JP2018113829A

JP2018113829A - 蓄電制御装置

Info

Publication number: JP2018113829A
Application number: JP2017004413A
Authority: JP
Inventors: 篠原　隆; Takashi Shinohara; 隆篠原; 奥村　明; Akira Okumura; 明奥村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-01-13
Filing date: 2017-01-13
Publication date: 2018-07-19

Abstract

【課題】ピークカット契約における電力基本料金の抑制可能な蓄電制御装置を得ること。【解決手段】蓄電制御装置１は、第一の入出力端子２を通過する電力を計測する第一のセンサ１１と、双方向ＰＣＳ１０の交流入出力電力を計測する第二のセンサ１２と、第一のセンサ１１で計測される電力量情報を一定期間蓄積する蓄積データベースと、第一のセンサ１１及び第二のセンサ１２で計測される電力量情報と、蓄積データベースから出力される積算電力情報と、系統電源３０から供給される交流電力の目標使用電力量とに基づき、双方向ＰＣＳ１０に入力される電力値又は双方向ＰＣＳ１０から出力される電力値を算出する制御部１４とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電装置に電力を充電し又は蓄電装置に貯えられた電力を放電する蓄電制御装置に関する。

近年普及が進んでいる電気自動車（ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ：ＥＶ）を電力源として、家庭内の電気機器に電力を供給するＥＶパワーコンディショナ（ＥＶ−ＰｏｗｅｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ：ＥＶ−ＰＣＳ）が市販され、家庭内のエネルギーマネージメントに向けた期待も高まっている。

ＥＶ−ＰＣＳでは、家庭に引き込まれた系統電源の電力をＥＶに充電することも可能であるが、特許文献１に開示されるように、充電電力と家庭内負荷電力とを合計した買電電力が、電力契約用遮断器の容量又は保安用遮断器の容量を越えないように制御し、遮断器のトリップ動作を防止することが必要となる。

特許第５４９６２４６号公報

単位時間当たりの最大消費電力、すなわち最大ピーク電力により電力基本料金が設定されるピークカット契約では、一定時間に使用される電力量に基づいてユーザが支払う電力基本料金が算出される。そのため、単位時間内に消費される電力値をユーザが設定する目標値以下に抑えるように、家庭内負荷の消費及びＥＶ充電をすることが求められる。

ところが特許文献１に開示される従来技術では、各家庭に備えられた遮断器の遮断容量に応じた充電制御が行われるため、前述したようなユーザが設定可能な目標値に対応した充電電力の制御ができず、ピークカット契約における電力基本料金の抑制といったインセンティブが享受できないものとなっていた。また遮断容量の設定値を目標値とみなして設定した場合、目標値の変更設定をその都度手動で変更しなければならず、当該契約を締結したユーザにとって使い勝手が良くないものとなっていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ピークカット契約における電力基本料金の抑制可能な蓄電制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の蓄電制御装置は、第一の端子を介して系統電源が接続され、充放電可能な蓄電装置が接続され、外部負荷が接続され、系統電源と蓄電装置と外部負荷との間で直流電力と交流電力の変換を行うパワーコンディショナを備えた蓄電制御装置であって、系統電源と蓄電装置と外部負荷とを接続する電路上に設けられ、第一の端子を通過する電力を計測する第一のセンサと、パワーコンディショナの交流入出力電力を計測する第二のセンサと、第一のセンサで計測される電力量情報を一定期間蓄積する蓄積データベースと、第一のセンサ及び第二のセンサで計測される電力量情報と、蓄積データベースから出力される積算電力情報と、外部から設定され系統電源から供給される交流電力の目標使用電力量とに基づき、パワーコンディショナに入力される電力値又はパワーコンディショナから出力される電力値を算出する制御部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、ピークカット契約における電力基本料金の抑制ができる、という効果を奏する。

実施の形態１に係る蓄電制御装置の構成図特許文献１に開示される従来の蓄電制御装置による充電動作の一例を示した図実施の形態１に係る蓄電制御装置の充電動作の一例を示す図実施の形態２に係る蓄電制御装置の充電動作を説明するための図実施の形態２に係る蓄電制御装置のピークカット目標値更新の制御方法を示したフローチャート実施の形態３に係る蓄電制御装置の構成図実施の形態４に係る蓄電制御装置の構成図

以下に、本発明の実施の形態に係る蓄電制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る蓄電制御装置の構成図である。蓄電制御装置１は、外部負荷である家庭内負荷４０への電力供給を行うと共に蓄電装置１００への充放電を行う装置である。蓄電制御装置１は、遮断器２０を介して系統電源３０が接続される第一の端子である第一の入出力端子２と、蓄電装置１００が接続され第二の入出力端子３と、家庭内負荷４０に接続される第三の入出力端子４とを備える。また蓄電制御装置１はリモコン５０と接続される。

蓄電装置１００は、ＥＶ又は定置型蓄電池装置に搭載された不図示の二次電池と、二次電池の充放電を制御する不図示の制御装置とを備え、蓄電制御装置１からの電力の充放電要求に従って二次電池を充放電させる。

系統電源３０は家庭外の柱上トランスから各家庭に引き込まれる低圧配電線である。

遮断器２０は安全上又は電力契約上の目的で設置され、系統電源３０から家庭内に引き込まれる電力の値が、整定値を整定時間オーバーした場合に配線を遮断する。整定値及び整定時間は遮断器２０の固有の値である。

家庭内負荷４０は、冷蔵庫、空調機及び照明といった家庭用電気製品に代表される機器である。

リモコン５０は蓄電制御装置１専用の遠隔制御装置であり、ユーザに情報を表示する不図示の表示部とユーザによる設定を入力する不図示の入力部とを備える。

蓄電制御装置１は、蓄電装置１００に蓄えられた直流電力を交流電力に変換し、家庭内負荷４０へと供給する放電動作と、系統電源３０から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電装置１００へ供給する充電動作とを排他的に実行する。

蓄電制御装置１は、放電動作及び充電動作を実現する機能として、パワーコンディショナである双方向ＰＣＳ（ＰｏｗｅｒＣｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）１０、制御部１４、履歴蓄積部１３、第一のセンサ１１及び第二のセンサ１２を備える。

双方向ＰＣＳ１０は、直流電力を交流電力に変換し、交流電力を直流電力に変換する双方向電力変換機能を有する。ただしこれらの電力変換は同時には行われるわけではなく、蓄電制御装置１と蓄電制御装置１との間の電力の流れに従って、直流交流変換又は交流直流変換が行われる。

双方向ＰＣＳ１０は、直流入出力端子１０ａと交流入出力端子１０ｂとを備える。直流入出力端子１０ａは、蓄電制御装置１の第二の入出力端子３に接続され、交流入出力端子１０ｂは第二のセンサ１２に接続される。また双方向ＰＣＳ１０は、制御部１４に双方向ＰＣＳ１０の動作状態に関する情報を送信すると共に、双方向ＰＣＳ１０の動作を制御する制御情報を制御部１４から受信する。

第一のセンサ１１は、系統電源３０と蓄電装置１００と家庭内負荷４０とを接続する電路上に設けられ、第一の入出力端子２を通過する電力を計測するためのセンサであり、交流電圧及び交流電流を計測する。第一のセンサ１１は、第三の入出力端子４と第一の入出力端子２との間の配線に印加される電圧を計測し、また当該配線に流れる電流を計測し、計測した電圧電流を履歴蓄積部１３及び制御部１４に送信する。

第二のセンサ１２は、双方向ＰＣＳ１０の交流入出力端子１０ｂと蓄電制御装置１の第三の入出力端子４との間に配置され、双方向ＰＣＳ１０の交流入出力電力を計測するためのセンサであり、交流電圧及び交流電流を計測する。第二のセンサ１２は、第三の入出力端子４と双方向ＰＣＳ１０との間の配線に印加される電圧を計測し、また当該配線に流れる電流を計測し、計測した電圧電流を制御部１４に送信する。

履歴蓄積部１３は、メモリ及びマイコンで構成され、第一のセンサ１１から送信された電圧電流に関する情報を入力し、当該情報を一定周期で加算したものを履歴情報として蓄積する。さらに蓄積情報を制御部１４に送信する。

制御部１４は、マイコンで構成され、双方向ＰＣＳ１０、第一のセンサ１１、第二のセンサ１２、履歴蓄積部１３及びリモコン５０から送信される情報を入力し、双方向ＰＣＳ１０の充放電電力を決定し、双方向ＰＣＳ１０の充放電動作を制御する。

以下、実施の形態１に係る蓄電制御装置１の動作を説明する。

まず蓄電装置１００の放電時の動作を説明する。蓄電装置１００から放電された直流電力は、双方向ＰＣＳ１０において交流電力に変換される。双方向ＰＣＳ１０から出力された交流電力は第二のセンサ１２経由で家庭内負荷４０に供給される。一方で、系統電源３０からの交流電力が第一のセンサ１１経由で家庭内負荷４０に供給される。家庭内負荷４０は、双方向ＰＣＳ１０及び系統電源３０から電力の供給を受けて、それらの電力で動作する。

制御部１４は、第一のセンサ１１で計測される電力量情報である交流電圧及び交流電流と、第二のセンサ１２で計測される電力量情報である交流電圧及び交流電流と、双方向ＰＣＳ１０から送信される双方向ＰＣＳ１０の状態情報と、双方向ＰＣＳ１０から送信される蓄電装置１００の状態情報と、リモコン５０から送信される制御情報により、双方向ＰＣＳ１０の入出力を制御すると共に、蓄電装置１００、双方向ＰＣＳ１０、又は系統電源３０に異常がある場合は、双方向ＰＣＳ１０を停止させつつ、蓄電装置１００、及び系統電源３０から双方向ＰＣＳ１０を解列させる。なおリモコン５０から送信される制御情報としては、後述する「計測単位時間の消費電力量の目標値」を例示できる。

双方向ＰＣＳ１０及び系統電源３０からの電力は家庭内負荷４０に供給される。ユーザは双方向ＰＣＳ１０及び系統電源３０から供給された電力によって、照明を点灯させ、また調理器具及びエアコンを使用できる。このとき、家庭内負荷４０で消費する電力が、双方向ＰＣＳ１０、すなわち蓄電装置１００から供給される電力だけでは賄えない場合、蓄電装置１００から供給される電力に系統電源３０から供給される電力を合算した電力が、家庭内負荷４０で消費される。一方、家庭内負荷４０で消費される電力が、蓄電装置１００から供給される電力だけで賄える場合、家庭内負荷４０の消費に系統電源３０からの電力を用いないようにすることも可能である。実施の形態１のように蓄電装置１００がＥＶに搭載された二次電池である場合、双方向ＰＣＳ１０は家庭内負荷４０で消費される電力のみを出力するため、蓄電制御装置１では、蓄電装置１００に貯えられた電力を系統電源３０に逆潮流させることよって電力会社に対して売電することはできない。

次に蓄電装置１００が充電時の動作を説明する。系統電源３０から供給された交流電力は、遮断器２０を経由して蓄電制御装置１に入力され、まず、第一のセンサ１１で交流電圧及び交流電流が計測される。その後、系統電源３０から供給された交流電力は、家庭内負荷４０に供給される電力と、蓄電装置１００を充電する電力とに分離される。蓄電装置１００を充電する電力が双方向ＰＣＳ１０に入力されるとき、第二のセンサ１２では双方向ＰＣＳ１０に入力される交流電圧及び交流電流が計測される。その後、双方向ＰＣＳ１０に入力される交流電力は双方向ＰＣＳ１０で直流電力に変換され、蓄電装置１００に入力される。

制御部１４は、放電時と同様に、双方向ＰＣＳ１０の入出力制御、異常時の保護動作を行う。

ここで、双方向ＰＣＳ１０の入出力電力の目標値の決定方法について述べる。特許文献１に開示される従来の方法では、蓄電装置１００を充電する場合、遮断器２０の遮断容量をＸ［ＶＡ］とし、ある時刻での家庭内負荷４０の消費電力をＹ［Ｗ］としたとき、双方向ＰＣＳ１０に供給できる電力の最大値Ａｍａｘは、Ａｍａｘ＝Ｘ・Ｐｆ−Ｙ［Ｗ］となる。ここに、Ｐｆは当該系統電力の力率を表す。また、双方向ＰＣＳ１０の変換効率をαとしたとき、蓄電装置１００に供給できる最大電力Ｂｍａｘは、Ｂｍａｘ＝（Ｘ・Ｐｆ−Ｙ）＊α［Ｗ］となる。一方、蓄電装置１００の充電容量に対する電圧−電流特性により、蓄電装置１００の充電可能な最大電力Ｃｍａｘ［Ｗ］が定められる。制御部１４は、Ｂｍａｘ及びＣｍａｘの最小値を使って、充電電力、すなわち双方向ＰＣＳ１０の出力電力の目標値を決定する。

近年、電力自由化に伴う契約メニューの多様化に伴い、電力会社によっては、通常の一般家庭向けの従量電灯契約に代わり、単位時間当たりの最大消費電力、すなわち最大ピーク電力により電力基本料金が設定されるピークカット契約をサービスメニューに加えている場合がある。２０１６年９月現在、以下の非特許文献１及び非特許文献２に開示されるサービスがある。

http://www.tepco.co.jp/jiyuuka/smart-agreement/index-j.html

https://kepco.jp/ryokin/menu/esmart10

ピークカット契約は、毎月、各電力会社によって定められた計測単位時間、例えば３０分間に使用された消費電力量の最大値を記憶しておき、電力会社は、過去の一定期間内、例えば１年間の最大消費電力量に応じて、電力基本料金を課すものである。これによると、ユーザは基本料金を低減させるために、できるだけ計測単位時間内の消費電力を抑制するようになる。

ユーザがピークカット契約を選択した場合、ユーザは計測単位時間の消費電力量の目標値（目標使用電力量）を、リモコン５０を用いて蓄電制御装置１に設定する。この消費電力量の目標値を計測単位時間で割った値を、ピークカット目標値と呼ぶ。ただしピークカット目標値は、遮断器２０の遮断容量値以下の一定値とする。

先に述べた従来の方法と同様に考えて、ユーザがピークカット契約を選択した場合、蓄電装置１００を充電する場合、ピークカット目標値をＺ［Ｗ］とし、ある時刻での家庭内負荷４０の消費電力をＹ［Ｗ］としたとき、双方向ＰＣＳ１０に供給できる電力の最大値Ａｍａｘは、Ａｍａｘ＝Ｚ−Ｙ［Ｗ］となる。また、双方向ＰＣＳ１０の変換効率をαとしたとき、蓄電装置１００に供給できる最大電力Ｂｍａｘは、Ｂｍａｘ＝（Ｚ−Ｙ）＊α［Ｗ］となる。一方、蓄電装置１００の充電容量に対する電圧−電流特性から蓄電装置１００の充電可能電力Ｃｍａｘ［Ｗ］が定められる。制御部１４は、Ｂｍａｘ及びＣｍａｘの最小値を使って、充電電力、すなわち双方向ＰＣＳ１０の出力電力の目標値を決定する。

以上のように、ピークカット契約では、ピークカット目標値から家庭内負荷４０の消費電力を減算した値を上限にして蓄電装置１００への充電が行われるため、蓄電装置１００への充電前の時点で、ピークカット目標値以内の電力量で家庭内負荷４０が使用されているときに蓄電装置１００への充電が開始されても、蓄電装置１００への充電により家庭内の使用電力がピークカット目標値をオーバーすることはない。ただし家庭内負荷４０で消費する電力が、蓄電装置１００への充電以前から、又は蓄電装置１００への充電中に、ピークカット目標値をオーバーしてしまうことは、妨げられない。その場合、蓄電装置１００への充電は、家庭内負荷４０の消費電力がピークカット目標値より下回るまで停止状態となる。

以上の動作を、図２を用いて説明する。図２は特許文献１に開示される従来の蓄電制御装置による充電動作の一例を示した図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）の横軸は、ピークカット契約の消費電力量の計測単位時間を表す。図２（ａ）及び図２（ｂ）の縦軸は家庭内で消費する電力、すなわち家庭内負荷４０の電力と充電電力の和を表す。実線は家庭内負荷で消費される電力の推移を表す。斜線で示した領域はＥＶ充電電力の実績を表す。図２（ａ）には、ピークカット目標値未満で推移する家庭内負荷４０の消費電力とＥＶへ充電される電力とが示される。図２（ｂ）には、一時的にピークカット目標値を超える家庭内負荷４０の消費電力とＥＶへ充電される電力とが示される。

図２（ａ）においては、計測単位時間内に家庭内負荷４０の消費電力がピークカット目標値を超えることがないため、同時間内に同時に充電を行っても計測単位時間内の平均電力はピークカット目標値以下になる。一方、図２（ｂ）のように、計測単位時間内に家庭内負荷４０の消費電力がピークカット目標値を超えた場合、同時間内に同時に充電を行うと計測単位時間内の平均電力はピークカット目標値を超えてしまい、ユーザの支払う基本料金は想定より上昇してしまう。

実施の形態１に係る蓄電制御装置１は、家庭内負荷４０がピークカット目標値を一時的に超えた場合、制御部１４が行う同一計測単位時間内での充電動作における系統電源３０から双方向ＰＣＳ１０へ供給できる電力目標値Ａの決定を、以下のように行う。

まず、計測単位時間の起点時刻から現在までの経過時間をＴ（ただし０≦Ｔ≦計測単位時間）とし、時刻Ｔにおいて双方向ＰＣＳ１０に供給できる電力目標値をＡ（Ｔ）とし、電力目標値の演算更新周期をΔｔとしたとき、時刻０から時刻Ｔ−Δｔが経過するまでの家庭内消費電力量Ｓ（Ｔ−Δｔ）は下記（１）式で表される。

家庭内消費電力量Ｓ（Ｔ−Δｔ）は履歴蓄積部１３に履歴情報として蓄積されており、制御部１４に逐次入力されている。

次に、計測単位時間内に家庭内で消費される電力量が「ピークカット目標値＊計測単位時間」となるように充電の電力目標値を設定するために、制御部１４は、時刻Ｔでは家庭内で消費する電力量が「ピークカット目標値＊Ｔ」で求められる値を超えないように、電力目標値Ａ（Ｔ）を設定する。時刻Ｔにおける家庭内負荷４０の予測値を、直前の家庭内負荷４０の消費電力値であるＹ（Ｔ−Δｔ）で代用すると、時刻Ｔまでに消費された電力は下記（２）式で表される。

上記（２）式より電力目標値Ａ（Ｔ）は下記（３）式で表される。

図３は実施の形態１に係る蓄電制御装置の充電動作の一例を示す図である。図３には、計測単位時間と家庭内で消費する電力との関係として、時刻０から時刻Ｔまでの間に家庭内電力がピークカット目標値を超えている場合の一例が示される。図３において、実線は家庭内負荷で消費される電力の推移を表し、破線はＰＣＳ供給電力目標値Ａ（Ｔ）を表し、斜線で示した領域はＥＶ充電電力の実績を表す。また図３内の細い実線は補助線である。

ここで家庭内消費電力量Ｓ（Ｔ−Δｔ）が下記（４）式で表される値である場合、すなわち図３における時刻Ｔが時刻０からＴまでの間に、家庭内電力がピークカット目標値を超えていない場合、ＰＣＳ供給電力目標値Ａ（Ｔ）は下記（５）式で表される。

また図３における時刻ＴがＴ１以上のときのように、時刻０から時刻Ｔまでの間に家庭内電力がピークカット目標値を超えている場合、Ｓ（Ｔ−Δｔ）の大きさに応じて、Ａ（Ｔ）は上記（５）式で求められた値より小さい値をとる。

蓄電制御装置１は、図２（ｂ）に示した従来方法と異なり、時刻Ｔ＝Ｔ２にて家庭内負荷４０の値がピークカット目標値以下になっても、上記（３）式で算出されるＡ（Ｔ）の値が負になるため、すぐには充電を開始しない。そして蓄電制御装置１は、家庭内負荷４０の消費電力値Ｙ（Ｔ−Δｔ）が下記（６）式を満たした時点、すなわち図３における時刻Ｔ＝Ｔ３で充電を開始するように動作する。

以上述べたように実施の形態１に係る蓄電制御装置１は、時刻Ｔにおけるピークカット目標値と計測単位時間内に家庭内で消費された電力量とを比較し、計測単位時間内の平均消費電力をピークカット目標値以下になるように充電電力の上限値を決定するので、ユーザがピークカット契約を選択した場合に、計測単位時間内の平均電力がユーザの望まないピークカット目標値を超えてしまうことを抑制し、電力基本料金の高騰を防止できる。

また実施の形態１に係る蓄電制御装置１は、充電を含む家庭内の電力使用量を、ピークカット契約を締結しているユーザが設定した目標値以内に抑えるように動作するので、電力会社は供給する電力のばらつきを予測しやすく、地域全体の発電実績の予測精度を向上させることができる。

なお実施の形態１に係る蓄電制御装置１には、蓄電制御装置１と遮断器２０との間に配置され太陽光発電パネルからの直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナの出力を接続してもよい。この構成の場合、充電時に遮断器２０からの系統電力とパワーコンディショナからの出力電力とが、蓄電制御装置１の入力となる。このように構成された蓄電制御装置１は、第一のセンサ１１を用いて、系統電力と太陽光発電電力との合計電力を測定できるため、実施の形態１で述べた動作により、同様の効果を実現できることは自明である。

また蓄電装置１００はＥＶに搭載された二次電池のみではなく、定置用二次電池又は持ち運び可能な二次電池でも良く、これらの二次電池を用いた場合でも実施の形態１で述べた同様の効果を呈する。

実施の形態２．
実施の形態２に係る蓄電制御装置１は実施の形態１に係る蓄電制御装置１と同様、家庭内負荷４０への電力供給と、蓄電装置１００への充放電を行う。実施の形態２に係る蓄電制御装置１の構成及び動作は図１と同様であるため、説明を省略する。実施の形態１と異なる部分は制御部１４の動作に関する部分であり、実施の形態２に係る特徴的な動作を図４を用いて説明する。

図４は実施の形態２に係る蓄電制御装置の充電動作を説明するための図である。図４には、ピークカット契約において、ユーザがピークカット目標値を設定しているにもかかわらず、家庭内負荷４０及び充電電力の合計である家庭内の電力使用容量に関して、計測単位時間内の平均使用量がピークカット目標値を超えてしまった場合を示している。実線は家庭内負荷で消費される電力の推移を表す。斜線で示した領域はＥＶ充電電力の実績を表す。横軸は、ピークカット契約の消費電力量の計測単位時間を表す。縦軸は家庭内で消費する電力、すなわち家庭内負荷４０の電力と充電電力の和を表す。

実施の形態２に係る蓄電制御装置１は、図３に示したように計測単位時間内に消費された電力量によって充電電力を制御するため、充電中は図４のように家庭内負荷４０が増加しピークカット目標値をオーバーすることを避けることはできない。また、蓄電制御装置１の動作仕様として、双方向ＰＣＳ１０の充電と放電を自動的に切り替えるモードを有する場合、制御部１４は、ピークカット目標値を超える家庭内負荷４０の消費が発生したことを第一のセンサ１１及び第二のセンサ１２から検出し、双方向ＰＣＳ１０の動作を充電から放電に切り替え、ピークカット目標値を超えた電力を蓄電装置１００から供給される電力で賄うことも可能であるが、家庭内負荷４０の負荷電力がピークカット目標値と双方向ＰＣＳ１０の放電電力上限値を超えてしまうと、不足する電力は系統電源３０から供給され、結局はピークカット目標値を超えてしまうことになる。

ピークカット契約では、過去の一定期間における計測単位時間内の電力量の最大値に基づいて月々の電力基本料金が設定されるので、一旦ピークカット目標値をオーバーした場合は、ピークカット目標値を、オーバーした電力値まで引き上げても、一定期間内は電力基本料金は変わらないことになる。またピークカット目標値を上げることで満充電になるまでのＥＶ充電時間が短縮されるといったメリットがある。

実施の形態２に係る蓄電制御装置１は、家庭内の使用電力の履歴に基づき、ピークカット目標値を自動的に更新できる機能を有する。図５は実施の形態２に係る蓄電制御装置のピークカット目標値更新の制御方法を示したフローチャートである。以下、図５に沿って実施の形態２に係る蓄電制御装置１の動作を説明する。

図５（ａ）は、履歴蓄積部１３で行われる、ピークカット目標値を自動的に更新するために必要な、計測単位時間内の消費電力積算値Ｋを算出するフローチャートである。図５（ａ）に示した処理は、実施の形態２に限らず、本発明の他の実施の形態でも共通的に行われている処理であるが、ここで説明しておく。

本フローは蓄電制御装置１の電力計測周期ごとに行われる。履歴蓄積部１３は、最初の計測時間にスタートした後、まず、現時刻が計測単位時間の終了時刻かどうかを判定する（Ｓ１０１）。

履歴蓄積部１３は、現時刻が計測単位時間の終了時刻である場合（Ｓ１０１，Ｙｅｓ）、計測単位時間内の消費電力積算値Ｋを０にリセットし（Ｓ１０２）、現時刻が計測単位時間の終了時刻ではない場合（Ｓ１０１，Ｎｏ）、Ｋの値を変更せずにＳ１０３の処理を行う。

次に第一のセンサ１１で電圧及び電流が測定されるため、履歴蓄積部１３は、その値を読み込み系統電源周期ごとに家庭内消費電力（実効値）Ｓを算出する（Ｓ１０３）。

そして履歴蓄積部１３は、家庭内消費電力Ｓを計測単位時間内の消費電力積算値Ｋに加算し（Ｓ１０４）、家庭内消費電力Ｓが加算された消費電力積算値Ｋの値を履歴情報として制御部１４に出力する（Ｓ１０５）。

その後履歴蓄積部１３は、次の計測タイミングまで待機し（Ｓ１０６）、次の計測タイミングにおいてＳ１０１からＳ１０５までの処理を繰り返す。

図５（ｂ）は制御部１４で行われる、ピークカット目標値更新処理のフローチャートである。

ピークカット目標値更新処理は計測単位時間ごとに行われるので、制御部１４はまず、計測単位時間が終了するタイミングかどうかを判断し（Ｓ２０１）、計測単位時間が終了するタイミングでない場合（Ｓ２０１，Ｎｏ）、終了タイミングになるまで待つ。

計測単位時間が終了するタイミングである場合（Ｓ２０１，Ｙｅｓ）、制御部１４は、その計測単位時間内に消費電力積算値Ｋの値を履歴蓄積部１３から読み込む（Ｓ２０２）。

次に制御部１４は、消費電力積算値Ｋの値を計測単位時間内の計測回数Ｎで除算することにより平均消費電力値Ｓａｖｇを算出する（Ｓ２０３）。ここで、計測回数Ｎは、計測単位時間内を系統電源周期で除算した値（小数点以下切捨て）となる。

次に制御部１４は、平均消費電力値Ｓａｖｇを、制御部１４の内部に設けられた履歴データベースに、日時の情報と共に書き込む（Ｓ２０４）。

蓄積データベースである履歴データベースには、第一のセンサ１１で計測される積算電力情報が一定期間蓄積される。具体的には、履歴データベースには、過去の一定期間（一年間）の平均消費電力値Ｓａｖｇ（ｉ）が保存されている。ここでｉは有限個の自然数とする。また、過去の一定期間を超過したデータは削除され、新しいデータに更新される。一例として、現時点から一年前の同月分に当たる一ヶ月分のデータを、今月の特定の日時に消去するといった動作によってデータの更新が行われる。

次に制御部１４は、ピークカット目標値Ｐの更新を行う（Ｓ２０５）。ここではまず、Ｓ２０４で算出した平均消費電力値Ｓａｖｇ、及び履歴データベースに記録されている平均消費電力値Ｓａｖｇ（ｉ）の中から、最大値Ｓａｖｇ＿ｍａｘを選択する。そしてピークカット目標値の更新値Ｐ’は一定間隔で設定される設定値と仮定すると、更新値Ｐ’は、Ｐ’≧Ｓａｖｇ＿ｍａｘを満たす最小値と、ユーザが初期設定したピークカット目標値Ｐｉｎｉとの小さい方になるように設定される。更新値Ｐ’が１［ｋＷ］から１０［ｋＷ］まで１［ｋＷ］間隔で設定されており、ユーザの初期設定値が３［ｋＷ］である場合、制御部１４は、Ｓ２０５の処理で算出したＳａｖｇ＿ｍａｘが４．５［ｋＷ］であれば、更新値Ｐ’として５［ｋＷ］を選択する。

次にＳ２０１に戻り、制御部１４は、次回の計測単位時間終了タイミングまで待ち、計測単位時間終了タイミングになったら、同様の処理を繰り返す。なお、実施の形態２において、図５（ａ）と図５（ｂ）での計測単位時間をカウントする時計には同じものが使用される。

Ｓ２０５の処理において、制御部１４は、履歴データベースに蓄積されたデータのすべてを用いて、過去の一定期間の平均消費電力値Ｓａｖｇ（ｉ）の最大値を算出した。しかし、最大値を算出する方法では、過去一年間ではなく、過去ｎヶ月間（ｎは１から１２の自然数）のデータが使用されてもよい。履歴データベース内のデータには、平均使用電力値と共に日時情報も記録されており、該当する期間のデータを簡単に検索できる。

ｎ＝１をユーザが選択している場合、計測単位期間内の電力使用量が初期設定したピークカット目標値Ｐｉｎｉをオーバーしてしまっても、当該月間のみ当初の目標値をオーバーしたピークカット目標値Ｐ’を設定し、翌月以降は、ピークカット目標値Ｐｉｎｉの設定値に戻すことができる。これにより、ユーザは今後一定期間経過中の計測単位期間の使用電力をピークカット目標値Ｐｉｎｉ以内に抑えることによる電力基本料金の抑制といったメリットを享受できる。

ｎの値をどのように設定するかは、ピークカット目標値に対する初期設定値と実際の使用量に依存して、ユーザごとにメリットのある設定を選択できる。

以上述べたように実施の形態２に係る蓄電制御装置１は、計測単位時間内に消費された電力量によって当該月間、又は今後一定期間のピークカット目標値を、過去の一定期間の平均電力使用量を基に更新するため、電力の使用状況に応じてユーザの電力消費実態にあったピークカット目標値を自動的に変更できるので、ユーザにとって設定変更の手間を省き、使い勝手が良い。また実施の形態２に係る蓄電制御装置１は、ピークカット目標値を過去の一定期間の平均使用電力の最大値に合わせ更新するため、ＥＶ充電できる電力が初期状態よりも大きくなり、ユーザは充電時間の短縮といったメリットを享受できる。さらに、ユーザが一定期間を短く設定することにより、ユーザが意図せず平均使用電力がピークカット目標値をオーバーした場合の、電力基本料金が高騰するペナルティ期間を最短に抑制できる。

実施の形態３．
図６は実施の形態３に係る蓄電制御装置の構成図である。実施の形態１及び実施の形態３の相違点は、実施の形態３に係る蓄電制御装置１では、遮断器２０と系統電源３０の間にスマートメータ６０が配置され、履歴蓄積部１３の入力の接続先が、第一のセンサ１１ではなく、中継器７０を介してスマートメータ６０であることである。

実施の形態３に係る蓄電制御装置１の動作を説明する。スマートメータ６０は電力会社が設置する電力量計であり、電力消費量をリアルタイムに測定し、計測単位時間の電力量を算出する。中継器７０は、Ｗｉ−ＳＵＮ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＳｍａｒｔＵｔｉｌｉｔｙＮｅｔｗｏｒｋ）通信アダプタ、及びＨＥＭＳ（ＨｏｍｅＥｎｅｒｇｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙｓｔｅｍ）アダプタといった機器で構成される。中継器７０は、スマートメータ６０で計測された計測値である計測単位時間の電力量を受信し、日本国内でのＨＥＭＳ標準プロトコルであるＥｃｏｎｅｔＬｉｔｅに準拠した形式にて、計測単位時間の電力量を蓄電制御装置１の履歴蓄積部１３に送出する。履歴蓄積部１３では、実施の形態１及び実施の形態２で説明した計測単位時間の電力量の算出は不要となり、主に中継器７０との通信制御を行い電力量の取得、及び制御部１４への送出を行う。履歴蓄積部１３以外の動作に関しては実施の形態１及び実施の形態２で説明した内容と同一であり、ここでは省略する。

実施の形態３に係る蓄電制御装置１は、電力会社が算出した電力使用量データを基にしてＥＶ充電制御、及びピークカット目標量の更新を行うため、第一のセンサ１１の誤差に起因する電力使用量演算誤差を考慮に入れる必要がなく、双方向ＰＣＳ１０の出力制御の精度を向上させることができる。

加えて実施の形態３に係る蓄電制御装置１では、実施の形態１及び実施の形態２で述べたような、履歴蓄積部１３での計測単位時間内の電力量算出処理が不要となる。そのため、該電力量算出処理に必要な演算リソース及び記憶容量を省くことができ、蓄電制御装置１のコストを削減できる。

実施の形態４．
図７は実施の形態４に係る蓄電制御装置の構成図である。実施の形態１及び実施の形態４の相違点は、実施の形態４に係る蓄電制御装置１では、履歴蓄積部１３の入力が、第一のセンサ１１ではなく、中継器７０を介してインターネット８０に接続されていることである。中継器７０は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）アダプタ及びＷｉ−Ｆｉアダプタと言った機器で構成され、インターネットサービスプロバイダーを経由してインターネット８０に接続される。一方、外部データベースであるデータサーバ９０は、電力会社に設けられたデータ送受信用のサーバであり、インターネット８０に接続されている。

実施の形態４に係る蓄電制御装置１の動作を説明する。履歴蓄積部１３は、計測単位時間ごとに中継器７０及びインターネット８０を介して、電力会社のデータサーバ９０にアクセスし、当該家庭内の最新の計測単位時間の電力使用量データを要求する。データサーバ９０は、インターネット経由で正当なアクセスキーを持った電力量データの要求に対し、要求されたデータを送出する。履歴蓄積部１３は、送出したデータ要求の応答として、当該家庭内の最新の計測単位時間の電力使用量データを取得し、制御部１４への送出を行う。履歴蓄積部１３以外の動作に関しては実施の形態１及び実施の形態２で説明した内容と同一であり、ここでは省略する。

実施の形態４に係る蓄電制御装置１は、実施の形態３と同様に、電力会社が算出した電力使用量データを基にしてＥＶ充電制御、及びピークカット目標量の更新を行うため、第一のセンサ１１の誤差に起因する電力使用量演算誤差を考慮に入れる必要がなく、双方向ＰＣＳ１０の出力制御の精度を向上させることができる。さらに実施の形態４に係る蓄電制御装置１では、実施の形態３に比べて、Ｗｉ−ＳＵＮ通信アダプタ及びＨＥＭＳアダプタといった機器を導入する必要がなく、インターネットへのアクセス手段があれば電力使用量データを入手可能であり、導入コストを抑えることができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１蓄電制御装置、２第一の入出力端子、３第二の入出力端子、４第三の入出力端子、１０双方向ＰＣＳ、１０ａ直流入出力端子、１０ｂ交流入出力端子、１１第一のセンサ、１２第二のセンサ、１３履歴蓄積部、１４制御部、２０遮断器、３０系統電源、４０家庭内負荷、５０リモコン、６０スマートメータ、７０中継器、８０インターネット、９０データサーバ、１００蓄電装置。

Claims

第一の端子を介して系統電源が接続され、充放電可能な蓄電装置が接続され、外部負荷が接続され、前記系統電源と前記蓄電装置と前記外部負荷との間で直流電力と交流電力の変換を行うパワーコンディショナを備えた蓄電制御装置であって、
前記系統電源と前記蓄電装置と前記外部負荷とを接続する電路上に設けられ、前記第一の端子を通過する電力を計測する第一のセンサと、
前記パワーコンディショナの交流入出力電力を計測する第二のセンサと、
前記第一のセンサで計測される電力量情報を一定期間蓄積する蓄積データベースと、
前記第一のセンサ及び前記第二のセンサで計測される電力量情報と、前記蓄積データベースから出力される積算電力情報と、外部から設定され前記系統電源から供給される交流電力の目標使用電力量とに基づき、前記パワーコンディショナに入力される電力値又は前記パワーコンディショナから出力される電力値を算出する制御部と、
を備えたことを特徴とする蓄電制御装置。
前記制御部は、前記蓄積データベースから出力される前記積算電力情報に基づいて前記目標使用電力量を更新することを特徴とする請求項１に記載の蓄電制御装置。
第一の端子を介して系統電源が接続され、充放電可能な蓄電装置が接続され、外部負荷が接続され、前記系統電源と前記蓄電装置と前記外部負荷との間で直流電力と交流電力の変換を行うパワーコンディショナを備えた蓄電制御装置であって、
前記系統電源と前記蓄電装置と前記外部負荷とを接続する電路上に設けられ、前記第一の端子を通過する電力を計測する第一のセンサと、
前記パワーコンディショナの交流入出力電力を計測する第二のセンサと、
前記第一のセンサ及び前記第二のセンサで計測される電力量情報と、前記系統電源と前記第一のセンサの間に設けられたスマートメータで計測された前記系統電源の入出力電力量と、外部から設定され前記系統電源から供給される交流電力の目標使用電力量とに基づき、前記パワーコンディショナに入力される電力値又は前記パワーコンディショナから出力される電力値を算出する制御部と、
を備えたことを特徴とする蓄電制御装置。
第一の端子を介して系統電源が接続され、充放電可能な蓄電装置が接続され、外部負荷が接続され、前記系統電源と前記蓄電装置と前記外部負荷との間で直流電力と交流電力の変換を行うパワーコンディショナを備えた蓄電制御装置であって、
前記系統電源と前記蓄電装置と前記外部負荷とを接続する電路上に設けられ、前記第一の端子を通過する電力を計測する第一のセンサと、
前記パワーコンディショナの交流入出力電力を計測する第二のセンサと、
前記第一のセンサ及び前記第二のセンサで計測される電力量情報と、インターネット経由で取得した外部データベースに登録された電力量情報と、外部から設定され前記系統電源から供給される交流電力の目標使用電力量とに基づき、前記パワーコンディショナに入力される電力値又は前記パワーコンディショナから出力される電力値を算出する制御部と、
を備えたことを特徴とする蓄電制御装置。