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技術 電力管理システム、電力管理方法及びプログラム

出願人 積水化学工業株式会社
発明者 菅原康博松崎純一梅岡尚
出願日 2015年2月18日 (4年5ヶ月経過) 出願番号 2015-029332
公開日 2016年8月22日 (2年11ヶ月経過) 公開番号 2016-152703
状態 特許登録済
技術分野 交流の給配電
主要キーワード 推定パターン 分配対象 電力管理テーブル 期間間隔 配電線網 産業施設 夜間電力料金 補正過程
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図面 (13)

課題

太陽電池発電できない時間帯でも、他の需要家施設余剰電力を供給できる電力管理システム電力管理方法及びプログラムを提供する。

解決手段

本発明は、系統電源に接続され、複数の需要家施設を共通の電源に接続し、余剰電力を需要家施設間において融通し合う電力管理システムであり、対象処理日の需要電力予測し、他の需要家施設に対象処理日の単位時間毎に供給する供給デマンド電力加算して予測需要電力とする消費電力推定部と、対象処理日の予測発電電力を推定する発電電力推定部と、予測発電電力及び予測需要電力から予測余剰電力を求め、予測余剰電力を積算した予測積算余剰電力を計算し、電力管理計画を生成する電力管理計画作成部と、予測積算余剰電力が最低値を示す単位時間を求め、最低値が放電終止蓄電池容量となるように系統電源からの蓄電池に対する蓄電電力量を求め、予測余剰電力を変更する電力管理計画補正部とを備える。

概要

背景

近年、電力小売市場の自由化が進められており、電力消費者電力購入先としての選択肢が増加し、より安い電力の購入が可能となっている。

需要家においては、消費電力抑制制御として家電品稼働を制御して電力を削減したり、電力消費の大きい時間帯から少ない時間帯に稼働時間シフトさせるなどの方策がとられている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。

一方、需要家施設の各々の個別の環境に依存する対策が多く、蓄電池充放電による電力制御燃料電池による発電、電力を熱に変換して蓄熱する温水器などの方法による制御が、上述した他の例に比較して量的にもあるいは確実性でも勝っている。これらの蓄熱及び蓄電の効果は大きく、分散した機器の制御を行うための計画の作成、制御を実行する仕組みが提供されている(例えば、特許文献3参照)。

概要

太陽電池が発電できない時間帯でも、他の需要家施設に余剰電力を供給できる電力管理システム電力管理方法及びプログラムを提供する。本発明は、系統電源に接続され、複数の需要家施設を共通の電源に接続し、余剰電力を需要家施設間において融通し合う電力管理システムであり、対象処理日の需要電力予測し、他の需要家施設に対象処理日の単位時間毎に供給する供給デマンド電力加算して予測需要電力とする消費電力推定部と、対象処理日の予測発電電力を推定する発電電力推定部と、予測発電電力及び予測需要電力から予測余剰電力を求め、予測余剰電力を積算した予測積算余剰電力を計算し、電力管理計画を生成する電力管理計画作成部と、予測積算余剰電力が最低値を示す単位時間を求め、最低値が放電終止蓄電池容量となるように系統電源からの蓄電池に対する蓄電電力量を求め、予測余剰電力を変更する電力管理計画補正部とを備える。

目的

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、太陽電池が発電することができない時間帯においても、他の需要家施設に対して余剰電力を供給することが可能な電力管理システム、電力管理方法及びプログラムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

電力管理地域において、電気設備の1つとして蓄電池及び発電装置を備える第1需要家施設を含む複数の需要家施設を共通の電源に接続し、余剰電力を前記需要家施設間において融通し合う電力管理システムであり、前記第1需要家施設における対象処理日における単位時間毎需要電力予測し、他の需要家施設に対して対象処理日における単位時間毎に供給する電力である供給デマンド電力加算して予測需要電力として出力する消費電力推定部と、前記第1需要家施設における前記対象処理日における前記単位時間毎の前記発電電力を予測して予測発電電力として出力する発電電力推定部と、前記予測発電電力及び前記予測需要電力の各々の前記単位時間毎の差分を求め、この差分を予測余剰電力とし、予測余剰電力を積算した予測積算余剰電力を計算し、電力管理計画を生成する電力管理計画作成部と、前記予測積算余剰電力が最低値を示す前記単位時間を求め、前記最低値が放電終止蓄電池容量となるように系統電源からの蓄電池に対する蓄電電力量を求め、前記予測余剰電力を変更する電力管理計画補正部と、を備えることを特徴とする電力管理システム。

請求項2

電力管理計画補正部が、前記蓄電電力量を所定時間内の単位時間毎に充電する需要デマンド電力量を求め、当該需要電力量により前記予測積算余剰電力量補正することを特徴とする請求項1に記載の電力管理システム。

請求項3

前記電力管理計画補正部が、前記蓄電電力量を前記系統電源から前記蓄電池に充電するために必要な蓄電時間を算出し、充電を開始する時刻に対して、この蓄電時間を加算して充電完了時刻を算出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電力管理システム。

請求項4

前記電力管理計画補正部が、前記他の需要家施設に対してデマンド供給を行う時間までに、前記蓄電池に蓄電される前記蓄電電力量を算出し、当該蓄電電力量が前記デマンド供給電力満足するか印加の判定を行うことができるか否かの判定を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電力管理システム。

請求項5

前記他の需要家施設が前記電力管理地域内の需要家施設と、前記電力管理地域外の需要家施設とを含むことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電力管理システム。

請求項6

前記電力管理計画補正部が、前記電力管理地域外の需要家施設からの前記供給デマンド電力の供給依頼に対し、供給可能な供給電力量を求めて出力することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の電力管理システム。

請求項7

電力管理地域において、系統電源に接続され、電気設備の1つとして蓄電池及び発電装置を備える第1需要家施設を含む複数の需要家施設を共通の電源に接続し、余剰電力を前記需要家施設間において融通し合う電力管理方法であり、消費電力推定部が、前記第1需要家施設における対象処理日における単位時間毎の前記需要電力を予測し、他の需要家施設に対して対象処理日における単位時間毎に供給する電力である供給デマンド電力を加算して予測需要電力として出力する需要電力推定過程と、発電電力推定部が、前記第1需要家施設における前記対象処理日における前記単位時間毎の前記発電電力を予測して予測発電電力として出力する発電電力推定過程と、電力管理計画作成部が、前記予測発電電力及び前記予測需要電力の各々の前記単位時間毎の差分を求め、この差分を予測余剰電力とし、予測余剰電力を積算した予測積算余剰電力を計算し、電力管理計画を生成する電力管理計画生成過程と、電力管理計画補正部が、前記予測積算余剰電力が最低値を示す前記単位時間を求め、前記最低値が放電終止蓄電池容量となるように系統電源からの蓄電池に対する蓄電電力量を求め、前記予測余剰電力を変更する電力管理計画補正過程と、を備えることを特徴とする電力管理方法。

請求項8

電力管理地域において、系統電源に接続され、電気設備の1つとして蓄電池及び発電装置を備える第1需要家施設を含む複数の需要家施設を共通の電源に接続し、余剰電力を前記需要家施設間において融通し合う電力管理システムの動作をコンピュータに実行させるプログラムであり、コンピュータを、前記第1需要家施設における対象処理日における単位時間毎の前記需要電力を予測し、他の需要家施設に対して対象処理日における単位時間毎に供給する電力である供給デマンド電力を加算して予測需要電力として出力する需要電力推定手段、前記第1需要家施設における前記対象処理日における前記単位時間毎の前記発電電力を予測して予測発電電力として出力する発電電力推定手段、前記予測発電電力及び前記予測需要電力の各々の前記単位時間毎の差分を求め、この差分を予測余剰電力とし、予測余剰電力を積算した予測積算余剰電力を計算し、電力管理計画を生成する電力管理計画生成手段、前記予測積算余剰電力が最低値を示す前記単位時間を求め、前記最低値が放電終止蓄電池容量となるように系統電源からの蓄電池に対する蓄電電力量を求め、前記予測余剰電力を変更する電力管理計画補正手段、として機能させるためのプログラム。

技術分野

0001

本発明は、電力管理システム電力管理方法及びプログラムに関する。

背景技術

0002

近年、電力小売市場の自由化が進められており、電力消費者電力購入先としての選択肢が増加し、より安い電力の購入が可能となっている。

0003

需要家においては、消費電力抑制制御として家電品稼働を制御して電力を削減したり、電力消費の大きい時間帯から少ない時間帯に稼働時間シフトさせるなどの方策がとられている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。

0004

一方、需要家施設の各々の個別の環境に依存する対策が多く、蓄電池充放電による電力制御燃料電池による発電、電力を熱に変換して蓄熱する温水器などの方法による制御が、上述した他の例に比較して量的にもあるいは確実性でも勝っている。これらの蓄熱及び蓄電の効果は大きく、分散した機器の制御を行うための計画の作成、制御を実行する仕組みが提供されている(例えば、特許文献3参照)。

先行技術

0005

特開2006−74952号公報
特開平11−346437号公報
特開2014−168315号公報

発明が解決しようとする課題

0006

太陽電池には発電電力を他の需要家施設に対して供給できない時間帯、すなわち日照がなく発電電力を得られない時間帯が存在する。このため、深夜から太陽が昇る前の時間帯と、太陽が昇りはじめの発電電力が微少早朝の時間帯とにおいて、太陽電池は発電電力を他の需要家施設に対して供給できない場合がある。早朝を過ぎた時間帯は、需要家施設の各々において、次の日の自身の需要に電力に合わせて夜間充電を行っている。ここで、蓄電池には、需要家施設で次の日の夜間までに使い切るための電力量が推定され、この推定された需要電力に対応した電力量が蓄電されている。このため、太陽電池が発電できない時間帯においては、他の需要家に対して余剰電力を供給することはできない。

0007

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、太陽電池が発電することができない時間帯においても、他の需要家施設に対して余剰電力を供給することが可能な電力管理システム、電力管理方法及びプログラムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明の電力管理システムの一態様は、電力管理地域において、電気設備の1つとして蓄電池及び発電装置を備える第1需要家施設を含む複数の需要家施設を共通の電源に接続し、余剰電力を前記需要家施設間において融通し合う電力管理システムであり、前記第1需要家施設における対象処理日における単位時間毎の需要電力を予測し、他の需要家施設に対して対象処理日における単位時間毎に供給する電力である供給デマンド電力加算して予測需要電力として出力する消費電力推定部と、前記第1需要家施設における前記対象処理日における前記単位時間毎の前記発電電力を予測して予測発電電力として出力する発電電力推定部と、前記予測発電電力及び前記予測需要電力の各々の前記単位時間毎の差分を求め、この差分を予測余剰電力とし、予測余剰電力を積算した予測積算余剰電力を計算し、電力管理計画を生成する電力管理計画作成部と、前記予測積算余剰電力が最低値を示す前記単位時間を求め、前記最低値が放電終止蓄電池容量となるように系統電源からの蓄電池に対する蓄電電力量を求め、前記予測余剰電力を変更する電力管理計画補正部と、を備えることを特徴とする。

0009

本発明の電力管理システムの一態様は、電力管理計画補正部が、前記蓄電電力量を所定時間内の単位時間毎に充電する需要デマンド電力量を求め、当該需要電力量により前記予測積算余剰電力量補正することを特徴とする。

0010

本発明の電力管理システムの一態様は、前記電力管理計画補正部が、前記蓄電電力量を前記系統電源から前記蓄電池に充電するために必要な蓄電時間を算出し、充電を開始する時刻に対して、この蓄電時間を加算して充電完了時刻を算出することを特徴とする。

0011

本発明の電力管理システムの一態様は、前記電力管理計画補正部が、前記他の需要家施設に対してデマンド供給を行う時間までに、前記蓄電池に蓄電される前記蓄電電力量を算出し、当該蓄電電力量が前記デマンド供給電力満足するか印加の判定を行うことができるか否かの判定を行うことを特徴とする。

0012

本発明の電力管理システムの一態様は、前記他の需要家施設が前記電力管理地域内の需要家施設と、前記電力管理地域外の需要家施設とを含むことを特徴とする。

0013

本発明の電力管理システムの一態様は、前記電力管理計画補正部が、前記電力管理地域外の需要家施設からの前記供給デマンド電力の供給依頼に対し、供給可能な供給電力量を求めて出力することを特徴とする。

0014

本発明の電力管理方法の一態様は、電力管理地域において、電気設備の1つとして蓄電池及び発電装置を備える第1需要家施設を含む複数の需要家施設を共通の電源に接続し、余剰電力を前記需要家施設間において融通し合う電力管理方法であり、消費電力推定部が、前記第1需要家施設における対象処理日における単位時間毎の前記需要電力を予測し、他の需要家施設に対して対象処理日における単位時間毎に供給する電力である供給デマンド電力を加算して予測需要電力として出力する需要電力推定過程と、発電電力推定部が、前記第1需要家施設における前記対象処理日における前記単位時間毎の前記発電電力を予測して予測発電電力として出力する発電電力推定過程と、電力管理計画作成部が、前記予測発電電力及び前記予測需要電力の各々の前記単位時間毎の差分を求め、この差分を予測余剰電力とし、予測余剰電力を積算した予測積算余剰電力を計算し、電力管理計画を生成する電力管理計画生成過程と、電力管理計画補正部が、前記予測積算余剰電力が最低値を示す前記単位時間を求め、前記最低値が放電終止蓄電池容量となるように系統電源からの蓄電池に対する蓄電電力量を求め、前記予測余剰電力を変更する電力管理計画補正過程と、を備えることを特徴とする。

0015

本発明のプログラムの一態様は、電力管理地域において、電気設備の1つとして蓄電池及び発電装置を備える第1需要家施設を含む複数の需要家施設を共通の電源に接続し、余剰電力を前記需要家施設間において融通し合う電力管理システムの動作をコンピュータに実行させるプログラムであり、コンピュータを、前記第1需要家施設における対象処理日における単位時間毎の前記需要電力を予測し、他の需要家施設に対して対象処理日における単位時間毎に供給する電力である供給デマンド電力を加算して予測需要電力として出力する需要電力推定手段、前記第1需要家施設における前記対象処理日における前記単位時間毎の前記発電電力を予測して予測発電電力として出力する発電電力推定手段、前記予測発電電力及び前記予測需要電力の各々の前記単位時間毎の差分を求め、この差分を予測余剰電力とし、予測余剰電力を積算した予測積算余剰電力を計算し、電力管理計画を生成する電力管理計画生成手段、前記予測積算余剰電力が最低値を示す前記単位時間を求め、前記最低値が放電終止蓄電池容量となるように系統電源からの蓄電池に対する蓄電電力量を求め、前記予測余剰電力を変更する電力管理計画補正手段、として機能させるためのプログラムである。

発明の効果

0016

本発明によれば、太陽電池が発電することができない時間帯においても、他の需要家施設に対して余剰電力を供給することが可能な電力管理システム、電力管理方法及びプログラムを提供することができる。

図面の簡単な説明

0017

本発明の第1の実施形態による電力管理システムの構成例を示す図である。
1つの需要家施設10が備える電気設備の構成例を示す図である。
第1の実施形態における電力管理装置200の構成例を示す図である。
記憶部236に記憶されている電力管理計画テーブルの構成例を示す図である。
電力管理計画作成部233により作成される電力管理計画のパターン図の一例を示す図である。
電力管理計画補正部235が需要家施設自身の需要予測に対応した補正処理を行った電力管理計画のパターン図の一例を示す図である。
電力管理計画作成部233により作成される電力管理計画のパターン図の一例を示す図である。
電力管理計画補正部235が需要家施設に対する供給デマンド電力量に対応した補正処理を行った電力管理計画のパターン図の一例を示す図である。
電力管理計画補正部235が需要家施設に対する供給デマンド電力量に対応した補正処理を行った電力管理計画のパターン図の他の一例を示す図である。
本実施形態の電力管理システムによる電力管理計画を生成する処理の動作例を示すフローチャートである。
本実施形態の電力管理システムによる電力管理計画を補正する処理の動作例を示すフローチャートである。
本実施形態の電力管理システムによる電力管理計画を補正する処理の動作例を示すフローチャートである。

実施例

0018

<第1の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態による電力管理システムの構成例を示す図である。本実施形態における電力管理システムは、例えば、所定の地域範囲(電力管理地域)における複数の需要家に対応する住宅、商業施設産業施設などの需要家施設における電力を一括して管理するものである。このような電力管理システムは、例えばTEMS(Town Energy Management System)やCEMS(Community Energy Management System)などといわれるものに対応する。

0019

本実施形態の電力管理システムは、図1において電力管理地域1として示す一定範囲の地域における複数の需要家施設10ごとに備えられる電気設備を対象として電力管理を行う。
需要家施設10は、例えば、住宅、商業施設、あるいは産業施設などに該当する。電力管理地域1が、例えば1つまたは複数の集合住宅に対応し、需要家施設10のそれぞれが集合住宅における各戸であるような態様でもよい。

0020

需要家施設10の位置は、電力管理システムが管理する構成となっていれば、同様に管理されている他の需要家施設と同一地域に限定されなくとも良い。電力管理システムは、自身の管理下の需要家施設10として登録され、後述するネットワーク300を利用して管理する情報の送受信が行うことができれば、異なる地域(例えば、北海道、本州、九州、四国などの各地域)において登録された複数の需要家施設10の集合体でも良い。
共通の電源とは、各需要家と接続される電線を通じて電力を供給可能な電源であり、商用電源、地域内の電源、およびこれら複数から構成されてもよい。
図1においては、共通の電源は、商用電源2と系統電源3である。需要家施設の1以上が電力供給源であることから、系統電源3は、需要家施設10の各々と、これに接続される地域における電源線の集合体を含むものとなる。

0021

図1に示す電力管理地域1における複数の需要家施設10においては、再生可能エネルギーを利用して発電する発電装置である太陽電池を備える需要家施設10が含まれる。電力管理地域1における複数の需要家施設10においては、電気設備の1つとして蓄電池を備える需要家施設10が含まれる。このような需要家施設10のうちには、太陽電池と蓄電池の両者を備える需要家施設10が有ってもよいし、太陽電池と蓄電池のいずれか一方を備える需要家施設10が有ってもよい。

0022

電力管理地域1における各需要家施設10には、共通の系統電源3と接続されることで、商用電源2が分岐して供給される。各需要家施設10は、系統電源3から供給される電力を負荷に供給することができる。これにより、負荷としての各種の電気設備(機器)が稼働される。
太陽電池(後述する太陽電池101)を備える需要家施設10は、太陽電池の発電電力を系統電源3に出力させることができる。
蓄電池(後述する太陽電池103)を備える需要家施設10においては、系統電源3から電力供給を受けて蓄電池に蓄電(充電)させることができる。蓄電池と太陽電池を備える需要家施設10においては、系統電源3から電力供給を受けて蓄電池に蓄電するだけでなく、太陽電池の発電電力を蓄電池に充電させることができる。

0023

本実施形態の電力管理システムにおいては、電力管理装置200が備えられる。
電力管理装置200は、電力管理地域1に属する各需要家施設10における電気設備を対象として電力管理を実行する。このために、図1における電力管理装置200は、ネットワーク300を介して需要家施設10の各々と相互通信可能なように接続される。これにより、電力管理装置200は、各需要家施設10における電気設備を制御することができる。

0024

図1においては、電力管理装置200を系統電源3に接続しているが、需要家施設10が異なる地域に設けられている場合など、電力管理装置200と系統電源3とを接続しない構成としても良い。この場合、電力管理装置200と各需要家施設10とがネットワーク300を介して接続されているため、ネットワーク300を介して、各需要家施設10が接続されている系統電源3の情報を、各需要家施設10から得るように、電力管理装置200を構成する。

0025

次に、図2を参照して、1つの需要家施設10が備える電気設備の一例について説明する。図2は、1つの需要家施設10が備える電気設備の構成例を示す図である。ここで、図2は需要家施設10が備える電気設備の構成例を示している。この図2において、需要家施設10は、電気設備として、太陽電池101、パワーコンディショナ102、蓄電池103、インバータ104、電力経路切替部105、負荷106、施設別制御部107の各々を備えている。

0026

太陽電池101は、再生可能エネルギーである太陽光を利用する発電装置の1つであり、光起電力効果により光エネルギーを電力に変換することにより発電を行う。太陽電池101は、例えば需要家施設10の屋根などのように、太陽光が他の建物遮蔽されにくい場所に設置されている。これにより、太陽電池101は、発電素子が配置されている面に対し、太陽光が遮蔽されずに照射され、この照射された太陽光を効率的に電力に変換する。
パワーコンディショナ102は、太陽電池101に対応して備えられ、太陽電池101から出力される直流の電力を、負荷の電源入力仕様に対応した電圧及び周波数交流の電力に変換する。

0027

インバータ104は、複数の蓄電池103ごとに対応して備えられるもので、蓄電池103に充電するための電力として、交流の電力を直流の電力に変換、または蓄電池103から放電により出力される電力として、直流の電力を交流の電力に変換する。つまり、インバータ104は、蓄電池103が入出力する直流の電力あるいは交流の電力の間の双方向変換を行う。

0028

蓄電池103に対する充電時には、商用電源(系統電源ともいう)2またはパワーコンディショナ102から電力経路切替部105を介して充電のための交流の電力がインバータ104に供給される。インバータ104は、このように供給される交流の電力を直流の電力に変換し、蓄電池103に供給する。
蓄電池103の放電時には、蓄電池103から直流の電力が出力される。インバータ104は、このように蓄電池103から出力される直流の電力を交流の電力に変換して電力経路切替部105に供給する。

0029

電力経路切替部105は、施設別制御部107の制御に応じて電力経路の切り替えを行う。この際、施設別制御部107は、電力管理装置200の指示に応じて、電力経路切替部105を制御することができる。
上記の制御に応じて、電力経路切替部105は、同じ需要家施設10において、商用電源2を負荷106に供給するように電力経路を形成することができる。

0030

電力経路切替部105は、同じ需要家施設10において、太陽電池101により発生された電力をパワーコンディショナ102から負荷106に供給するように電力経路を形成することができる。
電力経路切替部105は、同じ需要家施設10において、商用電源2と太陽電池101の一方または両方から供給される電力をインバータ104経由で蓄電池103に充電するように電力経路を形成することができる。

0031

電力経路切替部105は、同じ需要家施設10において、蓄電池103から放電により出力させた電力を、インバータ104経由で負荷106に供給するように電力経路を形成することができる。
さらに、電力経路切替部105は、太陽電池101により発生された電力を、例えば商用電源2の電力系統を経由して、他の需要家施設10における蓄電池に対して供給するように電力経路を形成することができる。
電力経路切替部105は、蓄電池103の放電により出力される電力を、他の需要家施設10における負荷106に供給するように電力経路を形成することができる。

0032

負荷106は、需要家施設10において自己が動作するために電力を消費する機器や設備などが一つ以上含まれて構成されている。
施設別制御部107は、需要家施設10における電気設備(太陽電池101、パワーコンディショナ102、蓄電池103、インバータ104、電力経路切替部105、負荷106のすべてまたは一部)を制御する。

0033

すでに説明した図1に示す電力管理装置200は、電力管理地域1に属する需要家施設10全体における電気設備を対象として電力管理を実行する。このために、電力管理装置200は、需要家施設10における施設別制御部107の各々と、ネットワーク300経由で相互通信可能なように接続される。これにより、施設別制御部107は、電力管理装置200の制御に応じて自己の管理下にある需要家施設10の各々の電気設備を制御することができる。

0034

施設別制御部107を省略して、電力管理装置200が各需要家施設10における電気設備などを直接制御するようにしてもよい。しかし、本実施形態のように、電力管理装置200と施設別制御部107を備えた構成とすることで、電力管理地域1全体と、需要家施設10とで制御を階層化することにより、電力管理装置200の制御の複雑化を回避することができる。
前述のように、電力管理地域1内の需要家施設10のうちの一部において、例えば太陽電池101や、蓄電池103及びインバータ104を備えないものがあってもよい。

0035

日中は、太陽電池101により電力が発生される一方で、例えば需要家施設10内に在室する人の存在数(人数)が少ないような状態では、負荷106の消費電力が相当に小さくなる。このような状態では、電力管理地域1全体の太陽電池101により発生される電力の総量が、同じ電力管理地域1全体の負荷106が必要とする電力の総量を超える場合がある。このような場合、電力管理地域1全体の負荷106に電力管理地域1全体の太陽電池101により発生される電力を供給しても、電力管理地域1全体の太陽電池101の電力に余剰が生じる。
このように生じた余剰電力は、例えば電力管理地域1において設置されている蓄電池103に充電して蓄積させれば、有効に利用できることとなって好ましい。

0036

発生する太陽電池101の余剰電力が小さい場合においては、蓄電池103に蓄積させるべき電力も小さなものとなる。インバータ104は、電力が一定以上の状態では電力損失が少ないが、電力が一定未満の状態では電力損失が顕著になるという特性を有している。

0037

このために、電力管理地域1において発生した各太陽電池101の小さな余剰電力を、例えば、需要家施設10ごとの蓄電池103に分配して充電したとすれば、各インバータ104の電力は相当に小さくなる。この場合、各インバータ104の電力損失は大幅に増加することになる。
需要家施設10ごとにおいて個別に太陽電池101の余剰電力を蓄電池103に充電したとしても、上記の問題は同様に生じる。このようなインバータ104における電力損失の問題は、電力管理地域1において、蓄電池103から放電させた電力を負荷106に供給するにあたって、蓄電池103の放電電力が小さい状態である場合にも同様に生じる。

0038

そこで、本実施形態の電力管理装置200は、電力管理地域1内の需要家施設10の蓄電池103に対して充電または放電を行うにあたり、以降説明するように、電力管理地域1内の需要家施設10全体の余剰電力を合成し、インバータ104の電力損失の低減を図りながら所定の需要家施設10が備える蓄電池103に対する充放電動作を制御する。
以降において説明する蓄電池103の充放電動作の制御は、電力管理地域1における太陽電池101から蓄電池103への充電電力の分配、もしくは、蓄電池103から負荷106への電力の分配を伴う。このため、以降において説明する蓄電池103に対する充放電動作の制御については電力分配制御とも呼ぶ。

0039

次に、図3を参照して、電力管理装置200の電力分配制御に対応する構成例について説明する。図3は、第1の実施形態における電力管理装置200の構成例を示す図である。電力管理装置200は、電力分配制御に対応して、ネットワークI/F部201、電力管理部202及び電力管理計画部203を備える。
ネットワークI/F部201は、ネットワーク300を介して、各需要家施設10の施設別制御部107と、あるいは他の電力管理地域の電力管理装置200との間で各種データの送受信を行う。

0040

電力管理部202は、電力管理地域1における複数の需要家施設10における電気設備を対象とする所定の電力管理を実行する。
本実施形態における電力管理部202が実行する電力管理は、需要家施設10ごとにおけるインバータ104の損失の低減を図るための上述の電力分配制御である。
電力管理計画部203が、需要家施設10毎に電力管理計画を作成し、施設別制御部107に対して実行させる。

0041

図3に示す電力管理部202は、総電力算出部221、分配電力決定部222、分配制御部223及びインバータ効率特性記憶部224を備える。
総電力算出部221は、電力管理地域1において、複数の蓄電池103の群に対して充電すべき総電力(充電総電力)または複数の蓄電池103の群から放電させるべき総電力(放電総電力)を算出する。なお、以降において、充電総電力と放電総電力とで特に区別しない場合には、総電力と記載する。

0042

分配電力決定部222は、インバータ104ごとのインバータ効率特性に基づいて複数の需要家施設10の蓄電池103のうちから、少なくとも1つの蓄電池103を総電力の分配対象として決定する。これとともに、分配電力決定部222は、決定された分配対象としての需要家施設10における蓄電池103ごとに分配する分配電力を決定する。
分配制御部223は、分配対象としての各需要家施設10の蓄電池103それぞれに決定された分配電力が分配されるように制御する。

0043

インバータ効率特性記憶部224は、分配電力決定部222が利用するインバータ104ごとのインバータ効率特性を予め記憶する。換言すれば、インバータ効率特性記憶部224は、電力管理地域1において備えられるインバータ104ごとのインバータ効率特性を記憶する。
1つのインバータ効率特性は、対応のインバータ104についての電力に応じた効率の変動特性を示す。そのうえで、インバータ効率特性記憶部224は、電力管理地域1におけるインバータ104ごとのインバータ効率特性をインバータ効率特性テーブルに格納するように記憶する。

0044

図3に示す電力管理計画部203は、消費電力推定部231と、発電電力推定部232と、電力管理計画作成部233と、デマンド入力部234と、電力管理計画補正部235と、記憶部236とを備えている。
消費電力推定部231は、この需要家施設10における消費電力の履歴と、次の日の天気予報のデータとから、次の日の消費電力の予測値としての消費電力の電力量パターン(電力需要予測)を所定の期間間隔(日毎、時間毎、分毎などであり、以下、時間間隔と示し、例えば、本実施形態においては1分毎)で求め、求めた消費電力の電力量パターンを、後述する電力制御推定パターンの一部とし、記憶部236に対して書き込んで記憶させる。

0045

このとき、消費電力の予測値としての電力パターンを求める一例として、消費電力推定部231は、予測する日と同一季節の範囲における天候と温度とが所定の設定した範囲で近似している日を選択し、選択した日の消費電力を平均する計算を行い、この計算から得られた平均値を翌日の予測需要電力とする。この予測需要電力は単位時間毎の需要電力量パターンである。単位時間は、任意に設定される幅の時間周期であるが、例えばデマンド時間の30分である。消費電力推定部231は、予測需要電力を記憶部236の所定のアドレスに書き込んで記憶させ、このアドレスを予測需要電力アドレスとして記憶部236の電力管理計画テーブルに、需要家施設の各々を識別する需要家施設識別情報に対応させて書き込んで記憶させる。

0046

発電電力推定部232は、翌日と同一季節の範囲、かつ同様の天気の発電電力の発電電力量パターンから、翌日における太陽電池101の発電する発電電力量の単位時間毎の発電電力量パターンである予測発電電力を推定する。発電電力推定部232は、予測発電電力を記憶部236の所定のアドレスに書き込んで記憶させ、このアドレスを予測発電電力アドレスとして記憶部236の電力管理計画テーブルに、需要家施設識別情報に対応させて書き込んで記憶させる。

0047

電力管理計画作成部233は、予測発電電力及び予測需要電力の各々の単位時間毎の差分を求め、すなわち、単位予測発電電力から予測需要電力を減算し、この減算結果を予測余剰電力とする。
電力管理計画作成部233は、この予測余剰電力を順次積算し、予測積算余剰電力を算出する。この予測積算余剰電力は、本実施形態において、単位時間毎の蓄電池103の蓄電電力量(予測発電電力量と予測需要電力量との差分が蓄電池103に対して充電される電力量)を示している。

0048

ここで、電力管理計画作成部233は、太陽電池101の発電が開始される時刻時点において蓄電池103の蓄電電力量、すなわち予測積算余剰電力が放電終止蓄電池容量(例えば、SOC(state of charge)20%)であるとして電力管理計画を立てる。本実施形態においては、上記SOC20%を、放電終止蓄電池容量が「0」と表現して説明する。
電力管理計画作成部233は、需要家施設識別情報に対応させて、予測余剰電力及び予測積算余剰電力の各々のパターンが記憶されているアドレスである予測余剰電力アドレス、予測積算余剰電力アドレスそれぞれを記憶部236の電力管理計画テーブルに書き込んで記憶させる。

0049

図4は、記憶部236に記憶されている電力管理計画テーブルの構成例を示す図である。図4において、電力管理計画テーブルには、需要家施設識別情報に対応して、予測需要電力アドレス、予測発電電力アドレス、予測余剰電力アドレス及び予測積算余剰電力アドレスの各々が書き込まれている。予測需要電力アドレスは、対応する需要家施設識別情報が示す需要家施設の予測需要電力の単位時間毎の予測需要電力値である電力パターンが書き込まれている記憶部236における領域を示している。

0050

予測発電電力アドレスは、対応する需要家施設識別情報が示す需要家施設の予測発電電力の単位時間毎の予測発電電力値である電力パターンが書き込まれている記憶部236における領域を示している。予測余剰電力アドレスは、対応する需要家施設識別情報が示す需要家施設の予測余剰電力の単位時間毎の予測余剰電力値である電力パターンが書き込まれている記憶部236における領域を示している。予測積算余剰電力アドレスは、対応する需要家施設識別情報が示す需要家施設の予測積算余剰電力の単位時間毎の予測積算余剰電力値である電力パターンが書き込まれている記憶部236における領域を示している。

0051

図3戻り、電力管理計画補正部235は、電力管理地域1に含まれる需要家施設10の各々の電力管理計画の補正を行う。電力管理地域1に含まれる需要家施設10の各々の予測積算余剰電力を読み出し、予測積算余剰電力値が最低となる単位時間の時刻を検出する。そして、電力管理計画補正部235は、需要家施設10の各々において、最低の予測積算余剰電力値が0以下となっている場合、この最低の予測積算余剰電力値が0となるように、その日の予測積算余剰電力値の初期値電力容量を設定する。この電力容量は、その日が開始される前に夜間電力により蓄電池103に充電させる蓄電容量である。

0052

蓄電池103が設けられていない需要家施設、あるいは蓄電池103の容量が小さい需要家施設の場合、電力を余剰電力を有する他の需要家施設10から供給してもらう必要がある。このため、電力管理計画補正部235は、補正後においても最低の積算余剰電力値が0未満の需要家施設に供給する電力を内部供給デマンド電力とする。
そして、電力管理計画補正部235は、この内部供給デマンド電力を最低の積算余剰電力値が0となった需要家施設10(余剰需要家)に対して振り分ける。

0053

このとき、電力管理計画補正部235は、内部供給デマンド電力における各時刻の単位時間の電力値を、内部供給デマンド電力の全て、あるいは一部を振り分ける先の余剰需要家の電力管理計画における予測需要電力の対応する時刻の単位時間の電力値に対して加算し、内部供給デマンド電力を含む予測需要電力とする補正を行う。

0054

そして、電力管理計画補正部235は、単位時間毎に予測発電電力から補正した予測需要電力を減算し、新たな予測余剰電力を求める。電力管理計画補正部235は、時系列に各時刻の時間単位の予測余剰電力の電力値を加算し、新たな予測積算余剰電力を算出する。次に、電力管理計画補正部235は、予測積算余剰電力の電力値である予測積算余剰電力値が最低となる時刻の単位時間を検出する。電力管理計画補正部235は、この最低の予測積算余剰電力値が0となるように、予測積算余剰電力値の初期値の電力容量を設定する。

0055

図5は、電力管理計画作成部233により作成される電力管理計画のパターン図の一例を示す図である。図5において、第1の縦軸(図の左側の縦軸)は30分毎の電力量を示し、第2の縦軸(図の右側の縦軸)は蓄電池残容量を示し、横軸は時刻を示している。図5において、実線が余剰積算予測(予測積算余剰電力)のパターンを示し、点線が発電予測(予測発電電力)のパターンを示し、一点鎖線が需要予測(予測需要電力)のパターンを示し、二点鎖線が余剰予測(予測余剰電力)のパターンを示している。発電予測需要予測及び余剰予測の各々が第1の縦軸に対応し、余剰積算予測が第2の縦軸に対応している。

0056

本実施形態においては、6時(午前6時)から23時(午後11時)までの、予測需要予測、予測発電予測、予測余剰予測及び予測積算余剰予測の各々のパターンを電力管理計画として作成される。そして、後述する蓄電池103に対する夜間における充電は、需要家施設10において電力の需要が開始される6時以前に行われる。夜間電力料金で蓄電するためと、日の出前で日照が無く太陽電池101で発電できず、電力の需要が開始される時点までに蓄電池103が充電される。

0057

発電電力推定部232が推定した発電予測のパターンから消費電力推定部231が推定した需要予測のパターンを、単位時間毎に減算することにより、電力管理計画作成部233が余剰予測を生成している。余剰積算予測のパターンは、電力管理計画作成部233が単位時間(30分)毎に順次余剰予測の電力量を積算して求められている。ただし、30分(単位時間毎)の余剰予測の電力量(Wh)を積算しているため、そのままの積算値であると、積算値が時間(60分)に対して2倍となるため、積算値を2で除算した電力量(kWh)で示している。この余剰積算予測のパターンは、蓄電池103に蓄電されている蓄電池残容量を示している。

0058

ここで、電力管理計画補正部235が6時以降の余剰積算予測の最低値が負であるか否かの判定を行う。図5においては、午前8時30分において余剰積算予測が最低値となり、かつこの最低値が−5kWhの負となっている。このため、後述するように(図6)、電力管理計画補正部235が図5における余剰積算予測の最低値が0となるように、電力管理計画作成部233の作成した電力管理計画の補正を行う。

0059

図6は、電力管理計画補正部235が需要家施設自身の需要予測に対応した補正処理を行った電力管理計画のパターン図の一例を示す図である。図6において、第1の縦軸(図の左側の縦軸)は30分毎の電力量を示し、第2の縦軸(図の右側の縦軸)は蓄電池残容量を示し、横軸は時刻を示している。図6において、実線が余剰積算予測(予測積算余剰電力)のパターンを示し、点線が発電予測(予測発電電力)のパターンを示し、一点鎖線が需要予測(予測需要電力)のパターンを示し、二点鎖線が余剰予測(予測余剰電力)のパターンを示している。発電予測需要予測及び余剰予測の各々が第1の縦軸に対応し、余剰積算予測が第2の縦軸に対応している。

0060

ここで、電力管理計画補正部235が6時以降の余剰積算予測の最低値が負であるか否かの判定を行い、余剰積算予測が負であった場合に、余剰積算予測のパターンの負の最低値を、補正電力量として求め、この電力量を余剰積算予測の初期値に対して加算する(目標充電電力の算出)。太陽の日照が得られない早朝などの太陽電池101が発電できない時間帯に消費される電力量を、系統電源の夜間電力を用いて午前3時30分から蓄電池103に対して充電する計画を生成する。この図6においては、午前6時から午前6時30分、午前6時30分から午前7時、午前7時から午前7時30分、午前7時30分から午前8時、午前8時から午前8時30分の各30分間にすべて約300wの放電を行う計画に変更する。2時間30分にわたって300wを継続的に供給し、約750whを供給デマンド電力量に対応して蓄電池103から供給する例である。

0061

電力管理計画補正部235は、余剰積算予測の最低値が負であるか否かの判定を行い、余剰積算予測が正であった場合、余剰積算予測を変更するための処理を行わない。図6から判るように、需要予測が開始される時間帯(6時〜8時30分)において、太陽電池101が発電できず発電予測が需要予測より低い電力量のため、余剰予測の電力が負となっており、余剰積算予測が減少していることから、この電力が蓄電池103からの放電で賄われていることが判る。
ここで、この余剰積算予測のパターンは、蓄電池103に蓄電されている蓄電池残容量を示している。

0062

図7は、電力管理計画作成部233により作成される電力管理計画のパターン図の一例を示す図である。図7において、第1の縦軸(図の左側の縦軸)は30分毎の電力量を示し、第2の縦軸(図の右側の縦軸)は蓄電池残容量を示し、横軸は時刻を示している。図7において、実線が余剰積算予測(予測積算余剰電力)のパターンを示し、点線が発電予測(予測発電電力)のパターンを示し、一点鎖線が需要予測(予測需要電力)のパターンを示し、二点鎖線が余剰予測(予測余剰電力)のパターンを示している。発電予測需要予測及び余剰予測の各々が第1の縦軸に対応し、余剰積算予測が第2の縦軸に対応している。

0063

本実施形態においては、6時(午前6時)から23時(午後11時)までの、予測需要予測、予測発電予測、予測余剰予測及び予測積算余剰予測の各々のパターンを電力管理計画として作成される。そして、後述する蓄電池103に対する夜間における充電は、需要家施設10において電力の需要が開始される6時以前に行われる。夜間電力料金で蓄電するためと、日の出前で日照が無く太陽電池101で発電できず、電力の需要が開始される時点までに蓄電池103が充電される。

0064

発電電力推定部232が推定した発電予測のパターンから消費電力推定部231が推定した需要予測のパターンを、単位時間毎に減算することにより、電力管理計画作成部233が余剰予測を生成している。余剰積算予測のパターンは、電力管理計画作成部233が単位時間(30分)毎に順次余剰予測の電力量を積算して求められている。ただし、30分(単位時間毎)の余剰予測の電力量(Wh)を積算しているため、そのままの積算値であると、積算値が時間(60分)に対して2倍となるため、積算値を2で除算した電力量(kWh)で示している。この余剰積算予測のパターンは、蓄電池103に蓄電されている蓄電池残容量を示している。

0065

ここで、電力管理計画補正部235が6時以降の余剰積算予測の最低値が負であるか否かの判定を行う。そして、図7においては、午前8時において余剰積算予測が最低値となり、かつこの最低値が−4906Whの負となっている。このため、後述するように(図8)、電力管理計画補正部235が図7における余剰積算予測の最低値が0となるように、電力管理計画作成部233の作成した電力管理計画の補正を行う。

0066

図8は、電力管理計画補正部235が需要家施設に対する供給デマンド電力量に対応した補正処理を行った電力管理計画のパターン図の一例を示す図である。図8において、第1の縦軸(図の左側の縦軸)は30分毎の電力量を示し、第2の縦軸(図の右側の縦軸)は蓄電池残容量を示し、横軸は時刻を示している。図8において、実線が余剰積算予測(予測積算余剰電力)のパターンを示し、点線が発電予測(予測発電電力)のパターンを示し、一点鎖線が需要予測(予測需要電力)のパターンを示し、二点鎖線が余剰予測(予測余剰電力)のパターンを示している。発電予測需要予測及び余剰予測の各々が第1の縦軸に対応し、余剰積算予測が第2の縦軸に対応している。

0067

電力管理計画補正部235は、図6に示した需要家施設自身の需要予測に基づいた補正を行った後、電力管理地域1内の他の需要家施設に提供する電力の電力量である需要デマンド電力量に対応する補正を行う。このとき、電力管理計画補正部235は、記憶部236の電力管理計画テーブルにおける需要家施設10のなかから、余剰積算予測の最大値が蓄電池の最大蓄電容量未満の需要家施設10を選択し、これらに対して電力管理地域1内における供給電力デマンド電力量を振り分ける。

0068

ここで、電力管理計画補正部235は、供給電力デマンド電力量を対応する時刻の単位時間毎に、振り分け先の需要家施設10の需要予測のパターンに対して加算し、発電予測から減算して新たな余剰予測のパターンを求める。そして、図8で求めた蓄電池103の6時における蓄電池残容量に対して、求めた余剰予測の単位時間の電力量を順次積算する。この図8においては、午前5時から午前5時30分、午前5時30分から午前6時、午前6時から午前6時30分、午前6時30分から午前7時の各30分間にすべて2kwの放電を行う計画に変更する。2時間にわたって2kwを継続的に供給し、4kwhを供給デマンド電力量に対応して蓄電池103から供給する例である。

0069

そして、電力管理計画補正部235が6時以降の余剰積算予測の最低値が負であるか否かの判定を行い、余剰積算予測が負であった場合に、余剰予測のパターンの負の部分(30分毎の電力量)を積算(積分)し、補正電力量を求め、この電力量を余剰積算予測の初期値に対して加算する。ここで求められる補正電力量は、他の需要家施設10に対して供給する需要電力デマンド電力量である。太陽の日照が得られない早朝などの太陽電池101が発電できない時間帯に、他の需要家施設10に対して供給する電力量を、系統電源の夜間電力を用いて蓄電池103に対して充電する計画を生成する。電力管理計画補正部235を、供給電力デマンド電力のパターンにおいて、単位時間毎の電力量を積算し、この積算結果を補正電力量とする構成としても良い。

0070

図9は、電力管理計画補正部235が需要家施設に対する供給デマンド電力量に対応した補正処理を行った電力管理計画のパターン図の他の一例を示す図である。図9において、第1の縦軸(図の左側の縦軸)は30分毎の電力量を示し、第2の縦軸(図の右側の縦軸)は蓄電池残容量を示し、横軸は時刻を示している。図9において、実線が余剰積算予測(予測積算余剰電力)のパターンを示し、点線が発電予測(予測発電電力)のパターンを示し、一点鎖線が需要予測(予測需要電力)のパターンを示し、二点鎖線が余剰予測(予測余剰電力)のパターンを示している。発電予測需要予測及び余剰予測の各々が第1の縦軸に対応し、余剰積算予測が第2の縦軸に対応している。

0071

この図9においては、需要デマンド電力量から分配された供給デマンド電力量を予測需要電力のパターンに含めた場合、午前9時30分から午前11時までにおいて需要デマンド電力量があるため、午前11時でなく、午後11時30分(23時30分)において予測積算余剰電力のパターンにおいて電力量の最低値として検出された。
このため、電力管理計画補正部235は、図6に示した需要家施設自身の需要予測に基づいた補正を行った後、電力管理地域1内の他の需要家施設に提供する電力の電力量である需要デマンド電力量に対応する補正を行う。

0072

このとき、電力管理計画補正部235は、記憶部236の電力管理計画テーブルにおける需要家施設10のなかから、余剰積算予測の最大値が蓄電池の最大蓄電容量未満の需要家施設10を選択し、これらに対して電力管理地域1内における供給電力デマンド電力量を振り分ける。ここで、電力管理計画補正部235は、供給電力デマンド電力量を対応する時刻の単位時間毎に、振り分け先の需要家施設10の需要予測のパターンに対して加算し、発電予測電力から減算して新たな余剰予測のパターンを求める。そして、図6で求めた蓄電池103の6時における蓄電池残容量に対して、求めた余剰予測の単位時間の電力量を順次積算する。

0073

そして、電力管理計画補正部235が午前6時以降の余剰積算予測の最低値が負であるか否かの判定を行い、余剰積算予測が負であった場合に、余剰予測のパターンの負の部分(30分毎の電力量)を積算(積分)し、補正電力量を求め、この電力量を余剰積算予測の初期値に対して加算する。ここで求められる補正電力量は、他の需要家施設10に対して供給する需要電力デマンド電力量である。太陽の日照が得られない早朝あるいは夜間などの太陽電池101が発電できずに余剰電力が低下する時間帯に、他の需要家施設10に対して供給する電力量を、系統電源の夜間電力を用いて蓄電池103に対して充電する計画を生成する。電力管理計画補正部235を、供給電力デマンド電力のパターンにおいて、単位時間毎の電力量を積算し、この積算結果を補正電力量とする構成としても良い。

0074

図5図6図7図8及び図10を用いて本実施形態の電力管理システムの動作について説明する。図10は、本実施形態の電力管理システムによる電力管理計画を生成する処理の動作例を示すフローチャートである。
テップS1:
発電電力推定部232は、電力管理計画を立てる対象の日の天気、需要家施設10の各々の同様の天気や気温の日における過去の発電電力の実績から、対象の日の予測発電電力のパターンを生成する。そして、発電電力推定部232は、生成した予測発電電力のパターンを記憶部236の所定の領域に書き込んで記憶させ、この所定の領域のアドレスである予測発電電力アドレスを、各需要家施設10の需要家施設識別情報に対応させて、記憶部236における電力管理計画テーブルに書き込んで記憶させる。電力管理計画における消費電力の推定は、天気や気温に基づいて行う他に、単純に直近の日(過去の日)における実績や過去の同一の曜日毎における実績の消費電力を用いて行うこともできる。これらの消費電力の推定については、需要家施設10毎にそれぞれ選択して用いることもできる。

0075

ステップS2:
消費電力推定部231は、電力管理計画を立てる対象の日の天気、需要家施設10の各々の同様の天気や気温の日における過去の需要電力の実績から、対象の日の予測発需要力のパターンを生成する。そして、消費電力推定部231は、生成した予測需要電力のパターンを記憶部236の所定の領域に書き込んで記憶させ、この所定の領域のアドレスである予測需要電力アドレスを、各需要家施設10の需要家施設識別情報に対応させて、記憶部236における電力管理計画テーブルに書き込んで記憶させる。

0076

ステップS3:
電力管理計画作成部233は、記憶部236における電力管理計画テーブルから順番に(例えば、電力管理計画テーブルに記載された順番に)、各需要家施設識別情報に対応して、予測発電電力アドレス及び予測需要電力アドレスの各々を読み出す。そして、電力管理計画作成部233は、予測発電電力アドレスに対応した予測発電電力のパターンと、予測需要電力アドレスに対応した予測需要電力のパターンとを記憶部236から読み出す。
電力管理計画作成部233は、単位時間毎に、予測発電電力のパターンの電力量から予測需要電力のパターンの電力量を減算し、予測余剰電力のパターンを生成する。電力管理計画作成部233は、電力管理計画テーブルに記載されている全ての需要家施設識別情報に対応する需要家施設10の予測余剰電力のパターンを生成する。

0077

電力管理計画作成部233は、生成した予測余剰電力のパターンを記憶部236の所定の領域に書き込んで記憶させ、この所定の領域のアドレスである予測余剰電力アドレスを、各需要家施設10の需要家施設識別情報に対応させて、記憶部236における電力管理計画テーブルに書き込んで記憶させる。
ここで、余剰電力のパターンがプラスの場合、予測発電電力が予測需要電力より多い。一方、余剰電力のパターンがマイナスの場合、予測発電電力が予測需要電力より少ない。ここで、予測余剰電力がプラスの場合には蓄電池103にこの余剰電力が充電される。予測余剰電力がマイナスの場合には蓄電池103からこの余剰電力が放電される。

0078

ステップS4:
電力管理計画作成部233は、記憶部236における電力管理計画テーブルから順番に、各需要家施設識別情報に対応して、予測余剰電力アドレスを読み出す。そして、電力管理計画作成部233は、予測余剰電力アドレスに対応した予測余剰電力のパターンを記憶部236から読み出す。
電力管理計画作成部233は、読み出した予測余剰電力のパターンにおける単位時間毎の電力量積算し、各単位時間の蓄電池103の残電力容量を示す予測積算余剰電力のパターンを作成する。

0079

そして、電力管理計画作成部233は、生成した予測積算余剰電力のパターンを記憶部236の所定の領域に書き込んで記憶させ、この所定の領域のアドレスである予測積算余剰電力アドレスを、各需要家施設10の需要家施設識別情報に対応させて、記憶部236における電力管理計画テーブルに書き込んで記憶させる。ここで、電力管理計画作成部233は、電力管理計画テーブルに記載されている全ての需要家施設識別情報に対応する需要家施設10の予測積算余剰電力のパターンを生成する。
図5に示されるように、予測発電電力、予測需要電力、予測余剰電力及び予測積算余剰電力の各々の電力量のパターンが生成される。

0080

ステップS5:
電力管理計画作成部233は、午前6時以前の時点における蓄電池103の前日からの残電力容量、例えば図10に示すように、残電力容量0Whを目標充電電力とする。

0081

ステップS6:
電力管理計画補正部235は、電力管理計画作成部233が作成した電力管理計画の補正を行う。詳細は後述するが、予測積算余剰電力の最低値を検出し、この最低値が負であった場合、その負の最低値に対応する正の電力量を、新たな目標充電電力とする。例えば、図5においては、午前8時に予測積算余剰電力が最低値となり、電力量として−706kWhとなっている。このため、706kWhを目標充電電力として、後述するように、夜間電力により充電しておくことで、午前8時における予測積算余剰電力を0とすることができる。

0082

電力管理計画補正部235は、図6に示すように、午前6時以前に蓄電池103に対して目標充電電力に対応する電力を、系統電源の夜間電力から売電して蓄電する計画を生成する。これにより、太陽電池101から発電電力が供給されない時間帯における需要家施設10における予測余剰電力の負の電力量を、蓄電池103の電力量で賄うことができる。この結果、太陽電池101から発電電力が供給されない時間帯において、足りない電力量を系統電源から買電する必要がなくなる。すなわち、蓄電池103の蓄電池残容量が負(マイナス)となることが無くなるため、消費電力に対して発電電力が不足する電力量の全てが蓄電池103から賄うことが可能とになり、系統電源から買電する必要が無くなる。

0083

ステップS7:
電力管理計画補正部235は、デマンド入力部234に対して、いずれかの需要家施設10から需要デマンド電力の要求があるか否かの判定を行う。
このとき、需要家施設10のいずれかが通常と異なり、余分な電力を必要とした場合、需要家施設10は、必要な電力量とその必要な時間帯とを需要デマンド電力のパターンとしてデマンド入力部234に対して送信する。

0084

そして、デマンド入力部234は、電力管理計画補正部235から需要デマンド電力の問い合わせを受けた場合、需要デマンド電力の要求の有無を電力管理計画補正部235に対して回答する。
そして、電力管理計画補正部235は、デマンド入力部234からの返答が需要デマンド電力の要求があったことを示す場合、需要デマンド電力の要求が有りとし、処理をステップS8へ進める。一方、電力管理計画補正部235は、デマンド入力部234からの返答が需要デマンド電力の要求が無いことを示す場合、需要デマンド電力の要求が無しとし、処理をステップS12へ進める。

0085

ステップS8:
電力管理計画補正部235は、デマンド入力部234に対し、需要デマンド電力量のパターンを要求する。そして、デマンド入力部234は、要求に対応して需要デマンド電力量のパターンを電力管理計画補正部235に対して出力する。
次に、電力管理計画補正部235は、入力した需要デマンド電力量を各需要家施設10に対して、振り分ける処理を行う。振り分け方は、記憶部236に予め書き込んで記憶されている各需要家施設10と需要家施設10の蓄電池103の電力容量との蓄電池テーブルにより、電力容量の比に対応させて、需要デマンド電力量のパターンの電力量を調整し、調整結果を供給デマンド電力量として、需要デマンド要求を行った需要家施設10を除いた需要家施設10に対して振り分ける。

0086

例えば、蓄電池103の蓄電できる電力容量が20kWh、30kWh、50kWhの3件の需要家施設10に振り分ける場合、以下のようになる。20kWhの需要家施設10に対しては20kWh/100kWh、すなわち需要デマンド電力量のパターンの各単位時間当たりの電力量が2割となるように調整された供給デマンド電力が振り分けられる。30kWhの需要家施設10に対しては30kWh/100kWh、すなわち需要デマンド電力量のパターンの各単位時間当たりの電力量が3割となるように調整された供給デマンド電力が振り分けられる。50kWhの需要家施設10に対しては50kWh/100kWh、すなわち需要デマンド電力量のパターンの各単位時間当たりの電力量が5割となるように調整された供給デマンド電力量が振り分けられる。

0087

ステップS9:
電力管理計画補正部235は、供給デマンド電力量が振り分けられた需要家施設10の予測需要電力アドレスを、この需要家施設10の需要家施設識別情報により、記憶部236の電力管理計画テーブルから読み出す。そして、電力管理計画補正部235は、この読み出した予測需要電力アドレスにより、記憶部236から予測需要電力のパターンを読み出す。
次に、電力管理計画補正部235は、読み出した予測需要電力のパターンの各時刻の単位時間の電力量に対し、供給デマンド電力量のパターンの対応する時刻の単位時間の電力量を加算し、供給デマンド電力量を含む新たな予測需要電力のパターンを作成する。

0088

電力管理計画補正部235は、供給デマンド電力量が振り分けられた需要家施設10の予測発電電力アドレスを、この需要家施設10の需要家施設識別情報により、記憶部236の電力管理計画テーブルから読み出す。そして、電力管理計画補正部235は、この読み出した予測発電電力アドレスにより、記憶部236から予測発電電力のパターンを読み出す。
そして、電力管理計画補正部235は、読み出した予測発電電力のパターンの各時刻の単位時間の電力量から、新たに作成した予測需要電力のパターンの対応する時刻の単位時間の電力量を減算し、新たな予測余剰電力のパターンを作成する。
次に、電力管理計画補正部235は、新たに作成した予測需要電力のパターンにおいて、時系列に各時刻の時間単位の予測余剰電力の電力値を加算し、新たな予測積算余剰電力を算出する。

0089

ステップS10:
電力管理計画補正部235は、各需要家施設10における予測余剰電力に対応して自身補正して作成した電力管理計画の補正を行う。詳細は後述するが、予測積算余剰電力の最低値を検出し、この最低値が負であった場合、その負の最低値に対応する正の電力量を、新たな目標充電電力とする。例えば、図8においては、図7において午前8時30分に予測積算余剰電力の最低値が−4906Wh)となっていたものを、0と補正したものである。このため、5kWhを目標充電電力として、後述するように、夜間電力により充電しておくことで、午前8時30分における予測積算余剰電力を0とすることができる。

0090

電力管理計画補正部235は、図8に示すように、午前6時以前に蓄電池103に対して目標充電電力に対応する電力を、系統電源の夜間電力から売電して蓄電する計画を生成する。これにより、太陽電池101から発電電力が供給されない時間帯における需要家施設10における予測余剰電力の負の電力量と、電力管理地域1における他の需要家施設10における供給デマンド電力量とを、蓄電池103の電力量で賄うことができる。この結果、太陽電池101から発電電力が供給されない時間帯において、電力管理地域1における需要家施設10の各々は足りない電力量を系統電源から買電する必要がなくなる。

0091

電力管理計画補正部235は、補正した予測需要電力、予測余剰電力及び予測積算余剰電力の各々のパターンを新たな電力管理計画として、記憶部236に対して書き込んで記憶する。
そして、電力管理計画補正部235は、余剰需要電力、予測余剰電力及び予測積算余剰電力の各々のパターンを書き込んだアドレスを、それぞれ余剰需要電力アドレス、予測余剰電力アドレス及び予測積算余剰電力アドレスとして、記憶部236の電力管理計画テーブルに対して、需要家施設10の需要家施設識別情報に対応させて書き込んで記憶させる。

0092

ステップS11:
電力管理計画補正部235は、需要家施設10の需要家識別情報に対応して、順次記憶部236の電力管理計画テーブルから予測発電電力アドレス、余剰需要電力アドレス、予測余剰電力アドレス及び予測積算余剰電力アドレスを読み出す。
電力管理計画補正部235は、読み出した予測発電電力アドレス、余剰需要電力アドレス、予測余剰電力アドレス及び予測積算余剰電力アドレスにより、予測発電電力、余剰需要電力、予測余剰電力及び予測積算余剰電力の各々を記憶部236から読み出す。
そして、電力管理計画補正部235は、需要家施設10に対応する電力管理計画として、読み出す毎に順次、予測発電電力、余剰需要電力、予測余剰電力及び予測積算余剰電力の各々のパターンを、電力管理地域1内の需要家施設10の各々に対して出力する。

0093

次に、図11を用いてステップS6における電力管理計画補正部235による電力管理計画の補正の処理の詳細な説明を行う。図11は、本実施形態の電力管理システムによる電力管理計画を補正する処理の動作例を示すフローチャートである。
ステップS21:
電力管理計画補正部235は、記憶部236の電力管理計画テーブルから、需要家施設10の需要家施設識別情報に対応して、予測積算余剰電力アドレスを順次読み出す。
そして、電力管理計画補正部235は、読み出した予測積算余剰電力アドレスにより、対応する需要家施設10の予測積算余剰電力のパターンを記憶部236から読み出す。
電力管理計画補正部235は、読み出した予測積算余剰電力のパターンにおける電力量の最低値を検出する。

0094

ステップS22:
次に、電力管理計画補正部235は、検出された予測積算余剰電力のパターンにおける最低値の電力量が0未満か否かの判定を行う。
このとき、電力管理計画補正部235は、検出された予測積算余剰電力のパターンにおける最低値の電力量が0未満である場合、処理をステップS23へ進める。一方、電力管理計画補正部235は、検出された予測積算余剰電力のパターンにおける最低値の電力量が0未満でない場合、処理をステップS7(図10)へ進める。例えば、図6において午前8時の−706Whが最低値であり、電力管理計画補正部235は、最低値が0未満であるため、処理をステップS23へ進める。

0095

ステップS23:
電力管理計画補正部235は、予測積算余剰電力の目標充電電力に対して、最低値の電力量の絶対値を加算し、予測積算余剰電力のパターンを補正する。これにより、最低値の電力量を0とすることができ、系統電源から予測積算余剰電力における負の電力量を買電する必要がなくなる。例えば、図6において、−706Whの絶対値である706Whを充電目標電力に対して加算することにより、午前8時における予測積算余剰電力の電力量を0とすることができる。

0096

ステップS24:
電力管理計画補正部235は、午前6時以降の予測積算余剰電力のパターンにおいて、電力量の最大値を検出する。

0097

ステップS25:
電力管理計画補正部235は、検出した電力量の最大値が、蓄電池103の最大の最大蓄電容量(例えば、SOC80%)以下か否かの判定を行う。
このとき、電力管理計画補正部235は、予測積算余剰電力のパターンにおいて検出した電力量の最大値が、蓄電池103の最大蓄電容量以下の場合、処理をステップS7(図10)へ進める。一方、電力管理計画補正部235は、検出した電力量の最大値が、蓄電池103の最大蓄電容量を超える場合、処理をステップS26へ進める。

0098

ステップS26:
電力管理計画補正部235は、電力管理計画補正部235は、検出した電力量の最大値が、蓄電池103の最大蓄電容量を超える場合、最大蓄電容量を超えた蓄電ができないため、目標充電電力を最大蓄電容量に再設定し、新たな予測積算余剰電力のパターンを作成する。
そして、電力管理計画補正部235は、新たな予測積算余剰電力のパターンとなるように予測余剰電力のパターンを修正する。
電力管理計画補正部235は、修正前の予測余剰電力におけるパターンの各時刻の単位時間の電力量から、修正後の予測余剰電力におけるパターンの対応する時刻の単位時間の電力量を減算し、個別需要デマンド電力量のパターンを作成する。

0099

電力管理計画補正部235は、全ての需要家施設10に対しての補正の処理が終了した後、最大蓄電容量を目標充電電力に再設定した需要家施設10の個別需要デマンド電力量のパターンにおいて、各時刻の単位時間毎に電力量を積算し、需要デマンド電力量を生成する。例えば、電力管理計画補正部235は、すでに記述した各需要家施設10からの需要デマンド電力量と加算して、後述するステップS10の処理で使用する需要デマンド電力量として用いる。
そして、電力管理計画補正部235は、処理をステップS7(図10)へ進める。

0100

次に、図12を用いてステップS10における電力管理計画補正部235による電力管理計画の補正の処理の詳細な説明を行う。図12は、本実施形態の電力管理システムによる電力管理計画を補正する処理の動作例を示すフローチャートである。
ステップS31:
電力管理計画補正部235は、記憶部236の電力管理計画テーブルから、需要家施設10の需要家施設識別情報に対応して、予測積算余剰電力アドレスを順次読み出す。
そして、電力管理計画補正部235は、読み出した予測積算余剰電力アドレスにより、対応する需要家施設10の予測積算余剰電力のパターンを記憶部236から読み出す。
電力管理計画補正部235は、読み出した予測積算余剰電力のパターンにおける電力量の最低値を検出する。

0101

ステップS32:
電力管理計画補正部235は、検出された予測積算余剰電力のパターンにおける最低値の電力量が0未満か否かの判定を行う。
このとき、電力管理計画補正部235は、検出された予測積算余剰電力のパターンにおける最低値の電力量が0未満である場合、処理をステップS33へ進める。一方、電力管理計画補正部235は、検出された予測積算余剰電力のパターンにおける最低値の電力量が0未満でない場合、処理をステップS7(図10)へ進める。例えば、図8において、目標充電電力を変更する前の予測積算余剰電力のパターンにおける電力量の最低値が午前8時30分であり、この最低値が−5300Wh(−5.3kWh)であった場合、電力管理計画補正部235は、最低値が0未満であるため、処理をステップS33へ進める。

0102

ステップS33:
電力管理計画補正部235は、予測積算余剰電力の目標充電電力に対して、最低値の電力量の絶対値を加算し、予測積算余剰電力のパターンを補正する。これにより、最低値の電力量を0とすることができ、系統電源から予測積算余剰電力における負の電力量を買電する必要がなくなる。例えば、図8において、−5300Whの絶対値である5300Wh(5.3kWh)を充電目標電力に対して加算することにより、午前8時における予測積算余剰電力の電力量を0とすることができる。

0103

ステップS34:
電力管理計画補正部235は、午前6時以降の予測積算余剰電力のパターンにおいて、電力量の最大値を検出する。

0104

ステップS35:
電力管理計画補正部235は、検出した電力量の最大値が、蓄電池103の最大の最大蓄電容量以下か否かの判定を行う。
このとき、電力管理計画補正部235は、予測積算余剰電力のパターンにおいて検出した電力量の最大値が、蓄電池103の最大蓄電容量以下の場合、処理をステップS7(図10)へ進める。一方、電力管理計画補正部235は、検出した電力量の最大値が、蓄電池103の最大蓄電容量を超える場合、処理をステップS36へ進める。

0105

ステップS36:
電力管理計画補正部235は、電力管理計画補正部235は、検出した電力量の最大値が、蓄電池103の最大蓄電容量を超える場合、最大蓄電容量を超えた蓄電ができないため、目標充電電力を最大蓄電容量に再設定し、新たな予測積算余剰電力のパターンを作成する。
電力管理計画補正部235は、新たな予測積算余剰電力のパターンとなるように、目標充電電力を最大蓄電容量とした予測余剰電力のパターンを修正する。
電力管理計画補正部235は、修正前の予測余剰電力におけるパターンの各時刻の単位時間の電力量から、修正後の予測余剰電力におけるパターンの対応する時刻の単位時間の電力量を減算し、差分を非供給電力容量とし、この非供給電力容量を新たに個別需要デマンド電力量のパターンとする。

0106

電力管理計画補正部235は、電力管理地域1内の全ての需要家施設10に対しての補正の処理が終了した後、最大蓄電容量を目標充電電力に再設定した需要家施設10の個別需要デマンド電力量のパターンにおいて、各時刻の単位時間毎に電力量を積算し、需要デマンド電力量を生成する。そして、電力管理計画補正部235は、電力管理地域1内の需要家施設10の予測積算余剰電力のパターンの電力量の最大値が、蓄電池103の最大蓄電容量未満である需要家施設10を検索する。

0107

次に、電力管理計画補正部235は、ステップS8に処理を進め、検索された需要家施設10に対して、算出した需要デマンド電力量の振り分けを行う。この場合、電力管理計画補正部235は、すでに説明した蓄電池103の最大蓄電容量ではなく、最大蓄電容量から現在の予測積算余剰電力のパターンにおける最大の電力量の比率によって、供給デマンド電力としての振り分けを行う。

0108

本実施形態においては、インターネットなどのネットワークを介し、電力管理地域1の外部からの需要デマンド電力の依頼に対しても以下のように対応できるように、電力管理装置200を構成しても良い。
電力管理計画が実行する前日までに、電力管理地域1内の需要化施設10以外、すなわち電力管理装置200の電力管理下にない外部の需要家施設から需要デマンド電力量が入力された場合、本実施形態の電力管理装置200において以下の処理が行われる。

0109

電力管理装置200において、例えば、電力管理計画補正部235は、自身が管理する電力管理地域1内の需要家施設10における需要デマンド電力量が満足された後に、電力管理地域1外の他の需要家施設からの需要デマンド電力量に対応する。
電力管理計画補正部235は、記憶部236における電力管理テーブルから、予測積算余剰電力アドレスを順次読み出す。そして、電力管理計画補正部235は、この予測積算余剰電力アドレスにより記憶部236から順次読み出し、目標充電電力が最大蓄電容量未満の需要家施設10を抽出する。

0110

電力管理計画補正部235は、図10のステップS8からステップS11までの処理を行い、電力管理地域1の外部からの需要デマンド電力量を、抽出された需要家施設10に対して供給デマンド電力量として振り分ける。このとき、電力管理計画補正部235は、最大蓄電容量から目標充電電力を除算した差分電力量の比により、需要デマンド電力量の振り分けを行う。

0111

そして、電力管理計画補正部235は、図10のステップS8からステップS11までの処理の結果、需要デマンド電力量を要求した外部の需要家施設に対して、単位電力当たりの価格と、需要デマンド電力量全てが供給できるか否かについて通知する。このとき、電力管理計画補正部235は、需要デマンド電力量全てを供給することができない場合、どの程度の電力量を提供できるかの情報を付加する。

0112

電力管理計画補正部235は、各需要家施設10において、供給する供給デマンド電力量を蓄電池103に対して充電する時間を求め、電力管理地域1外の需要家施設への通知に、充電する時間を考慮した依頼決定の回答の期限を付加する。ここで、各需要家施設10において蓄電池103に対する充電が間に合う時間に、需要デマンド電力量の要求が電力管理装置200に対して供給される必要がある。蓄電池103には、単位時間当たりの最大充電量が決まっており、短い時間では充電が行えない場合がある。

0113

この結果、電力管理地域1外の需要家施設は、単位時間当たりの価格と、供給可能と通知された電力量とに基づき、電力管理地域1の電力管理装置200に対して、供給の依頼を行うか否かを判断する。そして、電力管理地域1外の需要家施設は、上記回答の期限までに電力管理地域1の電力管理装置200に対して、供給の依頼についての回答を行う。電力管理計画補正部235は、需要デマンド電力量に対応する蓄電電力量を系統電源から蓄電池103に充電するために必要な蓄電時間を算出し、充電を開始する時刻に対して、この蓄電時間を加算して充電完了時刻を上記回答の期限として算出する。

0114

ここで、供給する需要デマンド電力量の単位電力量の価格は、予め電力管理地域と電力管理地域1外の需要家施設と予め取り決めておいても、供給電力量に対応してその都度決定するようにしても良い。電力管理地域1外の需要家施設が事業所である場合、系統電源の電力会社との間の電力量の契約を超えると、単位電力の価格が上昇するペナルティーが発生するとともに、翌年の買電における契約料金が高くなる場合がある。このため、事業所としては、短時間にだけ高額の電力を購入しても採算が合う場合がある。したがって、単位電力量の価格は、系統電源からの買電の価格に対して数倍から数十倍の価格が設定される可能性もある。

0115

本実施形態によれば、電力管理地域1内において、他の需要家施設10に対して供給する需要デマンド電力量を需要が開始される前に蓄電池103に対して充電しておくため、太陽電池101が発電することができない時間帯においても、他の需要家施設10に対して余剰電力を供給することが可能となる。
本実施形態によれば、電力管理地域1外の他の需要家施設に対しても、電力管理地域1内の需要家施設10と同様に、供給する需要デマンド電力量を需要が開始される前に蓄電池103に対して充電しておくため、太陽電池101が発電することができない時間帯においても、他の需要家施設10に対して余剰電力を供給することが可能となる。
本実施形態によれば、他の需要家施設10に対して供給する余剰電力(供給デマンド電力量)を、自身の予測需要電力と合成(予測需要電力のパターンにおける各時刻の単位時間に供給デマンド電力量を加算)することで、蓄電池103に充電する電力を求めているため、系統電源からの買電に対して無駄が無く、適切な電力量を蓄電池103に対して充電させることができる。

0116

図3における電力管理装置200の機能と、図2に示す需要家施設10における蓄電池103の管理機能との各々の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより蓄電池の充電及び放電の管理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

0117

「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

0118

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

0119

1…電力管理地域
2…商用電源
3…配電線網
10…需要家施設
20…共通蓄電装置
101…太陽電池
102…パワーコンディショナ
103…蓄電池
104…インバータ
105…電力経路切替部
106…負荷
107…施設別制御部
108…電力量推定部
200…電力管理装置
201…ネットワークI/F部
202…電力管理部
203…電力管理計画作成部
221…総電力算出部
222…分配電力決定部
223…分配制御部
224…インバータ効率特性記憶部
231…消費電力推定部
232…発電電力推定部
233…電力管理計画作成部
234…デマンド入力部
235…電力管理計画補正部
236…記憶部

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