JP2006006082A

JP2006006082A - 電力表示装置及び電力料金換算方法

Info

Publication number: JP2006006082A
Application number: JP2004182583A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Shimizu; 幸浩清水
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-06-21
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2006-01-05

Abstract

【課題】分散電源について将来の発電電力量や売買電力値に関する予測経済情報を簡単に得ること。
【解決手段】入力部と、記憶部と、演算部と、表示部とを備え、記憶部は分散電源と商用電源と負荷との間で授受される電力量の実測値を所定期間にわたって格納し、演算部は分散電源の発電電力量の実測値と負荷の消費電力量の実測値に基づく将来の発電電力量による予測経済情報を、入力部から入力される条件に応じて演算し、表示部に表示させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、分散発電システムを装備した家庭において、将来分散発電システムによって得られる電力量および家庭での消費される電力量を予測し、更にそれらの予測値から将来分散発電システムによって得られる経済的利益を算出して表示する電力表示装置及び電力料金換算方法に関する。

太陽電池・燃料電池等の分散発電システムは、自然エネルギーを直接電気エネルギーに変換するものであり、近年の地球環境問題に対する意識の高まりを背景に、地球温暖化の原因とされる二酸化炭素を排出しないクリーンな発電装置として注目されている。

分散発電システムを設置した家庭では、分散発電システムによる発電効果を確認するため、発電された電力量及び家庭での消費電力量を表示する電力表示装置が広く用いられている。

図１２に示す従来の分散発電システム発電状態及び家庭での電力消費状態表示装置は、分散発電システムから供給される電力を測定するための発電電力センサーと、家庭での消費電力を測定するための消費電力センサーと、それらの電力センサーから送られてくる電力データを演算し表示装置に表示データを送信する制御部と、それらの電力センサーで測定された電力を表示する表示装置とを備える。

この構成において、分散発電システムの発電電力測定データ、及び家庭での消費電力測定データを使用し、表示部にてそれぞれの電力値だけでなく、単位時間内のそれぞれの電力量、それぞれの電力量を火力発電で発電した場合に発生すると考えられるＣＯ₂の重さや体積、それぞれの電力量に対する電気料金も表示される。

一方、分散発電システムは高価であるため電気料金削減効果による経済的利益が重要となるが、分散発電システムは発電が不安定なこと、及び電気料金体系が複雑であることから将来発生する発電電力による経済的利益を予測することが難しいという問題があった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、分散発電システムの発電による経済効果を予測し、分散発電システムの導入者が、今後得られると予測される利益を把握できるようにし、また、発電による経済的利益を得るための効率的な電気料金契約およびライフスタイルを選択できる電力表示装置および電力料金換算方法を提供するものである。

この発明は、入力部と、記憶部と、演算部と、表示部とを備え、記憶部は分散電源と商用電源と負荷との間で授受される電力量の実測値を所定期間にわたって格納し、演算部は分散電源の発電電力量の実測値と負荷の消費電力量の実測値に基づく将来の発電電力量による予測経済情報を、入力部から入力される条件に応じて演算し、表示部に表示させる電力表示装置を提供するものである。
この発明において、入力部には、キーボード，マウス，タッチパネルなどを用いることができる。記憶部には、ＲＡＭやフラッシュメモリなどを用いることができる。演算部にはＣＰＵ，表示部には液晶表示パネルを好適に用いることができる。
分散電源とは、例えば太陽電池を用いた電源であり、負荷とは、例えば家庭用の電灯，クーラ，ヒータなどである。商用電源とは、電力会社に対して電力を授受できる電力系統を意味する。
分散電源と商用電源とで負荷を運転するとき、分散電源から商用電源に供給される電力量を売電力量とし、商用電源から負荷に供給される電力量を買電力量としている。

入力部から入力される条件が将来の所望期間であり、予測経済情報がその所望期間の発電電力量によって得られる利益金額であってもよい。
入力部から入力される条件が発電による利益金額換算値であり、予測経済情報がその利益金額換算値を達成するために必要な期間であってもよい。
入力される所望期間の長さは、記憶部へ格納される電力量の所定期間の長さに対応して制限されてもよい。

この発明は別の観点から分散電源と商用電源と負荷との間で授受される電力量を所定期間にわたって実測し、得られた実測値から将来の所望期間における電力量を予測し、予測した電力量を電気料金体系に基づいて利益金額に換算する工程を備える電力料金換算方法を提供するものである。

この発明によれば、入力部から入力される条件に応じて将来の発電電力量による予測経済情報を得ることができる。入力部から入力される条件が将来の所望期間であれば、その所望期間の発電電力量によって得られる利益金額が得られ、入力される条件が発電による利益金額換算値であれば、その利益金額換算値を達成するために必要な期間を知ることができる。従って、分散発電システム導入者は、そのシステムの経済効果を容易に把握することができる。

以下、図面に示す実施例を用いてこの発明の実施形態を説明する。
図１は、この発明の電力表示装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、電力表示装置１００は、消費電力値入力部１０と、発電電力値入力部２０と演算部３０と、記憶部４０と、表示部５０と、時計部６０と、設定入力部７０を備える。

演算部３０にはＣＰＵを、記憶部４０にはＲＡＭおよびフラッシュメモリを、表示部５０には液晶表示パネルを用いる。また設定入力部７０には、ボタンスイッチを用いる。

設定入力部７０より、電気料金体系を示すデータを入力し記憶部４０に記憶する。電気料金体系は、分散発電システムが設置されている家庭と電力会社との間で交わされている契約に合わせる。

図２は、この発明の電力表示装置を用いた分散発電システムの構成説明図である。
図２に示すように、分散発電システムは、分散発電装置２１０と、分散発電装置２１０から出力される電力を商用電力系統へ送るためのパワーコンディショナ２２０と、家庭内負荷２３０と、分電盤２４０と、売買電力センサー２５０と、消費電力センサー２６０と、電力表示装置１００を備える。

図２に示す分散発電システムは、パワーコンディショナ２２０から発電電力値を、売買電力センサー２５０から売買電力値を、消費電力センサー２６０から消費電力値を電力表示装置１００へ送信する。

前記パワーコンディショナ２２０と、売買電力センサー２５０と、消費電力センサー２６０との３つのセンサー内、２つから電力値を受信すれば、残りの１つについては、受信している２つの装置から入力される電力値より算出できる。
売買電力センサーおよび消費電力センサーにはカレントトランスなどを用いる。

図３に、決算日を入力すると、その決算日までに得られる経済的利益を予測して表示するフローを示す。

図３において、まず、電力料金体系から計算に必要な電力量を選択し（ステップＳ１）、選択された電力量について、過去の一定期間電力量実績を算出し（ステップＳ２）、選択された電力量について、過去の実績から決算日までの電力量を予測し（ステップＳ３）、決算日までの予測消費電力量と電力料金体系を用いて、発電がない場合の決算日までの電気料金を算出する（ステップＳ４）。
次に、決算日までの選択された予測電力量と電力料金体系を用いて、発電がある場合の決算日までの電気料金を算出する（ステップＳ５）。
次に、決算日までの発電がない場合の電気料金から、決算日までの発電がある場合の電気料金を減算することにより、決算日までに得られる予測経済的利益を算出する（ステップＳ６）。

また図４に、目標経済的利益を入力すると、その経済的利益に到達する日付を予測して表示するフローを示す。

図４において、まず、電力料金体系から計算に必要な電力量を選択し（ステップＳ１１）、選択された電力量について、過去の一定期間電力量実績を算出し（ステップＳ１２）、選択された電力量実績から、１日当たりの選択された電力量の平均を算出し（ステップＳ１３）、１日当たりの平均消費電力量と電気料金体系から、将来の１日間の発電がない場合の電気料金を算出する（ステップＳ１４）。
次に、１日当たりの選択された電力量の平均と、電気料金体系から、将来の１日間の発電がある場合の電気料金を算出する（ステップＳ１５）。
次に、１日間の発電がある場合の電気料金と、１日間の発電がない場合の電気料金から、１日間での予測経済的利益を算出し、その利益と目標を比較する（ステップＳ１６）。
次に、目標に対して１日間での予測経済的利益が小さい場合、期間を１日ずつ増加させ同様の計算を繰り返し行う。そして、予測経済的利益が目標以上になる最初の日を予測する（ステップＳ１７）。

以下に、1週間の発電電力量と1週間の消費電力量と図５に示す電気料金体系例から、1ヶ月の分散電源システムによる経済的利益を予測し表示する場合の実施例について述べる。

図１の消費電力値入力部１０へ家庭で消費されている瞬時消費電力値を随時入力し、その瞬時消費電力値と、その瞬時消費電力値を受信した時刻と次の消費電力値を受信した時刻の差を、掛け合わせたものを1週間足し合わせることにより、1週間の消費電力量を算出する。

または、消費電力値入力部１０へ家庭で消費されている消費電力量の積算値を入力し、消費電力量測定終了時刻に受信した消費電力量の積算値から、その時刻の1週間前に受信した消費電力量の積算値を減算することにより、1週間の消費電力量を算出することも可能である。

発電電力値入力部２０へ分散電源で発電されている瞬時発電電力値が随時入力され、その瞬時発電電力値と、その瞬時発電電力値を受信した時刻と次の瞬時発電電力値を受信した時刻の差を、掛け合わせたものを1週間足し合わせることにより、1週間の発電電力量を算出する。

または、発電電力値入力部１０へ分散電源で発電されている発電電力量の積算値を入力し、発電電力量測定終了時刻に受信した発電電力量の積算値から、その時刻の１週間前に受信した発電電力量の積算値を減算することにより、1週間の発電電力量を算出することも可能である。

算出した1週間の消費電力量から、以下の計算式で1ヶ月の消費電力量を予測する。
（1ヶ月の消費電力量）＝（1週間の消費電力量）/ 7日 × 1ヶ月の日数

算出した1週間の発電電力量から、以下の計算式で1ヶ月の発電電力量を予測する。（1ヶ月の発電電力量）＝（1週間の発電電力量）/ 7日 × 1ヶ月の日数

次に、予測した1ヶ月の消費電力量と電気料金体系から、分散発電システムがない場合の1ヶ月の電気料金収支を算出する。この値は、分散発電システムがある場合と無い場合との差であるため、基本料金は足し合わせる必要はない。算出フローを図６に示す。
つまり、図６のステップＳ２１において、消費電力量≦１２０ｋＷｈの場合、
（電気料金収支）＝（消費電力量）×（１段目料金）
として算出され（ステップＳ２４）、
ステップＳ２２において、１２０ｋＷｈ＜消費電力量≦３００ｋＷｈの場合、
（電気料金収支）＝１２０ｋＷｈ×（１段目料金）＋
｛（消費電力量）−１２０ｋＷｈ｝×（２段目料金）
として算出される（ステップＳ２５）。
また、ステップＳ２２において、消費電力量＞３００ｋＷｈの場合には、
（電気料金収支）＝１２０ｋＷｈ×（１段目料金）＋１８０ｋＷｈ×（２段目料金）＋｛（消費電力量）−３００ｋＷｈ｝×（３段目料金）
として算出される（ステップＳ２３）。
ただし、各電力量は全て１ヶ月分であり、また、支払いが正数になる。

次に、予測した1ヶ月の消費電力量と１ヶ月の発電電力量との電力量差と、電気料金体系から、分散発電システムがある場合の1ヶ月の電気料金収支を算出する。この値は、分散発電システムがある場合と無い場合との差を算出するため、基本料金は足し合わせる必要はない。算出フローを図７に示す。

つまり、図７のステップＳ３１において、まず、
（電力量差）＝（消費電力量）−（発電電力量）が算出され、
電力量差≦０の場合には、
（電気料金収支）＝（電力量差）×（２段目料金）として算出され（ステップＳ３６）、０＜電力量差≦１２０ｋＷｈの場合（ステップＳ３３）には、
（電気料金収支）＝（電力量差）×（１段目料金）
として算出される（ステップＳ３７）。
次に、１２０ｋＷｈ＜電力量差≦３００ｋＷｈの場合（ステップＳ３４）には、
（電気料金収支）＝１２０ｋＷｈ×（１段目料金）＋
｛（電力量差）−１２０ｋＷｈ｝×（２段目料金）
として算出され（ステップＳ３８）、
電力量差＞３００ｋＷｈの場合（ステップＳ３４）には、
（電気料金収支）＝１２０ｋＷｈ×（１段目料金）＋１８０ｋＷｈ×
（２段目料金）＋｛（電力量差）−３００ｋＷｈ｝×（３段目料金）
として算出される（ステップＳ３５）。
ただし、各電力量は全て１ヶ月分であり、また、支払いが正数、受け取りが負数になる。

また、１週間の買い電力量及び１週間の売り電力量を測定し、それらを用いて予測した1ヶ月の買い電力量と１ヶ月の売り電力量と、電気料金体系から分散発電システムがある場合の1ヶ月の電気料金収支を算出することも可能である。算出フローは図７において電力量差を（買い電力量）−（売り電力量）に変更すればよい。

このように算出された分散発電システムがない場合の1ヶ月の電気料金収支から、分散発電システムがある場合の1ヶ月の電気料金収支を減算することにより、分散発電システムによる1ヶ月の経済的利益を算出し、表示部５０に表示する。

また、時刻によって電気料金が異なる図８に示す電気料金体系例に対しては、時刻によって異なる電気料金に対して、１週間の消費電力量とその測定時刻から分散発電システムがない場合の1ヶ月の電気料金収支を予測する。その算出フローを図９に示す。

つまり、昼消費電力量を７時から２３時までの消費電力量、夜消費電力量を２３時から７時までの消費電力量、１〜３段目料金を昼間料金とするとき、
昼消費電力量≦９０ｋＷｈの場合には（ステップＳ４１）、
（電気料金収支）＝（昼消費電力量）×（１段目料金）＋（夜消費電力量）×
（夜間料金）
として算出される（ステップＳ４４）。
９０ｋＷｈ＜昼消費電力量≦２３０ｋＷｈの場合には（ステップＳ４２）、
（電気料金収支）＝９０ｋＷｈ×（１段目料金）＋｛（昼消費電力量）−９０ｋＷｈ｝ ×（２段目料金）＋（夜消費電力量）×（夜間料金）
として算出される（ステップＳ４５）。
昼消費電力＞２３０ｋＷｈの場合には（ステップＳ４２）、
（電気料金収支）＝９０ｋＷｈ×（１段目料金）＋１４０ｋＷｈ×（２段目料金）＋
｛（昼消費電力量）−２３０ｋＷｈ｝×（３段目料金）＋
（夜消費電力量）×（夜間料金）
として算出される（ステップＳ４３）。
ただし、各電力量は全て１ヶ月分であり、また、支払いが正数になる。

また、図８に示す電気料金体系例では、更に買い電力量に対する料金と売り電力量に対する料金も異なるため、買い電力量と売り電力量とそれらの測定時刻から分散発電システムがある場合の1ヶ月の電気料金収支を予測する。その算出フローを図１０に示す。

つまり、図１０において、
Ａ：７時から２３時までの買い電力量
Ｂ：２３時から７時までの買い電力量
Ｃ：売り電力量
とするとき、Ａ≦９０ｋＷｈの場合（ステップＳ５１）、
（電気料金収支）＝Ａ×（１段目料金）＋Ｂ×（夜間料金）−Ｃ×（売り料金）
として換算される（ステップＳ５４）。
９０＜Ａ≦２３０ｋＷｈの場合には（ステップＳ５２）、
（電気料金収支）＝９０ｋＷｈ×（１段目料金）＋｛Ａ−９０ｋＷｈ｝×
（２段目料金）＋Ｂ×（夜間料金）−Ｃ×（売り料金）
として算出される（ステップＳ５４）。
Ａ＞２３０ｋＷｈの場合には（ステップＳ５２）、
（電気料金収支）＝９０ｋＷｈ×（１段目料金）＋１４０ｋＷｈ×（２段目料金）＋
｛Ａ−２３０ｋＷｈ｝×（３段目料金）＋Ｂ×（夜間料金）−
Ｃ×（売り料金）
として算出される（ステップＳ５３）。
ただし、各電力量は全て１ヶ月分であり、また、支払いが正数、受け取りが負数になる。

図８に示す電気料金体系例に対しても、算出された分散発電システムがない場合の1ヶ月の電気料金収支から、分散発電システムがある場合の1ヶ月の電気料金収支を減算することにより、分散発電システムによる1ヶ月の経済的利益を算出し、表示部５０に表示できる。

前記、消費電力量・発電電力量測定期間について、長期の経済的利益予測に対しては、長期間の測定を行いその測定データを用いる。また、短期の経済的利益予測に対しては、短期間の測定を行い、その測定データを用いる。

更に、長期の経済的利益予測に対しては、長期間の測定データが無い場合は、設置されている分散発電装置と家庭規模に対する標準値を予め準備しておき、それを用いる。

更に、決算日を設定入力部７０（図１）より設定し、設定時から決算日までの分散発電装置２１０による経済的利益予測を表示し、設定後ある期間が過ぎた後の表示には、設定時から現在までの実際に得られた経済的利益と、現在から決算日までの分散発電装置２１０による経済的利益予測を足し合わせた値を決済日と合わせて表示する。

更に、設定入力部７０から予め目標経済利益を設定し、最新の電力量測定データから１日当たりの分散発電装置２１０による経済的利益を予測し、目標経済利益を１日当たりの分散発電装置２１０による経済的利益で割り、目標到達まで必要な予測日数を表示する。

更に、設定後ある期間が過ぎた後の表示には、設定時から現在までの実際に得られた経済的利益を目標経済利益から減算し、残りの経済利益差を最新の１日当たりの分散発電装置による予測経済的利益で割り、現在から目標到達まで必要な予測日数を表示する。
また、予測日数と現在の日付から、目標到達日付を予測し表示する。

最新の電力量測定データは、曜日による変動を考慮するため、１週間単位で測定することが望ましい。
１ヶ月以上の長期の経済的利益予測を行うためには、季節の変動を考慮するため、前年の同季節の電力量データから月別の電力量比を算出し、それを用いて予測を行う。例えば、今年５月の１ヶ月間予測を行うために今年４月の１週間測定データを用いるとすると、前年の４月に対する前年の５月の消費電力量および発電電力量の変動比を算出し、今年４月の１週間の電力量データから予測される１ヶ月間の電力量に、その変動比を掛け合わせて表示することもできる。

測定データは、測定期間は一定として、随時最新のデータに更新され、それに合わせて表示される目標達成必要日数・目標達成日付・長期経済的利益予測・短期経済的利益予測・決算日における経済的利益予測を更新する。

図１１は表示部５０の表示例を示すが、その表示内容は、設定入力部７０から入力される条件に基づいて、前述のように演算された演算結果である。

この発明の実施例の電力表示装置を示すブロック図である。この発明の電力表示装置を用いた分散発電システムの構成説明図である。この発明の決算日経済的利益を予測するフローチャートである。この発明の経済的利益目標達成日を予測するフローチャートである。この発明に用いる電気料金体系例を示す説明図である。図５の電気料金体系に対する、分散発電システムがない場合の1ヶ月の電気料金を算出するフローチャートである。図５の電気料金体系に対する、分散発電システムがある場合の1ヶ月の電気料金を算出するフローチャートである。この発明に用いる時刻によって電気料金がことなる電気料金体系例を示す説明図である。図８の電気料金体系に対する、分散発電システムがない場合の1ヶ月の電気料金を算出するフローチャートである。図８の電気料金体系に対する、分散発電システムがある場合の1ヶ月の電気料金を算出するフローチャートである。この発明による電力表示装置の表示例を示す説明図である。従来の分散発電システムを示す説明図である。

符号の説明

１０消費電力値入力部
２０発電電力値入力部
３０演算部
４０記憶部
５０表示部
６０時計部、
７０設定入力部
１００電力表示装置
２１０分散発電装置
２２０パワーコンディショナ
２３０家庭内負荷
２４０分電盤
２５０売買電力センサー
２６０消費電力センサー

Claims

入力部と、記憶部と、演算部と、表示部とを備え、記憶部は分散電源と商用電源と負荷との間で授受される電力量の実測値を所定期間にわたって格納し、演算部は分散電源の発電電力量の実測値と負荷の消費電力量の実測値に基づく将来の発電電力量による予測経済情報を、入力部から入力される条件に応じて演算し、表示部に表示させる電力表示装置。
入力部から入力される条件が将来の所望期間であり、予測経済情報がその所望期間の発電電力量によって得られる利益金額である請求項１記載の電力表示装置。
入力部から入力される条件が発電による利益金額換算値であり、予測経済情報がその利益金額換算値を達成するために必要な期間である請求項１記載の電力表示装置。
入力される所望期間の長さは、記憶部へ格納される電力量の所定期間の長さに対応して制限される請求項２記載の電力表示装置。
分散電源と商用電源と負荷との間で授受される電力量を所定期間にわたって実測し、得られた実測値から将来の所望期間における電力量を予測し、予測した電力量を電気料金体系に基づいて利益金額に換算する工程を備える電力料金換算方法。