JP7495392B2 - 電力制御システムおよび電力制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電力制御システムおよび電力制御方法に関する。
近年、再生可能エネルギーを用いた発電装置は、電力会社のみならず、一般需要者にも広く普及している。例えば、再生可能エネルギーとして、太陽光を用いる場合、一般需要者であるユーザは、自身の敷地内の建築物の屋根等に太陽光発電装置を設置する。そして、ユーザは、太陽光発電装置により発電される発電電力により、自身が利用する負荷機器を稼働させる。
上記のように、ユーザが、太陽光発電装置による発電電力で負荷機器を稼働させるために、蓄電システムを導入することがある。蓄電システムを利用する方法としては、例えば、太陽光発電装置に代表されるような再生可能エネルギーを用いた発電装置と、蓄電システムとを接続し、消費しきれない発電電力の余剰分により蓄電池を充電する。
このような蓄電システムを含む電力供給システムに関する技術は、例えば、特許文献１に開示されている。
特開２０１７－２０５０１３号公報
蓄電システムの導入により、需要家が電力系統を介して購入する購入電力のピーク抑制、および、再生可能エネルギー発電の余剰電力の自家消費が可能となるが、前者のためには、蓄電池を予め満充電して放電可能量を確保することが望ましく、後者のためには、蓄電池を予め空にして充電可能量を確保することが望ましい。しかし、これら放電可能量の確保と充電可能量の確保とを同時に実現することは困難である。
したがって通常は、購入電力のピーク抑制を行う制御モードと、余剰電力の自家消費を行う制御モードとを、日時等に基づいて切り替える運用がなされている。しかしながら、この運用は、購入電力のピークの発生確率と、余剰電力の発生確率との間に十分に差がある場合では有効であるものの、双方の発生確率にあまり差がない場合では、切り替えた制御モードと異なる事象が発生した際に対応できないという問題がある。
本発明は、このような問題を鑑みてなされたものである。そして、その目的は、状況の変化に応じて、購入電力のピーク抑制を行う制御と、余剰電力の自家消費を行う制御を行うことが可能な、電力制御システムおよび電力制御方法を提供することにある。
本発明に係る電力制御システムは、発電装置が再生可能エネルギーを利用して発電する発電電力量と、需要家が電力系統を介して購入する購入電力量とを監視する監視部と、蓄電池の蓄電量を取得する蓄電量取得部と、前記蓄電量の目標値である蓄電量目標値を設定する蓄電量目標値設定部と、前記購入電力量が第１閾値以上の場合に、前記蓄電池から放電する第１処理と、前記発電電力量が０より大きいと共に、前記購入電力量が前記第１閾値よりも小さな閾値である第２閾値以下の場合に、前記蓄電池に対して充電する第２処理と、それ以外の場合に、前記取得された蓄電量が前記蓄電量目標値となるように前記蓄電池の充放電をする第３処理とを実行する蓄電制御部と、を備える。
本発明に係る電力制御方法は、電力制御システムが実行する電力制御方法であって、監視部が、発電装置が再生可能エネルギーを利用して発電する発電電力量と、需要家が電力系統を介して購入する購入電力量とを監視する監視工程と、蓄電量取得部が、蓄電池の蓄電量を取得する蓄電量取得工程と、蓄電量目標値設定部が、前記蓄電量の目標値である蓄電量目標値を設定する目標設定工程と、蓄電制御部が、前記購入電力量が第１閾値以上の場合に、前記蓄電池から放電する第１処理と、前記発電電力量が０より大きいと共に、前記購入電力量が前記第１閾値よりも小さな閾値である第２閾値以下の場合に、前記蓄電池に対して充電する第２処理と、それ以外の場合に、前記取得された蓄電量が前記蓄電量目標値となるように前記蓄電池の充放電をする第３処理を実行する蓄電制御工程と、を含む。
本発明によれば、状況の変化に応じて、購入電力のピーク抑制を行う制御と、余剰電力の自家消費を行う制御とで、適切な制御を行うことが可能となる。
本発明の一実施形態に係る電力制御システムの全体構成の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る蓄電制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るクラウドサーバの構成の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る電力制御システムが実行する、動作処理の流れを説明するフローチャートである。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態の一例について説明する。
［システム構成］
図１は、本実施形態に係る電力制御システムＳの全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、電力制御システムＳは、太陽光発電装置１１、発電装置用パワーコンディショナ１２、蓄電池２１、蓄電池用パワーコンディショナ２２、負荷機器３０、蓄電制御装置４０、電力系統５１、需要家側配線５２、クラウドサーバ６０、外部サーバ７０、および管理端末８０を含む。なお、図中では「パワーコンディショナ」を「ＰＣＳ」と表記する。
ここで、太陽光発電装置１１、発電装置用パワーコンディショナ１２、蓄電池２１、蓄電池用パワーコンディショナ２２、負荷機器３０、および蓄電制御装置４０は、例えば、需要家の敷地内に設置して利用される。ここで、需要家は、例えば、工場等を運営する事業者であってもよいし、住宅を利用する一般ユーザであってもよい。
この需要家の敷地内には、電力系統５１と電力系統連系型で接続された需要家側配線５２が敷設される。そして、太陽光発電装置１１、発電装置用パワーコンディショナ１２、蓄電池２１、蓄電池用パワーコンディショナ２２、負荷機器３０、および蓄電制御装置４０は、この需要家側配線５２のＡＣ端に並列接続され、太陽光発電装置１１が発電した発電電力あるいは電力系統５１を介して電力会社から購入した購入電力の供給を受けて駆動する。
ここで、以下の説明の前提として、需要家は、電力会社との契約により、電力系統５１への逆潮流に関して出力制限を受けていることを想定する。なお、本実施形態では、再生可能エネルギーとして、太陽光を用いて発電を行う場合を想定するが、これは説明のための一例に過ぎない。本実施形態は、風力、水力、地熱、およびバイオマス等の、太陽光以外の再生可能エネルギーを用いて発電を行う場合にも適用することができる。
クラウドサーバ６０および外部サーバ７０は、電力制御システムＳの運営事業者により利用される。
管理端末８０は、電力制御システムＳの運営事業者あるいは需要家により利用される。
これら電力制御システムＳに含まれる各機器は、ネットワークＮを介して相互に通信可能に接続される。この各機器の間での通信は、任意の通信方式に準拠して行われてよく、その通信方式は特に限定されない。また、各機器の間での通信は、ネットワークＮを介することなく機器同士で直接行われてもよい。例えば、蓄電制御装置４０と、需要家側配線５２に接続される他の各機器との通信は、図示を省略した信号線を用いて直接行われてもよい。
このような構成を有する電力制御システムＳは、太陽光発電装置１１が再生可能エネルギーを利用して発電する発電電力量と、需要家が電力系統を介して購入する購入電力量とを監視する。また、電力制御システムＳは、購入電力量が第１閾値以上の場合に、蓄電池から放電する第１処理と、発電電力量が０より大きいと共に、購入電力量が第１閾値よりも小さな閾値である第２閾値以下の場合に、蓄電池に対して充電する第２処理と、それ以外の場合に、蓄電池から取得された蓄電量が目標値となるように蓄電池に充放電をする第３処理とを実行する。
そのため、電力制御システムＳによれば、状況の変化に応じて、購入電力のピーク抑制を行う制御と、余剰電力の自家消費を行う制御とで、適切な方の制御を行うことが可能となる。これにより、予め設定したスケジュールで制御モードを切り替えなくても適切な制御を行うことができるため、電気代削減やエネルギーの有効活用をより効率的に実施できる。
次に、電力制御システムＳに含まれる各機器について詳細に説明をする。
太陽光発電装置１１は、太陽光の光エネルギーを、光起電力効果により電力に変換することによって発電を行う装置である。太陽光発電装置１１は、例えば、太陽電池モジュールを直列につなげた太陽電池ストリングを１つの回線とし、それぞれの回線を接続箱に接続することにより、各太陽電池モジュールにより発電した直流電流を１つにまとめる。この１つにまとめられた直流電流は、接続箱内の逆流防止用のダイオードおよび開閉器等を介して、発電装置用パワーコンディショナ１２に対して出力される。
発電装置用パワーコンディショナ１２は、太陽光発電装置１１から出力される直流電流を、施設や住居等で一般に用いられる交流電流に変換するインバータを含む。発電装置用パワーコンディショナ１２が変換した交流電流は、蓄電池用パワーコンディショナ２２、負荷機器３０および蓄電制御装置４０に対して供給される。
蓄電池２１は、電力を蓄電する二次電池である。蓄電池用パワーコンディショナ２２が蓄電池２１に蓄電をすることにより、例えば、停電の際に負荷機器３０を使用したり、昼間に発電された余剰電力を夜間に使用したりすることが可能となる。また、単価の安い夜間電力を充電して昼間に使用することが可能となる。
例えば、本実施形態では、上述したように、購入電力量が第１閾値以上の場合に、蓄電池から放電し、発電電力量が０より大きいと共に、購入電力量が第１閾値よりも小さな閾値である第２閾値以下の場合に、蓄電池に対して充電し、それ以外の場合に、蓄電池から取得された蓄電量が目標値となるように蓄電池の充放電をする。これにより、発電電力を、より有効に活用することができる。
蓄電池用パワーコンディショナ２２は、蓄電池２１に蓄えられていた直流電流を、住居等で一般に用いられる交流電流に変換するインバータを含む。蓄電池用パワーコンディショナ２２が変換した交流電流は負荷機器３０および蓄電制御装置４０に対して供給される。
なお、本実施形態では、発電装置用パワーコンディショナ１２と蓄電池用パワーコンディショナ２２とは、太陽光発電装置１１と蓄電池２１とに対応して、別体として設けられているが、これに限定されるものでない。例えば、太陽光発電装置１１と蓄電池２１とに対応する１台のハイブリッド型パワーコンディショナで、発電装置用パワーコンディショナ１２と蓄電池用パワーコンディショナ２２とを実現するようにしてもよい。
負荷機器３０は、太陽光発電装置１１が発電した電力、および電力会社から購入（すなわち、買電）した電力によって稼働する複数の電気機器を含む。負荷機器３０に含まれる電気機器は特に限定されず、例えば、工場で稼働する各種機械やエアコン、あるいは、冷蔵庫、テレビ、および電気給湯器（例えば、エコキュート（登録商標））等の電気機器が負荷機器３０に含まれる。
蓄電制御装置４０は、クラウドサーバ６０から受信した制御設定値に基づいて、電力系統５１への逆潮流に関して電力会社から受けている出力制限の条件を満たすように発電装置用パワーコンディショナ１２を制御することにより、太陽光発電装置１１の出力する発電電力を抑制する。また、蓄電制御装置４０は、クラウドサーバ６０から受信した蓄電量目標値、第１閾値、第２閾値のいずれか１つ以上が含まれる制御設定値に基づいて、蓄電池用パワーコンディショナ２２を制御することにより、蓄電池２１の充放電を行う。
また、蓄電制御装置４０は、太陽光発電装置１１の運用に関する各種の実績情報を収集する。蓄電制御装置４０は、例えば、発電装置用パワーコンディショナ１２を介して、太陽光発電装置１１の発電電力量の実績を収集する。また、蓄電制御装置４０は、電力系統から供給される電力を監視することにより、購入電力量（すなわち、買電量）の実績を収集する。更に、蓄電制御装置４０は、蓄電池用パワーコンディショナ２２を介して蓄電池２１の蓄電量、及び充放電電力量を取得する。更に、蓄電制御装置４０は、発電電力量、充放電電力量、購入電力量を演算して求めた電力消費量の実績を収集する。
蓄電制御装置４０は、このようにして収集した実績情報を、クラウドサーバ６０に対して送信する。
クラウドサーバ６０は、蓄電制御装置４０から受信した実績情報や、後述の外部サーバ７０から取得した災害情報、および／または気象情報を分析することにより、発電電力量と消費電力量を予測する。そして、クラウドサーバ６０は、予測結果に基づいて、購入電力のピーク抑制と余剰電力の自家消費の発生確率に応じた適切な制御設定値を決定し、蓄電制御装置４０に対して送信する。実績情報の蓄積が十分でないなどの理由で、適切な制御設定値を決定できない場合には、あらかじめスケジュール設定された制御設定値をクラウドサーバ６０に設定しておき、現在の日時に応じた制御設定値を蓄電制御装置４０に対して送信する。
更に、クラウドサーバ６０は、前記の災害情報および／または気象予測情報に基づき、停電が発生する可能性が通常より高いと判断した場合に、蓄電量目標値を当初の目標値よりも高い値に設定し蓄電制御装置４０に対して送信する。
すなわち、本実施形態では、各種の実績情報、災害情報、および／または気象情報により適切な制御設定値を決定、または必要により、あらかじめスケジュール設定された制御設定値を用いることにより、購入電力のピーク抑制制御と余剰電力の自家消費制御を適切に行うことができる。また、停電が発生する可能性が通常より高い場合に、蓄電池の残量を多く確保して停電に備えることができる。
なお、これら蓄電制御装置４０およびクラウドサーバ６０の更なる詳細については、図２および図３を参照して後述する。
外部サーバ７０は、災害情報、および／または気象情報を提供するサーバである。外部サーバ７０は、太陽光発電装置１１が設置された地域の気象情報を、クラウドサーバ６０に対して送信する。外部サーバ７０は、例えば、気象庁等が運用するものであってもよい。あるいは、電力制御システムＳの運営事業者自身や、この運営事業者と提携する事業者が運用するものであってもよい。
管理端末８０は、クラウドサーバ６０を管理するための端末である。電力制御システムＳの運営事業者あるいは需要家は、管理端末８０を利用することにより、クラウドサーバ６０の記憶する、電力量の実績情報や電力量の予測結果等を参照することができる。また、運営事業者あるいは需要家は、管理端末８０を利用することにより、需要家が利用する各機器に関する情報（例えば、太陽光発電装置１１の機種や設置された太陽光パネルの数）や、電力会社との契約条件等の情報を、クラウドサーバ６０に登録および更新することができる。更に、管理端末８０を利用することにより、蓄電量目標値、第１閾値、第２閾値等の制御設定値を設定したり、これらの閾値を決定する基準や、日時や曜日に応じた制御設定値等の値を適宜変更したりすることができる。
ネットワークＮは、例えば、インターネット、ＬＡＮ（Local Area Network）、および携帯電話網の何れかまたはこれらを組み合わせたネットワークにより実現される。
以上、電力制御システムＳに含まれる各機器について説明をした。なお、図中では、各機器を１台ずつ図示しているがこれは例示に過ぎず、電力制御システムＳには、これら各機器が任意の台数含まれていてよい。また、需要家側配線５２には、図１に図示をした構成要素以外に、停電時に発電電力の供給経路を切り替えるための構成要素も接続されるが、これらの構成要素については、図４を参照して後述する。
［蓄電制御装置の構成］
次に、蓄電制御装置４０の構成について、図２のブロック図を参照して説明をする。図２に示すように、蓄電制御装置４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）４２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４３と、通信部４４と、記憶部４５と、入力部４６と、表示部４７と、を備えている。これら各部は、信号線によりバス接続されており、相互に信号を送受する。
ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４２に記録されているプログラム、または、記憶部４５からＲＡＭ４３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。
ＲＡＭ４３には、ＣＰＵ４１が各種の処理を実行する上において必要なデータ等も適宜記憶される。
通信部４４は、ＣＰＵ４１が、電力制御システムＳに含まれる他の装置との間で通信を行うための通信制御を行う。
記憶部４５は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の半導体メモリで構成され、各種データを記憶する。
入力部４６は、各種ボタンおよびタッチパネル、またはマウスおよびキーボード等の外部入力装置で構成され、ユーザの指示操作に応じて各種情報を入力する。
表示部４７は、液晶ディスプレイ等で構成され、ＣＰＵ４１が出力する画像データに対応する画像を表示する。
また、蓄電制御装置４０が本実施形態特有の動作処理を行う場合、図２に示すように、ＣＰＵ４１において、実績情報収集部４１１と、蓄電量取得部４１２と、蓄電制御部４１３とが機能する。
また、記憶部１５の一領域には、実績情報記憶部４５１と、制御設定記憶部４５２とが設定される。
実績情報記憶部４５１は、後述の実績情報収集部４１１が収集した、太陽光発電装置１１の運用に関する各種の実績情報を記憶する。
制御設定記憶部４５２は、クラウドサーバ６０から受信した制御設定を記憶する。
実績情報収集部４１１は、太陽光発電装置１１の運用に関する各種の実績情報を収集する部分である。実績情報収集部４１１は、例えば発電装置用パワーコンディショナ１２を介して、太陽光発電装置１１の発電電力量の実績を収集する。また、実績情報収集部４１１は、電力系統から供給される電力を監視することにより、購入電力量の実績を収集する。更に、実績情報収集部４１１は、蓄電池用パワーコンディショナ２２を介して蓄電池２１の充放電電力を収集し、発電電力量、購入電力量との演算により、電力消費量の実績を収集する。
なお、実績情報収集部４１１は、電力を計測する住居内の電力計、または電力会社の設置したスマートメータから購入電力量の実績情報を取得してもよい。また、実績情報収集部４１１は、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）に接続し、ＨＥＭＳから実績情報を収集してもよい。更に、実績情報収集部４１１は、負荷機器３０に含まれる電気機器から、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ（登録商標）等の規格に準拠した通信により、電力消費量の実績情報を収集してもよい。
あるいは、実績情報収集部４１１が、例えば、電力計としての機能を更に備えていてもよい。そして、実績情報収集部４１１は、この電力計の機能によって実績情報収集部４１１自身が計測を実行することにより、購入電力量の実績情報を取得してもよい。
実績情報収集部４１１は、収集した実績情報を、実績情報記憶部４５１に記憶させる。また、実績情報収集部４１１は、実績情報記憶部４５１に記憶させた実績情報を、太陽光発電装置１１の識別情報と紐付けた上で、所定の条件に基づいてクラウドサーバ６０に対して送信する部分である。例えば、実績情報送信部１１２は、実績情報を、所定の時間間隔でクラウドサーバ６０に対して送信する。
なお、実績情報のクラウドサーバ６０への送信は、このように実績情報収集部４１１により行われてもよいがこれに限らない。例えば、蓄電制御装置４０以外の各機器（太陽光発電装置１１等）から、実績情報収集部４１１を介することなく、直接クラウドサーバ６０に対して実績情報が送信されてもよい。
蓄電量取得部４１２は、蓄電池２１の蓄電量を取得する。とりわけ蓄電量取得部４１２は、クラウドサーバ６０からの指示によらず、予め設定されたスケジュールに従って、蓄電池２１の蓄電量を取得してもよい。あるいは、蓄電量取得部４１２は、クラウドサーバ６０からの指示により、蓄電池２１の蓄電量を取得してもよい。
蓄電制御部４１３は、制御設定記憶部４５２が記憶する制御設定に基づいて、太陽光発電装置用パワーコンディショナ１２や蓄電池用パワーコンディショナ２２を制御することにより、太陽光発電装置１１の出力する発電電力や電力系統から供給される電力により、蓄電池２１に対する充電を行い、電力系統５１への逆潮流に関して電力会社から受けている出力制限の条件を満たすように太陽光発電装置１１の発電量を制御する。また、蓄電制御部４１３は、上記の制御設定に基づいて、蓄電池２１からの放電を行う。これらの制御設定は、上述したようにクラウドサーバ６０が監視結果や、所定の閾値に基づいて決定した制御設定である。
［クラウドサーバ６０の構成］
次に、クラウドサーバ６０の構成について、図３のブロック図を参照して説明をする。図３に示すように、クラウドサーバ６０は、ＣＰＵ６１と、ＲＯＭ６２と、ＲＡＭ６３と、通信部６４と、記憶部６５と、入力部６６と、表示部６７と、を備えている。これら各部は、信号線によりバス接続されており、相互に信号を送受する。
ここで、これら各部のハードウェアとしての機能は、上述の蓄電制御装置４０が備える、符号のみが異なる同名の各部のハードウェアとしての機能と同等である。従って、重複する説明を省略する。
また、クラウドサーバ６０が本実施形態特有の動作処理を行う場合、図３に示すように、ＣＰＵ６１において、電力量予測部６１１と、蓄電量目標値設定部６１２と、監視部６１３が機能する。
また、記憶部６５の一領域には、実績情報記憶部６５１と、環境情報記憶部６５２と、電力量予測記憶部６５３とが設定される。
実績情報記憶部６５１は、蓄電制御装置４０から受信した各種の実績情報や、管理端末８０から取得した、需要家が利用する各機器に関する情報や、電力会社との契約条件等の情報を記憶する。
環境情報記憶部６５２は、外部サーバ７０から受信した災害情報、および／または気象情報を記憶する。
災害情報は、太陽光発電装置１１が設置された地域の災害情報であり、例えば、地震、土砂災害、大規模なインフラの障害等の情報である。
気象情報は、太陽光発電装置１１が設置された地域の気象情報であり、例えば、天気、日照時間、日照量、温度、および湿度等の情報である。また、気象情報は、気象庁等の専門機関により予測された未来の気象情報を含む。例えば、現在から未来の一週間後までの気象情報であって、３０分毎の予測値を含む。また、未来の気象情報と、過去の気象情報との比較を行うために、過去の気象情報が含まれていてもよい。
電力量予測記憶部６５３は、後述の電力量予測部６１１が予測した電力量を記憶する。例えば、太陽光発電装置１１が太陽光を利用して発電する発電電力量と、需要家が電力系統を介して購入する購入電力量であって、３０分毎の予測値を記憶する。
電力量予測部６１１は、上記のように、電力量として、例えば、太陽光発電装置１１が太陽光を利用して発電する発電電力量と、需要家が電力系統を介して購入する購入電力量であって、３０分毎の予測値を予測する。予測は、実績情報記憶部６５１に記憶されている実績情報等の情報と、環境情報記憶部６５２に記憶されている気象情報に基づいて行われる。
例えば、太陽光発電の場合、日照量や気温等の気象に依存して発電量は変化する。例えば、日照量との相関関係がもっとも強く、日照量が多くなるにつれて発電量が増加する。また、温度が高くなるにつれて発電量が減少する。すなわち、日射量が多く、気温が低い時にもっとも発電量が多くなる。また、気温が高い場合であっても、風が強いと太陽電池モジュールの温度が多少下がるので、その分だけ、発電量が増加する。そこで、電力量予測部６１１は、例えば、未来の或る時間帯についての発電量を予測する場合、その未来の或る時間帯の日照量や気温や風況の予測値と、太陽光発電装置１１の機種や設置された太陽光パネルの数等の情報に基づいて、その未来の或る時間帯についての発電量を予測する。
他にも、例えば、風力発電の場合、発電量は、風況に依存して変化する。そこで、電力量予測部６１１は、例えば、風の強さ、一定以上の強さの風が吹いている時間の長さ等の予測値に基づいて、発電量の予測値を予測する。
また、太陽光発電や風力発電の何れの場合についても、太陽光パネルの設置角度および設置方位等の設置状態の違いにより、発電量が変わる。そのため、同一の太陽光発電装置１１であって、同一の気象情報であっても発電量に違いが出る。そこで、過去の発電量をもとにした予測を更に行うようにすると、より予測の精度を向上させることができる。この場合、電力量予測部６１１は、例えば、未来の或る時間帯についての発電量を予測する場合、その未来の或る時間帯の日照量や気温や風況の予測値と似通っている過去の時間帯の発電量を、その未来の或る時間帯の発電量の予測値とする。
なお、太陽光や風力以外の、他の再生可能エネルギーを利用して発電する場合についても、その再生可能エネルギーの発電量と相関関係のある気象情報の予測値に基づくことにより、発電量の予測値を予測することができる。
また、購入電力量の予測値は、需要家の消費する電力量の予測値（すなわち、電力需要の予測値）から、発電量の予測値を減算することにより算出することができる。なぜなら、この減算後の電力量とは、発電では不足するため購入する必要が生じる電力量だからである。
ここで、需要家の消費する電力量は、負荷構成の違いにより様々な傾向を示すので、過去の消費した電力量に基づいて予測する。そのために、電力量予測部６１１は、需要家の過去の消費電力量の統計に基づいて、需要家の消費する電力量の予測を行う。例えば、未来の或る時間帯と、同時間帯の需要家の過去の消費電力量の平均値を、この未来の或る時間帯の需要家の消費する電力量の予測値とする。
この場合に、気象情報や工場の操業情報をもとにした予測を更に行うようにすると、より予測の精度を向上させることができる。例えば、冬場気温が低い時は、暖房需要増加に伴い消費電菱量が増加する。これは、工場であっても、住宅であっても同じ傾向となる。この場合、電力量予測部６１１は、例えば、未来の或る時間帯の気温の予測値に基づいて需要家の過去の消費電力量の統計を補正することにより、需要家の消費する電力量を予測することができる。
電力量予測部６１１は、このようにして予測した、発電電力量と購入電力量の予測値であって、例えば、３０分毎の予測値を電力量予測記憶部６５３に記憶させる。
蓄電量目標値設定部６１２は、蓄電池２１の蓄電量の目標値を設定する。例えば、電力制御システムＳが購入電力のピーク抑制を実行するための目標値が１００％に対応し、太陽光発電装置１１によって発電された電力の余剰電力を完全に自家消費するための目標値が０％に対応するが、両者のバランスをとるために、この間の数値が目標値として設定される。このため、蓄電量目標値設定部６１２は、発電電力量の予測値と購入電力量の予測値との差分に応じて、上記の目標値を設定してもよい。あるいは、蓄電量目標値設定部６１２は、環境情報記憶部６５２に記憶される災害情報、および／または気象情報を取得し、取得した災害情報、および／または気象情報に基づいて、上記の目標値を当初の目標値よりも高い値に設定してもよい。
また、蓄電量目標値設定部６１２は、上記の目標値を日時に応じてスケジュール設定してもよい。
監視部６１３は、電力量予測部６１１が予測して、電力量予測記憶部６５３に記憶させた、発電電力量と購入電力量の予測値を監視する。そして、監視部６１３は、監視結果に基づいて、購入電力量が第１閾値以上の場合に、蓄電池２１から放電するための制御設定生成し、蓄電制御装置４０に対して送信する。
また、監視部６１３は、監視結果に基づいて、発電電力量がゼロではなく、購入電力量が第１閾値よりも小さな閾値である第２閾値以下である場合に、太陽光発電装置１１の出力する発電電力により、蓄電池２１に対する充電を行うための制御設定を生成し、蓄電制御装置４０に対して送信する。
更に、監視部６１３は、上記の第１閾値及び第２閾値自体を、蓄電制御装置４０に対して送信してもよい。
また、監視部６１３は、それ以外の場合に、蓄電池２１から取得される蓄電量が、蓄電量目標値設定部６１２によって設定される目標値となるように、蓄電池２１の充放電を行うための制御設定を生成し、蓄電制御装置４０に対して送信する。
なお、この第１閾値は、電力系統５１に対する逆潮流が発生しないような値に設定される。また、この第２閾値は、蓄電池２１に対する充電を行ったからといって、購入電力が発生しないような値に設定される。例えば、これらの閾値は、本実施形態を実装する環境等に応じて、電力制御システムＳの運営事業者により設定される。
更に、第２閾値は負の値であってもよい。こうすることで、購入電力がマイナス、すなわち逆潮流が発生してから蓄電池の充電を始めることができ、逆潮流が認められている状況では、再生可能エネルギーの廃棄量を最小化させることが可能となる。
［動作処理］
以上、蓄電制御装置４０およびクラウドサーバ６０の構成について詳細に説明をした。次に、図４のフローチャートを参照して、本実施形態が実行する動作処理の流れについて説明する。なお、実績情報収集部４１１による、クラウドサーバ６０に対しての実績情報の送信や、外部サーバ７０による、クラウドサーバ６０に対しての災害情報、および／または気象情報の送信や、管理端末８０によるクラウドサーバ６０に対しての管理は、図４のフローチャートに示す処理と並行して適宜実行される。
ステップＳ１１において、電力量予測部６１１は、発電電力量と購入電力量を予測する。
ステップＳ１２において、監視部６１３は、ステップＳ１１にて予測された発電電力量と購入電力量の予測値を監視する。
ステップＳ１３において、監視部６１３は、購入電力量が第１閾値以上となるか否かを判定する。購入電力量が第１閾値以上となる場合には、ステップＳ１３においてＹｅｓと判定され、処理はステップＳ１４に進む。一方で、購入電力量が第１閾値以上とならない場合は、ステップＳ１３においてＮｏと判定され、処理はステップＳ１６に進む。
ステップＳ１４において、監視部６１３は、ステップＳ１３での判定結果に応じた制御を行うための制御設定を生成し、この生成した制御設定を蓄電制御装置４０に対して送信する。
ステップＳ１５において、蓄電制御部４１３は、ステップＳ１３にて送信された制御設定に基づいて、蓄電池２１の放電制御を実行する。そして、処理はステップＳ１１に戻って繰り返される。
ステップＳ１６において、監視部６１３は、発電電力量が０より大きいか否かを判定する。発電電力量が０より大きい場合には、ステップＳ１６においてＹｅｓと判定され、処理はステップＳ１７に進む。一方で、発電電力量が０以下となる場合は、ステップＳ１６においてＮｏと判定され、処理はステップＳ１８に進む。
ステップＳ１７において、監視部６１３は、蓄電量が目標値より大きいか否かを判定する。蓄電量が目標値より大きい場合には、ステップＳ１７においてＹｅｓと判定され、処理はステップＳ１４に進む。一方で、蓄電量が目標値以下となる場合は、ステップＳ１７においてＮｏと判定され、処理はステップＳ２０に進む。
ステップＳ１８において、監視部６１３は、購入電力量が第２閾値以下となるか否かを判定する。購入電力量が第２閾値以下となる場合には、ステップＳ１８においてＹｅｓと判定され、処理はステップＳ２２に進む。一方で、購入電力量が第２閾値以下とならない場合は、ステップＳ１８においてＮｏと判定され、処理はステップＳ１９に進む。
ステップＳ１９において、監視部６１３は、蓄電量が目標値より大きいか否かを判定する。蓄電量が目標値より大きい場合には、ステップＳ１９においてＹｅｓと判定され、処理はステップＳ２０に進む。一方で、蓄電量が目標値以下となる場合は、ステップＳ１９においてＮｏと判定され、処理はステップＳ２２に進む。
ステップＳ２０において、監視部６１３は、ステップＳ１９での判定結果に応じた制御を行うための制御設定を生成し、この生成した制御設定を蓄電制御装置４０に対して送信する。
ステップＳ２１において、蓄電制御部４１３は、ステップＳ２０にて送信された制御設定に基づいて、蓄電池２１を待機状態とする。そして、処理はステップＳ１１に戻って繰り返される。
ステップＳ２２において、監視部６１３は、ステップＳ１９での判定結果に応じた制御を行うための制御設定を生成し、この生成した制御設定を蓄電制御装置４０に対して送信する。
ステップＳ２３において、蓄電制御部４１３は、ステップＳ２０にて送信された制御設定に基づいて、蓄電池２１の充電制御を実行する。そして、処理はステップＳ１１に戻って繰り返される。
以上説明した動作処理により、電力供給システムにおいて、購入電力のピーク抑制を行う制御モードと、余剰電力の自家消費を行う制御モードとを、日時等に基づいて切り替える運用を行う際、切り替えた制御モードと異なる事象が発生した際に対応できないという課題を解決することができる。また、これに伴い、予め設定したスケジュールで電力の制御モードを切り替えなくても、適切な制御が可能となり、電気代の削減やエネルギーの有効活用をより効率的に実施できる。
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、この実施形態は、例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明はその他の様々な実施形態を取ることが可能であり、更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略および置換等種々の変更を行うことができる。これら実施形態およびその変形は、本明細書等に記載された発明の範囲および要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、本発明の実施形態を以下の変形例のように変形してもよい。
上記の実施形態では、例えば図４記載のフローチャートにおいて、購入電力量が第２閾値以下である場合に蓄電池を充電状態とした後、ステップＳ１１に戻ることによりフローを繰り返していたが、これには限られない。例えば、蓄電池を充電状態としてもなお、購入電力量が第２閾値以下となる場合に、購入電力量を増加させるように、太陽光発電装置１１が太陽光を利用して発電する発電電力量を制御してもよい。
上記の実施形態では、蓄電量取得部４１２は、クラウドサーバ６０からの指示によらず、予め設定されたスケジュールに従って蓄電池２１の蓄電量を取得してもよく、クラウドサーバ６０からの指示により、蓄電池２１の蓄電量を取得してもよいとした。変形例として、電力制御システムＳは、複数の動作フローを切り替えるフロー切替部を備え、この複数の動作フローの１つとして、蓄電量取得部４１２は、蓄電池２１の蓄電量を取得してもよい。
より詳細には、当該フロー切替部は、蓄電量目標値設定部６１２が災害情報を取得した場合に、蓄電量目標値を１００％とし、監視部６１３が、蓄電量を１００％となるまで蓄電池２１を充電するための制御設定を蓄電制御装置４０に対して送信する第１フローと、蓄電制御部４１３が、ピークカットに備えて蓄電池２１を目標値まで充電した後、ピークカットのタイミングで蓄電池２１に放電させる第２フローと、蓄電量取得部４１２が蓄電量を取得する第３フローと、蓄電制御部４１３が余剰充電に備えて、蓄電池２１の蓄電量を目標値まで放電させた後、待機する第４フローとの間で電力制御システムの動作フローを切り替えてもよい。
この場合、フロー切替部は、第１フローの実行条件が満たされた場合に、第２フロー、第３フロー、および第４フローを中断して第１フローを実行し、第２フローの実行条件が満たされた場合に、第３フローおよび第４フローを中断して第２フローを実行し、第３フローの実行条件が満たされた場合に、第４フローを中断して第３フローを実行してもよい。
また、上述した実施形態においては、第１閾値と第２閾値とが設定されるが、これには限られない。例えば、３つ以上の閾値を設定してもよい。とりわけ、購入電力量と閾値との関係に基づいて、単に蓄電池を放電状態にするか、充電状態にするか、待機状態とするかを切り替えるのみならず、購入電力量がどの閾値とどの閾値との間に属するかによって、放電電力量や充電電力量を変更してもよい。
また、上述した実施形態は、図４のフローチャートに従う動作を実行するとしたが、これには限られない。例えば、電力制御システムＳの動作モードが、ピーク抑制のための放電時か、待機時に確保しておくべき充電量となるように蓄電池２１に充電するモードと、待機時に確保しておくべき充電量となるように蓄電池２１から放電するモードと、太陽光発電装置１１によって発電された電力のうち余剰電力を蓄電池２１に対して充電するモードと、太陽光発電装置１１による発電の電力を抑制するモードのいずれであるかで、動作を切り替える制御をしてもよい。とりわけ蓄電池２１が複数設置されている場合、各々の動作モードにおいて、充放電する蓄電池２１を決定し、充放電中の蓄電池２１の数に応じて、動作モードを切り替えてもよい。
また、上述した実施形態では、クラウドサーバ６０を設け、クラウドサーバ６０にて、電力量の予測や、監視に基づく制御設定の生成を行っていた。これに限らず、他の変形例として、クラウドサーバ６０のこれらの機能の一部または全部を蓄電制御装置４０に実装するようにしてもよい。
これら変形例として例示したように、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。また、上述の実施形態では、クラウドサーバ等の装置により実施形態を実現したが、特にこれに限定されず、情報処理機能を有する電子機器一般で実現することができる。
また、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。また、１つの機能ブロックは、ハードウェア単体で構成してもよいし、ソフトウェア単体で構成してもよいし、それらの組み合わせで構成してもよい。
換言すると、図２および図３に図示した機能的構成は例示に過ぎず、特に限定されない。すなわち、上述した一連の処理を全体として実行できる機能が電力制御システムＳに備えられていれば足り、この機能を実現するためにどのような機能ブロックを用いるのかは特に図５の例に限定されない。
例えば、本実施形態に含まれる機能的構成を、演算処理を実行するプロセッサによって実現することができ、本実施形態に用いることが可能なプロセッサには、シングルプロセッサ、マルチプロセッサおよびマルチコアプロセッサ等の各種処理装置単体によって構成されるものの他、これら各種処理装置と、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の処理回路とが組み合わせられたものを含む。
一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ等にネットワークまたは記録媒体からインストールされる。
コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。
このようなプログラムを含む記録媒体は、ユーザにプログラムを提供するために装置本体とは別に配布されることによりユーザに提供されてもよく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供されてもよい。装置本体とは別に配布される記憶媒体は、例えば、磁気ディスク（フロッピディスクを含む）、光ディスク、または光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory），ＤＶＤ（Digital Versatile Disc），Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ（ブルーレイディスク）等により構成される。光磁気ディスクは、ＭＤ（Mini Disc）等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体は、例えば、プログラムが記録されている図２のＲＯＭ４２および図３のＲＯＭ６２、または図２の記憶部４５および図３の記憶部６５に含まれるハードディスク等で構成される。
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
また、本明細書において、システムの用語は、複数の装置および複数の手段等より構成される全体的な装置を意味するものとする。
１１ 太陽光発電装置
１２ 発電装置用パワーコンディショナ
２１ 蓄電池
２２ 蓄電池用パワーコンディショナ
３０ 負荷機器
４０ 蓄電制御装置
４１、６１ ＣＰＵ
４２、６２ ＲＯＭ
４３、６３ ＲＡＭ
４４、６４ 通信部
４５、６５ 記憶部
４６、６６ 入力部
４７、６７ 表示部
５１ 電力系統
５２ 需要家側配線
６０ クラウドサーバ
７０ 外部サーバ
８０ 管理端末
９１ 第１切替部
９２ 整流部
９３ 電圧変換部
９４ 第２切替部
９５ 第３切替部
９６、９８ 自立経路
９７ 負荷機器
４１１ 実績情報収集部
４１２ 蓄電量取得部
４１３ 蓄電制御部
４５１ 実績情報記憶部
４５２ 制御設定記憶部
６１１ 電力量予測部
６１２ 蓄電量目標値設定部
６１３ 監視部
６５１ 実績情報記憶部
６５２ 環境情報記憶部
６５３ 電力量予測記憶部
Ｓ 電力制御システム
Ｎ ネットワーク

Claims (6)

  1. 発電装置が再生可能エネルギーを利用して発電する発電電力量と、需要家が電力系統を介して購入する購入電力量とを監視する監視部と、
    蓄電池の蓄電量を取得する蓄電量取得部と、
    前記蓄電量の目標値である蓄電量目標値を設定する蓄電量目標値設定部と、
    前記購入電力量が第１閾値以上の場合に、前記蓄電池から放電する第１処理と、前記発電電力量が０より大きいと共に、前記購入電力量が前記第１閾値よりも小さな閾値である第２閾値以下の場合に、前記蓄電池に対して充電する第２処理と、それ以外の場合に、前記取得された蓄電量が前記蓄電量目標値となるように前記蓄電池の充放電をする第３処理とを実行する蓄電制御部と、
    を備え、
    前記蓄電量目標値設定部は、前記蓄電量目標値、前記第１閾値、前記第２閾値のうち少なくとも１つを日時に応じて予め設定する、
    電力制御システム。
  2. 発電装置が再生可能エネルギーを利用して発電する発電電力量と、需要家が電力系統を介して購入する購入電力量とを監視する監視部と、
    蓄電池の蓄電量を取得する蓄電量取得部と、
    前記蓄電量の目標値である蓄電量目標値を設定する蓄電量目標値設定部と、
    前記購入電力量が第１閾値以上の場合に、前記蓄電池から放電する第１処理と、前記発電電力量が０より大きいと共に、前記購入電力量が前記第１閾値よりも小さな閾値である第２閾値以下の場合に、前記蓄電池に対して充電する第２処理と、それ以外の場合に、前記取得された蓄電量が前記蓄電量目標値となるように前記蓄電池の充放電をする第３処理とを実行する蓄電制御部と、
    前記監視部が監視対象とする前記発電電力量および前記監視部が監視対象とする前記購入電力量のいずれかまたは双方を予測する予測部と、を備え、
    前記蓄電量目標値設定部は、前記発電電力量の予測値と前記購入電力量の予測値に応じて、前記蓄電量目標値、前記第１閾値、前記第２閾値のうち少なくとも１つを設定する、電力制御システム。
  3. 発電装置が再生可能エネルギーを利用して発電する発電電力量と、需要家が電力系統を介して購入する購入電力量とを監視する監視部と、
    蓄電池の蓄電量を取得する蓄電量取得部と、
    前記蓄電量の目標値である蓄電量目標値を設定する蓄電量目標値設定部と、
    前記購入電力量が第１閾値以上の場合に、前記蓄電池から放電する第１処理と、前記発電電力量が０より大きいと共に、前記購入電力量が前記第１閾値よりも小さな閾値である第２閾値以下の場合に、前記蓄電池に対して充電する第２処理と、それ以外の場合に、前記取得された蓄電量が前記蓄電量目標値となるように前記蓄電池の充放電をする第３処理とを実行する蓄電制御部と、
    を備え、
    前記蓄電量目標値設定部は、災害情報および／または気象予測情報を取得し、該取得した災害情報および／または気象予測情報に基づいて、前記蓄電量目標値を当初の目標値よりも高い値に設定する、電力制御システム。
  4. 前記第２閾値は負の値である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力制御システム。
  5. 発電装置が再生可能エネルギーを利用して発電する発電電力量と、需要家が電力系統を介して購入する購入電力量とを監視する監視部と、
    蓄電池の蓄電量を取得する蓄電量取得部と、
    前記蓄電量の目標値である蓄電量目標値を設定する蓄電量目標値設定部と、
    前記購入電力量が第１閾値以上の場合に、前記蓄電池から放電する第１処理と、前記発電電力量が０より大きいと共に、前記購入電力量が前記第１閾値よりも小さな閾値である第２閾値以下の場合に、前記蓄電池に対して充電する第２処理と、それ以外の場合に、前記取得された蓄電量が前記蓄電量目標値となるように前記蓄電池の充放電をする第３処理とを実行する蓄電制御部と、
    を備え、
    前記第２処理を行ってもなお前記購入電力量が前記第２閾値以下となる場合に、前記購入電力量を増加させるように前記発電装置の発電量を制御する、電力制御システム。
  6. 電力制御システムが実行する電力制御方法であって、
    監視部が、発電装置が再生可能エネルギーを利用して発電する発電電力量と、需要家が電力系統を介して購入する購入電力量とを監視する監視工程と、
    蓄電量取得部が、蓄電池の蓄電量を取得する蓄電量取得工程と、
    蓄電量目標値設定部が、前記蓄電量の目標値である蓄電量目標値を設定する目標設定工程と、
    蓄電制御部が、前記購入電力量が第１閾値以上の場合に、前記蓄電池から放電する第１処理と、前記発電電力量が０より大きいと共に、前記購入電力量が前記第１閾値よりも小さな閾値である第２閾値以下の場合に、前記蓄電池に対して充電する第２処理と、それ以外の場合に、前記取得された蓄電量が前記蓄電量目標値となるように前記蓄電池の充放電をする第３処理を実行する蓄電制御工程と、
    を含み、
    前記目標設定工程において、前記蓄電量目標値設定部が、前記蓄電量目標値、前記第１閾値、前記第２閾値のうち少なくとも１つを日時に応じて予め設定する、
    電力制御方法。
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