JP6751225B2 - 管理システム、管理方法、制御装置及び蓄電池装置 - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電池を用いて電力を充放電する蓄電池装置と、蓄電池装置と通信を行う制御装置とを有する管理システム、管理方法、制御装置及び蓄電池装置に関する。
近年、複数の機器と、複数の機器を制御する制御装置とを有する電力管理システムが提案されている(例えば、特許文献1)。複数の機器は、例えば、エアーコンディショナー、照明装置などの家電機器、及び、太陽電池、蓄電池、燃料発電装置などの分散電源である。制御装置は、例えば、HEMS(Home Energy Management System)、SEMS(Store Energy Management System)、BEMS(Building Energy Management System)、FEMS(Factory Energy Management System)、CEMS(Cluster/Community Energy Management System)などと称される。
上述した管理システムの普及には、複数の機器と制御装置との間のメッセージフォーマットを共通化することが効果的であり、このようなメッセージフォーマットの共通化が試みられている。
上述したメッセージフォーマットの共通化は端緒についたばかりであり、機器を適切に制御するためのメッセージフォーマットについては、様々な検討が必要である。
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、機器を適切に制御することを可能とする管理システム、管理方法、制御装置及び蓄電池装置を提供することを目的とする。
第1の特徴に係る管理システムは、電力を蓄積する蓄電池を備える蓄電装置と、前記蓄電装置と通信を行う制御装置とを有する。前記制御装置は、前記蓄電装置が系統から解列された自立運転状態における前記蓄電池の定格出力を示すメッセージ及び前記蓄電池の充放電回数を示すメッセージのうち、少なくともいずれか一方のメッセージを前記蓄電装置から受信する。
第1の特徴において、前記制御装置は、前記蓄電装置が系統から解列された自立運転状態における前記蓄電池の定格出力を示すメッセージの通信に先立って、前記蓄電装置が系統から解列された自立運転状態における前記蓄電池の定格出力を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージを前記蓄電装置から受信する。
第1の特徴において、前記制御装置は、前記蓄電池の充放電回数を示すメッセージの通信に先立って、前記蓄電池の充放電回数を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージを前記蓄電装置から受信する。
第2の特徴に係る管理方法は、電力を蓄積する蓄電池を備える蓄電装置と、前記蓄電装置と通信を行う制御装置とを有する管理システムで用いる方法である。管理方法は、前記蓄電装置から前記制御装置に対して、前記蓄電装置が系統から解列された自立運転状態における前記蓄電池の定格出力を示すメッセージ及び前記蓄電池の充放電回数を示すメッセージのうち、少なくともいずれか一方のメッセージを送信するステップを備える。
第3の特徴に係る制御装置は、電力を蓄積する蓄電池を備える蓄電装置と通信を行う。制御装置は、前記蓄電装置が系統から解列された自立運転状態における前記蓄電池の定格出力を示すメッセージ及び前記蓄電池の充放電回数を示すメッセージのうち、少なくともいずれか一方のメッセージを前記蓄電装置から受信する。
第4の特徴に係る蓄電装置は、電力を蓄積する蓄電池を備える。蓄電装置は、前記蓄電装置と通信を行う制御装置に対して、前記蓄電装置が系統から解列された自立運転状態における前記蓄電池の定格出力を示すメッセージ及び前記蓄電池の充放電回数を示すメッセージのうち、少なくともいずれか一方のメッセージを前記制御装置に送信する通信部を備える。
本発明によれば、機器を適切に制御することを可能とする管理システム、管理方法、制御装置及び蓄電池装置を提供することができる。
以下において、本発明の実施形態に係る管理システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
[実施形態の概要]
実施形態に係る管理システムは、電力を蓄積する蓄電池を備える蓄電装置と、前記蓄電装置と通信を行う制御装置とを有する。前記制御装置は、前記蓄電装置が系統から解列された自立運転状態における前記蓄電池の定格出力を示すメッセージ及び前記蓄電池の充放電回数を示すメッセージのうち、少なくともいずれか一方のメッセージを前記蓄電装置から受信する。
実施形態に係る管理システムは、電力を蓄積する蓄電池を備える蓄電装置と、前記蓄電装置と通信を行う制御装置とを有する。前記制御装置は、前記蓄電装置が系統から解列された自立運転状態における前記蓄電池の定格出力を示すメッセージ及び前記蓄電池の充放電回数を示すメッセージのうち、少なくともいずれか一方のメッセージを前記蓄電装置から受信する。
実施形態では、制御装置は、自立運転状態における蓄電池の定格出力を示すメッセージを蓄電装置から受信することによって、自立運転状態において、他の機器(負荷、燃料電池装置)を適切に制御することができる。或いは、制御装置は、蓄電池の充放電回数を示すメッセージを蓄電装置から受信することによって、蓄電池の劣化度合いを判断することができる。
[第1実施形態]
(エネルギー管理システム)
以下において、第1実施形態に係るエネルギー管理システムについて説明する。図1は、第1実施形態に係るエネルギー管理システム100を示す図である。
(エネルギー管理システム)
以下において、第1実施形態に係るエネルギー管理システムについて説明する。図1は、第1実施形態に係るエネルギー管理システム100を示す図である。
図1に示すように、エネルギー管理システム100は、需要家10と、CEMS20と、変電所30と、スマートサーバ40と、発電所50とを有する。なお、需要家10、CEMS20、変電所30及びスマートサーバ40は、ネットワーク60によって接続されている。
需要家10は、例えば、発電装置及び蓄電装置を有する。発電装置は、例えば、燃料電池のように、燃料ガスを利用して電力を出力する装置である。蓄電装置は、例えば、二次電池などのように、電力を蓄積する装置である。
需要家10は、一戸建ての住宅であってもよく、マンションなどの集合住宅であってもよい。或いは、需要家10は、コンビニエンスストア又はスーパーマーケットなどの店舗であってもよく、ビルなどの商用施設であってもよく、工場であってもよい。
第1実施形態では、複数の需要家10によって、需要家群10A及び需要家群10Bが構成されている。需要家群10A及び需要家群10Bは、例えば、地理的な地域によって分類される。
CEMS20は、複数の需要家10と電力系統との間の連系を制御する。なお、CEMS20は、複数の需要家10を管理するため、CEMS(Cluster/Community Energy Management System)と称されることもある。具体的には、CEMS20は、停電時などにおいて、複数の需要家10と電力系統との間を解列する。一方で、CEMS20は、復電時などにおいて、複数の需要家10と電力系統との間を連系する。
第1実施形態では、CEMS20A及びCEMS20Bが設けられている。CEMS20Aは、例えば、需要家群10Aに含まれる需要家10と電力系統との間の連系を制御する。CEMS20Bは、例えば、需要家群10Bに含まれる需要家10と電力系統との間の連系を制御する。
変電所30は、複数の需要家10に対して、配電線31を介して電力を供給する。具体的には、変電所30は、発電所50から供給を受ける電圧を降圧する。
第1実施形態では、変電所30A及び変電所30Bが設けられている。変電所30Aは、例えば、需要家群10Aに含まれる需要家10に対して、配電線31Aを介して電力を供給する。変電所30Bは、例えば、需要家群10Bに含まれる需要家10に対して、配電線31Bを介して電力を供給する。
スマートサーバ40は、複数のCEMS20(ここでは、CEMS20A及びCEMS20B)を管理する。また、スマートサーバ40は、複数の変電所30(ここでは、変電所30A及び変電所30B)を管理する。言い換えると、スマートサーバ40は、需要家群10A及び需要家群10Bに含まれる需要家10を統括的に管理する。スマートサーバ40は、例えば、需要家群10Aに供給すべき電力と需要家群10Bに供給すべき電力とのバランスを取る機能を有する。
発電所50は、火力、風力、水力、原子力などによって発電を行う。発電所50は、複数の変電所30(ここでは、変電所30A及び変電所30B)に対して、送電線51を介して電力を供給する。
ネットワーク60は、信号線を介して各装置に接続される。ネットワーク60は、例えば、インターネット、広域回線網、狭域回線網、携帯電話網などである。
(需要家)
以下において、第1実施形態に係る需要家について説明する。図2は、第1実施形態に係る需要家10の詳細を示す図である。
以下において、第1実施形態に係る需要家について説明する。図2は、第1実施形態に係る需要家10の詳細を示す図である。
図2に示すように、需要家10は、分電盤110と、負荷120と、PV装置130と、蓄電池装置140と、燃料電池装置150と、貯湯装置160と、EMS200とを有する。
第1実施形態において、需要家10は、電流計180、電流計181及び電流計182を有する。
電流計180は、燃料電池装置150の負荷追従制御に用いられる。電流計180は、各機器(例えば、蓄電池装置140及び燃料電池装置150)と系統とを接続する電力線上において、蓄電池装置140と電力線との接続点よりも下流(系統から離れた側)、かつ、燃料電池装置150と電力線との接続点よりも上流(系統に近い側)に設けられる。電流計180が負荷120と電力線との接続点よりも上流(系統に近い側)に設けられることは勿論である。
電流計181は、蓄電池装置140から系統への電力の流れ(逆潮流)の有無の確認に用いられる。電流計181は、各機器(例えば、蓄電池装置140)と系統とを接続する電力線上において、蓄電池装置140と電力線との接続点よりも上流(系統に近い側)に設けられる。
電流計182は、PV装置130によって発電された電力の計測に用いられる。電流計182は、各機器(例えば、PV装置130)と系統とを接続する電力線とPV装置130との接続点よりもPV装置130側に設けられる。
第1実施形態において、各機器は、系統に近い順から見て、PV装置130、蓄電池装置140、燃料電池装置150及び負荷120の順で電力線に接続されていることに留意すべきである。
分電盤110は、配電線31(系統)に接続されている。分電盤110は、電力線を介して、負荷120、PV装置130、蓄電池装置140及び燃料電池装置150に接続されている。
負荷120は、電力線を介して供給を受ける電力を消費する装置である。例えば、負荷120は、冷蔵庫、冷凍庫、照明、エアコンなどの装置を含む。
PV装置130は、PV131と、PCS132とを有する。PV131は、発電装置の一例であり、太陽光の受光に応じて発電を行う太陽光発電装置である。PV131は、発電されたDC電力を出力する。PV131の発電量は、PV131に照射される日射量に応じて変化する。PCS132は、PV131から出力されたDC電力をAC電力に変換する装置(Power Conditioning System)である。PCS132は、電力線を介してAC電力を分電盤110に出力する。
第1実施形態において、PV装置130は、PV131に照射される日射量を測定する日射計を有していてもよい。
PV装置130は、MPPT(Maximum Power Point Tracking)法によって制御される。詳細には、PV装置130は、PV131の動作点(動作点電圧値及び電力値によって定まる点、又は、動作点電圧値と電流値とによって定まる点)を最適化する。
蓄電池装置140は、蓄電池141と、PCS142とを有する。蓄電池141は、電力を蓄積する装置である。PCS142は、配電線31(系統)から供給を受けるAC電力をDC電力に変換する装置(Power Conditioning System)である。また、PCS142は、蓄電池141から出力されたDC電力をAC電力に変換する。
ここで、蓄電池装置140は、蓄電池141の充放電の基準がそれぞれ異なる複数の運転モードのいずれかに従って動作する。
複数の運転モードは、系統連系状態の運転モードと、自立運転状態の運転モードとを含む。系統連系状態は、蓄電池装置140と系統とが並列された状態である。一方で、自立運転状態は、蓄電池装置140と系統とが解列された状態である。自立運転状態の一例としては、例えば、停電が生じた状態が考えられる。
系統連系状態の運転モードは、(a)PV装置130によって発電された電力の売電(逆潮流)を優先するように、蓄電池141の充放電を制御する運転モード(太陽光買電優先モード)、(b)PV装置130によって発電された電力を蓄電池141に充電するように、蓄電池141の充放電を制御する運転モード(太陽光充電モード)、(c)系統から供給される電力が一定値を超えないように、蓄電池141の充放電を制御する運転モード(ピークカットモード)、(d)系統から供給される電力の単価が閾値よりも低い期間(例えば、夜間)において、系統から供給される電力を蓄電池141に充電するように、蓄電池141の充放電を制御する運転モード(深夜電力活用モード)、(e)蓄電池141に電力を強制的に蓄積する運転モード(強制蓄電モード)、(f)蓄電池141に蓄積された電力を強制的に放電する運転モード(強制放電モード)などである。
ここで、(a)太陽光買電優先モード及び(b)太陽光充電モードにおいては、蓄電池装置140は、電流計182によって計測される電流を監視して、PV装置130の発電量に応じて、蓄電池141の充放電を制御する必要がある。PV装置130の発電量は、時々刻々と変化するため、これらの運転モードは、蓄電池装置140によって制御されることが好ましい。
同様に、(c)ピークカットモードにおいては、蓄電池装置140は、電流計181及び電流計182によって計測される電流を監視して、系統から供給される電力量に応じて、蓄電池141の充放電を制御する必要がある。系統から供給される電力量は、電流計181によって計測される電力から電流計182によって計測された電力を除いた値である。PV装置130の発電量及び負荷120の消費電力は、時々刻々と変化するため、この運転モードは、蓄電池装置140によって制御されることが好ましい。
第1実施形態において、(a)太陽光買電優先モード、(b)太陽光充電モード及び(c)ピークカットモードは、蓄電池141以外のPV131と蓄電池141が連携する運転モードの一例である。
自立運転状態の運転モードは、(g)PV装置130によって発電された電力を蓄積する運転モード(以下、自立蓄電モード)、(h)蓄電池装置140に設けられた自立コンセントに接続された負荷120に電力を供給する運転モード(以下、自立供給モード)、(i)PV装置130によって発電された電力を蓄積しながら、蓄電池装置140に設けられた自立コンセントに接続された負荷120に電力を供給する運転モード(以下、自立蓄電供給モード)などである。
さらに、全ての運転モードに共通する制御として、蓄電池装置140は、電流計181によって計測される電流を監視して、蓄電池装置140から系統への電力の流れ(逆潮流)が生じないように、蓄電池141の充放電を制御する必要がある。負荷120の消費電力は、時々刻々と変化するため、これらの運転モードは、蓄電池装置140によって制御されることが好ましい。
第1実施形態において、EMS200と蓄電池装置140との間において、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージが定義されている。ここで、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージは、指定された運転モードで運転を開始する時刻、指定された運転モードで運転を終了する時刻、指定された運転モードで動作を行う時間を含むことが好ましい。例えば、(d)のモードにおいて、深夜のいつから充電を開始するか、昼間のいつから放電を開始するか、などの時刻の指定が必要となる。
複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージは、指定された運転モードが系統連系状態における運転モードであるのか、指定された運転モードが自立運転状態における運転モードであるのかを示す情報を含むことが好ましい。
例えば、蓄電池装置140は、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージをEMS200から受信する。蓄電池装置140は、EMS200から受信するメッセージに従って、複数の運転モードのいずれかで運転する。或いは、蓄電池装置140は、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージをEMS200に送信する。EMS200は、蓄電池装置140から受信するメッセージによって、複数の運転モードのいずれでEMS200が運転しているかを取得する。
また、蓄電池装置140は、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージの通信に先立って、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージを扱う機能の有無を示すメッセージをEMS200に送信する。
第1実施形態において、蓄電池装置140は、蓄電池141の定格出力を示すメッセージをEMS200に送信する。蓄電池141の定格出力を示すメッセージは、少なくとも、自立運転状態における蓄電池141の定格出力を示す情報を含む。蓄電池141の定格出力を示すメッセージは、系統連系状態における蓄電池141の定格出力を示す情報を含んでもよい。ここで、EMS200が他の機器(例えば、燃料電池装置150、負荷120)を制御する上で、自立運転状態における蓄電池141の定格出力は、EMS200にとって重要な情報である。
また、蓄電池装置140は、蓄電池141の定格出力を示すメッセージの通信に先立って、蓄電池141の定格出力を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージをEMS200に送信する。
第1実施形態において、蓄電池装置140は、蓄電池141の充放電回数を示すメッセージをEMS200に送信する。蓄電池141の充放電回数を示すメッセージは、少なくとも、現在の状態における蓄電池141の充放電回数を含む。蓄電池141の充放電回数を示すメッセージは、蓄電池141の最大充放電回数を含んでもよい。ここで、蓄電池141の劣化度合いを判断する上で、蓄電池141の充放電回数は、EMS200にとって重要な情報である。
また、蓄電池装置140は、蓄電池141の充放電回数を示すメッセージの通信に先立って、蓄電池141の充放電回数を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージをEMS200に送信する。
第1実施形態において、PCS142は、例えば、上述したメッセージをEMS200から受信し、又はEMS200に送信する通信部を構成する。或いは、PCS142は、例えば、蓄電池141の運転モードに従って蓄電池141の充放電を制御する制御部を構成する。但し、通信部及び制御部は、PCS142とは別に設けられた制御基板に設けられていてもよい。
燃料電池装置150は、燃料電池151と、PCS152とを有する。燃料電池151は、発電装置の一例であり、燃料(ガス)を用いて電力を発電する装置である。PCS152は、燃料電池151から出力されたDC電力をAC電力に変換する装置(Power Conditioning System)である。
燃料電池装置150は、負荷追従制御によって動作する。詳細には、燃料電池装置150は、燃料電池151から出力する電力が負荷追従制御の目標電力となるように燃料電池151を制御する。言い換えると、燃料電池装置150は、電流計180によって検出される電流値が目標受電力となるように、燃料電池151から出力する電力を制御する。
貯湯装置160は、燃料(ガス)を用いて湯を生成或いは水温を維持する装置である。具体的には、貯湯装置160は、貯湯槽を有しており、燃料(ガス)の燃焼によって生じる熱又は燃料電池151の運転(発電)によって生じる排熱によって、貯湯槽から供給される水を温める。詳細には、貯湯装置160は、貯湯槽から供給される水を温めて、温められた湯を貯湯槽に還流する。
実施形態において、燃料電池装置150及び貯湯装置160は、給湯ユニット170(給湯システム)を構成することに留意すべきである。
EMS200は、PV装置130、蓄電池装置140、燃料電池装置150及び貯湯装置160を制御する装置(Energy Management System)である。具体的には、EMS200は、PV装置130、蓄電池装置140、燃料電池装置150及び貯湯装置160に信号線を介して接続されており、PV装置130、蓄電池装置140、燃料電池装置150及び貯湯装置160を制御する。また、EMS200は、負荷120の動作モードを制御することによって、負荷120の消費電力を制御する。
また、EMS200は、ネットワーク60を介して各種サーバと接続される。各種サーバは、例えば、系統から供給を受ける電力の購入単価、系統から供給を受ける電力の売却単価、燃料ガスの購入単価などの情報(以下、エネルギー料金情報)を格納する。
或いは、各種サーバは、例えば、負荷120の消費電力を予測するための情報(以下、消費エネルギー予測情報)を格納する。消費エネルギー予測情報は、例えば、過去の負荷120の消費電力の実績値に基づいて生成されてもよい。或いは、消費エネルギー予測情報は、負荷120の消費電力のモデルであってもよい。
或いは、各種サーバは、例えば、PV131の発電量を予測するための情報(以下、PV発電量予測情報)を格納する。PV発電予測情報は、PV131に照射される日射量の予測値であってもよい。或いは、PV発電予測情報は、天気予報、季節、日照時間などであってもよい。
(燃料電池装置)
以下において、第1実施形態に係る燃料電池装置について説明する。図3は、第1実施形態に係る燃料電池装置150を示す図である。
以下において、第1実施形態に係る燃料電池装置について説明する。図3は、第1実施形態に係る燃料電池装置150を示す図である。
図3に示すように、燃料電池装置150は、燃料電池151と、PCS152と、ブロワ153と、脱硫器154と、着火ヒータ155と、制御基板156とを有する。
燃料電池151は、上述したように、燃料ガスを利用して電力を出力する装置である。具体的には、燃料電池151は、改質器151Aと、セルスタック151Bとを有する。
改質器151Aは、後述する脱硫器154によって付臭剤が除去された燃料ガスから改質ガスを生成する。改質ガスは、水素及び一酸化炭素によって構成されるガスである。
セルスタック151Bは、後述するブロワ153から供給される空気(酸素)と改質ガスとの化学反応によって発電する。具体的には、セルスタック151Bは、複数のセルがスタックされた構造を有する。各セルは、燃料極と空気極との間に電解質が挟み込まれた構造を有する。燃料極には、改質ガス(水素)が供給され、空気極には、空気(酸素)が供給される。電解質において改質ガス(水素)及び空気(酸素)の化学反応が生じて、電力(DC電力)及び熱が生成される。
PCS152は、上述したように、燃料電池151から出力されたDC電力をAC電力に変換する装置である。
ブロワ153は、燃料電池151(セルスタック151B)に空気を供給する。ブロワ153は、例えば、ファンによって構成される。
脱硫器154は、外部から供給される燃料ガスに含まれる付臭剤を除去する。燃料ガスは、都市ガスであってもよく、プロパンガスであってもよい。
着火ヒータ155は、セルスタック151Bで化学反応しなかった燃料(以下、未反応燃料)に着火し、セルスタック151Bの温度を高温に維持するヒータである。すなわち、着火ヒータ155は、セルスタック151Bを構成する各セルの開口から漏れる未反応燃料に着火する。着火ヒータ155は、未反応燃料が燃焼していないケース(例えば、燃料電池装置150の起動時)において、未反応燃料に着火すればよいことに留意すべきである。そして、一旦着火すれば、その後は、セルスタック151Bから僅かずつ溢れ出る未反応燃料が燃焼し続けることによって、セルスタック151Bの温度が高温に維持される。
制御基板156は、燃料電池151、PCS152、ブロワ153、脱硫器154、着火ヒータ155及び制御基板156を制御する回路を搭載する基板である。
第1実施形態において、セルスタック151Bは、化学反応によって発電する発電部の一例である。改質器151A、ブロワ153、脱硫器154、着火ヒータ155及び制御基板156は、セルスタック151Bの動作を補助する補器の一例である。また、PCS152の一部を補器として扱ってもよい。
(ネットワーク構成)
以下において、第1実施形態に係るネットワーク構成について説明する。図4は、第1実施形態に係るネットワーク構成を示す図である。
以下において、第1実施形態に係るネットワーク構成について説明する。図4は、第1実施形態に係るネットワーク構成を示す図である。
図5に示すように、ネットワークは、負荷120、PV装置130、蓄電池装置140、燃料電池装置150、貯湯装置160、EMS200及びユーザ端末300によって構成される。ユーザ端末300は、ユーザ端末310及びユーザ端末320を含む。
ユーザ端末310は、EMS200と接続されており、各機器(負荷120、PV装置130、蓄電池装置140、燃料電池装置150、貯湯装置160)の消費エネルギーを可視化するための情報(以下、可視化情報)をウェブブラウザによって表示する。このようなケースにおいて、EMS200は、HTML等の形式で可視化情報を生成して、生成された可視化情報をユーザ端末310に送信する。ユーザ端末310とEMS200との間の接続形式は、有線であってもよく、無線であってもよい。
ユーザ端末320は、EMS200と接続されており、可視化情報をアプリケーションによって表示する。このようなケースにおいて、EMS200は、各機器の消費エネルギーを示す情報をユーザ端末320に送信する。ユーザ端末320のアプリケーションは、EMS200から受信する情報に基づいて可視化情報を生成して、生成された可視化情報を表示する。ユーザ端末320とEMS200との間の接続形式は、有線であってもよく、無線であってもよい。
上述したように、第1実施形態では、燃料電池装置150及び貯湯装置160が給湯ユニット170を構成する。従って、貯湯装置160は、EMS200と通信を行う機能を有していなくてもよい。このようなケースでは、燃料電池装置150は、貯湯装置160を代理して、貯湯装置160に関するメッセージの通信をEMS200と行う。
第1実施形態において、EMS200と各機器(負荷120、PV装置130、蓄電池装置140、燃料電池装置150、貯湯装置160)との間の通信は、所定のプロトコルに従って方式で行われる。所定のプロトコルとしては、例えば、“ECHONET Lite”又は“ECHONET”と呼ばれるプロトコルが挙げられる。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではなく、所定のプロトコルは、“ECHONET Lite”及び“ECHONET”以外のプロトコルであってもよい。
(EMSの構成)
以下において、第1実施形態に係るEMSについて説明する。図5は、第1実施形態に係るEMS200を示すブロック図である。
以下において、第1実施形態に係るEMSについて説明する。図5は、第1実施形態に係るEMS200を示すブロック図である。
図5に示すように、EMS200は、受信部210と、送信部220と、制御部230とを有する。
受信部210は、信号線を介して接続された装置から各種信号を受信する。例えば、受信部210は、PV131の発電量を示す情報をPV装置130から受信してもよい。受信部210は、蓄電池141の蓄電量を示す情報を蓄電池装置140から受信してもよい。受信部210は、燃料電池151の発電量を示す情報を燃料電池装置150から受信してもよい。受信部210は、貯湯装置160の貯湯量を示す情報を貯湯装置160から受信してもよい。
第1実施形態において、受信部210は、エネルギー料金情報、消費エネルギー予測情報及びPV発電量予測情報を、ネットワーク60を介して各種サーバから受信してもよい。但し、エネルギー料金情報、消費エネルギー予測情報及びPV発電量予測情報は、予めEMS200に記憶されていてもよい。
第1実施形態において、受信部210は、蓄電池141の充放電の基準がそれぞれ異なる複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージを蓄電池装置140(例えば、PCS142)から受信する。これによって、受信部210は、複数の運転モードのいずれで蓄電池装置140が運転しているのかを取得する。或いは、受信部210は、蓄電池141の定格出力を示すメッセージを蓄電池装置140(例えば、PCS142)から受信する。或いは、受信部210は、蓄電池141の累積の充放電回数を示すメッセージを蓄電池装置140(例えば、PCS142)から受信する。言い換えると、蓄電池装置140のPCS142は、上述したメッセージを送信する通信部を構成する。
第1実施形態において、受信部210は、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージの通信に先立って、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージを扱う機能の有無を示すメッセージを蓄電池装置140から受信する。或いは、受信部210は、蓄電池141の定格出力を示すメッセージの通信に先立って、蓄電池141の定格出力を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージを蓄電池装置140から受信する。或いは、或いは、受信部210は、蓄電池141の充放電回数を示すメッセージの通信に先立って、蓄電池141の充放電回数を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージを蓄電池装置140から受信する。
送信部220は、信号線を介して接続された装置に各種信号を送信する。例えば、送信部220は、PV装置130、蓄電池装置140、燃料電池装置150及び貯湯装置160を制御するための信号を各装置に送信する。送信部220は、負荷120を制御するための制御信号を負荷120に送信する。
第1実施形態において、送信部220は、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージを蓄電池装置140(例えば、PCS142)に送信する。これによって、送信部220は、蓄電池141の運転モードを蓄電池装置140に指示する。或いは、送信部220は、蓄電池141の定格出力を要求するメッセージを蓄電池装置140に送信する。或いは、送信部220は、蓄電池141の充放電回数を要求するメッセージを蓄電池装置140に送信する。
第1実施形態において、送信部220は、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージの通信に先立って、複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージを扱う機能の有無を示すメッセージを要求するメッセージを蓄電池装置140に送信する。或いは、送信部220は、蓄電池141の定格出力を示すメッセージの通信に先立って、蓄電池141の定格出力を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージを要求するメッセージを蓄電池装置140に送信する。或いは、或いは、送信部220は、蓄電池141の充放電回数を示すメッセージの通信に先立って、蓄電池141の充放電回数を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージを要求するメッセージを蓄電池装置140に送信する。
制御部230は、負荷120、PV装置130、蓄電池装置140、燃料電池装置150及び貯湯装置160を制御する。
(メッセージフォーマット)
以下において、第1実施形態に係るメッセージフォーマットについて説明する。図6〜図8は、第1実施形態のメッセージフォーマットの一例を示す図である。
以下において、第1実施形態に係るメッセージフォーマットについて説明する。図6〜図8は、第1実施形態のメッセージフォーマットの一例を示す図である。
第1に、蓄電池141の充放電の基準がそれぞれ異なる複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージは、例えば、図6に示すフォーマットを有する。図6に示すように、メッセージは、メッセージ種別のフィールド及び運転モードのフィールドを有する。
メッセージ種別のフィールドは、メッセージの種別を示しており、第1実施形態では、メッセージが運転モードを含むことを示している。
運転モードのフィールドは、蓄電池141の運転モードを示す。運転モードは、上述したように、(a)太陽光買電優先モード、(b)太陽光充電モード、(c)ピークカットモード、(d)深夜電力活用モード、(e)強制蓄電モード、(f)強制放電モード、(g)自立蓄電モード、(h)自立供給モード、(i)自立蓄電供給モードなどである。
第2に、蓄電池141の定格出力を示すメッセージは、例えば、図7に示すフォーマットを有する。図7に示すように、メッセージは、メッセージ種別のフィールド及び定格出力のフィールドを有する。
メッセージ種別のフィールドは、メッセージの種別を示しており、第1実施形態では、メッセージが定格出力を含むことを示している。
定格出力のフィールドは、蓄電池141の定格出力を示す。定格出力のフィールドは、少なくとも、自立運転状態における蓄電池141の定格出力を示す情報を含む。定格出力のフィールドは、系統連系状態における蓄電池141の定格出力を示す情報を含んでもよい。
第3に、蓄電池141の充放電回数を示すメッセージは、例えば、図8に示すフォーマットを有する。図8に示すように、メッセージは、メッセージ種別のフィールド及び充放電回数のフィールドを有する。
メッセージ種別のフィールドは、メッセージの種別を示しており、第1実施形態では、メッセージが充放電回数を含むことを示している。
定格出力のフィールドは、蓄電池141の充放電回数を示す。充放電回数のフィールドは、少なくとも、現在の状態における蓄電池141の充放電回数を含む。充放電回数のフィールドは、蓄電池141の最大充放電回数を含んでもよい。
(管理方法)
以下において、第1実施形態に係る管理方法について説明する。図9は、第1実施形態の管理方法を示すシーケンス図である。
以下において、第1実施形態に係る管理方法について説明する。図9は、第1実施形態の管理方法を示すシーケンス図である。
図9に示すように、ステップ10において、EMS200は、蓄電池装置140に対して、蓄電池装置140が対応するコード群を要求するメッセージ(コード群要求)を送信する。コード群要求は、蓄電池141の充放電の基準がそれぞれ異なる複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージを扱う機能の有無を示すメッセージを要求するメッセージの一例である。或いは、コード群要求は、蓄電池141の定格出力を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージを要求するメッセージの一例である。或いは、コード群要求は、蓄電池141の充放電回数を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージを要求するメッセージの一例である。
ステップ20において、蓄電池装置140は、EMS200に対して、蓄電池装置140が対応するコード群を示すメッセージ(コード群応答)を送信する。コード群応答は、蓄電池141の充放電の基準がそれぞれ異なる複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージを扱う機能の有無を示すメッセージの一例である。或いは、コード群応答は、蓄電池141の定格出力を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージの一例である。或いは、コード要求は、蓄電池141の充放電回数(充放電累積回数)を示すメッセージを送信する機能の有無を示すメッセージの一例である。
ステップ30において、EMS200は、蓄電池装置140に対して、蓄電池141の充放電の基準がそれぞれ異なる複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージを送信する。蓄電池装置140はメッセージを受信すると、メッセージから指定されたモードについて判別し、指定されたモードに自己の状態を切り替える。これによって、EMS200は、蓄電池141の運転モードを蓄電池装置140に指示する。また、蓄電池装置140は、モードの切り替え指示を受け付けた、あるいはモードの切り替えが完了した旨をEMS200に返答してもよい。
その後しばらく経過して、ステップ40において、EMS200は、蓄電池装置140に対して、蓄電池141の運転モードの通知を要求するメッセージ(運転モード要求)を送信する。
ステップ50において、蓄電池装置140は、EMS200に対して、蓄電池141の運転モードを示すメッセージ(運転モード応答)を要求に対する応答として送信する。
ステップ60において、EMS200は、蓄電池装置140に対して、蓄電池141の定格出力の通知を要求するメッセージ(定格出力要求)を送信する。
ステップ70において、蓄電池装置140は、EMS200に対して、蓄電池141の定格出力を示すメッセージ(定格出力応答)を送信する。ここで、定格出力の応答は、定格出力および自立運転時の出力の双方を含んでいても、現在が系統連系中か自立しているかの状態に対応する出力の情報を含ませるように構成していてもよい。
ステップ80において、EMS200は、蓄電池装置140に対して、蓄電池141の充放電回数の通知を要求するメッセージ(充放電回数要求)を送信する。
ステップ90において、蓄電池装置140は、EMS200に対して、蓄電池141の充放電の累積回数を示すメッセージ(充放電回数応答)を送信する。
以上説明したように、第1実施形態では、蓄電池141の運転モードに従った蓄電池141の充放電制御を蓄電池装置140に任せるとともに、蓄電池141の充放電の基準がそれぞれ異なる複数の運転モードのいずれかを指定するメッセージが定義される。これによって、EMS200は、EMS200と蓄電池装置140との間の通信遅延の影響を受けずに、EMS200は、蓄電池装置140を適切に制御することができる。また、EMS200は、蓄電池装置140の発電量等を把握することが可能であり、他の機器(負荷、燃料電池装置など)を適切に制御することができる。
第1実施形態では、EMS200は、自立運転状態における蓄電池141の定格出力を示すメッセージを蓄電池装置140から受信することによって、自立運転状態において、他の機器(負荷、燃料電池装置)を適切に制御することができる。或いは、EMS200は、蓄電池141の充放電回数を示すメッセージを蓄電池装置140から受信することによって、蓄電池141の劣化度合いを判断することができる。具体的には、リチウムイオン電池のような、充放電サイクル数と劣化度合いが比較的強い関係性を有する電池の場合には、ある程度は計算で求めることができる。
[その他の実施形態]
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、系統停電中にはアイドリングモードで運転するとしたが、仮に負荷での電力需要があるならば、補器についての電力供給を燃料電池151自身で行うだけでなく、燃料電池装置150に接続された負荷での需要に見合う出力電力が得られるよう燃料電池151の出力を上げる自立運転モードとしてもよい。すなわち、自立運転モードとアイドリングモードとは、発電電力の外部出力を行うか否かという点では相違するものの、系統停電中には補器への給電を自己発電で賄うという点では共通する。このため、系統停電中には補器への給電を自己発電で賄う2つのモードのことを便宜上、自給モードと呼んでもよい。
また、温度維持モードでは系統からの電力供給により補器類の消費電力を賄うとしたが、PV装置130か蓄電池装置140などの出力から賄ってもよい。
EMS200は、HEMS(Home Energy Management System)であってもよく、SEMS(Store Energy Management System)であってもよく、BEMS(Building Energy Management System)であってもよく、FEMS(Factory Energy Management System)であってもよい。
実施形態では、需要家10は、負荷120、PV装置130、蓄電池装置140、燃料電池装置150及び貯湯装置160を有する。しかしながら、需要家10は、少なくとも、蓄電池装置140を有していればよい。
実施形態では、蓄電池141以外の他の機器と蓄電池141が連携する運転モードとして、(a)太陽光買電優先モード、(b)太陽光充電モード及び(c)ピークカットモードを例示した。しかしながら、実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、蓄電池141の運転モードは、負荷120、燃料電池装置150又は貯湯装置160と蓄電池141が連携する運転モードを含んでもよい。
実施形態では特に触れていないが、蓄電池装置140の初期設定を行うタイミング、停電から復旧したタイミング、蓄電池装置140の電源が投入されたタイミング、EMS200の電源が投入されたタイミング、蓄電池装置140の設定を確認する必要が生じたタイミングにおいて、コード群要求及びコード群応答の送受信が行われることが好ましい。
実施形態では特に触れていないが、EMS200と蓄電池装置140との間において、蓄電池141のステータスを示すメッセージが定義されることが好ましい。蓄電池141の運転モードを示すメッセージ及び蓄電池141の充放電回数を示すメッセージは、蓄電池141のステータスを示すメッセージの一例である。
実施形態では特に触れていないが、EMS200と蓄電池装置140との間において、蓄電池141のスペックを示すメッセージが定義されることが好ましい。蓄電池141の出力定格を示すメッセージは、蓄電池141のスペックを示すメッセージの一例である。
実施形態では特に触れていないが、蓄電池装置140は、EMS200からの要求ではなくて、自律的に各種メッセージをEMS200に送信してもよい。例えば、蓄電池装置140は、予め定められた条件が満たされた場合に、各種メッセージをEMS200に送信する。
実施形態では特に触れていないが、蓄電池装置140は、コード群応答とともに、蓄電池141のスペックを示すメッセージ(例えば、蓄電池141の出力定格を示すメッセージ)、さらには蓄電池141のステータスを示すメッセージをともにEMS200に送信してもよい。
10…需要家、20…CEMS、30…変電所、31…配電線、40…スマートサーバ、50…発電所、51…送電線、60…ネットワーク、100…エネルギー管理システム、110…分電盤、120…負荷、130…PV装置、131…PV、132…PCS、140…蓄電池装置、141…蓄電池、142…PCS、150…燃料電池装置、151…燃料電池、151A…改質器、151B…セルスタック、152…PCS、153…ブロワ、154…脱硫器、155…着火ヒータ、156…制御基板、160…貯湯装置、170…給湯装置、180、181、182…電流計、200…EMS、210…受信部、220…送信部、230…制御部、300、310、320…ユーザ端末
Claims (4)
- 需要家に設けられる蓄電池装置と、
制御装置とを備え、
前記蓄電池装置と前記制御装置とは、予め定められた所定プロトコルに従ったメッセージを送受信し、
前記制御装置は、前記メッセージとして、前記蓄電池装置の系統連系時の第1定格出力を示す第1メッセージと、前記蓄電池装置の自立運転時の第2定格出力を示す第2メッセージとを前記蓄電池装置からそれぞれ識別できる態様で受信可能であることを特徴とする管理システム。 - 需要家に設けられる蓄電池装置と、制御装置とを備える管理システムで用いる管理方法であって、
前記蓄電池装置と前記制御装置とが、予め定められた所定プロトコルに従ったメッセージを送受信するステップを有し、
前記制御装置は、前記メッセージとして、前記蓄電池装置の系統連系時の第1定格出力を示す第1メッセージと、前記蓄電池装置の自立運転時の第2定格出力を示す第2メッセージとを前記蓄電池装置からそれぞれ識別できる態様で受信可能であることを特徴とする管理方法。 - 需要家に設けられる蓄電池装置との通信を行う制御装置であって、
予め定められた所定プロトコルに従ったメッセージを前記蓄電池装置から受信する受信部を備え、
前記受信部は、前記メッセージとして、前記蓄電池装置の系統連系時の第1定格出力を示す第1メッセージと、前記蓄電池装置の自立運転時の第2定格出力を示す第2メッセージとを前記蓄電池装置からそれぞれ識別できる態様で受信可能であることを特徴とする制御装置。 - 需要家に設けられる蓄電池装置であって、
予め定められた所定プロトコルに従ったメッセージを制御装置に送信する送信部を備え、
前記送信部は、前記メッセージとして、前記蓄電池装置の系統連系時の第1定格出力を示す第1メッセージと、前記蓄電池装置の自立運転時の第2定格出力を示す第2メッセージとを前記制御装置がそれぞれ識別できる態様で送信可能であることを特徴とする蓄電池装置。
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