JP2014236627A - サーバ装置、需要家の制御装置及び蓄電池の充放電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】時間帯別電気料金に応じて適切に蓄電池システムを運用し、電力需要ピーク発生を抑制し、電力需要を平準化し、電力需要者の電気料金の低減を行い得る。【解決手段】需要家３は負荷１１の消費電力を示す情報、時間帯別電気料金を示す情報等をサービス事業者２へ送信し、サービス事業者２は需要家３から受信した負荷１１の消費電力を示す情報を用いて将来の消費電力を予測し、この予測値と時間帯別電気料金を示す情報等を用いて、蓄電池１２の充放電制御スケジュールを生成して需要家３に送信し、需要家３において、充放電制御スケジュールを基に、電気料金レートが最も高い時間帯（Ｘ）と最も低い時間帯（Ｙ）の料金差が一定以上である場合に、その電気料金が高い時間帯の予想消費電力に相当する電力を、他方の時間帯において蓄電池１２に充電し、電気料金が高い時間帯において蓄電池１２から放電して負荷１１へ給電する。【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電池システムで使用されるサーバ装置、需要家の制御装置、及び蓄電池の充放電制御方法に関する。

電力不足が中長期的に継続することが見込まれているなかで、電力需要ピーク発生を抑制し、電力需要の平準化を実現すべく、時間帯別電気料金が採用されつつある。
時間帯別電気料金制度のもとでは、例えば、電力需要が増加する昼間においては電気料金が高く設定され、電力需要が少ない深夜から早朝の時間帯においては電気料金を安く設定される。

そこで、電力需要者としては、電気料金の高い時間帯において消費電力を抑制し、電気料金の増加を防止するする手段として、蓄電池システムを設置することが考えらえる。上記の例では、昼間においては宅内の電気機器への電力供給を蓄電池の放電によりまかなうことで商用系統からの電力購入を極力控え、放電分は深夜から早朝の充電により補うことにより、電気料金の抑制を図ることができる。

ここで、下記特許文献１、２の通り、電気機器へ電力を供給するための蓄電池システムが提案されている。
特許文献１には、第１の変換器と、蓄電装置と、第２の変換器と、切替器とを有し、切替器を介して商用系統からの電力を直接負荷に供給するバイパス動作と、商用系統からの電力を用いて蓄電装置を充電する充電動作と、蓄電装置が出力する電力を第２の変換器が変換し切替器を介して負荷に供給する放電動作とを行う電源システムにおいて、制御部が、バイパス動作の制御を行い、充電動作の制御、放電動作の制御のうちの少なくとも１つを行う電源システムが記載されている。

特許文献２には、組電池を複数組と、組電池を充電する充電器と、充電器の動作を制御する制御部とが具備され、組電池は、それぞれ、温度センサと温度スイッチとを具備し、温度センサの出力は制御部へ入力され、温度スイッチは充電器へ接続され、制御部は、温度センサから入力した温度が第１の温度以上のとき充電器１の動作を停止させ、或る組電池の温度が第２の温度以上のとき、その組電池に対応する温度スイッチが開放となって、充電器の動作は停止し、組電池の搭載を検知する搭載有無検知スイッチが、温度スイッチに並列接続され、組電池が非搭載のときに閉成されることを特徴とする電池システムが記載されている。

特開２００７−２０２２４１号公報 特開２００９−０２７７８９号公報

しかしながら、特許文献１、２のような蓄電池システムは停電時の負荷装置のバックアップを目的とするものである以上、蓄電池の放電により負荷へ電力供給が行われるのは商用系統が停電した場合に限られる。
このため、上記の、昼間において宅内の電気機器への電力供給を蓄電池の放電によりまかない放電分を深夜から早朝の充電により補うという、時間帯別電気料金への対応を行うことは困難であるという問題がある。

本発明の目的は上記の問題に鑑みてなされたものであり、時間帯別電気料金に応じて適切に蓄電池システムを運用し、電力需要ピーク発生を抑制し、電力需要を平準化し、電力需要者の電気料金の低減を行い得るサーバ装置、需要家の制御装置及び蓄電池の充放電制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明に係るサーバ装置は、負荷及び蓄電池を備える需要家に対し通信網を介して接続可能で、需要家との間で通信網を介して通信を行うことにより蓄電池の充放電制御に関するサービスを提供するサービス事業者のサーバ装置であって、需要家から送られた情報に基づいて、電気料金レートが最も高い時間帯（Ｘ）と最も低い時間帯（Ｙ）の料金差が一定以上である場合に、その電気料金が高い時間帯の予想消費電力に相当する電力を、他方の時間帯において蓄電池に充電し、電気料金が高い時間帯において放電して負荷へ給電するべく充放電制御スケジュールを生成して需要家に送信する手段を備えるようにしたものである。

このように構成すると、サービス事業者のサーバ装置と需要家側の制御装置との間が通信網を介して接続されているので、サービス事業者のサーバ装置において、需要家から送られた情報に基づいて、電気料金レートが最も高い時間帯（Ｘ）と最も低い時間帯（Ｙ）の料金差が一定以上である場合に、その電気料金が高い時間帯の予想消費電力に相当する電力を、他方の時間帯において蓄電池に充電し、電気料金が高い時間帯において放電して負荷へ給電するべく充放電制御スケジュールを生成して通信網を介して需要家に送ることで蓄電池の充放電制御を行えるようになる。

従って、時間帯別電気料金に応じて適切に蓄電池システムを運用し、電力需要ピーク発生を抑制し、電力需要を平準化し、電力需要者の電気料金を低減することが可能となる。
また、本発明に係るサーバ装置の一観点は以下のような態様を備える。
第１の態様は、電気料金が高い時間帯（Ｘ）は、対象とする期間のなかで最も電気料金が高い時間帯であり、他方の時間帯（Ｙ）は、前記対象とする期間のなかで最も電気料金が低い時間帯である。

このように構成すると、真に必要な期間の中から時間帯（Ｘ）、時間帯（Ｙ）を抽出することができ、時間帯（Ｘ）、時間帯（Ｙ）を決定する効率を高めることができる。
第２の態様は、Ｘ、Ｙ時間帯において充電又は放電する電力量（ｒ）は、Ｘにおける予想購入電力、受電容量とＹ時間帯の予想購入電力の差、Ｘ時間帯の放電器出力残容量、Ｙ時間帯の充電器出力残容量のうち最小値である。

このように構成すると、Ｘ、Ｙ時間帯において充電又は放電する電力量（ｒ）を、Ｘにおける予想購入電力、受電容量とＹ時間帯の予想購入電力の差、Ｘ時間帯の放電器出力残容量、Ｙ時間帯の充電器出力残容量のうち最小値とすることにより、Ｘ時間帯の消費電力量を超えて蓄電池が放電することを防止でき、Ｙ時間帯の消費電力量と充電電力量の合計が受電容量を超えることを防止でき、これにより充電又は放電における信頼性をさらに向上できる。

第３の態様は、Ｘ、Ｙ時間帯において充電又は放電する電力量（ｒ）を決定したとき、Ｘ時間帯の予想購入電力からｒを減算し、Ｙ時間帯の予想購入電力にｒを加算し、Ｘ時間帯の放電出力容量及びＹ時間帯の充電出力容量からｒを減算し、Ｘ時間帯の予想購入電力が零又は放電器出力容量が零の場合は、Ｘ時間帯を対象期間から除外し、Ｙ時間帯の予想購入電力が受電容量に達し、又は充電器出力残容量が零の場合は、Ｙ時間帯を対象期間から除外し、残りの対象期間について再びＸ、Ｙ時間帯を求めて充電又は放電する電力量（ｒ）を算出し、残りの対象期間について、電力量（ｒ）を使用して対象期間から除外する前記Ｘ、Ｙ時間帯が無くなるまで繰り返しＸ、Ｙ時間帯を求めて充電又は放電する電力量（ｒ）を算出する。

このように構成すると、対象期間におけるＸ時間帯、Ｙ時間帯を候補として多く選択し、一方Ｘ、Ｙ時間帯において充電又は放電する電力量（ｒ）を利用して、Ｘ時間帯の予想購入電力が零又は放電器出力容量が零の場合は、Ｘ時間帯を対象期間から除外し、Ｙ時間帯の予想購入電力が受電容量に達し、又は充電器出力残容量が零の場合は、Ｙ時間帯を対象期間から除外することが可能となり、これによりＸ、Ｙ時間帯を決定する際の効率をさらに高めることができる。
また、本発明に係る需要家の制御装置は、負荷及び蓄電池を備える需要家に設けられ、蓄電池の充放電制御を行う制御装置であって、電気料金レートが最も高い時間帯（Ｘ）と最も低い時間帯（Ｙ）の料金差が一定以上である場合に、その電気料金が高い時間帯の予想消費電力に相当する電力を、他方の時間帯において蓄電池に充電し、電気料金が高い時間帯において放電して負荷へ給電する手段を備えるようにしたものである。
このように構成すると、需要家の制御装置内で、電力需要ピーク発生を抑制し、電力需要を平準化し、電力需要者の電気料金を低減することが可能となる。

本発明に係るサーバ装置、需要家の制御装置及び蓄電池の充放電制御方法によれば、時間帯別電気料金に応じて適切に蓄電池システムを運用し、電力需要ピーク発生を抑制し、電力需要を平準化し、電力需要者の電気料金を低減することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る蓄電池システムを示す概略構成図。 一実施形態における時間帯別電気料金を示す図。 一実施形態において、サービス事業者のサーバの充放電制御スケジュールの作成手順を示すフローチャート。 一実施形態において、サービス事業者のサーバが算出した時間帯ごとの予想購入電力を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの１巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの１巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの１巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの１巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの１巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの２巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの２巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの２巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの２巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの２巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの３巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの３巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの３巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの３巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの３巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの４巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの４巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの４巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの４巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの４巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの５巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。 一実施形態におけるサービス事業者のサーバの５巡目の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図。

本発明に係る蓄電池システムにおいては、電気料金レートが最も高い時間帯（Ｘ）と最も低い時間帯（Ｙ）の料金差が一定以上である場合に、その電気料金が高い時間帯の予想消費電力に相当する電力を、他方の時間帯において充電し、前記電気料金が高い時間帯において放電して負荷へ給電する。

以下に、本発明の実施の形態について、電力事業者から通知される１時間ごとの時間帯電気料金に応じて充放電制御を行う場合を例として説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図である。例えば一般の家庭といった需要者所有の需要家３は電力事業者１の送電設備６から送配電網４を介して、受電装置１０により交流電力の給電を受ける。受電装置１０により受電した電力は、負荷１１（家電機器）に供給されるか、充電器１３を介して蓄電池１２へ充電される。また、負荷１１は放電器１４を介して蓄電池１２からも電力供給を受ける。

電力事業者１は、需要家３に電力を供給する事業者であり、需要家３に対し通信網５を介して接続可能であり、保有するサーバ７により、需要家３の制御装置としてのＨＥＭＳ９に対して時間帯別電気料金を通知する。サービス事業者２は、電力事業者１及び需要家３に対し通信網５を介して接続可能であり、需要家３に様々なサービスを提供する事業者であるが、それらサービスの一つとして、需要家３に対して、通信網５を介して蓄電池１２の充放電制御スケジュールを提供する。

受電装置１０は、需要家３の宅内への電力の入口であり、少なくとも配線用遮断器を備える。充電器１３は、受電装置１０からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池１２を充電する。放電器１４は、蓄電池１２の放電電力（直流）を交流電力に変換して、負荷１１へ出力する。

ＨＥＭＳ９は、Home Energy Management Systemであり、以下の機能を有する。
（ａ１） 受電容量Ｐ[W]（需要家３が受電装置１０により受電することができる最大電力）、充電器１３の出力容量Ｃ[W]、放電器１４の出力容量Ｄ[W]を取得し、サービス事業者２のサーバ８へ送信する。
（ａ２） 負荷１１の消費電力（合計）p[W]を計測し、サービス事業者２のサーバ８へ送信する。
（ａ３） 電力事業者１のサーバ７から通知された時間帯別電気料金情報をサービス事業者２のサーバ８へ送信する。
（ａ４） サービス事業者２のサーバ８から蓄電池１２の充放電制御スケジュールを受信し、保存する。
（ａ５） 当該充放電制御スケジュールに従って、蓄電池１２（充電器１３、放電器１４）の充放電制御を行う。

サービス事業者２のサーバ８は、以下の動作をする。
（ｂ１） 需要家３のＨＥＭＳ９から受信した情報を保存する。
（ｂ２） 需要家３のＨＥＭＳ９から受信した、負荷１１の消費電力（合計）をもとに、将来の消費電力を予測する。
（ｂ３） 需要家３から時間帯別電気料金を受信した場合、各時間帯の電気料金、消費電力の予測値、Ｐ、Ｃ及びＤを基に蓄電池１２の充放電制御スケジュールを作成する。
（ｂ４） 作成した充放電制御スケジュールを需要家３のＨＥＭＳ９へ送信する。
上記（ｂ１）〜（ｂ４）の処理は、サーバ８にセットされるプログラムにより実行可能である。

需要家３において、受電容量Ｐを３０００[W]、充電器１３の出力容量Ｃを１２００[W]、放電器１４の出力容量Ｄを２０００[W]とする。これらの値は、ＨＥＭＳ９により取得され、通信網５を介してサービス事業者のサーバ８へ送信される。
ここで、電力事業者１が、需要家３に対して、ｎ月ｍ日（将来の日付）の時間帯別電気料金を図２に示す通り通知したとする。図２において、０時台から５時台までは１０[円/kWh]であり、６時台から１０時台まで及び２２時台から２３時台までは１５[円/kWh]であり、１１時台から１２時台まで及び１７時台は３０[円/kWh]であり、１３時台及び１５時台から１６時台までは４０[円/kWh]であり、１４時台は５０[円/kWh]である。

図２の時間帯別電気料金情報を受信した需要家３のＨＥＭＳ９は、この情報をサービス事業者２のサーバ８へ送信する。そして、サーバ８は蓄電池１２の充放電制御スケジュールを作成して需要家３のＨＥＭＳ９に送信することとなる。
サービス事業者２のサーバ８は、図３のフローチャートにより充放電制御スケジュールを作成する。

処理を開始すると、サーバ８は、ステップＳ１において、対象期間のうち、料金最高値が出てくる最初の時間帯をＸ時台とし、料金最安値が出てくる最初の時間帯をＹ時台として、ステップＳ２へ進む。
ステップＳ２において、サーバ８は、Ｘ時台とＹ時台の料金差が３０円/kWh以上である場合はステップＳ３へ進み、そうでない場合は処理を終了する。この３０円／ｋＷｈは、充放電予約を設定するかどうかを判断する判定値である。すなわち、電気料金レートに差があるといっても、ある程度の金額の料金差がなければ、実際の充放電動作における不確定要素（需要家の予想外の電力消費行動など）のため電気料金の削減効果が見込めない場合もあるからである。

ステップＳ３において、Ｘ時台においてr[Wh]の放電予約を設定し、Ｙ時台においてr[Wh]の充電予約を設定し、ステップＳ４へ進む。ここで、ステップＳ３におけるr[Wh]は、（ｃ１）Ｘ時台の予想購入電力、（ｃ２）（受電容量）−（Ｙ時台の予想購入電力）、（ｃ３）Ｘ時台の放電器出力残容量、（ｃ４）Ｙ時台の充電器出力残容量のうち最小の値である。このようにｒを求めるのは、（ｃ１）Ｘ時台の消費電力量を超えて蓄電池１２が放電することはできず、（ｃ２）受電容量にも上限があり、Ｙ時台の消費電力量と充電電力量の合計は受電容量を超えることはできず、（ｃ３）放電器出力容量にも上限があり、これを超えて放電することはできず、（ｃ４）充電器出力容量にも上限があり、これを超えて充電することができないからである。

ステップＳ４において、サーバ８は、Ｘ時台の予想購入電力からr[Wh]を減算したものをＸ時台の予想購入電力に代入し、Ｙ時台の予想購入電力にr[Wh]を加算したものをＹ時台の予想購入電力に代入し、Ｘ時台の放電器出力残容量からr[Wh]を減算したものをＸ時台の放電器出力残容量に代入し、Ｙ時台の充電器出力残容量からr[Wh]を減算したものをＹ時台の充電器出力残容量に代入し、ステップ５へ進む。すなわち、放電予約が設定されればその分予想購入電力は減少し、放電器出力容量が消費され、充電予約が設定されればその分予想購入電力は増加し、充電器出力容量は消費される。

ステップＳ５において、サーバ８は、Ｘ時台の予想購入電力がゼロ又は放電器出力残容量がゼロの場合に、Ｘ時台を対象期間から除外する。予想購入電力がゼロとなればその時間帯では放電する先の消費電力（負荷１１）がなくなるからであり、放電器出力残容量がゼロとなれば放電することはできないからである。また、サーバ８は、Ｙ時台の予想購入電力が受電容量に達し、又は充電器出力残容量がゼロの場合に、Ｙ時台を対象期間から除外する。予想購入電力が受電容量に達してしまえばこれ以上充電しようとしても必要な電力を受けることができないからであり、充電器出力残容量がゼロとなれば充電することはできないからである。これらの処理後、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ６において、サーバ８は、対象期間が残っている場合にステップＳ１へ戻り、そうでない場合は処理を終了する。
以下、具体的な例を図４乃至図９を参照して説明する。
サービス事業者２のサーバ８は、需要家３から受信した時間帯別電気料金（図２）に対応して、図４に示すように、時間帯ごとの予想購入電力を算出する。この時点での予想購入電力は、需要家３の負荷１１における予想消費電力と同じであるが、後述する通り、放電予約・充電予約が入ると負荷１１の予想消費電力値からの乖離が生じる。

サーバ８から通知されたｎ月ｍ日の時間帯別電気料金（図２）は、０〜２３時台について設定されたものであり、この０〜２３時台が「対象期間」となる。この「対象期間」は、後述する通り、充放電制御スケジュールの作成の過程で充放電余力のなくなった時間帯が除外されていく。

充放電制御スケジュールを作成する前に、サーバ８は、まず充放電を実施しない場合の電気料金を算出する。各時間帯の電気料金レート[円/kWh]と予想購入電力との積を合計すると、ｎ月ｍ日の電気料金は４４４円と見込まれる。
＜１巡目＞
図５は、１巡目におけるサーバ８の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図である。まず、図５Ａはステップ５−１における処理について示す。
（ステップ５−１）（図３のステップＳ１）対象期間（０〜２３時）のうち、料金最高値が出てくる最初の時間帯をＸ時台とし、料金最安値が出てくる最初の時間帯をＹ時台とする。対象期間で最も電気料金が高いのは１４時台の５０円／ｋＷｈのみであるから、Ｘ＝１４となる。また、最も電気料金が安いのは０〜５時台の１０円／ｋＷｈであるが、このうち最初の時間帯は０時台であるため、Ｙ＝０となる。

図５Ｂはステップ５−２及びステップ５−３における処理について示す。
（ステップ５−２）（図３のステップＳ２）サーバ８は、Ｘ時台とＹ時台の料金差が30円/kWh以上かどうかを判断する。Ｘ＝１４時台の電気料金レートは50円／ｋＷｈ、Ｙ＝０時台の電気料金レートは10円／ｋＷｈである。よって、料金差は40円／ｋＷｈであり、判定値の30円／ｋＷｈ以上であるから、次のステップへ進む。

（ステップ５−３）（図３のステップＳ３）サーバ８は、Ｘ＝１４時台において、ｒ[Wh]の放電予約を設定し、Ｙ＝０時台において、ｒ[Wh]の充電予約を設定する。（ｄ１）X＝１４時台の予想購入電力は１２００[Wh]、（ｄ２）（受電容量）−（Ｙ＝０時台の予想購入電力)は２８００[Wh]、（ｄ３）X＝１４時台の放電器出力残容量は２０００[Wh]、（ｄ４）Y＝０時台の充電器出力残容量は１２００[Wh]であり、これらの最小値である１２００[Wh]をｒとする。よって、サーバ８は、図５Ｃに示すように、Ｘ＝１４時台において１２００[Wh]の放電予約を設定し、Ｙ＝０時台において１２００[Wh]の充電予約を設定する。

図５Ｄはステップ５−４における処理について示す。
（ステップ５−４）（図３のステップＳ４）サーバ８は、設定した充放電予約を予想購入電力に反映させるため、Ｘ＝１４時台の予想購入電力からｒ＝１２００[Wh]を減算し、Ｙ＝０時台の予想購入電力にｒ＝１２００[Wh]を加算する。また、放電器１４、充電器１３の出力残容量からそれぞれｒ＝１２００[Wh]を減算する。

図５Ｅはステップ５−５及びステップ５−６における処理について示す。
（ステップ５−５）（図３のステップＳ５）ステップ５−４の再計算後、Ｘ＝１４時台においては予想購入電力がゼロとなり、これ以上放電することができないため、Ｘ＝１４時台を対象期間から除外する。また、Ｙ＝０時台においては、充電器出力残容量がゼロとなり、これ以上充電することができないため、Ｙ＝０時台も対象期間から除外する。こうして、対象期間は１〜１３時台と１５〜２３時台となる。

（ステップ５−６）（図３のステップＳ６）対象期間が残っているので、残りの期間に対して再び同様の手順を繰り返すこととなる。
＜２巡目＞
図６は、２巡目におけるサーバ８の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図である。
１巡目と同様の手順により充放電制御スケジュールの計算を行うが、前記の通り、０時台と１４時台は対象期間から除外されている。残りの１〜１３時台と１５〜２３時台を対象として計算が行われる。

図６Ａはステップ６−１における処理について示す。
（ステップ６−１）（図３のステップＳ１）対象期間のうち最も電気料金レートが高いのは１３、１５、１６時台の４０円／ｋＷｈであるから、最先の時間帯である１３時台をＸ時台とする。また、最も電気料金レートが安いのは１〜５時台の１０円／ｋＷｈであるから、最先の時間帯である１時台をＹ時台とする。

図６Ｂ及び図６Ｃはステップ６−２乃至ステップ６−４における処理について示す。
（ステップ６−２）（図３のステップＳ２）Ｘ＝１３時台とＹ＝１時台の電気料金レートの差は３０円／ｋＷｈであり、判定値３０円／ｋＷｈ以上（同値）であるから、次のステップへ進む。

（ステップ６−３）（図３のステップＳ３）サーバ８は、Ｘ＝１３時台において、ｒ[Wh]の放電予約を設定し、Ｙ＝１時台において、ｒ[Wh]の充電予約を設定する。（ｅ１）X＝１３時台の予想購入電力は１２００[Wh]、（ｅ２）（受電容量）−（Ｙ＝１時台の予想購入電力)は２８００[Wh]、（ｅ３）X＝１３時台の放電器出力残容量は２０００[Wh]、（ｅ４）Y＝１時台の充電器出力残容量は１２００[Wh]であり、これらの最小値である１２００[Wh]をｒとする。よって、サーバ８は、図６Ｃに示すように、Ｘ＝１３時台において１２００[Wh]の放電予約を設定し、Ｙ＝１時台において１２００[Wh]の充電予約を設定する。

（ステップ６−４）（図３のステップＳ４）サーバ８は、設定した充放電予約を予想購入電力に反映させるため、Ｘ＝１３時台の予想購入電力からｒ＝１２００[Wh]を減算し、Ｙ＝１時台の予想購入電力にｒ＝１２００[Wh]を加算する。また、サーバ８は、放電器１４、充電器１３の出力残容量からそれぞれｒ＝１２００[Wh]を減算する。

図６Ｄ及び図６Ｅは、ステップ６−５及びステップ６−６における処理について示す。
（ステップ６−５）（図３のステップＳ５）ステップ６−４の再計算後、Ｘ＝１３時台においては予想購入電力がゼロとなり、これ以上放電することができないため、Ｘ＝１３時台を対象期間から除外する。また、Ｙ＝１時台においては、充電器出力残容量がゼロとなり、これ以上充電することができないため、Ｙ＝１時台も対象期間から除外する。こうして、対象期間は２〜１２時台と１５〜２３時台となる。

（ステップ６−６）（図３のステップＳ６）対象期間が残っているので、残りの期間に対して再び同様の手順を繰り返すこととなる。
＜３巡目＞
図７は、３巡目におけるサーバ８の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図である。
２巡目と同様の手順により充放電制御スケジュールの計算を行うが、前記の通り、０、１、１３、１４時台は対象期間から除外されている。残りの２〜１２時台と１５〜２３時台を対象として計算が行われる。

図７Ａは、ステップ７−１における処理について示す。
（ステップ７−１）（図３のステップＳ１）対象期間のうち最も電気料金レートが高いのは１５、１６時台の４０円／ｋＷｈであるから、最先の時間帯である１５時台をＸ時台とする。また、最も電気料金レートが安いのは２〜５時台の１０円／ｋＷｈであるから、最先の時間帯である２時台をＹ時台とする。

図７Ｂ及び図７Ｃは、ステップ７−２乃至ステップ７−４における処理について示す。
（ステップ７−２）（図３のステップＳ２）Ｘ＝１５時台とＹ＝２時台の電気料金レートの差は３０円／ｋＷｈであり、判定値３０円／ｋＷｈ以上（同値）であるから、次のステップへ進む。

（ステップ７−３）（図３のステップＳ３）サーバ８は、Ｘ＝１５時台において、ｒ[Wh]の放電予約を設定し、Ｙ＝２時台において、ｒ[Wh]の充電予約を設定する。（ｆ１）X＝１５時台の予想購入電力は１２００[Wh]、（ｆ２）（受電容量）−（Ｙ＝２時台の予想購入電力)は２８００[Wh]、（ｆ３）X＝１５時台の放電器出力残容量は２０００[Wh]、（ｆ４）Y＝２時台の充電器出力残容量は１２００[Wh]であり、これらの最小値である１２００[Wh]をｒとする。よって、サーバ８は、図７Ｃに示すように、Ｘ＝１５時台において１２００[Wh]の放電予約を設定し、Ｙ＝２時台において１２００[Wh]の充電予約を設定する。

（ステップ７−４）（図３のステップＳ４）設定した充放電予約を予想購入電力に反映させるため、Ｘ＝１５時台の予想購入電力からｒ＝１２００[Wh]を減算し、Ｙ＝２時台の予想購入電力にｒ＝１２００[Wh]を加算する。また、放電器１４、充電器１３の出力残容量からそれぞれｒ＝１２００[Wh]を減算する。

図７Ｄ及び図７Ｅは、ステップ７−５及びステップ７−６における処理について示す。
（ステップ７−５）（図３のステップＳ５）ステップ７−４の再計算後、Ｘ＝１５時台においては予想購入電力がゼロとなり、これ以上放電することができないため、サーバ８はＸ＝１５時台を対象期間から除外する。また、Ｙ＝２時台においては、充電器出力残容量がゼロとなり、これ以上充電することができないため、サーバ８はＹ＝２時台も対象期間から除外する。こうして、対象期間は３〜１２時台と１６〜２３時台となる。

（ステップ７−６）（図３のステップＳ６）対象期間が残っているので、残りの期間に対して再び同様の手順を繰り返すこととなる。
＜４巡目＞
図８は、４巡目におけるサーバ８の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図である。
１〜３巡目と同様の手順により充放電制御スケジュールの計算を行うが、前記の通り、０〜２、１３〜１５時台は対象期間から除外されている。残りの３〜１２時台と１６〜２３時台を対象として計算が行われる。

図８Ａは、ステップ８−１における処理について示す。
（ステップ８−１）（図３のステップＳ１）対象期間のうち最も電気料金レートが高いのは１６時台の４０円／ｋＷｈのみであるから、１６時台をＸ時台とする。また、最も電気料金レートが安いのは３〜５時台の１０円／ｋＷｈであるから、最先の時間帯である３時台をＹ時台とする。

図８Ｂ及び図８Ｃは、ステップ８−２乃至ステップ８−４における処理について示す。
（ステップ８−２）（図３のステップＳ２）Ｘ＝１６時台とＹ＝３時台の電気料金レートの差は３０円／ｋＷｈであり、判定値３０円／ｋＷｈ以上（同値）であるから、次のステップへ進む。

（ステップ８−３）（図３のステップＳ３）サーバ８は、Ｘ＝１６時台において、ｒ[Wh]の放電予約を設定し、Ｙ＝３時台において、ｒ[Wh]の充電予約を設定する。（ｇ１）X＝１６時台の予想購入電力は１０００[Wh]、（ｇ２）（受電容量）−（Ｙ＝３時台の予想購入電力)は２８００[Wh]、（ｇ３）X＝１６時台の放電器出力残容量は２０００[Wh]、（ｇ４）Y＝３時台の充電器出力残容量は１２００[Wh]であり、これらの最小値である１０００[Wh]をｒとする。よって、サーバ８は、図８Ｃに示すように、Ｘ＝１６時台において１０００[Wh]の放電予約を設定し、Ｙ＝３時台において１０００[Wh]の充電予約を設定する。

（ステップ８−４）（図３のステップＳ４）サーバ８は、設定した充放電予約を予想購入電力に反映させるため、Ｘ＝１６時台の予想購入電力からｒ＝１０００[Wh]を減算し、Ｙ＝３時台の予想購入電力にｒ＝１０００[Wh]を加算する。また、放電器１４、充電器１３の出力残容量からそれぞれｒ＝１０００[Wh]を減算する。

図８Ｄ及び図８Ｅは、ステップ８−５及びステップ８−６における処理について示す。
（ステップ８−５）（図３のステップＳ５）サーバ８は、ステップ８−４の再計算後、Ｘ＝１６時台においては予想購入電力がゼロとなり、これ以上放電することができないため、Ｘ＝１６時台を対象期間から除外する。なお、Ｙ＝３時台においては、充電器出力残容量が残っており、他の除外条件も満たしていないため、Ｙ＝３時台は対象期間から除外されない。こうして、対象期間は３〜１２時台と１７〜２３時台となる。

（ステップ８−６）（図３のステップＳ６）対象期間が残っているので、残りの期間に対して再び同様の手順を繰り返すこととなる。
＜５巡目＞
図９は、５巡目におけるサーバ８の充放電制御スケジュールの作成手順を示す図である。
１〜４巡目と同様の手順により充放電制御スケジュールの計算を行うが、前記の通り、０〜２、１３〜１６時台は対象期間から除外されている。残りの３〜１２時台と１７〜２３時台を対象として計算が行われる。

図９Ａは、ステップ９−１における処理について示す。
（ステップ９−１）（図３のステップＳ１）対象期間のうち最も電気料金レートが高いのは１１、１２、１７時台の３０円／ｋＷｈであるから、最先の時間帯である１１時台をＸ時台とする。また、最も電気料金レートが安いのは３〜５時台の１０円／ｋＷｈであるから、最先の時間帯である３時台をＹ時台とする。

図９Ｂは、ステップ９−２における処理について示す。
（ステップ９−２）（図３のステップＳ２）Ｘ＝１１時台とＹ＝３時台の電気料金レートの差は２０円／ｋＷｈであり、判定値３０円／ｋＷｈ以上ではないため、サーバ８は計算を終了し、充放電制御スケジュールの作成は終了する。

そして、サーバ８は、充放電制御スケジュール作成後の電気料金を算出する。各時間帯の電気料金レートと予想購入電力との積を合計すると、ｎ月ｍ日の電気料金は２９４円と見込まれ、スケジュール作成前（４４４円）と比べて電気料金の削減効果があることが分かる。

ｎ月ｍ日が到来すると、需要家３では、サーバ８で作成した充放電制御スケジュールに従って、充電器１３、放電器１４により充放電動作が実行される。０〜２時台においてはそれぞれ蓄電池１２が充電器１３により１２００[Wh]充電され、３時台においては１０００[Wh]充電される。そして、１３〜１５時台においてはそれぞれ蓄電池１２が放電器１４により１２００[Wh]放電され、１６時台においては１０００[Wh]放電される。

以上のように上記実施形態では、サービス事業者２のサーバ８と需要家３のＨＥＭＳ９との間が通信網５を介して接続されているので、需要家３のＨＥＭＳ９は負荷１１の消費電力を示す情報、時間帯別電気料金を示す情報等をサービス事業者２のサーバ８へ送信するだけでよく、サービス事業者２のサーバ８は需要家３から受信した負荷１１の消費電力を示す情報を用いて将来の消費電力を予測し、この予測値と時間帯別電気料金を示す情報等を用いて、蓄電池１２の充放電制御スケジュールを生成して需要家３のＨＥＭＳ９に送信し、需要家３のＨＥＭＳ９において、充放電制御スケジュールに基づいて、電気料金が高い時間帯の予想消費電力に相当する電力を、他方の時間帯において蓄電池１２に充電し、電気料金が高い時間帯において蓄電池１２から放電して負荷１１へ給電できるようになる。

従って、時間帯別電気料金に応じて適切に蓄電池システムを運用し、電力需要ピーク発生を抑制し、電力需要を平準化し、電力需要者の電気料金を低減することが可能となる。
また、上記実施形態では、電気料金が高い時間帯（Ｘ）を、対象とする期間のなかで最も電気料金が高い時間帯のうち最先のものとし、他方の時間帯（Ｙ）を、対象とする期間のなかで最も電気料金が低い時間帯のうち最先のものとして、必要な期間の中から時間帯（Ｘ）、時間帯（Ｙ）を抽出することができ、サービス事業者２のサーバ８にとっては時間帯（Ｘ）、時間帯（Ｙ）を決定する効率を高めることができる。

また、上記実施形態では、Ｘ、Ｙ時間帯において蓄電池１２の充電又は放電する電力量（ｒ）を、Ｘにおける予想購入電力、受電容量とＹ時間帯の予想購入電力の差、Ｘ時間帯の放電器出力残容量、Ｙ時間帯の充電器出力残容量のうち最小値とすることにより、Ｘ時間帯の消費電力量を超えて蓄電池１２が放電することを防止でき、Ｙ時間帯の消費電力量と充電電力量の合計が受電容量を超えることを防止でき、これにより蓄電池１２の充電又は放電における信頼性をさらに向上できる。

さらに、上記実施形態では、サービス事業者２のサーバ８において、対象期間におけるＸ時間帯、Ｙ時間帯を候補として多く選択し、一方Ｘ、Ｙ時間帯において蓄電池１２の充電又は放電する電力量（ｒ）を利用して、Ｘ時間帯の予想購入電力が零又は放電器出力容量が零の場合は、Ｘ時間帯を対象期間から除外し、Ｙ時間帯の予想購入電力が受電容量に達し、又は充電器出力残容量が零の場合は、Ｙ時間帯を対象期間から除外することが可能となり、これによりＸ、Ｙ時間帯を決定する際の効率をさらに高めることができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について、電力事業者から通知される１時間ごとの時間帯電気料金に応じて充放電制御を行う場合を例として説明したが、本発明はこれに限られるものではない。
本実施形態においては、時間帯別電気料金は１時間ごとに設定されているが、これに限らず、３０分単位や２時間単位で料金が設定される場合も同様のスケジュール算出が可能である。
また、本実施形態では、サービス事業者２のサーバ８において、上記（ｂ１）〜（ｂ４）の処理により、充放電制御スケジュールを作成して需要家３のＨＥＭＳ９へ送信する例について説明したが、需要家３のＨＥＭＳ９により上記（ｂ１）〜（ｂ４）の処理を実行して充放電制御スケジュールを作成するようにしてもよい。この場合、需要家３のＨＥＭＳ９は、サービス事業者２のサーバ８もしくは別の事業者のサーバから必要な情報を取得するだけでよい。また、需要家３のＨＥＭＳ９は、需要家３に蓄積されている情報に基づいて、充放電制御スケジュールを作成してもよい。
さらに、本実施形態では、電気料金が高い時間帯（Ｘ）を、対象とする期間のなかで最も電気料金が高い時間帯のうち最先のものとし、他方の時間帯（Ｙ）を、対象とする期間のなかで最も電気料金が低い時間帯のうち最先のものとして説明したが、最先のものに限ることなく、電気料金が高い時間帯（Ｘ）と電気料金が安い時間帯（Ｙ）とのペアを作り、互いに充放電の時間としてもよい。このように、最先から選ばなくても本発明の時間帯別電気料金に応じて適切に蓄電池システムを運用し、電力需要ピーク発生を抑制し、電力需要を平準化し、電力需要者の電気料金の低減を行うことが可能となるという効果は得られるからである。

以下に、本発明によって生じる効果について説明する。
電気料金の高い時間帯において消費電力を抑制し、電気料金の増加を防止するする手段として、蓄電池システムを設置することが考えられるが、停電時の負荷装置のバックアップを目的とするものである以上、蓄電池の放電により負荷へ電力供給が行われるのは商用系統が停電した場合に限られるため、昼間において宅内の電気機器への電力供給を蓄電池の放電によりまかない放電分を深夜から早朝の充電により補うという、時間帯別電気料金への対応を行うことは困難であるという問題がある。

本発明により、時間帯別電気料金に応じて適切に蓄電池システムを運用し、電力需要ピーク発生を抑制し、電力需要を平準化し、電力需要者の電気料金の低減を行うことが可能となる。
要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１…電力事業者、２…サービス事業者、３…需要家、４…送配電網、５…通信網、６…送電設備、７，８…サーバ、９…ＨＥＭＳ、１０…受電装置、１１…負荷、１２…蓄電池、１３…充電器、１４…放電器。

Claims (12)

1. 負荷及び蓄電池を備える需要家に対し通信網を介して接続可能で、前記需要家との間で前記通信網を介して通信を行うことにより前記蓄電池の充放電制御に関するサービスを提供するサービス事業者のサーバ装置であって、
   前記需要家から送られた情報に基づいて、電気料金レートが最も高い時間帯（Ｘ）と最も低い時間帯（Ｙ）の料金差が一定以上である場合に、その電気料金が高い時間帯の予想消費電力に相当する電力を、他方の時間帯において前記蓄電池に充電し、前記電気料金が高い時間帯において放電して負荷へ給電するべく充放電制御スケジュールを生成して前記需要家に送信する手段を備えることを特徴とするサーバ装置。
2. 前記電気料金が高い時間帯（Ｘ）は、対象とする期間のなかで最も電気料金が高い時間帯であり、
   前記他方の時間帯（Ｙ）は、前記対象とする期間のなかで最も電気料金が低い時間帯であることを特徴とする請求項１に記載のサーバ装置。
3. 前記Ｘ、Ｙ時間帯において充電又は放電する電力量（ｒ）は、Ｘにおける予想購入電力、受電容量とＹ時間帯の予想購入電力の差、Ｘ時間帯の放電器出力残容量、Ｙ時間帯の充電器出力残容量のうち最小値であることを特徴とする請求項１または２に記載のサーバ装置。
4. Ｘ、Ｙ時間帯において充電又は放電する電力量（ｒ）を決定したとき、
   Ｘ時間帯の予想購入電力からｒを減算し、Ｙ時間帯の予想購入電力にｒを加算し、Ｘ時間帯の放電出力容量及びＹ時間帯の充電出力容量からｒを減算し、
   Ｘ時間帯の予想購入電力が零又は放電器出力容量が零の場合は、Ｘ時間帯を対象期間から除外し、
   Ｙ時間帯の予想購入電力が受電容量に達し、又は充電器出力残容量が零の場合は、Ｙ時間帯を対象期間から除外し、
   残りの対象期間について再びＸ、Ｙ時間帯を求めて充電又は放電する電力量（ｒ）を算出し、
   前記残りの対象期間について、前記電力量（ｒ）を使用して前記対象期間から除外する前記Ｘ、Ｙ時間帯が無くなるまで繰り返しＸ、Ｙ時間帯を求めて充電又は放電する電力量（ｒ）を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のサーバ装置。
5. 負荷及び蓄電池を備える需要家に設けられ、前記蓄電池の充放電制御を行う制御装置であって、
   電気料金レートが最も高い時間帯（Ｘ）と最も低い時間帯（Ｙ）の料金差が一定以上である場合に、その電気料金が高い時間帯の予想消費電力に相当する電力を、他方の時間帯において前記蓄電池に充電し、前記電気料金が高い時間帯において放電して負荷へ給電する手段を備えることを特徴とする需要家の制御装置。
6. 前記電気料金が高い時間帯（Ｘ）は、対象とする期間のなかで最も電気料金が高い時間帯であり、
   前記他方の時間帯（Ｙ）は、前記対象とする期間のなかで最も電気料金が低い時間帯であることを特徴とする請求項５に記載の需要家の制御装置。
7. 前記Ｘ、Ｙ時間帯において充電又は放電する電力量（ｒ）は、Ｘにおける予想購入電力、受電容量とＹ時間帯の予想購入電力の差、Ｘ時間帯の放電器出力残容量、Ｙ時間帯の充電器出力残容量のうち最小値であることを特徴とする請求項５または６に記載の需要家の制御装置。
8. Ｘ、Ｙ時間帯において充電又は放電する電力量（ｒ）を決定したとき、
   Ｘ時間帯の予想購入電力からｒを減算し、Ｙ時間帯の予想購入電力にｒを加算し、Ｘ時間帯の放電出力容量及びＹ時間帯の充電出力容量からｒを減算し、
   Ｘ時間帯の予想購入電力が零又は放電器出力容量が零の場合は、Ｘ時間帯を対象期間から除外し、
   Ｙ時間帯の予想購入電力が受電容量に達し、又は充電器出力残容量が零の場合は、Ｙ時間帯を対象期間から除外し、
   残りの対象期間について再びＸ、Ｙ時間帯を求めて充電又は放電する電力量（ｒ）を算出し、
   前記残りの対象期間について、前記電力量（ｒ）を使用して前記対象期間から除外する前記Ｘ、Ｙ時間帯が無くなるまで繰り返しＸ、Ｙ時間帯を求めて充電又は放電する電力量（ｒ）を算出することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の需要家の制御装置。
9. 負荷及び蓄電池を備える需要家側に設けられる制御装置と、前記需要家側の制御装置に対し通信網を介して接続可能で、前記蓄電池の充放電制御に関するサービスを提供するサービス事業者のサーバ装置との間で前記通信網を介して通信を行うことにより時間帯別電気料金に応じて蓄電池の充放電制御を行う蓄電池の充放電制御方法であって、
   前記需要家側の制御装置が、前記需要家に蓄積されている情報または前記サーバ装置から送られた情報に基づいて、電気料金レートが最も高い時間帯（Ｘ）と最も低い時間帯（Ｙ）の料金差が一定以上である場合に、その電気料金が高い時間帯の予想消費電力に相当する電力を、他方の時間帯において前記蓄電池に充電し、前記電気料金が高い時間帯において放電して負荷へ給電する工程とを備えることを特徴とする蓄電池の充放電制御方法。
10. 前記電気料金が高い時間帯（Ｘ）は、対象とする期間のなかで最も電気料金が高い時間帯であり、
    前記他方の時間帯（Ｙ）は、前記対象とする期間のなかで最も電気料金が低い時間帯であることを特徴とする請求項９に記載の蓄電池の充放電制御方法。
11. Ｘ、Ｙ時間帯において充電又は放電する電力量（ｒ）は、Ｘにおける予想購入電力、受電容量とＹ時間帯の予想購入電力の差、Ｘ時間帯の放電器出力残容量、Ｙ時間帯の充電器出力残容量のうち最小値であることを特徴とする請求項９または１０に記載の蓄電池の充放電制御方法。
12. 前記需要家または前記サービス事業者のサーバ装置は、
    Ｘ、Ｙ時間帯において充電又は放電する電力量（ｒ）を決定したとき、
    Ｘ時間帯の予想購入電力からｒを減算し、Ｙ時間帯の予想購入電力にｒを加算し、Ｘ時間帯の放電出力容量及びＹ時間帯の充電出力容量からｒを減算し、
    Ｘ時間帯の予想購入電力が零又は放電器出力容量が零の場合は、Ｘ時間帯を対象期間から除外し、
    Ｙ時間帯の予想購入電力が受電容量に達し、又は充電器出力残容量が零の場合は、Ｙ時間帯を対象期間から除外し、
    残りの対象期間について再びＸ、Ｙ時間帯を求めて充電又は放電する電力量（ｒ）を算出し、
    前記残りの対象期間について、前記電力量（ｒ）を使用して前記対象期間から除外する前記Ｘ、Ｙ時間帯が無くなるまで繰り返しＸ、Ｙ時間帯を求めて充電又は放電する電力量（ｒ）を算出し、
    前記算出した電力量（ｒ）に基づいて、前記需要家側の制御装置は、他方の時間帯において前記蓄電池に充電し、前記電気料金が高い時間帯において放電して負荷へ給電することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の蓄電池の充放電制御方法。

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