JP2013005540A

JP2013005540A - 電力供給システム

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Publication number: JP2013005540A
Application number: JP2011132596A
Authority: JP
Inventors: Akira Ito; 章伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2013-01-07
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Abstract

【課題】２種類以上の蓄電手段の長所を生かして充電および放電の電力を制御できる電力供給システムを提供する。
【解決手段】電力供給システム１０は、複数の蓄電手段として、高出力小容量である出力型蓄電池２４ａ、および低出力大容量である容量型蓄電池２４ｂが用いられる。このように充放電特性が異なる２種の蓄電池２４ａ，２４ｂの充放電電力は、制御装置１８によって制御され、制御装置１８は、充放電スケジュールに従って、予測期間における各蓄電池２４ａ，２４ｂの充放電電力を制御する。充放電スケジュールは、予測消費スケジュール、予測発電スケジュールおよび複数の蓄電池２４ａ，２４ｂのそれぞれの充放電特性に基づいて、充放電スケジュールを決定するために使用する評価指標が所定値となるように、予測期間における各蓄電池２４ａ，２４ｂの蓄電および放電の時間毎の推移を示すものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電手段の発電量と電力使用量に応じて、複数の蓄電手段の蓄電量および放電量を制御する電力供給システムに関する。

従来、バッテリの種類として、たとえば容量型バッテリと出力型バッテリとがある。容量型バッテリは、長時間小電力放電に適した低出力大容量のバッテリである。出力型バッテリは、短時間大電力放電に適した高出力小容量のバッテリである。特許文献１には、これら２種類のバッテリを並列に接続し、互いの特徴を活かしてバッテリ全体として小型化を図る技術が開示されている。また特許文献２には、これら２種類のバッテリを電動車両に搭載して、走行状況に応じていずれのバッテリを放電するか制御する技術が開示されている。

特開２００４−３６４３５０号公報特開２００６−７９９８７号公報

前述の特許文献１および特許文献２では、異なる種類のバッテリを組み合わせていかに放電するかという技術が開示されているが、充電（蓄電）に関してはなんら開示されていない。２種類の蓄電手段（バッテリ）は、たとえば太陽光発電装置とともに建物に設置される場合がある。建物に設置された場合、太陽光発電装置の発電量と蓄電手段の蓄電量によって、建物内で消費しきれない余剰電力は各蓄電手段への蓄電、または逆潮流によって系統電力に戻すことが考えられる。このように建物に２種類の蓄電手段が設置された場合には、発電量および使用量に応じて、いずれの蓄電手段からどのようなスケジュールでどれだけの電力を放電および蓄電するかを考慮する必要がある。

また容量型バッテリおよび出力型バッテリの両方の能力を兼ね備えたバッテリは、高価であり、コスト的に実用レベルのものが存在していないという問題があるため、２種類以上の蓄電池を組み合わせて使用せざるを得ない状況も多々発生する。

そこで、本発明は前述の問題点を鑑みてなされたものであり、２種類以上の蓄電手段の長所を生かして充電および放電電力を制御できる電力供給システムを提供することを目的とする。

本発明は前述の目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、電力供給契約に基づいて電力供給元の電力系統から建物（３０）に供給される供給電力を、配線（１１）に接続された電気負荷（１２）および複数の蓄電手段（２４ａ，２４ｂ）に給電可能な電力供給システム（１０）であって、
太陽光によって発電を行う太陽光発電手段（１６）と、
建物の配線に接続され、太陽光発電手段によって発電された太陽光電力および電力系統から供給される供給電力を蓄電可能であるとともに、蓄電された電力を配線へ放電可能な複数の蓄電手段（２４ａ，２４ｂ）と、
電力系統から供給される供給電力の消費を制御するとともに、太陽光電力の消費を、各蓄電手段への蓄電による消費と、電気負荷による消費と、電力系統への逆潮流による消費とで制御する消費制御手段（１８）と、を含み、
複数の蓄電手段には、少なくとも２種類の異なる充放電特性を有する蓄電手段であって、高出力小容量である出力型の蓄電手段（２４ａ）と、低出力大容量である容量型の蓄電手段（２４ｂ）とが含まれ、
消費制御手段は、
電気負荷の使用履歴に基づいて算出される予測期間における電気負荷の予測電力量の推移を示す予測消費スケジュールと、天候予測によって予測される予測期間における太陽光発電手段の予測発電量の推移を示す予測発電スケジュールと、各蓄電手段の充放電特性とに基づいて、複数の蓄電手段のそれぞれの充放電電力を決定するために使用する評価指標が所定の値となるように予測期間における複数の蓄電手段の蓄電および放電の推移を示す充放電スケジュールをそれぞれ算出し、
算出された充放電スケジュールに従って、予測期間における複数の蓄電手段の充放電電力をそれぞれ制御することを特徴とする電力供給システムである。

請求項１に記載の発明に従えば、複数の蓄電手段には、高出力小容量である出力型の蓄電手段、および低出力大容量である容量型の蓄電手段が含まる。このように充放電特性が異なる２つの蓄電手段の充放電電力は、消費制御手段によって制御される。消費制御手段は、充放電スケジュールに従って、予測期間における各蓄電手段の充放電電力を制御する。充放電スケジュールは、予測消費スケジュール、予測発電スケジュールおよび各蓄電手段の充放電特性に基づいて、評価指標が所定の値となるように、予測期間における複数の蓄電手段の蓄電および放電の推移を示すものである。評価指標は、たとえば電力コストおよび二酸化炭素の排出量である。所定の値は、たとえば最小値および最大値である。消費制御手段は、充放電スケジュールに従って複数の蓄電手段のそれぞれの充放電電力を制御する。これによって充放電特性が異なる複数の蓄電手段であっても、各蓄電手段の長所を生かして各蓄電手段の充放電電力を制御することができる。これによって複数の蓄電手段を効率よく用いることができる。

また請求項２に記載の発明では、出力型の蓄電手段は、車両に搭載され、供給電力を蓄電可能であり、蓄電された電力を配線へ放電可能である車載蓄電装置（１４）であり、
消費制御手段は、予測消費スケジュール、予測発電スケジュール、車両の使用履歴に基づいて算出される車載蓄電装置が配線に電気的に接続されている期間、および車載蓄電装置を含む複数の蓄電手段のそれぞれの充放電特性に基づいて、評価指標が所定の値となるように、充放電スケジュールを算出することを特徴とする。

請求項２に記載の発明に従えば、出力型の蓄電手段は、車両に搭載され、供給電力を蓄電可能であり、蓄電された電力を配線へ放電可能である車載蓄電装置である。そして消費制御手段は、予測消費スケジュール、予測発電スケジュール、車載蓄電装置が配線に電気的に接続されている期間、および車載蓄電装置を含む複数の蓄電手段のそれぞれの充放電特性に基づいて、評価指標が所定値となるように、充放電スケジュールを算出する。車載蓄電装置は、常に配線に接続されているものではなく、車両の使用によって接続解除される。このような車載蓄電装置も含めて充放電スケジュールを算出するので、各蓄電手段と車載蓄電装置の長所を生かして充放電電力を制御することができる。これによって車載蓄電装置を含めて複数の蓄電手段を効率よく用いることができる。

さらに請求項３に記載の発明では、評価指標は、配線からの供給電力量に応じた買電料金から、配線への逆潮流量に応じた売電料金を差し引いた電気料金であり、
所定の値は、最小値であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明に従えば、評価指標は、配線からの供給電力量に応じた買電料金から、配線への逆潮流量に応じた売電料金を差し引いた電気料金である。また所定の値は、最小値である。したがって消費制御手段は、各蓄電手段の長所を生かして、電気料金が最小値となるように、充放電スケジュールを算出することができる。

さらに請求項４に記載の発明では、評価指標は、配線からの供給電力量に応じた二酸化炭素の排出量であり、所定の値は、最小値であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明に従えば、評価指標は配線からの供給電力量に応じた二酸化炭素の排出量であり、所定の値が最小値である。したがって消費制御手段は、各蓄電手段の長所を生かして、環境に配慮して、二酸化炭素の排出量が最小値となるように、充放電スケジュールを算出することができる。

なお、前述の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態における電力供給システム１０の概略構成を示す模式図である。制御装置１８の充放電スケジュール決定処理を示すフローチャートである。一日の消費電力と時刻との関係の第１の例を示すグラフである。比較例を示すグラフである。一日の消費電力と時刻との関係の第２の例を示すグラフである。一日の消費電力と時刻との関係の第３の例を示すグラフである。一日の消費電力と時刻との関係の第４の例を示すグラフである。一日の消費電力と時刻との関係の第５の例を示すグラフである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に関して、図１〜図８を用いて説明する。図１は、第１実施形態における電力供給システム１０の概略構成を示す模式図である。電力供給システム１０は、電力供給契約に基づいて電力供給元の電力系統から供給される供給電力を、建物３０内の交流電力線１１に接続された電気負荷である一般負荷１２に給電可能なシステムである。本実施形態の電力供給システム１０では、深夜時間帯（２４時から７時の時間帯）の電力コストが他の時間帯の電力コストよりも安価な１つの（単一の）電力供給契約を締結しており、電力会社の電力系統から供給される購入電力（系統電力）を建物３０内に導入する交流電力線１１には、時間帯別電力量計（図示せず）が配設されている。

電力供給システム１０は、たとえば住宅である建物３０内に配線された交流電力線１１と、交流電力線１１に電気的に接続された蓄電ユニット１３と、車両２０に交流電力線１１からの電力を供給して車載蓄電池１４に充電するための充電スタンド１５と、太陽光によって発電を行う太陽光発電機１６と、交流電力線１１に電気的に接続された一般負荷１２と、各部を制御する制御装置１８と、各部を操作する操作表示器１９と、を備えている。車両２０は、比較的容量の大きな蓄電装置を搭載した車両、たとえばプラグインハイブリッド自動車である。

建物３０内に配線された交流電力線１１は、たとえば単相３線式の（１本の中性線と２本の電圧線とからなる）電力線であって、電力会社の電力系統の系統電力が分電盤２１を介して供給されるようになっている。分電盤２１には、図示は省略するが、主幹ブレーカ、および、各回路系統に流れる電流上限値を規制する漏電検知機能付きの電流ブレーカが配設されている。

分電盤２１内において、交流電力線１１は、第１に放電用パワーコンディショナ（ＰＣＳ）に、第２に太陽光発電用ＰＣＳ２２に、第３に双方向ＰＣＳ２３に、第４に一般負荷１２に分岐している。このように交流電力線１１には、各種電気機器（電気負荷）の一般負荷１２が接続され、一般負荷１２に給電可能となっている。

先ず、太陽光発電機１６に関して説明する。太陽光発電機１６は、太陽光発電手段であって、交流電力線１１に系統外電力を供給する。太陽光発電機１６は、建物３０の屋根に太陽光パネル（図示せず）を設け、太陽光を利用して発電するものである。太陽光発電機１６は、発電した太陽光電力を太陽光発電用ＰＣＳ２２に供給する。太陽光発電用ＰＣＳ２２は、交流電力線１１に電気的に接続され、太陽光発電機１６からの直流電力を交流電力に変換して、交流電力線１１へ放電する。太陽光発電用ＰＣＳ２２は、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）接続され、各部と通信可能に構成される。

次に、蓄電ユニット１３に関して説明する。交流電力線１１には、たとえば建物３０の外部に設置された蓄電ユニット１３（蓄電システムまたは「ｅ−Ｓｔａｔｉｏｎ」と呼ばれることもある）が接続されている。蓄電ユニット１３は、双方向ＰＣＳ（パワーコンディショナ）２３、出力型蓄電池２４ａ、容量型蓄電池２４ｂ、および蓄電池ＥＣＵ２５等を備えている。

出力型蓄電池２４ａは、高出力小容量である出力型の蓄電手段である。出力型蓄電池２４ａは、容量型蓄電池２４ｂに対して大きな電流で充放電することが可能であり、大電流特性に優れた電池である。出力型蓄電池２４ａは、たとえば容量が２ｋＷｈであり、最大充電能力が６ｋＷであり、および最大放電能力が６ｋＷである。

容量型蓄電池２４ｂは、低出力大容量である容量型の蓄電手段である。容量型蓄電池２４ｂは、出力型蓄電池２４ａに対して大きなエネルギ容量を有しており、高エネルギ容量の電池である。容量型蓄電池２４ｂは、たとえば容量が６ｋＷｈであり、最大充電能力が３ｋＷであり、および最大放電能力が３ｋＷである。

各蓄電池２４ａ，２４ｂは、たとえばリチウムイオン電池等の二次電池からなる単位電池を複数組み合わせた集合体である。各蓄電池２４ａ，２４ｂは、たとえば正極活物質および負極活物質などが互いに異なる。これによって各蓄電池２４ａ，２４ｂは、充放電特性が互いに異なる。各蓄電池２４ａ，２４ｂは、双方向ＰＣＳ２３を介して交流電力線１１に電気的に並列に接続され、交流電力線１１からの交流電力を個別に充電したり、蓄電された直流電力を交流電力線１１へ個別に放電したりすることが可能となっている。

蓄電池ＥＣＵ２５は、双方向ＰＣＳ２３と通信線で接続され、たとえば通信規格ＲＳの通信により、双方向ＰＣＳ２３の作動を制御するようになっている。また蓄電池ＥＣＵ２５は、双方向ＰＣＳ２３を介して各蓄電池２４ａ，２４ｂに搭載された蓄電池監視ＥＣＵ（図示せず）と通信可能に接続されている。蓄電池ＥＣＵ２５は、ハブを介して操作表示器１９および充電スタンド１５の制御ＥＣＵ２６などとＬＡＮ接続されて、相互に情報交換（情報伝達）が可能となっている。

次に、充電スタンド１５に関して説明する。充電スタンド１５は、たとえば建物３０の外部に、蓄電ユニット１３とは別体で設置されている。充電スタンド１５は、分電盤２１で交流電力線１１から分岐した充電電力線２７と、放電用ＰＣＳ１７を介して接続される。充電スタンド１５は、充電電力線２７から車両２０に搭載される車載蓄電池１４へ供給電力を供給するとともに、車載蓄電池１４が充電している電力を充電電力線２７へ放電する。放電用ＰＣＳ１７は、交流電力線１１に電気的に接続され、車載蓄電池１４が放電する際に、充電スタンド１５からの直流電力を交流電力に変換して、交流電力線１１へ放電する。

充電電力線２７は、充電スタンド１５内にまで配設され、充電スタンド１５の本体部から外部に延出する充放電ケーブル２８に接続している。充放電ケーブル２８の先端部には、接続端子部に相当する充放電コネクタ２９が取付けられている。また充電スタンド１５内には、ＣＰＬＴ基盤（図示せず）、ＰＬＣ（電力線通信）ユニット（図示せず）、制御ＥＣＵ２６などが配設されている。制御ＥＣＵ２６は、ＣＰＬＴ基盤、ＰＬＣユニット、蓄電池ＥＣＵ２５および操作表示器１９と通信することにより、車載蓄電装置である車載蓄電池１４の充放電を制御する。

充放電ケーブル２８内には、電力線とともにＣＰＬＴ線およびＧＮＤ線が配設され、ＣＰＬＴ信号が通信可能となっている。ＣＰＬＴ基盤は、車載蓄電池１４への充電制御を主たる機能とする構成である。ＣＰＬＴ基盤は、制御ＥＣＵ２６とはたとえば通信規格ＲＳにより通信可能となっている。

ＰＬＣユニットは、充放電ケーブル２８内の電力線を介して車両２０側との通信を行うためのユニットである。ＰＬＣユニットは、制御ＥＣＵ２６とはたとえば調歩同期方式（非同期方式）のシリアル通信をするためのＵＡＲＴ（汎用非同期受信・送信）により通信可能となっている。

車両２０には、コネクタ（具体的には充放電コネクタ２９の差込口）が設けられている。このコネクタに充電スタンド１５の充放電コネクタ２９を接続することにより、車載充放電器（図示せず）を介して、車載蓄電池１４を充放電することが可能となっている。車載蓄電池１４を充電する際には、コネクタに交流電力が供給され、供給された交流電力を車載充放電器が直流電力に変換して、車載蓄電池１４に充電する。一方、車載蓄電池１４を放電する際には、車載蓄電池１４の蓄電している直流電力を前述したように放電用ＰＣＳ１７が交流電力に変換して、充電電力線２７へ放電する。交流電力への変換は、車載充放電器が行ってもよい。

車載蓄電池１４は、高出力小容量である出力型の蓄電手段である。したがって車載蓄電池１４は、前述の出力型蓄電池２４ａと同様の充放電特性を有する。車載蓄電池１４は、大電流特性に優れた電池である。車載蓄電池１４は、たとえば容量が２ｋＷｈであり、最大充電能力が６ｋＷであり、および最大放電能力が６ｋＷである。

次に、操作表示器１９に関して説明する。操作表示器１９は、たとえば建物３０内に配設される遠隔操作手段（所謂リモコン）である。操作表示器１９は、前述のように各部とＬＡＮ接続される。操作表示器１９は、報知手段に相当する表示部３１、および、各部を操作する操作スイッチ３２を備えている。表示部３１には、たとえば各蓄電池２４ａ，２４ｂの蓄電状態、太陽電池の発電量、一般負荷１２による使用電力量、車載蓄電池１４の充電状態、および電力系統への逆潮流量などを表示する。また操作スイッチ３２を操作することによって、各蓄電池２４ａ，２４ｂへの蓄電指示、車載蓄電池１４への充電指示、および各種設定などを行うことができる。

次に、制御装置１８に関して説明する。制御装置１８は、各部を制御する消費制御手段としての機能も有する。制御装置１８は、操作表示器１９と同様に、各部とＬＡＮ接続される。制御装置１８は、操作表示器１９の操作スイッチ３２によって入力された指示に従って、各部が動作するように各部に制御指令を与える。また制御装置１８は、各部の状態に応じた情報を表示するように、操作表示器１９の表示部３１を制御する。制御装置１８は、構成の図示は省略するが、通信信号および大気圧センサ（図示せず）等からの検出信号が入力される入力回路と、入力回路からの信号を用いて各種演算を実行するマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータによる演算に基づいて各部を制御する制御信号を出力する出力回路と、を備えている。マイクロコンピュータは、大気圧等の各種のデータ、演算結果等を記憶する記憶手段としてのロム（Read-Only Memory：略称ＲＯＭ）、ラム（Random Access Memory：略称ＲＡＭ）等を内蔵し、あらかじめ設定された制御プログラムや更新可能な制御プログラムを有し、後述する各処理を実行する。

制御装置１８は、一般負荷１２の使用履歴に基づいて算出される現在から２４時間経過するまで（以下、この期間を単に「予測期間」ということがある）の電気負荷の予測電力量と、天候予測によって予測される予測期間の太陽光発電機１６の予測発電量とを算出する。制御装置１８は、大気圧センサにより検出される大気圧の検出値に応じて予測期間の天候を予測し、この天候予測結果および過去の発電量実績に基づき予測期間の太陽光発電機１６による発電量の予測発電量を算出する。

さらに制御装置１８は、一般負荷１２の使用履歴に基づいて算出される予測期間の一般負荷１２の消費電力量の時間毎の推移を示す予測消費スケジュールと、天候予測によって予測される予測期間の太陽光発電機１６の発電量の時間毎の推移を示す予測発電スケジュールを算出する。各スケジュールにおける各値の時間毎の推移としては、たとえば時間単位および分単位などの推移である。

制御装置１８は、記憶手段に記憶されている充放電スケジュールに従って、各蓄電池２４ａ，２４ｂおよび車載蓄電池１４へ充電する電力と、各蓄電池２４ａ，２４ｂおよび車載蓄電池１４から交流電力線１１に放電する電力を制御する。充放電スケジュールは、予測消費スケジュール、予測発電スケジュール、ならびに各蓄電池２４ａ，２４ｂおよび車載蓄電池１４の充放電特性によって決定される。

制御装置１８による天候予測演算は、検出された大気圧値、当該大気圧値の振動の割合、および当該大気圧値の変化率のパラメータに基づいて、予測期間の太陽光発電量を決定する。たとえば、制御装置１８は、天候予測演算に使用する所定のマップを記憶手段に記憶している。当該マップは、当該大気圧値の振動の割合が大きく２つに分類されており、この振動の割合の分類毎に大気圧値の変化率に関する不等式がさらに複数に分類され、当該変化率の分類毎にさらに大気圧値に関する不等式が割り当てられている。そして、当該マップに、大気圧値、当該振動の割合、および当該変化率の各パラメータを当てはめることにより、一の予測発電量を決定することができる。大気圧値としては、たとえば演算に現在の検出値を使用し、当該振動の割合および当該変化率としては４時間前から現在までの振動の割合および変化率を使用するものである。したがって制御装置１８は、過去の大気圧データと過去の太陽光発電量との相関関係を示すマップを、記憶手段に記憶している。制御装置１８は、大気圧に基づいて、マップを用いて予測期間の太陽光発電量（予測発電量）を決定する。このようなマップは、たとえば過去の大気圧データと過去の発電量実績とを記録することによって、逐次更新することが有効である。

また制御装置１８は、電力が安価な深夜時間帯に蓄電ユニット１３を作動させ、各蓄電池２４ａ，２４ｂに蓄電を行わせることにより、新たな蓄電量が各蓄電池２４ａ，２４ｂに加わることになる。各蓄電池２４ａ，２４ｂは、深夜時間帯において蓄電される上限量である満充電量（限界蓄電量）まで蓄電される。

次に、制御装置１８による制御に関して説明する。図２は、制御装置１８の充放電スケジュール決定処理を示すフローチャートである。充放電スケジュール決定処理は、充放電スケジュールを決定する処理である。図２に示すフローは、制御装置１８が電源投入状態において実行、定期的、たとえば３０分毎に実施される。

フローが開始されると、ステップＳ１１では、記憶手段に記憶されている過去の一般負荷１２の使用電力量の推移、および過去の太陽光発電量の推移などのデータを読み込む処理を実行し、ステップＳ１２に移る。過去の実績は、過去の予め定めた日数分の実績（たとえば日分の実績）であり、平日実績値と休日（土、日）実績値との二種類がある。読み込む際、読み込むときの曜日に応じて、いずれか１種類のデータが選択される。

ステップＳ１２では、読み込んだ使用電力量の実績に基づいて、使用電力量の偏差δを算出し、ステップＳ１３に移る。ステップＳ１３では、使用電力量の平均値と算出した偏差との合計を予測期間の予測消費スケジュールとして、ステップＳ１４に移る。したがって予測消費スケジュールは、使用電力量の実績を用いて、その平均値に偏差を加えた値となる。使用電力量の実績には、車両２０に搭載される車載蓄電池１４の消費も含まれる。また予測する場合には、予測期間の車両２０の運行スケジュールを読込んで予測消費スケジュールを算出する。また使用者の予測期間の一般負荷１２の使用予定が既知である場合には、使用予定を読み込んで予測消費スケジュールを算出してもよい。使用予定は、具体的な一般負荷１２の使用予定だけでなく、使用者の行動予定、たとえば本来、在宅しない曜日であるの、在宅することになった場合などの予定も含む。換言すると、使用電力の実績である消費電力の学習データは、季節、曜日、時刻、在宅有無および車両２０の駐車状況に関する過去のデータから生成されている。

ステップＳ１４では、記憶手段に記憶されている大気圧データを読込み、ステップＳ１５に移る。大気圧データは、記憶手段に記憶されており、たとえば現在時刻から４時間前までの全体の大気圧データを読み込む。なおステップＳ１４では、４時間という時間幅であるが、これに限定するものではなく、予め定めた時間幅の全大気圧データを読み込むステップであってもよい。

ステップＳ１５では、大気圧データに基づいて、予測期間の予測発電スケジュールを算出し、ステップＳ１６に移る。ステップＳ１５では、記憶手段に記憶される大気圧と太陽光発電量との相関マップを用いて、読み込んだ大気圧値、大気圧値の振動の割合、および大気圧値の変化率の各パラメータを当てはめることにより、一つの予測発電スケジュールを決定する。

ステップＳ１６では、予測消費スケジュール、予測発電スケジュール、ならびに各蓄電池２４ａ，２４ｂおよび車載蓄電池１４の充放電特性に基づいて、充放電スケジュールを決定し、本フローを終了する。充放電スケジュールを決定するために、予測消費スケジュールと予測発電スケジュールと各電池１４，２４ａ，２４ｂの充放電特性を用い、予め設定される評価指標が所定の値（以下、「所定値」ということがある）となるように演算する。評価指標は、交流電力線１１からの供給電力量に応じた買電料金、具体的には供給電力量に単位当たりの買電基本値を乗じた買電料金から、交流電力線１１への逆潮流量に応じた売電料金、具体的には逆潮流量に単位当たりに売電基本値を乗じた売電料金を差し引いた電気料金である。したがって電気料金は、電力供給契約に基づいて電力供給元に支払う電力料金である。この電気料金が所定値として、最小値となるように充放電スケジュールが決定される。電気料金が正の値の場合には、その料金を支払い、負の値の場合には、電力供給元から使用者にその料金が支払われる。

このような充放電スケジュール決定処理によって、予測期間の充放電スケジュールが設定される。本フローは、定期的に実行される処理であるので、最新の天候予測によって充放電スケジュールを適宜更新設定される。

次に、一般負荷１２における消費電力と時刻との関係について図３〜図８を用いて説明する。図３〜図８では、横軸に時間を示し、縦軸に太陽光発電量（ｋＷ）、各蓄電池２４ａ，２４ｂの充放電量（ｋＷ）、各蓄電池２４ａ，２４ｂのＳＯＣ、正味の消費電力（ｋＷ）、および家庭内消費電力（ｋＷ）を示す。また電力料金に関しては、買電基本値は、時間毎によって異なり、図３〜図８では、７時〜９時および１７時〜２４時までは、２１．２円／ｋＷｈ、９時〜１７時までは、３１．４円／ｋＷｈ、２４時〜７時までは、９．３円／ｋＷｈとする。また売電基本値は、２４時間一定であり、４８円／ｋＷｈとする。

図３は、一日の消費電力と時刻との関係の第１の例を示すグラフである。図３では、車載蓄電池１４は充電スタンド１５に接続されていない状態を示す。したがって蓄電手段としては、出力型蓄電池２４ａおよび容量型蓄電池２４ｂが用いられる。

前述のように充放電スケジュールが決定されているので、充放電スケジュールに従って制御装置１８は各蓄電池２４ａ，２４ｂの充放電電力を制御する。したがって、一方の蓄電池２４ａが充電しつつ、他方の蓄電池２４ｂが放電する場合もある。図３に示す例では、各蓄電池２４ａ，２４ｂを用いた場合の電力料金は、１．９円である。これに対して、従来の電力供給システムとして、同じ消費電力の場合に、太陽光発電量が用いるが、蓄電手段を用いない電力システムの場合だと、図３に示す２４時間の電気料金は約２１１円である。したがって各蓄電池２４ａ，２４ｂを用いることによって、電力料金を少なくすることができる。

図４は、比較例を示すグラフである。図４では、２つの蓄電池ではなく、理想的な１つの蓄電池を用いた電力供給システムの場合のグラフである。図４にて用いられる蓄電池は、高出力大容量の電池であり、容量が９ｋＷｈであり、最大充電能力が６ｋＷであり、および最大放電能力が６ｋＷである。このような蓄電池は、各蓄電池２４ａ，２４ｂを併せた値段よりも高価である。このような理想的な電池を用いた場合には、深夜時間帯に蓄電した電力を昼間使用することによって、家庭内の電力消費を賄っている。この場合の電力料金は、４．６円である。したがって前述の２つの蓄電池２４ａ，２４ｂを用いた本実施形態の電力供給システム１０の方が電気料金を安くすることができる。

図５は、一日の消費電力と時刻との関係の第２の例を示すグラフである。図６は、一日の消費電力と時刻との関係の第３の例を示すグラフである。図５および図６では、出力型蓄電池２４ａの代わりに、車載蓄電池１４を用いた場合を示す。そして図５では、車両２０が使用中のため蓄電手段は容量型蓄電池２４ｂしかなく、図６では車両２０が７時３０分から１８時まで使用中であるが、他の時間は車載蓄電池１４を用いる場合である。

図５では、蓄電手段が容量型蓄電池２４ｂだけであるので、電気料金は−１１円、すなわち売電によって１１円の収入がある。図６にように車載蓄電池１４がある場合には、車載蓄電池１４を併用するので、電気料金は−１４８円、すなわち売電によって１４８円の収入ある。したがってたとえば容量型蓄電池２４ｂだけしか有さない電力供給システム１０であっても、車載蓄電池１４を用いることによって電気料金を低減することができる。

図７は、一日の消費電力と時刻との関係の第４の例を示すグラフである。図８は、一日の消費電力と時刻との関係の第５の例を示すグラフである。図７および図８では、充放電による各蓄電池２４ａ，２４ｂの劣化を防止するため、充放電の回数に制限を設けた場合を示している。図７では、出力型蓄電池２４ａに充放電回数を２４時間に各５回と制限し、容量型蓄電池２４ｂでは何ら充放電回数に制限をしていない。図８では、出力型蓄電池２４ａに充放電回数を２４時間に各５回と制限し、容量型蓄電池２４ｂに充放電回数を２４時間に各１０回と制限している。図７では、制限回数が少ないので、最適な充電回数に近づけることができ、電気料金が１．９円である。これに対して図８では、制限回数が多いので、電気料金が８３．２円である。このような充放電回数は、使用者が操作スイッチ３２を操作することによって適宜設定可能である。充放電回数を制限することによって各蓄電池２４ａ，２４ｂの劣化を抑制し、寿命を長期化することができる。

以上説明したように本実施形態の電力供給システム１０は、複数の蓄電手段として、高出力小容量である出力型蓄電池２４ａ、および低出力大容量である容量型蓄電池２４ｂが用いられる。このように充放電特性が異なる２種の蓄電池２４ａ，２４ｂの充放電電力は、制御装置１８によって制御される。制御装置１８は、充放電スケジュールに従って、予測期間における各蓄電池２４ａ，２４ｂの充放電電力を制御する。充放電スケジュールは、予測消費スケジュール、予測発電スケジュールおよび複数の蓄電池２４ａ，２４ｂのそれぞれの充放電特性に基づいて、充放電スケジュールを決定するために使用する評価指標が所定値となるように、予測期間における各蓄電池２４ａ，２４ｂの蓄電および放電の時間毎の推移を示すものである。評価指標は、たとえば電力コストおよび二酸化炭素の排出量である。所定値は、たとえば最小値および最大値である。制御装置１８は、充放電スケジュールに従って各蓄電池２４ａ，２４ｂの充放電電力を制御する。これによって充放電特性が異なる複数の蓄電池２４ａ，２４ｂであっても、各蓄電池２４ａ，２４ｂの長所を生かして各蓄電池２４ａ，２４ｂの充放電電力を制御することができる。これによって複数の蓄電池２４ａ，２４ｂを効率よく用いることができる。

また本実施形態では、出力型の蓄電手段として、車両２０に搭載され、供給電力を蓄電可能であり、蓄電された電力を交流電力線１１へ放電可能である車載蓄電池１４を用いることができる。そして制御装置１８は、予測消費スケジュール、予測発電スケジュール、車載蓄電装置が交流電力線１１に電気的に接続されている期間、および各蓄電池２４ａ，２４ｂおよび車載蓄電池１４の充放電特性に基づいて、評価指標が所定値となるように、充放電スケジュールを算出する。車載蓄電装置である車載蓄電池１４は、常に交流電力線１１に接続されているものではなく、車両２０の使用によって接続解除される。このような車載蓄電池１４も含めて充放電スケジュールを算出するので、各蓄電池２４ａ，２４ｂと車載蓄電池１４の長所を生かして充放電電力を制御することができる。これによって車載蓄電池１４を含めて複数の蓄電池２４ａ，２４ｂを効率よく用いることができる。

さらに本実施形態では、評価指標は、交流電力線１１からの供給電力量に単位当たりの買電基本値を乗じた買電料金から、交流電力線１１への逆潮流量に単位当たりに売電基本値を乗じた売電料金を差し引いた電気料金である。また所定値は、最小値である。したがって制御装置１８は、各蓄電池２４ａ，２４ｂの長所を生かして、電気料金が最小値となるように、充放電スケジュールを算出することができる。

また本実施形態では、充放電スケジュール決定処理は、定期的に、現在から２４時間を予測期間として実行される。これによって天候予測および消費予測が外れた場合であっても、充放電スケジュールを修正して、最新の充放電スケジュールに従って制御することができる。

換言すると、電力供給システム１０では、複数の蓄電池２４ａ，２４ｂの組み合わせによるエネルギーマネージメントシステムの性能向上を実現することができる。現在開発されている蓄電池は、容量型と出力型の２タイプがある。容量型は出力型に比べ蓄電容量が大きいが、出力電力が小さい。一方、出力型は容量型に比べ出力電力は大きいが、蓄電容量が小さい。容量および出力の両者の能力を兼ね備えた蓄電池は、実用レベル（コスト面、運用面）では存在しない。そこで、電力供給システム１０のように、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）、ＢＥＭＳ（Building Energy Management Systems）などのエネルギーマネージメントシステムで容量型、出力型の２種類の蓄電池２４ａ，２４ｂを組み合わせ、各々の蓄電池２４ａ，２４ｂの容量・能力を制約条件として考慮したうえ、充放電スケジュールを最適化することで、容量・出力の両者の能力を兼ね備えた蓄電池を装備した場合と同等の性能を達成することができる。また出力型蓄電池２４ａは、車載蓄電池１４を活用しＶ２Ｈ（Vehicle to Home）することで代替することもできるため、既存の容量型の蓄電池と合わせて活用することもできる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

前述の第１実施形態では、２つの蓄電手段の充放電スケジュールを決定する構成であるが、２つに限るものではなく、３つ以上であってもよい。したがって、たとえば出力型蓄電池２４ａと容量型蓄電池２４ｂと車載蓄電池１４とを用いて、充放電スケジュールを決定してもよい。

前述の第１実施形態では、評価指標は電気料金であったが、電気料金に限るものではなく、他の値、たとえば二酸化炭素の排出量であってもよい。二酸化炭素の排出量が評価指標の場合には、二酸化炭素排出量を最小にするように充放電スケジュールが決定される。

また前述の第１実施形態では、深夜時間帯に各蓄電池２４ａ，２４ｂを満充電しているが、満充電に限るものではなく、深夜時間帯を除く時間の必要量を充電するように制御してもよい。たとえば制御装置１８は、省エネルギ、低ランニングコストのため、天候を予測し、天候予測等に基づく昼間の太陽光発電量を予測し、この太陽光発電量と一般負荷１２による予測電力量を加味して深夜料金時間帯の予測蓄電量を決定するようにしてもよい。

また前述の第１実施形態では、大気圧センサを用いて大気圧データを取得しているが、インターネットに接続する接続手段を設け、インターネット上から気象庁等による大気圧データを取得し、これを使用するようにしてもよい。

また前述の第１実施形態では、各構成間で情報を伝達する通信に、ＬＡＮ通信、ＲＳ通信、ＵＡＲＴ通信、ＰＬＣ通信、ＣＰＬＴ通信のいずれかを用いていたが、これに限定されるものではなく、上記実施形態の記載とは異なる通信方法を採用してもかまわない。また、有線通信に限定されず、無線通信を採用することも可能である。

また前述の第１実施形態では、建物３０は住宅であったが、これに限定されるものではない。たとえば、建物３０は、店舗、工場、倉庫等であってもかまわない。

また前述の第１実施形態では、特定時間帯は、深夜時間帯（２４時から７時の時間帯）であるが、このような時間帯に限るものではなく、電力供給契約によって適宜変更されるものである。また予測する期間は、２４時間に限るものではなく、他の予測期間、たとえば現在から数時間などであってもよい。

また前述の第１実施形態では、車載蓄電池１４を搭載した車両２０はプラグハイブリッド（ＰＨＶ）自動車であったが、これに限定されるものではなく、たとえば、電気自動車であってもかまわない。また、蓄電池を搭載した車両であれば、蓄電池に蓄えた電力を車両の駆動に用いるものにも限定されるものではない。

１０…電力供給システム
１１…交流電力線（配線）
１２…一般負荷（電気負荷）
１３…蓄電ユニット
１４…車載蓄電池（車載蓄電装置）
１５…充電スタンド（充放電手段）
１６…太陽光発電機（太陽光発電手段）
１８…制御装置（消費制御手段）
１９…操作表示器
２０…車両
２４ａ…出力型蓄電池（出力型の蓄電手段）
２４ｂ…容量型蓄電池（容量型の蓄電手段）
３０…建物

Claims

電力供給契約に基づいて電力供給元の電力系統から建物（３０）に供給される供給電力を、配線（１１）に接続された電気負荷（１２）および複数の蓄電手段（２４ａ，２４ｂ）に給電可能な電力供給システム（１０）であって、
太陽光によって発電を行う太陽光発電手段（１６）と、
前記建物の前記配線に接続され、前記太陽光発電手段によって発電された太陽光電力および前記電力系統から供給される前記供給電力を蓄電可能であるとともに、蓄電された電力を前記配線へ放電可能な複数の蓄電手段（２４ａ，２４ｂ）と、
前記電力系統から供給される前記供給電力の消費を制御するとともに、前記太陽光電力の消費を、前記各蓄電手段への蓄電による消費と、前記電気負荷による消費と、前記電力系統への逆潮流による消費とで制御する消費制御手段（１８）と、を含み、
前記複数の蓄電手段には、少なくとも２種類の異なる充放電特性を有する蓄電手段であって、高出力小容量である出力型の蓄電手段（２４ａ）と、低出力大容量である容量型の蓄電手段（２４ｂ）とが含まれ、
前記消費制御手段は、
前記電気負荷の使用履歴に基づいて算出される予測期間における前記電気負荷の予測電力量の推移を示す予測消費スケジュールと、天候予測によって予測される前記予測期間における前記太陽光発電手段の予測発電量の推移を示す予測発電スケジュールと、前記各蓄電手段の前記充放電特性とに基づいて、前記複数の蓄電手段のそれぞれの充放電電力を決定するために使用する評価指標が所定の値となるように前記予測期間における前記複数の蓄電手段の蓄電および放電の推移を示す充放電スケジュールをそれぞれ算出し、
算出された前記充放電スケジュールに従って、前記予測期間における前記複数の蓄電手段の充放電電力をそれぞれ制御することを特徴とする電力供給システム。
前記出力型の蓄電手段は、車両に搭載され、前記供給電力を蓄電可能であり、蓄電された電力を前記配線へ放電可能である車載蓄電装置（１４）であり、
前記消費制御手段は、前記予測消費スケジュール、前記予測発電スケジュール、前記車両の使用履歴に基づいて算出される前記車載蓄電装置が前記配線に電気的に接続されている期間、および前記車載蓄電装置を含む前記複数の蓄電手段のそれぞれの前記充放電特性に基づいて、前記評価指標が前記所定の値となるように、前記充放電スケジュールを算出することを特徴とする請求項１に記載の電力供給システム。
前記評価指標は、前記配線からの供給電力量に応じた買電料金から、前記配線への逆潮流量に応じた売電料金を差し引いた電気料金であり、
前記所定の値は、最小値であることを特徴とする請求項１または２に記載の電力供給システム。
前記評価指標は、前記配線からの供給電力量に応じた二酸化炭素の排出量であり、
前記所定の値は、最小値であることを特徴とする請求項１または２に記載の電力供給システム。