JP2020182333A - 制御装置及び電力管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電装置の発電電力が急増したことによるＰＣＳのトリップを抑制する。【解決手段】太陽光発電装置の発電電力を予測する予測部と、前記予測部の予測値が増加する場合には、前記太陽光発電装置の発電電力が供給される負荷設備の負荷量を増加させる制御部と、を備える制御装置である。【選択図】図１

Description

本発明は、制御装置及び電力管理システムに関する。

太陽光発電装置の発電電力が急増した際の逆潮流を防止する技術がある（例えば、特許文献１）。

特開２００２−２８１６７２号公報

ここで、発明者らは、購入電力（買電電力ともいう）が所定の閾値を下回った場合に、太陽光発電装置に接続されているＰＣＳ（パワーコンディショナ：Power Conditioning Subsystem）をトリップさせることで逆潮流を防止するという着想を得た。
しかしながら、ＰＣＳをトリップさせると上記発電電力が減少してしまう。また、トリップさせたＰＣＳを起動するには時間を要すため、その分も発電電力が減少してしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、太陽光発電装置の発電電力が急増したことによるＰＣＳのトリップを抑制することである。

（１）本発明の一態様は、太陽光発電装置の発電電力を予測する予測部と、前記予測部の予測値が増加する場合には、前記太陽光発電装置の発電電力が供給される負荷設備の負荷量を増加させる制御部と、を備える制御装置である。

（２）上記（１）の制御装置であって、前記予測部は、前記太陽光発電装置の上空の撮像画像を用いて、当該太陽光発電装置の発電電力を予測し、前記制御部は、前記予測値によって前記発電電力が増加するか否かを判定し、前記発電電力が増加すると判定した場合には、前記予測値から前記発電電力の増加量を算出し、前記負荷量を前記増加量以上に増加させてもよい。

（３）上記（２）の制御装置であって、前記負荷設備は、蓄電池を備え、前記制御装置は、前記予測値によって前記発電電力が増加すると判定した場合には、前記蓄電池に対する充電量を前記増加量以上に増加させてもよい。

（４）上記（３）の制御装置であって、前記負荷設備は、一以上の負荷装置を備え、前記制御装置は、前記予測値によって前記発電電力が増加すると判定した場合には、前記負荷装置の消費電力を前記増加量以上に増加させてもよい。

（５）上記（１）から上記（４）のいずれかの制御装置と、前記太陽光発電装置の発電電力を計測する計測装置と、前記太陽光発電装置の上空を撮像し、撮像した前記撮像画像を前記予測部に出力する撮像装置と、を備え、前記予測部は、前記撮像画像と前記計測装置が計測した前記発電電力とから所定時間後の前記発電電力を予測することを特徴とする電力管理システムである。

（６）上記（５）の電力管理システムであって、過去の前記撮像画像と過去の前記発電電力とを学習データとして用いて、前記撮像画像と前記発電電力とを入力として前記所定時間後の前記発電電力を出力する学習モデルを構築する学習部を備え、前記予測部は、前記学習モデルに前記撮像装置で撮像された前記撮像画像及び前記計測装置で計測された前記発電電力を前記学習モデルに入力することで前記所定時間後の前記発電電力を予測してもよい。

以上説明したように、本発明によれば、太陽光発電装置の発電電力が急増したことによるＰＣＳのトリップを抑制することができる。

本実施形態に係る制御装置を備えた電力管理システム１の概略構成の一例を示す図である。 本実施形態に係る制御装置４３の動作のフロー図である。 本実施形態に係る予測部５０の予測方法を説明する図である。 従来の購入電力量、発電電力量及び負荷量の推移を示す図である。 本実施形態に係る購入電力量、発電電力量及び負荷量の推移を示す図である。

以下、本実施形態に係る制御装置及び当該制御装置を備えた電力管理システムを、図面を用いて説明する。

図１は、本実施形態に係る制御装置を備えた電力管理システム１の概略構成の一例を示す図である。図１に示すように、電力管理システム１は、太陽光発電システム２及び管理装置３を備える。

太陽光発電システム２は、例えば工場やオフィスビル等の建物の屋上や住宅の屋根上等の屋外に設けられた太陽光発電装置を備える。そして、太陽光発電システム２は、太陽光発電装置で発電された直流電力をＰＣＳ（パワーコンディショナ：Power Conditioning Subsystem）で交流電力Ｗｃに変換して電化製品や蓄電池等の負荷設備１１に供給する。
ここで、太陽光発電システム２は、太陽光発電装置の発電電力が急増した際の逆潮流を防止する手段を備える。具体的には、太陽光発電システム２は、商用電力系統１００からの購入電力（買電電力ともいう）の電力量（以下、「購入電力量」という。）Ｗｐが所定の閾値Ｗｐｔｈを下回った場合に、太陽光発電装置に接続されているＰＣＳ（パワーコンディショナ：Power Conditioning Subsystem）をトリップ（例えば、動作を停止）させることで逆潮流を防止する。

以下に、本実施形態に係る太陽光発電システム２の概略構成について説明する。
図１に示すように、太陽光発電システム２は、太陽光発電装置１０、負荷設備１１、複数のＰＣＳ（パワーコンディショナ：Power Conditioning Subsystem）１２（１２−１〜１２−ｎ（ｎは１以上の整数））、第１スイッチ部１３、及び第２スイッチ部１４を備える。

太陽光発電装置１０は、複数の太陽光発電部１０ａ−１〜１０ａ−ｎを備える。本実施形態では、説明の便宜上、ｎ＝４の場合について説明するが、これに限定されず、ｎは１以上の整数であればよい。すなわち、太陽光発電部１０ａの数は、１以上であればいくつでもよい。なお、複数の太陽光発電部１０ａ−１〜１０ａ−ｎのそれぞれを区別しない場合には、単に「太陽光発電部１０ａ」と標記する。

太陽光発電部１０ａ−１〜１０ａ−４は、それぞれ並列に接続されている。
各太陽光発電部１０ａは、一つ以上の太陽電池モジュールを備えている。当該太陽電池モジュールは、複数枚の太陽電池セルがパネル状に並べられ、太陽光を受光することで光起電力効果により直流電力を発生させる。
太陽光発電部１０ａは、一つの太陽電池ストリングであってもよいし、直列に接続された複数の太陽電池ストリングであってもよいし、単体の太陽電池モジュールを電気的に並列に接続されてもよい。また、上記太陽電池ストリングに含まれる太陽電池モジュールの数は、２以上であればいくつでもよい。

負荷設備１１は、各太陽光発電部１０ａと並列に接続されている。
負荷設備１１には、太陽光発電装置１０の発電電力や購入電力が供給される。負荷設備１１は、例えば工場やオフィスビル等の建物に設けられた複数の負荷装置１１ａ（負荷装置１１ａ−１及び負荷装置１１ａ−２）を備える。
負荷装置１１ａ−１及び負荷装置１１ａ−２のぞれぞれは、並列に接続されている。

負荷装置１１ａ−１は、第１スイッチ部１３と接続線Ｌ１−１を介して接続されている。負荷装置１１ａ−１は、一つ以上の電気製品２０及び制御部２１を備える。

電気製品２０は、例えば工場やオフィスビル等の建物に設けられたエアコンやライト等の負荷である。

制御部２１は、管理装置３の制御の下、電気製品２０を制御する。例えば、制御部２１は、管理装置３の制御の下、負荷装置１１ａ−１の負荷量ΔＲ１を増加させたり、減少させる。ここで、負荷量ΔＲ１は、負荷装置１１ａ−１で消費される電力量である。例えば、制御部２１は、管理装置３の制御の下、電気製品２０の設定を変更させることで負荷量ΔＲ１を増加させる。また、制御部２１は、管理装置３の制御の下、複数の電気製品２０のうち、動作させる電気製品２０の台数を増加させることで、負荷量ΔＲ１を増加させてもよい。

負荷装置１１ａ−２は、第１スイッチ部１３と接続線Ｌ１−２を介して接続されている。負荷装置１１ａ−２は、双方向インバータ２２、蓄電池２３及び制御部２４を備える。

双方向インバータ２２は、制御部２４からの制御の下、太陽光発電装置１０から接続線Ｌ１−２を介して供給される発電電力を所望の直流電力に変換して蓄電池２３に供給する第１の動作を実行する。双方向インバータ２２は、制御部２４からの制御の下、蓄電池２３に蓄えられている電力を所望の交流電力に変換し、当該交流電力を、接続線Ｌ１−２を介して第１スイッチ部１３に供給する第２の動作を実行する。

蓄電池２３は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、蓄電池２３は、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。

制御部２４は、管理装置３の制御の下、双方向インバータ２２を制御する。例えば、制御部２４は、管理装置３の制御の下、負荷装置１１ａ−２の負荷量ΔＲ２を増加させたり、減少させる。ここで、負荷量ΔＲ２は、蓄電池２３に充電される電力量である。例えば、制御部２４は、管理装置３の制御の下、蓄電池２３の充電量を増加させることで負荷量ΔＲ２を増加させる。ここで、蓄電池２３の充電量を増加させる手段としては、例えば、制御部２４は、双方向インバータ２２の第１の動作時において、双方向インバータ２２の出力電圧（蓄電池２３）の上昇させることで、当該充電量を増加させる。

各ＰＣＳ１２は、太陽光発電部１０ａが発電した発電電力を交流電力Ｗｃに変換する。各ＰＣＳ１２で変換された交流電力Ｗｃは、負荷設備１１に供給される。

具体的に、ＰＣＳ１２−１は、太陽光発電部１０ａ−１が発電した発電電力を交流電力Ｗｃに変換する。ＰＣＳ１２−１は、変換した交流電力Ｗｃを、接続線Ｌ２−１を介して第１スイッチ部１３に出力する。ＰＣＳ１２−２は、太陽光発電部１０ａ−２が発電した発電電力を交流電力Ｗｃに変換する。ＰＣＳ１２−２は、変換した交流電力Ｗｃを、接続線Ｌ２−２を介して第１スイッチ部１３に出力する。ＰＣＳ１２−３は、太陽光発電部１０ａ−３が発電した発電電力を交流電力Ｗｃに変換する。ＰＣＳ１２−３は、変換した交流電力Ｗｃを、接続線Ｌ２−３を介して第１スイッチ部１３に出力する。ＰＣＳ１２−４は、太陽光発電部１０ａ−４が発電した発電電力を交流電力Ｗｃに変換する。ＰＣＳ１２−４は、変換した交流電力Ｗｃを、接続線Ｌ２−４を介して第１スイッチ部１３に出力する。なお、複数のＰＣＳ１２−１〜１２−ｎのそれぞれを区別しない場合には、単に「ＰＣＳ１２」と標記する。

第１スイッチ部１３は、複数のＰＣＳ１２−１〜１２−４及び負荷装置１１ａ−１、負荷装置１１ａ−２をそれぞれ並列に接続する。第１スイッチ部１３は、負荷装置１１ａ−１、負荷装置１１ａ−２のそれぞれに接続されている各接続線Ｌ１（Ｌ１−１、Ｌ１−２）及び太陽光発電部１０ａ−１〜１０ａ−４のそれぞれに接続されている各接続線Ｌ２（Ｌ２−１〜Ｌ２−４）を１つの接続線Ｌ３に集線している。この接続線Ｌ３は、第２スイッチ部１４を介して商用電力系統１００に接続されている。

例えば、第１スイッチ部１３は、第１のスイッチ３０−１，３０−２及び第２のスイッチ３１−１〜３１−４を備える。
第１のスイッチ３０−１は、第１端子が接続線Ｌ３の第１端部に接続され、第２端子が接続線Ｌ１−１に接続されている。第１のスイッチ３０−２は、第１端子が接続線Ｌ３の第１端部に接続され、第２端子が接続線Ｌ１−２に接続されている。
第２のスイッチ３１−１は、第１端子が接続線Ｌ３の第１端部に接続され、第２端子が接続線Ｌ２−１に接続されている。第２のスイッチ３１−２は、第１端子が接続線Ｌ３の第１端部に接続され、第２端子が接続線Ｌ２−２に接続されている。第２のスイッチ３１−３は、第１端子が接続線Ｌ３の第１端部に接続され、第２端子が接続線Ｌ２−３に接続されている。第２のスイッチ３１−４は、第１端子が接続線Ｌ３の第１端部に接続され、第２端子が接続線Ｌ２−４に接続されている。

第２スイッチ部１４は、第１端子が商用電力系統１００に接続され、第２端子が接続線Ｌ３の第２端部に接続されているスイッチである。第２スイッチ部１４がオン状態である場合には、商用電力系統１００からの電力である購入電力量Ｗｐが負荷設備１１に供給される。

管理装置３は、第１計測装置４０、第２計測装置４１、撮像装置４２及び制御装置４３を備える。

第１計測装置４０は、接続線Ｌ３に設けられている電力センサである。第１計測装置４０は、商用電力系統１００から接続線Ｌ３を介して負荷設備１１に供給される購入電力量Ｗｐを計測する。第１計測装置４０は、計測した購入電力量Ｗｐのデータを制御装置４３に出力する。

第２計測装置４１は、負荷装置１１ａ−１に供給される電力Ｗｒ１を計測し、計測した電力Ｗｒ１を制御装置４３に出力する。第２計測装置４１は、負荷装置１１ａ−２に供給される電力Ｗｒ２を計測し、計測した電力Ｗｒ２を制御装置４３に出力する。第２計測装置４１は、各ＰＣＳ１２から出力される各交流電力Ｗｃ計測し、計測した各交流電力Ｗｃを制御装置４３に出力する。

例えば、第２計測装置４１は、計測部４１ａ−１，計測部４１ａ−２及び計測部４１ｂ−１〜４１ｂ−４を備える。

計測部４１ａ−１は、接続線Ｌ１−１に設けられ、接続線Ｌ１−１を流れる電力を計測する。したがって、計測部４１ａ−１は、接続線Ｌ１−１を流れる電力ｗｒ１を計測することができ、その計測した電力Ｗｒ１を制御装置４３に出力する。

計測部４１ａ−２は、接続線Ｌ１−２に設けられ、接続線Ｌ１−２を流れる電力を計測する。したがって、計測部４１ａ−２は、接続線Ｌ１−２を流れる電力ｗｒ２を計測することができ、その計測した電力Ｗｒ２を制御装置４３に出力する。

計測部４１ｂ−１は、接続線Ｌ２−１に設けられ、接続線Ｌ２−１を流れる電力を計測する。したがって、計測部４１ｂ−１は、接続線Ｌ２−１を流れる交流電力Ｗｃを計測することができ、その計測した交流電力Ｗｃを制御装置４３に出力する。
計測部４１ｂ−２は、接続線Ｌ２−２に設けられ、接続線Ｌ２−２を流れる電力を計測する。したがって、計測部４１ｂ−２は、接続線Ｌ２−２を流れる交流電力Ｗｃを計測することができ、その計測した交流電力Ｗｃを制御装置４３に出力する。
計測部４１ｂ−３は、接続線Ｌ２−２に設けられ、接続線Ｌ２−３を流れる電力を計測する。したがって、計測部４１ｂ−３は、接続線Ｌ２−３を流れる交流電力Ｗｃを計測することができ、その計測した交流電力Ｗｃを制御装置４３に出力する。
計測部４１ｂ−４は、接続線Ｌ２−４に設けられ、接続線Ｌ２−４を流れる電力を計測する。したがって、計測部４１ｂ−４は、接続線Ｌ２−４を流れる交流電力Ｗｃを計測することができ、その計測した交流電力Ｗｃを制御装置４３に出力する。

撮像装置４２は、太陽光発電装置１０の上空を一定周期ごとに撮像し、その撮像した撮像画像Ｇを時系列で制御装置４３に出力する。

制御装置４３は、太陽光発電装置１０の出力である発電電力が供給される負荷設備１１の負荷量ΔＲ１及び負荷量ΔＲ２の少なくともいずれかを制御する。
以下に、本実施形態に係る制御装置４３の概略構成の一例を説明する。

制御装置４３は、予測部５０及び制御部５１を備える。

予測部５０は、太陽光発電装置１０の発電電力、すなわち太陽光発電装置１０が発電する発電量（以下、「発電電力量Ｗｘ」という。）を予測する。なお、本実施形態では、太陽光発電装置１０の発電電力量Ｗｘが予測できればよく、その手法については特定に限定されないが、例えば、予測部５０は、撮像装置４２の撮像画像Ｇに基づいて太陽光発電装置１０の発電電力量Ｗｘを予測してもよい。以下において、予測部５０が撮像画像Ｇに基づいて太陽光発電装置１０の発電電力量Ｗを予測する場合について、説明する。なお、本実施形態に係る太陽光発電装置１０の発電電力量Ｗｘとは、複数のＰＣＳ１２−１〜１２−４の出力を加算した値であるが、これに限定されず、複数の太陽光発電部１０ａ−１〜１０ａ−４の出力を加算した値であってもよい。

予測部５０は、撮像装置４２からの撮像画像Ｇを時系列で取得する。また、予測部５０は、太陽光発電装置１０の各交流電力Ｗｃの計測値を第２計測装置４１から取得する。したがって、予測部５０は、各交流電力Ｗｃの計測値から太陽光発電装置１０の発電電力量Ｗｘを取得することができる。

予測部５０は、撮像装置４２からの撮像画像Ｇから太陽光発電装置１０の上空における雲の分布のデータ（以下、「分布データ」という。）を取得するとともに、第２計測装置４１から発電電力量Ｗｘを取得する。そして、予測部５０は、その取得した分布データと発電電力量Ｗｘとを関連付けて時系列で記録する。すなわち、予測部５０は、太陽光発電装置１０の上空にある雲の分布データと、当該分布データが得られたときの太陽光発電装置１０の発電電力量Ｗｘとを関連付け、その関連付けたデータ（以下、「実績データ」という。）を時系列で制御装置４３内に記録する。以下において、太陽光発電装置１０の上空における雲を単に「雲」と標記する。

予測部５０は、過去から現在までの間において時系列で得られた実績データから所定時間Δｔ後の太陽光発電装置１０の発電電力量Ｗｘを予測する。例えば、予測部５０は、過去から現在までの間において得られた実績データの分布データから、現在から所定時間Δｔ後までの雲の動きを予測する。そして、予測部５０は、予測した雲の動きから所定時間Δｔ後の雲の分布データを予測する。すなわち、予測部５０は、過去から現在までの間において得られた分布データから所定時間Δｔ後の雲の分布データを予測する。そして、予測部５０は、予測した所定時間Δｔ後の雲の分布データと、現在の発電電力量を含む実績データと、に基づいて所定時間Δｔ後の発電電力量Ｗｘ（Ｗｘ_Δｔ）を予測する。

例えば、予測部５０は、予測した所定時間Δｔ後の雲の分布データと類似した分布データに関連付けられている発電電力量Ｗｘを過去の実績データから読み取ることで所定時間Δｔ後の発電電力量Ｗｘ_Δｔを予測してもよい。また、予測部５０は、過去から現在までの間において得られた実績データに基づいて、所定時間Δｔ後の雲の分布データ（予測値）のときの発電電力量を公知の方法で算出することで、所定時間Δｔ後の発電電力量Ｗｘ_Δｔを予測してもよい。
予測部５０は、予測した所定時間Δｔ後の発電電力量Ｗｘ_Δｔを制御部５１に出力する。

制御部５１は、予測部５０が予測した発電電力量Ｗｘ_Δｔに基づいて、現在からの所定時間Δｔ後に発電電力量Ｗｘが急増するか否かを判定し、急増すると判定した場合には、負荷設備１１の負荷量ΔＲ１及び負荷量ΔＲ２の少なくともいずれかを増加させる制御を行う。
例えば、制御部５１は、予測部５０が予測した所定時間Δｔ後の発電電力量Ｗｘ_Δｔが第１の閾値Ｗｘｔｈ１以上である場合には、発電電力量Ｗｘが急増すると判定してもよい。また、制御部５１は、現在の発電電力量Ｗｘと、予測部５０が予測した所定時間Δｔ後の発電電力量Ｗｘ_Δｔとの差ΔＷｘが第２の閾値ΔＷｘｔｈ１以上である場合には、発電電力が急増すると判定してもよい。

制御部５１は、予測部５０の予測値によって発電電力が増加すると判定した場合には、蓄電池２３に対する充電量を増加させることで、負荷量ΔＲ２を増加させてもよい。例えば、制御部５１は、予測部５０の予測値によって発電電力が増加すると判定した場合には、蓄電池２３の充電量を増加させることを指示する第１の指示信号を有線又は無線で制御部２４に送信する。これにより、制御部２４は、制御部５１から第１の指示信号を受信すると、蓄電池２３の充電量を増加させることで負荷量ΔＲ２を増加させる。なお、制御部５１は、予測部５０の予測値によって発電電力量が増加すると判定した場合において第１の指示信号を制御部２４に送信するにあたって、その発電電力の増加量の情報を第１の指示信号に含めてもよい。増加量ΔＷは、上記差ΔＷｘに相当する。これにより、制御部５１は、負荷量ΔＲ２に対して現在の負荷量ΔＲ２から差ΔＷｘに相当する負荷量を増加させることができる。

制御部５１は、予測部５０の予測値によって発電電力が増加すると判定した場合には、負荷装置１１ａ−１の消費電力を増加させることで、負荷量ΔＲ１を増加させてもよい。例えば、制御部５１は、予測部５０の予測値によって発電電力が増加すると判定した場合には、負荷装置１１ａ−１の消費電力を増加させることを指示する第２の指示信号を有線又は無線で制御部２１に送信する。これにより、制御部２１は、制御部５１から第２の指示信号を受信すると、電気製品２０の設定を変更したり、複数の電気製品２０のうち、動作させる電気製品２０の台数を増加させたりして負荷装置１１ａ−１の消費電力を増加させる。これにより、負荷量ΔＲ１が増加する。なお、制御部５１は、予測部５０の予測値によって発電電力が増加すると判定した場合において第２の指示信号を制御部２４に送信するにあたって、その発電電力の増加量の情報を第２の指示信号に含めてもよい。これにより、制御部５１は、負荷量ΔＲ１に対して現在の負荷量ΔＲ１から差ΔＷｘに相当する負荷量を増加させることができる。

次に、本実施形態に係る制御装置４３の動作の流れについて、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る制御装置４３の動作のフロー図である。
図２を用いて制御装置４３の動作の流れを説明するにあたって、初期条件として太陽光発電装置１０の発電電力量Ｗｘ及び商用電力系統１００からの購入電力量Ｗｐが負荷設備１１に供給されているとする。本実施形態では、各ＰＣＳ１２からの交流電力Ｗｃの合計が、上記発電電力量Ｗｘとなる。さらに、初期条件として、購入電力量Ｗｐが所定の閾値Ｗｐｔｈ以上であって、ＰＣＳ１２は、トリップ状態ではない。

このような初期条件において、予測部５０は、撮像装置４２が撮像した複数の撮像画像Ｇを用いて太陽に対する雲の動きを認識し、所定時間Δｔ後の雲の分布、すなわち太陽に対する雲の配置を予測する（ステップＳ１０１）。そして、予測部５０は、予測した所定時間Δｔ後の雲の分布と、現在の発電電力量Ｗｘを含む複数の実績データと、に基づいて所定時間Δｔ後の発電電力量Ｗｘ_Δｔを予測する（ステップＳ１０２）。
例えば、図３に示すように、予測部５０は、現在の時刻ｔの撮像画像Ｇと、現在から所定時間前の時刻ｔ−１の撮像画像Ｇとを用いて、現在から所定時間Δｔ後の時刻ｔ＋１の太陽に対する雲の配置を予測する。そして、予測部５０は、予測した時刻ｔ＋１の太陽に対する雲の配置と、時刻ｔの実績データ及び過去の実績データを用いて、時刻ｔ＋１の太陽に対する雲の配置での太陽光発電装置１０の発電電力量Ｗｘ、すなわち時刻ｔ＋１での発電電力量Ｗｘ_Δｔを予測する。

制御部５１は、予測部５０が予測した発電電力量Ｗｘ_Δｔに基づいて、所定時間Δｔ後に発電電力が急増するか否かを判定する（ステップＳ１０３）。例えば、制御部５１は、現在の発電電力量Ｗｘと発電電力量Ｗｘ_Δｔとの差ΔＷｘを算出し、その算出した差ΔＷｘが第２の閾値ΔＷｘｔｈ１以上であるか否かを判定する。
そして、制御部５１は、算出した差ΔＷｘが第２の閾値ΔＷｘｔｈ１以上であると判定した場合には、所定時間Δｔ後に発電電力が急増すると判定して、差ΔＷｘの情報を含む第１の指示信号を制御部２４に出力する（ステップＳ１０４）。制御部２４は、第１の指示信号に基づいて、蓄電池２３に対する充電量を差ΔＷｘ以上増加させることで、負荷量ΔＲ２を差ΔＷｘ以上増加させる。なお、ステップＳ１０４の処理において、制御部５１は、算出した差ΔＷｘが第２の閾値ΔＷｘｔｈ１以上であると判定した場合には、第１の指示信号を制御部２４に出力するのではなく、差ΔＷｘの情報を含む第２の指示信号を制御部２１に出力してもよい。この場合には、制御部２１は、第２の指示信号に基づいて、負荷装置１１ａ−１の消費電力を差ΔＷｘ以上増加させることで、負荷量ΔＲ１を現在の負荷量ΔＲ１から差ΔＷｘ以上増加させる。

これにより、太陽光発電装置１０の発電電力が急増した場合であっても、購入電力量Ｗｐが所定の閾値Ｗｐｔｈを下回ることがなくなる。その結果、制御装置４３は、ＰＣＳ１２の不要なトリップを防止することができる。
制御部５１は、ステップＳ１０３において、算出した差ΔＷｘが第２の閾値ΔＷｘｔｈ１未満であると判定した場合には、所定時間Δｔ後に発電電力が急増しないと判定して、ステップＳ１０１の処理に戻る。

次に、本実施形態に係る効果を、図４及び図５を用いて説明する。図４は、従来の購入電力量Ｗｐ、発電電力量Ｗｘ及び負荷量ΔＲの推移を示す図である。図５は、本実施形態に係る購入電力量Ｗｐ、発電電力量Ｗｘ及び負荷量ΔＲの推移を示す図である。
図４に示すように、従来では、時刻ｔから所定時間Δｔ後の時刻ｔ＋１において、太陽光発電装置１０への日射量が増大した場合には、発電電力量が増大するため購入電力量Ｗｐが減少する。この場合において、購入電力量ｗｐが所定の閾値Ｗｐｔｈ以下まで低下してしまうと、ＰＣＳ１２がトリップする。これにより、時刻ｔ＋２では、発電電力が減少してしまい、購入電力量Ｗｐが増大してしまう。

一方、図５に示すように、本実施形態に係る制御装置４３は、現在の時刻ｔにおいて、時刻ｔ＋１での発電電力量Ｗｘ_Δｔを予測して、その予測した発電電力量Ｗｘ_Δｔに基づいて時刻ｔ＋１の発電電力が増加するか否かを判定する。そして、制御装置４３は、時刻ｔ＋１の発電電力が増加すると判定した場合には、その増加分（差ΔＷｘ）を求め、時刻ｔから時刻ｔ＋１の間の時刻において負荷設備１１の負荷量ΔＲを、現在の負荷量ΔＲから差ΔＷｘ以上増加させる。これにより、時刻ｔ＋１において、太陽光発電装置１０への日射量が増大することで発電電力が増大した場合であっても、購入電力量Ｗｐが所定の閾値Ｗｐｔｈ以下まで低下することがない。したがって、ＰＣＳ１２がトリップせず、時刻ｔ＋２において、発電電力が減少せず、購入電力量Ｗｐが増大しない。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

（変形例１）上記実施形態に係る管理装置３は、太陽光発電装置１０に入射する日射量を計測する日射量計測装置を備えてもよい。この場合には、予測部５０は、太陽光発電装置１０の上空にある雲の分布データと、当該分布データが得られたときの太陽光発電装置１０の発電電力量と、日射量と、を関連付け、その関連付けたデータを実績データとして時系列で制御装置４３内に記録してもよい。そして、予測部５０は、上述したように、所定時間Δｔ後の雲の分布データを予測し、その予測した所定時間Δｔ後の雲の分布データと、現在の発電電力量及び日射量を含む実績データと、に基づいて所定時間Δｔ後の発電電力量Ｗｘ_Δｔを予測してもよい。すなわち、予測部５０は、予測した所定時間Δｔ後の雲の分布データから、上記実績データを用いて所定時間Δｔ後の日射量を予測し、当該日射量から上記実績データを用いて所定時間Δｔ後の発電電力量Ｗｘ_Δｔを予測してもよい。

（変形例２）上記実施形態に係る管理装置３は、太陽光発電装置１０に入射する日射量を計測する日射量計測装置を備えてもよい。この場合には、予測部５０は、太陽光発電装置１０の上空にある雲の分布データと、当該分布データが得られたときの太陽光発電装置１０の発電電力量Ｗｘと、日射量と、を関連付け、その関連付けたデータを実績データとして時系列で制御装置４３内に記録してもよい。そして、予測部５０は、上述したように、所定時間Δｔ後の雲の分布データを予測し、その予測した所定時間Δｔ後の雲の分布データと、現在の発電電力量Ｗｘ及び日射量を含む複数の実績データと、に基づいて所定時間Δｔ後の発電電力量Ｗｘ_Δｔを予測してもよい。すなわち、予測部５０は、予測した所定時間Δｔ後の雲の分布データから、上記実績データを用いて所定時間Δｔ後の日射量を予測し、当該日射量から上記複数の実績データを用いて所定時間Δｔ後の発電電力量Ｗｘ_Δｔを予測してもよい。

（変形例３）上記実施形態に係る制御部５１は、予測部５０が予測した所定時間Δｔ後の発電電力量Ｗｘ_Δｔに基づいて、現在からの所定時間Δｔ後に発電電力量Ｗｘが急減するか否かを判定して、急減すると判定した場合に負荷設備１１の負荷量ΔＲ１及び負荷量ΔＲ２の少なくともいずれかを減少させる制御を行ってもよい。例えば、制御部５１は、予測部５０が予測した所定時間Δｔ後の発電電力量Ｗｘ_Δｔが第３の閾値Ｗｘｔｈ３以下である場合には、発電電力が急減すると判定してもよい。また、制御部５１は、現在の発電電力量Ｗｘと、予測部５０が予測した所定時間Δｔ後の発電電力量Ｗｘ_Δｔとの差ΔＷｘが第４の閾値ΔＷｘｔｈ２未満である場合には、発電電力が急減すると判定してもよい。制御部５１は、発電電力が急減すると判定した場合には、負荷設備１１の負荷量ΔＲを低減するように、負荷装置１１ａ−１及び負荷装置１１ｂ−１の少なくともいずれかを制御してもよい。

（変形例４）上記実施形態に係る制御部５１は、ステップＳ１０３において予測部５０が予測した発電電力量Ｗｘ_Δｔに基づいて、所定時間Δｔ後に発電電力量Ｗｘが急増するか否かを判定したが、これに限定されず、ステップＳ１０３の処理を実行しなくてもよい。例えば、制御部５１は、予測部５０が予測した発電電力量Ｗｘ_Δｔから差分値ΔＷｘを求め、その差分値ΔＷｘに応じて負荷設備１１の負荷量ΔＲを調整してもよい。すなわち、制御部５１は、制御部２１や制御部２４と無線又は有線で通信して、予測部５０が予測した発電電力量Ｗｘ_Δｔが増加する場合には、差分値ΔＷｘに応じて負荷設備１１の負荷量ΔＲを段階的又は連続的に増加させ、発電電力量Ｗｘ_Δｔが減少する場合には、差分値ΔＷｘに応じて負荷設備１１の負荷量ΔＲを段階的又は連続的に減少させてもよい。このように、制御部５１は、負荷設備１１の負荷量ΔＲの増減が差分値ΔＷｘの増減に追従するように制御してもよい。

（変形例５）上記実施形態に係る電力管理システム１は、過去の撮像画像Ｇと過去の発電電力量Ｗｘとを学習データとして用いて、撮像画像Ｇと発電電力量Ｗｘとを入力として所定時間Δｔ後の発電電力量Ｗｘを出力する学習モデル（ニューラルネットワーク等）を深層学習等により構築する学習部を備えてもよい。この場合には、予測部５０は、上記学習モデル（学習済みモデル）に撮像装置４２で撮像された撮像画像Ｇ及び第１計測装置４０で計測された発電電力量Ｗｘを学習済みモデルに入力することで所定時間Δｔ後の発電電力量Ｗｘ_Δｔを予測してもよい。

（変形例６）上記実施形態に係る制御部５１は、負荷設備１１の負荷量ΔＲを増加させるにあたって、負荷装置１１ａ−１の負荷量ΔＲ１及び負荷装置１１ａ−２の負荷量ΔＲ２の両方を増加させてもよい。例えば、制御部５１は、差分値ΔＷｘのうち所定の割合の電力量を負荷量ΔＲ１に対して増加させ、残りの電力量を負荷量ΔＲ２に対して増加させてもよい。また、制御部５１は、負荷設備１１の負荷量ΔＲを増加させるにあたって、負荷装置１１ａ−２の負荷量ΔＲ２を優先的に増加させ、蓄電池２３が満充電に近い場合や充電率（ＳＯＣ）が基準値を超えた場合に負荷装置１１ａ−１の負荷量ΔＲ１をさらに増加させてもよい。

以上、説明したように、本実施形態に係る制御装置４３は、太陽光発電装置１０の出力（発電電力量Ｗｘ）を予測する予測部５０と、予測部５０の予測値に基づいて、太陽光発電装置の出力が供給される負荷設備の負荷量ΔＲを制御する制御部５１と、を備える。ここで、制御部５１は、予測部５０の予測値が増加する場合には、負荷量ΔＲが増加する方向に制御する。

このような構成によれば、逆潮流を防止するにあたって、太陽光発電装置１０の発電電力が急増した場合に購入電力量Ｗｐが所定の閾値Ｗｐｔｈ以下になることがなく、ＰＣＳ１２のトリップを抑制することができる。

なお、上述した制御装置４３の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。この場合、上記コンピュータは、ＣＰＵ、ＧＰＵなどのプロセッサ及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えてもよい。そして、上記制御装置４３の全部または一部の機能をコンピュータで実現するためのプログラムを上記コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムを上記プロセッサに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。ここで、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

１ 電力管理システム
２ 太陽光発電システム
３ 管理装置
１０ 太陽光発電装置
１１ 負荷設備
１１ａ−１，１１ａ−２ 負荷装置
１２ ＰＣＳ
２３ 蓄電池
４０ 第１計測装置
４１ 第２計測装置
４３ 制御装置
５０ 予測部
５１ 制御部

Claims (6)

1. 太陽光発電装置の発電電力を予測する予測部と、
   前記予測部の予測値が増加する場合には、前記太陽光発電装置の発電電力が供給される負荷設備の負荷量を増加させる制御部と、
   を備える制御装置。
2. 前記予測部は、前記太陽光発電装置の上空の撮像画像を用いて、当該太陽光発電装置の発電電力を予測し、
   前記制御部は、前記予測値によって前記発電電力が増加するか否かを判定し、前記発電電力が増加すると判定した場合には、前記予測値から前記発電電力の増加量を算出し、前記負荷量を前記増加量以上に増加させることを特徴とする、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記負荷設備は、蓄電池を備え、
   前記制御装置は、前記予測値によって前記発電電力が増加すると判定した場合には、前記蓄電池に対する充電量を前記増加量以上に増加させる、
   ことを特徴とする、請求項２に記載の制御装置。
4. 前記負荷設備は、一以上の負荷装置を備え、
   前記制御装置は、前記予測値によって前記発電電力が増加すると判定した場合には、前記負荷装置の消費電力を前記増加量以上に増加させる、
   ことを特徴とする、請求項２に記載の制御装置。
5. 請求項２から４のいずれか一項に記載の制御装置と、
   前記太陽光発電装置の発電電力を計測する計測装置と、
   前記太陽光発電装置の上空を撮像し、撮像した前記撮像画像を前記予測部に出力する撮像装置と、
   を備え、
   前記予測部は、前記撮像画像と前記計測装置が計測した前記発電電力とから所定時間後の前記発電電力を予測することを特徴とする電力管理システム。
6. 過去の前記撮像画像と過去の前記発電電力とを学習データとして用いて、前記撮像画像と前記発電電力とを入力として前記所定時間後の前記発電電力を出力する学習モデルを構築する学習部を備え、
   前記予測部は、前記学習モデルに前記撮像装置で撮像された前記撮像画像及び前記計測装置で計測された前記発電電力を前記学習モデルに入力することで前記所定時間後の前記発電電力を予測する、
   ことを特徴とする、請求項５に記載の電力管理システム。

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