JP2019126157A - 電力管理システムおよび電力管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外部から工場への電力供給の管理と配電系統への逆潮流電力の管理を容易に行う。【解決手段】本発明の一態様に係る電力管理システムは、所定の配電系統に接続された複数の需要家施設による電力の需給を管理するシステムであって、前記複数の需要家施設は、蓄電設備または発電設備の少なくとも一方を有する複数の第１需要家施設と、電力を利用して物品を生産する施設である１または複数の第２需要家施設とを含み、前記生産の計画に基づく時間毎の前記生産に係る電力の需要予測に応じて、前記複数の需要家施設から前記配電系統へ逆潮流させる逆潮流電力量の計画値を前記時間毎に決定する逆潮流電力量決定部と、前記逆潮流電力量決定部が決定した前記逆潮流電力量の計画値を、前記複数の需要家施設に対して個別に割り当てる割当部と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電力管理システムおよび電力管理方法に関する。

特許文献１に記載されている電力管理システムは、工場に対して電力供給可能な蓄電池システムと太陽光発電システムを用いて、工場を対象とする電力管理を行う。その際、この電力管理システムでは、発電量予測、生産計画等に基づき工場の電力需要が予測され、予測された電力需要に応じて生産計画が調整される。そして、調整後の電力需要が目標値を越えないように蓄電池システムの放電計画が調整される。

特開２０１４−８５９８１号公報

特許文献１には、工場に対して電力を供給する蓄電池システム、太陽光発電システム等が工場内部に設けられてもよいし、外部に設けられてもよいとの記載はある。しかし、外部に設ける場合の電力の供給の仕方は記載されていない。例えば、工場外部の複数の住宅が備える複数の蓄電池や複数の発電設備から工場へ電力を供給する場合に、各住宅が接続された配電系統を介して電力を供給するときには、配電系統における逆潮流電力に係る制約を満たさなければならないという課題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、外部から工場への電力供給の管理と配電系統への逆潮流電力の管理を容易に行うことができる電力管理システムおよび電力管理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、所定の配電系統に接続された複数の需要家施設による電力の需給を管理するシステムであって、前記複数の需要家施設は、蓄電設備または発電設備の少なくとも一方を有する複数の第１需要家施設と、電力を利用して物品を生産する施設である１または複数の第２需要家施設とを含み、前記生産の計画に基づく時間毎の前記生産に係る電力の需要予測に応じて、前記複数の需要家施設から前記配電系統へ逆潮流させる逆潮流電力量の計画値を前記時間毎に決定する逆潮流電力量決定部と、前記逆潮流電力量決定部が決定した前記逆潮流電力量の計画値を、前記複数の需要家施設に対して個別に割り当てる割当部と、を備える電力管理システムである。

また、本発明の一態様は、上記電力管理システムであって、前記生産の計画が、前記複数の需要家施設から前記配電系統へ逆潮流される電力量の予測値に基づいて決定されたものである。

また、本発明の一態様は、上記電力管理システムであって前記蓄電設備を有する前記需要家施設が、前記割当部による前記割り当ての結果に基づき前記蓄電設備の充放電電力量を制御する充放電制御部を備える。

また、本発明の一態様は、上記電力管理システムであって前記割当部が、前記配電系統の逆潮流に係る所定の条件を満たすように、前記各需要家施設への前記逆潮流電力量の計画値の割り当てを調整する。

また、本発明の一態様は、所定の配電系統に接続された複数の需要家施設による電力の需給を管理する方法であって、前記複数の需要家施設は、蓄電設備または発電設備の少なくとも一方を有する複数の第１需要家施設と、電力を利用して物品を生産する施設である１または複数の第２需要家施設とを含み、逆潮流電力量決定部によって、前記生産の計画に基づく時間毎の前記生産に係る電力の需要予測に応じて、前記複数の需要家施設から前記配電系統へ逆潮流させる逆潮流電力量の計画値を前記時間毎に決定し、割当部によって、前記逆潮流電力量決定部が決定した前記逆潮流電力量の計画値を、前記複数の需要家施設に対して個別に割り当てる電力管理方法である。

本発明によれば、外部から工場等の第２需要家施設への電力供給の管理と配電系統への逆潮流電力の管理を容易に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る電力管理システムの構成例を示す模式図である。 図１に示す電力管理装置１０と需要家施設２０−１〜２０−７と需要家施設３０−１の構成例を説明するためのブロック図である。 図１に需要家施設２０−１〜２０−７と需要家施設３０−１の送配電系統への接続例を示す模式図である。 図１および図２に示す電力管理システム１の動作例を示すフローチャートである。 図１および図２に示す電力管理システム１の動作例を説明するための模式図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電力管理システムの構成例を示す模式図である。図１に示す電力管理システム１は、電力管理装置１０と、複数の需要家施設２０−１、２０−２、２０−３、…、２０−７、…（第１需要家施設）と、複数の需要家施設３０−１、…（第２需要家施設）を備える。需要家施設２０−１、２０−２、２０−３、…、２０−７、…は、例えば、一般家庭の住宅等であり、低圧需要家等に対応する。需要家施設３０−１、…は、例えば、工場等であり、電力を利用して物品を生産する施設であって、例えば、小口需要家、大口需要家等に対応する。また、複数の需要家施設２０−１、２０−２、２０−３、…、２０−７、…は、それぞれ蓄電池２１−１、２１−２、２１−３、…、２１−７、…を有する。需要家施設３０−１、…は、蓄電池３１−１、…を有する。以下、複数の需要家施設２０−１、２０−２、２０−３、…、２０−７、…を各需要家施設２０（または１個の場合は需要家施設２０）と記す場合がある。同様に、蓄電池２１−１、２１−２、２１−３、…、２１−７、…を蓄電池２１と総称する場合がある。また、複数の需要家施設３０−１、…を各需要家施設３０（または１個の場合は需要家施設３０）と記す。同様に、蓄電池３１−１、…を蓄電池３１と総称する場合がある。

また、図２は、図１に示す電力管理装置１０と需要家施設２０と需要家施設３０の構成例を説明するためのブロック図である。

本実施形態において、電力管理装置１０は、例えば、電力会社、電気事業者等の親アグリゲータと取引する事業者（アグリゲータ）が運用するサーバ等のコンピュータである。電力管理装置１０は、例えば計画値同時同量制度に対応させて、各需要家施設２０および各需要家施設３０における電力の需給を管理するために用いられる。この場合、電力管理装置１０の運用者は、各需要家施設２０および各需要家施設３０全体として、電力需給計画を所定の単位計画時間（例えば、３０分）ごとに策定し、策定された電力需給計画を一般送配電事業者に提出する。そのうえで、各需要家施設２０および各需要家施設３０全体における電力需給の実績が電力需給計画に対して過不足（インバランス）を生じた場合には、電気事業者と一般送配電事業者との間でインバランスに対応する精算（インバランス精算）が行われる。

本実施形態における電力需給計画は、逆潮流計画と需要計画とを含む。なお、「逆潮流計画」は一般に「発電計画」と呼ばれている。本実施形態では太陽光発電システム等の発電設備による発電の計画（発電の予測）との区別のため文言「逆潮流計画」を用いる。逆潮流計画は、配電系統に逆潮流させる電力についての各需要家施設２０および各需要家施設３０全体としての計画値や、需要家施設２０や需要家施設３０の個別の計画値があり得る。需要計画は、配電系統から順潮流で購入する電力についての各需要家施設２０および各需要家施設３０全体としての計画値や、需要家施設２０の個別の計画値があり得る。

本実施形態が対応する計画値同時同量制度のもとでは、逆潮流計画と需要計画とのそれぞれについて実績が計画通りに達成されることが求められる。つまり、本実施形態が対応する計画値同時同量制度では、例えば、各需要家施設２０および各需要家施設３０全体から配電系統へ逆潮流される電力の実績が逆潮流計画に対して過不足のないことが求められるとともに、各需要家施設２０および各需要家施設３０全体として順潮流を受ける電力の実績が需要計画に対して過不足のないことが求められる。なお、本実施形態において、逆潮流電力とは配電系統に逆潮流させる電力をいう。また、需要電力とは配電系統から順潮流させる電力をいう。なお、本実施形態において、逆潮流電力は、発電設備２５が発電した電力と蓄電池２１が放電した電力を含み、また、発電設備３５が発電した電力と蓄電池３１が放電した電力を含む（図２）。

電力管理装置１０は、逆潮流計画と需要計画に基づき、各需要家施設２０および各需要家施設３０全体における電力設備を対象として電力制御を実行する。電力管理装置１０は、通信回線４０を介して各需要家施設２０および各需要家施設３０の各々と相互に通信が可能なように接続されている。これにより、電力管理装置１０は、電力設備制御指令４０１を送信し、各需要家施設２０と各需要家施設３０が備える電力設備の運転を制御することができる。

また、電力管理装置１０は、各需要家施設３０における生産計画を策定し、策定した生産計画を示す生産計画情報４０２を各需要家施設３０へ送信する。生産計画は、例えば、将来の所定の時間毎の物品の生産量、物品の仕様、生産順序、生産日時、消費電力量等を示す情報である。電力管理装置１０は、各需要家施設３０に対して供給可能な時間毎の逆潮流電力量の予測値に基づき、例えば、各需要家施設３０において時間毎に物品の生産に際して消費される電力量が、その予測値の範囲内となるように、あるいはその予測値から所定値の範囲内となるように、生産計画を決定することができる。電力管理装置１０は、また、決定した生産計画を、生産計画情報１３３として記憶部１３に記憶する。

また、電力管理装置１０は、各需要家施設３０における生産計画に基づく時間毎の生産に係る電力の需要予測に応じて、各需要家施設２０および各需要家施設３０から配電系統へ逆潮流させる逆潮流電力量の計画値を時間毎に決定する。そして、電力管理装置１０は、決定した逆潮流電力量の計画値を、各需要家施設２０および各需要家施設３０に対して個別に割り当てる。電力管理装置１０は、この割り当ての結果である時間毎の逆潮流電力量計画値（指令値）を、電力設備制御指令４０１の１要素として、各需要家施設２０および各需要家施設３０へ送信する。

また、電力管理装置１０は、通信回線６０を介して、上位制御システム５０と相互に通信が可能なように接続されている。電力管理装置１０は、上位制御システム５０から、例えば、各需要家施設２０と各需要家施設３０が接続されている配電系統の逆潮流に係る所定の条件を示す情報を受信する。配電系統の逆潮流に係る所定の条件とは、例えば、所定の時間毎の配電系統の所定の範囲毎の逆潮流可能な電力あるいは電力量の制限値である。所定の範囲は、例えば、配電系統の構成要素である配電線、トランス、変電所等に対応づけて設定することができる。電力管理装置１０は、例えば、配電系統の逆潮流に係る所定の条件を満たすように、各需要家施設２０および各需要家施設３０から配電系統へ逆潮流される電力量の計画値を調整する。

また、本実施形態における電力管理装置１０は、複数の需要家（各需要家施設２０および各需要家施設３０）を束ねてＤＲ（ＤｅｍａｎｄＲｅｓｐｏｎｓｅ；デマンドレスポンス）による需要削減または需要増加（まとめて需要変化ともいう）を管理するために用いられる。ＤＲは、卸市場価格の高騰時または系統信頼性の低下時において、電気料金価格の設定またはインセンティブの支払に応じて、需要家側が電力の使用を抑制するよう電力消費パターンを変化させること、と定義されている。この場合、電力管理装置１０は、親アグリゲータが運用する上位制御システム５０（サーバ等のコンピュータ）から各需要家施設２０や各需要家施設３０における電力調整の要請（電力調整の依頼）を通信回線６０を介して受信する。例えば、電力管理装置１０は、受信した電力調整の要請に応じて、１または複数の蓄電池２１または蓄電池３１を選択し、選択した各蓄電池２１または蓄電池３１を有する各需要家施設２０または各需要家施設３０へ所定の電力設備制御指令４０１を通信回線４０を介して送信し、選択した各蓄電池２１または蓄電池３１における充放電を制御する。

なお、本実施形態において、電力調整の要請は、電力管理装置１０が管理する各需要家施設２０および各需要家施設３０全体としての需要削減の要請と需要増加の要請を含む。また、需要削減の要請は、潮流電力の削減の要請と、逆潮流電力の増加の要請を含む。また、電力調整の要請は、蓄電池２１または蓄電池３１における充放電電力、放電電力や充電電力の変化を直接指示する内容を含んでいてもよい。

また、電力管理システム１は、例えばＴＥＭＳ（Ｔｏｗｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）やＣＥＭＳ（Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）等の電力管理システムに含まれる形態で（例えば一つの機能として）構成することができる。また、電力管理装置１０は、ＴＥＭＳやＣＥＭＳ等の電力管理システムにおける管理装置（管理サーバ）に含まれる形態で（例えば一つの機能として）構成することができる。ここで、ＴＥＭＳやＣＥＭＳは、例えば、所定の地域範囲における住宅、商業施設、産業施設等の各需要家施設２０および各需要家施設３０における電力を一括して管理するシステムである。この場合、電力管理装置１０は、各需要家施設２０および各需要家施設３０が有する複数の蓄電池２１および蓄電池３１の充放電電力の管理（予測や制御）のほか、例えば、発電設備の発電電力の管理（予測や制御）、負荷設備の消費電力の管理（予測や制御）を行う装置として構成することができる。また、電力管理装置１０が管理する需要家施設２０や需要家施設３０には、蓄電池を有していない需要家施設が含まれていてもよい。なお、本実施形態において、所定の地域範囲は、１つの地域範囲によって形成されていてもよいし、地理的に離散している複数の地域範囲によって形成されていてもよい。

一方、図２に示す構成例において、需要家施設２０は、通信部２４、制御装置２２、分電盤２３、蓄電池２１、発電設備２５、電力負荷設備２６および電力メータ２８を備える。

通信部２４は、通信回線４０を介して、電力管理装置１０との間で所定の情報を送受信する。通信回線４０は、通信回線４３、インターネット等のネットワーク４１、ならびに通信回線４２および通信回線４４から構成されている。

制御装置２２は、コンピュータであり、所定のプログラムを実行することで、機能ブロックである電力制御部２２１と充放電制御部２２２を構成する。電力制御部２２１は、電気設備（発電設備２５、蓄電池２１、電力負荷設備２６および通信部２４等）を制御する。また、電力制御部２２１は、例えば、電力メータ２８にて測定される消費電力の情報を入力し、入力された消費電力の情報を各種制御に利用することができる。充放電制御部２２２は、電力管理装置１０によって当該需要家施設２０に割り当てられた時間毎の逆潮流電力量計画値（指令値）（電力設備制御指令４０１に含まれる情報）に基づき、発電設備２５の発電予測や電力負荷設備２６の電力消費予測に応じて、蓄電池２１の充放電電力量を決定し、電力制御部２２１に指示を出すことで蓄電池２１の充放電電力量を制御する。

なお、本実施形態では、需要家施設２０が備える蓄電池２１、発電設備２５および電力負荷設備２６のうち、例えば制御装置２２を介して電力管理装置１０が制御可能なものを電力設備と呼ぶ。本実施形態において、蓄電池２１の充電電力と放電電力は電力管理装置１０によって制御される。また、発電設備２５の一部または全部は、電力管理装置１０によって発電電力が制御可能であってもよい。また、電力負荷設備２６の一部または全部は、電力管理装置１０によって消費電力が制御可能であってもよい。すなわち、蓄電池２１と、電力管理装置１０が制御可能な発電設備２５および電力負荷設備２６は、電力設備である。制御装置２２は、電力管理装置１０から受信した電力設備制御指令４０１に従い、需要家施設２０が備える電力設備の充放電電力、発電電力、消費電力等を制御する。

制御装置２２は、また、需要家施設２０における電力関連の情報を収集する。制御装置２２は、例えば、電力メータ２８にて測定された需給電力の情報を収集することができる。また、制御装置２２は、発電設備２５が発電する電力、蓄電池２１の残容量（蓄積電力）や充放電電力、電力負荷設備２６等による負荷電力（消費電力）等を収集することができる。制御装置２２は、また、収集した発電電力、充放電電力、需要電力、需給電力等の情報を、例えば所定の時間間隔であるいは電力管理装置１０からの要求に応じて、通信部２４から電力管理装置１０へ送信する。

分電盤２３は、電力メータ２８経由で引込線７１から供給された電力を、蓄電池２１や電力負荷設備２６等に配線２７を介して分配して供給する。引込線７１は、一般送配電事業者側の配電系統の構成要素である。また、分電盤２３は、発電設備２５等から出力された電力を逆潮流のために電力メータ２８経由で引込線７１に出力させることができる。

蓄電池２１は、充電のために入力される電力を蓄積し、また、蓄積した電力を放電して出力する蓄電設備である。蓄電池２１は、例えば二次電池とインバータを備える。蓄電池２１は電力の蓄積（充電）と蓄積された電力の出力（放電）を行う。インバータは、二次電池に充電するための電力を交流から直流に変換し、二次電池から放電により出力される電力を直流から交流に変換する。つまり、インバータは、二次電池が入出力する電力の双方向変換を行う。蓄電池２１の充放電電力は制御装置２２によって制御される。

蓄電池２１は、分電盤２３を介して供給される商用電源の電力を入力して充電することができる。また、蓄電池２１は、発電設備２５により発電された電力を入力して充電することができる。また、蓄電池２１は、蓄積された電力を電力負荷設備２６の電源として供給することができる。また、蓄電池２１は、蓄積された電力を分電盤２３から電力メータ２８を経由して引込線７１に出力することで逆潮流させることができる。

発電設備２５は、例えば太陽光を受けて発電を行う設備である。発電設備２５は、例えば太陽電池とＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を備える。発電設備２５は、太陽光を受けて発電し、発電により得られた電力をＰＣＳにより交流に変換して出力する。

発電設備２５にて発電された電力は、電力負荷設備２６の電源として供給することができる。また、発電設備２５にて発電された電力は、蓄電池２１に充電することができる。また、発電設備２５にて発電された電力は、分電盤２３から電力メータ２８を経由して引込線７１に出力することで逆潮流させることができる。

なお、発電設備２５と蓄電池２１は、電力変換回路等の構成を一体化したものであってもよい。

電力負荷設備２６は、需要家施設２０において自己の動作のために電力を消費する１または複数の所定の機器や設備等を一括して示したものである。なお、各需要家施設２０が備える負荷としての機器や設備等の種類および数等はそれぞれ異なっていて構わない。電力負荷設備２６は、分電盤２３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、電力負荷設備２６は、発電設備２５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、電力負荷設備２６は、蓄電池２１から出力された電力を入力して動作することができる。

また、電力負荷設備２６は、貯湯式給湯器、蓄熱型空調機、衣類乾燥機、食器乾燥機、蓄電池（充電対象としての負荷）等、制御装置２２等によって消費電力をコントロールできる負荷を含んでいてもよい。

電力メータ２８は、需要電力と逆潮流電力を測定する。すなわち、電力メータ２８は、需給電力を測定する。需給電力は、例えば需要電力と逆潮流電力との差分である。需要家施設２０において、引込線７１から分電盤２３に供給される電力が需要電力である。一方、蓄電池２１や発電設備２５から出力され、分電盤２３から電力メータ２８を経由して引込線７１に供給される電力が逆潮流電力である。需要電力に対応する順潮流を正方向とした場合、順潮流に対応する需要電力に対して逆潮流に対応する逆潮流電力が小さければ、需給電力は正の値として測定され、需要電力に対して逆潮流電力が大きければ需給電力は負の値として測定される。また、電力メータ２８は、例えば、１つの需要家施設２０において使用される需要電力を測定する需要メータと、１つの需要家施設２０において太陽光発電装置等の自然エネルギを利用した発電設備２５等によって発電された発電電力を測定する発電メータとを備える。

なお、電力メータ２８は、例えばスマートメータとして、ネットワーク４１等を経由して、測定した需給電力の情報を電力管理装置１０に送信できるようにしてもよい。この場合、制御装置２２は、電力メータ２８により測定された需給電力を収集しなくてもよい。

なお、需要家施設２０には、蓄電池２１と発電設備２５のいずれか一方を備えるものがあってよい。また、需要家施設２０には、蓄電池２１と発電設備２５のいずれも備えないものがあってよい。また、発電設備２５は、太陽電池を用いるものに限らず、風力発電、地熱発電等、他の再生可能エネルギ（自然エネルギ）を利用して発電を行う発電装置あるいはそれらの組み合わせであってもよい。

また、需要家施設２０が備える蓄電池２１や発電設備２５は、商用電源と系統連系されている。これにより、蓄電池２１または発電設備２５を備える需要家施設２０は、発電設備２５が発電して出力する電力または蓄電池２１が放電により出力する電力を商用電源の電力系統（送電系統および配電系統を含む）に逆潮流させて、電力系統を通して売電することができる。

一方、需要家施設３０は、通信部３４、制御装置３２、分電盤３３、蓄電池３１、発電設備３５、電力負荷設備３６および電力メータ３８を備える。電力負荷設備３６は、生産設備３６１と電気機器３６２を含む。生産設備３６１は、電力を利用して物品を生産する設備であり、１または複数の製造設備や製造工具等を含む。生産設備３６１が消費する電力量は、例えば、物品の生産量、生産設備３６１の稼働時間等の物品の生産状況に応じて変化する。電気機器３６２は、例えば、照明機器、空調機器、コンピュータ等の複数種類の電気機器を含む。

通信部３４は、通信回線４４、ネットワーク４１および通信回線４２を介して、電力管理装置１０との間で所定の情報を送受信する。

制御装置３２は、コンピュータであり、所定のプログラムを実行することで、機能ブロックである生産管理部３２１と電力制御部３２２と充放電制御部３２３を構成する。生産管理部３２１は、生産設備３６１を使用した物品の生産計画を管理する。生産計画は、例えば、電力管理装置１０において策定され、生産計画情報４０２として電力管理装置１０から各制御装置３２へ送信される。生産管理部３２１は、例えば、生産計画と生産実績を比較したり、その比較結果等を電力管理装置１０へ送信したり、生産計画に基づいて所定の制御信号を生産設備３６１との間で送受信したりする。

電力制御部３２２は、電気設備（発電設備３５、蓄電池３１、電力負荷設備３６の全部または一部、通信部２４等）を制御する。また、電力制御部３２２は、例えば、電力メータ３８にて測定される消費電力の情報を入力し、入力された消費電力の情報を各種制御に利用することができる。充放電制御部３２３は、電力管理装置１０によって当該需要家施設３０に割り当てられた時間毎の逆潮流電力量計画値に基づき、発電設備３５の発電予測や電力負荷設備３６の電力消費予測に応じて、蓄電池３１の充放電電力量を決定し、電力制御部３２２に指示を出すことで蓄電池３１の充放電電力量を制御する。

なお、本実施形態では、需要家施設３０が備える蓄電池３１、発電設備３５および電力負荷設備３６の電気機器３６２のうち、例えば制御装置３２を介して電力管理装置１０が制御可能なものを電力設備と呼ぶ。本実施形態において、蓄電池３１の充電電力と放電電力は電力管理装置１０あるいは制御装置３２によって制御される。また、発電設備２５の一部または全部は、電力管理装置１０によって発電電力が制御可能であってもよい。また、電力負荷設備３６の電気機器３６２の一部または全部は、電力管理装置１０によって消費電力が制御可能であってもよい。すなわち、蓄電池３１と、電力管理装置１０が制御可能な発電設備３５および電力負荷設備３６は、電力設備である。制御装置３２は、電力管理装置１０から受信した電力設備制御指令４０１に従い、需要家施設３０が備える電力設備の充放電電力、発電電力、消費電力等を制御する。

制御装置３２は、また、需要家施設３０における電力関連の情報を収集する。制御装置３２は、例えば、電力メータ３８にて測定された需給電力の情報を収集することができる。また、制御装置３２は、発電設備３５が発電する電力、蓄電池３１の残容量（蓄積電力）や充放電電力、電力負荷設備３６等による負荷電力（消費電力）等を収集することができる。制御装置３２は、また、収集した発電電力、充放電電力、需要電力、需給電力等の情報を、例えば所定の時間間隔であるいは電力管理装置１０からの要求に応じて、通信部３４から電力管理装置１０へ送信する。

分電盤３３は、電力メータ３８、図示していない変圧器や開閉器等を介して、配電線（あるいは引込線）７２から供給された電力を、蓄電池３１や電力負荷設備３６等に配線３７を介して分配して供給する。配電線７２は、一般送配電事業者側の配電系統の構成要素である。また、分電盤３３は、発電設備３５等から出力された電力を逆潮流のために電力メータ３８経由で配電線７２に出力させることができる。

蓄電池３１、発電設備３５、電力メータ３８は、需要家施設２０が備える蓄電池２１、発電設備２５、電力メータ２８と同等の構成であり、説明を省略する。

なお、需要家施設３０には、蓄電池３１と発電設備３５のいずれか一方を備えるものがあってよい。また、需要家施設３０には、蓄電池３１と発電設備３５のいずれも備えないものがあってよい。また、発電設備３５は、太陽電池を用いるものに限らず、風力発電、地熱発電等、他の再生可能エネルギを利用して発電を行う発電装置あるいはそれらの組み合わせであってもよい。

また、一般的に、需要家施設２０へは、配電系統の高圧配電線に接続された柱上変圧器、路上変圧器等から低圧配電線を介して商用電力が配電されるが、需要家施設３０へは、例えば高圧配電線から直接、商用電力が配電される。

他方、電力管理装置１０は、通信部１１、制御装置１２、および記憶部１３を備える。

通信部１１は、通信回線４０経由で需要家施設２０内の制御装置２２や需要家施設３０内の制御装置３２と通信を行う。また、通信部１１は、通信回線６０経由で上位制御システム５０（図１）と通信を行う。なお、通信回線６０も、通信回線４０と同様、インターネット等のネットワーク４１を介して構成されるものであってもよい。

記憶部１３は、電力管理にあたって制御装置１２が利用する情報を記憶する。本実施形態の記憶部１３は、逆潮流計画情報１３１、需要計画情報１３２、生産計画情報１３３、需要家施設基本情報１３４、および配電系統接続情報１３５を記憶する。

逆潮流計画情報１３１は、逆潮流計画による時間毎の逆潮流電力量を示す情報である。需要計画情報１３２は、需要計画による時間毎の需要電力量を示す情報である。生産計画情報１３３は、各需要家施設における時間毎の生産量を示す情報である。

需要家施設基本情報１３４は、各需要家施設２０および各需要家施設３０についての基本的な情報を含む。例えば、１つの需要家施設２０に対応する需要家施設基本情報には、当該需要家施設２０を一意に示す需要家施設ＩＤ（識別符号）、需要家施設２０の契約電力の値、発電設備２５の定格出力の値、蓄電池２１の定格電力（定格出力）の値（定格充放電電力の値、定格放電電力の値や定格充電電力の値）および容量、当該需要家施設２０が備える電力負荷設備２６に関する情報、当該需要家施設２０が備える通信部２４や制御装置２２のアドレス等の情報が含まれる。需要家施設基本情報１３４は、各需要家施設３０については、各需要家施設２０と同様な情報のほか、例えば、生産量と消費電力の関係、物品の生産予定量、物品の仕様、生産順序、生産日時、消費電力量等を示す情報を含む。需要家施設基本情報１３４は、例えば需要家施設３０からの要求に応じて適宜更新される。

配電系統接続情報１３５は、各需要家施設２０および各需要家施設３０が接続される配電系統の位置または構成要素を示す情報を表す。配電系統の構成要素とは、例えば、配電変電所、配電変電所におけるバンク、特高配電線、高圧配電線または低圧配電線、変圧器（柱上変圧器、路上変圧器等）、遮断器、引込線等を含む。これらの配電系統の構成要素は、土地に定着した構造物あるいはその構造物に設置されている。したがって、構成要素を特定する情報は、配電系統における一定の地域や地点（すなわち位置）を特定する情報とすることができる。なお、配電系統の位置は、座標系における座標情報や地番を示す情報等によって表してもよい。この場合、配電系統の構成要素の座標情報や地番と突き合わせることで接続されている構成要素を特定することができる。なお、配電系統接続情報１３５は、１または複数の構成要素を示す情報を含むことができる。ここで、図３を参照して、配電系統接続情報１３５の構成例について説明する。図３は、図１に示す需要家施設２０−１、…と需要家施設３０−１、…の配電系統への接続例を示す模式図である。

図３に示す送配電系統７００は、送電系統７−１と配電系統７０−１と配電系統７０−２を備える。送電系統７−１は、複数の発電所と複数の配電用変電所間を接続する複数系統の送電線等を備える。配電系統７０−１は、送電系統７−１に接続されている配電用変電所や中間変電所、複数系統の配電線、複数の遮断器、複数の変圧器、複数の引込線等の構成要素を備える。配電系統７０−２は、送電系統７−１に接続されている配電用変電所や中間変電所、複数系統の配電線、複数の遮断器、複数の変圧器、複数の引込線等の構成要素を備える。配電系統接続情報１３５は、例えば、需要家施設２０−１、２０−２、２０−３、および２０−４と、配電系統７０−１または配電系統７０−１の構成要素である送電系統７−１に接続されている配電用変電所や中間変電所、複数系統の配電線、複数の遮断器、複数の変圧器、複数の引込線等とを対応づける情報を含む。また、配電系統接続情報１３５は、例えば、需要家施設２０−５、２０−６、および２０−７、ならびに需要家施設３０−１と、配電系統７０−２または配電系統７０−２の構成要素である送電系統７−１に接続されている配電用変電所や中間変電所、複数系統の配電線、複数の遮断器、複数の変圧器、複数の引込線等とを対応づける情報を含む。

なお、配電系統接続情報１３５は、需要家施設基本情報１３４に含まれる形態で構成されていてもよいし、あるいは一部を共用化する形態で構成されていてもよい。

一方、制御装置１２は、コンピュータであり、所定のプログラムを実行することで、機能ブロックである電力制御部１２１、受信部１２２、逆潮流電力量決定部１２３および割当部１２４を構成する。

電力制御部１２１は、記憶部１３が記憶している逆潮流計画情報１３１および需要計画情報１３２と、各需要家施設２０および各需要家施設３０における電力需給の実績値（実測値）に基づき、各需要家施設２０および各需要家施設３０に対する各電力設備制御指令４０１を生成して、生成した各電力設備制御指令４０１を各需要家施設２０および各需要家施設３０に送信し、各需要家施設２０および各需要家施設３０における電力設備を制御する。

受信部１２２は、親アグリゲータである電力会社等が運用する上位制御システム５０からの所定の要請時間における電力調整の要請や配電系統の逆潮流に係る所定の条件を示す情報を通信部１１を介して受信する。所定の要請時間は、電力調整すなわち需要削減または需要増加が要請される時間であり、例えば、開始時刻と終了時刻または開始時刻と継続時間で定義される。電力調整の要請は、ＤＲによる要請に対応し、電力調整の要請時間と、需要削減または需要増加が要請される電力の値、電力量の値等を示す情報を含む。

逆潮流電力量決定部１２３は、例えば、逆潮流計画情報１３１、過去の実績、天気予報等に基づき、ある１日（例えば翌日）の各需要家施設２０および各需要家施設３０からの各逆潮流電力量の合計値の１日分の総計値を予測する。ここで、合計値は、ある所定の時間の各需要家施設２０および各需要家施設３０からの各逆潮流電力量を合計した値である。また、総計値は、各時間の合計値を１日分総計した値である。逆潮流電力量決定部１２３は、次に、逆潮流電力量の合計値の予測値の１日分の総計値に基づいて、各需要家施設３０の１日分の生産量の計画値を決定する。次に、逆潮流電力量決定部１２３は、需要家施設３０毎に、１日の生産量の計画値に基づいて、所定の時間毎の生産量を決定する。この所定の時間毎の生産量が生産計画である。逆潮流電力量決定部１２３は、例えば、昼休憩の時間帯を除く、生産開始時刻から生産終了時刻までの各所定の時間毎に生産量を割り当てる。逆潮流電力量決定部１２３は、決定した生産計画を生産計画情報１３３として記憶部１３に記憶する。

また、逆潮流電力量決定部１２３は、生産計画情報１３３を参照し、各需要家施設３０の生産の計画に基づく時間毎の生産に係る電力の需要予測に応じて、複数の需要家施設２０や１または複数の需要家施設３０から配電系統へ逆潮流させる逆潮流電力量の計画値を時間毎に決定する。例えば、逆潮流電力量決定部１２３は、各時間の逆潮流電力量の予測値の各需要家施設２０および各需要家施設３０の合計値を、各時間の生産に係る電力の需要予測に対応するように、各時間に分配することで各時間の逆潮流電力量の計画値を決定する。例えば、逆潮流電力量決定部１２３は、昼休憩などで、稼働率が上がらない時間帯は平均逆潮流電力を６０％などに設定し、他の時間を１００％などに設定する。すなわち、逆潮流電力量決定部１２３は、例えば、生産量が減少する場合、時間当たりの平均逆潮流電力が減るように計画値を決定する。

なお、逆潮流電力量決定部１２３は、例えば、各需要家施設２０で予測される時間毎の逆潮流電力量を、各発電設備２５による発電電力量の予測値から各需要家施設２０で消費される電力量の予測値を減じることで算出することができる。あるいは、逆潮流電力量決定部１２３は、例えば、各需要家施設２０において、電力負荷設備２６等で消費される電力を、系統からの順潮流電力（買電電力）でまかなうことを前提として、各需要家施設２０で予測される時間毎の逆潮流電力量を、各発電設備２５による発電電力量の予測値とすることができる。

また、逆潮流電力量決定部１２３は、例えば、各需要家施設３０で予測される時間毎の逆潮流電力量を、各発電設備３５による発電電力量の予測値から各需要家施設３０の各電気機器３６２等の生産設備３６１以外の負荷で消費される電力量の予測値を減じることで算出することができる。あるいは、逆潮流電力量決定部１２３は、例えば、各需要家施設３０において、各電気機器３６２等の生産設備３６１以外の負荷で消費される電力を系統からの順潮流電力（買電電力）でまかなうことを前提として、各需要家施設３０で予測される時間毎の逆潮流電力量を、各発電設備３５による発電電力量の予測値とすることができる。

割当部１２４は、逆潮流電力量決定部１２３が決定した逆潮流電力量の計画値を、複数の各需要家施設２０と各需要家施設３０に対して個別に割り当てる。割当部１２４は、例えば、各需要家施設２０に対して各時間の平均逆潮流電力を均等に割り当てることができる。また、割当部１２４は、逆潮流電力量の割り当てに際して、各発電設備２５や各発電設備３５による発電予測や、各需要家施設２０と各需要家施設３０での需要予測を行い、予測結果に基づいて割り当て率や割り当て量を調整してもよい。また、割当部１２４は、設備容量比、天候予測、需要実績等を参考に配分を決定してもよい。

なお、各需要家施設２０は、例えば、個々に割り当てられた各時間の逆潮流電力量の計画値を、各時間に配電系統へ逆潮流させることが求められる。一方、各需要家施設３０は、個々に割り当てられた各時間の逆潮流電力量の計画値が、例えば、当該需要家施設３０で計画された生産に係る電力量を越えた場合に、その越えた分の電力量を配電系統へ逆潮流させることが求められる。割当部１２４は、例えば、逆潮流電力量決定部１２３が決定した時間毎の逆潮流電力量の計画値（各需要家施設２０および各需要家施設３０の合計値）に基づき、各需要家施設２０および各需要家施設３０に割り当てる時間毎の逆潮流電力量計画値を決定する。この時間毎の逆潮流電力量計画値は、電力設備制御指令４０１に含まれる情報として、電力制御部１２１から通信部１１を介して、逆潮流電流が割り当てられた各需要家施設２０および各需要家施設３０に送信される。また、時間毎の逆潮流電力量計画値は、逆潮流計画情報１３１として記憶部１３に記憶される。

なお、割当部１２４は、割り当ての際に、配電系統の逆潮流に係る所定の条件を満たすように、各需要家施設２０や各需要家施設３０への逆潮流電力量の計画値の割り当てを調整することができる。例えば、割当部１２４は、逆潮流電力の許容値が比較的大きい配電系統の範囲に接続されている各需要家施設２０や各需要家施設３０への逆潮電力量の計画値の割り当てが、逆潮流電力の許容値が比較的小さい配電系統の範囲に接続されている各需要家施設２０や各需要家施設３０への逆潮電力量の計画値の割り当てより大きくなるように調整することができる。

次に、図４および図５を参照して、図１〜図３を参照して説明した電力管理システム１の動作例について説明する。図４は、図１および図２に示す電力管理システム１において、各需要家施設３０の生産で消費される電力を、電力管理装置１０が管理する複数の需要家施設２０の各発電設備２５が発電した電力と１または複数の需要家施設３０の各発電設備３５が発電した電力で賄う場合の動作例を示す。ただし、図４に示す動作例では、１または複数の需要家施設３０は、同一の物品を生産する工場であり、生産量と生産に係る電力量とは比例するものとする。また、図５は、図４に示す動作例を説明する際に用いる模式図であり、ある１日の８時から１８時までの１時間毎の逆潮流電力量予測値（図５（ａ））、生産計画値（図５（ｂ））、および逆潮流電力量計画値（図５（ｃ））の変化を示す。図５において、横軸は時刻であり、縦軸は線形の任意単位である。図５（ｂ）に示す生産計画値は、生産量である。なお、０時から８時までと１８時から２４時までの各値はいずれも零であるとする。

図４に示す処理は、例えば、所定の時間間隔で繰り返し実行される。図４に示す処理では、まず、電力管理装置１０で、逆潮流電力量決定部１２３が、例えば、逆潮流計画情報１３１、過去の実績、天気予報等に基づき、ある１日（例えば翌日）の各需要家施設２０および各需要家施設３０の全体での時間あたりの逆潮流電力量を予測する（ステップＳ１）。ステップＳ１では、例えば図５（ａ）に示すように、各時間帯（この例では１時間毎の各時間帯）の逆潮流電力量（各需要家施設２０と各需要家施設３０の合計値）が予測される。

次に、逆潮流電力量決定部１２３は、各需要家施設２０および各需要家施設３０の時間あたりの逆潮流電力量の予測値の１日の総計から、各需要家施設３０が１日で生産できる総生産量を決定する（ステップＳ２）。次に、逆潮流電力量決定部１２３は、決定した総生産量から、時間あたりの各需要家施設３０（工場）での生産量を決定し、生産計画を立てる（ステップＳ３）。ステップＳ３では、例えば図５（ｂ）に示すように、各時間帯の生産量が決定される。図５（ｂ）に示す例では、９時から１２時までと１３時から１７時までの時間に生産が行われる。この場合、図５（ａ）に示す８時から９時までと１２時から１３時までの逆潮流電力量予測値は、図５（ｂ）で網掛けして示す９時から１０時までと１４時から１７時までの生産量に割り当てられている。

次に、逆潮流電力量決定部１２３は、ステップＳ３で策定した生産計画から、時間あたりの逆潮流電力量計画値を決定する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、例えば図５（ｃ）に示すように、各時間帯の逆潮流電力量計画値が決定される。図５（ｃ）に示す例では、９時から１２時までと１３時から１７時までの時間の逆潮流電力量計画値が、図５（ｂ）に示す生産量に対応するように決定されている。この場合、図５（ａ）に示す８時から９時までと１２時から１３時までの逆潮流電力量予測値は、図５（ｃ）で網掛けして示す９時から１０時までと１４時から１７時までの逆潮流電力量計画値に割り当てられている。

次に、割当部１２４は、ステップＳ４で逆潮流電力量決定部１２３が決定した逆潮流電力量計画値を時間毎に各需要家施設２０と各需要家施設３０に割り当てる（ステップＳ５）。この割当部１２４が時間毎に各需要家施設２０と各需要家施設３０に割り当てた逆潮流電力量計画値は、電力設備制御指令４０１に含まれる情報として、電力制御部１２１から通信部１１を介して、各需要家施設２０と各需要家施設３０に送信される。

次に、各需要家施設２０および各需要家施設３０は、時間毎に、割り当てられた逆潮流電力量計画値に応じて、例えば、太陽光発電の発電電力量等の各発電設備２５および各発電設備３５の発電電力量と、各需要家施設２０および各需要家施設３０における所定の需要電力量をもとに各蓄電池２１および各蓄電池３１からの充放電をそれぞれ制御する（ステップＳ６）。

以上のように、本実施形態では、工場の生産計画に応じて各需要家施設からの逆潮流電力量の計画値を管理して、外部の各需要家施設から配電系統を介して工場へ電力を供給するので、外部から工場への電力供給の管理と配電系統への逆潮流電力の管理を容易に行うことができる。

また、工場等の需要家施設３０での生産に必要な電力量を十分満たすことができるように、再生可能エネルギを利用した発電設備と蓄電池の少なくとも１つを備える複数の需要家施設２０と１または複数の需要家施設３０とを適切に組み合わせることで、再生可能エネルギでの生産を担保することができる。例えば、再生可能エネルギ１００％の再生物の供給を行うことができ、また、グリーン電力の利活用を進めることができる。

なお、例えば、各需要家施設２０では、需要家の要望によって自家使用を優先し、余剰のみを逆潮流の対象としてもよい。すなわち、例えば、各蓄電池２１の充電率等に応じて発電設備２５からの発電電力を優先的に充電電力としたり、各蓄電池２１の放電電力を系統からの買電電力を減らすために用いたりしてもよい。

なお、需要家施設３０における生産設備３６１が消費する電力量は、例えば生産量や稼働時間等に応じて算出することができる。ただし、これらに限らず、例えば、物品の生産に溶接工程が含まれる場合、生産に係る電力量は、例えばユニットのスポット溶接電力量などの消費電力量で算出することができる。例えば１２箇所の場合、溶接の平均的な値として、例えば溶接電圧２４Ｖの場合、２４×２２０００Ａ×１２箇所×秒数／３６００（Ｗｈ）として算出したり、特開２００８−１４２７７３号公報に記載されているような方法から算出したりしてもよい。

なお、大規模な生産装置を持つ工場などでは、大型蓄電池を有し、全体の変動を吸収させることで、太陽光発電や、需要の増減による、逆潮流電力量の増減を蓄電池で吸収することで、再エネによる生産を安定的に行うことができる。

以上のように、本実施形態の電力管理システム１は、所定の配電系統７０−１、７０−２等に接続された複数の需要家施設２０および各需要家施設３０による電力の需給を管理するシステムである。電力管理システム１において、複数の需要家施設２０および３０は、蓄電池２１（蓄電設備）または発電設備２５の少なくとも一方を有する複数の需要家施設２０（第１需要家施設）と、電力を利用して物品を生産する施設である１または複数の需要家施設３０（第２需要家施設）とを含む。また、電力管理システム１は、逆潮流電力量決定部１２３と、割当部１２４を備える。逆潮流電力量決定部１２３は、生産の計画に基づく時間毎の生産に係る電力の需要予測に応じて、複数の需要家施設２０や需要家施設３０から配電系統７０−１、７０−２等へ逆潮流させる逆潮流電力量の計画値を時間毎に決定する。また、割当部１２４は、逆潮流電力量決定部１２３が決定した逆潮流電力量の計画値を、複数の需要家施設２０や需要家施設３０に対して個別に割り当てる。

本実施形態では、工場等の需要家施設３０の生産計画に応じて各需要家施設２０や需要家施設３０からの逆潮流電力量の計画値を管理することで、各需要家施設２０や需要家施設３０から配電系統７０−１、７０−２等を介して工場等の需要家施設３０へ電力を供給する。したがって、外部から工場への電力供給の管理と配電系統への逆潮流電力の管理を容易に行うことができる。

なお、本実施形態では、生産の計画が、複数の需要家施設２０や需要家施設３０から配電系統７０−１、７０−２等へ逆潮流される電力量の予測値に基づいて決定される。この構成によれば、生産計画と逆潮流電力量の対応関係をより精度良く管理することができ、例えば、生産に係る電力量を太陽光発電システム等の発電設備２５や発電設備３５の発電電力量以下とするような管理を容易に行うことができる。

また、蓄電池２１や蓄電池３１を有する需要家施設２０や需要家施設３０が、割当部１２４による割り当ての結果に基づき蓄電池２１や蓄電池３１の充放電電力量を制御する充放電制御部２２２や充放電制御部３２３を備えている。この構成によれば、需要家施設２０や需要家施設３０において充放電電力を制御できるので、発電設備の発電量や電力負荷設備の消費電力の変化に応じて充放電電力を応答性良く制御することができる。

また、割当部１２４は、配電系統７０−１、７０−２等の逆潮流に係る所定の条件を満たすように、各需要家施設２０や各需要家施設３０への逆潮流電力量の計画値の割り当てを調整することができる。このように、逆潮流に係る所定の条件に応じて逆潮流電力量の計画値を調整した場合、逆潮流に係る所定の条件を容易に満たすことができる。

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、各予測値や各計画値を算出する処理は、電力管理装置１０、制御装置３２、制御装置２２のいずれで実行してもよいし、情報を送受信しながら処理を分散して実行してもよい。

１：電力管理システム、１０：電力管理装置、２０、３０：需要家施設、２１、３１：蓄電池、１２、２２、３２：制御装置、１２１：電力制御部、１２２：受信部、１２３：逆潮流電力量決定部、１２４：割当部、３６１：生産設備

Claims (5)

1. 所定の配電系統に接続された複数の需要家施設による電力の需給を管理するシステムであって、
   前記複数の需要家施設は、蓄電設備または発電設備の少なくとも一方を有する複数の第１需要家施設と、電力を利用して物品を生産する施設である１または複数の第２需要家施設とを含み、
   前記生産の計画に基づく時間毎の前記生産に係る電力の需要予測に応じて、前記複数の需要家施設から前記配電系統へ逆潮流させる逆潮流電力量の計画値を前記時間毎に決定する逆潮流電力量決定部と、
   前記逆潮流電力量決定部が決定した前記逆潮流電力量の計画値を、前記複数の需要家施設に対して個別に割り当てる割当部と、
   を備える電力管理システム。
2. 前記生産の計画が、前記複数の需要家施設から前記配電系統へ逆潮流される電力量の予測値に基づいて決定されたものである
   請求項１に記載の電力管理システム。
3. 前記蓄電設備を有する前記需要家施設が、前記割当部による前記割り当ての結果に基づき前記蓄電設備の充放電電力量を制御する充放電制御部を備える
   請求項１または２に記載の電力管理システム。
4. 前記割当部が、前記配電系統の逆潮流に係る所定の条件を満たすように、前記各需要家施設への前記逆潮流電力量の計画値の割り当てを調整する
   請求項１から３のいずれか１項に記載の電力管理システム。
5. 所定の配電系統に接続された複数の需要家施設による電力の需給を管理する方法であって、
   前記複数の需要家施設は、蓄電設備または発電設備の少なくとも一方を有する複数の第１需要家施設と、電力を利用して物品を生産する施設である１または複数の第２需要家施設とを含み、
   逆潮流電力量決定部によって、前記生産の計画に基づく時間毎の前記生産に係る電力の需要予測に応じて、前記複数の需要家施設から前記配電系統へ逆潮流させる逆潮流電力量の計画値を前記時間毎に決定し、
   割当部によって、前記逆潮流電力量決定部が決定した前記逆潮流電力量の計画値を、前記複数の需要家施設に対して個別に割り当てる
   電力管理方法。

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