JP2015130768A - エネルギー管理装置、およびエネルギー管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】 貯湯量に依存したコージェネレーション装置の発電能力を考慮して、負荷に供給可能な電力に関する情報を精度よく報知できるエネルギー管理装置、およびエネルギー管理システムを提供する。【解決手段】 エネルギー管理装置８１では、時間演算部８１ｃが、燃料電池６３の貯湯量に基づいて燃料電池６３が発電を継続できる発電可能時間を導出し、給電情報生成部８１ｄが、蓄電池６２の蓄電電力、燃料電池６３の発電可能時間、特定負荷８０の消費電力に基づいて、蓄電池６２と燃料電池６３とを用いて特定負荷８０に供給可能な電力に関する給電情報を生成し、この給電情報を表示端末８２へ出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、一般にエネルギー管理装置、およびエネルギー管理システム、より詳細には蓄電池とコージェネレーション装置とを組み合わせて管理するエネルギー管理装置、およびエネルギー管理システムに関するものである。

従来、蓄電池、分散電源（太陽電池、燃料電池等）を用いて停電時の電力供給を行うバックアップ機能を有する電力供給システムが提供されている。そして、この種のシステムにおいて、蓄電池の蓄電電力、分散電源の発電電力、負荷の消費電力に基づいて、蓄電池の放電可能時間を報知する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１１／１４２３３０号

電力供給システムが用いる分散電源として、発電動作時に生じる排熱を利用して湯を生成するコージェネレーション装置がある。コージェネレーション装置は、発電動作時に生成された湯を貯湯タンクに貯めており、ユーザは、この貯湯タンク内の湯を使用することができる。

停電期間中の負荷は、蓄電池の蓄電電力、コージェネレーション装置の発電電力を用いた電力供給がなされる。そして、負荷への電力供給を管理しているエネルギー管理装置は、停電時における電力供給に関する情報を生成してユーザへ報知していた。

一般に、コージェネレーション装置は、貯湯量が満量になると、発電が停止する。しかしながら、従来のエネルギー管理装置は、この貯湯量に依存したコージェネレーション装置の発電能力を考慮していなかった。したがって、停電時における電力供給に関する情報の精度が低く、ユーザは、停電期間中の負荷の運転を適切に調整することが困難であり、例えば、停電期間中の負荷への給電が意図しないタイミングで停止する事態が発生していた。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、貯湯量に依存したコージェネレーション装置の発電能力を考慮して、負荷に供給可能な電力に関する情報を精度よく報知できるエネルギー管理装置、およびエネルギー管理システムを提供することにある。

本発明のエネルギー管理装置は、蓄電池と、発電時に湯を生成してこの生成した湯を貯める貯湯タンクの貯湯量が所定量以上になれば発電を停止するコージェネレーション装置とを用いた負荷への電力供給を管理するエネルギー管理装置であって、前記負荷の消費電力、前記蓄電池の蓄電電力、貯湯タンクの貯湯量の各情報を取得する情報取得部と、前記貯湯量に基づいて前記コージェネレーション装置が発電を継続できる発電可能時間を導出する時間演算部と、前記蓄電池の蓄電電力、前記コージェネレーション装置の前記発電可能時間、前記負荷の消費電力に基づいて、前記蓄電池と前記コージェネレーション装置とを用いて前記負荷に供給可能な電力に関する給電情報を生成し、この給電情報を報知部へ出力する給電情報生成部とを備えることを特徴とする。

この発明において、前記給電情報は、前記蓄電池の蓄電電力、前記コージェネレーション装置の前記発電可能時間、前記負荷の消費電力に基づく、前記負荷に電力を継続して供給できる残時間の情報であることが好ましい。

この発明において、前記給電情報は、前記蓄電池の蓄電電力、前記コージェネレーション装置の前記発電可能時間、前記負荷の消費電力に基づく、前記蓄電池から供給可能な残電力の情報であることが好ましい。

この発明において、前記給電情報生成部は、前記給電情報の内容に応じた報知方法を前記報知部に実行させる前記給電情報を生成することが好ましい。

この発明において、前記時間演算部は、前記貯湯タンクの貯湯量と前記貯湯タンク内の湯の温度とに基づいて、前記発電可能時間を導出することが好ましい。

この発明において、前記給電情報生成部は、前記発電可能時間が所定時間以上である場合、前記蓄電池の蓄電電力、前記コージェネレーション装置の前記発電可能時間、前記負荷の消費電力に基づいて、前記給電情報を生成し、前記発電可能時間が所定時間未満である場合、前記コージェネレーション装置の前記発電可能時間を用いずに、前記蓄電池の蓄電電力、前記負荷の消費電力に基づいて、前記給電情報を生成することが好ましい。

本発明のエネルギー管理システムは、蓄電池と、発電時に湯を生成してこの生成した湯を貯める貯湯タンクの貯湯量が所定量以上になれば発電を停止するコージェネレーション装置と、前記蓄電池と前記コージェネレーション装置とを用いた負荷への電力供給を管理し、前記負荷に供給可能な電力に関する給電情報を生成するエネルギー管理装置と、前記エネルギー管理装置が生成した前記給電情報を報知する報知部とを備え、前記エネルギー管理装置は、前記負荷の消費電力、前記蓄電池の蓄電電力、貯湯タンクの貯湯量の各情報を取得する情報取得部と、前記貯湯量に基づいて前記コージェネレーション装置が発電を継続できる発電可能時間を導出する時間演算部と、前記蓄電池の蓄電電力、前記コージェネレーション装置の前記発電可能時間、前記負荷の消費電力に基づいて前記給電情報を生成し、この給電情報を報知部へ出力する給電情報生成部とを備えることを特徴とする。

この発明において、前記コージェネレーション装置は、燃料電池であることが好ましい。

以上説明したように、本発明の電力情報は、コージェネレーション装置の発電可能時間を考慮した精度の高い情報となるので、電力情報を見たユーザは、停電期間中の負荷の運転を適切に調整して、電力を有効に用いることができる。したがって、ユーザは、蓄電池の蓄電電力およびコージェネレーション装置の発電電力を適切に用いることができ、停電期間中に負荷への電力供給がユーザの意図しないタイミングで停止してしまうという事態の発生を抑制することができる。

上述のように、本発明のエネルギー管理装置、およびエネルギー管理システムでは、貯湯量に依存したコージェネレーション装置の発電能力を考慮して、負荷に供給可能な電力に関する情報を精度よく報知できるという効果がある。

実施形態のエネルギー管理装置を用いたエネルギー管理システムの概略を示すブロック図である。 同上のエネルギー管理システムの全体構成を示す構成図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態）
エネルギー管理システム（電力管理システム）の全体構成を、図２に示す。エネルギー管理システムは、分電盤１０、自立分電盤２０、電源切替器３０、計測装置４０、電力変換装置５０、蓄電池６２、燃料電池６３、エネルギー管理装置８１、表示端末８２を主構成として備える。

まず、電力供給システムは、負荷に電力を供給する電源として、系統電源６１と、蓄電池６２と、燃料電池６３と、太陽電池６４との４種類を備える。

系統電源６１は、電力会社のような電力供給事業者から配電網を通して供給される商用電源である。

蓄電池６２は、リチウムイオン電池等で構成される。

燃料電池６３は、メタンあるいはプロパンを含む燃料ガスの改質により生成した水素ガスを用いるコージェネレーション装置であって、発電ユニット６３１に貯湯タンク６３２が付設されている。発電ユニット６３１は、燃料電池ユニットを用いた発電を行い、さらには発電動作時に生じる排熱を利用して湯を生成する。貯湯タンク６３２は、発電ユニット６３１の発電動作時に生成された湯を貯める。そして、燃料電池６３は、貯湯タンク６３２の貯湯量が所定量以上になれば、発電ユニット６３１による発電を停止する。

すなわち、燃料電池６３は、発電と湯沸かしとの両方の機能を有している。さらに、燃料電池６３は、貯湯タンク６３２内で湯に代えて蓄えている熱量が不足する場合に追加して加熱を行う補助熱源を備える。また、燃料電池６３は、貯湯タンク６３２に貯めた湯を追い焚きする場合に用いる補助熱源を備える場合がある。燃料電池６３は、燃料電池６３の動作状態の管理に用いるリモコン６３ａと通信可能である。

太陽電池６４は、太陽光による発電を行う。

本実施形態では、系統電源６１への電力の逆潮流が可能な電源として、太陽電池６４を例示しているが、太陽電池６４は、風力、水力、地熱などの自然エネルギーを用いて発電する電源に代えることが可能である。また、本実施形態では、蓄電池６２と燃料電池６３とは、系統電源６１への電力の逆潮流を行わない電源として例示している。また、燃料電池６３に代えて、ガスエンジン（ガスマイクロタービン）を用いて発電するコージェネレーション装置を用いることも可能である。

系統電源６１に接続された配電線Ｌ１は分電盤１０に接続される。

分電盤１０は、配電線Ｌ１に１次側を接続した主幹ブレーカ１１と、主幹ブレーカ１１の２次側において電力を分岐させる複数個の分岐ブレーカ１２とを筐体（図示せず）に内蔵している。それぞれの分岐ブレーカ１２は、分岐線Ｌ２を通して負荷７０に電力を供給する。図では複数個の負荷７０に一括して符号を付しているが、符号７０は個々の負荷を意味する。

さらに分電盤１０は、連系ブレーカ１３と、電流センサＸ３とを内蔵する。連系ブレーカ１３は、主幹ブレーカ１１の１次側の電路（配電線Ｌ１）に接続され、電力変換装置５０と配電線Ｌ１との間に挿入される。連系ブレーカ１３は、太陽電池６４の発電電力を主幹ブレーカ１１の１次側の電路に供給する経路を形成し、また、系統電源６１から受電した電力を蓄電池６２の充電に用いる経路を形成する。連系ブレーカ１３は、いわゆるリモコンブレーカであって、電力変換装置５０からの指示によりオン／オフを切り替える。

電流センサＸ３は、主幹ブレーカ１１を通過する電流を検出するように配置される。図示例では、配電線Ｌ１において、連系ブレーカ１３との接続点と、主幹ブレーカ１１との間の電路を通過する電流を計測するように電流センサＸ３が配置されている。電流センサＸ３は、単相３線の２本の電圧線（Ｕ相とＷ相）の電流を個別に検出するように配置される。

電流センサＸ３は、具体的な構成としてコアを備える電流トランスを想定しているが、コアレスコイル（いわゆるロゴスキーコイル）あるいは磁気センサを用いる構成であってもよい。以下に説明する電流センサＸ１，Ｘ２，Ｘ４〜Ｘ７も同様であり、それぞれの電流センサＸ１，Ｘ２，Ｘ４〜Ｘ７の具体的な構成は電流センサＸ３の構成に準じる。

分電盤１０に内蔵された分岐ブレーカ１２のうちの１個は、単相３線に対応した分岐線Ｌ３を通して自立分電盤２０に接続される。分岐線Ｌ３には、分電盤１０の分岐ブレーカ１２から供給される電力と、電力変換装置５０から供給される電力との一方を選択して自立分電盤２０に供給する電源切替器３０が挿入されている。電源切替器３０は、分岐ブレーカ１２から供給される電力、電力変換装置５０から供給される電力のそれぞれを導通・遮断する電磁継電器を備える。

自立分電盤２０は、系統電源６１から電力が供給されない停電期間でも給電が必要になる負荷８０、計測装置４０、後述する計測点切替装置９０等に電力を供給する経路を形成する。図２では複数個の負荷８０に一括して符号を付しているが符号８０は個々の負荷を意味する。また、負荷８０のうち、負荷８１はエネルギー管理装置であり、負荷８２は表示端末（報知部）であり、以降、エネルギー管理装置８１、表示端末８２と称す。また、負荷７０と負荷８０とを区別するために、負荷７０を「一般負荷」と呼び、負荷８０を「特定負荷」と称す。なお、特定負荷８０には、エネルギー管理装置８１、表示端末８２が含まれる。

自立分電盤２０は、主幹ブレーカ２１と、主幹ブレーカ２１の２次側において電力を分岐させる複数個の分岐ブレーカ２２とを筐体（図示せず）に内蔵する。主幹ブレーカ２１の１次側は、電源切替器３０に接続しており、分電盤１０の分岐ブレーカ１２から供給される電力と、電力変換装置５０から供給される電力とのいずれか一方が供給される。それぞれの分岐ブレーカ２２は、分岐線Ｌ４を通して、特定負荷８０、計測装置４０、計測点切替装置９０に電力を供給する。

特定負荷８０、計測装置４０、計測点切替装置９０は、系統電源６１から電力が供給されている通電期間に、分電盤１０から供給される電力によって動作可能となる。また、特定負荷８０、計測装置４０、計測点切替装置９０は、系統電源６１から電力が供給されていない停電期間に、電力変換装置５０から供給される電力によって動作可能となる。

また、分岐ブレーカ２２のうちの１つは、接続線Ｌ５を通して燃料電池６３に接続される。燃料電池６３の発電電力は、接続線Ｌ５、自立分電盤２０を経由して特定負荷８０、計測装置４０、計測点切替装置９０に供給可能になる。また、燃料電池６３が発電した電力は、主幹ブレーカ２１を通して、分電盤１０にも供給可能であるから、燃料電池６３から一般負荷７０にも電力が供給可能である。

電力変換装置５０は、蓄電池６２と太陽電池６４とが接続され、分電盤１０との間で電力の授受を行う機能と、自立分電盤２０に電力を供給する機能とを有する電力変換器５１を備える。さらに、電力変換装置５０は、電力変換器５１から２線で出力される電力を３線に変換するトランス５２を備える。

電力変換器５１は、太陽電池６４が発電した直流電力を、系統電源６１に連系可能な交流電力に変換する。また、電力変換器５１は、蓄電池６２の充電電流および放電電流を監視・制御し、蓄電池６２が放電する直流電力を交流電力に変換する。

さらに電力変換器５１は、連系ブレーカ１３に接続される連系端子５５と、トランス５２に電力を供給する自立出力部５６とを備える。そして、電力変換器５１は、系統電源６１の通電期間／停電期間（系統電源６１から受電可能か否か）を、連系端子５５における端子間の電圧を用いて判断する。

連系端子５５は、連系ブレーカ１３を介して配電線Ｌ１に接続され、系統電源６１の通電期間において系統連系が可能になっている。具体的には、連系端子５５は、単相３線式であって、接続線Ｌ６を通して連系ブレーカ１３と接続され、主幹ブレーカ１１の１次側である配電線Ｌ１に連系ブレーカ１３を介して接続される。

接続線Ｌ６は、太陽電池６４の発電電力あるいは蓄電池６２の蓄電電力から得られた交流電力を分電盤１０の主幹ブレーカ１１に供給する経路、あるいは太陽電池６４の発電電力を配電線Ｌ１に逆潮流させる経路として用いられる。また、接続線Ｌ６は、配電線Ｌ１を通して系統電源６１から供給される電力を用いて蓄電池６２を充電する経路としても用いられる。連系端子５５の端子間の出力電圧は、系統電源６１の線間電圧によって決められる。

太陽電池６４の発電電力のうち、需要家で利用されない余剰電力は配電線Ｌ１側に逆潮流しており、電力変換器５１は、逆潮流する電力を監視・制御する機能も有する。電流センサＸ２の出力は電力変換器５１に入力され、電力変換器５１は、電流センサＸ２の出力に基づいて需要家から系統電源６１に対する逆潮流が生じているか否か、および逆潮流している電力を判断する。電流センサＸ２は、単相３線における２本の電圧線を通過する電流を個別に検出するように配置される。

電力変換器５１は、電流センサＸ２が監視する電流の位相と、連系端子５５における端子間の電圧の位相との関係を用いて、需要家から系統電源６１に対する逆潮流が生じているか否かを判断する。連系端子５５における端子間の電圧は、連系端子５５に電気的に接続された配電線Ｌ１の線間電圧と同電圧かつ同位相になる。したがって、電力変換器５１は、連系端子５５における端子間の電圧波形と、電流センサＸ２が監視する電流波形とを用い、電圧波形の１周期分について電力を積分した積分値の符号によって、逆潮流が生じているか否かを判断する。

また、蓄電池６２は、系統電源６１に対する電力の逆潮流を行わない。そこで、電力変換器５１は、蓄電池６２の蓄電電力が需要家で消費されずに逆潮流しているか否かを監視するためにも、電流センサＸ２の出力を上記同様に用いる。

一方、電力変換器５１の自立出力部５６は、系統電源６１の通電期間にはトランス５２に電力を出力せず、系統電源６１の停電期間にはトランス５２に電力を出力する。自立出力部５６は単相２線式であって、トランス５２の１次側と２線で接続され、トランス５２への電力供給のみを行う。自立出力部５６の端子間の電圧は定電圧（たとえば、２００Ｖ）に保たれる。そして、トランス５２の２次側には自立端子５７が設けられており、この自立端子５７が出力する電力は、太陽電池６４と蓄電池６２との少なくとも一方に由来する。自立端子５７は、単相３線に対応した接続線Ｌ７を通して電源切替器３０に接続される。

電力変換器５１は、系統電源６１の通電期間／停電期間を、連系端子５５における端子間の電圧を用いて判断する。そして、電力変換器５１は、通電期間／停電期間の判断結果を用いて、電源切替器３０の切替動作を制御する。電源切替器３０は、電力変換器５１からの指示により、自立分電盤２０の主幹ブレーカ２１に接続線Ｌ３を接続する状態と、自立分電盤２０の主幹ブレーカ２１に接続線Ｌ７を接続する状態とを切り替える。つまり、自立分電盤２０は、系統電源６１から電力が供給されている通電期間に分電盤１０を通して電力が供給され、系統電源６１からの電力が停止する停電期間に電力変換装置５０から分電盤１０を通さずに電力が供給される。なお、電源切替器３０の切替動作は、電力変換器５１が出力する例えば接点信号によって行われるが、その信号形態は限定されない。

また、電力変換器５１は、通電期間／停電期間の判断結果（停電情報）を、計測装置４０へ送信する。さらに、電力変換器５１は、蓄電池６２の情報（蓄電電力、放電電力、機器情報、エラー情報等）、太陽電池６４の情報（発電電力、機器情報、エラー情報等）を、計測装置４０へ送信する。

なお、図２において、電力変換器５１−計測装置４０間の通信経路、電力変換器５１−蓄電池６２間の通信経路は、例えば、ＲＳ４８５規格に準じた仕様のシリアル通信を行う。なお、この通信路は、ＲＳ４８５規格に準じた仕様であることは必須ではなく、無線通信、または有線通信路を用いた電力線搬送通信によっても実現可能である。また、これらの通信技術を組み合わせて用いてもよい。

さらに、電力変換装置５０は、計測点切替装置９０に切替信号による指示を与える切替指示部５３を備える。切替指示部５３は、通電期間／停電期間を示す切替信号を計測点切替装置９０に与え、この切替信号は計測点切替装置９０を通して燃料電池６３にも伝送される。なお、この切替信号は、例えば接点信号であり、その信号形態は限定されない。

計測点切替装置９０は、燃料電池６３が監視する電流値を、分電盤１０に内蔵された電流センサＸ３と、自立分電盤２０の主幹ブレーカ２１を通過する電流を計測する電流センサＸ５とのどちらから取得するかを選択する。すなわち、計測点切替装置９０は、系統電源６１の通電期間には電流センサＸ３を燃料電池６３に接続し、系統電源６１の停電期間には電流センサＸ５を燃料電池６３に接続する。

燃料電池６３は、本実施形態においては電力の逆潮流を行わないから、電流センサＸ３，Ｘ５が監視する電流に基づいて、逆潮流の発生の有無を判断する。すなわち、燃料電池６３は、燃料電池６３の発電電力が、需要家で消費されずに逆潮流しているか否かを監視するために、電流センサＸ３，Ｘ５の各出力を用いる。具体的に、燃料電池６３は、系統電源６１の通電時において系統電源６１に対する電力の逆潮流を検出するために、電流センサＸ３の出力を用いる。また、燃料電池６３は、系統電源６１の停電時において接続線Ｌ７側への電力の逆潮流を検出するために、電流センサＸ５の出力を用いる。

すなわち、電流センサＸ３，Ｘ５の各出力は、計測点切替装置９０を介して燃料電池６３に入力され、燃料電池６３は、電流センサＸ３，Ｘ５の各出力に基づいて、燃料電池６３から出力された全電力が需要家で消費されているか否かを判断する。

また、燃料電池６３が発電した電力は、電流センサＸ４によって監視される。電流センサＸ４は、燃料電池６３と分岐ブレーカ２２とを接続する接続線Ｌ５を通過する電流を監視する。そして、電流センサＸ４の出力は計測装置４０に入力され、計測装置４０は接続線Ｌ５を通過する電力を監視する。

また、燃料電池６３は、電力変換装置５０との間で計測点切替装置９０を通して通信する。つまり、系統電源６１の通電期間／停電期間を示す切替信号が、電力変換装置５０から計測点切替装置９０を通して燃料電池６３にも通知される。したがって、燃料電池６３は、電力変換装置５０の連系端子５５と自立端子５７とのどちらから電力供給がなされているかを認識することができる。

また、電力変換装置５０は、利用者による動作の指示および監視を可能にするために、リモコン５４と通信する。

需要家において主幹ブレーカ１１の１次側の配電線Ｌ１には、系統電源６１から受電した電力を計量するために電流センサＸ１が配置される。

また、配電線Ｌ１において、電流センサＸ１と主幹ブレーカ１１との間には、系統電源６１への逆潮流を検出するために、電流センサＸ２が配置される。電流センサＸ２は、配電線Ｌ１において主幹ブレーカ１１と連系ブレーカ１３との接続点より系統電源６１に近い位置で電流を監視する。

また、配電線Ｌ１において、連系ブレーカ１３との接続点と、主幹ブレーカ１１との間の電路を通過する電流を計測するように、電流センサＸ３が配置されている。また、電流センサＸ４は、燃料電池６３と分岐ブレーカ２２とを接続する接続線Ｌ５を通過する電流を監視し、電流センサＸ５は、自立分電盤２０の主幹ブレーカ２１を通過する電流を計測する
また、電流センサＸ６は、分岐線Ｌ２に配置されて、一般負荷７０に供給される電流を監視する。電流センサＸ７は、分岐線Ｌ４に配置されて、特定負荷８０に供給される電流を監視する。

そして、計測装置４０には、電流センサＸ１，Ｘ４，Ｘ６，Ｘ７が接続されており、計測装置４０は、電流センサＸ１，Ｘ４，Ｘ６，Ｘ７が計測した各電流値を定期的に取得する。

計測装置４０は、電流センサＸ１が計測した電流値に基づいて系統電源６１から受電した電力を計測し、売買電情報（買電情報、売電情報）を生成する。また、計測装置４０は、電流センサＸ６が計測した電流値に基づいて一般負荷７０の消費電力を計測し、消費電力情報（一般負荷）を生成する。また、計測装置４０は、電流センサＸ７が計測した電流値に基づいて特定負荷８０の消費電力を計測し、消費電力情報（特定負荷）を生成する。

また、計測装置４０は、電力変換装置５０と通信することによって、蓄電池６２の情報（蓄電電力、放電電力、機器情報、エラー情報等）、太陽電池６４の情報（発電電力、機器情報、エラー情報等）、通電期間／停電期間の判断結果を示す停電情報を取得する。

また、計測装置４０は、電流センサＸ４が計測した電流値に基づいて燃料電池６３の発電電力を計測し、発電情報（燃料電池）を生成する。

そして、計測装置４０は、売買電情報、消費電力情報（一般負荷）、消費電力情報（特定負荷）、蓄電池６２の情報、太陽電池６４の情報、停電情報、発電情報（燃料電池）を、エネルギー管理装置８１へ無線送信する。

エネルギー管理装置８１は、売買電情報、消費電力情報（一般負荷）、消費電力情報（特定負荷）、蓄電池６２の情報、太陽電池６４の情報、停電情報、発電情報（燃料電池）を、計測装置４０から受信する。

さらに、エネルギー管理装置８１と燃料電池６３とは、互いに無線通信可能に構成されており、エネルギー管理装置８１は、燃料電池６３と無線通信することによって、燃料電池６３の情報（貯湯タンク６３２の貯湯量、機器情報、エラー情報等）を取得する。

そして、エネルギー管理装置８１は、計測装置４０と無線通信することによって、計測装置４０経由で電力変換器５１と通信可能である。また、エネルギー管理装置８１は、燃料電池６３とも無線通信可能である。そして、エネルギー管理装置８１は、上記各情報に基づいて、電力変換器５１および燃料電池６３を制御して、蓄電池６２、燃料電池６３、太陽電池６４の各動作を制御する。

例えば、エネルギー管理装置８１は、系統電源６１の通電期間であれば、系統電源６１、蓄電池６２、燃料電池６３、太陽電池６４の各電力を用いて、一般負荷７０、特定負荷８０へ電力供給を行う。また、通電期間のエネルギー管理装置８１は、系統電源６１、太陽電池６４の各電力を用いて、蓄電池６２を充電する。また、通電期間のエネルギー管理装置８１は、太陽電池６４の発電電力を用いて系統電源６１へ逆潮流させる電力量も制御する。

また、エネルギー管理装置８１は、系統電源６１の停電期間であれば、蓄電池６２、燃料電池６３、太陽電池６４の各電力を用いて、特定負荷８０へ電力供給を行う。また、停電期間のエネルギー管理装置８１は、太陽電池６４の電力を用いて蓄電池６２を充電する。

そして、エネルギー管理装置８１および表示端末８２は、互いに無線通信可能に構成されている。エネルギー管理装置８１は、表示端末８２からの要求に応じて、上記の各情報、電力変換器５１および燃料電池６３の各制御状態等を表示端末８２に表示させるための表示情報を生成し、表示端末８２へ送信する。表示端末８２は、受信した表示情報を画面に表示し、必要であれば音声通知も行う。表示端末８２は、モニタ画面およびスピーカ等を備えた専用端末、携帯電話、パーソナルコンピュータ等を用いる。

次に、本発明の要旨である、停電期間における燃料電池６３の貯湯量に応じた報知処理について、図１を用いて説明する。なお、図１は、エネルギー管理システムの構成の概略を示すブロック図であり、図２の構成の一部を省略している。図１において、破線は交流電路を示し、一点鎖線は直流電路を示し、実線は情報の伝達経路を示す。

まず、夜間の停電期間において、太陽電池６４は発電不能となるので、エネルギー管理装置８１は、蓄電池６２、燃料電池６３のみを用いて電力制御を行う。

エネルギー管理装置８１は、情報取得部８１ａと、電力制御部８１ｂと、時間演算部８１ｃと、給電情報生成部８１ｄとを備える。

情報取得部８１ａは、計測装置４０と無線通信することによって、売買電情報、消費電力情報（一般負荷）、消費電力情報（特定負荷）、蓄電池６２の情報、太陽電池６４の情報、停電情報、発電情報（燃料電池）を、計測装置４０から取得する。さらに、情報取得部８１ａは、燃料電池６３と無線通信することによって、燃料電池６３の情報を取得する。すなわち、情報取得部８１ａは、夜間の停電期間において、特定負荷８０の消費電力、蓄電池６２の蓄電電力、貯湯タンク６３２の貯湯量、燃料電池６３の発電量等の各情報を取得することができる。

そして、電力制御部８１ｂは、上記各情報に基づいて、電力変換器５１および燃料電池６３を制御し、蓄電池６２、燃料電池６３の各動作を制御して、特定負荷８０へ電力を供給する。

しかし、燃料電池６３は、貯湯タンク６３２の貯湯量が所定量以上になれば（満蓄状態）、発電ユニット６３１による発電を停止する。すなわち、燃料電池６３が発電を継続できる発電可能時間は、貯湯量に応じて変化するため、停電期間において燃料電池６３を利用できるか否かは、貯湯量に依存している。そして、夜間の停電期間において、蓄電池６２の蓄電電力、燃料電池６３の発電電力を利用して特定負荷８０へ電力を供給しているときに、燃料電池６３の貯湯量が満蓄状態になると、蓄電池６２の蓄電電力のみを利用して電力を供給しなければならない。なお、ユーザが湯を使用することによって、貯湯量は減少する。

ここで、電力変換装置５０は、自立端子５７から出力可能な最大電力（制約出力）が予め決められており、燃料電池６３が発電を停止した場合、特定負荷８０の消費電力が制約出力を上回ることがある。自立端子５７の出力が制約出力を上回ると、電力変換器５１は、自立出力部５６からの出力を停止して、自立端子５７からの出力を停止させる。したがって、停電期間において、自立分電盤２０から特定負荷８０への電力供給がユーザの意図しないタイミングで停止してしまう可能性がある。

そこで、エネルギー管理装置８１は、燃料電池６３の発電可能時間を考慮して停電期間における給電情報を作成し、この給電情報を表示端末８２に表示させることによって、ユーザに対して、停電期間における電力の継続供給の見通しに関する情報を報知する。

まず、時間演算部８１ｃは、貯湯タンク６３２の貯湯量に基づいて、燃料電池６３が発電を継続できる発電可能時間を導出する。時間演算部８１ｃは、貯湯量が多いほど燃料電池６３の発電可能時間を短く算出し、貯湯量が少ないほど燃料電池６３の発電可能時間を長く算出する。なお、この発電可能時間は、燃料電池６３が定格電力を出力する定格運転が可能な時間である。なお、発電可能時間の導出に用いられる燃料電池６３の出力は、定格電力に限定されず、例えば定格電力の７０％等であってもよい。

給電情報生成部８１ｄは、蓄電池６２の蓄電電力、燃料電池６３の発電可能時間、特定負荷８０の消費電力に基づいて給電情報を生成し、この給電情報を表示端末８２へ出力する。

表示端末８２は、報知部に相当し、給電情報生成部８１ｄから受信した給電情報を画面に表示し、必要であれば音声通知も行う。

給電情報生成部８１ｄが生成する給電情報について、以下に説明する。

給電情報の一例として、特定負荷８０に電力を継続して供給できる残時間の情報「給電残時間情報」、および蓄電池６２から供給可能な残電力に関する情報「逼迫情報」について説明する。

給電残時間情報は、蓄電池６２の蓄電電力および燃料電池６３の発電電力を用いて、特定負荷８０の消費電力を継続して供給可能な残時間（給電残時間）である。この給電残時間情報は、蓄電池６２の蓄電電力と、燃料電池６３の発電可能時間と、特定負荷８０の消費電力情報とに基づいて導出される。給電残時間は、蓄電池６２の蓄電電力が大きいほど長くなる。また、給電残時間は、燃料電池６３の貯湯量が少なく、燃料電池６３の発電可能時間が長いほど長くなる。さらに、給電残時間は、特定負荷８０の消費電力が少ないほど長くなる。

この給電残時間情報は、燃料電池６３の発電可能時間を考慮した情報となる。すなわち、給電残時間情報は、燃料電池６３の発電可能時間を考慮した精度の高い情報となるので、給電残時間情報を見たユーザは、停電期間中の特定負荷８０の運転を適切に調整して、電力を有効に用いることができる。したがって、ユーザは、蓄電池６２の蓄電電力および燃料電池６３の発電電力を適切に用いることができ、停電期間中に特定負荷８０への電力供給がユーザの意図しないタイミングで停止してしまうという事態の発生を抑制することができる。

また、給電情報生成部８１ｄは、発電可能時間が予め決められた下限時間（所定時間）以上である場合のみ、蓄電池６２の蓄電電力、燃料電池６３の発電可能時間、特定負荷８０の消費電力に基づいて、給電残時間情報を生成することが好ましい。この場合、給電情報生成部８１ｄは、発電可能時間が下限時間未満である場合、燃料電池６３の発電可能時間を考慮せずに、蓄電池６２の蓄電電力、特定負荷８０の消費電力に基づいて、給電残時間情報を生成する。

次に逼迫情報は、蓄電池６２の蓄電電力および燃料電池６３の発電電力を用いた場合に、特定負荷８０へ給電する電力の逼迫率である。蓄電池６２から特定負荷８０へ供給可能な最大電力は、電力変換器５１の自立端子５７から出力可能な最大電力（制約出力）によって決まる。そして、逼迫率＝｛（特定負荷８０の消費電力−燃料電池６３の定格電力）／電力変換器５１の制約出力｝で求められる。すなわち、逼迫率は、燃料電池６３の発電電力（定格電力）を考慮した値となる。

また、この逼迫情報は、蓄電池６２の蓄電電力、燃料電池６３の発電可能時間を考慮して作成されることが好ましい。例えば、蓄電池６２の蓄電電力が大きいほど、逼迫率を減少方向に補正し、蓄電池６２の蓄電電力が小さいほど、逼迫率を増加方向に補正する。さらに、燃料電池６３の発電可能時間が長いほど、逼迫率を減少方向に補正し、燃料電池６３の発電可能時間が短いほど、逼迫率を増加方向に補正する。この場合、逼迫情報は、燃料電池６３の発電可能時間を考慮した情報となる。すなわち、この逼迫情報は、燃料電池６３の発電可能時間を考慮した精度の高い情報となるので、逼迫情報を見たユーザは、停電期間中の特定負荷８０の運転を適切に調整して、電力を有効に用いることができる。したがって、ユーザは、蓄電池６２の蓄電電力および燃料電池６３の発電電力を適切に用いることができ、停電期間中に特定負荷８０への電力供給がユーザの意図しないタイミングで停止してしまうという事態の発生を抑制することができる。

上述のように、エネルギー管理装置８１を用いたエネルギー管理システムは、貯湯量に依存した燃料電池６３等のコージェネレーション装置の発電能力を考慮して、負荷に供給可能な電力に関する情報を精度よく報知できる。

また、給電情報生成部８１ｄは、逼迫情報として上述の逼迫率を用いるもの以外に、蓄電池６２から供給可能な残電力に関する別の情報を逼迫情報として用いてもよい。この場合、給電情報生成部８１ｄは、発電可能時間が予め決められた下限時間（所定時間）以上である場合のみ、蓄電池６２の蓄電電力、燃料電池６３の発電可能時間、特定負荷８０の消費電力に基づいて、逼迫情報を生成することが好ましい。給電情報生成部８１ｄは、発電可能時間が下限時間未満である場合、燃料電池６３の発電可能時間を用いずに、蓄電池６２の蓄電電力、特定負荷８０の消費電力に基づいて、逼迫情報を生成する。

また、給電情報生成部８１ｄは、給電情報の内容に応じた報知方法を表示端末８２に実行させる給電情報を生成することが好ましい。

例えば、給電情報生成部８１ｄは、給電残時間情報を生成する場合、給電残時間が所定時間より短ければ、表示画面の色、配置等を緊急性の高いデザインとし、さらにブザー音、メッセージ等の音声情報を含める。したがって、表示端末８２は、給電残時間情報を表示する場合に、給電残時間が短いことを視覚情報および音声情報を用いてユーザに対して強く報知できる。

また、給電情報生成部８１ｄは、逼迫情報を生成する場合、逼迫率が所定値より高ければ、表示画面の色、配置等を緊急性の高いデザインとし、さらにブザー音、メッセージ等の音声情報を含める。したがって、表示端末８２は、逼迫情報を表示する場合に、逼迫率が高いことを視覚情報および音声情報を用いてユーザに対して強く報知できる。

また、時間演算部８１ｃは、貯湯タンク６３２の貯湯量と貯湯タンク６３２内の湯の温度とに基づいて、発電可能時間を導出することが好ましい。この場合、燃料電池６３の発電ユニット６３１は、貯湯タンク６３２の貯湯量が満蓄状態でない場合、または貯湯タンク６３２の湯の温度が所定温度以下である場合に、発電可能となる。したがって、時間演算部８１ｃは、燃料電池６３の発電可能時間をより長く設定することができ、燃料電池６３は、停電時の発電量を増やすことができる。

次に、昼間の停電期間における燃料電池６３の貯湯量に応じた報知処理について説明する。

まず、昼間の停電期間において、太陽電池６４は発電可能であり、エネルギー管理装置８１は、蓄電池６２、燃料電池６３、太陽電池６４を用いて電力制御を行う。

エネルギー管理装置８１の情報取得部８１ａは、計測装置４０と無線通信を行い、売買電情報、消費電力情報（一般負荷）、消費電力情報（特定負荷）、蓄電池６２の情報、太陽電池６４の情報、停電情報、発電情報（燃料電池）を、計測装置４０から取得する。さらに、情報取得部８１ａは、燃料電池６３と無線通信することによって、燃料電池６３の情報を取得する。すなわち、情報取得部８１ａは、昼間の停電期間において、特定負荷８０の消費電力、蓄電池６２の蓄電電力、貯湯タンク６３２の貯湯量、燃料電池６３の発電量、太陽電池６４の発電量の各情報を取得することができる。

そして、電力制御部８１ｂは、上記各情報に基づいて、電力変換器５１および燃料電池６３を制御して、蓄電池６２、燃料電池６３、太陽電池６４の各動作を制御して、特定負荷８０へ電力を供給する。

この場合、エネルギー管理装置８１の給電情報生成部８１ｄは、蓄電池６２の蓄電電力と、燃料電池６３の発電可能時間と、太陽電池６４の発電電力、特定負荷８０の消費電力情報とに基づいて、給電残時間情報を生成する。

また、給電情報生成部８１ｄは、逼迫率＝｛（特定負荷８０の消費電力−燃料電池６３の定格電力）／電力変換器５１の制約出力｝で求めて、この逼迫率に基づく逼迫情報を生成する。

すなわち、昼間の停電期間においても、給電情報生成部８１ｄが給電残時間情報、逼迫情報等の給電情報を生成し、表示端末８２が給電情報をユーザへ報知することによって、上述の夜間の停電期間と同様の効果を得ることができる。

上述のエネルギー管理装置８１は、蓄電池６２と、発電時に湯を生成してこの生成した湯を貯める貯湯タンク６３２の貯湯量が所定量以上になれば発電を停止する燃料電池６３（コージェネレーション装置）とを用いた特定負荷８０（負荷）への電力供給を管理する。このエネルギー管理装置８１は、特定負荷８０の消費電力、蓄電池６２の蓄電電力、貯湯タンク６３２の貯湯量の各情報を取得する情報取得部８１ａを備える。さらにエネルギー管理装置８１は、貯湯量に基づいて燃料電池６３が発電を継続できる発電可能時間を導出する時間演算部８１ｃを備える。さらにエネルギー管理装置８１は、蓄電池６２の蓄電電力、燃料電池６３の発電可能時間、特定負荷８０の消費電力に基づいて、蓄電池６２と燃料電池６３とを用いて特定負荷８０に供給可能な電力に関する給電情報を生成する給電情報生成部８１ｄを備える。給電情報生成部８１ｄは、この給電情報を表示端末８２（報知部）へ出力する。

また、上述のエネルギー管理システムは、蓄電池６２と、発電時に湯を生成してこの生成した湯を貯める貯湯タンク６３２の貯湯量が所定量以上になれば発電を停止する燃料電池６３（コージェネレーション装置）とを備える。さらにエネルギー管理システムは、蓄電池６２と燃料電池６３とを用いた特定負荷８０（負荷）への電力供給を管理し、特定負荷８０に供給可能な電力に関する給電情報を生成するエネルギー管理装置８１を備える。さらにエネルギー管理システムは、エネルギー管理装置８１が生成した給電情報を報知する表示端末８２（報知部）を備える。そして、エネルギー管理装置８１は、特定負荷８０の消費電力、蓄電池６２の蓄電電力、貯湯タンク６３２の貯湯量の各情報を取得する情報取得部８１ａを備える。さらにエネルギー管理装置８１は、貯湯量に基づいて燃料電池６３が発電を継続できる発電可能時間を導出する時間演算部８１ｃを備える。さらにエネルギー管理装置８１は、蓄電池６２の蓄電電力、燃料電池６３の発電可能時間、特定負荷８０の消費電力に基づいて給電情報を生成し、この給電情報を表示端末８２へ出力する給電情報生成部８１ｄを備える。

１０ 分電盤
２０ 自立分電盤
３０ 電源切替器
４０ 計測装置
５０ 電力変換装置
６１ 系統電源
６２ 蓄電池
６３ 燃料電池（コージェネレーション装置）
６４ 太陽電池
８１ エネルギー管理装置
８１ａ 情報取得部
８１ｂ 電力制御部
８１ｃ 時間演算部
８１ｄ 給電情報生成部
８２ 表示端末（報知部）

Claims (8)

1. 蓄電池と、発電時に湯を生成してこの生成した湯を貯める貯湯タンクの貯湯量が所定量以上になれば発電を停止するコージェネレーション装置とを用いた負荷への電力供給を管理するエネルギー管理装置であって、
   前記負荷の消費電力、前記蓄電池の蓄電電力、貯湯タンクの貯湯量の各情報を取得する情報取得部と、
   前記貯湯量に基づいて前記コージェネレーション装置が発電を継続できる発電可能時間を導出する時間演算部と、
   前記蓄電池の蓄電電力、前記コージェネレーション装置の前記発電可能時間、前記負荷の消費電力に基づいて、前記蓄電池と前記コージェネレーション装置とを用いて前記負荷に供給可能な電力に関する給電情報を生成し、この給電情報を報知部へ出力する給電情報生成部と
   を備えることを特徴とするエネルギー管理装置。
2. 前記給電情報は、前記蓄電池の蓄電電力、前記コージェネレーション装置の前記発電可能時間、前記負荷の消費電力に基づく、前記負荷に電力を継続して供給できる残時間の情報であることを特徴とする請求項１記載のエネルギー管理装置。
3. 前記給電情報は、前記蓄電池の蓄電電力、前記コージェネレーション装置の前記発電可能時間、前記負荷の消費電力に基づく、前記蓄電池から供給可能な残電力の情報であることを特徴とする請求項１記載のエネルギー管理装置。
4. 前記給電情報生成部は、前記給電情報の内容に応じた報知方法を前記報知部に実行させる前記給電情報を生成することを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載のエネルギー管理装置。
5. 前記時間演算部は、前記貯湯タンクの貯湯量と前記貯湯タンク内の湯の温度とに基づいて、前記発電可能時間を導出することを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載のエネルギー管理装置。
6. 前記給電情報生成部は、
   前記発電可能時間が所定時間以上である場合、前記蓄電池の蓄電電力、前記コージェネレーション装置の前記発電可能時間、前記負荷の消費電力に基づいて、前記給電情報を生成し、
   前記発電可能時間が所定時間未満である場合、前記コージェネレーション装置の前記発電可能時間を用いずに、前記蓄電池の蓄電電力、前記負荷の消費電力に基づいて、前記給電情報を生成する
   ことを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載のエネルギー管理装置。
7. 蓄電池と、
   発電時に湯を生成してこの生成した湯を貯める貯湯タンクの貯湯量が所定量以上になれば発電を停止するコージェネレーション装置と、
   前記蓄電池と前記コージェネレーション装置とを用いた負荷への電力供給を管理し、前記負荷に供給可能な電力に関する給電情報を生成するエネルギー管理装置と、
   前記エネルギー管理装置が生成した前記給電情報を報知する報知部とを備え、
   前記エネルギー管理装置は、
   前記負荷の消費電力、前記蓄電池の蓄電電力、貯湯タンクの貯湯量の各情報を取得する情報取得部と、
   前記貯湯量に基づいて前記コージェネレーション装置が発電を継続できる発電可能時間を導出する時間演算部と、
   前記蓄電池の蓄電電力、前記コージェネレーション装置の前記発電可能時間、前記負荷の消費電力に基づいて前記給電情報を生成し、この給電情報を報知部へ出力する給電情報生成部と
   を備えることを特徴とするエネルギー管理システム。
8. 前記コージェネレーション装置は、燃料電池であることを特徴とする請求項７記載のエネルギー管理システム。
   

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