JP7113716B2 - 電力管理装置及び電力管理方法 - Google Patents
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Description
このような不具合は、発電システムに蓄電池が後付けされた場合にも生じる。つまり、後付けの蓄電池に基づいた経済価値を把握するには、後付けの蓄電池に対応した検出装置、配線及び通信等の整備を行う必要がある。そこで、後付けの蓄電池が設置された場合にも、後付けの蓄電池を考慮した経済収支を容易に把握できる簡易な構成及び方法が望まれている。
電力系統と連系可能である既設置の発電装置と、後付けの蓄電池と、前記電力系統、前記既設置の発電装置及び前記後付けの蓄電池の少なくともいずれかから電力の供給を受ける電力負荷装置とを含む発電システムにおける電力を管理する電力管理装置であって、
前記後付けの蓄電池における、放電期間及び充電期間の少なくともいずれかの期間が特定された充放電パターンを予め取得するパターン取得部と、
前記後付けの蓄電池を考慮した経済収支を取得する収支取得部と、を備え、
前記収支取得部は、
前記放電期間においては、前記電力系統からの系統電力の買電価格と前記後付けの蓄電池の蓄電容量との乗算により第1経済価値を算出し、
前記充電期間においては、前記既設置の発電装置が発電した発電電力の売電価格と前記後付けの蓄電池の蓄電容量との乗算により第2経済価値を算出することで、前記後付けの蓄電池を考慮した経済収支を取得する点にある。
前記収支取得部は、前記後付けの蓄電池を考慮せずに第3経済価値を算出し、前記第1経済価値及び前記第2経済価値の少なくともいずれかに基づいて前記第3経済価値を補正し、前記後付けの蓄電池を考慮した経済収支を取得する点にある。
前記収支取得部は、前記後付けの蓄電池と前記既設置の発電装置との間の電力線において計測された電力値に基づいて前記第3経済価値を算出する点にある。
前記収支取得部は、前記第1経済価値と前記第2経済価値とに基づいて、前記放電期間及び前記充電期間を含む充放電期間について、前記第3経済価値に対して前記第1経済価値を加算し且つ前記第2経済価値を減算することにより当該第3経済価値を補正し、前記後付けの蓄電池を考慮した経済収支を取得する点にある。
前記収支取得部は、前記電力負荷装置における負荷電力量に応じた補正係数を、前記第1経済価値及び前記第2経済価値の少なくともいずれかに乗算する点にある。
前記収支取得部は、前記放電期間終了後の前記後付けの蓄電池の残容量の、前記蓄電容量に対する割合に基づいて前記補正係数を取得する点にある。
前記後付けの蓄電池を考慮した経済収支の表示を制御する表示部を備える点にある。
前記既設置の発電装置は、太陽光発電装置及び燃料電池装置の少なくともいずれかである点にある。
電力系統と連系可能である既設置の発電装置と、後付けの蓄電池と、前記電力系統、前記既設置の発電装置及び前記後付けの蓄電池の少なくともいずれかから電力の供給を受ける電力負荷装置とを含む発電システムにおける電力を管理する電力管理方法であって、
前記後付けの蓄電池における、放電期間及び充電期間の少なくともいずれかの期間が特定された充放電パターンを予め取得するパターン取得ステップと、
前記後付けの蓄電池を考慮した経済収支を取得する収支取得ステップと、を備え、
前記収支取得ステップでは、
前記放電期間においては、前記電力系統からの系統電力の買電価格と前記後付けの蓄電池の蓄電容量との乗算により第1経済価値を算出し、
前記充電期間においては、前記既設置の発電装置が発電した発電電力の売電価格と前記後付けの蓄電池の蓄電容量との乗算により第2経済価値を算出することで、前記後付けの蓄電池を考慮した経済収支を取得する点にある。
以下に図面を参照して実施形態に係る発電システムについて説明する。
(1)発電システムの全体構成
図1の発電システム100は、蓄電池20と、電力管理装置50を有する燃料電池装置30と、電力を消費する電力負荷装置40とを備える。蓄電池20と、燃料電池装置30と、電力負荷装置40とは、電力線11を介して電力系統10に接続されている。燃料電池装置30は、電力系統10と連系可能に構成されている。
その他、電力管理装置50は、例えば、所定の運転状態となるように既設置の燃料電池装置30の運転状態を管理している。
次に、本実施形態に係る電力管理装置50についてさらに説明する。
本実施形態では、図1に示す発電システム100において、既設置の燃料電池装置30及び電力負荷装置40に加えて、後付けの蓄電池20が付加されている。しかし、本実施形態の発電システム100では、電力管理装置50は、後付けの蓄電池20の放電電力量及び充電電力量等の蓄電状態を把握することはできない。蓄電状態を把握できないのは、例えば、後付けの蓄電池20の蓄電状態を把握するための電流計測器が設けられていないことによる。また、例えば、例え、後付けの蓄電池20に対して電流計測器が設けられている場合であっても、電流計測器で検出した蓄電状態を電力管理装置50に送信するように構成されていないため等によって、電力管理装置50が蓄電状態を把握できないことによる。
本実施形態では、このような蓄電状態を把握することができない後付けの蓄電池20を備える発電システム100において、電力管理装置50が、後付けの蓄電池20を考慮した経済収支を求める構成を採用している。
パターン取得部51は、例えば後付けの蓄電池20の設置時等に、設置者等から充放電パターンの入力を受け付ける。充放電パターンは、放電期間及び充電期間の少なくともいずれかの期間が特定された情報である。例えば、充放電パターンでは、放電期間及び充電期間それぞれの開始時刻及び終了時刻が特定されている。なお、充放電パターンは、後付けの蓄電池20の設置時に受け付ける構成に限られず、後付けの蓄電池20の使用開始時等に、発電システム100を利用するユーザ等から受け付けてもよい。
さらに、パターン取得部51は、例えば後付けの蓄電池20の設置時等に後付けの蓄電池20の蓄電容量を取得する。蓄電容量は、後付けの蓄電池20が蓄えることができる電力量を示す。なお、蓄電池20からの放電可能電力量が、蓄電可能量よりも小さい場合には、放電可能電力量を蓄電容量とみなすこともできる。
パターン取得部51は、後付けの蓄電池20の充放電パターン及び蓄電容量を収支取得部53に入力する。
売電価格取得部55は、既設置の燃料電池装置30が発電した発電電力を、電力系統10に逆潮した場合の売電価格を取得する。売電価格取得部55は、売電価格として、発電電力の例えば1kWh当たりの価格を取得する。売電価格が、例えば時間ごと、日ごと、季節ごと、年毎等に変動する場合は、売電価格取得部55は、変動時点に応じて更新された売電価格を取得するようにしてもよい。
なお、売電価格取得部55は、例えば電力会社等から売電価格を取得する。そして、売電価格取得部55は、取得した売電価格を収支取得部53に入力する。
買電価格取得部57は、電力系統10における系統電力の買電価格を取得する。買電価格取得部57は、買電価格として、系統電力の例えば1kWh当たりの価格を取得する。買電価格が、例えば時間ごと、日ごと、季節ごと、年毎等に変動する場合は、買電価格取得部57は、変動時点に応じて更新された買電価格を取得するようにしてもよい。
なお、買電価格取得部57は、例えば電力会社等から買電価格を取得する。そして、買電価格取得部57は、取得した買電価格を収支取得部53に入力する。
発電電力管理部59は、既設置の燃料電池装置30での発電を制御している。発電電力管理部59は、これに限定されないが、例えば既設置の燃料電池装置30を発電電力が所定の設定発電電力で一定となるように定格運転させるように制御している。また、発電電力管理部59は、電力計測器CT1から電力線11での電力量を取得し、取得した電力量を収支取得部53に入力する。
また、発電電力管理部59は、例えば既設置の燃料電池装置30での発電状態を把握するため、既設置の燃料電池装置30が発電した発電電力量(kWh)を取得する。
表示部58は、後述の収支取得部53が取得した、後付けの蓄電池20を考慮した経済収支を図示しない表示装置に表示する。表示装置は、発電システム100に設けられている既存の表示装置である。これにより、発電システム100に後付けで蓄電池20が設置された場合でも、後付けの蓄電池20を考慮した経済収支を表示装置により確認できる。また、表示部58は、発電電力管理部59から既設置の燃料電池装置30での発電電力量を取得し、表示装置に表示してもよい。
収支取得部53は、発電システム100における経済収支を求める。収支取得部53は、後付けの蓄電池20の蓄電状態を考慮に入れずに算出した経済価値(以下、第3経済価値という)を補正し、後付けの蓄電池20の蓄電状態を考慮した実際の経済収支を算出する。
第3経済価値は、後付けの蓄電池20が発電システム100に後から設置されたにも関わらず、後付けの蓄電池20の充電及び放電の状態を考慮せずに算出された経済価値である。そのため、収支取得部53は、後付けの蓄電池20の充放電を考慮した発電システム100全体の経済収支を算出するために、第3経済価値を補正する。
収支取得部53は、電力計測器CT1(図1)から取得した電力量に基づいて、第3経済価値を算出する。
まず、収支取得部53は、第3経済価値の算出にあたって各種情報を取得する。例えば、収支取得部53は、電力計測器CT1における電力量を電力計測器CT1から取得する。また、収支取得部53は、既設置の燃料電池装置30が発電した発電電力の売電価格を売電価格取得部55から取得し、系統電力の買電価格を買電価格取得部57から取得する。
ここで、電力負荷装置40の負荷電力量と既設置の燃料電池装置30の発電電力量とが等しい場合、電力計測器CT1が取得する電力量はゼロになる。よって、電力負荷装置40へは既設置の燃料電池装置30から発電電力量が供給されていることとなり、電力系統10からの系統電力を購入する必要はない。系統電力の買電価格をβ円/kWh、既設置の燃料電池装置30の発電電力量をBkWhとすると、第3経済価値は(式1)で示される。
第3経済価値=β×B・・・(式1)
また、電力負荷装置40の負荷電力量が既設置の燃料電池装置30の発電電力量よりも大きい場合、つまり不足電力が生じる場合、電力計測器CT1が取得する電力量は例えば正の値になる。よって、電力計測器CT1は、電力系統10から購入している系統電力量(買電電力量)を計測していることになり、電力負荷装置40へは当該系統電力量(買電電力量)及び既設置の燃料電池装置30の発電電力量が供給されていることとなる。
なお、電力線11の電力計測器CT1で計測される電力値は、当該電力計測器CT1において電力負荷装置40へ向けて正の電力が流れているときに正の値になり、電力系統10へ向けて正の電力が流れているときに負の値になるとの前提で説明する。ただし、電力計測器CT1で計測された電力量の値は、絶対値で示すものとする。
ここで、系統電力の買電価格をβ円/kWh、既設置の燃料電池装置30の発電電力量をBkWhとすると、第3経済価値は(式2)で示される。
第3経済価値=β×B-β×E・・・(式2)
また、電力負荷装置40の負荷電力量が既設置の燃料電池装置30の発電電力量よりも小さい場合、つまり余剰電力が生じる場合、電力計測器CT1が取得する電力量は例えば負の値になる。余剰電力は、既設置の燃料電池装置30から電力系統10に逆潮されている。よって、電力計測器CT1は、電力系統10への逆潮電力量(売電電力量)DkWhを計測していることになる。
ここで、燃料電池装置30が発電した発電電力の売電価格をα円/kWh、売電電力量をDkWh(電力計測器CT1で取得された電力値)とすると、第3経済価値は(式3)で示される。
第3経済価値=(α×D)+β(B-D)・・・(式3)
なお、(式3)においてDが負の値の場合には、Dは絶対値を示す。
次に、第1及び第2経済価値の算出方法について説明する。
収支取得部53は、電力計測器CT1で取得された電力値、後付けの蓄電池20の充放電パターン及び蓄電容量、既設置の燃料電池装置30が発電した発電電力の売電価格、及び系統電力の買電価格等に基づいて、後付けの蓄電池20を発電システム100に設けたことによる経済価値を取得する。
後付けの蓄電池20を設けたことによる経済価値は、放電期間と充電期間とで算出方法が異なる。以下では、放電期間において後付けの蓄電池20に基づいた第1経済価値を取得し、充電期間において後付けの蓄電池20に基づいた第2経済価値を取得する。第1及び第2経済価値の取得方法について、後付けの蓄電池20の放電期間及び充電期間それぞれでの電力の流れを示す図3及び図4を参照して説明する。
例えば、収支取得部53は、後付けの蓄電池20の充放電パターン及び蓄電容量をパターン取得部51から取得する。収支取得部53は、充放電パターンとして放電期間及び充電期間を取得する。放電期間及び充電期間は、例えば1日の内の所定の時間として定義されている。放電期間は、例えば、開始時刻が9時であり、終了時刻が21時未満(例えば20時59分59秒)と定義されている。また、充電期間は、例えば、開始時刻が21時であり、終了時刻が9時未満(例えば8時59分59秒)と定義されている。また、収支取得部53は、蓄電池の蓄電容量として“A”kWhを取得する。
また、収支取得部53は、既設置の燃料電池装置30が発電した発電電力の売電価格を売電価格取得部55から取得し、系統電力の買電価格を買電価格取得部57から取得する。
次に、放電期間での後付けの蓄電池20による第1経済価値の算出方法について説明する。
図3に示す放電期間全体では、後付けの蓄電池20が放電しており、後付けの蓄電池20から電力線11に蓄電容量Aに相当する電力量AkWhが供給されている。また、電力計測器CT1において、電力系統10から電力負荷装置40に向かう電力値EkWhが検出されており、電力量AkWhを含む電力値EkWhが電力負荷装置40に供給されている。また、当該放電期間全体では、既設置の燃料電池装置30が発電しており、既設置の燃料電池装置30から電力線11に、発電電力量BkWhが供給されている。また、当該放電期間全体では、電力負荷装置40は、後付けの蓄電池20、電力系統10及び既設置の燃料電池装置30から電力の供給を受けて、(E+B)kWhの電力量を消費している。
ここで、系統電力の買電価格をβ円/kWhとすると、第1経済価値は(式4)で示される。
第1経済価値=β×A・・・(式4)
次に、充電期間での後付けの蓄電池20による第2経済価値の算出方法について説明する。
図4に示す充電期間全体では、電力計測器CT1において、既設置の燃料電池装置30から電力系統10に向かう電力値DkWhが検出されている。後付けの蓄電池20は、既設置の燃料電池装置30から電力系統10へ逆潮されている発電電力量DkWhのうち、電力線11を介して、蓄電容量Aに相当する電力量AkWhの供給を受けて充電を行っている。なお、当該充電期間全体では、既設置の燃料電池装置30の発電電力量BkWhのうち(B-D)kWhは電力負荷装置40に供給されている。
ここで、燃料電池装置30が発電した発電電力の売電価格をα円/kWhとすると、第2経済価値は(式5)で示される。
第2経済価値=α×A・・・(式5)
次に、収支取得部53は、第3経済価値を、第1及び第2経済価値の少なくともいずれかを用いて補正し、発電システム100全体の経済収支を算出する。これにより、収支取得部53は、後付けの蓄電池20の充放電を考慮した、発電システム100全体の経済収支を算出できる。
放電期間全体においては、電力計測器CT1が取得した電力値には、後付けの蓄電池20から放電されて電力負荷装置40に供給される電力値が含まれており、(式2)により算出された第3経済価値は、後付けの蓄電池20から放電された電力値の分だけ電力系統10から余分に購入したと誤認した状態で算出された値となっている。すなわち、発電システム100には、後付けの蓄電池20の蓄電状態を把握するための電力検出器及び通信手段等が設けられていないため、電力計測器CT1で検出された電力量の全部が電力系統10からの系統電力であると誤って把握される。
なお、例えば、収支取得部53は、放電期間における第3経済価値のみを求める場合には、放電期間における第3経済価値に、放電期間における第1経済価値を加算し、後付けの蓄電池20の放電を考慮した、放電期間における発電システム100全体の経済収支を算出してもよい。同様に、例えば、収支取得部53は、充電期間における第3経済価値のみを求める場合には、充電期間における第3経済価値から、充電期間における第2経済価値を減算し、後付けの蓄電池20の充電を考慮した、充電期間における発電システム100全体の経済収支を算出してもよい。
収支取得部53は、上述の算出方法に基づいて、放電期間における第1経済価値及び充電期間における第2経済価値の少なくともいずれかを算出して、後付けの蓄電池20に基づく経済収支を取得する。あるいは、収支取得部53は、第1経済価値及び第2経済価値を算出して、充電期間及び放電期間を含む充放電期間の全体に亘る、後付けの蓄電池20を考慮した経済収支を取得する。
そして、これら取得した経済収支を既存の表示手段等に表示することができる。
また、例えば、収支取得部53は、放電期間における第3経済価値に、放電期間における第1経済価値を加算し、後付けの蓄電池20の放電を考慮した、放電期間における発電システム100全体の経済収支を算出する。当該経済収支の表示が行われることで、放電期間における経済収支が誤った表示となるのを抑制できる。なお、収支取得部53は、放電期間における第3経済価値のうちβ×Eに、放電期間における第1経済価値を加算し、後付けの蓄電池20の放電を考慮した、放電期間における買電金額を算出する。当該買電金額の表示が行われることで、放電期間における買電金額が誤った表示となるのを抑制できる。
また、例えば、収支取得部53は、充電期間における第3経済価値から、充電期間における第2経済価値を減算し、後付けの蓄電池20の充電を考慮した、充電期間における発電システム100全体の経済収支を算出する。当該経済収支の表示が行われることで、充電期間における経済収支が誤った表示となるのを抑制できる。なお、収支取得部53は、充電期間における第3経済価値のうち(α×D)に充電期間における第2経済価値を減算し、後付けの蓄電池20の充電を考慮した、充電期間における売電金額を算出する。当該売電金額の表示が行われることで、充電期間における売電金額が誤った表示となるのを抑制できる。
なお上述の実施形態(他の実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
例えば、後付けの蓄電池20が備え付けられた発電システム100における電力負荷装置40において、一般的に負荷電力量が大きく、例えば負荷電力量が後付けの蓄電池20の蓄電容量に相当する電力量よりも大きい場合、放電期間では、後付けの蓄電池20の蓄電容量に相当する電力量の全てを放電して負荷電力量が賄われる。つまり、負荷電力量>蓄電容量となり、蓄電容量に相当する電力量のほぼ全てが電力負荷装置40によって利用される。そして、充電期間では、放電期間に放電された蓄電容量に相当する電力量が充電されるため、蓄電容量のほぼ全てが充電電力量となる。
よって、上記実施形態において、放電期間では蓄電容量Aを用いて第1経済価値を算出し、充電期間では蓄電容量Aを用いて第2経済価値を算出することで、精度が向上した経済価値を算出できている。
電力負荷装置40の負荷電力量が大きい場合は後付けの蓄電池20の残容量が少なくなる傾向にあり、逆に、電力負荷装置40の負荷電力量が小さい場合は後付けの蓄電池20の残容量が多くなる傾向にある。このように負荷電力量と後付けの蓄電池20の残容量とにある程度関連がある。よって、蓄電容量に対する残容量の割合に基づいて補正係数を取得する。
例えば、放電期間終了後の後付けの蓄電池20の平均残容量をXkWhとすると、後付けの蓄電池20の蓄電容量Aであるので、放電期間における後付けの蓄電池20の平均放電電力は(A-X)kWhである。よって、補正係数は(式6)により求まる。
補正係数=(A-X)/A・・・(式6)
この補正係数を(式4)及び(式5)に乗算することで、負荷電力量の大きさを考慮した第1経済価値及び第2経済価値を近似により容易に算出できる。
まず、収支取得部53は、第3経済価値の算出にあたって各種情報を取得する。例えば、収支取得部53は、電力計測器CT1から電力量を取得する。また、収支取得部53は、既設置の燃料電池装置30が発電した発電電力の売電価格を売電価格取得部55から取得し、系統電力の買電価格を買電価格取得部57から取得する。
この場合、収支取得部53は、電力系統10からの系統電力の買電価格と買電電力量との乗算に基づいて第3経済価値を算出する。
ここで、系統電力の買電価格をβ円/kWh、買電電力量をEkWhとすると、第3経済価値は(式7)で示される。
第3経済価値=β×E・・・(式7)
この場合、収支取得部53は、既設置の燃料電池装置30が発電した発電電力の売電価格と売電電力量との乗算に基づいて第3経済価値を算出する。
ここで、燃料電池装置30が発電した発電電力の売電価格をα円/kWh、売電電力量をDkWhとすると、第3経済価値は(式8)で示される。
第3経済価値=α×D・・・(式8)
20 :後付けの蓄電池
30 :既設置の燃料電池装置(既設置の発電装置)
40 :電力負荷装置
50 :電力管理装置
53 :収支取得部
58 :表示部
100 :発電システム
Claims (9)
- 電力系統と連系可能である既設置の発電装置と、後付けの蓄電池と、前記電力系統、前記既設置の発電装置及び前記後付けの蓄電池の少なくともいずれかから電力の供給を受ける電力負荷装置とを含む発電システムにおける電力を管理する電力管理装置であって、
前記後付けの蓄電池における、放電期間及び充電期間の少なくともいずれかの期間が特定された充放電パターンを予め取得するパターン取得部と、
前記後付けの蓄電池を考慮した経済収支を取得する収支取得部と、を備え、
前記収支取得部は、
前記放電期間においては、前記電力系統からの系統電力の買電価格と前記後付けの蓄電池の蓄電容量との乗算により第1経済価値を算出し、
前記充電期間においては、前記既設置の発電装置が発電した発電電力の売電価格と前記後付けの蓄電池の蓄電容量との乗算により第2経済価値を算出することで、前記後付けの蓄電池を考慮した経済収支を取得する、電力管理装置。 - 前記収支取得部は、前記後付けの蓄電池を考慮せずに第3経済価値を算出し、前記第1経済価値及び前記第2経済価値の少なくともいずれかに基づいて前記第3経済価値を補正し、前記後付けの蓄電池を考慮した経済収支を取得する、請求項1に記載の電力管理装置。
- 前記収支取得部は、前記後付けの蓄電池と前記既設置の発電装置との間の電力線において計測された電力値に基づいて前記第3経済価値を算出する、請求項2に記載の電力管理装置。
- 前記収支取得部は、前記第1経済価値と前記第2経済価値とに基づいて、前記放電期間及び前記充電期間を含む充放電期間について、前記第3経済価値に対して前記第1経済価値を加算し且つ前記第2経済価値を減算することにより当該第3経済価値を補正し、前記後付けの蓄電池を考慮した経済収支を取得する、請求項3に記載の電力管理装置。
- 前記収支取得部は、前記電力負荷装置における負荷電力量に応じた補正係数を、前記第1経済価値及び前記第2経済価値の少なくともいずれかに乗算する、請求項1~4のいずれか1項に記載の電力管理装置。
- 前記収支取得部は、前記放電期間終了後の前記後付けの蓄電池の残容量の、前記蓄電容量に対する割合に基づいて前記補正係数を取得する、請求項5に記載の電力管理装置。
- 前記後付けの蓄電池を考慮した経済収支の表示を制御する表示部を備える、請求項1~6のいずれか1項に記載の電力管理装置。
- 前記既設置の発電装置は、太陽光発電装置及び燃料電池装置の少なくともいずれかである、請求項1~7のいずれか1項に記載の電力管理装置。
- 電力系統と連系可能である既設置の発電装置と、後付けの蓄電池と、前記電力系統、前記既設置の発電装置及び前記後付けの蓄電池の少なくともいずれかから電力の供給を受ける電力負荷装置とを含む発電システムにおける電力を管理する電力管理方法であって、
前記後付けの蓄電池における、放電期間及び充電期間の少なくともいずれかの期間が特定された充放電パターンを予め取得するパターン取得ステップと、
前記後付けの蓄電池を考慮した経済収支を取得する収支取得ステップと、を備え、
前記収支取得ステップでは、
前記放電期間においては、前記電力系統からの系統電力の買電価格と前記後付けの蓄電池の蓄電容量との乗算により第1経済価値を算出し、
前記充電期間においては、前記既設置の発電装置が発電した発電電力の売電価格と前記後付けの蓄電池の蓄電容量との乗算により第2経済価値を算出することで、前記後付けの蓄電池を考慮した経済収支を取得する、電力管理方法。
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