JP2020108293A - 発電制御システム、発電制御方法、サーバ装置、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】、太陽光発電と蓄電池を採用する場合に電力の供出可能量を適正に算出する。【解決手段】サーバ装置２は、太陽電池と蓄電池を備えた発電制御装置と通信自在で、発電制御装置からの太陽電池の供給電力、蓄電池の充放電電力、負荷の消費電力、電力会社の買電電力を含む電力情報を受信する通信部２１ｄと、電力情報に基づいて電力の供出可能量を演算する演算部２１ｃとを備え、演算部２１ｃは、買電ベースラインを算出し、消費電力ベースラインを算出し、消費電力ベースラインから太陽電池の出力を差し引くことでＤＲ制御限界値を算出し、買電ベースラインからＤＲ制御限界値を差し引くことでＤＲ制御ベース値を算出し、設定された安全率に基づいて、（買電ベースライン−ＤＲ制御限界値）／（１＋安全率）により供出可能量を算出する。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、蓄電池の充放電制御により電力の需給バランスを調整する仕組み(VPP；Virtual Power Plant)の中で、太陽光発電と蓄電池を採用する場合に、電力の供出可能量を算出可能とする技術に関する。

従来、電気の需要量を好適に制御すること（DR；Demand Response）で、需要と供給のバランスをとることがなされており、需要のピークが発生しそうなタイミングでは、一斉に需要量を抑制すること（下げDR）により、そのピーク需要のために用意していた発電コストや維持コストを削減する取り組みもなされている。

そして、今日では、このようなDRの司令塔としてアグリゲータが機能しており、取引の中核を担い、流れをコントロールしている。

ここで、例えば特許文献１では、発電した電力を負荷に供給可能であるとともに電力系統に逆潮流可能な太陽電池と、電力系統から供給された電力を充電可能であるとともに充電された電力を放電して負荷に供給可能な蓄電池と、該蓄電池の充放電を制御するコントローラを備えた電力システムであって、蓄電池は、第１時間帯で充電され、雨天予報日の場合は、第１時間帯に続く第２時間帯の中で予め定められた放電開始時刻で放電を開始するとともに、コントローラは、雨天予報日の蓄電池の放電後の残量を参照して、次回雨天予報日の蓄電池の放電開始時刻を調整する電力システムにより電力料金を低減することができる電力システムが開示されている。

特開２０１７−１１９５０号公報

しかしながら、特許文献１等で開示された従来技術では、蓄電池の充放電制御により電力の需給バランスを調整する仕組みの中で、太陽電池と蓄電池を採用する場合に、電力の供出可能量を適正に算出することは開示されていない。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、太陽光発電と蓄電池を採用する場合に電力の供出可能量を適正に算出することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る発電制御システムでは、発電制御装置とサーバ装置とからなる発電制御システムにおいて、前記発電制御装置は、直流電力を出力する太陽電池と、前記直流電力を交流電力に変換し、発電電力を制御するパワーコンディショナと、前記パワーコンディショナの余剰電力を蓄積する蓄電池と、受電電力を負荷へと分配供給する受変電部と、前記パワーコンディショナより前記太陽電池の供給電力及び前記蓄電池の充放電電力の情報を取得し、前記受変電部より前記負荷の消費電力及び電力会社の買電電力の情報を取得する制御部と、前記太陽電池の供給電力、前記蓄電池の充放電電力、前記負荷の消費電力、前記電力会社の買電電力を含む電力情報を前記サーバ装置に送信する通信部と、を備え、前記サーバ装置は、前記発電制御装置からの前記電力情報を受信する通信部と、前記電力情報に基づいて、電力の供出可能量を演算する演算部と、を備えている。

本発明の他の態様に係るサーバ装置は、太陽電池と蓄電池を備えた発電制御装置と通信自在なサーバ装置であって、前記発電制御装置からの前記太陽電池の供給電力、前記蓄電池の充放電電力、負荷の消費電力、電力会社の買電電力を含む電力情報を受信する通信部と、前記電力情報に基づいて、電力の供出可能量を演算する演算部と、を備える。

本発明の他の態様に係る発電制御方法は、サーバ装置が、発電制御装置からの太陽電池の供給電力、蓄電池の充放電電力、負荷の消費電力、電力会社の買電電力を含む電力情報に基づいて、電力の供出可能量を演算するステップを有し、前記ステップでは、買電ベースラインを算出し、消費電力ベースラインを算出し、前記消費電力ベースラインから太陽電池の出力を差し引くことでＤＲ制御限界値を算出し、前記買電ベースラインから前記ＤＲ制御限界値を差し引くことでＤＲ制御ベース値を算出し、設定された安全率に基づき次式により供出可能量を算出する。
（買電ベースライン−ＤＲ制御限界値）／（１＋安全率）

本発明の他の態様に係るプログラムは、コンピュータを、発電制御装置からの太陽電池の供給電力、蓄電池の充放電電力、負荷の消費電力、電力会社の買電電力を含む電力情報に基づいて、電力の供出可能量を演算する演算部として機能させ、前記演算部は、買電ベースラインを算出し、消費電力ベースラインを算出し、前記消費電力ベースラインから太陽電池の出力を差し引くことでＤＲ制御限界値を算出し、前記買電ベースラインから前記ＤＲ制御限界値を差し引くことでＤＲ制御ベース値を算出し、設定された安全率に基づき、次式により供出可能量を算出する。
（買電ベースライン−ＤＲ制御限界値）／（１＋安全率）

本発明によれば、太陽光発電と蓄電池を採用する場合に電力の供出可能量を適正に算出する技術を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る発電制御システムの構成図である。 同システムにおける発電制御装置の構成図である。 同システムにおけるサーバ装置の構成図である。 同システムによる画面表示例（下げＤＲ：放電）を示す図である。 同システムによる画面表示例（下げＤＲ：放電）を示す図である。 同システムによる画面表示例（上げＤＲ：充電）を示す図である。 同システムによる画面表示例（上げＤＲ：充電）を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係る発電制御システムの構成を示し説明する。

同図に示されるように、本実施形態に係る発電制御システムは、アグリゲータの保有するサーバ装置２と、発電制御装置１とを有する。サーバ装置２と、発電制御装置１と、電力会社の保有するサーバ装置３とは、インターネット等の通信網４を介して、無線又は有線で通信自在に接続されている。

このような構成において、アグリゲータのサーバ装置２は、発電制御装置１より通信網４を介して送られてきた買電電力、太陽光供給電力、蓄電池充放電電力、及び消費電力等を含む電力情報を受け付け、これら電力情報に基づいて、買電ベースラインや供出可能量等を演算し、供出可能量の情報を電力会社のサーバ装置３に送信する。電力会社のサーバ装置３では、アグリゲータより受けた当該供出可能量の情報に基づいて、上げＤＲ、下げＤＲを好適に実施することができる。

図２には、同システムにおける発電制御装置の構成を示し説明する。

同図に示されるように、発電制御装置１は、全体の制御を司る制御部１１と、通信部１２と、記憶部１３と、パワーコンディショナ１４と、太陽電池１５と、蓄電池１６と、受変電部１７と、負荷１８とで構成されている。ここで、負荷１８とは、例えば、家電製品等、電力を消費する一般的な電気機器をいう。

施設等に設置された太陽電池１５は、太陽光を直流電力に変換し、直流電力をパワーコンディショナ１４に出力する。パワーコンディショナ１４は、この直流電力を交流電力に変換し、太陽電池１５の発電電力を制御し、変換により得られた交流電力を家庭用の電気機器等の負荷１８で利用可能とする。パワーコンディショナ１４には、蓄電池１６も接続されており、余剰電力等が蓄積される。蓄電池１６の直流電力は、パワーコンディショナ１４を介して受変電部１７に出力可能である。

パワーコンディショナ１４は、電力線を介して受変電部１７と接続されており、当該受変電部１７は、負荷１８と接続されている。発電された電力は、パワーコンディショナ１４から受変電部１７を介して負荷１８に出力され、当該負荷１８で消費される。また、受変電部１７は、電力会社等の商用電力線に接続されており、商用電力線から電力供給を受け負荷１８に供給する。なお、受変電部１７は、複数の電力源に電力線を介して接続されてよく、その場合、受電電力を負荷１８へと分配供給する。

制御部１１は、太陽電池１５の発電電力の上限値を設定し、所定のタイミング（例えば日時等）で、負荷１８の消費電力、受変電部１７から負荷１８に供給する供給電力を計測する。受変電部１７から負荷１８への供給電力を取得してもよい。制御部１１は、太陽電池１５の発電電力をパワーコンディショナ１４から取得する。

こうして、制御部１１は、パワーコンディショナ１４より太陽電池１５の供給電力及び蓄電池１６の充放電電力の情報を取得する。さらに、制御部１１は、受変電部１７より負荷１８の消費電力及び電力会社の買電電力の情報を取得する。これら、太陽電池１５の供給電力、蓄電池１６の充放電電力、負荷１８の消費電力、電力会社の買電電力の情報を「電力情報」とする。制御部１１は、取得した電力情報を記憶部１３に記憶する。また、制御部１１は、所定のタイミングで、記憶部１３より電力情報を読み出し、通信部１２を介してアグリゲータのサーバ装置２に送信する。

図３には、同システムにおけるサーバ装置の構成を示し説明する。

同図に示されるように、サーバ装置２は、全体の制御を司る制御部２１と、通信部２２と、記憶部２３と、を備えている。制御部２１は、通信部２２、記憶部２３と電気的に接続されている。制御部２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Microprocessor unit）等で構成されている。通信部２２は、発電制御装置１や電力会社保有のサーバ装置３と通信するための通信インタフェースである。

記憶部２３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＡＭ（Read Only Memory）やハードディスクドライブ（HDD；Hard Disc Drive）等で構成されており、制御部２１で実行されるプログラムも記憶されている。さらに、記憶部２３は、顧客情報記憶部２４、電力情報記憶部２５も記憶している。

顧客情報記憶部２４は、太陽光発電施設等を保有する顧客の属性情報を顧客ＩＤと紐づけて記憶している。一方、電力情報記憶部２５は、買電電力、太陽光供給電力、蓄電池充放電電力、及び消費電力等の電力情報を、顧客ＩＤ等と紐づけて記憶している。

このような構成において、アグリゲータのサーバ装置２では、その制御部２１は、記憶部２３に格納されているプログラムを読み出し実行することで、主制御部２１ａ、受付部２１ｂ、演算部２１ｃ、及び送受信部２１ｄとして機能する。

主制御部２１ａは、統括的な制御を司る。受付部２１ｂは、通信網４を介して送られてきた太陽電池１５の供給電力（単に太陽光供給電力という）、蓄電池１６の充放電電力（単に蓄電池充放電電力という）、負荷１８の消費電力（単に消費電力という）、電力会社の買電電力（単に買電電力という）の情報を含む電力情報を受信し、当該電力情報を記憶部２３に記憶する。演算部２１ｃは、この電力情報に基づいて、詳細は後述するように買電ベースラインや供出可能量等を演算する。そして、送受信部２１ｄは、発電制御装置１や電力会社のサーバ装置３などとの間でデータの送受信を行う。

ここで、演算部２１ｃによる各種演算について詳述する。

前提として、記憶部２３の電力情報記憶部２５には、電力情報として電力会社の買電電力、太陽光供給電力、蓄電池充放電電力、及び消費電力が、過去数日分（この例では、５日分：１日前〜５日前まで）が記憶されている。更に、太陽電池１５、蓄電池１６の仕様として、太陽電池の出力、蓄電池容量、充電率最大値（この例では、９５％）、充電率最小値（この例では、３０％）、供給的容量、ＡＣ／ＤＣ出力が記憶されている。供給的容量とは、充電率最大容量と最小容量との差であり、充放電の幅を意味している。

演算部２１ｃは、先ず買電ベースラインを算出する。この例では、ガイドラインに従いＨｉｇｈ４ｏｆ５に基づき、買電電力の直近５日のデータの中から数値の高い値４つの平均を買電ベースラインとする。

続いて、演算部２１ｃは、消費電力ベースラインを算出する。ここでも、ガイドラインに従いＨｉｇｈ４ｏｆ５に基づき、消費電力の直近５日のデータの中から数値の高い値４つの平均を買電ベースラインとする。

次いで、演算部２１ｃは、ＤＲ制御限界値、ＤＲ制御ベース値を算出する。ＤＲ制御限界値は、先に求めた消費電力ベースラインから太陽電池の出力を差し引くことで求めることができる。ＤＲ制御ベース値は、買電ベースラインからＤＲ制御限界値を差し引くことで求めることができる。

続いて、演算部２１ｃは、安全率の設定を受け、供出可能量を算出する。供出可能量は次式で求めることができる。
（買電ベースライン−ＤＲ制御限界値）／（１＋安全率）

次いで、演算部２１ｃは、ＤＲ制御電力最小値とＤＲ制御電力最大値を求める。ＤＲ制御電力最小値は、供出可能量と同じである。一方、ＤＲ制御電力最大値は、次式で求めることができる。
（消費電力ベースライン−ＤＲ制御限界値）×（１＋安全率）

以上に加えて、演算部２１ｃは、供給可能時間を算出する。供給可能時間は、供出可能量と供給的容量との関係より次式で求めることが可能である。
供給可能時間＝供給的容量／供出可能量

以下、図４乃至図７には、演算結果を示す画面表示例を示し説明する。

図４は下げＤＲ（放電）供出可能量算出結果の表示画面１００を示し、図５は下げＤＲ（放電）供出可能量算出結果の表示画面１０１を示し、図６は上げＤＲ（充電）供出可能量算出結果の表示画面１０２を示し、図７は上げＤＲ（充電）供出可能量算出結果の表示画面１０３を示している。ここでは、代表例として、図４を例示して、各表示の意味内容について詳細に説明する。

図４において、表示画面１００の領域１００ａには、太陽電池、蓄電池の仕様が表示されている。この例では、太陽電池の出力が３０ｋＷ、蓄電池容量が３２ｋＷｈ、充電率最大値が３０．４ｋＷ、充電率最小値が９．６ｋＷ、供給的容量が２０．８ｋＷｈ、ＡＣ／ＤＣ出力が３．２ｋＷと表示されている。

表示画面１００の領域１００ｂには、発電制御装置１から取得した電力情報として、直近５日分の買電電力（ｋＷ）、太陽光供給電力（ｋＷ）、蓄電池充放電電力（ｋＷ）、及び消費電力（ｋＷ）が表示されている。この例では、蓄電池充放電電力は、直近５日のいずれにおいても０となっている。

表示画面１００の領域１００ｃには、演算部２１ｃによる演算結果が表示される。

演算部２１ｃは、ガイドラインに従いＨｉｇｈ４ｏｆ５に基づき、買電電力の直近５日のデータの中から数値の高い値４つの平均を買電ベースラインとする。この例では、（１０５＋１００＋９０＋８０）／４＝９３．７５ｋＷとなる。

演算部２１ｃは、ガイドラインに従いＨｉｇｈ４ｏｆ５に基づき、消費電力の直近５日のデータの中から数値の高い値４つの平均を買電ベースラインとする。この例では、（１１０＋１０５＋１００＋１００）／４＝１０３．７５ｋＷとなる。

演算部２１ｃは、消費電力ベースラインから太陽電池の出力を差し引くことでＤＲ制御限界値を求める。この例では、ＤＲ制御限界値は、１０３．７５−３０＝７３．７５ｋＷとなる。演算部２１ｃは、買電ベースラインからＤＲ制御限界値を差し引くことでＤＲ制御ベース値を求める。この例では、ＤＲ制御ベース値は、９３．７５−７３．７５＝２０ｋＷとなる。

続いて、演算部２１ｃは、安全率の設定を受け、供出可能量（＝（買電ベースライン−ＤＲ制御限界値）／（１＋安全率））を算出する。この例では、（９３．７５−７３．７５）／（１＋０．１）＝１８．１８２ｋＷとなる。演算部２１ｃは、ＤＲ制御電力最小値とＤＲ制御電力最大値を求める。ＤＲ制御電力最小値は、供出可能量と同じであるので、この例では１８．１８２ｋＷとなる。一方、ＤＲ制御電力最大値（＝（消費電力ベースライン−ＤＲ制御限界値）×（１＋安全率））は、この例では、（１０３．７５−７３．７５）×（１＋０．１）＝２８．１８ｋＷとなる。

以上に加えて、演算部２１ｃは、供出可能量と供給的容量との関係より供出可能時間を算出する。この例では、１．０ｈとなる。

このように、図４の画面１００は、下げＤＲで太陽光供給電力があり蓄電池充放電がないケースの表示例となっているが、図５の画面１０１は、下げＤＲで太陽光供給電力、蓄電池充放電があるケースの表示例であり、図６の画面１０２は、上げＤＲで太陽光供給電力があり蓄電池充放電がないケースの表示例であり、図７の画面１０３は、上げＤＲで太陽光供給電力、蓄電池充放電があるケースの表示例である。基本的な演算手法や考え方は図４と同様であるので、重複した説明は省略する。

以上説明したように、本発明の一実施形態によれば、以下の効果が奏される。

太陽光発電等の設置された施設内に設けられた発電制御装置から、アグリゲータのサーバ装置が、電力会社の買電電力、太陽光供給電力、蓄電池充放電電力、及び消費電力等の電力情報を取得し、それらを過去数日分（上記例では、５日分：１日前〜５日前まで）だけ記憶しておき、所定のタイミング（例えば所定の日時）で、前述した手法により電力の供出可能量を算出し、電力会社のサーバ装置に当該供出可能量を通知することで、電力会社のサーバ装置は、上げＤＲ／下げＤＲ等のタイミング等を迅速且つ的確に判断することが可能となる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなくその趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良・変更が可能であることは勿論である。

例えば、前述した供出可能量算出例は一例にすぎず、これらに限定されることなく、多種多様な状況においても本システムは機能する。

１…発電制御装置、２…サーバ装置、３…サーバ装置、４…通信網、１１…制御部、１２…通信部、１３…記憶部、１４…パワーコンディショナ、１５…太陽電池、１６…蓄電池、１７…受変電部、１８…負荷、２１…制御部、２１ａ…主制御部、２１ｂ…受付部、２１ｃ…演算部、２１ｄ…送受信部、２２…通信部、２３…記憶部、２４…顧客情報記憶部、２５…電力情報記憶部。

Claims (6)

1. 発電制御装置とサーバ装置とからなる発電制御システムにおいて、
   前記発電制御装置は、
   直流電力を出力する太陽電池と、
   前記直流電力を交流電力に変換し、発電電力を制御するパワーコンディショナと、
   前記パワーコンディショナの余剰電力を蓄積する蓄電池と、
   受電電力を負荷へと分配供給する受変電部と、
   前記パワーコンディショナより前記太陽電池の供給電力及び前記蓄電池の充放電電力の情報を取得し、前記受変電部より前記負荷の消費電力及び電力会社の買電電力の情報を取得する制御部と、
   前記太陽電池の供給電力、前記蓄電池の充放電電力、前記負荷の消費電力、前記電力会社の買電電力を含む電力情報を前記サーバ装置に送信する通信部と、を備え、
   前記サーバ装置は、
   前記発電制御装置からの前記電力情報を受信する通信部と、
   前記電力情報に基づいて、電力の供出可能量を演算する演算部と、を備えた
   発電制御システム。
2. 前記演算部は、買電ベースラインを算出し、消費電力ベースラインを算出し、前記消費電力ベースラインから太陽電池の出力を差し引くことでＤＲ制御限界値を算出し、前記買電ベースラインから前記ＤＲ制御限界値を差し引くことでＤＲ制御ベース値を算出し、設定された安全率に基づき、次式により供出可能量を算出する
   （買電ベースライン−ＤＲ制御限界値）／（１＋安全率）
   請求項１に記載の発電制御システム。
3. 太陽電池と蓄電池を備えた発電制御装置と通信自在なサーバ装置であって、
   前記発電制御装置からの前記太陽電池の供給電力、前記蓄電池の充放電電力、負荷の消費電力、電力会社の買電電力を含む電力情報を受信する通信部と、
   前記電力情報に基づいて、電力の供出可能量を演算する演算部と、を備えた
   サーバ装置。
4. 前記演算部は、買電ベースラインを算出し、消費電力ベースラインを算出し、前記消費電力ベースラインから太陽電池の出力を差し引くことでＤＲ制御限界値を算出し、前記買電ベースラインから前記ＤＲ制御限界値を差し引くことでＤＲ制御ベース値を算出し、設定された安全率に基づき、次式により供出可能量を算出する
   （買電ベースライン−ＤＲ制御限界値）／（１＋安全率）
   請求項３に記載のサーバ装置。
5. サーバ装置が、
   発電制御装置からの太陽電池の供給電力、蓄電池の充放電電力、負荷の消費電力、電力会社の買電電力を含む電力情報に基づいて、電力の供出可能量を演算するステップを有し、
   前記ステップでは、買電ベースラインを算出し、消費電力ベースラインを算出し、前記消費電力ベースラインから太陽電池の出力を差し引くことでＤＲ制御限界値を算出し、前記買電ベースラインから前記ＤＲ制御限界値を差し引くことでＤＲ制御ベース値を算出し、設定された安全率に基づき、次式により供出可能量を算出する
   （買電ベースライン−ＤＲ制御限界値）／（１＋安全率）
   発電制御方法。
6. コンピュータを、
   発電制御装置からの太陽電池の供給電力、蓄電池の充放電電力、負荷の消費電力、電力会社の買電電力を含む電力情報に基づいて、電力の供出可能量を演算する演算部、
   として機能させ、
   前記演算部は、買電ベースラインを算出し、消費電力ベースラインを算出し、前記消費電力ベースラインから太陽電池の出力を差し引くことでＤＲ制御限界値を算出し、前記買電ベースラインから前記ＤＲ制御限界値を差し引くことでＤＲ制御ベース値を算出し、設定された安全率に基づき、次式により供出可能量を算出する
   （買電ベースライン−ＤＲ制御限界値）／（１＋安全率）
   プログラム。