JP2015208158A

JP2015208158A - 電力制御システム

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Publication number: JP2015208158A
Application number: JP2014088295A
Authority: JP
Inventors: 利広芝田; Toshihiro Shibata; 光好辰巳; Mitsuyoshi Tatsumi; 智史星野; Satoshi Hoshino; 高橋　寿明; Toshiaki Takahashi; 寿明高橋
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2015-11-19
Anticipated expiration: 2034-04-22
Also published as: JP6269948B2

Abstract

【課題】ピーク電力を抑制しながら残量を有効に使用する電力制御システム。
【解決手段】蓄電システム１は蓄電池１１、管理部１２、および操作部１３を備える。管理部１２は、電力系統２に基づく蓄電池１１の充電、および蓄電池１１から配電システム３への放電を管理する。操作部１３で行われた操作入力の内容は、管理部１２に引き渡される。管理部１２は、操作入力の内容に基づいて蓄電池１１の動作制御を行う。蓄電池と、第１の時間帯の開始時刻に、第１の時間帯と対応づけられた第１の蓄電残量を保有する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は電力制御システムに関する。

系統電力を蓄電池に充電し、必要な時間帯に放電する電力制御システムが知られている。

特開2002-369406号公報

しかし、特許文献１によると、放電時間帯に蓄電を消費してしまい、ピーク時には使用できる蓄電が残っていない、という問題がある。また、その場合ピーク電力を確保しなければいけないため、契約電力を下げることが難しい。さらに、ピーク時のみに蓄電を放電すると、ピーク時以外の時間帯で有効活用できない。

本実施形態の電力制御システムは、蓄電池と、第１の時間帯の開始時刻に、第１の時間帯と対応づけられた第１の蓄電残量を保有するよう前記蓄電池を制御可能である管理部と、を備える。

本実施形態によれば、ピーク電力を抑制しながら残量を有効に使用することが期待できる。

第１の実施形態にかかる電力制御システムの一例を示すシステム構成図第１の実施形態にかかる管理部のブロック図第１の実施形態にかかる操作部監視画面第１の実施形態にかかる操作部設定画面第１の実施形態にかかる操作部設定画面第１の実施形態にかかる設定条件例第１の実施形態にかかる電力制御システムの動作例を示すフロー第２の実施形態にかかる設定条件例第２の実施形態にかかる電力制御システムの動作例を示すフロー

本発明にかかる実施形態の電力制御システムは、蓄電池と、第１の時間帯の開始時刻に、第１の時間帯と対応づけられた第１の蓄電残量を保有するよう前記蓄電池を制御可能である管理部と、を備える。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、第１の実施形態に係る電力制御システムの一例を示すシステム構成図である。本実施形態に係る電力制御システムは、例えば住宅などの施設に設けられ、蓄電システム１、電力系統２、配電システム３を備える。

蓄電システム１は蓄電池１１、管理部１２、および操作部１３を備える。管理部１２は、電力系統２に基づく蓄電池１１の充電、および蓄電池１１から配電システム３への放電を管理する。蓄電池１１、管理部１２および操作部１３は、物理的に一体でもよいし、有線または無線で接続されている複数の個体でもよい。たとえば、蓄電池１１を屋外に設置した場合、操作部１３はユーザの利便性を考慮し、屋内に設置してもよい。操作部１３で行われた操作入力の内容は、管理部１２に引き渡される。管理部１２は、前記操作入力の内容に基づいて蓄電池１１の動作制御を行う。

蓄電池１１は、管理部１２の指示に従い、電力系統２からの給電を蓄電し、非常時または所定のパターンで放電する。

管理部１２は、図２のような構成を有する。通信部１２０は、無線または有線通信回線を用いて蓄電池１１および操作部１３と通信を行う。記憶部１２１は、蓄電池１１の運転条件、スケジュール、充放電パターンなど設定情報を格納する。測定部１２２は、蓄電池１１の蓄電残量を測定する機能を有する。制御部１２３は、記憶部１２１および測定部１２２の情報を用いて、蓄電池１１に所定のモードを用いた制御命令を送信する。なお、通信部１２０、記憶部１２１、測定部１２２、制御部１２３は、蓄電システム１のいずれの構成に位置してもよく、蓄電池１１または操作部１３と一体に構成してもよいし、独立していてもよい。

操作部１３はユーザの操作入力を受け付けるインターフェイスを有し、たとえば図３のように、蓄電システム１の監視画面を表示することもできる。また、図４、図５のように、充電容量や放電容量等のパラメータの設定画面を表示し、操作入力を受け付けることもできる。ここでは、充電容量または放電容量を例えばレベル１から最大まで設定することができる。

電力系統２は、電力会社が電力を住戸に供給または買取するためのシステムである。

配電システム３は、分電盤３１および少なくとも一つの負荷３２からなる。分電盤３１は、蓄電システム１、電力系統２、配電システム３の配電をそれぞれ管理する別個の分電盤であってもよいが、図１において簡略化して表す。負荷３２は、たとえば家庭用電気機器など、電力消費を必要とする機器である。

なお、図１に示すように、本実施形態の電力制御システムは、たとえば自家発電を行う太陽光発電システム５を備え、管理部１２によって自家発電を蓄電システム１、電力系統２または配電システム３へ送電してもよい。また、蓄電システム１をHEMS（Home Energy Management System）または外部の情報と連系させるため、通信機能を操作部１３または管理部１２に具備させ、HGW４（Home Gateway）と情報の受け渡しを可能にしてもよい。本実施形態において、HGW４は宅内の無線または有線のネットワークを介し、配電システム３に属する負荷３２などと通信可能であり、公衆回線にも接続可能な通信機器である。

（第１の実施形態）
図１および図２に示した電力制御システムにおいて、ピーク時間１８：００〜２１：００の電力使用量が多く、ピーク電力を抑える場合のシステム動作を説明する。

まず、管理部１２に図６のような設定情報をもたせる。充電時間帯は００：００〜０５：００と設定し、この時間帯では蓄電池１１の蓄電残量（以下、蓄電残量）が「最大」に達するまで充電運転を行う。放電時間帯は０５：００〜２４：００と設定し、この時間帯では必要に応じて蓄電池１１を放電させ、宅内の電力使用を賄う。なお、放電容量とは、残しておきたい蓄電量であり、緊急時に備えて保有したい蓄電量を設定する。本実施形態では「レベル１」と設定する。

次に、ピーク前残量を「レベル４」と設定する。これは、ピーク抑制に利用できる電力であり、ピーク時間が始まる時刻である１８：００までに最低限残しておきたい蓄電残量となる。また、ピーク買電力を「高」「中」「低」から、「中」を選択して設定する。ピーク買電力とは、ピーク時間帯に電力系統から購入する最大電力であり、契約電力内に収まる値である。すなわち、蓄電池１１の放電制御を用いピーク時間帯の購入電力を下げることによって、契約電力を下げることが可能となる。本実施形態では、契約電力から一定の電力を減算した値を買電力とするよう、蓄電池１１を制御し、前記一定の電力は、ピーク買電力が「高」であれば低い値、「低」であればより高い値を設定する。本実施形態では「中」を設定した場合、契約電力から２ｋＷ減算した値になるよう、蓄電池１１の放電を制御するとしたが、項目ごとの数値はこれに限らず、設定値を自由に変更できてもよい。また、たとえば蓄電池１１の定格出力を選択可能としてもよい。

さらに、本実施形態の電力制御システムが発電システム５を具備している場合、発電システム５の出力に応じてピーク抑制の蓄電池放電力を制御してもよい。

図７は、第１の実施形態にかかるシステムの放電時間帯（０５：００〜２４：００）の動作フローを示す。

図７の動作フローは、時刻が０５：００を超えると開始する（Ｓ７００）。

まず、システムは時刻が１８：００を超過しているか判断する（Ｓ７０１）。すなわち、ピーク時間前であればＳ７０２に、ピーク時間帯であればＳ７０５に移行する。このとき、蓄電残量がピーク前残量と設定した「レベル４」以上あるか判断し（Ｓ７０２）、残量が「レベル４」以上あれば放電運転を行い、消費電力を賄う（Ｓ７０４）。残量が「レベル４」に達すると、運転を停止し（Ｓ７０３）、ピーク抑制に必要である蓄電残量を保留する。

すなわち、ピーク時間帯開始前の動作Ｓ７０１からＳ７０４は、ピーク時間が開始したとき（１８：００を超えたとき（Ｓ７０１））、または蓄電残量が「ピーク前残量」に達したとき（Ｓ７０２）に終了し、Ｓ７０５に移行する。

次に、システムは時刻が２１：００を超過しているか判断し（Ｓ７０５）、ピーク時間帯であればＳ７０６に、２１：００を超過していればＳ７０９に移行する。Ｓ７０６では蓄電残量が放電容量に設定した「レベル１」以上あるか判断し、残量が「レベル１」以上あれば買電力が契約電力より設定値「２ｋＷ」減算した値になるよう、蓄電池の放電を制御してピーク抑制を行う（Ｓ７０８）。Ｓ７０６の判断で残量が「レベル１」に達すると、運転を停止（Ｓ７０７）する。つまり、緊急時に向けて最低限保有したい放電容量の設定値が「レベル１」であるため、蓄電残量が「レベル１」に達するまで運転を継続する（Ｓ７０７）。

すなわち、ピーク時間帯の動作Ｓ７０５からＳ７０８は、ピーク時間帯が終了したとき（２１：００を超えたとき（Ｓ７０５））、または蓄電残量が「放電容量」に達したとき（Ｓ７０６）に終了し、Ｓ７０９に移行する。

次に、システムは時刻が放電時間帯であるか判断し（Ｓ７０９）、放電時間帯が終了していればフローを終了し、終了していなければ、残っている蓄電残量を放電容量の設定値「レベル１」まで使い切る（Ｓ７１０）。

すなわち、ピーク時間帯終了後の動作Ｓ７０９からＳ７１２は、放電時間が終了したとき（２４：００を超えたとき（Ｓ７０９））に終了する。

（第１の実施形態の効果）

第１の実施形態によると、電力消費のピークである時間帯に、買電力を抑制するための蓄電を保有することができ、かつ、非ピーク時間帯においても、蓄電を有効的に利用することができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、早朝と夕方の消費電力が多い場合、二つのピーク時間帯においてピーク抑制を行いたい場合のシステムを説明する。

まず、管理部１２に図８のような設定情報をもたせる。充電時間帯は００：００〜０５：００と設定し、この時間帯では蓄電池１１の蓄電残量（以下、蓄電残量）が「最大」に達するまで充電運転を行う。放電時間帯は０５：００〜２４：００と設定し、この時間帯では必要に応じて蓄電池１１を放電させ、宅内の電力使用を賄う。なお、放電容量とは、残しておきたい蓄電量であり、緊急時に備えて保留したい蓄電量を設定する。本実施形態では「レベル１」と設定する。

次に、０５：００〜０８：００の朝のピーク（第１ピーク）前残量を「レベル５」、１７：００〜２０：００の夕方のピーク（第２ピーク）前残量を「レベル４」と設定する。これは、各ピーク時間帯において、ピーク抑制に利用できる電力であり、それぞれのピーク時間が始まるまでに最低限残しておきたい蓄電残量となる。なお、本実施形態では朝のピーク時間帯の開始時間が放電時間帯の開始時間と同じであるため、前夜に充電された充電容量分の蓄電が利用でき、設定の効力が発揮されないが、たとえば朝のピーク時間を０９：００開始と設定した場合、５：００〜０９：００の間で予想以上に蓄電池を使用すると、一回目のピーク時間でピーク抑制ができない恐れがある。このため、ピーク１前残量をレベル５として設定すれば、０５：００〜０９：００の間で蓄電残量が最大からレベル５の間まで使用することができる。

また、ピーク買電力を「高」「中」「低」から、「中」を選択して設定する。電力系統から購入する最大電力、すなわち契約電力を下げたければ、より小さい値を設定する。さらに、本実施形態の電力制御システムが発電システム５を具備している場合、発電システム５の出力に応じてピーク抑制の蓄電池放電力を制御してもよい。

図９は、第２の実施形態にかかるシステムの放電時間帯（０５：００〜２４：００）の動作フローを示す。

図９の動作フローは、時刻が０５：００を超えると開始する（Ｓ９００）。

まず、システムは時刻が０８：００を超過しているか判断する（Ｓ９０１）。すなわち、朝のピーク時間帯であればＳ９０２に、朝のピーク時間後であればＳ９０５に移行する。このとき、蓄電残量がピーク前残量と設定した「レベル４」以上あるか判断し（Ｓ９０２）、残量が「レベル４」以上あればピーク抑制運転を行い、消費電力を賄う（Ｓ９０４）。このとき、買電力が契約電力から２ｋＷを減算した値になるよう、蓄電池の放電を制御してピーク抑制を行う（Ｓ９０４）。残量が「レベル４」に達すると、運転を停止し（Ｓ９０３）、夕方のピーク抑制に必要である蓄電残量を保留する。

すなわち、朝のピーク時間帯の動作Ｓ９０１からＳ９０４は、朝のピーク時間が終了したとき（０８：００を超えたとき（Ｓ９０１））、または蓄電残量が次の「ピーク前残量」に達したとき（Ｓ９０２）に終了し、Ｓ９０５に移行する。

次に、システムは時刻が次のピーク時間帯であるか判断し（Ｓ９０５）、同じく夕方のピーク抑制に必要である蓄電残量を保留するよう放電運転を行う（Ｓ９０６〜Ｓ９０８）。

すなわち、ピーク時間帯の間に行われるシステムの動作Ｓ９０５からＳ９０８は、次のピーク時間帯が開始するとき（１７：００を超えたとき（Ｓ９０５））、または蓄電残量が次の「ピーク前残量」に達したとき（Ｓ９０６）に終了し、Ｓ９０９に移行する。

Ｓ９０９からＳ９１６の動作は、第１の実施形態におけるＳ７０５からＳ７１２の動作と同様であるため、説明を省く。

（第２の実施形態の効果）

第２の実施形態によると、電力使用のピーク時間が２つ以上ある場合でも、それぞれ必要となる買電力を抑制するための蓄電を保有することができ、かつ、非ピーク時間帯においても、蓄電を有効的に利用することができる。

１…蓄電システム
１１…蓄電池
１２…管理部
１３…操作部
２…電力系統

Claims

蓄電池と、
第１の時間帯の開始時刻に、第１の時間帯と対応づけられた第１の蓄電残量を保有するよう前記蓄電池を制御可能である管理部と、
を備えることを特徴とする電力制御システム。
前記管理部は、
第１の時間帯の開始時刻より前に、前記蓄電池の蓄電残量が第１の時間帯と対応づけられた第１の蓄電残量に達すると、前記蓄電池の放電を停止させる
ことを特徴とする請求項１に記載の電力制御システム。
時間帯と、前記時間帯に対応づけられた蓄電残量と、を複数設定できる
ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか一に記載の電力制御システム。
前記管理部は、
第１の時間帯の終了時刻より前に、前記蓄電池の蓄電残量が第２の時間帯と対応づけられた第２の蓄電残量に達すると、前記蓄電池の放電を停止させる
ことを特徴とする請求項３に記載の電力制御システム。
前記管理部は、
前記時間帯における買電が所定の電力となるように、前記蓄電池の放電を制御する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一に記載の電力制御システム。
前記所定の電力は、契約電力から一定の電力を減算した値である
ことを特徴とする請求項５に記載の電力制御システム。
発電システムを具備する電力制御システムであって、
前記管理部は、
前記時間帯における買電が所定の電力となるように、前記発電システムの出力に対応して前記蓄電池を制御する
ことを特徴とする請求項５または請求項６のいずれか一に記載の電力制御システム。
前記一定の電力は、設定可能である
ことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一に記載の電力制御システム。