JP2016063552A - エネルギー管理装置、エネルギー管理方法、及びエネルギー管理プログラム - Google Patents

エネルギー管理装置、エネルギー管理方法、及びエネルギー管理プログラム Download PDF

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和人 久保田
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明弘 酢山
俊昭 枝広
Toshiaki Edahiro
俊昭 枝広
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卓久 和田
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Kiyotaka Matsue
清高 松江
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Abstract

【課題】外部から送信される指示信号に速やかに追従することができるエネルギー管理装置、エネルギー管理方法、及びエネルギー管理プログラムを提供することである。【解決手段】実施形態のエネルギー管理装置は、選択部と、出力部とをもつ。選択部は、商用電源から供給される電力の消費量を変動させる指示に応じて応答性の異なる複数の電源または負荷のうちから、制御すべき電源または負荷を応答性に応じて選択する。出力部は、選択部により選択された電源または負荷を制御する制御回路に対して、商用電源から供給される電力の消費量を変動させるための制御信号を出力する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、エネルギー管理装置、エネルギー管理方法、及びエネルギー管理プログラムに関する。
近年、電力の供給を行う電力会社は、電力の需要に応じた柔軟な料金制度を設定している。この制度を享受する電力の需要者は、電力会社の依頼に応じて、電力消費時のピーク時に電力の使用時間をずらし電力の使用を抑えることで、支払い金額を低減することができる。電力会社の依頼は、例えば一定期間における電力消費量を増加させたり（バッテリに蓄電することも含む）、減少させたりする依頼として需要者に与えられる。
一方、燃料電池や太陽光発電装置などの発電手段を備える家屋も増加している。これらの発電手段は、発電電力が環境に応じて変動する上、発電電力を増減させる際の応答性が低い場合がある。
これらの結果、電力会社の依頼が比較的短周期で変動する場合、家屋の側において、速やかに依頼に追従することができない場合があった。
特開２０１１−７２１６６号公報 特開２０１１−９２００２号公報
本発明が解決しようとする課題は、外部から送信される指示信号に速やかに追従することができるエネルギー管理装置、エネルギー管理方法、及びエネルギー管理プログラムを提供することである。
実施形態のエネルギー管理装置は、選択部と、出力部とをもつ。選択部は、商用電源から供給される電力の消費量を変動させる指示に応じて応答性の異なる複数の電源または負荷のうちから、制御すべき電源または負荷を応答性に応じて選択する。出力部は、選択部により選択された電源または負荷を制御する制御回路に対して、商用電源から供給される電力の消費量を変動させるための制御信号を出力する。
第１の実施形態に係るエネルギー管理装置１００の概略図。 第１の実施形態に係る燃料電池ユニット２００の構成を示す概略図。 第１の実施形態に係るエネルギー管理装置１００の全体構成図。 第１の実施形態に係るエネルギー管理装置１００の機能構成図。 第１の実施形態に係る受信部１１２が受信する変動抑制指令値の一例図。 第１の実施形態に係る燃料電池ユニット２００の諸元の一例図。 第１の実施形態に係る蓄電池ユニット３００の諸元の一例図。 第１の実施形態に係る燃料電池ユニット２００及び蓄電池ユニット３００の合成した変動幅を示す一例図。 第１の実施形態に係るエネルギー管理装置１００により実行される処理の流れを示すフローチャート。 第１の実施形態の変動範囲・動作順決定部１１６により実行される変動幅の決定の処理の流れを示すフローチャート。 第１の実施形態の負荷制御部１１８により実行される電力消費量調整機器の制御の処理の流れを示すフローチャート。 各電力消費量調整機器の反応速度の一例を示したテーブル。 第１の実施形態の変形例に係る受信部１１２が受信する変動抑制指令値の一例図。 各電力消費量調整機器の反応速度及びエネルギー効率を示す一例のマップ。 各電力消費量調整機器の反応速度の一例を示すベクトル図。 蓄電池ユニット３００及びセル２１０の反応速度を合成した合成ベクトル図。 セル２１０の反応速度の一例を示すベクトル図。 第２の実施形態に係るエネルギー管理装置１００の概略図。
以下、実施形態のエネルギー管理装置、エネルギー管理方法、及びエネルギー管理プログラムを、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るエネルギー管理装置１００の概略図である。商用電源から電力の供給を受ける建物Ｈは、例えば住宅である。建物Ｈは、エネルギー管理装置１００、燃料電池ユニット２００、蓄電池ユニット３００、家電群４００、及び分電盤５００を備える。
エネルギー管理装置１００は、建物Ｈの外部にある上位装置ＳとネットワークＮＷ１を介して通信を行う。ネットワークＮＷ１は、例えば、インターネットや電話回線等を含むＷＡＮ（Wide Area Network）である。また、エネルギー管理装置１００は、燃料電池ユニット２００、蓄電池ユニット３００、及び家電群４００とネットワークＮＷ２を介して通信を行う。ネットワークＮＷ２は、例えば、有線または無線によるＬＡＮ（Local Area Network）である。
エネルギー管理装置１００は、上位装置Ｓから送信される変動抑制指令値を受信する。変動抑制指令値は、「指示」の一例である。エネルギー管理装置１００は、受信した変動抑制指令値に基づいて、使用する電池及び家電を管理することで、電力に対する負荷を制御する。エネルギー管理装置１００は、例えば、建物Ｈのエネルギーを管理するＨＥＭＳ（Home Energy Management System）である。
エネルギー管理装置１００は、受信した変動抑制指令値に基づき、指令値Ｃ１と、指令値Ｃ２と、指令値Ｃ３とを生成する。指令値Ｃ１〜Ｃ３は、「制御信号」の一例である。指令値Ｃ１は、燃料電池ユニット２００が発電した電力を、分電盤５００を介して家電群４００に供給するように制御するための信号である。指令値Ｃ２は、燃料電池ユニット２００が発電した電力を、燃料電池ユニット２００の逆潮防止ヒータ２２０（後述）が消費するように制御するための信号である。指令値Ｃ３は、蓄電池ユニット３００が商用電源ＣＰから分電盤５００を介して供給される電力を充電し、または蓄電池ユニット３００が内部に蓄電した電力を放電して、分電盤５００を介して家電群４００に供給するように制御するための信号である。
エネルギー管理装置１００は、生成した指令値Ｃ１及びＣ２を、ネットワークＮＷ２を介して燃料電池ユニット２００に送信する。エネルギー管理装置１００は、生成した指令値Ｃ３を、ネットワークＮＷ２を介して蓄電池ユニット３００に送信する。
燃料電池ユニット２００は、例えば、固体高分子形燃料電池、固体酸化物形燃料電池、りん酸形燃料電池、溶融炭酸塩形燃料電池等の燃料電池（セル）を含む。燃料電池は、負極活物質と正極活物質とを化学反応させることにより発生した電気エネルギーを電力として得ることができる。負極活物質とは、例えば、水素であり、正極活物質とは、例えば、空気中の酸素である。以下、負極活物質及び正極活物質を、「ガスＦ」として記載する。なお、燃料電池ユニット２００は、「電源または負荷」の一例である。
蓄電池ユニット３００は、例えば、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、ナトリウム硫黄電池、レドックスフロー電池、ニッケル水素電池等の二次電池を含む。蓄電池ユニット３００は、更に、交流と直流を相互に変換可能なＰＣＳ（Power Conditioning System）を備える。これにより、蓄電池ユニット３００は、商用電源ＣＰから分電盤５００を介して供給される電力に基づいて蓄電池を充電したり、蓄電池が放電した電力を、分電盤５００を介して家電群４００に供給したりすることができる。なお、蓄電池ユニット３００は、「電源または負荷」の一例である。
家電群４００は、テレビ、エアコン、冷蔵庫、洗濯機等の電気機器である。また、家電群４００は、ヒートポンプ給湯器、ガス給湯器、及び床暖房等の電熱機器であってもよい。
分電盤５００は、電線ＥＬ２を介して商用電源ＣＰに接続され、電線ＥＬ１を介して燃料電池ユニット２００、蓄電池ユニット３００、及び家電群４００に接続される。商用電源ＣＰから給電される電力は、例えば、電圧２００［Ｖ］の単相交流電力であり、分電盤５００によって電圧１００［Ｖ］に降圧され、燃料電池ユニット２００、蓄電池ユニット３００、及び家電群４００側に供給される。
上位装置Ｓは、建物Ｈに供給される電力を監視及び制御する制御装置である。上位装置Ｓは、例えば、ＥＭＳ（Energy Management System）である。上位装置Ｓは、ネットワークＮＷ１を介してエネルギー管理装置１００に変動抑制指令値を送信する。変動抑制指令値とは、建物Ｈにおける電力消費量を変動させる指示を含む指示信号である。建物Ｈにおける電力消費量は、例えば、日中において電力会社からの電力供給量が過大になったときに低減するように指示され、夜間等、電力会社からの電力供給量が低下したときに増加するように指示される。電力消費量の低減には、蓄電池ユニット３００の蓄電池から放電することが含まれ、電力消費量の増加には、蓄電池ユニット３００の蓄電池に充電することも含まれる。このため、電力が余剰になったときに蓄電池ユニット３００の蓄電池に充電させ、不足したときに放電させるといったサイクルが実現される。
ここで、図２を参照して燃料電池ユニット２００の構成について説明する。図２は、第１の実施形態に係る燃料電池ユニット２００の構成を示す概略図である。
燃料電池ユニット２００は、セル２１０と、逆潮防止ヒータ２２０と、貯湯槽２３０とを備える。セル２１０は、１単位の燃料電池である。例えば、セル２１０に供給されるガスＦは、セル２１０の筐体の内部で化学反応を起こし、直流電力と熱ＱＦＣと水とを生成する。セル２１０は、生成した直流電力を図示しない変換器によって交流電力ＰＦＣに変換し、変換した交流電力ＰＦＣを外部に供給する。なお、セル２１０の内部で生成された水は、図示しない排水路を通じて、燃料電池ユニット２００の外部に排出される。
燃料電池ユニット２００は、エネルギー管理装置１００から送信された指令値Ｃ１に基づき、ガスＦをセル２１０に供給して発電する。ここで、指令値Ｃ１に応じて供給されるガスＦの量（供給量）は、セルで予めセル２１０の内部で発生する電気エネルギー（電力）の量との変換効率に基づいて決定される。変換効率とは、ガスＦの供給量に対するセル２１０の内部で発生する電気エネルギー（電力）の量との比率である。また、変換効率は、ガスＦが一定の供給量で供給された積算時間と、セル２１０内部で発生する電気エネルギー（電力）の量との変換効率であってもよい。これにより、燃料電池ユニット２００は、ガスＦの供給量（又は積算時間）に応じた電力ＰＦＣをセル２１０から得ることができる。なお、変換効率は、予め後述する記憶部１３０に記憶させており、エネルギー管理装置１００は、変換効率を参照して指令値Ｃ１を決定する。燃料電池ユニット２００は、セル２１０から得た電力ＰＦＣのうち一部または全部である電力Ｐを、分電盤５００を介して家電群４００に供給する。
逆潮防止ヒータ２２０は、セル２１０が発電した電力ＰＦＣの一部または全部である電力ＰＨを熱ＱＨに変換して放出する。電力ＰＦＣから電力ＰＨを減算した電力は、蓄電池ユニット３００に充電されるか、又は家電群４００で消費されるように制御される。これにより、逆潮防止ヒータ２２０は、セル２１０により発電された電力ＰＦＣが、分電盤５００を介して商用電源ＣＰに直接供給されること（逆潮）を防止する。
貯湯槽２３０は、熱を蓄えることができる水（又は湯）を内部に収容する。逆潮防止ヒータ２２０により放出された熱ＱＨは、貯湯槽２３０に供給される。貯湯槽２３０は、放出された熱ＱＨを内部に収容する水（又は湯）に蓄える。また、セル２１０の内部で発生した熱ＱＦＣも、熱媒体を介して貯湯槽２３０に移動させる。熱媒体とは、例えば、セル２１０と貯湯槽２３０との間に設けられた熱伝導率の高い金属である。
燃料電池ユニット２００は、貯湯槽２３０の内部の温めた水（又は湯）Ｑを蛇口や浴槽等に放出する。
図３は、第１の実施形態に係るエネルギー管理装置１００の全体構成図である。エネルギー管理装置１００は、制御部１１０と、記憶部１３０と、一時記憶部１４０と、表示部１５０と、インターフェース部１６０とを備える。制御部１１０、記憶部１３０、一時記憶部１４０、表示部１５０、及びインターフェース部１６０は、内部バス１７０を介して相互に接続されている。
制御部１１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサである。制御部１１０は、プロセッサが記憶部１３０に記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。また、制御部１１０の機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）及びＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア機能部であってもよい。
記憶部１３０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）、フラッシュメモリ等の不揮発性の記憶装置である。記憶部１３０は、例えば、セル２１０の変換効率、変動抑制指令値、指令値、燃料電池ユニット２００の諸元、蓄電池ユニット３００の諸元等の情報を記憶する。
また、一時記憶部１４０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static RAM）等の揮発性の記憶装置である。記憶部１３０に記憶されたプログラムは、例えば、一時記憶部１４０に展開（ロード）され、制御部１１０のプロセッサにより実行される。また、記憶部１３０に記憶されたプログラムは、一時記憶部１４０に展開されることなく、制御部１１０のプロセッサにより実行されてもよい。
表示部１５０は、各種情報を表示する表示装置であると共に、タッチパネルとして構成され、建物Ｈの利用者（居住者）からの操作入力を受け付ける。インターフェース部１６０は、例えば、ＵＳＢやイーサネット（登録商標）等のハードウェアインターフェースである。エネルギー管理装置１００は、インターフェース部１６０を介してエネルギー管理装置１００と通信可能に接続されている。
図４は、第１の実施形態に係るエネルギー管理装置１００の機能構成図である。エネルギー管理装置１００は、例えば、受信部１１２、判定部１１４、変動範囲・動作順決定部１１６、負荷制御部１１８、及び記憶部１３０を備える。
受信部１１２は、上位装置Ｓから送信される変動抑制指令値を受信する。図５は、第１の実施形態に係る受信部１１２が受信する変動抑制指令値の一例の図である。変動抑制指令値には、例えば、送信時刻と、コマンドと、開始時刻と、電力消費量との情報が含まれる。送信時刻とは、上位装置Ｓにより変動抑制指令値が送信された時刻である。コマンドとは、上位装置Ｓがエネルギー管理装置１００に対して建物Ｈ側の負荷を変動させるように行わせる動作である。開始時刻とは、エネルギー管理装置１００にコマンドに基づいた処理を開始させる時刻である。電力消費量とは、建物Ｈ側で消費される電力の変動幅（以下、「変動幅Ｗｎ」と記載する）を示す。
例えば、１０：００の送信時刻に送られてくるコマンドは、「事前通知」である。事前通知とは、開始時刻（例えば１４：００）から、コマンドが上位装置Ｓから順次送信される予定であることを示す通知である。コマンドは、例えば、「負荷削減」、「負荷増大」、「事前準備」、及び「終了」のコマンドである。「負荷削減」及び「負荷増大」のコマンドは、例えば、プラスマイナス２．５［ｋＷ］の電力消費量の変動幅Ｗｎを抑制させるために建物Ｈ側の負荷を増減させる指令である。以下に具体例を示す。
例えば、送信時刻１４：０２に送信された「負荷削減」コマンドは、開始時刻１４：０３から、２．５［ｋＷ］の負荷の削減を指令する。これに対して、エネルギー管理装置１００は、商用電源ＣＰから分電盤５００を介して供給される電力の消費量を２．５［ｋＷ］減らすように燃料電池ユニット２００及び蓄電池ユニット３００を制御する。
また、送信時刻１４：０７に送信された「負荷増大」コマンドは、開始時刻１４：０８から、２．５［ｋＷ］の負荷の増大を指令する。これに対して、エネルギー管理装置１００は、商用電源ＣＰから分電盤５００を介して供給される電力の消費量を２．５［ｋＷ］増やすように燃料電池ユニット２００及び蓄電池ユニット３００を制御する。
また、送信時刻１４：１１に送信された「事前準備」コマンドは、開始時刻１４：１５から、２．５［ｋＷ］の負荷の増減が可能なように蓄電池ユニット３００の充放電を指令する。
また、送信時刻１４：３０に送信された「終了」コマンドは、開始時刻１４：３０に全コマンドの終了を指令する。
判定部１１４は、合成変動幅Ｗｃが、受信部１１２により受信された変動抑制指令値の電力消費量の変動幅Ｗｎに対して大きいか否かを判定する。合成変動幅Ｗｃとは、蓄電池ユニット３００、セル２１０、及び逆潮防止ヒータ２２０の変動幅を合成したものである。以下、蓄電池ユニット３００、セル２１０、及び逆潮防止ヒータ２２０をまとめて、「電力消費量調整機器」と記載する。
以下、図６〜８を参照して、合成変動幅Ｗｃについて説明する。
図６は、第１の実施形態に係る燃料電池ユニット２００の諸元の一例を示す図である。燃料電池ユニット２００において、例えば、セル２１０から得られる最大電力Ｐは、０．７［ｋＷ］である。また、逆潮防止ヒータ２２０の熱変換時に消費される最大電力は、２［ｋＷ］である。以下、逆潮防止ヒータ２２０の熱変換時に消費される最大電力を、「最大消費電力ＰＣ１」と記載する。また、貯湯槽２３０に貯められる最大水量は、３５０［Ｌ］である。
図７は、第１の実施形態に係る蓄電池ユニット３００の諸元の一例を示す図である。蓄電池ユニット３００において、例えば、電池の蓄電容量は６．６［ｋＷｈ］である。充電可能な最大電力及び放電可能な最大電力は、基準充電率（例えば５０［％］程度）を基準として定義され、両者共に２［ｋＷ］である。以下、充電可能な最大電力を「最大充電電力」と記載し、放電可能な最大電力を「最大放電電力」と記載する。
図８は、第１の実施形態に係る燃料電池ユニット２００及び蓄電池ユニット３００の合成した変動幅を示す一例図である。蓄電池ユニット３００は、例えば、最大充電電力及び最大放電電力が２［ｋＷ］であることから、０［ｋＷ］を基準に最大プラスマイナス２［ｋＷ］の変動幅を有する。セル２１０は、例えば、電力Ｐが０．７［ｋＷ］であることから、０．３５［ｋＷ］を基準に最大プラスマイナス０．３５［ｋＷ］の変動幅を有する。 逆潮防止ヒータ２２０は、例えば、熱変換時に消費される電力が２［ｋＷ］であることから、１［ｋＷ］を基準に最大プラスマイナス１［ｋＷ］の変動幅を有する。この場合、電力消費量調整機器の合成した変動幅は、１．３５［ｋＷ］を基準に最大プラスマイナス３．３５［ｋＷ］になる。
判定部１１４は、例えば、変動抑制指令値の変動幅Ｗｎがプラスマイナス２．５［ｋＷ］の場合、変動幅Ｗｎに対して合成変動幅Ｗｃが大きいと判定する。上述した数値例の場合、合成変動幅Ｗｃは６．７［ｋＷ］である。
変動範囲・動作順決定部１１６は、受信部１１２により受信された変動抑制指令値のコマンドと変動幅Ｗｎとから、電力消費量調整機器が担う変動幅を、電力消費量調整機器ごとに決定する。また、変動範囲・動作順決定部１１６は、電力消費量調整機器の反応速度の速い順に電力消費量調整機器が動作する順番（以下、「動作順」と記載する）を決定する。反応速度とは、電力消費量調整機器が運転を開始してから、指令値が示す電力に達するまでの速度である。本実施形態の場合、蓄電池ユニット３００、逆潮防止ヒータ２２０、セル２１０の順に反応速度が速い。そのため、変動範囲・動作順決定部１１６は、蓄電池ユニット３００、逆潮防止ヒータ２２０、セル２１０の順に動作順を決定する。なお、反応速度は、「応答性」の一例である。
変動範囲・動作順決定部１１６は、例えば、変動抑制指令値のコマンドが「事前通知」であり、変動幅Ｗｎが５［ｋＷ］であった場合、次のように変動幅Ｗ１〜Ｗ３を決定する。
まず、変動範囲・動作順決定部１１６は、変動幅Ｗｎに比して、蓄電池ユニット３００の最大変動幅Ｗ３ｍａｘが大きい場合、変動幅Ｗｎを蓄電池ユニット３００が担う変動幅Ｗ３として決定する。最大変動幅Ｗ３ｍａｘとは、蓄電池ユニット３００の最大充電電力の値と最大放電電力の値との合計値である。最大変動幅Ｗ３ｍａｘは、例えば、４［ｋＷ］である。また、変動範囲・動作順決定部１１６は、変動幅Ｗｎに比して、最大変動幅Ｗ３ｍａｘが小さい場合、最大変動幅Ｗ３ｍａｘを蓄電池ユニット３００が担う変動幅Ｗ３として決定する。
次に、変動範囲・動作順決定部１１６は、変動幅Ｗｎから変動幅Ｗ３を減算した減算値Ｄ１が、逆潮防止ヒータ２２０が担うことができる最大変動幅Ｗ２ｍａｘよりも大きい場合、最大変動幅Ｗ２ｍａｘを変動幅Ｗ２として決定する。上記の例では、減算値Ｄ１は、例えば、１（＝５−４）［ｋＷ］である。最大変動幅Ｗ２ｍａｘは、逆潮防止ヒータ２２０の最大消費電力ＰＣ１に相当する。最大変動幅Ｗ２ｍａｘは、例えば、２［ｋＷ］である。また、変動範囲・動作順決定部１１６は、減算値Ｄ１が、最大変動幅Ｗ２ｍａｘよりも小さい場合、減算値Ｄ１を変動幅Ｗ２として決定する。
最後に、変動範囲・動作順決定部１１６は、変動幅Ｗｎから変動幅Ｗ３及び変動幅Ｗ２を減算した減算値Ｄ２が、セル２１０から得られる電力Ｐの最大値である最大変動幅Ｗ１ｍａｘよりも大きい場合、最大変動幅Ｗ１ｍａｘをセル２１０が担う変動幅Ｗ１として決定する。また、変動範囲・動作順決定部１１６は、減算値Ｄ２が、セル２１０の最大変動幅Ｗ１ｍａｘよりも小さい場合、減算値Ｄ２を、セル２１０が担う変動幅Ｗ１として決定する。なお、判定部１１４および変動範囲・動作順決定部１１６は、「選択部」の一例である。
負荷制御部１１８は、受信部１１２により受信された変動抑制指令値のコマンドと、変動範囲・動作順決定部１１６により決定された変動幅および動作順とに基づいて、電力消費量調整機器を制御する。なお、負荷制御部１１８は、「出力部」の一例である。
＜「事前通知」コマンドの場合＞
まず、負荷制御部１１８は、セル２１０が、変動幅Ｗ１の中央値の電力を常に発電するような指令値Ｃ１を生成してセル２１０に出力する。負荷制御部１１８は、例えば、変動範囲・動作順決定部１１６により決定された変動幅Ｗ１が２０［ｋＷ］の場合、常にセル２１０の発電が１０［ｋＷ］となる指令値Ｃ１を生成してセル２１０に出力する。これによって、セル２１０は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ１に基づき、発電するように制御される。
次に、負荷制御部１１８は、逆潮防止ヒータ２２０が、変動幅Ｗ２の中央値の電力を常に消費するような指令値Ｃ２を生成して逆潮防止ヒータ２２０に出力する。負荷制御部１１８は、例えば、変動幅Ｗ２が１［ｋＷ］の場合、逆潮防止ヒータ２２０が、常に０．５［ｋＷ］の電力を消費する指令値Ｃ２を生成して逆潮防止ヒータ２２０に出力する。これによって、逆潮防止ヒータ２２０は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ２に基づき、電力を消費するように制御される。
次に、負荷制御部１１８は、蓄電池ユニット３００が、基準充電率に近づくような指令値Ｃ３を生成して蓄電池ユニット３００に出力する。これによって、蓄電池ユニット３００は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ３に基づき、所定の電力で充電または放電を行うように制御される。なお、特に記載がない限り、上述したセル２１０及び逆潮防止ヒータ２２０の制御を停止しない。
＜「負荷削減」コマンドの場合＞
まず、負荷制御部１１８は、変動幅Ｗ３の範囲内において、蓄電池ユニット３００が最大放電電力で放電を行うような指令値Ｃ３を生成して蓄電池ユニット３００に出力する。負荷制御部１１８は、例えば、変動抑制指令値のコマンドが２．５［ｋＷ］の「負荷削減」であった場合、変動幅Ｗ３（例えば４［ｋＷ］）の範囲内において蓄電池ユニット３００が最大放電電力（例えば２［ｋＷ］）の放電を行う指令値Ｃ３を生成して蓄電池ユニット３００に出力する。これによって、蓄電池ユニット３００は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ３に基づき、放電を行うように制御される。
次に、負荷制御部１１８は、逆潮防止ヒータ２２０の運転を停止するような指令値Ｃ２を生成して逆潮防止ヒータ２２０に出力する。負荷制御部１１８は、例えば、逆潮防止ヒータ２２０が０．５［ｋＷ］の消費電力ＰＣ２で運転していた場合、停止する指令値Ｃ２を生成して逆潮防止ヒータ２２０に出力する。これによって、逆潮防止ヒータ２２０は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ２に基づき、運転を停止するように制御される。この結果、負荷制御部１１８は、電力消費量（例えば０．５［ｋＷ］）を削減することができる。
次に、負荷制御部１１８は、減算値Ｄ３が変動幅Ｗ１の中央値を超える場合、変動幅Ｗ１の中央値の範囲内においてセル２１０が電力Ｐの発電を行うような指令値Ｃ１を生成してセル２１０に出力する。減算値Ｄ３とは、「負荷削減」の電力消費量から、蓄電池ユニット３００の最大放電電力と、逆潮防止ヒータ２２０の消費電力ＰＣ２とを減算した値である。これによって、セル２１０は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ１に基づき、発電するように制御される。また、負荷制御部１１８は、減算値Ｄ３が変動幅Ｗ１の中央値を超えない場合、セル２１０の運転を停止するような指令値Ｃ１を生成してセル２１０に出力する。これによって、セル２１０は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ１に基づき、停止するように制御される。
例えば、上述した数値例の場合、蓄電池ユニット３００の最大放電電力は２［ｋＷ］であり、消費電力ＰＣ２は０．５［ｋＷ］である。これにより、減算値Ｄ３（＝０［ｋＷ］）は、変動幅Ｗ１の中央値（例えば０．３５［ｋＷ］）を超えない。この結果、セル２１０は、負荷制御部１１８により運転を停止するように制御される。
＜「負荷増大」コマンドの場合＞
まず、負荷制御部１１８は、変動幅Ｗ３の範囲内において、蓄電池ユニット３００が最大充電電力で充電を行うような指令値Ｃ３を生成して蓄電池ユニット３００に出力する。負荷制御部１１８は、例えば、変動抑制指令値のコマンドの電力消費量が２．５［ｋＷ］であった場合、変動幅Ｗ３（例えば４［ｋＷ］）の範囲内において蓄電池ユニット３００が最大充電電力（例えば２［ｋＷ］）の充電を行う指令値Ｃ３を生成して蓄電池ユニット３００に出力する。これによって、蓄電池ユニット３００は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ３に基づき、充電を行うように制御される。
次に、負荷制御部１１８は、変動幅Ｗ２の範囲内において、逆潮防止ヒータ２２０が電力を最大消費するような指令値Ｃ２を生成して逆潮防止ヒータ２２０に出力する。負荷制御部１１８は、例えば、変動幅Ｗ２（例えば１［ｋＷ］）の範囲内において１［ｋＷ］の電力を消費する指令値Ｃ２を生成して逆潮防止ヒータ２２０に出力する。これによって、逆潮防止ヒータ２２０は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ２に基づき、電力を消費するように制御される。
次に、負荷制御部１１８は、セル２１０の運転を停止するような指令値Ｃ１を生成してセル２１０に出力する。これによって、セル２１０は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ１に基づき、停止するように制御される。
＜「事前準備」コマンドの場合＞
負荷制御部１１８は、蓄電池ユニット３００の蓄電容量が基準充電率（例えば５０［％］程度）から所定値（例えば１０［％］）以上ずれていた場合、基準充電率に近づくような指令値Ｃ３を生成して蓄電池ユニット３００に出力する。これによって、蓄電池ユニット３００は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ３に基づき、所定の電力で充電または放電を行うように制御される。
＜「終了」コマンドの場合＞
負荷制御部１１８は、変動抑制指令値のコマンドが「終了」であった場合、電力消費量調整機器の運転を停止するような指令値Ｃ１〜Ｃ３を生成して、対応する各消費量調整機器に出力する。これによって、電力消費量調整機器は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ１〜Ｃ３に基づき、停止するように制御される。
［エネルギー管理装置１００の動作フロー］
図９は、第１の実施形態に係るエネルギー管理装置１００により実行される処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、所定周期（例えば半日に１回）で繰り返し実行される。
まず、受信部１１２は、上位装置Ｓから送信される変動抑制指令値を受信する（ステップＳ１００）。次に、判定部１１４は、合成変動幅Ｗｃが、受信部１１２により受信された変動抑制指令値の電力消費量の変動幅Ｗｎに対して大きいか否かを判定する（ステップＳ１０２）。合成変動幅Ｗｃが変動幅Ｗｎに対して小さい場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、エネルギー管理装置１００は、ステップＳ１００の処理に戻る。また、合成変動幅Ｗｃが変動幅Ｗｎに対して大きい場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、エネルギー管理装置１００は、受信した変動抑制指令値のコマンドが「事前通知」か否か判定する（ステップＳ１０４）。変動抑制指令値のコマンドが「事前通知」でない場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、エネルギー管理装置１００は、後述するステップＳ１０８の処理を行う。変動抑制指令値のコマンドが「事前通知」である場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、変動範囲・動作順決定部１１６は、受信部１１２により受信された変動抑制指令値のコマンドと変動幅Ｗｎとから、電力消費量調整機器が担う変動幅を、電力消費量調整機器ごとに決定する（ステップＳ１０６）。また、変動範囲・動作順決定部１１６は、電力消費量調整機器の反応速度の速い順に電力消費量調整機器が動作順を決定する。
次に、負荷制御部１１８は、セル２１０が、変動幅Ｗ１の中央値の電力を常に発電するような指令値Ｃ１を生成してセル２１０に出力する。次に、負荷制御部１１８は、逆潮防止ヒータ２２０が、変動幅Ｗ２の中央値の電力を常に消費するような指令値Ｃ２を生成して逆潮防止ヒータ２２０に出力する。次に、負荷制御部１１８は、蓄電池ユニット３００が、基準充電率に近づくような指令値Ｃ３を生成して蓄電池ユニット３００に出力する。
次に、エネルギー管理装置１００は、受信した変動抑制指令値のコマンドが「負荷削減」、「負荷増大」、および「事前準備」であるか否か判定する（ステップＳ１０８）。「負荷削減」、「負荷増大」、および「事前準備」のコマンドでない場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、後述するステップＳ１１２の処理を行う。「負荷削減」、「負荷増大」、および「事前準備」のコマンドである場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、負荷制御部１１８は、受信部１１２により受信された変動抑制指令値のコマンドと、変動範囲・動作順決定部１１６により決定された変動幅および動作順とに基づいて、電力消費量調整機器を制御する（ステップＳ１１０）。
次に、エネルギー管理装置１００は、受信した変動抑制指令値のコマンドが「終了」であるか否か判定する（ステップＳ１１２）。変動抑制指令値のコマンドが「終了」でない場合（ステップＳ１１２：Ｎｏ）、エネルギー管理装置１００は、ステップＳ１００の処理に戻る。変動抑制指令値のコマンドが「終了」である場合（ステップＳ１１２：Ｙｅｓ）、負荷制御部１１８は、電力消費量調整機器の運転を停止するような指令値Ｃ１〜Ｃ３を生成して、対応する各消費量調整機器に出力する（ステップＳ１１４）。これにより、電力消費量調整機器は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ１〜Ｃ３に基づき、停止するように制御される。これによって、本フローチャートの１ルーチンが終了する。
［変動範囲・動作順決定部１１６の変動幅の決定の動作フロー（ステップＳ１０６）］
図１０は、第１の実施形態の変動範囲・動作順決定部１１６により実行される変動幅の決定の処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、図９のフローチャートにおけるステップＳ１０６の処理に相当する。
まず、変動範囲・動作順決定部１１６は、変動幅Ｗｎに比して、蓄電池ユニット３００の最大変動幅Ｗ３ｍａｘが大きいか否か判定する（ステップＳ２００）。変動幅Ｗｎに比して、蓄電池ユニット３００の最大変動幅Ｗ３ｍａｘが大きい場合（ステップＳ２００：Ｙｅｓ）、変動範囲・動作順決定部１１６は、変動幅Ｗｎを蓄電池ユニット３００が担う変動幅Ｗ３として決定する（ステップＳ２０２）。これによって、本フローチャートの処理が終了する。
変動幅Ｗｎに比して、蓄電池ユニット３００の最大変動幅Ｗ３ｍａｘが小さい場合（ステップＳ２００：Ｎｏ）、変動範囲・動作順決定部１１６は、最大変動幅Ｗ３ｍａｘを蓄電池ユニット３００が担う変動幅Ｗ３として決定する（ステップＳ２０４）。次に、変動範囲・動作順決定部１１６は、減算値Ｄ１が、逆潮防止ヒータ２２０の最大変動幅Ｗ２ｍａｘよりも小さいか否か判定する（ステップＳ２０６）。減算値Ｄ１が、逆潮防止ヒータ２２０の最大変動幅Ｗ２ｍａｘよりも小さい場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、変動範囲・動作順決定部１１６は、減算値Ｄ１を変動幅Ｗ２として決定する（ステップＳ２０８）。これによって、本フローチャートの処理が終了する。
減算値Ｄ１が、逆潮防止ヒータ２２０の最大変動幅Ｗ２ｍａｘよりも大きい場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、変動範囲・動作順決定部１１６は、最大変動幅Ｗ２ｍａｘを変動幅Ｗ２として決定する（ステップＳ２１０）。次に、変動範囲・動作順決定部１１６は、減算値Ｄ２が、最大変動幅Ｗ１ｍａｘよりも小さいか否か判定する（ステップＳ２１２）。減算値Ｄ２が、最大変動幅Ｗ１ｍａｘよりも小さい場合（ステップＳ２１２：Ｙｅｓ）、変動範囲・動作順決定部１１６は、減算値Ｄ２を変動幅Ｗ１として決定する（ステップＳ２１４）。減算値Ｄ２が、最大変動幅Ｗ１ｍａｘよりも大きい場合（ステップＳ２１２：Ｎｏ）、変動範囲・動作順決定部１１６は、最大変動幅Ｗ１ｍａｘを変動幅Ｗ１として決定する（ステップＳ２１６）。これによって、本フローチャートの処理が終了する。
［負荷制御部１１８の電力消費量調整機器の制御の動作フロー（ステップＳ１１０）］
図１１は、第１の実施形態の負荷制御部１１８により実行される電力消費量調整機器の制御の処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、図９のフローチャートにおけるステップＳ１１０の処理に相当する。
まず、エネルギー管理装置１００は、受信した変動抑制指令値のコマンドが「負荷削減」であるか否か判定する（ステップＳ３００）。受信した変動抑制指令値のコマンドが「負荷削減」でない場合（ステップＳ３００：Ｎｏ）、エネルギー管理装置１００は、後述するステップＳ３１２の処理を行う。受信した変動抑制指令値のコマンドが「負荷削減」である場合（ステップＳ３００：Ｙｅｓ）、負荷制御部１１８は、変動幅Ｗ３の範囲内において、蓄電池ユニット３００が最大放電電力で放電を行うような指令値Ｃ３を生成して蓄電池ユニット３００に出力する（ステップＳ３０２）。これによって、蓄電池ユニット３００は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ３に基づき、放電を行うように制御される。以下の図において、蓄電池ユニットを、「蓄電池Ｕ」と表す。
次に、負荷制御部１１８は、逆潮防止ヒータ２２０の運転を停止するような指令値Ｃ２を生成して逆潮防止ヒータ２２０に出力する（ステップＳ３０４）。以下の図において、逆潮防止ヒータを、「逆潮防止Ｈ」と表す。逆潮防止ヒータ２２０は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ２に基づき、運転を停止するように制御される。次に、負荷制御部１１８は、減算値Ｄ３が変動幅Ｗ１の中央値を超えるか否か判定する（ステップＳ３０６）。減算値Ｄ３が変動幅Ｗ１の中央値を超える場合（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）、負荷制御部１１８は、変動幅Ｗ１の中央値の範囲内において、セル２１０が電力Ｐの発電を行うような指令値Ｃ１を生成してセル２１０に出力する（ステップＳ３０８）。これによって、セル２１０は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ１に基づき、発電するように制御される。また、減算値Ｄ３が変動幅Ｗ１の中央値を超えない場合（ステップＳ３０６：Ｎｏ）、負荷制御部１１８は、セル２１０の運転を停止するような指令値Ｃ１を生成してセル２１０に出力する（ステップＳ３１０）。これによって、セル２１０は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ１に基づき、停止するように制御される。
次に、エネルギー管理装置１００は、受信した変動抑制指令値のコマンドが「負荷増大」であるか否か判定する（ステップＳ３１２）。受信した変動抑制指令値のコマンドが「負荷増大」でない場合（ステップＳ３１２：Ｎｏ）、エネルギー管理装置１００は、後述するステップＳ３２０の処理を行う。受信した変動抑制指令値のコマンドが「負荷増大」である場合（ステップＳ３１２：Ｙｅｓ）、負荷制御部１１８は、変動幅Ｗ３の範囲内において、蓄電池ユニット３００が最大充電電力で充電を行うような指令値Ｃ３を生成して蓄電池ユニット３００に出力する（ステップＳ３１４）。これによって、蓄電池ユニット３００は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ３に基づき、充電を行うように制御される。
次に、負荷制御部１１８は、変動幅Ｗ２の範囲内において、逆潮防止ヒータ２２０が電力を最大消費するような指令値Ｃ２を生成して逆潮防止ヒータ２２０に出力する（ステップＳ３１６）。これによって、逆潮防止ヒータ２２０は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ２に基づき、電力を消費するように制御される。次に、負荷制御部１１８は、セル２１０の運転を停止するような指令値Ｃ１を生成してセル２１０に出力する（ステップＳ３１８）。これによって、セル２１０は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ１に基づき、停止するように制御される。
次に、エネルギー管理装置１００は、受信した変動抑制指令値のコマンドが「事前準備」であるか否か判定する（ステップＳ３２０）。受信した変動抑制指令値のコマンドが「事前準備」でない場合（ステップＳ３２０：Ｎｏ）、本フローチャートの処理が終了する。受信した変動抑制指令値のコマンドが「事前準備」である場合（ステップＳ３２０：Ｙｅｓ）、負荷制御部１１８は、蓄電池ユニット３００の蓄電容量が基準充電率から所定値以上ずれているか否か判定する（ステップＳ３２２）。蓄電池ユニット３００の蓄電容量が基準充電率から所定値以上ずれていない場合（ステップＳ３２２：Ｎｏ）、本フローチャートの処理が終了する。蓄電池ユニット３００の蓄電容量が基準充電率から所定値以上ずれている場合（ステップＳ３２２：Ｙｅｓ）、負荷制御部１１８は、基準充電率に近づくような指令値Ｃ３を生成して蓄電池ユニット３００に出力する（ステップＳ３２４）。これによって、蓄電池ユニット３００は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ３に基づき、所定の電力で充電または放電を行うように制御される。これによって、本フローチャートの処理が終了する。
以上説明した第１の実施形態のエネルギー管理装置１００によれば、上位装置Ｓから送信される変動抑制指令値に基づいて、商用電源ＣＰから供給される電力の電力消費量を増減させるように反応速度の異なる燃料電池ユニット２００および蓄電池ユニット３００を選択する。エネルギー管理装置１００は、選択した燃料電池ユニット２００および蓄電池ユニット３００に対して、商用電源ＣＰから供給される電力の電力消費量を変動させるための指令値を生成して出力する。これにより、エネルギー管理装置１００は、上位装置Ｓから送信される変動抑制指令値に速やかに追従することができる。
（第１の実施形態の変形例）
以下、第１の実施形態の変形例について説明する。ここでは、第１の実施形態との相違点として、変動抑制指令値に応答速度に関する情報が含まれている場合について説明する。以下、上述した第１の実施形態と共通する機能等についての説明は省略する。図１２は、各電力消費量調整機器の反応速度の一例を示すテーブルである。以下、各電力消費量調整機器の反応速度を示した一例のテーブルを、「反応速度テーブル」と記載する。
蓄電池ユニット３００は、例えば、反応速度が２０[ｋＷ/ｓｅｃ]である。すなわち、蓄電池ユニット３００は、負荷制御部１１８により制御が行われてから０.１秒後に、最大充電電力（例えば２［ｋＷ］）で充電を行う、または最大放電電力（例えば２［ｋＷ］）で放電を行うことができる。
セル２１０は、例えば、運転開始時の反応速度が５０[Ｗ/ｍｉｎ]である。また、セル２１０は、例えば、運転停止時の反応速度が１００[Ｗ/ｍｉｎ]である。すなわち、セル２１０は、例えば、所定の発電量が５００Ｗの場合、運転開始から１０分後に、所定の発電量（例えば０．３５［ｋＷ］）で発電することができる。
逆潮防止ヒータ２２０は、例えば、反応速度が２００[Ｗ/ｓｅｃ]である。すなわち、逆潮防止ヒータ２２０は、負荷制御部１１８により制御されてから１０秒後に、最大消費電力（例えば２［ｋＷ］）を消費することができる。なお、上述した反応速度テーブルは、予め記憶部１３０に記憶されているものとする。
図１３は、第１の実施形態の変形例に係る受信部１１２が受信する変動抑制指令値の一例の図である。変動抑制指令値には、例えば、送信時刻と、コマンドと、開始時刻と、電力消費量と、応答速度との情報が含まれる。応答速度は、変動幅Ｗｎを、送信時刻と開始時刻との時間差で除算した値である。なお、応答速度は、「緊急性」を表した情報の一例である。
エネルギー管理装置１００は、例えば、時刻１４：０２に上位装置Ｓから送信される変動抑制指令値を受信する。この際、変動抑制指令値には、例えば、電力消費量２．５［ｋＷ］、「負荷削減」コマンド、応答速度−２．５［ｋＷ／分］等の情報が付与されている。
図１４は、各電力消費量調整機器の反応速度及びエネルギー効率を示す一例のマップである。以下、各電力消費量調整機器の反応速度及びエネルギー効率を示す一例のマップを、「反応速度及び効率のマップ」と記載する。
蓄電池ユニット３００は、他の電力消費量調整機器に比して反応速度が最も良い。また、セル２１０は、他の電力消費量調整機器に比してエネルギー効率が最も良い。また、逆潮防止ヒータ２２０は、他の電力消費量調整機器に比してエネルギー効率が悪いが、反応速度が蓄電池ユニット３００に次いで速い。なお、上述した反応速度及び効率のマップは、予め記憶部１３０に記憶されているものとする。
変動範囲・動作順決定部１１６は、記憶部１３０に記憶された反応速度テーブルと、反応速度及び効率のマップとに基づき、変動抑制指令値の応答速度を満たす複数の電力消費量調整機器を選択する。
変動範囲・動作順決定部１１６は、変動抑制指令値のコマンドと変動幅Ｗｎとから、選択した電力消費量調整機器が担う変動幅を、電力消費量調整機器ごとに決定する。これにより、エネルギー管理装置１００は、効率よく電力消費量を増減することができる。
また、変動範囲・動作順決定部１１６は、受信部１１２により受信された変動抑制指令値のうち、最新の変動抑制指令値に含まれる開始時刻と、過去の変動抑制指令値に含まれる開始時刻との時間間隔に基づき、電力消費量調整機器を選択してもよい。
変動範囲・動作順決定部１１６は、例えば、最新の変動抑制指令値に含まれる開始時刻と、最新の変動抑制指令値に対して１つ前の変動抑制指令値に含まれる開始時刻との時間間隔（例えば５秒）がしきい値（例えば１０秒）未満の場合、反応速度の速い電力消費量調整機器を選択する。また、変動範囲・動作順決定部１１６は、例えば、最新の変動抑制指令値に含まれる開始時刻と、最新の変動抑制指令値に対して１つ前の変動抑制指令値に含まれる開始時刻との時間間隔（例えば１０秒）がしきい値（例えば１０秒）以上の場合、時間間隔を満たす範囲内で反応速度の遅い電力消費量調整機器を選択してもよい。
図１５は、各電力消費量調整機器の反応速度の一例を示すベクトル図である。また、図１６は、蓄電池ユニット３００及びセル２１０の反応速度を合成した合成ベクトル図である。本実施形態で扱うベクトルは、例えば、単位ベクトルを示す行列に重み付けされた値として、記憶部１３０に記憶されている。
変動範囲・動作順決定部１１６は、各電力消費量調整機器の反応速度のベクトルの合成ベクトルから、変動抑制指令値の電力消費量及び応答速度を満たす複数の電力消費量調整機器を選定してもよい。変動範囲・動作順決定部１１６は、例えば、変動抑制指令値の電力消費量が２．３５［ｋＷ］、応答速度３３０［Ｗ/ｍｉｎ］であった場合、蓄電池ユニット３００及びセル２１０を選択する。これにより、エネルギー管理装置１００は、例えば、７分間に２．３５［ｋＷ］の電力消費量を削減することができる。
図１７は、セル２１０の反応速度の一例を示すベクトル図である。
変動範囲・動作順決定部１１６は、変動抑制指令値の電力消費量及び応答速度を満たすことが可能であれば、単一の電力消費量調整機器を選定してもよい。変動範囲・動作順決定部１１６は、例えば、変動抑制指令値の電力消費量が０．３５［ｋＷ］、応答速度５０［Ｗ／ｍｉｎ］であった場合、セル２１０を選択してもよい。
以上説明した第１の実施形態の変形例のエネルギー管理装置１００によれば、上位装置Ｓから送信される変動抑制指令値に速やかに追従することができ、さらに効率よく電力消費量を増減することができる。
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。ここでは、上述した実施形態との相違点として、エネルギー管理装置１００の構成の違い場合について説明する。以下、上述した実施形態と共通する機能等についての説明は省略する。図１８は、第２の実施形態に係るエネルギー管理装置１００の概略図である。建物Ｈは、例えば住宅である。建物Ｈは、エネルギー管理装置１００、燃料電池ユニット２００、蓄電池ユニット３００、家電群４００、分電盤５００、太陽光発電装置８００、及びスマートメータＳＭを備えている。
エネルギー管理装置１００は、建物Ｈの外部にある上位装置ＳとネットワークＮＷ１を介して通信を行う。また、エネルギー管理装置１００は、ネットワークＮＷ２を介して、燃料電池ユニット２００、蓄電池ユニット３００、家電群４００、及びスマートメータＳＭと通信を行う。
太陽光発電装置８００は、例えば、電線ＥＬ１を介して分電盤５００と接続されている。太陽光発電システムは、例えば、太陽電池と、電力変換部とを備えている。太陽電池は、例えば、結晶シリコン系やアモルファスシリコン系等の半導体である。太陽電池は、半導体に照射された太陽光が有する光エネルギーを電気エネルギーに変換し、直流電力を発電する。電力変換部は、太陽電池が発電した電力を交流電力に変換し、電線ＥＬ１を介して外部に供給する。これによって、太陽電池が発電した電力は、分電盤５００を介して蓄電池ユニット３００及び家電群４００に供給される。太陽光発電装置８００は、「電源」の一例である。
上位装置Ｓは、例えば、ネットワークＮＷ１を介してエネルギー管理装置１００及びメタデータ管理装置６００に変動抑制指令値を送信する。
スマートメータＳＭは、上位装置Ｓからメタデータ管理装置６００を介して送信される変動抑制指令値を受信する。スマートメータＳＭは、例えば、受信した変動抑制指令値と、商用電源ＣＰから供給される電力とを含む情報を収集する。スマートメータＳＭは、収集した情報をメタデータ管理装置６００に送信する。
メタデータ管理装置６００は、建物Ｈの利用者に対して、効率的にエネルギーを利用するために参照される情報を提供する装置である。メタデータ管理装置６００は、例えば、ＭＤＭＳ（Meter Data Management System）である。メタデータ管理装置６００は、例えば、上位装置Ｓから送信される変動抑制指令値と、スマートメータＳＭから送信される情報とを受信し分析する。メタデータ管理装置６００は、分析した情報（以下、「分析情報」と記載する）を、上位装置Ｓを介してエネルギー管理装置１００に送信する。エネルギー管理装置１００は、メタデータ管理装置６００から送信される分析情報を受信する。エネルギー管理装置１００（変動範囲・動作順決定部１１６）は、受信した分析情報に基づいて、電力消費量調整機器を選択する。また、エネルギー管理装置１００は、例えば、受信した分析情報を表示部１５０に出力する。これにより、利用者は、家電群４００を効率よく使用することができる。なお、メタデータ管理装置６００及びスマートメータＳＭは、「管理部」の一例である。
これにより、エネルギー管理装置１００は、上位装置Ｓから送信される変動抑制指令値に速やかに追従することができ、さらに効率よく電力消費量を増減することができる。
以上説明した少なくともひとつの実施形態のエネルギー管理装置１００によれば、上位装置Ｓから送信される変動抑制指令値に基づいて、商用電源ＣＰから供給される電力の電力消費量を増減させるように反応速度の異なる燃料電池ユニット２００および蓄電池ユニット３００を選択する。エネルギー管理装置１００は、選択した燃料電池ユニット２００および蓄電池ユニット３００に対して、商用電源ＣＰから供給される電力の電力消費量を変動させるための指令値を生成して出力する。これにより、エネルギー管理装置１００は、上位装置Ｓから送信される変動抑制指令値に速やかに追従することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
以下、他の変形例について記載する。
負荷制御部１１８は、例えば、家電群４００を運転または停止を行うための指令値Ｃ４を生成して家電群４００に出力してもよい。
家電群４００は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ４に基づき、運転または停止するように制御される。また、家電群４００が温度管理機器の場合、温度管理機器は、負荷制御部１１８により出力された指令値Ｃ４に基づき、風量および温度等が変化するように制御される。温度管理機器とは、例えば、エアコンや床暖房等の建物Ｈの温度を管理する機器である。これによって、エネルギー管理装置１００は、外部から送信される変動抑制指令値に速やかに追従することができる。なお、家電群４００は、「負荷」の一例である。
Ｈ…建物、Ｓ…上位装置、１００…エネルギー管理装置、１１０…制御部、１１２…受信部、１１４…判定部、１１６…変動範囲・動作順決定部、１１８…負荷制御部、１３０…記憶部、２００…燃料電池、２１０…セル、２２０…逆潮防止ヒータ、２３０…貯湯槽、３００…蓄電池、４００…家電群、５００…分電盤、ＣＰ…商用電源。

Claims (9)

  1. 商用電源から供給される電力の消費量を変動させる指示に応じて応答性の異なる複数の電源または負荷のうちから、制御すべき電源または負荷を前記応答性に応じて選択する選択部と、
    前記選択部により選択された電源または負荷を制御する制御回路に対して、前記商用電源から供給される電力の消費量を変動させるための制御信号を出力する出力部と、
    を備えるエネルギー管理装置。
  2. 前記選択部は、前記商用電源から供給される電力の消費量を変動させる指示を所定の時間間隔内で受信した場合に、制御すべき電源または負荷を前記応答性に応じて選択する、
    請求項１記載のエネルギー管理装置。
  3. 前記選択部は、商用電源から供給される電力の消費量を変動させる指示に含まれる緊急性に基づいて、制御すべき電源または負荷を前記応答性に応じて選択する、
    請求項１記載のエネルギー管理装置。
  4. 前記選択部は、前記複数の電源または負荷のうち、前記応答性の早い電源または負荷から順に選択する、
    請求項１から３のうちいずれか１項記載のエネルギー管理装置。
  5. 前記選択部は、前記指示および前記電源または負荷の応答性に基づいて、選択した電源または負荷により変動させられる電力の消費量を導出する、
    請求項１から４のうちいずれか１項記載のエネルギー管理装置。
  6. 前記選択部は、前記指示の緊急性および前記電源または負荷の応答性を示すベクトルを合成した合成ベクトルに基づいて、前記電源または負荷を選択する、
    請求項１から５のうちいずれか１項記載のエネルギー管理装置。
  7. 前記商用電源から供給される電力に関するデータを管理し、指示信号を出力する管理部をさらに備え、
    前記選択部は、前記指示信号に基づいて、前記電源または負荷を選択する、
    請求項１から６のうちいずれか１項記載のエネルギー管理装置。
  8. 商用電源から供給される電力の消費量を変動させる指示に応じて応答性の異なる複数の電源または負荷のうちから、制御すべき電源または負荷を前記応答性に応じて選択し、
    前記選択した電源または負荷を制御する制御回路に対して、前記商用電源から供給される電力の消費量を変動させるための制御信号を出力する、
    エネルギー管理方法。
  9. コンピュータに、
    商用電源から供給される電力の消費量を変動させる指示に応じて応答性の異なる複数の電源または負荷のうちから、制御すべき電源または負荷を前記応答性に応じて選択させ、
    前記選択した電源または負荷を制御する制御回路に対して、前記商用電源から供給される電力の消費量を変動させるための制御信号を出力させる、
    エネルギー管理プログラム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018225456A1 (ja) * 2017-06-07 2018-12-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力管理システム、機器、受信方法、プログラム

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101904846B1 (ko) * 2016-12-09 2018-10-10 효성중공업 주식회사 Ess 최적 효율 운영방법

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005151781A (ja) * 2003-11-19 2005-06-09 Chugoku Electric Power Co Inc:The 電力需要予測システムおよび電力系統の負荷周波数制御方法
JP2013027189A (ja) * 2011-07-22 2013-02-04 Seikatsu Kyodo Kumiai Coop Sapporo 電源管理サーバ、及び電源管理処理プログラム
JP2013102577A (ja) * 2011-11-07 2013-05-23 Panasonic Corp エネルギー管理装置
WO2013172022A1 (ja) * 2012-05-15 2013-11-21 パナソニック株式会社 周波数制御方法、周波数制御システム、周波数制御装置、及びプログラム
JP2014018045A (ja) * 2012-07-11 2014-01-30 Kyocera Corp サーバ装置
JP2014023389A (ja) * 2012-07-23 2014-02-03 Toshiba Corp 電力需給制御装置及び電力需給制御方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2682539B1 (fr) * 1991-10-14 1994-05-13 Euro Cp Sarl Procede de gestion de la puissance electrique dans un reseau domotique.
US8744638B2 (en) * 2009-09-11 2014-06-03 General Electric Company Method and system for demand response in a distribution network
KR101797945B1 (ko) * 2011-02-10 2017-11-16 삼성전자주식회사 Ｄｒ제어레벨의 변경이 가능한 전기기기 및 전력관리기

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005151781A (ja) * 2003-11-19 2005-06-09 Chugoku Electric Power Co Inc:The 電力需要予測システムおよび電力系統の負荷周波数制御方法
JP2013027189A (ja) * 2011-07-22 2013-02-04 Seikatsu Kyodo Kumiai Coop Sapporo 電源管理サーバ、及び電源管理処理プログラム
JP2013102577A (ja) * 2011-11-07 2013-05-23 Panasonic Corp エネルギー管理装置
WO2013172022A1 (ja) * 2012-05-15 2013-11-21 パナソニック株式会社 周波数制御方法、周波数制御システム、周波数制御装置、及びプログラム
JP2014018045A (ja) * 2012-07-11 2014-01-30 Kyocera Corp サーバ装置
JP2014023389A (ja) * 2012-07-23 2014-02-03 Toshiba Corp 電力需給制御装置及び電力需給制御方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018225456A1 (ja) * 2017-06-07 2018-12-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力管理システム、機器、受信方法、プログラム

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