JP2008271721A

JP2008271721A - 電力運用システム

Info

Publication number: JP2008271721A
Application number: JP2007112610A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Ota; 秀利太田; Atsushi Shimizu; 敦清水
Original assignee: Power System Co Ltd
Current assignee: Power System Co Ltd
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2008-11-06

Abstract

【課題】家庭などの閉じた系における電気機器同士の連携を通じて電力エネルギーの融通を行う電力運用システムを提供する。
【解決手段】電気機器に内蔵される主制御部と、ユーザーによる電気機器のオンオフ操作を判定する操作判定部と、電気機器のメイン電源のオンオフを実行する電源制御部と、電気機器が使用する電力量を検出する電力量検出部と、電力運用サーバーとの間で情報通信を行う電力線利用通信制御部と、を有する電力運用モジュール１００と、主制御部と、電源制御の許可不許可を判定する電源制御判定部と、電気機器の稼働状況をデータベース化した稼働状況データベース部と、情報通信を行う電力線利用通信制御部と、を有する電力運用サーバー２００と、からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一つの家庭などの閉じた系における電気機器同士の連携を通じて電力エネルギーの融通を行うための電力運用システムに関する。

従来、家庭でのエアコン、冷蔵庫、テレビ等の家庭用電気機器の運転状況を把握した上で、家庭内発電システムなどのエネルギー変換機器の運転状態の運転支援を行うシステムが提案されている。このようなシステムとしては、例えば、特許文献１（特開２００２―２７１９９８号公報）には、複数の需要家内のエネルギー消費機器と、エネルギー変換機器の運転制御を行うシステムであって、前記エネルギー消費機器と前記エネルギー変換機器を制御するセンタコンピュータを有し、前記エネルギー消費機器と前記エネルギー変換機器は、ネットワークを介して、計測した現状のエネルギー使用状態に関するデータを前記センタコンピュータに送信し、前記センタコンピュータは、受け取ったエネルギー使用状態に関するデータに基づいて、前記各需要家内のエネルギー需要量を決定し、前記各需要家内の総エネルギーコストの合計を基にして次の所定時間内の前記エネルギー変換機器のエネルギー供給量を決定し、前記各エネルギー消費機器、前記エネルギー変換機器の運転条件を前記各エネルギー消費機器と前記エネルギー変換機器に送信することを具備することを特徴とするエネルギー設備運用システムが記載されている。
特開２００２―２７１９９８号公報

ところで、特許文献１のシステムは、複数の需要家を総合的にみてエネルギー効率を上げるように構成されるものである。このようなシステムを実現するために、特許文献１のシステムでは、複数の需要家をネットワークで連携するような構成としている。しかしながら、需要家同士をネットワークで連携すると、どの需要家がどのようなエネルギーの利用の仕方をしているかに係る情報が交換されるような状況となり、プライバシーの観点などから導入を躊躇する需要家が多い、といった問題点がある。

本発明は、上記のような課題を解決するものであって、請求項１に係る発明は、電気機器に内蔵される電力運用モジュールと、電力運用サーバーと、からなる電力運用システムであって、主制御部と、ユーザーによる電気機器のオンオフ操作を判定する操作判定部と、電気機器のメイン電源のオンオフを実行する電源制御部と、電気機器が使用する電力量を検出する電力量検出部と、電力運用サーバーとの間で情報通信を行う通信制御部と、を有する電力運用モジュールと、主制御部と、電力運用モジュールにおける電源制御の許可不許可を判定する電源制御判定部と、電力運用モジュールから送信される情報に基づいて電気機器の稼働状況をデータベース化した稼働状況データベース部と、情報通信を行う通信制御部と、を有する電力運用サーバーと、からなることを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電力運用システムであって、該操作判定部はユーザー操作による電気機器のオン操作を判定すると、電力運用サーバーに電源オン実行の許可・不許可の判定を求めることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の電力運用システムであって、電力運用サーバーは、電力運用モジュールから送信される情報に基づいて、電気機器の使用電力量を該稼働状況データベース部に記録することを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、請求項２又は請求項３に記載の電力運用システムであって、該電源制御判定部は、該稼働状況データベース部に基づいて、電力運用モジュールからの電源オン実行の許可・不許可の判定を行うことを特徴とする。

本発明の電力運用システムによれば、一つの家庭などの閉じた系における電気機器同士の連携を通じて電力エネルギーの融通を行うような構成となっているので、プライバシーの問題などが発生することがない。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態に係る電力運用システムの構成の概要を示す図である。図１において、１０は電力線、１００は電力運用モジュール、２００は電力運用サーバー、３００はリモートコントローラ、５００は無停電電源装置をそれぞれ示している。

電力運用モジュール１００は、家庭内の電気機器に内蔵されるモジュールであり、サーバーなどと通信可能に構成されるものである。電力運用モジュール１００は、リモートコントローラ３００などからのユーザー操作による電源オン命令を受信するようになっている。電力運用モジュール１００は、ユーザー操作による電源オン命令を把握すると、まずサーバーに対して、当該電気機器のオンを行っても家庭内における総和としての電力使用量の限界に到達しないかを問い合わせるように構成される。

電力運用サーバー２００は、家庭内の各電気機器に内蔵される電力運用モジュール１００からの情報を受信して、電気機器毎の電力使用量を統括的に把握するようになっている。また、電力運用サーバー２００は、家庭内の全ての電気機器の電力使用量を把握することによって、新たにオンしようとようとする電気機器の電力運用モジュール１００から送られてくる、電源オンを許可できるかどうかに係る問い合わせに応答する。

リモートコントローラ３００は、ユーザーが電気機器の電源オンオフを操作するためのものである。リモートコントローラ３００は、電気機器に内蔵される電力運用モジュール１００に対して、ユーザー操作による電源オン命令を送信する。上述のように電力運用モジュール１００は、上述のように電力運用サーバー２００からの当該電気機器のオンの許可を得た上で、実際に電気機器のオンを実行するようになっている。

無停電電源装置５００は夜間の安価な電力などを充電しておき、電力使用量の限界以上の電力利用に備えるものである。この無停電電源装置５００は、電力運用サーバー２００が、各電力運用モジュール１００からの報告を受けて、各電気機器の稼働状況を把握した上で最適な形で利用されるようになっている。無停電電源装置５００の蓄電手段としては、寿命などの観点から電気二重層キャパシタを用いたものがよい。

電力運用モジュール１００、電力運用サーバー２００、無停電電源装置５００との間の通信は、電力線１０を利用したローカルエリアネットワークを利用することができるが、本発明においてはこのような電力線１０利用ローカルエリアネットワークに限定されるものではない。

次に、概略以上のように構成される電力運用システムについてより詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る電力運用システムの電力運用モジュールのブロック構成を示す図である。図２において、１００は電力運用モジュール、１０１は主制御部、１０２は操作判定部、１０３は無線通信制御部、１０４は電源制御部、１０５は電力量検出部、１０６は電力線利用通信制御部、１１０は電源部、１５０は電気機器主回路部をそれぞれ示している。

図１において、電力運用モジュール１００が内蔵される電気機器のそれ自体の主回路は、電気機器主回路部１５０に示される部分となる。本発明では、電気機器の主回路に特徴点はないので説明を省略する。

主制御部１０１は、電力運用モジュール１００を全体的に統括するものであり、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどからなる汎用の情報処理機構である。

無線通信制御部１０３は、リモートコントローラ３００との受光部などを備えリモートコントローラ３００と無線通信を行うものである。無線通信制御部１０３は、リモートコントローラ３００のユーザー操作による電気機器のオン指令を受けると、当該指令を操作判定部１０２に引き渡す。すると、操作判定部１０２は電気機器のオン指令があったことを主制御部１０１に報告する。なお、本実施形態においては、ユーザー操作による電気機器のオンオフをリモートコントローラ３００によって行う例ついて説明しているが、リモートコントローラ３００による操作は必ずしも必須ではなく、ユーザーは直接電気機器のオンオフを行う構成としてもよい。この場合も、操作判定部１０２がユーザーのオンオフ指令を把握して主制御部１０１に伝達する構成は変わらないものである。

電源制御部１０４は、電気機器主回路部１５０への電源のオンオフをコントロールするものであり、電源制御部１０４における電源のオンオフは主制御部１０１からの命令によって実行される。

電力量検出部１０５は、電気機器主回路部１５０、すなわち電気機器が使用する電力を検出するものである。電力量検出部１０５で検出された電気機器主回路部１５０における電力使用量は制御部１０１に報知される。

電力線利用通信制御部１０６は、電力線１０利用ローカルエリアネットワークのための通信制御部である。この電力線利用通信制御部１０６により、電力運用モジュール１００の主制御部１０１は電力運用サーバー２００と情報のやりとりが可能となる。

電源部１１０は、電力運用モジュール１００の各構成のための電源であり、例えば電気二重層キャパシタを蓄電素子として利用するものである。このような電気二重層キャパシタなどの蓄電素子には、不図示の整流手段などによって電力線１０から得た電力が蓄えられる。蓄電素子の種類は限定されるものではないが、電気二重層キャパシタは寿命が長くメンテナンスフリーであるので、電気機器に内蔵する電力運用モジュール１００の電源部には最適なものであるといえる。

次に、電力運用サーバー２００側の構成について説明する。図３は本発明の実施の形態に係る電力運用システムの電力運用サーバーのブロック構成を示す図である。図３において、２００は電力運用サーバー、２０１は主制御部、２０２は稼働状況データベース部、２０３は電源制御判定部、２０４は電力線利用通信制御部をそれぞれ示している。

電力運用サーバー２００は、ＣＰＵやＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤなどの一般的なコンピュータによって構成されるものであるが、本実施形態では特徴的な機能を中心として説明する。なお、ここで説明する機能はいずれもコンピュータ上で実行させるプログラムによって実現することが可能なものである。

主制御部２０１は、本実施形態の電力運用システムの中心となるプログラムであり、電力運用サーバー２００自体の管理から、電力運用モジュール１００、無停電電源装置５００との連携までを行うものである。

稼働状況データベース部２０２は、電力運用モジュール１００が搭載される電気機器の種類、電力運用モジュール１００から報告される各電気機器のオン状況、各電気機器の使用電力量情報などのデータからなるデータベースである。この稼働状況データベース部２０２は現在の各電気機器の稼働状況のログも作成しつつ、情報を蓄積するものである。したがって、稼働状況データベース部２０２には、各電気機器の使用履歴情報・使用電力量履歴情報も含まれている。

このような履歴情報は、電力運用システムが導入されている需要家の季節毎、時間毎などの電力使用パターンを、電力運用サーバー２００が分析する上で利用することができる。電力運用サーバー２００は、このような電力使用パターンを把握することによって、例えば優先して稼働すべき電気機器の順位付けを行ったり、電力使用量限界時にオフしてよい電気機器を把握したりすることが可能となる。

電源制御判定部２０３は、稼働状況データベース部２０２を参照して、電力運用モジュール１００からのオン操作を許可可能かどうかに係る問い合わせに対する判定を行う。また、電源制御判定部２０３は、電力使用量が限界に達しているような場合には、稼働状況データベース部２０２の各電気機器の使用履歴・使用電力履歴を参照して、オフ操作が可能な電気機器を判定する。

電力線利用通信制御部２０４は、電力線１０利用ローカルエリアネットワークのための通信制御部である。電力運用サーバー２００は電力線利用通信制御部２０４によって、電力運用サーバー２００、無停電電源装置５００との情報交換を行う。

次に、本発明における電力運用システムの利用形態について説明する。図４は本発明の実施の形態に係る電力運用システムにおける動作シーケンス例を示す図である。図４では、ある電気機器に搭載される電力運用モジュール１００と、電力運用サーバー２００との間の処理の一例が示されている。

図４において、ステップＳ１００は、ユーザーによるリモートコントローラ３００などでの当該電気機器のオン操作の契機を示している。すると、電力運用モジュール１００は、（通信１）によって、電力運用サーバー２００に対して、当該電気機器の電源をオンしてよいかに係る問い合わせを行う。

このような問い合わせを受けた電力運用サーバー２００は、ステップＳ１０１で稼働状況データベース部２０２を参照し、ステップＳ１０２で電源制御判定部２０３が当該電気機器の電源制御について判定する。そして、電力運用サーバー２００は、（通信２）によって電力運用モジュール１００に判定結果を報知する。

（通信２）を受信した電力運用モジュール１００は、これに基づいて電源制御部１０４のオンオフを駆動する。この例では、オン許可と判定された場合について説明する。続いて、ステップＳ１０４で電力運用モジュール１００は、電力量検出部１０５によって電気機器の電気機器主回路部１５０での電力使用量についてモニターを行う。電力量検出部１０５でのモニター結果は、（通信３）によって電力運用サーバー２００に報告される。これを受けて、ステップＳ１０５では、稼働状況データベース部２０２が更新される。

以降電気機器がオフされるまで、電気機器の使用電力に係るモニターは、ステップＳ１０６→（通信４）→ステップＳ１０７に示すように定期的に行われ、電力運用サーバー２００に報告される。電力運用サーバー２００は、このようにして電気機器の使用電力量情報のアップデートを行う。

次に、本発明における電力運用システムの他の利用形態について説明する。図５は本発明の実施の形態に係る電力運用システムにおける動作シーケンス例を示す図である。図５では、ある電気機器に搭載される電力運用モジュール１００と、電力運用サーバー２００との間の処理の一例が示されている。この例では、電力運用サーバー２００が電気機器のオンを許可しない場合の処理を説明する。

図５において、ステップＳ２００は、ユーザーによるリモートコントローラ３００などでの当該電気機器のオン操作の契機を示している。電力運用モジュール１００はこれを受け、（通信１）によって、電力運用サーバー２００に対して、当該電気機器の電源をオンしてよいかに係る問い合わせを行う。

このような問い合わせを受けた電力運用サーバー２００は、ステップＳ２０１で稼働状況データベース部２０２を参照する。稼働状況データベース部２０２を参照し、当該電気機器を動作させると、電力使用量の限界を超えるようことが判明する場合は、ステップＳ２０２で電源制御判定部２０３が当該電気機器の電源オン不許可の判定を下す。そして、電力運用サーバー２００は、（通信２）によって電力運用モジュール１００に判定結果を報知する。（通信２）を受信した電力運用モジュール１００は、これに基づいて電源制御部１０４のオフ状態を維持する。

次に、本発明における電力運用システムの他の利用形態について説明する。図６は本発明の実施の形態に係る電力運用システムにおける動作シーケンス例を示す図である。図６では、電気機器Ａ、電気機器Ｂに搭載される電力運用モジュール１００と、電力運用サーバー２００との間の処理の一例が示されている。この例では、電気機器Ａが電源オンの許可要求を発信し、電力運用サーバー２００が、これをオンとすると使用電力量の限界を超えることを予想し、電源オンの継続が不要と判定された電気機器Ｂの電源をオフしてから、電気機器Ａにオンの許可を行う場合の処理を説明する。

図６において、ステップＳ３００は、ユーザーによるリモートコントローラ３００などでの電気機器Ａのオン操作の契機を示している。電力運用モジュール１００はこれを受け、（通信１）によって、電力運用サーバー２００に対して、電気機器Ａの電源をオンしてよいかに係る問い合わせを行う。

このような問い合わせを受けた電力運用サーバー２００は、ステップＳ３０１で稼働状況データベース部２０２を参照する。稼働状況データベース部２０２を参照し、当該電気機器を動作させると、電力使用量の限界を超えるようことが判明する場合は、ステップＳ３０２で電源制御判定部２０３が、電源オンの継続が不要と判断可能な電気機器Ｂを探し出す。このような電源オン継続不要の判断アルゴリズムについては、電気機器使用のプライオリティや、使用時間帯、使用時期、また使用履歴などから学習した利用優先順位、電力運用システムが導入される家庭の家族構成などの情報を総合的に判断するものを用いることができる。

（通信２）では、電源オン継続不要と判断された電気機器Ｂに対して、電源のオフ指令を発信する。ステップＳ３０３では、これを受け、電気機器Ｂの電源制御部１０４が電源のオフを実行する。電気機器Ｂの電力運用モジュール１００は、電気機器Ｂの電源をオフしたことを（通信３）で電力運用サーバー２００に報告する。

この報告を受信した電力運用サーバー２００は、ステップＳ３０４で稼働状況データベース部２０２の更新を行い、ステップＳ３０５では、電気機器Ａの電源オン許可の判定を行う。

続いて、電力運用サーバー２００は、（通信４）によって電気機器Ａの電力運用モジュール１００にこの判定結果を報知する。（通信４）を受信した電力運用モジュール１００は、これに基づいて電源制御部１０４によって電気機器主回路部１５０の電源をオンとする。

以上のように本発明の電力運用システムは、閉じた系における電気機器同士の連携を通じて電力エネルギーの融通を行うような構成となっているので、プライバシーの問題などが発生することがない。

次に、無停電電源装置５００について説明する。図７は本発明の実施の形態に係る電力運用システムの無停電電源装置のブロック構成例を示す図である。図７において、５００は無停電電源装置、５０１は主制御部、５０２は電力線利用通信制御部、５０３は電気二重層キャパシタバンク、５０４は充電部、５０５はインバータ部をそれぞれ示している。

無停電電源装置５００は、蓄電素子として、例えば、電気二重層キャパシタを複数直並列に接続した電気二重層キャパシタバンク５０３を用いる。この電気二重層キャパシタバンク５０３は、主制御部５０１からの指令に応じて直並列の接続形態を切り換えられるように構成される。

主制御部５０１は、汎用的な情報処理装置であり、電力運用サーバー２００からの指令の解読、無停電電源装置５００全体の制御を行う。

また、電力線利用通信制御部５０２は、電力線１０利用ローカルエリアネットワークのための通信制御部であり、電力運用サーバー２００と情報のやりとりが可能となる。

充電部５０４は、交流電力を入力として不図示の制御整流素子からなる整流回路によって、所望の直流出力を得て、電気二重層キャパシタバンク５０３を充電する。充電時における電気二重層キャパシタバンク５０３のバンク切り換え、充電部５０４の整流回路への指令は主制御部５０１が行う。

また、インバータ部５０５は、電力運用サーバー２００から求められる負荷の要求に応じて、電気二重層キャパシタバンク５０３の電力を交流電力に変換する。このようなインバータ部５０５への指令は、主制御部５０１が行う。また、これに伴い、電気二重層キャパシタバンク５０３のバンク切り換えが発生するが、このバンク切り換えの指令も主制御部５０１が発する。

本発明の実施の形態に係る電力運用システムの構成の概要を示す図である。本発明の実施の形態に係る電力運用システムの電力運用モジュールのブロック構成を示す図である。本発明の実施の形態に係る電力運用システムの電力運用サーバーのブロック構成を示す図である。本発明の実施の形態に係る電力運用システムにおける動作シーケンス例を示す図である。本発明の実施の形態に係る電力運用システムにおける動作シーケンス例を示す図である。本発明の実施の形態に係る電力運用システムにおける動作シーケンス例を示す図である。本発明の実施の形態に係る電力運用システムの無停電電源装置のブロック構成例を示す図である。

符号の説明

１０・・・電力線、１００・・・電力運用モジュール、１０１・・・主制御部、１０２・・・操作判定部、１０３・・・無線通信制御部、１０４・・・電源制御部、１０５・・・電力量検出部、１０６・・・電力線利用通信制御部、１１０・・・電源部、１５０・・・電気機器主回路部、２００・・・電力運用サーバー、２０１・・・主制御部、２０２・・・稼働状況データベース部、２０３・・・電源制御判定部、２０４・・・電力線利用通信制御部、３００・・・リモートコントローラ、５００・・・無停電電源装置、５０１・・・主制御部、５０２・・・電力線利用通信制御部、５０３・・・電気二重層キャパシタバンク、５０４・・・充電部、５０５・・・インバータ部

Claims

電気機器に内蔵される電力運用モジュールと、電力運用サーバーと、からなる電力運用システムであって、
主制御部と、
ユーザーによる電気機器のオンオフ操作を判定する操作判定部と、
電気機器のメイン電源のオンオフを実行する電源制御部と、
電気機器が使用する電力量を検出する電力量検出部と、
電力運用サーバーとの間で情報通信を行う通信制御部と、を有する電力運用モジュールと、
主制御部と、
電力運用モジュールにおける電源制御の許可不許可を判定する電源制御判定部と、
電力運用モジュールから送信される情報に基づいて電気機器の稼働状況をデータベース化した稼働状況データベース部と、
情報通信を行う通信制御部と、を有する電力運用サーバーと、からなることを特徴とする電力運用システム。
該操作判定部はユーザー操作による電気機器のオン操作を判定すると、電力運用サーバーに電源オン実行の許可・不許可の判定を求めることを特徴とする請求項１に記載の電力運用システム。
電力運用サーバーは、電力運用モジュールから送信される情報に基づいて、電気機器の使用電力量を該稼働状況データベース部に記録することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力運用システム。
該電源制御判定部は、該稼働状況データベース部に基づいて、電力運用モジュールからの電源オン実行の許可・不許可の判定を行うことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電力運用システム。