JP2021052498A - 判断装置、判断方法およびコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】自立型電力設備に対して負荷の追加または削減が可能かをユーザが判断することのできる判断装置を提供する。【解決手段】蓄電池および発電機の少なくとも一方の電力機器を備える自立型の電力設備に対する負荷の追加または削減の可否を判断する判断装置であって、前記電力機器の出力の変更可能量を取得する出力変更可能量取得部と、所定の負荷の消費電力を取得する消費電力取得部と、前記出力変更可能量取得部が取得した前記変更可能量と、前記消費電力取得部が取得した前記消費電力とに基づいて、前記電力設備に対する前記所定の負荷の追加および削減の少なくとも一方の可否を判断する判断部と、前記判断部による判断結果を示す情報を出力する出力部とを備える。【選択図】図２

Description

本開示は、判断装置、判断方法およびコンピュータプログラムに関する。

商用の電力系統から切り離された自立型の電力設備においては、停電などの商用の電力系統の影響を受けずに、重要負荷に対して長時間に亘り、継続して電力供給を行うことが可能である。その一方、電力需給のアンバランスに対する電力供給や、電圧または周波数などの電力品質の維持に関する補助を受けることができない。このため、自立型電力設備においては電力需給のバランスの調整が重要になる。

自立型電力設備には、電圧および周波数の維持を主に蓄電池が担う蓄電池型と、主に発電機が担う発電機型とがある。蓄電池型の電力設備では、パワーエレクトロニクス技術の発展に伴う高速なスイッチング技術により、負荷の必要とする電力に応じて極めて高速かつ精度良く蓄電池の出力を切り替えることができる。

特許文献１には、重要負荷の負荷量を調整する総合監視制御システムについて開示されている。

特開２０１１−６１９３１号公報

しかしながら、ユーザが、自立型電力設備に対して負荷の追加または削減が可能か否かを判断することは困難である。

本開示はこのような事情に鑑みてなされたものであり、自立型電力設備に対して負荷の追加または削減が可能かをユーザが判断することのできる判断装置、判断方法およびコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る判断装置は、蓄電池および発電機の少なくとも一方の電力機器を備える自立型の電力設備に対する負荷の追加または削減の可否を判断する判断装置であって、前記電力機器の出力の変更可能量を取得する出力変更可能量取得部と、所定の負荷の消費電力を取得する消費電力取得部と、前記出力変更可能量取得部が取得した前記変更可能量と、前記消費電力取得部が取得した前記消費電力とに基づいて、前記電力設備に対する前記所定の負荷の追加および削減の少なくとも一方の可否を判断する判断部と、前記判断部による判断結果を示す情報を出力する出力部とを備える。

本開示の一態様に係る判断方法は、蓄電池および発電機の少なくとも一方の電力機器を備える自立型の電力設備に対する負荷の追加または削減の可否をコンピュータが判断する判断方法であって、前記電力機器の出力の変更可能量を取得するステップと、所定の負荷の消費電力を取得するステップと、前記出力変更可能量取得部が取得した前記変更可能量と、前記消費電力取得部が取得した前記消費電力とに基づいて、前記電力設備に対する前記所定の負荷の追加および削減の少なくとも一方の可否を判断するステップと、前記判断部による判断結果を示す情報を出力するステップとを含む。

本開示の一態様に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、蓄電池および発電機の少なくとも一方の電力機器を備える自立型の電力設備に対する負荷の追加または削減の可否を判断する判断装置として機能させるためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータを、前記電力機器の出力の変更可能量を取得する出力変更可能量取得部と、所定の負荷の消費電力を取得する消費電力取得部と、前記出力変更可能量取得部が取得した前記変更可能量と、前記消費電力取得部が取得した前記消費電力とに基づいて、前記電力設備に対する前記所定の負荷の追加および削減の少なくとも一方の可否を判断する判断部と、前記判断部による判断結果を示す情報を出力する出力部として機能させる。

なお、本開示のコンピュータプログラムを、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）等のコンピュータ読取可能な非一時的な記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは、言うまでもない。また、本開示は、判断装置の一部又は全部を実現する半導体集積回路として実現したり、判断装置を含むシステムとして実現したりすることもできる。

本開示によると、自立型電力設備に対して負荷の追加または削減が可能かをユーザが判断することができる。

図１は、自立型電力設備の構成の一例を示す図である。 図２は、判断装置の機能的構成を示すブロック図である。 図３は、出力可能量情報および出力変更可能量について説明するための図である。 図４は、時間の経過とともに変化する発電機の最大出力の一例を示す図である。 図５は、第１発電機、第２発電機および蓄電池の組合せにより出力を調整する場合の負荷の追加可能量および削減可能量について説明するための図である。 図６は、表示装置の画面に表示される判断部の判断結果を示す情報の一例を示す図である。 図７は、本開示の実施形態に係る判断装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。

［本開示の実施形態の概要］
最初に本開示の実施形態の概要を列記して説明する。
（１）本開示の一実施形態に係る判断装置は、蓄電池および発電機の少なくとも一方の電力機器を備える自立型の電力設備に対する負荷の追加または削減の可否を判断する判断装置であって、前記電力機器の出力の変更可能量を取得する出力変更可能量取得部と、所定の負荷の消費電力を取得する消費電力取得部と、前記出力変更可能量取得部が取得した前記変更可能量と、前記消費電力取得部が取得した前記消費電力とに基づいて、前記電力設備に対する前記所定の負荷の追加および削減の少なくとも一方の可否を判断する判断部と、前記判断部による判断結果を示す情報を出力する出力部とを備える。

この構成によると、自立型電力設備に備えられる電力機器の出力の変更可能量と、所定の負荷の消費電力とを比較することにより、自立型電力設備に対して所定の負荷を追加または削減することができるかが判断される。また、判断結果を示す情報が出力される。このため、ユーザは、出力された情報を見ることにより、自立型電力設備に対して負荷の追加または削減が可能かを判断することができる。

（２）好ましくは、前記出力変更可能量取得部は、時間の経過とともに変化する前記変更可能量を取得し、前記判断部は、さらに、前記変更可能量と、前記消費電力とに基づいて、前記電力設備に対する前記所定の負荷の追加または削減が可能となるまでの時間を算出し、前記出力部は、さらに、前記判断部が算出した前記時間を示す情報を出力する。

この構成によると、ユーザは、出力部が出力する情報を見ることにより、負荷の追加または削減が可能となるまでの時間を知ることができる。

（３）さらに好ましくは、前記判断結果を示す情報は、前記所定の負荷の識別情報を含む。

この構成によると、例えば、負荷の識別情報を負荷の名称とすることにより、ユーザは、自立型電力設備に対して追加または削減が可能な負荷を容易に判断することができる。また、ユーザは、上記電力設備に対して追加または削減が不可能な負荷を容易に判断することができる。

（４）本開示の他の実施形態に係る判断方法は、蓄電池および発電機の少なくとも一方の電力機器を備える自立型の電力設備に対する負荷の追加または削減の可否をコンピュータが判断する判断方法であって、前記電力機器の出力の変更可能量を取得するステップと、所定の負荷の消費電力を取得するステップと、前記出力変更可能量取得部が取得した前記変更可能量と、前記消費電力取得部が取得した前記消費電力とに基づいて、前記電力設備に対する前記所定の負荷の追加および削減の少なくとも一方の可否を判断するステップと、前記判断部による判断結果を示す情報を出力するステップとを含む。

この構成は、上述の判断装置が備える特徴的な処理部に対応するステップを含む。このため、この構成によると、上述の判断装置と同様の作用および効果を奏することができる。

（５）本開示の他の実施形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、蓄電池および発電機の少なくとも一方の電力機器を備える自立型の電力設備に対する負荷の追加または削減の可否を判断する判断装置として機能させるためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータを、前記電力機器の出力の変更可能量を取得する出力変更可能量取得部と、所定の負荷の消費電力を取得する消費電力取得部と、前記出力変更可能量取得部が取得した前記変更可能量と、前記消費電力取得部が取得した前記消費電力とに基づいて、前記電力設備に対する前記所定の負荷の追加および削減の少なくとも一方の可否を判断する判断部と、前記判断部による判断結果を示す情報を出力する出力部として機能させる。

この構成によると、コンピュータを、上述の判断装置として機能させることができる。このため、上述の判断装置と同様の作用および効果を奏することができる。

［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定するものではない。また、以下の実施形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意に付加可能な構成要素である。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。

〔自立型電力設備について〕
まず、本実施形態が対象とする自立型電力設備について説明する。なお、本開示では、蓄電池型の自立型電力設備を想定する。

図１は、自立型電力設備の構成の一例を示す図である。
自立型電力設備１は、蓄電池１１と、第１発電機１２Ａと、第２発電機１２Ｂと、重要負荷１３と、保安負荷１４と、通常負荷１５と、太陽光発電機１６と、風力発電機１７とを含む。なお、第１発電機１２Ａおよび第２発電機１２Ｂを区別しない場合には、発電機１２と言う。また、発電機１２の台数は２台に限定されるものではなく、１台であってもよいし、３台以上であってもよい。

自立型電力設備１に設置された各電力機器１１〜１７は、電力線２０に接続される。電力線２０は、電力系統２１に接続される。

電力系統２１と自立型電力設備１との経路中には、連系用遮断器２２が設けられている。連系用遮断器２２は、例えば、真空遮断器であり、自立型電力設備１の電力系統２１への連系（並列）と、自立型電力設備１の電力系統２１からの遮断（解列）とを切り替える。つまり、連系用遮断器２２をクローズすることにより、自立型電力設備１は電力系統２１に並列し、連系用遮断器２２をオープンにすることにより、自立型電力設備１は、電力系統２１から解列する。

蓄電池１１は、例えば、レドックスフロー（ＲＦ）電池、リチウムイオン電池、溶融塩電池、鉛蓄電池などの二次電池を含む。蓄電池１１は、パワーコンディショナーまたはバッテリーマネジメントシステムなどを介して電力線２０に接続される。

発電機１２は、例えば、都市ガスなどのガスを燃焼させることにより発電を行うガス発電機である。なお、発電機１２は、水素等の燃料の化学エネルギーから電力を取り出す燃料電池であってもよい。

重要負荷１３は、停電等により電力系統２１から電力が供給されない場合であっても一定の期間動作させることを保証しなければならない負荷である。長時間に亘って実験を行わなければならない場合の実験装置や、病院で用いられる医療機器などはその一例である。

保安負荷１４は、停電等により電力系統２１から電力が供給されない場合に保安のために動作する負荷である。非常灯などはその一例である。

通常負荷１５は、重要負荷のように動作時間の保証の必要のない一般的な負荷である。エアコンなどはその一例である。

太陽光発電機１６は、再生可能エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電機の一例であり、太陽光エネルギーを直流の電力に変換する。なお、太陽光発電機１６は、パワーコンディショナーを介して電力線２０に接続される。また、太陽光発電機１６は、負の出力を有する負荷とみなされる。

風力発電機１７は、再生可能エネルギーを利用して発電する再生可能エネルギー発電機の一例であり、風力エネルギーを直流の電力に変換する。なお、風力発電機１７は、パワーコンディショナーを介して電力線２０に接続される。また、風力発電機１７は、負の出力を有する負荷とみなされる。

〔判断装置について〕
判断装置３は、通信線２３を介して自立型電力設備１に設置された各電力機器１１〜１７に接続される。判断装置３は、各電力機器１１〜１７より現在の出力の情報を受信し、受信した現在出力に基づいて、自立型電力設備１に対して追加または削減が可能な負荷を判断する。

図２は、判断装置３の機能的構成を示すブロック図である。
判断装置３は、図１に示した自立型電力設備１が電力系統２１から解列して自立運転する場合に、自立型電力設備１に対して追加することのできる負荷または自立型電力設備１から削減することのできる負荷を判断する。ここで、負荷とは、重要負荷１３、保安負荷１４および通常負荷１５を指す。なお、負荷に太陽光発電機１６および風力発電機１７が含まれていてもよい。

判断装置３は、記憶部３１と、通信部３２と、現在出力取得部３３と、出力変更可能量決定部３４と、消費電力取得部３５と、判断部３６と、出力部３７とを備える。

判断装置３は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などから構成されるコンピュータシステムとして構成されてもよい。例えば、判断装置３は、ＨＤＤに記憶されているコンピュータプログラムをＲＡＭにロードし、マイクロプロセッサ上でコンピュータプログラムを実行する。これにより、各処理部３２〜３７は機能的に実現される。コンピュータプログラムは、コンピュータ読取可能な非一時的な記録媒体、例えば、ＨＤＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、半導体メモリなどに記録して流通させることができる。

なお、各処理部３２〜３７の全部または一部がシステムＬＳＩなどの半導体装置により構成されていてもよい。

記憶部３１は、出力可能量情報４１と、負荷消費電力情報４２とを記憶しており、例えば、ＨＤＤまたはＲＯＭなどにより構成される。

出力可能量情報４１は、蓄電池１１、第１発電機１２Ａおよび第２発電機１２Ｂからの電力の出力可能量を示す情報である。

出力可能量情報４１は、例えば、蓄電池１１の最大出力（最大放電電力）および最小出力（最大充電電力）の情報を含む。具体的には、出力可能量情報４１は、蓄電池１１の定格出力情報を含む。

また、出力可能量情報４１は、第１発電機１２Ａの暖気運転状態における最大出力および最小出力の情報を含む。また、出力可能量情報４１は、第１発電機１２Ａの定常運転状態における最大出力および最小出力の情報を含む。具体的には、出力可能量情報４１は、第１発電機１２Ａの定格出力情報を含む。なお、定常運転状態とは、発電機を起動して暖気運転を経た後の状態である。出力可能量情報４１は、第２発電機１２Ｂについても第１発電機１２Ａと同様の情報を含む。

なお、出力可能量情報４１は、負荷の最大出力（最小消費電力の符号を反転した値）および最小出力（最大消費電力の符号を反転した値）の情報を含んでいてもよい。具体的には、出力可能量情報４１は、負荷の定格消費電力情報または定格出力情報を含んでいてもよい。

図３は、出力可能量情報４１および後述する出力変更可能量について説明するための図である。

図３の（ａ）は、発電機１２の出力可能量情報４１として、定常運転状態における最大出力Ｐｍａｘ＿ａおよび最小出力Ｐｍｉｎ＿ａを示している。図３の（ｂ）は、蓄電池１１の出力可能量情報４１として、最大出力Ｐｍａｘ＿ｂおよび最小出力Ｐｍｉｎ＿ｂを示している。図３の（ｃ）は、負荷の出力可能量情報４１として、最大出力Ｐｍａｘ＿ｃおよび最小出力Ｐｍｉｎ＿ｃを示している。

なお、発電機１２は、起動状態（状態ｓ＝０）、起動状態から暖気運転状態への遷移状態（ｓ＝１）、暖気運転状態（ｓ＝２）、暖気運転状態から定常運転状態への遷移状態（ｓ＝３）、定常運転状態（ｓ＝４）の順に状態が変化する。このため、発電機１２の最大出力および最小出力も時間の経過とともに変化する。

図４は、時間の経過とともに変化する発電機１２の最大出力の一例を示す図である。

時間０に発電機１２を起動させた場合に、発電機１２は、時間ｔ＝０〜ｔ１において起動状態（ｓ＝０）を取り、時間ｔ＝ｔ１〜ｔ２において遷移状態（ｓ＝１）を取り、時間ｔ＝ｔ２〜ｔ３において暖気運転状態（ｓ＝２）を取り、時間ｔ＝ｔ３〜ｔ４において遷移状態（ｓ＝３）を取り、時間ｔ＝ｔ４以降において定常運転状態（ｓ＝４）を取る。このため、発電機１２の最大出力Ｐ（ｓ，ｔ）は、発電機１２の状態ｓおよび発電機１２を起動してからの時間ｔの関数として定義することができる。

なお、発電機１２の最小出力も同様に、発電機１２の状態ｓおよび時間ｔの関数として定義することができる。

出力可能量情報４１は、第１発電機１２Ａおよび第２発電機１２Ｂのそれぞれについて、最大出力Ｐｍａｘ＿ａおよび最小出力Ｐｍｉｎ＿ａの各々を、状態ｓおよび時間ｔの関数Ｐ（ｓ，ｔ）で示した情報を含んでいてもよい。

なお、蓄電池１１の出力が時間の経過とともに変化する場合には、出力可能量情報４１は、蓄電池１１の最大出力Ｐｍａｘ＿ｂおよび最小出力Ｐｍｉｎ＿ｂの各々を、状態ｓおよび時間ｔの関数Ｐ（ｓ，ｔ）で示した情報を含んでいてもよい。

また、負荷の出力が時間の経過とともに変化する場合には、出力可能量情報４１は、負荷の最大出力Ｐｍａｘ＿ｃおよび最小出力Ｐｍｉｎ＿ｃの各々を、状態ｓおよび時間ｔの関数Ｐ（ｓ，ｔ）で示した情報を含んでいてもよい。

再び図２を参照して、負荷消費電力情報４２は、自立型電力設備１に対して追加する対象の負荷の消費電力、または自立型電力設備１から削減する対象の負荷の消費電力の情報を含む。具体的には、負荷消費電力情報４２は、自立型電力設備１に対する追加または削減の対象の負荷の識別情報（負荷名称）および負荷の定格消費電力情報を含む。例えば、負荷消費電力情報４２は、負荷名称「テレビ」および定格消費電力「１０ｋＷ」の組と、負荷名称「電灯Ａ」および定格消費電力「５０ｋＷ」の組と、負荷名称「電灯Ｂ」および定格消費電力「８０ｋＷ」の組と、負荷名称「トイレ」および定格消費電力「２０ｋＷ」の組と、負荷名称「実験装置」および定格消費電力「１２０ｋＷ」の組との情報を含む。

なお、対象の負荷は、実際に自立型電力設備１に追加する予定の実在の負荷または自立型電力設備１に含まれている実在の負荷であってもよいし、自立型電力設備１への追加を検討している負荷であってもよい。

通信部３２は、通信線２３を介して、自立型電力設備１の各電力機器１１〜１７との間でデータの送受信を行う。

現在出力取得部３３は、通信部３２を介して、各電力機器１１〜１７から、各電力機器１１〜１７の現在出力の情報を受信する。現在出力取得部３３は、受信した各電力機器の現在出力の情報を出力変更可能量決定部３４に出力する。

出力変更可能量決定部３４は、出力変更可能量取得部として機能し、現在出力取得部３３から、各電力機器の現在出力の情報を受ける。また、出力変更可能量決定部３４は、記憶部３１から出力可能量情報４１を読み出す。出力変更可能量決定部３４は、各電力機器の現在出力と出力可能量情報４１とに基づいて、各電力機器の出力の変更可能量を決定する。

図３を参照して、出力変更可能量決定部３４による出力変更可能量の決定処理の一例について説明する。

発電機１２の現在出力をＰ０＿ａとする。出力変更可能量決定部３４は、発電機１２の出力の増加による変更可能量の最大値（以下、「最大増加変更可能量」という）Ｐｕｐ＿ａを以下の式１ａに基づいて算出し、発電機１２の出力の減少による変更可能量の最大値（以下、「最大減少変更可能量」という）Ｐｄｏｗｎ＿ａを以下の式１ｂに基づいて算出する。

つまり、発電機１２の現在出力をＰ０＿ａとした場合に、発電機１２は、０からＰｕｐ＿ａの範囲内で出力を増加させることができ、０からＰｄｏｗｎ＿ａの範囲内で出力を減少させることができる。なお、発電機１２を自立型電力設備１から解列させる場合には、発電機１２の出力はＰ０＿ａだけ減少する。

蓄電池１１の現在出力をＰ０＿ｂとする。出力変更可能量決定部３４は、蓄電池１１の最大増加変更可能量Ｐｕｐ＿ｂを以下の式２ａに基づいて算出し、蓄電池１１の最大減少変更可能量Ｐｄｏｗｎ＿ｂを以下の式２ｂに基づいて算出する。
Ｐｕｐ＿ｂ＝Ｐｍａｘ＿ｂ−Ｐ０＿ｂ …（式２ａ）
Ｐｄｏｗｎ＿ｂ＝Ｐ０＿ｂ−Ｐｍｉｎ＿ｂ …（式２ｂ）

つまり、蓄電池１１の現在出力をＰ０＿ｂとした場合に、蓄電池１１は、０からＰｕｐ＿ｂの範囲内で出力を増加させることができ、０からＰｄｏｗｎ＿ｂの範囲内で出力を減少させることができる。

負荷の現在出力（消費電力の符号を反転させた値）をＰ０＿ｃとする。出力変更可能量決定部３４は、負荷の最大増加変更可能量Ｐｕｐ＿ｃを以下の式３ａに基づいて算出し、負荷の最大減少変更可能量Ｐｄｏｗｎ＿ｃを以下の式３ｂに基づいて算出する。

つまり、負荷の現在出力をＰ０＿ｃとした場合に、蓄電池１１は、０からＰｕｐ＿ｃの範囲内で出力を増加させることができ、０からＰｄｏｗｎ＿ｃの範囲内で出力を減少させることができる。なお、負荷を自立型電力設備１から解列させる場合には、負荷の出力は−Ｐ０＿ｃだけ上昇する。

出力変更可能量決定部３４は、決定した最大増加変更可能量Ｐｕｐ＿ａ、Ｐｕｐ＿ｂ、Ｐｕｐ＿ｃおよび最大減少変更可能量Ｐｄｏｗｎ＿ａ、Ｐｄｏｗｎ＿ｂ、Ｐｄｏｗｎ＿ｃを、判断部３６に出力する。

再び図２を参照して、消費電力取得部３５は、記憶部３１から負荷消費電力情報４２を読み出し、読み出した負荷消費電力情報４２を判断部３６に出力する。負荷消費電力情報４２の一例については上述した通りである。

判断部３６は、出力変更可能量決定部３４から受けた最大増加変更可能量および最大減少変更可能量に基づいて、自立型電力設備１に対する負荷の追加可能量および削減可能量を算出する。判断部３６は、算出した負荷の追加可能量および削減可能量と、消費電力取得部３５から受けた負荷消費電力情報４２とに基づいて、自立型電力設備１に対する負荷の追加および削減の少なくとも一方の可否を判断する。

まず、自立型電力設備１に対する負荷の追加可能量および削減可能量の算出方法について説明する。

図３を参照して、発電機１２、蓄電池１１および負荷の少なくとも１つ以上を組み合わせて出力の調整を行う場合の負荷の追加可能量をＰｕｐとし、負荷の削減可能量をＰｄｏｗｎとする。

判断部３６は、例えば、発電機１２および蓄電池１１の組合せにより出力を調整する場合の負荷の追加可能量Ｐｕｐを、以下の式４ａにより算出する。
０≦Ｐｕｐ≦Ｐｕｐ＿ａ＋Ｐｕｐ＿ｂ …（式４ａ）

つまり、発電機１２および蓄電池１１を組み合わせた場合には、消費電力が０からＰｕｐ＿ａ＋Ｐｕｐ＿ｂの範囲内の負荷を自立型電力設備１に追加することができる。

また、判断部３６は、発電機１２および蓄電池１１の組合せにより出力を調整する場合の負荷の削減可能量Ｐｄｏｗｎを、以下の式４ｂおよび式４ｃにより算出する。ここで、式４ｂは、発電機１２を自立型電力設備１から解列しない場合の削減可能量Ｐｄｏｗｎを示し、式４ｃは、発電機１２を自立型電力設備１から解列する場合の削減可能量Ｐｄｏｗｎを示す。
０≦Ｐｄｏｗｎ≦Ｐｄｏｗｎ＿ａ＋Ｐｄｏｗｎ＿ｂ …（式４ｂ）
Ｐ０＿ａ≦Ｐｄｏｗｎ≦Ｐ０＿ａ＋Ｐｄｏｗｎ＿ｂ …（式４ｃ）

つまり、発電機１２を解列しない場合には、消費電力が０からＰｄｏｗｎ＿ａ＋Ｐｄｏｗｎ＿ｂの範囲内の負荷を自立型電力設備１から削減することができる。また、発電機１２を解列する場合には、消費電力がＰ０＿ａからＰ０＿ａ＋Ｐｄｏｗｎ＿ｂの範囲内の負荷を自立型電力設備１から削減することができる。

なお、判断部３６は、発電機１２、蓄電池１１および負荷の他の組合せにより出力調整する場合の負荷の追加可能量および削減可能量についても、式４ａ〜式４ｃと同様の式により算出することができる。

次に、第１発電機１２Ａの最大出力が時間の経過ともに変化する場合に、第１発電機１２Ａ、第２発電機１２Ｂおよび蓄電池１１の組合せにより出力を調整した場合の負荷の追加可能量および削減可能量の算出方法について説明する。

図５は、第１発電機１２Ａ、第２発電機１２Ｂおよび蓄電池１１の組合せにより出力を調整する場合の負荷の追加可能量および削減可能量について説明するための図である。図５に示すグラフの横軸は時間ｔ（分）を示し、縦軸は、負荷の追加可能量または削減可能量（ｋＷ）を示す。なお、縦軸が負の領域における絶対値が削減可能量に相当する。

現在時間ｔを０とし、時間ｔ＝０における第１発電機１２Ａの出力Ｐ０＿ａを０ｋＷとし、時間ｔ＝０における第２発電機１２Ｂの出力Ｐ０＿ａを１５０ｋＷとする。また、時間ｔ＝０における蓄電池１１の出力Ｐ０＿ｂを５０ｋＷとする。

また、蓄電池１１の最大出力Ｐｍａｘ＿ｂを１００ｋＷ、蓄電池１１の最小出力Ｐｍｉｎ＿ｂを−１００ｋＷとする。

また、第１発電機１２Ａを時間ｔ＝０に起動させるものとし、その後、第１発電機１２Ａの上述した状態ｓがｓ＝０からｓ＝４まで変化しつつ、第１発電機１２Ａの最大出力Ｐ（ｓ，ｔ）が時間ｔの経過とともに変化する。

判断部３６は、式２ａに従って、蓄電池１１の最大出力（上限定格出力）１００ｋＷから現在出力５０ｋＷを減算することにより、蓄電池１１の最大増加変更可能量Ｐｕｐ＿ｂを５０ｋＷと算出する。判断部３６は、式４ａに従って、蓄電池１１の最大増加変更可能量Ｐｕｐ＿ｂに、第１発電機１２Ａの最大増加変更可能量Ｐｕｐ＿ａと等しい最大出力Ｐ（ｓ，ｔ）を加算することにより、負荷の追加可能量Ｐｕｐの上限値を算出する。

追加可能量６１は、負荷の追加可能量Ｐｕｐの上限値を示す。つまり、起動状態（ｓ＝０：第１発電機１２Ａの起動時間）においては、５０ｋＷ以下の負荷を自立型電力設備１に追加可能である。遷移状態（ｓ＝１）においては、追加可能な負荷の消費電力が５０ｋＷから９０ｋＷまで徐々に増加する。暖気運転状態（ｓ＝２：第１発電機１２Ａの暖気時間）においては、９０ｋＷ以下の負荷を追加可能である。遷移状態（ｓ＝３）においては、追加可能な負荷の消費電力が９０ｋＷから１５０ｋＷまで徐々に増加する。定常運転状態（ｓ＝４）においては、１５０ｋＷ以下の負荷を追加可能である。例えば、現在時間ｔ＝０から７０分後には８０ｋＷ以下の負荷が追加可能となり、現在時間ｔ＝０から１００分後には１２０ｋＷ以下の負荷が追加可能となる。

また、時間ｔ＝０に第２発電機１２Ｂに対して停止指示を送信し、第２発電機１２Ｂを停止させて自立型電力設備１から解列するものとする。

判断部３６は、式２ｂに従って、蓄電池１１の現在出力５０ｋＷから最小出力（下限定格出力）である−１００ｋｗを減算することにより、蓄電池１１の最大減少変更可能量Ｐｄｏｗｎ＿ｂを１５０ｋＷと算出する。判断部３６は、式４ｃに従って、蓄電池１１の最大減少変更可能量Ｐｄｏｗｎ＿ｂ＝１５０ｋＷに、第２発電機１２Ｂの現在出力Ｐ０＿ａ＝１５０ｋＷを加算することにより、第２発電機１２Ｂを解列した場合の負荷の削減可能量Ｐｄｏｗｎの上限値３００ｋＷを算出する。

削減可能量６２は、負荷の削減可能量Ｐｄｏｗｎの上限値を、符号を反転して示している。第２発電機１２Ｂの解列前においては、自立型電力設備１から１５０ｋＷ以下の負荷を削減可能である。第２発電機１２Ｂの解列後においては、自立型電力設備１から３００ｋＷ以下の負荷を削減可能である。

次に、判断部３６は、算出した負荷の追加可能量Ｐｕｐと負荷消費電力情報４２とに基づいて、現在時間ｔ＝０に各負荷を自立型電力設備１に追加することができるかを判断する。また、判断部３６は、現在時間ｔ＝０に追加することのできない負荷については、追加が可能となるまでの時間を算出する。

例えば、判断部３６は、追加可能量６１から、現在時間ｔ＝０においては５０ｋＷ以下の負荷が追加可能であると判断する。このため、判断部３６は、テレビ（定格消費電力１０ｋＷ）と、電灯Ａ（定格消費電力５０ｋＷ）と、トイレ（定格消費電力２０ｋＷ）とを、自立型電力設備１に追加可能であると判断する。

一方、判断部３６は、電灯Ｂ（定格消費電力８０ｋＷ）と、実験装置（定格消費電力１２０ｋＷ）とは、自立型電力設備１に追加不可能であると判断する。追加可能量６１が８０ｋＷとなるのは７０分後であり、追加可能量６１が１２０ｋＷとなるのは１００分後である。このため、判断部３６は、電灯Ｂを追加可能となるまでの時間ｔは７０分であり、実験装置を追加可能となるまでの時間ｔは１００分であると判断する。

次に、判断部３６は、算出した負荷の削減可能量Ｐｄｏｗｎと負荷消費電力情報４２とに基づいて、現在時間ｔ＝０に各負荷を自立型電力設備１から削減することができるかを判断する。また、判断部３６は、現在時間ｔ＝０に削減することのできない負荷については、削減が可能となるまでの時間を算出する。

例えば、判断部３６は、削減可能量６２から、現在時間ｔ＝０においては１５０ｋＷ以下の負荷を削減可能であると判断する。このため、判断部３６は、テレビ（定格消費電力１０ｋＷ）と、電灯Ａ（定格消費電力５０ｋＷ）と、電灯Ｂ（定格消費電力８０ｋＷ）と、トイレ（定格消費電力２０ｋＷ）と、実験装置（定格消費電力１２０ｋＷ）とを、自立型電力設備１から削除可能であると判断する。
判断部３６は、判断結果を出力部３７に出力する。

出力部３７は、判断部３６から判断結果を受け、判断結果を示す情報を出力する。例えば、出力部３７は、判断結果を示す情報を表示装置５２に出力し、表示装置５２は、当該情報を画面に表示する。なお、出力部３７は、判断結果を示す音声情報をスピーカーに出力するものであってもよいし、判断結果を示す情報を他の装置に送信するものであってもよい。

図６は、表示装置５２の画面に表示される判断部３６の判断結果を示す情報の一例を示す図である。

判断部３６による判断結果を示す情報は、「負荷名称」と、負荷の「定格消費電力」と、自立型電力設備１への負荷の「追加可否」と、自立型電力設備１からの負荷の「削減可否」と、自立型電力設備１へ負荷が「追加可能となるまでの時間」と、自立型電力設備１から負荷が「削減可能となるまでの時間」とを含む。自立型電力設備１への負荷の「追加可否」において、○印は追加可能であることを示し、×印は追加不可能であることを示す。また、自立型電力設備１からの負荷の「削減可否」において、○印は削減可能であることを示し、×印は削減不可能であることを示す。例えば、負荷名称「テレビ」の負荷の定格消費電力は１０ｋＷであり、現在時間ｔ＝０において自立型電力設備１に対する追加および削減が可能であることが示されている。また、負荷名称「電灯Ｂ」の負荷の定格消費電力は８０ｋＷであり、現在時間ｔ＝０において自立型電力設備１への追加は不可能であり、自立型電力設備１からの削減が可能であることが示されている。さらに、７０分後に「電灯Ｂ」を自立型電力設備１に追加可能であることが示されている。

〔判断装置の処理手順について〕
図７は、本開示の実施形態に係る判断装置３の処理手順の一例を示すフローチャートである。

現在出力取得部３３は、通信部３２を介して、各電力機器１１〜１７から、各電力機器１１〜１７の現在出力の情報を受信し、受信した情報を出力変更可能量決定部３４に出力する（Ｓ１）。

出力変更可能量決定部３４は、記憶部３１から出力可能量情報４１を読み出す（Ｓ２）。

出力変更可能量決定部３４は、蓄電池１１の現在出力Ｐ０＿ｂと、出力可能量情報４１に示される蓄電池１１の最大出力Ｐｍａｘ＿ｂおよび最小出力Ｐｍｉｎ＿ｂとに基づいて、式２ａおよび式２ｂに従い、蓄電池１１の最大増加変更可能量Ｐｕｐ＿ｂと最大減少変更可能量Ｐｄｏｗｎ＿ｂとを算出する。出力変更可能量決定部３４は、算出結果を判断部３６に出力する（Ｓ３）。

出力変更可能量決定部３４は、第１発電機１２Ａの現在出力Ｐ０＿ａと、出力可能量情報４１に示される第１発電機１２Ａの最大出力Ｐｍａｘ＿ａおよび最小出力Ｐｍｉｎ＿ａとに基づいて、式１ａおよび式１ｂに従い、第１発電機１２Ａの最大増加変更可能量Ｐｕｐ＿ａと最大減少変更可能量Ｐｄｏｗｎ＿ａとを算出する。出力変更可能量決定部３４は、算出結果を判断部３６に出力する（Ｓ４）。

出力変更可能量決定部３４は、第２発電機１２Ｂの現在出力Ｐ０＿ａと、出力可能量情報４１に示される第２発電機１２Ｂの最大出力Ｐｍａｘ＿ａおよび最小出力Ｐｍｉｎ＿ａとに基づいて、式１ａおよび式１ｂに従い、第２発電機１２Ｂの最大増加変更可能量Ｐｕｐ＿ａと最大減少変更可能量Ｐｄｏｗｎ＿ａとを算出する。出力変更可能量決定部３４は、算出結果を判断部３６に出力する（Ｓ５）。

消費電力取得部３５は、記憶部３１から負荷消費電力情報４２を読み出し、負荷消費電力情報４２を判断部３６に出力する（Ｓ６）。

判断部３６は、式４ａ〜式４ｃに従い、負荷の追加可能量および削減可能量を算出する（Ｓ７）。なお、式４ａにおける最大増加変更可能量Ｐｕｐ＿ａは、第１発電機１２Ａおよび第２発電機１２Ｂの最大増加変更可能量Ｐｕｐ＿ａの和である。また、式４ｂにおける最大減少変更可能量Ｐｄｏｗｎ＿ａは、第１発電機１２Ａおよび第２発電機１２Ｂの最大減少変更可能量Ｐｄｏｗｎ＿ａの和である。さらに、式４ｃにおける現在出力Ｐ０＿ａは、第１発電機１２Ａおよび第２発電機１２Ｂの現在出力Ｐ０＿ａの和である。

判断部３６は、負荷消費電力情報４２が示す各負荷の定格消費電力と、算出した負荷の追加可能量とに基づいて、負荷ごとに自立型電力設備１に負荷を追加可能か否かを判断し、判断結果を出力部３７に出力する（Ｓ８）。

判断部３６は、負荷ごとに自立型電力設備１に負荷を追加可能となるまでの時間を算出し、算出した時間を出力部３７に出力する（Ｓ９）。

判断部３６は、負荷消費電力情報４２が示す各負荷の定格消費電力と、算出した負荷の削減可能量とに基づいて、負荷ごとに自立型電力設備１から負荷を削減可能か否かを判断し、判断結果を出力部３７に出力する（Ｓ１０）。

判断部３６は、負荷ごとに自立型電力設備１から負荷を削減可能となるまでの時間を算出し、算出した時間を出力部３７に出力する（Ｓ１１）。

出力部３７は判断部３６の判断結果および算出結果を示す情報を表示装置５２に出力し、表示装置５２は当該情報を表示する（Ｓ１２）。情報の表示例は図６に示した通りである。

〔実施形態の効果〕
以上説明したように、本開示の実施形態によると自立型電力設備１に備えられる蓄電池１１、第１発電機１２Ａおよび第２発電機１２Ｂの出力の変更可能量と、所定の負荷の消費電力とを比較することにより、自立型電力設備１に対して所定の負荷を追加または削減することができるかが判断される。また、判断結果を示す情報が出力される。このため、ユーザは、出力された情報を見ることにより、自立型電力設備１に対して負荷の追加または削減が可能かを判断することができる。

また、出力変更可能量決定部３４は、時間の経過とともに変化する第１発電機１２Ａおよび第２発電機１２Ｂの出力の変更可能量を取得する。判断部３６は、上記変更可能量と、所定の負荷の消費電力とに基づいて、自立型電力設備１に対する所定の負荷の追加または削減が可能となるまでの時間を算出する。出力部３７は、判断部３６が算出した上記時間を示す情報を出力する。このため、ユーザは、出力部３７が出力する情報を見ることにより、負荷の追加または削減が可能となるまでの時間を知ることができる。

また、判断結果を示す情報には、負荷名称が含まれる。このため、ユーザは、自立型電力設備１に対して追加または削減が可能な負荷を容易に判断することができる。また、ユーザは、自立型電力設備１に対して追加または削減が不可能な負荷を容易に判断することができる。

［付記］
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 自立型電力設備
３ 判断装置
５ スライド
１１ 蓄電池
１２ 発電機
１２Ａ 第１発電機
１２Ｂ 第２発電機
１３ 重要負荷
１４ 保安負荷
１５ 通常負荷
１６ 太陽光発電機
１７ 風力発電機
２０ 電力線
２１ 電力系統
２２ 連系用遮断器
２３ 通信線
３１ 記憶部
３２ 通信部
３３ 現在出力取得部
３４ 出力変更可能量決定部
３５ 消費電力取得部
３６ 判断部
３７ 出力部
４１ 出力可能量情報
４２ 負荷消費電力情報
５２ 表示装置
６１ 追加可能量
６２ 削減可能量

Claims (5)

1. 蓄電池および発電機の少なくとも一方の電力機器を備える自立型の電力設備に対する負荷の追加または削減の可否を判断する判断装置であって、
   前記電力機器の出力の変更可能量を取得する出力変更可能量取得部と、
   所定の負荷の消費電力を取得する消費電力取得部と、
   前記出力変更可能量取得部が取得した前記変更可能量と、前記消費電力取得部が取得した前記消費電力とに基づいて、前記電力設備に対する前記所定の負荷の追加および削減の少なくとも一方の可否を判断する判断部と、
   前記判断部による判断結果を示す情報を出力する出力部とを備える、判断装置。
2. 前記出力変更可能量取得部は、時間の経過とともに変化する前記変更可能量を取得し、
   前記判断部は、さらに、前記変更可能量と、前記消費電力とに基づいて、前記電力設備に対する前記所定の負荷の追加または削減が可能となるまでの時間を算出し、
   前記出力部は、さらに、前記判断部が算出した前記時間を示す情報を出力する、請求項１に記載の判断装置。
3. 前記判断結果を示す情報は、前記所定の負荷の識別情報を含む、請求項１または請求項２に記載の判断装置。
4. 蓄電池および発電機の少なくとも一方の電力機器を備える自立型の電力設備に対する負荷の追加または削減の可否をコンピュータが判断する判断方法であって、
   前記電力機器の出力の変更可能量を取得するステップと、
   所定の負荷の消費電力を取得するステップと、
   前記出力変更可能量取得部が取得した前記変更可能量と、前記消費電力取得部が取得した前記消費電力とに基づいて、前記電力設備に対する前記所定の負荷の追加および削減の少なくとも一方の可否を判断するステップと、
   前記判断部による判断結果を示す情報を出力するステップとを含む、判断方法。
5. コンピュータを、蓄電池および発電機の少なくとも一方の電力機器を備える自立型の電力設備に対する負荷の追加または削減の可否を判断する判断装置として機能させるためのコンピュータプログラムであって、
   前記コンピュータを、
   前記電力機器の出力の変更可能量を取得する出力変更可能量取得部と、
   所定の負荷の消費電力を取得する消費電力取得部と、
   前記出力変更可能量取得部が取得した前記変更可能量と、前記消費電力取得部が取得した前記消費電力とに基づいて、前記電力設備に対する前記所定の負荷の追加および削減の少なくとも一方の可否を判断する判断部と、
   前記判断部による判断結果を示す情報を出力する出力部として機能させるための、コンピュータプログラム。

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