CN107534293A - 使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统 - Google Patents

Abstract

本发明在规定区域内设有多个电力供求单位系统，该电力供求单位系统由具备利用了可再生能源的发电装置(2、3)和电力储藏设备(4)的发电设备(1A、1B……)；以及接受来自该发电设备的电力供给的多个用户(10)构成，并且在该区域内设有监视各电力供求单位系统的电力的收授状况来进行各电力供求单位系统内的电力供求平衡的控制的监视控制装置(15)，在各发电设备和各用户分别设有智能电表(11、18)，监视控制装置(15)经由各智能电表与各电力供求单位系统之间通过无线通信来接收与发电有关的数据以及与电力消耗有关的数据，进行各电力供求单位系统中的电力供求的平衡控制。

Description

使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统

技术领域

本发明涉及一种在不存在大型发电站的例如孤岛等中能高效且稳定地供给电力的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统。

背景技术

目前，具有太阳能发电或者风力发电等的自然能源供给源和消耗设施的小规模的能源网络、所谓的微电网已被实用化。

在这样的设施中，为了补偿自然能源供给源的基于气候变动等的输出变动，具备电力储藏装置而使其进行充放电，并且能将微电网与现存的外部电力系统连接，或者将微电网的送配电系统也与普通电力运营商所拥有的发电站连接，根据需要从现存的外部电力系统接受电力的融通(专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011－114900号公报

专利文献2：日本特开2006－204081号公报

发明内容

发明所要解决的问题

再者，由于上述现有的微电网以在设置该微电网的地域的近郊存在现存的外部电力系统、或者存在普通电力运营商所拥有的发电站作为前提，所以在这样的现存的发电设备等的发电基础设施完全不存在的孤岛等中，存在难以设置微电网的问题。

本发明是鉴于上述现有的课题而作出的，其目的在于，提供一种即使在不存在现存的发电设备的孤岛等地域中，也能由不使用化石燃料的离网，高效且稳定地供给电力的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统。

此外，本发明的目的在于，提供一种系统，能使用通信卫星或者因特网，将本发明的电力供给系统应用于外国的地域中的电力供求信息由日本国内的云服务器集中蓄积，并能将所蓄积的各种信息利用于与温室效应气体的排放削减有关的两国间信用制度(JCM(Joint Crediting Mechanism))、温室效应气体的削减的实施状况的测定/报告/验证(MRV(Measurement Reporting Verification))。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明，

第一、由使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统构成，其中，该利用可再生能源的发电设备的电力供给系统是由具备仅利用了可再生能源的发电装置、电力储藏设备以及预备负载的发电设备；和只接受来自该发电设备的电力供给的多个用户构成的电力供求单位系统，该电力供求单位系统设置在规定区域内，并且在上述规定区域内设置有监视上述电力供求单位系统的电力的供求状况来进行上述各电力供求单位系统内的电力供求平衡的控制的监视控制装置，在上述各发电设备与上述各用户分别设有智能电表，上述监视控制装置经由上述各智能电表与上述各电力供求单位系统之间通过无线通信，来接受上述各用户中的与电力消耗有关的数据、上述各发电设备中的与发电机输出电力相关的数据、以及与上述电力储藏设备的电池余量有关的数据，基于这些数据将用于电力的供求平衡的控制指令无线发送至上述电力供求单位系统，由此进行电力供给的平衡控制，并且设置有能经由通信网接受上述监视控制装置中的与电力消耗有关的上述数据、与发电机输出电力有关的上述数据以及与电池余量有关的上述数据并进行蓄积的云服务器装置，上述云服务器装置与上述监视控制装置通过通信卫星以及/或者因特网连接为能相互通信。

上述电力供求单位系统具体而言能由利用了可再生能源的发电设备(1A至1C)以及从该发电设备接受电力供给的多个用户(10)构成。上述规定区域例如是孤岛等。上述发电装置例如是太阳能发电机(2)、风力发电机(3)等。上述电力储藏设备例如能由多个蓄电器(4)构成。上述预备负载例如是EV充电器(36)等。与上述电力消耗有关的数据例如是电力消耗量信息。与上述发电机输出电力有关的数据例如是供给电力量信息。与上述电力储藏设备的电池余量有关的数据例如是蓄电池(4)的电池余量数据。上述控制指令是预备负载驱动指令、电力限制指令等对发电设备或者用户发送的各种指令。当这样构成时，即使在例如不存在足够的发电基础设施、通信基础设施的孤岛等地域，也能离网地高效并且稳定地供给电力。此外，即使将电力供求单位系统和监视控制装置设置于海外的例如孤岛，例如也能经由日本国内的云服务器将上述孤岛的电力供求状况在日本国内进行显示。

第二、由上述第一所述的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统构成，其中，上述利用了可再生能源的发电装置由太阳能发电机、风力发电机、生物质发电机、水力发电机、或者这些发电机的任意2个以上的组合构成，上述电力供求单位系统构成为不与作为现存的发电站的外部电力系统连接而完全的离网。

当这样构成时，即便在不存在现存的发电站的孤岛等，也能提供可稳定地供给电力的电力供给系统。

第三、由上述第一或者第二所述的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统构成，其特征在于，上述监视控制装置具备：预备负载驱动指令部，监视上述发电设备的发电机输出电力和上述用户的电力消耗，在发电量过多的情况下进行驱动上述预备负载的预备负载控制动作；以及需求控制指令部，在供给电力不足的情况下进行由对上述用户的电力限制指令构成的需求响应控制动作，通过上述预备负载驱动指令部和上述需求控制指令部取得发电机发电量与电力消耗量的平衡。

当这样构成时，即便是太阳能发电或者风力发电等的利用可再生能源的发电设备，也能够供给稳定的电力。

第四、由上述第三所述的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统构成，其特征在于，上述电力储藏设备由多个蓄电池构成，并且设有能检测蓄电池余量的电池余量计测系统，上述监视控制装置的上述预备负载驱动指令部具备：驱动开始指令部，由上述电池余量计测系统检测出的蓄电池余量以比蓄电池余量的最大值低若干的值作为上限值，能在蓄电地余量到达了该上限值时发送开始驱动上述预备负载的驱动开始指令作为上述控制指令；以及驱动停止指令部，通过上述预备负载的驱动而由上述电池余量计测系统检测出的蓄电池余量以比蓄电池余量的最小值高若干的值作为下限值，在蓄电地余量达到了该下限值时停止上述预备负载的驱动作为上述控制指令。

比蓄电池余量的最大值低若干的值的上限值例如能设为相对于满充电(100％)的电池余量为90％的值。蓄电池余量比蓄电池余量的最小值高若干的值的下限值例如能设为相对于满充电(100％)的电池余量为30％的值。当这样构成时，能在产生了剩余的电力时驱动预备负载来有效地利用剩余电力。此外，由于在蓄电池的例如30％到90％的区域中进行充放电，所以能扩大蓄电池的电池寿命。

第五、由上述第三或者第四所述的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统构成，其中，上述监视控制装置中的上述需求控制指令部具备：电力限制指令部，对特定的上述用户发送限制电力消耗的电力限制指令作为上述控制指令；以及恢复指令部，在供给电力不足消除时对上述用户发送恢复指令。

当这样构成时，在电力消耗高于发电机输出电力的情况下，能限制特定的用户的电力消耗，能抑制过度的电力使用。

第六、由上述第一至第五中任意一项所述的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统构成，其中，在上述规定的区域内设置2个以上上述电力供求单位系统，上述监视控制装置通过与上述2个以上电力供求单位系统之间进行无线通信，来进行电力供给的平衡控制。

第七、由上述第三所述的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统构成，其中，上述电力储藏设备由多个蓄电池构成，并且设有能检测蓄电池余量的电池余量计测系统，除了上述蓄电池以外还设有预备蓄电池，构成为能由上述电池余量计测系统检测该预备蓄电池的电池余量，上述监视控制装置的上述预备负载驱动指令部具有：预备蓄电池充电指令部，由上述电池余量计测系统检测出的蓄电池余量以比蓄电池余量的最大值低若干的值为上限值，在蓄电地余量到达了该上限值时发送上述预备蓄电地的充电指令，在检测到变为日落时发送上述预备蓄电池的充电停止指令；预备蓄电池放电指令部，上述蓄电池余量以比蓄电池余量的最小值高若干的值作为下限值，在蓄电地余量达到了该下限值时发送上述预备蓄电池的放电指令，通过上述预备蓄电池的放电来进行上述蓄电池的充电，在上述蓄电池余量变为比上述下限值高若干的值时发送上述预备蓄电池的放电停止指令；以及第二预备蓄电池充电指令部，在正进行上述蓄电池的充电的白天的一定期间，进行上述预备蓄电池的充电。

作为上述蓄电池余量而比蓄电池余量的最大值低若干的值的上限值例如能设为蓄电池余量为85％的值。作为上述蓄电池余量而比蓄电池余量的最小值高若干的值的下限值例如能设为蓄电池余量为33％的值。比上述下限值高若干的值例如能设为蓄电池余量为35％的值。白天的一定期间例如能设为从12点到13点的1个小时。当这样构成时，不仅能将在白天充电至蓄电池的剩余的电力对预备蓄电池进行充电，而且能在夜间蓄电池的余量减少时，通过预备蓄电池放电，来进行蓄电池的充电，能高效地使用剩余的蓄电池余量。

发明效果根据本发明，例如即使在不存在足够的发电基础设施的孤岛等地域，也能离网地高效并且稳定地供给电力。

此外，即便是太阳能发电或者风力发电等的利用可再生能源的发电设备，也能供给稳定的电力。

此外，即使将电力供求单位系统与监视控制装置设置于海外的例如孤岛，也能经由例如云服务器将上述孤岛的电力供求状况在日本国内进行显示。

此外，不仅能在产生了剩余的电力时驱动预备负载来有效地利用剩余电力，而且在电力消耗大于发电机输出电力的情况下，能限制特定的用户的电力消耗，通过抑制过度的电力使用，能取得电力的适当的供求平衡。

此外，不仅能将在白天充电至蓄电池的剩余的电力对预备蓄电池进行充电，而且能在夜间蓄电池的余量减少时，通过预备蓄电池放电，来进行蓄电池的充电，能高效地使用剩余的蓄电池余量。

此外，能使用通信卫星等将本发明的电力供给系统应用于外国的地域中的电力供求信息集中蓄积于日本国内的云服务器，并能将所蓄积的各种信息利用于例如与温室效应气体的排放削减有关的两国间信用制度(JCM)、温室效应气体的削减的实施状况的测定/报告/验证(MRV)。

附图说明

图1是本发明的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统的整体构成图。

图2是表示上述系统的发电设备与用户的关系的框图。

图3是表示上述系统的发电设备的构成的框图。

图4是表示上述系统的发电机与互连逆变器的连接构成的框图。

图5是表示上述系统的无线通信构成的说明图。

图6是表示上述系统的监视控制装置中的控制顺序的流程图。

图7(a)是表示用于对上述系统的监视控制装置中的预备负载控制的预测进行说明的电池余量的时间经过的特性图，(b)是表示用于对上述系统的监视控制装置中的需求控制的预测进行说明的需求电力值的时间经过的特性图。

图8是表示监视控制装置的构成的框图。

图9是表示智能电源管理器的构成的框图。

图10是表示电池余量计测系统的构成的框图。

图11是表示监视控制装置的存储部中存储的数据的图，表示与用户有关的数据。

图12是表示监视控制装置的存储部中存储的数据的图，表示与发电设备有关的数据。

图13是表示监视控制装置的存储部中存储的数据的图，(a)表示与蓄电池有关的数据，(b)表示与预备蓄电池有关的数据。

图14是表示与上述系统的预备负载有关的构成的框图。

图15是表示从图6的步骤S6到步骤S12的详细的顺序的流程图。

图16是表示智能电源管理器的动作顺序的流程图。

图17是表示从图6的步骤S18到步骤S19的顺序的详细的流程图。

图18是表示上述系统的发电设备的其他实施方式的框图。

图19是表示上述系统的其他实施方式中的发电机与互连逆变器的连接构成的框图。

图20是表示上述系统的控制设备的构成的框图。

图21(a)是表示上述系统的蓄电池的充放电动作的电池余量的特性图，(b)是表示预备蓄电池的充放电动作的预备电池余量的特性图。

图22是表示与预备蓄电池的充放电有关的监视控制装置的动作顺序的流程图。

图23是进行需求控制以及预备负载控制的CPU的功能框图。

图24是进行预备蓄电池的充放电控制的CPU的功能框图。

具体实施方式

以下，对本发明的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统进行详细说明。

图1表示本发明利用可再生能源的发电设备的电力供给系统的整体的构成，图2表示各发电设备与用户的连接关系。

在本实施方式中，对将本系统设置在不存在现存的发电设施的日本国以外的孤岛的情况进行说明。

本系统由下述部件构成：具备太阳能发电机(太阳能发电设备)2和风力发电机(风力发电设备)3的多个利用可再生能源的发电设备1A、1B、1C(以下称为“发电设备”)；(在本实施方式中设置于该一个孤岛内的3处)位于各发电设备1A、1B、1C的附近，经由各发电设备1A～1C各自的配电网9、从对应的上述发电设备1接受电力的供给的多个用户10；接受从上述各发电设备1A～1C通过无线经常发送来的供给电力量信息(发电机发电量[kwh]或者发电机输出电力[kw])、发电电压[V]、电力因数频率[Hz]等)、各蓄电池4的信息(电压[V]、电流[A]、余量[％]等)、从上述各用户10通过无线经常发送来的电力消耗量信息(电力消耗量[kwh]或者电力消耗[kw]、电压[V]、电力因数频率[Hz]等)，对上述各发电设备1A～1C无线发送指令信号，作为能源管理系统(EMS)进行各发电设备1A～1C中的供给电力量的最佳控制的的监视控制装置15(设置于该孤岛内的1处)；以及经由通信卫星30以及/或者因特网31与上述监视控制装置15连接，例如存在于日本国内的信息收集装置(云服务器)16。

需要说明的是，虽然作为上述利用可再生能源的发电设备表示了太阳能发电机2和风力发电机3，但作为利用可再生能源的发电设备并不限定于此，也可以使用生物质发电机、水力发电机、其他的利用了可再生能源的发电设备。

需要说明的是，在此，单独地特定发电设备的情况下使用符号1A、1B、1C，在不特定的情况下使用符号1。此外，对于各用户10而言，也在单独地指定的情况下使用10－1、10－2、10－3等符号，在不特定的情况下使用符号10。此外，从上述发电设备(1A至1C)以及从该发电设备(1A至1C)接受电力供给的多个用户(10)来构成“电力供求单位系统”。

构成为能够基于按各发电设备1A～1C设置的后述的智能电源管理器(SPM)22(参照图4)的控制，从在各发电设备1A～1C中分别设置的双向智能电表11，经由具有作为数据收集装置的功能的WiFi无线收发装置(数据收集装置)12、以及无线中继器13，向上述监视控制装置15无线发送各发电设备1A～1C的发电机发电量(上述供给电力量信息)、以及上述蓄电池的信息。

此外，构成为各用户10的电力消耗量(上述电力消耗量信息)能从设置于各用户10的双向智能电表18(参照图2)以无线方式向作为数据收集装置的上述WiFi无线收发装置12发送，并从该收发装置12经由上述无线中继器13发送至上述监视控制装置15。

此外，在上述监视控制装置15中，基于来自上述发电设备1A～1C的供给电力量信息、与上述蓄电池有关的信息、来自上述各用户10的电力消耗量信息等，对上述各发电设备1A～1C无线发送发电量的控制指令信息，对上述各用户10无线发送各设备的控制指令信息、对各蓄电池4的充放电指令。而且，上述监视控制装置15经由通信卫星30、因特网31，对上述云服务器16发送上述供给电力量信息、上述蓄电池的信息、上述电力消耗量信息。

在上述云服务器16中，从上述监视控制装置15经由通信卫星30或者因特网31取得该孤岛中的与电力供求状态有关的数据(上述供给电力量信息、上述电力消耗量信息、上述与蓄电池有关的信息)并依次蓄积。所蓄积的各种数据作为与设置有该电力系统的国家的两国间信用制度(JCM)的基础数据进行利用，能作为关于温室效应气体的排放削减的实施状况的测定、报告、验证(MRV)的数据进行使用。需要说明的是，在不存在因特网31的地域的情况下，能经由通信卫星30(例如国际移动卫星(INMARSAT)(注册商标))来进行监视控制装置15与云服务器16的通信。

如上述发电设备1A～1C如图2所示构成。由于各发电设备1A～1C是相同构成，所以在此对上述发电设备1A进行说明(还参照图3)。

上述发电设备1A分别具备由多个太阳能发电板构成的太阳能发电机2、由多个小型的风力发电机构成的风力发电机3、用于对这些电力进行转换的转换器5(PV转换器5a、(PV是Photovoltaics的缩写)、风力转换器5b)以及系统互连逆变器6、用于保证上述发电机2、3的输出变动的多个蓄电池(由铅蓄电池构成的电力储藏设备)4、以及用于控制蓄电池4的充放电的多个电池控制器7。需要说明的是，在单独地表示蓄电池4的情况下使用符号4－1、4－2等。

更具体而言，由下述部件构成：将由太阳能发电机2产生的直流电压转换为电压值不同的直流电压(例如DC380V)，并向高压直流供电(HVDC：High－Voltage DirectCurrent)用的DC总线21(参照图4)送出的PV转换器5a；将由上述风力发电机3产生的交流电压转换为直流电压(例如DC380V)并向上述DC总线21送出的风力转换器5b；以及将从上述DC总线21送来的DC380V的直流转换为交流电压(例如单相交流220V)的系统互连逆变器6(参照图3)。

此外，上述蓄电池4，设有6个1个单位的蓄电池4，该1个单位的蓄电池4由具有20[kwh]的容量的2v×24组构成，与各蓄电池4对应地控制充放电的电池控制器7对1个单位的蓄电池4各设有两个(各电池控制器7承担10[kwh])，各电池控制器7与上述DC380V的上述DC总线21连接。

此外，如图4所示，上述各转换器5a、5b与电池控制器7通过通信总线23连接，并且通过上述通信总线23还与后述的智能电源管理器(SPM)22、电池余量计测系统(BMU：BattryMonitoring Unit)24连接。上述智能电源管理器22基于从上述智能电表11发送来的指令信号(从监视控制装置15发送的指令信号)经由上述电池余量计测系统24对上述蓄电池4的充放电等进行控制，并且进行上述太阳能发电机2、上述风力发电机3的发电量的控制。

各发电设备1构成为从系统互连逆变器6将例如220V的单相交流电力或者经由交流开闭配电盘8将380V三相交流电力向配电网9送出，经由该配电网9向各用户10输送例如单相交流220V的电力或者3相380V的电力。

在各发电设备1的上述交流开闭配电盘8的输出侧分别设置有上述智能电表11，构成为能将与该发电设备1中的发电机发电量有关的信息(上述供给电力量信息)无线发送给按该发电设备1设置的WiFi无线收发装置12。

该WiFi无线收发装置12构成为能对从上述智能电表11通过无线发送来的与电力量有关的数据(上述供给电力量信息、与蓄电池有关的信息以及上述电力消耗量信息)以2.4GHz带宽的输送电波进行调制，作为WiFi标准的无线信号向中继器13进行无线发送。此外，该WiFi无线收发装置12经由上述中继器13接收从上述监视控制装置15无线发送来的各种指令信号，并将上述各种指令信号无线发送给智能电表11、18。

在此，在上述发电设备1中，如图4所示，来自上述太阳能发电机2、上述风力发电机3、上述蓄电池4的电力经由上述转换器5(5a、5b)、上述电池控制器7作为直流供给至DC总线(380V)21，该DC总线21与上述系统互连逆变器6连接，通过该逆变器6转换为交流并与交流开闭配电盘8连接。这样，构成为来自上述太阳能发电机2、风力发电机3以及上述蓄电池4的电力例如进行380V的高压直流输电(HVDC)，全部作为直流经由DC总线21供给至互连逆变器6，由该互连逆变器6转换为交流。

当这样构成时，能经由光纤将同样的设备(图4的高压直流输电设备S)与上述系统互连逆变器6容易地连接来进行扩展，能容易地进行系统的扩展。

此外，如图4所示，通过通信总线23将转换器5(5a、5b)、电池控制器7与智能电源管理器22连接，通过通信总线23将该智能电源管理器22与系统互连逆变器6连接。来自上述监视控制装置15的指令经由上述智能电表11由上述智能电源管理器22接收，该智能电源管理器22进行上述各发电机2、3的发电机输出电力的控制，此外，进行向上述蓄电池4的充电或者放电的控制。

此外，上述蓄电池4使用铅蓄电池，与上述电池余量计测系统(BMU)24连接，通过该系统24来监视电池余量、电压、电流等，该电池余量等数据也从上述智能电源管理器22发送给监视控制装置15。

上述各用户10中(参照图2等)，在该用户10设有上述智能电表18、以及用于对各用户10中的电力消耗进行控制的控制器19，从上述智能电表18将与各用户的电力消耗量有关的信息发送给上述WiFi无线收发装置12(参照图1)。该各用户10与上述WiFi无线收发装置12间的通信由于是比较近距离的通信，所以能通过WiFi标准的近距离无线通信(例如2.4MHz带宽)来进行。

用户10中的智能电表18在其多个输入输出接点连接有多个装置，各装置的选择控制能根据该接点的编号来确定。因此，通过使来自上述监视控制装置15的指令信号中含有上述接点的编号，在上述监视控制装置15中也能进行用户10的特定的装置的控制(例如特定的装置的电源的接通断开)。

构成为使用2.4GHz带宽的输送电波从上述WiFi无线收发装置12将同样地与电力消耗量有关的数据(上述电力消耗量信息)作为WiFi标准的无线信号向上述无线中继器13进行发送。

上述WiFi无线收发装置12接收从上述无线中继器13发送的来自监视控制装置15的向各发电设备1或者用户10的控制信息(控制指令)，如果是与自己的发电设备有关的信息，则经由上述智能电源管理器22，基于该控制信息(控制指令)进行发电设备的运转的控制。此外，如果控制信息(控制指令)是特定的用户的控制信息，则WiFi无线收发装置12将该控制信息(控制指令)转换为WiFi方式的信号，并向适合的用户10进行无线发送。

在设置有3台该发电设备1的地域内例如设置3台上述无线中继器13，使用能在多个频带同时进行通信的多输入多输出(MIMO(Multiple Input Multiple Output))的通信方式，能收发从上述各WiFi无线收发装置12发送的2.4GHz带宽的输送电波，并且在各中继器13间能以5GHz带宽的输送电波进行基于WiFi标准的无线通信(参照图5)。

各无线中继器13构成为与上述监视控制装置15的WiFi无线收发装置20也能通过上述各输送电波按照WiFi标准进行通信。

上述监视控制装置15构成为能够经由上述各无线中继器13掌握各发电设备1的发电机发电量、各用户的电力消耗量，并且从上述监视控制装置15以WiFi标准的2.4GHz带宽的输送波无线发送朝向各发电设备1A至1C或者特定的用户10的控制指令信号。

通过这样活用大容量WiFi来进行通信，即使在宽带网的配备迟缓的海外孤岛地域，也能通过WiFi无线通信来进行数据收集、需求控制、预备负载控制，能进行稳定的高品质的电力供给。

由于在无指向性天线的情况下WiFi标准的2.4GHz带宽的电波的验证试验中的到达范围约1km～2km，在半指向性天线的情况下WiFi标准的5GHz带宽的电波的验证试验的到达范围约为2.5km～3km，所以如图5所示，以在将上述中继装置13例如分离了2.5km左右的3个地方，分别构成三角形的顶点的方式进行设置。然后，以各发电设备1的WiFi无线收发装置12位于以各无线中继器13为中心直径为2km以内的圆的范围E内的方式配置该发电设备1A～1C。

各用户10的智能电表18与上述WiFi无线发送装置12通过使用2.4GHz带宽的WiFi无线通信方式进行连接，能实现约2km的到达范围。因此，各发电设备1A～1C的无线收发机12与各用户10，如果在直径2km的圆的范围内，则能进行通信。需要说明的是，由于Zigbee(注册商标)标准中2.4GHz带宽的电波的到达范围是约为3.2km，所以当设为Zigbee(注册商标)标准的无线通信方式时，各发电设备1A～1C的无线收发机12与各用户10，如果在直径3.2km的圆的范围内则能进行通信。

接着，对设置于各发电设备1的预备负载进行说明。如图14所示，作为预备负载，在发电设备1的配电网9连接有EV充电器(EV：Electric Vehicle)36、抽水泵37、污水泵39，在上述各预备负载分别连接有智能电表29。此外，对上述预备负载的智能电表29、上述用户10的智能电表18、以及上述各发电设备的智能电表11的整体进行控制的智能电表控制系统60(SMC)按各发电设备1设置(参照图20等)。

在此，将本发明的系统的控制的整体构成表示于图20，对控制系的概略进行说明。监视控制装置(EMS)15(参照图8)基于从各发电设备1发送的供给电力量信息、与蓄电池有关的信息、电力消耗量信息，来控制上述各发电设备1的蓄电池4的充放电、用户10的电力消耗。智能电源管理器22(参照图9等)基于来自上述监视控制装置15的控制指令、以及来自电池余量计测系统(BMU)24的电池余量等信息，经由电池控制器7对蓄电池4的充放电进行控制。而且，智能电表控制系统(SMC)60具有一旦接受来自上述监视控制装置15的控制指令，则向上述发电设备1、上述用户10、以及预备负载的各智能电表11、18、29发送各控制指令信号的中继机构。

接着，对监视控制装置(EMS)15、智能电源管理器(SPM)22、电池余量计测系统(BMU)24的具体的构成进行说明。

上述监视控制装置(EMS)15具有图8所示的构成。该监视控制装置15具备：作为主存储装置的程序存储部15a，存储有后述的图6、图15、图17以及图22所示的动作顺序的控制程序；CPU15b，按照上述控制程序进行各种控制；数据存储部15c，在上述控制程序的动作过程中暂时存储各种数据；通信部15d，经由集线器进行与上述WiFi无线收发装置20的通信；键盘等输入部15e；以及显示各种信息的显示器等显示部15f，这些装置经由通信总线25连接。

上述智能电源管理器(SPM)22具有图9所示的构成。该智能电源管理器22具备：作为主存储装置的程序存储部22a，存储后述的图16所示的动作顺序的程序；CPU22b，按照上述程序而进行各种控制；数据存储部22c，在上述程序的动作过程中暂时存储各种数据；以及通信部22d，进行与上述智能电表11的通信，这些装置经由上述通信总线26连接。此外，上述通信总线26经由I/O22e与上述通信总线23连接(参照图4)。该智能电源管理器22按各发电设备1设置。需要说明的是，22d’是用于与上述智能电表11之间进行收发的无线收发机。

上述电池余量计测系统(BMU)24如图10所示由下述部件构成：状态传感器24a，用于检测蓄电池4的余量、电压、电流等；CPU24b，接受来自通信总线23的指令来确认状态传感器24a的电池余量等并进行报告；数据存储部24d，用于存储电池余量等各种数据；以及通信部24c，将从上述CPU24b送出的余量的数据向上述通信总线23送出、或者将来自电池控制器7的余量指示指令向CPU24b送出。该电池余量计测系统24按每个发电设备设置。

接下来，对由上述监视控制装置15进行的EMS电力供给平衡控制系统进行说明。

在上述监视控制装置15中，进行各发电设备1的电力不足的情况下的需求响应控制、和各发电设备1的发电量有盈余的情况下的预备负载控制。

监视控制装置15基于来自各发电设备1(BMU24)的发送数据(电池余量数据(百分率数据))，来掌握各发电设备1的最低蓄电池余量A(图7(a)的最小值30％)、以及当前(每隔一定时间间隔)的蓄电池余量a1(参照图13、m1+m2+m3+……)。具体而言，上述最小值(30％)、最大值(90％)等在数据存储部15c中存储为基准值(参照图23、图24)。

此外，上述监视控制装置15接收与各发电设备1对应的用户10的每隔一定时间间隔的电力使用量(需求值B、图7(b)的b1值)(kwh)的数据(参照图11、d1、d2、d3等)并掌握。

另一方面，在监视控制装置15(图8、数据存储部15c)中，预先设定有该发电设备1的最大电力使用量(太阳能发电的电力、风力发电的电力以及蓄电池的电力的总计＝需求设定值C)(kw)作为基准值，监视控制装置15将上述需求值B与需求设定值C进行比较，掌握其差作为需求偏差D(kw)。例如，在当前的需求值(电力使用量)B大于需求设定值C的情况下，作为需求偏差D而掌握。

然后，监视控制装置15对上述需求偏差D加上基于上述最低蓄电池余量A的例如30分钟后的蓄电池供给富余预测E、和负载控制预测F(＝D)来进行运算处理，求出负载控制指令G，该情况求出对用户10的电力使用进行限制的负载控制指令G。

然后，负载控制指令G通过对上述需求偏差D进行补偿来使发电机输出电力与负载控制预测F一致，由此弥补电力不足。负载控制指令G被无线发送至成为对象的用户10。

此外，在各发电设备1A～1C中的发电量有剩余的情况下，进行预备负载控制。作为预备负载，设有淡水化装置、制冰机等，通过剩余的电力将这些装置的运转控制指令向各预备负载装置无线发送。

将对该监视控制装置15的更具体的控制与图6所示的流程图一起进行说明。

监视控制装置(EMS)15经由通信网(WiFi无线收发装置12、中继器13、WiFi无线收发装置20)由通信部15d接受与来自各用户10(10－1、10－2、10－3……：用户10共同设于各发电设备的配电网9)的各智能电表18的电力消耗有关的数据(上述电力消耗量信息、即电力消耗量[kwh]或者电力消耗[kw]、电压[v]、电力因数频率[Hz])的信息(图6、步骤S1)(参照图8)。然后，上述监视控制装置15将这些数据按用户依次存储在数据存储部15c的存储区域27(参照图11)。需要说明的是，在上述各用户的发送数据中，包含表示用户的按用户而不同的ID编号(例如如果是用户10－1则ID＝101，若是用户10－2则ID＝102等)，上述监视控制装置15基于上述ID编号来将每个用户的各数据依次存储到每个用户10的各存储区域10－1、10－2、10－3……。

同时，上述监视控制装置(EMS)15基于智能电源管理器22的控制，经由通信网(WiFi无线收发装置12、中继器13、WiFi无线收发装置20)由通信部15d接收与来自各发电设备1A、1B、1C的智能电表11的发电机输出电力等有关的数据(上述供给电力量信息、即发电机发电量[kwh]或者发电机输出电力[kw]、电压[v]、电流[A]、电力因数频率[Hz])的信息(图6、步骤S2)。

然后，上述监视控制装置15将这些数据按发电设备依次存储到数据存储部15c的存储区域28(参照图12)。然后，与上述用户数据同样，在来自各发电设备1的发送数据中包含表示各发电设备的按发电设备而不同的ID编号(例如发电设备1A为ID＝1A、发电设备1B为ID＝1B，发电设备1C为ID＝1C等)，上述监视控制装置15基于上述ID编号来将各发电设备的各数据依次存储至每个发电设备1A、1B、1C的数据存储部15c的各存储区域1A、1B、1C(参照图12)。此外，发电机发电量或者发电机输出电力、电压、电流，将各发电设备的太阳能发电机2与风力发电机3各个的数据分别地存储。

如上述，在从上述用户10或者发电设备1向上述监视控制装置15发送的数据中全部包含上述ID编号，监视控制装置15构成为能判别来自哪个用户10或者发电设备1的数据。此外，在从上述监视控制装置15向各用户10或者各发电设备1发送数据的情况下，当对特定的用户10或者特定的发电设备1发送数据时，同时发送该特定的用户10或者特定的发电设备1的ID编号。

此外，上述监视控制装置15按发电设备1，从上述智能电表11接收与各蓄电池4的电力[kw]、电压[V]、电流[A]、电池余量[％]有关的信息，并将这些信息存储至数据存储部15c的存储区域38(参照图13(a))。在上述存储区域38中，将发电设备1A的6个蓄电池4的各数据分别存储至4－1至4－6的存储区域。需要说明的是，在图13(a)中仅表示发电设备1A的存储区域38，但对于其他发电设备1B、1C的蓄电池的数据，也与上述存储区域38同样地分开存储。

此外，监视控制装置15对各用户10的电力消耗量进行总计，按一定时间计算总电力消耗量(Σ电力消耗量＝d1+d2+d3+····)，并依次存储至上述数据存储部27(参照图6、步骤S3、图11)。同时，监视控制装置15对各发电设备1A～1C的发电机发电量进行总计，按一定时间间隔计算总发电机发电量(Σ发电机发电量＝e1+e2+e3+e4+e5+e6)，并存储至上述存储区域28(参照图6、步骤S4、图12)。

接着，在监视控制装置15中，将总发电机发电量(Σ发电机输出电力)与总电力消耗量(Σ电力消耗)进行比较，通过预测动作(图6、步骤S5)，来进行与电力消耗相比发电机输出电力有富余的情况下的预备负载预测(图7(a)、图6步骤S6以后)、和电力消耗大于发电机输出电力的情况下的需求预测(图7(b)、图6步骤S8以后)。此时，在(Σ发电机输出电力＝Σ电力消耗)的情况下维持现状，继续发电(图6、步骤S7、S15)。

在上述预测的结果是(Σ发电机输出电力＞Σ电力消耗)的情况下，上述监视控制装置15进行以下的预备负载控制(图6、步骤S6以后)。需要说明的是，在以下的说明中适当参照作为监视控制装置15的CPU15b的功能框图的图23。

该情况下，基于电池余量计测系统(BMU)24来确认发电设备的蓄电池4的当前的电池余量(参照图6、步骤S9、图7(a)a1点)。监视控制装置15(图23、电池余量请求指令部41)向各发电设备1A、1B、1C的各智能电源管理器22发送各发电设备1A、1B、1C的电池余量请求指令(参照图15步骤S9－1)。该电池余量请求指令通过通信部15d经由集线器从WiFi无线收发装置20向各发电设备1A、1B、1C无线发送。

上述电池余量请求指令经由上述中继器13由各发电设备1A、1B、1C的WiFi无线收发装置12接收，从各发电设备1A、1B、1C的各智能电表11向各智能电源管理器22分别无线发送。上述各发电设备1A、1B、1C中的上述智能电源管理器22(参照图9)当经由上述通信部22d接收上述电池余量请求指令(参照图16、步骤S1)时，经由通信总线23对请求电池余量计测系统(BMU)24报告电池余量(参照图16、步骤S2)。

例如，上述发电设备1A的上述电池余量计测系统24(参照图10)经由通信部24c接受上述指令，该系统24的CPU24b基于上述指令通过状态传感器24a来检测蓄电池4－1、4－2、4－3……的余量。然后，经由通信部24c，将蓄电池4－1、4－2、4－3……的余量数据m1、m2、m3[％]……与自己的ID编号一同向通信总线23送出，经由上述通信总线23该余量数据m1、m2、m3……[％]由上述智能电源管理器22接收(参照图16、步骤S3)。经由通信部22d(无线收发机22d’)，上述智能电源管理器22将上述余量数据m1、m2、m3……[％]向上述智能电表11无线发送(参照图16、步骤S4)，上述智能电表11将上述余量数据m1、m2、m3……[％]从WiFi无线收发装置12向上述中继器13发送，该余量数据m1、m2、m3……经由上述无线中继器13、上述无线收发装置20由上述监视控制装置15接收，该监视控制装置15将这些数据存储到数据存储部15c的存储区域38(参照图13(a)、图15、步骤S9－2、S9－3)。

来自其他发电设备1B、1C的电池余量数据m1、m2、m3……[％]也通过同样的路径由上述监视控制装置15接收、存储(参照图15、步骤S9－2、S9－3)。需要说明的是，由于上述监视控制装置15经常接收各发电设备1A、1B、1C的蓄电池4的电池余量数据m1、m2、m3……，并按规定时间进行更新，所以也可以取得存储区域38的最近的电池余量数据作为最近的电池余量数据。

然后，该监视控制装置15(图23、加法部42)通过运算来求出所取得的各发电设备1A的电池余量的总计的总电池余量(Σ电池余量1A＝m1+m2+m3……)(参照图15、步骤S9－3)，并存储至数据存储部15c的存储区域38(参照图13(a))。

同样，上述监视控制装置15(图23、加法部42)通过运算来求出所取得的各发电设备1B、1C的电池余量的总计的总电池余量(Σ电池余量1B＝m1+m2+m3……，Σ电池余量1C＝m1+m2+m3……)，并存储至数据存储部15c的存储区域38(参照图13(a)、图15、步骤S9－3)。

然后，上述监视控制装置15(图23、加法部42)求出各发电设备1A、1B、1C的总计的总电池余量＝Σ电池余量1A+Σ电池余量1B+Σ电池余量1C)。该情况下，总电池余量Σ是图7(a)的a1点(60％)(参照图15、步骤S9－3、S10)。

此时，监视控制装置15(图23、比较部43)参照数据存储部15c的基准值(余量的最大值90％)，由于当前的蓄电池余量(a1点)没有达到最大值，所以认识到该情况，上述监视控制装置15(图23、预测部44)基于充电的特性曲线(图7(a)的特性曲线)来预测到达蓄电池的余量的上限值即90％的时间(到达图7(a)的a2点的时间)(参照图6、步骤S9、S10)。具体而言，上述预测部44将图7(a)的特性曲线延长(参照该图虚线)，通过运算来求出达到90％的时间(参照图15、步骤S10－1)。该情况下，当到达充电的最大值的时间为“10分钟”时，在该期间，对蓄电池4进行充电(参照图15、步骤S10－2、图6、步骤S11)。

具体而言，上述监视控制装置15(图23、充电指令部45)经由通信部15d对上述全部的发电设备1A、1B、1C的智能电源管理器22，发送作为控制指令的蓄电池4的充电指令(参照图15、步骤S10－2)。该充电指令从上述WiFi无线收发装置20经由中继器13由各发电设备1A、1B、1C的WiFi无线收发装置12接收，而且经由各发电设备的智能电表11由各发电设备的智能电源管理器22(参照图9)的通信部22d接收，由各智能电源管理器22识别充电指令(参照图16、步骤S5)。

于是，上述各发电设备的智能电源管理器22经由通信总线23对电池控制器7送出充电指令(参照图16步骤S6)。上述电池控制器7基于上述充电指令，将经由转换器5从太阳能发电机2向DC总线21送出的电力以及经由转换器5从风力发电3向DC总线21送出的电力充电至蓄电池4。

在此期间，上述电池余量计测系统24(参照图10)经常通过状态传感器24a检测上述蓄电池4的余量，并通过通信部24c经由通信总线23将余量数据向上述智能电源管理器22送出(参照图16、步骤S13)。因此，在上述充电期间中也从上述智能电源管理器22将电池余量数据m1、m2、m3……向上述智能电表11发送，并经由无线中继器13、WiFi无线收发装置20向上述监视控制装置15发送(参照图16、步骤S14、S15)。因此，上述监视控制装置15(图23、比较部43)在上述充电期间中也经常能掌握上述蓄电池4的电池余量。需要说明的是，智能电源管理器22将上述电池余量数据存储于数据存储部22c(参照图16、步骤S14)。

在上述监视控制装置15(图23、比较部43)判断蓄电池余量达到了90％的情况下，首先，充电停止指令部46(参照图23)将充电停止指令向各发电设备的智能电源管理器22发送(参照图15、步骤S11、S11－1)。当通过与上述同样的路径，由各发电设备1的各智能电源管理器22接收到上述充电停止指令(参照图16、步骤S7)时，该管理器22对电池控制器7发送充电停止指令(参照图16、步骤S7、S8)。由此，各发电设备中的充电停止。需要说明的是，能从蓄电池余量达到了90％的发电设备开始按顺序停止充电，该情况下，上述监视控制装置15(图23、充电停止指令部46)将充电停止指令与想要停止充电的发电设备的ID编号一同发送。

然后，在上述监视控制装置15(图23、比较部43)判断充电达到了90％的情况下，上述监视控制装置15的预备负载驱动指令部47(参照图23)的驱动开始指令部47a发送预备负载的驱动指令(参照图6、步骤S12)。

虽然作为预备负载有上述的淡水化装置、制冰机等，但在图14中表示了连接于上述配电网9的EV充电器36，在本实施方式中对EV充电器36进行驱动。需要说明的是，在该预备负载还分别连接有智能电表29，经由上述各智能电表29来进行各预备负载的驱动。

此时，上述监视控制装置15(图23、比较部43)按发电设备1A、1B、1C判断电池余量，例如能构成为从最初电池余量达到了90％的发电设备依次发送上述预备负载驱动指令。

上述监视控制装置15(图23、驱动开始指令部47a)的预备负载驱动指令由通信部15d经由集线器从WiFi无线收发装置20发送，该预备负载驱动指令经由上述无线中继器13由各发电设备1A、1B、1C的WiFi无线收发装置12接收，并经由该无线收发装置12由各智能电表11接收。

上述智能电表11将上述的预备负载驱动指令向上述智能电源管理器22发送，该管理器22基于该预备负载驱动指令(参照图16、步骤S9)，为了驱动预备负载，向上述EV充电器36发送驱动指令，并且控制上述电池控制器7，按照将蓄电池4的电力向上述EV充电器36供给的方式进行控制(参照图16、步骤S10)。由此，将EV用的电力充电至上述EV充电器36电力。需要说明的是，在仅驱动特定的发电设备1A或者1B或者1C的预备负载的情况下，只要将发送指令的发电设备的ID编号与预备负载驱动指令一同发送即可。该情况下，各发电设备的智能电源管理器22根据ID编号来判断是否是对自身的指令，仅在检测到ID编号一致的情况下进行上述预备负载的驱动。在ID编号不一致的情况下，不进行预备负载的驱动。

在该预备负载的驱动期间中，由于也与上述充电期间中同样，从上述电池余量计测系统24向上述智能电源管理器22发送电池余量数据(参照图16、步骤S13～S15)，所以在上述监视控制装置15(图23、比较部43)中能始终掌握上述蓄电池4的电池余量。当上述预备负载被驱动时，上述电池余量如图7(a)所示，从a2点(90％)基于预备负载的驱动而逐渐降低，上述监视控制装置15认识到上述电池余量的减少。

然后，监视控制装置15(图23、比较部43)监视蓄电池4的余量，在蓄电池4的充电值变为电池余量的30％以下的情况下，上述监视控制装置15的驱动停止指令部47b(参照图23)发送预备负载驱动停止引导(参照图6、步骤S13、S14)。该预备负载驱动停止引导同样由通信部15d、WiFi无线收发装置20发送，并经由上述无线中继器13由智能电源管理器22接收(参照图16、步骤S11)，上述管理器22基于上述驱动停止指令，对预备负载(EV充电器36)发送预备负载的驱动停止指令(参照图16、步骤S12)。基于此，上述EV充电器36(或者抽水泵37、污水泵39)的在上述蓄电池4下的驱动停止。

此外，通过智能电源管理器22的控制，每周1次将蓄电池4满充电至作为最大值的104％，防止了蓄电池的性能降低(参照图16、步骤S16)。当上述电池控制器7接受到来自上述智能电源管理器22的满充电指令时，经由转换器5将来自太阳能发电机2、风力发电机3的电力经由DC总线21向蓄电池4送出，将上述蓄电池4满充电至104％。

这样，在各蓄电池4中，在成为图7(a)所示的最小值(30％充电)以下的情况下断开预备负载的驱动，在成为最大值(90％充电)以上时，能通过反复进行开始预备负载的驱动的充放电循环，延长铅蓄电池的寿命。

在上述预测的结果是(Σ发电机输出电力＜Σ电力消耗)的情况下，监视控制装置15进行以下的需求控制(参照图6、步骤S8以后、图7(b))。

该情况下，上述监视控制装置15(图23、比较部43)识别当前的发电机输出电力(图7(b)的b1点)，基于电力消耗的特性曲线，上述预测部44(参照图23)预测例如10分钟后的电力消耗(图7(b)的b2点)(参照图6、步骤S16、S17)。

此时，在b2点的电力消耗预测值超过电池余量、通过太阳能产生的发电机发电量、通过风力产生的发电机发电量的总计电力量的情况下，送出用户电力限制指令作为控制指令(参照图6、步骤S17、S18)。需要说明的是，如果电力消耗预测值在上述总计电力量的范围内，则不发送电力限制指令。

在发出上述电力限制指令的情况下，上述监视控制装置15(图23、需求控制指令部49的电力限制指令部49b)调查数据存储部15c的存储区域27(参照图11)的各用户的电力消耗量d1、d2等，对电力消耗大的用户发送电力限制指令。例如在针对用户10－3发送电力限制指令的情况下，将附加了ID＝103的电力限制指令从通信部15d经由上述WiFi无线收发装置20进行发送。

上述电力限制指令经由中继器13由发电设备1的WiFi无线收发装置12接收，而且从该无线收发装置12由各用户10的智能电表18接收。在ID编号一致的上述用户10－3中，由上述智能电表18进行接收，上述控制器19识别是向自身的电力限制指令，该控制器19通过在该用户10－3中将使用中的特定的电气设备的电源断开等，来进行限制电力消耗的控制。需要说明的是，在上述监视控制装置15中，能使上述电力限制指令的信号中包含成为用户10－3中的电力限制的对象的特定的电气设备的接点的编号，该情况下能将由上述接点编号确定的电气设备的电源断开。这样，在监视控制装置15中，也能够确定成为电力限制的对象的用户中的设备。

上述监视控制装置15(图23、比较部43)在上述电力限制指令中也获得来自各用户10的电力消耗量信息，在判断为电力消耗量降低、需求电力值变为上述总计电力量的范围内的情况下(参照图17、步骤S18－1)，上述监视控制装置15的需求恢复指令部49a(参照图23)对上述用户10－3发送需求恢复引导(参照图6、步骤S19)。即，经由上述WiFi无线收发装置20，需求恢复引导由上述通信部15d同样地向上述发电设备1无线发送。

上述需求恢复指令经由上述无线中继器13由发电设备1的WiFi无线收发装置12接收，并从该无线收发装置12由各用户10的智能电表18接收。在ID编号一致的上述用户10－3中，该用户的控制器19识别为是向自身的恢复指令，上述控制器19通过将在该用户10－3中已断开的上述电气设备的电源接通等，来进行恢复。需要说明的是，在ID编号不一致的用户10中，无视上述需求恢复指令。

在送出了上述用户电力限制指令的情况下，也经常按一定时间继续需求预测动作，在电力消耗预测值变为上述总计电力的范围内的情况下，发送需求恢复引导(参照图6、步骤S19、S20、图17、步骤S19)。

接下来，以下对图6的步骤S6～S14的预备负载控制的其他实施方式进行说明。通过图18、图19、图22等对该实施方式的构成进行说明。需要说明的是，在图18、图19中，分别对与图3、图4相同的部分、对应的部分赋予了相同符号为了方便起见省略了说明。需要说明的是，监视控制装置15与各发电设备1的数据的流向在没有特别说明的情况下与上述实施方式同样。此外，在以下的说明中，适当参照作为监视控制装置15的CPU15b的功能框图的图24。

在图18中，与图3的不同点在于，在DC总线21与其他蓄电池并列设有2个单位的预备蓄电池4’以及分别对应预备蓄电池4’的电池控制器7’(4台)(图19也同样)。然后，如图13(b)所示，预备蓄电池4’的电池余量等的状态由蓄电池余量计测系统24监视(参照图19)，与上述蓄电池4同样，在监视控制装置15的数据存储部15c的存储区域38’中存储有各预备蓄电池4’－1、4’－2的电力f1、f2[kw]、电压[V]、电流[A]、电池余量g1、g2[％]。需要说明的是，在区分2个单位的预备蓄电池4’时，用符号4’－1、4’－2表示。

监视控制装置15使用上述预备蓄电池电池4’，进行以下的预备负载控制。需要说明的是，由于该控制是基于蓄电池4的蓄电池余量对上述预备蓄电池4’进行充放电控制的控制，所以也可以说是使上述预备蓄电池4’作为预备负载进行动作的控制(参照图14的作为预备负载的预备蓄电池4’)。

此外，在以下的控制中，在能进行基于太阳能发电机2的发电的白天，对上述蓄电池4自动进行充电(参照图21(a)的白天的区域E1、E3)，在不能进行基于太阳能发电机2的发电的夜间，自动地进行上述蓄电池4的放电来消耗蓄电池的电力(参照图21(a)的夜间的区域E2、E4)的基本的控制进行为前提。需要说明的是，该蓄电池4的充放电控制由智能电源管理器22进行。

在发电机输出电力高于电力消耗的状况下(参照图6步骤S6)，由于在白天能进行基于太阳能发电机2的发电，所以各发电设备1的蓄电池4根据智能电源管理器22的充电指令不断充电，如图21(a)的蓄电池余量的区域E1所示，蓄电池余量不断增加(参照曲线L1)。

在此，如果监视控制装置15(图24、比较部43)判断为蓄电池余量(例如平均值)相对于蓄电池4的平均的满充电(100％)变为85％(参照图22、步骤S21)则，监视控制装置15(图24、预备负载驱动指令部51的预备蓄电池充电指令部51a)发送预备蓄电池4’的充电开始指令(图22、步骤S22)。该充电开始指令从智能电表控制系统60向预备蓄电池4’的智能电表29发送，并从该智能电表29向智能电源管理器22发送，从该管理器22对预备蓄电池4’的电池控制器7’进行指令，开始预备蓄电池4’的充电。由此，对预备蓄电池4’进行充电(参照图16、步骤S5、S6、图21(b)、预备蓄电池的曲线L1’)。

然后，当监视控制装置15基于日照计52(参照图24)检测到日落(参照图22、步骤S23)时，上述监视控制装置15(图24、预备蓄电池充电指令部51a)发送预备蓄电池4’的充电停止指令(参照图22、步骤S24)。该充电停止指令通过与上述同样的无线路径，从监视控制装置15由发电设备1的WiFi无线收发装置12接收，而且从智能电表控制系统60向预备蓄电池4’的智能电表29发送，从该智能电表29向智能电源管理器22发送，从该管理器22对预备蓄电池4’的电池控制器7’进行指令，预备蓄电池4’的充电停止(参照图21(b)、预备蓄电池的曲线的P1点、图16、步骤S7、S8)。

由于基于太阳能发电机2的发电机输出电力因日落而降低，所以夜间的区域E2(图21(a))，由于用户10使用蓄电池4的蓄电池余量等而蓄电池余量逐渐减少(参照图21(a)、曲线L2)。然后，当监视控制装置15(图24、比较部43)检测到蓄电池余量(例如蓄电池4的任意一个)变为33％(参照图22、步骤S25)时，上述监视控制装置15(图24、预备蓄电池放电指令部51b)发送预备蓄电池4’的放电开始指令(参照图22、步骤S26)，基于该指令开始预备蓄电池4’的放电(参照图21(b)、预备蓄电池的曲线L2’)。需要说明的是，上述监视控制装置15(图23、充电指令部45)将蓄电池4的充电指令与上述预备蓄电池放电指令部51b的放电开始指令一起发送，由此，开始对蓄电池4充电。

即，通过预备蓄电池4’的放电，将直流电力向DC380V的DC总线21供给，所供给的直流电力充电至蓄电池4，蓄电池4的电池余量逐渐上升(参照图21(a)、曲线L3)。

然后，当监视控制装置15(图24、比较部43)检测出上述蓄电池余量(例如任意一个)变为35％(参照图22、步骤S27)时，上述监视控制装置15(图24、预备蓄电池放电指令部51b)发送预备蓄电池4’的放电停止指令，停止预备蓄电池4’的放电(参照图22、步骤S28、图21(b)、预备蓄电池的曲线的点P2)。

然后，由于已经变为白天(参照图21(a)的白天的区域E3)，所以通过太阳能发电机2的发电，蓄电池4不断充电，蓄电池余量逐渐上升(参照图21(a)、曲线L3)。此时，监视控制装置15(图24、第二预备蓄电池充电指令部53)参照计时器54，在每天12点到13点之间(1个小时)，发送预备蓄电池4’的充电指令，基于该充电指令，对预备蓄电池4’进行充电(参照图21(b)、预备蓄电池的曲线L3’、图22、步骤S29～S32、图16、步骤S5、S6)。

然后，蓄电池4的电池余量达到了85％的情况的控制与上述同样，以后，反复进行同样的控制。

通过进行如上的预备蓄电池4’的充放电，将在白天发电得到的过剰的电力还对预备蓄电池4’充电，在蓄电池4进行夜间放电而余量降低时，通过对预备蓄电池4’进行放电而对蓄电池4进行充电，能进行整体的高效的运转。例如，若设为在1天进行铅蓄电池(蓄电池4)的上述33％～85％的1个循环，则能基于铅蓄电池的循环次数来决定铅蓄电池的寿命。

此外，能在从85％到33％的期间运转蓄电池4，能增长蓄电池的寿命。需要说明的是，上述85％、33％、35％并不限定于此，能设定其他的基准值，例如任意地设定80％、30％、33％等电池余量的上限值和下限值。

综上所述，关于发电机输出电力与电力消耗的平衡，通过供给量不足预测的需求响应控制和发电量过多预测的预备负载控制能取得平衡。

在监视控制装置15中，基于从上述各用户10的智能电表18获得的电力使用量，能通过作为显示部15f的显示器来确认各用户10的电力使用量。此外，需求控制的状况也能通过上述显示器来确认。即，上述预备负载控制的状况、以及上述需求控制的状况能通过上述监视控制装置15的上述显示部15f来显示图7(a)(b)、图21(a)(b)这样的图表显示，能通过上述监视控制装置15大致实时地观看控制的样子以及电力的供求状况。同时，在上述监视控制装置15中，由于将其数据存储部15c内的信息、即在图11～图13所示的存储区域27、28、38、38’中依次存储各用户的电力消耗、蓄电池的信息、以及发电设备的发电机输出电力，所以能通过显示部15f大致实时地显示这些电力消耗与发电机输出电力的关系。

关于预备负载控制的状况、图7(b)所示的需求控制的状况，由于监视控制装置15使用VPN(Virtual Private Network：虚拟专用网)的技术，经由通信卫星30以及/或者因特网31与例如日本国内的云服务器16连接，所以能通过与上述云服务器16连接的个人计算机或者平板电脑等在日本国内大致实时地随时确认设置于外国的发电设备的上述预备负载控制的状况以及上述需求控制的状况、用户的电力消耗、发电设备的发电机输出电力的状况。

具体而言，从设于监视控制装置15的VPN路由器32通过无线而经由通信卫星30与日本国内的通信运营商33连接，由此该通信运营商33与因特网31连接。日本国内的云服务器16经由VPN路由器34以及防火墙35与该因特网31连接。

因此，在上述云服务器16中，能通过上述VPN经由通信卫星30、因特网31来接收上述外国的上述监视控制装置15中的各种数据。因此，通过该云服务器16的显示器、或者与上述云服务器16连接的个人计算机或者平板电脑等，能进行与上述监视控制装置15中的EMS有关的供给电力量的总计。此外，同样在经由因特网31与上述云服务器16连接的个人计算机等的显示器上，能在日本国内随时随地大致实时地确认设置于外国的孤岛的上述监视控制装置15的信息、即电力的供求状况以及预备负载控制、需求控制的状况。

上述云服务器16中蓄积的各种数据作为与设置有该电力系统的国家之间的用于两国间信用制度(JCM)的基础数据而利用，能作为关于温室效应气体的排放削减的实施状况的测定、报告、验证(MRV)的数据而使用。

上述云服务器16内的数据能经由上述因特网31来进行公开。因此，在与日本利用两国间信用制度(JMC)的国家中，通过经由该因特网31阅览上述云服务器16内的数据，在上述各外国也能用于作为两国间信用制度(JCM)的基础数据而利用，能够作为关于温室效应气体的排放削减的实施状况的测定、报告、验证(MRV)的数据而使用。

综上所述，根据本发明的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统，即使在不存在发电站的孤岛等，也能实现离网且稳定的混合动力发电系统。

此外，实现了完全不使用内燃机发电而使用了太阳能发电、风力发电以及蓄电池的全部可再生能源发电系统。

此外，由于发电设备是通过基于直流互连的自律分散电源(HVDC)进行控制的设备，所以与基于交流的输电系统相比，发电设备的增设较容易。

此外，由于是进行高压直流输电(HVDC)并经由互连逆变器来进行1个电路的交流电力输出的结构，所以能简单地进行电力输出控制。因此，系统互连组(电力输出)也能够冗长、扩展。

此外，为了平衡控制运算而对传感器灵活运用双向智能电表(发电部、用户)、和铅蓄电池、电池余量计测系统(BMU)，在廉价的同时进行高效的控制。

此外，控制输出灵活运用智能电表的输入输出接点，能容易地进行选择负载的控制。

此外，在发电设备扩展的情况下，能对发电设备使用光纤，容易地进行发电设备彼此的同步运转。即，由于发电设备彼此的同步能通过在系统互连逆变器6的输出侧(交流侧)使电力因数、频率、电压等匹配来进行，所以能容易地进行多个发电设备的同步运转。

根据本发明，例如即使在不存在足够的发电基础设施的孤岛等地域，也能离网地高效且稳定地供给电力。

此外，即便是太阳能发电或者风力发电等利用可再生能源的发电设备，也能供给稳定的电力。

此外，不仅能在产生了剩余的电力时驱动预备负载来有效地利用剩余电力，而且在电力消耗大于发电机输出电力的情况下，能抑制特定的用户的电力消耗，能对过度的电力使用进行抑制，来取得电力的适当的供求平衡。

此外，不仅能在白天将对蓄电池充电的剩余的电力充电至预备蓄电池，而且在夜间蓄电池的余量减少时，能通过预备蓄电池放电，来进行蓄电池的充电，能有效地使用剩余的蓄电池余量。

此外，能使用通信卫星等，将本发明的电力供给系统应用于外国的地域中的电力供求信息集中蓄积到日本国内的云服务器，并将所蓄积的各种信息利用于例如与温室效应气体的排放削减有关的两国间信用制度(JCM)、温室效应气体的削减的实施状况的测定/报告/验证(MRV)。

而且，由于使用例如WiFi标准的频带，监视控制装置全部通过无线来接收供给电力量信息、电力消耗量信息，且来自监视控制装置的控制指令也全部通过无线进行，所以能毫无障碍地向不存在通信基础设施的地域应用。

产业上的可利用性

例如，在外国不存在稳定的发电基础设施的孤岛等中，通过设置本发明的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统，能实现离网的稳定的电力供给，并且能在日本国内蓄积该系统的电力供求数据，从而能灵活运用于JMC。

附图标记说明：

1 发电设备；

1A～1C 发电设备；

2 太阳能发电机；

3 风力发电机；

4 蓄电池；

4’ 预备蓄电池；

10 用户；

11 智能电表；

13 无线中继器；

15 监视控制装置；

18 智能电表；

24 电池余量计测系统；

30 通信卫星；

31 因特网；

47 预备负载驱动指令部；

47a 驱动开始指令部；

47b 驱动停止指令部；

49 需求控制指令部；

49a 恢复指令部；

49b 电力限制指令部；

51 预备负载驱动指令部；

51a 预备蓄电池充电指令部；

51b 预备蓄电池放电指令部；

53 第二预备蓄电池充电指令部

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统，其中，

上述使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统是由具备仅利用了可再生能源的发电装置、电力储藏设备以及预备负载的发电设备、和只接受来自该发电设备的电力供给的多个用户构成的电力供求单位系统，该电力供求单位系统设置于规定区域内，并且，

在上述规定区域内设置有监视上述电力供求单位系统的电力的供求状况来进行上述各电力供求单位系统内的电力供求平衡的控制的监视控制装置，

在上述各发电设备与上述各用户中分别设有智能电表，上述监视控制装置经由上述各智能电表与上述各电力供求单位系统之间通过无线通信，来接受各用户中的与电力消耗有关的数据以及各发电设备中的与发电机输出电力有关的数据，基于这些数据将用于电力的供求平衡的控制指令无线发送至上述电力供求单位系统，由此进行电力供给的平衡控制，

上述监视控制装置具备：预备负载驱动指令部，监视上述发电设备的发电机输出电力和上述用户的电力消耗，在发电量过多的情况下进行驱动上述预备负载的预备负载控制动作；以及需求控制指令部，在供给电力不足的情况下进行由对上述用户的电力限制指令构成的需求响应控制动作，通过上述预备负载驱动指令部和上述需求控制指令部取得发电机发电量与电力消耗量的平衡，

上述电力储藏设备由多个蓄电池构成，并且设有能检测蓄电池余量的电池余量计测系统，

上述监视控制装置的上述预备负载驱动指令部具备：

驱动开始指令部，由上述电池余量计测系统检测出的蓄电池余量以比蓄电池余量的最大值低若干的值作为上限值，能在蓄电地余量到达了该上限值时作为上述控制指令发送开始驱动上述预备负载的驱动开始指令；以及

驱动停止指令部，通过上述预备负载的驱动而由上述电池余量计测系统检测出的蓄电池余量以比蓄电池余量的最小值高若干的值作为下限值，在蓄电地余量达到了该下限值时作为上述控制指令停止上述预备负载的驱动。

2.一种使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统，其中，

上述使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统是由具备仅利用了可再生能源的发电装置、电力储藏设备以及预备负载的发电设备、和只接受来自该发电设备的电力供给的多个用户构成的电力供求单位系统，该电力供求单位系统设置于规定区域内，并且，

在上述规定区域内设置有监视上述电力供求单位系统的电力的供求状况来进行上述各电力供求单位系统内的电力供求平衡的控制的监视控制装置，

在上述各发电设备与上述各用户中分别设有智能电表，上述监视控制装置经由上述各智能电表与上述各电力供求单位系统之间通过无线通信，来接受各用户中的与电力消耗有关的数据以及各发电设备中的与发电机输出电力有关的数据，基于这些数据将用于电力的供求平衡的控制指令无线发送至上述电力供求单位系统，由此进行电力供给的平衡控制，

上述监视控制装置具备：预备负载驱动指令部，监视上述发电设备的发电机输出电力和上述用户的电力消耗，在发电量过多的情况下进行驱动上述预备负载的预备负载控制动作；以及需求控制指令部，在供给电力不足的情况下进行由对上述用户的电力限制指令构成的需求响应控制动作，通过上述预备负载驱动指令部和上述需求控制指令部取得发电机发电量与电力消耗量的平衡，

上述电力储藏设备由多个蓄电池构成，并且设有能检测蓄电池余量的电池余量计测系统，

除了上述蓄电池以外还设有预备蓄电池，构成为能由上述电池余量计测系统检测该预备蓄电池的电池余量，

上述监视控制装置的上述预备负载驱动指令部具有：

预备蓄电池充电指令部，由上述电池余量计测系统检测出的蓄电池余量以比蓄电池余量的最大值低若干的值为上限值，在蓄电地余量到达了该上限值时发送上述预备蓄电地的充电指令，在检测到变为日落时发送上述预备蓄电池的充电停止指令；

预备蓄电池放电指令部，上述蓄电池余量以比蓄电池余量的最小值高若干的值作为下限值，在蓄电地余量达到了该下限值时发送上述预备蓄电池的放电指令，通过上述预备蓄电池的放电来进行上述蓄电池的充电，在上述蓄电池余量变为比上述下限值高若干的值时发送上述预备蓄电池的放电停止指令；以及

第二预备蓄电池充电指令部，在进行上述蓄电池的充电的白天的一定期间，进行上述预备蓄电池的充电。

3.根据权利要求1或者权利要求2所述的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统，其中，

上述监视控制装置中的上述需求控制指令部具备：电力限制指令部，对上述特定的用户作为上述控制指令发送限制电力消耗的电力限制指令；以及恢复指令部，在供给电力不足消除时对上述用户发送恢复指令。

4.根据权利要求1至权利要求3中任意一项所述的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统，其中，

上述利用了可再生能源的发电装置由太阳能发电机、风力发电机、生物质发电机、水力发电机、或者这些发电机的任意2个以上的组合构成，

上述电力供求单位系统构成为不与作为现存的发电站的外部电力系统连接而完全的离网。

5.根据权利要求1至权利要求4中任意一项所述的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统，其中，

在上述规定的区域内设置2个以上上述电力供求单位系统，

上述监视控制装置通过与上述2个以上电力供求单位系统之间进行无线通信，来进行电力供给的平衡控制。

6.根据权利要求1或者权利要求2所述的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统，其中，

设置有能经由通信网接受上述监视控制装置中的与电力消耗有关的上述数据以及与发电机输出电力有关的上述数据并进行蓄积的云服务器装置，

上述云服务器装置与上述监视控制装置通过通信卫星以及/或者因特网连接为能相互通信。

Claims (7)

1.一种使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统，其中，

上述使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统是由具备仅利用了可再生能源的发电装置、电力储藏设备以及预备负载的发电设备、和只接受来自该发电设备的电力供给的多个用户构成的电力供求单位系统，该电力供求单位系统设置于规定区域内，并且，

在上述规定区域内设置有监视上述电力供求单位系统的电力的供求状况来进行上述各电力供求单位系统内的电力供求平衡的控制的监视控制装置，

在上述各发电设备与上述各用户中分别设有智能电表，上述监视控制装置经由上述各智能电表与上述各电力供求单位系统之间通过无线通信，来接受上述各用户中的与电力消耗有关的数据、上述各发电设备中的与发电机输出电力有关的数据、以及与上述电力储藏设备的电池余量有关的数据，基于这些数据将用于电力的供求平衡的控制指令无线发送至上述电力供求单位系统，由此进行电力供给的平衡控制，

并且设置有能经由通信网接受上述监视控制装置中的与电力消耗有关的上述数据、与发电机输出电力有关的上述数据以及与电池余量有关的上述数据并进行蓄积的云服务器装置，

上述云服务器装置与上述监视控制装置通过通信卫星以及/或者因特网连接为能相互通信。

2.根据权利要求1所述的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统，其中，

上述利用了可再生能源的发电装置由太阳能发电机、风力发电机、生物质发电机、水力发电机、或者这些发电机的任意2个以上的组合构成，

上述电力供求单位系统构成为不与作为现存的发电站的外部电力系统连接而完全的离网。

3.根据权利要求1或者权利要求2所述的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统，其特征在于，

上述监视控制装置具备：预备负载驱动指令部，监视上述发电设备的发电机输出电力和上述用户的电力消耗，在发电量过多的情况下进行驱动上述预备负载的预备负载控制动作；以及需求控制指令部，在供给电力不足的情况下进行由对上述用户的电力限制指令构成的需求响应控制动作，

通过上述预备负载驱动指令部和上述需求控制指令部取得发电机发电量与电力消耗量的平衡。

4.根据权利要求3所述的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统，其特征在于，

上述电力储藏设备由多个蓄电池构成，并且设有能检测蓄电池余量的电池余量计测系统，

上述监视控制装置的上述预备负载驱动指令部具备：

驱动开始指令部，由上述电池余量计测系统检测出的蓄电池余量以比蓄电池余量的最大值低若干的值作为上限值，能在蓄电地余量到达了该上限值时作为上述控制指令发送开始驱动上述预备负载的驱动开始指令；以及

驱动停止指令部，通过上述预备负载的驱动而由上述电池余量计测系统检测出的蓄电池余量以比蓄电池余量的最小值高若干的值作为下限值，在蓄电地余量达到了该下限值时作为上述控制指令停止上述预备负载的驱动。

5.根据权利要求3或者权利要求4所述的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统，其中，

上述监视控制装置中的上述需求控制指令部具备：电力限制指令部，对特定的上述用户作为上述控制指令发送限制电力消耗的电力限制指令；以及恢复指令部，在供给电力不足消除时对上述用户发送恢复指令。

6.根据权利要求1至权利要求5中任意一项所述的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统，其中，

在上述规定的区域内设置2个以上上述电力供求单位系统，

上述监视控制装置通过与上述2个以上电力供求单位系统之间进行无线通信，来进行电力供给的平衡控制。

7.根据权利要求3所述的使用了利用可再生能源的发电设备的电力供给系统，其中，

上述电力储藏设备由多个蓄电池构成，并且设有能检测蓄电池余量的电池余量计测系统，

除了上述蓄电池以外还设有预备蓄电池，构成为能由上述电池余量计测系统检测该预备蓄电池的电池余量，

上述监视控制装置的上述预备负载驱动指令部具有：

预备蓄电池充电指令部，由上述电池余量计测系统检测出的蓄电池余量以比蓄电池余量的最大值低若干的值为上限值，在蓄电地余量到达了该上限值时发送上述预备蓄电地的充电指令，在检测到变为日落时发送上述预备蓄电池的充电停止指令；

预备蓄电池放电指令部，上述蓄电池余量以比蓄电池余量的最小值高若干的值作为下限值，在蓄电地余量达到了该下限值时发送上述预备蓄电池的放电指令，通过上述预备蓄电池的放电来进行上述蓄电池的充电，在上述蓄电池余量变为比上述下限值高若干的值时发送上述预备蓄电池的放电停止指令；以及

第二预备蓄电池充电指令部，在进行上述蓄电池的充电的白天的一定期间，进行上述预备蓄电池的充电。