JP2021010204A - 電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】非常時に電力が足りなくなるリスクを回避しつつ、電力の自給率の向上を図ることができる電力供給システムを提供する。【解決手段】太陽光発電部１０と、系統電源Ｓからの電力及び太陽光発電部１０からの電力を充放電可能な蓄電池２０と、蓄電池２０の充放電を制御する制御部３０と、を具備し、制御部３０は、非常時における電力を確保するために設定される残容量レベルまで蓄電池２０の残量が低下すると、蓄電池２０からの放電を不可能とし、現在以降の太陽光発電部１０の発電量及び住宅Ｈ（負荷）による電力需要の予測結果に基づいて、現在以降の前記残容量レベルを制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、電力を充放電可能な蓄電池を具備する電力供給システムの技術に関する。

従来、電力を充放電可能な蓄電池を具備する電力供給システムの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１には、太陽光を利用して発電する太陽電池と、電力を充放電可能な蓄電池を具備する電力供給システムが記載されている。このような電力供給システムの蓄電池においては、非常時に使用可能な電力を確保しておくため、予め残容量レベル（残量の下限値）が設定されている。そして、蓄電池の残量が残容量レベルまで低下すると、蓄電池からの放電が不可能となる。

しかしながら、設定された残容量レベルが高すぎると、通常時（非常時以外）に使用できる電力が少なくなり、蓄電池に蓄電された電力を十分に活用することができない。このため、電力の自給率（太陽電池の発電電力の自家消費率）の向上を十分に図ることができないという問題があった。一方、設定された残容量レベルが低すぎると、電力の自給率の向上を図ることはできるが、非常時に電力が足りなくなるリスクが高まるという問題があった。

特開２０１６−４８９９２号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、非常時に電力が足りなくなるリスクを回避しつつ、電力の自給率の向上を図ることができる電力供給システムを提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、負荷に電力を供給する電力供給システムであって、自然エネルギーを利用して発電可能な発電部と、系統電源からの電力及び前記発電部からの電力を充放電可能な蓄電池と、前記蓄電池の充放電を制御する制御部と、を具備し、前記制御部は、非常時における電力を確保するために設定される残容量レベルまで前記蓄電池の残量が低下すると、前記蓄電池からの放電を不可能とし、現在以降の前記発電部の発電量及び前記負荷による電力需要の予測結果に基づいて、現在以降の前記残容量レベルを制御するものである。

請求項２においては、前記制御部は、前記予測結果に基づいて、前記発電部の発電量のうち前記電力需要に対して余剰する余剰電力量を予測し、現在以降の所定期間における前記余剰電力量の合計を示す総余剰電力量に基づいて、前記残容量レベルの下限値を決定し、前記所定期間中の所定時刻における前記残容量レベルが前記下限値となるように前記残容量レベルを制御するものである。

請求項３においては、前記制御部は、前記残容量レベルの前記下限値における蓄電量と前記総余剰電力量との合計が、前記蓄電池の最大容量以上となるように、かつ、設定可能な値のうちできるだけ小さい値となるように、前記下限値を決定するものである。

請求項４においては、前記制御部は、前記所定期間の中で、前記発電部の発電量が非常時の電力需要に対して余剰する最初の時刻を予測し、当該最初の時刻を前記所定時刻とするものである。

請求項５においては、前記制御部は、現在の前記残容量レベルよりも小さい所定の残容量レベルにおける蓄電量によって、現在から前記所定時刻までの前記非常時の電力需要の合計である非常時総電力量を賄えるか否かを判断し、賄えると判断した場合、前記残容量レベルを前記所定の残容量レベルまで下げ、賄えないと判断した場合、前記残容量レベルを維持するものである。

請求項６においては、前記制御部は、前記非常時総電力量を賄えるか否かの判断を、前記所定時刻までに複数回行うものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、非常時に電力が足りなくなるリスクを回避しつつ、電力の自給率の向上を図ることができる。

請求項２においては、蓄電池の残量が所定時刻前に残容量レベルの下限値まで減少するのを防止することができ、ひいては、非常時に電力が足りなくなるリスクをより回避し易くすることができる。

請求項３においては、電力の自給率の向上を図ることができるとともに、所定時刻以降において蓄電池を満充電とすることができる。

請求項４においては、所定時刻（発電部の発電量が非常時の電力需要に対して余剰する最初の時刻）以降は蓄電池への充電が期待できるため、蓄電池の残量が所定時刻に残容量レベルの下限値まで減少したとしても、非常時に使用可能な電力を確保することができる。

請求項５においては、非常時に電力が足りなくなるリスクをより回避し易くすることができ、かつ、電力の自給率をより向上させることができる。

請求項６においては、非常時総電力量は、所定時刻に近づくにつれて小さくなるため、時間の経過とともに（所定時刻に近づくにつれて）「賄える」と判断され易くなり、ひいては残容量レベルを段階的に下げていくことができる。これにより、蓄電池の残量が急激に減少するのを防止することができ、ひいては、非常時に電力が足りなくなるリスクをより回避し易くすることができる。

本発明の一実施形態に係る電力供給システムの構成を示したブロック図。 残容量レベル設定処理を示したフローチャート。 残容量レベル下限値決定処理を示したフローチャート。 残容量レベル下限値決定処理のサブルーチンを示したフローチャート。 充電開始時刻決定処理を示したフローチャート。 翌日の電力需要及びＰＶ発電量の予測結果を示した図。 翌日の非常時使用電力量及びＰＶ発電量の予測結果を示した図。 翌日が晴天日と予測される場合の蓄電量の推移の一例を示した図。 翌日が曇天日と予測される場合の蓄電量の推移の一例を示した図。 別例に係る残容量レベル設定処理を示したフローチャート。

以下では、図１を用いて、本発明の一実施形態に係る電力供給システム１について説明する。

電力供給システム１は、住宅Ｈに電力を供給するものである。住宅Ｈは、配電線Ｌによって系統電源Ｓと接続される。住宅Ｈには、配電線Ｌを介して系統電源Ｓからの電力が供給される。電力供給システム１は、太陽光発電部１０、蓄電池２０及び制御部３０を具備する。

太陽光発電部１０は、太陽光を利用して発電する装置である。太陽光発電部１０は、太陽電池パネル等により構成される。太陽光発電部１０は、例えば、住宅Ｈの屋根の上等の日当たりの良い場所に設置される。太陽光発電部１０は、後述する蓄電池２０と配電線Ｌとを結ぶ電路の中途部に設けられる。

蓄電池２０は、電力を充放電可能に構成されるものである。蓄電池２０は、例えば、リチウムイオン電池により構成される。蓄電池２０は、前記電路を介して配電線Ｌの中途部に接続される。蓄電池２０には、残容量レベルが設定されている。ここで、「残容量レベル」とは、停電等の非常時における電力を確保するために設定されるものであり、常に確保される最低限の蓄電量を示すものである。本明細書において、「残容量レベル」は、蓄電池２０の蓄電容量（最大容量）に対する割合（例えば３０％）で表される。

本実施形態において、残容量レベルは、蓄電池２０の蓄電容量（最大容量）の０〜５０％の間で１０％刻みで設定可能とする。また、蓄電池２０の蓄電容量（最大容量）は、５．４［ｋＷｈ］であるとする。また、蓄電池２０の最大充電電力（１時間当りに充電可能な電力量の上限値）及び最大放電電力（１時間当りに放電可能な電力量の上限値）は、２０００［Ｗ］とする。

制御部３０は、蓄電池２０の充放電を制御するものである。制御部３０は、設定された残容量レベルまで蓄電池２０の蓄電量（残量）が低下すると、蓄電池２０からの放電を不可能とする。これにより、蓄電池２０は、最低限の蓄電量として、残容量レベル（における蓄電量）が常に確保される。ここで、「残容量レベルにおける蓄電量」とは、蓄電池２０の蓄電容量（最大容量）に残容量レベルを掛け合わせて算出されるものである。例えば、残容量レベルが３０％である場合、残容量レベルにおける蓄電量は、蓄電容量５．４［ｋＷｈ］×０．３＝１．６２［ｋＷｈ］である。

なお、制御部３０は、蓄電池２０の内部に組み込まれているものであってもよく、或いは蓄電池２０とは別に設けられ、蓄電池２０を外部から制御するものであってもよい。

以下では、前述の如く構成された電力供給システム１における電力の供給態様について、簡単に説明する。

蓄電池２０は、配電線Ｌ上において太陽光発電部１０及び蓄電池２０よりも上流側（系統電源Ｓ側）に設けられたセンサ（不図示）の検出結果に基づいて、負荷追従運転による充放電を行う。

具体的には、蓄電池２０は、前記センサが住宅Ｈ側へ流れる電力を検出した場合に、当該検出結果に基づいて放電を行う。また、蓄電池２０は、前記センサが系統電源Ｓ側へ流れる電力を検出した場合に、当該検出結果に基づいて充電を行う。なお、蓄電池２０は、前記センサが住宅Ｈ側及び系統電源Ｓ側へ流れる電力を検出しなかった場合には、充放電を行わない（待機する）。

こうして、前記センサが住宅Ｈ側へ流れる電力を検出した場合には、当該検出結果に基づいて、蓄電池２０から放電された電力が配電線Ｌへと流される。この場合、太陽光発電部１０で発電された電力（発電電力）があれば、当該発電電力も配電線Ｌへと流されている。こうして、配電線Ｌへ流された電力は住宅Ｈ側へ流れる。

また、前記センサが系統電源Ｓ側へ流れる電力を検出した場合には、当該検出結果に基づいて、太陽光発電部１０で発電された電力が蓄電池２０に充電される。なお、太陽光発電部１０で発電された電力のうち、蓄電池２０で充電しきれなかった電力は、配電線Ｌへと流され、系統電源Ｓ側へ流れる。

また、前記センサが住宅Ｈ側及び系統電源Ｓ側へ流れる電力を検出しなかった場合には、配電線Ｌへと流された太陽光発電部１０で発電された電力のみが住宅Ｈ側へ流れている。この場合、蓄電池２０は充放電を行わない。

このようにして、太陽光発電部１０で発電された電力は、まず住宅Ｈに供給され、余剰した電力が蓄電池２０に充電され、それでもなお余剰した電力は系統電源Ｓへと逆潮流される。

以下、図２から図７を用いて、残容量レベル設定処理について説明する。残容量レベル設定処理は、翌日の太陽光発電部１０の発電量及び住宅Ｈの負荷（以下、負荷Ｈということもある）による電力需要の予測結果に基づいて、翌日の残容量レベルを制御するものである。なお、制御部３０は、残容量レベル設定処理を行う前に、残容量レベルを最大値（５０％）に設定しておくものとする。

図２に示すステップＳ１０において、制御部３０は、残容量レベル下限値決定処理を行う。具体的には、残容量レベル下限値決定処理は、図３に示すフローで行われる。

図３に示すステップＳ２０において、翌日の電力需要量及び翌日のＰＶ発電量を予測する。ここで、「電力需要量」とは、負荷Ｈによる電力需要量を示すものである。また、「ＰＶ発電量」とは、太陽光発電部１０によって発電される電力量を示すものである。制御部３０は、負荷Ｈの過去の電力需要量のデータ等に基づいて、翌日の電力需要量を予測する。制御部３０は、太陽光発電部１０の過去の発電電力量のデータ、及び翌日の天気予報等に基づいて、翌日のＰＶ発電量を予測する。

図６は、翌日の電力需要量及びＰＶ発電量の予測結果を示している。図６に示すように、制御部３０は、翌日の各時刻における電力需要量及びＰＶ発電量を予測する。制御部３０は、当該ステップＳ２０の処理を行った後、ステップＳ２１に移行する。

図３に示すステップＳ２１において、制御部３０は、翌日の総余剰電力量を算出する。この処理において、制御部３０は、各時刻（１時間ごと）のＰＶ発電量が、各時刻（１時間ごと）の電力需要量を上回っている時刻を確認する。そして、当該時刻において、ＰＶ発電量から電力需要量を差し引くことにより、余剰電力量（１時間当りの余剰電力量）を算出する。すなわち、余剰電力量は、太陽光発電部１０の発電量のうち負荷Ｈの電力需要量に対して余剰する電力量を示すものである。余剰電力量は、図６においては、ハッチングで示される部分である。そして、制御部３０は、各時刻における（１時間当りの）余剰電力量を合計することにより、総余剰電力量を算出する。制御部３０は、当該ステップＳ２１の処理を行った後、ステップＳ２２に移行する。

図３に示すステップＳ２２において、制御部３０は、残容量レベル下限値を決定する。ここで、「残容量レベル下限値」とは、図２に示す残容量レベル設定処理において制御される残容量レベルの下限値を示すものである。具体的には、残容量レベル下限値の決定処理は、図４に示すフローで行われる。

図４に示すステップＳ３０において、制御部３０は、総余剰電力量＞４８６０［Ｗｈ］（蓄電容量の９０％）であるか否かを判断する。「総余剰電力量」は、図３に示すステップＳ２１で算出されたものである。制御部３０は、総余剰電力量＞４８６０［Ｗｈ］（蓄電容量の９０％）であると判定した場合（ステップＳ３０で「ＹＥＳ」）、ステップＳ３１に移行する。一方、制御部３０は、総余剰電力量＞４８６０［Ｗｈ］（蓄電容量の９０％）でないと判定した場合（ステップＳ３０で「ＮＯ」）、ステップＳ３２に移行する。

ステップＳ３１において、制御部３０は、残容量レベル下限値を（蓄電容量の）１０％に決定する。制御部３０は、当該ステップＳ３１の処理を行った後、図４に示す制御フローを終了する。

ステップＳ３２において、制御部３０は、総余剰電力量＞４３２０［Ｗｈ］（蓄電容量の８０％）であるか否かを判断する。制御部３０は、総余剰電力量＞４３２０［Ｗｈ］（蓄電容量の８０％）であると判定した場合（ステップＳ３２で「ＹＥＳ」）、ステップＳ３３に移行する。一方、制御部３０は、総余剰電力量＞４３２０［Ｗｈ］（蓄電容量の８０％）でないと判定した場合（ステップＳ３２で「ＮＯ」）、ステップＳ３４に移行する。

ステップＳ３３において、制御部３０は、残容量レベル下限値を（蓄電容量の）２０％に決定する。制御部３０は、当該ステップＳ３３の処理を行った後、図４に示す制御フローを終了する。

ステップＳ３４において、制御部３０は、総余剰電力量＞３７８０［Ｗｈ］（蓄電容量の７０％）であるか否かを判断する。制御部３０は、総余剰電力量＞３７８０［Ｗｈ］（蓄電容量の７０％）であると判定した場合（ステップＳ３４で「ＹＥＳ」）、ステップＳ３５に移行する。一方、制御部３０は、総余剰電力量＞３７８０［Ｗｈ］（蓄電容量の７０％）でないと判定した場合（ステップＳ３４で「ＮＯ」）、ステップＳ３６に移行する。

ステップＳ３５において、制御部３０は、残容量レベル下限値を（蓄電容量の）３０％に決定する。制御部３０は、当該ステップＳ３５の処理を行った後、図４に示す制御フローを終了する。

ステップＳ３６において、制御部３０は、総余剰電力量＞３２４０［Ｗｈ］（蓄電容量の６０％）であるか否かを判断する。制御部３０は、総余剰電力量＞３２４０［Ｗｈ］（蓄電容量の６０％）であると判定した場合（ステップＳ３６で「ＹＥＳ」）、ステップＳ３７に移行する。一方、制御部３０は、総余剰電力量＞３２４０［Ｗｈ］（蓄電容量の６０％）でないと判定した場合（ステップＳ３６で「ＮＯ」）、ステップＳ３８に移行する。

ステップＳ３７において、制御部３０は、残容量レベル下限値を（蓄電容量の）４０％に決定する。制御部３０は、当該ステップＳ３７の処理を行った後、図４に示す制御フローを終了する。

ステップＳ３８において、制御部３０は、残容量レベル下限値を（蓄電容量の）５０％に決定する。制御部３０は、当該ステップＳ３８の処理を行った後、図４に示す制御フローを終了するとともに、図３に示す制御フローを終了する。これにより、図２に示すステップＳ１０の処理が完了する。制御部３０は、当該ステップＳ１０の処理を行った後、ステップＳ１１に移行する。

このような制御により、残容量レベル下限値は、ステップＳ２１で算出した総余剰電力量と、当該残容量レベル下限値における蓄電量との合計が、蓄電池２０の蓄電容量（最大容量）以上であって、かつ、設定可能な値のうちできるだけ小さい値となるように決定される。

図２に示すステップＳ１１において、制御部３０は、非常時の使用電力量の設定処理、及び翌日の充電開始時刻ｔｓの設定処理を行う。非常時の使用電力量の設定処理、及び翌日の充電開始時刻ｔｓの設定処理は、図５に示すフローで行われる。

図５に示すステップＳ４０において、制御部３０は、翌日のＰＶ発電量を予測する。制御部３０は、ステップＳ２０と同様に、太陽光発電部１０の過去の発電電力量のデータ、及び翌日の天気予報等に基づいて、翌日のＰＶ発電量を予測する。なお、当該ステップＳ４０においては、必ずしも翌日のＰＶ発電量を改めて予測する必要はなく、ステップＳ２０の処理で得られたデータを用いることとしてもよい。制御部３０は、当該ステップＳ４０の処理を行った後、ステップＳ４１に移行する。

ステップＳ４１において、制御部３０は、非常時使用電力量の設定処理を行う。ここで、「非常時使用電力量」とは、非常時に必要とされる単位時間当たりの電力量を示すものであり、住宅Ｈの住人が非常時にどれくらいの電力を確保したいかによって決定することができる。非常時使用電力量は、蓄電池特定回路（非常時の専用回路）に繋ぐ機器の消費電力量に基づいて、決定可能である。非常時使用電力量は、０〜２０００［Ｗｈ］（１時間当りの最大放電量）の間の任意の値に設定可能である。制御部３０は、当該ステップＳ４１の処理を行った後、ステップＳ４２に移行する。図７に示すように、本実施形態においては、非常時使用電力量は、３００［Ｗｈ］に設定されるものとする。制御部３０は、当該ステップＳ４１の処理を行った後、ステップＳ４２に移行する。

ステップＳ４２において、制御部３０は、翌日の充電開始時刻ｔｓの決定処理を行う。ここで、「充電開始時刻」とは、翌日において蓄電池２０が最初に充電を開始すると予測される時刻である。この処理において、制御部３０は、ＰＶ発電量（ステップＳ４０で設定された値）のうち非常時使用電力量（ステップＳ４１で設定された値）に対して余剰する電力量（非常時余剰電力量）が発生する最初の時刻を、充電開始時刻ｔｓとする。本実施形態においては、充電開始時刻ｔｓは８：００に設定される（図７参照）。制御部３０は、当該ステップＳ４２の処理を行った後、図５に示す制御フローを終了する。これにより、図２に示すステップＳ１１の処理が完了する。制御部３０は、当該ステップＳ１１の処理を行った後、ステップＳ１２に移行する。

以下のステップＳ１２からステップＳ１７までの処理は、現時刻ｔが充電開始時刻ｔｓとなるまで、１時間ごとに行われる。

図２に示すステップＳ１２において、制御部３０は、現時刻ｔから翌日の充電開始時刻ｔｓまでに必要な非常時総電力量Ａを算出する。図７に示す例においては、非常時総電力量Ａは、現時刻ｔ（ステップＳ１２の処理時点）から、充電開始時刻ｔｓである８：００までの各時刻の非常時使用電力量（ステップＳ４１参照）を足し合わせることにより、算出される。制御部３０は、当該ステップＳ１２の処理を行った後、ステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３において、制御部３０は、非常時総電力量Ａ＜現在の残容量レベル（における蓄電量）であるか否かを判定する。制御部３０は、非常時総電力量Ａ＜現在の残容量レベルであると判定した場合（ステップＳ１３で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１４に移行する。一方、制御部３０は、非常時総電力量Ａ＜現在の残容量レベルでないと判定した場合（ステップＳ１３で「ＮＯ」）、ステップＳ１７に移行する。

なお、ステップＳ１３で「ＹＥＳ」の場合とは、現在（現時刻ｔ）の残容量レベルで、非常時総電力量Ａを賄えることを示している。一方、ステップＳ１３で「ＮＯ」の場合とは、現在の残容量レベルでは、非常時総電力量Ａを賄えないことを示している。

ステップＳ１７において、制御部３０は、残容量レベルを変更しない。制御部３０は、例えば現在の残容量レベルが３０％である場合、残容量レベルを３０％で維持する。制御部３０は、当該ステップＳ１７の処理を行った後、次の時刻ｔになるまで待機する。

一方、ステップＳ１４において、制御部３０は、非常時総電力量Ａ＜一段階下の残容量レベル（における蓄電量）であるか否かを判定する。ここで、「一段階下の残容量レベル」とは、仮に現在の残容量レベルから一段階下げた場合に設定される残容量レベルである。制御部３０は、非常時総電力量Ａ＜一段階下の残容量レベルであると判定した場合（ステップＳ１４で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１５に移行する。一方、制御部３０は、非常時総電力量Ａ＜一段階下の残容量レベルでないと判定した場合（ステップＳ１４で「ＮＯ」）、ステップＳ１７に移行し、現在の残容量レベルのまま次の時刻ｔまで待機する。

なお、ステップＳ１４で「ＹＥＳ」の場合とは、一段階下の残容量レベルで、非常時総電力量Ａを賄えることを示している。一方、ステップＳ１４で「ＮＯ」の場合とは、一段階下の残容量レベルでは、非常時総電力量Ａを賄えないことを示している。

ステップＳ１５において、制御部３０は、残容量レベル下限値＜一段階下の残容量レベルであるか否かを判定する。制御部３０は、残容量レベル下限値＜一段階下の残容量レベルであると判定した場合（ステップＳ１５で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１６に移行する。一方、制御部３０は、残容量レベル下限値＜一段階下の残容量レベルでないと判定した場合（ステップＳ１５で「ＮＯ」）、ステップＳ１７に移行し、現在の残容量レベルのまま次の時刻ｔまで待機する。

ステップＳ１６において、制御部３０は、残容量レベルを一段階下げる処理を行う。この処理において、制御部３０は、例えば現在の残容量レベルが３０％である場合、残容量レベルを２０％に変更する（下げる）。制御部３０は、当該ステップＳ１６の処理を行った後、次の時刻ｔになるまで待機する。

制御部３０は、現時刻ｔが充電開始時刻ｔｓとなると、図２に示す制御フローを終了する。

このような制御を行うことにより、本実施形態に係る電力供給システム１においては、翌日の太陽光発電部１０の発電量及び翌日の電力需要の予測結果に基づいて、蓄電池２０の残容量レベルを自動で最適制御することができる。

より詳細には、図２に示す残容量レベル設定処理においては、「非常時総電力量Ａ＜現在の残容量レベル」である場合（ステップＳ１３で「ＹＥＳ」）、すなわち、現在（現時刻ｔ）の残容量レベルで非常時総電力量Ａを賄える場合（かつ、ステップＳ１４及びステップＳ１５でＹＥＳの場合）、残容量レベルを一段階下げる（ステップＳ１６）。これにより、蓄電池２０に蓄電される電力のうち使用可能な電力を拡大することができ、蓄電池２０の電力を十分に活用することが可能となる。このため、電力の自給率の向上を図ることができる。

また、図２に示す残容量レベル設定処理において制御部３０は、ステップＳ１３でＹＥＳと判定した場合、さらに、現在の残容量レベルよりも小さい所定の残容量レベル（本実施形態においては、一段階下の残容量レベル）で非常時総電力量Ａを賄えるか否かを判定する（ステップＳ１４）。そして制御部３０は、賄えると判定した場合（かつ、ステップＳ１５でＹＥＳの場合）、残容量レベルを前記所定の残容量レベルまで（一段階）下げる（ステップＳ１６）。これにより、変更後の残容量レベルによって、十分に非常時の電力の確保を図ることができる。

一方、「非常時総電力量Ａ＜現在の残容量レベル」でない場合（ステップＳ１３で「ＮＯ」）、すなわち、現在（現時刻ｔ）の残容量レベルで非常時総電力量Ａを賄えない場合、又は、「非常時総電力量Ａ＜現在の残容量レベルよりも小さい所定の残容量レベル（一段階下の残容量レベル）」でない場合（ステップＳ１４で「ＮＯ」）、すなわち、前記所定の残容量レベル（一段階下の残容量レベル）で非常時総電力量Ａを賄えない場合、残容量レベルは下げられることなく維持される（ステップＳ１７）。これにより、非常時の電力の確保を図ることができる。

このように、現在の残容量レベル及び一段階下の残容量レベルと、現在から所定時刻（充電開始時刻ｔｓ）までに必要な非常時の電力量とを比較して、残容量レベルを下げるか下げないかを決定することにより、非常時に電力が足りなくなるリスクを回避しつつ、電力の自給率の向上を図ることができる。

また、本実施形態に係る電力供給システム１においては、余剰電力（太陽光発電部１０の発電電力のうち負荷Ｈの電力需要に対して余剰する電力）が発生する最初の時刻（充電開始時刻ｔｓ）まで、図２に示すステップＳ１２からステップＳ１７までの処理を繰り返す。ステップＳ１２で算出される非常時総電力量Ａは、現時刻ｔが充電開始時刻ｔｓに近づくにつれて小さくなる。このため、時間の経過とともに（充電開始時刻ｔｓに近づくにつれて）、現在の残容量レベル又は一段階下の残容量レベルによって非常時総電力量Ａを「賄える」と判断され易くなる（ステップＳ１３又はステップＳ１４でＹＥＳと判断され易くなる）。したがって、時間の経過とともに、残容量レベルを段階的に下げていくことができる。これにより、蓄電池２０の残量が、充電開始時刻ｔｓの前に急激に減少してしまう（残容量レベル下限値まで減少してしまう）のを防止することができる。よって、充電開始時刻ｔｓの前に停電となった場合であっても、必要な電力を確保しておくことができる。

また、残容量レベルは、残容量レベル下限値未満には設定されない（ステップＳ１５参照）。ここで、残容量レベル下限値は、当該残容量レベル下限値と総余剰電力量との合計が、蓄電池２０の蓄電容量（最大容量）以上となるように設定される（図４参照）。したがって、充電開始時刻ｔｓ以降において蓄電池２０が満充電となることが期待される。これにより、系統電源Ｓからできるだけ買電することなく、住宅Ｈに電力を供給することができる。また、残容量レベル下限値は、当該残容量レベル下限値と総余剰電力量との合計が、前記条件を満たし、かつ、設定可能な値のうちできるだけ小さい値となるように設定される（図４参照）。これにより、太陽光発電部１０の発電電力のうち蓄電池２０に充電できない電力を減らすことができ、ひいては太陽光発電部１０の発電電力の自家消費率を向上させることができる。

以下、図８及び図９を用いて、本実施形態に係る制御イメージを説明する。

例えば、図８に示すように、翌日が晴天日と予測される場合、太陽光発電部１０の発電量が十分に見込めるため、余剰電力量も多くなると考えられる。よって、余剰電力が発生する最初の時刻（充電開始時刻ｔｓ）までに、蓄電池２０の蓄電量（残量）が少なくなっていたとしても、当該時刻（充電開始時刻ｔｓ）以降に余剰電力を充電することにより、蓄電池２０の蓄電量の増加が期待できる。したがって、余剰電力が発生する最初の時刻（充電開始時刻ｔｓ）の残容量レベルを比較的低い値（１０％）まで下げても、非常時に電力が足りなくなる可能性が小さくなる。そして、残容量レベルを比較的低い値（１０％）まで下げることで、蓄電池２０の蓄電電力を最大限活用することができ、ひいては電力の自給率の向上を図ることができる。

一方、図９に示すように、翌日が曇天日と予測される場合、太陽光発電部１０の発電量が十分に見込めないため、余剰電力量は少なくなると考えられる。よって、余剰電力が発生する最初の時刻（充電開始時刻ｔｓ）までに、蓄電池２０の残量が少なくなっていた場合、蓄電池２０の蓄電量の増加が余り期待できない。したがって、余剰電力が発生する最初の時刻（充電開始時刻ｔｓ）の残容量レベルを比較的高い値（４０％）とすることにより、非常時のための電力を確保することができる。

このように、本実施形態に係る電力供給システム１においては、非常時に電力が足りなくなるリスクを回避しつつ、電力の自給率（太陽光発電部１０の発電電力の自家消費率）の向上を図ることができる。また、昨今、太陽光発電部１０の発電電力の売電単価は低下する傾向にあり、このような状況において太陽光発電部１０の発電電力の自家消費率を向上させることにより、光熱費の削減を図ることができる。

以上の如く、本実施形態に係る電力供給システム１は、住宅Ｈ（負荷）に電力を供給する電力供給システム１であって、自然エネルギーを利用して発電可能な太陽光発電部１０（発電部）と、系統電源Ｓからの電力及び前記太陽光発電部１０からの電力を充放電可能な蓄電池２０と、前記蓄電池２０の充放電を制御する制御部３０と、を具備し、前記制御部３０は、非常時における電力を確保するために設定される残容量レベルまで前記蓄電池２０の残量が低下すると、前記蓄電池２０からの放電を不可能とし、現在以降の前記太陽光発電部１０の発電量及び前記住宅Ｈ（負荷）による電力需要の予測結果に基づいて、現在以降の前記残容量レベルを制御するものである。
このように構成されることにより、非常時に電力が足りなくなるリスクを回避しつつ、電力の自給率の向上を図ることができる。

また、前記制御部３０は、前記予測結果に基づいて、前記太陽光発電部１０の発電量のうち前記電力需要に対して余剰する余剰電力量を予測し、翌日（現在以降の所定期間）における前記余剰電力量の合計を示す総余剰電力量に基づいて、残容量レベル下限値（前記残容量レベルの下限値）を決定し、前記翌日の充電開始時刻ｔｓ（所定時刻）における前記残容量レベルが前記残容量レベル下限値となるように前記残容量レベルを制御するものである。
このように構成されることにより、蓄電池２０の残量が充電開始時刻ｔｓ（所定時刻）前に残容量レベルの下限値まで減少するのを防止することができ、ひいては、非常時に電力が足りなくなるリスクをより回避し易くすることができる。

また、前記制御部３０は、前記残容量レベル下限値における蓄電量と前記総余剰電力量との合計が、前記蓄電池２０の最大容量以上となるように、かつ、設定可能な値のうちできるだけ小さい値となるように、前記残容量レベル下限値を決定するものである。
このように構成されることにより、電力の自給率の向上を図ることができるとともに、充電開始時刻ｔｓ（所定時刻）以降において蓄電池２０を満充電とすることができる。

また、前記制御部３０は、翌日（前記所定期間）の中で、前記太陽光発電部１０の発電量が非常時使用電力量（非常時の電力需要）に対して余剰する最初の時刻を予測し、当該最初の時刻を前記充電開始時刻ｔｓ（所定時刻）とするものである。
このように構成されることにより、充電開始時刻ｔｓ（太陽光発電部１０の発電量が非常時使用電力量に対して余剰する最初の時刻）以降は蓄電池２０への充電が期待できるため、蓄電池２０の残量が充電開始時刻ｔｓに残容量レベル下限値まで減少したとしても、非常時に使用可能な電力を確保することができる。

また、前記制御部３０は、現在の前記残容量レベルよりも小さい所定の残容量レベル（一段階下の残容量レベル）における蓄電量によって、現在から前記充電開始時刻ｔｓまでの前記非常時使用電力量の合計である非常時総電力量Ａを賄えるか否かを判断し、賄えると判断した場合（図２に示すステップＳ１４で「ＹＥＳ」）、前記残容量レベルを前記所定の残容量レベルまで下げ（ステップＳ１６）、賄えないと判断した場合（ステップＳ１４で「ＮＯ」）、前記残容量レベルを維持する（ステップＳ１７）ものである。
このように構成されることにより、非常時に電力が足りなくなるリスクをより回避し易くすることができ、かつ、電力の自給率をより向上させることができる。

また、前記制御部３０は、前記制御部３０は、前記非常時総電力量Ａを賄えるか否かの判断（ステップＳ１３）を、前記充電開始時刻ｔｓまでに複数回行うものである。
このように構成されることにより、非常時総電力量Ａは、充電開始時刻ｔｓに近づくにつれて小さくなるため、時間の経過とともに（充電開始時刻ｔｓに近づくにつれて）「賄える」と判断され易くなり、ひいては残容量レベルを段階的に下げていくことができる。これにより、蓄電池２０の残量が急激に減少するのを防止することができ、ひいては、非常時に電力が足りなくなるリスクをより回避し易くすることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、電力供給システム１は住宅Ｈに電力を供給するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、オフィス等に電力を供給するものであってもよい。

また、本実施形態において発電部は、太陽光を利用して発電する太陽光発電部１０であるものとしたが、燃料電池であってもよく、また他の自然エネルギー（例えば、水力や風力）を利用して発電するものであってもよい。

また、本実施形態においては、残容量レベルを１０％刻みで下げるものとしたが（図２に示すステップＳ１６）、残容量レベルの下げ幅は、蓄電池２０の仕様に応じて任意の値とすることができる。

また、本実施形態においては、非常時総電力量Ａは、現時刻ｔから充電開始時刻ｔｓまでの各時刻の非常時使用電力量を足し合わせることにより算出される（ステップＳ１２）ものとしたが、非常時に使用可能な電力に余裕を持たせるために、現時刻ｔから充電開始時刻ｔｓまでの各時刻の非常時使用電力量の合計に、所定の電力量を足し合わせたものとしてもよい。

また、本実施形態においては、翌日のＰＶ発電量及び翌日の電力需要量の予測結果に基づいて翌日の残容量レベルを制御するものとしたが、予測結果及び制御される残容量レベルは、翌日のものに限定されず、現在以降の任意の期間のものとすることができる。

また、本実施形態において制御部３０は、残容量レベルを一段階下げる処理（ステップＳ１６）を行った後、次の時刻ｔになるまで待機するものとしたが、ステップＳ１６の処理を行った後、ステップＳ１３に処理を戻すこととしてもよい。すなわち、残容量レベルを一段階下げる処理を行った後、さらに残容量レベルを下げることが可能かを判断し、可能であればさらに残容量レベルを下げることとしてもよい。これにより、非常時の使用電力を賄うことができる最低限の電力を確保しつつ、蓄電池２０に蓄電される電力のうち使用可能な電力をさらに拡大することができる。

また、本実施形態において制御部３０は、現在の残容量レベルで非常時総電力量Ａを賄えると判定した場合（ステップＳ１３で「ＹＥＳ」）、一段階下の残容量レベルで非常時総電力量Ａを賄えるか否かを判定し（ステップＳ１４）、賄えると判定した場合に残容量レベルを一段階下げるものとしたが、ステップＳ１３の処理は必ずしも行う必要はない。

また、図１０に示すように、制御部３０は、現在の残容量レベルで非常時総電力量Ａを賄えると判定した場合（ステップＳ１３で「ＹＥＳ」）、残容量レベルを一段階下げる（変更する）処理を行い（ステップＳ１６）、その後、変更後の残容量レベルで非常時総電力量Ａを賄えるか否かの判定（ステップＳ１４）、及び変更後の残容量レベルが残容量レベル下限値を超えているかの判定（ステップＳ１５）を行うこととしてもよい。図１０に示すフローにおいては、ステップＳ１４又はステップＳ１５を経てステップＳ１７に移行した場合、ステップＳ１６において変更された（一段階下げた）残容量レベルに設定されるが、現在の残容量レベル（ステップＳ１６において変更する前の残容量レベル）に戻すこととしてもよい。

１ 電力供給システム
１０ 太陽光発電部
２０ 蓄電池
３０ 制御部

Claims (6)

1. 負荷に電力を供給する電力供給システムであって、
   自然エネルギーを利用して発電可能な発電部と、
   系統電源からの電力及び前記発電部からの電力を充放電可能な蓄電池と、
   前記蓄電池の充放電を制御する制御部と、
   を具備し、
   前記制御部は、
   非常時における電力を確保するために設定される残容量レベルまで前記蓄電池の残量が低下すると、前記蓄電池からの放電を不可能とし、
   現在以降の前記発電部の発電量及び前記負荷による電力需要の予測結果に基づいて、現在以降の前記残容量レベルを制御する、
   電力供給システム。
2. 前記制御部は、
   前記予測結果に基づいて、前記発電部の発電量のうち前記電力需要に対して余剰する余剰電力量を予測し、
   現在以降の所定期間における前記余剰電力量の合計を示す総余剰電力量に基づいて、前記残容量レベルの下限値を決定し、
   前記所定期間中の所定時刻における前記残容量レベルが前記下限値となるように前記残容量レベルを制御する、
   請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記制御部は、
   前記残容量レベルの前記下限値における蓄電量と前記総余剰電力量との合計が、前記蓄電池の最大容量以上となるように、かつ、設定可能な値のうちできるだけ小さい値となるように、前記下限値を決定する、
   請求項２に記載の電力供給システム。
4. 前記制御部は、
   前記所定期間の中で、前記発電部の発電量が非常時の電力需要に対して余剰する最初の時刻を予測し、当該最初の時刻を前記所定時刻とする、
   請求項２又は請求項３に記載の電力供給システム。
5. 前記制御部は、
   現在の前記残容量レベルよりも小さい所定の残容量レベルにおける蓄電量によって、現在から前記所定時刻までの前記非常時の電力需要の合計である非常時総電力量を賄えるか否かを判断し、賄えると判断した場合、前記残容量レベルを前記所定の残容量レベルまで下げ、賄えないと判断した場合、前記残容量レベルを維持する、
   請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載の電力供給システム。
6. 前記制御部は、
   前記非常時総電力量を賄えるか否かの判断を、前記所定時刻までに複数回行う、
   請求項５に記載の電力供給システム。

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