JP6759623B2 - 電力系統接続制御システム、電力系統接続制御方法および電力系統接続制御プログラム - Google Patents
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Description
一方、発電した電力を電力会社に売ることができない場合がある。例えば、電力会社が買い取り可能な所定の電力量を超えた場合(以下:出力抑制と示す。)等である。このため、需要家は、売却できなかった電力を一時貯めることが可能な蓄電池を用いることがある。
例えば、特許文献1には、系列連系可能な分散電源が商用電力系統から解列された後、再接続可能であることを簡易かつ低コストで通知することが可能な電力管理システムについて開示されている。
すなわち、上記公報に開示された電力管理システムでは、1つの需要家における電力の需給状況に関して考慮されておらず、単に、商用電力系統から解列された後の再接続の通知を行うことについて言及しているだけである。このため、1つの需要家内において、発電量が消費量を上回っている場合でも、電力系統との接続を解除して、電力系統の送電網使用コストを削減することはできない。
ここで、第1の需要家は、単数の需要家を意味しており、電力を供給する電力供給装置、電力を消費する負荷を所有している。
また、電力量情報取得部において取得される電力供給装置における電力供給量に関する情報には、例えば、電力供給装置が発電装置である場合には、所定時間帯における発電量の推定値、電力供給装置が蓄電池である場合には現在の蓄電量等が含まれる。
制御部は、電力需給予測部における予測結果に基づいて、電力会社から電力が供給される配電網と電力供給装置との接続を切断するか否かを、第1スイッチング部を用いて制御する。
これにより、電力需給予測部において供給過剰との予測結果であった場合には、第1の需要家内において負荷による消費電力量に対して十分な電力が供給されていることを意味するため、配電網と電力供給装置との接続を切断することができる。この結果、配電網から供給される電力を遮断して電気料金を削減するとともに、配電網の使用コストを削減することができる。
ここでは、電力需給予測部において、天気予報に関する情報を用いて電力供給装置(発電装置)における発電量を予測する。
第3の発明に係る電力系統接続制御システムは、第1または第2の発明に係る電力系統接続制御システムであって、電力需給予測部は、電力供給装置に含まれる蓄電装置の現在の蓄電量を用いて、所定時間帯における蓄電装置の蓄電量を予測する。
これにより、例えば、所定時間帯における需要家ごとの電力供給装置の発電量、消費電力量の推定値とともに、現在の蓄電池の蓄電量を用いて、所定時間帯における需要家群内の電力需給を予測することができる。
第4の発明に係る電力系統接続制御システムは、第1から第3の発明のいずれか1つに係る電力系統接続制御システムであって、電力需給予測部は、第1の需要家の過去の生活パターンに応じた消費電力量を記録したデータに基づいて、第1の需要家における消費電力量を推定する。
これにより、例えば、第1の需要家が日中よりも夜間の消費電力量が多い生活パターンの場合には、太陽光発電装置による発電量が多く、消費電力量が少ない日中の時間帯に余剰電力が生じる可能性が高いことが分かる。よって、需要家ごとに余剰電力が生じやすい時間帯を検出して、消費電力量の推定精度を向上させることができる。
ここでは、第1の需要家が所有する電力供給装置における電力供給量に関する情報、第1の需要家における電力需給予測部の予測結果を、システム内に設けられた記憶部に保存する。
第6の発明に係る電力系統接続制御システムは、第1から第5の発明のいずれか1つに係る電力系統接続制御システムであって、電力供給装置に関する情報は、第1の需要家によって入力される。
なお、入力される電力供給装置に関する情報としては、電力供給装置の種類、発電能力、天気予報に基づく推定発電量、蓄電装置の蓄電量、蓄電池の満充電容量等の情報が含まれる。
第7の発明に係る電力系統接続制御方法は、第1の需要家が所有する電力供給装置と電力会社から電力が供給される配電網との接続切替を制御する電力系統接続制御方法であって、電力量情報取得ステップと、電力需給予測ステップと、制御ステップと、を備えている。電力量情報取得ステップは、電力供給装置における電力供給量に関する情報を取得する。電力需給予測ステップは、電力量情報取得ステップにおいて取得された情報と、第1の需要家における消費電力量とに基づいて、所定時間帯における電力の需給状況を予測する。制御ステップは、電力需給予測ステップにおける予測結果に基づいて、配電網と電力供給装置との接続を切り替える第1スイッチング部を制御する。
ここで、第1の需要家は、単数の需要家を意味しており、電力を供給する電力供給装置、電力を消費する負荷を所有している。
また、電力量情報取得ステップにおいて取得される電力供給装置における電力供給量に関する情報には、例えば、電力供給装置が発電装置である場合には、所定時間帯における発電量の推定値、電力供給装置が蓄電池である場合には現在の蓄電量等が含まれる。
制御ステップは、電力需給予測ステップにおける予測結果に基づいて、電力会社から電力が供給される配電網と電力供給装置との接続を切断するか否かを、第1スイッチング部を用いて制御する。
これにより、電力需給予測ステップにおいて供給過剰との予測結果であった場合には、第1の需要家内において負荷による消費電力量に対して十分な電力が供給されていることを意味するため、配電網と電力供給装置との接続を切断することができる。この結果、配電網から供給される電力を遮断して電気料金を削減するとともに、配電網の使用コストを削減することができる。
ここで、第1の需要家は、単数の需要家を意味しており、電力を供給する電力供給装置、電力を消費する負荷を所有している。
また、電力量情報取得ステップにおいて取得される電力供給装置における電力供給量に関する情報には、例えば、電力供給装置が発電装置である場合には、所定時間帯における発電量の推定値、電力供給装置が蓄電池である場合には現在の蓄電量等が含まれる。
制御ステップは、電力需給予測ステップにおける予測結果に基づいて、電力会社から電力が供給される配電網と電力供給装置との接続を切断するか否かを、第1スイッチング部を用いて制御する。
これにより、電力需給予測ステップにおいて供給過剰との予測結果であった場合には、第1の需要家内において負荷による消費電力量に対して十分な電力が供給されていることを意味するため、配電網と電力供給装置との接続を切断することができる。この結果、配電網から供給される電力を遮断して電気料金を削減するとともに、配電網の使用コストを削減することができる。
ここで、以下の説明において登場する需要家(第1の需要家)20は、電力供給装置として、発電装置(ソーラーパネル21、蓄電装置23および風力発電装置27)を所有している。
また、以下の実施形態において、系統40(図1参照)とは、電力会社から供給される電力を各需要家に対して供給する配電網の一部を意味している。
さらに、以下の実施形態において、EMS(Energy Management System)26(図1参照)とは、各需要家にそれぞれ設置されており、各需要家における消費電力量を削減するために設けられたシステムを意味している。そして、EMS26は、ネットワークを介して電力系統接続制御システム10と接続されている。
本実施形態に係る電力系統接続制御システム10は、電力供給装置(発電装置、蓄電装置等)を所有する需要家において電力需給状況を予測して、図1に示す複数のスイッチング部41,42a〜42d,43a〜43dを切り替えながら、需要家(第1の需要家)20と系統40との接続を切断する。
すなわち、本実施形態の電力系統接続制御システム10では、需要家20内において、電力需給状況が供給過剰な状況である場合には、需要家20に対して電力会社から商用電力を供給するための系統40との接続を切断(解列)する。
ここで、図1に示す第2スイッチング部41は、系統40と複数の需要家を含む複数の需要家群との接続を切り替える接続切替手段である。そして、図1に示す第2スイッチング部42a〜42dは、複数の需要家を含む需要家群ごとに、系統40との接続切替を実施するための接続切替手段である。さらに、図1に示す第1スイッチング部43a〜43dは、複数の需要家ごとに、系統40との接続切替を実施するための接続切替手段である。
また、本実施形態の電力系統接続制御システム10の構成については、後段において詳述する。
(需要家20)
需要家20は、図1に示すように、EMS(Energy Management System)26を介して、電力系統接続制御システム10に対して、所定時間帯ごとの需要家20における電力の需給状況に関する情報を送信する。そして、需要家20は、図1に示すように、ソーラーパネル(電力供給装置)21、太陽光発電用電力変換装置(PCS)22、発電電力用電力センサ22a、蓄電装置23、蓄電電力用電力センサ23a、負荷24、負荷用電力センサ24a、分電盤25、EMS26、風力発電装置(電力供給装置)27、風力発電用電力センサ27a、スマートメータ28を備えている。
太陽光発電用電力変換装置(PCS(Power Conditioning System))22は、図1に示すように、ソーラーパネル21と接続されており、ソーラーパネル21において発生した直流電流を交流電流に変換する。
蓄電装置(電力供給装置)23は、ソーラーパネル21、風力発電装置27において発電した電力のうち、負荷24によって消費しきれなかった余剰電力を一時的に蓄えるために設けられている。これにより、例えば、ソーラーパネル21、風力発電装置27によって発電する日中の時間帯において、負荷24による消費電力量が少ない場合でも、余った電力を蓄電装置23へ蓄えておくことで、発電した電力を捨ててしまう無駄を排除できる。
負荷24は、上述したように、一般家庭におけるエアコンや冷蔵庫等の家電製品、工場等における設備、空調装置等の電力消費体を意味している。そして、負荷24は、系統40から供給される電力、ソーラーパネル21、風力発電装置27によって発生した電力、蓄電装置23に蓄えられた電力のいずれかを消費する。
分電盤25は、図1に示すように、発電電力用電力センサ22a、蓄電電力用電力センサ23a、負荷用電力センサ24a、風力発電用電力センサ27aと接続されている。そして、分電盤25は、ソーラーパネル21および風力発電装置27において発電した電力、蓄電装置23に蓄えられた電力を、負荷24に対して供給する。
具体的には、EMS26は、所定時間帯ごとの各センサ22a,23a,24a,27aからの検出結果を受信するとともに、天気予報に関する情報および需要家20の生活パターンに応じた過去の消費電力量に関するデータ等を送信する。
風力発電用電力センサ27aは、図1に示すように、風力発電装置27に接続されており、風力発電装置27によって発生した発電量を測定する。そして、風力発電用電力センサ27aは、EMS26に対して測定結果(発電量)を送信する。
本実施形態の電力系統接続制御システム10は、需要家20内において電力需給状況が供給過剰な時間帯には、第2スイッチング部41等を制御して、需要家20が所有する電力供給装置と配電網(系統40)との接続を切断(解列)する。さらに、電力系統接続制御システム10は、図1に示すように、電力量情報取得部11、電力需給予測部12、記憶部13、および制御部14を備えている。
ここで、電力量情報取得部11において取得される情報としては、ソーラーパネル21、風力発電装置27の発電能力、天気予報に関する情報、蓄電装置23の現在の蓄電量等が含まれる。一方、電力量情報取得部11において取得される需要情報としては、需要家20が所有する負荷24の種類、生活パターンに応じて変化する消費電力量のデータ等が含まれる。
記憶部13は、電力量情報取得部11において取得された情報を、電力需給予測部12を介して取得するとともに、電力需給予測部12における予測結果を取得して、これらの情報を保存する。
これにより、需要家20は、系統40、他の需要家30a〜30cとの間をつなぐ配電網が切断されるため、配電網の使用コストを削減することができる。
さらに、他の需要家30a〜30cとの配電網の接続も切断することで、同じ需要家群内に配置された配電網の使用コストを削減することができる。
本実施形態の電力系統接続制御システム10では、上述した構成により、図2に示すフローチャートに従って、電力系統接続制御方法を実施する。
すなわち、ステップS11では、電力量情報取得部11が、需要家20において所定時間帯ごとの需給予測に必要な情報を取得する。
次に、ステップS13では、電力需給予測部12が、ステップS11において取得された情報を用いて、所定時間ごとの需要家20における電力の供給量の予測を行う。
次に、ステップS14では、ステップS12およびステップS13において予測された所定時間帯ごとの需要家20における電力の需要量と供給量とを比較する。
次に、ステップS15では、需要家20において供給量≧需要量という条件を満たさないため、需要量の方が供給量を上回ると予測されている。
よって、この場合には、系統40からの電力供給を受けるために、制御部14は、系統40との接続を維持するように、スイッチング部41,42a,43bを制御する。
よって、この場合には、系統40からの電力供給を受ける必要がないために、制御部14は、系統40との接続を切断するように、スイッチング部41,42a,43bを制御する。
<需要家のn時間後の需給予測>
本実施形態の電力系統接続制御システム10では、図1に示す構成を備えており、図2に示す流れによって、所定の時間帯における電力の需給予測を行うとともに、供給量が需要量以上である時間帯には、系統40との接続を切断する。
図3の左側のグラフでは、4つの需要家A〜Dの需要の総和量は、現時点で、供給量を上回っており、需要家群としてみた場合は、電力不足状態であるため、系統40からの電力供給が必要である。
一方、図3の右側のグラフでは、4つの需要家A〜Dの需要の総和量は、n時間後に、供給量とほぼ同量となっている。需要家群としてみた場合は、電力需給バランスが取れた状態であるため、需要家群内で電力を融通し合うことで、系統40からの電力供給は不要とすることができる。
具体的には、需要家Aでは、図4に示すように、ソーラーパネル(PV)21、風力発電装置27による発電量(100kwh、5kwh)、および蓄電装置23からの電力量(5kwh)を合計して、110kwhの供給が予想されている。
これにより、n時間後の需要家Aにおける需給状況は、需要110kwh、供給110kwhでバランスする。
次に、需要家Bでは、図4に示すように、ヒートポンプ、電気自動車による発電量(5kwh、5kwh)を合計して、10kwhの供給が予想されている。
これにより、n時間後の需要家Bにおける需給状況は、需要10kwh、供給10kwhでバランスする。
次に、需要家Cでは、図4に示すように、ソーラーパネル(PV)21、風力発電装置27による発電量(40kwh、10kwh)、および蓄電装置23からの電力量(60kwh)を合計して、110kwhの供給が予想されている。
これにより、n時間後の需要家Cにおける需給状況は、需要10kwh、供給110kwhで余剰電力が100kwh発生する。
次に、需要家Dでは、図4に示すように、電力供給装置を所有していないため、供給0である。
これにより、n時間後の需要家Dにおける需給状況は、需要100kwh、供給0kwhで、需要過多の状況となる。
ただし、需要家Dは、上述したように、需要家Cにおいて発生する余剰電力を供給してもらうことができれば、需要家A〜Dを含む需要家群内における需給状況はバランスすることができる。
これにより、需要家A〜Cでは、系統40の配電網の使用コストを削減することができる。
この場合には、系統40の使用コストの削減は図れないものの、需要家Dから余剰電力の対価を受け取ることで、電力使用コストを削減することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(A)
上記実施形態1では、本発明に係る電力系統接続制御方法として、図2に示すフローチャートに従って、電力系統接続制御を実施する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図2に示すフローチャートに従って実施される電力系統接続制御方法をコンピュータに実行させる電力系統接続制御プログラムとして、本発明を実現してもよい。
また、この電力系統接続制御プログラムを格納した記録媒体として、本発明を実現してもよい。
上記実施形態では、図1に示すように、電力量情報取得部11が、需要家20のEMS26から必要な情報を取得する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
電子端末128は、需要家120が所有するPCやタブレット端末、スマートフォン、携帯電話等である。本実施形態では、電子端末128には、需要家120によって、所定時間帯ごとの電力需給予測に必要な情報が入力される。そして、電子端末128は、図6に示すように、通信回線を介して、電力系統接続制御システム110(電力量情報取得部111)と接続されている。
これにより、電力量情報取得部111は、需要家120から直接入力された情報を用いて、所定時間ごとの需要家20における電力需給の状況を予測するために必要な情報を取得することができる。
上記実施形態では、図1に示すように、需要家20が、ソーラーパネル21、蓄電装置23、風力発電装置27等の電力供給装置を所有している例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本システムにおいて需要家が所有する電力供給装置としては、上記以外に、地熱発電装置等の再生可能エネルギーを活用した発電装置、発電機、ヒートポンプ等を使用してもよい。
上記実施形態では、需要家20が所有する負荷24として、図5に示すように、エアコン、照明、TV,洗濯機を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、需要家が一般家庭ではなく、工場や施設等である場合には、工場や施設に設置された設備機器等を負荷としてもよい。
上記実施形態では、1つの需要家内において、電力の需要量が供給量以下となる場合には、系統40との接続を切断するとともに、同じ配電網を使用する需要家群に含まれる他の需要家30a〜30cとの間の接続も切断する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、需要家内において、電力の需要量が供給量以下となる場合には、系統40との接続のみ切断するように、スイッチング部を切替制御してもよい。
上記実施形態では、電力系統接続制御システム10内に、各種情報を保存する記憶部13を設けた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
11 電力量情報取得部
12 電力需給予測部
13 記憶部
14 制御部
20 需要家(第1の需要家)
21 ソーラーパネル(発電装置(電力供給装置))
22 太陽光発電用電力変換装置(PCS)
22a 発電電力用電力センサ
23 蓄電装置(電力供給装置)
23a 蓄電電力用電力センサ
24 負荷
24a 負荷用電力センサ
25 分電盤
26 EMS
27 風力発電装置(発電装置(電力供給装置))
27a 風力発電用電力センサ
28 スマートメータ
30a〜30c 需要家(第2の需要家)
40 系統
41 第2スイッチング部
42a〜42d 第2スイッチング部
43a〜43d 第1スイッチング部
110 電力系統接続制御システム
111 電力量情報取得部
120 需要家(第1の需要家)
128 電子端末
Claims (8)
- 第1の需要家が所有する電力供給装置と、電力会社から電力が供給される系統と、前記系統から前記第1の需要家との間に設けられ前記系統から前記第1の需要家へ電力を供給する配電網と、の接続切替を制御する電力系統接続制御システムであって、
前記電力供給装置における電力供給量に関する情報を取得する電力量情報取得部と、
前記電力量情報取得部において取得された情報と、前記第1の需要家における消費電力量とに基づいて、所定時間帯における電力の需給状況を予測する電力需給予測部と、
前記電力需給予測部における予測結果に基づいて、前記系統と前記第1の需要家を含む需要家群との接続および切断を切り替える第2スイッチング部、前記第2スイッチング部よりも前記第1の需要家側に配置されており前記第1の需要家と前記配電網および他の前記第1の需要家との接続および切断を切り替える第1スイッチング部の少なくとも一方を制御する制御部と、
を備えている電力系統接続制御システム。 - 前記電力需給予測部は、天気予報の情報を用いて、前記電力供給装置に含まれる発電装置による所定時間帯における発電量を予測する、
請求項1に記載の電力系統接続制御システム。 - 前記電力需給予測部は、前記電力供給装置に含まれる蓄電装置の現在の蓄電量を用いて、所定時間帯における前記蓄電装置の蓄電量を予測する、
請求項1または2に記載の電力系統接続制御システム。 - 前記電力需給予測部は、前記第1の需要家の過去の生活パターンに応じた消費電力量を記録したデータに基づいて、前記第1の需要家における消費電力量を推定する、
請求項1から3のいずれか1項に記載の電力系統接続制御システム。 - 前記電力量情報取得部において取得された前記電力供給装置における電力供給量に関する情報、および前記電力需給予測部における予測結果を保存する記憶部を、さらに備えている、
請求項1から4のいずれか1項に記載の電力系統接続制御システム。 - 前記電力供給装置に関する情報は、前記第1の需要家によって入力される、
請求項1から5のいずれか1項に記載の電力系統接続制御システム。 - 第1の需要家が所有する電力供給装置と、電力会社から電力が供給される系統と、前記系統から前記第1の需要家との間に設けられ前記系統から前記第1の需要家へ電力を供給する配電網と、の接続切替を制御する電力系統接続制御方法であって、
前記電力供給装置における電力供給量に関する情報を取得する電力量情報取得ステップと、
前記電力量情報取得ステップにおいて取得された情報と、前記第1の需要家における消費電力量とに基づいて、所定時間帯における電力の需給状況を予測する電力需給予測ステップと、
前記電力需給予測ステップにおける予測結果に基づいて、前記系統と前記第1の需要家を含む需要家群との接続および切断を切り替える第2スイッチング部、前記第2スイッチング部よりも前記第1の需要家側に配置されており前記第1の需要家と前記配電網および他の前記第1の需要家との接続および切断を切り替える第1スイッチング部の少なくとも一方を制御する制御ステップと、
を備えている電力系統接続制御方法。 - 第1の需要家が所有する電力供給装置と、電力会社から電力が供給される系統と、前記系統から前記第1の需要家との間に設けられ前記系統から前記第1の需要家へ電力を供給する配電網と、の接続切替を制御する電力系統接続制御プログラムであって、
前記電力供給装置における電力供給量に関する情報を取得する電力量情報取得ステップと、
前記電力量情報取得ステップにおいて取得された情報と、前記第1の需要家における消費電力量とに基づいて、所定時間帯における電力の需給状況を予測する電力需給予測ステップと、
前記電力需給予測ステップにおける予測結果に基づいて、前記系統と前記第1の需要家を含む需要家群との接続および切断を切り替える第2スイッチング部、前記第2スイッチング部よりも前記第1の需要家側に配置されており前記第1の需要家と前記配電網および他の前記第1の需要家との接続および切断を切り替える第1スイッチング部の少なくとも一方を制御する制御ステップと、
を備えている電力系統接続制御方法をコンピュータに実行させる電力系統接続制御プログラム。
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