JP2004194436A - 買電・発電電力需要調整管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力料金が時々ダイナミックに変動する電力の自由化にも対応でき、買電、蓄電電力、発電電力を効率的に割り振り調整できるようにする。
【解決手段】周期変動する電力料金と電力需要の各情報を取得し蓄積するデータベース６と、データベースに蓄積した電力料金の情報に基づき電力系統１から買電２して蓄電電源装置３に蓄積する電力の割り振りを行う蓄電割り振り処理手段７と、データベースに蓄積した電力需要の情報に対して電力料金と発電装置の発電能力に基づき蓄電電力、発電電力、買電電力の割り振りを行う電力需要割り振り処理手段７と、蓄電割り振り処理手段及び電力需要割り振り処理手段による割り振りにしたがって蓄電電源装置の充放電、電力系統からの買電、発電装置の運転を制御する制御手段５とを備え、蓄電電源装置３と発電装置４を併用して、より安価の電力を提供する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力を蓄積する蓄電電源装置及び発電装置を備え、電力系統から買電して蓄電電力と発電電力を割り振って電力需要設備に対する電力の調整を行う買電・発電電力需要調整管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
元来、電力料金は電力会社から一方的に提示され、蓄熱調整契約による深夜電力利用以外で、ユーザにコストメリットのあるシステムはなかった。しかし、電力自由化が迫り、既に現在において、電力会社より、従来の業務用季節別時間帯別契約のように、例えば夜間電力・休日電力を６円／ｋｗｈ、昼間電力を２０円、ピーク電力を２８円程度とする新しい電力料金体系による電力の販売を行われるようになっている。
【０００３】
また、従来の電力供給システムにおいて、例えば特許文献１では、蓄電システムと併用することにより、特に夜間電力を利用して蓄電電源装置に蓄電し、蓄電した電力を昼間に複数の特定の負荷の中から所定の負荷を選択して放電することにより、少ない蓄電電力で商用電源の供給電力の最大値を大きく低減できるようにしている。
【０００４】
上記システムは、夜間電力の有効利用と昼間の商用電源から供給する電力の最大値の低減を図ることを目的としているものであるが、さらに、今後の電力の自由化に向けて、様々な電気料金メニューが出てくることは時間の問題といえ、このような自由化に対応したシステムの構築も望まれるようになった。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２００１−９５１８０号公報
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、電力料金が時々ダイナミックに変動する電力の自由化にも対応でき、買電して蓄電される電力と発電電力とを効率的に割り振り調整できるようにするものである。
【０００７】
そのために本発明は、電力を蓄積する蓄電電源装置及び発電装置を備え、電力系統から買電して蓄電電力と発電電力を割り振って電力需要設備に対する電力の調整を行う買電・発電電力需要調整管理システムであって、周期変動する電力料金と電力需要の各情報を取得し蓄積するデータベースと、前記データベースに蓄積した電力料金の情報に基づき電力系統から買電して前記蓄電電源装置に蓄積する電力の割り振りを行う蓄電割り振り処理手段と、前記データベースに蓄積した電力需要の情報に対して前記電力料金と前記発電装置の発電能力に基づき前記蓄電電力、発電電力、買電電力の割り振りを行う電力需要割り振り処理手段と、前記蓄電割り振り処理手段及び電力需要割り振り処理手段による割り振りにしたがって前記蓄電電源装置の充放電、電力系統からの買電、発電装置の運転を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
さらに、前記電力料金と電力需要の各情報は、周期的に変動する情報として各周期毎に前記データベースに蓄積されていることを特徴とし、前記蓄電割り振り処理手段は、前記蓄電電源装置の蓄電能力の容量一杯に達するまで周期内の電力料金の最も低い時間帯から順に優先的に前記電力系統から買電して充電するように時間帯の割り振り処理を行うことを特徴とし、周期内の電力料金の最も高い時間帯から順に優先的に前記電力需要に対して放電するように前記蓄電電力の割り振り処理を行うことを特徴とし、前記蓄電電源装置に前記電力需要に対応する電力がなく、かつ、前記発電装置の発電コストが前記電力料金より低い場合に前記発電装置の発電電力を優先して前記電力需要の割り振り処理を行うことを特徴とし、前記電力需要が前記発電装置の発電能力を上回る場合には、該上回る電力を前記電力系統から買電するように割り振り処理を行うことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る買電・発電電力需要調整管理システムの実施の形態を説明するための図であり、１は商用電源系統、２は買電装置、３は蓄電電源装置、４は発電装置、５は調整制御装置、６は電力料金・需給情報取得装置、７は電力割り振り演算装置、８は電力需要設備を示す。
【００１０】
図１において、商用電源系統１は、５０／６０Ｈｚの商用電源を受電する電力会社等の送電線に接続された送配電系統であり、買電装置２は、商用電源系統１から電力をその時々の電力料金で買電する装置である。蓄電電源装置３は、コンデンサその他二次電池からなり、電力を蓄え適宜必要に応じて負荷に給電する装置であり、発電装置４は、重油や各種燃料を使って所謂自家発電を行う装置である。調整制御装置５は、電力を商用電源系統１から買電装置２を通して買電し、蓄電電源装置３を充電／放電し、発電装置４を運転して電力を発生させるため、買電装置２、蓄電電源装置３、発電装置４を個別に制御するものである。電力料金・需給情報取得装置６は、時々変化する電力料金の情報を通信回線等を介して取得し、また、需給（需要・供給）情報を取得して例えば記憶装置にその情報を蓄積しておくものである。電力割り振り演算装置７は、電力料金取得装置６に取得された電力料金と、発電装置４で発電される電力単価と、需給情報とを基に、効率のよい電力の需給スケジュールを演算するものであり、そのスケジュールに従って買電装置２、蓄電電源装置３、発電装置４が調整制御装置５により個別に制御される。電力需要設備８は、買電装置２、蓄電電源装置３、発電装置４から電力が供給され消費する各種設備である。
【００１１】
電力割り振り演算装置７は、基本的には、コストの低い時に買電装置２から買電して蓄電電源装置３に蓄電し、あるいは電力需要設備８に給電し、コストの高いときの電力需要設備８の需要に対しては、蓄電電源装置３に蓄電した電力又は発電装置４で発電した電力と合わせて電力需要設備８に給電するように電力の割り振りを演算を行うものであり、電力料金・需給情報取得装置６のデータベースに格納された一定期間における電力需要設備８の電力需要量及び時間帯毎の電力料金の情報を基に、買電装置２から買電する電力の割り振り、蓄電電源装置３に蓄電する電力の割り振り、発電装置４で発生する電力の割り振りを演算する。そのために、電力料金・需給情報取得装置６は、例えばデータベースを持ち、周期的に変動する情報として各周期毎に一定期間における電力需要設備８の電力需要量を格納すると共に、インターネットや電話回線等の通信回線を通して電力会社や特定電気事業者にアクセスし、時間帯毎の電力料金の情報を取得して格納する。
【００１２】
図２は本発明に係る買電・発電電力需要調整管理システムによる運用処理の例を説明するための図、図３は買電→蓄電（充電）の割り振り処理の例を説明するための図、図４は蓄電電源装置の電力、買電、発電装置の発電電力の需要割り振り処理の例を説明するための図である。
【００１３】
買電・発電電力需要調整管理システムによる処理は、例えば図２に示すようにまず、電力料金・需給情報取得装置６のデータベースに格納された過去の実績データを基に翌周期（１日、１週など）の電力需要Ｐds（Ｎ）を予測し（ステップＳ１１）、翌周期の電力料金Ｃp （Ｎ）を予測し（ステップＳ１１）、さらにガスや重油などの燃料単価と発電効率を基に発電装置４による１ｋｗｈ当たりの発電コストＣｇを算出する（ステップＳ１３）。また、蓄電電源装置３における残蓄電量Ｐ＿を検知して、そのＰ＿に蓄電量Ｐstを置き換える（ステップＳ１４）。
【００１４】
しかる後、例えば予測した電力料金の低い時間帯から優先的に買電→蓄電（充電）の割り振りを行い（ステップＳ１５）、電力需要に対し、電力料金の高い時間帯から優先的に蓄電電源装置３の電力の割り振りを、また、電力料金と発電装置４の発電コスト、電力需要と発電能力とを比較して買電、発電装置４の発電電力の割り振りを行う（ステップＳ１６）。
【００１５】
さらに、電力需要に応じて蓄電電源装置３から放電して蓄電量に再充電できる場合には、追加の蓄電割り振りの調整を行い（ステップＳ１７）、１周期における各買電装置２、蓄電電源装置３、発電装置４の運転を制御するスケジュールを作成する（ステップＳ１８）。調整制御装置５は、このスケジュールに応じて各時間帯の買電、蓄電、電力需要に見合った電力の供給を行うように各買電装置２、蓄電電源装置３、発電装置４の運転を制御する。
【００１６】
ステップＳ１５の買電→蓄電（充電）の割り振り処理では、例えば図３に示すようにまず、予測される電力料金Ｃｐ（ｉ）の低い時間帯からソートし（ステップＳ２１）、電力料金Ｃｐ（ｉ）の低い時間帯から順に選択して（ステップＳ２２）、発電コストＣg より電力料金Ｃｐ（ｉ）が低いか否かを比較し（ステップＳ２３）、電力料金Ｃｐ（ｉ）が発電コストＣg より低い場合には、さらに蓄電電源装置３の蓄電量Ｐstがその最大蓄電容量Ｐstmax より小さいか、つまり蓄電する余裕が残っているか否かを比較する（ステップＳ２４）。
【００１７】
蓄電量Ｐstがその最大蓄電容量Ｐstmax に達していなければその時間帯における買電装置２の運転フラグＦb を「１」に、同時に蓄電電源装置３の充電フラグＦc を「１」にそれぞれ設定して、その時間帯において充電される単位蓄電量Ｐ0 を蓄電量Ｐstに加算して（ステップＳ２５）、ステップＳ２２に戻り、同様の処理を繰り返し行う。蓄電量Ｐstがその最大蓄電容量Ｐstmax に達していれば、蓄電電源装置３の蓄電量ＰstをＰstmax とする。
【００１８】
ステップＳ１６の蓄電電源装置３の電力、買電、発電装置４の発電電力の需要割り振り処理では、例えば図４に示すように既にステップＳ２１でソートしたデータを使うことにより、電力料金Ｃｐ（ｉ）の高い時間帯から電力需要Ｐds（ｉ）を選択して（ステップＳ３１）、それだけの蓄電電源装置３の蓄電量Ｐstがあるか否かを蓄電量Ｐstから電力需要Ｐds（ｉ）を減算した値が正か否かにより判定し（ステップＳ３２）、蓄電量Ｐstが充分にある場合（ＹＥＳの場合）には、蓄電電源装置３の放電フラグＦd を「１」に設定して、その時間帯において放電される電力需要Ｐds（ｉ）を蓄電量Ｐstから減算して新たな蓄電量Ｐstに置き換える（ステップＳ３３）。
【００１９】
電力需要Ｐds（ｉ）を賄う分の蓄電量Ｐstがない場合（ステップＳ３２で正でない場合）には、その時間帯の電力料金Ｃｐ（ｉ）が発電コストＣg より高いか否かを判定する（ステップＳ３４）。そして、電力料金Ｃｐ（ｉ）が発電コストＣg より高い場合（ＹＥＳの場合）には、発電装置４の運転フラグＦg を「１」に設定し（ステップＳ３５）、逆に電力料金Ｃｐ（ｉ）が発電コストＣg より高くない場合（ＮＯの場合）には、買電装置２の運転フラグＦb を「１」に設定する（ステップＳ３７）。
【００２０】
ステップＳ３５において発電装置４の運転フラグＦg を「１」に設定した場合には、さらに電力需要Ｐds（ｉ）が発電能力Ｐg より大きいか否かを判定し（ステップＳ３６）、電力需要Ｐds（ｉ）が発電能力Ｐg より大きい場合（ＹＥＳの場合）には、さらに買電装置２の運転フラグＦb を「１」に設定する（ステップＳ３７）。
【００２１】
そして、ステップＳ３６の判定において、電力需要Ｐds（ｉ）が発電能力Ｐg より大きくなかった場合（ＮＯの場合）、ステップＳ３３、ステップＳ３７の処理をおこなった後は、周期内の全電力需要に対して処理が終了したか否かを判定し（ステップＳ３８）、全電力需要に対して処理が終了するまで、ステップＳ３１に戻って同様の処理を繰り返し実行する。
【００２２】
図５は１日を周期とした電力料金Ｃｐ（ｉ）の変動と発電コストＣg の例を示す図、図６は１日を周期とした電力需要Ｐds（ｉ）の変動と発電能力Ｐg の例を示す図、図７は蓄電電源装置３の充放電に伴い変動する蓄電量Ｐstの例を示す図である。
【００２３】
上記実施形態の本発明に係る買電・発電電力需要調整管理システムによれば、１日を周期とした電力料金Ｃｐ（ｉ）が、例えば図５に示すように、３時から４時に最も低く底になり、１５時から１６時にピークが形成されるような変動を示す場合、電力料金Ｃｐ（ｉ）の最も低い３時から４時を最優先として順に買電装置２を通して蓄電電源装置３にその蓄電能力の容量一杯になるまで充電される。その結果１時から５時までの充電により蓄電電源装置３の蓄電量ＰstがＰstmax になっている例を図７に示している。
【００２４】
蓄電電源装置３に蓄電された電力は、図６に示す電力需要Ｐds（ｉ）に対して有効に割り振りられるが、図７に示す例では、電力料金Ｃｐ（ｉ）がピークとなる１５時から１６時とその前後１４時から１７時に図６に示す電力需要Ｐds（ｉ）に対して蓄電電源装置３に蓄電された電力が割り振りられている。そして、実質的な電力需要Ｐds（ｉ）は、８時から発生しているが、蓄電電源装置３の電力が割り振りられない時間帯の電力需要Ｐds（ｉ）に対しては、図４に示したように買電装置２からの電力と発電装置４からの発電電力により賄われることになる。
【００２５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、電力料金の高い時間帯から電力需要に対して蓄電電源装置の電力を優先的に賄うようにしたが、全て蓄電電源装置の電力を割り振りるのではなく、発電コストより高い電力料金の時間帯の電力需要に対しては、蓄電電源装置の電力と併せて、一部、又は電力需要や発電コストに応じて発電能力に相当する電力を発電装置から賄うようにしてもよい。また、電力需要や電力料金の予測では、直前の一定周期を平均した値を予測値として用いてもよいし、季節や曜日、月末などの特徴的な時間帯を抽出してそれぞれに対応した平均値や統計処理を行った値を予測値として用いてもよい。さらに、本発明は、ビルディングサービスシステムが提供するサービスメニューの１つとして提供してもよいし、本システムを親機とし、複数の建物を電力需要設備として管理するようなものであってもよい。この場合には、建物全体の消費電力を計測するデータ収集手段を持つ子機が所定時間間隔毎に積算された電力量をセンターに設置される親機に報知し、親機でその電力量を一定期間格納するデータベースを持つ。さらに、親機は、インターネットあるいは電話回線を通して電力会社あるいは特定電気事業者にアクセスし、時間帯毎の電力料金を取得し一定期間格納することにより、実現できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電力を蓄積する蓄電電源装置及び発電装置を備え、電力系統から買電して蓄電電力と発電電力を割り振って電力需要設備に対する電力の調整を行う買電・発電電力需要調整管理システムであって、周期変動する電力料金と電力需要の各情報を取得し蓄積するデータベースと、データベースに蓄積した電力料金の情報に基づき電力系統から買電して蓄電電源装置に蓄積する電力の割り振りを行う蓄電割り振り処理手段と、データベースに蓄積した電力需要の情報に対して電力料金と発電装置の発電能力に基づき蓄電電力、発電電力、買電電力の割り振りを行う電力需要割り振り処理手段と、蓄電割り振り処理手段及び電力需要割り振り処理手段による割り振りにしたがって蓄電電源装置の充放電、電力系統からの買電、発電装置の運転を制御する制御手段とを備えたので、蓄電電源装置と発電装置を併用して、より安価の電力を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る買電・発電電力需要調整管理システムの実施の形態を説明するための図である。
【図２】本発明に係る買電・発電電力需要調整管理システムによる運用処理の例を説明するための図である。
【図３】買電→蓄電（充電）の割り振り処理の例を説明するための図である。
【図４】蓄電電源装置の電力、買電、発電装置の発電電力の需要割り振り処理の例を説明するための図である。
【図５】１日を周期とした電力料金Ｃｐ（ｉ）の変動と発電コストＣg の例を示す図である。
【図６】１日を周期とした電力需要Ｐds（ｉ）の変動と発電能力Ｐg の例を示す図である。
【図７】蓄電電源装置３の充放電に伴い変動する蓄電量Ｐstの例を示す図である。
【符号の説明】
１…商用電源系統、２…買電装置、３…蓄電電源装置、４…発電装置、５…調整制御装置、６…電力料金・需給情報取得装置、７…電力割り振り演算装置、８…電力需要設備

Claims (6)

1. 電力を蓄積する蓄電電源装置及び発電装置を備え、電力系統から買電して蓄電電力と発電電力を割り振って電力需要設備に対する電力の調整を行う買電・発電電力需要調整管理システムであって、
   周期変動する電力料金と電力需要の各情報を取得し蓄積するデータベースと、
   前記データベースに蓄積した電力料金の情報に基づき電力系統から買電して前記蓄電電源装置に蓄積する電力の割り振りを行う蓄電割り振り処理手段と、
   前記データベースに蓄積した電力需要の情報に対して前記電力料金と前記発電装置の発電能力に基づき前記蓄電電力、発電電力、買電電力の割り振りを行う電力需要割り振り処理手段と、
   前記蓄電割り振り処理手段及び電力需要割り振り処理手段による割り振りにしたがって前記蓄電電源装置の充放電、電力系統からの買電、発電装置の運転を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする買電・発電電力需要調整管理システム。
2. 前記電力料金と電力需要の各情報は、周期的に変動する情報として各周期毎に前記データベースに蓄積されていることを特徴とする請求項１記載の買電・発電電力需要調整管理システム。
3. 前記蓄電割り振り処理手段は、前記蓄電電源装置の蓄電能力の容量一杯に達するまで周期内の電力料金の最も低い時間帯から順に優先的に前記電力系統から買電して充電するように時間帯の割り振り処理を行うことを特徴とする請求項１記載の買電・発電電力需要調整管理システム。
4. 前記電力需要割り振り処理手段は、周期内の電力料金の最も高い時間帯から順に優先的に前記電力需要に対して放電するように前記蓄電電力の割り振り処理を行うことを特徴とする請求項１記載の買電・発電電力需要調整管理システム。
5. 前記電力需要割り振り処理手段は、前記蓄電電源装置に前記電力需要に対応する電力がなく、かつ、前記発電装置の発電コストが前記電力料金より低い場合に前記発電装置の発電電力を優先して前記電力需要の割り振り処理を行うことを特徴とする請求項１記載の買電・発電電力需要調整管理システム。
6. 前記電力需要割り振り処理手段は、前記電力需要が前記発電装置の発電能力を上回る場合には、該上回る電力を前記電力系統から買電するように割り振り処理を行うことを特徴とする請求項５記載の買電・発電電力需要調整管理システム。

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