JP2017135816A - 蓄電装置、及び電力供給システムの管理サーバー - Google Patents

Abstract

【課題】集中管理装置による統括的な制御を必要とすることなく、電力系統から複数の蓄電装置へ供給される電力の変動を抑制することのできる蓄電装置、及び電力供給システムの管理サーバーを提供する。【解決手段】蓄電装置である充電スタンド１００は、電力系統１１から供給される電力の電力価格を取得する価格取得部１２２を備える。電力価格は、電力系統１１からそれぞれの充電スタンド１００へ供給される電力の合計値である総供給電力、に反比例する大きさとなるように更新される。また、電力価格が更新されてから、当該電力価格が価格取得部１２２によって取得されるまでの時間である遅延時間が、所定の設定範囲に収まるように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電装置、及び電力供給システムの管理サーバーに関する。

電力系統から供給される電力を蓄電池に蓄えておき、必要に応じて蓄電池から電力を取り出すことのできる蓄電装置が知られている。蓄電装置は、近年では様々な分野で用いられており、その普及が進んでいる。

蓄電装置の一つの例としては、蓄電池内蔵型の急速充電器（充電スタンド）が挙げられる。このような急速充電器は、電力系統から供給される電力を内部蓄電池に一旦蓄えておいた後、内部蓄電池から電気自動車等の車載蓄電池へと電力を供給するものである。電力系統から内部蓄電池への充電は比較的小さな電力で行っておき、内部蓄電池から車載蓄電池への充電は大きな電力で行うこととすれば、電力系統から大電力を取り出すための大規模な受電設備（キュービクル等）が不要となる。つまり、電力系統から取り出した電力を車載蓄電池に直接供給するような構成に比べて、受電設備を小規模且つ低コストなものとすることができる。

また、蓄電装置の他の例としては、所謂ＨＥＭＳの一部として各家庭に設置される蓄電装置が挙げられる。例えば、電力料金の安い夜間において蓄電装置への充電を行っておき、当該電力を昼間において消費することで、当該家庭における電力消費を平準化することができる。

いずれの場合であっても、蓄電装置は全体において複数台存在しており、電力系統からの電力がそれぞれの蓄電装置に向けて供給されることとなる。蓄電装置の台数は、例えば充電ステーションに設けられた充電スタンドの台数であり、例えば特定の地域においてＨＥＭＳを有する需要家の数である。

ところで、電力系統から蓄電装置への充電が、複数の蓄電装置において同時に行われてしまった場合には、電力系統から出力される電力の合計値（以下、「総供給電力」とも称する）が一時的に大きくなってしまう。このため、電力会社は総供給電力の大きな変動に対処し得るよう、予備の発電機を用意しておくなどの対策をとる必要が生じるので、結果的に電力価格が高くなってしまうという問題がある。

下記特許文献１では、１つの集中管理装置によって各蓄電装置の充電動作を統括的に制御するような構成の充電システムが提案されている。当該充電システムでは、深夜時間帯の開始時刻から充電が開始され、深夜時間帯の終了時刻に充電が完了するように、それぞれの蓄電装置に充電するための電流値を集中管理装置が個別に設定する。このような構成の充電システムによれば、充電に伴う総供給電力の変動を抑制し、総供給電力の最大値（ピーク）を低減することができる。

特開２０１１−１５５８２４号公報

上記特許文献１に記載の充電システムは、各蓄電装置における蓄電量の検知や、各蓄電装置に対する充電電流の設定を、１つの集中管理装置（スーパバイザー）が統括的に行う構成となっている。このような構成の場合、蓄電装置の数が変化すると、それに応じて集中管理装置の処理のアルゴリズムを見直さなければならなくなる。これが拡張性の低下を招く要因となってしまうため、上記特許文献１に記載の充電システムはスケーラビリティに乏しい。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、集中管理装置による統括的な制御を必要とすることなく、電力系統から複数の蓄電装置へ供給される電力の変動を抑制することのできる蓄電装置、及び電力供給システムの管理サーバーを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る蓄電装置は、電力系統（１１）から電力が供給される複数の蓄電装置（１００，１００Ａ）、のうちの一つの蓄電装置であって、電力系統から供給される電力を蓄える蓄電部（１１０）と、蓄電部に蓄えられている電力量である蓄電量を検知する蓄電量検知部（１２１）と、電力系統から供給される電力の電力価格を取得する価格取得部（１２２）と、蓄電部への充電を開始するタイミング、及び充電を終了するタイミングを、電力価格と蓄電量とに基づいて決定する制御部（１２０）と、を備える。電力価格は、電力系統からそれぞれの蓄電装置へ供給される電力の合計値である総供給電力、に反比例する大きさとなるように更新されるものであり、電力価格が更新されてから、当該電力価格が価格取得部によって取得されるまでの時間である遅延時間が、所定の設定範囲に収まるように構成されている。

このような蓄電装置では、蓄電部への充電を開始するタイミングが各蓄電装置の制御部によって個別に決定され、これに基づいて充電が行われる。つまり、外部の集中管理装置が統括的な制御を行うのではなく、各蓄電装置の制御部が互いに独立に（自律分散的に）制御を行う構成となっている。このため、蓄電装置の数を増減させる際において制御アルゴリズムの見直しなどを行う必要が無く、全体を拡張性の高いシステムとすることができる。

本発明者らが実験を行ったところによれば、総供給電力に反比例する大きさとなるように電力価格が更新され、且つ、電力価格の伝達に要する遅延時間が所定の設定範囲に収まるように構成されていれば、各蓄電装置が自律分散的に充電を行ったとしても、総供給電力のピークが抑制されるという知見が得られている。

尚、本発明によれば、総供給電力を更新し、当該総供給電力をそれぞれの蓄電装置に送信するための管理サーバーも提供される。このような管理サーバーは、電力系統から複数の蓄電装置に電力を供給する電力供給システムを管理するもの、として設けられるものではあるが、総供給電力を監視して、それに基づき算出された電力価格を各蓄電装置に送信することのみを行う。従って、それぞれの蓄電装置を統括的に制御する集中管理装置、として機能するものではない。

本発明によれば、集中管理装置による統括的な制御を必要とすることなく、電力系統から複数の蓄電装置へ供給される電力の変動を抑制することのできる蓄電装置、及び電力供給システムの管理サーバーが提供される。

本発明の第１実施形態に係る蓄電装置の構成、及び複数の蓄電装置に電力を供給する電力供給システムの構成を模式的に示す図である。 総供給電力と電力価格との関係を示すグラフである。 蓄電池へ充放電される電力と蓄電量を説明するための模式図である。 総供給電力のピークについて説明するための図である。 充電が行われる条件について説明するための状態遷移図である。 蓄電量の変化の一例を示すグラフである。 各種パラメータを決定する手順を示すフローチャートである。 遅延時間の設定範囲について説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る蓄電装置の構成、及び複数の蓄電装置に電力を供給する電力供給システムの構成を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

本発明の第１実施形態に係る蓄電装置は、電気自動車やプラグインハイブリッド自動車への充電を行う充電スタンド１００として構成されている。図１に示されるように、充電スタンド１００は１つの充電ステーションにおいて複数台設置されており、それぞれの充電スタンド１００に電力系統１１からの交流電力が供給される構成となっている。電力系統１１、後述の管理サーバー１２、及び複数台の充電スタンド１００は、これら全体で、電力系統１１から複数の充電スタンド１００に電力を供給する電力供給システム１０を構成している。尚、特定の地域における複数の充電ステーションに設置された全ての充電スタンド１００が、電力供給システム１０に含まれるような態様であってもよい。

複数の充電スタンド１００のそれぞれの構成は互いに同一である。充電スタンド１００は、蓄電池１１０と、蓄電量検知部１２１と、価格取得部１２２と、制御部１２０とを備えている。

蓄電池１１０は、電力系統１１から供給される電力（以下、「系統電力」とも称する）を、充電スタンド１００の内部において一時的に蓄えておくための蓄電池である。系統電力は、充電スタンド１００内に設けられた不図示の入力側電力変換器によって直流電力に変化され、蓄電池１１０に蓄えられる。

蓄電池１１０に蓄えられた電力は、充電スタンド１００内に設けられた不図示の出力側電力変換器によって昇圧され、不図示の充電ケーブルを介して電動車両２００へと供給される。当該電力は、電動車両２００に設けられた車載蓄電池２１０へと充電された後、電動車両２００の走行用の電力として用いられる。

このように、本実施形態に係る充電スタンド１００は、蓄電池１１０を介して電動車両２００への充電を行う。つまり、電力系統１１からの電力を電動車両２００へと直接供給するのではなく、蓄電池１１０というバッファを介して供給することにより充電が行われる。このような構成の下で、後に説明する制御が行われることにより、充電のために出力される系統電力が一時的に大きくなり過ぎてしまうことが防止される。

尚、電力系統１１から充電スタンド１００に共有される電力の大きさ、及び、充電スタンド１００から電動車両２００に供給される電力の大きさは、時間の経過とともに変化する。図１においては、充電スタンド１００の台数をＮとした上で、１番目（図１では最も左側）の充電スタンド１００に電力系統１１から供給される電力の大きさを充電電力ｕ₁（ｔ）と表記している。同様に、２番目の充電スタンド１００に電力系統１１から供給される電力の大きさを充電電力ｕ₂（ｔ）と表記し、Ｎ番目（図１では最も右側）の充電スタンド１００に電力系統１１から供給される電力の大きさを充電電力ｕ_N（ｔ）と表記している。

また、１番目の充電スタンド１００から電動車両２００に供給される電力の大きさを放電電力ｖ₁（ｔ）と表記し、２番目の充電スタンド１００から電動車両２００に供給される電力の大きさを放電電力ｖ₂（ｔ）と表記し、Ｎ番目の充電スタンド１００から電動車両２００に供給される電力の大きさを放電電力ｖ_N（ｔ）と表記している。

尚、本実施形態における蓄電池１１０は、内部に複数のバンクを有している。また、蓄電池１１０は、これらバンクの接続状態を切り替えることにより、１つのバンクを充電させ、他のバンクから放電するといった制御が可能となっている。つまり、蓄電池１１０は、放電と充電とを同時に行うことが可能となっている。

蓄電量検知部１２１は、蓄電池１１０に蓄えられている電力量、すなわち蓄電量を検知するためのセンサである。蓄電量検知部１２１によって検知された蓄電量は、制御部１２０へと伝達される。

価格取得部１２２は、充電スタンド１００が外部と通信を行うためのインタフェースである。価格取得部１２２は、後述の管理サーバー１２と通信を行うことにより、電力系統１１から供給される電力の電力価格を取得する。後に説明するように、電力価格は、電力系統１１から出力される電力の大きさに応じて都度更新され、それぞれの充電スタンド１００へと送信される。価格取得部１２２は、所定の周期が経過する毎に管理サーバー１２と通信し、最新の電力価格を取得する。

制御部１２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータシステムとして構成された部分である。制御部１２０は、電力系統１１から蓄電池１１０への電力供給（充電）や、蓄電池１１０から電動車両２００への電力供給（放電）等、充電スタンド１００の全体の動作を制御する。

また、制御部１２０は、蓄電池１１０への充電を開始するタイミング、及び、充電を終了するタイミングをそれぞれ決定する。当該決定は、価格取得部１２２によって取得された電力価格、及び、蓄電量検知部１２１によって検知された蓄電量に基づいて行われる。具体的な決定方法については後に説明する。

図１に示されるように、電力系統１１と各充電スタンド１００との間は電力線２０によって接続されており、系統電力は電力線２０を通ってそれぞれの充電スタンド１００へと分配される。電力線２０のうち、いずれの充電スタンド１００よりも電力系統１１側となる位置には、電流計１３が設けられている。電流計１３は、電力線２０を通る電流の大きさを計測するためのセンサである。電流計１３によって計測された電流値は管理サーバー１２に伝達される。

管理サーバー１２は、電力系統１１と共に電力会社によって運営、管理されるコンピュータシステムである。ただし、電力会社以外によって管理サーバー１２が運営されるような態様であってもよい。管理サーバー１２は、電力系統１１から全ての充電スタンド１００に出力される電力の合計値（以下、「総供給電力」とも称する）を、電流計１３から伝達される電流値に基づいて常に算出し把握している。管理サーバー１２は、最新の総供給電力に基づいて電力価格を更新し、更新後の電力価格を各充電スタンド１００へと送信する。このように、電力価格は時間の経過とともに変化するものであるから、以下では、電力価格ｐ（ｔ）と表記する。電力価格ｐ（ｔ）は、以下の式（１）を用いて算出される。

式（１）の右辺の分母は、電力系統１１からそれぞれの充電スタンド１００へ供給される電力の合計値である総供給電力に該当する。式（１）に示されるように、電力価格ｐ（ｔ）は、総供給電力に反比例する大きさとなるように算出されるので、総供給電力と電力価格との関係は図２のようになる。尚、電力価格ｐ（ｔ）を算出するにあたっては、式（１）の右辺に対して所定の係数を掛けることとしてもよい。

以下においては、説明を簡単にするために、充電スタンド１００（蓄電装置）の台数が２台である場合について説明する。以下では、１番目の充電スタンド１００が備える蓄電池１１０のことを第１蓄電池１１１とも表記する。また、２番目の充電スタンド１００が備える蓄電池１１０のことを第２蓄電池１１２とも表記する。

図３では、電力系統１１から第１蓄電池１１１及び第２蓄電池１１２へ供給される電力の流れが、水の流れに置き換えて模式的に示されている。図３では、それぞれの蓄電池が水を蓄えるための容器として描かれている。水の流量が充放電される電力に該当し、容器に蓄えられた水の量が蓄電量に該当する。

第１蓄電池１１１を例に説明すると、充電電力ｕ₁（ｔ）の方が放電電力ｖ₁（ｔ）よりも大きければ、第１蓄電池１１１の蓄電量ｘ₁（ｔ）は次第に増加して行くこととなる。逆に、放電電力ｖ₁（ｔ）の方が充電電力ｕ₁（ｔ）よりも大きい場合には、蓄電量ｘ₁（ｔ）は次第に減少して行くこととなる。第２蓄電池１１２の蓄電量ｘ₂（ｔ）についても同様である。

以下においては、充電電力ｕ₁（ｔ）、ｕ₂（ｔ）、放電電力ｖ₁（ｔ）、ｖ₂（ｔ）、蓄電量ｘ₁（ｔ）、ｘ₂（ｔ）のそれぞれが正規化された値であるとして説明する。具体的には、電力系統１１から第１蓄電池１１１へと実際に供給される電力を、第１蓄電池１１１から放電される際の電力値（固定値であるとする）で除することによって正規化されたものを、改めて充電電力ｕ₁（ｔ）と表記することとする。充電電力ｕ₂（ｔ）についても同様である。

尚、充電電力ｕ₁（ｔ）は、０又はｕ₁のいずれかをとり得るものとする。ｕ₁は、第１蓄電池１１１の充電性能を、第１蓄電池１１１から放電される際の電力値（固定値）で除して正規化することにより得られる値である。尚、ここでいう「充電性能」とは、充電する際において蓄電池１１０に供給される電力の大きさのことである。

同様に、充電電力ｕ₂（ｔ）は、０又はｕ₂のいずれかをとり得るものとする。ｕ₂は、第２蓄電池１１２の充電性能を、第２蓄電池１１２から放電される際の電力値（固定値）で除して正規化することにより得られる値である。以下では、１又は２をとり得る添え字ｉを用いることにより、ｕ₁とｕ₂とを総じて「ｕ_i」と表記することがある。

また、第１蓄電池１１１から電動車両２００への充電が行われる際の電力を正規化して１とする。つまり、放電電力ｖ₁（ｔ）は正規化されることによって、０又は１の値をとり得る変数となる。ただし、以下では電動車両２００への充電が常に行われている状況を想定するので、放電電力ｖ₁（ｔ）の値は常に１であるとする。放電電力ｖ₂（ｔ）についても同様である。

更に、第１蓄電池１１１の実際の蓄電量を、当該蓄電量の最大値である最大蓄電量（つまり、第１蓄電池１１１の容量ともいえる）で除することによって正規化されたものを、改めて蓄電量ｘ₁（ｔ）と表記することとする。蓄電量ｘ₂（ｔ）についても同様である。

以下では、１又は２をとり得る添え字ｉを用いることにより、充電電力ｕ₁（ｔ）と充電電力ｕ₂（ｔ）とを総じて「充電電力ｕ_i（ｔ）」と表記することがある。同様に、蓄電量ｘ₁（ｔ）と蓄電量ｘ₂（ｔ）とを総じて「蓄電量ｘ_i（ｔ）」と表記することがある。これらを用いることにより、充電電力ｕ_i（ｔ）と蓄電量ｘ_i（ｔ）との関係は以下の式（２）で示される。

また、式（２）の両辺を時間ｔで微分すれば下記の式（３）が得られる。

第１蓄電池１１１等の充放電を制御する方法としては、例えば、蓄電量ｘ_i（ｔ）が所定の閾値を下回ったら充電を開始し、蓄電量ｘ_i（ｔ）が最大値である１となったら充電を停止するような態様が考えられる。図４（Ａ）には、後に説明するような遅延時間Ｔ等の調整を行うことなく、上記態様で充放電が行われたとした場合における、蓄電量ｘ₁（ｔ）及び蓄電量ｘ₂（ｔ）のそれぞれの変化の例が示されている。

図４（Ａ）に示されるように、蓄電量ｘ₁（ｔ）及び蓄電量ｘ₂（ｔ）は、０から１の範囲で互いに独立に変動することとなる。このため、それぞれの蓄電池が充電を開始するタイミングによっては、蓄電量ｘ₁（ｔ）と蓄電量ｘ₂（ｔ）とが同時に増加するような期間が生じることがある。つまり、第１蓄電池１１１の充電と第２蓄電池１１２の充電とが同時に行われるような期間が生じ得る。図４（Ａ）では、このような期間が期間ＴＭ１、ＴＭ３、ＴＭ５、ＴＭ７として示されている。

同様に、第１蓄電池１１１の充電と、第２蓄電池１１２の充電とが同時に停止しているような期間も生じ得る。つまり、第１蓄電池１１１及び第２蓄電池１１２のいずれにおいても放電のみが行われるような期間が生じ得る。図４（Ａ）では、このような期間が期間ＴＭ２、ＴＭ４、ＴＭ６として示されている。

図４（Ｂ）には、総供給電力の変化が示されている。同図に示されるように、第１蓄電池１１１の充電と第２蓄電池１１２の充電とが同時に行われるような期間ＴＭ１等においては、総供給電力はｕ₁＋ｕ₂となっている。一方、第１蓄電池１１１及び第２蓄電池１１２のいずれにおいても放電のみが行われるような期間ＴＭ２等においては、総供給電力は０となっている。このように、総供給電力が時間の経過とともに大きく変動しており、期間ＴＭ１等においてはピークが生じてしまっている。

総供給電力にこのようなピークが生じる場合には、電力会社は総供給電力の大きな変動に対処し得るよう、予備の発電機を用意しておくなどの対策をとる必要が生じる。その結果、電力価格が高くなってしまうという問題がある。

本発明者らがシミュレーション等を行いながら検討した結果、電力価格の設定方法や伝達の遅延時間等を適切に設定すれば、図４（Ｂ）に示されるような総供給電力のピークの発生を防止し、総供給電力の変動を抑制しうるという知見が得られた。以下では、引き続き充電スタンド１００の台数を２台とした場合の例を用いながら、総供給電力のピークを抑制するための具体的な方法について説明する。

先ず、蓄電池１１０への充電を開始するタイミング、及び充電を終了するタイミングの決定方法について説明する。既に述べたように、これらのタイミングは制御部１２０によって決定される。

図５に示される状態遷移図は、蓄電池１１０への充電が行われている状態ＳＴ１と、蓄電池１１０への充電が行われていない状態ＳＴ２との間における遷移の条件を示すものである。状態ＳＴ１においては、充電電力ｕ_i（ｔ）の値はｕ_iとされる。状態ＳＴ２においては、充電電力ｕ_i（ｔ）の値は０とされる。図５に示されている状態の遷移は、第１蓄電池１１１と第２蓄電池１１２の両方において互いに独立に行われる。

状態ＳＴ１において、蓄電量ｘ_i（ｔ）が１になると、すなわち蓄電池１１０が満充電になると、状態ＳＴ２に移行する。換言すれば、蓄電量ｘ_i（ｔ）が１になったときに充電が終了するように、制御部１２０は充電の終了タイミングを決定する。また、制御部１２０は、充電スタンド１００に備えられた入力側電力変換器（不図示）の動作を制御することにより、上記タイミングで充電を終了する。

状態ＳＴ２において、電力価格ｐ（ｔ−Ｔ）が所定の下限価格ｐ_C以下となり、且つ蓄電量ｘ_i（ｔ）が所定の下限蓄電量ｘ_C以下となったときには、状態ＳＴ１に移行する。ここで、上記条件における「Ｔ」とは、管理サーバー１２において電力価格ｐ（ｔ）が更新された時点から、当該電力価格ｐ（ｔ）が価格取得部１２２によって取得される時点までに経過する遅延時間のことである（以下、「遅延時間Ｔ」と表記する）。このような遅延時間Ｔは、管理サーバー１２から充電スタンド１００までの通信経路において、信号伝達がある程度遅れてしまうことにより生じるものである。時刻ｔにおいて価格取得部１２２が取得する電力価格は、時刻ｔ−Ｔにおいて管理サーバー１２で更新された電力価格である。このため、上記のように電力価格ｐ（ｔ−Ｔ）と表記している。

状態ＳＴ２において、蓄電量ｘ_i（ｔ）が限界蓄電量まで低下した場合には、電力価格ｐ（ｔ−Ｔ）の値によることなく、強制的に状態ＳＴ１に移行する。本実施形態では、限界蓄電量の値として０が設定されている。尚、限界蓄電量の値は下限蓄電量ｘ_Cよりも小さな値として設定されていればよく、０以外の値に設定されていてもよい。

以上のような条件が満たされたときに充電を開始するように、制御部１２０は充電の開始タイミングを決定する。また、充電スタンド１００に備えられた入力側電力変換器（不図示）の動作を制御することにより、上記タイミングで充電を開始する。

図６に示されるのは、状態ＳＴ１と状態ＳＴ２との間が上記のような条件で切り換えられた場合における、蓄電量ｘ_i（ｔ）の変化の一例である。図６に示される例では、時刻ｔ１までの期間は状態ＳＴ１となっており、蓄電池１１０への充電が行われている。このとき、蓄電量ｘ_i（ｔ）は次第に増加して行き、時刻ｔ１において１となっている。これにより、状態ＳＴ１から状態ＳＴ２へと切り換わっている。

時刻ｔ１以降は放電のみが行われるので、蓄電量ｘ_i（ｔ）は次第に減少して行く。その後、蓄電量ｘ_i（ｔ）が下限蓄電量ｘ_C以下となり、且つ電力価格ｐ（ｔ−Ｔ）が下限価格ｐ_C以下になった時刻ｔ２において、状態ＳＴ２から再び状態ＳＴ１へと切り換わっている。

時刻ｔ２以降は、時刻ｔ１までの期間と同様に、蓄電池１１０への充電が行われている。蓄電量ｘ_i（ｔ）は次第に増加して行き、時刻ｔ３において１となっている。その後は、状態ＳＴ１から状態ＳＴ２へと切り換わり、蓄電量ｘ_i（ｔ）は次第に減少して行く。

図６の例では、時刻ｔ３以降においては電力価格ｐ（ｔ−Ｔ）が下限価格ｐ_C以下とはならず、蓄電量ｘ_i（ｔ）は最終的に０まで低下している（時刻ｔ４）。その結果、時刻ｔ４において状態ＳＴ２から状態ＳＴ１へと切り換わり、蓄電池１１０への充電が再開されている。

電力供給システム１０の各種パラメータ（遅延時間Ｔなど）の決定方法について、図７を参照しながら説明する。図７に示される一連の手順は、電力供給システム１０を設計する際において順に実行されるものである。

最初のステップＳ０１では、第１蓄電池１１１及び第２蓄電池１１２のそれぞれの充電性能が決定される。充電性能とは、充電する際において蓄電池１１０に供給される電力の大きさのことである。ここでは、第１蓄電池１１１の充電性能がｕ₁に設定され、第２蓄電池１１２の充電性能がｕ₂に設定される。

それぞれの充電性能（ｕ₁、ｕ₂）は、いずれも２よりも大きな値とされる。換言すれば、正規化された充電性能が２よりも大きくなるような蓄電池が、第１蓄電池１１１及び第２蓄電池１１２として採用される。尚、第１蓄電池１１１と第２蓄電池１１２とは互いに同一型式のものが用いられるのであるが、機器の個体差により、その充電性能には僅かな相違があるものとする。ここでは、ｕ₂の方がｕ₁よりも大きいものとする。以上より、第１蓄電池１１１の充電性能であるｕ₁、及び第２蓄電池１１２の充電性能であるｕ₂は、以下の式（４）を満たすように設定される。

ステップＳ０１に続くステップＳ０２では、下限価格ｐ_Cの値が設定される。下限価格ｐ_Cは以下の式（５）を満たすように設定される。

ステップＳ０２に続くステップＳ０３では、下限蓄電量ｘ_Cの値が設定される。下限蓄電量ｘ_Cは以下の式（６）を満たすように設定される。

尚、式（６）においては、Ｕ₁＝１／（ｕ₁−１）を用いることにより、ｕ₁からＵ₁への置き換えを行っている。同様に、Ｕ₂＝１／（ｕ₂−１）を用いることにより、ｕ₂からＵ₂への置き換えを行っている。

このように設定された下限蓄電量ｘ_Cは、実際の（つまり正規化前の）蓄電量に対して設定される下限蓄電量を、蓄電池１１０の最大蓄電量で除することによって正規化したもの、ということができる。このため、下限蓄電量ｘ_Cの値は０から１までの範囲内となる。

ステップＳ０３に続くステップＳ０４では、遅延時間Ｔの値が設定される。遅延時間Ｔは以下の式（７）を満たすように設定される。

式（７）においては、実際の遅延時間を蓄電池１１０の最大蓄電量で除した上で、蓄電池１１０から放電される際の電力値（固定値）を掛けることによって正規化したものを、改めて遅延時間Ｔと表記している。正規化の結果、遅延時間Ｔの値は０から１までの範囲内となる。実際の遅延時間Ｔを得るには、式（７）を満たすように設定された遅延時間Ｔを、正規化とは逆の操作を行うことにより実際の遅延時間に変換する必要がある。

図８には、式（７）を満たすような遅延時間Ｔ（ただし正規化されたもの）の範囲が示されている。図８の横軸は下限蓄電量ｘ_Cであり、縦軸は遅延時間Ｔである。図８の直線Ｌ１は、Ｔ＝１−ｘ_Cの式で表される直線である。当該式と式（７）とを対比すれば明らかなように、遅延時間Ｔは直線Ｌ１よりも下方側の領域において設定されることとなる。

図８の直線Ｌ２は、Ｔ＝１／２（１−ｘ_C）の式で表される直線である。また、図８の直線Ｌ３は、Ｔ＝Ｕ₁（１−ｘ_C）の式で表される直線である。これらの式と式（７）とを対比すれば明らかなように、遅延時間Ｔは直線Ｌ２及び直線Ｌ３のいずれよりも上方側となる領域において設定されることとなる。

図８においては、直線Ｌ１よりも下方側の領域を、直線Ｌ２よりも上方側の領域ＡＲ１(斜線部）と、直線Ｌ２よりも下方側の領域ＡＲ２とに分けて描いている。充電性能の値（ｕ₁及びＵ₁）によって直線Ｌ３の位置が変動することに鑑みれば、領域ＡＲ１は、式（７）を満たすような遅延時間Ｔが存在し得る最大限の範囲、ということができる。

本発明者らは、様々なパラメータを用いてシミュレーションを繰り返した。その結果、遅延時間Ｔが式（７）で示される範囲内となるように、実際の通信経路が設定されているときには、それぞれの充電スタンド１００における充放電が個別に行われたとしても、図４（Ａ）に示されるような総供給電力のピークが生じないという知見が得られた。

このように、本実施形態に係る充電スタンド１００（蓄電装置）では、蓄電池１１０への充電を開始するタイミング及び充電を終了するタイミングが、充電スタンド１００の制御部１２０によって個別に決定され、これに基づいて充電が行われる。

つまり、外部の集中管理装置が統括的な制御を行うのではなく、各充電スタンド１００の制御部１２０が互いに独立に（自律分散的に）制御を行う構成となっている。そのような構成でありながら、総供給電力にピークが生じることが防止される。このため、充電スタンド１００の数を増減させる際において制御アルゴリズムの見直しなどを行う必要が無く、全体を拡張性の高いシステムとすることが可能となっている。

尚、以上の説明においては充電スタンド１００（蓄電装置）の台数が２台の場合について説明したが、充電スタンド１００が３台以上の場合であっても同様の効果が得られることが確認されている。

尚、例えば管理サーバー１２から各充電スタンド１００までの通信経路が短いなどの理由により、遅延時間Ｔが直線Ｌ２よりも下方側の領域となってしまうことも考えられる。このような場合には、例えば処理速度が比較的遅い中継機を介在させるなどにより、遅延時間Ｔを伸ばすような対策をとればよい。

また、遅延時間Ｔが直線Ｌ２よりも下方側の領域となっているときには、電力価格ｐ（ｔ）が総供給電力に「比例」する大きさとなるように算出されることとすれば、遅延時間Ｔが短いままであっても、総供給電力にピークが生じないことが本発明者らによって確認されている。このため、遅延時間Ｔを伸ばすような対策をとることに替えて、電力価格ｐ（ｔ）の算出方法を上記のように変更してもよい。その際の具体的な方法は、特開２０１４−１６１１５１号公報において開示されているとおりであるので、ここではその具体的な説明を省略する。

以上の説明においては、充電電力ｕ₁（ｔ）等に比べて放電電力ｖ₁（ｔ）等の方が小さい場合の例について説明したが、放電電力の方を大きく設定することも可能である。例えば、電力系統１１から充電スタンド１００に引き込まれる電力（充電電力）を３ｋＷ程度とし、充電スタンド１００から電動車両２００へと供給される電力（放電電力）を５０ｋＷ程度としてもよい。

上記のような構成においては、電力系統１１から引き込まれる電力が比較的小さいので、キュービクルのような高電圧受電設備を充電ステーションに設置する必要はない。そうであるにも拘らず、電動車両２００への充電を大電力で行い、短時間で完了させることができる。

その場合には、それぞれの蓄電装置１００の内部において、蓄電池１１０が多段に（つまり複数個）設けられているような構成とすればよい。例えば蓄電池１１０が２段に設けられている構成においては、電力系統１１から前段の蓄電池１１０に供給される電力を充電電力ｕ₁（ｔ）等とし、前段の蓄電池１１０から後段の蓄電池１１０へと供給される電力を放電電力ｖ₁（ｔ）等とすれば、以上に説明したものと同様の方法で、総供給電力にピークが生じることを防止することができる。

尚、上記構成においても、充電電力ｕ₁（ｔ）等は放電電力ｖ₁（ｔ）等よりも大きくなるように設定される。また、後段の蓄電池１１０から電動車両２００へと供給される電力は、充電電力ｕ₁（ｔ）等、及び放電電力ｖ₁（ｔ）等のいずれよりも大きくなるように設定される。

本発明の第２実施形態について、図９を参照しながら説明する。第２実施形態に係る蓄電装置は、所謂ＨＥＭＳの一部として、一般の家庭３００に設置される蓄電装置１００Ａとして構成されている。図９の例では、特定の地域においてＨＥＭＳを備える家庭３００がＮ軒存在しており、各家庭３００に蓄電装置１００Ａが設けられている。

電力系統１１から各家庭３００への電力供給は、蓄電装置１００Ａを介して行われる。電力系統１１、管理サーバー１２、及び複数台の蓄電装置１００Ａは、これら全体で、電力系統１１から複数の蓄電装置１００Ａに電力を供給する電力供給システム１０Ａを構成している。

それぞれの蓄電装置１００Ａは、電力系統１１から供給される電力を蓄電池１１０Ａに蓄えておき、必要に応じて蓄電池１１０Ａから放電された電力を家庭３００に供給する。家庭３００では、当該電力を電力負荷３１０に供給して消費する。電力負荷３１０とは、例えばエアコンなどのような電力消費機器である。

各家庭３００においては、例えば電力料金の安い夜間において蓄電装置１００Ａへの充電を行っておき、当該電力を昼間において消費することで、当該家庭３００における電力消費を平準化することができる。

尚、蓄電装置１００Ａ及びその各部を示す符号には「Ａ」を付しているのであるが、蓄電装置１００Ａの構成、及び制御部１２０によって行われる処理の内容は、第１実施形態において説明したものと同様である。

本実施形態においても、１つの集中管理装置が統括的な制御を行うのではなく、それぞれの蓄電装置１００Ａが互いに独立に（自律分散的に）制御を行うことで、各蓄電池１１０Ａの充放電が行われる。このような態様でありながら、総供給電力にピークが生じることが防止されるので、電力会社は予備の発電機を過剰に用意しておく必要が無い。その結果、各家庭３００が支払う電力価格が更に抑制されるという効果が期待できる。

各家庭３００で消費される電力を平準化するための方法としては、集中管理装置が電力価格を適宜決定することによって電力需要を調整する、所謂ダイナミックプライシング方式も知られている。しかしながら、そのような態様においては、電力平準化のために適切な電力価格を設定するための複雑な演算を、集中管理装置が常に行い続ける必要がある。

これに対し、本実施形態の管理サーバー１２は、総供給電力を測定し、これを簡単な演算で電力価格に変換（図２を参照）して送信する処理のみを行っている。このように、本実施形態では、複雑な演算や統括制御のための集中管理装置を備えることなく、極めて簡単な構成としながらも総供給電力のピークを抑制することができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０，１０Ａ：電力供給システム
１１：電力系統
１２：管理サーバー
１００：充電スタンド
１００Ａ：蓄電装置
１１０，１１０Ａ：蓄電池
１２０：制御部
１２１：蓄電量検知部
１２２：価格取得部

Claims (5)

1. 電力系統（１１）から電力が供給される複数の蓄電装置（１００，１００Ａ）、のうちの一つの蓄電装置であって、
   前記電力系統から供給される電力を蓄える蓄電部（１１０）と、
   前記蓄電部に蓄えられている電力量である蓄電量を検知する蓄電量検知部（１２１）と、
   前記電力系統から供給される電力の電力価格を取得する価格取得部（１２２）と、
   前記蓄電部への充電を開始するタイミング、及び充電を終了するタイミングを、前記電力価格と前記蓄電量とに基づいて決定する制御部（１２０）と、を備え、
   前記電力価格は、前記電力系統からそれぞれの前記蓄電装置へ供給される電力の合計値である総供給電力、に反比例する大きさとなるように更新されるものであり、
   前記電力価格が更新されてから、当該電力価格が前記価格取得部によって取得されるまでの時間である遅延時間が、所定の設定範囲に収まるように構成されている蓄電装置。
2. 前記制御部は、
   前記電力価格が所定の下限価格以下となり、且つ、前記蓄電量が所定の下限蓄電量以下となったタイミングにおいて、前記蓄電部への充電を開始する、請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記制御部は、
   前記蓄電量が、前記下限蓄電量よりも小さな値として設定された限界蓄電量まで低下したときには、前記電力価格の値に基づくことなく前記蓄電部への充電を開始する、請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記下限蓄電量を、前記蓄電量の最大値である最大蓄電量で除することによって正規化したものをｘ_Cとし、
   前記遅延時間を、前記最大蓄電量を除した上で、前記蓄電部から放電される電力の値を掛けることによって正規化したものをＴとしたときに、
   前記設定範囲は、少なくとも
   １／２（１−ｘ_C）＜Ｔ＜１−ｘ_C
   の式が成立するような範囲である、請求項３に記載の蓄電装置。
5. 電力系統から複数の蓄電装置に電力を供給する電力供給システムの管理サーバー（１２）であって、
   前記蓄電装置として、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の蓄電装置が用いられ、
   前記電力価格を、前記総供給電力に反比例する大きさとなるように更新し、
   更新された前記電力価格をそれぞれの前記蓄電装置に向けて送信する管理サーバー。

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