JP2002233053A - 蓄電システム及び方法 - Google Patents

蓄電システム及び方法

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JP2002233053A JP2001027846A JP2001027846A JP2002233053A JP 2002233053 A JP2002233053 A JP 2002233053A JP 2001027846 A JP2001027846 A JP 2001027846A JP 2001027846 A JP2001027846 A JP 2001027846A JP 2002233053 A JP2002233053 A JP 2002233053A
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正敬 萬
Shinichi Hoizumi
真一 保泉
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    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力価格が経時的に変動する電力取引市場に
おいて、低価格時に電力を購入・蓄電し、高価格時に売
電することにある。 【解決手段】 購入意思決定装置１によってインターネ
ットを通じて電力取引市場における電力価格をリアルタ
イムに受信し、所定の購入アルゴリズムに従って電力の
購入量、購入時期を決定し、電力取引市場に連絡し、決
定された購入電力量分の購入料金を電子決済装置５から
電力取引市場に送り、受電制御装置２が決定された購入
電力量を受電し、蓄電装置６に蓄電する。また、販売意
思決定装置４によって同様に電力取引市場における電力
価格をリアルタイムに受信し、所定の販売アルゴリズム
に従って電力の販売量、販売時期を決定し、電力取引市
場に連絡し、決定された販売電力量分の電力販売料金を
電子決済装置５より電力取引市場から受け取り、送電制
御装置３が決定された販売電力量を電力取引市場に送電
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄電システム及び
方法に係り、特に、電力価格が時間に対して変化する電
力取引市場における電力の商取引に関する。
【０００２】
【従来の技術】日本においては、現状、需要家への電力
の供給は基本的に電力会社からのみ行われている。した
がって、電力の取引は電力会社が設定する料金体系で使
用した電力量に基づき、料金を電力会社に支払うという
形態がとられる。しかし、規制緩和等により、電力取引
においても、他の商取引と同様に、複数の売電業者、需
要家から構成され、電力の需要と供給のバランスに基づ
いて電力価格が経時的に変動する電力取引市場が創設さ
れ、拡大していくことが予想される。電力供給装置の従
来技術として、特開平１１−３０８７７１号公報に記載
されている電力供給制御装置がある。この従来技術は電
力の供給制御に関し、需要家に対して個別に行っていた
負荷制御を需要家全体の協調制御で行い、また、電力供
給を行う複数の売電業者がいた場合に最適な売電業者を
選択するというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、複数
の売電業者、需要家が存在する場合に、需要家が消費す
る電力を一括して購入し、負荷制御は需要家全体の協調
制御で行い、各需要家に電力を供給するというものであ
る。この従来技術では、複数の売電業者から供給される
電力を一括して購入し、負荷制御を協調制御で行い、各
需要家に供給することを目的としており、電力料金が経
時的に変化する市場での電力取引は想定されていない。
【０００４】本発明の課題は、複数の売電業者、需要家
から構成され、電力の需要と供給のバランスに基づいて
電力価格が経時的に変動する電力取引市場において、低
価格時に電力を購入・蓄電し、高価格時に売電するに好
適な蓄電システム及び方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、電力を購入・蓄電し、購入時より高値で蓄電した電
力を販売する機能を有する蓄電システムにおいて、電力
価格の価格変動情報をもとに所定の購入ルールに従って
最適な電力の購入量、購入時期を決定する購入意思決定
装置と、購入した電力を貯える蓄電装置と、電力価格の
価格変動情報をもとに所定の販売ルールに従って最適な
蓄電した電力の販売量、販売時期を決定する販売意思決
定装置と、電力売買に伴う金銭の授受を電子決済により
行う電子決済装置を備える。ここで、販売意思決定装置
は、電力の販売量、販売時期の決定に際し、蓄電装置に
蓄電した電力の自然放電による減少分を評価する機能を
有する。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明の蓄電システムの一実
施形態を示す。図１において、蓄電システムは、任意の
数の売電業者、需要家によって構成され、電力の需要と
供給のバランスで電力価格が経時変動する電力取引市場
において、将来の電力価格を予測することができ、電力
価格が安いときに電力を購入・蓄電し、高いときに蓄電
した電力を販売する機能を有する蓄電システムを示す。
蓄電システムは、購入意思決定装置１、販売意思決定装
置４、受電制御装置２、蓄電装置６、送電制御装置３、
電子決済装置５から構成される。購入意思決定装置１
は、インターネットなどの公域媒体を通じて電力取引市
場における電力価格をリアルタイムに受信し、下記に示
すアルゴリズムに従って、電力の購入量、購入時期を決
定し、決定した電力の購入量、購入時期をインターネッ
トなどの公域媒体を通じてリアルタイムに電力取引市場
に連絡することにより、購入契約を締結する。決定され
た購入電力量分の電力購入料金を電子決済装置５から決
済情報として電力取引市場に送り、その市場で電子決済
し、受電制御装置２が決定された購入電力量を受電す
る。受電制御装置２により受電された電力は蓄電装置６
に蓄電される。また、販売意思決定装置４は、インター
ネットなどの公域媒体を通じて電力取引市場における電
力価格をリアルタイムに受信し、下記に示すアルゴリズ
ムに従って、電力の販売量、販売時期を決定し、決定し
た電力の販売量、販売時期をインターネットなどの公域
媒体を通じてリアルタイムに電力取引市場に連絡するこ
とにより、販売契約を締結する。決定された販売電力量
分の電力販売料金を電子決済装置５より決済情報として
電力取引市場から受け取り、その市場で電子決済し、送
電制御装置３が決定された販売電力量を電力取引市場に
送電する。
【０００７】図２に、購入意志決定装置１、販売意志決
定装置４の構成を示す。購入意志決定装置１、販売意志
決定装置４は下記の装置を含む構成とする。インターネ
ットなどの公域媒体を通じて電力取引市場における電力
価格をリアルタイムに受信する機能に加え、現在及び今
後の気温や湿度等の気象条件、電力需要動向などの外的
要因及び現在の蓄電量を計測する機能を備える計測部
７、現在までの電力価格の時系列データを蓄積するデー
タベース（１）９、過去における気温、湿度などの気象
条件と電力価格の相関データを記録するデータベース
（２）１０、過去の電力需要と電力価格の相関データを
記録するデータベース（３）１１、データベースに蓄積
した時系列データなどを元に今後の電力価格の経時変化
予測を行う機能を有し、電力の最適な購入量、購入時
期、または、蓄電した電力の最適な販売量、販売時期を
決定する演算部８と、インターネットなどの公域媒体を
通じて電力取引市場に決定した電力の購入量、購入時
期、または、電力の販売量、販売時期をリアルタイムに
発信する発信部１２を備える。
【０００８】図３を用いて、購入意志決定装置１の演算
部８が行う演算アルゴリズムを具体的に説明する。ま
ず、購入意志決定装置１の計測部７がインターネットな
どの公域媒体を通じて電力取引市場における電力価格を
リアルタイムに受信する。そして、受信した電力価格の
時系列データを蓄積し、下記に示すアルゴリズムで電力
価格変動の分析及び経時変動予測を行い、最適な電力の
購入量、購入時期を決定する。電力価格変動予測方法の
アルゴリズムの一例を説明する。まず、過去の電力価格
の時系列データの分析を行うことにより、電力価格の変
動予測値(基準予測値)を算出する。過去の時系列データ
から将来の値を予測する方法には、様々なものが研究、
発表されているが、ここではニューラルネットワークに
よるパターン分析を一例として用いるものとする。さら
に、より高精度の予測を行うため、過去に生じた気象条
件、電力需要動向などの外的要因が生じた場合の電力価
格の相関関係を記載したデータベース（２）、（３）を
用いて、ある気象条件、電力需要動向などの外的要因が
存在する場合の電力価格の変動感度を算出し、予測に反
映する。例えば、気温が１℃上昇すると電力価格が１円
／ｋＷｈ上昇すると分かっている場合、この気象条件に
対する変動感度は１円／（ｋＷｈ・℃）となる。この変
動感度を基準予測値に反映することにより、気象条件、
電力需要動向などの外的要因を考慮した電力価格の予測
値(購入電力価格予測値)を下記の式を用いて算出する。
【数１】購入電力価格予測値＝基準予測値(時系列デー
タから算出)×気象条件に対する感度×外的要因に対す
る感度 さらに、算出した購入電力価格予測値及び過去の電力価
格の時系列データ（１）を統計処理し、ある一定の時期
までの電力価格の最小値の期待値(電力購入基準価格)を
算出する。そして、ある時刻の電力価格がこの電力購入
基準価格を下回った場合に電力を購入、蓄電する。購入
量は説明を簡略化するため、ここでは、蓄電可能量上限
値と仮定する。
【０００９】次に、図４を用いて、販売意志決定装置４
が行う演算アルゴリズムを具体的に説明する。蓄電シス
テムは、電力を購入し、購入した電力は蓄電装置６に貯
えられる。一般的に、蓄電装置６は蓄電した電力を永久
に蓄電することはできず、時間を経るにしたがって自然
放電してしまう。今、説明を簡略化するため、この蓄電
装置６は毎日一定の割合(放電率)で放電するものと仮定
する。販売時期における蓄電量は、購入電力量、蓄電装
置６の放電率、電力を購入してから販売するまでの日数
を用いて下記の式により定めることができる。
【数２】販売時期の蓄電量＝購入電力量×（１００−放
電率（％／日）×蓄電日数） 電力販売料金は、上記の蓄電量に電力価格をかけること
によって定められる。また、蓄電には蓄電装置運転に伴
うコストが発生する。今、説明を簡単にするため、この
蓄電に要するコストは毎日一定の金額必要となるものと
仮定する。蓄電システムの運用による利益は、下記の式
により求まる。
【数３】蓄電システムの運用による利益＝電力販売料金
―電力購入料金―蓄電コスト 電力購入料金＝購入電力量×購入時期における電力価格 電力販売料金＝購入電力量×（１００−放電率（％／
日）×蓄電日数）×販売時期における電力価格 蓄電コスト＝コスト単価（￥／日）×蓄電日数 電力価格の経時的変動予測は、購入意志決定装置１で説
明したものと同様の方法で行い、蓄電システム運用によ
る利益の予測値(電力の販売利益予測値)を計算する。こ
の予測値を統計処理することにより、ある一定の時期ま
での利益の最大値の期待値(電力販売基準利益)を求め、
ある時刻に算出した利益が電力販売基準利益を上回った
場合に蓄電した電力を販売する。
【００１０】本実施形態では、第３者により運営される
電力取引市場から電力価格が低価格時に電力を購入し、
高価格時に電力取引市場に販売する蓄電システム及び方
法を想定してきた。しかし、インターネットなどの公域
媒体を通じてオークション形式により売電業者、需要家
を自ら公募し、電力取引市場までを含めて運用すること
もできる。この場合にも蓄電システム及び方法そのもの
が行う作業は上記で説明した内容と同一方法で可能であ
る。
【００１１】図５は、蓄電装置６の一例として、水の電
気分解装置１３、水素貯蔵合金１４及び燃料電池１５を
備えた水素を媒体とした蓄電装置６の構成概略図を示
す。また、図６は、図５に示した水素を媒体とした蓄電
装置６の運転方法を示す。図６に示す通り、電力価格が
低価格のときには、電力を購入し、購入した電力を水の
電気分解装置１３に供給し、水の電気分解を行うことに
より水素を生成し、生成した水素を水素貯蔵合金１４に
吸蔵する。電力価格が高価格のときには、水素貯蔵合金
１４に貯えた水素を放出して燃料電池１５に供給し、電
力を発生させる。また、水素が高価格で販売できる場合
には、電力に変換せず、水素を販売する。図５及び図６
で説明した蓄電装置６を採用した場合、電気自動車、水
素自動車に対応した社会インフラとして、水素、電気両
方を供給することができる水素・電気併給スタンドの建
設に本発明を活用することができる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電力価格が時間に対して変動する電力取引市場におい
て、低価格時に電力を購入・蓄電し、高価格時に販売す
ることができ、高収益を得ることができる。また、電力
の販売量、販売時期の決定に際し、蓄電装置に蓄電した
電力の自然放電による減少分を考慮することにより、正
確な利益を算出することができる。また、水素を媒体と
した蓄電装置を用いるとき、電力価格が高価格のときに
は、電力を発生させ、また、水素が高価格のときには、
水素を販売し、市場価格の変動に応じて高利益を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓄電システムの一実施形態
【図２】本発明の電力購入意思決定装置、販売意思決定
装置の構成図
【図３】本発明の購入意思決定装置の演算アルゴリズム
の一例
【図４】本発明の販売意思決定装置の演算アルゴリズム
の一例
【図５】本発明の実施形態に水素を媒体とした蓄電装置
の構成図
【図６】図５に示した蓄電装置の運転方法の一例
【符号の説明】
１…購入意思決定装置、２…受電制御装置、３…送電制
御装置、４…販売意思決定装置、５…電子決済装置、６
…蓄電装置、７…計測部、８…演算部、９…データベー
ス１(電力価格の時系列データを記録)、１０…データベ
ース２（過去の気象条件と電力価格の相関データを記
録）、１１…データベース３（過去の電力需要と電力価
格の相関データを記録）、１２…発信部、１３…水の電
気分解装置、１４…水素貯蔵合金、１５…燃料電池
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 綾 啓一 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所火力・水力事業部内 Ｆターム(参考） 5G066 HB07 JA07 KA12

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電力を購入・蓄電し、購入時より高値で
    蓄電した電力を販売する機能を有する蓄電システムにお
    いて、電力価格の価格変動情報をもとに所定の購入ルー
    ルに従って最適な電力の購入量、購入時期を決定する購
    入意思決定装置と、購入した電力を貯える蓄電装置と、
    電力価格の価格変動情報をもとに所定の販売ルールに従
    って最適な蓄電した電力の販売量、販売時期を決定する
    販売意思決定装置と、電力売買に伴う金銭の授受を電子
    決済により行う電子決済装置を備えることを特徴とする
    蓄電システム。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記購入意思決定装
    置及び前記販売意思決定装置は、電力価格をリアルタイ
    ムに受信し、現在及び今後の気象条件、電力需要動向を
    含む外的要因及び現在の蓄電量を計測する機能を備える
    計測部と、現在までの電力価格の時系列データを蓄積す
    るデータベースと、過去における気象条件と電力価格の
    相関データを記録するデータベースと、過去の電力需要
    と電力価格の相関データを記録するデータベースと、前
    記データベースに蓄積した時系列データを元に今後の電
    力価格の経時変化予測を行う機能を有し、電力の最適な
    購入量、購入時期または蓄電した電力の最適な販売量、
    販売時期を決定する演算部を備えることを特徴とする蓄
    電システム。
  3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、前記
    販売意思決定装置は、電力の販売量、販売時期の決定に
    際し、前記蓄電装置に蓄電した電力の自然放電による減
    少分を評価する機能を有することを特徴とする蓄電シス
    テム。
  4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれかにおい
    て、前記蓄電装置に水素を媒体とした蓄電装置を使用
    し、蓄電した電力に加えて媒体として用いる水素を市場
    に供給することを特徴とする蓄電システム。
  5. 【請求項５】 電力を購入・蓄電し、購入時より高値で
    蓄電した電力を販売する蓄電方法において、インターネ
    ットを含む公域媒体を通じて電力価格をリアルタイムに
    受信し、一方、購入意思決定装置を用い、過去の電力価
    格の時系列データを分析し、電力価格の変動予測値(基
    準予測値)を算出し、過去に生じた気象条件、電力需要
    動向を含む外的要因を評価して電力価格の予測値(購入
    電力価格予測値)を算出し、前記購入電力価格予測値を
    元に統計処理し、一定の時期までの電力価格の最小値の
    期待値(電力購入基準価格)を求め、ある時刻の電力価格
    が前記電力購入基準価格を下回った場合に電力を購入、
    蓄電することを特徴とする蓄電方法。
  6. 【請求項６】 電力を購入・蓄電し、購入時より高値で
    蓄電した電力を販売する蓄電方法において、インターネ
    ットを含む公域媒体を通じて電力価格をリアルタイムに
    受信し、インターネットを含む公域媒体を通じて電力価
    格をリアルタイムに受信し、一方、販売意思決定装置を
    用い、過去の電力価格の時系列データを分析し、電力価
    格の変動予測値(基準予測値)を算出し、過去に生じた気
    象条件、電力需要動向を含む外的要因を評価して電力の
    販売利益の予測値(販売利益予測値)を算出し、前記販売
    利益予測値を元に統計処理し、ある一定の時期までの利
    益の最大値の期待値(電力販売基準利益)を求め、ある時
    刻に算出した利益が前記電力販売基準利益を上回った場
    合に蓄電した電力を販売することを特徴とする蓄電方
    法。
  7. 【請求項７】 請求項６において、前記電力販売基準利
    益の算出に蓄電した電力の自然放電による減少分を導入
    することを特徴とする蓄電方法。
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