JP2012063821A - 売買料金計算システム - Google Patents

Abstract

【課題】売買電力の電力メータは共通の一つとして売買単価の異なる売買電力の料金を計算できる売買料金計算システムを提供することである。
【解決手段】料金計算装置２６の売電電力供給源判定手段２７は、需要家から電力系統に売電電力が供給されているときは売電電力の供給源を判定し、売電料金計算手段２８は、売電電力供給源判定手段２７により判定された売電電力の供給源が分散電源設備のみであるときと、二次電池１３が含まれているときとで、売電電力メータ１９で計測される売電電力の売電単価を異ならせて売電料金を計算し、買電料金計算手段２９は、電力系統１８から需要家に買電電力が供給されているときは、買電電力メータ２０で計測される買電電力に基づき予め定めた買電単価で買電料金を計算する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、分散電源設備及び二次電池を有した需要家の売買電力料金を計算する売買料金計算システムに関する。

一般に、分散電源設備は需要家に分散して配置され、発電を行う小規模な発電設備である。分散電源設備としては、太陽光発電設備、風力発電設備、燃料電池設備、ガスエンジン発電設備等があり、分散電源設備で発電された電力は需要家の負荷に供給されるとともに、その余剰電力は電力系統に供給され売電される。一方、分散電源設備で需要家の負荷を賄えないときは電力系統から需要家の負荷に電力が供給され、需要家は電力会社から買電することになる。

ここで、分散電源設備である太陽光発電設備で発電した電力を需要家内の負荷に供給するとともに、余剰電力を電力系統に逆潮流して電力会社に売電し、需要家内に二次電池を接続して二次電池に余剰電力を充電するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、太陽光発電設備と二次電池とを組み合わせたシステムにおいて、太陽光発電電力の余剰分を蓄電する一方で、二次電池に蓄積された電力を売電しないようにしたものがある。これは、電気料金の安い夜間に蓄電した電力を昼間に売電しないようにするためである。一方、二次電池からの放電により精度よく系統電力ピークを抑制できるようにすることも要請されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−２９５０９０号公報 特開２００２−３６９４０６号公報

ところが、分散電源設備で発電された電力と二次電池に蓄電された電力とを同じ値段で売電すると、電気料金の安い夜間に蓄電した電力を昼間に売電することになり好ましくない。その一方で、二次電池に蓄電される電力は分散電源で発電された電力の余剰分も含まれる。そこで、分散電源設備で発電された電力と二次電池に蓄電された電力とを異なった価格、例えば、分散電源設備の発電電力は高く売電し、二次電池に蓄電された電力はそれより安く売電することが考えられる。

一方、電力会社からの買電電力についても、通常は契約で予め定められた買電価格であるが、電力系統に余剰電力が発生したときは、通常の買電価格より安い価格で需要家に購入して貰うことも考えられる。

しかし、異なる売電単価とした場合には、分散電源設備や二次電池毎に別々の電力メータを設置して分散電源設備や二次電池毎に売電電力を計測し、売電電力の料金を計算しなければならない。同様に、異なる買電価格とした場合にも、別々の電力メータを設置して買電電力を計測し、買電電力の料金を計算しなければならない。

本発明の目的は、売買電力の電力メータは共通の一つとして売買単価の異なる売買電力の料金を計算できる売買料金計算システムを提供することである。

請求項１の発明に係る売買料金計算システムは、分散電源設備及び二次電池を有した需要家の前記分散電源設備から電力系統に売電される売電電力を計測する売電電力メータと、前記需要家が前記電力系統から買電した買電電力を計測する買電電力メータと、前記売電電力メータからの売電電力量及び前記買電電力メータからの買電電力量を入力し売電料金及び売電料金を計算する料金計算装置とを備え、前記料金計算装置は、前記需要家から電力系統に売電電力が供給されているときは売電電力の供給源を判定する売電電力供給源判定手段と、前記売電電力供給源判定手段により判定された売電電力の供給源が前記分散電源設備のみであるときと前記二次電池が含まれているときとで売電単価を異ならせて売電料金を計算する売電料金計算手段と、前記電力系統から前記需要家に買電電力が供給されているときは予め定めた買電単価で買電料金を計算する買電料金計算手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明に係る売買料金計算システムは、請求項１の発明において、前記売電料金計算手段は、売電電力の供給源に前記二次電池が含まれているときは、売電電力の供給源が前記分散電源設備のみであるときの売電単価より、下げた売電単価で売電料金を計算することを特徴とする。

請求項３の発明に係る売買料金計算システムは、請求項２の発明において、前記分散電源設備により発電された電力を計測する電力検出器を設け、前記売電料金計算手段は、前記電力検出器で計測された前記分散電源設備により発電された電力には前記分散電源設備のみが前記直流系統に接続されたときの売電単価を適用し、売電料金を計算することを特徴とする。

請求項４の発明に係る売買料金計算システムは、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発明において、前記電力系統の周波数を検出する周波数検出器を設け、前記売電料金計算手段は、前記周波数検出器で検出された前記電力系統の周波数が予め定めた周波数以下となったときは、売電電力の供給源に前記二次電池が含まれているときの売電単価より、上げた売電単価で売電料金を計算することを特徴とする。

請求項５の発明に係る売買料金計算システムは、請求項４の発明において、前記買電料金計算手段は、前記周波数検出器で検出された前記電力系統の周波数が予め定めた周波数以上となったときは、予め定めた買電単価より、下げた買電単価で買電料金を計算することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、分散電源設備からの電力と二次電池からの電力との売電単価を異ならせて売電料金を計算するので、売電電力の供給源に応じた適正な売電単価とすることができる。

請求項２の発明によれば、二次電池からの電力が含まれるときは、分散電源設備のみの売電単価より下げた売電単価とするので、二次電池に蓄電された電力を分散電源設備からの売電単価と同等の価格で売電することを防止できる。

請求項３の発明によれば、分散電源設備により発電された電力を計測するので、分散電源設備と二次電池との双方から電力が供給されているときであっても、分散電源設備の出力に対してその売電単価を適用できる。

請求項４の発明によれば、電力系統の周波数が予め定めた周波数以下となったときには、電力系統の周波数を上昇させたいという電力会社のニーズに応えるものであるので、二次電池からの放電電力は、周波数安定時の売電単価より上げた売電単価とし二次電池所有者にサービスを図っている。

請求項５の発明によれば、電力系統の周波数が予め定めた周波数以上となったときには、電力系統の周波数を下降させたいという電力会社のニーズに応えるものであるので、二次電池への充電電力は、通常の買電単価より下げた買電単価とし二次電池所有者にサービスを図っている。

本発明の第１の実施の形態に係る売買料金計算システムを分散電源設備及び二次電池を有した需要家に適用した一例を示す構成図。 本発明の第２の実施の形態に係る売買料金計算システムを分散電源設備及び二次電池を有した需要家に適用した一例を示す構成図。 本発明の第３の実施の形態に係る売買料金計算システムを分散電源設備及び二次電池を有した需要家に適用した一例を示す構成図。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る売買料金計算システムを分散電源設備及び二次電池を有した需要家に適用した一例を示す構成図である。図１では、分散電源設備が太陽光発電設備である場合を示している。以下の説明では、分散電源設備は太陽光発電設備である場合について説明する。

需要家に設置された分散電源設備である太陽電池１１はダイオードＤを介して直流系統１２に接続され、太陽電池１１に二次電池１３が並列に配置されて直流系統１２が形成されている。ダイオードＤは直流系統１２からの電力が太陽電池１１に供給されるのを阻止するものである。二次電池１３は切替スイッチ１４を介して太陽電池１１に並列に接続され、放電用スイッチ素子１４ａをオンしたとき導通し、二次電池１３に充電された電力を直流系統１２に放電し、充電用スイッチ素子１４ｂをオンしたとき導通し二次電池１３に直流系統１２からの電力を充電する。

直流系統１２はインバータ１５を介して交流系統１６に接続されている。交流系統１６には需要家の負荷１７が接続されている。また、交流系統１６は図示省略の変圧器を介して電力系統１８に接続されている。

そして、交流系統１６と電力系統１８との接続点には、売電電力メータ１９及び買電電力メータ２０が接続され、売電電力メータ１９は需要家の太陽電池１１や二次電池１３から電力系統１８に売電する電力を計測し、買電電力メータ２０は電力系統から需要家が購入する買電電力を計測する。需要家が購入する買電電力は負荷１７に供給され、また、インバータ１５及び切替スイッチ１４の充電用スイッチ素子１４ｂを介して二次電池１３に充電される。

制御装置２１は、インバータ１５により太陽電池１１を運転制御したり、二次電池１３を充放電制御するものである。太陽電池１１の出力制御の際には、制御装置２１の出力制御部２２は、切替スイッチ１４の放電用スイッチ素子１４ａ及び充電用スイッチ素子１４ｂの双方をオフして、太陽電池１１を最大電力追従制御｛ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御｝し、太陽電池１１の出力を零にするときには直流系統１２の電圧を開放電圧Ｖｏに制御する。

一方、二次電池１３を放電制御する際には、制御装置２１の放電制御部２３は、切替スイッチ１４の放電用スイッチ１４ａをオンし充電用スイッチ１４ｂをオフして、二次電池１３に充電した電力を直流系統１２に放電する。また、二次電池１３を充電制御する際には、制御装置２１の充電制御部２４は、切替スイッチ１４の放電用スイッチ１４ａをオフし充電用スイッチ１４ｂをオンして、二次電池１３に直流系統１２からの電力を充電する。直流系統１２には、太陽電池１１からの電力やインバータ１５で直流に変換された交流系統１６からの電力が供給される。

ここで、太陽電池１１と二次電池１３とを同時に直流系統１２に並列接続した場合、直流系統１２の直流電圧は二次電池１３の定格電圧に支配される。これは、二次電池１３は電圧源的特性を有し内部インピーダンスが非常に小さいためである。インバータ１５の直流電圧が二次電池１３の定格電圧に支配されると、太陽電池１１の電圧が二次電池１３の定格電圧に支配され、太陽電池１１の最大電力追従制御（ＭＰＰＴ制御）ができなくなる。この状態で、太陽電池１１の運転を継続した場合には、二次電池１３の定格電圧での運転となる。

二次電池１３の充放電制御は、操作装置２５からの操作指令によって制御が開始される。また、料金計算装置２６は、売電電力メータ１９及び買電電力メータ２０の電力量を入力し、需要家の売電電力及び買電電力の料金を計算する。料金計算装置２６は、需要家が電力系統１８に売電する場合には、太陽電池１１からの電力と二次電池１３からの電力との売電単価を異ならせて売電料金を計算し、一方、需要家が電力系統１８から買電する場合には、予め定められた買電単価で買電料金を計算する。

料金計算装置２６の売電電力供給源判定手段２７は、需要家から電力系統１８に供給されている売電電力の供給源を判定するものである。すなわち、需要家から電力系統１８に供給されている売電電力が太陽電池１１のみからの電力であるか、二次電池１３からの電力も含まれているのかを判定する。切替スイッチ１４により二次電池１３が直流系統１２から切り離された状態で、太陽電池１１が出力制御部２２により最大電力追従制御により運転されているときは、売電電力が太陽電池１１からのみの電力であると判定する。一方、切替スイッチ１４の放電用スイッチ１４ａがオンして二次電池１３が直流系統１２に接続された状態であるときは、二次電池１３からの電力も含まれていると判定する。売電電力供給源判定手段２７の判定結果は売電料金計算手段２８に入力される。

売電料金計算手段２８は、売電電力メータ１９からの電力量を入力するとともに売電電力供給源判定手段２７の判定結果を入力し、売電電力供給源判定手段２７の判定結果が太陽電池１１からの電力のみであるときは、太陽電池１１の発電力に対する予め定めた売電単価で売電料金を計算する。 一方、売電電力供給源判定手段２７の判定結果が二次電池１３からの電力も含まれているときは、太陽電池１１の発電力に対する予め定めた売電単価より、下げた売電単価で売電料金を計算する。

このように、料金計算装置２６は、需要家が電力系統１８に売電する場合には、太陽電池１１からの電力と二次電池１３からの電力との売電単価を異ならせて売電料金を計算する。

一方、買電料金計算手段２９は買電電力メータ２０からの電力量を入力し、需要家が電力系統１８から買電した電力量に基づいて、予め定められた買電単価で買電料金を計算する。

いま、二次電池１３は切替スイッチ１４により直流系統１２から切り離された状態で、太陽電池１１が出力制御部２２により最大電力追従制御により運転されているとする。この場合、出力制御装置２２は、料金計算装置２６の売電電力供給源判定手段２７に対し太陽電池１１が最大電力追従制御で運転していることを通知する。

この状態では、太陽電池１１で発電された直流電力はインバータ１５で交流に変換され、交流系統１６に出力される。交流系統の負荷１７が稼働しているときは負荷１７に電力が供給されるとともに、余剰電力が電力系統１８に供給され売電される。

この場合の売電電力は、売電電力メータ１９で計測され料金計算装置２６の売電料金計算手段２８に入力される。料金計算装置２６の売電電力供給源判定手段２７は、出力制御部２２からの通知により、売電電力メータ１９で計測された売電電力は太陽電池１１でのみ発電された電力であると判定する。従って、売電料金計算手段２８は太陽電池１１の発電力に対する予め定めた売電単価で売電料金を計算する。計算された売電料金は、図示省略の記憶装置に記憶される。

次に、需要家の都合により、二次電池１３に充電した電力を電力系統１８に売電する場合には、操作装置２５により放電制御部２３を起動し、切替スイッチ１４の放電用スイッチ素子１４ａをオンする。放電制御部２３は料金計算装置２６の売電電力供給源判定手段２７に切替スイッチ１４の放電用スイッチ素子１４ａがオンしたことを通知する。

この状態では、二次電池１３が直流系統１２に接続され、前述したように、直流系統１２の電圧は二次電池１３の定格電圧となり、二次電池１３からの放電電力が直流系統１２に供給され、太陽電池１１が運転を継続している場合には、太陽電池１１の動作電圧は二次電池１３の定格電圧となる。この場合の売電電力は、売電電力メータ１９で計測され料金計算装置２６の売電料金計算手段２８に入力される。

料金計算装置２６の売電電力供給源判定手段２７は、出力制御部２２からの通知により、売電電力メータ１９で計測された売電電力は、少なくとも二次電池１３から放電された電力が含まれると判定する。従って、売電料金計算手段２８は、太陽電池１１のみが直流系統１２に接続されたときの売電単価より、下げた売電単価として売電料金を計算する。計算された売電料金は、図示省略の記憶装置に記憶される。

また、需要家の都合により、電力系統１８から電力を買電して二次電池１３に電力系統１８からの電力を充電する場合には、操作装置２５により充電制御部２４を起動し、切替スイッチ１４の充電用スイッチ素子１４ｂをオンする。

この状態では、二次電池１３が直流系統１２に接続され、前述したように、直流系統１２の電圧は二次電池１３の定格電圧となり、直流系統１２には電力系統１８からの買電電力がインバータ１５により供給され、この場合の買電電力は、買電電力メータ２０で計測され料金計算装置２６の買電料金計算手段２９に入力される。

買電料金計算手段２９は買電電力メータ２０からの電力量を入力し、需要家が電力系統１８から買電した電力量に基づいて、予め定められた買電単価で買電料金を計算する。計算された買電料金は、図示省略の記憶装置に記憶される。

第１の実施の形態によれば、分散電源設備である太陽電池１１からの電力と二次電池１３からの電力との売電単価を異ならせて売電料金を計算するので、売電電力の供給源に応じた適正な売電単価とすることができる。また、売電電力に二次電池１３からの電力が含まれるときは、太陽電池１１のみの売電単価より下げた売電単価とするので、二次電池１３に蓄電された電力を太陽電池１１からの売電単価と同等の価格で売電することを防止できる。

次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図２は本発明の第２の実施の形態に係る売買料金計算システムを分散電源設備及び二次電池を有した需要家に適用した一例を示す構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、分散電源設備である太陽電池１１により発電された電力を計測する電力検出器３０を設け、売電料金計算手段２８は、電力検出器３０で計測された太陽電池１１により発電された電力には太陽電池１１のみが直流系統１２に接続されたときの売電単価を適用して売電料金を計算するようにしたものである。図１と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。

二次電池１３に充電した電力を電力系統１８に売電する場合、切替スイッチ１４の放電用スイッチ素子１４ａをオンし、二次電池１３を直流系統１２に接続し、その際に、太陽電池１１の運転を継続している場合であっても、太陽電池１１からの電力は二次電池１３からの放電による売電単価で売電料金が計算される。

そこで、図２に示すように、太陽電池１１により発電された電力を計測する電力検出器３０を追加して設け、料金計算装置２６の売電料金計算手段２８は、電力検出器３０で計測された太陽電池１１により発電された電力には、太陽電池１１のみが直流系統１２に接続されたときの売電単価を適用して売電料金を計算する。

第２の実施の形態によれば、太陽電池１１により発電された電力を計測するので、太陽電池１１と二次電池１３との双方から電力が供給されているときであっても、太陽電池１１の出力に対してその売電単価を適用でき、太陽電池１１を有した需要家の適正な利益が確保される。

次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図３は本発明の第３の実施の形態に係る売買料金計算システムを分散電源設備及び二次電池を有した需要家に適用した一例を示す構成図である。この第３の実施の形態は、図２に示した第２の実施の形態に対し、電力系統１８の周波数を検出する周波数検出器３１を設け、需要家が電力系統１８に売電する場合には、電力系統１８の周波数が低下したときと、そうでないときとの売電単価を異ならせて、売電料金計算手段２８は売電料金を計算し、一方、需要家が電力系統１８から買電する場合には、周波数が上昇したときと、そうでないときとの買電単価を異ならせて、買電料金計算手段２９は売電料金を計算するようにしたものである。図２と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。

周波数検出器３１で検出された電力系統の周波数は、制御部２１の放電制御部２３及び充電制御部２４に入力される。放電制御部２３は、周波数検出器３１で検出された周波数ｆが予め定めた周波数の範囲（定格周波数ｆ０の所定範囲内±Δｆ１）（ｆ０−Δｆ１＜ｆ＜ｆ０＋Δｆ１）であるかどうかを判定し、交流系統１８の周波数ｆが予め定めた周波数以下となったとき（ｆ≦ｆ０−Δｆ１）に、切替スイッチ１４の放電用スイッチ素子１４ａをオンする。

また、放電制御部２３は、周波数ｆが予め定めた周波数以下となり切替スイッチ１４の放電用スイッチ素子１４ａをオンしたことを料金計算装置２６の売電電力供給源判定手段２７に通知する。売電電力供給源判定手段２７は、電力会社の都合により二次電池１３に充電した電力を売電していると判断し、その旨を売電料金計算手段２８に通知する。

この場合、売電電力メータ１９で計測された売電電力は、電力会社の都合により売電している電力であるので、売電料金計算手段２８は、売電電力の供給源に二次電池１３が含まれているときの通常の売電単価より、上げた売電単価として売電料金を計算する。計算された売電料金は、図示省略の記憶装置に記憶される。これにより、電力会社の都合により二次電池１３からの電力を売電するときは、通常の売電単価より高い料金で売電料金を計算できる。

一方、充電制御部２４は、周波数検出器３１で検出された周波数ｆが予め定めた周波数の範囲（定格周波数ｆ０の所定範囲内±Δｆ１）（ｆ０−Δｆ１＜ｆ＜ｆ０＋Δｆ１）であるかどうかを判定し、交流系統１８の周波数ｆが予め定めた周波数以上となったとき（ｆ≧ｆ０−Δｆ１）に、切替スイッチ１４の充電用スイッチ素子１４ｂをオンする。

また、充電制御部２４は、周波数ｆが予め定めた周波数以上となり切替スイッチ１４の放電用スイッチ素子１４ｂをオンしたことを料金計算装置２６の買電電力計算手段２９に通知する。

この場合、買電電力メータ２０で計測された買電電力は、電力会社の都合により買電している電力であるので、買電料金計算手段２９は、予め定めた買電単価より、下げた買電単価で買電料金を計算する。計算された買電料金は、図示省略の記憶装置に記憶される。これにより、電力会社の都合により二次電池１３に交流系統１８からの電力を充電し買電するときは、通常の買電単価より安い料金で買電料金を計算できる。

以上の説明では、図２に示した第２の実施形態に対し、周波数検出器３１を設けた場合について説明したが、図１に示した実施形態に対し、周波数検出器３１を設けるようにしてもよい。

また、以上の説明では、分散電源設備は太陽光発電設備である場合について説明したが、風力発電設備、燃料電池設備、ガスエンジン発電設備などの場合にも同様に適用できる。

１１…太陽電池、１２…直流系統、１３…二次電池、１４…切替スイッチ、１４ａ…放電用スイッチ素子、１４ｂ…充電用スイッチ素子、１５…インバータ、１６…交流系統、１７…負荷、１８…電力系統、１９…売電電力メータ、２０…買電電力メータ、２１…制御装置、２２…出力制御部、２３…放電制御部、２４…充電制御部、２５…操作装置、２６…料金計算装置、２７…売電電力供給源判定手段、２８…売電料金計算手段、２９…買電料金計算手段、３０…電力検出器

Claims (5)

1. 分散電源設備及び二次電池を有した需要家の前記分散電源設備から電力系統に売電される売電電力を計測する売電電力メータと、
   前記需要家が前記電力系統から買電した買電電力を計測する買電電力メータと、
   前記売電電力メータからの売電電力量及び前記買電電力メータからの買電電力量を入力し売電料金及び売電料金を計算する料金計算装置とを備え、
   前記料金計算装置は、
   前記需要家から電力系統に売電電力が供給されているときは売電電力の供給源を判定する売電電力供給源判定手段と、
   前記売電電力供給源判定手段により判定された売電電力の供給源が前記分散電源設備のみであるときと前記二次電池が含まれているときとで売電単価を異ならせて売電料金を計算する売電料金計算手段と、
   前記電力系統から前記需要家に買電電力が供給されているときは予め定めた買電単価で買電料金を計算する買電料金計算手段と、
   を備えたことを特徴とする売買料金計算システム。
2. 前記売電料金計算手段は、売電電力の供給源に前記二次電池が含まれているときは、売電電力の供給源が前記分散電源設備のみであるときの売電単価より、下げた売電単価で売電料金を計算することを特徴とする請求項１記載の売買料金計算システム。
3. 前記分散電源設備により発電された電力を計測する電力検出器を設け、前記売電料金計算手段は、前記電力検出器で計測された前記分散電源設備により発電された電力には前記分散電源設備のみが前記直流系統に接続されたときの売電単価を適用し、売電料金を計算することを特徴とする請求項２に記載の売買料金計算システム。
4. 前記電力系統の周波数を検出する周波数検出器を設け、前記売電料金計算手段は、前記周波数検出器で検出された前記電力系統の周波数が予め定めた周波数以下となったときは、売電電力の供給源に前記二次電池が含まれているときの売電単価より、上げた売電単価で売電料金を計算することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の売買料金計算システム。
5. 前記買電料金計算手段は、前記周波数検出器で検出された前記電力系統の周波数が予め定めた周波数以上となったときは、予め定めた買電単価より、下げた買電単価で買電料金を計算することを特徴とする請求項４に記載の売買料金計算システム。

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