JP2018207728A - 電力管理システム及び電力管理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このような社会背景から、出力抑制に伴う余剰電力の発生量、頻度ともに増加が予想され、再生可能エネルギーの余剰電力を利用して一旦、水素を製造し、例えば電力需要が増加した際に必要に応じて貯蔵しておいた水素(以下、CO2フリー水素と記す)を再度、電力に変換して街区で活用する技術が注目されている。
ZEB実現に向けては建築計画的な手法を最大限に活用して、庇やルーバー等で日射をコントロールした上で、建築設備の効率化と合わせてエネルギー需要を可能な限り削減して省エネルギー化を図った上で、残ったエネルギー需要をオンサイト(敷地内あるいは街区内)での再生可能エネルギーによる創エネで賄う。しかしながら、市街地における高層大規模建築物では太陽光発電が設置可能な屋上面積が限られており、オンサイトでの創エネには限界がある。
例えば、CO2フリー水素を製造して、ZEBの実現を目指すシステムの一例としては、メガソーラー等の再生可能エネルギー発電所を複数設置し、これらから得られる電力を既存の電力系統に供給し、電力系統から複数の街区に電力を供給するシステムが考えられる。この場合、各街区で利用される電力を超えて各再生可能エネルギー発電所で発電が行なわれた場合には、余剰電力が生じてしまい、この余剰電力は活用できないことになってしまう。
また、CO2フリー水素は高圧ガスとして街区へ輸送される。現在は「カードル」と呼ばれるボンベを束ねた形状の輸送容器に高圧水素ガスを充填して輸送、或いはより大量に輸送する場合は、約20MPaの高圧力に耐えることができる大型ボンベを束ねた「トレーラー」に水素ガスを加圧充填して輸送することが一般的である。
製造許可の取得、完成検査、保安検査、定期検査などが必要となり手続き上、非常に時間がかかる。保安距離や火気距離などの規制、安全確保に必要な設備(障壁や安全装置)など建設コストアップになる。保安係員の選任が必要となり、維持コストアップになる。トレーラー等が化石燃料によるエンジン駆動の場合、輸送用燃料に係るCO2排出が発生するため、CO2フリー水素が有する高い環境価値を減損させる。
図1において、再生可能エネルギー発電所10は、メガソーラー等の再生可能エネルギーの発電設備11を備えている。また、再生可能エネルギー発電所10は、水素製造設備12と、水素貯蔵設備13とを備えている。また、再生可能エネルギー発電所10には、プラント管理部15が設けられる。水素製造設備12は、再生可能エネルギー発電所10で生じた余剰電力を用いて、CO2フリー水素を製造する。水素貯蔵設備13は、水素製造設備12で製造されたCO2フリー水素を貯蔵する。また、このCO2フリー水素は、水素輸送車両31に搭載して輸送することができる。プラント管理部15は、再生可能エネルギー発電所10の各種の情報を管理している。プラント管理部15は、ネットワーク70に接続されている。
なお、ここでは、1つの再生可能エネルギー発電所10のみ図示されているが、再生可能エネルギー発電所10は、複数存在している。また、上述の例では、再生可能エネルギーの発電設備11はメガソーラー等の太陽光発電であるが、これに限らず、他の再生可能エネルギー発電、例えば風力発電であっても良い。
なお、この例では、情報提供サーバ45で、天気予報データ、実績データ、太陽光発電出力抑制情報等を提供しているが、天気予報データを提供するサーバ、実績データを提供するサーバ、太陽光発電出力抑制情報を提供するサーバを、それぞれ、別々に設けるようにしても良い。また、例えば天気予報データを提供するサーバは気象情報機関のサーバ、太陽光発電出力抑制情報を提供するサーバは電力会社のサーバというように、各情報を提供するサーバは、別々のところで管理するものであっても良い。
なお、この例では、再生可能エネルギー発電所10、水素輸送センター30、情報提供センター40、電力供給管理センター50を、別々の場所に設置しているが、再生可能エネルギー発電所10、水素輸送センター30、情報提供センター40、電力供給管理センター50の全て又はその一部は、同一の場所に設置しても良い。
建物21には、同期機能付き電力変換装置28を介して、水素輸送車両31からのケーブル36が接続される。水素輸送車両31は、高圧水素タンク33と、燃料電池32とを備えている。水素輸送車両31は、高圧水素タンク33に充填されている水素を燃料電池32により電気に変換し、ケーブル36を介して、建物21の電力として出力できる。また、建物21内のBEMS制御部25と水素輸送車両31とは、ケーブル36を介して、建物−車両間通信を行うことができる。
水素輸送車両31は、発電指令を受信すると、燃料電池32により高圧水素タンク33に貯蔵されている水素を電気に変換して、建物21に供給する。この水素輸送車両31は、自身に充填された水素を燃料として走行するものであってもよい。
(ステップS101)電力供給管理センター50の電力管理部55は、情報提供センター40の情報提供サーバ45から、天気予報データ、実績データ、電力需給調整に伴う太陽光発電の出力抑制を実施する出力抑制情報を取得し、処理をステップS102に進める。
(ステップS102)電力管理部55は、天気予報データ、実績データ、太陽光発電出力抑制情報から、時々刻々と変化する再生可能エネルギー発電所10での太陽光発電出力を予測して、ステップS103に処理を進める。
(ステップS103)電力管理部55は、ステップS101で求められた太陽光発電出力と、電力需要予測とから、余剰電力の発生をと予測して、ステップS104に処理を進める。この予測は、例えば、予測対象の前日において、予測対象日(1日)の所定時刻毎(例えば30分毎)の電力需要予測と、余剰電力とを求める。余剰電力は、例えば、発電電力のうち、電力需要予測(例えば商用電力に逆潮流させたり施設21に供給する計画値)を超える分が余剰電力として算出することができる。
(ステップS104)電力管理部55は、余剰電力が発生するか否かを判定する。太陽光発電出力が電力需要予測より大きければ、余剰電力が発生すると判定できる。電力管理部55は、余剰電力が発生すると判定した場合には(ステップS104:Yes)、処理をステップS105に進め、余剰電力が発生しないと判定した場合には(ステップS104:No)、処理をステップS111に進める。
(ステップS108)電力管理部55は、ステップS107で立案された計画に基づいて、水素製造スケジュールを設定して、処理をステップS109に進める。
(ステップS109)電力管理部55は、ネットワーク70、プラント管理部15を介して水素貯蔵設備13に指示を送り、水素貯蔵設備13は、電力管理部55からの指示により、製造された水素の貯蔵を準備する。
ステップS101からステップS110の処理により、余剰電力が発生すると、水素製造設備12で水素が製造され、製造された水素が水素貯蔵設備13に貯蔵されていく。ここでは、余剰電力が発生している状況においては、水素輸送車両31への移送を停止し、水素の製造や貯蔵を優先して実行する。
(ステップS112)電力管理部55は、水素製造を停止して、処理をステップS113に進める。
(ステップS113)電力管理部55は、水素貯蔵量が計画された設定値に達したか否かを判定する。電力管理部55は、貯蔵量が設定値に達していなければ(ステップS113:No)、処理をステップS114に進め、貯蔵量が設定値に達していれば(ステップS113:Yes)、処理をステップS115に進める。
(ステップS115)電力管理部55は、水素移送を最適化する計画を立案し、水素輸送センター30の配車管理部35及び街区20のBEMS制御部25と情報を共有する。
(ステップS116)電力管理部55は、水素移送スケジュールを設定して、処理をステップS117に進める。
(ステップS117)電力管理部55は、水素移送準備を行い、水素の輸送プロセス(第2段階)に進む。
ここでは、余剰電力が発生していない状況である場合(例えば、日中ではあるが曇りや雨の場合や、夜間である場合)には、水素の製造を停止することで、発電電力を水素製造ではなく、電力系統へ優先して供給することができる。また、夜間である場合には、需要電力も低くなる傾向にあるため、需要電力が低い時間帯において水素移送準備を進め、水素移送することで、需要電力が大きくなる時間帯に水素輸送車両31が街区20(建物21)に到着するようなスケジュールを立案することが可能となる。
(ステップS201)配車管理部35は、水素輸送車両31の配車計画を行い、処理をステップS202に進める。
(ステップS202)配車管理部35は、水素輸送車両31の水素積載量が設定値未満か否かを判定する。水素輸送車両31の水素積載量が設定値未満なら(ステップS202:Yes)、配車管理部35は、処理をステップS203に進める。水素輸送車両31の水素積載量が設定値未満でなければ(ステップS202:No)、配車管理部35は、処理をステップS204に進める。
(ステップS203)配車管理部35は、水素輸送車両31を街区20に配車し、街区20内の処理を行い、建物内での利用プロセス(第3段階)に入る。
(ステップS204)配車管理部35は、水素輸送車両31を再生可能エネルギー発電所10に配車して、処理をステップS205に進める。
(ステップS205)水素輸送車両31は、再生可能エネルギー発電所10に配車されると、水素を充填して、第1段階の水素の製造、貯蔵処理のプロセスに戻る。
(ステップS301)BEMS制御部25は、建物21内の電力及び熱需要(暖房、冷房、温水製造等)を予測し、処理をステップS302に進める。
(ステップS302)BEMS制御部25は、水素輸送車両31が連結されているか否かを判定し、水素輸送車両31が連結されていなければ(ステップS302:No)、処理をステップS301に戻し、水素輸送車両31が連結されていれば(ステップS302:Yes)、処理をステップS303に進める。
(ステップS303)BEMS制御部25は、水素輸送車両31の水素積載量が十分か否かを判定する。BEMS制御部25は、水素輸送車両31の水素積載量が十分でなければ(ステップS303:No)、処理をステップS304に進め、水素輸送車両31の水素積載量が十分なら(ステップS303:Yes)、処理をステップS305に進める。
(ステップS305)BEMS制御部25は、水素放出、利用の最適化の計画を立案し、処理をステップS306に進める。
(ステップS306)BEMS制御部25は、水素利用スケジュールを設定し 処理をステップS307に進める。
(ステップS307)BEMS制御部25は、水素輸送車両31の燃料電池32を起動させて、処理をステップS301に戻す。
本実施形態では、オフサイト立地のメガソーラー等の再生可能エネルギー発電所10にて、余剰電力を利用して効率よくCO2フリー水素を製造し、複数の建物21の電力需要予測に基づいて、ZEB化に必要な創エネ相当量を賄うCO2フリー水素を最も効率的に当該建物に輸送する。さらには建物に附帯すべき燃料電池や水素貯蔵装置等の水素利用システムを不要にして、建物コストの低減効果を有する。これにより、余剰電力を予測しておき、この予測された余剰電力に基づいて、各街区20に対する水素輸送車両31の配車及び電力を提供する計画を立案することで、余剰する電力を必要なエリアにおいて有効に活用することができ、余剰電力を効率的に活用することが可能となる。
また、水素輸送車両31において水素を利用して発電して電力を供給するようにしたので、街区20に高圧ガスを減圧するための設備を設ける必要がないので、設備コストや各種検査にかかるコストを抑えることができる。
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
Claims (6)
- 再生可能エネルギーを用いて発電される電力が余剰する余剰電力を予測する余剰電力予測部と、
前記予測された余剰電力に基づいて、前記余剰電力を用いて製造される水素を貯蔵する計画を生成する水素貯蔵計画生成部と、
前記貯蔵された水素を充填して当該充填された水素によって発電する機能を有し、水素の配送先となる施設に移送する水素輸送車両と、
前記水素輸送車両を施設に配車する配車計画を生成する配車計画生成部と、
前記水素輸送車両が施設の電力変換装置に接続されると前記水素輸送車両の水素積載量と前記施設における買電電力と需要電力とに基づいて、前記水素輸送車両の水素を用いた発電計画を生成し、前記配車計画生成部と前記水素輸送車両に通知する水素利用計画生成部と、
を有する電力管理システム。 - 前記水素利用計画生成部は、前記施設の需要電力の変化に応じて前記水素を用いた発電計画を生成し直し、生成し直した発電計画を前記配車計画生成部と前記水素輸送車両に通知する
請求項1に記載の電力管理システム。 - 前記水素利用計画生成部は、前記水素輸送車両の水素積載量が所定値未満になった場合には、当該水素輸送車両との連結を解除する
請求項1または請求項2に記載の電力管理システム。 - 前記配車計画生成部は、前記水素利用計画生成部から通知された発電計画と、前記水素を貯蔵する計画とに基づいて、前記配車計画を生成する
請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載の電力管理システム。 - 前記水素輸送車両は、自身に充填された水素を燃料として走行する
請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載の電力管理システム。 - 余剰電力予測部が、再生可能エネルギーを用いて発電される電力が余剰する余剰電力を予測し、
水素貯蔵計画生成部が、前記予測された余剰電力に基づいて、前記余剰電力を用いて製造される水素を貯蔵する計画を生成し、
水素輸送車両が、前記貯蔵された水素を充填して当該充填された水素によって発電する機能を有し、水素の配送先となる施設に移送し、
配車計画生成部が、前記水素輸送車両を施設に配車する配車計画を生成し、
水素利用計画生成部が、前記水素車両が施設の電力変換装置に接続されると前記水素車両の水素積載量と前記施設における買電電力と需要電力とに基づいて、前記水素輸送車両に水素を用いた発電計画を生成し、前記配車計画生成部と前記水素輸送車両に通知する
電力管理方法。
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