JP2007014066A - 電力負荷平準化システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電装置の効率的な運用と料金管理によって需要家、電力供給者の双方にメリットを与え蓄電装置の普及を促すと共に、分散配置される蓄電装置の台数が増加してもピークカット時の電力系統の安定性の維持が可能なこと。
【解決手段】 商用電力を蓄積し、その電力を需要家の負荷に供給する蓄電装置と、顧客設備の消費電力情報を収集して保存する手段と、前記消費電力情報と予め保存されている契約電力情報と電力ピーク情報とをもとに蓄電装置の放電開始時刻を演算する動作時刻演算手段と、前記放電開始時刻に前記蓄電装置の放電を開始し、前記顧客設備ごとに放電量を計測して、前記契約電力情報または前記蓄電装置の残存量をもとに放電を終了する蓄電装置制御手段とを備えた制御装置とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蓄電装置を用いた電力負荷平準化技術に係り、特に蓄電装置としてＮＡＳ電池を使用して需要家に低料金の電力の供給を可能にすると共に電力瞬低などの際にも安定した電力を供給することのできる電力負荷平準化システムおよび方法に関する。

蓄電装置は、分散配置することによって、電力供給者にとっては負荷平準化効果による設備利用率の向上が期待でき、一方、需要家にとっては電気料金の節減が可能な優れた機能商品であるため一層の普及が期待されている。

しかしながら、蓄電装置は、一定の普及量が確保できれば確実に価格低下が可能となり競合機器と対抗しても普及が期待できるが、需要家個別の販売では、需要家の電力設備規模や需要負荷パターンおよび設置スペースとの兼ね合いなどから設置件数も限定的であり、今後も価格低下の普及量は期待できない。

従来、蓄電装置の利用に関する技術としては、たとえば、特許文献１には、交流商用電源の夜間時間帯の電力を蓄電装置に充電しておき、交流商用電源の昼間時間帯に蓄電装置に貯蔵されている電力を負荷に供給することにより交流商用電源の負荷平準化に寄与する電力無停電電源装置が記載されている。

また、特許文献２では、商用電力の交流電力を直流に、蓄電装置の直流出力を交流に変換する双方向インバータを設けて、商用電力を蓄電装置に蓄え、その電力を電気機器に供給する電力貯蔵システムにおいて、一日の蓄電装置の放電パターンを予め数種類記憶しておいて、使用者がそのパターンを選択可能にして、日々の生活パターンにより蓄電装置の電力の使用パターンを設定可能にすることによって、蓄電装置に充電される割安な夜間電力を有効に、無駄なく使用することができ、また、電力負荷平準化に寄与できる電力貯蔵しシステムが提案されている。

さらに、特許文献３では、交流給電系と直流給電系とが混在する給電系の直流給電系に並列に接続され、整流装置によって充電され、商用電源に異常が発生したときに放電するバックアップ用蓄電装置と、電力需要のオフピーク負荷時に整流装置によって充電され、ピーク負荷時に放電する負荷平準化用蓄電装置とを設けて、直流給電系のバックアップを行うと共に負荷平準化を行う電力供給システムが提案されている。

しかしながら、蓄電装置を負荷平準化に適用するにしても需要家がその費用を負担するのでは蓄電装置の普及が進まない。一方、電力供給者がその費用を負担するにしても、ピークカット時の他の発電機の燃料費等との比較となりあまり大きな効果は期待できない。蓄電装置のコストの方が高ければ結果として電力料金として需要家の負担となる可能性もある。

さらに、蓄電装置を分散配置して電力のピークカットに利用しようとすると、蓄電装置の普及に伴って、その独立した動作により電力系統の安定性が損なわれるおそれがある。

（例えば、特許文献１を参照）。
特開２０００−２７８８６６号公報 特開２００１−８３８５号公報 特開２００２−１９１１２６号公報

本発明は、上述のかかる事情に鑑みてなされたものであり、蓄電装置の効率的な運用と料金管理によって需要家、電力供給者の双方にメリットを与え蓄電装置の普及を促すと共に、分散配置される蓄電装置の台数が増加してもピークカット時の電力系統の安定性を維持することのできる電力負荷平準化システムおよび方法を提供することを目的とする。

本発明に関するサービスの概要は以下の通りである。
まず、電力会社やＰＰＳ等の電力供給者が需要家側に蓄電装置を設置し、要望のある需要家に対して蓄電契約料金体系の契約で切り売りする。具体的には、需要家は電力供給者の蓄電設備設置費用の一部を基本料金として負担する代わりに需要家は、蓄電対象機器として自らの機器を選定し、その機器容量に伴って、任意の蓄電分の契約電力を設定し、電力供給者と契約をする。電力供給者は、機器の電力使用量を個別に計量する。そして、蓄電分の契約電力の範囲内については昼間電力量使用分であっても夜間料金とみなしてデマンドの更新は行わず、オーバー分すなわち契約電力範囲を超えた分については通常の料金体系を適用するというものである。

上記のサービスを実現するために、本発明に係わる電力負荷平準化システムは、商用電力を蓄積し、その電力を需要家の負荷に供給する蓄電装置と、顧客設備の消費電力情報を収集して保存する手段と、前記消費電力情報と予め保存されている契約電力情報と電力ピーク情報とをもとに蓄電装置の放電開始時刻を演算する動作時刻演算手段と、前記放電開始時刻に前記蓄電装置の放電を開始し、前記顧客設備ごとに放電量を計測して、前記契約電力情報または前記蓄電装置の残存量をもとに放電を終了する蓄電装置制御手段とを備えた制御装置とを備えたことを特徴とする。

本発明では、設備の消費電力、契約電力情報、電力ピーク時刻を用いて蓄電装置の放電開始時刻を計算し、その時刻の到来によって蓄電装置の放電を開始し、顧客設備ごとに放電量を計測して、契約電力（使用可能電力）または蓄電装置の残存量をもとに放電を終了する。これにより、電力ピーク時刻付近における蓄電装置からの放電を可能として電力負荷の平準化を実現することが可能となる。

好ましくは、前記動作時刻演算手段は、前記契約電力情報と前記消費電力情報を用いて算出される放電時間を前記電力ピーク時刻をもとに所定の割合で按分して放電開始時刻を計算する。

また、本発明に係わる電力負荷平準化システムでは、さらに、前記保存手段は、顧客設備ごとに停電時のバックアップ電力量とバックアップ時間帯を保存し、契約電力内のバックアップ電力量を入力する手段と、顧客設備についてバックアップ時間帯ごとにバックアップ電力量を加算し、契約電力との差分をもとに放電時間を演算することを特徴とする。

本発明では、蓄電装置の電力を日中に使用するか、停電時のバックアップとして用いるかを任意に設定可能にして、蓄電装置の利便性を向上させる。

好ましくは、時間帯別の停電ないし瞬低の確率を表示する画面において、前記バックアップ電力量の入力を促すことを特徴とする。この画面をもとにバックアップの時間帯やバックアップ電力量を設定することによって、設定ミスを防止し、蓄電装置の電力の適切な配分が可能となる。

より好ましくは、前記蓄電装置は、ＮＡＳ電池を使用するとよい。これにより、負荷平準化のみならず、停電時のバックアップの際の瞬時の切替にも容易に対応可能となる。

本発明に係わる電力負荷平準化方法は、商用電力を蓄積し、その電力を需要家の負荷に供給する蓄電装置と当該蓄電装置の制御を実行すると共に需要家に対する課金処理を行う方法であって、前記蓄電装置を用いて商用電力を蓄積し、その電力を需要家の負荷に供給するステップと、顧客設備の消費電力情報を収集して保存するステップと、予め保存されている充放電時刻をもとに前記蓄電装置を充電または放電するための制御であって、少なくとも電力ピーク時刻を含む時間帯は放電するように制御指令を出力するステップと、前記蓄電装置の充電時間帯における電力単価および契約電力情報を用いて放電時の電気料金を演算するステップと、前記収集した消費電力情報と契約電力情報とを比較して、契約電力を超過して使用した分については、その時間帯の電力単価を用いて電気料金を演算するステップとを含むことを特徴とする電力負荷平準化方法。

本発明では、夜間に充電した電気を電力ピーク時刻を含む昼間に放電して、電力負荷の平準化を図ると共に、契約電力をベースにした料金体系によって需要家にメリットを与えて、顧客の増加による一層のコストダウンを可能にする。

また、本発明に係わる電力負荷平準化方法は、商用電力を蓄積し、その電力を需要家の負荷に供給する蓄電装置と当該蓄電装置の放電時刻を演算するための計算機装置を用いて、電力負荷の平準化を実行する方法であって、前記計算機装置において、顧客の契約電力情報と顧客設備の消費電力情報を用いて算出される放電時間を電力ピーク時刻をもとに所定の割合で按分して放電開始時刻を演算し、前記演算した放電開始時刻に前記蓄電装置の放電を開始し、前記顧客設備ごとに放電量を計測して、前記契約電力情報または前記蓄電装置の残存量をもとに放電を終了することを特徴とする。

また、本発明に係わる電力負荷平準化方法は、さらに、前記計算機装置にバックアップ時間帯とバックアップ電力量を入力し、顧客設備についてバックアップ時間帯ごとにバックアップ電力量を加算演算し、当該演算結果と顧客の契約電力を用いて前記放電時間を演算することを特徴とする。

本発明によれば、蓄電装置の効率的な運用と料金管理によって需要家、電力供給者の双方にメリットを与え蓄電装置の普及を促すと共に、分散配置される蓄電装置の台数が増加してもピークカット時の電力系統の安定性を維持することのできる電力負荷平準化システムおよび方法を提供することを目的とする。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
いま、電力負荷平準化システムの適用前は需要家の電力負荷が図１１の構成で接続されていたとする。すなわち、商用電源６５が変圧器６０を介して引込まれ、複合住宅の需要家Ａ〜Ｃに供給されている。また、各需要家の電力使用量は、電力量計（電気データ計測手段）７１〜７３によって収集され、定期的な検針によって課金されているとする。

この構成において、需要家Ａ、Ｂの負荷に対して電力負荷平準化システムを適用したとすると図１のようになる。

以下、図１〜図４を用いて、第１の実施の形態を説明する。
需要家Ａと需要家Ｂが本システムを用いたサービスの加入したとすると、図１に示すように、各電力量計７１、７２から需要家Ａ、Ｂの負荷（蓄電対象負荷）５３ａ、５３ｂに至る電線の途中に、開閉器（切替手段）９１、９２を設け、この開閉器から負荷側に電力負荷平準化システム１からの電力供給ラインを接続する。また、電力負荷平準化システム１から供給する電力を測定するための電力量計８１、８２を設ける。なお、図１中の※○は、○部分の対応する数字が接続されていることを意味している。

電力負荷平準化システム１は、電気を蓄える蓄電装置４０、交流と直流の変換および充放電の方向制御を行う交直変換装置３０、および、開閉器９１、９２や交直変換装置３０などの制御を行う制御装置１０から構成されている。蓄電装置としては、ＮＡＳ電池が用いられている。

さらに、制御装置１０は、電力量計８１、８２のデータを入力するデータ入力手段１１、入力したデータから電力使用量を計算する電力使用量計測手段１２、時計装置１４、充放電時刻ごとに開閉器へ切替指令を出力する切替指令出力手段１３を備えている。

さらに、電力負荷平準化システム１は、当該システムの動作条件を記憶する動作条件ファイル２５、時間帯別の電力使用量を記憶する実績ファイル２６を有している。

次に、上記の構成を備えた電力負荷平準化システム１を用いたサービスの概要を図２を用いて説明する。
需要家は、サービス加入時に蓄電対象の負荷（冷凍空調機など）を選定する（Ｓ１０１）。なお、蓄電対象負荷としては、冷蔵庫や空調機など、日中、平均的に電力を消費するようなものが望ましい。

そして、需要家は、選定した負荷を指定して電力供給者と蓄電契約を行う（Ｓ１０２）。この契約では、たとえば、１０ｋＷ、１５年など、蓄電容量と契約期間を定める。

この契約後、電力供給者は、契約電力の容量に適した電力負荷平準化システム１を選定して（Ｓ１０３）、この選定したシステムを設置し（Ｓ１０４）、蓄電対象負荷５３ａ、５３ｂにそれぞれ開閉器９１、９２を接続し、蓄電用電力量計８１、８２の取り付けを行い、データ入力手段１１へのデータの取り込み、切替指令出力手段１３からの制御信号の配線を行い、システムを稼動する（Ｓ１０５）。そして、蓄電用電力量計８１、８２によって平日、日中のたとえば１０時〜１８時の電力量をカウントするようにする（Ｓ１０６）。

この電力量に基づいて、需要家Ａ、Ｂに課金を行う（Ｓ１０７）。以下その課金方法について、説明する。

（１）基本料金
需要家は電力供給業者に蓄電装置の基本料金を支払う。
基本料金は、以下の式のように、電力単価、契約電力、契約期間中の稼働時間（システムの放電時間）によって定める。

基本料金＝電力単価Ａ×契約電力×契約期間中の稼働時間
たとえば、１０ｋＷ契約、稼動日２６１日、一日の稼働時間８ｈ、契約期間１５年、電力単価Ａを６．４円／ｋＷｈとしたとき、
６．４円／ｋＷｈ×１０ｋＷ×８ｈ／日×２６１日／年×１５年間＝２００万円
となる。
これを、１ヶ月ごとに按分して、毎月の基本料金とする。

（２）従量課金
また、以下の計算式により使用量に応じた課金を行う。
１ヶ月の使用量に応じた料金＝電力単価Ｂ×放電時間帯の使用量（１ヶ月の積算値）

たとえば、蓄電契約の使用最大電力量の範囲内では、夜間電力料金（たとえば７円／ｋＷｈ）としてで料金計算を行った場合、以下のようになる。
使用最大電力量＝１０ｋＷｈ×８ｈ×２６１日×１５年＝３１３，２００ｋＷｈ
そして、使用最大電力量を超過した後は、通常料金として計算する。

上記（１）の毎月の基本料金に（２）の１ヶ月の使用量に応じた料金を需要家に課金する。上記のモデルによって課金処理を行うことにより、蓄電装置の導入に伴う需要家の電気料金が、日中の料金に比べて割安となりメリットを与えることが可能となる。

次に、上記のサービスを実現するための電力負荷平準化システム１の動作を説明する。
まず、システム１の動作条件を予め設定しておく。図３は、動作条件ファイル２５のデータ例である。動作条件ファイル２５には、蓄電装置の放電の開始時刻、終了時刻、および、充電の開始時刻、終了時刻が格納されている。

時計装置４０の時刻が充電時刻になると、開閉器９１、９２を閉状態にして、蓄電対象負荷５３ａ、５３ｂ、一般負荷５２ｃとも商用電源６５から電力が供給されるようにして、交直変換装置３０、蓄電装置４０を充電モードにする。また、このときの各負荷の電力使用量は、電力量計８１、８２、７３によって計測する。

次に、時計装置の時刻が放電時刻になると、開閉器９１、９２を開状態にして、商用電源６５から負荷を切り離すと共に、交直変換装置３０、蓄電装置４０を放電モードにして、蓄電装置４０から蓄電対象負荷５３ａ、５３ｂに対して電力を供給するようにする。

また、放電モードのときの蓄電対象負荷の電力使用量は、電力量計８１、８２によって計測する。
そして、電力使用量データは、需要家が識別できるような形で（たとえば、電力量計別、開閉器別にして）、充電モード時、放電モード時ごとに実績ファイル２６に保存する。

図４に、その実績ファイルの一例を示す。システム導入に伴う基本料金のほか、時間帯別料金、需要家ごとの実績データが保存されている。また、需要家別の実績としては、需要家ＩＤ（識別情報）に関連付けて時間帯別使用量の期間ごとの累積値が保存されている。なお、システムの放電時間帯である１０時〜１８時は、契約電力を超過して使用した分については、超過分として別に管理可能になっている。なお、需要家ＩＤは、開閉器あるいは電力量計の識別情報でも良く、料金情報は別に（たとえば電力供給業者のパソコンで）管理するようにしてもよい。
このようにして、充電中、放電中の電力使用量を計測して、上記の料金計算により、需要家へ課金する。

本実施の形態によれば、一戸の需要家では、蓄電対象負荷は小さくても、集合住宅などの複数の需要家に対して、蓄電装置を共通に使用することによって、全体として蓄電対象負荷を増やすことができる。

また、蓄電装置の普及と共にその価格が低下することが期待できるので、需要家の基本料金をさらに安くでき、蓄電装置のより一層の普及の促進を図ることができる。具体的には、需要家にとっては、昼間電力を低料金で購入することができ、電力供給業者にとっては、蓄電装置を利用した電力ピークカットを効果的に実施でき、さらに蓄電装置の投資コストの回収が可能となる。

さらに、このシステムを夜間に充電、日中に放電することにより、日中の電力負荷低減させることができ、電力負荷の平準化を実現することができる。

なお、本実施の形態では、取引用電力量計７１〜７３と蓄電用電力量計８１、８２との間に電力負荷平準化システム１を接続することとしたが、取引用電力量計７１〜７３に対して商用電源側に電力負荷平準化システム１を取り付けるようにしても良い。このとき、取引用電力量計を蓄電用電力量計として使用し、計測したデータを電力負荷平準化システム１へ入力することによって、蓄電使用量を計測することができる。

次に、第２の実施の形態を説明する。
第１の実施の形態では、蓄電装置ごとに複数の顧客（以下、本システムを用いたサービスに加入している需要家を顧客という。）の使用可能電力量を合計して、放電開始時刻、終了時刻を計算し、各顧客の負荷に対して一括して開閉器の切り替え指令を出力するようにしたが、本実施の形態は、顧客ごとに夫々の使用可能電力量から放電開始時刻、終了時刻を計算して、個別に切り替え指令を出力するようにする。これにより、蓄電対象負荷は、定常負荷に限らず、また日中、消費電力に変動の生ずるような需要家の負荷、たとえば複数のテナントが入居するオフィスビルなどの需要家に対しても適用が容易となる。

以下、本実施の形態について、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
図５は、本実施の形態による電力負荷平準化システム１および需要家負荷系統のブロック図である。交直変換機３０から各負荷５３ａ、５３ｂへの接続点への開閉器９３、９４を追加し、切替指令出力手段１３から各開閉器９１〜９４へ個別に制御指令が出力されるようになっている。また、制御装置１０に放電モードにするための開閉器の動作時刻を計算する動作時刻演算手段１５を追加している。

第１の実施の形態では、契約電力に基づいて契約を行ったが、本実施の形態では、一日あたりの契約電力量として契約を行うものである。

動作条件ファイル２５は、図６に示すように電力系統のピーク時刻や充電時間帯が格納され、また顧客ごとの契約電力情報や累積電力使用量が開閉器の識別番号に関連付けられて格納されている。
なお、電力ピーク時刻は、過去の曜日や季節ごとのデータを分析して、予め保存しておくようにしてもよいし、遠方から設定可能にしておいてもよい。

また、電力ピーク時刻ごとに、契約電力量にもとづいて使用可能電力量が割り振られて、保存されている。たとえば、１１時と１４時に電力ピーク時刻が設定されている場合、一日あたりの契約電力量が８０ｋＷｈの場合は、４０ｋＷｈずつというように保存されている。この割合は、デフォルトでは、電力ピークの数で等分され、需要家の業務形態、たとえば、午後の使用電力の方が大きいような場合は午後のピーク時の方に大きく割り付けられるようになっている。

<放電時間演算段階>
電力計８１、８２のデータを電力負荷平準化システム１のデータ入力手段１１を介して入力し、電力使用量計測手段１２によって開閉器の状態別に電力使用量を計測して実績ファイル２６に保存する。

一方、動作時刻演算手段１５によって、開閉器へ制御指令を出力する時刻が計算され、その時刻になると切替指令出力手段１３を介して開閉器９１〜９４へ制御出力が出される。

以下、図７を用いて、動作時刻演算手段１５の処理を説明する。
動作時刻演算手段１５は、定周期または充電時間帯が終了することによって起動する。
動作時刻演算手段１５は起動すると、放電時間帯か否かを判定して（Ｓ２０１）、放電時間帯の場合は、動作条件ファイル２５を参照して、最初の電力ピーク時刻を抽出し（Ｓ２０２）、それぞれの蓄電対象負荷の消費電力（ないし所定時間の電力量）を計測する（Ｓ２０３）。そして、計測した電力量と電力ピーク時刻に基づいて放電開始時刻を計算する（Ｓ２０４）。この計算の仕方として、たとえば、１分間平均の消費電力が２０ｋＷの場合、ピーク時刻１１時に関連付けられた使用可能電力量が４０ｋＷｈの場合、
（４０ｋＷｈ／２）／２０ｋＷ＝１ｈ
すなわち、ピーク時刻１１時の１時間前である１０時を放電開始時刻とする。

そして、放電開始時刻になると（Ｓ２０５）、開閉器Ａ（９１）を開、開閉器Ｂ（９３）を閉にして放電を開始する（Ｓ２０６）。ここで、開閉器Ａは商用電源側の開閉器、開閉器Ｂは蓄電装置側の開閉器を示す。放電開始後、その電力量を収集し（Ｓ２０７）、使用可能電力量の４０ｋＷｈに到達したか否かを判定して（Ｓ２０８）、到達した場合は放電を終了する（Ｓ２０９）。そして、他に電力ピーク情報がある場合は、ステップＳ２０２に戻って、同様の処理を繰り返す（Ｓ２１０）。なお、他に電力ピークがある場合、ステップＳ２０４の計算で既に放電開始時刻が過ぎている場合もあるので、ステップＳ２０９の前に、判定を行うようにするのが好ましい。

ステップＳ２１０で「ＮＯ」の場合は、充電時間帯かどうかを判定して（Ｓ２１１）、充電時間帯に到達した場合は、開閉器Ａ、Ｂ共に閉状態にして交直変換器３０、蓄電装置４０を充電モードに設定する。

なお、このとき、電力量計７１、７２と電力量計８１、８２の計測値の差をそれぞれ求めて、充電量を計算するようにしても良い。

<課金処理>
蓄電装置４０からの放電電力量は割引料金にて計算し、商用電源６５からの商用電力量は、その時間帯の料金を適用して計算する。図７の処理を行えば、一日あたりの放電電力量が契約電力量になるように制御できるので、支払費用の予測を立てることができる。

本実施の形態によれば、ピーク時刻を中心として、蓄電装置の電力を使用することによって、電力系統の負荷を減らすことができ、ピークカットの効果を発揮することができる。

特に、本実施の形態では、蓄電装置が普及しても、予め決められた所定の時刻の到来によって、一度に蓄電装置側に切替わることが無いので、系統の安定性を維持しつつ、電力負荷の平準化を図ることができる。

なお、上記の処理では、電力ピーク時刻がほぼ中央にくるように放電を行うようにしたが、電力ピーク時刻を基準として前後の放電時間帯が所定の割合になるように放電開始、終了時刻を求めるようにしても良い。

また、本実施の形態では、需要家がいつ電気を使用したかにかかわらず、蓄電契約の使用最大電力量の範囲内で安価な電気の使用が可能となり、電力供給業者は蓄電装置の放電時間帯を自由に決めることができるので電力系統の負荷平準化を実現することができる。

次に第３の実施の形態について説明する。
本実施の形態は、蓄電装置を負荷平準化のみでなく、蓄電対象負荷のうち、重要負荷については、瞬低対策も可能にするものである。

以下、本実施の形態について、第２の実施の形態との違いを中心に説明する。 図８は、本発明の第３の実施の形態による電力負荷平準化システムの機能ブロック図である。

図５との違いは、電力負荷平準化システム１の制御装置１０に電圧低下検出手段１６を設けて、商用電源の電圧低下を監視して、電圧低下検出時は蓄電装置側に切替えるようにしたものである。
重要負荷についての、停電バックアップの予備力を確保しておき、蓄電装置４０は、その予備力を残して、放電を行うというものである。

本実施の形態の動作条件ファイルを図９に示す。図６の動作条件ファイル２５に対して、顧客ごとに契約電力のうち停電バックアップ用の電力量を設定できるようになっている。たとえば、需要家Ａの場合は、一日あたりの契約電力量８０ｋＷｈのうち、２０ｋＷｈが停電バックアップ用に割り付けられている。このため、各電力ピーク時刻に対する使用可能電力量は、８０ｋＷｈから２０ｋＷｈを差し引いた６０ｋＷｈをもとに分配されている。

停電バックアップ時間帯は、蓄電契約の範囲内で需要家が自由に設定でき、その時間帯は、蓄電装置４０は、停電バックアップ用として割り付けられた電力量については予備力として保持し放電を行わない。重要負荷に対しては、商用電源から電力を供給するようにして、この間は通常料金としてカウントし、電圧低下を検出することによって蓄電装置側へ切替えて放電を開始するようにする。もちろん、重要負荷についても蓄電対象として、日中の電力ピーク時に放電を行うようにすることも可能である。

このときの蓄電装置の容量と一日の時間帯との関係を図１０に示す。ピーク時刻付近で放電を行い、停電用としての電力は残存している。なお、バックアップ時間帯によっては、この残存分を使用するようにしても良い。

停電バックアップ時間帯とバックアップする電力量を契約電力の範囲内で任意に設定できるようにすることにより、たとえば台風が近づいてきて、停電の可能性が高くなるような場合は、停電バックアップ量を増加させるなど蓄電装置を多用途に使用することができ、より一層の普及促進を図ることができる。

本実施の形態によれば、蓄電装置を用いて、需要家にコスト面でメリットを与えるのみならず、電力負荷の平準化を実現でき、さらに、短時間の停電に対しても柔軟に対応できるので、本システムの一層の普及促進を図ることができる。

次に、第４の実施の形態を説明する。図１２は、本実施の形態による電力負荷平準化システム１および需要家負荷系統のブロック図である。

以下、図１２を用いて本実施の形態の構成を説明する。商用電源６５は、配電用変圧器６０ａを通って配電系統に電力を供給している。そして、一般家庭に対しては、柱上変圧器６０ｂによって所定の電圧に降圧して受電点６９を介して電力を供給する。受電点６９を通った電力は取引用電力量計７１を通って各需要家に供給される。

図１２において、負荷平準化システムを用いた蓄電サービスに加入している需要家Ｂの蓄電対象負荷５３ｂに対しては蓄電用電力量計８１を介して電力の供給を行っている。一方、需要家Ｂの負荷であっても蓄電対象でない一般負荷５２ｂについては、蓄電用電力量計８１を介さずに電力を供給している。サービスに加入していない需要家Ｃについては、取引用電力量計７１を通った電力が全負荷５１ｃに供給されている。

一方、工場などの業務用電力は、配電系統から受電点６９を通った後に、需要家側の変圧器６０ｃによって所定の電圧に降圧され、取引用電力量計７１を経て各負荷に供給される。図１２において、サービスに加入している需要家Ｅの蓄電対象負荷５３ｅに対して、蓄電用電力量計８１が取り付けられ、一般負荷５２ｅとは電力使用量を区別して把握することができるようになっている。このサービスに加入していない需要家Ｆについては、全負荷５１ｆに対して取引用電力量計７１を通った電力が供給されている。

このような構成において、電力負荷平準化システム１は柱上変圧器６０ｂまたは需要家側変圧器６０ｃに対して商用電源側に設置されている。

次に、サービスの概要を説明する。サービスに加入している需要家Ｂ、需要家Ｅについては、対象負荷５３ｂ、５３ｅの電力使用量を蓄電用電力量計８１で計測して、そのデータを電力負荷平準化システム１の制御装置１０へ入力する。

そして、この入力されたデータをもとに図４に示す実績ファイルを作成して、需要家の時間帯別の電力使用量を把握して課金する。課金演算のしかたは第１の実施の形態と同様であるため説明は割愛する。

本実施の形態によれば、電力負荷平準化システムを配電系統上に設置するため、個々の需要家に個別に配線する負担が無くなる。また、需要家サイトと電力負荷平準化システムの設置位置とは離れていても良いので、サービスに加入する需要家を広範囲に跨って割り付けることができ、蓄電装置の充電電力を確実に割り当てることができる。

次に、第５の実施の形態を説明する。図１３は、本実施の形態による電力負荷平準化システム１および需要家負荷系統のブロック図である。

第４の実施の形態では、サービス加入者の負荷を一般負荷と蓄電対象負荷に分けて、蓄電対象負荷の電力使用量を蓄電用電力量計で計測するようにしたが、本実施の形態では、サービス加入者の全ての負荷（一般負荷、蓄電対象負荷を含む。）について取引用電力量計７１で計測するようにして、契約電力内での使用については、昼間使用分を夜間の割引料金を適用し、契約電力を超えた分は、その時間帯の通常料金で課金するようにしたものである。

本実施の形態によれば、需要家側の工事を必要としないため、工事費等のコストを削減して、電力ピークシフトと需要家の電気料金削減の両方の効果を同時に奏することができ、電力負荷平準化システムの普及、サービスの拡大を促進することができる。

本発明は、蓄電装置、特にＮＡＳ電池を用いた電力負荷平準化システムに適用でき、これにより、電力負荷の平準化のみならず発電効率の向上、火力発電の代替としてＣＯ２の削減にも寄与することができる。

本発明の第１の実施の形態による電力負荷平準化システムの機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態による電力負荷平準化システムを用いた電力供給サービスの手順を示すフローチャートである。 図１の動作条件ファイルのデータ構成図である。 図１の実績ファイルのデータ構成図である。 本発明の第２の実施の形態による電力負荷平準化システムの機能ブロック図である。 図５の動作条件ファイルのデータ構成図である。 図５の動作時刻演算手段の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態による電力負荷平準化システムの機能ブロック図である。 図８の動作条件ファイルのデータ構成図である。 本発明の第３の実施の形態による蓄電装置の容量と時刻との関係を示す説明図である。 本発明の実施形態による電力負荷平準化システム設置前の需要家の電気系統の説明図である。 本発明の第４の実施の形態による電力負荷平準化システムの機能ブロック図である。 本発明の第５の実施の形態による電力負荷平準化システムの機能ブロック図である。

符号の説明

１ 電力負荷平準化システム
１０ 制御装置
１１ データ入力装置
１２ 電力使用量計測手段
１３ 切替指令出力手段
１４ 時計装置
１５ 動作時刻演算手段
１６ 電圧低下検出手段
２５ 動作条件ファイル
２６ 実績ファイル
３０ 交直変換装置
４０ 蓄電装置
５１〜５３ 需要家の負荷
５１ａ〜５１ｆ 全負荷
５２ｂ、５２ｃ、５２ｅ 一般負荷
５３ａ、５３ｂ、５３ｅ 蓄電対象負荷（重要負荷）
６０ 変圧器
６０ａ 配電用変圧器、 ６０ｂ 柱上変圧器、 ６０ｃ 需要家側変圧器
６５ 商用電源
６９ 受電点
７１〜７３ 取引用電力量計
８１、８２ 蓄電用電力量計（電気データ収集手段）
９１〜９４ 開閉器（開閉手段）

Claims (8)

1. 商用電力を蓄積し、その電力を需要家の負荷に供給する蓄電装置と、
   顧客設備の消費電力情報を収集して保存する手段と、前記消費電力情報と予め保存されている契約電力情報と電力ピーク情報とをもとに蓄電装置の放電開始時刻を演算する動作時刻演算手段と、前記放電開始時刻に前記蓄電装置の放電を開始し、前記顧客設備ごとに放電量を計測して、前記契約電力情報または前記蓄電装置の残存量をもとに放電を終了する蓄電装置制御手段とを備えた制御装置と、
   を備えたことを特徴とする電力負荷平準化システム。
2. 前記動作時刻演算手段は、前記契約電力情報と前記消費電力情報を用いて算出される放電時間を前記電力ピーク時刻をもとに所定の割合で按分して放電開始時刻を計算することを特徴とする請求項１記載の電力負荷平準化システム。
3. 前記保存手段は、顧客設備ごとに停電時のバックアップ電力量とバックアップ時間帯を保存し、
   契約電力内のバックアップ電力量を入力する手段と、
   顧客設備についてバックアップ時間帯ごとにバックアップ電力量を加算し、契約電力との差分をもとに放電時間を演算することを特徴とする請求項２記載の電力負荷平準化システム。
4. 時間帯別の停電ないし瞬低確率を表示する画面において、前記バックアップ電力量の入力を促すことを特徴とする請求項３記載の電力負荷平準化システム。
5. 前記蓄電装置は、ＮＡＳ電池を使用することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の電力負荷平準化システム。
6. 商用電力を蓄積し、その電力を需要家の負荷に供給する蓄電装置と当該蓄電装置の制御を実行すると共に需要家に対する課金処理を行う方法であって、
   前記蓄電装置を用いて商用電力を蓄積し、その電力を需要家の負荷に供給するステップと、
   顧客設備の消費電力情報を収集して保存するステップと、
   予め保存されている充放電時刻をもとに前記蓄電装置を充電または放電するための制御であって、少なくとも電力ピーク時刻を含む時間帯は放電するように制御指令を出力するステップと、
   前記蓄電装置の充電時間帯における電力単価および契約電力情報を用いて放電時の電気料金を演算するステップと、
   前記収集した消費電力情報と契約電力情報とを比較して、契約電力を超過して使用した分については、その時間帯の電力単価を用いて電気料金を演算するステップと、
   を含むことを特徴とする電力負荷平準化方法。
7. 商用電力を蓄積し、その電力を需要家の負荷に供給する蓄電装置と当該蓄電装置の放電時刻を演算するための計算機装置を用いて、電力負荷の平準化を実行する方法であって、
   前記計算機装置において、顧客の契約電力情報と顧客設備の消費電力情報を用いて算出される放電時間を電力ピーク時刻をもとに所定の割合で按分して放電開始時刻を演算し、
   前記演算した放電開始時刻に前記蓄電装置の放電を開始し、前記顧客設備ごとに放電量を計測して、前記契約電力情報または前記蓄電装置の残存量をもとに放電を終了することを特徴とする電力負荷平準化方法。
8. 前記計算機装置にバックアップ時間帯とバックアップ電力量を入力し、顧客設備についてバックアップ時間帯ごとにバックアップ電力量を加算演算し、当該演算結果と顧客の契約電力を用いて前記放電時間を演算することを特徴とする請求項７記載の電力負荷平準化方法。

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