JP2021119727A - 分散型電源システムおよび分散型電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】需給調整の能力を向上させる。【解決手段】分散型電源システム１は、電力系統３８および負荷３６に接続される分散型電源ユニット１６と、分散型電源ユニット１６に接続される蓄電池１８と、電力需要を減少させるように要求する下げデマンドレスポンス指令の受信に応じて、分散型電源ユニット１６の出力を下げデマンドレスポンス指令の受信タイミングの前の出力以上に設定するとともに、蓄電池１８を放電させて、電力系統３８へ電力を供給させるデマンド制御部２０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、分散型電源システムおよび分散型電源装置に関する。

例えば、家屋などの建物（すなわち、需要家）には、燃料電池などの分散型電源装置が設置されることがある（例えば、特許文献１）。

特開２０１７−９１９２２号公報

近年、電力の供給者側だけでなく電力の需要家側においても電力の需給調整に貢献できるデマンドレスポンスが検討されている。例えば、各需要家の分散型電源装置を束ねて管理するアグリゲータは、電力需要を減少させるよう要求する下げデマンドレスポンス指令を電力会社などから受信すると、管理下の各分散型電源装置の出力を上昇させ、余剰電力を電力系統に供給させる。また、アグリゲータは、電力需要を増加させるよう要求する上げデマンドレスポンス指令を電力会社などから受信すると、管理下の各分散型電源装置の出力を低下させることで相対的に負荷を増大させ、電力系統の電力を負荷で消費させる。

しかし、分散型電源装置は、発電所などと比べ、出力が低いため、需給調整の能力が比較的低い。このため、各分散型電源装置の稼働状況や負荷の状況によっては、需給調整に十分に対応できないおそれがある。

本発明は、このような課題に鑑み、需給調整の能力を向上させることが可能な分散型電源システムおよび分散型電源装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の分散型電源システムは、電力系統および負荷に接続される分散型電源ユニットと、分散型電源ユニットに接続される蓄電池と、電力需要を減少させるように要求する下げデマンドレスポンス指令の受信に応じて、分散型電源ユニットの出力を下げデマンドレスポンス指令の受信タイミングの前の出力以上に設定するとともに、蓄電池を放電させて、電力系統へ電力を供給させるデマンド制御部と、を備える。

また、分散型電源ユニットおよび蓄電池を複数有し、デマンド制御部は、下げデマンドレスポンス指令で指示される需給調整期間において、放電させる蓄電池を排他的に順次切り替えてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の分散型電源システムは、電力系統および負荷に接続される分散型電源ユニットと、分散型電源ユニットに接続される蓄電池と、電力需要を増加させるように要求する上げデマンドレスポンス指令の受信に応じて、分散型電源ユニットの出力を上げデマンドレスポンス指令の受信タイミングの前の出力未満に設定するとともに、電力系統の電力を蓄電池に充電させるデマンド制御部と、を備える。

また、分散型電源ユニットおよび蓄電池を複数有し、デマンド制御部は、上げデマンドレスポンス指令で指示される需給調整期間において、充電させる蓄電池を排他的に順次切り替えてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の分散型電源装置は、電力系統および負荷に接続される分散型電源ユニットと、分散型電源ユニットに接続される蓄電池と、電力需要を減少させるように要求する下げデマンドレスポンス指令の受信に応じて、分散型電源ユニットの出力を下げデマンドレスポンス指令の受信タイミングの前の出力以上に設定するとともに、蓄電池を放電させて、電力系統へ電力を供給させる充放電制御部と、を備える。

上記課題を解決するために、本発明の分散型電源装置は、電力系統および負荷に接続される分散型電源ユニットと、分散型電源ユニットに接続される蓄電池と、電力需要を増加させるように要求する上げデマンドレスポンス指令の受信に応じて、分散型電源ユニットの出力を上げデマンドレスポンス指令の受信タイミングの前の出力未満に設定するとともに、電力系統の電力を蓄電池に充電させる充放電制御部と、を備える。

また、充放電制御部は、過去の下げデマンドレスポンス指令の受信日時に基づいて将来の下げデマンドレスポンス指令の発生を予測し、または、過去の上げデマンドレスポンス指令の受信日時に基づいて将来の上げデマンドレスポンス指令の発生を予測し、下げデマンドレスポンス指令または上げデマンドレスポンス指令の予測結果に従って、所定の基準ＳＯＣを設定し、下げデマンドレスポンス指令または上げデマンドレスポンス指令の受信に応じたデマンドレスポンスの対応を行っていないとき、蓄電池のＳＯＣが基準ＳＯＣに維持されるように蓄電池の充放電を制御してもよい。

本発明によれば、需給調整の能力を向上させることが可能となる。

本実施形態に係る分散型電源システムの構成を示す概略図である。 分散型電源装置の詳細を説明する概略図である。 デマンドレスポンス指令を受信したときの充放電制御部の動作を説明する図である。 デマンド制御部の動作の一例を説明する図である。 デマンド制御部の動作の流れを説明するフローチャートである。 分散型電源装置における充放電制御部の動作の流れを説明するフローチャートである。 充放電制御部における下げＤＲ対応処理の流れを説明するフローチャートである。 充放電制御部における上げＤＲ対応処理の流れを説明するフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態の態様について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態に係る分散型電源システム１の構成を示す概略図である。分散型電源システム１は、電力会社１０、複数のアグリゲータ１２Ａ、１２Ｂ、複数の分散型電源装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを含む。以後、複数のアグリゲータ１２Ａ、１２Ｂを総称してアグリゲータ１２と呼ぶ場合がある。また、複数の分散型電源装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを総称して分散型電源装置１４と呼ぶ場合がある。

アグリゲータ１２は、例えば、会社などの営利団体であってもよいし、非営利団体であってもよいし、地方公共団体などであってもよい。アグリゲータ１２は、アグリゲータ１２が所属する地域の電力系統を管理する電力会社１０に対応する。なお、図１では、電力会社１０に対応する２個のアグリゲータ１２Ａ、１２Ｂを例示しているが、電力会社１０に対応するアグリゲータ１２の数は、１個または３個以上であってもよい。

アグリゲータ１２は、建物（需要家）ごとに設置される複数の分散型電源装置１４を束ねて管理する。例えば、図１に示すように、アグリゲータ１２Ａは、３個の分散型電源装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃを管理する。なお、説明の便宜上、アグリゲータ１２が管理する分散型電源装置１４の数を３個としたが、アグリゲータ１２が管理する分散型電源装置１４の数は、１個、２個または４個以上であってもよい。

アグリゲータ１２は、例えば、管理下の分散型電源装置１４の出力の合計が所定出力以上である旨の条件等を満たすことでアグリゲータ１２として認可される。

分散型電源装置１４は、例えば、家屋などの建物ごとに設けられる。以後、家屋などの建物を、需要家と呼ぶ場合がある。なお、分散型電源装置１４は、複数の建物に亘って設けられてもよい。この場合、アグリゲータ１２は、複数の建物に亘って設けられた分散型電源装置１４を管理してもよい。

分散型電源装置１４は、分散型電源ユニット１６を含む。分散型電源ユニット１６は、例えば、燃料電池ユニットとするが、この例に限らない。例えば、分散型電源ユニット１６は、その出力を調整可能な、太陽光発電装置、風力発電装置、水力発電機、地熱発電機、太陽熱発電機および大気中熱発電機等の再生可能エネルギー発電設備であってもよいし、内燃力発電機等であってもよい。

アグリゲータ１２は、デマンド制御部２０を含む。デマンド制御部２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路から構成される。

電力会社１０は、電力系統全体の需要が増大すると、電力需要を減少させるよう要求する下げデマンドレスポンス指令をアグリゲータ１２に送信する。アグリゲータ１２のデマンド制御部２０は、下げデマンドレスポンス指令を受信すると、管理下の分散型電源装置１４に下げデマンドレスポンス指令を送信する。これにより、デマンド制御部２０は、管理下の分散型電源装置１４の出力を増大させ、余剰電力を創出させて電力系統へ出力させる。

また、電力会社１０は、電力系統全体の余剰電力が増大すると、電力需要を増加させるよう要求する上げデマンドレスポンス指令をアグリゲータ１２に送信する。アグリゲータ１２のデマンド制御部２０は、上げデマンドレスポンス指令を受信すると、管理下の分散型電源装置１４に上げデマンドレスポンス指令を送信する。これにより、デマンド制御部２０は、管理下の分散型電源装置１４の出力を減少させ、相対的に増加した負荷によって電力系統の余剰電力を消費させる。

このように、アグリゲータ１２は、管理下の各分散型電源装置１４の出力を調整することで、電力会社１０から要求される需給調整に対応する役割を担う。なお、下げデマンドレスポンスおよび上げデマンドレスポンスを総称して、単にデマンドレスポンスと呼ぶ場合がある。また、デマンドレスポンスをＤＲと呼ぶ場合がある。デマンドレスポンスは、電力の供給者側（電力会社１０側）だけでなく、電力の需要家側（例えば、アグリゲータ１２側）においても電力の需給調整に貢献できる仕組みである。

ところで、分散型電源装置１４は、発電所などと比べて、出力が低いため、需給調整の能力が比較的低い。このため、各分散型電源装置１４の稼働状況や負荷の状況によっては、需給調整に十分に対応できないおそれがある。

そこで、本実施形態の分散型電源システム１の分散型電源装置１４は、蓄電池１８を含んでいる。

蓄電池１８は、充電および放電が可能な二次電池である。蓄電池１８は、分散型電源ユニット１６に対応付けられて設けられる。つまり、分散型電源装置１４では、１の分散型電源ユニット１６に対して１の蓄電池１８が対応するように、分散型電源ユニット１６と蓄電池１８とが関連付けられて接続されている。蓄電池１８は、例えば、分散型電源装置１４に内蔵されてもよいし、分散型電源装置１４の筐体外に設けられてもよい。また、蓄電池１８は、新規の分散型電源装置１４に予め搭載されてもよいし、既存の分散型電源装置１４に後付けで設置されてもよい。

なお、分散型電源ユニット１６に対応する蓄電池１８は、アグリゲータ１２の管理下で繋がっていればよい。１の分散型電源ユニット１６に対して１の蓄電池１８が設けられる態様に限らず、例えば、１の分散型電源ユニット１６に対して複数の蓄電池１８が設けられてもよいし、複数の分散型電源ユニット１６に対して１の蓄電池１８が設けられてもよい。

また、本実施形態のデマンド制御部２０は、デマンドレスポンス指令の受信に応じて分散型電源装置１４の出力を増減させることに加え、分散型電源装置１４に蓄電池１８の充放電も行わせる。この点については、後に詳述する。

図２は、分散型電源装置１４の詳細を説明する概略図である。分散型電源システム１が適用される建物３０には、分散型電源装置１４の他、分電盤３２、コンセント３４および負荷３６が設けられる。

分電盤３２は、電力系統３８に接続される。コンセント３４は、分電盤３２に接続される。なお、複数のコンセント３４が分電盤３２に接続されてもよい。コンセント３４には、負荷３６が接続される。

分散型電源装置１４は、分電盤３２に接続される。なお、分散型電源装置１４は、コンセント３４を通じて分電盤３２に接続されてもよい。また、コンセント３４は、屋内に配置される屋内コンセントに限らず、屋外に配置される屋外コンセントであってもよい。負荷３６には、電力系統３８および分散型電源装置１４から電力が供給される。

分電盤３２には、消費電力検出部４０が設けられる。消費電力検出部４０は、負荷３６で消費される消費電力を検出する。なお、複数の負荷３６が分電盤３２に接続されている場合、消費電力検出部４０は、複数の負荷３６の総消費電力を検出してもよい。

分散型電源装置１４は、分散型電源ユニット１６および蓄電池１８の他、パワーコンディショナ５０、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５２、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ５４、通信部５６および分散型電源制御部５８を含む。

パワーコンディショナ５０は、分電盤３２に接続される。分散型電源ユニット１６は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５２を通じてパワーコンディショナ５０に接続される。蓄電池１８は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ５４を通じてパワーコンディショナ５０に接続される。

パワーコンディショナ５０は、電力系統３８側の交流電力と、分散型電源ユニット１６側および蓄電池１８側の直流電力との間の電力変換を行う。第１ＤＣ／ＤＣコンバータ５２は、パワーコンディショナ５０側の直流電圧と分散型電源ユニット１６側の直流電圧との間の電圧変換を行う。第２ＤＣ／ＤＣコンバータ５４は、パワーコンディショナ５０側の直流電圧と蓄電池１８側の直流電圧との間の電圧変換を行う。

通信部５６は、分散型電源装置１４の外部と無線または有線により通信することができる。通信部５６は、例えば、アグリゲータ１２と通信することができる。

分散型電源制御部５８は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路から構成される。

分散型電源制御部５８は、通信部５６を通じて、アグリゲータ１２からデマンドレスポンス指令（下げデマンドレスポンス指令または上げデマンドレスポンス指令）を受信することができる。分散型電源制御部５８は、デマンドレスポンス指令を受信すると、そのデマンドレスポンス指令で要求されるデマンドレスポンスに対応する。

後に詳述するが、分散型電源制御部５８は、下げデマンドレスポンス指令の受信に応じて、分散型電源ユニット１６の出力を下げデマンドレスポンス指令の受信タイミングの前（例えば、直前）の出力以上に設定するとともに、蓄電池１８を放電させる。また、分散型電源制御部５８は、上げデマンドレスポンス指令の受信に応じて、分散型電源ユニット１６の出力を上げデマンドレスポンス指令の受信タイミングの前（例えば、直前）の出力未満に設定するとともに、蓄電池１８を充電させる。なお、上記の直前とは、例えば、分散型電源ユニット１６における今回の出力制御タイミングに対して前回の出力制御タイミングを示す。

以下、デマンドレスポンスに対応しているときを、デマンドレスポンス時と呼ぶ場合がある。また、デマンドレスポンス指令を受信しておらず、デマンドレスポンス指令に対応していないときを、通常時と呼ぶ場合がある。

分散型電源制御部５８は、通常時、分散型電源ユニット１６の出力を負荷３６に追従して変化させて負荷３６の電力を賄う負荷追従制御を行う。

また、分散型電源制御部５８は、プログラムを実行することで充放電制御部６０として機能する。充放電制御部６０は、通常時、蓄電池１８のＳＯＣ（State Of Charge）が大凡所定の基準ＳＯＣに維持されるように蓄電池１８の充放電を制御する。

充放電制御部６０は、基準ＳＯＣを任意の値に設定することができる。基準ＳＯＣは、例えば、中央値（５０％）に設定される。基準ＳＯＣを中央値に設定することで、下げデマンドレスポンスを受信した場合には、蓄電池１８を十分に放電させることができるとともに、上げデマンドレスポンスを受信した場合には、蓄電池１８を十分に充電させることができる。

なお、基準ＳＯＣは、中央値に限らない。例えば、基準ＳＯＣは、デマンドレスポンス時に充電または放電ができる程度に、中央値より高く設定されてもよいし、中央値より低く設定されてもよい。

充放電制御部６０は、蓄電池１８のＳＯＣが自然放電などで基準ＳＯＣより小さくなると、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の蓄電池１８側の電圧を相対的に下げることで蓄電池１８を充電させ、蓄電池１８のＳＯＣを基準ＳＯＣより上昇させる。蓄電池１８のＳＯＣは、自然放電と充電とが繰り返されることで基準ＳＯＣに維持される。

なお、充放電制御部６０は、１の基準ＳＯＣに維持されるように蓄電池１８の充放電を制御する態様に限らない。例えば、充放電制御部６０は、基準ＳＯＣに代えて、上閾値および下閾値を設定してもよい。そして、充放電制御部６０は、蓄電池１８のＳＯＣが自然放電によって下閾値未満となったら充電を開始させ、蓄電池１８のＳＯＣが上閾値以上となったら充電を終了させてもよい。

また、充放電制御部６０は、自然放電に限らず、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ５４の電圧を制御することで蓄電池１８を積極的に放電させ、蓄電池１８のＳＯＣを基準ＳＯＣに維持させてもよい。

図３は、デマンドレスポンス指令を受信したときの充放電制御部６０の動作を説明する図である。ここでは、分散型電源ユニット１６の定格出力が５００Ｗであり、蓄電池１８の定格容量が５００Ｗであり、負荷３６による消費電力が２００Ｗであるとして説明する。なお、潮流は、電力系統３８と建物３０（需要家）との間の電力の供給方向を示し、順潮流は、電力系統３８から建物３０に電力が供給されることを示し、逆潮流は、建物３０から電力系統３８に電力が供給されることを示す。

まず、通常時では、負荷追従制御が行われるため、分散型電源ユニット１６の出力は、負荷３６の２００Ｗに対応して２００Ｗとなっている。この際、蓄電池１８については、基準ＳＯＣが維持されて、充電および放電のいずれも行われておらず、充放電電力が０Ｗとなっているとする。また、この際、順潮流および逆潮流が発生せず、潮流が０Ｗであるとする。

また、分散型電源ユニット１６の定格出力が５００Ｗであり、分散型電源ユニット１６の現在の出力が２００Ｗであるため、分散型電源ユニット１６の現在の余剰能力（余剰能力＝定格出力−現在の出力）は、３００Ｗとなっている。

ここで、充放電制御部６０は、下げデマンドレスポンス指令を、通信部５６を通じてアグリゲータ１２から受信したとする。下げデマンドレスポンス指令には、電力需要の下げ幅の要求値を示す下げ要求値が含まれる。下げデマンドレスポンス指令を受信した充放電制御部６０は、負荷３６での消費電力に加え、さらに電力を生成させて余剰電力を創出し、余剰電力を電力系統３８に逆潮流させるように制御する。

例えば、充放電制御部６０は、電力需要を２００Ｗだけ減少させることを要求する下げデマンドレスポンス指令（下げ要求値が２００Ｗの下げデマンドレスポンス指令）をアグリゲータ１２から受信したとする。この場合、分散型電源ユニット１６の現在の余剰能力は、３００Ｗであり、下げ要求値（２００Ｗ）以上ある。このため、充放電制御部６０は、分散型電源ユニット１６の出力を、現在の出力（２００Ｗ）に下げ要求値（２００Ｗ）を加算した出力（４００Ｗ）に上昇させる。そうすると、変更後の出力（４００Ｗ）から負荷の消費電力（２００Ｗ）を減算した電力（２００Ｗ）を逆潮流させて電力系統３８に供給することができる。

これに対し、例えば、充放電制御部６０は、電力需要を７００Ｗだけ減少させることを要求する下げデマンドレスポンス指令（下げ要求値が７００Ｗの下げデマンドレスポンス指令）をアグリゲータ１２から受信したとする。この場合、分散型電源ユニット１６の現在の余剰能力が３００Ｗしかなく、分散型電源ユニット１６のみでは、下げ要求値の７００Ｗの電力を創出できない。

そこで、充放電制御部６０は、分散型電源ユニット１６の出力を定格出力（５００Ｗ）に上昇させつつ、さらに、不足分の電力を蓄電池１８から放電させる。この際、充放電制御部６０は、下げ要求値（７００Ｗ）から分散型電源ユニット１６の余剰能力（３００Ｗ）を減算した電力（４００Ｗ）を蓄電池１８から放電させる。そうすると、分散型電源ユニット１６の余剰能力（３００Ｗ）に蓄電池１８の放電電力（４００Ｗ）を加算した電力（７００Ｗ）を逆潮流させて電力系統３８に供給することができる。

このように、蓄電池１８の放電を併用することで、負荷３６での消費電力を賄いつつ、分散型電源ユニット１６の定格出力以上の電力を電力系統３８に供給することができる。つまり、下げデマンドレスポンス指令に対して、下げ要求値通りに適切に対応することができる。

また、充放電制御部６０は、上げデマンドレスポンス指令を、通信部５６を通じてアグリゲータ１２から受信したとする。上げデマンドレスポンス指令には、電力需要の上げ幅の要求値を示す上げ要求値が含まれる。上げデマンドレスポンス指令を受信した充放電制御部６０は、上げ要求値分だけ電力系統３８の電力を順潮流させるように制御する。

例えば、充放電制御部６０は、通常時において、電力需要を２００Ｗだけ増加させることを要求する上げデマンドレスポンス指令（上げ要求値が２００Ｗの上げデマンドレスポンス指令）をアグリゲータ１２から受信したとする。この場合、現在の負荷３６での消費電力（２００Ｗ）が上げ要求値（２００Ｗ）と等しくなっている。このため、充放電制御部６０は、分散型電源ユニット１６の出力を０Ｗに低下させる（分散型電源ユニット１６を停止させる）。そうすると、現在の負荷３６での消費電力（２００Ｗ）から変更後の出力（０Ｗ）を減算した電力（２００Ｗ）を電力系統３８から順潮流させて建物３０内で消費することができる。

これに対し、例えば、充放電制御部６０は、電力需要を７００Ｗだけ増加させることを要求する上げデマンドレスポンス指令（上げ要求値が７００Ｗの上げデマンドレスポンス指令）をアグリゲータ１２から受信したとする。この場合、現在の負荷３６が２００Ｗしかなく、現在の負荷３６のみでは、上げ要求値の７００Ｗの電力を消費しきれない。

そこで、充放電制御部６０は、分散型電源ユニット１６の出力を０Ｗに低下させつつ、さらに、蓄電池１８を充電させて蓄電池１８を負荷３６のように機能させることで過剰分の電力を蓄電池１８で消費させる。この際、充放電制御部６０は、上げ要求値（７００Ｗ）から現在の負荷３６での消費電力（２００Ｗ）を減算した電力（５００Ｗ）を蓄電池１８に充電させる。そうすると、現在の負荷３６での消費電力（２００Ｗ）に蓄電池１８の充電電力（５００Ｗ）を加算した電力（７００Ｗ）を順潮流させて建物３０内で消費することができる。

このように、蓄電池１８の充電を併用することで、現在の負荷３６での消費電力以上の電力系統３８の電力を建物３０内で消費することができる。つまり、上げデマンドレスポンス指令に対して、上げ要求値通りに適切に対応することができる。

上述のように、充放電制御部６０は、デマンドレスポンス指令を受信すると、分散型電源ユニット１６の出力の変更および蓄電池１８の充放電（すなわち、デマンドレスポンスの実行）を開始する。そして、充放電制御部６０は、デマンドレスポンス指令で指定された期間（需給調整期間）に亘ってデマンドレスポンスの実行を継続し、その需給調整期間が経過すると、デマンドレスポンスの実行を終了する。デマンドレスポンスの実行が終了すると、分散型電源制御部５８は、元の負荷追従制御に戻る。

ところで、デマンドレスポンスの開始から終了までの需給調整期間は、例えば、数時間におよぶことがある。このため、上述のように蓄電池１８を併用してデマンドレスポンスに対応した場合、蓄電池１８の容量によっては、下げデマンドレスポンスの需給調整期間が、蓄電池１８が完全に放電されるまでの放電時間よりも長くなることがある。また、上げデマンドレスポンスの需給調整期間が、蓄電池１８が満充電となるまでの充電時間よりも長くなることがある。

そこで、アグリゲータ１２のデマンド制御部２０は、デマンドレスポンスに対応する分散型電源装置１４を、時間に従って排他的かつ順番にシフトさせる。

図４は、デマンド制御部２０の動作の一例を説明する図である。図４では、需給調整期間が１時間３０分であるとする。

図４で示すように、デマンド制御部２０は、例えば、デマンドレスポンスの開始時刻となると、分散型電源装置１４Ａに需給調整を開始させる。デマンドレスポンスの開始から３０分が経過すると、デマンド制御部２０は、分散型電源装置１４Ａによる需給調整を終了させ、その後、分散型電源装置１４Ｂによる需給調整を開始させる。デマンドレスポンスの開始から１時間が経過すると、デマンド制御部２０は、分散型電源装置１４Ｂによる需給調整を終了させ、その後、分散型電源装置１４Ｃによる需給調整を開始させる。そして、デマンドレスポンスの開始から１時間３０分が経過すると、デマンド制御部２０は、分散型電源装置１４Ｃによる需給調整を終了させる。

このように、デマンド制御部２０は、３０分が経過するごとに、需給調整を行う分散型電源装置１４を切り替えていく。需給調整を行う分散型電源装置１４が切り替えられると、充放電を行う蓄電池１８が実質的に切り替わる。

つまり、デマンド制御部２０は、下げデマンドレスポンス指令で指示される需給調整期間において、放電させる蓄電池１８を排他的に順次切り替えることができる。これにより、例えば、分散型電源装置１４Ａに対応する蓄電池１８が３０分で完全に放電されたとしても、その後、分散型電源装置１４Ｂに切り替わることで、分散型電源装置１４Ｂに対応する蓄電池１８を放電させることができる。その結果、下げデマンドレスポンスの開始から終了に亘って、下げ要求値通りの需給調整を継続させることが可能となる。

同様に、デマンド制御部２０は、上げデマンドレスポンス指令で指示される需給調整期間において、充電させる蓄電池１８を排他的に順次切り替えることができる。これにより、例えば、分散型電源装置１４Ａに対応する蓄電池１８が３０分で満充電となったとしても、その後、分散型電源装置１４Ｂに切り替わることで、分散型電源装置１４Ｂに対応する蓄電池１８を充電させることができる。その結果、上げデマンドレスポンスの開始から終了に亘って、上げ要求値通りの需給調整を継続させることが可能となる。

なお、図４では、３０分毎に分散型電源装置１４を切り替える例を挙げていた。しかし、分散型電源装置１４の切り替えタイミングは３０分に限らず、３０分より短くてもよいし、３０分より長くてもよい。また、図４では、分散型電源装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの順に切り替える例を挙げていた。しかし、分散型電源装置１４の順番は、この例に限らず、例えば、分散型電源装置１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ａの順などであってもよい。

また、図４では、分割された需給調整期間の各々において需給調整に対応させる分散型電源装置１４の数は、１個ずつである例を挙げていた。しかし、例えば、需給調整期間が短時間である場合などでは、複数の分散型電源装置１４を並列して需給調整に対応させてもよい。例えば、需給調整期間が１時間で分散型電源装置１４が４個ある場合、始めの３０分を２個の分散型電源装置１４で需給調整を行い、後の３０分を残りの２個の分散型電源装置１４に需給調整を行ってもよい。この態様では、個々の分散型電源装置１４の蓄電池１８が負担する放電量（または充電量）を抑えることができる。

図５は、デマンド制御部２０の動作の流れを説明するフローチャートである。デマンド制御部２０は、下げデマンドレスポンス指令または上げデマンドレスポンス指令を、電力会社１０から受信するまで待機する（Ｓ１００におけるＮＯ）。

下げデマンドレスポンス指令または上げデマンドレスポンス指令を受信すると（Ｓ１００におけるＹＥＳ）、デマンド制御部２０は、どの順番でどの分散型電源装置１４に需給調整を実行させるかを示すスケジュールを設定する（Ｓ１１０）。例えば、デマンド制御部２０は、３０分ごとに、分散型電源装置１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの順番で切り替えるスケジュールを設定する。

次に、デマンド制御部２０は、設定されたスケジュールに従って、各分散型電源装置１４に下げデマンドレスポンス指令または上げデマンドレスポンス指令を送信する（Ｓ１２０）。これにより、設定されたスケジュールに従ったタイミングで、各分散型電源装置１４が需給調整を行う。

図６は、分散型電源装置１４における充放電制御部６０の動作の流れを説明するフローチャートである。充放電制御部６０は、所定制御周期で発生する割り込みタイミングごとに図２の一連の処理を繰り返す。

まず、充放電制御部６０は、下げデマンドレスポンス指令を受信したか否かを判断する（Ｓ２００）。下げデマンドレスポンス指令を受信した場合（Ｓ２００におけるＹＥＳ）、充放電制御部６０は、下げデマンドレスポンス指令に従って需給調整を行う処理である下げＤＲ対応処理を行う（Ｓ２１０）。下げＤＲ対応処理の流れについては、後述する。

下げデマンドレスポンス指令を受信していない場合（Ｓ２００におけるＮＯ）、充放電制御部６０は、上げデマンドレスポンス指令を受信したか否かを判断する（Ｓ２２０）。上げデマンドレスポンス指令を受信した場合（Ｓ２２０におけるＹＥＳ）、充放電制御部６０は、上げデマンドレスポンス指令に従って需給調整を行う処理である上げＤＲ対応処理を行う（Ｓ２３０）。上げＤＲ対応処理の流れについては、後述する。

上げデマンドレスポンス指令を受信していない場合（Ｓ２２０におけるＮＯ）、充放電制御部６０は、通常時であるとみなし、基準ＳＯＣを設定する（Ｓ２４０）。例えば、充放電制御部６０は、基準ＳＯＣを中央値（５０％）に設定する。

次に、充放電制御部６０は、蓄電池１８の端子電圧などに基づいて、蓄電池１８の現在のＳＯＣを導出する（Ｓ２５０）。

次に、充放電制御部６０は、現在のＳＯＣが基準ＳＯＣ以上であるか否かを判断する（Ｓ２６０）。現在のＳＯＣが基準ＳＯＣ以上である場合（Ｓ２６０におけるＹＥＳ）、充放電制御部６０は、一連の処理を終了する。

現在のＳＯＣが基準ＳＯＣ未満である場合（Ｓ２６０におけるＮＯ）、充放電制御部６０は、蓄電池１８を充電させ（Ｓ２７０）、一連の処理を終了する。なお、充放電制御部６０は、充電が開始されていなければ、充電を開始させ、既に充電が開始されていれば、充電を継続させる。これにより、蓄電池１８のＳＯＣが基準ＳＯＣに維持される。

図７は、充放電制御部６０における下げＤＲ対応処理（Ｓ２１０）の流れを説明するフローチャートである。

まず、充放電制御部６０は、消費電力検出部４０から負荷３６の現在の消費電力を取得する（Ｓ３００）。次に、充放電制御部６０は、分散型電源ユニット１６の現在の余剰能力を導出する（Ｓ３１０）。具体的には、充放電制御部６０は、分散型電源ユニット１６の定格出力から現在の出力を減算して現在の余剰能力を導出する（余剰能力＝定格出力−現在の出力）。

次に、充放電制御部６０は、分散型電源ユニット１６の現在の余剰能力が、今回の下げデマンドレスポンス指令における下げ要求値以上であるか否かを判断する（Ｓ３２０）。

分散型電源ユニット１６の現在の余剰能力が下げ要求値以上である場合（Ｓ３２０におけるＹＥＳ）、充放電制御部６０は、分散型電源ユニット１６における新たな出力を導出する（Ｓ３３０）。具体的には、充放電制御部６０は、現在の消費電力に下げ要求値を加算して新たな出力とする（出力＝負荷３６の現在の消費電力＋下げ要求値）。その後、充放電制御部６０は、分散型電源ユニット１６の出力を、導出された出力に変更させ（Ｓ３４０）、一連の処理を終了する。

分散型電源ユニット１６の現在の余剰能力が下げ要求値未満である場合（Ｓ３２０におけるＮＯ）、充放電制御部６０は、分散型電源ユニット１６の出力を定格出力に変更させる（Ｓ３５０）。次に、充放電制御部６０は、蓄電池１８の放電電力を導出する（Ｓ３６０）。具体的には、充放電制御部６０は、下げ要求値から、ステップＳ３１０で導出された現在の余剰能力を減算して放電電力を導出する（放電電力＝下げ要求値−現在の余剰能力）。その後、充放電制御部６０は、導出された放電電力分の放電を蓄電池１８に行わせ（Ｓ３７０）、一連の処理を終了する。これにより、下げ要求値通りの電力を電力系統３８に供給することができる。

図８は、充放電制御部６０における上げＤＲ対応処理（Ｓ２３０）の流れを説明するフローチャートである。

まず、充放電制御部６０は、消費電力検出部４０から負荷３６の現在の消費電力を取得する（Ｓ４００）。

次に、充放電制御部６０は、分散型電源ユニット１６の現在の消費電力が、今回の上げデマンドレスポンス指令における上げ要求値以上であるか否かを判断する（Ｓ４１０）。

分散型電源ユニット１６の現在の消費電力が上げ要求値以上である場合（Ｓ４１０におけるＹＥＳ）、充放電制御部６０は、分散型電源ユニット１６における新たな出力を導出する（Ｓ４２０）。具体的には、充放電制御部６０は、現在の消費電力から上げ要求値を減算して新たな出力とする（出力＝負荷３６の現在の消費電力−上げ要求値）。その後、充放電制御部６０は、分散型電源ユニット１６の出力を、導出された出力に変更させ（Ｓ４３０）、一連の処理を終了する。

分散型電源ユニット１６の現在の消費電力が上げ要求値未満である場合（Ｓ４１０におけるＮＯ）、充放電制御部６０は、分散型電源ユニット１６の出力をゼロに変更させる（Ｓ４４０）。次に、充放電制御部６０は、蓄電池１８の充電電力を導出する（Ｓ４５０）。具体的には、充放電制御部６０は、上げ要求値から現在の消費電力を減算して充電電力を導出する（充電電力＝上げ要求値−負荷３６の現在の消費電力）。その後、充放電制御部６０は、導出された充電電力分の充電を蓄電池１８に行わせ（Ｓ４６０）、一連の処理を終了する。これにより、上げ要求値通りの電力系統３８の電力を消費することができる。

以上のように、本実施形態の分散型電源システム１では、下げデマンドレスポンス指令の受信に応じて、分散型電源ユニット１６の出力が下げデマンドレスポンス指令の受信タイミングの前の出力以上に設定されるとともに、蓄電池１８が放電されて、電力系統３８へ電力が供給される。これにより、本実施形態の分散型電源システム１では、分散型電源ユニット１６の定格出力以上の電力を電力系統３８に供給することができる。

また、本実施形態の分散型電源システム１では、上げデマンドレスポンス指令の受信に応じて、分散型電源ユニット１６の出力が上げデマンドレスポンス指令の受信タイミングの前の出力未満に設定されるとともに、蓄電池１８が充電されて、電力系統３８の電力が消費される。これにより、本実施形態の分散型電源システム１では、現在の負荷３６以上の電力系統３８の電力を消費することができる。

したがって、本実施形態の分散型電源システム１によれば、需給調整の能力を向上させることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、充放電制御部６０は、以下のようにして基準ＳＯＣを設定してもよい。充放電制御部６０は、過去に受信したデマンドレスポンス指令を受信日時と関連付けて記憶する。充放電制御部６０は、過去のデマンドレスポンス指令の受信日時に基づいて、将来のデマンドレスポンス指令の発生を予測する。例えば、充放電制御部６０は、過去の下げデマンドレスポンス指令の受信日時の一年後には、下げデマンドレスポンス指令の発生確率が高いと予測する。なお、将来のデマンドレスポンス指令の発生の予測は、受信日時だけに限らず、例えば、その受信日時における天気または気温、天気予報、予想気温など、他の情報を考慮して行われてもよい。

そして、充放電制御部６０は、将来のデマンドレスポンス指令の予測結果に従って基準ＳＯＣを決定する。例えば、充放電制御部６０は、近い将来において下げデマンドレスポンス指令の発生確率が高いと予測された場合、基準ＳＯＣを中央値より高く設定してもよい。また、充放電制御部６０は、近い将来において上げデマンドレスポンス指令の発生確率が高いと予測された場合、基準ＳＯＣを中央値より低く設定してもよい。

このようにして基準ＳＯＣを設定すると、将来のデマンドレスポンスに備えて蓄電池１８のＳＯＣを調整することができ、予測通りにデマンドレスポンスが発生した場合に、適切に蓄電池１８を充電または放電させることができる。

本発明は、分散型電源システムおよび分散型電源装置に利用することができる。

１ 分散型電源システム
１４ 分散型電源装置
１６ 分散型電源ユニット
１８ 蓄電池
２０ デマンド制御部
３６ 負荷
３８ 電力系統
６０ 充放電制御部

Claims (7)

1. 電力系統および負荷に接続される分散型電源ユニットと、
   前記分散型電源ユニットに接続される蓄電池と、
   電力需要を減少させるように要求する下げデマンドレスポンス指令の受信に応じて、前記分散型電源ユニットの出力を前記下げデマンドレスポンス指令の受信タイミングの前の出力以上に設定するとともに、前記蓄電池を放電させて、前記電力系統へ電力を供給させるデマンド制御部と、
   を備える分散型電源システム。
2. 前記分散型電源ユニットおよび前記蓄電池を複数有し、
   前記デマンド制御部は、前記下げデマンドレスポンス指令で指示される需給調整期間において、放電させる前記蓄電池を排他的に順次切り替える請求項１に記載の分散型電源システム。
3. 電力系統および負荷に接続される分散型電源ユニットと、
   前記分散型電源ユニットに接続される蓄電池と、
   電力需要を増加させるように要求する上げデマンドレスポンス指令の受信に応じて、前記分散型電源ユニットの出力を前記上げデマンドレスポンス指令の受信タイミングの前の出力未満に設定するとともに、前記電力系統の電力を前記蓄電池に充電させるデマンド制御部と、
   を備える分散型電源システム。
4. 前記分散型電源ユニットおよび前記蓄電池を複数有し、
   前記デマンド制御部は、前記上げデマンドレスポンス指令で指示される需給調整期間において、充電させる前記蓄電池を排他的に順次切り替える請求項３に記載の分散型電源システム。
5. 電力系統および負荷に接続される分散型電源ユニットと、
   前記分散型電源ユニットに接続される蓄電池と、
   電力需要を減少させるように要求する下げデマンドレスポンス指令の受信に応じて、前記分散型電源ユニットの出力を前記下げデマンドレスポンス指令の受信タイミングの前の出力以上に設定するとともに、前記蓄電池を放電させて、前記電力系統へ電力を供給させる充放電制御部と、
   を備える分散型電源装置。
6. 電力系統および負荷に接続される分散型電源ユニットと、
   前記分散型電源ユニットに接続される蓄電池と、
   電力需要を増加させるように要求する上げデマンドレスポンス指令の受信に応じて、前記分散型電源ユニットの出力を前記上げデマンドレスポンス指令の受信タイミングの前の出力未満に設定するとともに、前記電力系統の電力を前記蓄電池に充電させる充放電制御部と、
   を備える分散型電源装置。
7. 前記充放電制御部は、
   
   過去の前記下げデマンドレスポンス指令の受信日時に基づいて将来の前記下げデマンドレスポンス指令の発生を予測し、または、過去の前記上げデマンドレスポンス指令の受信日時に基づいて将来の前記上げデマンドレスポンス指令の発生を予測し、前記下げデマンドレスポンス指令または前記上げデマンドレスポンス指令の予測結果に従って、所定の基準ＳＯＣを設定し、
   前記下げデマンドレスポンス指令または前記上げデマンドレスポンス指令の受信に応じたデマンドレスポンスの対応を行っていないとき、前記蓄電池のＳＯＣが前記基準ＳＯＣに維持されるように前記蓄電池の充放電を制御する請求項５または６に記載の分散型電源装置。

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