JP2015122831A - 電力管理装置および電力管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザーニーズに応じた柔軟な電力供給を行うことが可能な電力管理装置および電力管理システムを得ること。
【解決手段】商用系統１０からの買電電力および商用系統１０への売電電力を計測する電力計測手段６と、買電電力値および売電電力値に基づき各電気機器４０の動作制御を行うことで電力管理を行う電力管理手段７とを備え、電力管理手段７は、電力管理の対象となる電気機器４０の全体に対し、電力管理を行う際の優先事項を定めた複数の電力管理優先モードを設定すると共に、それぞれ個別の各電気機器４０に対し、電力管理を行う際の各電気機器４０の制御対象事項を定めた複数の機器制御レベルを設定し、電力管理優先モードと機器制御レベルとの組み合わせに応じて、各電気機器４０の動作制御を行うようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力管理装置および電力管理システムに関する。

近年、地球温暖化の原因となるＣＯ２の排出量削減問題や、いずれ枯渇が予想される化学燃料に対する代替エネルギーへの関心が高まっている。中でも、クリーンでかつ無尽蔵のエネルギー源である太陽光による太陽光発電システムが注目を集めている。さらに、消費者の省エネルギーへの意識を高め、かつその実践をサポートするための種々の機器も製品化されてきている。

例えば、発電電力計測部により計測された発電電力量およびその積算電力量のデータと、消費電力計測部により計測された消費電力量のデータとを無線通信により送信し、送信されたデータを表示装置にて受信し、表示する太陽光発電システムの電力表示システムが開示されている（例えば、特許文献１）。

また、例えば、通常の運転を行う通常運転モードと、運転能力を規制した自家発電運転モードとを備え、通常運転モードと自家発電運転モードとを切り替えることにより、売買電量を減らして経済性を向上させる空気調和機が開示されている（例えば、特許文献２）。

特開２００５−２４１３８８号公報 特開２００２−１０６９１１号公報

上記特許文献２に記載された従来技術は、自家発電装置の売電価格が太陽光発電とは異なり安いことを前提とし、売買電量を減らすことを目的として通常運転モードと自家発電運転モードとの切り替え制御を行うものである。つまり、余剰電力が発生している場合には、例えばエアコン等を強制的に稼動して、余剰電力を消費させるようにしている。一方、太陽光発電による電力と商用系統電源から供給される電力とを併用する場合には、太陽光発電による余剰電力が発生した場合には、強制的に消費させることなく売電した方が高い経済性を得ることができる。また、太陽光発電による電力の売電量を極力増やしたい、商用系統電源から供給される電力の買電量を減らしたい、あるいは、売買電量に依らず機器を快適に使用したい等、多様なユーザーニーズが存在するが、上記特許文献２に記載された技術では、例えば複数台のエアコンが設置されている住宅において、全体的には買電量を減らしたいが、リビングや客間に設置したエアコンは快適に運転したいというようなニーズに柔軟に対応することは困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ユーザーニーズに応じた柔軟な電力管理を行うことが可能な電力管理装置および電力管理システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる電力管理装置は、分散電源で発電した電力を商用系統に連系すると共に、前記分散電源あるいは前記商用系統から住宅内の各電気機器に電力供給する構成に適用される電力管理装置であって、前記商用系統からの買電電力および前記商用系統への売電電力を計測する電力計測手段と、前記電力計測手段により計測された前記買電電力値および前記売電電力値に基づき前記各電気機器の動作制御を行うことで電力管理を行う電力管理手段と、を備え、前記電力管理手段は、前記電力管理の対象となる前記電気機器の全体に対し、前記電力管理を行う際の優先事項を定めた複数の電力管理優先モードを設定すると共に、それぞれ個別の前記各電気機器に対し、前記電力管理を行う際の前記各電気機器の制御対象事項を定めた複数の機器制御レベルを設定し、前記電力管理優先モードと前記機器制御レベルとの組み合わせに応じて、前記各電気機器の動作制御を行うことを特徴とする。

本発明によれば、ユーザーニーズに応じた柔軟な電力管理を行うことができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１にかかる電力管理システムの一構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１にかかる電力管理装置における電力管理優先モードと機器制御レベルとの組み合わせの一例を示す図である。 図３は、実施の形態１にかかる電力管理装置における買電電力目標値、売電電力目標値、電力管理優先モード、および機器制御レベルの各設定画面の一例を示す図である。 図４は、電力管理優先モードが「機器設定優先モード」である場合の設定画面Ｃを示す図である。 図５は、電力管理優先モードが「買電電力優先モード」である場合の設定画面Ｃを示す図である。 図６は、電力管理優先モードが「売電電力優先モード」である場合の設定画面Ｃを示す図である。

以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる電力管理装置および電力管理システムについて説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる電力管理システムの一構成例を示す図である。実施の形態１にかかる電力管理システム１００は、宅内の分電盤３に商用電源（商用系統）１０と太陽光発電システム２０とが接続され、例えばエアコン４ａ，４ｂ等の住宅内の電気機器４０に交流電力を供給する構成において電力管理を行う電力管理装置３０を具備して構成される。

太陽光発電システム２０は、太陽光を受けて直流電力を発電する太陽電池１および太陽電池１が発電した直流電力を交流電力に変換する電力変換手段２を備える。図１に示す例では、太陽電池１は、例えば住宅の屋上に設置された複数の太陽電池モジュール１ａ，１ｂからなり、各太陽電池モジュール１ａ，１ｂには、それぞれ電力変換手段２であるパワーコンディショナ２ａあるいはパワーコンディショナ２ｂが接続されている。なお、図１に示す例では、パワーコンディショナ２ａは、自装置に接続された太陽電池モジュール１ａにおける発電電力のデータを有線もしくは無線（例えば、無線ＬＡＮ）で送信する発電電力送信機能を有しており、パワーコンディショナ２ｂは、この発電電力送信機能を有していない構成としている。

分電盤３は、主幹ブレーカー３ａ、連系ブレーカー３ｂ、および分岐ブレーカー３ｃ，３ｄ，３ｅを備えている。商用電源（商用系統）１０からの電力は、主幹ブレーカー３ａを介して住宅内に供給され、さらに各分岐ブレーカー３ｃ，３ｄ，３ｅを介して住宅内のエアコン４ａ，４ｂ等の電気機器４０に供給される。太陽光発電システム２０の出力（発電電力）は、連系ブレーカー３ｂを介して商用電源（商用系統）１０に連系される。

太陽光発電システム２０によって発電された発電電力は、分電盤３内の連系ブレーカー３ｂおよび各分岐ブレーカー３ｃ，３ｄ，３ｅを経由して住宅内の電気機器４０や電力管理装置３０で消費される。

曇天時や雨天時など、太陽光発電システム２０による発電電力（以下、単に「発電電力」ともいう）が少ない場合や、夜間など発電できない場合、あるいは、住宅内の各エアコン４ａ，４ｂ等の電気機器４０による消費電力（以下、単に「消費電力」ともいう）が大きい場合等、太陽光発電システム２０による発電電力だけでは賄えない場合には、商用電源（商用系統）１０から不足分の電力の供給を受け、分電盤３内の主幹ブレーカー３ａおよび各分岐ブレーカー３ｃ，３ｄ，３ｅを経由して各エアコン４ａ，４ｂ等の電気機器４０に供給する（買電）。逆に、晴天で発電電力が多く、消費電力を発電電力が上回る場合には、その余剰分の電力を分電盤３内の連系ブレーカー３ｂおよび主幹ブレーカー３ａを経由して商用電源（商用系統）１０に逆潮流する（売電）。

電力管理装置３０は、発電電力、消費電力、買電電力、および売電電力を計測する電力計測手段である計測ユニット６、および、計測ユニット６により計測された各電力、および後述する電力管理優先モードならびに機器制御レベルに基づき各電気機器４０の動作制御を行うことで電力管理を行う電力管理手段である管理ユニット７を備えている。

計測ユニット６は、各パワーコンディショナ２ａおよび管理ユニット７との間で有線もしくは無線（例えば、無線ＬＡＮ）で通信を行う送受信手段１４を備えている。この計測ユニット６は、各パワーコンディショナ２ａから送信された各太陽電池モジュール１ａ毎の発電電力値、および各発電電流検出手段９により検出された各パワーコンディショナ２ｂの出力電流から算出した各太陽電池モジュール１ｂ毎の発電電力値の総発電電力値を、太陽光発電システム２０による発電電力値として求める。なお、図１に示す例では、パワーコンディショナ２ａとパワーコンディショナ２ｂとが混在する例を示したが、発電電力送信機能を有するパワーコンディショナ２ａのみで電力変換手段２を構成してもよいし、発電電力送信機能を有していないパワーコンディショナ２ｂのみで電力変換手段２を構成してもよく、この太陽光発電システム２０による発電電力値の求め方により本発明が限定されるものではないことは言うまでもない。

また、計測ユニット６は、分電盤３内の各分岐ブレーカー３ｃ，３ｄの２次側に設けられた各負荷電流検出手段１２により検出された各エアコン４ａ，４ｂ毎の負荷電流から算出した各消費電力値の総消費電力値を、住宅内の電気機器４０による消費電力値として求める。なお、各エアコン４ａ，４ｂ毎の消費電力値は、例えば、各エアコン４ａ，４ｂ毎に設けられた送受信手段１６からそれぞれ送信し、計測ユニット６内の送受信手段１４により受信する構成としてもよいし、また、例えば、分電盤３内に分岐ブレーカー３ｃ，３ｄ毎の消費電力送信機能を設け、計測ユニット６内の送受信手段１４によりそれぞれ各エアコン４ａ，４ｂ毎の消費電力値として受信する構成としてもよい。さらには、分電盤３に設けた消費電力送信機能により、各分岐ブレーカー３ｃ，３ｄの総消費電力値を、住宅内の電気機器４０による消費電力値として送信するようにしてもよく、この住宅内の各エアコン４ａ，４ｂ等の電気機器４０による消費電力値の求め方により本発明が限定されるものではないことは言うまでもない。

また、計測ユニット６は、主幹ブレーカー３ａの商用電源（商用系統）１０側に設けられた系統電流検出手段１１により検出された系統電流とその電流の向きとから売買電力値を算出する。この売買電力値は、系統電流の向きが商用電源（商用系統）１０に流れ出す方向である場合には、売電と見做し売電電力値として算出し、系統電流の向きが商用電源（商用系統）１０から流れ込む方向である場合には、買電と見做し買電電力値として算出する。なお、売買電力値は、例えば、発電電力値と消費電力値とから求めることも可能であり、この場合には、発電電力値＞消費電力値である場合には、売電と見做し売電電力値として算出し、発電電力値＜消費電力値である場合には、買電と見做し買電電力値として算出するようにすればよく、この売買電力値の求め方により本発明が限定されるものではないことは言うまでもない。

なお、図１に示す例では、計測ユニット６には、分電盤３から分岐ブレーカー３ｃを介して電力供給されており、この供給電力の電圧値を計測することで、各パワーコンディショナ２ｂの出力電流、負荷電流、および系統電流からそれぞれ発電電力値、消費電力値、および売買電力値を算出する構成としているが、例えば、太陽光発電システム２０の出力電圧値、各エアコン４ａ，４ｂ等の電気機器４０への供給電圧値、系統電圧値をそれぞれ検出する構成であってもよいし、これらの各交流電圧値を検出することなく、予め設定した値を用いて、各電力値を算出するようにしてもよく、これら各電力値の算出手法により本発明が限定されるものではないことは言うまでもない。

計測ユニット６に具備された送受信手段１４は、上述のようにして得られた発電電力、消費電力、および売買電力のデータを、管理ユニット７に送信する。

管理ユニット７は、計測ユニット６および各エアコン４ａ，４ｂ等の電気機器４０との間で有線もしくは無線（例えば、無線ＬＡＮ）で通信を行う送受信手段１５を備えている。また、管理ユニット７は、計測ユニット６から送信された発電電力、消費電力、および売買電力等のデータ、グラフ等を表示する表示手段１７を備えている。この表示手段１７としては、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル等の表示デバイスで構成される。この表示デバイスとしては、例えば、液晶ディスプレイ上に静電式あるいは感圧式のタッチパネルを用いた構成であってもよく、この表示手段１７の構成により本発明が限定されるものではないことは言うまでもない。

本実施の形態では、管理ユニット７は、送受信手段１５を介して各エアコン４ａ，４ｂ等の電気機器４０との間で通信を行い、各電気機器４０の状態、たとえば、各エアコン４ａ，４ｂの運転状態（運転、停止）、運転モード（冷房、暖房、除湿、送風）、設定温度、室内温度等を含む機器運転情報を入手すると共に、これら運転状態、運転モード、設定温度等を変更、つまり、各電気機器４０の動作制御を行うことができる。

つぎに、本実施の形態にかかる電力管理装置３０の動作について、図２を参照して説明する。

ここでは、まず、実施の形態１にかかる電力管理装置３０における電力管理優先モードと機器制御レベルについて、図２を用いて説明する。図２は、実施の形態１にかかる電力管理装置における電力管理優先モードと機器制御レベルとの組み合わせの一例を示す図である。

図２に示すように、本実施の形態では、電力管理優先モードとして、「機器設定優先モード」、「買電電力優先モード」、「売電電力優先モード」のいずれか、および、機器制御レベルとして、「レベル０（通常運転レベル）」、「レベル１（省エネ運転レベル）」、「レベル２（運転停止レベル）」のいずれかを、それぞれ管理ユニット７において選択可能としている。

電力管理優先モードは、電力管理を行う際の優先事項を定めたものであり、電力管理装置３０の電力管理対象となる住宅内の電気機器４０全体に対して適用される。また、機器制御レベルは、電力管理を行う際の各電気機器４０の制御対象事項を定めたものであり、住宅内の電気機器４０に対してそれぞれ個別に適用されるものとする。

住宅内の電気機器４０は、図２に示す電力管理優先モードの設定と機器制御レベルの設定との組み合わせに従った動作を行うことになる。

また、管理ユニット７には、「買電電力優先モード」における買電電力目標値および「売電電力優先モード」における売電電力目標値を設定可能としている。

「機器設定優先モード」は、各電気機器４０毎に設定された通常動作を行わせるモードであり、この「機器設定優先モード」では、各電気機器４０の機器制御レベルの設定、買電電力目標値および売電電力目標値の設定に依らず、常に電気機器４０毎に設定された通常運転を行わせる。

「買電電力優先モード」は、買電電力を減少させるモードであり、この「買電電力優先モード」では、機器制御レベルが「レベル０（通常運転レベル）」に設定された電気機器４０については、その電気機器４０に設定された通常運転を行わせ、機器制御レベルが「レベル１（省エネ運転レベル）」に設定された電気機器４０については、買電電力＞買電電力目標値となる条件下において、その電気機器４０の消費電力が通常運転時よりも小さくなるように動作制限した省エネ運転を行わせ、機器制御レベルが「レベル２（運転停止レベル）」に設定された電気機器４０については、買電電力＞買電電力目標値となる条件下において、その電気機器４０の運転を停止させる。

「売電電力優先モード」は、売電電力を増加させるモードであり、この「売電電力優先モード」では、機器制御レベルが「レベル０（通常運転レベル）」に設定された電気機器４０については、その電気機器４０に設定された通常運転を行わせ、機器制御レベルが「レベル１（省エネ運転レベル）」に設定された電気機器４０については、売電電力＜売電電力目標値となる条件下において、その電気機器４０の消費電力が通常運転時よりも小さくなるように動作制限した省エネ運転を行わせ、機器制御レベルが「レベル２（運転停止レベル）」に設定された電気機器４０については、売電電力＜売電電力目標値となる条件下において、その電気機器４０の運転を停止させる。

つぎに、上述した買電電力目標値、売電電力目標値、電力管理優先モード、および機器制御レベルの設定について、図３を参照して説明する。図３は、実施の形態１にかかる電力管理装置における買電電力目標値、売電電力目標値、電力管理優先モード、および機器制御レベルの各設定画面の一例を示す図である。

まず、表示手段１７の画面表示を設定画面Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかに切り替える。なお、ここでは、表示手段１７の画面表示の切り替え、および、以下の説明における各操作においては、管理ユニット７に備えられた操作部（図示せず）を操作して行う。なお、表示手段１７上に静電式あるいは感圧式のタッチパネルを用いた構成である場合には、表示手段１７上のタッチパネルを操作するようにしてもよく、この表示手段１７の画面表示の切り替えや各操作の実現手段により本発明が限定されるものではないことは言うまでもない。

設定画面Ａでは、「買電電力優先モード」における買電電力目標値、および、「売電電力優先モード」における売電電力目標値を設定する（図３（ａ））。図３（ａ）に示す例では、買電電力目標値を２ｋＷ、売電電力目標値を１ｋＷとした例を示している。

設定画面Ｂでは、電力管理システム１００の電力管理対象となる住宅内の電気機器４０（ここでは、４台のエアコン４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）に対し、それぞれ個別に機器制御レベルを設定する（図３（ｂ））。図３（ｂ）では、エアコン４ａを「レベル０（通常運転レベル）」、エアコン４ｂを「レベル１（省エネ運転レベル）」、エアコン４ｃを「レベル２（運転停止レベル）」、エアコン４ｄを「レベル０（通常運転レベル）」にそれぞれ設定した例を示している。

設定画面Ｃでは、電力管理システム１００の電力管理対象となる住宅内の電気機器４０全体に対し、電力管理優先モードを設定する（図３（ｃ））。図３（ｃ）では、「機器設定優先モード」、「買電電力優先モード」、「売電電力優先モード」を選択肢として表示した例を示している。

つぎに、図３に示す設定画面において買電電力目標値、売電電力目標値、電力管理優先モード、および機器制御レベルを設定した電力管理システム１００の動作について、図２〜６を参照して説明する。図４は、電力管理優先モードが「機器設定優先モード」である場合の設定画面Ｃを示す図である。また、図５は、電力管理優先モードが「買電電力優先モード」である場合の設定画面Ｃを示す図である。また、図６は、電力管理優先モードが「売電電力優先モード」である場合の設定画面Ｃを示す図である。なお、以下の説明では、各条件下において各エアコン４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄがそれぞれ運転を行っているものとして説明する。

電力管理優先モードが「機器設定優先モード」である場合には、設定画面Ｃにおいて「機器設定優先モード」がオン表示、「買電電力優先モード」および「売電電力優先モード」がオフ表示された画面となる（図４）。

この「機器設定優先モード」では、上述したように、各電気機器４０の機器制御レベルの設定、買電電力目標値および売電電力目標値の設定に依らず、常に電気機器４０毎に設定された通常運転を行わせる。

つまり、設定画面Ｂ（図３（ｂ）参照）で設定した各エアコン４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの機器制御レベルの設定に依らず、各エアコン４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに対してそれぞれ設定された目標温度に従った空調動作を行う。

電力管理優先モードが「買電電力優先モード」である場合には、設定画面Ｃにおいて「買電電力優先モード」がオン表示、「機器設定優先モード」および「売電電力優先モード」がオフ表示された画面となる（図５）。

この「買電電力優先モード」では、上述したように、機器制御レベルが「レベル０（通常運転レベル）」に設定された電気機器４０については、その電気機器４０に設定された通常運転を行わせ、機器制御レベルが「レベル１（省エネ運転レベル）」に設定された電気機器４０については、買電電力＞買電電力目標値となる条件下において、その電気機器４０の消費電力が通常運転時よりも小さくなるように動作制限した省エネ運転を行わせ、機器制御レベルが「レベル２（運転停止レベル）」に設定された電気機器４０については、買電電力＞買電電力目標値となる条件下において、その電気機器４０の運転を停止させる。

つまり、設定画面Ｂ（図３（ｂ）参照）において、機器制御レベルが「レベル０（通常運転レベル）」に設定されたエアコン４ａ，４ｄについては、各エアコン４ａ，４ｄにそれぞれ設定された目標温度に従った空調動作を行わせる。

また、設定画面Ｂ（図３（ｂ）参照）において、機器制御レベルが「レベル１（省エネ運転レベル）」に設定されたエアコン４ｂについては、買電電力≦買電電力目標値となる条件下では、エアコン４ｂに設定された目標温度に従った空調動作を行わせ、買電電力＞買電電力目標値となる条件下では、管理ユニット７は、エアコン４ｂに対して、例えば、エアコン４ｂに設定された目標温度を変更する指令を送信して省エネ運転を行わせる。例えば、エアコン４ｂが冷房運転を行っている場合には目標温度を上げ、エアコン４ｂが暖房運転を行っている場合には目標温度を下げる。

また、設定画面Ｂ（図３（ｂ）参照）において、機器制御レベルが「レベル２（運転停止レベル）」に設定されたエアコン４ｃについては、買電電力≦買電電力目標値となる条件下では、エアコン４ｃに設定された目標温度に従った空調動作を行わせ、買電電力＞買電電力目標値となる条件下では、管理ユニット７は、エアコン４ｃの運転を停止させる指令を送信して強制停止させる。

このように制御することにより、機器制御レベルが「レベル０（通常運転レベル）」に設定された電気機器４０（図３（ｂ）に示す例ではエアコン４ａ，４ｄ）については、快適に通常運転を行わせつつ、電力管理システム１００全体の買電電力を減少させることができる。

電力管理優先モードが「売電電力優先モード」である場合には、設定画面Ｃにおいて「売電電力優先モード」がオン表示、「機器設定優先モード」および「買電電力優先モード」がオフ表示された画面となる（図６）。

この「売電電力優先モード」では、上述したように、機器制御レベルが「レベル０（通常運転レベル）」に設定された電気機器４０については、その電気機器４０に設定された通常運転を行わせ、機器制御レベルが「レベル１（省エネ運転レベル）」に設定された電気機器４０については、売電電力＜売電電力目標値となる条件下において、その電気機器４０の消費電力が通常運転時よりも小さくなるように動作制限した省エネ運転を行わせ、機器制御レベルが「レベル２（運転停止レベル）」に設定された電気機器４０については、売電電力＜売電電力目標値となる条件下において、その電気機器４０の運転を停止させる。

つまり、設定画面Ｂ（図３（ｂ）参照）において、機器制御レベルが「レベル０（通常運転レベル）」に設定されたエアコン４ａ，４ｄについては、各エアコン４ａ，４ｄにそれぞれ設定された目標温度に従った空調動作を行わせる。

また、設定画面Ｂ（図３（ｂ）参照）において、機器制御レベルが「レベル１（省エネ運転レベル）」に設定されたエアコン４ｂについては、売電電力≧売電電力目標値となる条件下では、エアコン４ｂに設定された目標温度に従った空調動作を行わせ、売電電力＜売電電力目標値となる条件下では、管理ユニット７は、エアコン４ｂに対して、例えば、エアコン４ｂに設定された目標温度を変更する指令を送信して省エネ運転を行わせる。例えば、エアコン４ｂが冷房運転を行っている場合には目標温度を上げ、エアコン４ｂが暖房運転を行っている場合には目標温度を下げる。

また、設定画面Ｂ（図３（ｂ）参照）において、機器制御レベルが「レベル２（運転停止レベル）」に設定されたエアコン４ｃについては、売電電力≧売電電力目標値となる条件下では、エアコン４ｃに設定された目標温度に従った空調動作を行わせ、売電電力＜売電電力目標値となる条件下では、管理ユニット７は、エアコン４ｃの運転を停止させる指令を送信して強制停止させる。

このように制御することにより、機器制御レベルが「レベル０（通常運転レベル）」に設定された電気機器４０（図３（ｂ）に示す例ではエアコン４ａ，４ｄ）については、快適に通常運転を行わせつつ、電力管理システム１００全体の売電電力を増加させることができる。

なお、上述した例では、機器制御レベルが「レベル１（省エネ運転レベル）」に設定されたエアコンについては、買電電力＞買電電力目標値あるいは売電電力＜売電電力目標値となる条件下において、管理ユニット７がそのエアコンに設定された目標温度を変更する指令を送信して省エネ運転を行わせる例について説明したが、省エネ運転が可能な他の制御指令を送信してもよく、例えば、送風運転や除湿運転を行っている場合には、エアコンの室内機の送風を弱める指令を送信してもよい。この省エネ運転を行わせる際の制御指令により本発明が限定されるものではないことは言うまでもない。

以上説明したように、実施の形態１の電力管理装置および電力管理システムによれば、商用電源（商用系統）からの買電電力値および商用電源（商用系統）への売電電力値を計測し、電力管理の対象となる電気機器の全体に対し、電力管理を行う際の優先事項を定めた複数の電力管理優先モードを設定すると共に、それぞれ個別の各電気機器に対し、電力管理を行う際の各電気機器の制御対象事項を定めた複数の機器制御レベルを設定し、電力管理優先モードと機器制御レベルとの組み合わせに応じて、各電気機器の動作制御を行うようにしたので、ユーザーニーズに応じた柔軟な電力管理を行うことができる。

また、電力管理優先モードとして、各電気機器毎に設定された通常動作を行わせる「機器設定優先モード」と、買電電力を減少させる「買電電力優先モード」と、売電電力を増加させる「売電電力優先モード」とを設けると共に、買電電力目標値および売電電力目標値を設定し、機器制御レベルとして、買電電力目標値および売電電力目標値に依らず、各電気機器毎に設定された通常動作を行わせる「レベル０（通常運転レベル）」と、買電電力が買電電力目標値よりも大きい条件下、あるいは、売電電力が売電電力目標値よりも小さい条件下において、各電気機器に通常運転時とは異なる省エネ運転を行わせる「レベル１（省エネ運転レベル）」と、買電電力が買電電力目標値よりも大きい条件下、あるいは、売電電力が売電電力目標値よりも小さい条件下において、各電気機器の運転を停止させる「レベル２（運転停止レベル）」とを設けたので、「機器設定優先モード」では、各電気機器の機器制御レベルの設定、買電電力目標値および売電電力目標値の設定に依らず、常に電気機器毎に設定された通常運転を行わせ、「買電電力優先モード」では、機器制御レベルが「レベル０（通常運転レベル）」に設定された電気機器については、その電気機器に設定された通常運転を行わせ、機器制御レベルが「レベル１（省エネ運転レベル）」に設定された電気機器については、買電電力＞買電電力目標値となる条件下において、その電気機器の消費電力が通常運転時よりも小さくなるように動作制限した省エネ運転を行わせ、機器制御レベルが「レベル２（運転停止レベル）」に設定された電気機器については、買電電力＞買電電力目標値となる条件下において、その電気機器の運転を停止させ、「売電電力優先モード」では、機器制御レベルが「レベル０（通常運転レベル）」に設定された電気機器については、その電気機器に設定された通常運転を行わせ、機器制御レベルが「レベル１（省エネ運転レベル）」に設定された電気機器については、売電電力＜売電電力目標値となる条件下において、その電気機器の消費電力が通常運転時よりも小さくなるように動作制限した省エネ運転を行わせ、機器制御レベルが「レベル２（運転停止レベル）」に設定された電気機器については、売電電力＜売電電力目標値となる条件下において、その電気機器の運転を停止させることができる。

すなわち、太陽光発電システムを設置しているユーザーが売電電力を増加させたいと望んでいる場合は、電力管理の対象となる電気機器の全体に対して設定される電力管理優先モードを「売電電力優先モード」とすることにより、売電電力を増加させることが可能である。

また、ユーザーができるだけ買電電力を減少させたいと望んでいる場合は、電力管理の対象となる電気機器の全体に対して設定される電力管理優先モードを「買電電力優先モード」とすることにより、買電電力を減少させることが可能である。

さらに、「売電電力優先モード」あるいは「買電電力優先モード」を選択している場合でも、ある特定の部屋のエアコンについては、個別の各電気機器に対して設定される機器制御レベルを「レベル０（通常運転レベル）」とすることにより、快適な空調を実施したいという要望も実現可能である。

実施の形態２．
実施の形態１では、商用電源（商用系統）からの買電電力値および商用電源（商用系統）への売電電力値を計測してそれぞれ買電電力目標値および売電電力目標値と比較し、この比較結果に従い、電力管理の対象となる電気機器の全体に対して設定した電力管理優先モードと、それぞれ個別の各電気機器に対して設定した機器制御レベルとの組み合わせに応じて、各電気機器の動作制御を行う例について説明したが、本実施の形態では、商用電源（商用系統）からの買電電力値および商用電源（商用系統）への売電電力値に代えて、予め設定した一定期間内における買電電力量および売電電力量を用いてそれぞれ買電電力量目標値および売電電力量目標値と比較し、この比較結果に従い、電力管理優先モードと機器制御レベルとの組み合わせに応じて、各電気機器の動作制御を行う例について説明する。なお、実施の形態２にかかる電力管理装置および電力管理システムの構成については、実施の形態１と同様であるので、ここでは説明を省略する。

本実施の形態では、計測ユニット６は、実施の形態１において説明した手法で算出した売電電力値［Ｗ］および買電電力値［Ｗ］を一定期間積算（時間積分）して売電電力量［Ｗｈ］および買電電力量［Ｗｈ］を算出する。なお、売電電力値および買電電力値を積算する一定期間については、例えば、１日、１週間、１ヶ月等、予め設定しておくものとする。また、この一定期間が経過した時点で、買電電力量、売電電力量をクリアし、次の一定期間における買電電力量、売電電力量の算出を開始するものとする。

また、本実施の形態では、管理ユニット７には、実施の形態１において説明した「買電電力優先モード」における買電電力目標値に代えて、「買電電力量優先モード」における上述した一定期間内での買電電力量目標値を設定可能であり、同様に、実施の形態１において説明した「売電電力優先モード」における売電電力目標値に代えて、「売電電力量優先モード」における上述した一定期間内での売電電力量目標値を設定可能である。

つぎに、実施の形態２にかかる電力管理装置３０および電力管理システム１００の動作について、図１および図２を参照して説明する。なお、本実施の形態では、図２に示す「買電電力優先モード」、「売電電力優先モード」、「買電電力」、「売電電力」、「買電電力目標値」、および「売電電力目標値」に代えて、それぞれ、「買電電力量優先モード」、「売電電力量優先モード」、「買電電力量」、「売電電力量」、「買電電力量目標値」、および「売電電力量目標値」として説明する。

「機器設定優先モード」は、各電気機器４０毎に設定された通常動作を行わせるモードであり、電力管理優先モードがこの「機器設定優先モード」である場合には、各電気機器４０の機器制御レベルの設定、買電電力量目標値および売電電力量目標値の設定に依らず、常に電気機器４０毎に設定された通常運転を行わせる。

「買電電力量優先モード」は、一定期間内での買電電力量を減少させるモードであり、電力管理優先モードがこの「買電電力量優先モード」である場合には、機器制御レベルが「レベル０（通常運転レベル）」に設定された電気機器４０については、その電気機器４０に設定された通常運転を行わせる。機器制御レベルが「レベル１（省エネ運転レベル）」に設定された電気機器４０については、一定期間内において、買電電力量≦買電電力量目標値を維持している期間は、その電気機器４０に設定された通常運転を行わせ、買電電力量＞買電電力量目標値となった後の期間は、その電気機器４０の消費電力が通常運転時よりも小さくなるように動作制限した省エネ運転を行わせる。また、機器制御レベルが「レベル２（運転停止レベル）」に設定された電気機器４０については、一定期間内における買電電力量≦買電電力量目標値を維持している期間は、その電気機器４０に設定された通常運転を行わせ、買電電力量＞買電電力量目標値となると、その電気機器４０の運転を停止させる。

このように制御することにより、機器制御レベルが「レベル０（通常運転レベル）」に設定された電気機器４０については、快適に通常運転を行わせつつ、電力管理システム１００全体の買電電力量を減少させることができる。

「売電電力量優先モード」は、一定期間内での売電電力量を増加させるモードであり、電力管理優先モードがこの「売電電力量優先モード」である場合には、機器制御レベルが「レベル０（通常運転レベル）」に設定された電気機器４０については、その電気機器４０に設定された通常運転を行わせる。機器制御レベルが「レベル１（省エネ運転レベル）」に設定された電気機器４０については、一定期間内において、売電電力量＜売電電力量目標値を維持している期間は、その電気機器４０の消費電力が通常運転時よりも小さくなるように動作制限した省エネ運転を行わせ、売電電力量≧売電電力量目標値となった後の期間は、その電気機器４０に設定された通常運転を行わせる。また、機器制御レベルが「レベル２（運転停止レベル）」に設定された電気機器４０については、一定期間内において、売電電力量＜売電電力量目標値を維持している期間は、その電気機器４０の運転を停止させ、売電電力量≧売電電力量目標値となると、その電気機器４０に通常運転を行わせる。

このように制御することにより、機器制御レベルが「レベル０（通常運転レベル）」に設定された電気機器４０については、快適に通常運転を行わせつつ、電力管理システム１００全体の売電電力量を増加させることができる。

以上説明したように、実施の形態２の電力管理装置および電力管理システムによれば、実施の形態１において説明した商用電源（商用系統）からの買電電力値および商用電源（商用系統）への売電電力値に代えて、予め設定した一定期間内における買電電力量および売電電力量を用いて、電力管理優先モードと機器制御レベルの組み合わせに応じて、各電気機器の動作制御を行うようにした場合でも、ユーザーニーズに応じた柔軟な電力管理を行うことができ、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、上述した実施の形態では、太陽光発電システムによる発電電力を商用電源（商用系統）に連系する構成について説明したが、太陽光発電システムに代えて、例えば、風力発電システム等、他の分散電源による発電電力を商用電源（商用系統）に連系する構成に適用することも可能であることは言うまでもない。

また、上述した実施の形態では、計測ユニット、管理ユニット、パワーコンディショナ、各電気機器間の通信手段として、有線もしくは無線（例えば、無線ＬＡＮ）で通信を行う例について説明したが、他の無線通信手段、例えばブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））や、有線ＬＡＮ、電力線搬送等の通信手段を用いても同様に実現可能であることは言うまでもない。

また、上述した実施の形態では、住宅内の各電気機器の一例として、エアコンを用いて説明したが、例えば、照明機器や給湯器等、複数の運転状態を有する他の電気機器に対して適用することも可能である。例えば、調光機能を有する照明機器の明るさを制御して省エネ運転を行うようにしてもよいし、また、例えば、人がいない廊下や階段の照明をオフ制御するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、電力管理装置が電力計測手段である計測ユニットおよび電力管理手段である管理ユニットで構成されている例について説明したが、電力計測手段と電力管理手段とが一体化された構成であってもよいことは言うまでもない。

また、上述した実施の形態では、電力管理優先モードの「買電電力優先モード」および「売電電力優先モード」、あるいは、「買電電力量優先モード」および「売電電力量優先モード」をそれぞれ１つ有する例について説明したが、例えば、買電電力目標値や売電電力目標値、あるいは、買電電力量目標値や売電電力量目標値を複数設け、各電力目標に対応する複数の「買電電力優先モード」や「売電電力優先モード」、あるいは、「買電電力量優先モード」や「売電電力量優先モード」を設けてもよい。

さらに、上述した実施の形態では、機器制御レベルの「レベル１（省エネ運転レベル）」を１つ有する例について説明したが、例えば、買電電力目標値や売電電力目標値、あるいは、買電電力量目標値や売電電力量目標値を複数設け、各電力目標あるいは各電力量目標に対応する複数の省エネ運転レベルを設けてもよい。

また、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。

以上のように、本発明は、ユーザーニーズに応じた柔軟な電力管理を行うことができる技術として有用であり、特に、分散電源で発電した電力を商用系統に連系すると共に、前記分散電源あるいは商用系統から住宅内の各電気機器に電力供給する構成に適している。

１ 太陽電池、１ａ，１ｂ 太陽電池モジュール、２ 電力変換手段、２ａ，２ｂ パワーコンディショナ、３ 分電盤、３ａ 主幹ブレーカー、３ｂ 連系ブレーカー、３ｃ，３ｄ，３ｅ 分岐ブレーカー、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ エアコン、６ 計測ユニット（電力計測手段）、７ 管理ユニット（電力管理手段）、９ 発電電流検出手段、１０ 商用電源（商用系統）、１１ 系統電流検出手段、１２ 負荷電流検出手段、１４ 送受信手段（計測ユニット）、１５ 送受信手段（管理ユニット）、１６ 送受信手段（エアコン）、２０ 太陽光発電システム、３０ 電力管理装置、４０ 電気機器、１００ 電力管理システム。

Claims (20)

1. 分散電源で発電した電力を商用系統に連系すると共に、前記分散電源あるいは前記商用系統から住宅内の各電気機器に電力供給する構成に適用される電力管理装置であって、
   前記商用系統からの買電電力および前記商用系統への売電電力を計測する電力計測手段と、
   前記電力計測手段により計測された前記買電電力値および前記売電電力値に基づき前記各電気機器の動作制御を行うことで電力管理を行う電力管理手段と、
   を備え、
   前記電力管理手段は、
   前記電力管理の対象となる前記電気機器の全体に対し、前記電力管理を行う際の優先事項を定めた複数の電力管理優先モードを設定すると共に、それぞれ個別の前記各電気機器に対し、前記電力管理を行う際の前記各電気機器の制御対象事項を定めた複数の機器制御レベルを設定し、前記電力管理優先モードと前記機器制御レベルとの組み合わせに応じて、前記各電気機器の動作制御を行う
   ことを特徴とする電力管理装置。
2. 前記電力管理手段は、
   前記電力管理優先モードとして、
   前記各電気機器毎に設定された通常動作を行わせる機器設定優先モードと、
   前記買電電力を減少させる買電電力優先モードと、
   前記売電電力を増加させる売電電力優先モードと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の電力管理装置。
3. 前記電力管理手段は、
   買電電力目標値および売電電力目標値が設定され、
   前記機器制御レベルとして、
   前記買電電力目標値および前記売電電力目標値に依らず、前記各電気機器毎に設定された通常動作を行わせる通常運転レベルと、
   前記買電電力が前記買電電力目標値よりも大きい条件下、あるいは、前記売電電力が前記売電電力目標値よりも小さい条件下において、前記各電気機器に通常運転時とは異なる省エネ運転を行わせる省エネ運転レベルと、
   前記買電電力が前記買電電力目標値よりも大きい条件下、あるいは、前記売電電力が前記売電電力目標値よりも小さい条件下において、前記各電気機器の運転を停止させる運転停止レベルと、
   を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電力管理装置。
4. 前記電力管理手段は、前記買電電力目標値が複数設定され、複数の前記買電電力目標値にそれぞれ対応する複数の前記買電電力優先モードを有することを特徴とする請求項３に記載の電力管理装置。
5. 前記電力管理手段は、複数の前記買電電力目標値にそれぞれ対応する複数の省エネ運転レベルを有することを特徴とする請求項４に記載の電力管理装置。
6. 前記電力管理手段は、前記売電電力目標値が複数設定され、複数の前記売電電力目標値にそれぞれ対応する複数の前記売電電力優先モードを有することを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の電力管理装置。
7. 前記電力管理手段は、複数の前記売電電力目標値にそれぞれ対応する複数の省エネ運転レベルを有することを特徴とする請求項６に記載の電力管理装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の電力管理装置と、
   前記分散電源と、
   前記電力管理手段からの前記動作制御に関する指令を受信して、当該指令に応じた動作を行う複数の前記電気機器と、
   を備えることを特徴とする電力管理システム。
9. 前記分散電源が太陽光発電システムであることを特徴とする請求項８に記載の電力管理システム。
10. 前記電気機器がエアコンであることを特徴とする請求項８または９に記載の電力管理システム。
11. 分散電源で発電した電力を商用系統に連系すると共に、前記分散電源あるいは前記商用系統から住宅内の各電気機器に電力供給する構成に適用される電力管理装置であって、
    予め設定した一定期間内における前記商用系統からの買電電力量および前記商用系統への売電電力量を計測する電力量計測手段と、
    前記電力量計測手段により計測された前記買電電力量および前記売電電力量に基づき前記各電気機器の動作制御を行うことで電力管理を行う電力管理手段と、
    を備え、
    前記電力管理手段は、
    前記電力管理の対象となる前記電気機器の全体に対し、前記電力管理を行う際の優先事項を定めた複数の電力管理優先モードを設定すると共に、それぞれ個別の前記各電気機器に対し、前記電力管理を行う際の前記各電気機器の制御対象事項を定めた複数の機器制御レベルを設定し、前記電力管理優先モードと前記機器制御レベルとの組み合わせに応じて、前記各電気機器の動作制御を行う
    ことを特徴とする電力管理装置。
12. 前記電力管理手段は、
    前記電力管理優先モードとして、
    前記各電気機器毎に設定された通常動作を行わせる機器設定優先モードと、
    前記買電電力量を減少させる買電電力量優先モードと、
    前記売電電力量を増加させる売電電力量優先モードと、
    を含むことを特徴とする請求項１１に記載の電力管理装置。
13. 前記電力管理手段は、
    前記一定期間内における買電電力量目標値および売電電力量目標値が設定され、
    前記機器制御レベルとして、
    前記買電電力量目標値および前記売電電力量目標値に依らず、前記各電気機器毎に設定された通常動作を行わせる通常運転レベルと、
    前記一定期間内において、前記買電電力量が前記買電電力量目標値を超えた後の期間、あるいは、前記売電電力量が前記売電電力量目標値に達していない期間には、前記各電気機器に通常運転時とは異なる省エネ運転を行わせる省エネ運転レベルと、
    前記一定期間内において、前記買電電力量が前記買電電力量目標値を超えた後の期間、あるいは、前記売電電力量が前記売電電力量目標値を達していない期間には、前記各電気機器の運転を停止させる運転停止レベルと、
    を含むことを特徴とする請求項１１または１２に記載の電力管理装置。
14. 前記電力管理手段は、前記買電電力量目標値が複数設定され、複数の前記買電電力量目標値にそれぞれ対応する複数の前記買電電力量優先モードを有することを特徴とする請求項１３に記載の電力管理装置。
15. 前記電力管理手段は、複数の前記買電電力量目標値にそれぞれ対応する複数の省エネ運転レベルを有することを特徴とする請求項１４に記載の電力管理装置。
16. 前記電力管理手段は、前記売電電力量目標値が複数設定され、複数の前記売電電力量目標値にそれぞれ対応する複数の前記売電電力量優先モードを有することを特徴とする請求項１３から１５のいずれか一項に記載の電力管理装置。
17. 前記電力管理手段は、複数の前記売電電力量目標値にそれぞれ対応する複数の省エネ運転レベルを有することを特徴とする請求項１６に記載の電力管理装置。
18. 請求項１１から１７のいずれか一項に記載の電力管理装置と、
    前記分散電源と、
    前記電力管理手段からの前記動作制御に関する指令を受信して、当該指令に応じた動作を行う複数の前記電気機器と、
    を備えることを特徴とする電力管理システム。
19. 前記分散電源が太陽光発電システムであることを特徴とする請求項１８に記載の電力管理システム。
20. 前記電気機器がエアコンであることを特徴とする請求項１８または１９に記載の電力管理システム。

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