JP2015002619A - 電力管理装置、電力管理システム及び電力管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電池を停電時のバックアップとピークシフトとの両方の目的に効率よく使用することができる電力管理装置、電力管理システム及び電力管理方法を提供する。
【解決手段】 蓄電池１４を商用電源のバックアップとして使用する停電時バックアップ時間と、単位時間ごとの消費電力量の予測値とに基づいて、単位時間を単位とする各時刻において、停電時バックアップ時間分のバックアップに必要な電力量をそれぞれに算出する放電計画作成部１７４と、蓄電池１４に蓄積された電力量と、放電計画作成部１７４の算出した各時刻における必要な電力量との比較結果と、時間帯毎の電気料金が示された電気料金体系とに基づいて、蓄電池１４の充電と放電とを制御する放電電力量調整部１７５とを備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電力管理装置、電力管理システム及び電力管理方法に関する。

蓄電池には、停電の発生時に商用電源に代わって機器に電力を供給し、機器の動作停止を防止するという、バックアップ電源としての役割がある。また、蓄電池には、電気料金を削減する役割も求められている。例えば、電気料金の安い深夜時間帯に蓄電池に充電した電力を、電気料金の高い昼間の時間帯に使用することで、電気料金を削減することができる。

しかしながら、夜間に蓄電池に蓄えた電力を、電気料金を削減する目的で昼間の時間帯に使用してしまうと、停電発生時に蓄電池に電力が蓄積されておらず、バックアップ電源としての機能に支障をきたす場合がある。このため、バックアップ電源としての蓄電池と、電気料金の削減に使用する蓄電池とを別々に用意するか、あるいは蓄電池の容量を固定的に分割することが行われている。しかし、このような利用方法では、蓄電池の数を増やしたり、蓄電池の容量を大きくしなければならず、設置場所の確保が難しく、コストが増加するという課題がある。

特許文献１には、停電時における分散型発電機の電力供給能力を有効利用する技術が開示されている。

特開２００８−１１６１２号公報

しかしながら、特許文献１には、停電時のバックアップと電気料金の削減との両方の目的に蓄電池を効率よく使用する技術は開示されていない。

１つの側面では、本発明は、停電時のバックアップと電気料金の削減との両方の目的に蓄電池を効率よく使用することができる電力管理装置、電力管理システム及び電力管理方法を提供することを目的とする。

１つの態様では、電力管理装置は、蓄電池をバックアップ電源として使用する時間の設定と、単位時間ごとの消費電力量の予測値とに基づいて、前記単位時間ごとの各時刻において、前記設定された時間分のバックアップに必要な電力量をそれぞれ算出する算出手段と、前記蓄電池に蓄積された電力量と、前記算出手段の算出した前記各時刻における前記バックアップに必要な電力量との比較結果と、時間帯毎の電気料金が示された電気料金体系とに基づいて、前記蓄電池の充電と放電とを制御する制御手段とを備える。

１つの態様では、電力管理システムは、需要家内に設置された蓄電池と、前記蓄電池に蓄積された電力量を測定する測定手段とを有する需要家内装置と、蓄電池をバックアップ電源として使用する時間の設定と、単位時間ごとの消費電力量の予測値とに基づいて、前記単位時間ごとの各時刻において、前記設定された時間分のバックアップに必要な電力量をそれぞれ算出する算出手段と、前記蓄電池に蓄積された電力量と、前記算出手段の算出した前記各時刻における前記バックアップに必要な電力量との比較結果と、時間帯毎の電気料金が示された電気料金体系とに基づいて、前記蓄電池の充電と放電とを制御する制御手段とを有する電力管理装置とを備える。

１つの態様では、電力管理方法は、コンピュータ装置で実行される電力管理方法であって、蓄電池をバックアップ電源として使用する時間の設定と、単位時間ごとの消費電力量の予測値とに基づいて、前記単位時間ごとの各時刻において、前記設定された時間分のバックアップに必要な電力量をそれぞれ算出するステップと、前記蓄電池に蓄積された電力量と、前記算出するステップで算出した前記各時刻における前記バックアップに必要な電力量との比較結果と、時間帯毎の電気料金が示された電気料金体系とに基づいて、前記蓄電池の充電と放電とを制御するステップとを有する。

停電時のバックアップと電気料金の削減との両方の目的に蓄電池を効率よく使用することができる。

システム構成の一例を示す図である。 電力管理装置の備えるハードウェアの一例を示す図である。 電力管理装置の制御部が備える機能ブロックの一例を示す図である。 放電計画表の一例を示す図である。 電気料金体系の一例を示す図である。 放電計画表に、時間帯開始時の蓄電池残量と、時間帯中の電力使用量と、時間帯中の蓄電池放電電力量とを併せて表示した表の一例を示す図である。 計画電力量と、電力使用量と、蓄電池の放電電力量とを棒グラフにした図である。 電力管理装置の処理手順を示すフローチャートである。

（第１実施形態）
まず、図１を参照しながら本実施形態のシステム構成の一例について説明する。本実施形態は、複数の需要家内装置１０と、電力管理装置１００とを通信ネットワーク５０で接続した構成を備えている。通信ネットワーク５０は、有線または無線を問わず、インターネット（Internet）、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）やＶＰＮ（Virtual Private Network）などの任意の種類の通信網を採用することができる。また、本明細書において、需要家とは、商用電力の供給を受けて、これを使用している一般家庭やオフィス等を指すものとする。図１には、需要家内装置１０を一般家庭に配置した場合を示している。

需要家内装置１０は、住宅Ｈ内に配置される。需要家内装置１０は、スマート分電盤１１と、ゲートウェイ装置１２と、蓄電池制御装置１３と、蓄電池１４と、電力消費機器１５としてのエアコン、照明機器とを備える。

スマート分電盤１１は、住宅Ｈにて受電した商用電源の電力を分電し、分電した電力を住宅Ｈ内のゲートウェイ装置１２、蓄電池制御装置１３、電力消費機器１５等に供給する。また、スマート分電盤１１は、住宅Ｈにおける電力使用量を測定し、測定した電力使用量のデータをゲートウェイ装置１２に出力する。

ゲートウェイ装置１２は、スマート分電盤１１と蓄電池制御装置１３とに接続している。また、ゲートウェイ装置１２は、通信ネットワーク５０を介して電力管理装置１００に接続している。ゲートウェイ装置１２は、スマート分電盤１１により測定された電力使用量のデータや、蓄電池制御装置１３により測定された蓄電池１４の残電力量のデータを入力する。ゲートウェイ装置１２は、入力したデータを通信ネットワーク５０を介して電力管理装置１００に送信する。また、ゲートウェイ装置１２は、電力管理装置１００が送信した、電力使用量のデータの取得要求や、蓄電池１４の残電力量のデータの取得要求を通信ネットワーク５０を介して受信する。ゲートウェイ装置１２は、電力使用量のデータの取得要求を受信した場合、受信した取得要求をスマート分電盤１１に出力する。蓄電池１４の残電力量のデータの取得要求を受信した場合、ゲートウェイ装置１２は、受信した取得要求を蓄電池制御装置１３に出力する。

蓄電池１４は、蓄電池制御装置１３を介してスマート分電盤１１に接続している。蓄電池制御装置１３は、スマート分電盤１１を介して入力した商用電源の電力を、交流電力から直流電力に変換して蓄電池１４に蓄積する。また、蓄電池制御装置１３は、蓄電池１４に蓄積された残電力量を測定し、測定結果を示すデータをゲートウェイ装置１２に出力する。また、蓄電池制御装置１３は、蓄電池１４に蓄積された電力をスマート分電盤１１を介して電力消費機器１５に供給する。

次に、図２を参照しながら電力管理装置１００の備えるハードウェアの一例について説明する。
電力管理装置１００は、制御部１１０を備える。制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１３を備える。ＣＰＵ１１１、ＲＯＭ１１２、ＲＡＭ１１３の各部は、バス１６０に接続している。ＲＯＭ１１２には、ＣＰＵ１１１が制御に使用する制御プログラム等が保存されている。ＣＰＵ１１１は、制御プログラムをＲＯＭ１１２又はハードディスク装置（以下、ＨＤＤと表記する）１５０から読み出してＲＡＭ１１３に保存する。その後、ＣＰＵ１１１は、ＲＡＭ１１３に保存した制御プログラムに従って処理（演算）を行う。ＲＡＭ１１３は、ＣＰＵ１１１のワークメモリとして使用され、ＣＰＵ１１１が演算に使用するデータや、ＣＰＵ１１１による演算後のデータ等が保存される。ＣＰＵ１１１、ＲＡＭ１１３などのハードウェアと、制御プログラムとの協働によって実現される機能ブロックについては、図３を参照しながら後述する。

電力管理装置１００は、入力装置１２１と、入力インターフェース（以下、インターフェースをＩ／Ｆと略記する）１２２とを備える。入力Ｉ／Ｆ１２２は、入力装置１２１と、バス１６０とに接続している。入力装置１２１は、マウス、キーボード等の入力デバイスである。入力装置１２１がユーザによって操作されると、入力装置１２１は、受け付けた操作内容を示す操作情報を、入力Ｉ／Ｆ１２２を介して制御部１１０に送る。入力Ｉ／Ｆ１２２は、入力装置１２１から操作情報を入力し、入力した操作情報を、バス１６０を介して制御部１１０に送る。

電力管理装置１００は、グラフィックＩ／Ｆ１３２と、表示装置１３１とを備える。グラフィックＩ／Ｆ１３２は、バス１６０と表示装置１３１とに接続している。グラフィックＩ／Ｆ１３２は、制御部１１０で処理されたグラフィックデータを表示装置１３１に表示させるためのインターフェースである。グラフィックＩ／Ｆ１３２は、制御部１１０から受け取ったグラフィックデータを波形電気信号に変換して表示装置１３１に送る。表示装置１３１は、制御部１１０から送られたグラフィックデータを表示画面に表示させる。

電力管理装置１００は、ネットワークＩ／Ｆ１４０を備える。ネットワークＩ／Ｆ１４０は、バス１６０と、通信ネットワーク５０とに接続している。ネットワークＩ／Ｆ１４０は、制御部１１０から送られたデータを入力し、入力したデータを、通信ネットワーク５０に出力する。また、ネットワークＩ／Ｆ１４０は、各需要家の需要家内装置１０から送られるデータを受信し、受信したデータを制御部１１０に出力する。

電力管理装置１００は、ＨＤＤ１５０を備える。ＨＤＤ１５０には、ＣＰＵ１１１が制御に使用する制御プログラムや、需要家内装置１０から送られた、電力使用量のデータ、蓄電池１４の残電力量のデータ等が保存される。なお、図２には、記憶装置の一例としてＨＤＤ１５０を示したが、ハードディスク装置に限定されるものではない。例えば、コンピュータで読み込み可能なフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の可搬記憶媒体でもよい。また、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの可搬記憶媒体であってもよい。

次に、図３を参照しながら電力管理装置１００の制御部１１０が備える機能ブロック１７０について説明する。機能ブロック１７０とは、制御部１１０のＣＰＵ１１１、ＲＡＭ１１３などのハードウェアと、制御プログラムとの協働によって実現される処理を、一連の処理で実現される機能ごとにまとめたブロックである。電力管理装置１００は、機能ブロック１７０として、入力部１７１と、需要家内電力使用量収集部１７２と、蓄電池残量収集部１７３とを備える。さらに、電力管理装置１００は、機能ブロック１７０として、放電計画作成部１７４と、放電電力量調整部１７５と、充放電制御部１７６と、出力部１７７とを備える。

入力部１７１は、ネットワークＩ／Ｆ１４０と、需要家内電力使用量収集部１７２と、蓄電池残量収集部１７３とに接続している。入力部１７１は、各需要家のゲートウェイ装置１２から送信されたデータをネットワークＩ／Ｆ１４０を介して入力する。入力部１７１は、入力したデータが、需要家における電力使用量のデータである場合には、このデータを需要家内電力使用量収集部１７２に出力する。また、入力部１７１は、入力したデータが、蓄電池１４の残電力量のデータであった場合には、このデータを蓄電池残量収集部１７３に出力する。

需要家内電力使用量収集部１７２は、入力部１７１と、ＲＡＭ１１３と、出力部１７７とに接続している。需要家内電力使用量収集部１７２は、定期的に電力使用量のデータの取得要求を各需要家のゲートウェイ装置１２に送信する。需要家内電力使用量収集部１７２は、例えば、１日に１回、所定時刻になると、各需要家内装置１０のゲートウェイ装置１２に宛てて送信する、電力使用量のデータの取得要求を生成する。需要家内電力使用量収集部１７２は、生成した取得要求を出力部１７７に出力する。出力部１７７は、入力した電力使用量のデータの取得要求をネットワークＩ／Ｆ１４０に出力する。ネットワークＩ／Ｆ１４０は、入力した電力使用量のデータの取得要求を通信ネットワーク５０に出力する。電力使用量のデータの取得要求は、通信ネットワーク５０を介して各需要家内装置１０のゲートウェイ装置１２に送られる。
また、需要家内電力使用量収集部１７２は、各需要家のゲートウェイ装置１２から送られた電力使用量のデータを、入力部１７１から入力する。需要家内電力使用量収集部１７２は、入力した各需要家の電力使用量のデータを使用して、時間帯ごとの電力使用量を計算する。需要家内電力使用量収集部１７２は、例えば、１時間ごとの電力使用量のデータを計算する。需要家内電力使用量収集部１７２は、計算した時間帯ごとの電力使用量のデータを需要家ごとにＲＡＭ１１３に保存する。

蓄電池残量収集部１７３は、蓄電池１４の残電力量のデータの取得要求を、各需要家のゲートウェイ装置１２に送信する。蓄電池残量収集部１７３は、例えば、５分ごとに各需要家に送る、残電力量のデータの取得要求を生成する。蓄電池残量収集部１７３は、生成した取得要求を出力部１７７に出力する。出力部１７７は、入力した残電力量のデータの取得要求をネットワークＩ／Ｆ１４０に出力する。ネットワークＩ／Ｆ１４０は、入力した残電力量のデータの取得要求を通信ネットワーク５０に出力する。残電力量のデータの取得要求は、通信ネットワーク５０を介して各需要家内装置１０のゲートウェイ装置１２に送られる。
また、蓄電池残量収集部１７３は、各需要家から送られた、蓄電池１４の残電力量のデータを入力部１７１から入力すると、入力した残電力量のデータを、ＲＡＭ１１３に保存する。蓄電池残量収集部１７３は、電力使用量のデータを、需要家別にＲＡＭ１１３に保存する。また、蓄電池残量収集部１７３は、残電力量のデータを放電電力量調整部１７５に出力する。なお、ＲＡＭ１１３に保存された各需要家の電力使用量のデータや、蓄電池１４の残電力量のデータは、制御部１１０の制御によりＨＤＤ１５０にも保存される。

放電計画作成部１７４は、過去の時間帯ごとの電力使用量のデータを、需要家ごとにＲＡＭ１１３から取得する。放電計画作成部１７４は、過去の時間帯ごとの電力使用量のデータと、停電時バックアップ時間とに基づいて、単位時間ごとの各時刻において、停電時バックアップ時間分のバックアップに必要な電力量をそれぞれ算出する。具体的には、放電計画作成部１７４は、過去の時間帯ごとの電力使用量のデータと、停電時バックアップ時間とを使用して計画電力量と、バックアップ電力量と、最低確保電力量とを計算し、放電計画表を作成する。なお、放電計画表は、需要家ごとに作成される。

ここで、図４を参照しながら計画電力量、バックアップ電力量、最低確保電力量について具体的に説明する。なお、図４には、放電計画作成部１７４の作成した放電計画表の一例を示す。放電計画表には、単位時間（図４に示す例では１時間）毎の計画電力量と、バックアップ電力量と、最低確保電力量とが記録されている。

計画電力量は、対象に選択した需要家（以下、対象需要家という）における単位時間ごとの消費電力量の予測値である。計画電力量は、対象需要家における過去の電力量の使用実績から求められる。ＲＡＭ１１３には、時間帯ごとの電力使用量の履歴が、各需要家ごとに保存されている。放電計画作成部１７４は、対象需要家の電力使用量の履歴をＲＡＭ１１３から取得して、電力使用量の平均値を計算する。放電計画作成部１７４は、例えば、平日の放電計画を作成する場合には、過去の一定期間、例えば、前年の同月の平日の電力使用量の平均値を計算する。また、放電計画作成部１７４は、休日の放電計画を作成する場合には、過去の一定期間、例えば、前年の同月の休日の電力使用量の平均値を計算する。放電計画作成部１７４は、計算した時間帯ごとの電力使用量の平均値を計画電力量として図４に示す放電計画表に記録する。なお、図４には、時間帯１０時００分〜１１時００分から時間帯４時００分〜５時００分までの計画電力量を計算した場合を示す。図４には示されていない時間帯５時００分〜６時００分から時間帯９時００分〜１０時００分までの計画電力量の計算も、必要に応じて行ってもよい。

バックアップ電力量は、事前に設定された停電時バックアップ時間の間、蓄電池１４の電力を使用したバックアップを行う場合に、対象需要家の蓄電池１４に蓄積しておく必要のある電力量である。停電時バックアップ時間とは、停電が発生した場合に、蓄電池１４を商用電源のバックアップとして使用して、必要な電力をまかなう時間である。例えば、停電時バックアップ時間が６時間に設定され、午前７時０分に停電が発生したと仮定する。この場合、停電の発生した午前７時０分から６時間後の午後１時０分まで、対象需要家の蓄電池１４に蓄積された電力で需要家の電力をまかなうこととなる。なお、停電時バックアップ時間は、システムで一定の値に設定してもよいし、需要家ごとに個別に設定してもよい。
放電計画作成部１７４は、処理対象の時間帯を選択し、選択した時間帯の終了時の時刻から停電時バックアップ時間後までに含まれる時間帯の計画電力量の総和をバックアップ電力量として計算する。例えば、停電時バックアップ時間の設定が６時間で、放電計画作成部１７４が処理対象の時間帯として時間帯１０時００分〜１１時００分を選択したとする。この場合、放電計画作成部１７４は、選択した時間帯の終了時刻１１時００分から、６時間後の１７時００分まで、すなわち、時間帯１１時００分〜１２時００分から時間帯１６時００分〜１７時００分までの計画電力量の総和を計算する。放電計画作成部１７４は、計算した計画電力量の総和を時間帯１０時００分〜１１時００分のバックアップ電力量の値として、図４に示す放電計画表に記録する。図４に示す放電計画表では、時間帯１１時００分〜１２時００分から時間帯１６時００分〜１７時００分までの計画電力量の総和は７２００Ｗｈである。このため、７２００Ｗｈが時間帯１０時００分〜１１時００分のバックアップ電力量として記録される。同様に、時間帯１２時００分〜１３時００分から時間帯１７時００分〜１８時００分までの計画電力量の総和は７５００Ｗｈであるため、７５００Ｗｈが時間帯１１時００分〜１２時００分のバックアップ電力量として記録される。なお、図４には、時間帯１０時００分〜１１時００分から時間帯４時００分〜５時００分までのバックアップ電力量を計算した場合を示した。これは、２３時００分以降の時間帯は電気代の安い夜間時間帯となり、蓄電池１４の充電が行われるため、バックアップ電力量や最低確保電力量の算出が不要となるからである。

最低確保電力量は、処理対象に選択した時間帯から、蓄電池１４の充電を開始する時刻までの期間に含まれる時間帯におけるバックアップ電力量のうち、最大のバックアップ電力量に蓄電池マージンを加算したものである。図４に示す放電計画表を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、蓄電池１４の充電が始まる時刻を２３時００分として説明する。放電計画作成部１７４が、処理対象として時間帯１１時００分〜１２時００分を選択したとする。この場合、時間帯１１時００分〜１２時００分の最低確保電力量は、時間帯１１時００分〜１２時００分から時間帯２２時００分〜２３時００分までのバックアップ電力量のうち最大のものに蓄電池マージンを加算したものである。時間帯１１時００分〜１２時００分から時間帯２２時００分〜２３時００分までのバックアップ電力量のうち最大のものは、時間帯１３時００分〜１４時００分の７９００Ｗｈである。このため、放電計画作成部１７４は、７９００Ｗｈに、蓄電池マージンである１００Ｗｈを加算した８０００Ｗｈを時間帯１１時００分〜１２時００分の最低確保電力量とする。放電計画作成部１７４は、算出した最低確保電力量を、図４に示す放電計画表の時間帯１１時００分〜１２時００分の最低確保電力量の欄に記録する。

ここで、最低確保電力量を計算する際に、選択した時間帯以降の時間帯のバックアップ電力量のうちの最大のものを選択して最低確保電力量を計算する理由について説明する。バックアップ電力量は、時間帯ごとに変化するものであり、前の時間帯のバックアップ電力量よりも後の時間帯のバックアップ電力量のほうが大きい場合があり得る。例えば、図４に示す例では、時間帯１０時００分〜１１時００分のバックアップ電力量は、時間帯１３時００分〜１４時００分のバックアップ電力量よりも小さい。この場合、時間帯１０時００分〜１１時００分のバックアップ電力量まで蓄電池１４を放電してしまうと、後の時間帯１３時００分〜１４時００分においてバックアップ電力量を確保することができなくなってしまう。このような事態の発生を防ぐため、処理対象の時間帯から、蓄電池１４の充電を開始する時刻までの期間に含まれる時間帯におけるバックアップ電力量のうちの最大のものを選択する。なお、蓄電池マージンとは、放電を終えた蓄電池１４の残量が最低確保電力量を下回ってしまわないようにするために設けるマージンである。蓄電池マージンは、蓄電池１４の放電能力と、蓄電池残量の監視周期とによって決まる値であり、蓄電池１４の放電能力（Ｗ）／蓄電池残量の監視周期（Ｈ）で算出される。例えば、蓄電池１４の放電能力が１２００Ｗ、蓄電池残量の監視周期が５分の場合、蓄電池マージンは、１２００×（５／６０）＝１００（Ｗｈ）である。蓄電池マージンは、システム設定値としてＲＡＭ１１３に設定しておくことができる。

放電電力量調整部１７５は、蓄電池１４に蓄積された電力量と、各時刻における必要な電力量との比較結果と、時間帯毎の電気料金が示された電気料金体系とに基づいて、蓄電池１４の充電と放電とを制御する。具体的には、放電電力量調整部１７５は、蓄電池残量収集部１７３が収集した現在の蓄電池１４の残量と、放電計画作成部１７４が作成した放電計画表とに基づいて、各時間帯における蓄電池１４の放電の可否を判定する。放電電力量調整部１７５は、まず、放電計画表を参照して、現在時刻が電気料金の高い時間帯であるか否かを判定する。放電電力量調整部１７５は、現在時刻が、放電計画表に最低確保電力量が登録された時間帯に含まれるか否かを判定して、現在時刻が電気料金の高い時間帯であるか否かを判定する。図５に、電気料金体系の一例を示す。時間帯２３時００分〜７時００分の夜間は料金単価が１１円／ＫＷｈと最も安く、時間帯７時００分〜１０時００分、時間帯１７時００分〜２３時００分が２５円／ＫＷｈと料金単価がその次に安い。また、時間帯１０時００分〜１７時００分が３３円／ＫＷｈと最も料金単価が高い。図４に示す放電計画表では、時間帯１０時００分〜２３時００分を蓄電池１４の放電を許可する時間帯とし、この時間帯の最低確保電力量を放電計画表に登録している。放電電力量調整部１７５は、現在時刻が電気料金の高い時間帯であり、蓄電池１４の放電が許可される時間帯であると判定すると、現在の蓄電池１４の残電力量と、放電計画表の最低確保電力量とを比較する。放電電力量調整部１７５は、現在の蓄電池１４の残電力量が最低確保電力量よりも多い場合に、蓄電池１４に放電を指示する。また、放電電力量調整部１７５は、現在の蓄電池１４の残電力量が最低確保電力量以下である場合には、蓄電池１４の放電を許可しない。さらに、放電電力量調整部１７５は、現在時刻が電気料金の安い時間帯、具体的には、２３時００分〜７時００分であると判定すると、蓄電池１４に充電を指示する。
なお、現在時刻が１０時００分〜２３時００分の電気料金の高い時間帯にある場合、特許請求の範囲に記載した第１時間帯は１０時００分〜２３時００分を指し、第２時間帯は２３時００分〜７時００分を指す。また、現在時刻が２３時００分〜７時００分の時間帯にある場合、特許請求の範囲に記載した第１時間帯は２３時００分〜７時００分を指し、第２時間帯は、１０時００分〜２３時００分を指す。また、第１時間帯と第２時間帯との区分けは、上記の時間帯に限定されるものではない。

充放電制御部１７６は、放電電力量調整部１７５から、放電開始、放電停止又は充電開始の指示と、指示する需要家のゲートウェイ装置１２を指定する情報（例えば、ＩＰアドレス）とを入力する。充放電制御部１７６は、放電電力量調整部１７５から放電開始の指示を入力した場合、指定されたゲートウェイ装置１２に送る、放電開始を指示するデータを生成して、出力部１７７に出力する。同様に、充放電制御部１７６は、放電停止の指示を入力した場合には、放電停止を指示するデータを生成し、充電開始の指示を入力した場合には、充電開始を指示するデータを生成し、出力部１７７に出力する。出力部１７７は、充放電制御部１７６から入力した信号をネットワークＩ／Ｆ１４０を介して通信ネットワーク５０に出力する。

出力部１７７は、需要家内電力使用量収集部１７２と、蓄電池残量収集部１７３と、充放電制御部１７６と、ネットワークＩ／Ｆ１４０とに接続している。出力部１７７は、需要家内電力使用量収集部１７２、蓄電池残量収集部１７３及び充放電制御部１７６から入力したデータを、ネットワークＩ／Ｆ１４０に出力する。

次に、図６を参照しながら放電電力量調整部１７５の処理について具体的に説明する。図６には、図４に示した放電計画表に、時間帯開始の蓄電池残電力量と、時間帯中の電力使用量と、時間帯中の蓄電池放電電力量とを追加で示した表を示す。時間帯開始の蓄電池残電力量とは、対応する時間帯の開始時に蓄電池１４に蓄積されている電力量（残電力量）である。時間帯中の電力使用量とは、対応する時間帯の間に、対応する需要家で消費された電力使用量を示している。時間帯中の蓄電池放電電力量とは、対応する時間帯中に蓄電池１４が放電した電力量を示している。なお、蓄電池１４に蓄積可能な最大電力量を１００００Ｗｈとし、蓄電池マージンを１００Ｗｈとする。また、蓄電池１４からの放電は、電気料金の最も高い時間帯と、その次に電気料金の高い時間帯に行うものとする。例えば、電気料金が最も高い時間帯が１０時００分〜１７時００分の昼間時間であり、その次に電気料金の高い時間帯が１７時００分〜２３時００分の生活時間であるとする。時間帯２３時００分〜７時００分は、電気料金が最も安く、この時間帯に蓄電池１４を充電するものとする。

放電電力量調整部１７５は、蓄電池残量収集部１７３が収集した蓄電池１４の現在の残電力量と、放電計画作成部１７４が作成した放電計画表とに基づいて、蓄電池１４の放電の可否を時間帯ごとに判断する。例えば、図６に示す例では、蓄電池残量収集部１７３が収集した１０時００分の時点での蓄電池１４の残電力量は１００００Ｗｈで、時間帯１０時００分〜１１時００分の最低確保電力量８０００Ｗｈよりも多い。このため、放電電力量調整部１７５は、充放電制御部１７６に対し、蓄電池１４の放電を指示する。その後、放電電力量調整部１７５は、例えば、５分周期で蓄電池残量収集部１７３が収集する蓄電池１４の残電力量を監視する。時間帯１０時００分〜１１時００分の電力使用量が１０００Ｗｈであったとする。このため、時間帯１０時００分〜１１時００分のすべての消費電力を蓄電池１４の放電でまかなっても時間帯１０時００分〜１１時００分の最低確保電力量には達しない。従って、放電電力量調整部１７５は、時間帯１０時００分〜１１時００分では、蓄電池１４の放電停止の指示を行わない。その結果、時間帯終了時点の１１時００分に、蓄電池１４の残電力量は９０００Ｗｈになる。放電電力量調整部１７５は、１１時００分以降も、引き続き５分周期で蓄電池１４の残電力量の監視を行っていく。次の時間帯１１時００分〜１２時００分でも蓄電池１４の放電を継続して行っていく。しかし、時間帯１１時００分〜１２時００分の電力使用量が１２００Ｗｈであるため、１１時００分〜１２時００分の時間帯の途中のある時点で、時間帯１１時００分〜１２時００分の最低確保電力量８０００Ｗｈを下回る。放電電力量調整部１７５は、蓄電池残量収集部１７３が収集した蓄電池１４の残電力量が、時間帯１１時００分〜１２時００分の最低確保電力量８０００Ｗｈ以下になると、充放電制御部１７６に対し、蓄電池１４の放電停止を指示する。なお、蓄電池残量収集部１７３が蓄電池１４の残電力量を収集する時間間隔は、５分周期であるため、蓄電池１４の残電力量は、８０００を若干下回っているはずであるが、ここでは簡単のため８０００Ｗｈとする。

時間帯１２時００分〜１３時００分、時間帯１３時００分〜１４時００分は、最低確保電力量（８０００Ｗｈ）が蓄電池１４の残電力量（８０００Ｗｈ）と等しいため、放電電力量調整部１７５は、蓄電池１４の放電を許可しない。従って、時間帯１２時００分〜１３時００分、１３時００分〜１４時００分の蓄電池放電電力量は０Ｗｈとなる。

時間帯１４時００分〜１５時００分の最低確保電力量は、７８００Ｗｈであり、蓄電池１４の残電力量８０００Ｗｈを下回るため、放電電力量調整部１７５は、１４時００分に充放電制御部１７６に対し、蓄電池１４の放電を指示する。その後、放電電力量調整部１７５は、蓄電池残量収集部１７３が収集した蓄電池１４の残電力量が７８００Ｗｈ以下になった時点で、蓄電池１４の放電停止を充放電制御部１７６に指示する。

１５時以降は、最低確保電力量が徐々に減少していくため、放電電力量調整部１７５は、時間帯１４時００分〜１５時００分と同様に各時間帯の開始時刻から蓄電池１４の放電を充放電制御部１７６に指示する。そして、放電電力量調整部１７５は、蓄電池残量収集部１７３が収集した蓄電池１４の残電力量が各時間帯の最低確保電力量以下になった時点で、蓄電池１４の放電停止を充放電制御部１７６に指示する。

２３時００分に、蓄電池１４の放電が終了する。充放電制御部１７６は、蓄電池１４に対して充電を指示する信号を送信する。充放電制御部１７６からの信号を受信した蓄電池制御装置１３は、商用電力により蓄電池１４を充電する。蓄電池１４は、翌日の７時までの間に、商用電力によって満充電まで充電される。

図７に、図６に示す計画電力量、時間帯中の電力使用量、時間帯中の蓄電池１４の放電電力量の各値を棒グラフに表したものを示す。点線が計画電力量を示し、実線が時間帯中の電力使用量を示し、網かけにより、蓄電池１４の放電電力量を示す。図７を参照すると、電力使用量の多い時間帯１７時００分〜２０時００分において蓄電池１４の電力を、電力消費機器１５を動作させる電力に使用できていることが分かる。従って、本実施形態は、蓄電池１４の容量を、停電時のバックアップ用と、ピークシフト用とに固定的に分割して使用する方法に比べ、電気料金をより節約することができる。

次に、図８に示すフローチャートを参照しながら電力管理装置１００の制御部１１０の処理手順を説明する。
電力管理装置１００の制御部１１０は、まず、放電計画表を作成する所定時刻となったか否かを判定する（ステップＳ１）。蓄電池１４の放電制御を開始する前に放電計画表を作成しておく必要があるので、所定時刻は、蓄電池１４の放電が許可される１０時００分〜１７時００分の時間帯よりも前の時間帯であればよい。所定時刻であると判定すると（ステップＳ１／ＹＥＳ）、制御部１１０は、停電時バックアップ時間と、計画電力量とに基づいて最低確保電力量を時間帯ごとに算出し、図４に示す放電計画表を作成する（ステップＳ２）。次に、制御部１１０は、放電許可時刻を経過したか否かを判定する（ステップ３）。本実施形態では、時間帯１０：００〜２３：００を放電許可時間帯としているので、制御部１１０は、放電許可時刻である１０：００を過ぎたか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３の判定が肯定判定である場合、制御部１１０は、蓄電池１４の残電力量の取得要求を、対象需要家のゲートウェイ装置１２に送信する（ステップＳ４）。次に、制御部１１０は、対象需要家から蓄電池１４の残電力量を受信したか否かを判定する（ステップＳ５）。対象需要家のゲートウェイ装置１２から蓄電池１４の残電力量を受信した場合（ステップＳ５／ＹＥＳ）、制御部１１０は、対象需要家に設置された蓄電池１４の状態は、放電中であるか否かを判定する（ステップＳ６）。制御部１１０は、放電中であると判定するとステップＳ７の処理に移行する。ステップＳ７では、制御部１１０は、現在の蓄電池１４の残電力量は、現時間帯の最低確保電力量よりも多いか否かを判定する（ステップＳ７）。現在の蓄電池１４の残電力量が現時間帯の最低確保電力量以下であると判定すると（ステップＳ７／ＮＯ）、制御部１１０は、蓄電池１４の放電停止を需要家のゲートウェイ装置１２に送信する（ステップＳ８）。ステップＳ８の処理後、又はステップＳ７の判定が肯定判定であった場合、制御部１１０は、現在の時刻が蓄電池１４の充電開始時刻であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。蓄電池１４の充電開始時刻である場合（ステップＳ１１／ＹＥＳ）、制御部１１０は、蓄電池１４の充電指示を対象需要家のゲートウェイ装置１２に送信する（ステップＳ１２）。
また、ステップＳ６の判定において、蓄電池１４の現在の状態は、放電中ではないと判定すると（ステップＳ６／ＮＯ）、ステップＳ９の処理に移行する。ステップＳ９では、制御部１１０は、現在の蓄電池１４の残電力量は、現時間帯の最低確保電力量よりも多いか否かを判定する（ステップＳ９）。現在の蓄電池１４の残電力量が現時間帯の最低確保電力量よりも多いと判定すると（ステップＳ９／ＹＥＳ）、制御部１１０は、蓄電池１４の放電開始を指示する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の処理後、又はステップＳ９の判定が否定判定であった場合、制御部１１０は、現在の時刻が蓄電池１４の充電開始時刻であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。蓄電池１４の充電開始時刻である場合には（ステップＳ１１／ＹＥＳ）、制御部１１０は、蓄電池１４の充電指示を需要家のゲートウェイ装置１２に送信する（ステップＳ１２）。

以上、詳細に説明したように、本実施形態の電力管理装置１００は、停電時バックアップ時間と、過去の時間帯ごとの電力使用量の実績値である計画電力量とに基づいて、最低確保電力量を時間帯ごとに算出する。そして、電力管理装置１００は、時間帯毎の電気料金が示された電気料金体系と、算出した最低確保電力量とに基づいて、蓄電池１４の残電力量が算出した最低確保電力量を下回ることがないように、蓄電池１４の放電を制御する。このため、停電時のバックアップと電気料金の削減との両方の目的に蓄電池を効率よく使用することができる。また、電力需要の低い深夜に蓄電池１４に充電し、充電した電力を電力需要の高い昼間に使用することで、昼間の電力需要のピークを抑制するピークシフトを実現することができる。また、最低確保電力量の算出が容易であるため、電力管理装置１００の蓄電池１４の放電制御の処理負荷を軽減することができる。従って、電力管理装置１００のＣＰＵ、メモリ等のリソースの価格を低減することができ、蓄電池１４の導入コスト、運用コストを低減することができる。

上述した実施形態は、本発明の好適な実施の形態である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。例えば、電力管理装置１００を各需要家内装置１０ごとに設けて、電力管理装置１００が対応する需要家内装置１０の蓄電池１４の充放電を制御するものであってもよい。

なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
（付記１） 蓄電池をバックアップ電源として使用する時間の設定と、単位時間ごとの消費電力量の予測値とに基づいて、前記単位時間ごとの各時刻において、前記設定された時間分のバックアップに必要な電力量をそれぞれ算出する算出手段と、
前記蓄電池に蓄積された電力量と、前記算出手段の算出した前記各時刻における前記バックアップに必要な電力量との比較結果と、時間帯毎の電気料金が示された電気料金体系とに基づいて、前記蓄電池の充電と放電とを制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする電力管理装置。
（付記２） 前記制御手段は、現在時刻が含まれる第１時間帯に対応する電気料金が、前記第１時間帯とは異なる第２時間帯に対応する電気料金よりも高い場合であって、前記蓄電池に蓄積された電力量が、前記算出手段の算出した前記各時刻における前記バックアップに必要な電力量よりも多い場合に、前記蓄電池を放電させることを特徴とする付記１記載の電力管理装置。
（付記３） 前記制御手段は、現在時刻が含まれる第１時間帯に対応する電気料金が、前記第１時間帯とは異なる第２時間帯に対応する電気料金よりも低い場合に、前記蓄電池を充電させることを特徴とする付記１又は２記載の電力管理装置。
（付記４） 前記算出手段は、前記単位時間ごとの各時刻のなかから処理対象となる第１時刻を選択し、前記選択した第１時刻に前記単位時間を加算した時刻から、前記設定された時間を経過するまでの間の前記消費電力量の予測値の和を、前記選択した第１時刻における電力量として算出する処理を、前記選択した第１時刻を変更しながら前記各時刻においてそれぞれ算出し、さらに、前記単位時間ごとの各時刻のなかから処理対象となる第２時刻を選択し、前記選択した第２時刻から前記蓄電池の充電が開始される時刻までの各時刻における電力量のうち、電力量が最大となる時刻の電力量を、前記選択した第２時刻における前記バックアップに必要な電力量として算出する処理を、前記選択した第２時刻を変更しながら前記各時刻においてそれぞれ算出することを特徴とする付記１から３のいずれか一項記載の電力管理装置。
（付記５） 需要家内に設置された蓄電池と、前記蓄電池に蓄積された電力量を測定する測定手段とを有する需要家内装置と、
前記蓄電池をバックアップ電源として使用する時間の設定と、単位時間ごとの消費電力量の予測値とに基づいて、前記単位時間ごとの各時刻において、前記設定された時間分のバックアップに必要な電力量をそれぞれ算出する算出手段と、前記蓄電池に蓄積された電力量と、前記算出手段の算出した前記各時刻における前記バックアップに必要な電力量との比較結果と、時間帯毎の電気料金が示された電気料金体系とに基づいて、前記蓄電池の充電と放電とを制御する制御手段とを有する電力管理装置とを備えることを特徴とする電力管理システム。
（付記６） 前記制御手段は、現在時刻が含まれる第１時間帯に対応する電気料金が、前記第１時間帯とは異なる第２時間帯に対応する電気料金よりも高い場合であって、前記蓄電池に蓄積された電力量が、前記算出手段の算出した前記各時刻における前記バックアップに必要な電力量よりも多い場合に、前記蓄電池を放電させることを特徴とする付記５記載の電力管理システム。
（付記７） 前記制御手段は、現在時刻が含まれる第１時間帯に対応する電気料金が、前記第１時間帯とは異なる第２時間帯に対応する電気料金よりも低い場合に、前記蓄電池を充電させることを特徴とする付記５又は６記載の電力管理システム。
（付記８） 前記算出手段は、前記単位時間ごとの各時刻のなかから処理対象となる第１時刻を選択し、前記選択した第１時刻に前記単位時間を加算した時刻から、前記設定された時間を経過するまでの間の前記消費電力量の予測値の和を、前記選択した第１時刻における電力量として算出する処理を、前記選択した第１時刻を変更しながら前記各時刻においてそれぞれ算出し、さらに、前記単位時間ごとの各時刻のなかから処理対象となる第２時刻を選択し、前記選択した第２時刻から前記蓄電池の充電が開始される時刻までの各時刻における電力量のうち、電力量が最大となる時刻の電力量を、前記選択した第２時刻における前記バックアップに必要な電力量として算出する処理を、前記選択した第２時刻を変更しながら前記各時刻においてそれぞれ算出することを特徴とする付記５から７のいずれか一項記載の電力管理システム。
（付記９） コンピュータ装置で実行される電力管理方法であって、
蓄電池をバックアップ電源として使用する時間の設定と、単位時間ごとの消費電力量の予測値とに基づいて、前記単位時間ごとの各時刻において、前記設定された時間分のバックアップに必要な電力量をそれぞれ算出するステップと、
前記蓄電池に蓄積された電力量と、前記算出するステップで算出した前記各時刻における前記バックアップに必要な電力量との比較結果と、時間帯毎の電気料金が示された電気料金体系とに基づいて、前記蓄電池の充電と放電とを制御するステップとを有することを特徴とする電力管理方法。
（付記１０） 前記制御するステップは、現在時刻が含まれる第１時間帯に対応する電気料金が、前記第１時間帯とは異なる第２時間帯に対応する電気料金よりも高い場合であって、前記蓄電池に蓄積された電力量が、前記算出手段の算出した前記各時刻における前記バックアップに必要な電力量よりも多い場合に、前記蓄電池を放電させることを特徴とする付記９記載の電力管理方法。
（付記１１） 前記制御するステップは、現在時刻が含まれる第１時間帯に対応する電気料金が、前記第１時間帯とは異なる第２時間帯に対応する電気料金よりも低い場合に、前記蓄電池を充電させることを特徴とする付記９又は１０記載の電力管理方法。
（付記１２） 前記算出するステップは、前記単位時間ごとの各時刻のなかから処理対象となる第１時刻を選択し、前記選択した第１時刻に前記単位時間を加算した時刻から、前記設定された時間を経過するまでの間の前記消費電力量の予測値の和を、前記選択した第１時刻における電力量として算出する処理を、前記選択した第１時刻を変更しながら前記各時刻においてそれぞれ算出し、さらに、前記単位時間ごとの各時刻のなかから処理対象となる第２時刻を選択し、前記選択した第２時刻から前記蓄電池の充電が開始される時刻までの各時刻における電力量のうち、電力量が最大となる時刻の電力量を、前記選択した第２時刻における前記バックアップに必要な電力量として算出する処理を、前記選択した第２時刻を変更しながら前記各時刻においてそれぞれ算出することを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項記載の電力管理方法。

１０ 需要家内装置
１１ スマート分電盤
１２ ゲートウェイ装置
１３ 蓄電池制御装置
１４ 蓄電池
１００ 電力管理装置
１１０ 制御部
１７２ 需要家内電力使用量収集部
１７３ 蓄電池残量収集部
１７４ 放電計画作成部
１７５ 放電電力量調整部
１７６ 充放電制御部

Claims (6)

1. 蓄電池をバックアップ電源として使用する時間の設定と、単位時間ごとの消費電力量の予測値とに基づいて、前記単位時間ごとの各時刻において、前記設定された時間分のバックアップに必要な電力量をそれぞれ算出する算出手段と、
   前記蓄電池に蓄積された電力量と、前記算出手段の算出した前記各時刻における前記バックアップに必要な電力量との比較結果と、時間帯毎の電気料金が示された電気料金体系とに基づいて、前記蓄電池の充電と放電とを制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする電力管理装置。
2. 前記制御手段は、現在時刻が含まれる第１時間帯に対応する電気料金が、前記第１時間帯とは異なる第２時間帯に対応する電気料金よりも高い場合であって、前記蓄電池に蓄積された電力量が、前記算出手段の算出した前記各時刻における前記バックアップに必要な電力量よりも多い場合に、前記蓄電池を放電させることを特徴とする請求項１記載の電力管理装置。
3. 前記制御手段は、現在時刻が含まれる第１時間帯に対応する電気料金が、前記第１時間帯とは異なる第２時間帯に対応する電気料金よりも低い場合に、前記蓄電池を充電させることを特徴とする請求項１又は２記載の電力管理装置。
4. 前記算出手段は、前記単位時間ごとの各時刻のなかから処理対象となる第１時刻を選択し、前記選択した第１時刻に前記単位時間を加算した時刻から、前記設定された時間を経過するまでの間の前記消費電力量の予測値の和を、前記選択した第１時刻における電力量として算出する処理を、前記選択した第１時刻を変更しながら前記各時刻においてそれぞれ算出し、さらに、前記単位時間ごとの各時刻のなかから処理対象となる第２時刻を選択し、前記選択した第２時刻から前記蓄電池の充電が開始される時刻までの各時刻における電力量のうち、電力量が最大となる時刻の電力量を、前記選択した第２時刻における前記バックアップに必要な電力量として算出する処理を、前記選択した第２時刻を変更しながら前記各時刻においてそれぞれ算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の電力管理装置。
5. 需要家内に設置された蓄電池と、前記蓄電池に蓄積された電力量を測定する測定手段とを有する需要家内装置と、
   前記蓄電池をバックアップ電源として使用する時間の設定と、単位時間ごとの消費電力量の予測値とに基づいて、前記単位時間ごとの各時刻において、前記設定された時間分のバックアップに必要な電力量をそれぞれ算出する算出手段と、前記蓄電池に蓄積された電力量と、前記算出手段の算出した前記各時刻における前記バックアップに必要な電力量との比較結果と、時間帯毎の電気料金が示された電気料金体系とに基づいて、前記蓄電池の充電と放電とを制御する制御手段とを有する電力管理装置とを備えることを特徴とする電力管理システム。
6. コンピュータ装置で実行される電力管理方法であって、
   蓄電池をバックアップ電源として使用する時間の設定と、単位時間ごとの消費電力量の予測値とに基づいて、前記単位時間ごとの各時刻において、前記設定された時間分のバックアップに必要な電力量をそれぞれ算出するステップと、
   前記蓄電池に蓄積された電力量と、前記算出するステップで算出した前記各時刻における前記バックアップに必要な電力量との比較結果と、時間帯毎の電気料金が示された電気料金体系とに基づいて、前記蓄電池の充電と放電とを制御するステップとを有することを特徴とする電力管理方法。

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