JP2020018091A - 充電システム、充電方法および電力管理装置 - Google Patents

充電システム、充電方法および電力管理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】需要家の発電設備で生じる余剰電力を該需要家が所有する電気自動車の充電に有効活用することができる充電システムを得ること。【解決手段】本発明にかかる充電システムは、EV4を充電可能な充電装置31と、需要家の発電設備により発電された発電量のうちの余剰電力量を表す余剰電力量データを、発電設備の遠隔地に設置された充電装置31に送信するサーバ11と、を備え、充電装置31は、サーバ11から受信した余剰電力量データに基づいてEV4を充電する。【選択図】図1

Description

本発明は、電気自動車の充電を行うことが可能な充電システム、充電方法および電力管理装置に関する。
EV(Electric Vehicle:電気自動車)の普及に伴って、EVを自宅外でも充電できるように、充電スタンド、充電ステーション、充電スポット等と呼ばれる自宅外の充電設備の設置が進められている。
下記特許文献1には、自宅外に設置された測定装置が、自宅に設置された電力供給源から送電された電力を、電力供給線を介して受電し、受電した電力でEVを充電する技術が開示されている。
特開2013−153610号公報
一方、住宅に太陽光発電設備を設置している需要家は、一般に、住宅用太陽光発電設備を対象としたFIT(Feed-In Tariff:固定価格買取制度)である余剰買取制度により、売電を行っている。余剰買取制度は、住宅用太陽光発電設備に対するFITであり、余剰電力を電力会社が買い取る制度である。余剰電力は、発電した電力のうち住宅で消費しきれず余った電力である。余剰買取制度は、2009年から開始されており、買い取り期間は10年であるため、2019年以降、順次、10年の買い取り期間が終了する住宅用太陽光発電設備がでてくることになる。余剰買取制度の買い取り期間の終了後は、余剰電力の買い手がいなくなるまたは余剰電力の買い取り価格が低下することが考えられる。このため、余剰電力の有効な利用すなわち余剰電力の利用効率の向上が重要な課題となる。この課題の1つの解決策として、余剰電力を、需要家が所有するEVの充電に使用することが考えられるが、EVが自宅外に存在する場合には余剰電力でEVを充電することができない。特に、需要家が所有するEVが通勤に利用されている場合等には、余剰電力が多く発生する昼間に、EVが自宅外に存在することになり、余剰電力を有効に活用できない。
特許文献1に記載の技術では、太陽光発電設備および蓄電池の両方を電力の供給源として自宅外のEVを充電しており、太陽光発電設備の余剰電力については何ら考慮されていない。このため、例えば、太陽光発電設備で余剰電力が生じていても蓄電池からEVへ電力が供給されることも考えられ、余剰電力を活用できない場合がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、需要家の発電設備で生じる余剰電力を該需要家が所有する電気自動車の充電に有効活用することができる充電システムを得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる充電システムは、電気自動車を充電可能な充電装置と、需要家の発電設備により発電された発電量のうちの余剰電力量を表す余剰電力量データを、発電設備の遠隔地に設置された充電装置に送信する電力管理装置と、を備える。充電装置は、電力管理装置から受信した余剰電力量データに基づいて電気自動車を充電する。
本発明によれば、需要家の発電設備で生じる余剰電力を該需要家が所有する電気自動車の充電に有効活用することができるという効果を奏する。
実施の形態にかかる充電システムの構成例を示す図 需要家設備の構成例を示す図 充電制御方法において送受信される情報を示す図 スマートメータの構成例を示す図 制御回路の構成例を示す図 サーバの構成例を示す図 電力量データの一例を示す図 サーバを実現する計算機システムの構成例を示す図 充電装置の構成例を示す図 サーバにおける処理手順の一例を示すフローチャート 充電装置における処理手順の一例を示すフローチャート スマートメータで計量される余剰電力量と充電量との一例を示す図 他のEVの充電に余剰電力を使用した場合の余剰電力量と充電量との一例を示す図 パワーコンディショナにおける出力抑制において送受信される情報の一例を示す図
以下に、本発明の実施の形態にかかる充電システム、充電方法および電力管理装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態.
図1は、本発明の実施の形態にかかる充電システムの構成例を示す図である。図1に示すように、本実施の形態の充電システムは、新電力会社における設備である新電力会社設備1と、需要家における設備である需要家設備2と、EVを充電可能な設備である充電設備3とを備える。新電力会社は、送配電事業者の送配電設備を利用して電力の小売りを行う小売電気事業者である。送配電事業者は、送配電の設備を有する一般電気事業者であり、九州電力、東京電力、中部電力、関西電力、東北電力などである。需要家は、太陽光発電設備を有し、余剰買取制度を利用している発電事業者であるとする。例えば、需要家は、余剰買取制度の適用対象である10kW未満の容量の太陽光発電設備を有する。需要家が10kW以上の容量の太陽光発電設備を有する場合でも余剰買取を選択している場合には本実施の形態を適用可能である。
需要家設備2と充電設備3とは、送配電事業者の送配電設備5により接続されている。需要家設備2は、太陽光発電設備を有する需要家が所有する設備であり、例えば需要家の住宅に設けられる設備である。需要家設備2の所有者である需要家は、EV4を所有している。EV4は、充電可能な電池を搭載している。以降、EV4を充電するという場合には、具体的にはEV4に搭載される電池を充電することを意味する。充電設備3は、充電スタンド、充電ステーション、充電スポット等と呼ばれる設備であり、1つ以上の充電装置31を備える。充電設備3は、新電力会社設備1を有する新電力会社により設置されている。または、充電設備3は、新電力会社設備1を有する新電力会社以外の設置者により設置され、新電力会社設備1を有する新電力会社と提携している設備であってもよい。充電装置31は、EVを充電可能な装置である。図1では、充電設備3は、4つの充電装置31を備えているが、充電設備3が備える充電装置31の数は、1つ以上であればよく図1に示した例に限定されない。EV4は、需要家設備2においても充電可能であるが、図1では、需要家がEV4により外出中であり、EV4が充電設備3の充電装置31に接続されている状態を示している。また、図1では、需要家設備2を1つ示しているが、需要家設備2の数は一般には複数であり、需要家設備2の数に制約はない。
新電力会社設備1には、新電力会社により設置されるサーバ11が含まれる。サーバ11、需要家設備2および充電設備3は、ネットワーク6に接続されている。ネットワーク6は、例えば、インターネット網であるが、インターネット網に限らず、無線回線、専用回線、携帯電話回線などであってもよく、複数の回線の組み合わせであってもよい。
図2は、需要家設備2の構成例を示す図である。図2に示すように、需要家設備2は、スマートメータ21、負荷22、パワーコンディショナ23、発電設備24および充電装置25を含む。負荷22は、需要家の住宅内などに設置される電気機器などであり、電力を消費する機器である。発電設備24は、発電した電力を、パワーコンディショナ23を介して、送配電設備5へ出力可能である。なお、ここでは発電設備24が太陽光発電設備であるとして説明するが、太陽光発電設備以外の発電設備であってもよい。例えば、発電設備24は、風力発電設備、水力発電設備などであってもよく、複数の種類の発電設備の組み合わせであってもよい。パワーコンディショナ23は、送配電設備5の配電線に接続されておりすなわち連系されており、発電設備24により発電された直流電力を交流電力に変換する。パワーコンディショナ23により変換された交流電力すなわち発電された電力は、負荷22によって使用される。発電された電力のうち負荷22により使用しきれない電力は配電線に逆潮流する。発電された電力より負荷22が消費する電力の方が大きい場合には、負荷22には配電線から電力が供給される。このように、パワーコンディショナ23は、発電設備24によって発電された電力のうち送配電設備5へ出力される電力を制御する制御装置である。充電装置25は、EV4が接続されたときに、EV4を充電することが可能である。
スマートメータ21は、電気料金の請求のために電力量を計量する装置である。以下、本実施の形態では、本実施の形態の需要家設備2に対応する需要家は、送配電事業者である一般電気事業者と電力売買の契約を締結しているとする。このため、スマートメータ21は送配電事業者により設置されている。また、上述したとおり、需要家は、余剰買取制度を利用しているため、スマートメータ21は、余剰電力量、すなわち需要家設備2から配電線に逆潮流する電力量を計量する。したがって、スマートメータ21は、発電設備24により発電された発電量のうちの余剰電力量を計量し、余剰電力量を示す余剰電力量データを送信する計量装置である。スマートメータ21による計量値は、一般には積算値であり、以下、スマートメータ21により計量された余剰電力量は余剰電力量の積算値であるとする。なお、ここでは、スマートメータ21の計量値は、逆潮流する向きの場合に正であるとする。上述したとおり、発電された電力より負荷22が消費する電力の方が大きい場合も考えるが、この場合、余剰電力量は減ることになる。スマートメータ21によって計量された余剰電力量についてのデータ(余剰電力量データ)は、送配電事業者により設置される図示しない管理システムで収集され、電気料金の徴収のために使用される。
本実施の形態では、スマートメータ21は、さらに、ネットワーク6を介して、新電力会社により設置されるサーバ11とも通信可能である。スマートメータ21には、スマートメータ21を識別するためのID(IDentifier:識別子)が割り振られており、IDとともに余剰電力量データをサーバ11に送信する。スマートメータ21は、需要家に対応しているため、このIDは、需要家、すなわち発電設備24の所有者を識別するための識別子でもある。
本実施の形態では、新電力会社が、太陽光発電設備およびEV4を所有する需要家に対して、太陽光発電設備により発電された電力のうちの余剰電力を用いて需要家設備2の外の充電設備3でEV4を充電できるサービスを提供する。例えば、需要家は、あらかじめこのサービスを受けるために必要な手続きを新電力会社との間で行っておき、充電設備3でEV4の充電を行うと充電に用いた電力量に応じた料金を新電力会社へ支払う。以下、サービスを受けるために必要な手続きを行った需要家を登録済みの需要家と呼ぶ。登録済みの需要家については、該需要家の電力量を計量するためのスマートメータ21とサーバ11との通信が可能となる。なお、ここでは、送配電事業者により設置されている全てのスマートメータ21のうち、登録済みの需要家に対応するスマートメータ21だけがサーバ11と通信可能である前提としたが、これに限らず、全てのスマートメータ21がネットワーク6に接続され、登録済みか否かにかかわらず全てのスマートメータがサーバ11と通信可能であってもよい。また、登録済の需要家は、スマートメータ21(すなわち、発電設備24)の識別子が格納されたIC(Integrated Circuit)カード等を所有している。登録済の需要家は、EV4を充電する際に、充電装置31に、ICカード等をかざすことにより、ICカードからスマートメータ21の識別子(ID)が充電装置31へ入力される。または、充電装置31に対して、需要家がIDを手動で入力してもよい。また、スマートメータ21のIDは、ICカードに限らず携帯端末などの機器に設定されてもよく、携帯端末などの機器から充電装置31に送信されてもよい。
また、自身の保有するEVに、該需要家に対応するスマートメータ21のIDを設定し、EV4から充電装置31にIDを送信するようにしてもよい。この場合、EV4は、充電装置との間で通信機能を有しており、設定されたIDを充電装置へ送信する。または、EV4に割り当てられている固有情報がある場合には、上記IDの替わりに、この固有情報を充電装置へ送信するようにしてもよい。この場合、サーバ11には、EV4の固有情報とスマートメータ21のIDとの対応が登録される。EVの固有情報とスマートメータのIDとの対応は、例えば、登録の手続きの際に、新電力会社に需要家がEV4の固有情報を提供することにより行われる。
図3は、本実施の形態の充電制御方法において送受信される情報を示す図である。スマートメータ21は、余剰電力量データをIDとともに、ネットワーク6を介してサーバ11へ送信する。スマートメータ21は、サーバ11へ、例えば定期的に余剰電力量データを送信する。サーバ11は、スマートメータ21から受信したIDと余剰電力量データとを対応付けて記憶する。充電装置31は、EV4を充電しようと訪れた需要家から、当該需要家に対応するIDが入力されると、入力されたIDをサーバ11へ送信する。サーバ11は、IDを受信すると、受信したIDに対応する余剰電力量データを充電装置31へ送信する。このように、サーバ11は、需要家の発電設備24により発電された発電量のうちの余剰電力量を表す余剰電力量データを、発電設備24の遠隔地に設置された充電装置31に送信する電力管理装置である。遠隔地とは、発電設備24がある自宅から電力会社の送配電設備5を介して電力が運ばれる場所を示す。充電装置31は、受信した余剰電力量データに基づいて、その余剰電力量に対応した電力量の分、EV4を充電することができる。すなわち、充電装置31は、サーバ11から受信した余剰電力量データに基づいて、送配電設備5から受電した電力によりEV4を充電することができる。EV4を充電するための電力は、需要家設備2から送電され、送配電設備5を介して充電装置31で受電される。
このように、サーバ11は、スマートメータ21から受信したIDと余剰電力量データとを対応付けて記憶する。充電装置31は、EV4から、EV4の所有者に対応するIDを受信すると、受信したIDをサーバ11へ送信する。サーバ11は、IDを受信すると、受信したIDに対応する余剰電力量データを充電装置31へ送信する。詳細は後述するが、本実施の形態では、このように、充電装置31が、需要家設備2における余剰電力量に応じてEV4を充電することができるため、EV4の充電において余剰電力を有効活用することができる。
次に、本実施の形態の各装置の構成例について説明する。図4は、スマートメータ21の構成例を示す図である。スマートメータ21は、余剰電力量を計量する計量部211と、スマートメータ21の動作を制御する計量装置制御部212と、計量装置通信部213とを備える。計量装置通信部213は、送配電事業者における管理システムへ余剰電力量データを送信するための通信を行う機能と、ネットワーク6を介してサーバ11と通信する機能とを備える。図4では、これら2つの機能を1つの計量装置通信部213として記載しているが、これら2つの機能にそれぞれ対応した2つの通信部が設けられてもよい。計量装置制御部212は、IDを保持しており、計量部211により計量された余剰電力量を示す余剰電力量データにIDを付加し、IDを付加した余剰電力量データを定期的に送配電事業者における管理システムへ計量装置通信部213を介して送信する。また、計量装置制御部212は、IDを付加した余剰電力量データを定期的にサーバ11へ計量装置通信部213を介して送信する。
スマートメータ21の計量装置制御部212は処理回路により実現される。処理回路は、専用の回路であってもよいし、プロセッサとメモリを備える制御回路であってもよい。図5は、制御回路の構成例を示す図である。図5に示す制御回路は、プロセッサ201およびメモリ202を備える。計量装置制御部212は、例えば図5に示す制御回路により実現することができる。計量装置制御部212が図5に示す制御回路により実現される場合、メモリ202に格納された、計量装置制御部212を実現するためのプログラムがプロセッサ201により実行されることにより、計量装置制御部212が実現される。計量装置通信部213は通信回路により実現される。
図6は、サーバ11の構成例を示す図である。サーバ11は、本実施の形態にかかる充電制御方法を実行する電力管理装置である。図6に示すように、サーバ11は、サーバ通信部111、サーバ記憶部112、充電量制御部113、余剰電力量算出部114および料金算出部115を備える。充電量制御部113、余剰電力量算出部114および料金算出部115の動作については後述する。サーバ通信部111は、ネットワーク6を介して、スマートメータ21および充電装置31のそれぞれとの間で通信を行う。サーバ記憶部112は、電力量データを記憶する。電力量データは、スマートメータ21から受信した余剰電力量データがIDと対応付けられているデータである。
図7は、電力量データの一例を示す図である。図7に示した例では、電力量データは、IDと、余剰電力量データ、単位時間の余剰電力量を示すデータ、EV充電量データおよび残電力量データで構成される。サーバ通信部111は、スマートメータ21から、IDと、余剰電力データとを受信すると、これらを電力量データとしてサーバ記憶部112に格納する。単位時間の余剰電力量は、積算値ではない単位時間の余剰電力量であり、詳細については後述する。EV充電量データはEV充電量を示すデータである。EV充電量は、充電装置31においてEVの充電に使用される電力量である。残電力量データは残電力量を示すデータである。残電力量は、余剰電力量に基づいて算出されるEV4の充電に使用可能な電力量の残量であり、詳細については後述する。
サーバ11は、計算機システムにより実現される。図8は、サーバ11を実現する計算機システムの構成例を示す図である。図8に示すように、この計算機システムは、制御部101と入力部102と記憶部103と表示部104と通信部105と出力部106とを備え、これらはシステムバス107を介して接続されている。
図8において、制御部101は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサによって実現される。制御部101は、本実施の形態の充電制御方法を実現するためのプログラムである充電制御プログラムを実行する。入力部102は、たとえばキーボード、マウスなどで構成され、計算機システムのユーザーが、各種情報の入力を行うために使用する。記憶部103は、RAM(Random Access Memory),ROM(Read Only Memory)などの各種メモリおよびハードディスクなどのストレージデバイスを含み、上記制御部101が実行すべきプログラム、処理の過程で得られた必要なデータなどを記憶する。また、記憶部103は、プログラムの一時的な記憶領域としても使用される。表示部104は、LCD(液晶表示パネル)などで構成され、計算機システムのユーザーに対して各種画面を表示する。通信部105は、通信処理を実施する通信回路などである。通信部105は、複数の通信方式にそれぞれ対応する複数の通信回路で構成されていてもよい。出力部106は、プリンタ、外部記憶装置などの外部の装置へデータを出力する出力インタフェイスである。なお、図8は、一例であり、計算機システムの構成は図8の例に限定されない。
ここで、本実施の形態の充電制御プログラムが実行可能な状態になるまでの計算機システムの動作例について説明する。上述した構成をとる計算機システムには、たとえば、図示しないCD(Compact Disc)−ROMドライブまたはDVD(Digital Versatile Disc)−ROMドライブにセットされたCD−ROMまたはDVD−ROMから、充電制御プログラムが記憶部103にインストールされる。そして、充電制御プログラムの実行時に、記憶部103にインストールされた充電制御プログラムが、記憶部103の主記憶装置に格納される。この状態で、制御部101は、記憶部103の主記憶装置に格納されたプログラムに従って、本実施の形態のサーバ11としての処理を実行する。
なお、上記の説明においては、CD−ROMまたはDVD−ROMを記録媒体として、サーバ11における処理を記述したプログラムを提供しているが、これに限らず、計算機システムの構成、提供するプログラムの容量などに応じて、たとえば、通信部105を経由してインターネットなどの伝送媒体により提供されたプログラムを用いることとしてもよい。
図6に示した充電量制御部113、余剰電力量算出部114および料金算出部115は、図8の制御部101の機能を表している。図6に示したサーバ記憶部112は、図8に示した記憶部103の一部である。図6に示したサーバ通信部111は、図8に示した通信部105と同様のものである。
図9は、充電装置31の構成例を示す図である。図9に示すように、充電装置31は、第1通信部311、充電部312、充電制御部313および第2通信部314を備える。第1通信部311は、ネットワーク6を介してサーバ11と通信を行う。第2通信部314は、EVとの間で通信を行う。第2通信部314は、EVとの間で、例えばCAN(Controller Area Network)の規格にしたがった通信を行う。充電部312は、充電装置31に接続されたEVを配電線から供給される電力を用いて充電する。充電制御部313は、充電装置31の動作を制御する。具体的には、例えば、充電制御部313は、第1通信部311から受信した信号に基づいて、充電部312における充電を制御する。また、充電制御部313は、需要家のICカードなどからIDが入力され、第2通信部314を介して充電開始の指示を受信すると、入力されたIDを格納した信号を生成し、該信号を第1通信部311を介してサーバ11へ送信する。
第1通信部311および第2通信部314は、通信回路により実現される。充電部312は、交流電力を直流電力に変換する図示しないインバータ回路、直流電力を充電制御部313からの制御に応じた電流に変換する図示しないコンバータ回路などの回路により実現される。充電制御部313は、処理回路により実現される。処理回路は、専用の回路であってもよいし、プロセッサとメモリを備える制御回路であってもよい。例えば、図5に示す制御回路により充電制御部313が実現されてもよい。充電制御部313が図5に示す制御回路により実現される場合、メモリ202に格納された、充電制御部313を実現するためのプログラムがプロセッサ201により実行されることにより、充電制御部313が実現される。
次に、本実施の形態の動作について説明する。上述したように、スマートメータ21は、余剰電力量データをIDとともにサーバ11へ定期的に送信しており、サーバ11は、受信したIDと余剰電力量データとを対応づけて保持している。また、上述したように、EV4が充電装置31に接続されると充電装置31は、EV4に対応するIDを、ICカードなどから取得して、該IDをサーバ11へ通知する。
図10は、サーバ11における処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、サーバ11が複数の充電装置31の充電を制御する場合には、サーバ11は、充電装置31ごとに図10に示す処理を実施する。サーバ11は、充電設備3の充電装置31からIDを受信したか否かを判断する(ステップS1)。具体的には、充電量制御部113が、サーバ通信部111経由でIDを受信したか否かを判断する。
充電装置31からIDを受信していない場合(ステップS1 No)、サーバ11は、ステップS1を繰り返す。充電装置31からIDを受信した場合(ステップS1 Yes)、サーバ11は、IDに対応する残電力量を求める(ステップS2)。残電力量は、余剰電力量のうち使用可能な電力量の残量を示す。ステップS2では、具体的には、充電量制御部113が残電力量の算出を余剰電力量算出部114に指示し、余剰電力量算出部114が以下のように残電力量を算出する。
スマートメータ21から送信される電力量は、積算値であるが、ここでいう余剰電力量のうち使用可能な電力量とは、積算値ではなく、対応する時間帯において生じた余剰電力の電力量である。例えば、スマートメータ21が、30分単位で余剰電力量を送信しているとする。このとき、ある30分間の余剰電力の平均値をPm[kW]とすると、この30分間の余剰電力に対応する電力量は、Pm[kW]×30[分]/60[分]=0.5×Pm[kwh]である。スマートメータ21が送信する余剰電電力量は積算値であるから、ある基準時刻からの各30分単位の電力量の合計となる。したがって、スマートメータ21から、直近の30分に対応するすなわち直近の30分の発電により生じた電力に対応する電力量は、スマートメータ21から受信した最新の余剰電力から1回前に受信した余剰電力量を減じた値となる。30分単位の電力量のように、定められた一定時間における電力量を、単位時間の余剰電力量と呼ぶ。
本実施の形態では、余剰電力量算出部114は、サーバ通信部111および充電量制御部113を介して、新たにスマートメータ21から積算値である余剰電力量を示す余剰電力量データを受信すると、受信した最新の余剰電力データが示す余剰電力量から1回前に受信した余剰電力データが示す余剰電力量を減ずることにより単位時間の余剰電力量を求め、受信した余剰電力量データと単位時間の余剰電力量を示すデータとを電力量データに格納する。残電力量は、余剰電力量のうちのEV4の充電に使用可能な残量を示している。残電力量の初期値、すなわち残電力量が算出されていない状態における残電力量は、単位時間の余剰電力量である。ステップS1でYesと判定されてからの初回のステップS2では、余剰電力量算出部114は、電力量データを参照して、対応するIDの単位時間の余剰電力量を残電力量として求め、残電力量を示すデータを電力量データに格納するとともに充電量制御部113へ通知する。なお、本実施の形態では、スマートメータ21が、余剰電力量の積算値を示す余剰電力量データを送信する例を説明したが、スマートメータ21が、積算値ではなく単位時間の余剰電力量を示すデータを余剰電力量データとして送信するようにしてもよい。この場合、電力量データの余剰電力量データには単位時間の余剰電力量を示すデータが格納されるので、上述した単位時間の余剰電力量を算出する処理は不要である。
ステップS2の後、サーバ11の充電量制御部113が、サーバ通信部111経由で、残電力量を示す残電力量データを余剰電力量データとして充電設備3の充電装置31へ送信する(ステップS3)。サーバ11の充電量制御部113は、サーバ通信部111経由で、充電設備3の充電装置31から余剰電力量の問い合わせを受信したか否かを判断する(ステップS4)。ステップS4でNoの場合、充電量制御部113は、サーバ通信部111経由で充電装置31からEV充電量データを受信したか否かを判断する(ステップS5)。このときのEV充電量データは、充電装置31においてEVの充電に使用された電力量を示すデータである。ステップS5でNoの場合、充電量制御部113は、サーバ通信部111経由で充電装置31から、EV4の充電が終了したことを意味するEV切断信号を受信したか否かを判断する(ステップS6)。ステップS6でYesの場合、充電量制御部113は、処理を終了する。
ステップS4でYesの場合、充電量制御部113は、ステップS2からの処理を繰り返す。2回目以降のステップS2では、前回のステップS2以降、スマートメータ21から余剰電力量データを受信している場合には、再度、余剰電力量算出部114は、初回のステップS2と同様に残電力量を算出する。ただし、このとき、電力量データにEV充電量データが格納されている場合には、余剰電力量算出部114は、初回のステップS2と同様の方法で算出した残電力量からEV充電量を減じた値を残電力量として算出する。前回のステップS2以降、スマートメータ21から余剰電力量データを受信していない場合には、余剰電力量算出部114は、電力量データに格納されている残電力量データを充電量制御部113に残電力量データとして通知する。
ステップS5でYesの場合、サーバ11は、残電力量からEV充電量を減らし(ステップS7)、ステップS2の処理へ戻る。具体的には、ステップS7では、充電量制御部113は、受信したEV充電量データが示すEV充電量を余剰電力量算出部114へ通知するとともに、余剰電力量算出部114に残電力量データの更新を指示し、余剰電力量算出部114は、電力量データに格納されている全電力量データが示す残電力量からEV充電量データが示すEV充電量を減じ、減じた結果を、電力量データに残電力量データとして格納する。また、余剰電力量算出部114は、通知されたEV充電量データを電力量データに格納する。既に、電力量データにEV充電量データが格納されている場合には、余剰電力量算出部114は、電力量データに格納されているEV充電量データが示すEV充電量に、新たに受信したEV充電量データが示すEV充電量を加算し、加算結果を電力量データにEV充電量データとして格納する。
ステップS6でNoの場合、サーバ11は、ステップS2の処理へ戻る。以上のように、サーバ11の充電量制御部113は、サーバ通信部111により充電装置31から充電装置31が充電を開始するEV4に対応するIDを受信すると、IDに対応する余剰電力量、具体的には上述した残電力量を示すデータを、サーバ通信部111を介して余剰電力量データとして充電装置31へ送信する。以上の処理により、サーバ11は、充電装置31にEV4の充電に利用可能な余剰電力量として上述した残電力量を通知することができる。
図11は、充電装置31における処理手順の一例を示すフローチャートである。ステップS11に示すように、充電制御部313は、EV4が接続されたか否かを判断する(ステップS11)。EV4が接続されたか否かは、充電部312がEV4との電気的な接続の有無を判別して、判別結果を充電制御部313に通知することにより行われてもよいし、第2通信部314が、EV4から充電開始信号などの信号を受信したか否かを判別し判別結果を充電制御部313に通知してもよい。
EV4が接続されていない場合(ステップS11 No)、充電制御部313は、ステップS11を繰り返す。EV4が接続された場合(ステップS11 Yes)、充電制御部313は、EV4に対応するIDを取得する(ステップS12)。具体的には、例えば、上述したように需要家がICカードを充電装置31へかざすことにより、充電装置31にIDが入力される。充電制御部313は、第2通信部314を介してIDに対応する余剰電力量をサーバ11に問い合わせる(ステップS13)。具体的には、充電制御部313は余剰電力量を問い合わせるための信号を生成し、生成した信号を、第1通信部311を介してサーバ11へ送信する。なお、サーバ11にIDを送信すると、余剰電力量データがサーバ11から送信されるので、充電制御部313は、初回の余剰電力量の問い合わせは、IDをサーバ11へ送信することで代用する。初回のステップS13で送信されたIDをサーバ11が受信すると、サーバ11は図10のステップS1でYesと判定する。これによりサーバ11が図10のステップS2を実施し、サーバ11から残電力量データが余剰電力量データとして充電装置31に送信される。2回目以降のステップS13で行われた問い合わせをサーバ11が受信すると、サーバ11は図10のステップS4の判定でYesと判定する。この場合にも、サーバ11が図10のステップS2を実施し、サーバ11から残電力量データが余剰電力量データとして充電装置31に送信される。
充電制御部313は、第1通信部311を介して、サーバ11から余剰電力量データを受信したか否かを判断する(ステップS14)。なお、サーバ11から受信する余剰電力量データは上述した残電力量データである。サーバ11から余剰電力量データを受信した場合(ステップS14 Yes)、充電装置31は、受信した余剰電力量データが示す余剰電力量と同量の充電を行う(ステップS15)。具体的には、充電制御部313は、充電単位時間ごとに、受信した余剰電力量データが示す余剰電力量と同量の電力量でEV4が充電されるよう充電部312を制御する。この充電単位時間は、上述したスマートメータ21から余剰電力量データが送信される周期と同じであってもよいし異なっていてもよいが、スマートメータ21から余剰電力量データが送信される周期と同程度であることが望ましい。充電単位時間は、例えば数分とすることができるが、これに限定されない。また、ステップS15では、充電単位時間ごとに、充電装置31はEV4の充電に用いた電力量をEV充電量データとしてサーバ11へ送信する。サーバ11は、このEV充電量データを受信すると、図10のステップS5でYesと判断する。
充電制御部313は、EV4の充電が終了したか否かを判断し(ステップS16)、終了した場合(ステップS16 Yes)、EV切断信号をサーバ11へ送信し(ステップS17)、処理を終了する。ステップS17で充電装置31から送信されたEV切断信号をサーバ11が受信すると、サーバ11は図10のステップS6でYesと判定する。充電制御部313は、EV4の充電が終了したか否かは、例えば、EV4から充電の終了を通知する信号を受信したか否かにより判断することができる。また、充電制御部313は、EV4との電気的な接続が切断された場合にも、EV4の充電の終了と判断してもよい。EV4の充電が終了していない場合(ステップS16 No)、前回のステップS13から充電単位時間が経過するとステップS13からの処理を繰り返す。サーバ11から余剰電力量データを受信しない場合(ステップS14 No)、充電装置31は、ステップS14を繰り返す。
次に、本実施の形態におけるサービスの料金について説明する。上述した通り、このサービスは、新電力会社により提供されるため、利用者であるEV4の所有者は、新電力会社に料金を支払う。このときの料金は、例えば、EV4の充電量に応じた料金すなわち従量制の料金とする。この従量制の料金の単価は、サービスを利用するための手数料と、電力託送料とを加味した値としておく。電力託送料は、送配電事業者の送配電設備を利用するために送配電事業者に支払う料金である。電力託送料については、新電力会社が送配電事業者に支払う。なお、手数料については従量制の料金に含めるのではなく、別途、利用料として徴収してもよい。以上のように、料金算出部115は、EV4の充電の料金を、EV4の充電に用いられた充電量と送配電設備5を利用するための電力託送料とに基づいて算出する。これにより、EV4の所有者は、EV4の充電量に応じた料金を支払うだけでよく、送配電事業者との契約も不要となる。サーバ11の料金算出部115は、電力量データのEV充電量データを参照し、EV充電量データが示すEV電力量に単価を乗ずることにより、料金を算出することができる。料金算出部115は、算出した料金を、充電量制御部113およびサーバ通信部111を介して、充電装置31へ送信し、充電装置31の図示しない表示部に料金を表示することによりEV4の所有者に通知してもよいし、他の手段でEV4の所有者に通知してもよい。
また、料金の計算は、1回の充電あたりの料金の精算でもよいし、例えば1日単位、1か月単位など、一定期間を単位とした料金の精算としてもよい。1日単位の精算とした場合、翌日まで預かり電力量は持ち越しなく、次の朝には電力残量がリセットできるので、データ処理および計算が簡単化できる。1回の充電あたりの料金の精算を行わない場合には、サーバ11は、EV充電量を一定期間分積算する。
図12は、スマートメータ21で計量される余剰電力量と充電量との一例を示す図である。図12の横軸は時間を示し、縦軸は電力量を示している。スマートメータ21で計量される余剰電力量70は積算値であるため、前の時間帯の余剰電力量70との差分がその時間帯で発生した余剰電力量となる。図12では、充電量71が充電装置31でのEV4の充電に用いられている。図12に示すように、充電量71は、この時間帯で発生した余剰電力量に対応している。図12に示すように、充電量71が用いられた時間帯では、この時間帯で生じた余剰電力量は正であるがその後は、積算値の余剰電力量70は減少している。これは、例えば、日没により、需要家設備2内の発電設備24による発電が行われず負荷22により電力の消費が行われたことを意味する。したがって、EV4の所有者が日没後に帰宅して充電装置25で充電する際には、余剰電力を使用できないことになるが、本実施の形態では、EV4の所有者が外出時に充電装置31を用いて充電を行うことができるので、図12に示すように、充電量71の分を余剰電力でまかなうことができる。
上述した例では、需要家設備2からの送電と充電装置31におけるEV4の充電が同時に行われる。すなわち、上述した例では、サーバ11は、余剰電力量に対応する発電設備24に対応付けられたEV4である第1の自動車に対応するIDが入力されると、入力されたIDに対応する余剰電力量を充電装置31へ送信する。そして、充電装置31は、受信した余剰電力量に基づいて、送配電設備5から受電した電力により、EV4を充電する。
一方、充電設備3の充電装置31へのEV4の接続が、余剰電力の発生より遅れることも考えられる。すなわち、充電装置31にEV4は接続されていない状態で、需要家設備2において余剰電力が発生していることも考えられる。ここで、充電装置31は、本実施の形態のサービスを利用していないEVについても、送配電事業者から送配電設備を介して供給される電力または新電力会社が所有する電源等から送配電設備を介して供給される電力を用いることができるとする。送配電事業者から送配電設備を介して供給される電力または新電力会社が所有する電源等から送配電設備を介して供給される電力を通常の電力と呼ぶ。充電装置31が、本実施の形態のサービスを利用していない所有者のEVを通常の電力を用いて充電する場合、該所有者は充電に使用した電力を新会社から購入して利用することになる。充電装置31にEV4が接続されていない状態で、需要家設備2において余剰電力が発生している場合、サーバ11が、充電装置31に需要家設備2の余剰電力量を示す余剰電力量データを送信し、充電装置31が、需要家設備2に対応するEV4以外のEVの充電に、需要家設備2から受電した余剰電力を使用するようにしてもよい。需要家設備2に対応するEV4以外のEVの所有者は、通常の電力で充電を利用した場合と同様の料金を新電力会社に支払う。そして、需要家設備2に対応する所有者のEV4が充電装置31に接続された場合、上述した余剰電力量に加えて、既に他のEVの充電に使用された電力量も含めて充電に利用できるようにする。
すなわち、サーバ11は、第1の自動車であるEV4のIDを受信していない状態で、このIDに対応する余剰電力量データを充電装置へ送信する。充電装置31は、受信した余剰電力量データが示す余剰電力量に基づいて、送配電設備5から受電した電力により、第1の自動車以外のEVである第2の自動車を充電する。その後、充電装置31は、第1の自動車に対応するIDが入力されると、IDをサーバ11へ送信する。サーバ11は、IDに対応する余剰電力量に、先に他のEVの充電に使用された分である第2の自動車への充電量が加算された電力量についてのデータを余剰電力量データとして充電装置31に送信する。サーバ11からこのIDに対応する余剰電力量データを受信すると、受信した余剰電力量データが示す余剰電力量に基づいて、送配電設備5から受電した電力により、第1の自動車を充電する。このように、充電装置31が余剰電力を先に受電するときには、充電装置31が実際にEV4を充電する際に使用する電力としては、送配電事業者から送配電設備を介して供給される電力または新電力会社が所有する他の電源等から送配電設備を介して供給される電力を用いることができる。なお、サーバ11が余剰電力量を管理しているため、他のEVが接続される充電装置31とEV4が接続される充電装置31は異なっていてもよい。
図13は、他のEVの充電に余剰電力を使用した場合の余剰電力量と充電量との一例を示す図である。図13におけるスマートメータ21で計量される余剰電力量は図12の例と同様である。図13に示した例では、需要家設備2から受電した余剰電力は、他のEVの充電に使用されており、充電量72は、他のEVの充電に使用された電力量を示す。図13に示した例では、これより後の時間にEV4が充電装置31に接続される。充電量73は、EV4が充電装置31に接続されて充電に使用された電力量を示す。充電量73が充電に使用される時間帯では、需要家設備2において余剰電力が発生していないが、他のEVの充電に使用された分をEV4の充電に使用することができる。このように、新会社が、需要家設備2から送電される余剰電力を、他のEVへの充電などのように、対応する需要家自身の設備等以外で使用する場合、新会社が余剰電力を事前に受け取る場合には、サーバ11は、事前に受け取った余剰電力の電力量を示すデータも記憶しておく。
また、新電力会社が提供するサービスを利用する需要家が、ビル、工場等、建物などを所有している場合、EV4が充電装置31に接続される前の余剰電力を、ビル、工場等、建物などにおける消費に流用することもできる。
また、利用できる余剰電力量が多い場合には、通常速度充電から急速充電などへ充電速度を変更するなど、EV4への充電速度を新電力会社のサーバ11から充電装置31へ指示することにより、余剰電力を有効利用するようにしてもよい。また、充電装置31は、EV4の充電において、余剰電力量が不足する場合には、不足分は新電力会社が所有するまたは新会社と提携している蓄電システムから放電された電力を用いて充電してもよい。すなわち、EV4の充電で要求される充電量が、余剰電力量より多い場合、要求される充電量と余剰電力量との差分は、電力管理装置の管理者により設置されるまたは管理者と提携する蓄電システムから放電される電力により補われてもよい。この場合、充放電蓄電システムから放電された電力を使用した分の料金が加算された料金がEV4の所有者から徴収される。特に、EV4を急速充電する場合には、余剰電力量では不足することが考えられる。このような場合に、充放電蓄電システムから放電された電力を利用することで充電時間を短縮することができる。
また、サーバ11が、AI(Artificial Intelligence)機能を有し、AI機能により過去の余剰発電量データ、気象データ、カレンダー等を用いて、余剰電力の発生時刻および発生量、充電の利用時間を予測し、予測に合わせた充電の制御をすることでも可能となる。また、サーバ11が、余剰電力の発生が予測される時刻をサービスの利用者の図示しない携帯端末などへ通知し、EV4の充電を促すようにしてもよい。
また、余剰電力量の受取り量の方がEV4への充電量より多くなった場合には、料金を割り引くなどの対応を行ってもよい。
また、送配電事業者である一般電力会社は、電力の需要に対して供給が多すぎる場合、供給過多によりバランスを崩した電力の流れによる変電所などへのダメージ、大規模な停電などを抑制するために、太陽光発電設備などの再生可能エネルギーの発電量による逆潮流の抑制を実施することがある。このような場合、需要家設備2内の、発電設備24を制御するパワーコンディショナ23に、上記の一般電力会社により設置されるシステムからパワーコンディショナ23から出力する電力を抑制するための制御指令値が送信される。パワーコンディショナ23は、受信した制御指令値に基づいて発電量を抑制する。このように、パワーコンディショナ23が発電量を抑制するための制御指令値を受けているときに、サーバ11からEV4により使用される充電量であるEV充電量を示すEV充電量データを受信すれば、指示された制御指令値に対してEV充電量の分だけ抑制を解除して発電量の抑制を行うことができる。
図14は、パワーコンディショナ23における出力抑制において送受信される情報の一例を示す図である。パワーコンディショナ23は、一般電力会社により設置される一般電力会社システム8から、出力する電力を抑制するための制御指令値が指示される。一方、サーバ11は、EV4を充電しているときには、パワーコンディショナ23に対応するEV4に関するEV充電量をパワーコンディショナ23に通知する。このときのEV充電量は、EV4の充電に用いられたもしくは用いられる充電量である。通常、パワーコンディショナ23は、パワーコンディショナ23から出力する電力を計測して、パワーコンディショナ23から出力する電力を制御している。本実施の形態では、パワーコンディショナ23は、この電力の計測結果からEV充電量に相当する分を差し引いた結果を計測結果の替わりに用いて、制御指令値に基づく制御を行う。すなわち、サーバ11は、発電設備24に対応するEV4の充電に用いられた充電量をパワーコンディショナ23へ通知する。そして、パワーコンディショナ23は、電力会社からの指令値により送配電設備5へ出力する電力の抑制を行う場合に、受信した充電量の分の抑制を解除して送配電設備5へ出力する電力を制御する。これにより、電力供給の過多による電力抑制が発生した場合、EV充電量を除いて発電量を抑制することができ、抑制の指示によって無駄になる発電量が減り、余剰電力を有効活用することができる。
なお、EV充電量データは、サーバ11からパワーコンディショナ23へ送信されてもよいし、サーバ11からスマートメータ21に送信されさらにスマートメータ21からパワーコンディショナ23へ送信されてもよい。また、通常、パワーコンディショナ23の出力端の電圧範囲が定められており、この電圧範囲となるように、パワーコンディショナ23は出力を制御している。パワーコンディショナ23は、この制御のために出力する発電量を抑制する場合に、上述したようにEV充電量を除いて出力の抑制を行ってもよい。
なお、本実施の形態では、EVの充電を行う充電装置31を例に説明したが、対応する需要家が保持するEV以外の充電が必要な電気機器などの充電する充電装置が、同様の動作により、発電設備24から受電する余剰電力を用いて充電を行うようにしてもよい。
以上のように、本実施の形態では、サーバ11は、発電設備24およびEV4を所有する需要家の発電設備24で生じる余剰電力量を示す余剰電力データを、該需要家の需要家設備2として設置されるスマートメータ21から受信して記憶する。そして、発電設備24を有する需要家が、EV4を外出先などにより、需要家設備2以外の充電装置31で充電する場合に、充電装置31は、サーバ11から、発電設備24の余剰電力量データを受信し、余剰電力量データに基づいて充電装置31における充電を制御するようにした。これにより、需要家の発電設備24で生じる余剰電力を該需要家が所有するEVの充電に有効活用することができる。
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
1 新電力会社設備、2 需要家設備、3 充電設備、4 EV、5 送配電設備、6 ネットワーク、8 一般電力会社システム、11 サーバ、21 スマートメータ、22 負荷、23 パワーコンディショナ、24 発電設備、25,31 充電装置、111 サーバ通信部、112 サーバ記憶部、113 充電量制御部、114 余剰電力量算出部、115 料金算出部、211 計量部、212 計量装置制御部、213 計量装置通信部、311 第1通信部、312 充電部、313 充電制御部、314 第2通信部。

Claims (10)

  1. 電気自動車を充電可能な充電装置と、
    需要家の発電設備により発電された発電量のうちの余剰電力量を表す余剰電力量データを、前記発電設備の遠隔地に設置された前記充電装置に送信する電力管理装置と、
    を備え、
    前記充電装置は、前記電力管理装置から受信した前記余剰電力量データに基づいて電気自動車を充電することを特徴する充電システム。
  2. 前記発電設備は発電した電力を送配電設備へ出力可能であり、
    前記充電装置は、前記送配電設備から受電した電力により前記電気自動車を充電することを特徴とする請求項1に記載の充電システム。
  3. 前記電力管理装置は、前記発電設備の所有者を識別するための識別子と前記余剰電力量データとを対応付けて記憶し、
    前記充電装置は、前記識別子が入力されると、入力された前記識別子を前記電力管理装置へ送信し、
    前記電力管理装置は、前記充電装置から前記識別子を受信すると、受信した前記識別子に対応する前記余剰電力量データを前記充電装置へ送信することを特徴とする請求項1または2に記載の充電システム。
  4. 前記電力管理装置は、前記識別子を前記充電装置から受信していない状態で、前記識別子に対応する前記余剰電力量データを前記充電装置へ送信し、
    前記充電装置は、受信した前記余剰電力量データに基づいて、前記需要家が所有する電気自動車である第1の自動車以外の電気自動車である第2の自動車を充電し、その後、前記識別子が入力されると、入力された前記識別子を前記電力管理装置へ送信し、
    前記電力管理装置は、前記識別子に対応する前記余剰電力量に前記第2の自動車への充電量が加算された電力量についてのデータを前記充電装置に送信し、
    前記充電装置は、受信した、前記余剰電力量に対して前記第2の自動車への充電量が加算された電力量についてのデータ、に基づいて、前記第1の自動車を充電することを特徴とする請求項3に記載の充電システム。
  5. 前記電力管理装置は、前記電気自動車の充電の料金を、前記電気自動車の充電に用いられた充電量と送配電設備を利用するための電力託送料とに基づいて算出することを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の充電システム。
  6. 前記発電設備によって発電された電力のうち送配電設備へ出力される電力を制御する制御装置を備え、
    前記電力管理装置は、前記発電設備に対応する前記電気自動車の充電に用いられたもしくは用いられる充電量を前記制御装置へ通知し、
    前記制御装置は、電力会社からの指令値により前記送配電設備へ出力する電力の抑制を行う場合に、前記充電量の分の抑制を解除して前記送配電設備へ出力する電力を制御することを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の充電システム。
  7. 前記充電装置は、前記電気自動車の充電で要求される充電量が、前記余剰電力量より多い場合、前記要求される充電量と前記余剰電力量との差分は、前記電力管理装置の管理者により設置されるまたは前記管理者と提携する蓄電システムから放電される電力により補われることを特徴する請求項1から6のいずれか1つに記載の充電システム。
  8. 前記発電設備は、太陽光発電設備、風力発電設備および水力発電設備のうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1から7のいずれか1つに記載の充電システム。
  9. 需要家の発電設備により発電された発電量のうちの余剰電力量を表す余剰電力量データを、前記発電設備の遠隔地に設置され電気自動車を充電可能な充電装置に送信するステップと、
    前記充電装置において、受信した前記余剰電力量データに基づいて電気自動車を充電するステップと、
    を備えることを特徴する充電方法。
  10. 需要家の発電設備により発電された発電量のうちの余剰電力量を表す余剰電力量データを、前記需要家の発電設備の遠隔地に設置され電気自動車を充電可能な充電装置に送信し、
    前記充電装置においては、前記余剰電力量データに基づいて電気自動車が充電される
    ことを特徴とする電力管理装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7492661B2 (ja) 2020-03-02 2024-05-30 エナジー・ソリューションズ株式会社 太陽光発電最適化システム、太陽光発電最適化方法、サーバ装置、およびプログラム

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JP7492661B2 (ja) 2020-03-02 2024-05-30 エナジー・ソリューションズ株式会社 太陽光発電最適化システム、太陽光発電最適化方法、サーバ装置、およびプログラム

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