JP2016036253A - 電力制御装置及びそれを用いた電力供給システム、並びに電力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力需要と発電電力の差分に合わせて蓄電池からの放電を制御できるようにした電力制御装置、電力供給システム、及び電力制御方法を提供する。
【解決手段】消費電力取得部１４は、需要家１０に設けられた負荷機器４による消費電力の測定値を取得する。発電電力取得部１５は、分散電源２によって発電された発電電力の測定値を取得する。蓄電池３は、需要家に設けられて、分散電源の余剰電力を蓄電する。指令部１３は、消費電力の測定値から発電電力の測定値を減算した減算結果が閾値を超えていれば、蓄電池から放電させる制御命令をパワー制御部１２に出力する。この制御命令がパワー制御部に入力されると、パワー制御部は、蓄電池が過放電状態か否かを判断し、蓄電池が過放電状態になっていなければ、蓄電池から放電させるように蓄電池を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力制御装置及びそれを用いた電力供給システム、並びに電力制御方法に関するものである。

従来、分散型電源及び蓄電池が設置された需要家において、電力の受給を制御する電力需給制御装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

上記特許文献に記載された電力需給制御装置では、分散型電源による発電電力のうち余剰分を電力系統に逆潮流させるとともに、逆潮電力が目標値を超えると分散型電源による発電電力を蓄電池に充電させている。

ところで、分散型電源及び蓄電池を備えた需要家において、宅内の負荷機器による電力需要と、分散型電源による発電電力との差分を、蓄電池から放電させることによって、不足電力を補填し、商用電源からの買電電力を低減した電力制御装置も従来提案されている。

特開２００９−２６８２４７号公報

上述した従来の電力制御装置では、電力需要が発電電力を上回った場合、蓄電池から放電させた直流電力をＤＣ／ＡＣコンバータにより交流に変換して、宅内の負荷機器に供給しており、不足電力を補填することで商用電源からの買電量を抑制している。ここで、ＤＣ／ＡＣコンバータは、出力電力が小さくなるほど、変換効率が低下するという変換特性を有している。したがって、不足電力が小電力の場合、蓄電池からの直流を交流に変換するＤＣ／ＡＣコンバータの変換効率が低くなり、蓄電池に蓄電されたエネルギーから得られる交流電力が少なくなって、蓄電池に蓄電されたエネルギーを有効に活用できないという問題があった。

本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、電力需要と発電電力の差分に合わせて蓄電池からの放電を制御できるようにした電力制御装置及びそれを用いた電力供給システム、並びに電力制御方法を提供することにある。

本発明の電力制御装置は、需要家に設けた分散電源を商用電源の電力系統に連系させる電力供給システムに用いられ、前記需要家に設けた蓄電池の放電を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記需要家に設けた負荷機器による消費電力から前記分散電源によって発電された発電電力を減算した減算結果が閾値を超えるという条件と、前記分散電源の余剰電力を蓄電する前記蓄電池が過放電状態ではないという条件とが共に成立する場合に、前記蓄電池から放電させるように前記蓄電池を制御することを特徴とする。

本発明の電力供給システムは、需要家に設けた分散電源を商用電源の電力系統に連系させる電力供給システムであって、前記需要家に設けた負荷機器による消費電力の測定値を取得する消費電力取得部と、前記分散電源によって発電された発電電力の測定値を取得する発電電力取得部と、前記需要家に設けた蓄電池の放電を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記消費電力取得部で取得された消費電力から前記発電電力取得部で取得された発電電力を減算した減算結果が閾値を超えるという条件と、前記分散電源の余剰電力を蓄電する前記蓄電池が過放電状態ではないという条件とが共に成立する場合に、前記蓄電池から放電させるように前記蓄電池を制御することを特徴とする。

本発明の電力制御方法は、需要家に設けた分散電源を商用電源の電力系統に連系させる電力供給システムの電力制御方法であって、前記需要家に設けた負荷機器による消費電力の測定値を取得するステップと、前記分散電源によって発電された発電電力の測定値を取得するステップと、前記消費電力の測定値から前記発電電力の測定値を減算した減算結果が閾値を超えるという条件と、前記分散電源の余剰電力を蓄電する蓄電池が過放電状態ではないという条件とが共に成立する場合に、前記蓄電池から放電させるように前記蓄電池を制御するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、消費電力から発電電力を減算した減算結果が閾値を超えている場合は蓄電池から放電させている。したがって、蓄電池からの直流電力を交流に変換するＤＣ／ＡＣコンバータの変換効率が低い場合には、蓄電池から負荷機器への電力供給が抑制されるので、蓄電池から負荷機器へ効率的に電力を供給することができる。

実施形態１のシステム構成図である。 同上の動作を説明するフローチャートである。 実施形態２のシステム構成図である。 同上の動作を説明するフローチャートである。 同上に用いられるＤＣ／ＡＣコンバータの出力電力と変換効率の関係を示す特性図である。 実施形態３のシステム構成図である。 実施形態４のシステム構成図である。 同上の動作を説明するフローチャートである。

以下に、電力制御装置及びそれを用いた電力供給システムの実施形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
実施形態１の電力制御装置及びそれを用いた電力供給システムについて図１及び図２を参照して説明する。図１は電力供給システムの概略的なシステム構成図である。

この電力供給システムは、需要家１０に設けられた分散電源２（例えば太陽電池）と商用電源１とで連系して宅内の負荷機器４に電力供給を行う構成である。ここにおいて、需要家宅に設置される負荷機器４としては、例えばエアコンディショナなどの空調機器、テレビ、照明器具、音響機器、パーソナルコンピュータなどがある。

需要家１０には、さらに蓄電池３が設けられている。この蓄電池３は、分散電源２から出力された電力のうち、需要家１０側に設けられた負荷機器４では消費できない余剰電力の少なくとも一部を蓄電し、また必要に応じて負荷機器４に電力を供給するために設けられている。この蓄電池３は需要家１０の建物内外の少なくとも一方に設置されればよい。尚、曇天や夜間など分散電源２の発電電力が少ない場合など必要に応じて、商用電源１からの電力で蓄電池３は充電される。

また需要家１０にはＡＣ分電盤５と電力制御装置１１が設けられており、電力制御装置１１はパワー制御部１２と指令部１３と消費電力取得部１４と発電電力取得部１５と閾値設定部１６と閾値記憶部１７とを主要な構成として備えている。尚、各構成要素の間の通信は有線通信でも無線通信でもよく、従来周知の通信方式により通信が行われる。

ＡＣ分電盤５は、主幹開閉器（図示せず）や複数の分岐開閉器（図示せず）を収納しており、商用電源１から供給される交流電源を分岐開閉器を介して負荷機器４に供給する。またＡＣ分電盤５には、パワー制御部１２から供給される交流電力を商用電源１と連系させて負荷機器４に供給するための連系ブレーカ（図示せず）も収納されている。

また本実施形態では、需要家宅に設けられた負荷機器４の消費電力を測定する電力センサ１８と、分散電源２による発電電力を測定するための電力センサ１９とが設けられている。尚、電力センサ１８は負荷機器４の消費電力を分岐回路毎に測定し、その測定結果を合計することで消費電力の総和を測定してもよいし、ＡＣ分電盤５への入力電力を測定することで、負荷機器４による消費電力の総和を測定してもよい。

消費電力取得部１４は、所定の測定間隔で電力センサ１８から消費電力の測定値を取得し、取得した測定値を指令部１３に出力する。

発電電力取得部１５は、所定の測定間隔で電力センサ１９から発電電力の測定値を取得し、取得した測定値を指令部１３に出力する。

閾値設定部１６は、任意のタイミングで閾値を決定し、その閾値を閾値記憶部１７（第１記憶部）に記憶させる。

指令部１３は、消費電力取得部１４によって取得された消費電力から、発電電力取得部１５によって取得された発電電力を減算した値と、閾値記憶部１７から読み込んだ閾値とを比較する。ここで、消費電力から発電電力を減算した値が閾値を超えていれば、指令部１３は蓄電池３から放電させる制御命令をパワー制御部１２に出力する。また、消費電力から発電電力を減算した値が閾値以下であれば、指令部１３は蓄電池３からの放電を停止させる制御命令をパワー制御部１２に出力する。

パワー制御部１２は、分散電源２から供給される直流電力、又は、蓄電池３から放電させた直流電力を、所定の電圧値及び周波数の交流電力に変換してＡＣ分電盤５に出力し、商用電源１と連系して負荷機器４に電力供給を行う。

またパワー制御部１２（制御部）は蓄電池３の充放電を制御する機能も備えている。尚、蓄電池３は、異常の有無を検出する機能を有しており、過放電の有無や過充電の有無を検出した結果をパワー制御部１２へ定期的に送信する。

ここで、分散電源２で発電された発電電力が、負荷機器４で消費される消費電力（電力需要）を上回り、余剰電力が発生している場合、パワー制御部１２は、蓄電池３が過充電となっていなければ、発電電力のうちの余剰分を蓄電池３に蓄電させている。またパワー制御部１２では、蓄電池３から放電させる制御命令が指令部１３から入力されると、蓄電池３が過放電となっていなければ、蓄電池３に蓄電された電力を放電させ、分散電源２と共に商用電源１と連系して負荷機器４に電力供給を行わせる。またパワー制御部１２では、蓄電池３からの放電を停止させる制御命令が指令部１３から入力されると、蓄電池３からの放電を停止させ、分散電源２のみを商用電源１に連系させる。

次に電力制御装置１１の動作を図２のフローチャートに基づいて説明する。電力制御装置１１では、消費電力取得部１４が電力センサ１８から定期的に消費電力の測定結果を取得して指令部１３に送信するとともに、発電電力取得部１５が電力センサ１９から発電電力の測定結果を定期的に取得して指令部１３へ送信している。指令部１３は、消費電力の測定結果（需要電力情報）及び発電電力の測定結果（発電電力情報）が入力されるのを待機し、需要電力情報及び発電電力情報が入力されると（Ｓ１，Ｓ２のＹｅｓ）、消費電力から発電電力を減算した値と閾値とを比較する（Ｓ３）。

ここで、消費電力から発電電力を減算した減算結果が閾値以下であれば（Ｓ３のＹｅｓ）、指令部１３は、蓄電池３からの放電を停止させる制御命令をパワー制御部１２に送信する（Ｓ４）。制御命令を受信したパワー制御部１２は蓄電池３からの放電を停止させる（Ｓ５）。

また、消費電力から発電電力を減算した減算結果が閾値を上回っていれば（Ｓ３のＮｏ）、指令部１３は、蓄電池３から放電させる制御命令をパワー制御部１２に送信する（Ｓ６）。この制御命令を受信したパワー制御部１２は、蓄電池３から送信された情報をもとに、蓄電池３が過放電状態か否かを判断する（Ｓ７）。蓄電池３が過放電状態となっていれば（Ｓ７のＹｅｓ）、パワー制御部１２は蓄電池３からの放電を停止させる（Ｓ５）。一方、蓄電池３が過放電状態となっていなければ（Ｓ７のＮｏ）、パワー制御部１２は、消費電力と発電電力との差分（不足電力）を補填できるだけの電力を蓄電池３から放電させる。そして、パワー制御部１２が備えるＤＣ／ＡＣコンバータにより、蓄電池３から放電させた直流電力を交流に変換して、ＡＣ分電盤５に供給する（Ｓ８）。

電力制御装置１１の動作は以上の通りであり、消費電力から発電電力を減算した値が閾値を超えていれば蓄電池３から放電させる制御命令を、消費電力から発電電力を減算した値が閾値以下であれば蓄電池３からの放電を停止させる制御命令を出力している。

ここにおいて、閾値が８０Ｗに設定されている場合に、負荷機器４の消費電力（需要電力）が２．９ｋＷ、発電電力が２．８ｋＷであったとすると、消費電力から発電電力を減算した値（１００Ｗ）は閾値を上回っているので、指令部１３は、蓄電池３から放電させる制御命令をパワー制御部１２へ送信する。この制御命令をパワー制御部１２が受信すると、パワー制御部１２は、蓄電池３から送信される情報をもとに異常の有無を判定し、放電可能であれば、消費電力から発電電力を減算した値（不足分の１００Ｗ）を補填するように、蓄電池３から放電させる。尚、蓄電池３が過放電となっていた場合は蓄電池３からの放電を停止させる。

また、閾値が８０Ｗに設定されている場合に、負荷機器４の消費電力（需要電力）が２．８５ｋＷ、発電電力が２．８ｋＷであったとすると、消費電力から発電電力を減算した値（１００Ｗ）は閾値未満であるので、指令部１３は、蓄電池３からの放電を停止させる制御命令をパワー制御部１２へ送信する。

以上説明したように本実施形態では、指令部１３が、消費電力取得部１４で取得された消費電力から発電電力取得部１５で取得された発電電力を減算した減算結果と、閾値記憶部１７に記憶された閾値との大小を比較する。そして、指令部１３は、上記減算結果が閾値を超えていれば、分散電源２の余剰電力を蓄電する蓄電池３から放電させる制御命令を出力するとともに、上記減算結果が閾値以下であれば、蓄電池３の放電を停止させる制御命令を出力する。

ところで、蓄電池３から放電させた直流電力を交流に変換するＤＣ／ＡＣコンバータは、一般的に、出力電力が小さいほど、変換効率が悪化するという効率特性を有しているが、本実施形態では消費電力から発電電力を減算した減算結果が閾値以下であれば、蓄電池３からの放電を停止させているので、上記閾値の時の変換効率よりも高い効率でＤＣ／ＡＣコンバータを動作させることができる。したがって、変換効率が低い範囲でＤＣ／ＡＣコンバータが動作することで、蓄電池３に蓄電されたエネルギーから得られる交流電力が少なくなるのを抑制でき、蓄電池３に蓄電されたエネルギーを有効に活用することができる。

尚、出力電力の閾値にヒステリシスを設定するのも好ましく、消費電力から発電電力を減算した減算結果が閾値付近で、蓄電池３から放電させる状態と、蓄電池３からの放電を停止させる状態が頻繁に切り替わるのを抑制できる。

（実施形態２）
実施形態２の電力制御装置及びそれを用いた電力供給システムについて図３〜図５を参照して説明する。尚、閾値設定部１６による閾値の設定方法を除いては実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

図３は電力供給システムの概略的なシステム構成図である。本実施形態では、パワー制御部１２の備えるＤＣ／ＡＣコンバータからの出力電力とその時の変換効率とを対応付けた出力電力−変換効率テーブルを記憶する変換効率記憶部２０（第２記憶部）が電力制御装置１１に設けられている。

ここで、閾値設定部１６が閾値を設定する動作を図４に基づいて説明する。閾値設定部１６は、入力部１６ａを用いて目標値が入力されたか否かを所定のタイミングで判断しており（Ｓ１０）、目標値の入力がなかった場合（Ｓ１０のＮｏ）、閾値設定部１６は変換効率の目標値をデフォルト値とする（Ｓ１１）。また、入力部１６ａを用いて任意の変換効率が入力されている場合（Ｓ１０のＹｅｓ）、閾値設定部１６は、入力部１６ａを用いて入力された変換効率を、変換効率の目標値とする。上述のようにして変換効率の目標値が決まると、閾値設定部１６は、変換効率記憶部２０に記憶された出力電力−変換効率テーブルを参照して、変換効率が目標値以上となる時の出力電力の最低値を閾値に設定し（Ｓ１２）、この閾値を閾値記憶部１７に記憶させる（Ｓ１３）。

表１は、変換効率記憶部２０に記憶された出力電力−変換効率テーブルの一例を示し、このテーブルをグラフ化したものを図５に示す。この出力電力−変換効率テーブルには、ＤＣ／ＡＣコンバータの出力電力と、その時の変換効率とが１０Ｗ刻みで記憶されている。尚、表１及び図５は出力電力−変換効率テーブルの一例であり、１０Ｗ刻みで求めた変換効率の情報を記憶させているが、５Ｗ刻みで変換効率の情報を記憶させてもよい。また変換効率記憶部２０には、目標値のデフォルト値として例えば７５％が設定されているものとする。

ここで、入力部１６ａを用いて変換効率の目標値が８０％と入力されると、変換効率が８０％以上となるのは出力電力が８０Ｗ以上の場合であるから、閾値設定部１６は、出力電力の閾値を８０Ｗと決定する。一方、入力部１６ａを用いて目標値が入力されなかった場合、目標値のデフォルト値は７５％に設定されており、変換効率が７５％以上となるのは出力電力が６０Ｗ以上の場合であるから、閾値設定部１６は、出力電力の閾値を６０Ｗと決定する。

このように、閾値設定部１６は、入力部１６ａを用いて変換効率の目標値が入力されるか、或いは、目標値としてデフォルト値が設定されると、変換効率が目標値以上となるような出力電力の最低値を閾値に設定する。そして、消費電力から発電電力を減算した値が閾値以下となる場合は、蓄電池３から放電させないので、パワー制御部１２が備えるＤＣ／ＡＣコンバータが、閾値に対応した変換効率以下で動作するのを抑制できる。したがって、変換効率が目標値以下となる範囲でＤＣ／ＡＣコンバータが動作することによって、蓄電池３に蓄電されたエネルギーから得られる交流電力が少なくなるのを抑制でき、蓄電池３に蓄電されたエネルギーを有効に活用することができる。尚、入力部１６ａを無くして、予め設定されている変換効率の目標値（デフォルト値）をもとに、閾値設定部１６が閾値を決定するようにしてもよい。

上述のように本実施形態では、蓄電池３から放電された直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣコンバータを備えるとともに、ＤＣ／ＡＣコンバータからの出力電力と変換効率との関係を示す効率特性を記憶する変換効率記憶部２０と、入力された変換効率の目標値をもとに変換効率記憶部２０を参照して出力電力の閾値を決定し、決定した閾値を閾値記憶部１７に記憶させる閾値設定部１６を備えている。

これにより、ＤＣ／ＡＣコンバータの変換効率が目標値より高い状態で動作する場合のみ、蓄電池３から放電させているので、蓄電池３に蓄電されたエネルギーから得られる交流電力が少なくなるのを抑制でき、蓄電池３に蓄電されたエネルギーを有効に活用することができる。

尚、入力部１６ａとしてはディップスイッチ、キーボード、タッチパネルなどの既存の入力装置が使用でき、また作業者がマイクから入力した音声を音声認識して目標値を入力するものでもよい。

また、閾値設定部１６が閾値にヒステリシスを設けてもよく、消費電力から発電電力を減算した減算結果が閾値付近で、蓄電池３から放電させる状態と、蓄電池３からの放電を停止させる状態が頻繁に切り替わるのを抑制できる。

ところで、本実施形態において閾値設定部１６が、時間帯別の電気料金単価をメモリに記憶させるとともに、電気料金単価の閾値Ｍ１，Ｍ２（例えばＭ１＝３０円／ｋＷｈ、Ｍ２＝５０円ｋＷｈ）をメモリに記憶させておき、現在の電気料金単価に応じて変換効率の目標値を変化させることも好ましい。

例えば、入力部１６ａを用いて変換効率の目標値が７５％と入力された場合に、閾値設定部１６はメモリから現在の電気料金単価を読み込み、現在の電気料金単価がＭ１以上且つＭ２以下であれば、変換効率の目標値は入力された値をそのまま使用する。一方、現在の電気料金単価が閾値Ｍ１よりも安ければ、閾値設定部１６は変換効率の目標値を所定量（例えば５％）だけ高くし（すなわち目標値は８５％）、現在の電気料金単価がＭ２よりも高ければ、閾値設定部１６は変換効率の目標値を所定量（例えば５％）だけ低くする（すなわち目標値は７５％）。

このように、閾値設定部１６では、現在の電気料金単価が上側の閾値よりも高い場合は変換効率の目標値を低くしており、それによって出力電力の閾値も低くなる。よって、電気料金単価が高い場合には、閾値を低くして蓄電池３から放電しやすくでき、電気料金単価の高い電力の買電量を減らして、電気代を抑制できる。一方、閾値設定部１６では、現在の電気料金単価が下側の閾値よりも安い場合、変換効率の目標値を高くしており、それによって出力電力の閾値は高くなる。したがって、ＤＣ／ＡＣコンバータの変換効率が低い電力範囲では、蓄電池３からの放電が抑制されるから、蓄電池３に蓄電された電力を有効に利用することができる。

尚、上記の形態では電気料金単価の閾値を２つ設定し、閾値設定部１６は、現在の電気料金単価が大中小何れの範囲にあるかによって、変換効率の目標値を変化させているが、閾値設定部１６では、現在の電気料金単価を読み込み、現在の電気料金単価が高いほど変換効率の目標値が低くなるように（換言すれば、現在の電気料金単価が安いほど変換効率の目標値が高くなるように）変換効率の目標値を変化させても良い。

（実施形態３）
実施形態３の電力制御装置及びそれを用いた電力供給システムについて図６を参照して説明する。尚、閾値設定部１６による閾値の設定方法を除いては実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

図６は電力供給システムの概略的なシステム構成図である。本実施形態では電力制御装置１１に第３記憶部として電気料金記憶部２１が設けられている。この電気料金記憶部２１には、電気料金単価に対する出力電力の閾値の設定値が予め設定された電気料金−閾値テーブル（表２参照）が記憶されている。また電気料金記憶部２１には、時間帯別の電気料金情報（電気料金単価）を記憶した時間帯別料金テーブル（表３参照）も記憶されている。

閾値設定部１６は任意のタイミングで閾値を決定し、決定した閾値を閾値記憶部１７に記憶させる。本実施形態では電気料金単価に基づいて閾値を決定しており、その決定方法について以下に説明する。

閾値を決定する際に、閾値設定部１６は、電気料金記憶部２１に記憶された時間帯別料金テーブルから現在時刻での電気料金単価を読み込む。尚、表３の設定では時間帯に関係無く電気料金単価は３０（円／ｋＷｈ）となっている。

次に閾値設定部１６は、電気料金記憶部２１に記憶された電気料金−閾値テーブルを参照し、現在の電気料金単価に対応した閾値を読み込んでおり、電気料金単価が３０（円／ｋＷｈ）の場合は対応する閾値は９０Ｗとなり、決定した閾値を閾値記憶部１７に記憶させる。

ここにおいて、電気料金−閾値テーブルでは、電気料金単価が高くなるにつれて閾値がより小さい値に設定されている。したがって、電気料金単価が高い場合は、電気料金単価が安い場合に比べて、消費電力と発電電力との差分がより小さい場合でも、蓄電池３から放電されるようになり、商用電源１から高い料金で買電するのを抑制できる。一方、電気料金単価が安い場合は、電気料金単価が高い場合に比べて、消費電力と発電電力との差分がより大きくならなければ、蓄電池３から放電されることがない。よって、変換効率が低い範囲でＤＣ／ＡＣコンバータが動作することで、蓄電池３に蓄電されたエネルギーから得られる交流電力が少なくなるのを抑制でき、蓄電池３に蓄電されたエネルギーを有効に活用することができる。

上述のように本実施形態では、時間帯別の電気料金情報を記憶する電気料金記憶部２１を備え、閾値設定部１６は、電気料金記憶部２１から現時点の電気料金情報（電気料金単価）を読み込み、当該電気料金情報に基づいて決定した出力電力の閾値を閾値記憶部１７に記憶させている。

これにより、現時点の電気料金情報に基づいて閾値を変更できるので、ユーザにとって料金的にメリットが高い場合のみ蓄電池３から放電させることができる。例えば電気料金単価が高い場合ほど閾値を低くすることで、電気料金単価が高い場合には消費電力と発電電力の差が小さい場合でも蓄電池３から放電させることで、電気代を安価にでき、また電気料金単価が安い場合には閾値を高くすることで、蓄電池３に蓄電されたエネルギーを有効に活用することができる。

尚、電気料金記憶部２１に記憶された電気料金−閾値テーブル及び時間帯別料金テーブルは、電力制御装置１１に設けられた入力手段（図示せず）を用いて変更することができる。入力手段としてはディップスイッチ、キーボード、タッチパネルなどの既存の入力装置が使用でき、また作業者がマイクから入力した音声を音声認識して入力するものでもよい。

また、表２に示す電気料金−閾値テーブルの設定例では、電気料金単価の刻み幅が１０円単位となっているが、１円単位でもよいし、任意の刻み幅でもよい。また、表３に示す時間帯別料金テーブルの設定例では、１日を２つの時間帯に分けて、各時間帯で電気料金単価を設定しているが、任意の時間間隔で電気料金単価を設定できる。例えば１日を３つ以上の複数の時間帯に分けて、各時間帯で電気料金単価を設定してもよいし、１日を１つの期間として時間帯に関係無く同じ電気料金単価を設定してもよい。

また、閾値設定部１６が閾値にヒステリシスを設けてもよく、消費電力から発電電力を減算した減算結果が閾値付近で、蓄電池３から放電させる状態と、蓄電池３からの放電を停止させる状態が頻繁に切り替わるのを抑制できる。

（実施形態４）
実施形態４の電力制御装置及びそれを用いた電力供給システムについて図７及び図８を参照して説明する。尚、閾値設定部１６による閾値の設定方法を除いては実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

図７は電力供給システムの概略的なシステム構成図である。本実施形態では電力制御装置１１が、パワー制御部１２の備えるＤＣ／ＡＣコンバータからの出力電力と変換効率との関係を示す効率特性を記憶する変換効率記憶部２０と、電気料金に関する情報（例えば電気料金単価）を記憶する電気料金記憶部２１を備えている。また閾値設定部１６は、使用者が目標値を入力するための入力部１６ａを備えている。

変換効率記憶部２０には、実施形態２で説明した出力電力−変換効率テーブル（表１参照）が記憶されている。この出力電力−変換効率テーブルには、ＤＣ／ＡＣコンバータの出力電力と、その時の変換効率とが対応付けて記憶されている。

電気料金記憶部２１には、実施形態３で説明した電気料金−閾値テーブル（表２参照）と時間帯別料金テーブル（表３参照）が記憶されている。電気料金−閾値テーブルには、電気料金単価と閾値が対応付けて記憶されている。時間帯別料金テーブルには時間帯別の電気料金情報（電気料金単価）が記憶されている。

閾値設定部１６は任意のタイミングで閾値を決定し、決定した閾値を閾値記憶部１７に記憶させている。

ところで、負荷機器４の需要電力が分散電源２の発電電力を上回った場合、不足電力を補填するためには、蓄電池３から放電させて不足電力を補填するか、或いは、商用電源１から不足電力を買電するか、２通りの方法がある。ここで、不足電力が比較的少ない場合、蓄電池３から放電させた直流電力を交流に変換するＤＣ／ＡＣコンバータの変換効率が低いため、蓄電池３からは不足電力以上の電力が放出されることになる。すなわち、蓄電池３から負荷機器４へＷ１（ｋＷｈ）の電力を供給させる場合、蓄電池３からの直流電力を交流に変換するＤＣ／ＡＣコンバータの変換効率をα（％）とすると、蓄電池３からは（Ｗ１／α）×１００（ｋＷｈ）の電力が放出されることになる。ここで、蓄電池３からの放電分が全て商用電源１からの電力で充電された場合を考えると、実際に補填した不足電力よりも多くの電力が必要になり、不足電力が小電力であれば、蓄電池３から放電させるのではなく、商用電源１から買電した方が経済的な場合がある。

そこで、本実施形態では蓄電池３から１ｋＷｈの電力を負荷機器４に放出させるために必要な金額（電気代）の目標値（上限値）を使用者が入力し、この目標値と電気料金単価からＤＣ／ＡＣコンバータの変換効率に対するしきい値（最小値）を求める。尚、蓄電池３から１ｋＷｈの電力を負荷機器４に放出させるために必要な金額は、蓄電池３から放出された直流電力を交流に変換するＤＣ／ＡＣコンバータの変換効率を見込んで求められた金額である。そして、閾値設定部１６は変換効率がしきい値以上となるような出力電力を閾値として設定してあり、不足電力が閾値以下であれば、蓄電池３から放電させずに商用電源１から買電し、不足電力が閾値を上回っていれば、蓄電池３から放電させている。

閾値設定部１６では任意のタイミングで閾値を決定し、決定した閾値を閾値記憶部１７に記憶させており、閾値設定部１６が閾値を決定する処理を図８のフローチャートに基づいて説明する。

閾値設定部１６は、蓄電池３から１ｋＷｈの電力を負荷機器４へ出力させるために必要な金額（電気代）の目標値（上限値）が入力部１６ａを用いて入力されたか否かを監視する（Ｓ２０）。

閾値を決定するタイミングで、入力部１６ａを用いて目標値が入力されていれば（Ｓ２０のＹｅｓ）、閾値設定部１６は入力部１６ａから入力された値を目標値とする。一方、入力部１６ａから目標値の入力がなければ（Ｓ２０のＮｏ）、閾値設定部１６は、閾値設定部１６内のメモリ（図示せず）に予め設定されたデフォルト値（例えば５０円／ｋＷｈ）を、電気代の目標値とする（Ｓ２１）。

電気代の目標値が決定されると、閾値設定部１６は、電気料金記憶部２１から現在時刻における電気料金の料金単価（例えば３０円／ｋＷｈ）を読み込む（Ｓ２２）。尚、蓄電池３から１ｋＷｈの電力を負荷機器４へ出力させる場合に必要な金額（ＤＣ／ＡＣコンバータによる変換ロスを含む）の目標値は４０円／ｋＷｈに設定されているものとする。閾値設定部１６は、仮に蓄電池３の充電を全て商用電源１から行った場合に必要な電気料金を目標値以下とするために、蓄電池３から放電させた直流電力を交流に変換するＤＣ／ＡＣコンバータの変換効率のしきい値を算出する（Ｓ２３）。すなわち、閾値設定部１６は、目標金額に対する電気料金単価の百分率を算出することによって、ＤＣ／ＡＣコンバータの変換効率に対するしきい値を求めている。例えば電気料金単価が３０円／ｋＷｈ、電気代の目標金額が４０円／ｋＷｈであれば、変換効率のしきい値は、３０／４０×１００＝７５（％）と算出される。

ここで、ＤＣ／ＡＣコンバータの変換効率が７５％であれば、蓄電池３から１ｋＷｈの電力量を出力するためには、約１．３３ｋＷｈ（＝１ｋＷｈ／０．７５）の電力量が必要になる。その電力量を全て商用電源１から充電するのに必要な電気代は、１．３３（ｋＷｈ）×３０（円／ｋＷｈ）＝４０（円）となる。したがって、ＤＣ／ＡＣコンバータの変換効率が７５％以上であれば、仮に蓄電池３の充電を全て商用電源１から行ったとしても、目標金額を超えない値で収まることになる。すなわち、蓄電池３から１ｋＷｈの電力を負荷機器４へ出力させる場合に必要な金額は、目標金額以下に収まることになる。

閾値設定部１６は、上述のようにしてＤＣ／ＡＣコンバータによる変換効率のしきい値を算出すると、変換効率記憶部２０に記憶された出力電力−変換効率テーブルを参照し、変換効率がＳ２３で求めた値以上となるような出力電力の最低値を求め、この値を閾値に決定する（Ｓ２４）。例えば変換効率が７５％であれば、出力電力の最低値は６０Ｗとなり、閾値が６０Ｗに設定される。

そして、閾値設定部１６は、上述のようにして求めた閾値を閾値記憶部１７に記憶させる（Ｓ２５）。

上述のように、本実施形態では、蓄電池３から放電された直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣコンバータを備えている。また本実施形態では、ＤＣ／ＡＣコンバータからの出力電力と変換効率との関係を示す効率特性を記憶する変換効率記憶部２０と、時間帯別の電気料金情報（電気料金単価）を記憶する電気料金記憶部２１を備えている。そして、閾値設定部１６は、設定された電気代の目標値と現在の電気料金とに基づいて出力電力の閾値を決定し、決定した閾値を閾値記憶部１７に記憶させている。尚、電気代の目標値はユーザが入力してもよいし、閾値設定部１６に予めデフォルト値として設定しておいてもよい。

これにより、閾値設定部１６では、入力された変換効率の目標値と現在の電気料金（料金単価）とに基づいて出力電力の閾値を決定しており、不足電力が閾値を超える場合のみ蓄電池３から放電させて負荷機器４へ給電している。したがって、蓄電池３からの直流電力を交流に変換するＤＣ／ＡＣコンバータの変換効率が低い場合には、蓄電池３からの放電が抑制されるから、蓄電池３に蓄電されたエネルギーを有効に活用することができる。

尚、本実施形態では、ＤＣ／ＡＣコンバータによる変換効率の目標値を入力させる代わりに、蓄電池３から１ｋＷｈの電力量を出力させるために必要な金額の最小値を入力させており、入力された金額（最小値）と電気料金単価から変換効率の目標値を求めている。すなわち、蓄電池３から１ｋＷｈの電力量を出力させるために必要な金額の最小値を入力することによって、変換効率の目標値を間接的に入力しているのである。

また、電気料金の目標値を入力する入力部１６ａとしてはディップスイッチ、キーボード、タッチパネルなどの既存の入力装置が使用でき、また作業者がマイクから入力した音声を音声認識して入力するものでもよい。表２に示す電気料金−閾値テーブルの設定例では、電気料金の刻み幅が１０円単位となっているが、１円単位でもよいし、任意の刻み幅でもよい。また、表３に示す時間帯別料金テーブルの設定例では、１日を２つの時間帯に分けて、各時間帯で電気料金を設定しているが、任意の時間間隔で電気料金を設定できる。例えば１日を３つ以上の複数の時間帯に分けて、各時間帯で電気料金を設定してもよいし、１日を１つの期間として時間帯に関係無く同じ電気料金を設定してもよい。電気料金−閾値テーブル、及び、時間帯別料金テーブルの設定は電力制御装置１１に設けられた入力手段（図示せず）を用いて適宜変更が可能である。この入力手段としては、ディップスイッチ、キーボード、タッチパネルなどの既存の入力装置が使用でき、また作業者がマイクから入力した音声を音声認識して入力するものでもよい。

また、閾値設定部１６が閾値にヒステリシスを設けてもよく、消費電力から発電電力を減算した電力値が閾値付近で、蓄電池３から放電させる状態と、蓄電池３からの放電を停止させる状態が頻繁に切り替わるのを抑制できる。

尚、上述の各実施形態では分散電源２として例えば太陽光発電装置が用いられている。尚、太陽光発電装置は分散電源の一例であり、風力発電装置、小型水力発電装置などの再生可能エネルギーを利用する発電装置のほか、燃料電池、コージェネレーション装置などを分散電源に用いることを妨げるものではない。

電力制御装置は、需要家に設けた分散電源を商用電源の電力系統に連系させる電力供給システムに用いられ、需要家側の負荷機器による消費電力の測定値を取得する消費電力取得部と、前記分散電源によって発電された発電電力の測定値を取得する発電電力取得部と、電気料金単価に対する閾値の設定値が予め設定された電気料金−閾値テーブルを記憶する電気料金記憶部と、現在の電気料金単価をもとに前記電気料金−閾値テーブルを参照して閾値を設定する閾値設定部と、前記閾値設定部で設定された前記閾値を記憶する閾値記憶部と、前記消費電力取得部で取得された消費電力から前記発電電力取得部で取得された発電電力を減算した減算結果が前記閾値を超えていれば、前記分散電源の余剰電力を蓄電する蓄電池から放電させる制御命令を出力し、前記減算結果が前記閾値以下であれば、前記蓄電池の放電を停止させる制御命令を出力する指令部と、前記指令部からの制御命令に合わせて前記蓄電池の充放電を制御する制御部とを備えてもよい。

電力制御装置は、需要家に設けた分散電源を商用電源の電力系統に連系させる電力供給システムに用いられ、需要家側の負荷機器による消費電力の測定値を取得する消費電力取得部と、前記分散電源によって発電された発電電力の測定値を取得する発電電力取得部と、現在の電気料金単価に応じて閾値を設定する閾値設定部と、前記閾値設定部で設定された前記閾値を記憶する閾値記憶部と、前記消費電力取得部で取得された消費電力から前記発電電力取得部で取得された発電電力を減算した減算結果が前記閾値を超えていれば、前記分散電源の余剰電力を蓄電する蓄電池から放電させる制御命令を出力し、前記減算結果が前記閾値以下であれば、前記蓄電池の放電を停止させる制御命令を出力する指令部と、前記指令部からの制御命令に合わせて前記蓄電池の充放電を制御する制御部と、前記蓄電池から放電された直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣコンバータと、前記ＤＣ／ＡＣコンバータからの出力電力と変換効率との関係を示す効率特性を記憶する変換効率記憶部とを備え、前記閾値設定部は、現在の電気料金単価に応じて変換効率の目標値を設定した後、設定された変換効率の前記目標値をもとに、前記変換効率記憶部に記憶された効率特性を参照して出力電力の前記閾値を設定するように構成されてもよい。

この電力制御装置において、前記閾値設定部は、設定された電気代の上限値と現在の電気料金単価とに基づいて変換効率の前記目標値を求め、前記目標値をもとに前記変換効率記憶部を参照して出力電力の前記閾値を設定するように構成されてもよい。

電力供給システムは、需要家に設けた分散電源を商用電源の電力系統に連系させて、需要家に設けた負荷機器に給電する電力供給システムであって、前記負荷機器による消費電力の測定値を取得する消費電力取得部と、前記分散電源によって発電された発電電力の測定値を取得する発電電力取得部と、電気料金単価に対する閾値の設定値が予め設定された電気料金−閾値テーブルを記憶する電気料金記憶部と、現在の電気料金単価をもとに前記電気料金−閾値テーブルを参照して閾値を設定する閾値設定部と、前記閾値設定部で設定された前記閾値を記憶する閾値記憶部と、前記分散電源の余剰電力を蓄電する蓄電池と、前記消費電力取得部で取得された消費電力から前記発電電力取得部で取得された発電電力を減算した減算結果が前記閾値を超えていれば、前記蓄電池から放電させる制御命令を出力し、前記減算結果が前記閾値以下であれば、前記蓄電池の放電を停止させる制御命令を出力する指令部と、前記指令部から入力される制御命令にしたがって前記蓄電池の充放電を制御する制御部とを備えてもよい。

また、電力供給システムは、需要家に設けた分散電源を商用電源の電力系統に連系させて、需要家に設けた負荷機器に給電する電力供給システムであって、前記負荷機器による消費電力の測定値を取得する消費電力取得部と、前記分散電源によって発電された発電電力の測定値を取得する発電電力取得部と、現在の電気料金単価に応じて閾値を設定する閾値設定部と、前記閾値設定部で設定された前記閾値を記憶する閾値記憶部と、前記分散電源の余剰電力を蓄電する蓄電池と、前記消費電力取得部で取得された消費電力から前記発電電力取得部で取得された発電電力を減算した減算結果が前記閾値を超えていれば、前記蓄電池から放電させる制御命令を出力し、前記減算結果が前記閾値以下であれば、前記蓄電池の放電を停止させる制御命令を出力する指令部と、前記指令部から入力される制御命令にしたがって前記蓄電池の充放電を制御する制御部と、前記蓄電池から放電された直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣコンバータと、前記ＤＣ／ＡＣコンバータからの出力電力と変換効率との関係を示す効率特性を記憶する変換効率記憶部とを備え、前記閾値設定部は、現在の電気料金単価に応じて変換効率の目標値を設定した後、設定された変換効率の前記目標値をもとに、前記変換効率記憶部に記憶された効率特性を参照して出力電力の前記閾値を設定するように構成されてもよい。

１ 商用電源
２ 分散電源
３ 蓄電池
４ 負荷機器
５ ＡＣ分電盤
１０ 需要家
１１ 電力制御装置
１２ パワー制御部
１３ 指令部
１４ 消費電力取得部
１５ 発電電力取得部
１６ 閾値設定部
１７ 閾値記憶部
１８ 電力センサ（消費電力測定部）
１９ 電力センサ（発電電力測定部）

Claims (3)

1. 需要家に設けた分散電源を商用電源の電力系統に連系させる電力供給システムに用いられ、
   前記需要家に設けた蓄電池の放電を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、前記需要家に設けた負荷機器による消費電力から前記分散電源によって発電された発電電力を減算した減算結果が閾値を超えるという条件と、前記分散電源の余剰電力を蓄電する前記蓄電池が過放電状態ではないという条件とが共に成立する場合に、前記蓄電池から放電させるように前記蓄電池を制御する
   ことを特徴とする電力制御装置。
2. 需要家に設けた分散電源を商用電源の電力系統に連系させる電力供給システムであって、
   前記需要家に設けた負荷機器による消費電力の測定値を取得する消費電力取得部と、
   前記分散電源によって発電された発電電力の測定値を取得する発電電力取得部と、
   前記需要家に設けた蓄電池の放電を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記消費電力取得部で取得された消費電力から前記発電電力取得部で取得された発電電力を減算した減算結果が閾値を超えるという条件と、前記分散電源の余剰電力を蓄電する前記蓄電池が過放電状態ではないという条件とが共に成立する場合に、前記蓄電池から放電させるように前記蓄電池を制御する
   ことを特徴とする電力供給システム。
3. 需要家に設けた分散電源を商用電源の電力系統に連系させる電力供給システムの電力制御方法であって、
   前記需要家に設けた負荷機器による消費電力の測定値を取得するステップと、
   前記分散電源によって発電された発電電力の測定値を取得するステップと、
   前記消費電力の測定値から前記発電電力の測定値を減算した減算結果が閾値を超えるという条件と、前記分散電源の余剰電力を蓄電する蓄電池が過放電状態ではないという条件とが共に成立する場合に、前記蓄電池から放電させるように前記蓄電池を制御するステップと、
   を含むことを特徴とする電力制御方法。

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