JP2015122836A - 電力管理装置、電力管理方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
現状においては、余剰電力買取制度、全量固定買取制度等が策定されたことにより、住宅を新築するにあたっての太陽電池(太陽光発電パネル)の設置がほぼ定常化してきているような状況にある。具体的に、分譲住宅地などにおいては全体における7〜9割程度の住宅に太陽電池が設置されている。
また、技術面では住宅向けの太陽電池においても大容量化が推し進められている傾向にある。
しかし、散水装置は共有設備である。例えば分譲住宅地などでは散水装置のような大規模な共有設備が近隣に設置されているとは限らない。つまり、特許文献1の構成では、大規模な共有の負荷の無い環境のもとでは、太陽電池の余剰電力を利用する機会を得ることが難しい。
そして、太陽電池の余剰電力が消費できない場合には、太陽電池の出力を抑制することになる。この場合、太陽電池の発電電力を十分に有効利用できないことになる。例えば相当のコストを伴って太陽電池を導入したことを考慮すれば、太陽電池によって発電された電力はできるだけ有効に消費されることが好ましい。
[電力管理システムの全体構成例]
図1は、本実施形態における電力管理システムの全体構成例を示している。本実施形態における電力管理システムは、例えば、所定の地域範囲における複数の需要家に対応する住宅、商業施設、産業施設などの需要家施設における電力を一括して管理するものである。このような電力管理システムは、例えばTEMS(Town Energy Management System)やCEMS(Community Energy Management System)などといわれるものに対応する。
具体的に、蓄電池103に対する充電時には、商用電源2またはパワーコンディショナ102から電力経路切替部105を介して充電のための交流の電力がインバータ104に供給される。インバータ104は、このように供給される交流の電力を直流に変換し、蓄電池103に供給する。
また、蓄電池103の放電時には、蓄電池103から直流の電力が出力される。インバータ104は、このように蓄電池103から出力される直流の電力を交流に変換して電力経路切替部105に供給する。
上記の制御に応じて、電力経路切替部105は、同じ需要家施設10において、商用電源2を負荷106に供給するように電力経路を形成することができる。
また、電力経路切替部105は、同じ需要家施設10において、商用電源2と太陽電池101の一方または両方から供給される電力をインバータ104経由で蓄電池103に充電するように電力経路を形成することができる。
また、電力経路切替部105は、同じ需要家施設10において、蓄電池103から放電により出力させた電力を、インバータ104経由で負荷106に供給するように電力経路を形成することができる。
また、電力経路切替部105は、蓄電池103の放電により出力される電力を、他の需要家施設10における負荷106に供給するように電力経路を形成することができる。
具体的には、電力管理地域1において、太陽電池101と蓄電池103とのいずれも備えない需要家施設10があってもよいし、太陽電池101と蓄電池103のうちのいずれか一方を備える需要家施設10があってもよい。
蓄電池にも充電できない余剰電力については売電すればよいということになる。しかし、太陽電池101の発電電力は日照条件に依存する。電力管理地域1は限られた地域範囲であることから、電力管理地域1における需要家施設10ごとの日照条件はほぼ同様であるとみてよい。
このために、電力管理地域1において備えられる太陽電池101の発電電力は、ほぼ同じようなタイミングで変動する。従って、ある1つの需要家施設10において太陽電池101に余剰電力が生じているときには、他の需要家施設10においても余剰電力が生じているような状態となる可能性が高い。
このように、太陽電池101の余剰電力の売電は常に行えるとは限らない。そのうえで、太陽電池は大容量化が推し進められている状況にある。このために、電力管理地域1において太陽電池101を備える需要家施設10の比率が多くなり、また、大容量の太陽電池101が大容量化されるのに伴い、売電できない場合が生じる可能性はさらに高くなる。
そこで、本実施形態の電力管理装置200は、以下に説明するように、電力管理地域1において生じた太陽電池101の余剰電力を電力管理地域1における負荷106に分配することによって、太陽電池101の余剰電力の有効利用を図る。
図2は、蓄電池103への充放電動作を制御するための電力管理装置200の構成例を示している。
同図に示す電力管理装置200は、通信部201、履歴情報管理部202、消費電力予測部203、発電電力予測部204、余剰状態予測部205、対象負荷決定部206、運転制御部207、予告情報送信制御部208及び記憶部209を備える。
履歴情報管理部202は、通信部201経由での通信によって、各需要家施設10における施設別制御部107から消費電力情報を所定時間ごとに取得する。ここで、施設別制御部107が送信する消費電力情報は、例えば対応の需要家施設10における負荷106−1〜106−Nによる総合の消費電力であればよい。
履歴情報管理部202は、通信部201経由で各需要家施設10から取得した消費電力情報に基づいて、各需要家施設10についての電力消費履歴情報を作成する。このように作成される電力消費履歴情報として、1日分の電力消費履歴情報には、所定時間ごとに対応する消費電力が示される。また、1日分の電力消費履歴情報には、例えば当日における所定の時間帯ごとの天気(気象)の情報が対応付けられる。
履歴情報管理部202は、作成した電力消費履歴情報を記憶部209における電力消費履歴情報記憶部291に記憶させる。このように、履歴情報管理部202は電力消費履歴情報を管理する。
履歴情報管理部202は、通信部201経由での通信によって、太陽電池101を備える需要家施設10における施設別制御部107のそれぞれから発電電力情報を所定時間ごとに取得する。
発電電力情報は、太陽電池101が所定時間ごとに発電した電力を示す。また、発電電力情報は、蓄電池103を備える需要家施設10の太陽電池101については、太陽電池101から蓄電池103に充電した充電電力の情報も含む。
履歴情報管理部202は、作成した発電電力履歴情報を記憶部209における発電電力履歴情報記憶部292に記憶させる。このように、履歴情報管理部202は発電電力履歴情報を管理する。
そして、消費電力予測部203は、需要家施設10ごとに予測された消費電力に基づいて、予測対象日における複数の需要家施設10による総合の消費電力を所定時間ごとに予測する。最も単純な例の1つとして、消費電力予測部203は、需要家施設10ごとに予測された消費電力の総計を所定時間ごとに求め、求めた総計を、複数の需要家施設10による総合の消費電力の予測結果とすればよい。
このために、発電電力予測部204は、記憶部209の発電電力履歴情報記憶部292に記憶される発電電力履歴情報を利用する。
発電電力履歴情報は、前述のように、太陽電池101ごとについての1日単位の発電電力を所定時間ごとに示す。また、発電電力履歴情報には、該当日の天気を示す情報が所定時間ごとに対応付けられている。
発電電力予測部204は、予測対象日の天気予報に基づいて、発電電力履歴情報のうちから、予測対象日とほぼ同じ時期(季節)であって、かつ、予測対象日において予報される天気とほぼ同じ天気と対応付けられた発電電力履歴情報を取得する。発電電力予測部204は取得した発電電力履歴情報のそれぞれが示す発電電力に基づいて、予測対象日の発電電力を所定時間ごとに予測する。
ここでの発電電力の余剰状態とは、予測対象日における余剰電力の値の所定時間ごとの変化である。即ち、余剰状態予測部205は、予測対象日における所定時間ごとの余剰電力を予測する。
本実施形態においては前述のように発電電力履歴情報には充電電力の情報も含められる。そこで、発電電力予測部204は、発電電力履歴情報における充電電力の情報に基づいて予測日における一定時間ごとの充電電力も予測する。そして、発電電力予測部204は、所定時間ごとに、発電電力の予測値から消費電力の予測値と充電電力の予測値とを減算することによって、所定時間ごとの余剰電力の値を求める。このように求められた所定時間ごとの余剰電力の値が余剰状態についての予測結果である。
発電電力が消費電力に対して余剰する状態とは、電力管理地域1全体として発電電力による余剰電力が生じている状態である。
前述のように、余剰状態予測部205は、所定時間ごとに余剰電力の値を予測する。そして、余剰状態予測部205は、余剰電力の値が正である時間のそれぞれについて余剰電力が発生すると予測する。
対象負荷決定部206は、上記のように得られる余剰状態予測部205の予測結果に基づいて、余剰電力が発生すると予測された時間ごとに対象負荷を決定する。
本実施形態においては、需要家施設10のユーザのそれぞれが、余剰電力を消費するために運転されることを許可した負荷106としての機器を予め登録する。
施設別機器情報は、このように登録された機器についての情報である。即ち、施設別機器情報は、需要家施設10ごとにおいて余剰電力の消費のための運転が許可されている機器についての情報である。施設別機器情報は、機器ごとの情報において、例えば運転を許可する時間帯と消費電力の情報が含まれる。
さらに、同じ需要家施設10内の機器を選択するにあたっては、例えば需要家施設10内での太陽電池101までの配線距離が近いもの、あるいは太陽電池101までの配線抵抗が小さいものを対象負荷として選択していくこともできる。
このように対象負荷が稼働することにより、対象負荷によっては、余剰電力に相当する電力が追加的に消費される。これにより、余剰電力が抑制されるため、太陽電池101の発電電力を抑制することなく有効に利用することができる。
予告情報送信制御部208は、予告情報を送信するにあたり、施設別機器情報記憶部293が記憶する施設別機器情報を利用する。
また、予告情報送信制御部208は、予告情報を送信するにあたり、運転計画記憶部294が記憶する運転計画において示される、対象負荷としての機器についての運転計画の内容を利用する。
また、予告情報送信制御部208は、予告情報を送信するにあたり、ユーザ情報記憶部295が記憶するユーザ情報を利用する。ユーザ情報記憶部295が記憶するユーザ情報は、例えば需要家施設10ごとに対応するユーザについての情報を格納する。ユーザ情報には、ユーザの端末のアドレスの情報が格納されている。
また、予告情報送信制御部208は、施設別機器情報記憶部293が記憶する施設別機器情報から、特定された機器ごとに対応する需要家施設10を特定する。
また、予告情報送信制御部208は、上記のように特定された需要家施設10のユーザの端末のアドレスを取得する。
なお、予告情報送信制御部208は、例えば需要家施設10において備えられる所定の端末に対して、施設別制御部107を介して予告情報を送信すればよい。あるいは、予告情報送信制御部208は、電子メールにより予告情報を送信してもよい。
ユーザは、受信した予告情報を見ることで、これからどの時間帯においてどの機器が余剰電力の消費のために稼働する状態となるのかを事前に知ることができる。
同図に示すように、1つの電力消費履歴情報は、1つの需要家施設10に対応しており、需要家施設10を一意に識別する需要家施設識別子に対応付けられる。
1つの需要家施設10に対応する電力消費履歴情報は、図示するように、日付ごとに対応する日単位電力消費履歴情報と天気情報とを格納する。日単位電力消費履歴情報においては、前述したように、所定時間ごとに消費された電力(消費電力)が示される。天気情報は、対応の日付における所定時間ごとの天気を示す。
図4(a)は、発電電力履歴情報記憶部292が記憶する発電電力履歴情報の構造例を示している。
同図に示す発電電力履歴情報は、太陽電池101を備える需要家施設10の需要家施設識別子ごとに、発電電力履歴情報と充電電力履歴情報とを対応付けた構造である。
日単位発電電力履歴情報は、対応の日付における所定時間ごとの太陽電池101による発電電力の履歴を示す。天気情報は、対応の日における所定時間ごとの天気を示す。
1つの需要家施設識別子に対応する充電電力履歴情報は、図4(c)に示すように、日付ごとに対応する日単位充電電力履歴情報を格納する。日単位充電電力履歴情報は、対応の日付における太陽電池101から蓄電池103への充電電力を所定の時間ごとに示す。
なお、蓄電池103を備えない需要家施設10の需要家施設識別子に対応付けられた充電電力履歴情報については、例えば蓄電池103が無いことを示すデータを格納すればよい。
同図に示す施設別機器情報は、需要家施設識別子ごとに、余剰電力の消費が許可された機器ごとの機器情報(1、2・・・)が格納される。
機器情報のそれぞれは、例えば機器識別子、機器名、消費電力、余剰電力消費許可時間帯を格納する。
機器識別子は、対応の機器を一意に識別する識別子である。機器名は、対応の機器の名称を示す。
消費電力は、対応の機器についての消費電力を示す。
余剰電力消費許可時間帯は、対応の機器についてユーザにより余剰電力の消費が許可された時間帯を示す。
運転計画は、運転計画作成部(図2おける図示は省略)が電力管理地域1における電力消費の履歴などに基づいて作成する。
図6のフローチャートは、第1実施形態における電力管理装置200が実行する処理手順例を示している。
電力管理装置200において、対象負荷を決定すべきタイミングに至るのに応じて、消費電力予測部203は、電力管理地域1における総合の消費電力を所定時間ごとに予測する(ステップS101)。
また、発電電力予測部204は、電力管理地域1において備えられる太陽電池101による総合の発電電力を予測する(ステップS102)。
余剰電力が発生すると予測された時間が有る場合(ステップS104−YES)、対象負荷決定部206は、余剰電力が発生すると予測された時間ごとに対象負荷を決定する(ステップS105)。
つまり、対象負荷決定部206は、前述のように、施設別機器情報から、余剰電力が発生すると予測された時間に応じた時間帯での運転が許可されている機器を選択する。そして、対象負荷決定部206は、選択した機器のうちから、さらに、所定の優先順位に従って、合計の消費電力が余剰電力以上となるまで、順次機器を選択していく。このようにして対象負荷としての機器が選択される。
予告情報送信制御部208は、予告情報として、ユーザごとに、対応の需要家施設10において対象負荷として運転される機器と、対象負荷として決定された機器が余剰電力の消費のために運転される時間帯などを示す情報を作成する。
そして、予告情報送信制御部208は、作成した予告情報のそれぞれを対応のユーザの端末に送信する。なお、予告情報送信制御部208は、送信先の端末のアドレス(宛先)については、ユーザ情報記憶部295が記憶するユーザ情報から取得できる。
そして、運転計画が運転制御の開始時刻に至ることにより、運転制御を開始すべきタイミングに至るのに応じて(ステップS108−YES)、運転制御部207は、現時点で運転計画記憶部294が記憶する運転計画に従って運転制御を実行する(ステップS109)。
余剰電力が発生すると予測された時間が無いとの判定に応じてステップS105〜S107の処理をスキップしてステップS109に至った場合には、対象負荷の運転制御を含まない運転計画に従って運転制御が実行される。
一方、余剰電力が発生すると予測された時間が有るとの判定に応じてステップS105〜S107の処理を実行してステップS109に至った場合には、対象負荷の運転制御を含む運転計画に従って運転制御が実行される。これにより、対象負荷の稼働によって太陽電池101による余剰電力が消費される。
[概要]
続いて、第2実施形態について説明する。第1実施形態においては、電力管理装置200が、余剰電力の発生が予測されるのに応じて決定した対象負荷についての運転制御を行うことによって、対象負荷に余剰電力を消費させるようにしていた。
これに対して、第2実施形態における電力管理装置200は、余剰電力の発生が予測された場合に、先ず、需要家施設10のユーザの端末に対して、余剰電力の消費のための負荷の稼働を依頼する稼働依頼情報を送信する。
なお、稼働依頼情報を送信するタイミングは、余剰電力についての予測対象日の運転制御を開始する時刻から一定時間前であればよい。
これに対して、或る事情で予測対象日の当日に余剰電力の消費のために負荷106としての機器を稼働させたくない場合、稼働依頼情報を受信した端末のユーザは、回答期限の時刻までに何の通知も送信しないようにする。
第2実施形態であれば、稼働依頼情報によって稼働してよいかどうかの意志確認が行われ、稼働を承諾したユーザの需要家施設10を対象として対象負荷が選択される。これにより、上記のような場合においては、ユーザの意向を反映させ、ユーザが所有する機器が対象負荷として決定されないようにすることができる。
図7は、第2実施形態における電力管理装置200の構成例を示している。なお、同図において、図2と同一部分には同一符号を付し、説明を省略する。
ユーザ対応通信制御部210は、余剰電力が発生することが予測されるのに応じて、複数の需要家施設10ごとのユーザの端末に、余剰電力の供給についての承諾を依頼する稼働依頼情報を送信する。また、ユーザ対応通信制御部210は、稼働依頼情報の受信に応じて端末から送信される余剰電力の供給についての承諾を示す承諾通知を受信する。
前述のように、操作依頼情報を受信した端末のユーザは、操作依頼情報が示す対象負荷としての機器を、依頼された時間帯において電力を消費する状態となるように稼働させる操作を行う。
図8のフローチャートは、第1実施形態における電力管理装置200が実行する処理手順例を示している。
図8におけるステップS201〜S204は、図6のステップS101〜S104と同様である。
つまり、対象負荷決定部206は、施設別機器情報記憶部293が記憶する施設別機器情報のうちから、承諾通知を送信した端末のユーザの需要家施設10に対応付けられた施設別機器情報を選択し、選択した施設別機器情報から対象負荷を決定する。
そして、運転計画が運転制御の開始時刻に至ることにより、運転制御を開始すべきタイミングに至るのに応じて(ステップS209−YES)、運転制御部207は、現時点で運転計画記憶部294が記憶する運転計画に従って運転制御を実行する(ステップS210)。
第2実施形態の場合には、ステップS205〜S208の処理を経た場合であっても、対象負荷についての運転制御の内容を含まない運転計画に従って電力管理地域1における運転制御が行われる。そのうえで、ユーザが、操作依頼情報の内容に従って対象負荷としての機器を稼働させることにより、電力管理地域1内にて余剰電力に相当する電力の消費が行われるものである。
また、これまでの説明においては、再生可能エネルギー対応発電装置として太陽電池101を例に挙げた。しかし、再生可能エネルギー対応発電装置としては特に限定されるものではなく、例えば風力発電装置、地熱発電装置などであってもよい。
2 商用電源
10 需要家施設
101 太陽電池
102 パワーコンディショナ
103 蓄電池
104 インバータ
105 電力経路切替部
106−1〜106−N 負荷
107 施設別制御部
200 電力管理装置
201 通信部
202 履歴情報管理部
203 消費電力予測部
204 発電電力予測部
205 余剰状態予測部
206 対象負荷決定部
207 運転制御部
208 予告情報送信制御部
209 記憶部
210 ユーザ対応通信制御部
291 電力消費履歴情報記憶部
292 発電電力履歴情報記憶部
293 施設別機器情報記憶部
294 運転計画記憶部
295 ユーザ情報記憶部
Claims (7)
- 複数の需要家施設による総合の消費電力を予測する消費電力予測部と、
前記複数の需要家施設のうちの少なくとも一部において備えられる再生可能エネルギー対応発電装置による総合の発電電力を予測する発電電力予測部と、
前記消費電力予測部により予測された消費電力と、前記発電電力予測部により予測された発電電力とに基づいて、前記発電電力の余剰についての状態を予測する余剰状態予測部と、
前記余剰状態予測部により、前記消費電力に対する余剰電力が前記発電電力において発生する状態となることが予測されるのに応じて、前記複数の需要家施設のそれぞれが備える負荷のうちから、前記発電電力における余剰電力を供給すべき対象負荷を決定する対象負荷決定部と
を備える電力管理装置。 - 前記対象負荷決定部により決定された対象負荷が電力を消費するように制御する運転制御部をさらに備える
請求項1に記載の電力管理装置。 - 前記対象負荷決定部により決定された対象負荷を備える需要家施設のユーザの端末に、前記対象負荷が前記余剰電力の消費のために運転されることを予告する予告情報を送信する予告情報送信制御部をさらに備える
請求項2に記載の電力管理装置。 - 前記余剰状態予測部により前記余剰電力が発生する状態となることが予測されるのに応じて、前記需要家施設ごとのユーザの端末に、前記余剰電力の消費のための負荷の稼働を依頼する稼働依頼情報を送信し、稼働依頼情報の受信に応じて前記端末から送信される承諾の回答を示す承諾通知を受信するユーザ対応通信制御部をさらに備え、
前記対象負荷決定部は、
前記承諾通知を送信した端末のユーザに対応する需要家施設のそれぞれが備える負荷のうちから前記対象負荷を決定する
請求項1に記載の電力管理装置。 - 前記ユーザ対応通信制御部は、
前記対象負荷決定部により決定された対象負荷について電力消費が可能な状態とするための操作をユーザに依頼する操作依頼情報を、前記対象負荷を備える需要家施設のユーザの端末に送信する
請求項4に記載の電力管理装置。 - 複数の需要家施設による総合の消費電力を予測する消費電力予測ステップと、
前記複数の需要家施設のうちの少なくとも一部において備えられる再生可能エネルギー対応発電装置による総合の発電電力を予測する発電電力予測ステップと、
前記消費電力予測ステップにより予測された消費電力と、前記発電電力予測ステップにより予測された発電電力とに基づいて、前記発電電力の余剰についての状態を予測する余剰状態予測ステップと、
前記余剰状態予測ステップにより、前記消費電力に対する余剰電力が前記発電電力において発生する状態となることが予測されるのに応じて、前記複数の需要家施設のそれぞれが備える負荷のうちから、前記発電電力における余剰電力を供給すべき対象負荷を決定する対象負荷決定ステップと
を備える電力管理方法。 - コンピュータに、
複数の需要家施設による総合の消費電力を予測する消費電力予測ステップと、
前記複数の需要家施設のうちの少なくとも一部において備えられる再生可能エネルギー対応発電装置による総合の発電電力を予測する発電電力予測ステップと、
前記消費電力予測ステップにより予測された消費電力と、前記発電電力予測ステップにより予測された発電電力とに基づいて、前記発電電力の余剰についての状態を予測する余剰状態予測ステップと、
前記余剰状態予測ステップにより、前記消費電力に対する余剰電力が前記発電電力において発生する状態となることが予測されるのに応じて、前記複数の需要家施設のそれぞれが備える負荷のうちから、前記発電電力における余剰電力を供給すべき対象負荷を決定する対象負荷決定ステップと
を実行させるためのプログラム。
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