JP2021108525A - 電力運用システム - Google Patents

Abstract

【課題】再生可能エネルギーにより発電された電力を効率的かつ有効に利用する技術を提供する。【解決手段】再生可能エネルギー発電設備により発電された電力を蓄える蓄電設備と、蓄電設備の制御を行う管理設備とを有するユーザサイトと、管理設備及び電力需要家と通信すると共に、情報処理を行う情報処理部と、を含む電力運用システムにおいて、管理設備は、ユーザサイト情報と、供給できる電力量を含む蓄電情報と、を情報処理部に送付する。情報処理部は、ユーザサイト情報と蓄電情報の識別及び認証を行い、電力需要家により送付されてきた電力需要要求を受付け、電力需要要求と、ユーザサイト情報及び蓄電情報とのマッチングを行い、マッチングの結果に基づいて、放電指示を生成して管理設備に送付する。管理設備は、当該放電指示に基づいて、蓄電設備から電力を所定の送配電網へ送り出すように放電させる。【選択図】図１

Description

本発明は、電力運用システムに関する。

近年、環境問題に配慮した再生可能エネルギー（太陽光、風力、水力、地熱、バイオマス等）を用いて発電した電力（以下、「再エネ電力」ともいう）に対する期待が高まっている。
また、日本国では制度面でも、環境問題対策の一環として、電気事業における発電の自由化や、再エネ発電の買取制度等の法整備が進められている。

再エネ発電は、二酸化炭素の排出を伴わず、化石燃料を燃やす発電に比べて環境への負荷が少ないことから、関連する技術も多く提案されている（例えば特許文献１乃至３参照）。

特開２００３−１０８６５５号公報 特開２０１９−２８８２７号公報 特開２０１１−２２９２０５号公報

しかしながら、再生可能エネルギーにより発電された電力を効率的かつ有効に利用することが要求されているが、特許文献１乃至３を含め従来の技術ではこのような要求に十分に応えられない状況である。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、再生可能エネルギーにより発電された電力を効率的かつ有効に利用することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は（１）〜（５）を含む。
（１）
再生可能エネルギー発電設備により発電された電力を蓄える蓄電設備と、前記蓄電設備の制御及び管理を行う管理設備とを有するユーザサイトと、前記管理設備及び電力需要家と通信すると共に、情報処理を行う情報処理部と、を含む電力運用システムにおいて、
前記管理設備は、
前記ユーザサイトを識別可能な情報を含むユーザサイト情報と、
前記蓄電設備の供給できる電力量を含む蓄電情報と、
を前記情報処理部に送付する機能を有し、
前記情報処理部は、
前記管理設備から送付されてきた前記ユーザサイト情報と前記蓄電情報の識別及び認証を行う機能と、
前記電力需要家により送付されてきた電力需要要求を受付ける機能と、
前記電力需要要求と、前記ユーザサイト情報及び前記蓄電情報とのマッチングを行う機能と、
前記マッチングの結果に基づいて、放電指示を生成する機能と
前記放電指示を前記管理設備に送付する機能と、
を有し、
前記管理設備は、当該放電指示に基づいて、前記蓄電設備から電力を所定の送配電網へ送り出すように放電させる、
電力運用システム。
（２）
前記識別及び認証は、ブロックチェーン技術によって、行われる、（１）に記載の電力運用システム。
（３）
前記情報処理部は、
前記電力需要家の電力需要量を予測して、電力需要量の予測情報を生成する機能と、前記電力需要量の予測情報を前記管理設備に送付する機能とを有する、（１）または（２）に記載の電力運用システム。
（４）
前記情報処理部は、
前記蓄電設備の供給できる電力量を予測して、供給できる電力量の予測情報を生成する機能と、前記供給できる電力量の予測情報を前記電力需要家に送付する機能と、を有する、（１）乃至（３）のうち何れか１項に記載の電力運用システム。
（５）
前記蓄電設備は、レドックスフロー電池と、揚水発電とのうち少なくとも一方を含む、
（１）乃至（４）のうち何れか１項に記載の電力運用システム。

本発明によれば、再生可能エネルギーにより発電された電力を効率的かつ有効に利用する技術を提供することができる。

本発明に係る電力運用システムの構成の一例を示す図である。

以下、本発明の電力運用システムの構成の一例について、図面を用いて説明する。実線矢印は情報の流れを示す。破線矢印は電気の流れを示す。

図１の電力運用システムは、ユーザサイトＵＳと、情報処理部Ｖとを有する。

「ユーザサイトＵＳ」とは、再生可能エネルギー発電設備により発電された電力が一旦蓄積される場所を意味する。以下、ユーザサイトＵＳで蓄電されることを「再エネ蓄電」ともいう。
ユーザサイトＵＳには、再生可能エネルギー発電設備Ｐにより発電された電力を蓄える蓄電設備Ｂと、前記蓄電設備Ｂの制御及び管理をする管理設備２とを有する。

再生可能エネルギー発電設備Ｐは、再生可能エネルギーを用いて発電をする。ここで、再生可能エネルギー発電設備Ｐは、図１ではユーザサイトＵＳに設置されているが、ユーザサイトＵＳの必須な構成要素ではなく、ユーザサイトＵＳの外部に設置され、蓄電設備Ｂと送電線等により接続されるようにしてもよい。再生可能エネルギー発電設備Ｐとして、太陽光発電設備、風力発電設備、水力発電設備、バイオマス発電設備、地熱発電設備等が挙げられる。

蓄電設備Ｂは、再生可能エネルギー発電設備Ｐにより発電された電力を蓄える機能を有する設備である。蓄電設備Ｂは、例えば蓄電池として構成されてもよいし、蓄電池を有する装置や機械（例えば、電気自動車）として構成されてもよいし、揚水発電であってもよい。
ここで、蓄電池は、特に限定されず任意なものを採用することができる。例えば、リチウムイオン電池、ナトリウム―硫黄電池（ＮＡＳ電池）、全固体電池、レドックスフロー電池（以下、「ＲＦＢ」ともいう。）等を採用することができる。
蓄電設備Ｂとして、ＲＦＢを採用することが好ましい。ＲＦＢを採用することで、後述の管理設備２は、ＲＦＢの電解液の量、活物質の種類、活物質の濃度、及び活物質の価数等の情報を取得して、これらの情報に基づいて供給できる電力量を含む蓄電情報をリアルタイムに取得することが容易となる。

管理設備２は、蓄電設備Ｂに対する制御及び管理（例えば充放電制御や蓄電情報のリアルタイム取得）を行うと共に、情報処理部Ｖとの間で各種情報の授受を行う。具体的には、管理設備２は、ユーザサイトＵＳを識別可能な情報を含むユーザサイト情報と、蓄電設備Ｂの供給できる電力の量（以下「供給できる電力量」という）を含む蓄電情報とを情報処理部Ｖに送付する。ここで、供給できる電力量とは、蓄電設備Ｂから取り出せる全電力量のことであってもよく、蓄電設備Ｂから取り出せる全電力量からユーザサイトＵＳのユーザＵが利用する予定の電力量が除かれた余剰電力量のことであってもよい。ここで、蓄電設備Ｂから取り出せる全電力量は管理設備２により推定されるリアルタイム値である。例えば、蓄電設備Ｂがレドックスフロー電池であれば、管理設備２は、活物質の平均価数をリアルタイムに測定し、前記平均価数、電解液の量、活物質の種類とその濃度及びレドックスフロー電池の充放電効率に基づいて、レドックスフロー電池の取り出せる全電力量をリアルタイムに推定することができる。ユーザＵが利用する予定の電力量は管理設備２で設定する（例えばユーザＵが入力する）ことができる。
ユーザサイトＵＳの識別情報は、例えば、再生可能エネルギー発電設備Ｐ、蓄電設備Ｂ、及び管理設備２の夫々の装置を一意に識別可能な情報（装置のＩＤ情報等）として挙げられる。
蓄電情報は、供給できる電力量の他、蓄電設備Ｂの空き容量情報（蓄電設備Ｂの蓄電可能な電力総量から取り出せる全電力量を差し引いた電力量）、蓄電設備Ｂの位置情報、再生可能エネルギー発電設備Ｐの発電量情報、電力供給計画情報、電力の供給に関する料金情報（例えば、電力供給単価 Ｘ円/ｋＷｈ）等をさらに含むようにすることができる。ここで、電力供給計画情報は、例えば、いつ、どのぐらいの電力を供給できる等が挙げられる。

また、管理設備２は、情報処理部Ｖからの放電指示に基づいて、蓄電設備Ｂから電力を所定の送配電網Ｇに送り出すように、蓄電設備Ｂを放電させる制御を実行することもできる。ここで、送配電網Ｇは、複数の送電線、配電線、変電所等により構成されていてもよく、蓄電設備Ｂと電力需要家とをつなぐ一本の電線のみで構成されていてもよい。

情報処理部Ｖは、ユーザサイトＵＳの管理設備２から送付されてきたユーザサイト情報を識別して、前記ユーザサイトＵＳから供給された電力が再生エネルギー発電設備Ｐより発電された電力であることを認証する（以下、「再エネ証明」ともいう）機能を有する。
また、情報処理部Ｖは、後述する電力需要家により送付されてきた電力需要要求を受信して、電力需要要求と、前記再エネ証明されたユーザサイト情報及び蓄電情報とを何等かの基準に基づいて、マッチングさせる機能を有する。
更に、情報処理部Ｖは、前記マッチング結果に基づいて、蓄電設備Ｂに対する放電指示を生成し、前記放電指示を管理設備２に送付する機能を有する。管理設備２は、情報処理部Ｖからの放電指示に基づいて、蓄電設備Ｂから電力を所定の送配電網Ｇに送り出すように、蓄電設備Ｂを放電させる。

情報処理部Ｖは、上記機能を実現できるものであれば、特に限定されない。情報処理部Ｖは、例えば、再エネ証明を含む情報処理を集中管理用のサーバで行う集中管理形態や、集中管理用サーバを使わず、ネットワークを利用して情報処理をブロックチェーン技術（分散台帳管理技術を含む）により行う分散管理形態や、前記２つの形態を利用する併用管理形態とすることができる。併用形態を採用する場合、例えば、再エネ証明はブロックチェーン技術により通信ネットワークで行われ、他の情報処理（例えば、マッチング）は集中管理用サーバにより行われるようにすることができる。

集中管理用サーバは、汎用性を有する情報処理装置で構成されることができる。通信ネットワークは、少なくとも複数のユーザサイトＵＳのデータを保存可能な設備（例えば、管理設備２や、管理設備２と別のデータ管理及び通信ができる設備）が有線通信又は無線通信により互いに接続されるように構成されたネットワークを一例として挙げられる。ブロックチェーン技術を採用して、情報処理を行うことは、中央集権管理形態と比べて記録の喪失や改竄等に対して安全性が高くなり、更にシステム導入コストや利用運用にかかわるコストが削減できるという利点がある。

電力需要家は、再エネ証明された電力を利用したい又は取り扱いたい者や施設や建物であればよく、特に限定されない。例えば、再エネ証明された電力を利用したい住宅、工場、ビル、商店、病院、充電ステーション等、又はそれらの施設や建物の利用者、再エネ証明された電力を取り扱いたい電力会社が例として挙げられる。

電力需要要求は、電力需要量要求、電力の給電開始時刻や終了時刻等の情報、電力需要計画情報（計画電力需要時間要求、計画電力需要量要求等を含む）、電力の使用に関する料金情報、電力需要家の識別情報、電力需要家の位置情報等の情報から選択することができ、必要に応じて複数を組み合わせて選択しても構わない。
情報処理部Ｖにおいて、電力需要要求と、前記再エネ証明されたユーザサイト情報及び前記蓄電情報とのマッチングを行う。マッチングの方法は種々あるが、例えば、情報処理部Ｖが、それぞれのユーザサイトＵＳから受信した蓄電情報に含まれる供給できる電力量情報を、電力需要家からの電力需要要求に含まれる電力需要量情報とマッチングさせて、供給できる電力量が電力需要量を満たすことができるユーザサイトＵＳを抽出する。このとき抽出されるユーザサイトＵＳは1つでも良いし、供給できる電力量を合計することで電力需要量を満たすことができる１以上のユーザサイトＵＳを抽出しても良い。或いは、別のマッチング方法として、情報処理部Ｖが、ユーザサイト情報に含まれたユーザサイトＵＳの識別情報と、電力需要家の識別情報をマッチングさせて、ユーザサイトＵＳを抽出する。具体的な例として、特定のユーザサイトＵＳ群の識別情報と、特定の電力需要家群の識別情報とをリンクさせて、前記特定の電力需要家群から送付されてきた電力需要要求に合致する条件のユーザサイトＵＳを、優先的に前記特定のユーザサイトＵＳ群からを抽出する。或いは、情報処理部Ｖは、ユーザサイトＵＳの電力の供給に関する料金情報と、電力需要家の電力の使用に関する料金情報に基づいたマッチングを行い、電力需要家の料金情報に合致するユーザサイトＵＳを抽出することもできる。或いは、情報処理部Ｖは、蓄電設備Ｂの位置情報と、電力需要家の位置情報を基に、蓄電設備Ｂと電力需要家の位置が近い順にマッチングさせて、ユーザサイトＵＳを抽出する。なお、上記のマッチングを一つのみ行ってもよく、同時に又は優先順位を付けて、複数のマッチングを行ってもよい。

情報処理部Ｖは、マッチングで抽出されたユーザサイトＵＳの管理設備２に対して、放電指示を生成して、送付する。管理設備２は、情報処理部Ｖからの放電指示に基づいて、蓄電設備Ｂから所定の送配電網Ｇに所定の電力を送り出すように、蓄電設備Ｂを放電させる。

このような図１の例の電力運用システムでは、例えば次のような一連の処理が実行される。
ステップＳＳ１１において、管理設備２は、ユーザサイト情報と蓄電情報とを情報処理部Ｖに送付する。
ステップＳＳ１２において、管理設備２から送付されてきたユーザサイト情報と蓄電情報とは、情報処理部Ｖにおいて再エネ証明及び管理される。
ステップＳＳ１３において、情報処理部Ｖは、電力需要家から電力需要要求を取得する。なお、ステップＳＳ１３は、上記ステップＳＳ１１とステップＳＳ１２の前後を問わず行うことが出来る。更にステップＳＳ１３は、ステップＳＳ１１、或いはステップＳＳ１２と同時に行っても良い。
ステップＳＳ１４において、情報処理部Ｖは、ユーザサイト情報と、蓄電情報と、電力需要要求に基づいてマッチングを行う。
ステップＳＳ１５において、前記マッチングが成功すれば、前記マッチング結果に基づいて、管理設備２に対する放電指示を生成して、生成した放電指示を管理設備２に送付する。
ステップＳＳ１６において、管理設備２は、ステップＳＳ１５で情報処理部Ｖから送付されてきた放電指示に基づいて、蓄電設備Ｂから電力を所定の送配電網Ｇに送り出すように送電させる制御を実行する。

上記のように、本実施形態に係る電力運用システムによれば、再エネ証明された電力が、複数の蓄電設備Ｂを用いた分散電源として大量に配置され、あたかも電力需給調整を大きな蓄電池で行うバーチャル蓄電を実現させることができ、再エネ蓄電された電力の利用効率を向上することができる。

また、情報処理部Ｖは、電力需要家による電力需要量を予測して、電力需要量の予測情報を生成する機能と、電力需要量の予測情報を前記管理設備２に送付する機能とを有してもよい。
情報処理部Ｖは、予測対象日（例えば、翌日）の気象予測情報、日付情報（曜日情報、休日情報）、電力需要家の電力の使用予定に関する計画情報、電力需要家の過去の電力需要実績データ等に基づいて、対象日の各時間帯（例えば、1時間ごと）の電力需要家による電力需要量を予測する。そして、情報処理部Ｖは、前記電力需要量予測情報をユーザサイトＵＳの管理設備２に送付する。上記のことにより、ユーザサイトＵＳが、予測対象日の電力需要家の電力需要量を把握することができ、前記電力需要量予測情報に基づいて、電力供給計画情報の変更を事前に行うことができる。

なお、情報処理部Ｖは、蓄電設備２の供給できる電力量を予測して、供給できる電力量の予測情報を生成する機能と、供給できる電力量の予測情報を前記電力需要家に送付する機能と、をさらに備えていてもよい。

情報処理部Ｖは、予測対象日の気象予測情報、日付情報（曜日情報、休日情報）、ユーザサイトＵＳの電力供給計画情報、ユーザサイトＵＳの過去の供給できる電力量の実データに基づいて、対象日の各時間帯（例えば、1時間ごと）のユーザサイトの供給できる電力量を予測する。そして、情報処理部Ｖは、前記供給できる電力量の予測情報を電力需要家に送付する。このようなことにより、電力需要家が、予測対象日でのユーザサイトＵＳからの供給できる電力量を把握することができ、前記供給できる電力量の予測情報に基づいて、電力需要計画の調整や、電力の調達の準備等を事前に行うことが可能になる。

ここで、気象予測情報は、例えば気象庁や民間気象予測会社により提供された気象予測情報を用いることができる。

情報処理部Ｖは、上記の電力需要量と供給できる電力量のうちいずれか一方の予測及び送信を実施してもよく、順番を付けて、両方を実施してもよい。両方を実施する場合、例えば、情報処理部Ｖは、電力需要家による電力需要量を予測して、電力需要量の予測情報を管理設備２に送付する。ユーザサイトＵＳが、前記電力需要量の予測情報に基づいて、電力供給計画の変更を実施する。前記電力供給計画の変更情報が蓄電情報の一部分として、情報処理部Ｖに送付される。そして、情報処理部Ｖは、予測の対象日の気象予測情報、日付情報（曜日情報、休日情報）、変更後のユーザサイトＵＳの電力供給計画情報、ユーザサイトＵＳの過去の供給できる電力量の実データに基づいて、対象日の各時間帯（例えば、1時間ごと）のユーザサイトＵＳの供給できる電力量を予測し、供給できる電力量の予測情報を電力需要家に送付する。

情報処理部Ｖの上記の機能により、ユーザサイトＵＳが計画的に再エネ電力を供給することと、電力需要家が計画的に再エネ電力を利用することが可能となり、効率的にかつ有効に再エネ電力の利用を推進することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

また、図１には、ユーザサイトＵＳと電力需要家の夫々が１つだけ描画されており、また管理設備２、再生可能エネルギー発電設備Ｐ、及び蓄電設備Ｂの夫々が１つのみ描画されているが、これは説明を簡略化させるための例示に過ぎない。複数のユーザサイトＵＳと複数の電力需要家があっても良く、１つのユーザサイトＵＳに同様の構成を有する管理設備２、再生可能エネルギー発電設備Ｐ、及び蓄電設備Ｂの夫々が複数存在し得る。

本明細書において、システムの用語は、複数の装置や複数の手段等より構成される全体的な装置を意味するものである。

ＵＳ・・・ユーザサイト、２・・・管理設備、Ｐ・・・再生可能エネルギー発電設備、Ｂ・・・蓄電設備、Ｇ・・・送配電網、Ｖ・・・情報処理部、ＳＳ・・・各ステップ

Claims (5)

1. 再生可能エネルギー発電設備により発電された電力を蓄える蓄電設備と、前記蓄電設備の制御及び管理を行う管理設備とを有するユーザサイトと、前記管理設備及び電力需要家と通信すると共に、情報処理を行う情報処理部と、を含む電力運用システムにおいて、
   前記管理設備は、
   前記ユーザサイトを識別可能な情報を含むユーザサイト情報と、
   前記蓄電設備の供給できる電力量を含む蓄電情報と、
   を前記情報処理部に送付する機能を有し、
   前記情報処理部は、
   前記管理設備から送付されてきた前記ユーザサイト情報と前記蓄電情報の識別及び認証を行う機能と、
   前記電力需要家により送付されてきた電力需要要求を受付ける機能と、
   前記電力需要要求と、前記ユーザサイト情報及び前記蓄電情報とのマッチングを行う機能と、
   前記マッチングの結果に基づいて、放電指示を生成する機能と
   前記放電指示を前記管理設備に送付する機能と、
   を有し、
   前記管理設備は、当該放電指示に基づいて、前記蓄電設備から電力を所定の送配電網へ送り出すように放電させる、
   電力運用システム。
2. 前記識別及び認証は、ブロックチェーン技術によって行われる、
   請求項１に記載の電力運用システム。
3. 前記情報処理部は、
   前記電力需要家の電力需要量を予測して、電力需要量の予測情報を生成する機能と、前記電力需要量の予測情報を前記管理設備に送付する機能とを有する、
   請求項１または２に記載の電力運用システム。
4. 前記情報処理部は、
   前記蓄電設備の供給できる電力量を予測して、供給できる電力量の予測情報を生成する機能と、前記供給できる電力量の予測情報を前記電力需要家に送付する機能と、を有する、
   請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の電力運用システム。
5. 前記蓄電設備は、レドックスフロー電池と、揚水発電とのうち少なくとも一方を含む、
   請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の電力運用システム。

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