JP2019041540A - 電源制御装置、電源制御方法、および電源制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電源システムにおける発電量を有効に活用するように蓄電装置の充放電量を制御すること。【解決手段】一実施形態に係る統括コントローラ１００は、蓄電装置２０および電力変換器３０の複数の組と発電装置１０とを備える電源システム１、及び電源システム１に電気的に接続された負荷２と、外部の電力系統５との間での受電電力及び送電電力の電力値を取得する電力取得部１１１と、電力取得部１１１によって取得された電力値がゼロに近くなるように複数の組において放電あるいは充電すべき要求電力を決定する電力決定部１１２と、要求電力に基づいて、電力変換器３０のうちの少なくとも一つに充放電指示を送信する指示部１１３とを備え、電力決定部１１２は、要求電力の時間変化率が予め設定された第１の閾値を超えないように要求電力の値を制限する。【選択図】図２

Description

本発明の一側面は、複数の蓄電装置からの電力供給を制御する電源制御装置、電源制御方法、および電源制御プログラムに関する。

蓄電装置および発電装置を備える電源システムから負荷への電力供給を制御する手法が従来から知られている。このような電源システムにおいては、発電装置で発電された自然エネルギーを有効に利用することが望ましい。例えば特許文献１には、電力系統へ逆潮流される電力および電力系統から受電する電力を検出し、検出した電力がゼロとなるように電力貯蔵装置の充放電を制御する電力制御システムが記載されている。また、特許文献２には、発電電力のうちの余剰電力を検出する余剰電力検出手段と、系統の売電制限状態を検出する売電制限検出手段と、電気自動車を充電する充電手段とを備え、余剰電力を検出し、かつ、系統の売電制限状態を検出したときに、電気自動車のバッテリに余剰電力を充電する電力管理装置が記載されている。

特許第５７８７５７５号公報 特開２０１７−２８９６９号公報

上記の特許文献１、２に記載された装置においては、太陽電池等の発電装置の発電量に変動が生じた際にそれに応じて蓄電装置の充放電を制御しているが、一般に蓄電装置の充放電はインバータを制御することにより実行される。このインバータは充放電制御に対する応答速度に限界値を持っている。そのため、発電装置の発電量の変動に対して安定して追随して蓄電装置における充放電量を制御することが難しい傾向にある。その結果、発電装置によって発電されたエネルギーを有効に利用することができない可能性があった。

そこで、本発明の一側面は、電源システムにおける発電量を有効に活用するように蓄電装置の充放電量を制御することが可能な電源制御装置、電源制御方法、および電源制御プログラムを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る電源制御装置は、蓄電装置および電力変換器の複数の組と発電装置とを備える電源システム、及び電源システムに電気的に接続された負荷と、外部の電力系統との間での受電電力及び送電電力の電力値を取得する電力取得部と、電力取得部によって取得された電力値がゼロに近くなるように複数の組において放電あるいは充電すべき要求電力を決定する電力決定部と、要求電力に基づいて、電力変換器のうちの少なくとも一つに充放電指示を送信する指示部とを備え、電力決定部は、要求電力の時間変化率が予め設定された第１の閾値を超えないように要求電力の値を制限する。

本発明の一側面に係る電源制御方法は、電源制御装置により実行される電源制御方法であって、蓄電装置および電力変換器の複数の組と発電装置とを備える電源システム、及び電源システムに電気的に接続された負荷と、外部の電力系統との間での受電電力及び送電電力の電力値を取得する電力取得ステップと、電力取得ステップによって取得された電力値がゼロに近くなるように複数の組において放電あるいは充電すべき要求電力を決定する電力決定ステップと、要求電力に基づいて、電力変換器のうちの少なくとも一つに充放電指示を送信する指示ステップとを備え、電力決定ステップでは、要求電力の時間変化率が予め設定された第１の閾値を超えないように要求電力の値を制限する。

本発明の一側面に係る電源制御プログラムは、蓄電装置および電力変換器の複数の組と発電装置とを備える電源システム、及び電源システムに電気的に接続された負荷と、外部の電力系統との間での受電電力及び送電電力の電力値を取得する電力取得ステップと、電力取得ステップによって取得された電力値がゼロに近くなるように複数の組において放電あるいは充電すべき要求電力を決定する電力決定ステップと、要求電力に基づいて、電力変換器のうちの少なくとも一つに充放電指示を送信する指示ステップとをコンピュータに実行させ、電力決定ステップでは、要求電力の時間変化率が予め設定された第１の閾値を超えないように要求電力の値を制限する。

このような側面においては、電源システム及び負荷と電力系統との間での受電電力及び送電電力の電力値が取得され、その電力値がゼロに近くなるように要求電力が決定され、その要求電力に基づいて少なくとも一つの電力変換器に充放電指示が送信される。このとき、要求電力の時間的変化が閾値を超えないように制限されるので、電力変換器の応答速度に応じて充放電の電力値の変動を抑えることができ、発電装置の発電量の変動に対して安定して追随して蓄電装置における充放電量を制御することができる。その結果、電源システムにおける発電量を有効に活用することができる。

上記一側面においては、第１の閾値は、充放電指示の送信先の電力変換器において制御可能な電力の時間変化率の合計値に応じて設定されている、ことが好ましい。こうすれば、電力変換器の応答速度に対応して充放電の電力値の変動を確実に抑えることができる。

また、電力決定部は、要求電力の値が予め設定された第２の閾値を超えないように要求電力の値をさらに制限する、ことも好ましい。かかる構成を採れば、電力変換器あるいは蓄電装置の能力に応じて蓄電装置における充放電量を安定して制御することができる。

さらに、第２の閾値は、充放電指示の送信先の電力変換器において制御可能な電力の値の合計値に応じて設定されている、ことも好ましい。こうすれば、電力変換器あるいは蓄電装置の能力に応じて蓄電装置における充放電量を安定して制御することができる。

本発明の一側面によれば、電源システムにおける発電量を有効に活用するように蓄電装置の充放電量を制御することができる。

電源システムの構成の一例を模式的に示す図である。 実施形態に係る統括コントローラ（電源制御装置）の機能構成を示す図である。 電力変換器情報の一例を示す図である。 閾値情報の一例を示す図である。 実施形態に係る統括コントローラ（電源制御装置）の動作を示すフローチャートである。 本実施形態にかかる蓄電装置の充放電制御における情報の流れを示す図である。 実施形態に係る電源制御プログラムの構成を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一または同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
［電源システムの全体構成］

実施形態に係る電源制御装置は、再生可能エネルギーを利用して生成された電気を管理する電源システム１の一部として機能する機器である。電源制御装置について説明する前に、電源システムの全体像を説明する。

電源システム１は、例えば家庭、オフィス、工場、農場等の様々な場所で利用され得る。家庭用の電源システム１の一例として家庭用エネルギー管理システム（ＨＥＭＳ）が挙げられる。

図１は、電源システム１の構成の一例を模式的に示す図である。電源システム１は、少なくとも一台の発電装置１０と、複数台の蓄電装置２０と、複数台の電力変換器３０とを備える。電源システム１は、発電装置１０により生成された電力、または蓄電装置２０から出力された電力を負荷２に供給することができる。さらに、電源システム１には、電源システム１に対して並列に配置されるように外部の電力系統５も負荷２に電気的に接続されている。電源システム１は、電源システム１から出力される電力が不足する場合にはその不足分を電力系統５から受電して負荷２に供給することができるように構成され、電源システム１から出力される電力が余る場合にはその余剰分を電力系統５に逆潮流させることができるように構成されている。負荷とは、電力を消費する１台以上の機器または装置の集合であり、例えば、１台以上の家庭用または業務用の様々な電気機器の集合である。電源システム１と電力系統５及び負荷２との間には、それらの間の電路を接続または遮断するためのコンタクタ３が設けられる。電源システム１と電力系統５及び負荷２とがコンタクタ３により接続された場合には、電源システム１は負荷２に向けて電力を供給することができる。また、電力系統５と負荷２及び電源システム１との間の電路上には電力メータ４が設けられている。この電力メータ４は、電力系統５から負荷２及び電源システム１に向けた受電電力の電力値、及び負荷２及び電源システム１から電力系統５に向けた送電電力（逆潮流電力）の電力値を測定する測定器である。

発電装置１０は、再生可能エネルギーを利用して発電を行う装置である。発電方法は限定されず、したがって発電装置１０の種類も限定されない。例えば、発電装置１０は太陽光発電機、風力発電機等であってもよい。

蓄電装置２０は、発電装置１０により生成された電気を化学エネルギーに変えて蓄える装置であり、充放電が可能である。蓄電装置２０は、発電装置１０によって生成された直流電力の変動を平準化するためにも用いられ得る。蓄電装置２０の例として鉛蓄電池等の蓄電池が挙げられる。蓄電装置２０はバッテリ・コントロール・ユニット（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＢＣＵ）などの制御機能を含んでもよい。

電力変換器３０は、交流電力と直流電力との間の双方向または片方向の変換を行う装置である。各電力変換器３０は、直流電流が流れるＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）バスに接続するＤＣ端子と、交流電流が流れるＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）バスに接続するＡＣ端子とを有する。電力変換器３０は、例えばパワーコンディショニングシステム（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：ＰＣＳ）またはインバータであり得る。

電力変換器３０は、ＤＣバスを介して、対応する蓄電装置２０と電気的に接続し、その蓄電装置２０の充放電を制御する。電力変換器３０は、充電モードでは、発電装置１０から流れてきた電気を蓄電装置２０に蓄え、放電モードでは、蓄電装置２０を放電させて外部に電力を供給し、停止状態では充放電を行わない。電源システム１は複数の蓄電装置２０と複数の電力変換器３０とを備えるので、電源システム１は、蓄電装置２０および電力変換器３０の複数の組を備える。この組は蓄電ユニットということもできる。図１の例では電源システム１は３組の蓄電装置２０および電力変換器３０（３個の蓄電ユニット）を備えるが、その組数は複数であればいくつでもよい。

図１に示す例では、電源システム１は、発電装置１０の余剰電力を用いて湯を沸かすヒートポンプユニット８０を備える。しかし、このヒートポンプユニット８０は必須の構成要素ではなく、省略されてもよい。

図１に示す例では、電源システム１を構成する装置および機器は、複数のコンテナ９０に分けられて収容された形態で設けられる。このコンテナ９０を利用することで、例えば、電源システム１に蓄電装置２０および電力変換器３０を容易に増設することができる。図１は、コンテナ９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃが既設であり、コンテナ９０Ｄが増設可能であることを示す。しかし、コンテナ９０の利用は必須ではなく、電源システム１は任意の手法で構築されてよい。

発電装置１０、蓄電装置２０、および電力変換器３０のそれぞれの台数（個数）は限定されない。例えば、発電装置１０の台数は１台でも３台以上でもよい。蓄電装置２０および電力変換器３０のそれぞれの台数は、複数台であれば何台であってもよい。

電源システム１内の装置間の電気的接続について説明する。以下では、説明の便宜を図るために、図１に示す２台の発電装置１０を発電装置１０Ａ、１０Ｂとして区別し、３台の蓄電装置２０を蓄電装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとして区別し、４台の電力変換器３０を電力変換器３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄとして区別する。

電源システム１は、コンタクタ３を介して負荷２及び電力系統５と接続しかつコンテナ９０間を横断するＡＣバス４０を備える。発電装置１０ＡはＤＣバス５１を介して電力変換器３０ＡのＤＣ端子と接続し、電力変換器３０ＡのＡＣ端子はＡＣバス４０と接続する。蓄電装置２０ＡはＤＣバス５２を介して電力変換器３０ＢのＤＣ端子と接続し、電力変換器３０ＢのＡＣ端子はＡＣバス４０と接続する。電力変換器３０Ｃは、発電装置１０Ｂおよび蓄電装置２０Ｂの双方と接続するハイブリッド型（例えばハイブリッドインバータ）である。発電装置１０ＢはＤＣバス５３を介して電力変換器３０Ｃの第１ＤＣ端子と接続する。蓄電装置２０ＢはＤＣバス５４を介して電力変換器３０Ｃの第２ＤＣ端子と接続する。電力変換器３０ＣのＡＣ端子はＡＣバス４０と接続する。蓄電装置２０ＣはＤＣバス５５を介して電力変換器３０ＤのＤＣ端子と接続し、電力変換器３０ＤのＡＣ端子はＡＣバス４０と接続する。ヒートポンプユニット８０はＡＣバス４０と接続する。

電源システム１内の装置および機器は、階層的に構成された複数のコントローラにより制御される。個々のコントローラは、プロセッサ、メモリ、および通信インタフェースを備えるコンピュータ（例えばマイクロコンピュータ）である。プロセッサは例えばＣＰＵであり、メモリは例えばフラッシュメモリで構成されるが、コントローラを構成するハードウェア装置の種類はこれらに限定されず、任意に選択されてよい。コントローラの各機能は、プロセッサが、メモリに格納されているプログラムを実行することで実現される。例えば、プロセッサは、メモリから読み出したデータまたは通信インタフェースを介して受信したデータに対して所定の演算を実行し、その演算結果を他のコントローラまたは装置に出力することで、該他のコントローラまたは装置を制御する。あるいは、プロセッサは受信したデータまたは演算結果をメモリに格納する。

電源システム１内のコントローラ群は、一つの統括コントローラ１００と、複数のヘッドローカルコントローラ２１０と、複数のローカルコントローラ２２０とで構成される。統括コントローラ１００は電源システム１の全体を統括的に制御する。ヘッドローカルコントローラ２１０は、一つの機器グループを統括的に制御する。図１の例では、ヘッドローカルコントローラ２１０は各コンテナ９０に一つずつ設けられ、各ヘッドローカルコントローラ２１０はコンテナ９０内の機器を統括的に制御する。ローカルコントローラ２２０は一または複数の機器を直接に制御する。これらのコントローラはいずれも、１台のコンピュータで構成されてもよいし、複数のコンピュータの集合（すなわち分散システム）で構成されてもよい。

これらのコントローラは通信線１４０を介して互いに通信可能に接続される。統括コントローラ１００はさらに、通信線１４０を介してコンタクタ３及び電力メータ４に接続する。個々のローカルコントローラ２２０は、対応する機器と通信線１４０を介して通信可能に接続される。通信線１４０は無線または有線でもよいし、無線および有線の混合であってもよい。
［電力変換器］

電力変換器３０（図１の例では電力変換器３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）のそれぞれは蓄電装置２０と直接に接続する。複数の電力変換器３０のうち少なくとも二つの電力変換器３０の間で、定格出力及び応答速度が互いに異なる。言い換えると、電源システム１内のある一つの電力変換器３０の定格出力及び応答速度は、他の電力変換器３０のうち少なくとも一つの定格出力及び応答速度と異なる。すなわち、電源システム１には電力変換器３０について複数種類の定格出力及び応答速度が存在する。ここで、定格出力とは、電力変換器３０が安定して制御可能な出力電力の最大値（最大の充電電力および放電電力）である。この定格出力は、蓄電装置２０の充電能力及び放電能力をも考慮して決定される。応答速度とは、電力変換器３０が制御可能な出力電力の時間変化率（単位時間で増減可能な出力電力）である。すべての電力変換器３０の間で定格出力及び応答速度が互いに異なってもよい。あるいは、電源システム１が３台以上の電力変換器３０を備える場合において、一部あるいはすべての電力変換器３０の間で定格出力及び応答速度が同じであってもよい。例えば、電源システム１が３台の電力変換器３０（図１の例では電力変換器３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）を備える場合には、３台の電力変換器３０のそれぞれが他の電力変換器３０とは異なる定格出力及び応答速度を有してもよい。あるいは、２台の電力変換器３０が同じ定格出力及び応答速度を有し、残りの１台の電力変換器が別の定格出力及び応答速度を有してもよいし、３台の電力変換器３０が同じ定格出力及び応答速度を有してもよい。
［統括コントローラの構成］

電源システム１の特徴の一つは、蓄電装置２０の充放電制御の方法にあり、この特徴は特に統括コントローラ１００により実現される。本実施形態では、本発明に係る電源制御装置を統括コントローラ１００に適用する。以下では、蓄電装置２０の充放電制御に関する統括コントローラ１００の機能および構成を説明する。

図２は、実施形態に係る統括コントローラ１００の機能構成を示す図である。統括コントローラ１００はハードウェア要素としてプロセッサ１０１、メモリ１０２、および通信インタフェース１０３を備える。

プロセッサ１０１は電力取得部１１１、電力決定部１１２、および指示部１１３として機能する。電力取得部１１１は、電力メータ４から、電源システム１及び負荷２と外部の電力系統５との間での受電電力及び送電電力の測定値（電力値）Ｐ_Ｇｒｉｄ［ｋＷ］を取得する。この電力メータ４における測定値Ｐ_Ｇｒｉｄの取得は、後述する蓄電装置２０の充放電制御の制御周期以下の周期で行われる。測定値Ｐ_Ｇｒｉｄは、正値の場合は電源システム１から電力系統５に向けて送電する（逆潮流の）電力値を示し、負値の場合は電力系統５から電源システム１及び負荷２が受電する電力値を示す。電力決定部１１２は、その測定値Ｐ_Ｇｒｉｄと前回の制御周期での要求電力の値とに基づいて、蓄電装置２０と接続する複数の電力変換器３０（図１の例では電力変換器３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ）に対して、次回の制御周期における要求電力の値を決定するする機能要素である。指示部１１３は、選択された電力変換器３０のそれぞれに向けて充放電指示を送信する機能要素である。充放電指示は、電力変換器３０を充放電運転させるためのデータ信号である。

メモリ１０２はプロセッサ１０１の動作に必要な情報を記憶する。例えば、メモリ１０２は電力変換器情報１２１および閾値情報１２２を記憶する。

電力変換器情報１２１は、個々の電力変換器３０の仕様に関する情報である。本実施形態では、電力変換器情報１２１は少なくとも、個々の電力変換器３０の定格出力及び応答速度を示す。電力変換器情報１２１の各レコードは、電力変換器ＩＤ、定格出力、および応答速度を含む。電力変換器ＩＤは、電力変換器３０を一意に特定するための識別子である。図３は電力変換器情報１２１の一例を示す図である。この例では、電力変換器情報１２１は、ＩＤがそれぞれＡ、Ｂ、Ｃである３台の電力変換器３０についての定格出力および応答速度を示す。

閾値情報１２２は、制御対象の電力変換器３０に対応して、要求電力の値を制限するための閾値情報を記述する情報である。具体的には、閾値情報は、要求電力の時間変化率を制限するための第１の閾値と、要求電力の値自体を制限する第２の閾値とを含む。詳細には、第１の閾値は、制御対象である稼働中（充放電制御中）の電力変換器３０の合計の応答速度に対応して設定され、第２の閾値は、制御対象である稼働中（充放電制御中）の電力変換器３０の合計の定格出力に対応して設定されている。図４は閾値情報１２２の一例を示す図である。この例では、制御対象の電力変換器３０を示す電力変換器ＩＤの組み合わせに、制御対象である稼働中の電力変換器３０の応答速度の合計値である第１の閾値と、制御対象である稼働中の電力変換器３０の定格出力の合計値である第２の閾値とが対応付けられている。閾値情報１２２は、プロセッサ１０１により実行されるプログラムの一部であってもよい。

電力変換器情報１２１および閾値情報１２２は書き換え可能であってもよい。電源システム１において電力変換器３０が追加、交換、または撤去された場合には、管理者がその電力変換器３０の変更に応じてメモリ１０２内の電力変換器情報１２１および閾値情報１２２を書き換える。例えば、管理者は所定の通信ネットワーク（図示せず）を介して管理用のコンピュータ（図示せず）で統括コントローラ１００にアクセスし、電力変換器３０の変更を反映した新たな電力変換器情報１２１および閾値情報１２２を統括コントローラ１００に転送する。この転送により、メモリ１０２内の電力変換器情報１２１および閾値情報１２２が書き換えられる。

通信インタフェース１０３はプロセッサ１０１と連携してデータの送受信を実行する。例えば、通信インタフェース１０３は、電力取得部１１１と連携して電力メータ４から測定値を受信し、指示部１１３と連携して少なくとも一つの電力変換器３０に充放電指示を出力する。
［統括コントローラの動作］

図５〜図６を参照しながら、統括コントローラ１００の動作を説明するとともに本実施形態に係る電源制御方法について説明する。図５は統括コントローラ１００による蓄電装置２０の充放電制御の動作の例を示すフローチャートである。図６は充放電制御における情報の流れを示す図である。

図５に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０５の充放電制御の処理は所定の制御周期（例えば、１秒周期）で繰り返し実行されるように、統括コントローラ１００によって制御される。まず、ステップＳ１０１では、電力取得部１１１によって測定値Ｐ_Ｇｒｉｄ［ｋＷ］が取得される（電力取得ステップ）。さらに、ステップＳ１０２では、電力取得部１１１によって、前回の制御周期において決定された要求電力の値Ｐ_Ｂａｔ［ｋＷ］が取得される。

ステップＳ１０３では、電力決定部１１２が前回の制御周期の要求電力値Ｐ_Ｂａｔ及び測定値Ｐ_Ｇｒｉｄを基に、次回の測定値Ｐ_Ｇｒｉｄがゼロに近づくように、複数の蓄電装置２０によって充放電すべき要求電力値である、今回の制御周期の要求電力値Ｐ_{Ｂａｔ−Ｎｅｗ}を決定する（電力決定ステップ）。具体的には、電力決定部１１２は、今回の要求電力値Ｐ_{Ｂａｔ−Ｎｅｗ}を、下記式（１）；
Ｐ_{Ｂａｔ−Ｎｅｗ}＝Ｐ_Ｂａｔ−Ｐ_Ｇｒｉｄ …（１）
によって計算する。要求電力値Ｐ_{Ｂａｔ−Ｎｅｗ}は、負値であれば蓄電装置２０に充電する電力値を示し、正値であれば蓄電装置２０から放電する電力を意味する。そして、電力決定部１１２は、計算した要求電力値Ｐ_{Ｂａｔ−Ｎｅｗ}の前回の値からの時間変化率を計算し、その時間変化率が閾値情報１２２に設定された第１の閾値を超えないように、要求電力値Ｐ_{Ｂａｔ−Ｎｅｗ}の値を制限して設定する。すなわち、電力決定部１１２は、制御周期がΔＴに設定されている場合、時間変化率Ｐ_Ｒａｔｅを下記式（２）；
Ｐ_Ｒａｔｅ＝｜（Ｐ_{Ｂａｔ−Ｎｅｗ}−Ｐ_Ｂａｔ）÷ΔＴ｜ …（２）
によって計算し、その値が制御対象の電力変換器３０の組に対応して予め設定された第１の閾値を超えないように要求電力値Ｐ_{Ｂａｔ−Ｎｅｗ}の値を制限する。例えば、時間変化率Ｐ_Ｒａｔｅが第１の閾値を超えた場合には時間変化率Ｐ_Ｒａｔｅが第１の閾値に等しくなるように要求電力値Ｐ_{Ｂａｔ−Ｎｅｗ}の値を再設定する。さらに、電力決定部１１２は、再設定した要求電力値Ｐ_{Ｂａｔ−Ｎｅｗ}の値自体が、制御対象の電力変換器３０の組に対応して閾値情報１２２に設定された第２の閾値を超えないように、要求電力値Ｐ_{Ｂａｔ−Ｎｅｗ}の値をさらに制限して設定する。例えば、要求電力値Ｐ_{Ｂａｔ−Ｎｅｗ}が第２の閾値を超えた場合には第２の閾値に等しくなるように要求電力値Ｐ_{Ｂａｔ−Ｎｅｗ}の値を決定する。

なお、最初の充放電制御の制御周期においては、ステップＳ１０３において電力決定部１１２によって今回の要求電力値Ｐ_{Ｂａｔ−Ｎｅｗ}に初期値が設定される。この初期値は計算により得てもよい。例えば、電力決定部１１２は負荷２側の電力情報を負荷２側のセンサから受信し、負荷２に供給すべき電力をその電力情報に基づいて求めることで初期値を得てもよい。また、電力決定部１１２は、発電装置１０による発電量を予測し、その予測値および負荷２に供給すべき電力を考慮して初期値を得てもよい。あるいは、電力決定部１１２は初期値を示すデータを他の機器またはシステム（図示せず）から受信してもよい。このように、要求電力値Ｐ_{Ｂａｔ−Ｎｅｗ}の初期値の取得方法は限定されない。

ステップＳ１０４では、電力決定部１１２は、決定された要求電力値Ｐ_{Ｂａｔ−Ｎｅｗ}に基づいて、充放電運転させる制御対象の電力変換器３０毎の出力電力を決定する。この出力電力は、予め制御対象として設定された電力変換器３０に対応する蓄電装置２０から提供されてＡＣバス４０へと出力される放電電力、あるいは、ＡＣバス４０から電力変換器３０を経由して対応する蓄電装置２０に提供される充電電力を意味する。出力電力の決定方法は限定されず、様々な手法が採用されてよい。

例えば、電力決定部１１２は、制御対象のｎ個の電力変換器３０の定格出力の比率に基づいて、合計の出力電力が要求電力値Ｐ_{Ｂａｔ−Ｎｅｗ}に等しくなるように、個々の電力変換器３０の出力電力を決定してもよい。電源システム１に含まれる複数の電力変換器３０の定格出力の組合せによっては、定格出力の比率にしたがって出力電力を求めた場合に少なくとも一つの出力電力が限界出力未満になる可能性がある。このような場合には、電力決定部１１２は個々の出力電力が限界出力以上になるように、選択した電力変換器３０の間で出力電力を補正してもよい。ただし、出力電力の決定方法は特定の手法に限定されない。例えば、電力決定部１１２は、定格出力の比率を用いることなく、制御対象の電力変換器３０のそれぞれの出力電力が限界出力以上になるように、各電力変換器３０の出力電力を決定してもよい。また、蓄電装置２０の充電容量あるいは充電率に応じて各電力変換器３０の出力電力を決定してもよい。

ステップＳ１０５では、指示部１１３が、制御対象の電力変換器３０のそれぞれに向けて充放電指示を送信する（指示ステップ）。「電力変換器３０に向けて充放電指示を送信する」とは、電力変換器３０に充電運転あるいは放電運転をさせるために、その電力変換器３０に、またはその電力変換器３０に対応する他の装置に、充放電指示を送信することをいう。本実施形態では、具体的には、指示部１１３は、制御対象の１台以上の電力変換器３０に対応する１台以上のローカルコントローラ２２０に通信線１４０を介して充放電指示を送信する。充放電指示は、制御対象の電力変換器３０に対応するローカルコントローラのＩＰアドレスと、該電力変換器３０の出力電力とを含む。ローカルコントローラ２２０は受信した充放電指示に従って、対応する電力変換器３０を制御する。充放電指示が電力変換器３０に対して直接にまたは間接的に送信されることで、その電力変換器３０は、指定された量の放電電力を蓄電装置２０からＡＣバス４０に出力するか、又は、指定された量の充電電力をＡＣバス４０から受電して蓄電装置２０に向けて出力する。

上述した蓄電装置２０の充放電制御によれば、図６に示すように、一次遅れ要素“１／Ｚ”を含む帰還ループによって前回の制御周期における要求電力値Ｐ_Ｂａｔがフィードバックされることにより、それぞれの制御周期における要求電力値Ｐ_Ｂａｔが決定され、それに基づいて充放電指示が出力される。その際、測定値Ｐ_Ｇｒｉｄを相殺するように、前回の要求電力値Ｐ_Ｂａｔから測定値Ｐ_Ｇｒｉｄを減算した値が今回の要求電力値Ｐ_Ｂａｔに決定される。さらに、今回の要求電力値Ｐ_Ｂａｔは第１の閾値及び第２の閾値によって設定されたリミッタによってその値が制限される。
［プログラム］

図７は、コンピュータを統括コントローラ１００として機能させるための電源制御プログラムＰ１の構成を示す図である。電源制御プログラムＰ１は、メインモジュールＰ１０、電力取得モジュールＰ１１、電力決定モジュールＰ１２、および指示モジュールＰ１３を備える。メインモジュールＰ１０は、電源システム１での充放電を統括的に制御する部分である。電力取得モジュールＰ１１、電力決定モジュールＰ１２、および指示モジュールＰ１３を実行することにより、上記の電力取得部１１１、電力決定部１１２、および指示部１１３が実現する。電源制御プログラムＰ１は、電力変換器情報１２１および閾値情報１２２の少なくとも一方をさらに含んでもよい。

電源制御プログラムＰ１は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等の有形の記録媒体に固定的に記録された上で提供されてもよい。あるいは、電源制御プログラムＰ１は、搬送波に重畳されたデータ信号として通信ネットワークを介して提供されてもよい。提供された電源制御プログラムＰ１は、例えばメモリ１０２に格納される。
［効果］

以上説明したように、 統括コントローラ１００による充放電制御においては、電源システム１及び負荷２と電力系統５との間での受電電力及び送電電力の測定値（電力値）Ｐ_Ｇｒｉｄが取得され、その測定値Ｐ_Ｇｒｉｄがゼロに近くなるように要求電力値Ｐ_Ｂａｔが決定され、その要求電力値Ｐ_Ｂａｔに基づいて少なくとも一つの電力変換器３０に充放電指示が送信される。このとき、要求電力値Ｐ_Ｂａｔの時間変化率Ｐ_Ｒａｔｅが第１の閾値を超えないように制限されるので、電力変換器３０の応答速度に応じて充放電の要求電力値の変動を抑えることができ、発電装置１０の発電量の変動に対して安定して追随して蓄電装置２０における充放電量を制御することができる。例えば、要求電力の時間的変化が大きくなることによる充放電の電力量の過制御および発振を防止することができる。これに加えて、電源システム１と電力系統５との間の受電電力及び逆潮流電力を低減できる。その結果、電源システム１における発電量を有効に活用して電力コストを低減することができる。

ここで、第１の閾値は、充放電指示の送信先の複数の電力変換器３０において制御可能な電力の時間変化率である応答速度の合計値に応じて設定されている。これにより、制御対象の複数の電力変換器３０の応答速度に対応して充放電の要求電力値の変動を確実に抑えることができ、電源システム１における発電量をより有効に活用することができる。

また、統括コントローラ１００による充放電制御によれば、要求電力値Ｐ_Ｂａｔが予め設定された第２の閾値を超えないようにさらに制限されている。かかる構成を採れば、電力変換器３０あるいは蓄電装置２０の能力に応じて蓄電装置２０における充放電量を安定して制御することができる。ここで、第２の閾値は、充放電指示の送信先の複数の電力変換器３０において制御可能な電力値である定格出力の合計値に応じて設定されている。こうすれば、電力変換器３０あるいは蓄電装置２０の能力に応じて蓄電装置２０における充放電量をより安定して制御することができる。

なお、発電量を有効に活用するように充放電制御を行いたい場合には、制御周期を短くすることも考えられるが、そのためには高性能のセンサおよびコンピュータが必要となり電源システム１が高価になりがちである。また、応答速度の速い高性能の電力変換器３０を用いることで発電量を有効活用することもできるが、この場合も電源システム１が高価になりがちである。本実施形態では、電源システム１に高価な装置を要求することはない。また、充放電制御の過制御あるいは発振を防止するためには、発電装置１０の発電量の時間的変化を抑制するように緩衝装置（ＬＣフィルタ等）を設けることも考えられるが、この場合は、発電エネルギーが無駄になるとともに電源システム１の負荷が大きくなる。本実施形態では、発電エネルギーを無駄にすることもないし、電源システム１に対する負荷も小さい。

以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

電源システム１内で二つの数値の大小関係を比較する際には、「以上」および「よりも大きい」という二つの基準のどちらを用いてもよく、「以下」および「未満」の二つの基準のうちのどちらを用いてもよい。このような基準の選択は、二つの数値の大小関係を比較する処理についての技術的意義を変更するものではない。

１…電源システム、１０…発電装置、２０…蓄電装置、３０…電力変換器、２…負荷、３…コンタクタ、４…電力メータ、５…電力系統、８０…ヒートポンプユニット、４０…ＡＣバス、５１〜５５…ＤＣバス、１００…統括コントローラ（電源制御装置）、１０１…プロセッサ、１０２…メモリ、１０３…通信インタフェース、１１１…電力取得部、１１２…電力決定部、１１３…指示部、１２１…電力変換器情報、１２２…閾値情報、１４０…通信線、２１０…ヘッドローカルコントローラ、２２０…ローカルコントローラ、Ｐ１…電源制御プログラム、Ｐ１０…メインモジュール、Ｐ１１…電力取得モジュール、Ｐ１２…電力決定モジュール、Ｐ１３…指示モジュール。

Claims (6)

1. 蓄電装置および電力変換器の複数の組と発電装置とを備える電源システム、及び前記電源システムに電気的に接続された負荷と、外部の電力系統との間での受電電力及び送電電力の電力値を取得する電力取得部と、
   前記電力取得部によって取得された前記電力値がゼロに近くなるように前記複数の組において放電あるいは充電すべき要求電力を決定する電力決定部と、
   前記要求電力に基づいて、前記電力変換器のうちの少なくとも一つに充放電指示を送信する指示部と
   を備え、
   前記電力決定部は、前記要求電力の時間変化率が予め設定された第１の閾値を超えないように前記要求電力の値を制限する、
   電源制御装置。
2. 前記第１の閾値は、前記充放電指示の送信先の前記電力変換器において制御可能な電力の時間変化率の合計値に応じて設定されている、
   請求項１に記載の電源制御装置。
3. 前記電力決定部は、前記要求電力の値が予め設定された第２の閾値を超えないように前記要求電力の値をさらに制限する、
   請求項１または２に記載の電源制御装置。
4. 前記第２の閾値は、前記充放電指示の送信先の前記電力変換器において制御可能な電力の値の合計値に応じて設定されている、
   請求項３に記載の電源制御装置。
5. 電源制御装置により実行される電源制御方法であって、
   蓄電装置および電力変換器の複数の組と発電装置とを備える電源システム、及び前記電源システムに電気的に接続された負荷と、外部の電力系統との間での受電電力及び送電電力の電力値を取得する電力取得ステップと、
   前記電力取得ステップによって取得された電力値がゼロに近くなるように前記複数の組において放電あるいは充電すべき要求電力を決定する電力決定ステップと、
   前記要求電力に基づいて、前記電力変換器のうちの少なくとも一つに充放電指示を送信する指示ステップと
   を備え、
   前記電力決定ステップでは、前記要求電力の時間変化率が予め設定された第１の閾値を超えないように前記要求電力の値を制限する、
   電源制御方法。
6. 蓄電装置および電力変換器の複数の組と発電装置とを備える電源システム、及び前記電源システムに電気的に接続された負荷と、外部の電力系統との間での受電電力及び送電電力の電力値を取得する電力取得ステップと、
   前記電力取得ステップによって取得された電力値がゼロに近くなるように前記複数の組において放電あるいは充電すべき要求電力を決定する電力決定ステップと、
   前記要求電力に基づいて、前記電力変換器のうちの少なくとも一つに充放電指示を送信する指示ステップと
   をコンピュータに実行させ、
   前記電力決定ステップでは、前記要求電力の時間変化率が予め設定された第１の閾値を超えないように前記要求電力の値を制限する、
   電源制御プログラム。

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