JP2015032067A - 蓄電池導入効果評価装置、蓄電池導入効果評価方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の経済性の評価に用いるパラメータを操作に応じて登録し、所定のパラメータを利用して評価期間における蓄電池の運転内容を予測し、予測された運転内容と所定のパラメータとを利用して評価期間における容量維持率を予測し、予測された容量維持率と所定のパラメータとを利用して評価期間における光熱費を予測し、予測された容量維持率と所定のパラメータとを利用して評価期間における蓄電池の維持費用を予測し、蓄電池を導入する初期費用と、予測された光熱費及び維持費用とを利用して、蓄電池を導入した場合の経済性を評価するように蓄電池導入効果評価装置を構成する。
【選択図】図1
Description
このようなことを背景として、蓄電池を導入したエネルギー管理システムとして、以下のようなものが知られている。つまり、エネルギー管理システムは、学習データベースに蓄電池の固定情報と変動情報を蓄積し、蓄積されたこれらの情報に基づいて学習を行うことにより蓄電池の充放電特性を分類する。そして、エネルギー管理システムは、分類した充放電特性に基づいて充放電制御を行うというものである(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1の構成は、あくまでも導入後の蓄電池の特性について学習を行い、学習結果に基づいて充放電制御を行って蓄電池の劣化を抑制しようというものであるため、導入前の段階で蓄電池の導入についての経済性を予測することは困難である。
蓄電池を備えることによって余剰電力を蓄積し、必要に応じて蓄積電力を負荷に供給できることから商用電源の電力消費などが削減され光熱費が抑えられる。その一方で、蓄電池の導入によって、導入時のコストだけではなく、蓄電池の交換などの維持費も必要になる。
本実施形態の評価装置は、このように蓄電池を導入した場合の光熱費や維持費などを総合した経済性について、導入する前に評価を行う。つまり、評価装置は、蓄電池の導入効果として、蓄電池の導入による経済的な効果がどの程度のものであるのかを、蓄電池を導入する前において評価する。
操作部101は、ユーザによる操作を受け付ける。ユーザは、操作部101に対する操作によって、蓄電池の導入による経済性評価を評価装置に実行させるにあたり設定すべきパラメータの指定を行う。
制御部102は、機能部として、パラメータ登録部121、運転内容予測部122、容量維持率予測部123、光熱費予測部124、維持費用予測部125及び評価部126を備える。
表示部104は、制御部102の制御に応じて画像を表示する。
パラメータ登録操作によっては、導入検討対象の蓄電池の指定が行われる。パラメータ登録部121は、蓄電池情報データベース記憶部131に記憶される蓄電池情報データベースから、パラメータ登録操作によって指定された導入検討対象の蓄電池についての情報を取得する。
同図の例では、蓄電池情報データベースは、蓄電池ごとに対応するレコードに、蓄電池識別子、規格仕様、速度定数、費用情報の各属性を含めた構造である。
蓄電池識別子は、対応の蓄電池を一意に識別する識別子である。この場合の蓄電池識別子としては、製品番号などであってもよい。
規格仕様は、定格、初期蓄電可能容量(初期(新品時)における蓄積可能な充電容量の最大値)などの、対応の蓄電池についての所定の規格、仕様に関する所定の項目を格納した情報である。
速度定数は、容量維持率予測部123が対応の蓄電池についての容量維持率を算出するのに利用される。速度定数は、稼働時間に応じた劣化速度(劣化度合い)と充放電サイクル数に応じた劣化速度(劣化度合い)を表す定数であるが、蓄電池ごとの特性に応じて異なる。蓄電池ごとの速度定数は、例えば実験などによって求めることができる。
導入費用は、最初に対応の蓄電池を施設に導入した場合に必要となる費用であり、蓄電池の価格、蓄電池設置のための工事費用などを含む。
交換費用は、将来的に蓄電池を交換することとした場合に必要となる費用であり、導入費用と同様に、蓄電池の価格、蓄電池設置のための工事費用を含む。ただし、交換費用の場合には、蓄電池の価格については、今後の普及により価格が安くなっていくことを見込んで、例えば年単位により変更する。また、定期点検などで費用が発生する場合には、定期点検の費用も交換費用に含まれる。
ここで、評価期間とは、蓄電池の運転を開始した時点を開始時点として経済性の評価を行うべきことが指定された期間である。評価期間は、パラメータ登録操作によって評価期間は、例えば1年、20年、30年などのように指定される。
蓄電池の導入を検討するにあたっては、例えば長期的な経済効果を確認したい場合もあれば、短期的な経済効果を確認したい場合もある。そこで、評価期間をユーザが任意に設定できるようにすれば、上記のようなユーザの要望に応じた期間における評価結果を提示できる。
運転内容予測部122は、パラメータ登録部121により登録されたパラメータのうちの所定のパラメータを利用して、施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の評価期間における、蓄電池の運転内容を予測する。
例えば、運転内容予測部122は、パラメータ記憶部132が記憶する運転環境パラメータ、運転環境パラメータに基づいて推定される負荷などに基づいて、評価期間において区分される一定期間ごとに対応する充放電サイクル数、充放電時におけるSOCの挙動(SOC挙動)、保存時間、環境温度などの項目を予測する。
この際、運転内容予測部122は、上記の各項目を予測するにあたり、後述の容量維持率予測部123により予測された1つ前の一定期間の容量維持率を考慮する。つまり、運転内容予測部122は、蓄電池の劣化に伴う容量低下に基づいてSOC許容上限値及びSOC許容下限値についても変更する。
容量維持率は、蓄電池についての指標であって、初期の蓄電可能容量(蓄電池に蓄積可能な充電量の最大値)に対して、現在の蓄電可能容量がどれだけ維持されているのかを示す。
ここで、保存時間xの差分δxに対する容量維持率zの差分δzとしての偏微分係数δz/δxを、以下の式1を利用して求められる。
容量維持率予測部123は、偏微分係数δz/δxを求めるにあたり、速度定数Ap,Ep、気体定数Rを蓄電池関連パラメータから取得し、保存時間x、SOC、環境温度Tについては、運転内容予測部122から取得する。
容量維持率予測部123は、偏微分係数δz/δyを求めるにあたり、速度定数Acyc,Ecyc、気体定数Rを蓄電池関連パラメータから取得し、充放電サイクル数y、SOC許容下限値SOCL、SO許容上限値SOCU、環境温度Tについては、運転内容予測部122から取得する。
具体的に、光熱費予測部124は、容量維持率予測部123により予測された一定時間ごとの容量維持率に、導入検討対象の蓄電池の初期蓄電可能容量を乗算することにより、評価期間における一定時間ごとの蓄電可能容量を算出する。光熱費予測部124は、算出した蓄電可能容量と、運転環境パラメータから導出した施設内の電気設備の稼働計画に基づいて、一定時間ごとの商用電源や公共ガスなどの公共のエネルギーの使用量を予測し、蓄電可能容量と予測したエネルギーの使用量に基づいて評価期間における所定の単位時間ごとの光熱費を予測する。
このために、維持費用予測部125は、予測された容量維持率と、容量維持率により表される蓄電池の交換条件とに基づいて、評価期間における蓄電池の交換時期を求める。蓄電池交換に対応する容量維持率の閾値は、例えば蓄電池関連パラメータに含まれている。
維持費用予測部125は、評価期間において予測された交換時期に基づく交換回数と、蓄電池関連パラメータにおいて示される費用情報とを利用して、評価期間における蓄電池の維持費用を算出する。この維持費用は、例えば、蓄電池を交換するごとに要する交換費用と、評価期間において行われる定期点検ごとに要する費用などの合計である。
具体的に、評価部126は、上記の初期費用、光熱費及び維持費用の合計である総負担額を、評価期間における一定時間ごとに算出する。つまり、評価部126は、評価期間における時間経過にしたがった総負担額の変化を求める。このように求めた総負担額が評価部126の評価結果に含められる。
評価部126は、このように得られた評価結果を、ユーザが認識可能な所定の態様により出力する。具体的には、評価部126は、評価結果を所定の態様によって表示部104に表示させる。
そして、評価部126は、比較対象の光熱費に基づいて蓄電池を導入しない場合に対応して評価した経済性と、蓄電池を導入した場合に対応して評価した経済性とを比較するように評価結果の出力を行う。
同図において、線L1、L2、L3は、蓄電池に関する施設への導入のパターン(導入パターン)ごとに対応している。
つまり、線L1は、導入パターンとして、導入検討対象の蓄電池とともに太陽電池を導入した場合の30年間における年間光熱費の変化を示している。太陽電池などの自然エネルギーを利用した発電装置は、気象条件などに応じた変動が大きいことから、蓄電池を併用することにより、発電された電力を平滑化して有効利用することができる。そこで、図4の例では、1つの推奨パターンとして、蓄電池とともに太陽電池を導入した場合の結果を示している。
線L2は、導入パターンとして、蓄電池は導入しないが太陽電池を導入した場合の30年間における年間光熱費の変化を示している。
線L3は、導入パターンとして、蓄電池と太陽電池のいずれも導入しない場合の30年間における年間光熱費の変化を示している。
例えば、線L1が示す年間高光熱費に対する線L2あるいは線L3が示す年間光熱費の差分の導入開始年からの積算値が初期導入費用をはじめて越える年までの年数を求めることにより、蓄電池の初期導入費用を回収するのに要する年数を予測できることになる。このような蓄電池の初期導入費用の回収期間の予測は、評価部126が行えばよい。
同図において、線L11は、導入検討対象の蓄電池とともに太陽電池を導入した場合の30年間の評価期間における蓄電池の交換時期を示している。同図によれば、約13.5年に1回ずつ蓄電池を交換することが示されている。つまり、30年間においては、2回の蓄電池の交換が行われることが予測されている。なお、同図においては、13年目から14年目までの1年間において1回の蓄電池の交換が行われ、22年目から23年目までの1年間において1回の蓄電池の交換が行われることを予測した場合を示している。つまり、同図では、年単位での交換時期を予測した例を示している。
なお、年単位ではなく、例えば半年単位、3ヶ月単位、4ヶ月単位、1ヶ月単位などのように月に基づく単位、さらには、週単位に基づく単位、日に基づく単位で蓄電池の交換時期を予測してもよい。
蓄電池は導入しないが太陽電池は導入した場合と、蓄電池と太陽電池のいずれも導入しない場合のいずれの場合にも蓄電池を交換する必要がない。これにより、線L12、L13は、30年間の評価期間にわたって交換回数が0になっている。
同図において、線L21は、導入検討対象の蓄電池とともに太陽電池を導入した場合の30年間の評価期間における総負担額を示している。
線L22は、蓄電池は導入しないが太陽電池を導入した場合の30年間の評価期間における総負担額を示している。線L23は、蓄電池と太陽電池のいずれも導入しない場合の30年間の評価期間における総負担額を示している。
また、評価部126は、図4及び図5などに示した光熱費予測部124による予測結果や、維持費用予測部125が予測した蓄電池交換時期などの、最終的な評価結果を得る過程において得られた予測結果や算出結果についてもそれぞれ所定の態様によって表示することができる。
次に、光熱費予測部124は、ステップS103により予測された容量維持率と、ステップS101により登録されたパラメータのうちの所定のパラメータを利用して、蓄電池と太陽電池とを導入した場合の光熱費を、評価期間における一定時間ごとに予測する(ステップS104)。
また、維持費用予測部125は、ステップS103により予測された容量維持率と、ステップS101により登録されたパラメータのうちの所定のパラメータを利用して、蓄電池と太陽電池とを導入した場合の維持費用を、評価期間における一定時間ごとに予測する(ステップS105)。
次に、評価部126は、パラメータの1つである初期導入費用と、ステップS104により予測された光熱費と、ステップS105により予測された維持費用とを利用して、蓄電池と太陽電池とを導入した場合の評価期間における総負担額を算出する(ステップS106)。
評価部126は、ステップS107により予測された光熱費を利用して、蓄電池は導入しないが太陽電池を導入した場合の評価期間における総負担額を算出する(ステップS108)。なお、蓄電池は導入しないが太陽電池を導入した場合の評価期間における総負担額を予測するにあたっては、太陽電池の維持費を考慮してもよい。
評価部126は、ステップS109により予測された光熱費を利用して、蓄電池と太陽電池のいずれも導入しない場合の評価期間における総負担額を算出する(ステップS110)。
この際、評価部126は、前述のように、総負担額を算出するまでの過程における各種の予測結果、算出結果などを、ユーザの操作などに応じて適宜表示してもよい。具体的に、評価部126は、例えば導入パターンごとに対応する光熱費の予測結果に関する表示や、蓄電池の交換時期の予測結果を示す表示などを行ってもよい。
102 制御部
103 記憶部
104 表示部
121 パラメータ登録部
122 運転内容予測部
123 容量維持率予測部
124 光熱費予測部
125 維持費用予測部
126 評価部
131 蓄電池情報データベース記憶部
132 パラメータ記憶部
Claims (7)
- 施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の経済性の評価に用いるパラメータを設定する操作が行われるのに応じて、パラメータを登録するパラメータ登録部と、
登録されたパラメータのうちの所定のパラメータを利用して、前記施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の評価期間における前記蓄電池の運転内容を予測する運転内容予測部と、
予測された運転内容と登録されたパラメータのうちの所定のパラメータとを利用して、前記評価期間における容量維持率を予測する容量維持率予測部と、
予測された容量維持率と登録されたパラメータのうちの所定のパラメータとを利用して、前記施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の評価期間における光熱費を予測する光熱費予測部と、
予測された容量維持率と登録されたパラメータのうちの所定のパラメータとを利用して、前記施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の評価期間における蓄電池の維持費用を予測する維持費用予測部と、
前記施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の初期費用と、予測された光熱費と、予測された維持費用とを利用して、前記施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の評価期間における経済性を評価する評価部と
を備える蓄電池導入効果評価装置。 - 前記評価部は、
前記施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の評価期間における総負担額を、前記施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の初期費用と、予測された光熱費と、維持費用とを利用して算出し、算出した総負担額を評価結果として出力する
請求項1に記載の蓄電池導入効果評価装置 - 前記評価部は、
評価結果をユーザが認識可能な所定の態様により出力する
請求項1または2に記載の蓄電池導入効果評価装置。 - 前記光熱費予測部は、
登録されたパラメータのうちの所定のパラメータを利用して、前記施設の電力系統に蓄電池を導入しない場合の評価期間における比較対象の光熱費をさらに予測し、
前記評価部は、
前記比較対象の光熱費に基づいて前記施設の電力系統に蓄電池を導入しない場合に対応して評価した比較対象の経済性と、前記施設の電力系統に蓄電池を導入した場合に対応して評価した経済性とを比較するように評価結果の出力を行う
請求項1から3のいずれか一項に記載の蓄電池導入効果評価装置。 - 前記パラメータ登録部は、
前記パラメータとして、パラメータを設定する操作によって入力された評価期間を登録する
請求項1から4のいずれか一項に記載の蓄電池導入効果評価装置。 - 施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の経済性の評価に用いるパラメータを設定する操作が行われるのに応じて、パラメータを登録するパラメータ登録ステップと、
登録されたパラメータのうちの所定のパラメータを利用して、前記施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の評価期間における前記蓄電池の運転内容を予測する運転内容予測ステップと、
予測された運転内容と登録されたパラメータのうちの所定のパラメータとを利用して、前記評価期間における容量維持率を予測する容量維持率予測ステップと、
予測された容量維持率と登録されたパラメータのうちの所定のパラメータとを利用して、前記施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の評価期間における光熱費を予測する光熱費予測ステップと、
予測された容量維持率と登録されたパラメータのうちの所定のパラメータとを利用して、前記施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の評価期間における蓄電池の維持費用を予測する維持費用予測ステップと、
前記施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の初期費用と、予測された光熱費と、予測された維持費用とを利用して、前記施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の評価期間における経済性を評価する評価ステップと
を備える蓄電池導入効果評価方法。 - コンピュータに、
施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の経済性の評価に用いるパラメータを設定する操作が行われるのに応じて、パラメータを登録するパラメータ登録ステップと、
登録されたパラメータのうちの所定のパラメータを利用して、前記施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の評価期間における前記蓄電池の運転内容を予測する運転内容予測ステップと、
予測された運転内容と登録されたパラメータのうちの所定のパラメータとを利用して、前記評価期間における容量維持率を予測する容量維持率予測ステップと、
予測された容量維持率と登録されたパラメータのうちの所定のパラメータとを利用して、前記施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の評価期間における光熱費を予測する光熱費予測ステップと、
予測された容量維持率と登録されたパラメータのうちの所定のパラメータとを利用して、前記施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の評価期間における蓄電池の維持費用を予測する維持費用予測ステップと、
前記施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の初期費用と、予測された光熱費と、予測された維持費用とを利用して、前記施設の電力系統に蓄電池を導入した場合の評価期間における経済性を評価する評価ステップと
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