JP2012222860A - 電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力量および太陽光発電量を予測し、予測値と実際の値が異なっていた場合であっても、太陽光発電量を有効に利用することができる電力供給システムを提供する。
【解決手段】電力供給システム１０は、予測電力量と予測発電量とを用いて予測蓄電量を設定することによって、特定時間帯である深夜時間帯における蓄電量を最小化することができる。また予測が外れるときもあるので、図３のステップＳ２３に示すように、実測値と予測値とを比較し、その差が許容値を超えた時、供給電力の消費が少なくなるように、太陽光電力の発電量の配線への供給電力量と設備用蓄電池２３および車載用蓄電池３０への蓄電量との配分、および設備用蓄電池２３および車載用蓄電池３０の配線への供給電力量を決定するように、充放電計画制御部５０によって制御される。
【選択図】図３

Description

本発明は、太陽光発電手段の発電量と電力使用量に応じて蓄電手段の蓄電量を制御する電力供給システムに関する。

蓄電装置を搭載した車両、たとえばプラグインハイブリッド（ＰＨＶ）自動車が増加すると、蓄電装置への充電時の電力負荷が時間的に集中することがある。充電時間が集中すると、系統電力からの電力供給の不足が懸念されるので、電力供給事業者は電力供給設備を増大する必要がある。

このような充電時間の集中を防ぐ従来技術が、特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の充電装置では、系統電力の消費量を少なくするために、先ず、設備内に設置される蓄電池に低電流で直流充電しておく。次に、充電時に、設備内蓄電池から車載用蓄電装置へ直流急速充電している。

また特許文献２には、系統電力の消費を抑えるために、太陽光発電装置を用いる電力制御装置が開示されている。特許文献２に記載の電力制御装置では、電力負荷の消費電力予測と太陽電池の発電予測とに基づいて、設備内蓄電池に対する電力制御計画を作成する方式が示されている。

特開平５−２０７６６８号公報 特開２００３−１８９４７７号公報

特許文献１に記載の技術では、系統電力の電力消費量が少なくなるが、車載用蓄電装置の台数が増えてくると、その増加にともなって設備内蓄電池への充電負荷そのものも増加する。設備内蓄電池への充電は系統電力が用いられるので、設備内蓄電池への充電のタイミングを制御しないと、結果として車載用蓄電装置の充電負荷抑制には直接貢献しないという問題がある。

また特許文献２に記載の技術では、太陽光発電装置によって系統電力の消費を抑制することができるが、消費電力予測および発電予測が現実と違った場合における制御については示されていない。したがって実際の発電量および消費電力量が予測と異なった場合に、何ら対応することができないという問題がある。

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、消費電力量および太陽光発電量を予測し、予測値と実際の値が異なっていた場合であっても、太陽光発電量を有効に利用することができる電力供給システムを提供することを目的とする。

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、電力供給契約に基づいて電力供給元の電力系統（１１）から建物に供給される供給電力を、配線（１２）に接続された電気負荷（１３）および蓄電手段（２３，３０）に給電可能な電力供給システム（１０）であって、
太陽光によって発電を行う太陽光発電手段（４０）と、
建物の配線に接続され、太陽光発電手段によって発電された太陽光電力および電力系統から供給される供給電力を充電可能であるとともに、蓄電された電力を配線へ放電可能な蓄電手段（２３，３０）と、
電力系統から供給される供給電力の消費を制御するとともに、太陽光電力の消費を、蓄電手段への蓄電による消費と、電気負荷による消費と、電力系統への逆潮流による消費とで制御する消費制御手段（５０）と、
電気負荷の使用履歴に基づいて算出される予測期間の電気負荷の予測電力量、算出される予測期間における電気負荷の予測電力量の時間毎の推移を示す予測消費スケジュール、天候予測によって予測される予測期間の太陽光発電手段の予測発電量、および予測される予測期間における予測発電量の時間毎の推移を示す予測発電スケジュールを算出する予測量算出手段（５０）と、
予測電力量が予測発電量よりも大きい場合、予測電力量と予測発電量の差である不足量を算出し、蓄電手段に蓄電される上限量である限界蓄電量が不足量以上の場合には、不足量を蓄電手段の蓄電後に蓄えられる量である予測蓄電量に設定し、限界蓄電量が不足量未満の場合には限界蓄電量を予測蓄電量に設定する蓄電量設定手段（５０）と、
電気負荷における消費電力量を検出する消費電力量検出手段（１４）と、
太陽光発電手段における発電量を検出する発電量検出手段（４２）と、を含み、
消費制御手段は、
電力供給契約に基づいて定まる他の時間帯より電力コストが安価な特定時間帯において、蓄電手段の蓄電量が設定された予測蓄電量になるまで供給電力によって蓄電するように制御し、
予測消費スケジュールと検出された消費電力量とを比較し、予測消費スケジュールと検出された消費電力量との差が許容値を超えた時、または予測発電スケジュールと検出された発電量とを比較し、予測発電スケジュールと検出された発電量との差が許容値を超えた時には、供給電力の消費が少なくなるように、太陽光電力の発電量の配線への供給電力量と蓄電手段への蓄電量との配分、および蓄電手段の配線への供給電力量を決定することを特徴とする電力供給システムである。

請求項１に記載の発明に従えば、予測電力量と予測発電量とを用いて予測蓄電量を設定することによって、特定時間帯における蓄電量を最小化することができる。これによって蓄電手段に余剰分となるような電力が蓄電されることが防止され、電力コストを低減することができる。予測が外れるときもあるので、予測が外れた場合の制御が必要である。そこで本発明では、予測消費スケジュールと検出された消費電力量とを比較し、予測消費スケジュールと検出された消費電力量との差（以下、「消費差」ということがある）が許容値を超えた時、または予測発電スケジュールと検出された発電量とを比較し、予測発電スケジュールと検出された発電量との差（以下、「発電差」ということがある）が許容値を超えた時には、供給電力の消費が少なくなるように、太陽光電力の発電量の配線への供給電力量と蓄電手段への蓄電量との配分、および蓄電手段の配線への供給電力量を決定するように、消費制御手段によって制御される。比較することによって、予測が外れた時、すなわち消費差または発電差が許容値を超えた時がわかる。比較するタイミングは、随時であってもよく、定期的であってもよく、電気負荷によって電力が消費されている期間であってもよい。このような許容値を超えた時に、供給電力の消費が少なくなるように、発電量の配分、蓄電手段から配線への供給電力量を決定する。したがって予測が外れた時であっても、供給電力の消費を少なくするように修正することができる。これによって消費電力量および太陽光発電量を予測し、予測と実際の値が異なっていた場合であっても、太陽光発電量を有効に利用することができる電力供給システムを実現することができる。また二酸化炭素を発生しない発電方法によって発電された太陽光電力量を有効に利用することによって、二酸化炭素の発生を抑制することができる。

また請求項２に記載の発明では、消費制御手段は、予測消費スケジュールと検出された消費電力量との差が許容値を超えた時、または予測発電スケジュールと検出された発電量との差が許容値を超えた時であって、検出された消費電力量よりも発電量が多い時には、太陽光電力の電力系統への逆潮流量が多くなるように、太陽光電力の発電量の配線への供給電力量と蓄電手段への蓄電量との配分、および蓄電手段の配線への供給電力量を決定することを特徴とする。

請求項２に記載の発明に従えば、消費差が許容値を超えた時、または発電差が許容値を超えた時であって、検出された消費電力量よりも発電量が多い時には、太陽光電力の電力系統への逆潮流量が多くなるように、各部が消費制御手段によって制御される。したがって予測が外れた時であって、消費電力量よりも発電量に余裕があるときには、供給電力の利用を抑制し、逆潮流量を多くすることによって、収益を得ることができる。これによって電力コストを低減することができる。

さらに請求項３に記載の発明では、消費制御手段は、予測消費スケジュールと検出された消費電力量との差が許容値を超えた時、または予測発電スケジュールと検出された発電量との差が許容値を超えた時であって、検出された消費電力量よりも発電量が少ない時には、予測消費スケジュールを供給電力の消費を抑制するように予め設定された補正消費スケジュールに設定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明に従えば、消費差が許容値を超えた時、または発電差が許容値を超えた時であって、検出された消費電力量よりも発電量が少ない時には、予測消費スケジュールを供給電力の消費を抑制するように予め設定された補正消費スケジュールに設定する。これによって電力供給元が補正消費スケジュールを建物毎に調整することによって、供給電力の消費がある時間に集中することを防止することができる。これによって電力供給元から各建物への電力供給が不足することを抑制することができる。

さらに請求項４に記載の発明では、予測量算出手段によって予測消費スケジュールと予測発電スケジュールとが算出される毎に、算出された予測消費スケジュールと予測発電スケジュールとを記憶する記憶手段をさらに含み、
予測量算出手段は、
予測消費スケジュールと検出された消費電力量との差が許容値を越えた時には、予測消費スケジュールを新たに算出し、
予測発電スケジュールと検出された発電量との差が許容値を越えた時には、予測発電スケジュールを新たに算出し、
消費制御手段は、比較するときには記憶手段に記憶される最新の予測消費スケジュールと予測発電スケジュールとを用いることを特徴とする。

請求項４に記載の発明に従えば、予測量算出手段は、消費差が許容値を越えた時には、予測消費スケジュールを新たに算出し、発電差が許容値を越えた時には、予測発電スケジュールを新たに算出する。そして記憶手段には、予測量算出手段によって予測消費スケジュールと予測発電スケジュールとが算出される毎に、算出された予測消費スケジュールと予測発電スケジュールとが記憶される。したがって記憶手段には、最新の各スケジュールが記憶されている。そして消費制御手段は、比較するときには記憶手段に記憶される最新の予測消費スケジュールと予測発電スケジュールとを用いる。したがって予測が適宜修正されるので、予測が外れる確率を少なくすることができる。したがって好適な消費および充電計画を実行することができる。

さらに請求項５に記載の発明では、消費制御手段は、定期的に比較をし、予測消費スケジュールと検出された消費電力量との差、および予測発電スケジュールと検出された発電量との差の少なくともいずれか一方が許容値を越えて大きくなるにつれて、比較する間隔を小さくするように制御することを特徴とする。

請求項５に記載の発明に従えば、消費制御手段は、消費差および発電差の少なくともいずれか一方が許容値を超えて大きくなるにつれて、比較する間隔を小さくするように制御する。許容値を越えた場合は、より早い時点で修正することが好ましいので、比較する間隔を短くすることによって、早い時点で予測が外れた場合の制御を実施することができる。これによって予測が大きく外れた場合であっても、速やかに対応することができる。

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態の電力供給システム１０の概略構成を示す模式図である。 充放電計画制御部５０の深夜充電処理を示すフローチャートである。 充放電計画制御部５０の昼間電力処理を示すフローチャートである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図３を用いて説明する。図１は、第１実施形態における電力供給システム１０の概略構成を示す模式図である。電力供給システム１０は、電力供給契約に基づいて電力供給元の外部電力系統１１から供給される供給電力を、建物内の交流電力線１２に接続された電気負荷１３に給電可能なシステムである。本実施形態の電力供給システム１０では、深夜時間帯（２３時から７時の時間帯）の電力コストが他の時間帯の電力コストよりも安価な１つの（単一の）電力供給契約を締結しており、電力会社の外部電力系統１１から供給される購入電力（系統電力）を建物内に導入する交流電力線１２には、時間帯別電力量計（図示せず）が配設されている。

電力供給システム１０は、たとえば住宅である建物内に配線された交流電力線１２と、交流電力線１２に電気的に接続された蓄電ユニット２０と、車両に交流電力線１２からの電力を供給して車載用蓄電池３０に充電するための充電スタンド２１と、太陽光によって発電を行う発電システム４０と、交流電力線１２に電気的に接続された電気負荷１３と、各部を制御する充放電計画制御部５０と、各部を操作する操作表示器６０と、を備えている。車両３１は、比較的容量の大きな車載用蓄電池３０を搭載した車両３１、たとえば電気自動車である。

建物内に配線された交流電力線１２は、たとえば単相３線式の（１本の中性線と２本の電圧線とからなる）電力線であって、電力会社の外部電力系統１１の系統電力が分電盤（図示せず）を介して供給されるようになっている。分電盤には、図示は省略するが、主幹ブレーカ、および、各回路系統に流れる電流上限値を規制する漏電検知機能付きの電流ブレーカが配設されている。外部電力系統１１からの交流電力線１２は、第１に発電用電力制御回路４１に、第２に蓄電池用電力制御回路２２に、第３に電気負荷１３に分岐している。

発電システム４０は、太陽光発電手段であって、交流電力線１２に系統外電力を供給する。発電システム４０は、建物の屋根に太陽光パネル（図示せず）を設け、太陽光を利用して発電するものである。発電システム４０は、発電した太陽光電力を発電用電力制御回路４１に供給する。発電用電力制御回路４１は、交流電力線１２に電気的に接続され、発電システム４０からの直流電力を交流電力に変換して、交流電力線１２へ放電する。また交流電力線１２には、発電用電力制御回路４１から放電された電流の値を検出する発電量検出手段としての発電量計測器４２が設けられる。発電量計測器４２は、充放電計画制御部５０に接続され、発電量計測器４２が検出した電流値が充放電計画制御部５０に出力される。

また交流電力線１２には、各種電気機器である電気負荷１３にも接続される。したがって交流電力線１２には、電気負荷１３が接続可能となっており、これらの電気負荷１３に給電可能となっている。この電気負荷１３を流れる電流の値を検出する消費電力量検出手段としての消費電力量計測器１４が設けられる。消費電力量計測器１４は、充放電計画制御部５０に接続され、消費電力量計測器１４が検出した電流値が充放電計画制御部５０に出力される。

次に、蓄電ユニット２０に関して説明する。交流電力線１２には、たとえば建物の外部に設置された蓄電ユニット２０（蓄電システムまたは「ｅ−Ｓｔａｔｉｏｎ」と呼ばれることもある）が接続されている。蓄電ユニット２０は、蓄電池用電力制御回路２２、設備用蓄電池２３、充放電制御回路２４等を備えている。

蓄電池用電力制御回路２２は、交流電力線１２に電気的に接続され、設備用蓄電池２３からの直流電力を交流電力に変換して、交流電力線１２へ放電する。また蓄電池用電力制御回路２２は、交流電力線１２からの交流電力を直流電力に変換して設備用蓄電池２３に蓄電（充電）する。

充放電制御回路２４は、蓄電池用電力制御回路２２および充電スタンド２１と接続される。充放電制御回路２４は、さらに充放電計画制御部５０に接続され、充放電計画制御部５０の指示に従い、蓄電池用電力制御回路２２および充電スタンド２１の作動を制御する。充放電制御回路２４は、設備用蓄電池２３に搭載された蓄電池監視ＥＣＵ（図示せず）と通信可能に接続されている。充放電制御回路２４は、設備用蓄電池２３に供給する電力、および車載用蓄電池３０に供給する電力の振り分けを制御する。充放電制御回路２４は、直流電力によって設備用蓄電池２３および車載用蓄電池３０への充電を行うように制御する。直流電力によって充電することによって、交流電力を用いる構成よりも、充電時間および充電量を高精度に制御することができる。

設備用蓄電池２３は、たとえばリチウムイオン電池等の二次電池からなる単位電池を複数組み合わせた集合体である。設備用蓄電池２３は、蓄電池用電力制御回路２２を介して交流電力線１２に電気的に接続され、交流電力線１２からの交流電力を充電したり、蓄電された直流電力を交流電力線１２へ放電したりすることが可能となっている。

次に、充電スタンド２１に関して説明する。充電スタンド２１は、たとえば建物の外部に、蓄電ユニット２０とは別体で設置されている。充電スタンド２１には、充放電制御回路２４で分岐した充電電力線が接続されている。充電電力線は、充電スタンド２１内にまで配設され、充電スタンド２１の本体部から外部に延出する充放電ケーブル（図示せず）に接続している。充放電ケーブルの先端部には、接続端子部に相当する充放電コネクタが取付けられている。また充電スタンド２１内には、図示は省略するが、制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）などが配設されている。制御ＥＣＵは、充放電制御回路２４と通信することにより、車載蓄電装置である車載用蓄電池３０の充放電を制御する。

車両３１には、コネクタ（具体的には充放電コネクタの差込口）が設けられている。このコネクタに充電スタンド２１の充放電コネクタを接続することにより、車載充放電器（図示せず）を介して、車載用蓄電池３０を充放電することが可能となっている。車載用蓄電池３０を充電する際には、コネクタに充放電制御回路２４から交流電力が供給され、供給された交流電力を車載充放電器が直流電力に変換して、車載用蓄電池３０に充電する。一方、車載用蓄電池３０を放電する際には、車載用蓄電池３０の蓄電している直流電力を車載充放電器が交流電力に変換して、コネクタから充放電コネクタへ放電する。

次に、操作表示器６０に関して説明する。操作表示器６０は、たとえば建物内に配設される遠隔操作手段（所謂リモコン）である。操作表示器６０は、充放電計画制御部５０と電気的に接続される。操作表示器６０は、報知手段に相当する表示部、および、各部を操作する操作スイッチを備えている。表示部には、たとえば設備用蓄電池２３の蓄電状態、太陽電池の発電量、電気負荷１３による使用電力量、車載用蓄電池３０の充電状態、および外部電力系統１１への逆潮流量などを表示する。また操作スイッチを操作することによって、設備用蓄電池２３への蓄電指示、車載用蓄電池３０への充電指示、および各種設定などを行うことができる。

次に、充放電計画制御部５０に関して説明する。充放電計画制御部５０は、各部を制御する消費制御手段としての機能も有する。充放電計画制御部５０は、各部と電気的に接続される。充放電計画制御部５０は、操作表示器６０の操作スイッチによって入力された指示に従って、各部が動作するように各部に制御指令を与える。また充放電計画制御部５０は、各部の状態に応じた情報を表示するように、操作表示器６０の表示部を制御する。

充放電計画制御部５０は、構成の図示は省略するが、通信信号、大気圧センサ（図示せず）等からの外部情報７０が入力される入力回路と、入力回路からの信号を用いて各種演算を実行するマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータによる演算に基づいて各部を制御する制御信号を出力する出力回路と、を備えている。マイクロコンピュータは、大気圧等の各種のデータ、演算結果等を記憶する記憶手段としてのロム（Read-Only Memory：略称ＲＯＭ）、ロム（Read-Only Memory：略称ＲＯＭ）等を内蔵し、あらかじめ設定された制御プログラムや更新可能な制御プログラムを有し、後述する各処理を実行する。

充放電計画制御部５０は、電気負荷１３の使用履歴に基づいて算出される翌日の電気負荷１３の予測電力量と、天候予測によって予測される翌日の発電システム４０の予測発電量と、を算出する予測量算出手段としての機能を有する。さらに充放電計画制御部５０は、電気負荷１３の使用履歴に基づいて算出される翌日の電気負荷１３の消費電力量の時間毎の推移を示す予測消費スケジュールと、天候予測によって予測される翌日の発電システム４０の発電量の時間毎の推移を示す予測発電スケジュールを算出する予測量算出手段としての機能を有する。各スケジュールにおける各値の時間毎の推移としては、たとえば時間単位および分単位などの推移である。

充放電計画制御部５０は、記憶手段に記憶されている充放電計画に沿って、設備用蓄電池２３および車載用蓄電池３０へ充電するタイミングと、設備用蓄電池２３および車載用蓄電池３０から交流電力線１２に放電するタイミングを制御する。充放電計画は、予測消費スケジュールおよび予測発電スケジュールによって決定される。

充放電計画制御部５０は、外部情報７０として大気圧センサにより検出される大気圧の検出値に応じて翌日の天候を予測し、この天候予測結果および過去の発電量実績に基づき翌日の発電システム４０による発電量の予測発電量を算出する。また充放電計画制御部５０は、予測電力量が予測発電量より大きい場合、予測電力量と予測発電量の差である不足量を算出する。そして充放電計画制御部５０は、設備用蓄電池２３に蓄電される上限量である満充電量（限界蓄電量）が不足量以上の場合には、不足量を設備用蓄電池２３の蓄電後に蓄えられる量である予測蓄電量に設定し、限界蓄電量が不足量未満の場合には限界蓄電量を予測蓄電量に設定する蓄電量設定手段としての機能も有する。したがって充放電計画制御部５０は、省エネルギ、低ランニングコストのため、天候を予測し、天候予測等に基づく昼間の太陽光発電量を予測し、この太陽光発電量と電気負荷１３による予測電力量を加味して深夜料金時間帯の予測蓄電量を決定する。

予測蓄電量は、ユーザの過去の電気負荷１３の使用実績による学習値から、設備用蓄電池２３に残存する蓄電量と翌日の予測発電量（発電量の予測値）との合計を減算することにより算出されるものである。そして、充放電計画制御部５０は、電力が安価な深夜時間帯に蓄電ユニット２０を作動させ、算出した予測蓄電量に応じて蓄電を行わせることにより、新たな蓄電量が設備用蓄電池２３に加わることになる。

また、充放電計画制御部５０による天候予測演算は、検出された大気圧値、当該大気圧値の振動の割合、および当該大気圧値の変化率のパラメータに基づいて、翌日の太陽光発電量を決定する。たとえば、充放電計画制御部５０は、天候予測演算に使用する所定のマップを記憶手段に記憶している。当該マップは、当該大気圧値の振動の割合が大きく２つに分類されており、この振動の割合の分類毎に大気圧値の変化率に関する不等式がさらに複数に分類され、当該変化率の分類毎にさらに大気圧値に関する不等式が割り当てられている。そして、当該マップに、大気圧値、当該振動の割合、および当該変化率の各パラメータを当てはめることにより、一の予測発電量を決定することができる。大気圧値としては、たとえば演算に現在の検出値を使用し、当該振動の割合および当該変化率としては４時間前から現在までの振動の割合および変化率を使用するものである。したがって充放電計画制御部５０は、過去の大気圧データと過去の太陽光発電量との相関関係を示すマップを、記憶手段に記憶している。充放電計画制御部５０は、大気圧に基づいて、マップを用いて翌日の太陽光発電量（予測発電量）を決定する。このようなマップは、たとえば過去の大気圧データと過去の発電量実績とを記録することによって、逐次更新することが有効である。

次に、充放電計画制御部５０による制御に関して説明する。図２は、充放電計画制御部５０の深夜充電処理を示すフローチャートである。深夜充電処理は、深夜時間帯に設備用蓄電池２３に蓄電する蓄電量を決定する処理である。図２に示すフローは、充放電計画制御部５０が電源投入状態において実行される。

フローが開始されると、ステップＳ１１では、現在時刻が２３時になったか否かが判定される。そして、２３時であれば、ステップＳ１２に進み、２３時でなければステップＳ１１の処理を繰返す。

ステップＳ１２では、記憶手段に記憶されている過去の電気負荷１３の使用電力量、使用電力量の推移、および過去の太陽光発電量、発電量の推移などのデータを読み込む処理を実行し、ステップＳ１３に移る。過去の実績は、過去の予め定めた日数分の実績（たとえば日分の実績）であり、平日実績値と休日（土、日）実績値との二種類がある。読み込む際、読み込むときの曜日に応じて、いずれか１種類のデータが選択される。

ステップＳ１３では、読み込んだ使用電力量の実績に基づいて、使用電力量の偏差δを算出し、ステップＳ１４に移る。ステップＳ１４では、使用電力量の平均値と算出した偏差との合計を翌日の予測電力量および予測消費スケジュールとして、ステップＳ１５に移る。したがって予測電力量および予測消費スケジュールは、使用電力量の実績を用いて、その平均値に偏差を加えた値となる。使用電力量の実績には、車両３１に搭載される車載用蓄電池３０の消費も含まれる。また予測する場合には、翌日の車両３１の運行スケジュールを読込み、予測電力量および予測消費スケジュールを算出してもよい。また使用者の翌日の電気負荷１３の使用予定が既知である場合には、使用予定を読み込んで予測電力量および予測消費スケジュールを算出してもよい。使用予定は、具体的な電気負荷１３の使用予定だけでてなく、使用者の行動予定、たとえば本来、在宅しない曜日であるの、在宅することになった場合などの予定も含む。換言すると、使用電力の実績である消費電力の学習データは、季節、曜日、時刻、在宅有無および電気自動車の駐車状況に関する過去のデータから生成されている。

ステップＳ１５では、記憶手段に記憶されている大気圧データを読込み、ステップＳ１６に移る。大気圧データは、記憶手段に記憶されており、たとえば現在時刻から４時間前までの全体の大気圧データを読み込む。なおステップＳ１５では、４時間という時間幅であるが、これに限定するものではなく、予め定めた時間幅の全大気圧データを読み込むステップであってもよい。

ステップＳ１６では、大気圧データに基づいて、翌日の予測発電量および予測発電スケジュールを算出し、ステップＳ１７に移る。ステップＳ１６では、記憶手段に記憶される大気圧と太陽光発電量との相関マップを用いて、読み込んだ大気圧値、大気圧値の振動の割合、および大気圧値の変化率の各パラメータを当てはめることにより、一の予測発電量および予測発電スケジュールを決定する。

ステップＳ１７では、予測電力量と予測発電量とに基づいて、予測蓄電量を決定し、予測消費スケジュールと予測発電スケジュールとに基づいて、充放電計画を決定し、本フローを終了する。予測蓄電量を決定するために、前述したように先ず不足量を算出する。不足量は、予測電力量が予測発電量より大きい場合、予測電力量と予測発電量の差によって算出される。次に、設備用蓄電池２３の限界蓄電量が不足量以上の場合には、不足量を予測蓄電量に設定し、限界蓄電量が不足量未満の場合には限界蓄電量を予測蓄電量に設定する。同様に、充放電計画を決定するために、予測消費スケジュールと予測発電スケジュールとを用い、時間毎の過不足量を算出する。時間毎の過不足量は、各スケジュールにおける同時間帯の予測電力量が同時間帯の予測発電量との差によって算出され、予測発電量が多い場合には正（プラス）の値とし、予測電力量が多い場合には負（マイナス）の値とし、時間の推移とともに算出する。

このような深夜充電処理によって、深夜時間帯に蓄電すべき蓄電量として予測蓄電量が設定される。これによって充放電計画制御部５０は、深夜時間帯に蓄電量が予測蓄電量になるように、各部を制御する。また翌日の充放電計画が設定される。本フローは、２３時に実行される処理であるが、天候予測は逐次変化するものであるので、深夜時間帯に定期的に実行して、予測蓄電量を適宜更新設定してもよい。

次に、充放電計画制御部５０による昼間時間帯（たとえば７時から２３時）の制御に関して説明する。図３は、充放電計画制御部５０の昼間電力処理を示すフローチャートである。図３に示すフローは、充放電計画制御部５０が電源投入状態において実行される。

フローが開始されると、ステップＳ２１では、現在時刻が比較時刻になったか否かが判定される。そして、比較時刻であれば、ステップＳ２２に進み、比較時刻でなければステップＳ２１の処理を繰返す。比較時刻は、定期的または不定期な間隔をあけた時刻であり、たとえば午前７時から３０分毎の時刻、および１時間毎の時刻が比較時刻である。

ステップＳ２２では、検出した使用電力量の履歴、検出した太陽光発電量の履歴、蓄電量の推移、予測消費スケジュール、予測発電スケジュール、および充放電計画などの各種データを読み込む処理を実行し、ステップＳ２３に移る。

ステップＳ２３では、読み込んだデータのうち、実測値と予測値との比較し、その差を算出して、ステップＳ２４に移る。実測値は蓄電量の推移であり、予測値は充放電計画の値である。

ステップＳ２４では、算出した差が許容値内であるか否かを判断し、許容値内である場合には、予測が当たっているとして本フローを終了する。許容値内でなく許容値を超えた場合には、予測が外れたとして、ステップＳ２５に移る。許容値は、適宜設定される値であり、誤差範囲と同義である。

ステップＳ２５では、予測が外れているので、現在からの深夜電力時間帯までの予測消費スケジュールを再び算出し、ステップＳ２６に移る。予測消費スケジュールの算出は、前述のステップＳ１４と同様の処理である。

ステップＳ２６では、予測が外れているので、現在からの深夜電力時間帯までの予測発電スケジュールを算出し、ステップＳ２７に移る。予測発電スケジュールの算出は、前述のステップＳ１６と同様の処理である。

ステップＳ２７では、新たに算出した予測消費スケジュールと予測発電スケジュールとに基づいて、充放電計画を新たに決定し、本フローを終了する。充放電計画の算出は、前述のステップＳ１７と同様の処理である。

このような昼間電力処理によって、予測が外れた場合には、最新の実測値に基づいて充放電計画が決定される。したがって充放電計画は、たとえば供給電力の消費が少なくなるように、太陽光電力の発電量の交流電力線１２への供給電力量と設置用蓄電池または車載用蓄電池３０への蓄電量との配分、および設置用蓄電池または車載用蓄電池３０の配線への供給電力量を決定することができる。

次に、具体的な充放電計画の算出方法に関して説明する。充放電計画は、予め設定される制御モードによって、その結果が異なる。制御モードには、たとえば電力コストを優先するコスト優先モード、二酸化炭素の排出量を最小にするエコモード、および希望電力需要パターンに沿うように制御する一定モードなどがある。

先ず、コスト優先モードに関して説明する。コスト優先モードは、検出された使用電力量よりも発電量が多い時には、太陽光電力の電力系統への逆潮流量が多くなるように制御する。ここで単位時間当たりの外部電力系統１１に対する電力需要をＷｕ、発電システム４０の発電量をＷｐ、電気負荷１３の消費電力量をＷｃ、設備用蓄電池２３および車載用蓄電池３０への蓄電量をＷｂとすると、
Ｗｕ＋Ｗｐ＝Ｗｃ＋Ｗｂ …（式１）
で表される。ただし、Ｗｂ＞０で充電、Ｗｂ＜０で放電を表す。

電力コストＣは、当該時間の電力単価をＰ（ｔ）、蓄電池の充電量をＢ（ｔ）とすると、
Ｃ＝ΣＷｕ（ｔ）・Ｐ（ｔ）
＝Σ（Ｗｃ（ｔ）−Ｗｐ（ｔ）＋Ｗｂ（ｔ））・Ｐ（ｔ） …（式２）
ここで、
Ｂ（ｔ）＝Ｂ（ｔ−１）＋Ｗｂ（ｔ） …（式３）
ただし、
Ｂ（ｔ）≧０ …（式４）
となる。充放電計画を決定するときには、Ｗｃ（ｔ）とＷｐ（ｔ）の予測結果から電力コストＣが最小になるようなＷｂ（ｔ）を求める。

消費電力Ｗｃ（ｔ）の予測および発電量Ｗｐ（ｔ）の予測は、前述のように図２および図３に示すフローにて予め行われている。

したがって図３に示すように、比較時間毎に消費電力および発電量を実測し、予測値の結果と比較し、この差分情報を用いて差分をいわば補正するように予測結果を更新する。これによって最新の情報を反映して、充放電計画を決定することができる。したがって電力コストＣが最小、すなわち系統電力からの供給電力量が最小となるように制御することができる。

次に、一定モードに関して説明する。一定モードでは、電力会社が希望する希望電力需要パターンと発電システム４０の発電量の予測とに基づいて、希望電力需要パターン（補正消費スケジュール）に沿うように設備用蓄電池２３および車載用蓄電池３０への充電を計画する。たとえば検出された消費電力量（使用電力量）よりも太陽光発電量が少ない時には、予測消費スケジュールを供給電力の消費を抑制するように予め設定された希望電力需要パターンに設定する。

希望電力需要パターンは、Ｗｕ（ｔ）（ｔ＝０，１，２，…２３）のようなパターンで供給側より需要側に外部情報７０として充放電計画制御部５０に予め配信される。ここで
Ｗｕ’（ｔ）＝Ｗｃ（ｔ）−Ｗｐ（ｔ）＋Ｗｂ（ｔ） …（式５）
で表される。

Ｗｃ（ｔ）とＷｐ（ｔ）との予測結果から、Ｗｕ’（ｔ）が希望に合うようにＷｂ（ｔ）を制御する。ここで希望に合うようにという意味は、たとえば
Σ（Ｗｕ（ｔ）−Ｗｕ’（ｔ））^２
を最小にする。

これによって前述のコスト優先モードと同様に、最新の情報を反映して、希望電力需要パターンに沿うように設備用蓄電池２３および車載用蓄電池３０への充放電計画を決定することができる。したがって充放電計画制御部５０は、供給側の平準化、需要側のピークカットなど目的を最大化するための設備内蓄電池への充電計画を生成することができる。

以上説明したように本実施形態の電力供給システム１０は、予測電力量と予測発電量とを用いて予測蓄電量を設定することによって、特定時間帯である深夜時間帯における蓄電量を最小化することができる。これによって設備用蓄電池２３に余剰分となるような電力が蓄電されることが防止され、電力コストを低減することができる。予測が外れるときもあるので、予測が外れた場合の制御が必要である。そこで本実施形態では、図３のステップＳ２３に示すように、実測値と予測値とを比較し、その差が許容値を超えた時、供給電力の消費が少なくなるように、太陽光電力の発電量の配線への供給電力量と設備用蓄電池２３および車載用蓄電池３０への蓄電量との配分、および設備用蓄電池２３および車載用蓄電池３０の配線への供給電力量を決定するように、充放電計画制御部５０によって制御される。比較することによって、予測が外れた時、すなわち実測値と予測値との差が許容値を超えた時がわかる。このような許容値を超えた時に、供給電力の消費が少なくなるように、発電量の配分、設備用蓄電池２３および車載用蓄電池３０から配線への供給電力量を決定する。したがって予測が外れた時であっても、供給電力の消費を少なくするように充放電計画を修正することができる。これによって消費電力量および太陽光発電量を予測し、予測と実際の値が異なっていた場合であっても、太陽光発電量を有効に利用することができる電力供給システム１０を実現することができる。また二酸化炭素を発生しない発電方法によって発電された太陽光電力量を有効に利用することによって、二酸化炭素の発生を抑制することができる。

換言すると、本実施形態の電力供給システム１０において、発電予測、電力需要予測に基づいて、設備内蓄電池への充電を計画する。計画は、系統電力の需要側ピークカット、系統電力の平準化などの目的に応じて決められる。これらの目的を満たすように制御しながら、リアルタイムで電力消費量、発電量を観測し、発電量、需要量を予測値とのずれを計測する。そして予測値とのずれを補正するように設備内蓄電池への充電計画を更新し、充電制御する。系統電力からの充電を効率的に管理することにより、地域全体での電力の効率的運用を可能にすることができる。

さらに換言すると、本実施形態の電力供給システム１０は、設備内蓄電池の充電電流量を制御できるという点に着目し、電力の需要予測、発電予測から、蓄電量を制御する。そしてリアルタイムで消費電力および発電量を測定し、予測結果の誤差を補正するように計画を更新していく。

また本実施形態では、実測値と予測値との差が許容値を超えた時には、いわゆるコスト優先モードとして、供給電力の消費が最小であり、かつ太陽光電力の電力系統への逆潮流量が多くなるように、各部が充放電計画制御部５０によって制御される。したがって予測が外れた時であって、たとえば消費電力量よりも発電量に余裕があるときには、供給電力の利用を抑制することができるので、供給電力の消費を最小となるように制御することによって、電力コストを低減することができる。また逆潮流量を多くすることによって、収益を得ることができ、さらに電力コストを低減することができる。

さらに本実施形態では、実測値と予測値との差が大きい時には、供給電力の消費が一定になるように、各部が充放電計画制御部５０によって制御される。供給電力の消費が補正消費スケジュールである希望電力需要パターンになるように制御されるので、建物毎または地域毎に希望電力需要パターンを設定することによって、供給電力の消費がある時間に集中することを防止することができる。これによって電力供給元から各建物への電力供給が不足することを抑制することができる。

さらに本実施形態では、充放電計画制御部５０は、実測値と予測値との差が許容値を越えた時には、図３のステップＳ２７に示すように、充放電計画を新たに算出する。そして記憶手段には、充放電計画が算出される毎に、算出された充放電計画が記憶される。したがって記憶手段には、最新の充放電計画が記憶されている。そして充放電計画制御部５０は、比較するときには記憶手段に記憶される最新の充放電計画を用いる。したがって予測が適宜修正されるので、予測が外れる確率を少なくすることができる。したがって好適な消費および充電計画を実行することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

前述の第１実施形態では、充放電計画を算出しているが、充放電計画を算出することなく、予測消費スケジュールと検出された消費電力量とを比較し、予測消費スケジュールと検出された消費電力量との差が許容値を超えた時、または予測発電スケジュールと検出された発電量とを比較し、予測発電スケジュールと検出された発電量との差が許容値を超えた時には、供給電力の消費が少なくなるように、太陽光電力の発電量の配線への供給電力量と蓄電手段への蓄電量との配分、および蓄電手段の配線への供給電力量を決定するように制御してもよい。換言すると、充放電計画は、予測消費スケジュールおよび予測消費スケジュールから算出されるものであるので、充放電計画を算出しなくとも同様の処理を実施することができる。

また前述の第１実施形態では、比較時間の間隔は一定であったが、一定に限るものではなく、随時比較してもよく、断続的に比較してもよく、不定期に比較してもく、消費電力量が予め定めるしきい値よりも高い場合に比較してもよい。たとえば比較時間は、実測値と予測値との差が許容値を越えてよりも大きくなるにつれて、比較する間隔を小さくするように充放電計画制御部５０が制御してもよい。許容値を越えた場合は、より早い時点で修正することが好ましいので、比較する間隔を短くすることによって、早い時点で予測が外れた場合の制御を実施することができる。これによって予測が大きく外れた場合であっても、速やかに対応することができる。換言すると、ずれ補正更新タイミングは、差の変化率をみながら可変とすることが好ましい。

また前述の第１実施形態では、大気圧センサを用いて大気圧データを取得しているが、インターネットに接続する接続手段を設け、インターネット上から気象庁等による大気圧データを取得し、これを使用するようにしてもよい。また大気圧のデータに限らず、季節、天候および温度の過去のデータと天気予報のデータから
また前述の第１実施形態では、蓄電ユニット２０と充電スタンド２１とは別体であったが、一体であってもかまわない。蓄電ユニット２０と充電スタンド２１とが別体の場合には、それぞれのユニットの設置位置の自由度が向上する。一方、蓄電ユニット２０と充電スタンド２１とが一体の場合には、構成を簡素化することが可能である。

また前述の第１実施形態では、定置式の設備用蓄電池２３、および、車載用蓄電池３０は、いずれも二次電池であったが、これに限定されるものではない。充電可能および放電可能な蓄電手段であればよく、たとえばキャパシタ等を採用することも可能である。

また前述の第１実施形態では、建物は住宅であったが、これに限定されるものではない。たとえば、建物は、店舗、工場、倉庫等であってもかまわない。

また前述の第１実施形態では、特定時間帯は、深夜時間帯（２３時から７時の時間帯）であるが、このような時間帯に限るものではなく、電力供給契約によって適宜変更されるものである。また予測する期間は、翌日に限るものではなく、他の予測期間、たとえば現在から数時間などであってもよい。

また前述の第１実施形態では、車載用蓄電池３０を搭載した車両３１は電気自動車であったが、これに限定されるものではなく、たとえば、プラグハイブリッド（ＰＨＶ）自動車であってもかまわない。また、設備用蓄電池２３を搭載した車両３１であれば、設備用蓄電池２３に蓄えた電力を車両３１の駆動に用いるものにも限定されるものではない。

１０…電力供給システム
１１…外部電力系統（電力系統）
１２…交流電力線（配線）
１３…電気負荷
１４…消費電力量計測器（消費電力量検出手段）
２０…蓄電ユニット
２１…充電スタンド
２２…蓄電池用電力制御回路
２３…設備用蓄電池（蓄電手段）
２４…充放電制御回路
３０…車載用蓄電池（蓄電手段）
３１…車両
４０…発電システム（太陽光発電手段）
４１…発電用電力制御回路
４２…発電量計測器（発電量検出手段）
５０…充放電計画制御部（消費制御手段，予測量算出手段，蓄電量設定手段）

Claims (5)

1. 電力供給契約に基づいて電力供給元の電力系統（１１）から建物に供給される供給電力を、配線（１２）に接続された電気負荷（１３）および蓄電手段（２３，３０）に給電可能な電力供給システム（１０）であって、
   太陽光によって発電を行う太陽光発電手段（４０）と、
   前記建物の前記配線に接続され、前記太陽光発電手段によって発電された太陽光電力および前記電力系統から供給される前記供給電力を充電可能であるとともに、蓄電された電力を前記配線へ放電可能な蓄電手段（２３，３０）と、
   前記電力系統から供給される前記供給電力の消費を制御するとともに、前記太陽光電力の消費を、前記蓄電手段への蓄電による消費と、前記電気負荷による消費と、前記電力系統への逆潮流による消費とで制御する消費制御手段（５０）と、
   前記電気負荷の使用履歴に基づいて算出される予測期間の前記電気負荷の予測電力量、前記算出される前記予測期間における前記電気負荷の前記予測電力量の時間毎の推移を示す予測消費スケジュール、天候予測によって予測される前記予測期間の前記太陽光発電手段の予測発電量、および前記予測される前記予測期間における前記予測発電量の時間毎の推移を示す予測発電スケジュールを算出する予測量算出手段（５０）と、
   前記予測電力量が前記予測発電量よりも大きい場合、前記予測電力量と前記予測発電量の差である不足量を算出し、前記蓄電手段に蓄電される上限量である限界蓄電量が前記不足量以上の場合には、前記不足量を前記蓄電手段の蓄電後に蓄えられる量である予測蓄電量に設定し、前記限界蓄電量が前記不足量未満の場合には前記限界蓄電量を前記予測蓄電量に設定する蓄電量設定手段（５０）と、
   前記電気負荷における消費電力量を検出する消費電力量検出手段（１４）と、
   前記太陽光発電手段における発電量を検出する発電量検出手段（４２）と、を含み、
   前記消費制御手段は、
   前記電力供給契約に基づいて定まる他の時間帯より電力コストが安価な特定時間帯において、前記蓄電手段の蓄電量が設定された前記予測蓄電量になるまで前記供給電力によって蓄電するように制御し、
   前記予測消費スケジュールと前記検出された消費電力量とを比較し、前記予測消費スケジュールと前記検出された消費電力量との差が許容値を超えた時、または前記予測発電スケジュールと前記検出された発電量とを比較し、前記予測発電スケジュールと前記検出された発電量との差が許容値を超えた時には、前記供給電力の消費が少なくなるように、前記太陽光電力の発電量の前記配線への供給電力量と前記蓄電手段への蓄電量との配分、および前記蓄電手段の前記配線への供給電力量を決定することを特徴とする電力供給システム。
2. 前記消費制御手段は、前記予測消費スケジュールと前記検出された消費電力量との差が許容値を超えた時、または前記予測発電スケジュールと前記検出された発電量との差が許容値を超えた時であって、検出された前記消費電力量よりも前記発電量が多い時には、前記太陽光電力の前記電力系統への逆潮流量が多くなるように、前記太陽光電力の発電量の前記配線への供給電力量と前記蓄電手段への蓄電量との配分、および前記蓄電手段の前記配線への供給電力量を決定することを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記消費制御手段は、前記予測消費スケジュールと前記検出された消費電力量との差が許容値を超えた時、または前記予測発電スケジュールと前記検出された発電量との差が許容値を超えた時であって、検出された前記消費電力量よりも前記発電量が少ない時には、前記予測消費スケジュールを前記供給電力の消費を抑制するように予め設定された補正消費スケジュールに設定することを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
4. 前記予測量算出手段によって前記予測消費スケジュールと前記予測発電スケジュールとが算出される毎に、前記算出された前記予測消費スケジュールと前記予測発電スケジュールとを記憶する記憶手段をさらに含み、
   前記予測量算出手段は、
   前記予測消費スケジュールと前記検出された消費電力量との差が許容値を越えた時には、前記予測消費スケジュールを新たに算出し、
   前記予測発電スケジュールと前記検出された発電量との差が許容値を越えた時には、前記予測発電スケジュールを新たに算出し、
   前記消費制御手段は、前記比較するときには前記記憶手段に記憶される最新の前記予測消費スケジュールと前記予測発電スケジュールとを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電力供給システム。
5. 前記消費制御手段は、定期的に前記比較をし、前記予測消費スケジュールと前記検出された消費電力量との差、および前記予測発電スケジュールと前記検出された発電量との差の少なくともいずれか一方が前記許容値を越えて大きくなるにつれて、前記比較する間隔を小さくするように制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電力供給システム。

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