JP2012244665A - エネルギー管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】 エネルギー需要のピークを抑制するピークカットの要請時に、専門的な知識を持たないユーザであっても、エネルギー使用量のピーク値抑制を適切に行うことができるエネルギー管理システムを提供する。
【解決手段】 管理サーバＣＳは、エネルギー需要のピーク抑制を要請するピークカット要求を需要家のそれぞれに送信し、需要家のそれぞれに設けられたエネルギーマネジメント部１２４は、管理サーバＣＳからピークカット要求を受信した場合、削減目標を満たすように、機器１３の使用電力、インバータ部１２１の交流出力動作、充放電部１２２による充放電動作を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、需要家におけるエネルギー使用量を管理するエネルギー管理システムに関するものである。

従来、集合住宅の各住戸、戸建て住宅、工場、事務所等に設けた照明器具、空調機器、あるいは種々の家電機器などの機器の制御を行う機器制御システムがある（例えば、特許文献１）。

このような機器制御システムは、制御対象の機器に対して、空間内の状況に応じた環境を作り出すシーン制御や、エネルギー使用量を低減させる省エネルギー制御（省エネ制御）等を行う。

特開２０１０−２０６７１２号公報

電力、ガス、水等の各エネルギーは、その供給元からの供給量が需要量を超える虞がある場合、供給範囲内の各需要家に対して、エネルギーの使用を控えて、エネルギー需要のピークを抑制するピークカットの要請がなされる。

このエネルギー需要のピークカットの要請は、テレビ、インターネット、新聞等の媒体を介してユーザに報知され、ユーザは、自己の判断によって、ピークカットのための各種対策を実行する必要があった。

しかしながら、専門的な知識を持たないユーザは、エネルギー需要のピークカットのために必要な対策を講じることが難しい。したがって、各需要家におけるエネルギー使用量のピーク値抑制が不十分であったり、必要以上にエネルギー使用量のピーク値を抑制してしまう虞があった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、エネルギー需要のピークを抑制するピークカットの要請時に、専門的な知識を持たないユーザであっても、エネルギー使用量のピーク値抑制を適切に行うことができるエネルギー管理システムを提供することにある。

本発明のエネルギー管理システムは、エネルギーが供給される複数の需要家のエネルギー使用量を管理するエネルギー管理システムであって、エネルギー需要のピーク抑制を要請するピークカット要求を前記需要家のそれぞれに送信する管理サーバと、前記需要家のそれぞれに設けられて、前記管理サーバから前記ピークカット要求を受信した場合、前記需要家において前記エネルギーを使用する機器のエネルギー使用量のピーク値を抑制するピーク値抑制手段とを備えることを特徴とする。

この発明において、前記機器の動作を制御する機器制御部を備え、前記ピーク値抑制手段は、前記ピークカット要求を受信した場合、前記機器制御部が、前記エネルギー使用量のピーク値を抑制する方向に前記機器の動作を制御することで構成されることが好ましい。

この発明において、前記需要家への前記エネルギーの供給量が所定の上限値を超えた場合、前記需要家へ供給される前記エネルギーを遮断するエネルギー遮断部を前記需要家毎に備え、前記ピーク値抑制手段は、前記ピークカット要求を受信した場合、前記上限値を低減させることで構成されることが好ましい。

この発明において、前記需要家毎に必要な前記エネルギー使用量を設定する必要量設定部を備え、前記管理サーバは、前記需要家毎に必要な前記エネルギー使用量に基づいて、前記エネルギー使用量のピーク値の目標値を前記需要家毎に決定し、前記目標値に関する情報を含む前記ピークカット要求を送信し、前記ピーク値抑制手段は、前記ピークカット要求を受信した場合、前記エネルギー使用量のピーク値を前記目標値以下に抑制することが好ましい。

この発明において、前記管理サーバは、前記エネルギー使用量のピーク値の目標値に関する情報を含む前記ピークカット要求を送信し、前記ピーク値抑制手段は、前記ピークカット要求を受信した後、前記エネルギー使用量が前記目標値を超えた回数が第１の回数に達した場合、前記需要家に対して報知動作を行い、前記エネルギー使用量が前記目標値を超えた回数が前記第１の回数より多い第２の回数に達した場合、前記エネルギー使用量のピーク値を前記目標値以下に抑制することが好ましい。

以上説明したように、本発明では、エネルギー需要のピークを抑制するピークカットの要請時に、専門的な知識を持たないユーザであっても、エネルギー使用量のピーク値抑制を適切に行うことができるという効果がある。

実施形態１のエネルギー管理システムの構成を示すブロック図である。 実施形態２のエネルギー管理システムの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本実施形態のエネルギー管理システムは、電力会社から電力を供給されている各需要家において用いるものであり、分電盤１１、エネルギー管理装置１２、機器１３、検針メータ１４、太陽光発電装置１５、蓄電池１６を主構成として備える。

分電盤１１は、集合住宅の各住戸、戸建て住宅、工場、事務所等の需要家内に引き込まれたＡＣ１００／２００Ｖの幹線電路Ｗａ１が接続され、幹線電路Ｗａ１を介して、電力会社からの商用電源が供給される。分電盤１１内には、複数の分岐ブレーカから構成される分岐部１１１が収納されている。幹線電路Ｗａ１は、分岐部１１１を介して、住宅に敷設した複数の分岐電路Ｗａ２に分岐する。分岐電路Ｗａ２のそれぞれは、照明機器、空調機器、パーソナルコンピュータ（パソコン）等の機器１３が接続され、これらの機器１３へ動作電力を供給する。なお、商用電源は、各地に設けられた変電所から需要家の近傍の電柱Ｄに設けた柱上変圧器Ｔｒに配電され、柱上変圧器Ｔｒによって降圧された後に、各需要家へ配電される。なお、需要家の形態としては、集合住宅の各住戸、戸建て住宅、工場、事務所以外であってもよい。

次に、エネルギー管理装置１２は、インバータ部１２１と、充放電部１２２と、機器制御部１２３と、エネルギーマネジメント部１２４とを備える。

本システムは、太陽光発電装置１５、およびリチウムイオン電池等で構成される蓄電池１６等で構成される分散電源を備えており、太陽光発電装置１５および蓄電池１６は、インバータ部１２１に接続される。

インバータ部１２１は、太陽光発電装置１５および蓄電池１６の各直流出力を交流電圧に変換し、インバータ部１２１の交流出力は、住宅に敷設した交流電路Ｗａ３を介して分電盤１１に供給される。なお、インバータ部１２１は、その交流出力を、幹線電路Ｗ１を介して供給される商用電源に協調させる機能を有する。

充放電部１２２は、太陽光発電装置１５から蓄電池１６への充電制御、蓄電池１６からインバータ部１２１への放電制御を行う。

機器制御部１２３は、通信線Ｌ１を介して機器１３と通信可能に接続しており、通常時において、機器１３に対して、予め設定されているスケジュール制御、省エネ制御、シーン制御等を実行する。機器１３は、商用電源から供給される電力、エネルギー管理装置１２のインバータ部１２１から供給される電力を用いて動作する。なお、機器制御部１２３は、機器１３との間で無線信号による通信を行ってもよい。

エネルギーマネジメント部１２４は、エネルギー管理装置１２の各部の動作を制御することによって、需要家内における電力を管理している。例えば、太陽光発電装置１５の発電量、蓄電池１６の充電量、時刻等に基づいて、インバータ部１２１の交流出力動作、充放電部１２２による充放電動作を制御し、太陽光発電装置１５の発電電力および蓄電池１６の充電電力を、商用電源に組み合わせて、機器１３へ供給する。また、エネルギーマネジメント部１２４は、無線通信機能を有しており、分電盤１１、検針メータ１４等との間で後述の無線通信を行う。

次に、検針メータ１４は、幹線電路Ｗａ１に設けられ、需要家における商用電源の電力使用量を計測し、この計測結果（検針データ）を無線通信、電力線搬送通信等を用いて送信する遠隔検針機能を具備する。検針メータから送信された検針データは、例えば住宅近傍の電柱Ｄに設置した親機Ｘが受信し、親機Ｘは、光ファイバ等を用いて、インターネットＮＴ１に接続した電力会社の管理サーバＣＳへ検針データを送信する。

また、親機Ｘは、電力会社の管理サーバＣＳから送信された各種信号を、検針メータ１４へ送信し、検針メータ１４は、受信した信号を需要家内の無線端末へ無線送信する機能も有する。

例えば、電力需要の増加や電力会社の発電状況等によっては、電力会社の配電範囲において、商用電源の需要量が発電量を超える電力供給不足が発生する虞がある。この場合、電力会社から配電範囲内の各需要家に対して、商用電源の使用を控えて、電力需要のピークを抑制する電力ピークカットの要請がなされる。

本実施形態では、電力需要のピーク抑制を要請するピークカット要求が、電力会社の管理サーバＣＳから配電範囲内の各需要家へ送信され、各需要家の検針メータ１４がピークカット要求を受信する。このピークカット要求は、需要量のピーク値を抑制する削減目標（例えば、２０％削減）の情報（削減目標情報）を含む。検針メータ１４は、ピークカット要求をエネルギー管理装置１２へ無線信号で転送し、エネルギー管理装置１２のエネルギーマネジメント部１２４がピークカット要求を受信する。

エネルギーマネジメント部１２４は、このピークカット要求に基づいて、エネルギー管理装置１２の各部の動作を制御し、商用電源から供給される電力（電力使用量）のピークを、通常時から削減目標分だけ削減する。なお、エネルギーマネジメント部１２４は、需要家における通常時の電力使用量のデータを保持しているものとする。

具体的に、エネルギーマネジメント部１２４は、機器制御部１２３による機器１３の制御内容を、削減目標に応じた省エネ制御に移行させることによって、機器１３の使用電力のピーク値を通常時に比べて抑制する（ピーク値抑制手段）。機器制御部１２３は、機器１３が照明機器である場合、照明機器を調光制御し、機器１３が空調機器である場合、空調機器の設定温度を省エネ方向に変更する。

また、エネルギーマネジメント部１２４は、削減目標に応じて、インバータ部１２１の交流出力動作、充放電部１２２による充放電動作を制御する。すなわち、太陽光発電装置１５の発電電力および蓄電池１６の充電電力を、削減目標に応じて機器１３へ供給することによって、商用電源からの供給電力のピーク値を抑制する。

また、検針メータ１４が送信する検針データは、エネルギー管理装置１２へも無線信号で送信される。エネルギー管理装置１２のエネルギーマネジメント部１２４は、検針データが削減目標を満たすように、機器１３の使用電力、インバータ部１２１の交流出力動作、充放電部１２２による充放電動作をフィードバック制御する。

このように、本実施形態のエネルギー管理システムは、電力会社の管理サーバＣＳからのピークカット要求を受信した場合、削減目標を満たすように、機器１３に対して自動的に省エネ制御を実行し、さらに分散電源による電力供給を行う。したがって、専門的な知識を持たないユーザであっても、電力ピークカットのために必要な対策を容易に講じることができ、電力使用量のピーク値抑制が不十分であったり、必要以上に電力使用量のピーク値を抑制してしまう虞が低減される。すなわち、電力需要量のピーク値を抑制するピークカットの要請時に、専門的な知識を持たないユーザであっても、電力使用量のピーク値抑制を適切に行うことができる。

さらに、ピークカット要求を受信したエネルギーマネジメント部１２４は、機器制御部１２３によって機器１３を制御し、電力ピークカットの要請があったことをユーザに報知する。例えば、テレビ、パソコン、表示機能付きの機器操作部等の機器１３（以降、表示端末１３ａと称す）に対して、電力ピークカットの要請画面を表示させ、さらには表示端末１３ａから音声報知を行ってもよい。そして、ユーザは、電力ピークカットの要請があったことを知ると、機器１３を使用する際に、電力使用量の削減に努めることの意識付けがなされる。

なお、太陽光発電装置１５の代わりに、風力発電装置、バイオマス発電装置、燃料電池発電装置等の他の分散電源を用いてもよい。

（実施形態２）
図２に示す本実施形態のエネルギー管理システムは、分電盤１１にリミッタ１１２を設けており、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

分電盤１１に設けたリミッタ１１２は、幹線電路Ｗａ１に介挿されて、需要家への供給電力を遮断する機能を有する（エネルギー遮断部）。リミッタ１１２は、需要家への供給電力が、需要家毎に決められた契約容量（上限値）を超えると、電路を遮断して需要家への電力供給を停止する。

本実施形態のリミッタ１１２は、契約容量データを内蔵したメモリを具備しており、幹線電路Ｗａ１を流れる電流の測定結果と契約容量データとを比較し、幹線電路Ｗａ１の電流が契約容量を超えた場合に電路を遮断する。さらに、リミッタ１１２は、無線通信機能を有しており、無線信号による外部からの指示にしたがって、メモリ内の契約容量データを書き換えることが可能である。リミッタ１１２は、メモリ内の契約容量データが書き換えられた場合、書き換え後の契約容量で動作する。

そして、電力会社の管理サーバＣＳからピークカット要求が送信され、検針メータ１４がピークカット要求を受信した場合、検針メータ１４は、ピークカット要求を分電盤１１へ無線信号で転送し、分電盤１１のリミッタ１１２がピークカット要求を受信する。

リミッタ１１２は、受信したピークカット要求に含まれる削減目標情報に基づいて、メモリ内の契約容量データを書き換える。例えば、書き換え前の契約容量データが３０Ａ、削減目標が２０％である場合、書き換え後の契約容量データは２４Ａになる。すなわち、リミッタ１１２は、削減目標に応じて契約容量を低減させることによって、商用電源からの供給電力のピーク値を通常時に比べて抑制する（ピーク値抑制手段）。

このように、本実施形態のエネルギー管理システムは、電力会社の管理サーバＣＳからのピークカット要求を受信した場合、削減目標を満たすように、リミッタ１１２の契約容量を自動的に書き換えて、電力使用量のピーク値を抑制する。したがって、専門的な知識を持たないユーザであっても、電力ピークカットのために必要な対策を容易に講じることができ、電力使用量のピーク値抑制が不十分であったり、必要以上に電力使用量のピーク値を抑制してしまう虞が低減される。すなわち、電力需要量のピーク値を抑制するピークカットの要請時に、専門的な知識を持たないユーザであっても、電力使用量のピーク値抑制を適切に行うことができる。

さらに、検針メータ１４は、ピークカット要求をエネルギー管理装置１２へも無線信号で転送し、エネルギー管理装置１２のエネルギーマネジメント部１２４がピークカット要求を受信する。ピークカット要求を受信したエネルギーマネジメント部１２４は、機器制御部１２３によって機器１３を制御し、電力ピークカットの要請があったことをユーザに報知する。例えば、テレビ、パソコン、表示機能付きの機器コントローラ等の表示端末１３ａに対して、電力ピークカットの要請画面を表示させ、さらには表示端末１３ａから音声報知を行ってもよい。そして、ユーザは、電力ピークカットの要請があったことを知ると、機器１３を使用する際に、電力使用量の削減に努めることの意識付けがなされる。

（実施形態３）
本実施形態のエネルギー管理システムは、実施形態１または２において、ユーザがパソコン、専用端末等の機器１３（以降、操作端末１３ｂと称す）を操作することによって、需要家毎に必要な電力使用量（必要電力使用量）を設定する。操作端末１３ｂは、ユーザ操作によって設定された必要電力使用量のデータを含む電力使用要求を、エネルギー管理装置１２へ送信する。なお、操作端末１３ｂが、本発明の必要量設定部に相当する。

電力使用要求を受信したエネルギー管理装置１２のエネルギーマネジメント部１２４は、電力使用要求を検針メータ１４へ無線信号で転送し、検針メータ１４は、管理サーバＣＳへ電力使用要求をさらに転送する。

管理サーバＣＳは、配電範囲内の全需要家による電力需要量のピーク値を抑制するために、配電範囲内の各需要家から受信した電力使用要求に基づいて、需要家毎の削減目標を個別に決定する。例えば、必要電力使用量が多い需要家に対しては、削減目標を低くし、必要電力使用量が少ない需要家に対しては、削減目標を高くする。そして、管理サーバＣＳは、需要家毎に個別に決定した削減目標情報を含むピークカット要求を、各需要家へ送信し、各需要家においては、自己の削減目標情報に基づいて、実施形態１または２の電力ピークカット処理を実行する。

したがって、需要家毎に必要な電力使用量に基づいて削減目標が決定されるので、電力ピークカットによって機器１３の動作に与える影響を低減でき、需要家の不満を抑えることができる。

（実施形態４）
本実施形態のエネルギー管理システムは、実施形態１において、以下の動作を行う。なお、実施形態１と同様の構成は同一の符号を付して説明は省略する。

管理サーバＣＳからピークカット要求を受信したエネルギーマネジメント部１２４は、まず、機器制御部１２３によって表示端末１３ａを制御し、電力ピークカットの要請があったことをユーザに報知する。以後、検針メータ１４が計測した商用電源の電力使用量が、削減目標（例えば、２０％）に基づく電力使用量（目標電力使用量）を超えた場合、その回数（ピーク値超過回数）をカウントする。なお、上記目標電力使用量が、本発明における「エネルギー使用量のピーク値の目標値」に相当する。

そして、エネルギーマネジメント部１２４は、ピーク値超過回数がＮ１回に達すると、表示端末１３ａに対して、ピーク値超過の通知画面を表示させる。次に、エネルギーマネジメント部１２４は、ピーク値超過回数がＮ２回に達すると（Ｎ１＜Ｎ２）、表示端末１３ａに対して、ピーク値超過の警報画面を表示させ、さらには表示端末１３ａから警報音を出力してもよい。すなわち、ピークカット要求があった需要家は、最初、エネルギーマネジメント部１２４によるピークカット制御を行わず、ユーザの自主的な機器操作によるピークカットを行う。また、ピーク値超過回数に応じて、ピーク値超過の通知画面、ピーク値超過の警報画面を表示するので、電力使用量のピークカットをユーザに意識させることができる。なお、上記Ｎ１回、Ｎ２回は、本発明の第１の回数に相当する。

次に、エネルギーマネジメント部１２４は、ピーク値超過回数がＮ３回に達すると（Ｎ２＜Ｎ３）、ピークカット要求に基づいて、エネルギー管理装置１２の各部の動作を制御する。そして、商用電源から供給される電力（電力使用量）のピークを、通常時から削減目標分だけ削減する。なお、上記Ｎ３回は、本発明の第２の回数に相当する。

したがって、ピークカット要求があった場合、最初はユーザの自主的な機器操作によるピークカットを行うので、需要家の不満を抑えることができる。そして、ピークカット要求後、電力使用量に改善がみられない場合は、エネルギーマネジメント部１２４によって、自動的にピークカットが行われるので、電力使用量のピーク値を抑制することができる。

また、実施形態２においても、上記同様に、ピークカット要求があった場合、最初はユーザの自主的な機器操作によるピークカットを行ってもよい。この場合、ピークカット要求後、電力使用量に改善がみられない場合（例えば、リミッタ１１２による電路遮断が所定回数に達した場合）は、リミッタ１１２の契約容量を自動的に低減させる。

また、上記各実施形態のエネルギーマネジメント部１２４は、遠隔検針のために設けた検針メータ１４経由でピークカット要求を取得しているが、公衆回線網に接続したパソコン等のネットワーク機器で構成される機器１３を介してピークカット要求を取得してもよい。

また、上記各実施形態において、電力以外のガス、熱、水等を機器１３の使用エネルギーとして用いてもよい。

１１ 分電盤
１２ エネルギー管理装置
１２１ インバータ部
１２２ 充放電部
１２３ 機器制御部
１２４ エネルギーマネジメント部
１３ 機器
１４ 検針メータ
ＣＳ 管理サーバ

Claims (5)

1. エネルギーが供給される複数の需要家のエネルギー使用量を管理するエネルギー管理システムであって、
   エネルギー需要のピーク抑制を要請するピークカット要求を前記需要家のそれぞれに送信する管理サーバと、
   前記需要家のそれぞれに設けられて、前記管理サーバから前記ピークカット要求を受信した場合、前記需要家において前記エネルギーを使用する機器のエネルギー使用量のピーク値を抑制するピーク値抑制手段と
   を備えることを特徴とするエネルギー管理システム。
2. 前記機器の動作を制御する機器制御部を備え、
   前記ピーク値抑制手段は、前記ピークカット要求を受信した場合、前記機器制御部が、前記エネルギー使用量のピーク値を抑制する方向に前記機器の動作を制御することで構成される
   ことを特徴とする請求項１記載のエネルギー管理システム。
3. 前記需要家への前記エネルギーの供給量が所定の上限値を超えた場合、前記需要家へ供給される前記エネルギーを遮断するエネルギー遮断部を前記需要家毎に備え、
   前記ピーク値抑制手段は、前記ピークカット要求を受信した場合、前記上限値を低減させることで構成される
   ことを特徴とする請求項１記載のエネルギー管理システム。
4. 前記需要家毎に必要な前記エネルギー使用量を設定する必要量設定部を備え、
   前記管理サーバは、前記需要家毎に必要な前記エネルギー使用量に基づいて、前記エネルギー使用量のピーク値の目標値を前記需要家毎に決定し、前記目標値に関する情報を含む前記ピークカット要求を送信し、
   前記ピーク値抑制手段は、前記ピークカット要求を受信した場合、前記エネルギー使用量のピーク値を前記目標値以下に抑制する
   ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載のエネルギー管理システム。
5. 前記管理サーバは、前記エネルギー使用量のピーク値の目標値に関する情報を含む前記ピークカット要求を送信し、
   前記ピーク値抑制手段は、前記ピークカット要求を受信した後、前記エネルギー使用量が前記目標値を超えた回数が第１の回数に達した場合、前記需要家に対して報知動作を行い、前記エネルギー使用量が前記目標値を超えた回数が前記第１の回数より多い第２の回数に達した場合、前記エネルギー使用量のピーク値を前記目標値以下に抑制する
   ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載のエネルギー管理システム。

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