JP2019050714A - 電力管理装置及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、インバランス精算による支払いが発生しないように、電力調整を行うようにされた電力管理装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、例えば需要家においてインバランスが発生しないように制御を行った場合には、一例として、インバランスの抑制のために、積極的に買電電力(順潮流電力)を増加させるべき状況も生じ得ることから、自立率を高めることが難しい場合がある。
一方で、需要家において自立率が高くなるように電力制御を行った場合には、一例として、発電装置にて発生された電力や蓄電池に蓄積された電力を消費電力のために多く使用することになる結果、インバランスが発生しやすくなる場合がある。
図1は、本実施形態における需要家施設100が備える電力管理システムの構成例を示している。同図に示される電力管理システムは、電力測定部101、経路切替部102、発電装置103、蓄電池104、負荷105、及び電力管理装置200を備える。
ここで、需要家施設100の所有者は需要家と呼ばれる。ただし、以降の説明にあっては、需要家を需要家施設100と同義で記載する場合がある。
需要家施設100において、一般送配電事業者側の商用電源ラインDLから電力測定部101を経由して経路切替部102に供給される電力が順潮流電力である。一方、発電装置103や蓄電池104から出力され、経路切替部102から電力測定部101を経由して商用電源ラインDLに供給される電力が逆潮流電力である。
本実施形態では、順潮流電力に対応する順潮流を正方向とする場合を例に挙げる。この場合、順潮流に対応する順潮流電力に対して逆潮量に対応する逆潮流電力が小さければ、受給電力は正の値として測定され、順潮流電力に対して逆潮流電力が大きければ受給電力は負の値として測定される。
発電装置103にて発電された電力は、負荷105の電源として供給することができる。また、発電装置103にて発電された電力は、蓄電池104に充電することができる。また、発電装置103にて発電された電力は、経路切替部102から電力測定部101を経由して商用電源ラインDLに出力することで逆潮流させることができる。
また、蓄電池104は、蓄積された電力を負荷105の電源として供給することができる。また、蓄電池104は、蓄積された電力を経路切替部102から電力測定部101を経由して商用電源ラインDLに出力することで逆潮流させることができる。
負荷105は、経路切替部102から供給される商用電源を入力して動作することができる。また、負荷105は、発電装置103により発電された電力を入力して動作することができる。また、負荷105は、蓄電池104から出力された電力を入力して動作することができる。
制御部202は、自立率対応電力制御部221、インバランス対応電力制御部222、計画部223、及び電力制御切替部224を備える。
自立率対応電力制御は、自立率を一定以上とするように、需要家が有する蓄電池を制御する電力制御である。
また、自立率は、需要家における消費電力のうちで、需要家における発電電力により賄われる電力(以下、「自己消費電力」とも記載する)の比率である。
具体例として、自立率は、消費電力のうちで、買電電力によることなく需要家施設100にて発生させた電力の比率である。換言すると、自立率は、需要家施設100における消費電力のうちで、発電装置103による発電電力により賄われた比率である。需要家施設における発電装置103による発電電力の消費は、発電装置103から出力されている発電電力を負荷105がそのまま入力するものであってもよいし、蓄電池104に一旦蓄積された発電電力を負荷105が入力するものであってもよい。
このような自立率(Rsr)は、需要家施設100における消費電力をPcspとし、需要家施設100にて一般送配電事業者から買電した電力(順潮流電力、買電電力)をPbとして、以下の式1によって求められる。
Rsr=1−(Pb/Pcsp)・・・(式1)
また、自立率対応電力制御部221は、算出された自立率が予め定められた一定値以上とされて、自立率が必要以上に高い状態である場合には、例えば、発電装置103の発電電力を抑制させたり、発電電力を蓄積している蓄電池104の放電を停止、あるいは抑制させるなどして自己消費電力を低減させ、自立率が適切な値となるように制御する。
インバランス対応電力制御は、需要家における受給電力計画が達成されるように、需要家が有する蓄電池104を制御する電力制御である。
制御条件1:逆潮流電力の受給電力計画における値(計画値)が、逆潮流電力の実測値よりも大きい場合には、蓄電池104に対する充電を行う。
制御条件2:逆潮流電力の計画値が、逆潮流電力の実測値よりも小さい場合には、蓄電池104に対する放電を行う。
制御条件3:順潮流電力の計画値が、順潮流電力の実測値よりも大きい場合には、蓄電池104に対する放電を行う。
制御条件4:順潮流電力の計画値が、順潮流電力の実測値よりも小さい場合には、蓄電池104に対する充電を行う。
そのうえで、インバランス対応電力制御部222は、上記の制御条件1〜4のうちで、計画値と実測値との差分の絶対値が最も大きい制御条件に従った制御を、インバランス対応電力制御として実行するようにされる。
本実施形態における電力管理システムによる電力管理は、例えば、所定の制御期間において、所定時間により区分された単位区間ごとに電力制御が行われる。本実施形態において、制御期間は1日(24時間)であり、単位区間は30分である場合を例に挙げる。
計画部223は、例えば、これまでの制御期間から次の制御期間に移行するタイミングに応じて、次の制御期間に対応する需給電力計画を策定する。受給電力計画としては、制御期間における単位区間ごとにおける、逆潮流電力の積算値(逆潮流電力量)と、順潮流電力の積算値(順潮流電力量)との計画を策定する。
本実施形態において、電力制御切替部224は、予測される気象に基づいて、自立率対応電力制御とインバランス対応電力制御とのいずれか一方を実行させるようにされる。
前述のように、電力管理装置200による電力管理は、例えば、1日(24時間)の制御期間において、例えば30分ごとに分割された単位区間ごとに電力制御が行われる。実績情報記憶部231は、実績情報として、過去の制御期間ごとの実績情報を記憶する。また、1つの制御期間に対応する実績情報は、単位区間ごとの実績を示す。
一方で、本実施形態の電力管理システムにおいては、電力管理装置200が、受給電力計画を策定したうえで、インバランス対応電力制御を実行することで、策定された受給電力計画による受給電力が達成されるようにすることも可能である。
自立率が高められることによっては省エネルギー化が図られるという利点がある。
また、計画値同時同量制度のもとで、受給電力計画を行い、インバランスが発生しないようにすれば、インバランス精算による支払いが抑えられることとなって、電力利用のコストが削減できるという利点がある。
また、インバランス対応電力制御を行った場合には、例えばインバランスの抑制のための電力の不足分を商用電源で補うような状況も生じ得ることから、自立率が低下する可能性がある。
即ち、自立率対応電力制御とインバランス対応電力制御とを同時並行で実行して、自立率を高めることと、インバランスの発生を抑止することとを両立させることは難しい。
このような構成とすることで、複数の制御期間を含む一定期間のもとでは、自立率対応電力制御とインバランス対応電力制御とが時分割で適宜切り替わるように実行されているものとみることができる。即ち、本実施形態においては、複数の制御期間を含む或る単位期間のもとで、自立率を高めることと、インバランスを抑制することとの両立が可能となっているものである。
一例として、電力制御切替部224は、予測対象の制御期間における自立率を以下のように予測することができる。電力制御切替部224は、実績情報記憶部231が記憶する過去の実績情報における消費電力の情報を利用して、予測対象の制御期間における消費電力を予測する。最も簡単な例では、電力制御切替部224は、予測対象の制御期間における消費電力の総量を予測してよい。
また、電力制御切替部224は、予測対象の制御期間における買電電力(順潮流電力)を予測する。このために、電力制御切替部224は、実績情報記憶部231が記憶する過去の実績情報に含まれる買電電力を予測する。この場合の電力制御切替部224は、予測対象の制御期間における買電電力の総量を予測してよい。
そのうえで、電力制御切替部224は、予測された消費電力と買電電力とを利用して、先に説明した式1により自立率を算出する。このようにして電力制御切替部224は、自立率を予測する。
そこで、この場合の電力制御切替部224は、制御期間が開始されて以降において、インバランス対応電力制御部222によるインバランス対応電力制御が実行されるようにする。
ステップS106:電力制御切替部224は、ステップS105によるインバランス対応電力制御が実行されている状態のもとで、制御期間が終了されるのを待機する。制御期間が終了されると、同図に示す処理が終了される。
そこで、この場合の電力制御切替部224は、制御期間が開始されて以降において、自立率対応電力制御部221によるインバランス対応電力制御が実行されるようにする。
ステップS108:電力制御切替部224は、ステップS107による自立率対応電力制御が実行されている状態のもとで、制御期間が終了されるのを待機する。制御期間が終了されると、同図に示す処理が終了される。
続いて、第2実施形態について説明する。本実施形態の電力管理装置200は、制御期間において、標準(デフォルト)の電力制御として、自立率対応電力制御が行われるようにする。そのうえで、電力管理装置200は、受給電力計画として示される受給電力と、現在における順潮流電力の実値との差分が一定以上となることに応じて、それまでの自立率対応電力制御からインバランス対応電力制御に電力制御を切り替える。
このように、本実施形態においては、自立率対応電力制御を優先させたうえで、インバランスが許容範囲を越えないようにインバランス対応電力制御に切り替えることで、自立率対応電力制御とインバランス対応電力制御との両立を図る。
ステップS207:電力制御切替部224は、ステップS206により算出された差分が予め定められた閾値以上であるか否かについて判定する。差分が閾値未満であった場合、インバランスは許容範囲であることになる。この場合には、ステップS203に処理が戻される。
一方、現在の単位区間が終了されていないことが判定された場合には、ステップS205に処理が戻される。この後において、例えばステップS207により差分が閾値未満となっていた場合には、これまでのインバランス対応電力制御から、標準の自立率対応電力制御に電力制御が戻されることになる。
続いて、第3実施形態について説明する。本実施形態の電力管理装置200は、制御期間において、標準の電力制御として、インバランス対応電力制御が行われるようにする。そのうえで、電力管理装置200は、制御期間において現在の自立率を監視し、自立率が一定以下となることに応じて、それまでのインバランス対応電力制御から自立率対応電力制御に電力制御を切り替える。
ステップS307:電力制御切替部224は、ステップS306により算出された自立率が予め定められた閾値以下であるか否かについて判定する。自立率が閾値より大きい場合、現在の自立率は許容範囲であることになる。この場合には、ステップS303に処理が戻される。
一方、現在の単位区間が終了されていないことが判定された場合には、ステップS305に処理が戻される。この後において、例えばステップS307により自立率が閾値より大きくなっていた場合には、これまでの自立率対応電力制御から、標準のインバランス対応電力制御に電力制御が戻されることになる。
続いて、第4実施形態について説明する。
先の第2実施形態において、電力管理装置200は、標準(デフォルト)で自立率対応電力制御が行われるようにされたうえで、インバランス対応電力制御への切替のための条件が満たされた場合には、インバランス対応電力制御に切り替えるようにされていた。インバランス対応電力制御への切り替えのための切替条件としては、受給電力計画として示される受給電力と、現在における順潮流電力の実値との差分が一定以上となることであった。つまり、計画値に対する実績値の乖離(インバランス量)が一定以上となったことに応じて、インバランス量を抑制するため、一時的にインバランス対応電力制御に切り替えるようにしている。
インバランス対応電力制御にあっては、電力管理装置200は、需要家における受給電力計画が達成されるように、蓄電池104に充電または放電を実行させる。例えば、蓄電池104への充電を伴うインバランス対応電力制御を行う際に、買電電力コストが相当に高くなっている場合がある。このような場合には、需要家にとって特に金銭的にメリットがないため、あえてインバランス対応電力制御を行う必要が無いとの考え方をとることができる。
また、蓄電池104の放電を伴うインバランス対応電力制御を行う際に、売電電力コストが相当に低くなっている場合がある。このような場合にも、インバランス対応電力制御の実行期間において売電を行うことにより需要家が得られる利益が少なく特に金銭的にメリットがないため、あえてインバランス対応電力制御を行う必要が無いとの考え方をとることができる。
同図において、ステップSS401〜S408の処理は、図4のステップS201〜S208と同様となる。
例えば、制御期間における電力コストは、一般送配電事業者から事前に通知されている。通知によっては、例えば制御期間における単位区間ごとの電力コストが示されている。電力管理装置200は、通知された電力コストの情報を記憶部203に記憶させる。ステップS409において、電力制御切替部224は、記憶部203から現在の時間帯に応じた電力コストを取得してよい。また、電力コストとしては、例えば買電に応じた電力単価を示す買電電力コストと、売電に応じた電力単価を示す売電電力コストとを含む。
また、ステップS410において電力制御切替部224は、以降のインバランス対応電力制御のもとで、蓄電池104が充電を行うことになるか否かについて判定することになる。蓄電池104が充電を行うことになるか否かについて、電力制御切替部224は、以降のインバランス対応電力制御として、前述のインバランス対応電力制御における制御条件1〜4のうち、制御条件1、4のいずれかに該当するか否かを判定すればよい。
つまり、電力制御切替部224は、以降のインバランス対応電力制御を行うにあたり、電力コスト(ここでは売電電力コスト)が一定以下のもとで蓄電池104が放電を行う状態となるか否かについて判定する。ステップS410にて判定対象となる状態は、売電により需要家に支払われる料金も少ないことから、需要家にとっての経済的メリットが少なく、インバランス対応電力制御を実行する必要性が低い。
一方、現在の単位区間が終了されていないことが判定された場合には、ステップS405に処理が戻される。
Claims (7)
- 需要家における消費電力のうちで前記需要家における発電装置の発電に応じて得られる発電電力により賄われる比率としての自立率を一定以上とするように前記需要家が有する蓄電池を制御する自立率対応電力制御を実行する自立率対応電力制御部と、
前記需要家における受給電力計画が達成されるように、前記需要家が有する蓄電池を制御するインバランス対応電力制御を実行するインバランス対応電力制御部と、
所定の判定条件に基づいて、前記自立率対応電力制御と前記インバランス対応電力制御との電力制御のうちのいずれか一方を実行させる電力制御切替部と
を備える電力管理装置。 - 前記電力制御切替部は、
予測される気象に基づいて、前記自立率対応電力制御と前記インバランス対応電力制御とのいずれか一方を実行させる
請求項1に記載の電力管理装置。 - 前記電力制御切替部は、
標準の電力制御として前記自立率対応電力制御を実行させたうえで、前記受給電力計画における順潮流電力と、現在における順潮流電力の実値との差分が所定以上の状態となることに応じて、前記インバランス対応電力制御を実行させる
請求項1に記載の電力管理装置。 - 前記電力制御切替部は、
標準の電力制御として前記インバランス対応電力制御を実行させたうえで、前記自立率が所定以下となることに応じて、前記自立率対応電力制御を実行させる
請求項1に記載の電力管理装置。 - 前記電力制御切替部は、
前記インバランス対応電力制御において一定以上の電力コストのもとで蓄電池が充電を行う動作となることを判定した場合には、前記インバランス対応電力制御を開始させずに、前記自立率対応電力制御を実行させる
請求項3に記載の電力管理装置。 - 前記電力制御切替部は、
前記インバランス対応電力制御において一定以下の電力コストのもとで蓄電池が放電を行う動作となることを判定した場合には、前記インバランス対応電力制御を開始させずに、前記自立率対応電力制御を実行させる
請求項3または5に記載の電力管理装置。 - コンピュータを、
需要家における消費電力のうちで前記需要家における発電装置の発電に応じて得られる発電電力により賄われる比率としての自立率を一定以上とするように前記需要家が有する蓄電池を制御する自立率対応電力制御を実行する自立率対応電力制御部、
前記需要家における受給電力計画が達成されるように、前記需要家が有する蓄電池を制御するインバランス対応電力制御を実行するインバランス対応電力制御部、
所定の判定条件に基づいて、前記自立率対応電力制御と前記インバランス対応電力制御との電力制御のうちのいずれか一方を実行させる電力制御切替部
として機能させるためのプログラム。
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