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技術 電力使用量制御システム

出願人 株式会社日立製作所
発明者 吉田直充中原瑞紀嶋田尊衛馬淵雄一
出願日 2019年3月29日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-065266
公開日 2020年10月8日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-167815
状態 未査定
技術分野 給配電網の遠方監視・制御
主要キーワード 活動者 稼働頻度 運搬機器 出力増強 単位システム 冷却ミスト 運転強度 大規模商業施設
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (11)

課題

電力供給者からの電力使用量増加依頼に従って電力使用量を増加させ、余剰電力の有効利用を促進する。

解決手段

電力供給者の指令制御サーバから電力使用量増加依頼を受け取る電力使用量制御サーバと、電力使用量制御サーバに接続された複数個機器稼働制御装置と、を含む電力使用量制御システムにおいて、機器稼働制御装置は、一個又は二個以上の機器に接続され、機器は、電気自動車蓄電池空調機照明器具昇降機給湯器家電製品工作機械運搬機械、吸収式又は吸着式冷温水機氷蓄熱装置冷蔵庫冷凍庫圧力スイング吸着装置オートクレーブ掃除ロボットクリーニング設備散水装置及びポンプからなる群から選択される一個以上を含み、電力使用量制御サーバは、機器で新たに使用可能な電力量を算出し、機器の優先度に基づいて、電力使用量増加依頼に含まれる電力使用量を機器稼働制御装置に割り当てる。

概要

背景

近年、太陽光発電風力発電等の再生可能エネルギーの導入が進み、余剰電力が従来の夜間だけでなく、太陽光が強まる昼間や、天候気温の変化により風が強くなる不規則時間帯等に発生する場合がある状況となっている。このような状況においては、総発電量は、比較的短時間で変化する。このため、一日のうちでも、総発電量を監視し、電力供給量不足気味となると予測される時間は需要を減らすとともに、電力供給量が過剰となると予測される時間は需要を増やすように、需給バランスの調整を行うことが望ましい。

特許文献1には、太陽光発電機風力発電機バイオマス発電機、水力発電機等から構成されている再生可能エネルギーのみを利用した発電機器電力貯蔵設備EV充電機揚水ポンプ等の予備負荷とを備えた発電設備と、当該発電設備から電力供給を受ける需要家から構成される複数の電力需給単位システムと、が設けられている所定エリアにおいて、各電力需給単位システム内の電力需給状況を監視して、電力需給バランスの制御を行うことにより、効率的かつ安定的に電力を供給することを可能とする電力供給システムが開示されている。

特許文献2には、電気機器を制御・監視し、電気機器に供給される電力又は電力量を計測し、電力会社やアグリゲータが保有する供給元サーバからの増加要求を含むデマンドレスポンス指令であって需要地消費電力量を増加させることの要求を受信し、その要求に従って稼働スケジュール修正し、稼働スケジュールに基づいて複数の電気機器のそれぞれに優先度を付与する機能を有する制御装置が開示されている。

特許文献3には、供給電力量需要電力量とのバランスを適切に調整することを目的として、受給調整候補の電気機器の運転状況に関わる動的情報に基づいて、複数の電気機器を複数のグループに分け、推定余剰電力量を特定した一部のグループに消費促進量として割り当てる機能を有し、動的情報に基づいて各グループにおける消費可能な電力量の増加分を算出し、算出した増加分の多いグループの順に消費促進量を割り当てる受給調整装置が開示されている。

概要

電力供給者からの電力使用量増加依頼に従って電力使用量を増加させ、余剰電力の有効利用を促進する。電力供給者の指令制御サーバから電力使用量増加依頼を受け取る電力使用量制御サーバと、電力使用量制御サーバに接続された複数個機器稼働制御装置と、を含む電力使用量制御システムにおいて、機器稼働制御装置は、一個又は二個以上の機器に接続され、機器は、電気自動車蓄電池空調機照明器具昇降機給湯器家電製品工作機械運搬機械、吸収式又は吸着式冷温水機氷蓄熱装置冷蔵庫冷凍庫圧力スイング吸着装置オートクレーブ掃除ロボットクリーニング設備散水装置及びポンプからなる群から選択される一個以上を含み、電力使用量制御サーバは、機器で新たに使用可能な電力量を算出し、機器の優先度に基づいて、電力使用量増加依頼に含まれる電力使用量を機器稼働制御装置に割り当てる。

目的

本発明は、電力供給者からの電力使用量増加依頼に従って電力使用量を増加させ、余剰電力の有効利用を促進することを目的とする

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

電力供給者指令制御サーバから電力使用量増加依頼を受け取る電力使用量制御サーバと、前記電力使用量制御サーバに接続された複数個機器稼働制御装置と、を含む電力使用量制御システムにおいて、前記機器稼働制御装置は、一個又は二個以上の機器に接続され、前記機器は、電気自動車蓄電池空調機照明器具昇降機給湯器家電製品工作機械運搬機械、吸収式又は吸着式冷温水機氷蓄熱装置冷蔵庫冷凍庫圧力スイング吸着装置オートクレーブ掃除ロボットクリーニング設備散水装置及びポンプからなる群から選択される一個以上を含み、前記電力使用量制御サーバは、前記機器で新たに使用可能な電力量を算出し、前記機器の優先度に基づいて、前記電力使用量増加依頼に含まれる電力使用量を前記機器稼働制御装置に割り当てることを特徴とする電力使用量制御システム。

請求項2

前記電力使用量制御サーバは、前記機器の電力使用量、稼働単位及び環境情報から、前記機器の前記稼働単位を変更した際に新たに使用可能となる電力量を算出する、請求項1記載の電力使用量制御システム。

請求項3

前記優先度は、需要家内全電気機器に対して設定でき、前記電力使用量制御サーバは、前記機器のうち、前記優先度の高いものから順に前記電力使用量を増加させ、前記電力使用量増加依頼に含まれる前記電力使用量を充足する、請求項1記載の電力使用量制御システム。

請求項4

前記機器稼働制御装置は、前記電力使用量制御サーバから割り当てられた前記電力使用量が消費される前記稼働単位を選択し、選択した前記稼働単位で前記機器を制御する、請求項2記載の電力使用量制御システム。

請求項5

前記機器稼働制御装置であって前記電気自動車の充電を制御するものは、前記電気自動車のバッテリを充電するための充電稼働単位と、前記電気自動車の空調機を稼働させるための空調稼働単位と、を備え、前記充電稼働単位への電力使用量割り当ては、前記空調稼働単位への前記電力使用量割り当てより優先される、請求項4記載の電力使用量制御システム。

技術分野

0001

本発明は、電力使用量制御システムに関する。

背景技術

0002

近年、太陽光発電風力発電等の再生可能エネルギーの導入が進み、余剰電力が従来の夜間だけでなく、太陽光が強まる昼間や、天候気温の変化により風が強くなる不規則時間帯等に発生する場合がある状況となっている。このような状況においては、総発電量は、比較的短時間で変化する。このため、一日のうちでも、総発電量を監視し、電力供給量不足気味となると予測される時間は需要を減らすとともに、電力供給量が過剰となると予測される時間は需要を増やすように、需給バランスの調整を行うことが望ましい。

0003

特許文献1には、太陽光発電機風力発電機バイオマス発電機、水力発電機等から構成されている再生可能エネルギーのみを利用した発電機器電力貯蔵設備EV充電機揚水ポンプ等の予備負荷とを備えた発電設備と、当該発電設備から電力供給を受ける需要家から構成される複数の電力需給単位システムと、が設けられている所定エリアにおいて、各電力需給単位システム内の電力需給状況を監視して、電力需給バランスの制御を行うことにより、効率的かつ安定的に電力を供給することを可能とする電力供給システムが開示されている。

0004

特許文献2には、電気機器を制御・監視し、電気機器に供給される電力又は電力量を計測し、電力会社やアグリゲータが保有する供給元サーバからの増加要求を含むデマンドレスポンス指令であって需要地消費電力量を増加させることの要求を受信し、その要求に従って稼働スケジュール修正し、稼働スケジュールに基づいて複数の電気機器のそれぞれに優先度を付与する機能を有する制御装置が開示されている。

0005

特許文献3には、供給電力量需要電力量とのバランスを適切に調整することを目的として、受給調整候補の電気機器の運転状況に関わる動的情報に基づいて、複数の電気機器を複数のグループに分け、推定余剰電力量を特定した一部のグループに消費促進量として割り当てる機能を有し、動的情報に基づいて各グループにおける消費可能な電力量の増加分を算出し、算出した増加分の多いグループの順に消費促進量を割り当てる受給調整装置が開示されている。

先行技術

0006

特開2016−189691号公報
国際公開第2017/009909号
特開2018−157660号公報

発明が解決しようとする課題

0007

特許文献1に記載の電力供給システムは、既存の発電設備が存在しない離島等の地域において再生可能エネルギーのみを利用することを前提とするものである。このシステムは、商用電源も利用できる地域において、再生可能エネルギーからの電力供給量が大きく変動することにより生じる問題を解決するものではない。

0008

特許文献2に記載の制御装置は、電力会社で余っている電力が大きい場合に、電力会社が家庭に対して消費電力量を増加させることを要求することを想定したものである。このため、特許文献2は、1つのビル全体や、ビル群を含む地域といった比較的大規模の需要家が保有する電力消費設備を具体的な制御対象として記載したものではない。

0009

特許文献3に記載の受給調整装置は、受給調整候補の複数の電気機器を複数のグループに分け、各グループに消費促進量として割り当てるものである。しかしながら、特許文献3においては、グループを構成する電気機器が具体的にどのように電力を消費するかについては明らかにされていない。

0010

本発明は、電力供給者からの電力使用量増加依頼に従って電力使用量を増加させ、余剰電力の有効利用を促進することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

本発明は、電力供給者の指令制御サーバから電力使用量増加依頼を受け取る電力使用量制御サーバと、電力使用量制御サーバに接続された複数個機器稼働制御装置と、を含む電力使用量制御システムにおいて、機器稼働制御装置は、一個又は二個以上の機器に接続され、機器は、電気自動車蓄電池空調機照明器具昇降機給湯器家電製品工作機械運搬機械、吸収式又は吸着式冷温水機氷蓄熱装置冷蔵庫冷凍庫圧力スイング吸着装置オートクレーブ掃除ロボットクリーニング設備散水装置及びポンプからなる群から選択される一個以上を含み、電力使用量制御サーバは、機器で新たに使用可能な電力量を算出し、機器の優先度に基づいて、電力使用量増加依頼に含まれる電力使用量を機器稼働制御装置に割り当てることを特徴とする。

発明の効果

0012

本発明によれば、電力供給者からの電力使用量増加依頼に従って電力使用量を増加させ、余剰電力の有効利用を促進することができる。

図面の簡単な説明

0013

本発明の電力使用量制御システムを示す構成図である。
本発明の電力使用量制御サーバの例を示す構成図である。
本発明の電力使用量制御システムをビルに適用した例を示す構成図である。
図3のEV充放電制御装置とEVとの接続状態の詳細を示す構成図である。
実施例の電力使用量制御サーバが電力使用量増加依頼を受信した場合における機器稼働制御の手順を示すフローチャートである。
実施例の機器稼動状態取得テーブルを示す模式図である。
実施例の管理者端末表示画面を示す模式図である。
本発明の電力使用量制御システムを一般家庭に適用した例を示す構成図である。
本発明の電力使用量制御システムを工場に適用した例を示す構成図である。
本発明の電力使用量制御システムを大規模商業施設に適用した例を示す構成図である。

0014

本発明は、電力供給者側で余剰電力が発生した場合に、需要家の電力使用量を増加させる依頼をする状況において、依頼を受けた需要家が優先度に基づいて自らが保有する設備又は機器を制御し、電力使用量を所望の値に調整する電力使用量制御システムに関する。

0015

以下、本発明について、図面を参照して説明する。

0016

図1は、本発明の電力使用量制御システムの構成を示したものである。

0017

本図において、需要家は、電力を消費する機器301、302、303、304を有する。機器301、302、303、304は、従来、需要家が所有し使用する物品である。ここで、機器301、302、303、304には、電力消費機器及び蓄電機器が含まれる。電力消費機器とは、例えば空調機や照明器具をいう。また、蓄電機器とは、例えば蓄電池やEVバッテリをいう。電力消費機器及び蓄電機器はともに、電力を消費する物品である。

0018

電力使用量制御システムは、電力使用量制御サーバ1と、機器稼働制御装置201、202、203、204と、を含む。電力使用量制御サーバ1は、電力供給者の指令制御サーバ4から電力使用量増加依頼の信号を受信するものである。機器稼働制御装置201、202、203、204は、電力使用量制御サーバ1に接続され、電力使用量制御サーバ1から割り当てられた電力使用量に基づいて機器301、302、303、304を制御するものである。また、機器稼働制御装置201、202、203、204は、機器301、302、303、304の稼働状態、消費電力、消費電力量等の情報を電力使用量制御サーバ1に送信する。

0019

電力使用量制御サーバ1には、管理者端末6がインターネット等を介して接続されている。管理者端末6は、管理者が所有している。管理者は、アグリゲータ、電力供給者(広域の電力会社、再生エネルギー事業者等)、需要家等である。

0020

本図に示す電力使用量制御システムは、需要家が使用する。また、需要家が電力使用量制御システムの購入又は借用をし、使用することが望ましい。

0021

電力使用量制御システムは、ビル、一般家庭、工場、商業施設等に適用されるものである。需要家は、ビルの所有者、ビルの管理者(管理会社)等、一般家庭の家屋等の所有者等、工場や商業施設等の事業主等である。

0022

電力使用量制御サーバ1に接続される機器稼働制御装置201、202、203、204の台数に制限はなく、需要家が保有する機器301、302、303、304の数に応じて増減させることができる。

0023

また、機器301、302、303、304のうち同じ機器が複数存在する場合、機器稼働制御装置201、202、203、204は、1台の機器に対して1台ずつ接続し、制御してもよいし、複数の機器に対して1台だけ接続し、制御してもよい。例えば、2台の機器303a及び303bが同じものである場合においては、2台の機器稼働制御装置203a及び203bのうち、機器稼働制御装置203aが機器303aに接続され機器303aを制御し、機器稼働制御装置203bが機器303bに接続され機器303bを制御するように構成してもよい。また、1台の機器稼働制御装置204が2台の機器304a及び304bの両方を制御するように構成してもよい。

0024

なお、1台の機器稼働制御装置で複数の機器を制御する構成の場合、機器稼働制御装置201、202、203、204と電力使用量制御サーバ1との間の情報の送信は、個別の機器毎に分けて行うことが望ましい。

0025

例えば、1台の機器稼働制御装置204が機器304a及び304bの2台を制御する構成の場合、機器稼働制御装置204は、機器304aに関する情報と機器304bに関する情報とをそれぞれ電力使用量制御サーバ1に送信する。なお、このような機器稼働制御装置204からの送信及び電力使用量制御サーバ1における受信においては、機器304a、304bのそれぞれに関する情報が判別可能な信号を含むものであれば、機器稼働制御装置204において特に分別することなく送信し、受信後に電力使用量制御サーバ1が分別する方式を採用してもよい。

0026

電力使用量制御サーバ1は、機器稼働制御装置201、202、203、204から受信した機器301、302、303、304のそれぞれの情報に基づいて、機器稼働制御装置201、202、203、204による機器301、302、303、304のそれぞれの稼働単位の変更により新たに使用できる電力量を算出する。ここで、稼働単位とは、機器の運転強度設定値をいう。例えば、空調機の強風、弱風や設定温度である。

0027

電力使用量制御サーバ1は、電力供給者の指令制御サーバ4から電力使用量増加依頼を受信すると、あらかじめそれぞれの機器301、302、303、304に設定した優先度に基づいて、依頼された電力使用増加量を対応する機器稼働制御装置201、202、203、204に割り当てる。電力使用量制御サーバ1は、割り当てた電力使用増加量の情報を機器稼働制御装置201、202、203、204にそれぞれ送信する。

0028

機器稼働制御装置201、202、203、204は、電力使用量制御サーバ1から割り当てられた電力使用増加量を充足できるような稼働単位を選択し、選択した稼働単位で機器301、302、303、304を稼働する。

0029

機器稼働制御装置201、202、203、204は、上記の機能を有していれば、その設置場所や形態はどのようなものであってもよい。本図においては、機器稼働制御装置201、202、203、204は、機器301、302、303、304の外部に設置されているが、例えば、機器301、302、303、304の内部に設置されていてもよいし、機器301、302、303、304が有する制御装置の機能の一部として上記の機能が含まれているという形態をとってもよい。

0030

機器301、302、303、304それぞれの稼働状態、消費電力、消費電力量や、稼働単位の変更により、新たに使用可能となった電力量、依頼された電力使用増加量等は、電力使用量制御サーバ1に接続された管理者端末6で確認できる。

0031

図2は、実施例1の電力使用量制御システムのうち、図1の電力使用量制御サーバ1の詳細な構成を示したものである。

0032

本図においては、電力使用量制御サーバ1は、主記憶装置11と、外部記憶装置12と、中央演算処理装置13(CPU)と、インターフェース部14と、で構成されている。

0033

主記憶装置11は、電力使用量制御を実行するプログラムを有する。例えば、需要予測部111と、蓄電池SOC取得部112と、EVバッテリSOC取得部113と、機器稼働状態取得部114と、機器周辺環境情報取得部115と、電力使用量増加依頼対応部116と、スケジュール設定部117と、制御部118と、を含む。

0034

需要予測部111は、外部記憶装置12に保存されている過去のデータ、インターフェース部14を通じて受け取る外部入力データ等に基づいて、需要家における電力需要量の予測を行う。

0035

蓄電池SOC取得部112は、需要家が所有する定置蓄電池のSOC(State of Charge)、消費電力及び消費電力量を取得する。なお、定置蓄電池が複数あり、かつ、各々の蓄電池に常に均等に充放電を行わない場合は、蓄電池毎にそのSOCを取得する。

0036

EVバッテリSOC取得部113は、需要家で充放電している各々の電気自動車(EV)のSOC、消費電力及び消費電力量を取得する。

0037

機器稼働状態取得部114は、各々の機器稼働制御装置に接続されている機器の稼働状態、消費電力、消費電力量等を取得する。

0038

機器周辺環境情報取得部115は、各々の機器の稼働に関する機器周辺の環境情報を取得する。例えば、室温、気温や照度が挙げられる。

0039

電力使用量増加依頼対応部116は、電力供給者の指令制御サーバ4から送信された電力使用量増加依頼を基に、需要家において増加させる電力使用量を算出する。また、蓄電池SOC取得部112、EVバッテリSOC取得部113及び機器稼働状態取得部114が取得した情報を用いて、蓄電池、EVバッテリ43、その他の機器において新たに使用可能となる電力量を算出する。そして、新たに使用可能となる電力量及び優先度に基づいて、電力使用増加量を各々の機器稼働制御装置に割り当てる。

0040

優先度は、機器稼働制御装置で制御可能なすべての機器について、余剰電力による稼働を行う順位として設定する。この順位は、複数の機器に対して同率順位を付して設定することができる。順位の高い機器が高優先度の機器である。順位を付さない機器は、稼働単位を変更しない機器として扱われる。

0041

優先度には、変更する稼働単位に条件を付すことができる。条件を付すことで、機器利用者快適性を損ねるような過度の機器稼働を防止することもできる。

0042

優先度は、指定した方法により電力使用量制御サーバ1が自動で指定してもよいし、管理者端末6の入力によって管理者が任意に決定してもよい。

0043

電力使用量制御サーバ1が自動で指定する場合、例えば、最初に需要家の電力消費機器の稼働単位の変更を行い、依頼された電力使用増加量に達しないときは、蓄電機器の充電電力を増加させるという方法で決めることができる。

0044

電力消費機器の稼働単位の変更は、まず、省エネルギー運転解除を行い、次に、依頼された電力使用増加量を充足するか、電力消費機器の新たに使用可能な電力量の最大値に達するまで運転強度を段階的に上昇させるという方法がある。なお、優先度は、需要家内活動者あるいは居住者の快適性を維持し向上する観点で設定するようにしてもよい。

0045

電力使用量制御サーバ1が自動で指定する場合の別の方法として、最初に、蓄電機器の充電電力を増加させ、依頼された電力使用増加量に達しないとき、電力消費機器の稼働単位の変更を行うこともできる。現在時刻以後電力需要の増大が予想される場合、蓄電をしておくことで、高需要時に系統から受電する電力量を抑制できる。

0046

また、電力使用量制御サーバ1の外部記憶装置12に保持される過去のデータから、同時期・同時刻稼働頻度の高い機器の順番に優先度をつけることもできる。

0047

スケジュール設定部117は、需要予測部111、蓄電池SOC取得部112、EVバッテリSOC取得部113、機器稼働状態取得部114及び機器周辺環境情報取得部115に保持されるデータを基に、蓄電池、EVバッテリ充放電スケジュール及び各々の機器の稼働スケジュールを設定する。

0048

制御部118は、蓄電池及びEVバッテリの充放電並びに各々の機器を稼働するための制御信号を生成する。特に、スケジュール設定部117で蓄電池及びEVバッテリの充放電スケジュール並びに各々の機器の稼働スケジュールが設定されている場合、設定されたスケジュールのとおりに実施できるよう制御信号を生成する。生成された制御信号は、インターフェース部14を通じて各々の機器稼働制御装置201〜204に送信される。

0049

また、電力使用量増加依頼対応部116において、蓄電池、EVバッテリ及び各々の機器に電力使用量が割り当てられたとき、制御部118は、割り当てられた電力量を使用できるように制御信号を生成し、インターフェース部14を通じて各々の機器稼働制御装置201〜204に送信する。

0050

外部記憶装置12は、電力使用量制御に関する過去のデータを保存する。例えば、各々の機器毎の電力使用量データ121、気象データ122、蓄電池SOCデータ123、EVバッテリSOCデータ124、機器稼働データ125、機器周辺環境データ126及び電力使用量増加依頼データ127を保存する。これらのデータは、管理者端末6で確認できる。

0051

外部記憶装置12に保存するデータは、需要予測部111で使用する期間のデータだけでもよいし、需要予測部111で使用しない期間のデータを含めてもよい。

0052

中央演算処理装置13は、主記憶装置11のプログラムを実行する。

0053

インターフェース部14は、電力使用量制御サーバ1の外部と通信を行う。制御部118で生成される制御信号を、各々の機器稼働制御装置201〜204に送信する。インターフェース部14は、機器稼働制御装置201〜204から送信されるデータ、需要予測部111で用いる気象データ122などの外部入力データ及び電力使用量増加依頼を受信する。また、管理者端末6に表示するデータや入力された情報の送受信を行う。

0054

図3は、本発明の電力使用量制御システムをビルに適用した場合の構成例を示したものである。

0055

本図においては、電力使用量制御サーバ1は、EV充放電制御装置211、蓄電池充放電制御装置212、空調稼働制御装置213、照明稼働制御装置214及び昇降機稼働制御装置215に接続されている。EV充放電制御装置211はEV311、蓄電池充放電制御装置212は蓄電池312、空調稼働制御装置213は空調機313、照明稼働制御装置214は照明器具314、昇降機稼働制御装置215は昇降機315に接続されている。

0056

これらの構成はそれぞれ、図1の機器稼働制御装置201、202、203、204及び機器301、302、303、304に相当する。

0057

本図に示すように、例えば、EV充放電制御装置211が1台のEV311のみの充放電を制御する構成でもよいし、複数のEVの充放電を制御する構成でもよい。すなわち、図1のように、1台の機器稼働制御装置204が2台以上の機器304a、304bを制御するような構成であってもよい。

0058

また、電力使用量制御サーバ1に接続される制御装置の台数に制限はなく、ビル内の機器数に応じて増減させてよい。例えば、図3において、ビル内にポンプや換気扇がある場合は、それらの制御装置を含めてもよい。

0059

図4は、図3の一部であるEV充放電制御装置およびEVの詳細を示したものである。図4において、矢印付き実線は制御信号あるいはデータの通信線を表し、太い実線は電力線を表す。

0060

本図において、EV311は、EVバッテリ43、EV空調機44及びEV制御装置45を有する。EV充放電制御装置211は、EV充放電器に含まれている。EV充放電器は、電力変換器42を有している。電力変換器42は、電力供給部41に接続されている。また、電力変換器42は、EVバッテリ43及びEV空調機44に接続されている。

0061

EV充放電制御装置211は、電力使用量制御サーバ1からEVバッテリ43の充放電制御信号を受信すると、電力変換器42を駆動して、電力供給部41の電力でEVバッテリ43を充電し、あるいはEVバッテリ43の電力を電力供給部41に放電する。

0062

EV制御装置45は、EVバッテリ43のSOC情報をEV充放電制御装置211に送信する。EV充放電制御装置211は、受信したEVバッテリ43のSOC情報を電力使用量制御サーバ1に送信する。

0063

EV充放電制御装置211は、電力使用量制御サーバ1からEV空調機44の稼働制御信号を受信すると、EV制御装置45にEV空調機44を稼働させる制御信号を送信する。EV空調機44を稼働させる電力は、EV充放電制御装置211が駆動する電力変換器42により、電力供給部41から供給される。

0064

EV空調機44が稼働しているとき、EV制御装置45は、EV充放電制御装置211にEV空調機44の稼働情報を送信する。EV空調機44の稼働情報には、設定温度、風量等の稼働単位、車内温度等が含まれる。EV充放電制御装置211は、受信したEV空調機44の稼働情報を電力使用量制御サーバ1に送信する。

0065

なお、電力供給部41は、受電電力、太陽光発電等の自家発電、及び蓄電池の放電電力のうちいずれでもよい。

0066

なお、EV充放電制御装置211は、稼働単位として、EVバッテリ43を充電するための充電稼働単位と、EV空調機44を稼働させるための空調稼働単位と、を備えている。充電稼働単位への電力使用量の割り当ては、空調稼働単位への電力使用量割り当てより優先される。

0067

図5は、電力使用量制御サーバが電力使用量増加依頼を受信した場合における機器稼働制御の手順の例を示すフローチャートである。以下の説明においては、図1〜4に示す構成及び符号を用いる。

0068

電力使用量制御サーバ1が電力供給者からの電力使用量増加依頼を受信する(ステップS1)。これに応じて、電力使用量制御サーバ1は、機器稼働制御装置201〜204を介して機器301〜304の情報(稼働単位、消費電力、30分間積算消費電力量等)を取得する(ステップS2)。例えば、EV充放電制御装置211からEVバッテリ43のSOC、充放電電力、30分間積算充放電電力等、EV空調機44の消費電力、30分間積算消費電力量等を、蓄電池充放電制御装置212から蓄電池312のSOC、充放電電力、30分間積算充放電電力等を取得する。また、空調稼働制御装置213からは空調機313の消費電力、30分間積算消費電力量等を、照明稼働制御装置214からは照明器具314の消費電力、30分間積算消費電力量等を、昇降機稼働制御装置215からは昇降機315の消費電力、30分間積算消費電力量等を取得する。また、機器301〜304の周辺環境情報を取得する。

0069

つぎに、電力使用量制御サーバ1は、ステップS2で取得した各々の機器301〜304の稼働単位、消費電力、30分間積算消費電力量、機器周辺環境情報等から、各々の機器301〜304において稼働単位を変更した際に新たに使用可能となる電力量を算出する(ステップS3)。

0070

電力使用量制御サーバ1は、ステップS1の電力使用量増加依頼で依頼された電力使用増加量を機器稼働制御装置201〜204に割り当てる(ステップS4)。割り当てる電力量の決定には、ステップS3で算出した各々の機器301〜304において新たに使用可能な電力量、及び優先度を用いる。例えば、優先度の高い機器から順に、新たに使用可能となった電力量の最大値をその機器の電力使用増加量として割り当てていく。依頼された電力使用増加量を充足したら、割り当てを終了する。また、すべての機器で稼働単位を変更して、電力使用量を増加させてもよい。この場合、優先度の高い機器ほど電力使用量の増加割合が大きくなるように、各々の機器の稼働単位を変更する。

0071

なお、ステップS4では、EV空調機44への電力使用量割り当ては行わない。

0072

電力使用量制御サーバ1は、ステップS4で割り当てた電力量を、各々の機器301〜304が使用するよう制御信号を生成し、機器稼働制御装置201〜204に送信する(ステップS5)。機器稼働制御装置201〜204は、受信した制御信号を基に各々の機器301〜304を制御し、割り当てられた電力量を使用する。

0073

ステップS5で増加させた各々の機器301〜304の電力使用量の合計と依頼された電力使用増加量とを比較する(ステップS6)。各々の機器301〜304の電力使用量の合計が、依頼された電力使用増加量に満たない場合は、ステップS7へ進む。一方、当該合計が、依頼された電力使用増加量以上である場合は、ステップS8へ進む。

0074

ステップS7は、電力使用量増加依頼で依頼された電力使用増加量を充足していない場合に実行される。電力使用量制御サーバ1は、依頼された電力使用増加量とステップS5までに増加させた電力使用量との差分の電力量をEV充放電制御装置211に割り当て、EV空調稼働制御信号を送信する。EV充放電制御装置211及びEV制御装置45は、空調稼働制御信号に基づき、EV空調機44を稼働させる。

0075

EV充放電制御装置211に複数のEV311が接続されている場合は、すべてのEV空調機44を一律に稼働してよい。このとき、各々のEV充放電制御装置211には、前記差分の電力量を接続されているEV311の台数で等分した電力量を割り当てる。

0076

また、事前に設定した順番に基づいて、特定のEV空調機44から順に稼働してもよい。この順番は、例えば、EVバッテリ43のSOCの高い順番や、EV311の発車予定時刻又は発車が予想される時刻の早い順番である。このとき、高順位のEV充放電制御装置211から順に、EV空調機44で使用可能な電力量の最大値を割り当てていく。依頼された電力使用増加量を充足したら、割り当てを終了する。

0077

ステップS8においては、ステップS5、S7で実施した電力使用量増加制御による需要家全体における電力使用増加量を算出する。

0078

ステップS9においては、ステップS8で算出した需要家全体における電力使用増加量を電力供給者の指令制御サーバ4に送信する。

0079

その後、電力使用量増加依頼時間が終了したかどうかを判別する(ステップS10)。電力使用量増加依頼が終了していれば、ステップS11に進む。電力使用量増加依頼が継続している場合は、ステップS2に戻る。

0080

ステップS11は、電力使用量増加依頼が終了した後に実行される。各々の機器301〜304の稼働単位を、電力使用量増加依頼を受信する前の稼働単位に変更する。なお、スケジュール設定部117で機器稼働スケジュールが設定されている場合、電力使用量増加依頼終了時刻にスケジュールされている稼働単位に変更する。

0081

例えば、空調機313を設定温度26℃、弱風で運転しているとする。そして、12時に電力使用量増加依頼を受信し、空調機313の稼働単位を設定温度24℃、強風に変更したとする。16時に電力使用量増加依頼が終了したとき、空調機313の稼働単位は、設定温度26℃、弱風に変更する。16時以降は設定温度28℃、弱風運転するスケジュールが設定されていれば、設定温度28℃、弱風に稼働単位を変更する。

0082

図6は、機器稼動状態取得テーブルの例を示したものである。

0083

本図においては、図3のEV充放電制御装置211、蓄電池充放電制御装置212、空調稼働制御装置213、照明稼働制御装置214及び昇降機稼働制御装置215で稼働制御できる各々の機器に関して、消費電力量、消費電力、定格電力、稼働状態及び優先度をまとめて確認することができる。電力使用量増加依頼を受信し、電力使用量の増加が割り当てられた機器については、稼働状態の枠に割り当てられた電力使用増加量が表示される。

0084

図7は、図3の管理者端末6の表示画面の例を示したものである。

0085

本図においては、管理者端末6の表示画面には、各時間帯における消費電力量のグラフ61を表示する。また、電力使用量制御サーバ1が電力使用量増加依頼を受信すると、依頼された電力使用増加量を反映した目標電力量をグラフ61に併せて表示する。

0086

指定した時間帯の電力量の値及び指定した時間帯に受信していた電力使用量増加依頼を反映した目標電力量の値を、グラフ61とは別に電力量表示枠62に表示してもよい。

0087

また、管理者端末6の表示画面には、図6に示す機器稼動状態取得テーブル63を表示してもよい。機器稼動状態取得テーブル63は、その全部又は一部を表示するものであってもよい。

0088

グラフ61及び機器稼動状態取得テーブル63は、閲覧日及び閲覧時刻の状態を表示するだけでなく、外部記憶装置12に保存されている過去のデータを表示することもできる。

0089

管理者端末6の表示画面においては、機器稼動状態取得テーブル63の優先度の項目編集できる。編集された優先度の情報は、管理者端末6から電力使用量制御サーバ1に随時送信される。電力使用量増加依頼時間中に優先度が編集された場合、電力使用量制御サーバ1は、各々の機器で増加させる電力使用量を即時再割り当てし、制御信号を各々の機器稼働制御装置に送信する。

0090

図8は、電力使用量制御システムを一般家庭に適用した場合の構成例を示したものである。

0091

本図においては、図1の機器稼働制御装置201〜204に対応する制御装置として、EV充放電制御装置221、ヒートポンプ給湯制御装置222、空調稼働制御装置223、照明稼働制御装置224及び家電製品稼働制御装置225が設けられている。EV充放電制御装置221にはEV321、ヒートポンプ給湯制御装置222にはヒートポンプ給湯器322、空調稼働制御装置223には空調機323、照明稼働制御装置224には照明器具324が接続されている。また、家電製品稼働制御装置225には、IHクッキングヒーター325、電子レンジ326、冷蔵庫327、テレビ328及び洗濯機329が接続されている。

0092

本実施例においては、例えば、各部屋の空調機毎に空調稼働制御装置を接続して制御する構成や、家庭内のすべての空調機を1台の空調稼働制御装置で制御する構成であってもよい。また、図8に示す機器稼働制御装置221〜225及び機器321〜329の他にも、機器および対応する機器稼働制御装置を接続してもよい。

0093

本実施例においては、電力使用量制御サーバ1は、電力使用量増加依頼を受信したとき、家庭内の電力使用量を増大させることができる。

0094

一般家庭には、機器325〜329に示すような家庭用電化製品が多数存在する。これらの機器の中には、余剰電力による出力増強に適さない機器もある。例えば、一般的な冷蔵庫は、庫内温度を一定に保つ必要があるため、電力使用量増加依頼を受信した際に、電力使用量を増加させ、必要以上に庫内を冷却することは好ましくない。このような余剰電力による出力増強に適さない機器については、優先度の指定をしないことで、余剰電力による稼働を行わない。

0095

図9は、電力使用量制御システムを工場に適用した場合の構成例を示したものである。

0096

本図においては、図1の機器稼働制御装置201〜204に対応する制御装置として、EV充放電制御装置231、蓄電池充放電制御装置232、工場内機器稼働制御装置233及び事務室内機器稼働制御装置234が設けられている。EV充放電制御装置231にはEV331が、蓄電池充放電制御装置232には蓄電池332が、工場内機器稼働制御装置233には空調機333、照明器具334、工作機械335及び運搬機器336が、事務室内機器稼働制御装置234には空調機337及び照明器具338が接続されている。

0097

本実施例においても、機器稼働制御装置は、1台の機器に対して1台ずつ接続し、制御してもよいし、複数の機器に対して1台だけ接続し、制御してもよい。

0098

電力使用量増加依頼を受信したとき、電力使用量制御サーバ1は、実施例2で示した手順と同様にして、工場内の電力使用量を増大させることができる。

0099

工場には、例えば、工作機械335や運搬機器336など、生産・製造に必要な電気機器が存在する。工場の稼働率を一定に保つ必要がある場合、一定周期で一定の電力量を使用し、余剰電力の供給は適さない。この場合、工作機械335や運搬機器336に優先度を入力しないことで、電力使用量増加依頼を受信したときに電力使用量の割り当てを回避する。

0100

余剰電力の使用によるインセンティブあるいは電気料金の抑制のため工場の稼働率を時間的に変更させる場合、稼働率に応じて生産・製造に必要な電気機器の電力使用量も変更し得る。生産・製造に必要な電気機器に同一順位の優先度を入力することで、電力使用量増加依頼を受信したときに、生産・製造に必要な電気機器を余剰電力で稼働でき、稼働率を変化させることができる。

0101

図10は、電力使用量制御システムを大規模商業施設に適用した場合の構成例を示したものである。ここで、大規模商業施設には、病院駐車場壁面緑化屋上緑化芝生又は庭園を含む植栽等が設けられていてもよい。

0102

本図においては、図1の機器稼働制御装置201〜204に対応する制御装置として、EV充放電制御装置241、蓄電池充放電制御装置242、蓄熱系機器稼働制御装置243、病院内設備制御装置244及び環境向上・清浄化機器稼働制御装置245が設けられている。EV充放電制御装置241にはEV341が、蓄電池充放電制御装置242には蓄電池342が、蓄熱系機器稼働制御装置243には吸収式又は吸着式の冷温水機343、氷蓄熱装置344、給湯機345及び冷蔵庫又は冷凍庫346が、病院内設備制御装置244には圧力スイング吸着装置347(PSA装置)及びオートクレーブ348が、環境向上・清浄化機器稼働制御装置245には、掃除ロボット349、クリーニング工場350(クリーニング設備)、散水装置351及びポンプ352が接続されている。

0103

ここで、蓄熱系機器稼働制御装置243は、電力使用量増加依頼を受けた場合に、電力を用いて何らかの蓄熱運転を行うことができる機器を稼働するように制御する装置である。

0104

吸収式又は吸着式の冷温水機343のうち、吸収式の冷温水機は、臭化リチウム水溶液等を吸収液として水等の冷媒を吸収し、かつ、冷媒を吸収して濃度が低下した吸収液を加熱して再生するサイクルを構成した熱駆動型のヒートポンプを用いるものである。吸収式の冷温水機は、吸収器蒸発器再生器及び凝縮器を主たる構成要素として有するものである。通常は、蒸発器において冷熱を発生させて冷水を供給する機能、又は吸収器において冷媒の凝縮熱を利用して温水を供給する機能を有する。電力使用量増加依頼により余剰電力を使用する場合であって冷水又は温水の需要がない場合には、余剰電力による再生器の加熱で発生した冷媒を凝縮器で液化して貯留することにより蓄熱する。凝縮器の液冷媒は、必要になるまで蒸発器に送ることなく貯留したままとする。すなわち、蓄熱運転である。これにより、冷水又は温水の生成に時間差を設けることができる。なお、凝縮器の液冷媒は、蒸発器に送って貯留してもよい。

0105

また、吸着式の冷温水機は、シリカゲル活性炭ゼオライト等の吸着材を用いて水、アンモニア等の冷媒を吸着し、かつ、吸着された冷媒を脱着して再生するサイクルを構成した熱駆動型のヒートポンプを用いるものである。吸着式の冷温水機は、複数の吸着器と蒸発器と、凝縮器と、を備えている。一方の吸着器の吸着材に冷媒を吸着させ、他方の吸着器の吸着材を加熱して冷媒を脱着させる。脱着した冷媒は、凝縮器で液化する。電力使用量増加依頼により余剰電力を使用する場合であって冷水又は温水の需要がない場合には、余剰電力を冷媒の脱着のための熱源として利用し、凝縮器で液化した冷媒を貯留することにより蓄熱する。これにより、吸収式の冷温水機と同様に、冷水又は温水の生成に時間差を設けることができる。

0106

給湯機345は、二酸化炭素等を冷媒として用いるヒートポンプ式貯湯型のものが望ましい。通常の夜間だけでなく、電力使用量増加依頼を受けて使用する余剰電力により貯湯して蓄熱することができる。施設内の温水プールに用いる水の加熱に余剰電力を利用してもよい。温水プール自体が蓄熱槽となり得るからである。

0107

氷蓄熱装置344も、通常の夜間だけでなく、電力使用量増加依頼により余剰電力を用いて柔軟にの生成を行い、冷熱による蓄熱を行うことができる。

0108

冷蔵庫又は冷凍庫346においては、余剰電力により製氷室の氷を必要以上に生成して貯えてもよい。また、別途蓄冷材を追加設置し、この蓄冷材を冷却して貯蔵してもよい。蓄冷材は、例えば氷点下凝固点を有する氷以外の物質を用いてもよい。さらに、蓄冷材として窒素等の気体を用い、この気体を圧縮機等により液化して貯え、必要な時に気化させることにより冷熱を生成する方式を用いてもよい。

0109

圧力スイング吸着装置347は、吸着材を利用して大気中の窒素ガス酸素ガス等を分離して供給することができる装置である。余剰電力を利用して圧力スイング吸着装置347を稼働し、分離した窒素ガス、酸素ガス等をそれぞれ圧縮してボンベ等に蓄えてもよい。酸素ガスは、病院において吸入に用いることができる。窒素ガスは、例えば、嫌気性微生物の保存、培養等に用いることができる。

0110

オートクレーブ348は、密閉式高圧加熱装置であり、病院で使用する手術用具等、細胞培養に用いるシャーレフラスコ等の滅菌に用いる装置である。また、オートクレーブ348は、レトルト食品缶詰を製造する際にも用いることができるため、施設内でそのような製造を行っている場合は、加熱調理装置として用いることもできるものである。

0111

掃除ロボット349は、余剰電力を用いて充電することができる。例えば、電力使用量増加依頼を受けた場合に、最寄り充電器に自走して移動し、充電するように制御してもよい。

0112

クリーニング工場350は、洗濯、乾燥、プレスアイロン)等の工程に関して、時間的に余裕がある工程については、電力使用量増加依頼を受けてから実施するように制御してもよい。この場合、クリーニングの要求終了時刻に間に合うように自動的に開始するようにタイマーを設定してもよい。また、クリーニング工場350ほど大規模でなくても、例えば、ビルの従業員等の制服等のクリーニング(洗濯、乾燥、プレス(アイロン)等)の工程について、電力使用量増加依頼を受けてから実施するように制御してもよい。この場合も、クリーニングの要求終了時刻に間に合うように自動的に開始する設定としてもよい。

0113

散水装置351は、庭園、植栽等への散水遮光用植物への水やりを行う装置である。太陽光が強い時間は、乾燥が進むため、散水が有効である。また、乾燥し、風が強い時間は、ほこりが舞いやすいため、地面や道路への散水が有効である。これらは、太陽光発電、風力発電等の再生可能エネルギーの供給が過剰になりやすい時間に対応する点で望ましい。同様に、散水装置351は、冷却ミスト発生装置として使用することもできる。これは、施設を利用する顧客に涼感を提供する点で望ましく、必要な時間帯も一致している。散水装置351を利用して、商用車バス等)の洗車を行ってもよい。

0114

ポンプ352は、余剰電力を利用して、屋上等に設置された水タンクへの水の汲み上げに利用することができる。また、ビルの庭園等に設けた瀧や池の水の循環に利用してもよい。このほか、ポンプ352は、雨水や施設の排水の浄化設備に設置し、余剰電力を用いて稼働させてもよい。

0115

なお、施設内のパン屋、飲食店等のテナントにおける調理パン焼き煮込みグリル等)にも、余剰電力を利用することができる。作り置きの調理にも好適である。この場合にも、要求終了時刻を設定してもよい。

実施例

0116

以上のとおり、本発明によれば、電力供給者からの電力使用量増加依頼に従って電力使用量を増加させる多数の選択肢を用いることができ、余剰電力の有効利用を促進することができる。

0117

1:電力使用量制御サーバ、4:指令制御サーバ、6:管理者端末、11:主記憶装置、12:外部記憶装置、13:中央演算処理装置、14:インターフェース部、41:電力供給部、42:電力変換器、43:EVバッテリ、44:EV空調機、45:EV制御装置、61:グラフ、62:電力量表示枠、63:機器稼動状態取得テーブル、111:需要予測部、112:蓄電池SOC取得部、113:EVバッテリSOC取得部、114:機器稼働状態取得部、115:機器周辺環境情報取得部、116:電力使用量増加依頼対応部、117:スケジュール設定部、118:制御部、121:電力使用量データ、122:気象データ、123:蓄電池SOCデータ、124:EVバッテリSOCデータ、125:機器稼働データ、126:機器周辺環境データ、127:電力使用量増加依頼データ、201、202、203、204:機器稼働制御装置、211、221、231、241:EV充放電制御装置、212、232、242:蓄電池充放電制御装置、213、223:空調稼働制御装置、214、224:照明稼働制御装置、215:昇降機稼働制御装置、222:ヒートポンプ給湯制御装置、225:家電製品稼働制御装置、233:工場内機器稼働制御装置、234:事務室内機器稼働制御装置、243:蓄熱系機器稼働制御装置、244:病院内設備制御装置、245:環境向上・清浄化機器稼働制御装置、301、302、303、304:機器、311、321、331、341:EV、312、332、342:蓄電池、313、323、333、337:空調機、314、324、334、338:照明器具、315:昇降機、322:ヒートポンプ給湯器、325:IHクッキングヒーター、326:電子レンジ、327:冷蔵庫、328:テレビ、329:洗濯機、335:工作機械、336:運搬機器、343:吸収式又は吸着式の冷温水機、344:氷蓄熱装置、345:給湯機、346:冷蔵庫又は冷凍庫、347:圧力スイング吸着装置、348:オートクレーブ、349:掃除ロボット、350:クリーニング工場、351:散水装置、352:ポンプ。

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