JP6303054B1

JP6303054B1 - 電力制御システム

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Publication number: JP6303054B1
Application number: JP2017145915A
Authority: JP
Inventors: 俊平多久
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2018-03-28
Anticipated expiration: 2037-07-27
Also published as: JP2019030087A

Abstract

【課題】顧客をグループ化した上で、電力供給エリア内における負荷変動を抑制する。【解決手段】電力制御システム１００は、負荷３４で消費される消費電力を測定する電力計３２を含むグループ化された複数の需要家３０と、電力計３２で測定された消費電力を需要家３０の各々から受け付け、需要家３０の各々の消費電力を用いて、グループ消費電力をグループ毎に出力し、何れかのグループのグループ消費電力が、グループ毎に予め設定されたグループ契約電力を超えた場合、電力超過グループのグループ消費電力をグループ契約電力以下に制御する制御装置１０と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、電力制御システムに関する。

近年、携帯電話等を用いた通信サービスに見られるように、複数の顧客をグループ化し、グループに提供するサービスを顧客単体に提供するサービスよりも向上することで、顧客を取り込む試みが行われている。

こうした、顧客をグループ化する試みは、例えば特許文献１〜特許文献４に示すように、電力の供給サービスの分野においても行われ始めている。

特開２００７−１８９７９０号公報特許第５８５８３４８号公報特開２０１６−６３５４８号公報特開２００３−３２８８７号公報

電力の供給サービスの分野では、電力供給エリア内における各々の需要家で消費される消費電力の合計値の変動、すなわち負荷変動が、発電コストに影響を与える重要な指標となる。

電力の需給バランスが崩れると、電力供給エリア内で停電が発生するため、電気事業者は、電力供給エリア内における最大消費電力（ピーク電力）以上の電力を供給することができる設備を用意する必要がある。したがって、ピーク電力を低減することで、電力の供給に係る設備投資が抑制される。更に、ピーク電力の低減によって負荷変動が抑制されることで、石油や天然ガスを用いた火力発電より発電コストの安い石炭火力発電や原子力発電のように、年間を通じて一定の割合の電力を供給するベース電源と呼ばれる電源の稼動率を増加することができるため、発電コストを更に低減できる場合がある。

しかしながら、これまでは電力供給エリア内の負荷変動を抑制する目的で顧客をグループ化することは行われてこなかった。

本発明は、顧客をグループ化した上で、電力供給エリア内における負荷変動を抑制することができる電力制御システムを提供することを目的とする。

本発明に係る電力制御システムは、負荷で消費される消費電力を測定する電力計を備えた、少なくとも１つの第１需要家と、前記第１需要家と同じグループを形成し、前記電力計及び自需要家内における前記負荷に電力を供給する分散電源を備えた少なくとも１つの第２需要家と、を備え、前記分散電源の各々が、前記第１需要家における消費電力を前記第１需要家に備えられた前記電力計の各々から受け付けると共に、前記第２需要家における消費電力と、前記第２需要家に備えられた前記分散電源から供給される供給電力の大きさを前記第２需要家に備えられた前記電力計の各々から受け付ける受付手段と、前記受付手段で受け付けた前記第１需要家の各々の消費電力と前記第２需要家の各々の消費電力の合計値から、前記受付手段で受け付けた供給電力の合計値を差し引いた値を前記グループにおけるグループ消費電力として出力する出力手段と、前記出力手段で出力された前記グループ消費電力が、前記グループに対して予め設定したグループ契約電力よりも予め低く設定された警告電力以上となった場合に、自身から供給する供給電力を増加する制御を行う制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る電力制御システムによれば、顧客をグループ化した上で、電力供給エリア内における負荷変動を抑制することができる、という効果を有する。

第１実施形態に係る電力制御システムの構成例を示す図である。第１実施形態〜第４実施形態に係る制御装置の構成例を示す図である。第１実施形態に係る電力制御処理の一例を示すフローチャートである。第１実施形態に係る電力制御処理の他の一例を示すフローチャートである。第２実施形態に係る電力制御システムの構成例を示す図である。第２実施形態に係る電力制御処理の一例を示すフローチャートである。第３実施形態に係る電力制御システムの構成例を示す図である。第３実施形態に係る電力制御処理の一例を示すフローチャートである。第４実施形態に係る電力制御システムの構成例を示す図である。第４実施形態に係る分散電源の構成例を示す図である。第４実施形態に係る分散電源で実行される電力制御処理の一例を示すフローチャートである。第４実施形態に係る制御装置で実行される電力制御処理の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、同じ機能を有する装置及び処理には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明を省略する。

＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係る電力制御システム１００の構成例を示す図である。電力制御システム１００は、電力制御システム１００における電力の供給を制御する制御装置１０と、電力制御システム１００に電力を供給する電力供給源２０と、電力供給源２０から電力を受電するＮ戸（Ｎは２以上の整数）の需要家３０−１〜需要家３０−Ｎを含む。

以降では、需要家３０−１〜需要家３０−Ｎを区別して説明する必要がない場合、需要家３０−１〜需要家３０−Ｎを総称して「需要家３０」ということにする。

各々の需要家３０には、電力計３２と、電力計３２に接続されたＭ個（Ｍは１以上の整数）の負荷３４−１〜負荷３４−Ｍが設置される。

電力計３２は、通信回線４０で制御装置１０と接続されると共に、電力線５０で電力供給源２０と接続される。電力計３２を経由して電力供給源２０から受電した電力は、各々の負荷３４−１〜負荷３４−Ｍに供給され、電力計３２は、電力供給源２０から受電した電力、すなわち負荷３４−１〜負荷３４−Ｍの各々で消費される消費電力の合計値を測定する消費電力測定機能を有する。なお、各々の需要家３０において消費される消費電力の合計値を、単に「需要家３０の消費電力」という場合がある。

また、電力計３２は、測定した需要家３０の消費電力を、例えば５分といった予め定めた間隔で通信回線４０を介して制御装置１０に送信する通信機能を有する。ここで、需要家３０の消費電力の送信間隔を規定する予め定めた間隔の設定に制約はなく、例えば、数ミリ秒等、他の値であってもよい。電力計３２は、需要家３０の消費電力を必ずしも予め定めた間隔で送信する必要はなく、例えば、消費電力の増減率が予め定めた割合だけ変動する等の予め定めた事象が発生した場合に送信してもよい。更に言えば、電力計３２は、需要家３０の消費電力を予め定めた間隔で送信しながら、例えば毎正時のように予め定めた事象が発生する毎に不定期に送信してもよい。

なお、需要家３０に、制御装置１０と通信するための通信機能を有しない電力計が予め設置されている場合、制御装置１０と通信するための通信機能を備えた補助装置を当該電力計に接続することで、本実施形態に係る電力計３２とすることができる。

また、電力計３２には、制御装置１０から受電停止指示を受け付けると、電力供給源２０からの受電を停止する電力遮断機能が備えられている。このように、消費電力測定機能、通信機能、及び電力遮断機能を有する電力計３２には、例えばスマートメータが適用される。

なお、制御装置１０と各々の需要家３０の電力計３２を接続する通信回線４０の接続形態は、有線であっても無線であってもよい。また、通信回線４０は、不特定多数の人によって共有される公衆回線であっても、制御装置１０と電力計３２だけが接続される専用回線であってもよい。

各々の需要家３０の中には、他の需要家３０と共に予めグループを形成している需要家３０が存在する。グループを形成していない単独の需要家３０は、需要家３０毎に受電可能な電力の上限値である契約電力を、電力供給源２０を所管する電気事業者との間で契約する。一方、グループを形成する各々の需要家３０は、グループに含まれる需要家３０毎ではなく、グループ単位で電力供給源２０を所管する電気事業者との間で契約電力を契約する。

通常、需要家３０は、需要家３０における消費電力の最大値を推定し、推定した消費電力にいくらかの余裕分を加味した、推定した消費電力を超える電力を契約電力として契約する。一方、グループに含まれる各々の需要家３０が単独で契約する際の契約電力の合計値をそのままグループ単位の契約電力とした場合、需要家３０がそれぞれ加味した消費電力の余裕分も加算され、推定した消費電力の合計値に対して消費電力の余裕分が大きくなり過ぎることがある。したがって、グループ単位の契約電力は、グループに含まれる各々の需要家３０が単独で契約する契約電力の合計値より低い電力に設定される傾向がある。

例えば、契約電力がＰ₁ｋＷの需要家Ａと、契約電力がＰ₂ｋＷの需要家Ｂがグループを組んだ場合について考える。需要家Ａが昼間に比較的電力を消費する需要家３０であり、需要家Ｂが夜間に比較的電力を消費する需要家３０であるとすると、需要家Ａの消費電力が少ない時間帯に需要家Ｂが電力を消費することになるため、当該グループの契約電力は、各々の需要家の契約電力を足し合わせた(Ｐ₁＋Ｐ₂)ｋＷより低く設定することができる。なお、以降では、グループ毎に予め設定された契約電力を「グループ契約電力」ということにする。

図２は、制御装置１０の構成例を示す図である。制御装置１０は、例えばコンピュータ６０を用いて構成される。

コンピュータ６０は、本実施形態に係る出力手段及び制御手段の一例であるＣＰＵ（Central Processing Unit）６１、ＲＯＭ（Read Only Memory）６２、ＲＡＭ（Random Access Memory）６３、不揮発性メモリ６４及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）６５を備える。そして、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、不揮発性メモリ６４、及びＩ／Ｏ６５がバス６６を介して各々接続されている。不揮発性メモリ６４としてはハードディスクの他、例えばフラッシュメモリを利用したＳＳＤ(Solid State Drive)が用いられる。

Ｉ／Ｏ６５には、例えば入力装置７０、表示装置７２、及び通信装置７４が接続される。

入力装置７０は、制御装置１０の操作者の指示を受け付けてＣＰＵ６１に通知する装置であり、例えばキーボード、マウス、タッチパネル、及びマイク等が用いられる。

表示装置７２は、ＣＰＵ６１の制御によって生成された情報を画像として表示する装置であり、例えば液晶ディスプレイ、及び有機ＥＬ(Electroluminescence)ディスプレイ等が用いられる。

通信装置７４は通信回線４０に接続され、需要家３０に設置された各々の電力計３２と電文を送受信する通信プロトコルを備える。すなわち、通信装置７４は、各々の電力計３２から需要家３０の消費電力を受け付ける受付手段の一例である。

なお、Ｉ／Ｏ６５に接続される装置は図２に例示された装置に限定されない。例えば電力計３２との通信が切断された場合に警報を報知する報知装置を接続してもよい。また、入力装置７０及び表示装置７２は、必ずしも制御装置１０に必須の装置ではない。

次に、図３を参照して、制御装置１０で実行される、電力制御システム１００の電力制御処理の作用について説明する。

図３は、制御装置１０が起動した後に、ＣＰＵ６１によって実行される電力制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

電力制御処理を規定する電力制御プログラムは、例えばＲＯＭ６２に予め記憶されている。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に記憶される電力制御プログラムを読み込み、電力制御処理を実行する。

なお、不揮発性メモリ６４には、グループと当該グループに含まれる需要家３０とを対応付ける需要家情報が予め記憶されているものとし、ＲＡＭ６３には、通信装置７４を介して受け付けた需要家３０毎の最新の消費電力が記憶されているものとする。グループを組んでいない需要家３０は、各々の需要家３０をそれぞれ１つのグループとみなせばよい。

まず、ステップＳ１０において、制御装置１０は需要家情報を参照し、需要家３０が何れのグループに属するか特定し、ＲＡＭ６３に記憶されている需要家３０毎の最新の消費電力を用いてグループ消費電力を算出する。ここで、「グループ消費電力」とは、同じグループに含まれる全ての需要家３０の消費電力の合計値であり、グループ単位の消費電力を表す。

ステップＳ２０において、制御装置１０は、ステップＳ１０で算出したグループ消費電力が、グループ毎に予め設定されたグループ契約電力を超えるグループが存在するか否かを判定する。なお、グループ契約電力は、各々のグループと対応付ける形式で需要家情報に予め記憶しておけばよい。以降では、グループ消費電力がグループ契約電力を超えるグループを「電力超過グループ」ということにする。

ステップＳ２０の判定処理において電力超過グループが存在しない場合、後ほど説明するステップＳ５０に移行する。一方、各グループの中に電力超過グループが少なくとも１つ存在する場合には、ステップＳ３０に移行する。

ステップＳ３０において、制御装置１０は、グループ消費電力がグループ契約電力以下となるように、電力超過グループの各々に対して、電力供給源２０からの受電を停止させる需要家３０を選択する。グループ消費電力がグループ契約電力以下になりさえすれば、制御装置１０は、受電を停止させる需要家３０をどのように選択してもよい。例えば、不揮発性メモリ６４に、グループ消費電力がグループ契約電力を超えた場合に受電を停止する需要家３０の順序（受電停止順序）をグループ毎に予め記憶しておき、制御装置１０は受電停止順序に従って、グループ消費電力がグループ契約電力以下となるまで、需要家３０を順番に停止させてもよい。この場合、受電を停止する需要家３０の順序が予め決まっているため、グループ消費電力がグループ契約電力を超えてから受電停止順序を決定する場合と比較して、より早く需要家３０の受電を停止することができる。

また、制御装置１０は、電力超過グループの各々に対して、グループ消費電力がグループ契約電力以下となるまで、消費電力が多い需要家３０から優先的に受電を停止させるように制御することが好ましい。この場合、受電を停止させる需要家３０の数を最小にすることができる。なお、ステップＳ３０で選択した、受電を停止させる対象となった需要家３０を「受電停止需要家」という。

ステップＳ４０において、制御装置１０は、通信装置７４に接続された通信回線４０を介して、ステップＳ３０で選択した各々の受電停止需要家に対して、受電の停止を指示する受電停止指示を送信する。

受電停止指示を受信した各受電停止需要家の電力計３２は、電力供給源２０から供給される電力を遮断し、受電を停止する。これにより、各々の電力超過グループにおけるそれぞれのグループ消費電力が、各々の電力超過グループが契約しているグループ契約電力以下に制限される。

ステップＳ５０において、制御装置１０は、入力装置７０を介して制御装置１０の操作者から制御終了指示を受け付けたか否かを判定する。制御終了指示を受け付けた場合は、図３に示した電力制御処理を終了する。一方、制御終了指示を受け付けていない場合にはステップＳ１０に移行し、ステップＳ１０〜Ｓ５０の処理を、制御終了指示を受け付けるまで繰り返し実行することで、各グループのグループ消費電力がグループ毎に設定されるグループ契約電力以下となるように電力の需給バランスが制御されることになる。

なお、電力制御システム１００では、電力計３２が需要家３０の消費電力を予め定めた間隔で制御装置１０に送信する形態について説明したが、制御装置１０が各々の電力計３２に対して需要家３０の消費電力を送信するよう指示を出すポーリングを行ってもよい。また、例えばステップＳ５０の判定処理が否定判定の場合、予め定めた時間だけ待機した後、ステップＳ１０に移行することで、グループ消費電力の監視間隔を調整するようにしてもよい。

このように本実施形態に係る制御装置１０によれば、グループ消費電力をグループ毎に監視し、電力超過グループを検出した場合には、電力超過グループ内の少なくとも１つの需要家３０の受電を停止させることで、グループ消費電力がグループ契約電力以下となるように制御する。

すなわち、需要家３０をグループ化することで、グループ契約電力がグループに含まれる各々の需要家３０が単独で契約する契約電力の合計値より低い値に設定されやすくなるため、需要家３０をグループ化しない場合と比較して、電力供給エリア内のピーク電力が低減され、負荷変動が抑制されることになる。

電気事業者は、例えばグループ契約電力に応じて設定する基本料金を、グループを組まずにグループ契約電力と同じ大きさの電力を契約電力として契約する個別の需要家３０の基本料金より低く抑えることで需要家３０のグループ化を促進し、電力の購入先を変更する需要家３０の数を抑制することができる。また、需要家３０のグループ化が促進されるにつれ、電力供給エリア内のピーク電力が更に低減される傾向を示すため、負荷変動が更に抑制されることになる。

＜第１実施形態の変形例１＞
図３に示した電力制御処理では、受電停止需要家で停電が発生することになるが、受電停止需要家から見た場合、停電が突然発生するよりも、事前に停電の可能性があることを示す通知を受け取ってから停電が発生する方が好ましい。

したがって、ここでは、グループ消費電力をグループ契約電力以下に抑制する制御に伴って停電が発生する可能性がある場合に、需要家３０に事前に警告を通知する制御装置１０について説明する。

図４は、制御装置１０が起動した後に、ＣＰＵ６１によって実行される電力制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

図４に示す電力制御処理が、図３に示した電力制御処理と異なる点は、ステップＳ２２〜Ｓ２６が追加された点であり、他の部分は、図３に示した電力制御処理と同じである。

ステップＳ２０で電力超過グループが存在しないと判定された場合、ステップＳ２２が実行される。

ステップＳ２２において、制御装置１０は、各々のグループの中に、グループ消費電力がグループ毎に予め設定された警告電力以上あるグループが存在するか否かを判定する。警告電力は、グループ消費電力がこれ以上の値となった場合、グループ契約電力に達する可能性が高いことを表す閾値であり、グループ契約電力より低い値に設定される。なお、設定された警告電力は、各々のグループと対応付ける形式で需要家情報に予め記憶しておけばよい。以降では、グループ消費電力が警告電力以上であるグループを「警告対象グループ」ということにする。

ステップＳ２２の判定処理において警告対象グループが存在しない場合にはステップＳ５０に移行し、制御終了指示を受け付けたか否かを判定する。一方、警告対象グループが存在する場合にはステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４において、制御装置１０は、警告対象グループの各々について、グループ消費電力がグループ契約電力を超えた場合、受電を停止させる可能性がある需要家３０、すなわち「停電対象需要家」を選択する。

停電対象需要家の選択方法に制約はなく、警告対象グループに含まれる全ての需要家３０を選択してもよいし、消費電力が多い需要家３０から優先的に、予め定めた割合又は予め定めた数の需要家３０を選択してもよい。

ステップＳ２６において、制御装置１０は、ステップＳ２４で選択した各々の停電対象需要家に対して、停電の可能性があることを示す警告を通知する。

警告の通知方法としては、例えば需要家３０の各々が予め登録した携帯電話又はスマートフォン等のメールアドレス宛に、通信装置７４を用いて警告メッセージを送信する方法が用いられるが、警告の通知方法に特に制約はない。例えば、電力計３２に警告を報知する報知機能が備えられている場合、制御装置１０は停電対象需要家の電力計３２に警告指示を送信し、電力計３２から警告を報知させるようにしてもよい。メールアドレス等の警告の通知先情報は、各々の需要家３０と対応付ける形式で需要家情報に予め記憶しておけばよい。警告を報知する携帯電話、スマートフォン、及び電力計３２は報知装置の一例である。

図４の電力制御処理では、グループ消費電力が警告電力以上で、かつ、グループ契約電力以下と判定される毎に停電対象需要家に警告が通知されるが、グループ消費電力の監視間隔によっては、警告が連続して通知される場合がある。したがって、ステップＳ２６で停電対象需要家に対して警告を通知した時刻をＲＡＭ６３に記憶し、前回警告を通知した時刻から予め定めた時間（例えば３０分）が経過するまでは、同じ停電対象需要家に対して警告を通知しないようにしてもよい。

また、制御装置１０は、警告対象グループのグループ消費電力が警告電力未満に低下した場合、当該警告対象グループの停電対象需要家に対して、停電の可能性が低下したことを表す情報、すなわち警告の解除を報知装置に通知してもよい。しかしながら、この場合、グループ消費電力が警告電力を挟んで繰り返し上下するように変化すると、警告と警告の解除が繰り返し交互に通知されることがあるため、警告対象グループのグループ消費電力が警告電力より低い値に予め設定された警告解除電力未満に低下した場合に警告の解除を通知するようにしてもよい。なお、警告解除電力もグループ毎に予め設定される値であり、各々のグループと対応付ける形式で需要家情報に予め記憶しておけばよい。

このように、本実施形態の変形例１に係る制御装置１０は、グループ消費電力が警告電力を超えた場合、受電が停止される可能性のある需要家３０に対して事前に警告を通知する。したがって、警告の通知を受け付けた需要家３０では、不要不急な負荷３４を停止する等、停電を回避する行動をとる時間が確保されることになる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態に係る制御装置１０は、電力超過グループを検出した場合には、電力超過グループ内の少なくとも１つの需要家３０の受電を停止し、停電させることで、グループ消費電力がグループ契約電力以下となるように制御した。第２実施形態では、グループ消費電力がグループ契約電力を超えた場合であっても、需要家３０を停電させることなくグループ消費電力がグループ契約電力以下となるように制御する制御装置１０Ａについて説明する。

図５は、本実施形態に係る電力制御システム１００Ａの構成例を示す図である。図５に示す電力制御システム１００Ａの構成例が、図１に示した電力制御システム１００の構成例と異なる点は、制御装置１０が制御装置１０Ａに置き換えられると共に、電力計３２が電力計３２Ａに置き換えられた点である。

ここで、電力計３２Ａは、電力計３２と以下の点で異なるが、その他の点については電力計３２と同じ機能を有する。

電力計３２Ａは、負荷３４−１〜負荷３４−Ｍの各々で消費される消費電力を個別に測定し、負荷３４−１〜負荷３４−Ｍの各々で消費される消費電力の合計値と共に、負荷３４−１〜負荷３４−Ｍの各々で消費される消費電力を、それぞれ負荷３４−１〜負荷３４−Ｍが接続される端子番号と対応付けて制御装置１０に送信するものとする。また、電力計３２Ａは、制御装置１０Ａから端子番号を指定した遮断指示を受け付けると、指定された端子番号から負荷３４に供給する電力を遮断する電力遮断機能が備えられているものとする。すなわち、遮断指示によって指定された端子番号に接続されている負荷３４は強制的に駆動を停止する。

なお、制御装置１０Ａの構成例は、図２に示した制御装置１０の構成例と同じ構成例が用いられる。

次に、図６を参照して、制御装置１０Ａで実行される、電力制御システム１００Ａの電力制御処理の作用について説明する。

図６は、制御装置１０Ａが起動した後に、ＣＰＵ６１によって実行される電力制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

図６に示す電力制御処理が図３に示した電力制御処理と異なる点は、ステップＳ３０がステップＳ３０Ａに置き換えられると共に、ステップＳ４０がステップＳ４０Ａに置き換えられた点である。

図６のステップＳ２０で少なくとも１つの電力超過グループが存在すると判定された場合、ステップＳ３０Ａが実行される。

ステップＳ３０Ａにおいて、制御装置１０Ａは、グループ消費電力がグループ契約電力以下となるように、電力超過グループの各々について、駆動を停止させる負荷３４を選択する。具体的には、電力超過グループに含まれる各需要家３０の電力計３２から送信される、端子番号と対応付けられた消費電力を参照し、グループ消費電力がグループ契約電力以下となるように、電力を消費する負荷３４が接続された少なくとも１つの端子番号を選択する。この場合、特定の需要家３０における全ての負荷３４の駆動が停止しないように端子番号を選択した上で、グループ消費電力がグループ契約電力以下になりさえすれば、制御装置１０Ａは、どの需要家３０のどの端子番号を選択してもよい。なお、ステップＳ３０Ａで選択した、電力の供給を停止させる対象となった負荷３４を「強制停止負荷」という。

なお、制御装置１０Ａに、強制停止負荷に選択して欲しくない負荷３４を需要家３０毎に予め登録しておいてもよい。例えば冷蔵庫等は電力の供給が遮断されると、収容されている食品等の衛生面に影響を与えることが考えられる。したがって、電力の供給が停止されることによって不都合が生じる負荷３４は、強制停止負荷から除外することが好ましい。

ステップＳ４０Ａにおいて、制御装置１０Ａは、通信装置７４に接続された通信回線４０を介して、ステップＳ３０Ａで選択した強制停止負荷を有する需要家３０の電力計３２Ａに対して、強制停止負荷が接続される端子番号を指定した遮断指示を送信する。

遮断指示を受信した需要家３０の電力計３２Ａは、遮断指示で指定された端子番号から負荷３４に供給される電力を遮断する。これにより、各々の電力超過グループにおけるグループ消費電力が、各々の電力超過グループが契約しているグループ契約電力以下に制限される。

このように第２実施形態に係る制御装置１０Ａによれば、電力超過グループに含まれる何れの需要家３０も停電させることなく、電力超過グループのグループ消費電力をグループ契約電力以下にすることができる。

＜第３実施形態＞
第１実施形態に係る電力制御システム１００、及び第２実施形態に係る電力制御システム１００Ａでは、需要家３０が、消費する全ての電力を契約する電気事業者から受電する例について説明したが、需要家３０の中には、負荷３４に電力を供給する分散電源を設置している場合がある。分散電源とは、火力発電所や原子力発電所のように電気事業者が運用及び管理を行う大規模な電源ではなく、例えば需要家３０の敷地内といった、電力の消費地である需要家３０により近い場所に設置される、需要家３０が運用及び管理を行う電源をいう。分散電源には、例えば蓄電池、太陽電池、燃料電池、及びガスを用いて電気と熱を生成するコジェネレーションシステム等が含まれる。

以降では、例えば太陽電池のように供給する電力の大きさの制御が困難な電源ではなく、蓄電池、燃料電池、及びコジェネレーションシステムのように供給する電力の大きさが制御可能な電源を分散電源ということにする。しかしながら、太陽電池のように供給する電力の大きさの制御が困難な電源であっても、発電した電力を蓄電池に蓄電することで、供給する電力の大きさが制御可能な分散電源とすることができる。以降では、分散電源に燃料電池を用いた例について説明する。

第３実施形態では、近年、設置が進められている分散電源から供給される電力を考慮して、電力供給エリア内の負荷変動を抑制する制御装置１０Ｂについて説明する。

図７は本実施形態に係る電力制御システム１００Ｂの構成例を示す図である。図７に示す電力制御システム１００Ｂの構成例が、図１に示す電力制御システム１００の構成例と異なる点は、制御装置１０が制御装置１０Ｂに置き換えられ、少なくとも１つの需要家３０に分散電源３６が追加された点である。

また、分散電源３６を有する需要家３０では、電力計３２が電力計３２Ｂに置き換えられる。電力計３２Ｂは、電力計３２と以下の点で異なるが、その他の点については電力計３２と同じ機能を有する。

電力計３２Ｂには分散電源３６が接続され、分散電源３６から供給される電力を受電し、電力供給源２０から受電した電力と分散電源３６から受電した電力を、分散電源３６が設置された需要家３０内の負荷３４に供給する。この際、電力計３２Ｂは、分散電源３６が供給する電力を、電力供給源２０から受電する電力より優先して負荷３４に供給する。すなわち、分散電源３６からの電力では賄いきれない不足分の電力が電力供給源２０から受電され、負荷３４に供給される。

なお、分散電源３６が直流電源の場合、パワーコンディショナ等の変換装置で交流に変換してから負荷３４に電力を供給する。

電力計３２Ｂは、需要家３０の消費電力と、分散電源３６から受電した電力、すなわち、分散電源３６の供給電力の大きさを、予め定めた間隔で通信回線４０を介して制御装置１０Ｂに送信する。以降では、分散電源３６の供給電力の大きさを単に「分散電源３６の供給電力」ということにする。

分散電源３６には、例えば分散電源３６を操作する図示しない操作パネル等が付属され、図示しない操作パネルを介して各種指示を受け付ける。

なお、制御装置１０Ｂの構成例は、図２に示した制御装置１０の構成例と同じ構成例が用いられる。

次に、図８を参照して、制御装置１０Ｂで実行される、電力制御システム１００Ｂの電力制御処理の作用について説明する。

図８は、制御装置１０Ｂが起動した後に、ＣＰＵ６１によって実行される電力制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

なお、不揮発性メモリ６４には需要家情報が予め記憶されているものとし、ＲＡＭ６３には、通信装置７４を介して受け付けた需要家３０毎の最新の消費電力が記憶されると共に、分散電源３６が設置されている需要家３０の場合、最新の消費電力に加えて、分散電源３６の最新の供給電力が記憶されているものとする。

図８に示す電力制御処理が図３に示した電力制御処理と異なる点は、ステップＳ１０がステップＳ１０Ａに置き換えられ、ステップＳ６０〜Ｓ１３０が追加された点である。

ステップＳ１０Ａにおいて、制御装置１０Ｂは需要家情報を参照し、需要家３０が何れのグループに属するか特定し、ＲＡＭ６３に記憶されている需要家３０毎の最新の消費電力を用いてグループ消費電力を算出する。需要家３０に分散電源３６が設置されている場合、制御装置１０Ｂは、グループ消費電力から分散電源３６の供給電力を差し引いた値を、分散電源３６が設置された需要家３０を含むグループ全体のグループ消費電力とする。

すなわち、制御装置１０Ｂは、分散電源３６から供給される供給電力分だけ、分散電源３６が設置された需要家３０を含むグループのグループ消費電力を低減する。これは、電気事業者から見た場合、分散電源３６から供給される供給電力分だけ、電気事業者から供給する供給電力が低減されるためである。すなわち、本実施形態におけるグループ消費電力は、同じグループに含まれる全ての需要家３０に対して電力供給源２０から供給される供給電力の合計値を表す。以降では、分散電源３６が設置されている需要家３０を、「電力供給需要家」という。

そして、ステップＳ２０で、電力超過グループが存在しないと判定された場合、ステップＳ６０が実行される。

ステップＳ６０において、制御装置１０Ｂは、図４に示したステップＳ２２と同じく、各々のグループの中に警告対象グループが存在するか否かを判定する。警告対象グループが存在しない場合にはステップＳ５０に移行し、制御終了指示を受け付けたか否かを判定する。一方、警告対象グループが存在する場合にはステップＳ７０に移行する。

ステップＳ７０において、制御装置１０Ｂは、何れか１つの警告対象グループを選択し、選択した警告対象グループに電力供給需要家が少なくとも１つ含まれているか否かを判定する。需要家３０が分散電源３６を設置しているか否かの情報は、各々の需要家３０と対応付ける形式で需要家情報に予め記憶しておけばよい。

選択した警告対象グループに電力供給需要家が少なくとも１つ含まれる場合、ステップＳ８０に移行する。

ステップＳ８０において、制御装置１０Ｂは、選択した警告対象グループに含まれる各々の電力供給需要家における分散電源３６の最新の供給電力をＲＡＭ６３から取得する。

ステップＳ９０において、制御装置１０Ｂは、各々の電力供給需要家における分散電源３６の最大供給電力を上限として、電力供給需要家毎に、ステップＳ８０で取得した各々の電力供給需要家における分散電源３６の供給電力より大きな供給電力を目標供給電力として設定する。分散電源３６の最大供給電力の情報は、各々の分散電源３６と対応付ける形式で需要家情報に予め記憶しておけばよい。

ステップＳ１００において、制御装置１０Ｂは、通信装置７４に接続された通信回線４０を介して、選択した警告対象グループに含まれる各々の電力供給需要家の分散電源３６に対して、ステップＳ９０でそれぞれ設定した目標供給電力を含む供給量変更指示を送信する。

供給量変更指示を受信した分散電源３６は、分散電源３６から供給する供給電力が目標供給電力に近づくように、供給電力を増加させる。これにより、電力供給需要家を含む警告対象グループのグループ消費電力が低下し、電力供給エリア内のピーク電力が低減される傾向を示すため、負荷変動が更に抑制されることになる。

なお、ステップＳ９０で設定した目標供給電力が電力供給需要家の消費電力を超える場合、電力計３２Ｂは、電気事業者の電力線５０に、電力供給需要家の消費電力を超える部分の電力である余剰電力を供給して余剰電力を電気事業者に売電する、いわゆる「逆潮」を行ってもよい。しかしながら、逆潮を行う場合、送電事業者が所管する電力線５０を用いて余剰電力を融通することになるため、電力線５０を使用するための託送料金の支払いが求められる。

電力の需給バランスは時間と共に変化しており、電力需要に比べて電力供給が多くなるに従って売電価格が低下することから、電力の需給バランスの状況によっては、託送料金を含めた電力の供給コストが売電価格を上回ることもある。したがって、逆潮が行われないように、ステップＳ９０では、電力供給需要家毎の目標供給電力を各々の電力供給需要家の消費電力以下に設定することが好ましい。

更に、分散電源３６としてコジェネレーションシステムを用いる場合、分散電源３６の供給電力を増加させることによって生成される熱量も増加するが、増加した熱量の利用先がない場合、増加した熱量は利用されることなく排熱されるため、電気と熱の利用効率を合わせた総合効率が低下する場合がある。したがって、図８に示すように、消費電力の観点から分散電源３６の供給電力を増加させる制御を行う場合、コジェネレーションシステムよりも、発電効率が集中火力発電所より高い約６０％以上のモノジェネ用燃料電池システムや蓄電池を分散電源３６として用いる方が好ましい。

一方、ステップＳ７０の判定処理において、選択した警告対象グループに電力供給需要家が含まれない場合、ステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１１０において、制御装置１０Ｂは、図４のステップＳ２４と同様に、選択した警告対象グループから少なくとも１つの停電対象需要家を選択する。

ステップＳ１２０において、制御装置１０Ｂは、図４のステップＳ２６と同様に、通信装置７４に接続された通信回線４０を介して、ステップＳ１１０で選択した停電対象需要家に対して、停電の可能性があることを示す警告を通知する。

ステップＳ１３０において、制御装置１０Ｂは、全ての警告対象グループを選択したか否かを判定し、未選択の警告対象グループが存在する場合には、ステップＳ７０に移行する。そして、全ての警告対象グループを選択するまでステップＳ７０〜Ｓ１３０の処理を繰り返し実行し、警告対象グループに電力供給需要家が含まれる場合には分散電源３６の供給電力を増加させ、警告対象グループに電力供給需要家が含まれない場合には停電対象需要家に警告を通知する。

なお、ステップＳ１００では、電力供給需要家の分散電源３６に対して供給量変更指示を送信したが、更に、選択した警告対象グループに含まれる各々の需要家３０が予め登録した報知装置に、停電の可能性があることを示す警告を通知してもよい。特に、電力供給需要家に対しては、分散電源３６の供給電力を増加させることを知らせるメッセージを通知してもよい。

このように第３実施形態に係る制御装置１０Ｂによれば、警告対象グループに含まれる電力供給需要家の分散電源３６の供給電力を増加させることで、電力供給エリア内のピーク電力を低減し、負荷変動を抑制する。また、電力供給需要家の分散電源３６の供給電力を増加させることで、電力供給需要家と同じグループに含まれる分散電源３６を設置していない他の需要家３０でも、グループ全体として分散電源３６の供給電力の増加分に相当する電力を更に消費することができるようになる。すなわち、分散電源３６からの供給電力を他の需要家３０に直接融通しない場合でも、電力供給需要家が含まれるグループ内の各需要家３０で、分散電源３６の供給電力を増加させたメリット（ｋＷの価値）を享受することができる。

＜第４実施形態＞
第３実施形態に係る電力制御システム１００Ｂでは、グループ消費電力が警告電力以上となった場合、制御装置１０Ｂで分散電源３６の供給電力を増加させるように制御したが、分散電源３６の制御主体は制御装置１０Ｂに限られない。第４実施形態では、分散電源３６でグループ消費電力を監視しながら、分散電源３６が自律的に供給電力を制御する電力制御システム１００Ｃについて説明する。

図９は、本実施形態に係る電力制御システム１００Ｃの構成例を示す図である。図９に示す電力制御システム１００Ｃの構成例が図７に示した電力制御システム１００Ｂと異なる点は、分散電源３６が分散電源３６Ａに置き換えられ、電力計３２Ｂが電力計３２Ｃに置き換えられた点である。分散電源３６Ａは通信回線４０と切り離され、代わりに分散電源３６Ａと、分散電源３６Ａが備えられた需要家３０と同じグループに含まれる他の需要家３０の電力計３２Ｃとが、グループ内通信回線８０によって接続される。なお、同じグループ内に複数の電力供給需要家があってもよい。分散電源３６Ａが設置されていない需要家３０は第１需要家の一例であり、分散電源３６Ａが設置されている需要家３０は第２需要家の一例である。

第３実施形態に係る電力計３２Ｂは、需要家３０の消費電力と、分散電源３６が設置されている場合には分散電源３６の供給電力を、予め定めた間隔で制御装置１０Ｂに送信したが、本実施形態に係る電力計３２Ｃは、これらの測定値を、グループ内通信回線８０を介して同じグループ内の各々の分散電源３６Ａにも送信する。当該送信動作を除いて、電力計３２Ｃは電力計３２Ｂと同じ機能を備える。

図１０は、分散電源３６Ａの構成例を示す図である。分散電源３６Ａは、例えばコンピュータ６０Ａを含んで構成される。

コンピュータ６０Ａは、本実施形態に係る出力手段及び制御手段の一例であるＣＰＵ６１Ａ、ＲＯＭ６２Ａ、ＲＡＭ６３Ａ、不揮発性メモリ６４Ａ及びＩ／Ｏ６５Ａを備える。そして、ＣＰＵ６１Ａ、ＲＯＭ６２Ａ、ＲＡＭ６３Ａ、不揮発性メモリ６４Ａ、及びＩ／Ｏ６５Ａがバス６６Ａを介して各々接続されている。不揮発性メモリ６４Ａとしてはハードディスクの他、例えばフラッシュメモリを利用したＳＳＤが用いられる。

Ｉ／Ｏ６５Ａには、例えば電力供給装置７６、通信装置７７、及び操作パネル７８が接続される。

電力供給装置７６は、ＣＰＵ６１Ａの制御に従って、ＣＰＵ６１Ａで指定された大きさの供給電力を、電力計３２Ｃを介して負荷３４に供給する。分散電源３６Ａが燃料電池であれば、電力供給装置７６は燃料電池スタックを用いた発電ユニットに相当し、分散電源３６Ａが蓄電池であれば、電力供給装置７６は電力を蓄電する蓄電ユニットに相当する。

通信装置７７は、グループ内通信回線８０にそれぞれ接続され、グループ内通信回線８０に接続される各々の電力計３２Ｃから、需要家３０の消費電力と、需要家３０に分散電源３６Ａが設置されている場合には分散電源３６Ａの供給電力を受け付ける。すなわち、通信装置７７は、電力計３２Ｃから需要家３０の消費電力と分散電源３６Ａの供給電力を受け付ける受付手段の一例である。

一方、制御装置１０Ｃの構成例は、図２に示した制御装置１０の構成例と同じ構成例が用いられる。

次に、図１１を参照して、分散電源３６Ａで実行される電力制御処理の作用について説明する。

図１１は、分散電源３６Ａが起動した後に、ＣＰＵ６１Ａによって実行される電力制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

電力制御処理を規定する電力制御プログラムは、例えばＲＯＭ６２Ａに予め記憶されている。ＣＰＵ６１Ａは、ＲＯＭ６２Ａに記憶される電力制御プログラムを読み込み、電力制御処理を実行する。

まず、ステップＳ２００において、分散電源３６Ａは、グループ内通信回線８０によって接続される需要家３０の各々の電力計３２Ｃから、需要家３０の消費電力と、需要家３０に分散電源３６Ａが設置されている場合には分散電源３６Ａの供給電力を取得する。

ステップＳ２１０において、分散電源３６Ａは、ステップＳ２００で取得した各需要家３０の消費電力の合計値から各分散電源３６Ａの供給電力の合計値を差し引いた値をグループ消費電力として算出する。

ステップＳ２２０において、分散電源３６Ａは、ステップＳ２１０で算出したグループ消費電力が、当該グループに予め設定された警告電力以上か否かを判定する。グループ消費電力が警告電力以上の場合、ステップＳ２３０に移行する。なお、警告電力は不揮発性メモリ６４Ａに予め記憶しておけばよい。

ステップＳ２３０において、分散電源３６Ａは、自身の分散電源３６Ａから供給することができる最大供給電力を上限として、現在の供給電力より大きな供給電力を目標供給電力として設定する。

ステップＳ２４０において、分散電源３６Ａは、自身の分散電源３６Ａから供給される供給電力がステップＳ２３０で設定した目標供給電力に近づくように、電力供給装置７６を制御して供給電力を増加させる。

一方、ステップＳ２２０の判定処理において、グループ消費電力が警告電力未満の場合、及びステップＳ２４０の実行後、ステップＳ２５０に移行する。

ステップＳ２５０において、分散電源３６Ａは、操作パネル７８を介して分散電源３６Ａの操作者から制御終了指示を受け付けたか否かを判定する。

制御終了指示を受け付けた場合は、図１１に示した電力制御処理を終了する。一方、制御終了指示を受け付けていない場合にはステップＳ２００に移行し、ステップＳ２００〜Ｓ２５０の処理を制御終了指示を受け付けるまで繰り返し実行することで、グループ消費電力を監視しながら分散電源３６Ａが自律的に供給電力を制御する。

したがって、分散電源３６Ａは、グループ消費電力がグループ契約電力に近づくと、自らの判断によって供給電力を増加し、グループ消費電力がグループ契約電力を超えることによってグループ内の少なくとも１つの需要家３０で発生する停電を抑制する。すなわち、分散電源３６Ａの供給電力が増加されることによって、電力供給源２０から供給する電力が低下し、電力供給エリア内のピーク電力が低減される傾向を示すため、負荷変動が抑制されることになる。

なお、図１１に示した電力制御処理では分散電源３６Ａの供給電力を増加させる制御を行ったが、グループ消費電力が警告電力未満に低下した場合、現在の供給電力より供給電力を低下させる制御を追加してもよい。この場合、グループ消費電力が警告電力を挟んで繰り返し上下するように変化すると、供給電力の変更が繰り返し実行されることになるため、グループ消費電力が警告電力より低い値に予め設定された警告解除電力未満に低下した場合に、分散電源３６Ａの供給電力を低下させるようにしてもよい。

図１２は、分散電源３６Ａで図１１に示した電力制御処理が実行される場合に、制御装置１０Ｃで実行される電力制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

図１２に示す電力制御処理を規定する電力制御プログラムは、例えばＲＯＭ６２に予め記憶されている。ＣＰＵ６１は、制御装置１０Ｃが起動した後にＲＯＭ６２に記憶される電力制御プログラムを読み込み、電力制御処理を実行する。

図１２に示す電力制御処理は、図８に示す電力制御処理からステップＳ６０〜Ｓ１３０を削除し、ステップＳ２０の判定処理が否定判定の場合、ステップＳ５０に移行するように修正したものである。

すなわち、ステップＳ１０Ａにおいて、制御装置１０Ｃは需要家情報を参照し、需要家３０が何れのグループに属するか特定し、ＲＡＭ６３に記憶されている需要家３０毎の最新の消費電力と、分散電源３６Ａ毎の最新の供給電力を用いて、グループ毎にグループ消費電力を算出する。

ステップＳ２０において、制御装置１０Ｃは、ステップＳ１０Ａで算出したグループ消費電力が、グループ契約電力を超える電力超過グループが存在するか否かを判定する。ステップＳ２０の判定処理が否定判定の場合にはステップＳ５０に移行し、既に説明した制御終了指示の有無を判定する。一方、ステップＳ２０の判定処理が肯定判定の場合にはステップＳ３０に移行し、既に説明したように、各々の電力超過グループから受電停止需要家を選択し、受電停止需要家の電力計３２Ｃに対して受電停止指示を送信する。

この場合、第３実施形態で説明したように、グループ消費電力が警告電力を超えた警告対象グループに含まれる需要家３０に対して、警告を通知する処理を追加してもよいことは言うまでもない。

以上、実施の形態を用いて本発明について説明したが、本発明は各実施の形態に記載の範囲には限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で各実施の形態に多様な変更又は改良を加えることができ、当該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、本発明の要旨を逸脱しない範囲で処理の順序を変更してもよい。

また、第一実施形態において、通信機能のない電力計に通信機能を備えた補助装置を接続して、電力計の機能を拡張する例を説明したが、補助装置を用いた電力計の機能の拡張例は通信機能に限られない。例えば、電力供給源２０からの受電を停止したり、指定された負荷３４に供給する電力を遮断したりする電力遮断機能、その他、電力計３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの機能の一部を、電力計に補助装置を接続することで実現するようにしてもよい。

また、各実施の形態では、一例として電力制御処理をソフトウエアで実現する形態について説明したが、図３、図４、図６、図８、図１１、及び図１２に示したフローチャートと同等の処理を、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）に実装し、ハードウエアで処理させるようにしてもよい。この場合、各処理をソフトウエアで実行する場合に比べて、処理の高速化が図られる。

また、上述した実施の形態では、電力制御プログラムがＲＯＭ６２、６２Ａにインストールされている形態を説明したが、これに限定されるものではない。本発明に係る電力制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された形態で提供することも可能である。例えば、本発明に係る電力制御プログラムを、ＣＤ(Compact Disc)−ＲＯＭ、又はＤＶＤ(Digital Versatile Disc)−ＲＯＭ等の光ディスクに記録された形態で提供してもよい。また、本発明に係る電力制御プログラムを、ＵＳＢメモリ及びフラッシュメモリ等の半導体メモリに記録された形態で提供してもよい。更に、通信回線４０を介して、通信回線４０に接続される外部装置から本発明に係る電力制御プログラムを取得するようにしてもよい。

１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）・・・制御装置
２０・・・電力供給源
３０・・・需要家
３２（３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ）・・・電力計
３４・・・負荷
３６（３６Ａ）・・・分散電源
４０・・・通信回線
５０・・・電力線
６０（６０Ａ）・・・コンピュータ
６１（６１Ａ）・・・ＣＰＵ
７０・・・入力装置
７２・・・表示装置
７４（７７）・・・通信装置
７６・・・電力供給装置
７８・・・操作パネル
８０・・・グループ内通信回線
１００（１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ）・・・電力制御システム

Claims

負荷で消費される消費電力を測定する電力計を備えた、少なくとも１つの第１需要家と、
前記第１需要家と同じグループを形成し、前記電力計及び自需要家内における前記負荷に電力を供給する分散電源を備えた少なくとも１つの第２需要家と、
を備え、
前記分散電源の各々が、前記第１需要家における消費電力を前記第１需要家に備えられた前記電力計の各々から受け付けると共に、前記第２需要家における消費電力と、前記第２需要家に備えられた前記分散電源から供給される供給電力の大きさを前記第２需要家に備えられた前記電力計の各々から受け付ける受付手段と、
前記受付手段で受け付けた前記第１需要家の各々の消費電力と前記第２需要家の各々の消費電力の合計値から、前記受付手段で受け付けた供給電力の合計値を差し引いた値を前記グループにおけるグループ消費電力として出力する出力手段と、
前記出力手段で出力された前記グループ消費電力が、前記グループに対して予め設定したグループ契約電力よりも予め低く設定された警告電力以上となった場合に、自身から供給する供給電力を増加する制御を行う制御手段と、
を備えることを特徴とする電力制御システム。
前記分散電源における前記制御手段は、前記グループ消費電力が前記警告電力以上となった後に前記警告電力未満まで低下した場合、自身から供給する供給電力を低下する制御を行う
請求項１記載の電力制御システム。
前記分散電源における前記制御手段は、自身から供給する供給電力を送電事業者が所管する電力線に逆潮しない範囲で供給電力を増加する制御を行う
請求項１記載の電力制御システム。