JP2013005630A - 電力供給システム - Google Patents

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Abstract

【課題】負荷に安定して電力を供給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】需要計測部１１は負荷５の需要電力を計測し、発電計測部１２は太陽電池１の発電電力を計測する。閾値記憶部１３は、蓄電池２の放電を行うか否かを決めるために用いられる蓄電池２の残量（電力残量）についての放電制御閾値を記憶している。指令部１４は、需要電力が発電電力よりも大きい場合、蓄電池２の残量と放電制御閾値との比較結果に基づいて、蓄電池２の放電を制御するための制御指令を生成し、パワーコンディショナ６の制御部６１へ送信する。このとき、蓄電池２の残量が放電制御閾値より大きければ、指令部１４は、蓄電池２の放電を行わせるための制御指令を出す。閾値設定部１５は、放電制御閾値の値を可変的に設定し、値を変更する度に閾値記憶部１３内の放電制御閾値を更新する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電装置および蓄電池を有し、商用電源と発電装置と蓄電池との少なくとも１つから負荷に電力を供給する電力供給システムに関する。
従来から、発電装置の他に蓄電池を有し、発電装置により発電される電力（発電電力）と負荷で消費される電力（消費電力）との差分を余剰電力として、蓄電池（バッテリ）に蓄えるようにした電力供給システムが提案されている（たとえば特許文献１参照）。
特許文献１のシステムは、負荷に供給する必要がある電力（需要電力）と太陽電池などの発電装置により発電される電力（発電電力）との差分を不足電力として、蓄電池（バッテリ）から放電することにより、不足電力を補填する。要するに、特許文献１においては、蓄電池は、「発電電力−消費電力」で表される余剰電力を充電し、一方、「需要電力−発電電力」で表される不足電力を補填すべく放電する。
特開２０１１−１０３７４０号公報（第００４７段落）
しかし、特許文献１に記載のように、単純に、需要電力が発電電力を上回る場合（つまり「需要電力−発電電力」＞０の場合）には蓄電池の放電を行うという構成では、却って負荷への電力供給が安定しないことがある。
すなわち、商用電源から需要家に供給される電力（買電電力）が、需要家と電力会社との間で予め決められている契約容量を超えると、ブレーカが遮断されて負荷への電力供給が停止することがある。そのため、たとえば需要電力が発電電力を上回る状態が続いて蓄電池の残量がなくなった状態で、不足電力（需要電力−発電電力）が契約容量を超えると、不足電力を蓄電池の放電電力で補填することはできないから、負荷への電力供給を維持できなくなる。
本発明は上記事由に鑑みて為されており、負荷に安定して電力を供給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。
本発明の電力供給システムは、電力を生成する発電装置および電力を蓄える蓄電池を有し、商用電源と前記発電装置と前記蓄電池との少なくとも１つから負荷に電力を供給する電力供給システムであって、前記負荷の需要電力を計測する需要計測部と、前記発電装置の発電電力を計測する発電計測部と、前記蓄電池の放電を行うか否かを決めるための放電制御閾値を記憶する閾値記憶部と、前記需要電力が前記発電電力よりも大きい場合に、前記蓄電池の残量と前記放電制御閾値との比較結果に基づいて前記蓄電池の放電を制御するための制御指令を出す指令部と、前記指令部からの前記制御指令に合わせて前記蓄電池の放電を制御する制御部と、前記放電制御閾値を可変的に設定して前記閾値記憶部に書き込む閾値設定部とを備えることを特徴とする。
この電力供給システムにおいて、前記指令部は、前記蓄電池の残量が前記放電制御閾値よりも大きい場合、前記蓄電池の放電を行わせるための前記制御指令を出すことが望ましい。
この電力供給システムにおいて、前記指令部は、前記蓄電池の残量が前記放電制御閾値以下であり、且つ前記需要電力と前記発電電力との差分が所定の買電制限閾値以下である場合、前記蓄電池の放電を停止させるための前記制御指令を出すことがより望ましい。
この電力供給システムにおいて、前記指令部は、前記蓄電池の残量が前記放電制御閾値以下であり、且つ前記需要電力と前記発電電力との差分が所定の買電制限閾値より大きい場合、前記蓄電池の放電を行わせるための前記制御指令を出すことがより望ましい。
この電力供給システムにおいて、前記指令部は、前記蓄電池の残量が前記放電制御閾値以下であり、且つ前記需要電力と前記発電電力との差分が前記買電制限閾値より大きい場合、当該差分のうち前記買電制限閾値からの超過分に相当する電力のみが放電されるように前記制御指令によって放電電力を制限することがより望ましい。
この電力供給システムにおいて、過去の測定期間内に得られた前記需要電力および前記発電電力を履歴情報として記憶する履歴記憶部をさらに備え、前記閾値設定部は、前記履歴情報を用いて前記放電制御閾値を算出し、当該放電制御閾値を前記閾値記憶部に書き込むことがより望ましい。
この電力供給システムにおいて、将来の天気予報情報を取得する天気情報取得部をさらに備え、前記発電装置は、自然エネルギーを用いて電力を生成しており、天気によって前記発電電力が変化し、前記履歴記憶部は、天気別に前記履歴情報を記憶しており、前記閾値設定部は、天気別に前記履歴情報を用いて前記放電制御閾値を算出し、当該放電制御閾値を天気ごとに前記閾値記憶部に書き込み、前記指令部は、前記閾値記憶部に記憶された前記放電制御閾値の中から前記天気予報情報に対応する前記放電制御閾値を選択して使用することがより望ましい。
本発明は、需要電力が発電電力よりも大きい場合に、蓄電池の残量と可変的に設定される放電制御閾値との比較結果に基づいて蓄電池の放電を制御するので、負荷に安定して電力を供給することができるという利点がある。
実施形態１に係る電力供給システムの概略構成を示すブロック図である。 実施形態１に係る電力供給システムの指令部の動作を示す説明図である。 実施形態１に係る電力供給システムの指令部の動作を示す説明図である。 実施形態１に係る電力供給システムの動作を示す説明図である。 実施形態１に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。 実施形態１に係る電力供給システムの閾値設定部の動作を示す説明図である。 実施形態２に係る電力供給システムの概略構成を示すブロック図である。
（実施形態１）
本実施形態の電力供給システムは、図１に示すように太陽電池１と蓄電池２とを有しており、商用電源（交流電源）３と太陽電池１と蓄電池２との少なくとも１つから、ＡＣ（交流）分電盤４に接続されている負荷５に電力を供給するシステムである。さらに、電力供給システムは、太陽電池１および蓄電池２とＡＣ分電盤４との間に接続されたパワーコンディショナ６と、後述する放電管理装置１０とを備えている。
ここでは、電力供給システムが一般的な戸建住宅からなる需要家に用いられる場合を例として説明するが、これに限らず、電力供給システムは集合住宅の各住戸や施設、工場等に用いられてもよい。なお、図１では、電力のやり取りが行われる強電系の接続線を破線で示し、情報（信号）のやり取りが行われる弱電系の接続線を実線で示している。
負荷５は、住宅内の各所に配置されたテレビ受像機、音楽プレーヤ、パーソナルコンピュータ等の電気機器や、コンセント、壁スイッチ等の配線器具や、エアコン（空調機器）、照明設備等の設備機器などを含んでいる。ここでの負荷５は、交流電力の供給を受けて動作する交流駆動型の負荷である。ただし、電力供給システムは、直流電力の供給を受けて動作する直流駆動型の負荷を電力供給の対象に含んでいてもよい。
ＡＣ分電盤４は、商用電源３に接続されている。商用電源３は、単相三線式であって、中性極と一対の電圧極との３線からなる引込線（図示せず）によって住宅に引き込まれている。ＡＣ分電盤４は、住宅内に設置され、主幹ブレーカ（図示せず）および複数個の分岐ブレーカ（図示せず）等を収納している。
太陽電池１は、自然エネルギー（太陽光）を利用して直流電力を生成する発電装置を構成する。太陽電池１は、日射量に応じて発電電力が変動するため、基本的には昼間に発電を行い夜間に発電を停止する。一方、蓄電池２は、太陽電池１で生成された電力を貯めることができるので、たとえば昼間に太陽電池１で生成された電力を蓄えて夜間に放電することにより、日射量に応じて変動する発電電力の平滑化を図ることができる。
パワーコンディショナ６は、太陽電池１あるいは蓄電池２からの直流電力を商用電源３の位相に同期した交流電力に変換するインバータ回路（図示せず）を有している。パワーコンディショナ６の出力はＡＣ分電盤４に接続されており、太陽電池１や蓄電池２からの電力はパワーコンディショナ６およびＡＣ分電盤４を介して負荷５に供給される。ＡＣ分電盤４は商用電源３にも接続されているので、太陽電池１および蓄電池２からの出力のみでは負荷５の総需要電力を賄えない場合、負荷５には商用電源３から電力供給される。
さらに、パワーコンディショナ６は、商用電源３の停電検出時にインバータ回路の動作を停止させ、ＡＣ分電盤４との間に挿入された解列リレー（図示せず）を解列させる保護装置（図示せず）を有しており、太陽電池１や蓄電池２の単独運転を防止する。なお、パワーコンディショナ６は、ＡＣ分電盤４内あるいはＡＣ分電盤４の周辺に設置される。
また、パワーコンディショナ６は、蓄電池２の充放電を行う機能と、太陽電池１の発電電力に余剰分（余剰電力）が生じたときに、余剰電力を商用電力系統に逆潮流して電力会社に売電する機能とを有し、これらの機能を制御する制御部６１を具備している。制御部６１は、放電管理装置１０からの制御指令を受けて、蓄電池２の充電を行う充電モードと、蓄電池２の放電を行う放電モードと、売電を行う売電モードとを切り替えるように動作する。
放電管理装置１０は、負荷５の需要電力を計測する需要計測部１１と、太陽電池１の発電電力を計測する発電計測部１２と、閾値を記憶する閾値記憶部１３と、制御部６１に制御指令を出す指令部１４と、後述の閾値設定部１５とを備えている。本実施形態では、放電管理装置１０はマイコン（マイクロコンピュータ）を主構成とし、メモリ（図示せず）に記憶されているプログラムを実行することにより、上記各部の機能を実現する。
需要計測部１１は、ＡＣ分電盤４から負荷５への電力供給路上に設けられた第１の電流センサ１１１の出力を用いて、負荷５で実際に消費されている電力（需要電力の実績値）の瞬時値を計測する。需要計測部１１は、計測結果を指令部１４に対して定期的に送信する。なお、ここでは、需要計測部１１は、複数の負荷５における需要電力の合計（総需要電力）を計測する構成とするが、この構成に限らず、たとえば負荷５が複数系統に分かれている場合に系統ごとに需要電力を計測する構成であってもよい。
発電計測部１２は、太陽電池１からパワーコンディショナ６への電力供給路上に設けられた第２の電流センサ１１２の出力を用いて、太陽電池１で実際に生成されている電力（発電電力の実績値）の瞬時値を計測する。発電計測部１２は、計測結果を指令部１４に対して定期的に送信する。
閾値記憶部１３は、少なくとも放電制御閾値と買電制限閾値とを記憶している。放電制御閾値は、蓄電池２の放電を行うか否かを決めるために用いられる蓄電池２の残量（電力残量）についての閾値である。買電制限閾値は、商用電源３から需要家に供給される電力（買電電力）が需要家−電力会社間で予め決められている契約容量（電流値）を超えてブレーカが遮断されることがないように、買電電力を制限するために用いられる閾値である。
指令部１４は、たとえば蓄電池２の残量や、過放電、過充電の有無等の異常情報など、蓄電池２の状態を示す情報（以下、「蓄電池情報」という）を蓄電池２から定期的に取得する。蓄電池２は、このような蓄電池情報を指令部１４だけでなく、パワーコンディショナ６に対しても定期的に送信する。
指令部１４は、需要計測部１１で計測された負荷５の需要電力と、発電計測部１２で計測された発電電力と、閾値記憶部１３内の各閾値と、蓄電池情報に含まれる蓄電池２の残量とを用いて制御指令を生成し、パワーコンディショナ６の制御部６１へ送信する。ここで、制御指令には、蓄電池２の放電を行わせるための放電指令と、放電を停止させるための放電停止指令と、蓄電池２の充電を行わせるための充電指令と、充電を停止させるための充電停止指令と、売電を行わせるための売電指令とがある。
制御指令を受けた制御部６１は、蓄電池情報によって発電電力における余剰電力の有無や蓄電池２の残量等を確認した上で異常がなければ、制御指令に従って蓄電池２の充放電の制御、売電の制御、負荷５への電力供給の制御を行う。
閾値設定部１５は、放電制御閾値および買電制限閾値を設定して、閾値記憶部１３に書き込む機能を有している。本実施形態においては、閾値設定部１５は、放電制御閾値に関してはその値を可変的（動的）に設定しており、値を変更する度に閾値記憶部１３内の放電制御閾値を更新する。閾値設定部１５による放電制御閾値の設定の仕方については、後に詳しく説明する。
ここにおいて、閾値記憶部１３に設定されている放電制御閾値および買電制限閾値の初期値は、下記表１の通りとする。ただし、放電制御閾値は可変的に設定される値であるから、初期値に固定されるわけではない。
Figure 2013005630
次に、指令部１４が蓄電池２の放電、放電停止を切り替えるための制御指令を出すときの動作について、図２を参照して説明する。
指令部１４は、需要計測部１１から負荷５の需要電力の情報（図２のＳ１：ｙｅｓ）、発電計測部１２から太陽電池１の発電電力の情報（Ｓ２：ｙｅｓ）、蓄電池２から蓄電池情報を受信すると（Ｓ３：ｙｅｓ）、需要電力と発電電力とを比較する（Ｓ４）。
「Ｓ４」において需要電力が発電電力よりも大きい場合（Ｓ４：ｙｅｓ）、指令部１４は、蓄電池情報に含まれる蓄電池２の残量を確認し、蓄電池２の残量と閾値記憶部１３内の放電制御閾値とを比較する（Ｓ５）。蓄電池２の残量が放電制御閾値よりも大きい場合（Ｓ５：ｙｅｓ）、指令部１４は、蓄電池情報から過放電の有無を確認し（Ｓ６）、過放電でなければ（Ｓ６：ｎｏ）、蓄電池２の放電を行わせるための制御指令（放電指令）を制御部６１に送信する（Ｓ７）。これにより、蓄電池２は放電を行うので、発電電力の需要電力に対する不足分（不足電力）を補填することができる。ただし、パワーコンディショナ６の性能限界まで放電しても不足電力を全て補えない場合には、商用電源３からも負荷２へ電力供給を行う。
一方、「Ｓ４」において需要電力が発電電力以下である場合（Ｓ４：ｎｏ）、指令部１４は、蓄電池２の放電を停止させるための制御指令（放電停止指令）を制御部６１に送信する（Ｓ８）。
また、「Ｓ５」において蓄電池２の残量が放電制御閾値以下である場合（Ｓ５：ｎｏ）、指令部１４は、需要電力と発電電力との差分である不足電力（需要電力−発電電力）を閾値記憶部１３内の買電制限閾値と比較する（Ｓ９）。不足電力が買電制限閾値よりも大きければ（Ｓ９：ｙｅｓ）、指令部１４は、蓄電池情報から過放電の有無を確認し（Ｓ１０）、過放電でなければ（Ｓ１０：ｎｏ）、放電指令を制御部６１に送信する（Ｓ１１）。
ただし、この場合（Ｓ１０：ｎｏの場合）、指令部１４は、不足電力のうち買電制限閾値からの超過分に相当する電力のみが放電されるように、制御指令（放電指令）によって放電電力を制限する。つまり、この場合、蓄電池２は、不足電力の全てを補うのではなく、不足電力の一部（買電制限閾値を超えた分）だけを補い、残り（買電制限閾値以下の分）については商用電源３が負荷２へ電力供給を行う。言い換えれば、蓄電池２の残量が放電制御閾値以下である場合には、蓄電池２はフル放電によって不足電力をフルアシストするのではなく、後に需要電力が発電電力を上回る事態に備えて電力残量を温存する。
また、「Ｓ９」において不足電力が買電制限閾値以下であれば（Ｓ９：ｎｏ）、指令部１４は、放電停止指令を制御部６１に送信する（Ｓ８）。「Ｓ６」あるいは「Ｓ１０」において過放電であった場合（Ｓ６：ｙｅｓ、Ｓ１０：ｙｅｓ）にも、指令部１４は、放電停止指令を制御部６１に送信する（Ｓ８）。
次に、指令部１４が蓄電池２の充電、充電停止、さらに売電の有無を切り替えるための制御指令を出すときの動作について、図３を参照して説明する。
指令部１４は、需要計測部１１から負荷５の需要電力の情報（図３のＳ２１：ｙｅｓ）、発電計測部１２から太陽電池１の発電電力の情報（Ｓ２２：ｙｅｓ）、蓄電池２から蓄電池情報を受信すると（Ｓ２３：ｙｅｓ）、需要電力と発電電力とを比較する（Ｓ２４）。
「Ｓ２４」において需要電力が発電電力以上である場合（Ｓ２４：ｎｏ）、指令部１４は、商用電源３からの電力で蓄電池２の充電を実施するか否かを判断する（Ｓ２５）。商用電源３から充電を実施するのであれば（Ｓ２５：ｙｅｓ）、指令部１４は、蓄電池情報に含まれる蓄電池２の残量を確認して蓄電池２が満充電か否かを判断する（Ｓ２６）。指令部１４は、蓄電池２が満充電でなければ（Ｓ２６：ｎｏ）、蓄電池２の充電を行わせるための制御指令（充電指令）を制御部６１に送信する（Ｓ２７）。
一方、蓄電池２が満充電であれば（Ｓ２６：ｙｅｓ）、指令部１４は、蓄電池２の充電を停止させるための制御指令（充電停止指令）を制御部６１に送信する（Ｓ２８）。指令部１４は、「Ｓ２５」において商用電源３から充電を実施しないと判断した場合（Ｓ２５：ｎｏ）にも、充電停止指令を制御部６１に送信する（Ｓ２８）。
また、「Ｓ２４」において需要電力が発電電力より小さい場合（Ｓ２４：ｙｅｓ）、つまり、太陽電池１の発電電力に余剰分（余剰電力）が生じている場合、指令部１４は、売電を実施するか否かを判断する（Ｓ２９）。売電を実施する場合には（Ｓ２９：ｙｅｓ）、指令部１４は、売電を開始させるための制御指令（売電指令）を制御部３１に送信する（Ｓ３０）。売電を実施しない場合（Ｓ２９：ｎｏ）、指令部１４は、蓄電池２が満充電か否かの判断（Ｓ２６）に移行する。この場合、指令部１４は、蓄電池２が満充電でなければ（Ｓ２６：ｎｏ）、太陽電池１の余剰電力にて蓄電池２の充電を行わせるための制御指令（充電指令）を制御部６１に送信する（Ｓ２７）。
以下に、上述した構成の電力供給システムの動作の具体例について図４を参照して説明する。
図４は、横軸を時間軸として、（ａ）に発電電力Ｐ１および需要電力Ｐ２、（ｂ）に蓄電池２によるアシスト有りの場合の商用電源３からの供給電力、（ｃ）に蓄電池２によるアシストなしの場合の商用電源３からの供給電力、（ｄ）に蓄電池２の残量を示している。なお、図４（ｄ）中の「Ｔｈ１」は放電制御閾値を表し、図４（ｂ）、（ｃ）中の「Ｔｈ２」は買電制限閾値を表している。また、図４においては、期間ｔ３〜ｔ１３が通常の電気料金が適用される時間帯で、期間ｔ１〜ｔ３が割安な電気料金（夜間料金）が適用される時間帯と仮定する。
時刻ｔ１においては、発電電力Ｐ１が需要電力Ｐ２より小さいものの、蓄電池２の残量が放電制御閾値Ｔｈ１より小さく、夜間料金が適用されるので、期間ｔ１〜ｔ２においては、パワーコンディショナ６は、商用電源３からの電力によって蓄電池２を充電する。期間ｔ２〜ｔ３においては、蓄電池２の残量が放電制御閾値Ｔｈ１を超えているものの、夜間料金が適用されるので、パワーコンディショナ６は、積極的に商用電源３からの電力を負荷へ供給する。
その後、時刻ｔ３を過ぎると通常料金が適用され、期間ｔ３〜ｔ４においては、発電電力Ｐ１が需要電力Ｐ２より小さく、蓄電池２の残量が放電制御閾値Ｔｈ１より大きいので、パワーコンディショナ６は、蓄電池２のフル放電によって不足電力をフルアシストする。つまり、たとえば発電電力Ｐ１が０．８ｋＷで需要電力Ｐ２が２．９ｋＷ、蓄電池２の残容量が１．５ｋＷｈで放電制御閾値Ｔｈ１（＝１ｋＷｈ）より大きければ、パワーコンディショナ６は、不足電力を極力補うように蓄電池２をフル放電する。期間ｔ７〜ｔ９においても、期間ｔ３〜ｔ４と同様の条件を満たすので、パワーコンディショナ６は、蓄電池２のフル放電によって不足電力をフルアシストする。なお、図４（ｂ）では、蓄電池２によるアシスト有りの場合（図４（ｃ））と比較したときの商用電源３からの供給電力の増加分、つまり商用電源３からの供給電力のうち蓄電池２のアシストによって削減可能な部分を斜線部で表している。
また、期間ｔ４〜ｔ５においては、発電電力Ｐ１が需要電力Ｐ２よりも大きく、売電を実施可能な状態にあるため、パワーコンディショナ６は、太陽電池１の余剰電力を全て売電する。その後、期間ｔ５〜ｔ６においては、発電電力Ｐ１が需要電力Ｐ２より大きいものの、売電抑制の時間帯に当たるので、パワーコンディショナ６は、太陽電池１の余剰電力を全て蓄電池２の充電に利用する。
期間ｔ９〜ｔ１０においては、蓄電池２の残量が放電制御閾値Ｔｈ１より小さいものの、不足電力（需要電力Ｐ２−発電電力Ｐ１）が買電制限閾値Ｔｈ２よりも大きいので、パワーコンディショナ６は、蓄電池２の放電によって不足電力をアシストする。このとき、パワーコンディショナ６は、不足電力のうち買電制限閾値Ｔｈ２からの超過分についてのみ蓄電池２からの放電によってアシストし、残りは商用電源３から電力供給する。期間ｔ１１〜ｔ１２においても、期間ｔ９〜ｔ１０と同様の条件を満たすので、パワーコンディショナ６は、蓄電池２の放電によって不足電力の一部をアシストする。
要するに、たとえば発電電力Ｐ１が０．８ｋＷで需要電力Ｐ２が２．９ｋＷであるとすると、不足電力は２．１（＝２．９−０．８）ｋＷで買電制限閾値Ｔｈ２の２ｋＷより大きいこととなる。この場合、蓄電池２の残量が０．８ｋＷｈで放電制御閾値Ｔｈ１より小さくても、パワーコンディショナ６は、不足電力のうち買電制限閾値Ｔｈ２を超えている０．１（＝２．１−２．０）ｋＷを蓄電池２から供給し、残りの２．０ｋＷを商用電源３から供給する。
仮に、期間ｔ９〜ｔ１０において、パワーコンディショナ６が蓄電池２をフル放電すると、次に不足電力が買電制限閾値Ｔｈ２を超えたとき（期間ｔ１１〜ｔ１２）には、蓄電池２の残量が足りなくなるという可能性がある。そのため、期間ｔ１１〜ｔ１２において、パワーコンディショナ６は、蓄電池２の放電によってアシストすることができず、買電電力が契約容量を超えてブレーカが遮断され、負荷５への電力供給が停止してしまう可能性がある。これに対して、本実施形態ではパワーコンディショナ６は、不足電力のうち買電制限閾値Ｔｈ２からの超過分のみを蓄電池２の放電によってアシストするので、蓄電池２の電力残量を温存することができ、後に需要電力が発電電力を上回る事態に備えることができる。
期間ｔ１０〜ｔ１１および期間ｔ１２〜ｔ１３においては、発電電力Ｐ１が需要電力Ｐ２より小さく、蓄電池２の残量が放電制御閾値Ｔｈ１より小さく、不足電力が買電制限閾値Ｔｈ２以下であるので、パワーコンディショナ６は蓄電池２の充放電を停止する。つまり、たとえば発電電力Ｐ１が１．２ｋＷで需要電力Ｐ２が２．９ｋＷであるとすると、不足電力は１．７（＝２．９−１．２）ｋＷで買電制限閾値Ｔｈ２の２ｋＷより小さくなるので、パワーコンディショナ６は蓄電池２の放電を停止する。
ところで、本実施形態の電力供給システムにおいては、閾値設定部１５は、放電制御閾値を固定的に設定するのではなく、可変的（動的）に設定して随時、閾値記憶部１３に書き込んでいる。以下、閾値設定部１５による放電制御閾値の具体的な設定の仕方について説明する。
すなわち、放電管理装置１０は、上述した構成に加えて、図５に示すように過去の需要電力および発電電力の情報を履歴情報として記憶する履歴記憶部１６をさらに備えている。
履歴記憶部１６は、需要計測部１１から需要電力を表す情報を定期的に受信し、下記表２に例示するように、日時（日付及び時間帯）ごとに履歴テーブルとして記憶する。同様に、履歴記憶部１６は、発電計測部１２からは発電電力を表す情報を定期的に受信し、下記表２に例示するように、日時ごとに履歴テーブルとして記憶する。ここでは、履歴記憶部１６は、需要電力、発電電力のいずれについても、１時間間隔で取得しており、各時間帯の平均電力（１時間ごとに電力の瞬時値を平均した値）として履歴テーブルに記憶する。履歴記憶部１６は、少なくとも過去の一定期間（たとえば１週間）を測定期間として、測定期間内に得られた需要電力および発電電力の情報（履歴情報）を常に記憶しており、古い情報から順に削除していく。
Figure 2013005630
履歴記憶部１６は、記憶している測定期間分の履歴情報を、定期的に閾値設定部１５に送信する。本実施形態では、履歴記憶部１６は、毎日定時（たとえば２３時）になると、その時点から遡って１週間分の履歴情報を閾値設定部１５に送信する。
閾値設定部１５は、履歴記憶部１６から履歴情報を取得する度に履歴情報を用いて放電制御閾値を算出する閾値算出部１５１を具備し、閾値算出部１５１で算出した放電制御閾値を閾値記憶部１３に書き込む。そのため、閾値設定部１５は、放電制御閾値に関しては初期値に固定するのではなく、その値を動的に設定することになる。なお、買電制限閾値については、需要家−電力会社間で予め決められている契約容量に基づいて、利用者が任意のタイミングで閾値設定部１５の操作部（図示せず）を操作して設定し、閾値記憶部１３に書き込む。閾値設定部１５の操作部は、ディップスイッチ、キーボード、タッチパネルディスプレイ等でもよいし、音声入力方式であってもよい。
次に、閾値設定部１５が放電制御閾値を設定する際の動作について、図６を参照して説明する。閾値設定部１５は、毎日予め設定された時刻になる度に、図６のフローチャートに従って、翌日から使用する放電制御閾値を設定する。ここでは、表２の例において、３月２３日２３時に、閾値設定部１５が翌日（３月２４日）の放電制御閾値を設定する場合を例に説明する。
定時（２３時）になると、閾値設定部１５は、まず測定期間（過去１週間分）の需要電力、発電電力の情報（履歴情報）を履歴記憶部１６から取得する（図６のＳ４１）。ここでは、現在日時が３月２３日２３時であるので、過去１週間分のデータは３月１６日２３時〜２３日２２時のデータとなる。それから、閾値設定部１５は、閾値算出部１５１にて、取得した履歴情報から需要電力、発電電力の各々について時間帯ごとに過去１週間分の平均値を算出する（Ｓ４２）。表２の例では、たとえば１１時台についての３月１６日２３時〜２３日２２時の１週間分の平均値は、需要電力で０．３７ｋＷとなり、発電電力で０．２ｋＷとなる。
その後、閾値設定部１５は、閾値算出部１５１にて求めた需要電力の平均値と発電電力の平均値との差分（つまり不足電力の平均値）を時間帯ごとに算出する（Ｓ４３）。表２の例においては、たとえば１１時台では差分が０．１７ｋＷ、１２時台では差分が２．１ｋＷ、１３時台では差分が２．１ｋＷ、１４時台では差分が０．１４ｋＷとなる。閾値設定部１５は、このようにして求めた時間帯ごとの差分（不足電力の平均値）のうち、買電制限閾値からの超過分を１日（２４時間）に亘って閾値算出部１５１にて積分する（Ｓ４４）。
閾値設定部１５は、「Ｓ４４」の積分結果である電力量（ｋＷｈ）を放電制御閾値として閾値記憶部１３に送信する（Ｓ４５）。表２の例では、買電制限閾値が２ｋＷであれば、不足電力の平均値は１２時台で０．１ｋＷ、１３時台で０．１ｋＷだけ買電制限閾値を超過しているので、これらの２４時間分の総和が新たな放電制御閾値として閾値記憶部１３に記憶されることになる。
なお、測定期間は１週間に限らず、たとえば３日間、１ヶ月間など、任意に設定される。また、履歴記憶部１６は、需要電力、発電電力を１時間単位で取得し記憶する構成に限らず、たとえば１分単位、１０分単位など、任意の時間単位で取得し記憶する構成であってもよい。
以上説明した本実施形態の電力供給システムによれば、需要電力が発電電力を上回る場合（つまり不足電力が生じている場合）に、蓄電池２の残量と動的な放電制御閾値との比較結果に基づいて蓄電池２の放電が制御されるので、負荷５に安定して電力供給できる。
すなわち、需要電力が発電電力を上回る場合に常に蓄電池２が放電する構成では、電力供給システムは、需要電力が発電電力を上回る状態が続いて蓄電池２の残量がなくなった状態で、不足電力が契約電力を超えてしまうことがある。この場合、電力供給システムは、不足電力を蓄電池２で賄うことができず、買電電力が契約容量を超えるので、ブレーカが遮断されて負荷５への電力供給を維持できなくなる。これに対して、本実施形態の電力供給システムでは、指令部１４は、需要電力が発電電力を上回っても、無条件で蓄電池２の放電を行うのではなく、蓄電池２の残量と可変的に設定された放電制御閾値との比較結果を考慮して放電を行うか否かを決める。したがって、本実施形態の電力供給システムは、その時々に応じて蓄電池２の残量不足を回避することができ、買電電力が契約容量を超えることを回避して、負荷５への安定した電力供給を維持することができる。
より詳しくは、指令部１４は、蓄電池２の残量が放電制御閾値よりも大きい場合に、蓄電池２の放電を行わせるので、蓄電池２の残量が十分ある場合には蓄電池２の放電を行って、買電電力を極力小さく抑えることができる。
また、指令部１４は、蓄電池２の残量が放電制御閾値以下で、且つ不足電力が買電制限閾値以下の場合、蓄電池２の放電を停止させるので、蓄電池２の残量を温存して、後に不足電力が契約電力を超えるような事態に対応することができる。
さらにまた、指令部１４は、蓄電池２の残量が放電制御閾値以下でも、不足電力が買電制限閾値より大きければ、蓄電池２の放電を行わせるので、蓄電池２の残量が少なくても買電電力が契約電力を超えることを優先的に回避することができる。したがって、電力供給システムは、買電電力が契約容量を超えてブレーカが遮断されることを回避でき、負荷５へ安定して電力を供給することができる。
さらに、この場合（不足電力が買電制限閾値より大きい場合）、指令部１４は、不足電力のうち買電制限閾値からの超過分のみが蓄電池２で賄われるように蓄電池２の放電電力を制限するので、フル放電する場合に比べて蓄電池２の残量を温存することができる。したがって、電力供給システムは、後に不足電力が契約電量を超えるような事態に対応しやすくなる。しかも、蓄電池２の電力が商用電源３に逆潮流することを回避できるという利点もある。
また、閾値設定部１５は、過去の測定期間内に得られた履歴情報（需要電力、発電電力）を用いて放電制御閾値を算出するので、実際の需要電力、発電電力のトレンド（傾向）に基づいて放電制御閾値を動的に変更することができる。したがって、電力供給システムは、予め定められた放電制御閾値を用いて蓄電池２の放電を制御する構成に比べると、蓄電池２の残量を極端な過不足なく適切に維持しながら蓄電池２を利用でき、効率的に負荷へ電力供給することができる。
なお、本実施形態では発電装置が太陽電池１である場合を例示したが、この例に限らず、発電装置はたとえば風力発電機、燃料電池等であってもよい。
（実施形態２）
本実施形態の電力供給システムは、図７に示すように天気情報を取得する天気情報取得部１７を放電管理装置１０に備える点が実施形態１の電力供給システムと相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。
天気情報取得部１７は、たとえばインターネットに接続され、インターネット上のサーバから、天気情報（現在の実際の天気を表す情報）および天気予報情報（将来の天気を予測した情報）を定期的に取得する。ここで、天気情報取得部１７は、対象となる地域を予め設定可能であって、設定された地域に関して天気情報、天気予報情報を取得する。なお、天気情報および天気予報情報は、少なくとも「晴れ」、「くもり」、「雨」の別を含み、他に、気温や風の具合などを含んでいてもよい。
天気情報取得部１７は、取得した天気情報を履歴記憶部１６に対して定期的に送信する。履歴記憶部１６は、下記表３に例示するように、天気情報取得部１７から天気情報を定期的（ここでは１日間隔）に受信し、１日ごとに履歴情報と共に履歴テーブルとして記憶する。言い換えれば、履歴記憶部１６は、「晴れ」、「くもり」、「雨」の天気別に履歴情報（需要電力、発電電力）を記憶することになる。
Figure 2013005630
履歴記憶部１６は、記憶している履歴情報を天気別に定期的に閾値設定部１５に送信する。本実施形態では、履歴記憶部１６は、毎日定時（たとえば２３時）になると、天気別に、その時点から遡って７日（１週間）分の履歴情報を閾値設定部１５に送信する。
閾値設定部１５は、履歴記憶部１６から履歴情報を取得する度に、閾値算出部１５１にて天気別に履歴情報を用いて放電制御閾値を算出し、算出した放電制御閾値を天気別に閾値記憶部１３に書き込む。そのため、閾値記憶部１３には、天気別に設定された複数の放電制御閾値が記憶されることになる。
一方で、天気情報取得部１７は、毎日定時（たとえば２３時）になると、取得した将来の天気予報情報を指令部１４に対して送信する。指令部１４は、天気情報取得部１７から天気予報情報を定期的に受信し、受信した翌日の天気予報情報に対応する放電制御閾値を閾値記憶部１３に記憶された複数の放電制御閾値の中から選択して使用する。つまり、翌日の天気予報が「雨」であれば、指令部１４は、閾値記憶部１３に記憶された複数の放電制御閾値の中から「雨」に対応する（雨の日用の）放電制御閾値を選択し、翌日はこの放電制御閾値を使用して制御指令の内容を決定する。
次に、閾値設定部１５が放電制御閾値を設定する際の動作について、具体例を挙げて説明する。閾値設定部１５の動作は、基本的には実施形態１で説明した図６の動作と同様である。ここでは、表３の例において、３月２３日２３時に、閾値設定部１５が雨の日用の放電制御閾値を設定する場合を例に説明する。
定時（２３時）になると、閾値設定部１５は、まず天気別に過去７日分の需要電力、発電電力の情報（履歴情報）を履歴記憶部１６から取得する。ここでは、現在日時が３月２３日２３時であるので、過去７日分の雨の日のデータは３月９日、１０日、１１日、１２日、１８日、１９日、２２日の各０時〜２３時のデータとなる。それから、閾値設定部１５は、閾値算出部１５１にて、天気別に取得した履歴情報から需要電力、発電電力の各々について時間帯ごとに過去７日分の平均値を算出する。表３の例では、たとえば雨の日の１１時台についての過去７日分の平均値は、需要電力で０．２７ｋＷとなり、発電電力で０ｋＷとなる。
その後、閾値設定部１５は、天気別に閾値算出部１５１にて求めた需要電力の平均値と発電電力の平均値との差分を時間帯ごとに算出する。表３の例においては、たとえば雨の日の１１時台では差分が０．２７ｋＷ、１２時台では差分が３．３ｋＷ、１３時台では差分が１．７ｋＷ、１４時台では差分が０．４７ｋＷとなる。閾値設定部１５は、このようにして天気別に求めた時間帯ごとの差分のうち、買電制限閾値からの超過分を２４時間に亘って閾値算出部１５１にて積分し、積分結果である電力量（ｋＷｈ）を天気別の放電制御閾値として閾値記憶部１３に送信する。表３の例では、買電制限閾値が２ｋＷであれば、雨の日の不足電力の平均値は１２時台で１．３ｋＷだけ買電制限閾値を超過しているので、これらの２４時間分の総和が雨の日の新たな放電制御閾値として閾値記憶部１３に記憶されることになる。
以上説明した本実施形態の電力供給システムによれば、閾値設定部１５は、過去に得られた履歴情報（需要電力、発電電力）に加えて、天気の情報も含めて放電制御閾値を算出するので、より正確なトレンドに基づいて放電制御閾値を動的に変更することができる。すなわち、太陽電池１のように自然エネルギー（太陽光）を用いて電力を生成し、天気によって発電電力が変化するような発電装置では、需要電力、発電電力のトレンドは天気に大きく影響されることになる。そのため、上述したように閾値設定部１５が天気別に放電制御閾値を設定し、指令部１４が天気予報情報に対応する放電制御閾値を選択して使用することにより、電力供給システムは、蓄電池２をより適切に利用でき、より効率的に負荷へ電力供給できる。
なお、発電装置が太陽電池１でなくたとえば風力発電機である場合には風向きや風速を天気情報、天気予報情報に含み、閾値設定部１５は、風向きや風速別に放電制御閾値を設定することが望ましい。この場合、閾値設定部１５は、風向きや風速を複数段階に分類し、分類別に放電制御閾値を設定する。このように、天気情報（天気予報情報）に含まれる情報は、発電装置に応じて適宜設定される。
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
１ 太陽電池（発電装置）
２ 蓄電池
３ 商用電源
５ 負荷
１１ 需要計測部
１２ 発電計測部
１３ 閾値記憶部
１４ 指令部
１５ 閾値設定部
１６ 履歴記憶部
１７ 天気情報取得部
６ パワーコンディショナ
６１ 制御部

Claims (7)

  1. 電力を生成する発電装置および電力を蓄える蓄電池を有し、商用電源と前記発電装置と前記蓄電池との少なくとも１つから負荷に電力を供給する電力供給システムであって、
    前記負荷の需要電力を計測する需要計測部と、前記発電装置の発電電力を計測する発電計測部と、前記蓄電池の放電を行うか否かを決めるための放電制御閾値を記憶する閾値記憶部と、前記需要電力が前記発電電力よりも大きい場合に、前記蓄電池の残量と前記放電制御閾値との比較結果に基づいて前記蓄電池の放電を制御するための制御指令を出す指令部と、前記指令部からの前記制御指令に合わせて前記蓄電池の放電を制御する制御部と、前記放電制御閾値を可変的に設定して前記閾値記憶部に書き込む閾値設定部とを備えることを特徴とする電力供給システム。
  2. 前記指令部は、前記蓄電池の残量が前記放電制御閾値よりも大きい場合、前記蓄電池の放電を行わせるための前記制御指令を出す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. 前記指令部は、前記蓄電池の残量が前記放電制御閾値以下であり、且つ前記需要電力と前記発電電力との差分が所定の買電制限閾値以下である場合、前記蓄電池の放電を停止させるための前記制御指令を出すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力供給システム。
  4. 前記指令部は、前記蓄電池の残量が前記放電制御閾値以下であり、且つ前記需要電力と前記発電電力との差分が所定の買電制限閾値より大きい場合、前記蓄電池の放電を行わせるための前記制御指令を出すことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電力供給システム。
  5. 前記指令部は、前記蓄電池の残量が前記放電制御閾値以下であり、且つ前記需要電力と前記発電電力との差分が前記買電制限閾値より大きい場合、当該差分のうち前記買電制限閾値からの超過分に相当する電力のみが放電されるように前記制御指令によって放電電力を制限することを特徴とする請求項４に記載の電力供給システム。
  6. 過去の測定期間内に得られた前記需要電力および前記発電電力を履歴情報として記憶する履歴記憶部をさらに備え、
    前記閾値設定部は、前記履歴情報を用いて前記放電制御閾値を算出し、当該放電制御閾値を前記閾値記憶部に書き込むことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電力供給システム。
  7. 将来の天気予報情報を取得する天気情報取得部をさらに備え、
    前記発電装置は、自然エネルギーを用いて電力を生成しており、天気によって前記発電電力が変化し、
    前記履歴記憶部は、天気別に前記履歴情報を記憶しており、
    前記閾値設定部は、天気別に前記履歴情報を用いて前記放電制御閾値を算出し、当該放電制御閾値を天気ごとに前記閾値記憶部に書き込み、
    前記指令部は、前記閾値記憶部に記憶された前記放電制御閾値の中から前記天気予報情報に対応する前記放電制御閾値を選択して使用することを特徴とする請求項６に記載の電力供給システム。
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