JP2011061992A - 電力制御システム並びに電気機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】太陽光発電システムなどの自家発電設備によって生成される電力の余剰分を効率的に消費可能な電力制御システム並びに電気機器を提供する。
【解決手段】機器制御装置１の機器制御部１０は、余剰電力情報送信部２から受け取る余剰電力情報と予め選択された機器３の消費電力量の情報とに基づき、余剰電力量が消費電力量を上回っている場合に機器３に所定の動作を行わせる。従って、予め選択された１乃至複数の機器３に所定の動作を行わせることで余剰電力を消費するため、太陽光発電システムなどの自家発電設備によって生成される電力の余剰分を効率的に消費可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気機器を制御することにより、自然エネルギを利用した自家発電設備によって生成される電力を消費させる電力制御システム並びに電気機器に関するものである。
従来、太陽光発電システムや風力発電システムなどの自然エネルギを利用した自家発電設備では、発電した電力の余剰分を電力系統に逆潮流（売電）したり、あるいは蓄電池に充電して電力需要が発電量を上回ったときに蓄電池から放電するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−３１１６７６号公報
しかしながら、太陽光発電システムなどの自家発電設備によって生成される電力の余剰分が売電需要並びに蓄電池の充電容量をも超えてしまうと当該余剰分の電力は捨てるしかなく、無駄になっていた。
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、太陽光発電システムなどの自家発電設備によって生成される電力の余剰分を効率的に消費可能な電力制御システム並びに電気機器を提供することにある。
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、電気機器を制御することにより、自然エネルギを利用した自家発電設備によって生成される電力を消費させる電力制御システムであって、自家発電設備で生成される電力の余剰分を検知する余剰電力検知手段と、複数の電気機器の動作を制御する機器制御手段とを備え、機器制御手段は、余剰電力検知手段が余剰電力を検知した場合に、複数の電気機器のうちで予め選択された１乃至複数の電気機器がそれぞれの所定の動作を実行して余剰電力を消費するように制御することを特徴とする。
請求項１の発明によれば、予め選択された１乃至複数の電気機器に所定の動作を行わせることで余剰電力を消費するため、太陽光発電システムなどの自家発電設備によって生成される電力の余剰分を効率的に消費可能な電力制御システムを提供することができる。
請求項２の発明は、請求項１の発明において、複数の電気機器には二次電池を電源とする１乃至複数の充電型の電気機器が含まれ、機器制御手段は、余剰電力検知手段が余剰電力を検知した場合に、前記充電型の電気機器に余剰電力を供給して充電動作を行わせるように制御することを特徴とする。
請求項２の発明によれば、余剰電力を利用して充電型の電気機器の二次電池を充電することにより、余剰電力を効率的に消費することができる。
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、余剰電力の使用先候補となる電気機器に行わせる所定動作の情報を記憶した機器情報記憶手段を備え、機器制御手段は、余剰電力検知手段が余剰電力を検知した場合に、機器情報記憶手段に記憶している所定動作の情報に基づき、余剰電力が効率的に消費される電気機器の組み合わせを使用先候補から選出するとともに当該選出した電気機器が前記それぞれの所定の動作を実行して余剰電力を消費するように制御することを特徴とする。
請求項３の発明によれば、余剰電力量が単独の電気機器で消費する電力量よりも多い場合であっても、消費電力量の総和が余剰電力量を超えないような電気機器の組み合わせを使用先候補から選出し、選出した複数の電気機器に所定の動作を行わせることによって余剰電力をより無駄なく効率的に利用することができる。
請求項４の発明は、請求項３の発明において、自家発電設備の発電量と電力需要に基づいて余剰電力が発生する時刻並びに余剰電力量を予測する余剰電力予測手段を備え、前記機器情報記憶手段は、前記所定動作の情報とともに余剰電力の使用先候補となる電気機器の起動に要する時間の情報を記憶しており、機器制御手段は、余剰電力予測手段が予測した余剰電力量と機器情報記憶手段に記憶している所定動作の情報と電気機器の起動に要する時間の情報とに基づき、余剰電力が効率的に消費される電気機器の組み合わせを使用先候補から選出するとともに当該選出した電気機器を余剰電力予測手段が予測した余剰電力の発生時刻前に起動させ、余剰電力検知手段が余剰電力を検知したときに前記選出した電気機器に余剰電力を供給して前記所定の動作を行わせることを特徴とする。
請求項４の発明によれば、余剰電力が発生する時刻と余剰電力量とを予測して余剰電力が発生するタイミングに合わせて電気機器を予め起動しておくので、余剰電力をより効率的に利用することができる。
請求項５の発明は、上記目的を達成するために、自然エネルギを利用した自家発電設備によって生成される電力を消費する電気機器であって、電力が供給されて所定の動作を実行する実行手段と、実行手段を制御する制御手段と、自家発電設備で生成される電力の余剰分を検知する余剰電力検知手段とを備え、制御手段は、余剰電力検知手段が余剰電力を検知した場合に実行手段が所定の動作を実行して余剰電力を消費するように制御することを特徴とする。
請求項５の発明によれば、実行手段に所定の動作を実行させることで余剰電力を消費するため、太陽光発電システムなどの自家発電設備によって生成される電力の余剰分を効率的に消費可能な電気機器を提供することができる。
請求項６の発明は、請求項５の発明において、所定の動作を実行する際の電源となる二次電池を備え、制御手段は、余剰電力検知手段が余剰電力を検知した場合に余剰電力を供給して実行手段に二次電池を充電させるように制御することを特徴とする。
請求項６の発明によれば、余剰電力を利用して二次電池を充電することにより、余剰電力を効率的に消費することができる。
本発明によれば、太陽光発電システムなどの自家発電設備によって生成される電力の余剰分を効率的に消費可能な電力制御システム並びに電気機器を提供することができる。
電力制御システムの実施形態１を示すシステム構成図である。 同上の動作説明用のシーケンス図である。 電力制御システムの実施形態２における機器制御装置のブロック図である。 電力制御システムの実施形態３における機器制御装置のブロック図である。 同上のシステム構成図である。 電力制御システムの実施形態４における機器制御装置のブロック図である。 電気機器の実施形態５を示すブロック図並びに当該電気機器を含む電力制御システムのシステム構成図である。 電気機器の実施形態６を示すブロック図である。
（実施形態１）
本実施形態の電力制御システムのシステム構成図を図１に示す。本実施形態の電力制御システムが導入されている住宅Ｈには、買電先電力事業者の電力系統Ｗ１に繋がる電力線Ｌ１と、売電先電力事業者の電力系統Ｗ２に繋がる電力線Ｌ２とが各々買電用電力計Ｍ１並びに売電用電力計Ｍ２を介して引き込まれている。
買電用電力計Ｍ１を介して買電先電力事業者の電力系統Ｗ１から供給される電力（交流電力）は、住宅Ｈ内に設置されている分電盤２００で分岐されて電気機器（以下、「機器」と略す。）３に給電される。尚、分電盤２００は、電力系統Ｗ１用及び電力系統Ｗ２用の主幹ブレーカや分岐ブレーカなどを備えている。
住宅Ｈには自然エネルギを利用する自家発電設備としての太陽光発電システムが設置されている。この太陽光発電システムは、多数の太陽電池セルからなる太陽光発電部１００並びにパワーコンディショナ１０１を備えている。パワーコンディショナ１０１は従来周知であって、太陽光発電部１００から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータ（図示せず）やインバータと電力系統Ｗ１，Ｗ２との間に設けられる系統連系保護装置（図示せず）などを有している。ここで、パワーコンディショナ１０１においては、インバータが太陽光発電部１００から出力される直流電圧を交流電圧に変換する際、その出力電圧（交流電圧）が売電先電力事業者の電力系統Ｗ２における系統電圧よりも若干高くなるように調整することで当該電力系統Ｗ２へ交流電力を売電（逆潮流）している。但し、売電先電力事業者の電力系統Ｗ２における電力需要の減少（例えば、工場などの大口需要家の使用停止など）が原因で系統電圧が上昇して所定の上限値を超えた場合、パワーコンディショナ１０１は、インバータの出力電圧が前記上限値を超えないように抑制することで電力系統Ｗ２への売電（逆潮流）を停止する。尚、このようなパワーコンディショナ１０１の機能は、一般に「電圧上昇抑制機能」と呼ばれている。
分電盤２００には、自家発電設備（太陽光発電システム）で生成される電力の余剰分を検知するとともに、伝送路Ｌｓ１を介して余剰電力情報（電力の余剰分が発生したことを示す情報。以下同じ。）を送信する余剰電力情報送信部２が設置されている。この余剰電力情報送信部２は、売電用電力計Ｍ２の１次側（分電盤２００側）電圧とパワーコンディショナ１０１の出力電圧とを監視し、１次側電圧が前記上限値を超え且つパワーコンディショナ１０１の出力電圧が当該１次側電圧を下回った場合に、上述したパワーコンディショナ１０１の電圧上昇抑制機能が働いて売電先電力事業者の電力系統Ｗ２への売電（逆潮流）が停止した、すなわち、余剰電力が発生したと判定して余剰電力情報を送信するものである。つまり、本実施形態では余剰電力情報送信部２が余剰電力検知手段に相当する。
余剰電力情報送信部２から伝送路Ｌｓ１を介して送信される余剰電力情報は、機器制御装置１の余剰電力情報受信部１１で受信される。機器制御装置１には、余剰電力情報受信部１１の他に、マイクロコンピュータを主構成要素とする機器制御部１０と、フラッシュメモリのように書換可能な不揮発性の半導体メモリからなる動作情報保持部１２とを具備している。機器制御部１０は、余剰電力情報受信部１１から余剰電力情報を受け取り、当該余剰電力情報と動作情報保持部１２が保持（記憶）している動作情報とに基づいて機器３に制御信号を出力してその動作を制御する。ここで、動作情報保持部１２が保持している動作情報とは、制御対象の機器３を制御するために必要な情報であって、具体的には、機器３に所定の動作を開始又は停止させるためのコマンド、および当該動作を行ったときに消費される電力量などの情報である。尚、「所定の動作」とは、例えば、機器３が冷蔵庫の場合は霜取り動作や製氷動作であり、機器３が空調機器（エアコンディショナ）の場合は部屋の温度が設定温度となるように冷房又は暖房する動作や内部のフィルタあるいはファン等を掃除する動作であり、機器３が空気清浄機の場合は部屋の空気を清浄化する動作や内部のフィルタ等を掃除する動作であり、機器３がパーソナルコンピュータの場合はハードディスク装置等の記憶装置のエラーチェックあるいはデフラグメンテーション等の動作である。そして、機器制御部１０は、上記所定の動作を開始又は停止させるためのコマンドを含む制御信号を伝送路Ｌｓ２を介して機器３に伝送する。
機器３は、伝送路Ｌｓ２を介して機器制御部１０から伝送される制御信号を受信する制御信号受信部３１と、上述したような所定の動作を実行する実行部３２と、制御信号受信部３１で受信する制御信号に含まれているコマンドに応じて実行部３２による所定の動作の実行を制御する制御部３０とを具備している。尚、実行部３２では分電盤２００で分岐された電力線Ｌｐ１を介して供給される電力（交流電力）を使用（消費）して所定の動作を実行する。但し、機器３で消費される電力は実行部３２が使用する電力だけでなく制御信号受信部３１並びに制御部３０が使用（消費）する電力も含まれていることは言うまでもない。ここで、伝送路Ｌｓ１，Ｌｓ２を形成する媒体は専用の信号線であっても良いし電波であってもよい。あるいは、電力線Ｌｐ１に制御信号を重畳して伝送する電力線搬送通信（ＰＬＣ）を用いても構わない。
本実施形態の電力制御システムでは、基本的に太陽光発電部１００で発電された電力を分電盤２００を介して機器３（但し、機器制御装置１の制御対象でない機器も含む。）に給電するとともに、発電された電力が機器３で消費される電力を上回った分について売電先電力事業者の電力系統Ｗ２に売電（逆潮流）し、機器３で消費される電力が太陽光発電部１００の発電量を上回れば、買電先電力事業者の電力系統Ｗ１から供給（買電）される電力を分電盤２００を介して機器３に給電している（いわゆる系統連系運転を行っている）。尚、図１では制御対象の機器３を１台しか図示していないが、制御対象の機器３が複数台であってもよく、また、制御対象以外の機器については図示を省略している。
次に、図２のシーケンス図を参照して本実施形態の電力制御システムの動作を説明する。
まず、余剰電力情報送信部２が余剰電力の発生を検知すると（Ｓ１）、伝送路Ｌｓ１を介して余剰電力情報を機器制御装置１へ送信する（Ｓ２）。ここで、余剰電力情報には、余剰電力の電力量を示す情報も含まれている。
機器制御装置１では、伝送路Ｌｓ１を介して伝送された余剰電力情報を余剰電力情報受信部１１で受信して機器制御部１０に渡す。機器制御部１０では、余剰電力情報に含まれる余剰電力量の情報と動作情報保持部１２で保持している動作情報に含まれる機器３の消費電力量の情報とに基づいて、機器３に所定の動作を開始させるか否かを判定する（Ｓ３）。具体的には、機器制御部１０は、余剰電力量が消費電力量を超えていれば所定の動作を開始可と判定し、余剰電力量が消費電力量を下回っていれば所定の動作を開始不可と判定する。開始可と判定した場合、機器制御部１０は動作情報保持部１２に保持されている動作開始要求のコマンドを読み出して当該コマンドを含む制御信号を伝送路Ｌｓ２を介して機器３に送信する（Ｓ４）。一方、開始不可と判定した場合、機器制御部１０は以降の処理を中止する。
機器３では、伝送路Ｌｓ２を介して伝送された制御信号を制御信号受信部３１で受信し、制御信号に含まれているコマンドを制御部３０に渡す。制御部３０は当該コマンドに従って実行部３２を制御し、実行部３２に所定の動作を実行させる（Ｓ５）。このようにして、太陽光発電部１００で発電された電力の余剰分（余剰電力）が所定の動作を行う機器３で消費されることになる。
ここで、余剰電力は太陽光発電部１００の発電量や電力系統Ｗ２の電力需要に応じて変動するので、余剰電力情報送信部２では、前記１次側電圧とパワーコンディショナ１０１の出力電圧の大小関係に基づいて余剰電力の変動量が所定量に達したことを検知したら（Ｓ６）、余剰電力の変動を示す余剰電力情報を伝送路Ｌｓ１を介して機器制御装置１へ送信する（Ｓ７）。このとき、余剰電力情報には変動後の余剰電力の電力量を示す情報が含まれている。
機器制御装置１では、伝送路Ｌｓ１を介して伝送された余剰電力情報を余剰電力情報受信部１１で受信して機器制御部１０に渡す。機器制御部１０では、余剰電力情報に含まれる変動後の余剰電力量の情報と動作情報保持部１２で保持している動作情報に含まれる機器３の消費電力量の情報とに基づいて、機器３に所定の動作を停止させるか否かを判定する（Ｓ８）。具体的には、機器制御部１０は、変動後の余剰電力量が消費電力量を超えていれば所定の動作を停止しないと判定し、変動後の余剰電力量が消費電力量を下回っていれば所定の動作を停止すると判定する。停止させると判定した場合、機器制御部１０は動作情報保持部１２に保持されている動作停止要求のコマンドを読み出して当該コマンドを含む制御信号を伝送路Ｌｓ２を介して機器３に送信する（Ｓ９）。一方、停止させないと判定した場合、機器制御部１０は以降の処理を中止する。
機器３では、伝送路Ｌｓ２を介して伝送された制御信号を制御信号受信部３１で受信し、制御信号に含まれているコマンドを制御部３０に渡す。制御部３０は当該コマンドに従って実行部３２を制御し、実行部３２に所定の動作を停止させる（Ｓ１０）。すなわち、太陽光発電部１００における余剰電力量が所定の動作を行う機器３の消費電力量を下回った場合、そのまま機器３が所定の動作を継続していると買電先電力事業者の電力系統Ｗ１から買電（給電）しなければならず、結果的に省電力にならないため、そのような場合には直ちに機器３に所定の動作を停止させているのである。
上述のように本実施形態の電力制御システムによれば、予め選択された１乃至複数の機器３に所定の動作を行わせることで余剰電力を消費するため、太陽光発電システムなどの自家発電設備によって生成される電力の余剰分を効率的に消費可能となり、その結果、省電力化が図れるという利点がある。
ここで、本実施形態における余剰電力情報送信部２では、パワーコンディショナ１０１が電圧上昇抑制を行うか否かに基づいて余剰電力の発生を検知しているが、余剰電力の検知方法はこれに限定されるものではない。例えば、インターネット等のデータ通信網を介して売電先電力事業者から機器制御装置１へ売電を停止する旨の通知（メッセージ）が送信される場合であれば、当該通知と太陽光発電部１００の発電量並びに機器３の消費電力量とに基づいて余剰電力の発生を検知することができる。
（実施形態２）
本実施形態の電力制御システムは、余剰電力を消費させる機器が二次電池（ニッケル水素電池やリチウムイオン電池など）を電源とする充電型の機器３であって、機器制御装置１が当該充電型機器３が具備する二次電池の充電を制御する点に特徴がある。但し、本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるから、実施形態１と共通する構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。
本実施形態における機器制御装置１は、図３に示すように余剰電力情報送信部２から伝送路Ｌｓ１を介して伝送される余剰電力情報を受信する余剰電力情報受信部１１と、充電型機器３に関する充電動作情報を保持（記憶）している充電動作情報保持部１２と、電力線Ｌｐ１を介して給電される交流電力を直流電力に変換して充電型機器３へ供給するＡＣ／ＤＣ変換部１３と、ＡＣ／ＤＣ変換部１３を制御する機器充電制御部１０とを具備している。ここで、充電動作情報保持部１２が保持している充電動作情報とは、制御対象の充電型機器３の充電動作を制御するために必要な情報であって、具体的には、ＡＣ／ＤＣ変換部１３に動作を開始及び停止させる内部コマンドや出力電圧並びに出力電流を調整させる内部コマンド、および充電型機器３の二次電池の充電に必要な直流電力の電圧値並びに電流値などの情報である。
而して、余剰電力情報受信部１１が余剰電力情報送信部２から送信される余剰電力情報を受信して機器充電制御部１０に渡すと、機器充電制御部１０では、余剰電力情報に含まれる余剰電力量と充電動作情報保持部１２で保持している充電動作情報に含まれる充電型機器３の二次電池の充電に必要な電力量（充電電力量）とを比較し、余剰電力量が充電電力量を超えていれば、充電動作情報保持部１２から読み出した内部コマンドをＡＣ／ＤＣ変換部１３に与えることで変換動作を行わせる。一方、余剰電力量が充電電力量を下回っていれば、機器充電制御部１０は以降の処理を中止する。そして、内部コマンドに従ってＡＣ／ＤＣ変換部１３が変換動作を開始すると、電力線Ｌｐ１を介して給電される余剰電力（交流電力）がＡＣ／ＤＣ変換部１３で直流電力に変換されて充電型機器３の充電動作に使用（消費）されることになる。但し、実施形態１と同様に余剰電力量が変動して充電電力量を下回るようになった場合、機器充電制御部１０はＡＣ／ＤＣ変換部１３に内部コマンドを与えて変換動作を停止させる。
上述のように本実施形態の電力制御システムによれば、余剰電力を利用して充電型の電気機器３の二次電池を充電することにより、余剰電力を効率的に消費することができる。尚、実施形態１における機器制御装置１の制御を本実施形態における機器制御装置１に実行させる、具体的には、実施形態１における機器制御装置１の動作情報保持部１２で保持している動作情報を本実施形態における機器制御装置１の充電動作情報保持部１２に保持しておき、機器充電制御部１０が、実施形態１における機器制御装置１の機器制御部１０が行う処理を並行して実行すれば、充電型でない機器３に所定の動作を行わせて余剰電力を消費させると同時に充電型機器３に充電動作を行わせて余剰電力を消費させることが可能となる。
（実施形態３）
本実施形態の電力制御システムは、図５に示すように太陽光発電部１００で発電される直流電力を貯蔵（蓄電）するための蓄電装置１０３と、太陽光発電部１００で発電される直流電力を蓄電装置１０３並びに住宅Ｈ内の直流配電路Ｌｐ２、パワーコンディショナ１０１にそれぞれ分岐する直流分電盤１０２と、直流配電路Ｌｐ２を介して供給（給電）される直流電力を使用（消費）する直流機器４とを備えている点が実施形態１の電力制御システムと異なっている。但し、実施形態１の電力制御システムと共通する構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。ここで、本実施形態におけるパワーコンディショナ１０１は、太陽光発電部１００で発電される直流電力を交流電力に変換するインバータだけでなく、分電盤２００を通して買電先電力事業者の電力系統Ｗ１から供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）を具備している。尚、パワーコンディショナ１０１のＡＣ／ＤＣコンバータで変換された直流電力は直流分電盤１０２から直流配電路Ｌｐ２を介して直流機器４に供給される。
蓄電装置１０３は、例えば、鉛蓄電池と当該鉛蓄電池を過充電や過放電から保護する保護装置などで構成されている。直流分電盤１０２は、太陽光発電部１００並びにパワーコンディショナ１０１と、蓄電装置１０３並びに直流配電路Ｌｐ２とを切り離すための直流ブレーカ（図示せず）を具備している。
直流機器４は、使用電力が直流電力である点を除くと、図１に示した交流用の機器３と共通の構成（制御部、制御信号受信部、実行部）を有しているので、詳細な構成の図示並びに説明は省略する。
本実施形態の電力制御システムでは、基本的に太陽光発電部１００で発電された電力を直流分電盤１０２から直流配電路Ｌｐ２を介して直流機器４に給電するとともに分電盤２００を介して交流用の機器３に給電し、発電された電力が機器３並びに直流機器４で消費される電力を上回ったときに蓄電装置１０３を充電し、さらに、発電電力が蓄電装置１０３の蓄電容量を上回った分について売電先電力事業者の電力系統Ｗ２に売電（逆潮流）し、機器３並びに直流機器４で消費される電力が太陽光発電部１００の発電量及び蓄電装置１０３の蓄電量を上回れば、買電先電力事業者の電力系統Ｗ１から供給（買電）される電力を分電盤２００を介して機器３に給電するとともにパワーコンディショナ１０１と直流分電盤１０２を介して直流機器４に給電している。尚、図５では交流用の機器３並びに直流機器４をそれぞれ３台ずつしか図示していないが、これに限定する趣旨ではない。
一方、本実施形態における機器制御装置１は、図４に示すように機器制御部１０並びに余剰電力情報受信部１１を具備する点は実施形態１における機器制御装置１と共通しているが、動作情報保持部１２の代わりに余剰電力使用先候補リストを保持する余剰電力使用先候補リスト保持部１４を具備する点が異なっている。尚、図４では直流機器４の図示は省略している。
余剰電力使用先候補リスト保持部１４は、動作情報保持部１２と同様に書換可能な不揮発性の半導体メモリ（例えば、フラッシュメモリなど）からなる。この余剰電力使用先候補リスト保持部１４が保持する余剰電力使用先候補リストとは、制御対象の機器３（３1〜３3）並びに直流機器４（４1〜４3）を制御するために必要な情報のリストであって、具体的には、それぞれ機器３1〜３3及び直流機器４1〜４3に所定の動作を開始又は停止させるためのコマンド、および当該動作を行ったときに消費される電力量などの情報を各機器３1〜３3及び直流機器４1〜４3の識別情報（ＩＤ）と対応付けたリストである。
次に、本実施形態の電力制御システムの動作を説明する。余剰電力情報受信部１１が余剰電力情報送信部２から送信される余剰電力情報を受信して機器制御部１０に渡すと、機器制御部１０では、余剰電力情報に含まれる余剰電力量の情報と余剰電力使用先候補リスト保持部１４で保持している余剰電力使用先候補リストに含まれる機器３1〜３3及び直流機器４1〜４3の消費電力量の情報とに基づいて、余剰電力を最も効率よく使用できる機器３及び直流機器４の組み合わせを選択する。具体的に説明すると、まず最初に機器制御部１０は余剰電力量が余剰電力使用先候補リストにおける最小の消費電力量を越えているか否かを判定し、超えていなければ以降の処理を中止する。そして、余剰電力量が余剰電力使用先候補リストにおける最小の消費電力量を超えていた場合、機器制御部１０は、余剰電力使用先候補リストにおける各機器３及び直流機器４のうちで、それぞれの消費電力量の総和が余剰電力量以下であり且つ当該総和と余剰電力量との差が最も小さくなるような機器３並びに直流機器４の組み合わせを選出する。さらに機器制御部１０は、選出した機器３並びに直流機器４にそれぞれの所定の動作を開始させるため、余剰電力使用先候補リスト保持部１４から読み出した動作開始要求のコマンドを含み且つ宛先アドレスに各機器３及び直流機器４の識別符号を設定した制御信号を伝送路Ｌｓ２に送出する。
各機器３並びに直流機器４では、制御信号の宛先アドレスに設定されている識別符号が自己の識別符号と一致する場合にのみ、当該制御信号に含まれるコマンドに従って所定の動作を行う。このとき、直流機器４へは太陽光発電部１００の余剰電力が直流配電路Ｌｐ２を介して給電され、機器３へは太陽光発電部１００の余剰電力がパワーコンディショナ１０１で交流電力に変換された後に電力線Ｌｐ１を介して給電されることになる。
上述のように本実施形態の電力制御システムによれば、余剰電力量が単独の機器３又は直流機器４で消費する電力量よりも多い場合であっても、機器制御部１０において消費電力量の総和が余剰電力量を超えないような機器３又は直流機器４の組み合わせを使用先候補から選出し、選出した複数の機器３及び直流機器４に所定の動作を行わせることによって余剰電力をより無駄なく効率的に利用することができる。
（実施形態４）
本実施形態の電力制御システムは、基本的なシステム構成が実施形態３と共通しているから（図５参照）、共通の構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。
本実施形態では、太陽光発電部１００の発電量と電力需要に基づいて余剰電力が発生する時刻並びに余剰電力量を予測した余剰電力予測情報と、実際に余剰電力が発生したことを示す余剰電力情報とを信号線Ｌｓ１を介して機器制御装置１へ送信する余剰電力予測情報送信部２’を分電盤２００に設けている（図６参照）。
余剰電力予測情報送信部２’は、１日のうちでパワーコンディショナ１０１が電圧上昇抑制を行うパターン（時間帯）と、太陽光発電部１００の発電電力のパターン（時間帯毎の発電量）と、通常時において各機器３（直流機器４を含む。以下同じ）によって消費される電力のパターン（時間帯毎の消費電力量）と、蓄電装置１０３の残蓄電許容量とに基づき、１日のうちの各時間帯（例えば、１〜数時間毎の時間帯）で余剰電力が発生すると推定される時刻並びにそのときに発生する余剰電力量を予測する。但し、余剰電力の発生時刻並びに余剰電力量を予測する方法はこれに限定されるものではない。例えば、インターネット等のデータ通信網を介して売電先電力事業者から機器制御装置１へ売電の停止を予告する旨の通知（例：○月×日△時より売電を停止するというようなメッセージ）が送信される場合であれば、当該通知と上述した各パターンとに基づいて余剰電力が発生する時刻並びに余剰電力量を予測することができる。
本実施形態における機器制御装置１は、余剰電力予測情報送信部２’から信号線Ｌｓ１を介して送信される余剰電力予測情報並びに余剰電力情報を受信して当該情報を機器制御部１０に渡す余剰電力予測情報受信部１１’を具備している。また本実施形態における余剰電力使用先候補リスト保持部１４が保持している余剰電力使用先候補リストには、使用先候補の機器３が電源オフ（待機状態）からの起動に要する時間（起動時間）や当該機器３を起動させるコマンドが余剰電力情報として含まれている。
次に、本実施形態の電力制御システムの動作を説明する。余剰電力情報予測受信部１１’が余剰電力予測情報送信部２’が予測し且つ送信した余剰電力予測情報を受信して機器制御部１０に渡すと、機器制御部１０では、余剰電力予測情報に含まれる余剰電力量の予測値と余剰電力使用先候補リスト保持部１４で保持している余剰電力使用先候補リストに含まれる機器３の消費電力量とに基づいて、余剰電力量（予測値）を最も効率よく使用できる機器３の組み合わせを選択する。具体的に説明すると、まず最初に機器制御部１０は余剰電力量（予測値）が余剰電力使用先候補リストにおける最小の消費電力量を越えているか否かを判定し、超えていなければ以降の処理を中止する。そして、余剰電力量（予測値）が余剰電力使用先候補リストにおける最小の消費電力量を超えていた場合、機器制御部１０は、余剰電力使用先候補リストにおける各機器３のうちで、それぞれの消費電力量の総和が余剰電力量（予測値）以下であり且つ当該総和と余剰電力量（予測値）との差が最も小さくなるような機器３の組み合わせを選出する。さらに機器制御部１０は、選出した機器３に対して、余剰電力が発生する時刻（予測時刻）よりも当該機器３の起動時間分だけ早いタイミングで起動用のコマンドを含む制御信号を送信することにより、当該機器３を前記予測時刻前に起動させる。
さらに余剰電力予測情報送信部２’が実際に余剰電力の発生を検知して余剰電力情報を送信すれば、当該余剰電力情報を余剰電力予測情報受信部１１’を通して受け取った機器制御部１０が、余剰電力使用先候補リスト保持部１４から読み出した動作開始要求のコマンドを選出された各機器３宛てに送信し、当該コマンドを受け取った機器３が余剰電力を使用（消費）して所定の動作を行うことになる。
而して本実施形態の電力制御システムでは、余剰電力が発生する時刻と余剰電力量とを予測して余剰電力が発生するタイミングに合わせて機器３を予め起動しておくので、余剰電力をより効率的に利用することができるという利点がある。
（実施形態５）
本発明に係る電気機器の実施形態について説明する。尚、図７は本実施形態の電気機器５を含む電力制御システムのシステム構成を示しているが、実施形態１のシステム構成と共通の構成要素には同一の符号を付して適宜図示並びに説明を省略する。
電気機器５は、分電盤２００に設置されている余剰電力情報送信部２から信号線Ｌｓ１を介して伝送される余剰電力情報を受信する余剰電力情報受信部５１の他に、マイクロコンピュータを主構成要素とする制御部５０と、所定の動作を実行する実行部５２と、フラッシュメモリのように書換可能な不揮発性の半導体メモリからなる動作情報保持部５３と、スイッチ操作部５４とを具備している。
制御部５０は、余剰電力情報受信部５１から余剰電力情報を受け取り、当該余剰電力情報と動作情報保持部５３が保持（記憶）している動作情報とに基づいて実行部５２に内部コマンドを与えて所定の動作を開始又は停止させる制御（以下、「余剰電力発生時の自動制御」と呼ぶ。）を行う。ここで、動作情報保持部５３が保持している動作情報とは、実行部５２に所定の動作を開始又は停止させるための内部コマンド、および当該動作を行ったときに消費される電力量などの情報である。但し、余剰電力発生時の自動制御によって実行部５２に実行させる動作が、所定のインターバル毎に設定されている予定時刻になったときに制御部５０が実行部５２に実行させるようにプログラミングされている動作である場合には、当該動作を実行する予定時刻や当該動作に要する所要時間などの情報も動作情報に含まれる。尚、「所定の動作」とは、例えば、電気機器５が冷蔵庫の場合は霜取り動作や製氷動作であり、電気機器５が空調機器（エアコンディショナ）の場合は部屋の温度が設定温度となるように冷房又は暖房する動作や内部のフィルタあるいはファン等を掃除する動作であり、電気機器５が空気清浄機の場合は部屋の空気を清浄化する動作や内部のフィルタ等を掃除する動作であり、電気機器５がパーソナルコンピュータの場合はハードディスク装置等の記憶装置のエラーチェックあるいはデフラグメンテーション等の動作である。
スイッチ操作部５４は、ディップスイッチや押釦スイッチのように人が操作可能なスイッチを有しており、スイッチが操作されることで余剰電力発生時の自動制御の有効／無効を切り換える操作入力を受け付けて制御部５０に出力している。つまり、スイッチ操作部５４が余剰電力発生時の自動制御を有効とする操作入力を受け付けたときに制御部５０の動作モードがオンに設定され、スイッチ操作部５４が余剰電力発生時の自動制御を無効とする操作入力を受け付けたときに制御部５０の動作モードがオフに設定される。
制御部５０は、動作モードがオフに設定されている場合、余剰電力情報受信部５１から余剰電力情報を受け取っても余剰電力発生時の自動制御は行わない。但し、動作モードがオフに設定されていても、余剰電力発生時の自動制御によって実行部５２に実行させる動作が、上述したように予定時刻になったときに実行部５２に実行させるようにプログラミングされている動作（例えば、冷蔵庫の霜取りや空調機器の掃除など）であれば、制御部５０は、当該予定時刻において実行部５２に内部コマンドを与えて当該所定の動作を実行させる。
一方、動作モードがオンに設定されている場合、制御部５０は余剰電力情報受信部５１から余剰電力情報を受け取ったときに余剰電力発生時の自動制御を行う。具体的に説明すると、制御部５０では、余剰電力情報に含まれる余剰電力量が動作情報保持部５３で保持している動作情報に含まれる消費電力量を超えていれば、実行部５２に内部コマンドを与えて所定の動作を開始させるが、余剰電力量が消費電力量を下回っていれば、内部コマンドを与えずに当該自動制御の処理を中止する。実行部５２は、制御部５０から所定動作開始の内部コマンドを受け取ると電力線Ｌｐ１を介して給電される余剰電力を使用（消費）して所定の動作を実行する。
ここで、余剰電力発生時の自動制御によって実行部５２に実行させる動作が、上述したように予定時刻になったときに実行部５２に実行させるようにプログラミングされている動作（例えば、冷蔵庫の霜取りや空調機器のフィルタ掃除など）である場合において、余剰電力が発生したことにより予定時刻と異なる時刻に前記動作が実行部５２で実行されたときは、制御部５０が自動制御を行った時刻を起点として前記インターバル毎の新たな予定時刻を決定し、当初の予定時刻を新たに決定した予定時刻に変更することが望ましい。つまり、冷蔵庫の霜取りや空調機器のフィルタ掃除等は規定のインターバル毎に実行すれば必要十分であって、当該規定のインターバルよりも短いインターバルで実行すれば無駄な電力を消費してしまうことになるからである。
上述のように本実施形態の電気機器５によれば、余剰電力が発生したときに実行部５２に所定の動作を実行させることで余剰電力を消費するため、太陽光発電システムなどの自家発電設備によって生成される電力の余剰分を効率的に消費することが可能となり、その結果、省電力化を図ることができる。
（実施形態６）
本発明に係る電気機器の別の実施形態について説明する。但し、本実施形態の電気機器５を含む電力制御システムのシステム構成は実施形態５と共通しているので、共通の構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。
本実施形態の電気機器５は、二次電池を電源として動作する機器、例えば、ＤＭＰ（ディジタル・ミュージック・プレイヤー）や電動髭剃り機、あるいは電動歯ブラシなどであって、図８に示すように余剰電力情報受信部５１とスイッチ操作部５４の他に、二次電池並びに当該二次電池の充電回路などからなるバッテリ部５７、バッテリ部５７の充電回路に充電を開始又は停止するように制御する充電制御部５５、バッテリ部５７の充電制御に必要な情報（充電動作情報）を保持する充電動作情報保持部５６、図示しない実行部などを具備している。尚、図示しない実行部は、電気機器５の主たる機能、例えば、ＤＭＰにおいては記憶媒体に記憶されている音楽データを読み出して電気信号に変換する機能、電動髭剃り機においては髭剃り刃を駆動する機能、電動歯ブラシにおいてはブラシを振動させる機能を実行するものである。
ここで、充電動作情報保持部５６が保持している充電動作情報とは、バッテリ部５７に充電動作を制御するために必要な情報であって、具体的には、バッテリ部５７の充電回路に充電動作を開始及び停止させる内部コマンドや、充電に必要な電力量などの情報である。尚、本実施形態では、二次電池の残容量が所定のしきい値を下回ったときにバッテリ部５７の充電回路に充電を開始させる自動充電機能を充電制御部５５に搭載しており、当該しきい値も、満充電に近い値の第１のしきい値と、電気機器５のほぼ１回分の消費電力量に相当する第２のしきい値の２種類のしきい値が充電動作情報として充電動作情報保持部５６に保持されている。
充電制御部５５は、スイッチ操作部５４によって動作モードがオフに設定されている場合、余剰電力情報受信部５１から余剰電力情報を受け取っただけではバッテリ部５７に充電動作をさせず、二次電池の残容量が第１のしきい値を下回ったときにだけバッテリ部５７に充電動作を行わせる。
一方、動作モードがオンに設定されている場合、充電制御部５５は二次電池の残容量が第１のしきい値を下回っただけではバッテリ部５７に充電動作を行わせることはしない。この場合、余剰電力情報受信部５１から余剰電力情報を受け取ると、充電制御部５５は、余剰電力情報に含まれる余剰電力量が充電動作情報保持部５６で保持している充電動作情報に含まれる消費電力量を超えていれば、バッテリ部５７に内部コマンドを与えて充電動作を開始させるが、余剰電力量が消費電力量を下回っていれば、内部コマンドを与えずに以降の処理を中止する。バッテリ部５７では、充電制御部５５から充電動作開始の内部コマンドを受け取ると電力線Ｌｐ１を介して給電される余剰電力を使用（消費）して充電回路が二次電池を充電する。尚、この場合においても二次電池の残容量が第２のしきい値を下回ったときに充電制御部５５がバッテリ部５７に充電動作を行わせることは言うまでもない。
上述のように本実施形態の電気機器５によれば、余剰電力を利用してバッテリ部５７の二次電池を充電することにより、余剰電力を効率的に消費することができる。尚、実施形態５における制御部５０、実行部５２、動作情報保持部５３を本実施形態の電気機器５に具備すれば、余剰電力を二次電池の充電だけでなく実行部５２による所定の動作の実行にも使用することができて効率的な余剰電力の使用が可能となる。
尚、実施形態１〜６においては、買電先電力事業者の電力系統Ｗ１と売電先電力事業者の電力系統Ｗ２が互いに専用の電力線Ｌ１，Ｌ２を介して住宅Ｈへ給電しているとしたが、これらの電力線Ｌ１，Ｌ２の一部又は全部を２つの電力系統Ｗ１，Ｗ２で共用していても構わない。さらに、実施形態１〜６においては、買電先電力事業者と売電先電力事業者を別々の電力事業者として説明したが、これらが同一の電力事業者であっても構わない。その場合、買電用電力計Ｍ１と売電用電力計Ｍ２とは、買電と売電に共通に使用される電力線に直列に接続されることになる。
（その他変形例）
なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
（１）上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。なお、各装置は、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどの全てを含むコンピュータシステムには限らず、これらの一部から構成されているコンピュータシステムであってもよい。
（２）上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、１個のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
また、上記の各装置を構成する構成要素の各部は、個別に１チップ化されていても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。
また、ここでは、システムＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、ＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
（３）上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、前記ＩＣカードまたは前記モジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
（４）本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
また、本発明は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている前記デジタル信号であるとしてもよい。
また、本発明は、前記コンピュータプログラムまたは前記デジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。
また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、前記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、前記マイクロプロセッサは、前記コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。
また、前記プログラムまたは前記デジタル信号を前記記録媒体に記録して移送することにより、または前記プログラムまたは前記デジタル信号を前記ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
（５）上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
１ 機器制御装置
２ 余剰電力情報送信部（余剰電力検知部）
３ 電気機器
１０ 機器制御部（機器制御手段）
１１ 余剰電力情報受信部
１２ 動作情報保持部
１００ 太陽光発電部（自家発電設備）

Claims (6)

  1. 電気機器を制御することにより、自然エネルギを利用した自家発電設備によって生成される電力を消費させる電力制御システムであって、
    自家発電設備で生成される電力の余剰分を検知する余剰電力検知手段と、複数の電気機器の動作を制御する機器制御手段とを備え、
    機器制御手段は、余剰電力検知手段が余剰電力を検知した場合に、複数の電気機器のうちで予め選択された１乃至複数の電気機器がそれぞれの所定の動作を実行して余剰電力を消費するように制御することを特徴とする電力制御システム。
  2. 複数の電気機器には二次電池を電源とする１乃至複数の充電型の電気機器が含まれ、機器制御手段は、余剰電力検知手段が余剰電力を検知した場合に、前記充電型の電気機器に余剰電力を供給して充電動作を行わせるように制御することを特徴とする請求項１記載の電力制御システム。
  3. 余剰電力の使用先候補となる電気機器に行わせる所定動作の情報を記憶した機器情報記憶手段を備え、
    機器制御手段は、余剰電力検知手段が余剰電力を検知した場合に、機器情報記憶手段に記憶している所定動作の情報に基づき、余剰電力が効率的に消費される電気機器の組み合わせを使用先候補から選出するとともに当該選出した電気機器が前記それぞれの所定の動作を実行して余剰電力を消費するように制御することを特徴とする請求項１又は２記載の電力制御システム。
  4. 自家発電設備の発電量と電力需要に基づいて余剰電力が発生する時刻並びに余剰電力量を予測する余剰電力予測手段を備え、
    前記機器情報記憶手段は、前記所定動作の情報とともに余剰電力の使用先候補となる電気機器の起動に要する時間の情報を記憶しており、
    機器制御手段は、余剰電力予測手段が予測した余剰電力量と機器情報記憶手段に記憶している所定動作の情報と電気機器の起動に要する時間の情報とに基づき、余剰電力が効率的に消費される電気機器の組み合わせを使用先候補から選出するとともに当該選出した電気機器を余剰電力予測手段が予測した余剰電力の発生時刻前に起動させ、余剰電力検知手段が余剰電力を検知したときに前記選出した電気機器に余剰電力を供給して前記所定の動作を行わせることを特徴とする請求項３記載の電力制御システム。
  5. 自然エネルギを利用した自家発電設備によって生成される電力を消費する電気機器であって、
    電力が供給されて所定の動作を実行する実行手段と、実行手段を制御する制御手段と、自家発電設備で生成される電力の余剰分を検知する余剰電力検知手段とを備え、
    制御手段は、余剰電力検知手段が余剰電力を検知した場合に実行手段が所定の動作を実行して余剰電力を消費するように制御することを特徴とする電気機器。
  6. 所定の動作を実行する際の電源となる二次電池を備え、
    制御手段は、余剰電力検知手段が余剰電力を検知した場合に余剰電力を供給して実行手段に二次電池を充電させるように制御することを特徴とする請求項５記載の電気機器。
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