JP2006288014A

JP2006288014A - エネルギー供給システム、および供給制御システム

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Publication number: JP2006288014A
Application number: JP2005101962A
Authority: JP
Inventors: Koji Tanaka; 晃司田中
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】工業団地のような比較的大規模の需要家における電力の基本料金を安価にできるエネルギー供給システムを提供する。
【解決手段】工業団地である需要家３０ａ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃは、電気事業者が運営する商用電力系統１００から電力の供給を受けてこれを消費する。この需要家３０ａ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃが共同にエネルギー供給システム１１０を形成し、このエネルギー供給システム１１０が、エネルギー供給システム１１０に含まれる全需要家３０ａ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃによる消費電力の総量に関連して、一体運用される。また、エネルギー供給システム１１０は、電力貯蔵装置３５ｃ〜３５ｅおよび供給制御サーバ６０を備え、消費電力が契約電力未満となるよう制御を行う。
【選択図】図１

Description

この発明は、エネルギー供給システム、および供給制御システムに関する。

電力を生産し供給する電気事業者と、供給された電力を消費する需要家との間には、電力の需給契約が結ばれる。この需給契約では、一般的に、予想される最大消費電力を目安に契約電力が定められる。
このため、需要家たとえば個人の家庭等が複数寄り集まって集合住宅（マンション、アパート等）を形成し、互いに電力を融通して各家庭あたりの電力の基本料金を低減させる方法が知られている。このような例は、特許文献１に示される。

特開２００２−１５９１３８号公報

しかしながら、従来のような集合体による方法は、比較的小規模の需要家が寄り集まってなされるものであり、たとえば工業団地における工場などのような比較的大規模の需要家の集合体による一括契約はなされていなかった。

この発明は、このような状況の改善を図るためになされたものであり、工業団地のような比較的大規模の需要家が集中する地域における電力コストの低減のためのエネルギー供給システムを提供することを目的とする。

上述の状況を改善するため、この発明に係るエネルギー供給システムは、互いに近接する複数の需要家を含むエネルギー供給システムであって、需要家は、電気事業者から供給される電力を消費し、エネルギー供給システムは、電力を充電し、および、充電された電力を放電して需要家に供給する、電力貯蔵装置と、電力貯蔵装置と通信可能に接続されて、充電および放電を制御する、供給制御サーバと、電気事業者および需要家を互いに接続する、所定の範囲における送電線および配電線とを備え、供給制御サーバは、需要家それぞれに関連する需要通知を受け取り、需要通知の内容に応じて、電気事業者から供給される電力が所定値未満となるように、充電および放電を制御するエネルギー供給システムにおいて、エネルギー供給システムは、電気事業者から供給される電力の総量に関連して一体運用される。

互いに近接する複数の需要家は、いわゆる工業団地を形成してもよい。

また、この発明に係る供給制御システムは、互いに近接する複数の需要家への電力の供給を制御する、供給制御システムであって、電気事業者から供給される電力を充電し、および、充電された電力を放電して需要家に供給する貯蔵装置の、充電および放電を制御する、制御装置と、制御装置と通信可能に接続される、供給制御サーバとを備え、供給制御サーバは、需要家それぞれに関連する需要通知を受け取り、需要通知の内容に応じて充放電制御命令を作成し、これを制御装置に送信し、制御装置は、充放電制御命令を受信し、これに応じて、充電および放電を制御する。

この発明に係るエネルギー供給システム、および供給制御システムは、工業団地等における大規模な需要家をとりまとめ、一括して需給契約を行う対象とするものであり、電力貯蔵装置などを構成要素とすることなどの効果もあり、大規模な需要家における電力コストの低減を実現できる。

実施の形態１．
図１および図２は、この発明の実施の形態１に係るエネルギー供給システム１１０を含む構成と、同じくこの発明の実施の形態１に係る供給制御システム２００の構成を示す。
図１に示すように、エネルギー供給システム１１０は、商用電力系統１００と接続して構築され、商用電力系統１００から電力の供給を受ける。商用電力系統１００は、発電所１０、送電線９０、送電用変電所２０および２１、配電用変電所４０などを含む。この商用電力系統１００は、エネルギー供給システム１１０を含む範囲に電力を供給する。エネルギー供給システム１１０は、工業団地等の比較的大規模な需要家が近接している電力需要密集地において、複数の需要家を含んでおり、共同的に組織される需給組合または電力供給会社などによって管理されるものである。この需給組合などが、商用電力系統１００を運営する電気事業者との契約をおこなう。このエネルギー供給システム１１０には、電力を消費する負荷としての需要家３０ａ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃが含まれる。

需要家３０ａ〜３０ｄは、電力の消費量がたとえば数千ｋＷ〜数万ｋＷ程度の比較的大きい需要家であり、配電用変電所４０とともに、特別高圧（たとえば６６ｋＶ、１５４ｋＶ、または２７５ｋＶ）の送電線９０によって送電用変電所２０に接続され、電力の供給を受けている。
また、需要家４０ａ〜４０ｃは、電力の消費がたとえば数百ｋＷ〜数千ｋＷ程度の比較的小さい需要家であり、高圧配電線９１（たとえば６．６ｋＶ）によって配電用変電所４０に接続され、電力の供給を受けている。
さらに、商用電力系統１００は、送電線９０によって、エネルギー供給システム１１０の外部に設けられた需要家７１に電力を供給することもある。また、配電用変電所４０は、高圧配電線９２によって、エネルギー供給システム１１０の外部に設けられた需要家７０ａ〜７０ｃにも電力を供給することもある。
また、商用電力系統１００は、送電用変電所２１によって、図示されない範囲に対してさらに電力の供給を行っている。

このエネルギー供給システム１１０は、たとえば工業団地が新設される際に、進出企業および商用電力系統１００を運営する電気事業者によって設立される需給組合などによって管理される。
商用電力系統１００の発電所１０および送電用変電所２０、２１は、電気事業者の所有物であるが、エネルギー供給システム１１０内の送配電設備、たとえばあらかじめ決められた範囲に存在する送電線９０および配電線９１の一部、すなわち９０ａおよび９１ａは、エネルギー供給システム１１０を管理する需給組合などの所有物または賃借物であり、その責任および負担によって維持され、エネルギー供給システムに含まれて一体運用されるものである。

図１に示すように、需要家３０ｃおよび３０ｄには、それぞれの負荷または送電線に連系して充放電を行う、電力貯蔵装置３５ｃおよび３５ｄが接続されている。電力貯蔵装置３５ｃは、図２に示すように、制御装置３６ｃおよび貯蔵装置３７ｃを備える。貯蔵装置３７ｃは、たとえばナトリウム−硫黄電池等の二次電池および交直変換装置などを含む。さらに、この貯蔵装置３７ｃの充放電に関する制御を行う制御装置３６ｃを備える。充電時には、貯蔵装置３７ｃは、商用電力系統１００から供給される電力を充電する。放電時には、貯蔵装置３７ｃは、充電された電力を放電して、需要家３０ｃに電力を供給、または、エネルギー供給システム内の送電線９０ａに逆潮流しエネルギー供給システム１１０内の他の需要家に電力を供給する。
なお、後述するように、電力貯蔵装置３５ｃは、基本的に、電気事業者より供給される電力単価の比較的安い夜間に充電を行い、翌朝までに、なるべくフル充電されるように制御される。
電力貯蔵装置３５ｄも、上述の電力貯蔵装置３５ｃと同様の構成および機能を有する。
また、需要家４０ａ〜４０ｃには、それぞれの負荷に共通して、すなわち配電線９１に対して充放電を行う、電力貯蔵装置３５ｅが接続されている。この電力貯蔵装置３５ｅは、接続先が異なる点を除き、上述の電力貯蔵装置３５ｃおよび３５ｄと同様の構成および機能を有する。
さらにまた、この電力貯蔵装置３５ｅは、需要家４０ａ〜４０ｃ内に設置してもよい。
なお、エネルギー供給システム１１０は、電力需給契約の単位となる範囲であり、エネルギー供給システム１１０内での電力の消費、および電力貯蔵装置３５ｃ〜３５ｅの充放電等は、すべてエネルギー供給システム１１０内で総計され、電気事業者が需給組合などに供給する電力料金に対して一括課金される。
電力貯蔵装置３５ｃ〜３５ｅが放電によって電力を供給する負荷の内容としては、交流負荷が主たるものであるが、工場内に直流負荷がある場合は、直接に電力貯蔵装置３５ｃの直流回路部から直流電力を供給することも可能である。

図２に示すように、需要家３０ａ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃはそれぞれ、商用電力系統１００とは独立した外部の通信網５０に接続されてデータの送受信を行う、需要通知手段である入力端末３１ａ〜３１ｄおよび４１ａ〜４１ｃを備える。入力端末３１ａ〜３１ｄおよび４１ａ〜４１ｃは、たとえば、演算装置および記憶装置を有する、周知の構成を持つコンピュータであり、出力装置としてのディスプレイと、入力装置としてのキーボードおよびマウスとを備える。さらに、入力端末３１ａ〜３１ｄおよび４１ａ〜４１ｃは、図示されないネットワークインタフェースを備え、通信網５０と通信可能に接続されている。
通信網５０は、たとえばインターネットである。

制御装置３６ｃ〜３６ｅも、図示されないネットワークインタフェースを備え、通信網５０と通信可能に接続されている。制御装置３６ｃ〜３６ｅは、通信網５０を介して送信される充放電制御命令を受信し、これに応じて貯蔵装置３７ｃ〜３７ｅの充放電を制御する。
この通信網５０には、需要家３０ａ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃへのエネルギー供給の制御を行う、供給制御サーバ６０が接続されている。

供給制御サーバ６０は、キーボード、ネットワークインタフェース、およびディスプレイ等の入出力装置を有するコンピュータである。この供給制御サーバ６０は、通信網５０を介して接続されている各制御装置３６ｃ〜３６ｅが制御する貯蔵装置３７ｃ〜３７ｅそれぞれの定格、たとえば放電時の出力（ｋＷ）および最大充電時の容量（ｋＷｈ）をあらかじめ入力され記憶している。また、供給制御サーバ６０は、貯蔵装置３７ｃ〜３７ｅのパラメータの現在値、たとえば残存容量（ｋＷｈ）も制御装置３６ｃ〜３６ｅからデータを受信して記憶している。ここで、定格は、充放電の際のエネルギー損失等に関する値を含んでもよい。
この供給制御サーバ６０、入力端末３１ａ〜３１ｄおよび４１ａ〜４１ｃ、制御装置３６ｃ〜３６ｅが、供給制御システム２００を構成する。

図３は、入力端末３１ａ〜３１ｄおよび４１ａ〜４１ｃから供給制御サーバ６０に向けて送信される、電力需要に関する計画値である、需要通知の内容および関連する情報を説明する図である。このうち、たとえば需要家３０ａに関連する入力端末３１ａは、需要家３０ａの需要通知のみを送信する。需要家３０ａの需要通知は、図３の例では、０：００帯（０：００から０：３０までの３０分間）における需要家３０ａの平均消費電力の計画値５０００ｋＷと、０：３０帯（０：３０から１：００までの３０分間）における需要家３０ａの平均消費電力の計画値５０００ｋＷと、以下同様にして２３：３０帯まで、２４時間を４８の時間帯に分割したそれぞれの時間帯に対応する平均消費電力の計画値を含む。
入力端末３１ｂ〜３１ｄおよび４１ａ〜４１ｃも同様にして、それぞれ需要家３０ｂ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃの需要通知を供給制御サーバ６０に送信する。

以上のように構成される供給制御システム２００の動作の流れを、以下に説明する。
まず、需要家３０ａにおいて、担当者が、上記図３に関して説明したような需要の計画値を、翌日一日分（０：００から翌０：００の２４時間分）準備し、入力端末３１ａに所定の期日までに入力する。入力端末３１ａは、入力された計画値を、需要通知として、事前に、通信網５０を介して供給制御サーバ６０に送信する。他の需要家３０ｂ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃでも同様の処理がなされる。

供給制御サーバ６０は、入力端末３１ａ〜３１ｄおよび４１ａ〜４１ｃから送信される需要通知を受信し、各時間帯について全需要家の計画値を合計する。たとえば、図３の例では、２：３０帯の合計は１２５００ｋＷとなり、１０：００帯の合計は２０５００ｋＷとなる。
次に、供給制御サーバ６０は、この計画値の合計に基づいて、制御装置３６ｃ〜３６ｅが時間帯ごとに行う制御内容を指示する命令である充放電制御命令を、以下のようにして作成する。

計画値の合計が、所定の値たとえば１８０００ｋＷ以上となる時間帯については、制御装置３６ｃ〜３６ｅの一つまたは複数に対して、対応する貯蔵装置３７ｃ〜３７ｅを放電させる制御を行うよう命令する。
この所定の値は、あらかじめ供給制御サーバ６０に入力され、変更可能に記憶されている値であるが、これは供給制御サーバ６０が動的に変更あるいは算出する値であってもよい。

制御装置３６ｃ〜３６ｅのうち、放電を行う命令を出したものに対しては、所定の時刻たとえば２２：００以降に、充電が命令される。計画値の合計と充電に要する電力との総和が１８０００ｋＷ未満に保たれる範囲内で充電が命令される。この充電の命令においては、各貯蔵装置３７ｃ〜３７ｅの単位時間あたりの充電容量や、充電時のエネルギー損失等が考慮されてもよい。

供給制御サーバ６０は、このようにして作成される、各時間帯の充放電制御命令を、該当の時間帯に入る時点で、通信網５０を介して制御装置３６ｃ〜３６ｅに送信する。制御装置３６ｃ〜３６ｅはこれを受信し、指示に従って貯蔵装置３７ｃ〜３７ｅの充放電制御を行う。
この充放電制御命令の送信は、上記のように時間帯ごとに行われるのではなく、一日に一度だけ、２４時間分をまとめて送信することによって行われてもよい。また、他の間隔で行われてもよいし、不定期に行われてもよい。

以上のように供給制御システム２００が作動する結果として得られる、平均消費電力の時系列変化を図４に示す。（ａ）は、図３に示す平均消費電力の計画値の合計をグラフにしたものである。これは、貯蔵装置３７ｃ〜３７ｅの充放電がまったく行われなかった場合に、商用電力系統１００から需要家３０ａ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃに供給される電力に等しい。
（ｂ）は、計画値の合計に、上述の充放電制御命令による貯蔵装置３７ｃ〜３７ｅの充放電による変動を追記したグラフである。
７：３０帯が終了するまで、すなわち時刻８：００までは、電力コストが低い夜間に相当するので、貯蔵装置３７ｃ〜３７ｅは前日の放電分を充電する。
８：００帯、１２：００帯、１２：３０帯、および１８：３０帯から２１：３０帯は、電力コストが高い昼間に相当し、かつ計画値の合計が１８０００ｋＷ未満であるので、貯蔵装置３７ｃ〜３７ｅは充放電を行わない待機状態となる。
８：３０帯から１１：３０帯まで、および１３：００帯から１８：００帯までは、電力コストが高い昼間に相当し、かつ計画値の合計が１８０００ｋＷ以上となるので、貯蔵装置３７ｃ〜３７ｅの一つまたは複数の放電が行われ、需要家３０ａ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃに電力を供給する。この結果、商用電力系統１００からみた見かけ上の平均消費電力、すなわちエネルギー供給システム１１０全体への供給電力は減少し、たとえばこの例では全時間帯について１８０００ｋＷ未満となる。
２２：００帯およびそれ以降は、電力コストが低い夜間に相当するので、放電した貯蔵装置が順に充電される。

このように、需要家３０ａ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃの平均消費電力が大きい昼間は、貯蔵装置３７ｃ〜３７ｅが放電することにより、需要家３０ａ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃが消費する電力の一部を供給する。このため、商用電力系統１００からエネルギー供給システム１１０への供給電力は、平均消費電力の計画値から放電電力を減算したものとなり、平均消費電力の最大値が減少する。図４の（ａ）に示すように、貯蔵装置３７ｃ〜３７ｅが充放電を行わない場合では契約電力をたとえば２２０００ｋＷとする必要があるが、（ｂ）に示すように、貯蔵装置３７ｃ〜３７ｅが供給制御システム２００の制御に従って充放電を行う場合では、契約電力をより少なく、たとえば１８０００ｋＷとすることができる。
また、需要家３０ａ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃの平均消費電力が比較的小さい夜間は、貯蔵装置３７ｃ〜３７ｅが商用電力系統１００から充電されるので、商用電力系統１００からエネルギー供給システム１１０への供給電力は、平均消費電力の計画値に充電電力を加算したものとなる。

以上のように、実施の形態１に係るエネルギー供給システム１１０によると、全需要家３０ａ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃの平均消費電力をとりまとめ、平均消費電力の総量について一括して契約ができるので、エネルギー供給システム１１０全体の契約電力を低減し、工業団地等に含まれる大規模な需要家における電力料金負担を軽くできる。

また、エネルギー供給システム１１０および供給制御システム２００は、電力貯蔵装置である電力貯蔵装置３５ｃ〜３５ｅを備え、契約電力の超過を確実に防ぐことができる。

さらに、エネルギー供給システム１１０は、直流電源として使用できる電力貯蔵装置を含むので、直流負荷を含む工業団地等においては、商用電力系統１００から供給される交流を直流に変換する施設が不要あるいは小規模とすることもできる。

上述の実施の形態１において、制御装置３６ｃ〜３６ｅへの命令は、実際に需要家３０ａ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃにおいて消費される電力に応じて動的に作成または変更されてもよい。たとえば、入力端末３１ａ〜３１ｄおよび４１ａ〜４１ｃは、対応する需要家３０ａ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃにおける実際の消費電力を測定する測定手段に接続され、その測定値を入力される。さらに入力端末３１ａ〜３１ｄおよび４１ａ〜４１ｃは、入力された測定値に関するデータを、定期的に、あるいは前回の送信時点での測定値からの変動幅が所定値を超えると、供給制御サーバ６０に送信する。供給制御サーバ６０はこれを受信し、全需要家３０ａ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃにおける消費電力の合計値に応じて、動的に制御装置３６ｃ〜３６ｅに命令を送信する。
こうすることにより、供給制御システム２００は、消費電力の実際の値に合わせて、すなわち負荷に追従して、より的確な充放電の制御を行い、確実に契約電力の超過を防ぐことができる。

さらに、時期に応じて異なる余裕量を考慮した制御を行ってもよい。たとえば、需要家３０ａ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃの消費電力が比較的大きくなる夏季（６〜９月等）および冬季（１２〜３月等）においては、電力貯蔵装置３５ｃ〜３５ｅの残存容量に多少の余裕を持たせる制御とする。また、それ以外の時期である中間期においては、残存容量を考慮せず、実施の形態１と同様の制御とする。
こうすることにより、消費電力が比較的大きくなる時期には、電力貯蔵装置３５ｃ〜３５ｅの残存容量が大きくなるので、契約電力を大きく超過する消費ピークが起きた場合であっても、より大電力の放電によって対応でき、確実に契約電力の超過を防ぐことができる。

この発明の実施の形態１に係るエネルギー供給システム１１０を含む構成を示す図である。この発明の実施の形態１に係る供給制御システム２００を含む構成を示す図である。この発明の実施の形態１に係る各需要家３０ａ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃの電力需要に関する計画値を示す図である。この発明の実施の形態１に係る供給制御システム２００による消費電力の低減を説明する図である。

符号の説明

３０ａ〜３０ｄおよび４０ａ〜４０ｃ需要家、３５ｃ〜３５ｅ電力貯蔵装置、３７ｃ〜３７ｅ制御装置、６０供給制御サーバ、１１０エネルギー供給システム、２００供給制御システム。

Claims

互いに近接する複数の需要家を含むエネルギー供給システムであって、
前記需要家は、電気事業者から供給される電力を消費し、
前記エネルギー供給システムは、
前記電力を充電し、および、充電された電力を放電して前記需要家に供給する、電力貯蔵装置と、
前記電力貯蔵装置と通信可能に接続されて、前記充電および前記放電を制御する、供給制御サーバと、
前記電気事業者および前記需要家を互いに接続する、所定の範囲における送電線および配電線と
を備え、
前記供給制御サーバは、前記需要家それぞれに関連する需要通知を受け取り、前記需要通知の内容に応じて、前記電気事業者から供給される電力が所定値未満となるように、前記充電および前記放電を制御する
エネルギー供給システムにおいて、
前記エネルギー供給システムは、前記電気事業者から供給される電力の総量に関連して一体運用される、エネルギー供給システム。
互いに近接する複数の需要家への電力の供給を制御する、供給制御システムであって、
電気事業者から供給される電力を充電し、および、充電された電力を放電して前記需要家に供給する貯蔵装置の、前記充電および前記放電を制御する、制御装置と、
前記制御装置と通信可能に接続される、供給制御サーバと
を備え、
前記供給制御サーバは、前記需要家それぞれに関連する需要通知を受け取り、前記需要通知の内容に応じて充放電制御命令を作成し、これを前記制御装置に送信し、
前記制御装置は、前記充放電制御命令を受信し、これに応じて、前記充電および前記放電を制御する
供給制御システム。