JP2019013143A - 管理装置、及び、制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】発電設備から出力する電力が制限される制限期間において、電力を有効に活用する管理装置及び制御方法を提供する。【解決手段】発電モジュール(PV(Photo Voltaics)パネル)2が発電した電力をパワーコンディショナ3を介して出力する発電設備と、電力系統PSから供給された電力またはパワーコンディショナから出力された電力を充電する蓄電設備6と、を管理する管理装置10は、パワーコンディショナから出力する電力が制限される制限期間及び制限期間における制限値を含む制限情報13を受信する受信手段と、制限情報に基づいてパワーコンディショナが動作している制限期間において、充電電力が予め定められた電力を超えない値まで増加するように蓄電設備を制御する制御手段と、を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、発電設備から出力する電力が制限される制限期間において、電力を有効に活用できる管理装置、及び、制御方法に関する。
近年、太陽光発電に代表される発電設備が導入されたホームシステム(一例として、HEMS:Home Energy Management System)が普及している。このホームシステムでは、一般家庭の電力を適切に管理できるようになっている。
また、ホームシステムでは、電気自動車や据え置き型の蓄電池といった蓄電設備が導入されている場合も多い。これら発電設備と蓄電設備とが導入されたホームシステムの先行技術として、例えば、特許文献1には、発電設備または商用電力系統(商用電源)からの電力を貯蔵できるようにした電力貯蔵型の発電システムの発明が開示されている。また、特許文献2には、発電装置の余剰電力を用いて負荷機器を稼働させる負荷制御装置の発明が開示されている。
特許第5738212号公報 特開2013−110951号公報
ところで、発電設備が導入された需要家から商用電力系統へ電力が供給される逆潮流により、商用電力系統の需給バランスが崩れることがある。例えば、快晴の休日には、需要が大幅に減少するとともに、発電量の増加に伴い供給が増加する。
そこで、商用電力系統の需給バランスを保つために、電気事業者が需要家に対して時間を指定して逆潮流の抑制(制限)を予め指示するための制度の整備が進められている。例えば、2014年には日本の資源エネルギー庁から、太陽光発電に対する出力制御ルールが公示されている。この出力制御ルールは、発電設備の発電量を調整して、商用電力系統への売電を抑えるものである。
具体的な運用の一例として、電気事業者は、発電設備からの出力を制限すべき制限期間(時間帯)を計画すると、その制限期間における制限内容(出力上限)を含む制限情報を作成する。電気事業者は、作成した制限情報を、ネットワークを介して、発電設備に提供する。そして、発電設備は、提供された制限情報に沿って、制限期間が到来すると、出力上限を超えないように発電量を抑制する。
しかしながら、特許文献1に記載された発明では、上述のような逆潮流を抑制するための指示に応じて逆潮流を減少させるものではなく、実際の逆潮流により系統電圧が上昇し、閾値電圧に達した場合に、充電運転に切り替えるものである。つまり、特許文献1に記載された発明では、制限情報が提供されることを何ら考慮していないため、そのままでは、制限期間が到来しても、電力を抑制することができない。その結果、特許文献1に記載された発明では、制限期間において、電力を有効に活用することができなかった。
一方、特許文献2に記載された発明では、電力会社からの要請により発電が規制される場合についても言及している。それでも、具体的な記載がないため、実際に、制限期間において、電力を有効に活用することが可能であるのか不明である。また、そもそも、特許文献2に記載された発明では、太陽電池で実際に生成されている電力(発電電力の実績値)が取得できることを前提として余剰電力を求めているが、一般的とは言えない。つまり、一般的な設備では、コスト削減のため、太陽電池で実際に生成されている電力を取得していない。そのため、余剰電力(パワーコンディショナがどのくらい抑制して電力を出力しているのか)について、把握することが困難となっている。すなわち、一般的な設備では、制限期間において、電力を有効に活用することができなかった。
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、発電設備から出力する電力が制限される制限期間において、電力を有効に活用することのできる管理装置、及び、制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る管理装置は、
発電モジュールが発電した電力をパワーコンディショナを介して出力する発電設備と、電力系統から供給された電力または前記パワーコンディショナから出力された電力を充電する蓄電設備と、を管理する管理装置であって、
前記パワーコンディショナから出力する電力が制限される制限期間及び当該制限期間における制限値を含む制限情報を受信する受信手段と、
前記制限情報に基づいて前記パワーコンディショナが動作している制限期間において、充電電力が予め定められた電力を超えない値まで増加するように前記蓄電設備を制御する制御手段と、を備える。
本発明によれば、発電設備から出力する電力が制限される制限期間において、蓄電設備の充電電力を適宜増加させることで、電力を有効に活用することができる。
本発明の実施形態1に係るホームシステムの全体構成の一例を示すブロック図である。 制限情報の一例を説明するための模式図である。 制限期間を説明するための模式図である。 逆潮流を説明するための模式図である。 制限期間における発電量と消費電力量との関係を説明するための模式図である。 EV−PCSにおける各制御状態を説明するための模式図である。 EV−PCSにおける各制御状態の関係を説明するための状態遷移図である。 管理装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態1に係る電力活用制御処理の一例を示すフローチャートである。 制限時連携制御処理(サブルーチン)の一例を示すフローチャートである。 充電電力を増加させる様子を説明するための模式図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付す。以下では、具体例として、本発明がホームシステムに適用される場合について説明するが、例えば、ビルシステムについても同様に本発明を適用することができる。すなわち、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素または全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係るホームシステム1の全体構成の一例を示すブロック図である。このホームシステム1は、家屋H内で使用される電力の管理を行う、いわゆる、HEMS(Home Energy Management System)と呼ばれるシステムである。ホームシステム1は、PV(Photo Voltaics)パネル2と、PV−PCS(Photo Voltaics - Power Conditioning System)3と、アダプタ4と、EV−PCS(Electric Vehicle - Power Conditioning System)5と、EV(Electric Vehicle)6と、電力測定装置7と、分電盤8と、複数の機器9(機器9−1,9−2,…)と、管理装置10と、端末装置11と、を備えている。
また、ホームシステム1は、外部の広域ネットワークNを介して、家屋H外に配置されたサーバ12と通信可能となっている。このサーバ12は、PV−PCS3からの出力を制限すべき制限期間を含む制限情報13を記憶している。この制限情報13は、例えば、PV−PCS3(アダプタ4)または管理装置10から適宜読み出される。なお、制限情報13の詳細については、後述する。
PVパネル2は、太陽光を受けて発電を行う発電モジュールである。以下では、PVパネル2の定格容量(最大発電電力)が、一例として、5kWである場合について説明する。また、このPVパネル2と、以下のPV−PCS3(アダプタ4)とが発電設備を構成する。
PV−PCS3は、PVパネル2用のパワーコンディショナである。PV−PCS3は、PVパネル2が発電した電気を直流電力から交流電力に変換し、電力線D3を介してEV−PCS5に供給(出力)する。このようにPV−PCS3から供給された電力は、EV−PCS5を介して、商用電力系統(商用電源)PSに逆潮流(いわゆる売電)することが可能となっている。この他にも、PV−PCS3から供給された電力は、EV6(蓄電池14)への充電に使用され、または、分電盤8を通じて機器9にて使用される。なお、PV−PCS3からの出力を制限すべき制限期間において、PV−PCS3は、例えば、進相位相制御により、出力される有効電力を調整する(出力を抑制する)。
アダプタ4は、一例として、無線通信を行う通信アダプタである。アダプタ4は、家屋H内に構築された無線ネットワーク(図示せず)を介して、管理装置10と通信可能に接続する。この無線ネットワークでは、例えば、Wi−Fi(登録商標)やWi−SUN(登録商標)といった周知の通信規格に則った通信が行われる。なお、アダプタ4は、広域ネットワークNを介して、サーバ12と通信可能に接続してもよい。
このようなアダプタ4を介して、PV−PCS3は、管理装置10と通信を行う。例えば、PV−PCS3は、管理装置10から送られる制限情報13を、アダプタ4を介して受信する。なお、PV−PCS3(アダプタ4)は、管理装置10からではなく、直接、サーバ12にアクセスし、制限情報13を受信するようにしてもよい。このようにして、制限情報13を受信すると、PV−PCS3は、受信した制限情報13に規定されている制限期間において、出力を抑制する。以下、制限情報13について、説明する。
制限情報13には、例えば、図2Aに示すように、各時間(時間帯)における出力上限(PVパネル2の定格容量のうち何%まで出力できるか)が定められている。この例の場合、0時〜9時、及び、15時〜24時の出力が100%(つまり、制限なし)と規定されている。また、9時〜11時、11時〜13時、及び、13時〜15時の出力が40%と規定されている。なお、この他にも、時間帯によっては、出力が0%と規定されている場合もあり得る。このような、出力が100%よりも小さい時間帯が制限期間となり、その制限期間における出力上限が、PV−PCS3から電力を出力できる上限値となる。なお、図2Aに示す制限情報13は、一例であり、適宜変更可能である。例えば、出力上限を割合(%)で規定する代わりに、電力値(n[kW])で規定するようにしてもよい。
このような制限情報13をアダプタ4を介して受信すると、PV−PCS3は、例えば、図2Bに示すように、PVパネル2が線Laに示すように発電しても、線Lpを上限値として、電力を出力する。つまり、制限期間(9時〜15時)において、進相位相制御により、出力される有効電力を調整することで、PVパネル2が発電した電力よりも少ない上限値(線Lp)まで抑制して電力を出力する。
なお、ユーザと電気事業者との間の売電契約が、余剰買取であれば、このような制限期間中に自家消費(買電)が発生している状況において、PV−PCS3は、その自家消費分まで(PVパネル2の発電量が足りている場合)、電力を出力できることが認められている。つまり、図2Cに示すように、連系点Cにおける逆潮流PRは、PV−PCS3から出力される電力PGと、自家消費される電力PLとから、以下の式1により求まる。なお、自家消費には、EV6の蓄電池14への充電や、機器9での電力消費が含まれる。
R = PG − PL ・・・(式1)
そして、PV−PCS3は、電力PR>0の場合に、上限値(線Lp)まで抑制した電力を出力する。一方、電力PR≦0であれば、電力PR=0に収束するまで電力を増やして出力することができる。
具体的に図3を参照して説明する。図3では、自家消費される電力PLの推移を、一点鎖線にて示している。また、PVパネル2にて発電される発電電力Laの推移を、細い実線にて示している。そして、PV−PCS3から出力される電力PGの推移を、太い実線にて示している。つまり、制限期間(9時〜15時)において、電力PLが上限値(線Lp)を下回っている時間帯(9時〜時刻T1)では、PV−PCS3は、上限値となる2kWまで電力PGを出力する。その後、電力PLが上限値を上回ると(時刻T1〜時刻T3)、PV−PCS3は、電力PLと同じ電力値まで増加させて電力PGを出力する。なお、電力PLが発電電力Laを上回ると(時刻T3〜15時)、PV−PCS3は、発電電力Laと同じ電力値の電力PGを出力する。
より詳細に説明すると、時刻T1において、PVパネル2の発電電力のうち、上限値と等しい電力PGまで出力され、残りが抑制発電量Y1となる。つまり、PV−PCS3は、進相位相制御により、抑制発電量Y1が無効電力となるように位相をずらして出力する。このように、自家消費が少ない時刻T1では、発電電力に占める抑制発電量Y1の割合が高いため、発電電力が有効に活用されているとは言えない。一方、自家消費が多い時刻T2では、その自家消費分まで電力PGを出力しており、発電電力に占める抑制発電量Y2の割合が低いため、発電電力がより有効に活用されていると言える。
すなわち、制限期間中に抑制発電量が生じている状況では、その抑制発電量分まで消費電力を増やせることになる。そして、抑制発電量を少なくすることで、PVパネル2の発電電力を有効に活用することができる。それでも、一般的なPV−PCS3では、このような抑制発電量を外部から把握することが困難となっている。また、PVパネル2の発電電力やPVパネル2付近の日射量なども、コスト削減のため、一般的なPV−PCS3では、取得していない。そのため、後述するように、管理装置10は、PV−PCS3から出力された過去の発電量を用いて、簡易的に抑制発電量を求めている。
図1に戻って、EV−PCS5は、EV6用のパワーコンディショナである。EV−PCS5は、EV6に搭載されている蓄電池14の充電及び放電について制御を行う。EV−PCS5は、蓄電池14の充電時には、商用電力系統PS(電力線D1)やPV−PCS3(電力線D3)からの電力を電力線D4を介して蓄電池14に供給する。また、EV−PCS5は、蓄電池14の放電時には、蓄電池14からの電力を電力線D4,D2を介して分電盤8に供給する。
EV−PCS5は、充電及び放電の制御を行うため、一定時間毎に(一例として、30秒毎に)、電力線D1,D3,D4にそれぞれを送電される電力の値を測定する。電力線D1は、商用電力系統PSとEV−PCS5との間に配設され、また、電力線D3は、PV−PCS3とEV−PCS5との間に配設され、そして、電力線D4は、EV−PCS5とEV6との間に配設されている。
EV−PCS5は、電力線D1,D3,D4にそれぞれ接続されたCT(Current Transformer)1,3,4と通信線を介して接続される。CT1,3,4は、交流電流を測定するセンサである(後述するCT2についても同様)。EV−PCS5は、CT1の測定結果に基づいて電力線D1の電力値を測定する。同様に、EV−PCS5は、CT3,4の測定結果に基づいて電力線D3,D4の電力値を測定する。
また、EV−PCS5は、専用の通信線Lを介して、管理装置10と通信可能に接続する。EV−PCS5は、例えば、管理装置10からの要求に応答して、測定した電力線D1,D3,D4の電力値を管理装置10に送信する。なお、EV−PCS5は、家屋H内に構築された上述の無線ネットワークを介して、管理装置10と通信してもよい。
このようなEV−PCS5は、管理装置10に制御され、例えば図4に示すように、手動運転、イベント運転、制限時連携運転、及び、プラン運転のうち、何れかの制御状態となる。なお、制限時連携運転とは、PV−PCS3からの出力を制限すべき制限期間において、PV−PCS3と連携して自家消費を適切に増加させる運転である。つまり、制限期間中に抑制発電量が生じる状況において、その抑制発電量をEV6の蓄電池14への充電に使用して、PVパネル2の発電電力を有効に活用する運転である。なお、制限時連携運転の詳細は、管理装置10の説明とともに後述する。
これらの制御状態は、優先度が高い順に、手動運転,イベント運転,制限時連携運転,プラン運転と、定められている。つまり、ユーザの意思が強く働く順に、優先度が高く設定されている。そのため、例えば、制限時連携運転中に、ユーザによる操作が行われたり、充放電のスケジュールが到来すると、手動運転やイベント運転といった優先度の高い制御状態へと遷移する。具体的にEV−PCS5は、図5の状態遷移図に示すように、発生した事象に応じて制御状態を適宜遷移させる。
図1に戻って、EV6は、蓄電池14を搭載した自動車である。蓄電池14は、例えば、リチウムイオン二次電池からなる(なお、二次電池の種類は任意である)。このEV6と、上述したEV−PCS5とが蓄電設備を構成する。なお、蓄電設備は、EV6の代わりに、例えば、据え置き型の蓄電池を用いるようにしてもよい。
EV6は、図示せぬ充電ガン(電力線D4から延びた接続ケーブル)により、ホームシステム1(EV−PCS5)に接続される。そして、EV6は、EV−PCS5を介して、商用電力系統PSやPV−PCS3から供給される電力を蓄電池14に充電(蓄電)することが可能となっている。また、EV6は、蓄電池14に蓄えられた電力を放電し、EV−PCS5及び分電盤8を介して、機器9に電力を供給することも可能となっている。
また、EV6は、自動車として活用される際には、充電ガンが外され(ホームシステム1から切り離され)、蓄電池14に蓄えられた電力を使用して駆動系を動作させ、自由に走行可能となっている。なお、EV6は、1台に限られず、複数台であってもよい。
電力測定装置7は、一定時間毎に(一例として、30秒毎に)、家屋Hの電力線D2に送電される電力の値を測定する。電力線D2は、EV−PCS5と分電盤8との間に配設されている。電力測定装置7は、電力線D2に接続されたCT2と通信線を介して接続される。電力測定装置7は、CT2の測定結果に基づいて電力線D2の電力値を測定する。
また、電力測定装置7は、例えば、無線通信インタフェースを備え、家屋H内に構築された上述の無線ネットワークを介して、管理装置10と通信可能に接続する。なお、電力測定装置7は、上述したPV−PCS3と同様に、アダプタ4を介して、このような無線ネットワークに接続される仕様であってもよい。
分電盤8は、電力線D2に送電される電力を機器9に分配する。つまり、分電盤8は、商用電力系統PS(電力線D1)やPV−PCS3(電力線D3)から電力線D2を介して供給される電力を、電力線D5,D6,…に接続された機器9へ分配する。
機器9(機器9−1,9−2,…)は、例えば、エアコン、照明器、床暖房システム、冷蔵庫、IH(Induction Heating)調理器、テレビ、給湯機などの電気機器である。機器9−1,9−2,…は、家屋H(敷地も含む)内に設置され、電力線D2から分電盤8により分岐された電力線D5,D6,…にそれぞれ接続されている。機器9は、家屋H内に構築された上述の無線ネットワークを介して、管理装置10と通信可能に接続する。なお、機器9は、上述したPV−PCS3と同様に、アダプタ4を介して、このような無線ネットワークに接続される仕様であってもよい。
管理装置10は、例えば、HEMSコントローラである。管理装置10は、家屋H内の適切な場所に設置され、家屋H、すなわち、需要地において消費や発電される電力の監視を行う。例えば、管理装置10は、消費電力や発電電力の現在値や累積値を表す数値やグラフを含んだモニタ画面を生成して、端末装置11に表示させる。また、管理装置10は、PV−PCS3、EV−PCS5、及び、機器9の動作制御や動作状態の監視などを行う。管理装置10の詳細については後述する。
端末装置11は、押しボタン、タッチパネル、タッチパッドなどの入力デバイスと、有機ELディスプレイ、液晶ディスプレイなどの表示デバイスと、通信インタフェースとを備えた、例えば、スマートフォンやタブレット端末などの携帯機器である。端末装置11は、家屋H内に構築された上述の無線ネットワークを介して、管理装置10と通信可能に接続する。例えば、端末装置11は、ユーザからの操作を受け付け、受け付けた操作内容を示す情報を管理装置10に送信する。また、端末装置11は、管理装置10から送信された、ユーザに提示するための情報を受信し、受信した情報を表示する。
以下、図6を参照して、管理装置10の詳細について説明する。図6は、管理装置10の構成の一例を示すブロック図である。図示するように、管理装置10は、宅内通信部21と、宅外通信部22と、データ記憶部23と、制御部24とを備える。
宅内通信部21は、例えば、家屋H内に構築された上述の無線ネットワークに接続するため、また、専用線Lを介してEV−PCS5と接続するための通信ユニットである。つまり、宅内通信部21は、制御部24による制御の下、PV−PCS3、EV−PCS5、電力測定装置7、機器9、及び、端末装置11との通信を行う。例えば、宅内通信部21は、PV−PCS3に上述した制限情報13を送信する。また、宅内通信部21は、EV−PCS5の制御状態を変更(遷移)するために、EV−PCS5に対して対応する制御コマンドを送信する。更に、宅内通信部21は、電力測定装置7から送られる電力情報を受信する。この他にも宅内通信部21は、制御部24が生成した画面データを端末装置11に送信する。
宅外通信部22は、例えば、外部の広域ネットワークNに接続するための通信アダプタであり、制御部24による制御の下、外部のサーバ12との通信を行う。例えば、宅外通信部22は、サーバ12から送られる上述した制限情報13を受信する。
データ記憶部23は、例えば、不揮発性の半導体メモリで構成され、電力測定装置7から受信した電力情報、及び、サーバ12から受信した制限情報13を記憶する。また、データ記憶部23は、EV−PCS5における現在の制御状態(手動運転,イベント運転,制限時連携運転,プラン運転)や、制御状態を変更(遷移)する際の判定に用いる各種データ(基準値やマージンなど)も記憶する。
また、データ記憶部23は、PV−PCS3が出力した過去の発電量情報も記憶する。例えば、データ記憶部23は、各時間帯(一例として、30分単位)で、過去2週間におけるPV−PCS3が出力した発電量の最大値を過去実績発電量として記憶する。後述するように、制御部24は、データ記憶部23に記憶されている同じ時間帯における過去実績発電量(最大発電量)を、出力制限(いわゆるPV出力抑制)がなかった場合におけるPVパネル2の発電量と推定し、そこから自家消費電力量を差し引いて、簡易的に抑制発電量を求める。これは、そもそも出力制限が発せられるのは、快晴で日射量が多い旨が高確率で予想される場合であるので、制限期間中におけるPVパネル2は、過去実績発電量と同程度まで発電していると見なせるためである。なお、過去2週間における最大値を利用するメリットとして、2週間のうちに、晴れの日が少なくとも1日は含まれている(極めて高い確率で存在する)ことが挙げられ、有効な過去実績発電量が、常に記憶され続けることになる。なお、1週間だと、梅雨時に晴れの日が全くないことも十分に起こり得る。更に、過去2週間であれば、季節が大きく変わることもないため、過去実績発電量を利用して推定する発電量が適切となる。
また、データ記憶部23は、ホームシステム1のハードウェア構成を規定する機器情報を記憶する。この機器情報には、例えば、ホームシステム1に接続された各種のハードウェア(PV−PCS3,EV−PCS5,EV6,電力測定装置7,機器9,端末装置11)を、制御や監視するために必要な情報(一例として、設定情報、基準値、マージン、及び、ステータスなど)が含まれている。この他にも、データ記憶部23は、ユーザが電気事業者と結んでいる売電契約を表す契約情報も記憶している。この契約情報には、例えば、売電契約が余剰買取や全量買取であることを示す情報が含まれている。
制御部24は、CPU(Central Processing Unit),ROM(Read Only Memory),RAM(Random Access Memory)を備え(何れも図示せず)、管理装置10全体を制御する。例えば、制御部24は、PV−PCS3から出力する電力が制限される制限期間において、充電電力が増加するように蓄電設備(EV−PCS5,EV6)を制御する。
制御部24は、機能的には、電力情報収集部241と、制限情報取得部242と、電力活用制御部243と、操作受付部244と、表示制御部245とを備える。これらの機能は、CPUが、RAMをワークメモリとして用い、例えば、ROMに記憶されている各種プログラム(例えば、後述する電力活用制御処理や制限時連携制御処理のプログラム)を適宜実行することにより実現される。
電力情報収集部241は、電力測定装置7にて測定された電力量を含む電力情報を収集する。つまり、電力情報収集部241は、機器9が消費する消費電力量を収集する。この他にも電力情報収集部241は、EV−PCS5にて計測された電力線D1,D3,D4の電力値を収集する。
制限情報取得部242は、サーバ12が記憶する制限情報13を宅外通信部22を通じて取得する。つまり、制限情報取得部242は、上述した図2Aに示すような制限情報13をサーバ12から取得する。
電力活用制御部243は、制限期間において、抑制発電量を有効に活用するために、EV−PCS5を制御して、抑制発電量をEV6(蓄電池14)へ充電させる。具体的に電力活用制御部243は、EV−PCS5の制限時連携運転時において、以下の条件1〜4が全て成立した際に、EV6の充電を実行する。
条件1では、対象機器(PV−PCS3,EV−PCS5,EV6)があり、制限時連携制御が許可されている(実行設定がオンである)ことが要求される。具体的には、1a)PV−PCS3が設置されていること。1b)ユーザの売電契約が余剰買取である(全量買取でない)こと。1c)制御の実行設定がオンであり、かつ、PV−PCS3が出力を抑制していること。1d)EV−PCS5が設置されていること。1e)EV6がホームシステム1(EV−PCS5)に接続されていること。これらが条件1として要求されている。
条件2では、買電量≦αであることが要求される。このαは、予め定められた一定量(一例として0に近い値)である。これにより、買電量が一定量(α)より大きい場合では、EV6の充電を行うと買電量が増えることになるため、EV6の充電は実行しない。つまり、αは、買電量に時間幅を持たせ、一時的な買電を許容するためのマージンとしての役割を果たしている。これにより、制御を実行するかどうかの判断時に、計測誤差による影響を小さくしている。
条件3では、上限値+β≦発電量であることが要求される。この上限値は、制限期間においてPV−PCS3が出力できる電力の上限(上述した図2Bに示す線Lp)であり、PVパネル2の定格容量に、制限情報13の上限値(%)を乗じた値である。また、βは、予め定められた一定量(一例として0に近い値)である。これにより、PV−PCS3からの発電量が少なく、上限値+β未満である間は、EV6の充電は実行しない。つまり、βは、PV−PCS3からの発電量や消費電力量が実時間で変動することに対する、不要な買電を抑制するためのマージンとしての役割を果たしている。
条件4では、PVパネル2の発電量(過去実績発電量)>消費電力量−買電許容設定値+γであることが要求される。このPVパネル2の発電量は、上述したように取得していないため、過去実績発電量を用いる。過去実績発電量は、例えば、データ記憶部23に記憶された過去2週間における過去実績発電量(30分単位の最大発電量)のうち、同じ時間帯の過去実績発電量である。また、買電許容設定値は、EV6の充電を行う際に、どの程度までの買電を許容するのかを定めた値であり、ユーザにより任意に設定可能となっている。また、γは、予め定められた一定量(一例として0に近い値)である。つまり、γは、買電の発動条件を厳しくすべく、PVパネル2の発電量を過去実績発電量より少なめに仮定するためのマージンとしての役割を果たしている。なお、EV6が充電動作中である場合は、消費電力量からEV6の充電電力相当分を減算した値を用いて比較する。EV6の充電電力は、EV−PCS5にて計測された電力線D4の電力値を用いる。なお、EV6の充電電力を、電力測定装置7が測定するようにしてもよい。また、制限期間において、売電可能であるとき(一例として、消費電力量が上限値より少ない状態、あるいは、売電がすでに発生している状態)では、EV6の充電を行わずに、売電を行うようにしてもよい。そのため、消費電力量が上限値以上であることも条件に加え、これら全ての条件が成立した際に、EV6の充電を実行する。
また、電力活用制御部243は、過去実績発電量(30分単位の最大発電量)を用いて、簡易的にPVパネル2の発電量を推定する。これは、上述したように、制限期間中におけるPVパネル2は、過去実績発電量と同程度まで発電していると見なせるためである(出力制限が発せられるのは、快晴で日射量が多い旨が予想されることが前提となる)。つまり、電力活用制御部243は、データ記憶部23に記憶されている同じ時間帯における過去実績発電量から自家消費電力量を差し引いて、簡易的に抑制発電量を求める。
電力活用制御部243は、EV6の充電を実行するために、EV−PCS5へ充電量の指示を行う。例えば、電力活用制御部243は、買電許容設定値(EV6の充電を行う際に、どの程度までの買電を許容するかを定めた値)に、Paを設定する。このPaは、固定値(一例として0.5kW)であり、EV−PCS5に対して、EV6の充電を行うために、買電を増加させるために設定される。つまり、0より大きい値であるPaをEV−PCS5の買電許容設定値にセットすることで、EV−PCS5は、そのPaの買電が生じるまで充電電力(充電量)を増加させて、EV6へ充電を行う。これに追従して、PV−PCS3は、売買電力量(図2Cの逆潮流PR)が0に収束するように電力を増やして出力する。すると、買電がなくなるため、EV−PCS5は、再びPaの買電が生じるまで充電電力を増加させて、EV6の充電を行う。これらを繰り返すことで、EV6の充電電力を含めた自家消費がパネル2の発電量まで増加し、PV−PCS3は、出力を抑制することなく(抑制発電量を生じさせることなく)、PVパネル2が発電した電力分を出力することになる。そして、EV−PCS5は、本来であれば抑制発電量となる分を、EV6(蓄電池14)への充電に活用することができる。
なお、PV−PCS3の制御時定数が、例えば、数十秒以上と長い場合、制御状態が安定するまでに長時間を要してしまう。これに対して、EV−PCS5の買電許容設定値に、固定値(Pa)をセットすることで、制御時定数が長いPV−PCS3の制御状態の中でも、効率的に抑制発電量を活用することが可能となる。
操作受付部244は、端末装置11を使用するユーザの操作(例えば、EV−PCS5に対する各種操作)に応じて、その操作データを受け付ける。
表示制御部245は、端末装置11に供給するための種々の画面データを生成する。例えば、表示制御部245は、EV−PCS5を操作するための操作画面データを生成する。このような画面データは、宅内通信部21により、端末装置11に送信される。
以下、本発明の実施形態1に係る管理装置10(制御部24)の動作について、図7,8を参照して説明する。図7は、制御部24が実行する電力活用制御処理の一例を示すフローチャートである。また、図8は、制限時連携制御処理(サブルーチン)の一例を示すフローチャートである。
図7に示すように、制御部24は、PV−PCS3があるか(設置されているか)否かを判別する(ステップS101)。すなわち、制御部24は、ホームシステム1において、発電設備が備わっているかどうかを判別する。一例として、制御部24は、データ記憶部23に記憶されている機器情報から、PV−PCS3の有無を判別する。制御部24は、PV−PCS3がないと判別すると(ステップS101;No)、そのまま電力活用制御処理を終える。
一方、PV−PCS3があると判別した場合(ステップS101;Yes)に、制御部24は、売電契約が余剰買取であるか否かを判別する(ステップS102)。すなわち、制御部24は、ユーザと電気事業者との間で締結している売電契約が、余剰買取であるかどうかを判別する。一例として、制御部24は、データ記憶部23に記憶されている契約情報から、売電契約が余剰買取であるかどうかを判別する。制御部24は、売電契約が余剰買取でないと判別すると(ステップS102;No)、そのまま電力活用制御処理を終える。
一方、売電契約が余剰買取であると判別した場合(ステップS102;Yes)に、制御部24は、制限期間中であり、かつ、制限時連携制御が許可されているか否かを判別する(ステップS103)。例えば、制御部24は、データ記憶部23に記憶された制限情報13と現在日時とを比較して、制限期間が到来しているかどうかを判別する。また、制御部24は、データ記憶部23に記憶された機器情報(EV−PCS5の設定情報)から、制限時連携制御が許可されているかどうかを判別する。制御部24は、制限期間が到来していない、または、制限時連携制御が許可されていないと判別すると(ステップS103;No)、そのまま電力活用制御処理を終える。
一方、制限期間中であり、かつ、制限時連携制御が許可されていると判別した場合(ステップS103;Yes)に、制御部24は、EV−PCS5があるか(設置されているか)否かを判別する(ステップS104)。すなわち、制御部24は、ホームシステム1において、充電設備が備わっているかどうかを判別する。一例として、制御部24は、データ記憶部23に記憶されている機器情報から、EV−PCS5の有無を判別する。制御部24は、EV−PCS5がないと判別すると(ステップS104;No)、そのまま電力活用制御処理を終える。
一方、EV−PCS5があると判別した場合(ステップS104;Yes)に、制御部24は、EV6が接続中であるか否かを判別する(ステップS105)。すなわち、制御部24は、EV6が図示せぬ充電ガンによって、ホームシステム1(EV−PCS5)と接続中であるかどうかを判別する。一例として、制御部24は、データ記憶部23に記憶された機器情報(EV6のステータス)から、EV6が接続中であるかどうかを判別する。制御部24は、EV6が接続中でないと判別すると(ステップS105;No)、そのまま電力活用制御処理を終える。
一方、EV6が接続中であると判別した場合(ステップS105;Yes)に、制御部24は、制限時連携制御処理を実行する(ステップS106)。以下、この制限時連携制御処理の詳細を、図8を参照して説明する。
図8に示すように、制御部24は、買電量≦αであるか否かを判別する(ステップS201)。このαは、予め定められた一定量(一例として0に近い値)であり、買電量に時間幅を持たせ、一時的な買電を許容するためのマージンとしての役割を果たしている。制御部24は、買電量≦αでない(買電量がαより大きい)と判別すると(ステップS201;No)、後述するステップS209に処理を進める。
一方、買電量≦αであると判別した場合(ステップS201;Yes)に、制御部24は、上限値+β≦発電量であるか否かを判別する(ステップS202)。なお、上限値は、制限期間においてPV−PCS3が出力できる電力の上限であり、上述した制限情報13により求まる(図2Bに示す線Lp)。また、βは、予め定められた一定量(一例として0に近い値)であり、PV−PCS3からの発電量や消費電力量が実時間で変動することに対する、不要な買電を抑制するためのマージンとしての役割を果たしている。制御部24は、上限値+β≦発電量でない(発電量が上限値+βより少ない)と判別すると(ステップS202;No)、後述するステップS209に処理を進める。
一方、上限値+β≦発電量であると判別した場合(ステップS202;Yes)、制御部24は、EV−PCS5の制御状態が、プラン運転または制限時連携運転であるか否を判別する(ステップS203)。つまり、制御部24は、現在、EV−PCS5を、プラン運転または制限時連携運転で制御しているかどうかを判別する。制御部24は、EV−PCS5の制御状態が、プラン運転または制限時連携運転でない(手動運転またはイベント運転である)と判別すると(ステップS203;No)、後述するステップS209に処理を進める。
一方、EV−PCS5の制御状態が、プラン運転または制限時連携運転であると判別した場合(ステップS203;Yes)、制御部24は、過去実績発電量>消費電力量−買電許容設定値+γである否かを判別する(ステップS204)。なお、過去実績発電量は、例えば、データ記憶部23に記憶された過去2週間における過去実績発電量(30分単位の最大発電量)のうち、同じ時間帯の過去実績発電量である。また、買電許容設定値は、EV6(蓄電池14)への充電を行う際に、どの程度までの買電を許容するかを定めた値であり、ユーザにより任意に設定可能となっている。また、γは、予め定められた一定量(一例として0に近い値)であり、買電の発動条件を厳しくすべく、発電量を実績値(過去最大発電量)より少なめに仮定するためのマージンとしての役割を果たしている。制御部24は、過去実績発電量>消費電力量−買電許容設定値+γでない(過去実績発電量が消費電力量−買電許容設定値+γ以下である)と判別すると(ステップS204;No)、後述するステップS209に処理を進める。
一方、過去実績発電量>消費電力量−買電許容設定値+γであると判別した場合(ステップS204;Yes)、制御部24は、EV−PCS5の制御状態を制限時連携運転にする(ステップS205)。つまり、制御部24は、現在の制御状態がプラン運転であれば、制限時連携運転に変更し、また、現在の制御状態が制限時連携運転であれば、そのまま維持する。
制御部24は、EV−PCS5の買電許容設定値にPaを設定する(ステップS206)。このPaは、固定値(一例として0.5kW)であり、EV−PCS5に対して、EV6(蓄電池14)への充電を増加させるために設定される。
制御部24は、EV−PCS5の制限時の買電設定をオンにする(ステップS207)。制限時の買電設定をオンにすることで、EV−PCS5は、買電が生じるまで充電量を増加させて、EV6への充電を行うことになる。
制御部24は、EV−PCS5の動作モードを「EV充電」にする(ステップS208)。つまり、制御部24は、EV−PCS5に対して、充電動作を指示する。そして、制御部24は、制限時連携制御処理を終える。
充電動作を指示されたEV−PCS5は、ステップS206にて設定されたPaの買電が生じるまで充電電力を増加させて、EV6へ充電を行う。これに追従して、PV−PCS3は、売買電力量(図2Cの逆潮流PR)が0に収束するように電力を増やして出力する。すると、買電がなくなるため、EV−PCS5は、再びPaの買電が生じるまで充電電力を増加させて、EV6の充電を行う。これらを繰り返すことで、EV6の充電電力を含めた自家消費がパネル2の発電量(過去実績発電量)まで増加する。
具体的に説明すると、図9に示すように、例えば、点Cにて制限時連携制御処理を開始した場合、EV−PCS5は、一点鎖線Lbに沿うように、充電電力を増加させて、EV6の充電を行う。そして、PV−PCS3は、出力を抑制することなく(抑制発電量を生じさせることなく)、発電電力Laに沿って、PVパネル2が発電した電力分を出力することになる。すなわち、EV−PCS5は、本来であれば抑制発電量となる分を、EV6(蓄電池14)への充電に活用することができる。
図8に戻って、上述したステップS201〜S204の何れかでNo(制限時判定が不成立)と判定されると、制御部24は、EV−PCS5の制御状態が、制限時連携運転であるか否を判別する(ステップS209)。つまり、制御部24は、現在、EV−PCS5が制限時におけるEV6の充電を行っているかどうかを判別する。制御部24は、EV−PCS5の制御状態が、制限時連携運転でないと判別すると(ステップS209;No)、制限時連携制御処理を終える。
一方、EV−PCS5の制御状態が、制限時連携運転であると判別した場合(ステップS209;Yes)に、制御部24は、EV−PCS5の制限時の買電設定をオフにする(ステップS210)。制限時の買電設定をオフにすることで、EV−PCSは、制限時におけるEV6の充電を終える。
制御部24は、EV−PCS5の制御状態をプラン運転にする(ステップS211)。つまり、制御部24は、EV−PCS5の制御状態を制限時連携運転からプラン運転に変更する。
このような電力活用制御処理(制限時連携制御処理)によって、発電設備(PV−PCS3)から出力する電力が制限される制限期間において、蓄電設備(EV−PCS5)の充電電力を適宜増加させることで、電力を有効に活用することができる。特に、PV−PCS3の抑制発電量を外部から把握することが困難な状況や、PVパネル2の発電電力やPVパネル2付近の日射量などが取得できない状況であっても、簡易的に抑制発電量を推定し、EV−PCS5によるEV6(蓄電池14)への充電に活用することができる。これにより、システムのコストを適切に抑えることができる。
(実施形態1の変形例)
上記の実施形態1では、制御部24(電力活用制御部243)が、EV−PCS5へ充電量の指示を行う際に、買電許容設定値にPaを設定する場合について説明したが、簡易的に求めた抑制発電量を用いて、直接充電量を指示してもよい。
例えば、制御部24は、過去実績発電量(同じ時間帯の過去実績発電量)から自家消費電力量(例えば、電力測定装置7が計測した電力量)を差し引いて、簡易的に抑制発電量を求める。この際、上述したγ(発電量を実績値より少なめに仮定するためのマージン)を更に差し引いてもよい。制御部24は、求めた抑制発電量をW値相当の充電量に変換し、その充電量分の充電をEV−PCS5に指示する。
この場合、抑制発電量に合わせて、EV6の充電量を調整可能となるため、より効率的に抑制発電量を活用することができる。
(他の実施形態)
上記の実施形態1では、制限期間においてEV−PCS5を制御する場合について説明したが、制限期間が開始する前に、適切にEV−PCS5を制御してもよい。以下、本発明の他の実施形態について簡単に説明する。
他の実施形態では、制御部24は、制限情報13に基づいて、EV−PCS5に対して、EV6の充放電スケジュールを計画することを特徴としている。具体的には、以下に示すように、制限期間中にEV6(蓄電池14)が充電可能となるように、充放電スケジュールを計画する。
例えば、制御部24は、制限期間の到来前に、EV6を放電させ、蓄電池14に充電可能な容量を確保する。また、制限期間が到来する前日に、ユーザにEV6の使用を促し、蓄電池14の残量を減らす。また、制限期間が到来する前日夜間に、深夜時間帯を利用した充電を停止する。これら事前に放電や消費させる容量、あるいは、充電を制限する容量については、単位時間(一例として、30分)当たりの発電量予測や、消費電力量予測などを用いて、計画してもよい。この他にも、制御部24は、制限期間の到来に合わせて、EV−PCS5の動作モードを「売電最小モード」(余剰充電を行う動作モード)にセットしてもよい。
この場合、制限期間中にEV6が満充電で充電できなくなるといった事態を回避することができる。つまり、制限情報13に基づいて、充放電スケジュールを適切に計画することで、制限期間中に、EV6の充電を必ず行えるようになる。これにより、制限期間に生じる抑制発電量を、確実にEV6(蓄電池14)への充電に活用することができる。
上記の実施形態では、ホームシステム1を一例として説明したが、例えば、ビルに配置されるビルシステムにも、同様に適用可能である。
上記の実施形態では、管理装置10が家屋H内に配置された場合について説明したが、管理装置10を家屋H外に配置するようにしてもよい。例えば、図1に示すサーバ12を管理装置10として機能させてもよい。この場合も、制限期間において、蓄電設備(EV−PCS5)の充電電力を適宜増加させることで、電力を有効に活用することができる。
また、上記実施形態では、専用の管理装置10を用いる場合について説明したが、管理装置10の動作を規定する動作プログラムを既存のパーソナルコンピュータや情報端末機器などに適用することで、当該パーソナルコンピュータを本発明に係る管理装置10として機能させることも可能である。
また、このようなプログラムの配布方法は任意であり、例えば、CD−ROM(Compact Disk Read-Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disk)、MO(Magneto Optical Disk)、メモリカードなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布してもよいし、インターネットといった通信ネットワークを介して配布してもよい。
本発明は、広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内と見なされる。
本発明は、発電設備から出力する電力が制限される制限期間において、電力を有効に活用できる管理装置、及び、制御方法に採用され得る。
1 ホームシステム、2 PVパネル、3 PV−PCS、4 アダプタ、5 EV−PCS、6 EV、7 電力測定装置、8 分電盤、9 機器、10 管理装置、11 端末装置、12 サーバ、13 制限情報、14 蓄電池、21 宅内通信部、22 宅外通信部、23 データ記憶部、24 制御部、241 電力情報収集部、242 制限情報取得部、243 電力活用制御部、244 操作受付部、245 表示制御部

Claims (2)

  1. 発電モジュールが発電した電力をパワーコンディショナを介して出力する発電設備と、電力系統から供給された電力または前記パワーコンディショナから出力された電力を充電する蓄電設備と、を管理する管理装置であって、
    前記パワーコンディショナから出力する電力が制限される制限期間及び当該制限期間における制限値を含む制限情報を受信する受信手段と、
    前記制限情報に基づいて前記パワーコンディショナが動作している制限期間において、充電電力が予め定められた電力を超えない値まで増加するように前記蓄電設備を制御する制御手段と、
    を備える管理装置。
  2. 発電モジュールが発電した電力をパワーコンディショナを介して出力する発電設備と、電力系統から供給された電力または前記パワーコンディショナから出力された電力を充電する蓄電設備と、を管理する管理装置の制御方法であって、
    前記パワーコンディショナから出力する電力が制限される制限期間及び当該制限期間における制限値を含む制限情報を受信する受信ステップと、
    前記制限情報に基づいて前記パワーコンディショナが動作している制限期間において、充電電力が予め定められた電力を超えない値まで増加するように前記蓄電設備を制御する制御ステップと、
    を備える制御方法。
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