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技術 電力管理システムおよび電力管理方法

出願人 積水化学工業株式会社
発明者 上西章太梅岡尚判谷弘嗣松崎純一森伸浩
出願日 2018年1月16日 (2年1ヶ月経過) 出願番号 2018-004626
公開日 2019年7月25日 (6ヶ月経過) 公開番号 2019-126157
状態 未査定
技術分野 交流の給配電 電池等の充放電回路
主要キーワード 製造工具 上位制御システム 小口需要家 大型蓄電池 総計値 電力負荷設備 産業施設 割り当て率
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

外部から工場への電力供給の管理と配電系統への逆潮流電力の管理を容易に行う。

解決手段

本発明の一態様に係る電力管理システムは、所定の配電系統に接続された複数の需要家施設による電力需給を管理するシステムであって、前記複数の需要家施設は、蓄電設備または発電設備の少なくとも一方を有する複数の第1需要家施設と、電力を利用して物品生産する施設である1または複数の第2需要家施設とを含み、前記生産の計画に基づく時間毎の前記生産に係る電力の需要予測に応じて、前記複数の需要家施設から前記配電系統へ逆潮流させる逆潮流電力量計画値を前記時間毎に決定する逆潮流電力量決定部と、前記逆潮流電力量決定部が決定した前記逆潮流電力量の計画値を、前記複数の需要家施設に対して個別に割り当てる割当部と、を備える。

概要

背景

特許文献1に記載されている電力管理システムは、工場に対して電力供給可能な蓄電池システム太陽光発電システムを用いて、工場を対象とする電力管理を行う。その際、この電力管理システムでは、発電量予測生産計画等に基づき工場の電力需要予測され、予測された電力需要に応じて生産計画が調整される。そして、調整後の電力需要が目標値を越えないように蓄電池システムの放電計画が調整される。

概要

外部から工場への電力供給の管理と配電系統への逆潮流電力の管理を容易に行う。本発明の一態様に係る電力管理システムは、所定の配電系統に接続された複数の需要家施設による電力需給を管理するシステムであって、前記複数の需要家施設は、蓄電設備または発電設備の少なくとも一方を有する複数の第1需要家施設と、電力を利用して物品生産する施設である1または複数の第2需要家施設とを含み、前記生産の計画に基づく時間毎の前記生産に係る電力の需要予測に応じて、前記複数の需要家施設から前記配電系統へ逆潮流させる逆潮流電力量計画値を前記時間毎に決定する逆潮流電力量決定部と、前記逆潮流電力量決定部が決定した前記逆潮流電力量の計画値を、前記複数の需要家施設に対して個別に割り当てる割当部と、を備える。

目的

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、外部から工場への電力供給の管理と配電系統への逆潮流電力の管理を容易に行うことができる電力管理システムおよび電力管理方法を提供する

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

所定の配電系統に接続された複数の需要家施設による電力需給を管理するシステムであって、前記複数の需要家施設は、蓄電設備または発電設備の少なくとも一方を有する複数の第1需要家施設と、電力を利用して物品生産する施設である1または複数の第2需要家施設とを含み、前記生産の計画に基づく時間毎の前記生産に係る電力の需要予測に応じて、前記複数の需要家施設から前記配電系統へ逆潮流させる逆潮流電力量計画値を前記時間毎に決定する逆潮流電力量決定部と、前記逆潮流電力量決定部が決定した前記逆潮流電力量の計画値を、前記複数の需要家施設に対して個別に割り当てる割当部と、を備える電力管理システム

請求項2

前記生産の計画が、前記複数の需要家施設から前記配電系統へ逆潮流される電力量の予測値に基づいて決定されたものである請求項1に記載の電力管理システム。

請求項3

前記蓄電設備を有する前記需要家施設が、前記割当部による前記割り当ての結果に基づき前記蓄電設備の充放電電力量を制御する充放電制御部を備える請求項1または2に記載の電力管理システム。

請求項4

前記割当部が、前記配電系統の逆潮流に係る所定の条件を満たすように、前記各需要家施設への前記逆潮流電力量の計画値の割り当てを調整する請求項1から3のいずれか1項に記載の電力管理システム。

請求項5

所定の配電系統に接続された複数の需要家施設による電力の需給を管理する方法であって、前記複数の需要家施設は、蓄電設備または発電設備の少なくとも一方を有する複数の第1需要家施設と、電力を利用して物品を生産する施設である1または複数の第2需要家施設とを含み、逆潮流電力量決定部によって、前記生産の計画に基づく時間毎の前記生産に係る電力の需要予測に応じて、前記複数の需要家施設から前記配電系統へ逆潮流させる逆潮流電力量の計画値を前記時間毎に決定し、割当部によって、前記逆潮流電力量決定部が決定した前記逆潮流電力量の計画値を、前記複数の需要家施設に対して個別に割り当てる電力管理方法

技術分野

0001

本発明は、電力管理システムおよび電力管理方法に関する。

背景技術

0002

特許文献1に記載されている電力管理システムは、工場に対して電力供給可能な蓄電池システム太陽光発電システムを用いて、工場を対象とする電力管理を行う。その際、この電力管理システムでは、発電量予測生産計画等に基づき工場の電力需要予測され、予測された電力需要に応じて生産計画が調整される。そして、調整後の電力需要が目標値を越えないように蓄電池システムの放電計画が調整される。

先行技術

0003

特開2014−85981号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1には、工場に対して電力を供給する蓄電池システム、太陽光発電システム等が工場内部に設けられてもよいし、外部に設けられてもよいとの記載はある。しかし、外部に設ける場合の電力の供給の仕方は記載されていない。例えば、工場外部の複数の住宅が備える複数の蓄電池や複数の発電設備から工場へ電力を供給する場合に、各住宅が接続された配電系統を介して電力を供給するときには、配電系統における逆潮流電力に係る制約を満たさなければならないという課題がある。

0005

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、外部から工場への電力供給の管理と配電系統への逆潮流電力の管理を容易に行うことができる電力管理システムおよび電力管理方法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

0006

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、所定の配電系統に接続された複数の需要家施設による電力の需給を管理するシステムであって、前記複数の需要家施設は、蓄電設備または発電設備の少なくとも一方を有する複数の第1需要家施設と、電力を利用して物品生産する施設である1または複数の第2需要家施設とを含み、前記生産の計画に基づく時間毎の前記生産に係る電力の需要予測に応じて、前記複数の需要家施設から前記配電系統へ逆潮流させる逆潮流電力量計画値を前記時間毎に決定する逆潮流電力量決定部と、前記逆潮流電力量決定部が決定した前記逆潮流電力量の計画値を、前記複数の需要家施設に対して個別に割り当てる割当部と、を備える電力管理システムである。

0007

また、本発明の一態様は、上記電力管理システムであって、前記生産の計画が、前記複数の需要家施設から前記配電系統へ逆潮流される電力量の予測値に基づいて決定されたものである。

0008

また、本発明の一態様は、上記電力管理システムであって前記蓄電設備を有する前記需要家施設が、前記割当部による前記割り当ての結果に基づき前記蓄電設備の充放電電力量を制御する充放電制御部を備える。

0009

また、本発明の一態様は、上記電力管理システムであって前記割当部が、前記配電系統の逆潮流に係る所定の条件を満たすように、前記各需要家施設への前記逆潮流電力量の計画値の割り当てを調整する。

0010

また、本発明の一態様は、所定の配電系統に接続された複数の需要家施設による電力の需給を管理する方法であって、前記複数の需要家施設は、蓄電設備または発電設備の少なくとも一方を有する複数の第1需要家施設と、電力を利用して物品を生産する施設である1または複数の第2需要家施設とを含み、逆潮流電力量決定部によって、前記生産の計画に基づく時間毎の前記生産に係る電力の需要予測に応じて、前記複数の需要家施設から前記配電系統へ逆潮流させる逆潮流電力量の計画値を前記時間毎に決定し、割当部によって、前記逆潮流電力量決定部が決定した前記逆潮流電力量の計画値を、前記複数の需要家施設に対して個別に割り当てる電力管理方法である。

発明の効果

0011

本発明によれば、外部から工場等の第2需要家施設への電力供給の管理と配電系統への逆潮流電力の管理を容易に行うことができる。

図面の簡単な説明

0012

本発明の一実施形態に係る電力管理システムの構成例を示す模式図である。
図1に示す電力管理装置10と需要家施設20−1〜20−7と需要家施設30−1の構成例を説明するためのブロック図である。
図1に需要家施設20−1〜20−7と需要家施設30−1の送配電系統への接続例を示す模式図である。
図1および図2に示す電力管理システム1の動作例を示すフローチャートである。
図1および図2に示す電力管理システム1の動作例を説明するための模式図である。

実施例

0013

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る電力管理システムの構成例を示す模式図である。図1に示す電力管理システム1は、電力管理装置10と、複数の需要家施設20−1、20−2、20−3、…、20−7、…(第1需要家施設)と、複数の需要家施設30−1、…(第2需要家施設)を備える。需要家施設20−1、20−2、20−3、…、20−7、…は、例えば、一般家庭の住宅等であり、低圧需要家等に対応する。需要家施設30−1、…は、例えば、工場等であり、電力を利用して物品を生産する施設であって、例えば、小口需要家大口需要家等に対応する。また、複数の需要家施設20−1、20−2、20−3、…、20−7、…は、それぞれ蓄電池21−1、21−2、21−3、…、21−7、…を有する。需要家施設30−1、…は、蓄電池31−1、…を有する。以下、複数の需要家施設20−1、20−2、20−3、…、20−7、…を各需要家施設20(または1個の場合は需要家施設20)と記す場合がある。同様に、蓄電池21−1、21−2、21−3、…、21−7、…を蓄電池21と総称する場合がある。また、複数の需要家施設30−1、…を各需要家施設30(または1個の場合は需要家施設30)と記す。同様に、蓄電池31−1、…を蓄電池31と総称する場合がある。

0014

また、図2は、図1に示す電力管理装置10と需要家施設20と需要家施設30の構成例を説明するためのブロック図である。

0015

本実施形態において、電力管理装置10は、例えば、電力会社、電気事業者等の親アグリゲータ取引する事業者(アグリゲータ)が運用するサーバ等のコンピュータである。電力管理装置10は、例えば計画値同時同量制度に対応させて、各需要家施設20および各需要家施設30における電力の需給を管理するために用いられる。この場合、電力管理装置10の運用者は、各需要家施設20および各需要家施設30全体として、電力需給計画を所定の単位計画時間(例えば、30分)ごとに策定し、策定された電力需給計画を一般送配電事業者提出する。そのうえで、各需要家施設20および各需要家施設30全体における電力需給実績が電力需給計画に対して過不足インバランス)を生じた場合には、電気事業者と一般送配電事業者との間でインバランスに対応する精算(インバランス精算)が行われる。

0016

本実施形態における電力需給計画は、逆潮流計画と需要計画とを含む。なお、「逆潮流計画」は一般に「発電計画」と呼ばれている。本実施形態では太陽光発電システム等の発電設備による発電の計画(発電の予測)との区別のため文言「逆潮流計画」を用いる。逆潮流計画は、配電系統に逆潮流させる電力についての各需要家施設20および各需要家施設30全体としての計画値や、需要家施設20や需要家施設30の個別の計画値があり得る。需要計画は、配電系統から順潮流で購入する電力についての各需要家施設20および各需要家施設30全体としての計画値や、需要家施設20の個別の計画値があり得る。

0017

本実施形態が対応する計画値同時同量制度のもとでは、逆潮流計画と需要計画とのそれぞれについて実績が計画通りに達成されることが求められる。つまり、本実施形態が対応する計画値同時同量制度では、例えば、各需要家施設20および各需要家施設30全体から配電系統へ逆潮流される電力の実績が逆潮流計画に対して過不足のないことが求められるとともに、各需要家施設20および各需要家施設30全体として順潮流を受ける電力の実績が需要計画に対して過不足のないことが求められる。なお、本実施形態において、逆潮流電力とは配電系統に逆潮流させる電力をいう。また、需要電力とは配電系統から順潮流させる電力をいう。なお、本実施形態において、逆潮流電力は、発電設備25が発電した電力と蓄電池21が放電した電力を含み、また、発電設備35が発電した電力と蓄電池31が放電した電力を含む(図2)。

0018

電力管理装置10は、逆潮流計画と需要計画に基づき、各需要家施設20および各需要家施設30全体における電力設備を対象として電力制御を実行する。電力管理装置10は、通信回線40を介して各需要家施設20および各需要家施設30の各々と相互に通信が可能なように接続されている。これにより、電力管理装置10は、電力設備制御指令401を送信し、各需要家施設20と各需要家施設30が備える電力設備の運転を制御することができる。

0019

また、電力管理装置10は、各需要家施設30における生産計画を策定し、策定した生産計画を示す生産計画情報402を各需要家施設30へ送信する。生産計画は、例えば、将来の所定の時間毎の物品の生産量、物品の仕様生産順序生産日時消費電力量等を示す情報である。電力管理装置10は、各需要家施設30に対して供給可能な時間毎の逆潮流電力量の予測値に基づき、例えば、各需要家施設30において時間毎に物品の生産に際して消費される電力量が、その予測値の範囲内となるように、あるいはその予測値から所定値の範囲内となるように、生産計画を決定することができる。電力管理装置10は、また、決定した生産計画を、生産計画情報133として記憶部13に記憶する。

0020

また、電力管理装置10は、各需要家施設30における生産計画に基づく時間毎の生産に係る電力の需要予測に応じて、各需要家施設20および各需要家施設30から配電系統へ逆潮流させる逆潮流電力量の計画値を時間毎に決定する。そして、電力管理装置10は、決定した逆潮流電力量の計画値を、各需要家施設20および各需要家施設30に対して個別に割り当てる。電力管理装置10は、この割り当ての結果である時間毎の逆潮流電力量計画値(指令値)を、電力設備制御指令401の1要素として、各需要家施設20および各需要家施設30へ送信する。

0021

また、電力管理装置10は、通信回線60を介して、上位制御システム50と相互に通信が可能なように接続されている。電力管理装置10は、上位制御システム50から、例えば、各需要家施設20と各需要家施設30が接続されている配電系統の逆潮流に係る所定の条件を示す情報を受信する。配電系統の逆潮流に係る所定の条件とは、例えば、所定の時間毎の配電系統の所定の範囲毎の逆潮流可能な電力あるいは電力量の制限値である。所定の範囲は、例えば、配電系統の構成要素である配電線トランス変電所等に対応づけて設定することができる。電力管理装置10は、例えば、配電系統の逆潮流に係る所定の条件を満たすように、各需要家施設20および各需要家施設30から配電系統へ逆潮流される電力量の計画値を調整する。

0022

また、本実施形態における電力管理装置10は、複数の需要家(各需要家施設20および各需要家施設30)を束ねてDR(DemandResponse;デマンドレスポンス)による需要削減または需要増加(まとめて需要変化ともいう)を管理するために用いられる。DRは、市場価格の高騰時または系統信頼性の低下時において、電気料金価格の設定またはインセンティブ支払に応じて、需要家側が電力の使用を抑制するよう電力消費パターンを変化させること、と定義されている。この場合、電力管理装置10は、親アグリゲータが運用する上位制御システム50(サーバ等のコンピュータ)から各需要家施設20や各需要家施設30における電力調整要請(電力調整の依頼)を通信回線60を介して受信する。例えば、電力管理装置10は、受信した電力調整の要請に応じて、1または複数の蓄電池21または蓄電池31を選択し、選択した各蓄電池21または蓄電池31を有する各需要家施設20または各需要家施設30へ所定の電力設備制御指令401を通信回線40を介して送信し、選択した各蓄電池21または蓄電池31における充放電を制御する。

0023

なお、本実施形態において、電力調整の要請は、電力管理装置10が管理する各需要家施設20および各需要家施設30全体としての需要削減の要請と需要増加の要請を含む。また、需要削減の要請は、潮流電力の削減の要請と、逆潮流電力の増加の要請を含む。また、電力調整の要請は、蓄電池21または蓄電池31における充放電電力放電電力充電電力の変化を直接指示する内容を含んでいてもよい。

0024

また、電力管理システム1は、例えばTEMS(Town Energy Management System)やCEMS(Community Energy Management System)等の電力管理システムに含まれる形態で(例えば一つの機能として)構成することができる。また、電力管理装置10は、TEMSやCEMS等の電力管理システムにおける管理装置管理サーバ)に含まれる形態で(例えば一つの機能として)構成することができる。ここで、TEMSやCEMSは、例えば、所定の地域範囲における住宅、商業施設産業施設等の各需要家施設20および各需要家施設30における電力を一括して管理するシステムである。この場合、電力管理装置10は、各需要家施設20および各需要家施設30が有する複数の蓄電池21および蓄電池31の充放電電力の管理(予測や制御)のほか、例えば、発電設備の発電電力の管理(予測や制御)、負荷設備の消費電力の管理(予測や制御)を行う装置として構成することができる。また、電力管理装置10が管理する需要家施設20や需要家施設30には、蓄電池を有していない需要家施設が含まれていてもよい。なお、本実施形態において、所定の地域範囲は、1つの地域範囲によって形成されていてもよいし、地理的に離散している複数の地域範囲によって形成されていてもよい。

0025

一方、図2に示す構成例において、需要家施設20は、通信部24、制御装置22、分電盤23、蓄電池21、発電設備25、電力負荷設備26および電力メータ28を備える。

0026

通信部24は、通信回線40を介して、電力管理装置10との間で所定の情報を送受信する。通信回線40は、通信回線43、インターネット等のネットワーク41、ならびに通信回線42および通信回線44から構成されている。

0027

制御装置22は、コンピュータであり、所定のプログラムを実行することで、機能ブロックである電力制御部221と充放電制御部222を構成する。電力制御部221は、電気設備(発電設備25、蓄電池21、電力負荷設備26および通信部24等)を制御する。また、電力制御部221は、例えば、電力メータ28にて測定される消費電力の情報を入力し、入力された消費電力の情報を各種制御に利用することができる。充放電制御部222は、電力管理装置10によって当該需要家施設20に割り当てられた時間毎の逆潮流電力量計画値(指令値)(電力設備制御指令401に含まれる情報)に基づき、発電設備25の発電予測や電力負荷設備26の電力消費予測に応じて、蓄電池21の充放電電力量を決定し、電力制御部221に指示を出すことで蓄電池21の充放電電力量を制御する。

0028

なお、本実施形態では、需要家施設20が備える蓄電池21、発電設備25および電力負荷設備26のうち、例えば制御装置22を介して電力管理装置10が制御可能なものを電力設備と呼ぶ。本実施形態において、蓄電池21の充電電力と放電電力は電力管理装置10によって制御される。また、発電設備25の一部または全部は、電力管理装置10によって発電電力が制御可能であってもよい。また、電力負荷設備26の一部または全部は、電力管理装置10によって消費電力が制御可能であってもよい。すなわち、蓄電池21と、電力管理装置10が制御可能な発電設備25および電力負荷設備26は、電力設備である。制御装置22は、電力管理装置10から受信した電力設備制御指令401に従い、需要家施設20が備える電力設備の充放電電力、発電電力、消費電力等を制御する。

0029

制御装置22は、また、需要家施設20における電力関連の情報を収集する。制御装置22は、例えば、電力メータ28にて測定された需給電力の情報を収集することができる。また、制御装置22は、発電設備25が発電する電力、蓄電池21の残容量(蓄積電力)や充放電電力、電力負荷設備26等による負荷電力(消費電力)等を収集することができる。制御装置22は、また、収集した発電電力、充放電電力、需要電力、需給電力等の情報を、例えば所定の時間間隔であるいは電力管理装置10からの要求に応じて、通信部24から電力管理装置10へ送信する。

0030

分電盤23は、電力メータ28経由で引込線71から供給された電力を、蓄電池21や電力負荷設備26等に配線27を介して分配して供給する。引込線71は、一般送配電事業者側の配電系統の構成要素である。また、分電盤23は、発電設備25等から出力された電力を逆潮流のために電力メータ28経由で引込線71に出力させることができる。

0031

蓄電池21は、充電のために入力される電力を蓄積し、また、蓄積した電力を放電して出力する蓄電設備である。蓄電池21は、例えば二次電池インバータを備える。蓄電池21は電力の蓄積(充電)と蓄積された電力の出力(放電)を行う。インバータは、二次電池に充電するための電力を交流から直流に変換し、二次電池から放電により出力される電力を直流から交流に変換する。つまり、インバータは、二次電池が入出力する電力の双方向変換を行う。蓄電池21の充放電電力は制御装置22によって制御される。

0032

蓄電池21は、分電盤23を介して供給される商用電源の電力を入力して充電することができる。また、蓄電池21は、発電設備25により発電された電力を入力して充電することができる。また、蓄電池21は、蓄積された電力を電力負荷設備26の電源として供給することができる。また、蓄電池21は、蓄積された電力を分電盤23から電力メータ28を経由して引込線71に出力することで逆潮流させることができる。

0033

発電設備25は、例えば太陽光を受けて発電を行う設備である。発電設備25は、例えば太陽電池PCS(Power Conditioning System)を備える。発電設備25は、太陽光を受けて発電し、発電により得られた電力をPCSにより交流に変換して出力する。

0034

発電設備25にて発電された電力は、電力負荷設備26の電源として供給することができる。また、発電設備25にて発電された電力は、蓄電池21に充電することができる。また、発電設備25にて発電された電力は、分電盤23から電力メータ28を経由して引込線71に出力することで逆潮流させることができる。

0035

なお、発電設備25と蓄電池21は、電力変換回路等の構成を一体化したものであってもよい。

0036

電力負荷設備26は、需要家施設20において自己の動作のために電力を消費する1または複数の所定の機器や設備等を一括して示したものである。なお、各需要家施設20が備える負荷としての機器や設備等の種類および数等はそれぞれ異なっていて構わない。電力負荷設備26は、分電盤23から供給される商用電源を入力して動作することができる。また、電力負荷設備26は、発電設備25により発電された電力を入力して動作することができる。また、電力負荷設備26は、蓄電池21から出力された電力を入力して動作することができる。

0037

また、電力負荷設備26は、貯湯式給湯器蓄熱型空調機衣類乾燥機食器乾燥機、蓄電池(充電対象としての負荷)等、制御装置22等によって消費電力をコントロールできる負荷を含んでいてもよい。

0038

電力メータ28は、需要電力と逆潮流電力を測定する。すなわち、電力メータ28は、需給電力を測定する。需給電力は、例えば需要電力と逆潮流電力との差分である。需要家施設20において、引込線71から分電盤23に供給される電力が需要電力である。一方、蓄電池21や発電設備25から出力され、分電盤23から電力メータ28を経由して引込線71に供給される電力が逆潮流電力である。需要電力に対応する順潮流を正方向とした場合、順潮流に対応する需要電力に対して逆潮流に対応する逆潮流電力が小さければ、需給電力は正の値として測定され、需要電力に対して逆潮流電力が大きければ需給電力は負の値として測定される。また、電力メータ28は、例えば、1つの需要家施設20において使用される需要電力を測定する需要メータと、1つの需要家施設20において太陽光発電装置等の自然エネルギを利用した発電設備25等によって発電された発電電力を測定する発電メータとを備える。

0039

なお、電力メータ28は、例えばスマートメータとして、ネットワーク41等を経由して、測定した需給電力の情報を電力管理装置10に送信できるようにしてもよい。この場合、制御装置22は、電力メータ28により測定された需給電力を収集しなくてもよい。

0040

なお、需要家施設20には、蓄電池21と発電設備25のいずれか一方を備えるものがあってよい。また、需要家施設20には、蓄電池21と発電設備25のいずれも備えないものがあってよい。また、発電設備25は、太陽電池を用いるものに限らず、風力発電地熱発電等、他の再生可能エネルギ(自然エネルギ)を利用して発電を行う発電装置あるいはそれらの組み合わせであってもよい。

0041

また、需要家施設20が備える蓄電池21や発電設備25は、商用電源と系統連系されている。これにより、蓄電池21または発電設備25を備える需要家施設20は、発電設備25が発電して出力する電力または蓄電池21が放電により出力する電力を商用電源の電力系統送電系統および配電系統を含む)に逆潮流させて、電力系統を通して売電することができる。

0042

一方、需要家施設30は、通信部34、制御装置32、分電盤33、蓄電池31、発電設備35、電力負荷設備36および電力メータ38を備える。電力負荷設備36は、生産設備361と電気機器362を含む。生産設備361は、電力を利用して物品を生産する設備であり、1または複数の製造設備製造工具等を含む。生産設備361が消費する電力量は、例えば、物品の生産量、生産設備361の稼働時間等の物品の生産状況に応じて変化する。電気機器362は、例えば、照明機器空調機器、コンピュータ等の複数種類の電気機器を含む。

0043

通信部34は、通信回線44、ネットワーク41および通信回線42を介して、電力管理装置10との間で所定の情報を送受信する。

0044

制御装置32は、コンピュータであり、所定のプログラムを実行することで、機能ブロックである生産管理部321と電力制御部322と充放電制御部323を構成する。生産管理部321は、生産設備361を使用した物品の生産計画を管理する。生産計画は、例えば、電力管理装置10において策定され、生産計画情報402として電力管理装置10から各制御装置32へ送信される。生産管理部321は、例えば、生産計画と生産実績を比較したり、その比較結果等を電力管理装置10へ送信したり、生産計画に基づいて所定の制御信号を生産設備361との間で送受信したりする。

0045

電力制御部322は、電気設備(発電設備35、蓄電池31、電力負荷設備36の全部または一部、通信部24等)を制御する。また、電力制御部322は、例えば、電力メータ38にて測定される消費電力の情報を入力し、入力された消費電力の情報を各種制御に利用することができる。充放電制御部323は、電力管理装置10によって当該需要家施設30に割り当てられた時間毎の逆潮流電力量計画値に基づき、発電設備35の発電予測や電力負荷設備36の電力消費予測に応じて、蓄電池31の充放電電力量を決定し、電力制御部322に指示を出すことで蓄電池31の充放電電力量を制御する。

0046

なお、本実施形態では、需要家施設30が備える蓄電池31、発電設備35および電力負荷設備36の電気機器362のうち、例えば制御装置32を介して電力管理装置10が制御可能なものを電力設備と呼ぶ。本実施形態において、蓄電池31の充電電力と放電電力は電力管理装置10あるいは制御装置32によって制御される。また、発電設備25の一部または全部は、電力管理装置10によって発電電力が制御可能であってもよい。また、電力負荷設備36の電気機器362の一部または全部は、電力管理装置10によって消費電力が制御可能であってもよい。すなわち、蓄電池31と、電力管理装置10が制御可能な発電設備35および電力負荷設備36は、電力設備である。制御装置32は、電力管理装置10から受信した電力設備制御指令401に従い、需要家施設30が備える電力設備の充放電電力、発電電力、消費電力等を制御する。

0047

制御装置32は、また、需要家施設30における電力関連の情報を収集する。制御装置32は、例えば、電力メータ38にて測定された需給電力の情報を収集することができる。また、制御装置32は、発電設備35が発電する電力、蓄電池31の残容量(蓄積電力)や充放電電力、電力負荷設備36等による負荷電力(消費電力)等を収集することができる。制御装置32は、また、収集した発電電力、充放電電力、需要電力、需給電力等の情報を、例えば所定の時間間隔であるいは電力管理装置10からの要求に応じて、通信部34から電力管理装置10へ送信する。

0048

分電盤33は、電力メータ38、図示していない変圧器開閉器等を介して、配電線(あるいは引込線)72から供給された電力を、蓄電池31や電力負荷設備36等に配線37を介して分配して供給する。配電線72は、一般送配電事業者側の配電系統の構成要素である。また、分電盤33は、発電設備35等から出力された電力を逆潮流のために電力メータ38経由で配電線72に出力させることができる。

0049

蓄電池31、発電設備35、電力メータ38は、需要家施設20が備える蓄電池21、発電設備25、電力メータ28と同等の構成であり、説明を省略する。

0050

なお、需要家施設30には、蓄電池31と発電設備35のいずれか一方を備えるものがあってよい。また、需要家施設30には、蓄電池31と発電設備35のいずれも備えないものがあってよい。また、発電設備35は、太陽電池を用いるものに限らず、風力発電、地熱発電等、他の再生可能エネルギを利用して発電を行う発電装置あるいはそれらの組み合わせであってもよい。

0051

また、一般的に、需要家施設20へは、配電系統の高圧配電線に接続された柱上変圧器路上変圧器等から低圧配電線を介して商用電力配電されるが、需要家施設30へは、例えば高圧配電線から直接、商用電力が配電される。

0052

他方、電力管理装置10は、通信部11、制御装置12、および記憶部13を備える。

0053

通信部11は、通信回線40経由で需要家施設20内の制御装置22や需要家施設30内の制御装置32と通信を行う。また、通信部11は、通信回線60経由で上位制御システム50(図1)と通信を行う。なお、通信回線60も、通信回線40と同様、インターネット等のネットワーク41を介して構成されるものであってもよい。

0054

記憶部13は、電力管理にあたって制御装置12が利用する情報を記憶する。本実施形態の記憶部13は、逆潮流計画情報131、需要計画情報132、生産計画情報133、需要家施設基本情報134、および配電系統接続情報135を記憶する。

0055

逆潮流計画情報131は、逆潮流計画による時間毎の逆潮流電力量を示す情報である。需要計画情報132は、需要計画による時間毎の需要電力量を示す情報である。生産計画情報133は、各需要家施設における時間毎の生産量を示す情報である。

0056

需要家施設基本情報134は、各需要家施設20および各需要家施設30についての基本的な情報を含む。例えば、1つの需要家施設20に対応する需要家施設基本情報には、当該需要家施設20を一意に示す需要家施設ID(識別符号)、需要家施設20の契約電力の値、発電設備25の定格出力の値、蓄電池21の定格電力(定格出力)の値(定格充放電電力の値、定格放電電力の値や定格充電電力の値)および容量、当該需要家施設20が備える電力負荷設備26に関する情報、当該需要家施設20が備える通信部24や制御装置22のアドレス等の情報が含まれる。需要家施設基本情報134は、各需要家施設30については、各需要家施設20と同様な情報のほか、例えば、生産量と消費電力の関係、物品の生産予定量、物品の仕様、生産順序、生産日時、消費電力量等を示す情報を含む。需要家施設基本情報134は、例えば需要家施設30からの要求に応じて適宜更新される。

0057

配電系統接続情報135は、各需要家施設20および各需要家施設30が接続される配電系統の位置または構成要素を示す情報を表す。配電系統の構成要素とは、例えば、配電変電所、配電変電所におけるバンク特高配電線、高圧配電線または低圧配電線、変圧器(柱上変圧器、路上変圧器等)、遮断器、引込線等を含む。これらの配電系統の構成要素は、土地定着した構造物あるいはその構造物に設置されている。したがって、構成要素を特定する情報は、配電系統における一定の地域や地点(すなわち位置)を特定する情報とすることができる。なお、配電系統の位置は、座標系における座標情報地番を示す情報等によって表してもよい。この場合、配電系統の構成要素の座標情報や地番と突き合わせることで接続されている構成要素を特定することができる。なお、配電系統接続情報135は、1または複数の構成要素を示す情報を含むことができる。ここで、図3を参照して、配電系統接続情報135の構成例について説明する。図3は、図1に示す需要家施設20−1、…と需要家施設30−1、…の配電系統への接続例を示す模式図である。

0058

図3に示す送配電系統700は、送電系統7−1と配電系統70−1と配電系統70−2を備える。送電系統7−1は、複数の発電所と複数の配電用変電所間を接続する複数系統送電線等を備える。配電系統70−1は、送電系統7−1に接続されている配電用変電所や中間変電所、複数系統の配電線、複数の遮断器、複数の変圧器、複数の引込線等の構成要素を備える。配電系統70−2は、送電系統7−1に接続されている配電用変電所や中間変電所、複数系統の配電線、複数の遮断器、複数の変圧器、複数の引込線等の構成要素を備える。配電系統接続情報135は、例えば、需要家施設20−1、20−2、20−3、および20−4と、配電系統70−1または配電系統70−1の構成要素である送電系統7−1に接続されている配電用変電所や中間変電所、複数系統の配電線、複数の遮断器、複数の変圧器、複数の引込線等とを対応づける情報を含む。また、配電系統接続情報135は、例えば、需要家施設20−5、20−6、および20−7、ならびに需要家施設30−1と、配電系統70−2または配電系統70−2の構成要素である送電系統7−1に接続されている配電用変電所や中間変電所、複数系統の配電線、複数の遮断器、複数の変圧器、複数の引込線等とを対応づける情報を含む。

0059

なお、配電系統接続情報135は、需要家施設基本情報134に含まれる形態で構成されていてもよいし、あるいは一部を共用化する形態で構成されていてもよい。

0060

一方、制御装置12は、コンピュータであり、所定のプログラムを実行することで、機能ブロックである電力制御部121、受信部122、逆潮流電力量決定部123および割当部124を構成する。

0061

電力制御部121は、記憶部13が記憶している逆潮流計画情報131および需要計画情報132と、各需要家施設20および各需要家施設30における電力需給の実績値実測値)に基づき、各需要家施設20および各需要家施設30に対する各電力設備制御指令401を生成して、生成した各電力設備制御指令401を各需要家施設20および各需要家施設30に送信し、各需要家施設20および各需要家施設30における電力設備を制御する。

0062

受信部122は、親アグリゲータである電力会社等が運用する上位制御システム50からの所定の要請時間における電力調整の要請や配電系統の逆潮流に係る所定の条件を示す情報を通信部11を介して受信する。所定の要請時間は、電力調整すなわち需要削減または需要増加が要請される時間であり、例えば、開始時刻終了時刻または開始時刻と継続時間で定義される。電力調整の要請は、DRによる要請に対応し、電力調整の要請時間と、需要削減または需要増加が要請される電力の値、電力量の値等を示す情報を含む。

0063

逆潮流電力量決定部123は、例えば、逆潮流計画情報131、過去の実績、天気予報等に基づき、ある1日(例えば翌日)の各需要家施設20および各需要家施設30からの各逆潮流電力量の合計値の1日分の総計値を予測する。ここで、合計値は、ある所定の時間の各需要家施設20および各需要家施設30からの各逆潮流電力量を合計した値である。また、総計値は、各時間の合計値を1日分総計した値である。逆潮流電力量決定部123は、次に、逆潮流電力量の合計値の予測値の1日分の総計値に基づいて、各需要家施設30の1日分の生産量の計画値を決定する。次に、逆潮流電力量決定部123は、需要家施設30毎に、1日の生産量の計画値に基づいて、所定の時間毎の生産量を決定する。この所定の時間毎の生産量が生産計画である。逆潮流電力量決定部123は、例えば、昼休憩時間帯を除く、生産開始時刻から生産終了時刻までの各所定の時間毎に生産量を割り当てる。逆潮流電力量決定部123は、決定した生産計画を生産計画情報133として記憶部13に記憶する。

0064

また、逆潮流電力量決定部123は、生産計画情報133を参照し、各需要家施設30の生産の計画に基づく時間毎の生産に係る電力の需要予測に応じて、複数の需要家施設20や1または複数の需要家施設30から配電系統へ逆潮流させる逆潮流電力量の計画値を時間毎に決定する。例えば、逆潮流電力量決定部123は、各時間の逆潮流電力量の予測値の各需要家施設20および各需要家施設30の合計値を、各時間の生産に係る電力の需要予測に対応するように、各時間に分配することで各時間の逆潮流電力量の計画値を決定する。例えば、逆潮流電力量決定部123は、昼休憩などで、稼働率が上がらない時間帯は平均逆潮流電力を60%などに設定し、他の時間を100%などに設定する。すなわち、逆潮流電力量決定部123は、例えば、生産量が減少する場合、時間当たりの平均逆潮流電力が減るように計画値を決定する。

0065

なお、逆潮流電力量決定部123は、例えば、各需要家施設20で予測される時間毎の逆潮流電力量を、各発電設備25による発電電力量の予測値から各需要家施設20で消費される電力量の予測値を減じることで算出することができる。あるいは、逆潮流電力量決定部123は、例えば、各需要家施設20において、電力負荷設備26等で消費される電力を、系統からの順潮流電力(買電電力)でまかなうことを前提として、各需要家施設20で予測される時間毎の逆潮流電力量を、各発電設備25による発電電力量の予測値とすることができる。

0066

また、逆潮流電力量決定部123は、例えば、各需要家施設30で予測される時間毎の逆潮流電力量を、各発電設備35による発電電力量の予測値から各需要家施設30の各電気機器362等の生産設備361以外の負荷で消費される電力量の予測値を減じることで算出することができる。あるいは、逆潮流電力量決定部123は、例えば、各需要家施設30において、各電気機器362等の生産設備361以外の負荷で消費される電力を系統からの順潮流電力(買電電力)でまかなうことを前提として、各需要家施設30で予測される時間毎の逆潮流電力量を、各発電設備35による発電電力量の予測値とすることができる。

0067

割当部124は、逆潮流電力量決定部123が決定した逆潮流電力量の計画値を、複数の各需要家施設20と各需要家施設30に対して個別に割り当てる。割当部124は、例えば、各需要家施設20に対して各時間の平均逆潮流電力を均等に割り当てることができる。また、割当部124は、逆潮流電力量の割り当てに際して、各発電設備25や各発電設備35による発電予測や、各需要家施設20と各需要家施設30での需要予測を行い、予測結果に基づいて割り当て率割り当て量を調整してもよい。また、割当部124は、設備容量比、天候予測需要実績等を参考に配分を決定してもよい。

0068

なお、各需要家施設20は、例えば、個々に割り当てられた各時間の逆潮流電力量の計画値を、各時間に配電系統へ逆潮流させることが求められる。一方、各需要家施設30は、個々に割り当てられた各時間の逆潮流電力量の計画値が、例えば、当該需要家施設30で計画された生産に係る電力量を越えた場合に、その越えた分の電力量を配電系統へ逆潮流させることが求められる。割当部124は、例えば、逆潮流電力量決定部123が決定した時間毎の逆潮流電力量の計画値(各需要家施設20および各需要家施設30の合計値)に基づき、各需要家施設20および各需要家施設30に割り当てる時間毎の逆潮流電力量計画値を決定する。この時間毎の逆潮流電力量計画値は、電力設備制御指令401に含まれる情報として、電力制御部121から通信部11を介して、逆潮流電流が割り当てられた各需要家施設20および各需要家施設30に送信される。また、時間毎の逆潮流電力量計画値は、逆潮流計画情報131として記憶部13に記憶される。

0069

なお、割当部124は、割り当ての際に、配電系統の逆潮流に係る所定の条件を満たすように、各需要家施設20や各需要家施設30への逆潮流電力量の計画値の割り当てを調整することができる。例えば、割当部124は、逆潮流電力の許容値が比較的大きい配電系統の範囲に接続されている各需要家施設20や各需要家施設30への逆潮電力量の計画値の割り当てが、逆潮流電力の許容値が比較的小さい配電系統の範囲に接続されている各需要家施設20や各需要家施設30への逆潮電力量の計画値の割り当てより大きくなるように調整することができる。

0070

次に、図4および図5を参照して、図1図3を参照して説明した電力管理システム1の動作例について説明する。図4は、図1および図2に示す電力管理システム1において、各需要家施設30の生産で消費される電力を、電力管理装置10が管理する複数の需要家施設20の各発電設備25が発電した電力と1または複数の需要家施設30の各発電設備35が発電した電力で賄う場合の動作例を示す。ただし、図4に示す動作例では、1または複数の需要家施設30は、同一の物品を生産する工場であり、生産量と生産に係る電力量とは比例するものとする。また、図5は、図4に示す動作例を説明する際に用いる模式図であり、ある1日の8時から18時までの1時間毎の逆潮流電力量予測値(図5(a))、生産計画値(図5(b))、および逆潮流電力量計画値(図5(c))の変化を示す。図5において、横軸時刻であり、縦軸線形任意単位である。図5(b)に示す生産計画値は、生産量である。なお、0時から8時までと18時から24時までの各値はいずれもであるとする。

0071

図4に示す処理は、例えば、所定の時間間隔で繰り返し実行される。図4に示す処理では、まず、電力管理装置10で、逆潮流電力量決定部123が、例えば、逆潮流計画情報131、過去の実績、天気予報等に基づき、ある1日(例えば翌日)の各需要家施設20および各需要家施設30の全体での時間あたりの逆潮流電力量を予測する(ステップS1)。ステップS1では、例えば図5(a)に示すように、各時間帯(この例では1時間毎の各時間帯)の逆潮流電力量(各需要家施設20と各需要家施設30の合計値)が予測される。

0072

次に、逆潮流電力量決定部123は、各需要家施設20および各需要家施設30の時間あたりの逆潮流電力量の予測値の1日の総計から、各需要家施設30が1日で生産できる総生産量を決定する(ステップS2)。次に、逆潮流電力量決定部123は、決定した総生産量から、時間あたりの各需要家施設30(工場)での生産量を決定し、生産計画を立てる(ステップS3)。ステップS3では、例えば図5(b)に示すように、各時間帯の生産量が決定される。図5(b)に示す例では、9時から12時までと13時から17時までの時間に生産が行われる。この場合、図5(a)に示す8時から9時までと12時から13時までの逆潮流電力量予測値は、図5(b)で網掛けして示す9時から10時までと14時から17時までの生産量に割り当てられている。

0073

次に、逆潮流電力量決定部123は、ステップS3で策定した生産計画から、時間あたりの逆潮流電力量計画値を決定する(ステップS4)。ステップS4では、例えば図5(c)に示すように、各時間帯の逆潮流電力量計画値が決定される。図5(c)に示す例では、9時から12時までと13時から17時までの時間の逆潮流電力量計画値が、図5(b)に示す生産量に対応するように決定されている。この場合、図5(a)に示す8時から9時までと12時から13時までの逆潮流電力量予測値は、図5(c)で網掛けして示す9時から10時までと14時から17時までの逆潮流電力量計画値に割り当てられている。

0074

次に、割当部124は、ステップS4で逆潮流電力量決定部123が決定した逆潮流電力量計画値を時間毎に各需要家施設20と各需要家施設30に割り当てる(ステップS5)。この割当部124が時間毎に各需要家施設20と各需要家施設30に割り当てた逆潮流電力量計画値は、電力設備制御指令401に含まれる情報として、電力制御部121から通信部11を介して、各需要家施設20と各需要家施設30に送信される。

0075

次に、各需要家施設20および各需要家施設30は、時間毎に、割り当てられた逆潮流電力量計画値に応じて、例えば、太陽光発電の発電電力量等の各発電設備25および各発電設備35の発電電力量と、各需要家施設20および各需要家施設30における所定の需要電力量をもとに各蓄電池21および各蓄電池31からの充放電をそれぞれ制御する(ステップS6)。

0076

以上のように、本実施形態では、工場の生産計画に応じて各需要家施設からの逆潮流電力量の計画値を管理して、外部の各需要家施設から配電系統を介して工場へ電力を供給するので、外部から工場への電力供給の管理と配電系統への逆潮流電力の管理を容易に行うことができる。

0077

また、工場等の需要家施設30での生産に必要な電力量を十分満たすことができるように、再生可能エネルギを利用した発電設備と蓄電池の少なくとも1つを備える複数の需要家施設20と1または複数の需要家施設30とを適切に組み合わせることで、再生可能エネルギでの生産を担保することができる。例えば、再生可能エネルギ100%の再生物の供給を行うことができ、また、グリーン電力の利活用を進めることができる。

0078

なお、例えば、各需要家施設20では、需要家の要望によって自家使用を優先し、余剰のみを逆潮流の対象としてもよい。すなわち、例えば、各蓄電池21の充電率等に応じて発電設備25からの発電電力を優先的に充電電力としたり、各蓄電池21の放電電力を系統からの買電電力を減らすために用いたりしてもよい。

0079

なお、需要家施設30における生産設備361が消費する電力量は、例えば生産量や稼働時間等に応じて算出することができる。ただし、これらに限らず、例えば、物品の生産に溶接工程が含まれる場合、生産に係る電力量は、例えばユニットスポット溶接電力量などの消費電力量で算出することができる。例えば12箇所の場合、溶接の平均的な値として、例えば溶接電圧24Vの場合、24×22000A×12箇所×秒数/3600(Wh)として算出したり、特開2008−142773号公報に記載されているような方法から算出したりしてもよい。

0080

なお、大規模生産装置を持つ工場などでは、大型蓄電池を有し、全体の変動を吸収させることで、太陽光発電や、需要の増減による、逆潮流電力量の増減を蓄電池で吸収することで、再エネによる生産を安定的に行うことができる。

0081

以上のように、本実施形態の電力管理システム1は、所定の配電系統70−1、70−2等に接続された複数の需要家施設20および各需要家施設30による電力の需給を管理するシステムである。電力管理システム1において、複数の需要家施設20および30は、蓄電池21(蓄電設備)または発電設備25の少なくとも一方を有する複数の需要家施設20(第1需要家施設)と、電力を利用して物品を生産する施設である1または複数の需要家施設30(第2需要家施設)とを含む。また、電力管理システム1は、逆潮流電力量決定部123と、割当部124を備える。逆潮流電力量決定部123は、生産の計画に基づく時間毎の生産に係る電力の需要予測に応じて、複数の需要家施設20や需要家施設30から配電系統70−1、70−2等へ逆潮流させる逆潮流電力量の計画値を時間毎に決定する。また、割当部124は、逆潮流電力量決定部123が決定した逆潮流電力量の計画値を、複数の需要家施設20や需要家施設30に対して個別に割り当てる。

0082

本実施形態では、工場等の需要家施設30の生産計画に応じて各需要家施設20や需要家施設30からの逆潮流電力量の計画値を管理することで、各需要家施設20や需要家施設30から配電系統70−1、70−2等を介して工場等の需要家施設30へ電力を供給する。したがって、外部から工場への電力供給の管理と配電系統への逆潮流電力の管理を容易に行うことができる。

0083

なお、本実施形態では、生産の計画が、複数の需要家施設20や需要家施設30から配電系統70−1、70−2等へ逆潮流される電力量の予測値に基づいて決定される。この構成によれば、生産計画と逆潮流電力量の対応関係をより精度良く管理することができ、例えば、生産に係る電力量を太陽光発電システム等の発電設備25や発電設備35の発電電力量以下とするような管理を容易に行うことができる。

0084

また、蓄電池21や蓄電池31を有する需要家施設20や需要家施設30が、割当部124による割り当ての結果に基づき蓄電池21や蓄電池31の充放電電力量を制御する充放電制御部222や充放電制御部323を備えている。この構成によれば、需要家施設20や需要家施設30において充放電電力を制御できるので、発電設備の発電量や電力負荷設備の消費電力の変化に応じて充放電電力を応答性良く制御することができる。

0085

また、割当部124は、配電系統70−1、70−2等の逆潮流に係る所定の条件を満たすように、各需要家施設20や各需要家施設30への逆潮流電力量の計画値の割り当てを調整することができる。このように、逆潮流に係る所定の条件に応じて逆潮流電力量の計画値を調整した場合、逆潮流に係る所定の条件を容易に満たすことができる。

0086

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。例えば、各予測値各計画値を算出する処理は、電力管理装置10、制御装置32、制御装置22のいずれで実行してもよいし、情報を送受信しながら処理を分散して実行してもよい。

0087

1:電力管理システム、10:電力管理装置、20、30:需要家施設、21、31:蓄電池、12、22、32:制御装置、121:電力制御部、122:受信部、123:逆潮流電力量決定部、124:割当部、361:生産設備

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