JP2017192209A

JP2017192209A - 電力制御装置

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Publication number: JP2017192209A
Application number: JP2016080316A
Authority: JP
Inventors: 西尾　直樹; Naoki Nishio; 直樹西尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-04-13
Filing date: 2016-04-13
Publication date: 2017-10-19
Anticipated expiration: 2036-04-13
Also published as: JP6689124B2

Abstract

【課題】外部から出力制御情報を受信しても、本来発電できる発電電力を有効利用できなかった。
【解決手段】電力を発電し出力する発電設備及び発電設備から出力される電力を蓄電する蓄電設備に接続される電力制御装置６は、発電設備の出力を制限する出力制御情報１８を受信する出力制御情報受信部６０と、出力制御情報１８を受信した場合に、発電設備から電力系統に出力される電力供給量が閾値以下となるように蓄電設備の蓄電量を増加させる制御部６４と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、発電設備の出力を制御する必要が発生した場合でも発電設備の発電電力を最大限利用するための電力制御を行う電力制御装置に関するものである。

太陽光発電設備等の再生可能エネルギーの発電設備は、近年の急速な普及により全体での発電電力が大きくなっており、従来の発電設備の発電電力に対して無視できない大きさとなってきた。加えて、再生可能エネルギーは気象条件に対応して最大限発電する仕様となっているため、電力消費の需要と合わず、電力の需給調整のために外部からの出力制御が必要となってきた。また、電力会社から配信される、出力制御スケジュールに基づき、日ごと時間帯ごとに対して発電設備の発電電力を制御する機能が要求されている。これに対応するために、発電設備は大きな発電電力を得ることができる場合でも、出力の制御が必要となる場合があり、有効活用できないエネルギーは無駄となる。

太陽光発電システムの発電電力を有効活用する方法として、下記特許文献１には、発電装置と、ヒートポンプ貯湯式給湯装置、発電装置の出力電力をモニターする出力モニター手段、系統電力モニター手段により構成し、系統電力モニター値の差電力が予め設定した設定値に達した場合に、ヒートポンプ貯湯式給湯装置を差電力にほぼ対応した入力電力で運転させることを特徴とするエネルギーシステムが開示されている。

特開２００４−１９４４８５号公報

しかしながら、上記特許文献１に代表される従来技術では、電力会社からの出力制御については一切想定されておらず、出力制御を受け取った後、発電電力をどのように有効活用するかについて検討されていなかった。このため、従来技術では、外部から出力制御情報を受信しても、本来発電できる発電電力を有効に活用できないという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、外部から出力制御情報を受信した場合に、本来発電できる発電電力を有効に活用することができる電力制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電力を発電し出力する発電設備及び発電設備から出力される電力を蓄電する蓄電設備に接続される電力制御装置であって、発電設備の出力を制限する出力制御情報を受信する出力制御情報受信部と、出力制御情報を受信した場合に、発電設備から電力系統に出力される電力供給量が閾値以下となるように蓄電設備の蓄電量を増加させる制御部と、を備える。

本発明によれば、外部からの出力制御情報を使用して、発電電力を有効に活用できるという効果を奏する。

実施の形態１に係る電力制御装置を含む電力制御システムの構成を示すブロック図実施の形態１に係る電力制御装置の構成を示すブロック図実施の形態１の電力制御装置における制御機能を実現する際のハードウェア構成の一例を示すブロック図実施の形態１の電力制御装置における処理の流れを示すフローチャート実施の形態２に係る電力制御装置を含む電力制御システムの構成を示すブロック図実施の形態２の電力制御装置における処理の流れを示すフローチャート実施の形態３に係る電力制御装置を含む電力制御システムの構成を示すブロック図実施の形態３の電力制御装置における処理の流れを示すフローチャート実施の形態４に係る電力制御装置を含む電力制御システムの構成を示すブロック図実施の形態２に係る電力制御装置を実現するための内部構成例を示すブロック図実施の形態４に係る電力制御装置を実現するための内部構成例を示すブロック図実施の形態５に係る電力制御装置を含む電力制御システムの構成を示すブロック図実施の形態５に係る電力制御装置の機能を具現するための機能ブロックと処理の流れを示すブロック図実施の形態５に係る電力制御装置が参照する制御テーブルの一つである出力制御スケジュールを示す図実施の形態５に係る電力制御装置が参照する制御テーブルの一つである発電量実績テーブルを示す図実施の形態５に係る電力制御装置が参照する制御テーブルの一つである消費電力量実績テーブルを示す図

以下に、本発明の実施の形態に係る電力制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電力制御装置を含む電力制御システムの構成を示すブロック図であり、図２は、実施の形態１に係る電力制御装置の構成を示すブロック図であり、図３は、実施の形態１の電力制御装置における制御機能を実現する際のハードウェア構成の一例を示すブロック図であり、図４は、実施の形態１の電力制御装置における処理の流れを示すフローチャートである。以下、図１から図４の図面を参照して、実施の形態１に係る電力制御装置を説明する。

電力制御システムは、図１に示すように、発電装置としての発電設備１、電力系統２、蓄電装置としての蓄電設備４、並びに、発電設備１及び蓄電設備４に接続される電力制御装置６を含む。発電設備１の一つの例示は、太陽光発電装置である。発電設備１は、電力系統２と接続されている。発電設備１の出力電力は、電力系統２に供給される。発電設備１と電力系統２との間には、授受電力センサー３が配置されている。授受電力センサー３は、発電設備１と電力系統２との間の電力授受量を計測する。蓄電設備４も電力系統２と接続されている。蓄電設備４の入出力電力は、蓄電設備４自身によって計測される。蓄電設備４は、充電池が充電動作又は放電動作をしているときの充放電電力値である充放電情報１０、及び、充放電可能な電力の上限値を表す機器情報１２を電力制御装置６に出力する。

電力制御装置６は、発電設備１の発電電力情報１４、授受電力センサー３で計測した電力系統２への電力供給量１６、及び、外部から入力される出力制御情報１８に基づき、蓄電設備４の充放電量を制御すると共に、発電設備１の出力を制御する。

電力制御装置６は、図１及び図２に示すように、外部からの出力制御情報１８を受信する出力制御情報受信部６０と、授受電力センサー３で計測された電力供給量１６を受信するセンサー情報受信部６２と、発電設備１の発電量を制限すると共に蓄電設備４への充放電量を制御する制御部６４とを備える。

出力制御情報１８の発信元としては、電力会社等の電力供給者が例示される。本実施の形態において、電力制御装置６の設置場所は、電力供給者以外の場合を想定している。この場合、電力制御装置６に出力される出力制御情報１８は、遠隔地から発信される制御情報となる。

制御部６４は、発電設備１の出力を制御する際は、第１の制御信号である発電設備出力制御信号２０を発電設備１に送信する。また、制御部６４は、蓄電設備４の充放電量を制御する際は、第２の制御信号である充放電制御信号２２を蓄電設備４に送信する。

電力制御装置６としては、ＨＥＭＳ（ＨｏｍｅＥｎｅｒｇｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）コントローラが例示される。図３は、ＨＥＭＳコントローラのハードウェア構成を例示したものである。ＨＥＭＳコントローラは、図３に示すように、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１００及びメモリ１０２を有する。電力制御装置６の上記各機能は、プログラムとしてメモリ１０２に記憶される。ＣＰＵ１００は、メモリ１０２に記憶されたプログラムを読み出して実行する。これにより、上記各機能が実現される。ただし、電力制御装置６としては、上記ＨＥＭＳコントローラに限らない。電力制御装置６の機能の一部又は全部が外部サーバーや携帯機器に設けられて実行されてもよい。また、外部サーバーと携帯機器とを連携させて電力制御装置６の機能の一部又は全部を実行することとしてもよい。これらを含めて電力制御装置６と表現する。以下も同様である。

次に、実施の形態１の電力制御装置６における具体的な動作について、図４の図面を参照して説明する。なお、図４の各フローでは、構成要素及び信号に付した符号の表記は省略している。また、授受電力センサー３で計測した電力授受量は、発電設備１から電力系統２に向かう方向を正として扱う。このことは、以下の説明でも同様である。

まず、電力制御装置６は、入力される出力制御情報１８が発電出力の制限、すなわち発電設備１の出力制限を必要としているか否かを判定する（ステップＳ１０１）。発電出力の制限が必要とされない場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、電力制御装置６は、発電設備１の出力制限を行わず（ステップＳ１０２）、ステップＳ１０１の処理に戻る。

発電出力の制限が必要とされる場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、電力制御装置６は、授受電力センサー３の値が設定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。授受電力センサー３の値が設定値以下の場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、電力制御装置６は、発電設備１の出力制限を行わず（ステップＳ１０２）、ステップＳ１０１の処理に戻る。一方、授受電力センサー３の値が設定値を超える場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、電力制御装置６は、授受電力センサー３の値が設定値以下になるように蓄電設備４の充電電力を調整する（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０４の処理後、電力制御装置６は、蓄電設備４の充電電力の調整範囲内で、授受電力センサー３の値が設定値以下となるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。授受電力センサー３の値が設定値以下となる場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、電力制御装置６は、発電設備１の出力制限を行わず（ステップＳ１０２）、ステップＳ１０１の処理に戻る。一方、授受電力センサー３の値が設定値以下とはならない場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、電力制御装置６は、授受電力センサー３の値が設定値以下になるように発電設備１の出力を制限し（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０１の処理に戻る。

実施の形態１の電力制御装置６における要部動作は上記の通りであり、電力制御装置６は、上記したステップＳ１０１〜ステップＳ１０６の処理を繰り返す。

なお、上記のステップＳ１０３及びステップＳ１０５の判定処理では、授受電力センサー３の値と設定値とが等しい場合を“Ｙｅｓ”と判定しているが、“Ｎｏ”と判定してもよい。すなわち、授受電力センサー３の値と設定値とが等しい場合を“Ｙｅｓ”又は“Ｎｏ”の何れで判定してもよい。

上述した実施の形態１の動作を要約すると、以下の通りとなる。

（１）外部から入力される出力制御情報１８が発電設備１の出力の制限を必要としていない場合、電力制御装置６は、発電設備１に対して出力を制限しない。
（２）出力制御情報１８が発電設備１の出力の制限を必要としている場合であっても、電力供給量１６が設定値以下の場合には、電力制御装置６は発電設備１に対して出力を制限しない。
（３）（２）における設定値としては、事前に設定した閾値を用いることができる。
（４）出力制御情報１８が発電設備１の出力の制限を必要としている場合であり、かつ、電力供給量１６が設定値を超えている場合には、電力制御装置６は、電力供給量１６が設定値以下となるよう、蓄電設備４に対して、充電電力を増加させるように指令する。この際、電力制御装置６は、発電設備１に対して出力を制限しない。
（５）ただし、電力制御装置６が蓄電設備４に対して、電力供給量１６が設定値以下となるように充電電力を最大まで増加させても、電力供給量１６が設定値以下とならない場合、電力制御装置６は、電力供給量１６が設定値以下となるように発電設備１に対して出力を制限する。

実施の形態１に係る電力制御装置６によれば、出力制御情報１８により発電設備１の出力を制限する必要がある場合でも、発電設備１の発電電力の制限条件を緩和することができるので、発電設備１の発電電力を有効に活用できるようになるという効果がある。

実施の形態１に係る電力制御装置６によれば、出力制御情報１８により発電設備１の出力を制限する必要がある場合でも、蓄電設備４にエネルギーを蓄積することで系統への電力供給量１６を設定値内に抑えることが可能となるため、蓄電設備４の能力内であれば発電設備１の出力を制限することなく動作させることができるので、発電設備１の発電電力を有効に活用できるようになるという効果がある。

また、実施の形態１に係る電力制御装置６によれば、外部から供給される出力制御情報１８と授受電力センサー３の値により、蓄電設備４の充放電制御を高速かつ連続的に追従させることが可能であり、その結果として系統との授受電力を精度よく設定値に制御できるという効果がある。

また、実施の形態１の電力制御システムにおける蓄電設備４として、リチウムイオン電池等の高出力でかつ高速に充放電制御が可能な素子を用いて構成すれば、電力供給量１６を高速に制御できるため、応答性及び制御性の高い電力制御システムを構成できるという効果がある。

なお、電力供給量１６の制御目標としての設定値は、電力系統を管理する事業者との協議により決定されるが、零ワットに近づくように制御することが好ましい。電力供給量１６の制御目標を零ワットもしくは零ワットに準ずる値とすれば、電力系統２への逆潮流を防止できるので、電力系統２に与える影響を小さくでき、かつ発電設備１の発電電力を有効活用できるようになる。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る電力制御装置を含む電力制御システムの構成を示すブロック図である。実施の形態２に係る電力制御システムでは、図１に示す実施の形態１に係る電力制御システムの構成において、電気機器群８及び電力消費機器群９がシステムの構成要素として追加されている。

電気機器群８は、電力系統２に接続されている。電気機器群８は、電力制御装置６との間で、機器情報、消費電力の情報及び運転停止等の機器制御に関する情報又は信号のやりとりが可能である。図５では、電気機器群８から電力制御装置６に送信される情報を機器情報１２ａ及び消費電力情報２６として示している。また、電力制御装置６から電気機器群８に送信される信号を機器制御信号２４として示している。

電気機器群８としては、外部からの運転制御が可能なエアコン、洗濯乾燥機、食器洗い乾燥機、あるいはエコキュートが例示される。電気機器群８が電力制御装置６に送信する機器情報１２ａには、電気機器群８自身が何の機器であるかについての情報、及び消費電力の定格値の情報が含まれる。また、電力制御装置６が電気機器群８に送信する機器制御信号２４には、運転停止等の機器制御に関する制御信号が含まれる。

電力消費機器群９も電力系統２に接続されている。電力消費機器群９を構成する電気機器は、電力系統２に接続されている電気機器のうちの電気機器群８以外の機器という位置づけである。すなわち、電力消費機器群９は、電力制御装置６との間で情報のやりとりができない１又は複数の電気機器を有する機器群である。電力消費機器群９を構成する電気機器には、テレビ、冷蔵庫に代表される一般的な家電機器が含まれる。

電気機器群８及び電力消費機器群９の電力消費量は、消費電力センサー７で計測される。計測された電力消費量は、計測時点での消費電力値を示しており、消費電力の実績情報として電力制御装置６に伝達される。なお、その他の構成要素については、実施の形態１と同一又は同等であり、同一の符号を付すと共に、重複する説明は省略する。

次に、実施の形態２の電力制御装置６における具体的な動作について、図６の図面を参照して説明する。図６は、実施の形態２の電力制御装置における処理の流れを示すフローチャートである。なお、図６の各フローでは、構成要素及び信号に付した符号の表記は省略している。

図６において、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０６の処理は、図４のフローにおける該当する部分と同一符号を付して示しているように、同一又は同等の処理内容である。よって、ステップＳ１０５の所から処理の内容を説明する。

電力制御装置６は、蓄電設備４の充電電力の調整範囲内で、授受電力センサー３の値が設定値以下となるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。授受電力センサー３の値が設定値以下となる場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、電力制御装置６は、発電設備１の出力制限を行わず（ステップＳ１０２）、ステップＳ１０１の処理に戻る。一方、授受電力センサー３の値が設定値以下とはならない場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、電力制御装置６は、授受電力センサー３の値が設定値以下になるように電気機器群８を運転する（ステップＳ２０１）。

ステップＳ２０１の処理後、電力制御装置６は、電気機器群８及び蓄電設備４に対する制御で、授受電力センサー３の値が設定値以下となるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。授受電力センサー３の値が設定値以下となる場合（ステップＳ２０２，Ｙｅｓ）、電力制御装置６は、発電設備１の出力制限を行わず（ステップＳ１０２）、ステップＳ１０１の処理に戻る。一方、授受電力センサー３の値が設定値以下とはならない場合（ステップＳ２０２，Ｎｏ）、電力制御装置６は、授受電力センサー３の値が設定値以下になるように発電設備１の出力を制限し（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０１の処理に戻る。

実施の形態２の電力制御装置６における要部動作は上記の通りであり、電力制御装置６は、上記したステップＳ１０１〜ステップＳ１０６、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２の処理を繰り返す。

なお、上記のステップＳ１０３、ステップＳ１０５及びステップＳ２０２の判定処理では、授受電力センサー３の値と設定値とが等しい場合を“Ｙｅｓ”と判定しているが、“Ｎｏ”と判定してもよい。すなわち、授受電力センサー３の値と設定値とが等しい場合を“Ｙｅｓ”又は“Ｎｏ”の何れで判定してもよい。

上述した実施の形態２の動作を要約すると、以下の通りとなる。

（１）外部から入力される出力制御情報１８が発電設備の出力の制限を必要としていない場合は、電力制御装置６は発電設備１に対して出力を制限しない。
（２）出力制御情報１８が発電設備１の出力の制限を必要としている場合であっても、電力供給量１６が設定値以下の場合は、電力制御装置６は発電設備１に対して出力を制限しない。
（３）（２）における設定値としては、事前に設定した閾値を用いることができる。
（４）出力制御情報１８が発電設備１の出力の制限を必要としている場合であり、かつ、電力供給量１６が設定値を超えている場合には、電力制御装置６は、電力供給量１６が設定値以下となるよう、蓄電設備４に対して、充電電力を増加させるように指令する。この際、電力制御装置６は、発電設備１に対して出力を制限しない。
（５）電力制御装置６は、電気機器群８の消費電力情報、及び運転可否情報をあらかじめ入手しておく。電力制御装置６が蓄電設備４に対して、電力供給量１６が設定値以下となるように、充電電力を最大まで増加させても、電力供給量１６が設定値以下とならない場合、電力制御装置６は、電気機器群８の消費電力情報及び運転可否情報に従って電気機器群８を運転制御することで電力を消費させ、電力供給量１６が設定値以下となるように、電気機器群８及び蓄電設備４を制御する。この際、電力制御装置６は発電設備１に対して出力を制限しない。
（６）電力制御装置６が電気機器群８及び蓄電設備４に対して、電力供給量１６が設定値以下となるように、最大まで制御しても、電力供給量１６が設定値以下とならない場合、電力制御装置６は、電力供給量１６が設定値以下となるように発電設備１に対して出力を制限する。

実施の形態２に係る電力制御装置６によれば、出力制御情報１８により発電設備１の出力を制限する必要がある場合でも、蓄電設備４にエネルギーを蓄積すること、及び、電気機器群８で電気を消費するように動作させることで電力系統２への電力供給量１６を設定値内に抑えることが可能となり、蓄電設備４の能力範囲と電気機器群８で電気の消費能力内であれば発電設備１の出力を制限することなく動作させることができるので、発電設備１の発電電力を有効に活用できるようになるという効果がある。

また、実施の形態２の電力制御システムにおける蓄電設備４として、リチウムイオン電池等の高出力でかつ高速に充放電制御が可能な素子を用いて構成すれば、電力供給量１６を高速に制御できるため、応答性及び制御性の高い電力制御システムを構成できるという効果がある。

なお、電気機器群８は、一般的に、消費電力を連続的に制御することが難しく、また、制御応答が遅いなどの制約がある場合がある。しかしながら、蓄電設備４を制御することで、システムとして、高速かつ細やかな制御が可能となる。さらに、蓄電設備４の制御に合わせ、電気機器群８を動作させ、発電設備１の発電電力を消費させることで、蓄電設備４の充放電を経由することなく、直接的に電気エネルギーを活用できるので、エネルギー利用効率を高くできるという効果がある。

なお、図６のフローでは、出力制御情報１８を受領したときの制御として、蓄電設備４の制御を先に実施する例を記載したが、電気機器群８の制御を先行して実施してもよい。蓄電設備４の制御を実施せず、電気機器群８の制御を実施することによっても、エネルギー利用効率を高くできるという効果がある。

また、図６のフローでは、出力制御情報１８を受領したときの制御として、蓄電設備４の制御を先に実施し、電気機器群の８の制御を後に実施する場合を例示したが、両者の制御を同時に実施してもよく、同様の効果を得ることができる。

また、消費電力センサー７の値は、発電設備１の発電電力の値である発電電力情報１４、授受電力センサー３の値及び蓄電設備４の充放電電力の値を加減算することで得られるので、消費電力センサー７を省略してもよい。消費電力センサー７を省略すれば、製品コストを削減し、設置工事の省力化を図ることができる。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３に係る電力制御装置を含む電力制御システムの構成を示すブロック図である。実施の形態３に係る電力制御システムでは、図５に示す実施の形態２に係る電力制御システムの構成において、蓄電設備４を省略した形態である。なお、その他については、図５に示す実施の形態２の構成と同一又は同等であり、同一の構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図８は、実施の形態３の電力制御装置における処理の流れを示すフローチャートである。図８の各フローでは、構成要素及び信号に付した符号の表記は省略している。なお、図８において、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０３及びステップＳ１０６の処理は、図４のフローにおける同一符号の処理と同一又は同等の処理内容であり、また、ステップＳ２０１の処理は、図６のフローにおける同一符号の処理と同一又は同等の処理内容であるため、各フローの説明については省略する。

ステップＳ２０１の処理後、電力制御装置６は、電気機器群８の制御で、授受電力センサー３の値が設定値以下となるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。授受電力センサー３の値が設定値以下となる場合（ステップＳ３０１，Ｙｅｓ）、電力制御装置６は、発電設備１の出力制限を行わず（ステップＳ１０２）、ステップＳ１０１の処理に戻る。一方、授受電力センサー３の値が設定値以下とはならない場合（ステップＳ３０１，Ｎｏ）、電力制御装置６は、授受電力センサー３の値が設定値以下になるように発電設備１の出力を制限し（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０１の処理に戻る。

実施の形態３に係る電力制御システムにおいて、電力制御装置６は、電気機器群８を構成する機器が設置されると、当該機器の機器情報１２ａを入手すると共に、電気機器群８に対して送った運転指令に対する応答情報、すなわち電力制御装置６からの指令に対する消費電力の変化情報を収集しておく。

電力制御装置６は、出力制御情報１８に含まれる出力制御スケジュールから、当日の時間帯に対応した出力制御量を事前に知ることができる。このため、電力制御装置６は、発電設備１の現在の発電電力、及び電気機器群８の指令に対する消費電力の変化情報により、電力系統２への供給電力を設定値内とするのに十分と考えられる電気機器群８に対して運転指令を送信することができる。これにより、電力制御システムは、電力系統２への供給電力が設定値内となるように動作する。

電力制御装置６は、運転指令を送信した後の電気機器群８の消費電力の変化を予め学習している。このため、学習内容を考慮して運転指示を出すことができるので、電力系統２への供給電力を設定値内に制御することが可能となる。また、蓄電設備４を必要としないシステムを構成できるので、システム構築のコストを低く抑えつつ、システムの長寿命化及び高信頼化が期待できる。

実施の形態４．
図９は、実施の形態４に係る電力制御装置を含む電力制御システムの構成を示すブロック図である。図９において、蓄電設備４の入出力は、発電設備１に直接接続されている。具体的には、蓄電設備４の入出力を直流電圧とし、発電設備１の中に設けられるインバータの直流側に接続するといった、発電設備１と直接接続する形態である。なお、その他の構成については実施の形態２と同一又は同等であり、同一の構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１０は、実施の形態２に係る電力制御装置６を実現するための内部構成例を示すブロック図であり、図１１は、実施の形態４に係る電力制御装置６を実現するための内部構成例を示すブロック図である。図１０及び図１１の何れも、発電設備１が、直流の電力からインバータを使用して交流に変換し、電力系統２に電力供給をする形態を一例として説明するものである。

実施の形態２に係る電力制御システムの場合、図１０に示すように、発電設備１は、発電機１ａ及びインバータ１ｂを備え、蓄電設備４は、コンバータ４ａ、充電制御部４ｂ及び蓄電池４ｃを備えている。また、実施の形態４に係る電力制御システムの場合、図１１に示すように、発電設備１は、発電機１ａ及びインバータ１ｂを備え、蓄電設備４は、充電制御部４ｂ及び蓄電池４ｃを備えている。両者の比較から明らかなように、実施の形態４の場合、畜電設備４では、コンバータ４ａが省略されている。

発電設備１の発電電力を蓄電設備４に送る場合、実施の形態２の構成では、発電設備１に内蔵されたインバータ１ｂにより、発電機１ａの電力を直流から交流に変換し、電力系統２に出力後、蓄電設備４に内蔵されたコンバータ４ａにより交流から直流に変換して蓄電池４ｃに蓄電する必要がある。

一方、実施の形態４の構成では、図１１に示すよう、発電設備１における発電機１ａの出力端と蓄電設備４の充電制御部４ｂとが直接接続されており、発電設備１の発電電力を、インバータ１ｂを介さずに蓄電設備４に送ることができる。すなわち、実施の形態４の構成の場合、実施の形態２のように、発電設備１のインバータ１ｂによる直流から交流への変換、及び、蓄電設備４のコンバータ４ａによる交流から直流への変換の必要がない。このため、実施の形態４の構成は、変換のためのロスが発生することなく蓄電できるという効果がある。

また、実施の形態４では、システム全体における変換装置の構成を簡略化できるので、システム構築のコストを削減し、システムを構成する機器を小型化できるという効果がある。

さらに、実施の形態４では、発電設備１から蓄電設備４に向ける電力を電力系統２に送出することなく蓄電設備４に送ることができるので、実施の形態２に比して電力系統２に与える影響が小さいという利点がある。

なお、実施の形態４の構成において、発電機１ａが発電した直流電力を交流に変換するインバータ１ｂの機能として、電力系統２の交流電力を直流に変換する機能を加えて持たせるようにすれば、電力系統２の電力を蓄電池４ｃに充電する機能も合わせて実現することができる。

実施の形態５．
図１２は、実施の形態５に係る電力制御装置を含む電力制御システムの構成を示すブロック図である。実施の形態５に係る電力制御システムでは、図９に示す実施の形態４に係る電力制御システムの構成において、電力制御装置６への入力情報として、天気情報２８が追加されている。天気情報２８は、インターネット等から入手することが可能である。なお、その他の構成については実施の形態２と同一又は同等であり、同一の構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１３は、実施の形態５に係る電力制御装置６の機能を具現するための機能ブロックと処理の流れを示すブロック図である。また、図１４〜図１６は、実施の形態５に係る電力制御装置６が参照する制御テーブルの一例を示す図であり、テーブルＡは出力制御スケジュール、テーブルＢは発電量実績テーブル、テーブルＣは消費電力量実績テーブルである。

次に、図１４〜図１６に示した制御テーブルについて説明する。

出力制御スケジュールＡは、図１４に示すように、表内の列方向を具体的な日付とし、行方向に時刻を３０分毎に分割している。また、表内には、発電設備１の出力容量とされた値に対する出力制御パーセンテージを、分割された時間帯別の設定値として示している。例えば、日付が１月２日の１１時３０分から１２時００分の間は、５０％に制御することを示している。

図１５に示すように、発電量実績テーブルＢは、入手した天気情報２８を、季節及び時間情報に対応させ、例えば列方向を季節情報として、３月〜６月を春、７月〜９月を夏、１０月〜１１月を秋、１２月〜２月を冬などと区分し、さらに天気の種別を雨、曇り及び晴れなどと区分し、行方向に時刻を３０分毎に分割し、季節、天気、及び時間帯別に、複数の日について発電設備１の発電実績値を平均化して格納する。このように、発電量実績テーブルＢは、季節毎に、季節、時間帯及び天気に対応した発電量実績が格納されたテーブルである。

また、図１６に示すように、消費電力量実績テーブルＣは、列方向及び行方向も発電量実績テーブルＢと同様な表区分で分割されている。具体的には、消費電力センサー７からの消費電力実績情報３０を対応する時間帯毎に積算し、季節、天気及び時間帯別に、消費電力実績情報３０の積算値を、複数の日について平均化して格納する。このように、消費電力量実績テーブルＣは、季節毎に、季節、時間帯及び天気に対応した消費電力量実績が格納されたテーブルである。

なお、発電量実績テーブルＢ及び消費電力量実績テーブルＣの双方共に、必要に応じて曜日条件も含めたテーブルとすることも可能である。

電力制御装置６は、図１３に示すように、入力された出力制御情報１８に含まれる情報を抽出して出力制御スケジュールとして保持する機能ブロック４０と、入力される発電電力情報１４を天気、季節、時間別に平均化処理する演算部及び記憶部としての機能ブロック４１と、入力される消費電力実績情報３０を天気、季節、時間別に平均化処理する演算部及び記憶部としての機能ブロック４２と、入力される天気情報２８を受信して時間帯別の天気情報として格納する受信部及び記憶部としての機能ブロック４３と、カレンダー機能及び時計機能を有する機能ブロック４４と、上述した発電量実績テーブルを保持する記憶部としての機能ブロック４５と、上述した消費電力量実績テーブルを保持する記憶部としての機能ブロック４６と、当日の出力制御量を算出する演算部としての機能ブロック４７と、有する。

電力制御装置６は、時間帯別天気情報、出力制御スケジュール、カレンダー、時計、発電量実績テーブル及び消費電力量実績テーブルを参照して、当日の発電トレンド及び消費トレンドを算出する。

図１３では、当日のある時間帯（ここでは「第１の時間帯」とする）における出力制御量として蓄電池放電量３２を生成する例をしており、以下この例について説明する。

電力制御装置６は、第１の時間帯おいて、発電設備１の発電電力を第１の制限する必要があると推定される場合、発電電力の制限が必要となる当該第１の時間帯に到達するまでに、予め蓄電設備４に蓄電されている電力を放電するように動作させるための放電量である蓄電池放電量３２を生成する。生成した蓄電池放電量３２、図１２に示している充放電制御信号２２に含められ、蓄電設備４に送信される。蓄電設備４は、受領した蓄電池放電量３２に従って、蓄電されている電力を放電する。

以上の説明のように、出力制御スケジュール、発電量実績テーブル及び消費電力実績テーブルに基づき、第１の時間帯において発電装置の出力を制限する必要があると判断した場合に、第１の時間帯に到達するまでに、蓄電設備４の蓄電電力を予め放電しておくようにする。このようにすれば、蓄電の必要が発生した場合に蓄電設備４の蓄電可能容量を確保できるので、発電設備１の発電電力を制限することなく活用できるという効果が得られる。

なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明に係る機能の一例を示すものであり、当該機能を実現できるものであれば、具体的な構成は問わない。また、以上の実施の形態に示した構成は、別の公知技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、当該構成の一部を省略、変更することも可能である。

１発電設備、１ａ発電機、１ｂインバータ、２電力系統、３授受電力センサー、４畜電設備、４ａコンバータ、４ｂ充電制御部、４ｃ蓄電池、６電力制御装置、７消費電力センサー、８電気機器群、９電力消費機器群、１０充放電情報、１２，１２ａ機器情報、１４発電電力情報、１６電力供給量、１８出力制御情報、２０発電設備出力制御信号、２２充放電制御信号、２４機器制御信号、２６消費電力情報、２８天気情報、３０消費電力実績情報、３２蓄電池放電量、４０〜４７機能ブロック、６０出力制御情報受信部、６２センサー情報受信部、６４制御部、１００ＣＰＵ、１０２メモリ。

Claims

電力を発電し出力する発電装置及び前記発電装置から出力される電力を蓄電する蓄電装置に接続される電力制御装置であって、
前記発電装置の出力を制限する出力制御情報を受信する出力制御情報受信部と、
前記出力制御情報を受信した場合に、前記発電装置から電力系統に出力される電力供給量が閾値以下となるように前記蓄電装置の蓄電量を増加させる制御部と、
を備えたことを特徴とする電力制御装置。
前記制御部は、前記蓄電装置の蓄電量の増加により電力供給量が前記閾値以下とならない場合に、前記電力供給量が前記閾値以下となるように前記発電装置の出力を制限することを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
前記制御部は、前記蓄電装置の蓄電量の増加により前記電力供給量が前記閾値以下とならない場合に、電力供給量が前記閾値以下となるように前記発電装置から前記電力系統に出力される電力を１または複数の電気機器で消費させることを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
前記制御部は、前記蓄電装置の蓄電量の増加及び前記電気機器での電力消費によっても前記電力供給量が前記閾値以下とならない場合は、前記電力供給量が前記閾値以下となるように前記発電装置の出力を制限することを特徴とする請求項３に記載の電力制御装置。
前記発電装置の出力は直流電力として前記蓄電装置に直接入力されることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の電力制御装置。
複数の時間帯における前記発電装置の発電量を発電量実績テーブルとして記憶すると共に、複数の時間帯における前記電気機器の電力消費量を消費電力量実績テーブルとして記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記出力制御情報に含まれる複数の時間帯における前記発電装置の出力抑制量を出力制御スケジュールとして受信し、
前記出力制御スケジュール、前記発電量実績テーブル及び前記消費電力量実績テーブルに基づき、第１の時間帯において前記発電装置の出力を制限する必要があると判断した場合に、前記第１の時間帯までに、前記蓄電装置の蓄電電力を放電するよう前記蓄電装置を制御することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の電力制御装置。
天気情報を受信する受信部を備え、
前記発電量実績テーブルは、異なる天気の状態に応じた複数の時間帯における発電量であり、
前記消費電力量実績テーブルは、異なる天気の状態に応じた複数の時間帯における電力消費量であることを特徴とする請求項６に記載の電力制御装置。
電力を発電し出力する発電装置及び電力系統に接続され電力を消費する１または複数の電気機器と接続される電力制御装置であって、
前記発電装置の出力を制限する出力制御情報を受信する出力制御情報受信部と、
前記出力制御情報を受信した場合に、前記発電装置から電力系統に出力される電力供給量が閾値以下となるように前記発電装置からの出力を前記電気機器で消費させる制御部と、
を備えたことを特徴とする電力制御装置。
前記電気機器の消費電力情報を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記記憶部に記憶される前記消費電力情報に基づいて前記電気機器の動作を制御することを特徴とする請求項８に記載の電力制御装置。
前記出力制御情報は、電力供給者から発信される制御情報であることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の電力制御装置。
前記制御部は、計測された電力供給量の前記閾値が零ワットに近づくように制御することを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の電力制御装置。