JP2018182806A - 電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】短期的な状況変化に適切に追従しつつデマンド値を可能な限り抑制する。【解決手段】電源システムにおいて蓄電池の充放電を制御する制御部２２が、商用電源から供給された交流電力の瞬時電力値を取得する電力値取得部２２Ｂと、取得された瞬時電力値が予め定められた閾値範囲内であるか否かを判定する判定部２２Ｃと、瞬時電力値と交流電力の平均使用電力の目標値である制御値と蓄電池の前回の充放電量である前回充放電量とに基づいて、蓄電池の充放電量である計画充放電量を計算する計算部２２Ｅと、瞬時電力値が閾値範囲内でないと判定された場合に、計算部２２Ｅによって計算された計画充放電量に基づいて蓄電池の充放電量を設定し、該充放電量に基づいて蓄電池の充放電を実施する充放電実施部２２Ｇと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電源システムに関する発明であり、例えば、無線基地局における直流電力制御技術に関するものである。

一般的に電力コストは基本料金と電力量料金とからなる。このうち電力量料金は、使用電力量によって計算されるため、例えば、通信設備の電源システムが備える蓄電池を消費電力のピーク時に放電する制御はピーク時の消費電力カット（いわゆるピークカット）に有効であると考えられる（下記の特許文献１参照）。一方の基本料金は、契約電力に応じて定まる料金であり、契約電力は、過去１年間の各月の最大需要電力のうち最も大きい値とされる。この最大需要電力は、３０分毎の平均使用電力（以下「デマンド値」という）のうち、月間で最も大きい値とされるので、上記デマンド値を抑制することで、基本料金を削減することができる。

無線基地局等の通信設備において、消費電力の変動要因は、主にトラフィックに依存する無線機と主に外気温に依存する空調機とにあり、消費電力のピークは突発的に発生する可能性があるため、実際に予測することは困難である。また、通信設備に設けられる太陽光発電装置の出力も、天候に大きく依存し不安定であるため、同様に予測が困難である。

以上のような事情から、近年普及しているスマートメータを活用して式（１）のように蓄電池のフィードバック制御を定めることで、デマンド値を抑制する手法が検討されている。
x’(t)=x(t-1)+P(t)-Pth(t-1) （１）
ここで、Pはスマートメータが取得する瞬時電力値であり、xは充放電量（放電：正、充電：負）であり、Pthは交流電力の平均使用電力の目標値である制御値である。式（１）の通り、計画充放電量x’(t)は、瞬時電力値P(t)と制御値Pth(t-1)と蓄電池の前回の充放電量である前回充放電量x(t-1)とに基づいて決定される。無線基地局等の通信設備において蓄電池のバックアップ容量の確保は停電などの災害対策の観点から重要であるため、放電可能な充電率（State of Charge：以下「ＳＯＣ」と称する）の範囲を定める。また、電池保護の観点から過充電とならないように同じく充電可能なＳＯＣの範囲を定める。その上で、当該時点のＳＯＣが放電可能ＳＯＣの範囲であれば放電し、当該時点のＳＯＣが充電可能ＳＯＣの範囲であれば充電する制御を実施する。このように当該時点のＳＯＣが放電可能ＳＯＣの範囲又は充電可能ＳＯＣの範囲にある場合は、x(t)=x’(t)が成り立つ。

また、デマンド値dと通信装置の消費電力qと太陽光発電装置の発電量Pg、及び蓄電池の充放電量xには、以下の式（２）で示される関係が成立する。
d(t)=q(t)-x(t)-Pg(t) （２）

また、瞬時電力値P、消費電力q、発電量Pg、及び充放電量xには、以下の式（３）で示される関係が成立する。
P(t)=q(t)-x(t-1)-Pg(t) （３）

式（１）〜式（３）によれば、当該時点のＳＯＣが放電可能ＳＯＣの範囲又は充電可能ＳＯＣの範囲にある場合、即ち、x(t)=x’(t)が成り立つ場合には、式（４）に示されるように、デマンド値d(t)は、制御値Pth(t-1)と等しくなる。
d(t)=Pth(t-1) （４）

特開２０１３−１４３８６７号公報

一方で、当該時点のＳＯＣが放電可能ＳＯＣの範囲にも充電可能ＳＯＣの範囲にもない場合には、式（４）を満たさないため、デマンド値を抑制するのが困難である。これを解決するために、太陽光発電装置の発電電力の平均値だけ通信装置の平均消費電力よりも小さい値に制御値Pthを設定することで、充電過多、放電過多の状態を極力防ぎ、蓄電池のＳＯＣが充放電可能ＳＯＣであるように調整することが考えられる。しかしながら、この調整によっても、連続的なトラフィックの増大による消費電力の増大、日照りが続くことによる太陽光発電量の増大などの消費電力および発電量に係る短期的な状況変化に適切に追従することが困難である、という課題がある。

上記を踏まえ、本発明は、短期的な状況変化に適切に追従しつつデマンド値を可能な限り抑制することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る電源システムは、商用電源から供給された交流電力を直流電力に変換し、前記直流電力を電力消費装置へ出力する整流部と、前記整流部の出力側に接続された蓄電池であって、当該蓄電池への前記直流電力の充電、および、当該蓄電池から前記電力消費装置への前記直流電力の放電を行う、当該蓄電池と、前記蓄電池の充放電を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記商用電源から供給された交流電力の瞬時電力値を取得する電力値取得部と、前記電力値取得部によって取得された前記瞬時電力値が予め定められた閾値範囲内であるか否かを判定する判定部と、前記瞬時電力値と前記交流電力の平均使用電力の目標値である制御値と前記蓄電池の前回の充放電量である前回充放電量とに基づいて、前記蓄電池の充放電量である計画充放電量を計算する計算部と、前記判定部によって前記瞬時電力値が前記閾値範囲内でないと判定された場合に、前記計算部によって計算された前記計画充放電量に基づいて前記蓄電池の充放電量を設定し、設定された前記充放電量に基づいて前記蓄電池の充放電を実施する充放電実施部と、を含む。

上記の電源システムでは、蓄電池の充放電を制御する制御部において、電力値取得部が商用電源から供給された交流電力の瞬時電力値を取得すると、判定部が、上記取得された瞬時電力値が予め定められた閾値範囲内であるか否かを判定する。一方、計算部は、瞬時電力値と、交流電力の平均使用電力の目標値である制御値と、蓄電池の前回の充放電量である前回充放電量と、に基づいて、蓄電池の充放電量である計画充放電量を計算する。上記判定部によって瞬時電力値が閾値範囲内でないと判定された場合、充放電実施部は、計算部によって計算された計画充放電量に基づいて蓄電池の充放電量を設定し、設定された充放電量に基づいて蓄電池の充放電を実施する。このように瞬時電力値が閾値範囲内でない場合、瞬時電力値と交流電力の平均使用電力の目標値（制御値）と蓄電池の前回の充放電量（前回充放電量）とに基づき計算された計画充放電量に基づいて、蓄電池の充放電量が設定され、該充放電量に基づいて蓄電池の充放電が実施される。したがって、短期的な状況変化に適切に追従しつつデマンド値を可能な限り抑制することができ、これにより、電気料金を削減することが可能となる。

本発明によれば、短期的な状況変化に適切に追従しつつデマンド値を可能な限り抑制することができる。これにより、電気料金を削減することが可能となる。

発明の実施形態に係る電源システムの構成図である。 制御部の機能ブロック構成図である。 制御部により実行される処理を示すフローチャートである。 充放電量更新処理を示すフローチャートである。 充放電量維持処理を示すフローチャートである。 充放電量及び制御値の推移の一例を示す図である。 制御部のハードウェア構成例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施形態を説明する。図１には、発明の実施形態における電源システム１の構成図を示す。この図１に示すように、電源システム１は、例えば無線基地局等の通信設備内に設けられ、スマートメータ１０、整流装置２０、蓄電池３０、太陽光発電装置４０および電力消費装置５０を備える。以下、各装置を概説する。

スマートメータ１０は、例えば無線基地局等の通信設備に既存の装置であり、商用電源から供給される交流電力の瞬時電力値を測定する。整流装置２０は、交流電力を直流電力に変換し、直流電力を電力消費装置へ供給する。この整流装置２０は、交流電力を直流電力に変換する整流部２１と、蓄電池３０を制御する制御部２２と、制御部２２による制御によって動作するスイッチ２３とを含んで構成される。蓄電池３０は、後述する制御部２２の制御により、整流装置２０にて変換された直流電力の充電、および電力消費装置５０への直流電力の放電を行う。太陽光発電装置４０は、太陽光を受けることにより直流電力を発電し、該直流電力を電力消費装置５０又は蓄電池３０に供給する。電力消費装置５０は、電気的な負荷であり、例えば電源システム１が無線基地局に設置された場合は当該無線基地局における通信設備等が該当する。

本発明に係る充放電の制御は制御部２２によって実施される。そこで、制御部２２の構成を以下で説明する。図２に示すように、制御部２２は、機能ブロックとして、パラメータ入力部２２Ａ、電力値取得部２２Ｂ、判定部２２Ｃ、データ記憶部２２Ｄ、計算部２２Ｅ、充電率取得部２２Ｆ、および充放電実施部２２Ｇを備える。以下、各部を説明する。

パラメータ入力部２２Ａは、予め定められた各種のパラメータとして、交流電力の平均使用電力の目標値である制御値Pthの初期値Pth(0)、瞬時電力値の閾値範囲に関する閾値上限Pu、閾値下限Pl、放電可能な最低の充電率である放電可能充電率（以下「放電可能ＳＯＣ」と称する）、および、充電可能な最高の充電率である充電可能充電率（以下「充電可能ＳＯＣ」と称する）を記憶している。

電力値取得部２２Ｂは、商用電源から供給された交流電力の瞬時電力値P(t)をスマートメータ１０から取得する。なお、瞬時電力値の取得元はスマートメータ１０に限定されるものではないが、例えば無線基地局等の通信設備に既存のスマートメータ１０から瞬時電力値を取得することで、クランプメータ、電力センサなどの電力測定装置の追加設置を必要としないため、装置コストを低く抑えることが可能となる。

判定部２２Ｃは、パラメータ入力部２２Ａから入力された閾値上限Pu、閾値下限Plを用いて、電力値取得部２２Ｂによって取得された瞬時電力値P(t)が予め定められた閾値範囲内であるか否かを判定し、判定結果を示すフラグ（図２ではFLAGと表記）および瞬時電力値P(t)を計算部２２Ｅへ送付する。ここでは一例として、上記フラグは、瞬時電力値P(t)が閾値範囲内である場合に「０」に、瞬時電力値P(t)が閾値範囲内でない場合に「１」に設定される。

データ記憶部２２Ｄは、後述する充放電実施部２２Ｇにより算出された実施時点での充放電量x(t)および制御値Pth(t)を記憶する。これら充放電量x(t)および制御値Pth(t)は、次の処理タイミングでは、それぞれ充放電量x(t-1)、制御値Pth(t-1)として計算部２２Ｅにより参照され、計算に用いられる。

計算部２２Ｅは、判定部２２Ｃからのフラグが「１」の場合、即ち、瞬時電力値P(t)が閾値範囲内でない場合に、瞬時電力値P(t)と制御値Pth(t-1)と蓄電池３０の前回の充放電量である前回充放電量x(t-1)とに基づいて、前にも述べた以下の式（１）
x’(t)=x(t-1)+P(t)-Pth(t-1) （１）
により、蓄電池３０の充放電量である計画充放電量x’(t)を計算し、得られた計画充放電量x’(t)を、前回充放電量x(t-1)および制御値Pth(t-1)とともに充放電実施部２２Ｇへ送付する。一方、判定部２２Ｃからのフラグが「０」の場合、即ち、瞬時電力値P(t)が閾値範囲内である場合は、計算部２２Ｅは、計画充放電量x’(t)の計算を回避し、前回充放電量x(t-1)および制御値Pth(t-1)とともに充放電実施部２２Ｇへ送付する。この例では、後述の充放電実施部２２Ｇは、計算部２２Ｅからの計画充放電量x’(t)を受信したことをもって、瞬時電力値P(t)が閾値範囲内でないと判断でき、計画充放電量x’(t)を受信しなかったことをもって、瞬時電力値P(t)が閾値範囲内であると判断できる。これに代わり、判定部２２Ｃからのフラグを計算部２２Ｅから充放電実施部２２Ｇへ送付することで、充放電実施部２２Ｇが上記フラグに応じて、瞬時電力値P(t)が閾値範囲内であるか否かを判断できるよう構成してもよい。

充電率取得部２２Ｆは、蓄電池３０のＳＯＣ（充電率：State of Charge）を取得し、充放電実施部２２Ｇへ送付する。

充放電実施部２２Ｇは、瞬時電力値P(t)が閾値範囲内でない場合に、計算部２２Ｅによって計算された計画充放電量x’(t)および蓄電池３０のＳＯＣに基づいて蓄電池３０の充放電量を設定し、設定された充放電量に基づいて蓄電池３０の充放電を実施する。一方、瞬時電力値P(t)が閾値範囲内である場合、充放電実施部２２Ｇは、前回充放電量x(t-1)および蓄電池３０のＳＯＣに基づいて蓄電池３０の充放電量を設定し、設定された充放電量に基づいて蓄電池３０の充放電を実施する。充放電に関する処理は、後に詳述する。前述したように、充放電実施部２２Ｇは、瞬時電力値P(t)が閾値範囲内であるか否かを、計算部２２Ｅからの計画充放電量x’(t)の受信有無に応じて判断してもよいし、判定部２２Ｃからのフラグに応じて判断してもよい。

以下、図３〜図５を参照しながら、制御部２２により実行される処理を説明する。図３に示すように、まず、初期設定として、予め定められた各種のパラメータの入力が行われる（ステップＳ１）。具体的には、瞬時電力値の閾値範囲に関する閾値上限Puおよび閾値下限Plがパラメータ入力部２２Ａから判定部２２Ｃへ入力され、交流電力の平均使用電力の目標値である制御値Pthの初期値Pth(0)がパラメータ入力部２２Ａから計算部２２Ｅへ入力され、放電可能ＳＯＣおよび充電可能ＳＯＣがパラメータ入力部２２Ａから充放電実施部２２Ｇへ入力される。

次に、電力値取得部２２Ｂが、商用電源から供給された交流電力の瞬時電力値P(t)をスマートメータ１０から取得し、瞬時電力値P(t)を判定部２２Ｃへ入力する（ステップＳ２）。また、充電率取得部２２Ｆが、当該時点の蓄電池３０のＳＯＣ（SOC(t)）を取得し、SOC(t)を充放電実施部２２Ｇへ入力する（ステップＳ３）。なお、上記ステップＳ２、Ｓ３の処理は、同時並行で実施してもよいし、逆の順番で実施してもよい。

次に、判定部２２Ｃは、瞬時電力値P(t)が予め定められた閾値範囲内であるか否かを判定し（ステップＳ４）、判定結果を示すフラグ（図２ではFLAGと表記）および瞬時電力値P(t)を計算部２２Ｅへ送付する。ここでは一例として、（瞬時電力値P(t)≧閾値上限Pu又は瞬時電力値P(t)≦閾値下限Pl）であるか否かを判定しており、ステップＳ４の肯定判定は閾値範囲外であることを意味し、ステップＳ４の否定判定は閾値範囲内であることを意味する。

ステップＳ４で肯定判定された場合（閾値範囲外の場合）は、後述する図４の充放電量更新処理が実施され（ステップＳ５）、一方、ステップＳ４で否定判定された場合（閾値範囲内の場合）は、後述する図５の充放電量維持処理が実施される（ステップＳ６）。そして、充放電実施部２２Ｇが、図４又は図５の処理により設定された充放電量を用いて充放電指示を行う（ステップＳ７）。その後は、ステップＳ２へ戻り、ステップＳ２〜Ｓ７の処理が繰り返される。

ここで、図４を参照して、瞬時電力値P(t)が閾値範囲内でない場合に実施される充放電量更新処理を説明する。まず、判定部２２Ｃからのフラグにより瞬時電力値P(t)が閾値範囲内でないと認識した計算部２２Ｅは、瞬時電力値P(t)と、前回の制御値Pth(t-1)と、蓄電池３０の前回の充放電量である前回充放電量x(t-1)とに基づいて、前述した式（１）により、蓄電池３０の充放電量である計画充放電量x’(t)を計算し（ステップＳ５Ａ）、計画充放電量x’(t)、前回充放電量x(t-1)および前回の制御値Pth(t-1)を充放電実施部２２Ｇへ送付する。

次に、充放電実施部２２Ｇは、計画充放電量x’(t)が正の値であるか否かを判断する（ステップＳ５Ｂ）。ここで、計画充放電量x’(t)が正の値であれば、蓄電池３０からの放電に関する制御を意味し、計画充放電量x’(t)が負の値であれば、蓄電池３０への充電に関する制御を意味する。

ステップＳ５Ｂで計画充放電量x’(t)が正の値であれば、以下のステップＳ５Ｃ〜Ｓ５Ｆの放電に関する制御が実施される。ステップＳ５Ｃでは、充放電実施部２２Ｇは、当該時点の蓄電池３０のＳＯＣ（SOC(t)）が放電可能ＳＯＣ以上であるか否かを判断する。ここで、SOC(t)が放電可能ＳＯＣ以上であれば、放電可能と判断できるため、充放電実施部２２Ｇは、計画充放電量x’(t)を蓄電池３０の充放電量x(t)として設定する（ステップＳ５Ｄ）。ここで、前回の制御値Pth(t-1)はそのまま今回の制御値Pth(t)とされ、上記設定後の充放電量x(t)および今回の制御値Pth(t)はデータ記憶部２２Ｄに出力され、次回の処理のために記憶される。一方、ステップＳ５ＣでSOC(t)が放電可能ＳＯＣ以上でなければ、蓄電池３０のバックアップ容量を確保するため、充放電実施部２２Ｇは、蓄電池３０の充放電量x(t)を０に設定して放電を回避し（ステップＳ５Ｅ）、前回の制御値Pth(t-1)を微少量（ΔPth）だけ増加させて今回の制御値Pth(t)を設定する（ステップＳ５Ｆ）。ここで、上記同様、充放電量x(t)および今回の制御値Pth(t)はデータ記憶部２２Ｄに出力され、次回の処理のために記憶される。

また、ステップＳ５Ｂで計画充放電量x’(t)が正の値でなければ、以下のステップＳ５Ｇ〜Ｓ５Ｊの充電に関する制御が実施される。ステップＳ５Ｇでは、充放電実施部２２Ｇは、当該時点の蓄電池３０のＳＯＣ（SOC(t)）が充電可能ＳＯＣ以下であるか否かを判断する。ここで、SOC(t)が充電可能ＳＯＣ以下であれば、充電可能と判断できるため、充放電実施部２２Ｇは、計画充放電量x’(t)を蓄電池３０の充放電量x(t)として設定する（ステップＳ５Ｈ）。ここで、前回の制御値Pth(t-1)はそのまま今回の制御値Pth(t)とされ、上記設定後の充放電量x(t)および今回の制御値Pth(t)はデータ記憶部２２Ｄに出力され、次回の処理のために記憶される。一方、ステップＳ５ＧでSOC(t)が充電可能ＳＯＣ以下でなければ、蓄電池３０を保護するため、充放電実施部２２Ｇは、蓄電池３０の充放電量x(t)を０に設定して充電を回避し（ステップＳ５Ｉ）、前回の制御値Pth(t-1)を微少量（ΔPth）だけ減少させて今回の制御値Pth(t)を設定する（ステップＳ５Ｊ）。ここで、上記同様、充放電量x(t)および今回の制御値Pth(t)はデータ記憶部２２Ｄに出力され、次回の処理のために記憶される。

以上のような図４の処理により、ステップＳ５Ｃ〜Ｓ５Ｆの放電に関する制御において、当該時点の蓄電池３０のＳＯＣ（SOC(t)）が放電可能ＳＯＣ以上でなければ、放電を回避して蓄電池３０のバックアップ容量を確保することができるとともに、制御値Pth(t-1)を微少量（ΔPth）だけ増加させることで放電過多による制御不能状態を回避することができる。同様に、ステップＳ５Ｇ〜Ｓ５Ｊの充電に関する制御において、当該時点の蓄電池３０のＳＯＣ（SOC(t)）が充電可能ＳＯＣ以下でなければ、充電を回避して蓄電池３０を保護することができるとともに、制御値Pth(t-1)を微少量（ΔPth）だけ減少させることで充電過多による制御不能状態を回避することができる。上記のように放電・充電のいずれの場合も制御不能状態を回避することで、デマンド値を極力抑制することが可能となる。

次に、図５を参照して、瞬時電力値P(t)が閾値範囲内である場合に実施される充放電量維持処理を説明する。充放電実施部２２Ｇは、例えば、計算部２２Ｅから計画充放電量x’(t)を受信しない点、又は、判定部２２Ｃから計算部２２Ｅ経由で受信したフラグが「０」である点によって、瞬時電力値P(t)が閾値範囲内であると認識し、以下の充放電量維持処理を実施する。まず、充放電実施部２２Ｇは、当該時点の状態が放電中であるか否かを判断し（ステップＳ６Ａ）、当該時点の状態が充電中であるか否かを判断する（ステップＳ６Ｂ）。ステップＳ６Ａ、Ｓ６Ｂにて、当該時点の状態が放電中と判断されれば、後述するステップＳ６Ｄ〜Ｓ６Ｇの放電に関する制御が実施され、当該時点の状態が充電中と判断されれば、後述するステップＳ６Ｈ〜Ｓ６Ｋの充電に関する制御が実施される。さらに、当該時点の状態が放電中でも充電中でもないと判断されれば、充放電実施部２２Ｇは、制御値Pth(t-1)の調整を行わず、蓄電池３０の前回充放電量x(t-1)を今回の充放電量x(t)として設定する（ステップＳ６Ｃ）。ステップＳ６Ｃの後、今回の制御値Pth(t)は前回の制御値Pth(t-1)のまま維持され、上記設定後の充放電量x(t)および今回の制御値Pth(t)はデータ記憶部２２Ｄに出力され、次回の処理のために記憶される。

ステップＳ６Ａで当該時点の状態が放電中と判断されれば、ステップＳ６Ｄにおいて、充放電実施部２２Ｇは、当該時点の蓄電池３０のＳＯＣ（SOC(t)）が放電可能ＳＯＣ以上であるか否かを判断する。ここで、SOC(t)が放電可能ＳＯＣ以上であれば、放電を維持可能と判断できるため、充放電実施部２２Ｇは、制御値Pth(t-1)の調整を行うことなく、蓄電池３０の前回充放電量x(t-1)を今回の充放電量x(t)として設定する（ステップＳ６Ｅ）。ここで、前回の制御値Pth(t-1)はそのまま今回の制御値Pth(t)とされ、上記設定後の充放電量x(t)および今回の制御値Pth(t)はデータ記憶部２２Ｄに出力され、次回の処理のために記憶される。一方、ステップＳ６ＤでSOC(t)が放電可能ＳＯＣ以上でなければ、蓄電池３０のバックアップ容量を確保するため、充放電実施部２２Ｇは、蓄電池３０の充放電量x(t)を０に設定して放電を回避し（ステップＳ６Ｆ）、前回の制御値Pth(t-1)を微少量（ΔPth）だけ増加させて今回の制御値Pth(t)を設定する（ステップＳ６Ｇ）。ここで、上記同様、充放電量x(t)および今回の制御値Pth(t)はデータ記憶部２２Ｄに出力され、次回の処理のために記憶される。

また、ステップＳ６Ｂで当該時点の状態が充電中と判断されれば、ステップＳ６Ｈにおいて、充放電実施部２２Ｇは、当該時点の蓄電池３０のＳＯＣ（SOC(t)）が充電可能ＳＯＣ以下であるか否かを判断する。ここで、SOC(t)が充電可能ＳＯＣ以下であれば、充電を維持可能と判断できるため、充放電実施部２２Ｇは、制御値Pth(t-1)の調整を行うことなく、蓄電池３０の前回充放電量x(t-1)を今回の充放電量x(t)として設定する（ステップＳ６Ｉ）。ここで、前回の制御値Pth(t-1)はそのまま今回の制御値Pth(t)とされ、上記設定後の充放電量x(t)および今回の制御値Pth(t)はデータ記憶部２２Ｄに出力され、次回の処理のために記憶される。一方、ステップＳ６ＨでSOC(t)が充電可能ＳＯＣ以下でなければ、蓄電池３０のバックアップ容量を確保するため、充放電実施部２２Ｇは、蓄電池３０の充放電量x(t)を０に設定して充電を回避し（ステップＳ６Ｊ）、前回の制御値Pth(t-1)を微少量（ΔPth）だけ減少させて今回の制御値Pth(t)を設定する（ステップＳ６Ｋ）。ここで、上記同様、充放電量x(t)および今回の制御値Pth(t)はデータ記憶部２２Ｄに出力され、次回の処理のために記憶される。

以上のような図５の処理により、ステップＳ６Ｄ〜Ｓ６Ｇの放電に関する制御において、当該時点の蓄電池３０のＳＯＣ（SOC(t)）が放電可能ＳＯＣ以上でなければ、放電を回避して蓄電池３０のバックアップ容量を確保することができるとともに、制御値Pth(t-1)を微少量（ΔPth）だけ増加させることで放電過多による制御不能状態を回避することができる。同様に、ステップＳ６Ｈ〜Ｓ６Ｋの充電に関する制御において、当該時点の蓄電池３０のＳＯＣ（SOC(t)）が充電可能ＳＯＣ以下でなければ、充電を回避して蓄電池３０を保護することができるとともに、制御値Pth(t-1)を微少量（ΔPth）だけ減少させることで充電過多による制御不能状態を回避することができる。上記のように放電・充電のいずれの場合も制御不能状態を回避することで、デマンド値を極力抑制することが可能となる。

次に、図６を用いて、さまざまな数値の一例を参照しながら制御処理を説明する。ここでは、説明を簡易化するため、閾値下限と閾値上限をそれぞれ制御値と同じ値とし、充電可能ＳＯＣを１００％、放電可能ＳＯＣを９０％、ΔPthを２、充放電量が−１の場合（即ち、充電量１だけ充電する場合）にＳＯＣが１％増加し、充放電量が＋１の場合（即ち、放電量１だけ放電する場合）にＳＯＣが１％減少すると仮定する。例えば、図６のように消費電力が推移し、発電している状況において、充放電量は式（１）、デマンド値は式（２）、瞬時電力値は式（３）により、それぞれ求められる。なお、図６に示すように理解を容易にするため、数値例には整数を用いているが、ＳＯＣ以外の数値例は特定の単位を有するものではない。

図６の時刻t=2において、式（１）によると充放電量は-3と求められるが、当該時点のＳＯＣが充電可能ＳＯＣ（１００％）以上であると判断されるため、充放電量は0に設定され、充電は実施されない。ここで、制御値をΔPth分（即ち、２だけ）減少させることで、充電過多による制御不能状態を解消する。

同様に、時刻t=9において、式（１）によると充放電量は2と求められるが、当該時点のＳＯＣが放電可能ＳＯＣ（９０％）以下であると判断されるため、充放電量は0に設定され、放電は実施されない。ここで、制御値をΔPth分（即ち、２だけ）増加させることで、放電過多による制御不能状態を解消する。

以上のような図６の例でも、放電・充電のいずれの場合も制御不能状態を回避することで、デマンド値を極力抑制することが可能となる。

続いて、本実施形態にかかる変形例について説明する。

上記実施形態では、蓄電池３０を直接制御することで蓄電池３０の充放電制御を行う例について述べたが、整流部２１が電圧可変機能を備える場合には、整流部２１の電圧調整によって蓄電池３０の充放電制御を行ってもよい。例えば、目標とするデマンド値を上回る場合には、蓄電池３０に対し整流部２１の電圧を相対的に低くすることで蓄電池３０から放電させ、一方、目標とするデマンド値を下回る場合には蓄電池３０に対し整流部２１の電圧を相対的に高くすることで蓄電池３０へ充電させる、といった制御を実施してもよい。蓄電池３０の充電量および放電量については、整流部２１と蓄電池３０との電位差に依存することから、上記のように整流部２１の電圧調整によって蓄電池３０の充放電制御が可能である。

また、上記実施形態では、制御部２２を整流装置２０の内部に設けた例を説明したが、制御部２２は整流装置２０の外部に設けてもよい。また、電源システムが、無線基地局等の通信設備内に設けられた例を示したが、無線基地局等の通信設備内に設けられることは必須ではない。

また、上記実施形態では、商用電源から供給された交流電力の瞬時電力値を、無線基地局等の通信設備に既存のスマートメータから取得する例を示したが、既存のスマートメータから取得する点は必須ではない。ただ、既存のスマートメータから瞬時電力値を取得することで、クランプメータ、電力センサなどの電力測定装置の追加設置を必要としないため、装置コストを低く抑えることができる、という利点がある。

また、上記実施形態では、電源システムが太陽光発電装置を備えた例を示したが、本発明では電源システムが太陽光発電装置を備える点は必須ではない。

また、上記実施形態では、制御部２２が充電率取得部２２Ｆを備え、充放電実施部２２Ｇが、充電率取得部２２Ｆによって取得されたＳＯＣ（蓄電池３０の充電率）にさらに基づいて充放電量を設定する例を示した。具体的には、充放電実施部２２Ｇが、計画充放電量が放電のための制御量である場合に、ＳＯＣと予め定められた放電可能ＳＯＣとの比較結果に基づいて充放電量及び制御値を設定し、計画充放電量が充電のための制御量である場合に、ＳＯＣと予め定められた充電可能ＳＯＣとの比較結果に基づいて充放電量及び制御値を設定する例を示した。しかし、本発明では、制御部２２が充電率取得部２２Ｆを備える点、および、充放電実施部２２Ｇが充電率取得部２２Ｆによって取得されたＳＯＣにさらに基づいて、例えば上記のように充放電量を設定する点は、必須要件ではなく、これらの要件を備えなくてもよい。

なお、上記の実施形態の説明で用いたブロック図は、機能単位のブロックを示している。これらの機能ブロック（構成部）は、ハードウェア及び／又はソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。また、各機能ブロックの実現手段は特に限定されない。すなわち、各機能ブロックは、物理的及び／又は論理的に結合した１つの装置により実現されてもよいし、物理的及び／又は論理的に分離した２つ以上の装置を直接的及び／又は間接的に(例えば、有線及び／又は無線)で接続し、これら複数の装置により実現されてもよい。

例えば、上記の実施形態における制御部２２は、上述した制御部２２の処理を行うコンピュータとして機能してもよい。図７は、制御部２２のハードウェア構成の一例を示す図である。上述の制御部２２は、物理的には、プロセッサ１００１、メモリ１００２、ストレージ１００３、通信装置１００４、入力装置１００５、出力装置１００６、バス１００７などを含むコンピュータ装置として構成されてもよい。

なお、以下の説明では、「装置」という文言は、回路、デバイス、ユニットなどに読み替えることができる。制御部２２のハードウェア構成は、図に示した各装置を１つ又は複数含むように構成されてもよいし、一部の装置を含まずに構成されてもよい。

制御部２２における各機能は、プロセッサ１００１、メモリ１００２などのハードウェア上に所定のソフトウェア（プログラム）を読み込ませることで、プロセッサ１００１が演算を行い、通信装置１００４による通信や、メモリ１００２及びストレージ１００３におけるデータの読み出し及び／又は書き込みを制御することで実現される。

プロセッサ１００１は、例えば、オペレーティングシステムを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ１００１は、周辺装置とのインターフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）で構成されてもよい。例えば、制御部２２の各機能部は、プロセッサ１００１を含んで実現されてもよい。

また、プロセッサ１００１は、プログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュールやデータを、ストレージ１００３及び／又は通信装置１００４からメモリ１００２に読み出し、これらに従って各種の処理を実行する。プログラムとしては、上述の実施形態で説明した動作の少なくとも一部をコンピュータに実行させるプログラムが用いられる。例えば、制御部２２の各機能部は、メモリ１００２に格納され、プロセッサ１００１で動作する制御プログラムによって実現されてもよく、他の機能ブロックについても同様に実現されてもよい。上述の各種処理は、１つのプロセッサ１００１で実行される旨を説明してきたが、２以上のプロセッサ１００１により同時又は逐次に実行されてもよい。プロセッサ１００１は、１以上のチップで実装されてもよい。なお、プログラムは、電気通信回線を介してネットワークから送信されても良い。

メモリ１００２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ＲＯＭ）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの少なくとも１つで構成されてもよい。メモリ１００２は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ（主記憶装置）などと呼ばれてもよい。メモリ１００２は、本発明の一実施形態に係る方法を実施するために実行可能なプログラム（プログラムコード）、ソフトウェアモジュールなどを保存することができる。

ストレージ１００３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc ＲＯＭ）などの光ディスク、ハードディスクドライブ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク(例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ディスク)、スマートカード、フラッシュメモリ(例えば、カード、スティック、キードライブ)、フロッピー（登録商標）ディスク、磁気ストリップなどの少なくとも１つで構成されてもよい。ストレージ１００３は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記憶媒体は、例えば、メモリ１００２及び／又はストレージ１００３を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。

通信装置１００４は、有線及び／又は無線ネットワークを介してコンピュータ間の通信を行うためのハードウェア（送受信デバイス）であり、例えばネットワークデバイス、ネットワークコントローラ、ネットワークカード、通信モジュールなどともいう。例えば、上述の制御部２２の各機能部は、通信装置１００４を含んで実現されてもよい。

入力装置１００５は、外部からの入力を受け付ける入力デバイス（例えば、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、センサなど）である。出力装置１００６は、外部への出力を実施する出力デバイス（例えば、ディスプレイ、スピーカー、LEDランプなど）である。なお、入力装置１００５及び出力装置１００６は、一体となった構成（例えば、タッチパネル）であってもよい。

また、プロセッサ１００１やメモリ１００２などの各装置は、情報を通信するためのバス１００７で接続される。バス１００７は、単一のバスで構成されてもよいし、装置間で異なるバスで構成されてもよい。

また、制御部２２は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのハードウェアを含んで構成されてもよく、当該ハードウェアにより、各機能ブロックの一部又は全てが実現されてもよい。例えば、プロセッサ１００１は、これらのハードウェアの少なくとも１つで実装されてもよい。

以上、本実施形態について詳細に説明したが、当業者にとっては、本実施形態が本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではないということは明らかである。本実施形態は、特許請求の範囲の記載により定まる本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく修正及び変更態様として実施することができる。したがって、本明細書の記載は、例示説明を目的とするものであり、本実施形態に対して何ら制限的な意味を有するものではない。

本明細書で説明した各態様／実施形態の処理手順、シーケンス、フローチャートなどは、矛盾の無い限り、順序を入れ替えてもよい。例えば、本明細書で説明した方法については、例示的な順序で様々なステップの要素を提示しており、提示した特定の順序に限定されない。

入出力された情報などは特定の場所(例えば、メモリ)に保存されてもよいし、管理テーブルで管理してもよい。入出力される情報などは、上書き、更新、または追記され得る。出力された情報などは削除されてもよい。入力された情報などは他の装置へ送信されてもよい。

判定は、１ビットで表される値（０か１か）によって行われてもよいし、真偽値（Boolean：trueまたはfalse）によって行われてもよいし、数値の比較（例えば、所定の値との比較）によって行われてもよい。

本明細書で説明した各態様／実施形態は単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよいし、実行に伴って切り替えて用いてもよい。また、所定の情報の通知（例えば、「Ｘであること」の通知）は、明示的に行うものに限られず、暗黙的（例えば、当該所定の情報の通知を行わない）ことによって行われてもよい。

ソフトウェアは、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語と呼ばれるか、他の名称で呼ばれるかを問わず、命令、命令セット、コード、コードセグメント、プログラムコード、プログラム、サブプログラム、ソフトウェアモジュール、アプリケーション、ソフトウェアアプリケーション、ソフトウェアパッケージ、ルーチン、サブルーチン、オブジェクト、実行可能ファイル、実行スレッド、手順、機能などを意味するよう広く解釈されるべきである。

また、ソフトウェア、命令などは、伝送媒体を介して送受信されてもよい。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア及びデジタル加入者回線（ＤＳＬ）などの有線技術及び／又は赤外線、無線及びマイクロ波などの無線技術を使用してウェブサイト、サーバ、又は他のリモートソースから送信される場合、これらの有線技術及び／又は無線技術は、伝送媒体の定義内に含まれる。

本明細書で説明した情報、信号などは、様々な異なる技術のいずれかを使用して表されてもよい。例えば、上記の説明全体に渡って言及され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、チップなどは、電圧、電流、電磁波、磁界若しくは磁性粒子、光場若しくは光子、又はこれらの任意の組み合わせによって表されてもよい。

また、本明細書で説明した情報、パラメータなどは、絶対値で表されてもよいし、所定の値からの相対値で表されてもよいし、対応する別の情報で表されてもよい。

通信端末は、当業者によって、加入者局、モバイルユニット、加入者ユニット、ワイヤレスユニット、リモートユニット、モバイルデバイス、ワイヤレスデバイス、ワイヤレス通信デバイス、リモートデバイス、モバイル加入者局、アクセス端末、モバイル端末、ワイヤレス端末、リモート端末、ハンドセット、ユーザエージェント、モバイルクライアント、クライアント、またはいくつかの他の適切な用語で呼ばれる場合もある。

本明細書で使用する「に基づいて」という記載は、別段に明記されていない限り、「のみに基づいて」を意味しない。言い換えれば、「に基づいて」という記載は、「のみに基づいて」と「に少なくとも基づいて」の両方を意味する。

「含む（include）」、「含んでいる（including）」、およびそれらの変形が、本明細書あるいは特許請求の範囲で使用されている限り、これら用語は、用語「備える(comprising)」と同様に、包括的であることが意図される。さらに、本明細書あるいは特許請求の範囲において使用されている用語「または（or）」は、排他的論理和ではないことが意図される。

本明細書において、文脈または技術的に明らかに1つのみしか存在しない装置である場合以外は、複数の装置をも含むものとする。本開示の全体において、文脈から明らかに単数を示したものではなければ、複数のものを含むものとする。

１…電源システム、１０…スマートメータ、２０…整流装置、２１…整流部、２２…制御部、２２Ａ…パラメータ入力部、２２Ｂ…電力値取得部、２２Ｃ…判定部、２２Ｄ…データ記憶部、２２Ｅ…計算部、２２Ｆ…充電率取得部、２２Ｇ…充放電実施部、２３…スイッチ、３０…蓄電池、４０…太陽光発電装置、５０…電力消費装置、１００１…プロセッサ、１００２…メモリ、１００３…ストレージ、１００４…通信装置、１００５…入力装置、１００６…出力装置、１００７…バス。

Claims (6)

1. 商用電源から供給された交流電力を直流電力に変換し、前記直流電力を電力消費装置へ出力する整流部と、
   前記整流部の出力側に接続された蓄電池であって、当該蓄電池への前記直流電力の充電、および、当該蓄電池から前記電力消費装置への前記直流電力の放電を行う、当該蓄電池と、
   前記蓄電池の充放電を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記商用電源から供給された交流電力の瞬時電力値を取得する電力値取得部と、
   前記電力値取得部によって取得された前記瞬時電力値が予め定められた閾値範囲内であるか否かを判定する判定部と、
   前記瞬時電力値と前記交流電力の平均使用電力の目標値である制御値と前記蓄電池の前回の充放電量である前回充放電量とに基づいて、前記蓄電池の充放電量である計画充放電量を計算する計算部と、
   前記判定部によって前記瞬時電力値が前記閾値範囲内でないと判定された場合に、前記計算部によって計算された前記計画充放電量に基づいて前記蓄電池の充放電量を設定し、設定された前記充放電量に基づいて前記蓄電池の充放電を実施する充放電実施部と、
   を含む、電源システム。
2. 前記充放電実施部は、前記判定部によって前記瞬時電力値が前記閾値範囲内であると判定された場合に、前記前回充放電量に基づいて前記充放電量を設定する、
   請求項１に記載の電源システム。
3. 前記制御部は、前記蓄電池の充電率を取得する充電率取得部、をさらに備え、
   前記充放電実施部は、前記充電率取得部によって取得された前記充電率にさらに基づいて前記充放電量を設定する、
   請求項１又は２に記載の電源システム。
4. 前記充放電実施部は、前記計画充放電量が前記蓄電池の放電のための制御量である場合、前記充電率と予め定められた放電可能な最低の充電率である放電可能充電率とを比較し、比較結果に基づいて前記充放電量及び前記制御値を設定する、
   請求項３に記載の電源システム。
5. 前記充放電実施部は、前記計画充放電量が前記蓄電池の充電のための制御量である場合、前記充電率と予め定められた充電可能な最高の充電率である充電可能充電率とを比較し、比較結果に基づいて前記充放電量及び前記制御値を設定する、
   請求項３又は４に記載の電源システム。
6. 前記電力値取得部は、前記電源システムに予め設けられたスマートメータから前記瞬時電力値を取得する、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の電源システム。

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