JP2020198751A - 給電制御システム、給電制御方法及び給電制御プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
親ブレーカーに電力供給網から契約総給電量以上の給電がされると親ブレーカーへの給電が自動的に遮断され、
給電される電気・電子機器の漏電時に、漏電ブレーカーへの給電が自動的に遮断され、
親ブレーカーを経由した給電が分岐給電回路によって各電気・電子機器に分岐給電されているときに、一つの分岐給電が規定以上の給電量になると、当該分岐給電だけが自動的に遮断されるように制御されている。
停電により電力供給網からの親ブレーカー経由の給電が途絶える;
分岐給電の合計が契約総給電量を超過して親ブレーカーが給電を遮断する;
漏電によって漏電ブレーカーが給電を遮断する;又は、
分岐給電の過剰により電気・電子機器への給電を子ブレーカーが個別に遮断する;
等の事情により分電盤の契約エリアの電気・電子機器は停止を余儀なくされる。
〔1〕複数の給電回路のそれぞれに負荷機器が電気的に接続され、
前記給電回路を経由して前記負荷機器に給電する給電制御システムであって、
前記給電制御システムは、放蓄電装置及び給電制御装置を備え、
前記放蓄電装置は、前記負荷機器に前記給電回路を経由して給電することができ、
前記給電制御装置は、自己学習型ソフトウェアを備え、
前記自己学習型ソフトウェアが、前記給電回路を経由する負荷機器への給電実績に基づき、前記放蓄電装置から給電しない給電回路を選択して、
前記放蓄電装置から前記給電しない給電回路には給電をせず、
前記給電しない給電回路以外の給電回路には継続して給電することができる給電制御システム(以下「本発明1」ともいう)、
〔2〕電力供給者の電力供給網から本発明1の給電回路に給電される本発明1の給電制御システムを使用して、
前記給電制御装置が、所定期間における前記複数の給電回路のそれぞれの給電実績を給電制御装置が記憶する工程1、
前記給電制御装置が、前記電力供給者の電力供給網からの給電が停止することを検知したときに、前記給電実績から給電の優先順位の低い給電回路を選択する工程2、及び、
前記給電制御装置が、前記電力供給者の電力供給網からの給電が停止したことを検知したとき、前記工程2で選択された以外の給電回路に、前記放蓄電装置から継続して給電する工程3を有する(以下「本発明2」ともいう)、及び、
〔3〕電力供給者の電力供給網から請求項1記載の給電回路に給電される請求項1記載の給電制御システムにおいて、前記給電制御装置を作動するためのコンピュータに、
所定期間における前記複数の給電回路のそれぞれの給電実績を記憶するステップ1、
電力供給者の電力供給網からの給電が停止したと判断したときに、前記給電実績から給電の優先順位の低い給電回路を選択するステップ2、及び、
前記給電制御装置が、電力供給者の電力供給網からの給電が停止したと判断したとき、前記ステップ2で選択された以外の給電回路に、前記放蓄電装置から継続して給電するステップ3を実行させる前記自動学習型ソフトウェアを構成する給電制御プログラムであって、
前記ステップ2が、前記ステップ3の継続して給電する給電量の合計が前記放蓄電装置の蓄電量を超えない条件下で、前記給電実績に基づいて自動学習して前記ステップ2における優先順位の低い給電回路の選択を決定するステップを経て実行される給電制御プログラム(以下「本発明3」ともいう)に関する。
本発明1は、複数の給電回路のそれぞれに負荷機器が電気的に接続され、
前記給電回路を経由して前記負荷機器に給電する給電制御システムであって、
前記給電制御システムは、放蓄電装置及び給電制御装置を備え、
前記放蓄電装置は、前記負荷機器に前記給電回路を経由して給電することができ、
前記給電制御装置は、自己学習型ソフトウェアを備え、
前記自己学習型ソフトウェアが、前記給電回路を経由する負荷機器への給電実績に基づき、前記放蓄電装置から給電しない給電回路を選択して、
前記放蓄電装置から前記給電しない給電回路には給電をせず、
前記給電しない給電回路以外の給電回路には継続して給電することができる給電制御システム給電制御システムである。
本発明1における複数の給電回路は、複数の給電回路のそれぞれに負荷機器が接続され、それぞれの給電回路を経由してぞれぞれの負荷機器に給電するようになっている。
負荷機器は複数の給電回路のそれぞれに電気的に接続し、給電回路を経由して給電される電流を消費して作動する照明、冷蔵庫、炊飯器、テレビ、IHレンジ、通信機器(パソコン、スマホ、タブレット等)等の電気・電子機器であり、家庭では家庭用電化機器、事業所では事務用電化機器や大型電化製品、工場で稼働する産業用電気・電子機器、病院で使用される生命維持装置等の種々電気・電子装置が典型である。
放蓄電装置は、電流を繰り返し放蓄電できる装置であり、典型的には蓄電池(二次電池ともいう)であり、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、ナトリウム硫黄電池等が例示できる。
商品として専ら電力会社の電力供給網に供給する態様(以下「売電型小規模自家発電」ともいう)と、
発電した家庭・事業所で自己消費し、自己消費しきれない余剰の電力を電力供給網に供給する態様(以下「自己消費型小規模自家発電」ともいう)とがある。
総合資源エネルギー調査会長期エネルギー需給見通し小委員会(第6回会合)資料1によれば、「分散型エネルギー」とは、比較的小規模で、かつ様々な地域に分散しているエネルギーの総称であり、従来の大規模・集中型エネルギーに対する相対的な概念であるとされており、(a)使用する創エネルギー機器の別、(b)電気・熱といったエネルギー形態の別、(c)機器単体か、複数機器の組合せで使用するのかの別など、様々な形態が存在するとされる。
(1)高温エネルギーである「温泉・地熱」、「太陽光」、「バイオマス熱」等、
(2)低温エネルギーである「雪氷熱」「風力」等、
(3)温度差エネルギーである「海水熱」、「河川水熱」、「地下水熱」、「下水熱」、「地中熱」等が挙げられる。
(1)高温エネルギーである「清掃工場排熱」「下水汚泥焼却場排熱」「工場排熱」「火力発電所排熱」等、
(2)低温エネルギーである「変電所排熱」「地下ケーブル排熱」「地下鉄排熱」「LNG冷熱」等が挙げられる。
住宅用の場合は、10kW未満の低圧である場合が多く、
産業用の場合は、発生交流電力の規模によって、10kW以上50kW未満の低圧、50kW以上2,000kW未満の高圧、2,000kW以上の特別高圧に分類される場合がある。
住宅用の10kW未満の低圧又は産業用の10kW以上50kW未満の低圧若しくは50kW以上2,000kW未満の高圧に好ましく適用でき、
住宅用の10kW未満の低圧又は産業用の10kW以上50kW未満の低圧により好ましく適用できる。
上述した分散型エネルギーによる売電型小規模自家発電を始めとし、蓄電池、電気自動車、節電電力等のように、家庭・事業所等の電力の需要家側にける自己消費型小規模自家発電が普及しており、これらを従来の電力供給網と組み合わせて、遠隔・統合制御することで電力の供給バランスを調整するいわゆるバーチャルパワープラント(VPP)構想が進められている(例えば、非特許文献1)。
分散型エネルギー発電やVPPにおいては、出力抑制等による電力供給網の給電の需給バランスの変動が、各小規模自家発電側の電力供給量を変動させるため、過不足する電力を小規模自家発電側の放蓄電装置の放蓄電、負荷機器への給電等によって調整することが必須となる。
本発明1における給電制御装置は自己学習型ソフトウェアを備え、
この自己学習型ソフトウェアが、記給電回路を経由する負荷機器への給電実績に基づき、放蓄電装置から給電しない給電回路を選択して、
放蓄電装置から給電しない給電回路には給電をせず、
給電しない給電回路以外の給電回路には継続して給電することができる
例えば、表1及び2に示すように、分電盤の給電エリアに負荷機器として照明、冷蔵庫、IHクッキング、電子レンジ、テレビ、洗濯機、エアコン、エコキュート、炊飯器が配されているとする。
表3には、各負荷機器に接続する分岐給電回路が組み込まれた(表3ではA〜Hの8組の)子ブレーカーと各分岐給電回路が接続する負荷機器が記載され、放蓄電装置の(例えば停電時の)蓄電量が記載されている。
給電制御装置が備える自動学習型ソフトウェアは、例えば、初期設定として、放充電装置の蓄電容量が10000Whであり、全給電回路に給電されている状態の全給電量が1000Whとする(表3給電態様1)。
自動学習型ソフトウェアが給電中止回路と決定した判断が変更された、又は、
決定した給電中止回路にその後不具合が生じて給電中止回路の選択をし直さなければならなかった等、
給電制御システムの機能に不具合が生じた場合も、給電実績として記憶して、これらの給電実績に基づいて自動学習型ソフトウェアに次回の停電の際には最適の給電中止回路の選択を行うように自動学習させることができる。
短時間当たりの消費電力、月毎の平均の給電実績、直近の1日の給電実績等の各負荷機器の使用状況以外にも、
放蓄電装置に関する蓄電容量、充電量、給電継続回路の消費電力等のパラメータ;
分電盤エリアの外部の天気、温度、湿度、気圧、騒音、これらの分布等の外部環境パラメータ;
負荷機器のある室内の配置、温度、湿度、これらの分布、負荷機器の運転状況等の室内環境パラメータ;
室内の動植物の健康・生育状態等の生体パラメータ;
VPP側の電力供給態様の情報や出力抑制等による電力供給網の給電の需給バランスの変動の情報等を含めることができる。
(3-1)過去の所定の期間、給電が所定の消費電力以下であった分岐給電回路を給電中止回路として選択する;
電流計測装置は、本発明における給電回路を経由する給電量を計測する装置であり、例えば、分電盤内における親ブレーカー、漏電ブレーカー及び子ブレーカーに組み込まれる給電回路の給電量を測定できる。
例えば、停電時に全ての給電回路への突然の給電の停止がある場合、又は、出力抑制のように予め決められた時間に全ての給電回路への給電の停止がある場合、
給電制御装置は、給電回路を経由する負荷機器への給電実績に基づき、
給電中止回路を選択して、放蓄電装置から、給電中止回路には給電せず、給電継続回路には継続して給電することができる。
本発明1の実施形態として、以下を例示できる(図1参照):
電力会社の電力供給網からの給電エリアへの給電を受ける給電回路(以下「契約給電回路」ともいう)が内蔵される親ブレーカー11;
親ブレーカーに内蔵される給電回路から漏電ブレーカー12に内蔵される給電遮断装置を経由して、それぞれが負荷機器に電気的に接続される複数の給電回路(以下「分岐給電回路」ともいう)のそれぞれを内蔵する複数の子ブレーカー15;
契約給電回路及び/又は分岐給電回路に給電できる放蓄電装置である蓄電池(図示されていない);
分岐給電回路の中の給電しない回路を選択してそれ以外の回路に継続して給電するための子ブレーカー統合給電用電磁開閉器13;
蓄電池からの契約給電回路及び/又は分岐給電回路への給電のON/OFFを切り替える蓄電池給電用電磁開閉器14;
各分岐給電回路の給電実績を測定するためにCT電流計16;
CT電流計で測定された給電実績が入力され、当該給電実績に基づき蓄電装置から給電しない分岐給電回路を選択して、蓄電池から給電しない給電回路には給電せず、給電しない給電回路以外の給電回路には継続して給電するように蓄電池給電用電磁開閉器14からの給電の開停止と分岐給電回路の中の給電しない回路を選択してそれ以外の回路に継続して給電するように子ブレーカー統合給電用電磁開閉器13を制御する給電制御装置であるAI制御装置17;及び
AI制御装置17が継続して給電するように蓄子ブレーカー統合給電用電磁開閉器13を制御した場合に、
無瞬断で給電できるように蓄電池からの給電を制御し、停電時にCT電流計、AI制御装置等の本発明1の制御系装置に給電する無停電電源装置18;
を備える給電制御システム。
(実施形態1)停電時に、給電制御装置が放蓄電装置の蓄電量(給電可能量)と平常時の給電実績を参照して、蓄電量が負荷機器全てに給電できると判断すれば、全ての負荷機器に給電を行う(当該実施形態を「全量負荷」ともいう)。
本発明2は、電力供給者の電力供給網から本発明1の給電回路に給電される本発明1の給電制御システムを使用して、
給電制御装置が、所定期間における複数の給電回路のそれぞれの給電実績を給電制御装置が記憶する工程1、
給電制御装置が、電力供給者の電力供給網からの給電が停止することを検知したときに、給電実績から給電の優先順位の低い給電回路を選択する工程2、及び、
給電制御装置が、電力供給者の電力供給網からの給電が停止したことを検知したとき、工程2で選択された以外の給電回路に、放蓄電装置から継続して給電する工程3を有する給電制御方法である。
本発明3は、電力供給者の電力供給網から本発明1の給電回路に給電される本発明1の給電制御システムにおいて、給電制御装置を作動するためのコンピュータに、
給電制御装置が、所定期間における前記複数の給電回路のそれぞれの給電実績を給電制御装置が記憶するステップ1、
給電制御装置が、電力供給者の電力供給網からの給電が停止したと判断したときに、給電実績から給電の優先順位の低い給電回路を選択するステップ2、及び、
給電制御装置が、電力供給者の電力供給網からの給電が停止したと判断したとき、ステップ2で選択された以外の給電回路に、放蓄電装置から継続して給電するステップ3を実行させる給電制御プログラムである。
AI制御装置17が、計測された給電量の例えば経時変化のパターンを負荷機器に対応させ、特定パターンに対応する負荷機器以外の負荷機器を特定負荷機器として選択するようにプログラムを設定する。
11 親ブレーカー(契約給電回路が内蔵されている)
12 漏電ブレーカー
13 子ブレーカー統合給電用電磁開閉器
14 蓄電池給電用電磁開閉器
15 複数の子ブレーカー(分岐給電回路のそれぞれが内蔵されている)
16 CT電流計(子ブレーカー統合給電用電磁開閉器13、蓄電池給電用電磁開閉器14、12組の子ブレーカー16のそれぞれに1組接続している)
17 AI制御装置
18 制御系装置給電用バックアップ電源
Claims (3)
- 複数の給電回路のそれぞれに負荷機器が電気的に接続され、
前記給電回路を経由して前記負荷機器に給電する給電制御システムであって、
前記給電制御システムは、放蓄電装置及び給電制御装置を備え、
前記放蓄電装置は、前記負荷機器に前記給電回路を経由して給電することができ、
前記給電制御装置は、自己学習型ソフトウェアを備え、
前記自己学習型ソフトウェアが、前記給電回路を経由する負荷機器への給電実績に基づき、前記放蓄電装置から給電しない給電回路を選択して、
前記放蓄電装置から前記給電しない給電回路には給電をせず、
前記給電しない給電回路以外の給電回路には継続して給電することができる給電制御システム。 - 電力供給者の電力供給網から請求項1記載の給電回路に給電される請求項1記載の給電制御システムを使用して、
前記給電制御装置が、所定期間における前記複数の給電回路のそれぞれの給電実績を給電制御装置が記憶する工程1、
前記給電制御装置が、前記電力供給者の電力供給網からの給電が停止することを検知したときに、前記給電実績から給電の優先順位の低い給電回路を選択する工程2、及び、
前記給電制御装置が、前記電力供給者の電力供給網からの給電が停止したことを検知したとき、前記工程2で選択された以外の給電回路に、前記放蓄電装置から継続して給電する工程3を有する給電制御方法。 - 電力供給者の電力供給網から請求項1記載の給電回路に給電される請求項1記載の給電制御システムにおいて、前記給電制御装置を作動するためのコンピュータに、
所定期間における前記複数の給電回路のそれぞれの給電実績を記憶するステップ1、
電力供給者の電力供給網からの給電が停止したと判断したときに、前記給電実績から給電の優先順位の低い給電回路を選択するステップ2、及び、
前記給電制御装置が、電力供給者の電力供給網からの給電が停止したと判断したとき、前記ステップ2で選択された以外の給電回路に、前記放蓄電装置から継続して給電するステップ3を実行させる前記自動学習型ソフトウェアを構成する給電制御プログラムであって、
前記ステップ2が、前記ステップ3の継続して給電する給電量の合計が前記放蓄電装置の蓄電量を超えない条件下で、前記給電実績に基づいて自動学習して前記ステップ2における優先順位の低い給電回路の選択を決定するステップを経て実行される給電制御プログラム。
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