JP2010213468A

JP2010213468A - 電力制御システム

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Publication number: JP2010213468A
Application number: JP2009057439A
Authority: JP
Inventors: Fumihiko Tada; 文彦多田; Toshio Hirasawa; 利勇平澤
Original assignee: TMT KK; Toshiba Toko Meter Systems Co Ltd
Current assignee: TMT KK; Toshiba Toko Meter Systems Co Ltd
Priority date: 2009-03-11
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2010-09-24

Abstract

【課題】自然エネルギーを用いて発電された電力を好適な条件で売電することができる電力制御システムを提供する。
【解決手段】自然エネルギーを用いて発電する発電部１と、電力を蓄電する蓄電器ＢＡＴと、外部から取得したデータによって示される電力会社に対する電力の売値が該電力会社からの買値以下である場合には発電部で発電された電力を蓄電器に蓄え、電力会社に対する電力の売値が該電力会社からの買値を超える場合には発電部で発電された電力を売電するように制御する電力制御装置７を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、自然エネルギーを用いて発電された電力を制御する電力制御システムに関し、特に発電された電力の売買を制御する技術に関する。

近年、例えばＣＯ_２の排出などによる環境負荷を軽減するために、太陽光、風力、バイオマスまたは地熱などといった自然エネルギーを用いた発電が注目されている。

図２は、自然エネルギーとして太陽光を用いた従来の住宅用の電力制御システムの一例を示す図である。太陽光パネルで発電された直流電力は、インバータ２’によって交流電力に変換され、発電量が発電積算電力量計（以下、「発電ＷＨＭ」という）３で計測された後に宅内家電機器に供給される。宅内家電機器で消費できない余剰分は、売電積算電力量計（以下、「売電ＷＨＭ」という）４で計測された後に電力会社に売電される。

一方、太陽光パネル１による発電量のみでは宅内家電機器での消費に不足する場合には、電力会社からの電力が、買電積算電力量計（以下、「買電ＷＨＭ」という）５で計測された後に宅内家電機器に送られる（買電が行われる）。なお、この明細書では、「電力会社」とは、電気事業法に規定する一般電気事業者を言う。

このような電力制御システムに関連する技術として、例えば、特許文献１は、潮流判別回路無しで受電、送電の電力量を計測することができる電子式潮流電力量計を開示している。

この電子式潮流電力量計は、電圧入力信号から得られるデジタル信号と電流入力信号から得られるデジタル信号とを乗算する乗算回路と、この乗算回路の出力を累積加減算してキャリー出力、ボロー出力を出力する累積加減算器と、キャリー出力の数およびボロー出力の数に応じて受電および送電の電力を計測する計測手段と、この計測手段で計測された受電電力を表示する第１の表示部と、計測手段で計測された送電電力を表示する第２の表示部を備えている。

特開平７−２３９３５０号公報

しかしながら、上述した従来の電力制御システムでは、太陽光パネルで発電された電力のうち、宅内家電機器で消費できない余剰分は電力会社に売電されるが、売電時の電力の単価は、季節および時間帯、経済環境、または、その他の要因によって変動する。そこで、自然エネルギーを用いて発電された電力を、該電力の発電者に好適な条件で電力会社に売電することができる電力制御システムの開発が望まれている。

本発明の課題は、自然エネルギーを用いて発電された電力を好適な条件で売電することができる電力制御システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の発明の電力制御システムは、自然エネルギーを用いて発電する発電部と、電力を蓄電する蓄電器と、外部から取得したデータによって示される電力会社に対する電力の売値が該電力会社からの買値以下である場合には発電部で発電された電力を蓄電器に蓄え、電力会社に対する電力の売値が該電力会社からの買値を超える場合には発電部で発電された電力を売電するように制御する電力制御装置とを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、電力制御装置は、発電部で発電された電力によって運転される負荷の消費電力が発電部で発電された電力以上である場合には、蓄電器に蓄えられた電力を負荷に供給するように制御することを特徴とする。

第１の発明によれば、電力会社に対する電力の売値が買値以下である場合には発電された電力を蓄電器に蓄え、電力会社に対する電力の売値が買値を超える場合には発電された電力を売電するので、自然エネルギーを用いて発電された電力をユーザに好適な、つまり有利な条件で売電することができる。

また、第２の発明によれば、負荷の消費電力が発電された電力以上である場合には、電力会社に対する電力の売値が買値以下の状態で蓄電器に蓄えられた電力を負荷に供給するので、自然エネルギーを用いて発電された電力を有効に活用することができる。その結果、電力会社からの買電を抑えることができるので、環境負荷の軽減にも寄与する。

本発明の実施例１に係る電力制御システムの構成を示すブロック図である。自然エネルギーとして太陽光を用いた従来の住宅用の電力制御システムの一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る電力制御システムの構成を示すブロック図である。なお、以下では、背景技術の欄で説明した従来の電力制御システムの構成要素と同一または相当する構成要素には、背景技術の欄で使用した符号と同一の符号を付して説明する。

この実施例１に係る電力制御システムは、太陽光パネル１、電力生成装置２、発電ＷＨＭ３、売電ＷＨＭ４、買電ＷＨＭ５、蓄電積算電力量計（以下、「蓄電ＷＨＭ」という）、蓄電器ＢＡＴ、電力制御装置７および負荷Ｌを備えている。

太陽光パネル１は、本発明の発電部に対応し、太陽光を電気に変換（光電変換）する。この太陽光パネル１における光電変換により得られた直流電力は、電力生成装置２に送られる。なお、本発明に係る電力制御システムの発電部としては、太陽光パネル１に限らず、例えば、風力、バイオマスまたは地熱などといった自然エネルギーを用いた発電装置を使用することができる。

電力生成装置２は、直流電力を交流電力に変換するインバータの機能と、交流電力を商用電源の周波数および電圧に一致させる系統連係機能を備えたパワーコンディショナにより構成されている。この電力生成装置２で生成された交流電力は、発電電力として発電ＷＨＭ３に送られる。

なお、電力生成装置２で生成される交流電力の電圧は、売電時に電力会社に送電できるように、電力会社から送られてくる商用電力の電圧より若干高くなるように制御されている。

発電ＷＨＭ３は、電力生成装置２から送られてくる発電電力を通過させて電力ラインＰＬに出力するとともに、発電電力の電力量を計測し、発電電力量として電力制御装置７に送る。電力ラインＰＬは、発電ＷＨＭ３の出力端、買電ＷＨＭ５の出力端および負荷Ｌを相互に接続している。

売電ＷＨＭ４は、発電ＷＨＭ３から、電力ラインＰＬ、電力制御装置７および電力サブラインＰＬＡを経由して送られてくる発電電力を電力会社に売電する際の電力量を計測する。この売電ＷＨＭ４で計測された電力量は、売電電力量として電力制御装置７に送られる。

買電ＷＨＭ５は、電力会社から送られてくる電力を通過させて電力ラインＰＬに出力するとともに、買電電力の電力量を計測し、買電電力量として電力制御装置７に送る。

蓄電ＷＨＭ６は、発電ＷＨＭ３から、電力ラインＰＬ、電力制御装置７および電力サブラインＰＬＢを経由して送られてくる発電電力を蓄電器ＢＡＴに蓄える際の電力量を計測する。この蓄電ＷＨＭ６で計測された電力量は、蓄電電力量として電力制御装置７に送られる。

電力制御装置７は、データ取得部１１、制御部１２および切替部１３を備えている。データ取得部１１は、外部の例えばエネルギー管理サービスプロバイダに設置されたサーバからインターネットなどのネットワーク（いずれも図示は省略する）を介して、電力会社からの電力の買値Ｐ_Aおよび電力会社に対する電力の売値Ｐ_Bを表すデータを取得し、制御部１２に送る。

制御部１２は、発電ＷＨＭ３から送られてくる発電電力量、買電ＷＨＭ５から送られてくる買電電力量、売電ＷＨＭ４から送られてくる売電電力量、蓄電ＷＨＭ６から送られてくる蓄電電力量、データ取得部１１から送られてくる買値をＰ_Aおよび売値Ｐ_Bを表すデータおよび負荷Ｌから送られてくる消費電力信号（詳細は後述する）に基づき電力を制御するための種々の処理を実行する。

この制御部１２は、本発明に直接に関係する機能としては、発電ＷＨＭ３から送られてくる発電電力量、データ取得部１１から送られてくる買値Ｐ_Aおよび売値をＰ_Bを表すデータおよび負荷Ｌから送られてくる消費電力信号に基づき、電力の供給先および供給元を切り替えるための切替制御信号を生成し、切替部１３に送る。この制御部１２で行われる処理の詳細は後述する。

切替部１３は、例えば、制御部１２から送られてくる切替制御信号に応じて切り替えられる切替スイッチから構成されている。この切替部１３の共通端子Ｃは、電力ラインＰＬが接続され、端子Ａは、電力サブラインＰＬＡおよび売電ＷＨＭ４を介して電力会社に接続され、端子Ｂは、電力サブラインＰＬＢおよび蓄電ＷＨＭ６を介して蓄電器ＢＡＴに接続されている。

蓄電器ＢＡＴは、電力生成装置２から、発電ＷＨＭ３、電力制御装置７の切替部１３、電力サブラインＰＬＢおよび蓄電ＷＨＭ６を介して送られてくる発電電力を蓄える。また、この蓄電器ＢＡＴは、蓄えた電力を、蓄電ＷＨＭ６、電力サブラインＰＬＢおよび電力制御装置７の切替部１３を介して負荷Ｌに供給する。

負荷Ｌは、宅内家電機器などから構成されており、電力ラインＰＬから供給される電力によって動作する。この負荷Ｌは、自己の現在の消費電力を表す消費電力信号を電力制御装置７に送る。

次に、上記のように構成される実施例１に係る電力制御システムの動作を、電力制御装置７で行われる切替動作を中心に説明する。

まず、電力制御装置７は、電力生成装置２から発電ＷＨＭ３を介して電力ラインＰＬに出力される発電電力が負荷Ｌの消費電力以上であるかどうかを調べる。

具体的には、電力制御装置７の制御部１２は、買電ＷＨＭ５から送られてくる現在の買電電力量がゼロかの判断を行う。この買電電力量がゼロかの判断の結果、買電電力量がゼロであれば、つまり発電電力量が消費電力量以上であれば、制御部１２は、データ取得部１１から買値Ｐ_Aおよび売値をＰ_Bを表すデータを取得し、売値Ｐ_Bと買値Ｐ_Aとを比較する。

この売値Ｐ_Bと買値Ｐ_Aとの比較の結果、売値Ｐ_Bが買値Ｐ_A以上であれば、制御部１２は、切替部１３の共通端子Ｃを端子Ａに接続させる切替制御信号を切替部１３に送る。これにより、電力生成装置２から電力ラインＰＬに出力された発電電力は、切替部１３、電力サブラインＰＬＡおよび売電ＷＨＭ４を介して電力会社に売電される。

一方、売値Ｐ_Bと買値Ｐ_Aとの比較の結果、売値Ｐ_Bが買値Ｐ_Aより小さければ、制御部１２は、切替部１３の共通端子Ｃを端子Ｂに接続させる切替制御信号を切替部１３に送る。これにより、電力生成装置２から電力ラインＰＬに出力された発電電力は、切替部１３、電力サブラインＰＬＢおよび蓄電ＷＨＭ６を介して蓄電器ＢＡＴに送られて蓄電される。以上の動作により、太陽光パネル１で発電した電力が負荷Ｌで消費する電力より大きく、かつ、電力会社での買取価格が高価な場合は該電力会社に売電し、安価な場合は蓄電器ＢＡＴに蓄電するという機能が実現されている。

また、この買電電力量がゼロかの判断の結果、買電電力量がゼロでなければ、つまり発電電力量が消費電力量より小さければ、制御部１２は、データ取得部１１から買値Ｐ_Aおよび売値をＰ_Bを表すデータを取得し、買値Ｐ_Aと蓄電器ＢＡＴに蓄電した時点の買値Ｐ_Dとを比較する。この買値Ｐ_Aと買値Ｐ_Dとの比較の結果、買値Ｐ_Aが買値Ｐ_D以下であれば、電力会社から買電ＷＨＭ５を介して送られてくる電力が電力ラインＰＬを介して負荷Ｌに供給され、買電が行われる。

一方、買値Ｐ_Aと買値Ｐ_Dとの比較の結果、買値Ｐ_Aが買値Ｐ_Dより大きければ、制御部１２は、切替部１３の共通端子Ｃを端子Ｂに接続させる切替制御信号を切替部１３に送る。これにより、蓄電器ＢＡＴに蓄えられてくる電力が、蓄電ＷＨＭ６、電力サブラインＰＬＢおよび切替部１３を介して電力ラインＰＬに出力されて負荷Ｌに供給される。

以上の動作により、太陽光パネル１で発電した電力が負荷Ｌで消費する電力をカバーできない場合に、電力会社から買電した価格が蓄電器ＢＡＴに蓄電した時点の価格より安価な場合は、買電した電力を負荷Ｌに供給し、高価な場合は、蓄電器ＢＡＴに蓄電されている電力を負荷Ｌに供給するという機能が実現されている。

以上説明したように、本発明の実施例１に係る電力制御システムによれば、電力会社に対する電力の売値Ｐ_Bが買値Ｐ_A以下であれば発電された電力を蓄電器ＢＡＴに蓄え、電力会社に対する電力の売値Ｐ_Bが買値Ｐ_Aより大きければ太陽光パネル１で発電された電力を売電するので、自然エネルギーを用いて発電された電力をユーザに好適な、つまり有利な条件で売電することができる。

また、負荷Ｌの消費電力が太陽光パネル１で発電された電力より大きい場合は、電力会社に対する電力の売値Ｐ_Bが買値Ｐ_A以下の状態で蓄電器ＢＡＴに蓄えられた電力を負荷Ｌに供給するので、自然エネルギーを用いて発電された電力を有効に活用することができる。その結果、電力会社からの買電を抑えることができるので、環境負荷の軽減にも寄与する。

本発明は、自然エネルギーを用いた発電を行う個人または企業などに備える電力制御システムに利用可能である。

１太陽光パネル（発電部）
２電力生成装置
３発電ＷＨＭ
４売電ＷＨＭ
５買電ＷＨＭ
６蓄電ＷＨＭ
７電力制御装置
１１データ取得部
１２制御部
１３切替部
Ｌ負荷
ＰＬ電力ライン
ＰＬＡ、ＰＬＢ電力サブライン
ＢＡＴ蓄電器

Claims

自然エネルギーを用いて発電する発電部と、
電力を蓄電する蓄電器と、
外部から取得したデータによって示される電力会社に対する電力の売値が該電力会社からの買値以下である場合には前記発電部で発電された電力を前記蓄電器に蓄え、電力会社に対する電力の売値が該電力会社からの買値を超える場合には前記発電部で発電された電力を売電するように制御する電力制御装置と、
を備えたことを特徴とする電力制御システム。
前記電力制御装置は、前記発電部で発電された電力によって運転される負荷の消費電力が前記発電部で発電された電力以上である場合には、前記蓄電器に蓄えられた電力を前記負荷に供給するように制御することを特徴とする請求項１記載の電力制御システム。