電圧と宅間配線８０の電圧との差を小さく設定することができる。従って、売電電圧値を固定していた上記従来に比して、電圧変動の許容範囲が同じであっても、多くの売電を可能としうる。その為、複数の発電機が同時に発電する場合であっても、供給電力の品質低下を防止しつつ、売電不能となる状態の発生を抑制することができる。
（２）上記実施形態では、太陽電池３の発電電力量を各々計測する売電用スマートメータ５０を更に備え、宅間電圧送信装置６０から複数のコントロールユニット７への測定電圧値の送信は売電用スマートメータ５０を介して行われる。一般に、発電電力量を計測する売電用スマートメータ５０は売電システムにとっては必須の装置であり、測定電圧値の送信が売電用スマートメータ５０を介して行われることにより、別体の送受信装置を設けなくてもコントロールユニット７に測定電圧値を送信することが可能となる。
（３）上記実施形態では、宅間電圧送信装置６０からの売電用スマートメータ５０までの測定電圧値の送信は、売電用の電力線５１を用いて行われるため、通信用の別段の配線を用いる必要はない。なお、電力線５１を用いた通信は公知の電力線搬送通信技術を用いて行うことが可能である。
（４）上記実施形態では、電力量計測装置からコントロールユニット７までの測定電圧値の送信は、売電用の電力線７１を用いて行われるため、通信用の別段の配線を用いる必要はない。なお、電力線７１を用いた通信は公知の電力線搬送通信技術を用いて行うことが可能である。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、売電用スマートメータ５０からコントロールユニット７までの測定電圧値の送信は、売電用の電力線７１を用いて行われるが、他の構成であっても良い。例えば、通常の通信用配線を用いて通信することや、電波によって通信することも可能である。汎用技術を用いることにより、コストダウンがはかれる可能性もある。
・上記実施形態では、宅間電圧送信装置６０からの売電用スマートメータ５０までの測定電圧値の送信は、売電用の電力線を用いて行われるが他の構成であっても良い。例えば、通常の通信用配線を用いて通信することや、電波によって通信することも可能である。汎用技術を用いることにより、コストダウンがはかれる可能性もある。
・上記実施形態では、宅間電圧送信装置６０からコントロールユニット７への測定電圧値の送信は売電用スマートメータ５０を介して行われるが、他の構成であっても良い。例えば、上記変更例のように通常の通信用配線を用いたり、電波によって通信する場合には、宅間電圧送信装置６０からコントロールユニット７へ測定電圧値を直接送信することにより通信経路を簡略化しうる。
本発明は、売電不能状態を抑制することができる売電システムに関するものであるため、産業上広く利用可能である。
１…電力供給システム、２…商用交流電源、３…太陽電池（発電機）、５…機器、６…機器、７…コントロールユニット（電圧変換装置）、８…ＤＣ分電盤、９…制御ユニット、１０…リレーユニット、１１…ＡＣ分電盤、１２…交流系電力線、１３…直流系電力線、１４…直流系電力線、１５…直流系電力線、１６…蓄電池、１７…信号線、１８…直流系電力線、１９…直流系電力線、２０…信号線、２１…信号線、２２…直流供給線路、２３…スイッチ、２４…センサ、２５…直流系電力線、２６…スイッチ、２７…直流コンセント、２８…直流系電力線、２９…電力メータ、３０…ネットワークシステム、３１…宅内サーバ、３２…管理サーバ、３３…信号線、３４…宅内機器、３５…直流系電力配線、３６…コントロールボックス、３７…信号線、３８…直流供給線路、３９…水道メータ、４０…操作パネル、４１…監視機器、５０…売電用スマートメータ（電力量計測装置）、５０ａ…売電用スマートメータ、５０ｂ…売電用スマートメータ、５１…電力線、５２…重畳信号分離部、５３…電力量計測部、５４…制御部、５５…表示部、６０…宅間電圧送信装置、７０…変圧器、７１…電力線、８０…宅間配線、Ｎ…ネットワーク。

Claims (4)

  1. 売電可能な電力を発電する複数の発電機と、
    前記複数の発電機の各々に接続され、発電電圧を売電可能な電圧である売電電圧に各々変換する複数の電圧変換装置と、
    前記複数の電圧変換装置および商用電力配線が接続された宅間配線と、
    前記宅間配線の電圧を測定し、測定電圧値を前記電圧変換装置に送信する宅間電圧送信装置とを備える売電システムであって、
    前記電圧変換装置は前記測定電圧値よりも高い電圧となるように前記売電電圧を決定することを特徴とする売電システム。
  2. 売電電力量を計測する複数の電力量計測装置を更に備え、
    前記宅間電圧送信装置から前記複数の電圧変換装置への前記測定電圧値の送信は前記電力量計測装置を介して行われることを特徴とする
    請求項１に記載の売電システム。
  3. 前記宅間電圧送信装置と前記複数の電力量計測装置とは売電用の電力線により接続され、
    前記宅間電圧送信装置からの前記複数の電力量計測装置までの前記測定電圧値の送信は、前記電力線を用いて行われることを特徴とする
    請求項２に記載の売電システム。
  4. 前記複数の電力量計測装置と前記複数の電圧変換装置とは売電用の電力線により接続され、
    前記複数の電力量計測装置から前記複数の電圧変換装置までの前記測定電圧値の送信は、前記電力線を用いて行われることを特徴とする
    請求項２または３に記載の売電システム。
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