JP2023129985A - 電源管理システム、燃料電池装置及び充放電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの増大を抑制しながら、実情に合った制御指令を送信できる電源管理システムを提供する。【解決手段】電源管理システムであって、管理装置３０は、制御対象期間の間、一以上の電源装置１０で構成される複数の制御グループ毎に順に指令タイミングを設定し、制御グループ毎に順に、電源装置１０から第１通信間隔毎に送信される電源装置１０の出力電力を受信する出力情報受信処理を実行し、電力メーターから第１通信間隔よりも短い第２通信間隔毎に送信される受電点電力を受信する受電点情報受信処理を実行し、指令タイミングが到来した制御グループを構成する一以上の電源装置１０のそれぞれについて、出力情報受信処理及び受電点情報受信処理で受信した情報に基づいて決定した目標個別出力電力を、その一以上の電源装置１０のそれぞれに指令する制御指令送信処理を実行する。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の施設のそれぞれに設置される電源装置と、複数の施設のそれぞれに設置される、電力系統に接続される受電点での受電点電力を測定する電力メーターと、複数の電源装置及び複数の電力メーターとの間で施設の外部の遠隔地から通信を行うことができる管理装置とを備える電源管理システム、その電源管理システムで用いられる電源装置としての燃料電池装置及び充放電装置に関する。

特許文献１（特開２０１９－０６７２８６号公報）に記載のシステムでは、所定の時限内に、エネルギーリソースから実績を得、計画との差分に応じてエネルギーリソースに対して制御指令を与える制御を行っている。また、特許文献１の段落００５６には、グループが一つしかない場合、所定の時限内に実績を取得しても、その時限の終了直後に始まる次の時限の計画量の調整は間に合わないので、次の次の時限の計画量の調整に実績を利用することが記載されている。

特開２０１９－０６７２８６号公報

このように、特許文献１に記載のシステムでは、実績取得から制御指令の送信までの間に大きなタイムラグが発生するという問題がある。この場合、エネルギーリソースに対して制御指令を与える時点では実績も既に変化しているはずであり、実情に合わない制御指令を送信している可能性がある。

尚、実績取得と制御指令との実行頻度を高めれば、実績取得から制御指令の送信までの間のタイムラグも小さくなる。但し、実績取得及び制御指令送信の頻度を高めると、通信データ量や保存データ量が増加し、サーバー等の設備の増強が必要になるなど、コストの増大を招くという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストの増大を抑制しながら、実情に合った制御指令を送信できる電源管理システム、その電源管理システムで用いられる電源装置としての燃料電池装置及び充放電装置を提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る電源管理システムの特徴構成は、複数の施設のそれぞれに設置される電源装置と、複数の前記施設のそれぞれに設置される、電力系統に接続される受電点での受電点電力を測定する電力メーターと、複数の前記電源装置及び複数の前記電力メーターとの間で前記施設の外部の遠隔地から通信を行うことができる管理装置とを備える電源管理システムであって、
前記電源装置は、前記電力系統に連系される電源部を備え、上限出力電力と下限出力電力との範囲内で出力電力を調節でき、所定の制御対象期間の間、前記管理装置から指令される目標個別出力電力を供給するように構成され、
前記施設に設置される電力負荷装置は、当該施設に設置される前記電源装置及び前記電力系統の少なくとも一方から電力供給を受けるように構成され、
前記管理装置は、前記制御対象期間の間、複数の前記電源装置を一以上の前記電源装置で構成される複数の制御グループに分け、複数の前記制御グループ毎に順に指令タイミングを設定し、
前記制御グループ毎に順に、前記電源装置から第１通信間隔毎に送信される当該電源装置の出力電力を特定可能な情報を受信する出力情報受信処理を実行し、
前記電力メーターから、前記第１通信間隔よりも短い第２通信間隔毎に送信される、当該電力メーターで測定される受電点電力を特定可能な情報を受信する受電点情報受信処理を実行し、
前記指令タイミングが到来した前記制御グループを構成する一以上の前記電源装置のそれぞれについて、前記出力情報受信処理及び前記受電点情報受信処理で受信した情報に基づいて決定した前記目標個別出力電力を、その一以上の前記電源装置のそれぞれに指令する制御指令送信処理を実行する点にある。

上記特徴構成によれば、管理装置が受電点情報受信処理において受電点電力を特定可能な情報を受信する第２通信間隔は、管理装置が出力情報受信処理において電源装置の出力電力を特定可能な情報を受信する第１通信間隔よりも短い。そのため、管理装置は、受電点情報受信処理によって、より実情に合った受電点電力を知ることができる。また、管理装置は、出力情報受信処理では、制御グループ毎に順に電源装置から第１通信間隔毎に送信される電源装置の出力電力を特定可能な情報を受信するため、通信データ量や保存データ量の増加を抑制できる。更に、管理装置は、制御対象期間の間、複数の制御グループ毎に順に指令タイミングを設定し、指令タイミングが到来した制御グループを構成する一以上の電源装置のそれぞれについて、出力情報受信処理及び受電点情報受信処理で受信した情報に基づいて決定した目標個別出力電力を、その一以上の電源装置のそれぞれに指令する制御指令送信処理を実行する。つまり、複数の制御グループの全体で見ると、各指令タイミングの時点での実情に合った制御指令送信処理が高頻度で行われる。
従って、コストの増大を抑制しながら、実情に合った制御指令を送信できる電源管理システムを提供できる。

本発明に係る電源管理システムの別の特徴構成は、前記管理装置は、前記制御指令送信処理において、
前記制御指令送信処理の開始時よりも所定時間だけ前の基準時刻での複数の前記施設による受電点電力の合計の目標値である目標合計受電点電力から、前記基準時刻での、前記受電点情報受信処理で受信した情報に基づいて決定される複数の前記施設による受電点電力の合計である受信合計受電点電力を減算して得られる乖離値を導出し、
前記基準時刻での複数の前記電源装置のそれぞれの出力電力の予測値である予測個別出力電力を決定し、
複数の前記電源装置の前記予測個別出力電力を合計して複数の前記電源装置による予測合計出力電力を決定し、
前記予測合計出力電力から前記乖離値を減算して得られる目標合計出力電力を決定し、
前記目標合計出力電力に基づいて、前記指令タイミングが到来した前記制御グループを構成する一以上の前記電源装置のそれぞれの前記目標個別出力電力を、前記上限出力電力と前記下限出力電力との範囲内で決定する点にある。

電源装置が制御指令送信処理で指令された目標個別出力電力を正常に出力したとしても、同じ施設に設けられた電力負荷装置の負荷電力が事前の想定と異なった場合、その施設の受電点電力も事前の想定とは乖離するという問題がある。
そこで本特徴構成では、管理装置は、制御指令送信処理において、制御指令送信処理の開始時よりも所定時間だけ前の基準時刻での複数の施設による受電点電力の合計の目標値である目標合計受電点電力から、基準時刻での、受電点情報受信処理で受信した情報に基づいて決定される複数の施設による受電点電力の合計である受信合計受電点電力を減算して得られる乖離値を決定する。そして、管理装置は、基準時刻での複数の電源装置のそれぞれの出力電力の予測値である予測個別出力電力を決定し、複数の電源装置の予測個別出力電力を合計して複数の電源装置による予測合計出力電力を決定し、予測合計出力電力から乖離値を減算して得られる目標合計出力電力を決定し、目標合計出力電力に基づいて、指令タイミングが到来した制御グループを構成する一以上の電源装置のそれぞれの目標個別出力電力を、上限出力電力と下限出力電力との範囲内で決定する。つまり、施設の受電点電力が事前の想定と乖離したとしても、実情に合った目標個別出力電力を決定して指令できる。

本発明に係る電源管理システムの更に別の特徴構成は、前記管理装置は、前記制御指令送信処理において、前記予測個別出力電力を、前記基準時刻より前の直近に行われた前記出力情報受信処理で受信した前記電源装置の実際の出力電力と、前記基準時刻より前の直近に行われた前記制御指令送信処理で指令された前記目標個別出力電力に応じて前記電源装置が動作することで前記基準時刻までの間に生じたと予測される当該電源装置の出力変化量とに基づいて決定する点にある。

管理装置は、出力情報受信処理では、制御グループ毎に順に電源装置から第１通信間隔毎に送信される電源装置の出力電力を特定可能な情報を受信するため、基準時刻での電源装置の出力電力が不明な場合が存在する。
ところが本特徴構成では、管理装置は、制御指令送信処理において、予測個別出力電力を、基準時刻より前の直近に行われた出力情報受信処理で受信した電源装置の実際の出力電力と、基準時刻より前の直近に行われた制御指令送信処理で指令された目標個別出力電力に応じて電源装置が動作することで基準時刻までの間に生じたと予測される電源装置の出力変化量とに基づいて決定する。その結果、基準時刻での複数の電源装置のそれぞれの出力電力の予測値である予測個別出力電力について、妥当な値を決定できる。

上記目的を達成するための本発明に係る燃料電池装置の特徴構成は、上記電源管理システムで用いられる前記電源装置の機能を備え、前記電源部が燃料電池を備える点にある。

上記特徴構成によれば、コストの増大を抑制しながら、実情に合った制御指令を送信できる電源管理システムで用いられる電源装置の機能を備える燃料電池装置を提供できる。

上記目的を達成するための本発明に係る充放電装置の特徴構成は、上記電源管理システムで用いられる前記電源装置の機能を備え、前記電源部が充放電部を備える点にある。

上記特徴構成によれば、コストの増大を抑制しながら、実情に合った制御指令を送信できる電源管理システムで用いられる電源装置の機能を備える充放電装置を提供できる。

施設と、管理装置と、アグリゲーションコーディネーターとの関係を示した図である。 施設の構成例を示す図である。 制御対象期間と非制御対象期間とを模式的に描いた図である。 出力情報受信処理と受電点情報受信処理と制御指令送信処理とが行われるタイミングを説明する図である。 制御指令送信処理を説明する図である。 制御指令送信処理を説明する図である。 制御指令送信処理を説明する図である。

図１は、燃料電池装置１０及び電力負荷装置４が設けられる施設２０と、管理装置３０と、アグリゲーションコーディネーター４０との関係を示した図である。図２は、施設２０の構成例を示す図である。電源管理システムは、複数の施設２０のそれぞれに設置される燃料電池装置１０と、複数の施設２０のそれぞれに設置される、電力系統１に接続される受電点での受電点電力を測定する電力メーター３と、複数の燃料電池装置１０及び複数の電力メーター３との間で施設２０の外部の遠隔地から通信を行うことができる管理装置３０とを備える。
燃料電池装置１０は、本発明の「電源装置」に対応する。

管理装置３０は、リソースアグリゲーター等とも呼ばれ、VPP（Virtual Power Plant）サービス契約を締結した施設２０に対して需要家側エネルギーリソースとしての燃料電池装置１０及び電力負荷装置４への制御情報を伝達することで、その需要家側エネルギーリソースの制御を行う事業者である。アグリゲーションコーディネーター４０は、各管理装置３０が制御する電力量を束ね、電気の取引市場等において一般送配電事業者や小売電気事業者と電力取引を行う事業者である。

管理装置３０は、複数の施設２０から、燃料電池装置１０の出力電力、電力負荷装置４の負荷電力、施設２０での受電点電力などの電力情報を逐次収集して記憶している。尚、本実施形態で「電力負荷装置４の負荷電力」と記載する場合、施設２０に設けられている全ての電力負荷装置４の合計の負荷電力のことを意味する。そして、管理装置３０は、将来の所定の時間帯に各施設２０から供出可能な電力を予測し、アグリゲーションコーディネーター４０に伝達する。この供出可能電力は、施設２０の受電点電力を上げる能力又は下げる能力といった調整余力である。尚、本実施形態において「受電点電力を上げる」という場合、電力系統１から電力線２への受電電力を増加させる、又は、電力線２から電力系統１への逆潮流電力を減少させることを意味し、「受電点電力を下げる」という場合、電力系統１から電力線２への受電電力を減少させる、又は、電力線２から電力系統１への逆潮流電力を増加させることを意味する。

例えば、施設２０の受電点電力を上げるためには、燃料電池装置１０の出力電力を下げること、及び、電力負荷装置４の負荷電力を上げることの少なくとも一方を行えばよいため、施設２０の受電点電力を上げる場合の上げ側調整余力は、燃料電池装置１０の出力電力を下げる余力がどの程度あるかを示し、電力負荷装置４の負荷電力を上げる余力がどの程度あるかを示す。また、施設２０の受電点電力を下げるためには、燃料電池装置１０の出力電力を上げること、及び、電力負荷装置４の負荷電力を下げることの少なくとも一方を行えばよいため、施設２０の受電点電力を下げる場合の下げ側調整余力は、燃料電池装置１０の出力電力を上げる余力がどの程度あるかを示し、電力負荷装置４の負荷電力を下げる余力がどの程度あるかを示す。

また、管理装置３０は、自身が管理する複数の施設２０におけるベースライン受電点電力を決定する。このベースライン受電点電力は、各施設２０から調整力等（即ち、送配電事業者に提供する調整力及び小売事業者等に提供する供給力等を含む）を供出させない場合に予測される、各施設２０の受電点電力の合計に相当する。

アグリゲーションコーディネーター４０は、各管理装置３０から受け取った供出可能電力を集計し、需給調整市場、卸電力市場、容量市場などの電力の取引市場への入札を行うなどして、一般送配電事業者や小売電気事業者と電力取引を行う。そして、アグリゲーションコーディネーター４０は、取引を行った一般送配電事業者や小売電気事業者から、将来の所定の制御対象期間での調整力等の供出指令を受け取った場合、その供出指令で指定された調整力等を各管理装置３０に対して分配して伝達する。

管理装置３０は、アグリゲーションコーディネーター４０から供出指令を受け取った場合、その供出指令で指定された調整力等を各施設２０に対して分配して伝達する。その結果、各施設２０では、将来の所定の制御対象期間において需要家側エネルギーリソースとしての燃料電池装置１０及び電力負荷装置４の制御が行われることで、その制御が行われなかった場合と比較して、施設２０の受電点電力が増減するという調整力等の供出が行われる。

施設２０には、電源装置としての燃料電池装置１０と、電力負荷装置４とが設けられている。燃料電池装置１０及び電力負荷装置４は、電力系統１に連系される電力線２に接続される。電力線２には、施設２０の受電点電力を測定する電力メーター３が設置されている。

電力メーター３で測定された受電点電力に関する情報は、ゲートウェイ５及びルーター６を介して管理装置３０に伝達される。例えば、受電点電力に関する情報は、１０秒毎などの所定のタイミングで管理装置３０に伝達される。

電力負荷装置４は、例えば照明装置、空調装置などの様々な装置であり、施設２０に設置される燃料電池装置１０及び電力系統１の少なくとも一方から電力供給を受けることができる。

燃料電池装置１０は、電力系統１に連系される電源部としての燃料電池部１２と、燃料電池部１２の発電電力を所定の電圧、周波数、位相に変換して電力線２に供給する電力変換部１１と、燃料電池部１２及び電力変換部１１の動作を制御する燃料電池制御部１３と、燃料電池装置１０で取り扱われる情報を記憶する記憶部１４とを備える。また、燃料電池装置１０は、燃料電池部１２の燃料ガスである水素を生成する燃料改質装置を備えていてもよい。

このように、電源管理システムで用いられる電源装置の機能を備え、電源部が燃料電池部１２を備える燃料電池装置１０を実現できる。

燃料電池制御部１３は、所定の上限出力電力と下限出力電力との間で、燃料電池装置１０から電力線２への出力電力を調節できる。例えば、燃料電池制御部１３は、燃料電池装置１０の出力電力を上限出力電力に維持して連続運転させることができる。また、燃料電池制御部１３は、燃料電池装置１０の出力電力を、電力負荷装置４の負荷電力に追従させる運転を行わせることもできる。例えば、燃料電池制御部１３は、電力測定部８で計測される電力（即ち、電力系統１から供給される電力）がゼロ又はゼロに近い電力になるように燃料電池装置１０の出力電力を調節することで、電力負荷装置４の負荷電力に追従させる運転を行わせることができる。

燃料電池制御部１３は、電力変換部１１から電力線２に供給する出力電力についての情報及び電力測定部８での測定電力についての情報を有しているため、電力負荷装置４の負荷電力（＝出力電力＋測定電力）を導出できる。尚、電力測定部８での測定電力の符号がプラスの場合は負荷電力が燃料電池装置１０の出力電力よりも大きい状態であることを意味し、電力測定部８での測定電力の符号がマイナスの場合は燃料電池装置１０の出力電力が負荷電力よりも大きい状態であることを意味する。

燃料電池装置１０は、施設２０の利用者が燃料電池装置１０に対する指令を行う場合に操作するリモコン７と接続されている。そして、燃料電池装置１０が有する出力電力についての情報及び負荷電力についての情報などは、リモコン７及びルーター６を介して管理装置３０に伝達される。例えば、燃料電池装置１０が有する出力電力についての情報及び負荷電力についての情報などは、１分毎などの所定のタイミングで管理装置３０に伝達される。

上述したように、管理装置３０は、複数の燃料電池装置１０に対して、燃料電池装置１０の出力電力を定める出力制御指令を送信できる。そして、燃料電池装置１０は、管理装置３０から出力制御指令を受け取った場合、出力制御指令の対象となる制御対象期間の間、管理装置３０から指令される目標個別出力電力を供給することを目標とする第１運転モードで動作し、制御対象期間から外れる非制御対象期間の間、第１運転モードとは別の第２運転モードで動作する。

第２運転モードは、燃料電池装置１０において予め設定されている運転モードである。或いは、管理装置３０は、燃料電池装置１０に対して、第２運転モードを定める運転モード制御指令を送信でき、燃料電池装置１０は、管理装置３０から受け取った運転モード制御指令に従って第２運転モードを決定する。

例えば、燃料電池制御部１３は、第２運転モードとして、燃料電池装置１０の出力電力を上限出力電力に維持して連続運転させることができる。また、燃料電池制御部１３は、第２運転モードとして、燃料電池装置１０の出力電力を、電力負荷装置４の負荷電力に追従させる運転を行わせることもできる。例えば、燃料電池制御部１３は、電力測定部８で計測される電力（即ち、電力系統１から供給される電力）がゼロ又はゼロに近い電力になるように燃料電池装置１０の出力電力を調節することで、電力負荷装置４の負荷電力に追従させる運転を行わせることができる。

図３は、制御対象期間と非制御対象期間とを模式的に描いた図である。図３に示した例では、制御情報（出力制御指令）において、１２時～１５時の間が制御対象期間に指定されている。そのため、この燃料電池装置１０は、１２時～１５時の制御対象期間は、第１運転モードで動作し、それ以外の非制御対象期間は、第２運転モードで動作する。

管理装置３０は、複数の燃料電池装置１０を一以上の燃料電池装置１０で構成される複数の制御グループに分け、複数の制御グループ毎に順に指令タイミングを設定する。そして、管理装置３０は、制御グループ毎に順に、燃料電池装置１０から第１通信間隔毎に送信される燃料電池装置１０の出力電力を特定可能な情報を受信する出力情報受信処理を実行する。加えて、管理装置３０は、電力メーター３から、第１通信間隔よりも短い第２通信間隔毎に送信される、電力メーター３で測定される受電点電力を特定可能な情報を受信する受電点情報受信処理を実行する。

管理装置３０が上記出力情報受信処理で受信する、燃料電池装置１０の出力電力を特定可能な情報は、例えば１分毎の燃料電池装置１０の出力電力の情報である。管理装置３０は、後述する図４に示すように、例えば１分毎の燃料電池装置１０の出力電力の情報を、複数の燃料電池装置１０のそれぞれについて、制御グループ毎に時間差を設けて順に受信する。或いは、管理装置３０は、１分間の燃料電池装置１０の出力電力の平均値を受信し、その値に基づいて１分毎の燃料電池装置１０の出力電力を導出してもよい。

管理装置３０が上記受電点情報受信処理で受信する、電力メーター３で測定される受電点電力を特定可能な情報は、例えば、１０秒毎の受電点電力である。管理装置３０は、全ての電力メーター３について、例えば１０秒毎にその受電点電力を受信する。或いは、管理装置３０は、電力メーター３で測定される１０秒間の累計の受電点電力量の値を受信し、その値に基づいて１０秒毎の受電点電力を導出してもよい。

加えて、管理装置３０は、制御対象期間において、指令タイミングが到来した制御グループを構成する一以上の燃料電池装置１０のそれぞれについて、出力情報受信処理及び受電点情報受信処理で受信した情報に基づいて決定した目標個別出力電力を、その一以上の燃料電池装置１０のそれぞれに指令する制御指令送信処理を実行する。

図４は、出力情報受信処理と制御指令送信処理と受電点情報受信処理とが行われるタイミングを説明する図である。
図４に示す例では、複数の燃料電池装置１０を、６つの制御グループＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆに分けている。そして、制御グループＡを構成する燃料電池装置１０に対する出力情報受信処理を行うタイミング及び制御指令送信処理を行うタイミング（即ち、指令タイミング）を「〔ｎ－１〕分０秒～〔ｎ－１〕分１０秒」や「ｎ分０秒～ｎ分１０秒」などの間に設定し、制御グループＢを構成する燃料電池装置１０に対する出力情報受信処理を行うタイミング及び制御指令送信処理を行うタイミングを「〔ｎ－１〕分１０秒～〔ｎ－１〕分２０秒」の間に設定し、制御グループＣを構成する燃料電池装置１０に対する出力情報受信処理を行うタイミング及び制御指令送信処理を行うタイミングを「〔ｎ－１〕分２０秒～〔ｎ－１〕分３０秒」の間に設定し、制御グループＤを構成する燃料電池装置１０に対する出力情報受信処理を行うタイミング及び制御指令送信処理を行うタイミングを「〔ｎ－１〕分３０秒～〔ｎ－１〕分４０秒」の間に設定し、制御グループＥを構成する燃料電池装置１０に対する出力情報受信処理を行うタイミング及び制御指令送信処理を行うタイミングを「〔ｎ－１〕分４０秒～〔ｎ－１〕分５０秒」の間に設定し、制御グループＦを構成する燃料電池装置１０に対する出力情報受信処理を行うタイミング及び制御指令送信処理を行うタイミングを「〔ｎ－１〕分５０秒～ｎ分０秒」の間に設定している。

このように、図４に示す例では、各制御グループに関して、出力情報受信処理を行うタイミング及び制御指令送信処理を行うタイミングは１分毎に設定されている。そして、出力情報受信処理を行うタイミング及び制御指令送信処理を行うタイミングが、６個の制御グループのそれぞれで１０秒毎に順次ずらして設定されている。制御指令送信処理を行うタイミング、即ち、指令タイミングが「ｎ分０秒～ｎ分１０秒」の場合、「ｎ分０秒」が制御指令送信処理の開始時になる。

また、図４に示す例では、全ての施設２０の電力メーター３から受電点電力に関する情報を受信する受電点情報受信処理が行われるタイミングは１０秒毎に設定されている。このように、燃料電池装置１０の出力電力を特定可能な情報がその燃料電池装置１０から管理装置３０に送信される上記第１通信間隔は１分間隔であり、電力メーター３で測定される受電点電力を特定可能な情報がその電力メーター３から管理装置３０に送信される上記第２通信間隔は１０秒間隔である。つまり、第２通信間隔は第１通信間隔よりも短く設定されている。

そして、管理装置３０は、制御指令送信処理において、制御指令送信処理の開始時よりも所定時間だけ前の基準時刻での複数の施設２０による受電点電力の合計の目標値である目標合計受電点電力から、基準時刻での、受電点情報受信処理で受信した情報に基づいて決定される複数の施設２０による受電点電力の合計である受信合計受電点電力を減算して得られる乖離値を導出し、基準時刻での複数の燃料電池装置１０のそれぞれの出力電力の予測値である予測個別出力電力を決定し、複数の燃料電池装置１０の予測個別出力電力を合計して複数の燃料電池装置１０による予測合計出力電力を決定し、予測合計出力電力から乖離値を減算して得られる目標合計出力電力を決定し、目標合計出力電力に基づいて、指令タイミングが到来した制御グループを構成する一以上の燃料電池装置１０のそれぞれの目標個別出力電力を、上限出力電力と下限出力電力との範囲内で決定する。

以下に、現在時刻が制御指令送信処理の開始時であるｎ分０秒になった場合、即ち、制御グループＡの指令タイミングになった場合、図４で黒枠で囲っているｎ分０秒～ｎ分１０秒の間に行われる制御グループＡの制御指令送信処理において、各制御グループの燃料電池装置１０の予測個別出力電力を導出する手法例を記載する。

先ず、管理装置３０は、制御指令送信処理の開始時（ｎ分０秒）よりも所定時間（１０秒）だけ前の基準時刻での各制御グループの燃料電池装置１０の出力電力の予測値である予測個別出力電力を決定する。図４では、基準時刻は、この制御指令送信処理を行うタイミング（ｎ分０秒～ｎ分１０秒）の開始時の１０秒前の時刻である〔ｎ－１〕分５０秒になる。

そして、管理装置３０は、制御指令送信処理において、基準時刻での複数の燃料電池装置１０のそれぞれの出力電力の予測値である予測個別出力電力を、基準時刻より前の直近に行われた出力情報受信処理で受信した燃料電池装置１０の実際の出力電力と、基準時刻より前の直近に行われた制御指令送信処理で指令された目標個別出力電力に応じて燃料電池装置１０が動作することで基準時刻までの間に生じたと予測される当該燃料電池装置１０の出力変化量とに基づいて決定する。

図４に示す例では、制御グループＦの場合、基準時刻での制御グループＦの燃料電池装置１０の予測個別出力電力は、直近の〔ｎ－２〕分５０秒～〔ｎ－１〕分０秒の間に行われた出力情報受信処理で受信した出力電力と、直近の〔ｎ－２〕分５０秒～〔ｎ－１〕分０秒の間に行われた制御指令送信処理で指令された目標個別出力電力に応じて燃料電池装置１０が動作することで〔ｎ－１〕分０秒から基準時刻（〔ｎ－１〕分５０秒）までの間の５０秒間に生じたと予測される出力変化量との和で決定される。

５０秒間で発生すると予測される出力変化量は、例えば燃料電池装置１０の出力上昇速度及び出力減少速度を考慮して決定される。一例を挙げると、出力上昇速度が２４０Ｗ／分である場合、５０秒間での上昇可能出力量は２００Ｗになる。そのため、出力情報受信処理で受信した出力電力が４００Ｗであり、制御指令送信処理の制御指令値である個別目標出力電力が７００Ｗである場合、基準時刻までの５０秒間で発生すると予測される燃料電池装置１０の出力変化量は２００Ｗになる。その結果、基準時刻での燃料電池装置１０の予測個別出力電力は６００Ｗ（＝４００Ｗ＋２００Ｗ）になる。尚、５０秒間での上昇可能出力量は２００Ｗであったとしても、例えば出力情報受信処理で受信した出力電力が６００Ｗであり、制御指令送信処理の個別目標出力電力が７００Ｗである場合、基準時刻までの５０秒間で発生すると予測される燃料電池装置１０の出力変化量１００Ｗになる。その結果、基準時刻での燃料電池装置１０の予測個別出力電力は７００Ｗ（＝６００Ｗ＋１００Ｗ）になる。

同様に、制御グループＡの場合、基準時刻での制御グループＡの燃料電池装置１０の予測個別出力電力は、直近の〔ｎ－１〕分０秒～〔ｎ－１〕分１０秒の間に行われた出力情報受信処理で受信した出力電力と、直近の〔ｎ－１〕分０秒～〔ｎ－１〕分１０秒の間に行われた制御指令送信処理で指令された目標個別出力電力に応じて燃料電池装置１０が動作することで〔ｎ－１〕分１０秒から基準時刻（〔ｎ－１〕分５０秒）までの間の４０秒間に生じたと予測される燃料電池装置１０の出力変化量との和で決定される。

制御グループＢの場合、基準時刻での制御グループＢの燃料電池装置１０の予測個別出力電力は、直近の〔ｎ－１〕分１０秒～〔ｎ－１〕分２０秒の間に行われた出力情報受信処理で受信した出力電力と、直近の〔ｎ－１〕分１０秒～〔ｎ－１〕分２０秒の間に行われた制御指令送信処理で指令された目標個別出力電力に応じて燃料電池装置１０が動作することで〔ｎ－１〕分２０秒から基準時刻（〔ｎ－１〕分５０秒）までの間の３０秒間に生じたと予測される燃料電池装置１０の出力変化量との和で決定される。

制御グループＣの場合、基準時刻での制御グループＣの燃料電池装置１０の予測個別出力電力は、直近の〔ｎ－１〕分２０秒～〔ｎ－１〕分３０秒の間に行われた出力情報受信処理で受信した出力電力と、直近の〔ｎ－１〕分２０秒～〔ｎ－１〕分３０秒の間に行われた制御指令送信処理で指令された目標個別出力電力に応じて燃料電池装置１０が動作することで〔ｎ－１〕分３０秒から基準時刻（〔ｎ－１〕分５０秒）までの間の２０秒間に生じたと予測される燃料電池装置１０の出力変化量との和で決定される。

制御グループＤの場合、基準時刻での制御グループＤの燃料電池装置１０の予測個別出力電力は、直近の〔ｎ－１〕分３０秒～〔ｎ－１〕分４０秒の間に行われた出力情報受信処理で受信した出力電力と、直近の〔ｎ－１〕分３０秒～〔ｎ－１〕分４０秒の間に行われた制御指令送信処理で指令された目標個別出力電力に応じて燃料電池装置１０が動作することで〔ｎ－１〕分４０秒から基準時刻（〔ｎ－１〕分５０秒）までの間の１０秒間に生じたと予測される燃料電池装置１０の出力変化量との和で決定される。

制御グループＥの場合、基準時刻での制御グループＤの燃料電池装置１０の予測個別出力電力は、直近の〔ｎ－１〕分４０秒～〔ｎ－１〕分５０秒の間に行われた出力情報受信処理で受信した出力電力に決定される。この場合、上述したような燃料電池装置１０の出力変化量はゼロと見なされる。

以上のようにして、管理装置３０は、基準時刻での複数の燃料電池装置１０のそれぞれの出力電力の予測値である予測個別出力電力を決定する。そして、以下に説明するように、管理装置３０は、決定した予測個別出力電力を用いて、指令タイミングが到来した制御グループを構成する一以上の燃料電池装置１０のそれぞれの目標個別出力電力を決定し、その一以上の燃料電池装置１０のそれぞれに指令する。

次に、複数の燃料電池装置１０が２つの制御グループに分けられた場合を例にして、一以上の燃料電池装置１０のそれぞれの目標個別出力電力を決定して指令する制御指令送信処理を具体的に説明する。図５は、一つの制御グループが、燃料電池装置１０である装置Ａで構成され、もう一つの制御グループが、燃料電池装置１０である装置Ｂで構成されている場合の例である。そして、図５には制御対象期間の開始時に装置Ａ，Ｂの両方で行われる制御指令送信処理を説明する図を示し、図６には装置Ａで構成される制御グループへの指令タイミングに行われる制御指令送信処理を説明する図を示し、図７には装置Ｂで構成される制御グループへの指令タイミングに行われる制御指令送信処理を説明する図を示す。

図５に示すように、管理装置３０は、各施設２０に設けられている全ての電力負荷装置４で必要になると予測される負荷電力の合計、即ち、この例の場合は、装置Ａが設けられている施設２０の電力負荷装置４で必要になると予測される負荷電力と、装置Ｂが設けられている施設２０の電力負荷装置４で必要になると予測される負荷電力との合計を、基準合計負荷電力（Ｌ１）として導出する。また、管理装置３０は、制御指令送信処理に応じた出力制御が行われなかった場合に装置Ａが設けられている施設２０の燃料電池装置１０が出力すると予測される出力電力と、制御指令送信処理に応じた出力制御が行われなかった場合に装置Ｂが設けられている施設２０の燃料電池装置１０が出力すると予測される出力電力との合計を、基準合計出力電力（Ｌ１－ＢＬ）として導出する。そして、管理装置３０は、基準合計負荷電力（Ｌ１）と基準合計出力電力（Ｌ１－ＢＬ）とに基づいて、予め各施設２０での受電点電力の基準値の合計である基準合計受電点電力（ＢＬ）を導出している。この基準合計受電点電力（ＢＬ）が、管理装置３０が装置Ａ，Ｂの出力電力制御を行わなかった場合のベースライン受電点電力となる。

管理装置３０が、アグリゲーションコーディネーター４０から、受電点電力を「ＢＬ－Ｌ０」だけ低下させる供出指令を受け取った場合、装置Ａ，Ｂが設けられている各施設２０での受電点電力の合計を「ＢＬ－Ｌ０」だけ低下させるための制御指令、即ち、装置Ａ，Ｂが設けられている各施設２０の受電点電力の合計を目標合計受電点電力（Ｌ０）にさせるための制御指令を装置Ａ，Ｂに送信する。つまり、管理装置３０は、装置Ａ，Ｂの出力電力の合計を目標合計出力電力（「Ｌ１－Ｌ０」）にさせるための制御指令を装置Ａ，Ｂに送信することが必要である。この場合、管理装置３０は、目標合計出力電力（「Ｌ１－Ｌ０」）を、装置Ａ及び装置Ｂの出力可能な範囲で、装置Ａの目標個別出力電力と装置Ｂの目標個別出力電力とに分配し、それぞれの目標個別出力電力を各装置Ａ，Ｂに指令する。ここで、目標合計出力電力を、装置Ａ，Ｂに対して均等に分配することで目標個別出力電力を導出する方法などがあるが、その分配方法については適宜決定可能である。

装置Ａ，Ｂが、図５に示すような目標個別出力電力の出力を実際に行い、且つ、装置Ａ，Ｂが設けられる各施設２０での電力負荷装置４の負荷電力の合計が、図５に示すような基準合計負荷電力（Ｌ１）に対応する値に実際になっていれば、装置Ａ，Ｂが設けられる各施設２０の受電点電力の合計は図５に示す目標合計受電点電力（Ｌ０）になるはずである。

但し、装置Ａ，Ｂが設けられる各施設２０の実際の負荷電力の合計（実合計負荷電力）が予測値である基準合計負荷電力（Ｌ１）から逸脱した場合、それに伴って、装置Ａ，Ｂが設けられる各施設２０の受電点電力の合計は図５に示す目標合計受電点電力（Ｌ０）から逸脱する。例えば、図６に示す場合、実合計負荷電力（Ｌ３）が予測値（Ｌ１）よりも大きくなっているため、上記受電点電力受信処理で受信した装置Ａ，Ｂが設けられる各施設２０の受電点電力の合計である受信合計受電点電力（Ｌ２）は当初の目標合計受電点電力（Ｌ０）よりも大きくなると考えられる。そのため、装置Ａ，Ｂの目標個別出力電力を更新する必要が生じる。

次に、図６を参照して、装置Ａで構成される制御グループの指令タイミングで管理装置３０が行う制御指令送信処理について説明する。この場合、基準時刻は〔ｎ－１〕分５０秒になっているものとする。

この制御指令送信処理は、図４に示したように、制御グループ毎に順に行われる。管理装置３０は、装置Ａの制御指令送信処理を行うタイミングになった場合、複数の施設２０の受電点電力の合計の目標値である目標合計受電点電力（Ｌ０）から、この場合の基準時刻（〔ｎ－１〕分５０秒）に受電点情報受信処理で受信した情報に基づいて決定される、複数の施設２０の受電点電力の合計である受信合計受電点電力（Ｌ２）を減算して得られる乖離値を導出する。図６の場合、乖離値は「Ｌ０－Ｌ２」になる。

また、管理装置３０は、この場合の基準時刻（〔ｎ－１〕分５０秒）において装置Ａが出力していると予測される出力電力である予測個別出力電力と、この場合の基準時刻（〔ｎ－１〕分５０秒）において装置Ｂが出力していると予測される出力電力である予測個別出力電力とを決定する。この予測個別出力電力は、図４を参照して上述した手法により決定される。そして、管理装置３０は、複数の装置Ａ，Ｂの予測個別出力電力を合計して複数の装置Ａ，Ｂによる予測合計出力電力を決定する。

次に、管理装置３０は、上記予測合計出力電力から上記乖離値を減算して得られる目標合計出力電力を決定する。管理装置３０は、この目標合計出力電力を、装置Ａの目標個別出力電力と、装置Ｂの目標個別出力電力とに分配し、装置Ａにのみ、その分配後の目標個別出力電力に対応する目標個別出力電力を指令（即ち、更新）する。

従って、図６に示した装置Ａへの指令タイミングが終了した時点では、装置Ａでは、図６を用いて説明した目標個別出力電力に従った運転が行われており、装置Ｂでは、過去の直近の制御指令送信処理で送信された目標個別出力電力が維持されてそれに従った運転が行われている。

次に、図７を参照して、装置Ｂで構成される制御グループの指令タイミングで管理装置３０が行う制御指令送信処理について説明する。この場合、基準時刻はｎ分０秒になっているものとする。また、図７に示すように、装置Ａ，Ｂが設けられる各施設２０の実際の負荷電力の合計（実合計負荷電力（Ｌ３））が、図６に示した時点よりも減少して基準合計負荷電力（Ｌ１）と同等になったため、過去の図６に示した時点で決定された目標合計出力電力は過剰な値になっている。そして、装置Ａ，Ｂに対して過剰な電力を出力させているため、受電点電力受信処理で受信した装置Ａ，Ｂが設けられる各施設２０の受電点電力の合計である受信合計受電点電力（Ｌ２）は目標合計受電点電力（Ｌ０）よりも小さくなっている。

管理装置３０は、複数の施設２０による受電点電力の合計の目標値である目標合計受電点電力（Ｌ０）から、この場合の基準時刻（ｎ分０秒）に受電点情報受信処理で受信した情報に基づいて決定される、複数の施設２０の受電点電力の合計である受信合計受電点電力（Ｌ４）を減算して得られる乖離値を導出する。図７の場合、乖離値は「Ｌ０－Ｌ４」になる。

また、管理装置３０は、図６を参照して上述したのと同様に、この場合の基準時刻（ｎ分０秒）において装置Ａが出力していると予測される出力電力である予測個別出力電力と、この場合の基準時刻（ｎ分０秒）において装置Ｂが出力していると予測される出力電力である予測個別出力電力とを決定する。そして、管理装置３０は、複数の装置Ａ，Ｂの予測個別出力電力を合計して複数の装置Ａ，Ｂによる予測合計出力電力を決定する。

次に、管理装置３０は、上記予測合計出力電力から上記乖離値を減算して得られる目標合計出力電力を決定する。管理装置３０は、この目標合計出力電力を、装置Ａの目標個別出力電力と、制御対象期間における装置Ｂの目標個別出力電力とに分配し、装置Ｂにのみ、その分配後の目標個別出力電力に対応する目標個別出力電力を指令（即ち、更新）する。

従って、図７に示した装置Ｂへの指令タイミングが終了した時点では、装置Ａでは、図６を用いて説明した目標個別出力電力が維持されてそれに従った運転が行われており、装置Ｂでは、図７を用いて説明した目標個別出力電力に従った運転が行われている。

以上のように、管理装置３０が受電点情報受信処理において受電点電力を特定可能な情報を受信する第２通信間隔は、管理装置３０が出力情報受信処理において燃料電池装置１０の出力電力を特定可能な情報を受信する第１通信間隔よりも短い。そのため、管理装置３０は、受電点情報受信処理によって、より実情に合った受電点電力を知ることができる。また、管理装置３０は、出力情報受信処理では、制御グループ毎に順に燃料電池装置１０から第１通信間隔毎に送信される燃料電池装置１０の出力電力を特定可能な情報を受信するため、通信データ量や保存データ量の増加を抑制できる。更に、管理装置３０は、制御対象期間の間、複数の制御グループ毎に順に指令タイミングを設定し、指令タイミングが到来した制御グループを構成する一以上の燃料電池装置１０のそれぞれについて、出力情報受信処理及び受電点情報受信処理で受信した情報に基づいて決定した目標個別出力電力を、その一以上の燃料電池装置１０のそれぞれに指令する制御指令送信処理を実行する。つまり、複数の制御グループの全体で見ると、各指令タイミングの時点での実情に合った制御指令送信処理が高頻度で行われる。従って、コストの増大を抑制しながら、実情に合った制御指令を送信できる電源管理システムを提供できる。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、本発明の電源管理システムの構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、電源装置が備える電源部が燃料電池部１２を備える例を説明したが、電源部は電力を出力できる他の装置であってもよい。例えば、電源部が、蓄電池などの充放電部を備える装置であってもよい。その場合、電源管理システムで用いられる電源装置の機能を備え、電源部が充放電部を備える充放電装置が実現される。
或いは、電源部は、エンジンとそのエンジンによって駆動される発電機とを備える装置などであってもよい。

＜２＞
上記実施形態では、出力情報受信処理を行うタイミング及び制御指令送信処理を行うタイミングが１分毎に設定され、受電点情報受信処理が行われるタイミングが１０秒毎に設定される例を説明したが、それらの数値は例示目的で記載したものであり、適宜変更可能である。また、制御グループの数も適宜変更可能である。

＜３＞
上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用でき、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変できる。

本発明は、コストの増大を抑制しながら、実情に合った制御指令を送信できる電源管理システム、その電源管理システムで用いられる電源装置としての燃料電池装置及び充放電装置に利用できる。

１ 電力系統
２ 電力線
３ 電力メーター
４ 電力負荷装置
５ ゲートウェイ
６ ルーター
７ リモコン
８ 電力測定部
１０ 燃料電池装置（電源装置）
１１ 電力変換部
１２ 燃料電池部（電源部）
１３ 燃料電池制御部
１４ 記憶部
２０ 施設
３０ 管理装置
４０ アグリゲーションコーディネーター

Claims (5)

1. 複数の施設のそれぞれに設置される電源装置と、複数の前記施設のそれぞれに設置される、電力系統に接続される受電点での受電点電力を測定する電力メーターと、複数の前記電源装置及び複数の前記電力メーターとの間で前記施設の外部の遠隔地から通信を行うことができる管理装置とを備える電源管理システムであって、
   前記電源装置は、前記電力系統に連系される電源部を備え、上限出力電力と下限出力電力との範囲内で出力電力を調節でき、所定の制御対象期間の間、前記管理装置から指令される目標個別出力電力を供給するように構成され、
   前記施設に設置される電力負荷装置は、当該施設に設置される前記電源装置及び前記電力系統の少なくとも一方から電力供給を受けるように構成され、
   前記管理装置は、前記制御対象期間の間、複数の前記電源装置を一以上の前記電源装置で構成される複数の制御グループに分け、複数の前記制御グループ毎に順に指令タイミングを設定し、
   前記制御グループ毎に順に、前記電源装置から第１通信間隔毎に送信される当該電源装置の出力電力を特定可能な情報を受信する出力情報受信処理を実行し、
   前記電力メーターから、前記第１通信間隔よりも短い第２通信間隔毎に送信される、当該電力メーターで測定される受電点電力を特定可能な情報を受信する受電点情報受信処理を実行し、
   前記指令タイミングが到来した前記制御グループを構成する一以上の前記電源装置のそれぞれについて、前記出力情報受信処理及び前記受電点情報受信処理で受信した情報に基づいて決定した前記目標個別出力電力を、その一以上の前記電源装置のそれぞれに指令する制御指令送信処理を実行する電源管理システム。
2. 前記管理装置は、前記制御指令送信処理において、
   前記制御指令送信処理の開始時よりも所定時間だけ前の基準時刻での複数の前記施設による受電点電力の合計の目標値である目標合計受電点電力から、前記基準時刻での、前記受電点情報受信処理で受信した情報に基づいて決定される複数の前記施設による受電点電力の合計である受信合計受電点電力を減算して得られる乖離値を導出し、
   前記基準時刻での複数の前記電源装置のそれぞれの出力電力の予測値である予測個別出力電力を決定し、
   複数の前記電源装置の前記予測個別出力電力を合計して複数の前記電源装置による予測合計出力電力を決定し、
   前記予測合計出力電力から前記乖離値を減算して得られる目標合計出力電力を決定し、
   前記目標合計出力電力に基づいて、前記指令タイミングが到来した前記制御グループを構成する一以上の前記電源装置のそれぞれの前記目標個別出力電力を、前記上限出力電力と前記下限出力電力との範囲内で決定する請求項１に記載の電源管理システム。
3. 前記管理装置は、前記制御指令送信処理において、前記予測個別出力電力を、前記基準時刻より前の直近に行われた前記出力情報受信処理で受信した前記電源装置の実際の出力電力と、前記基準時刻より前の直近に行われた前記制御指令送信処理で指令された前記目標個別出力電力に応じて前記電源装置が動作することで前記基準時刻までの間に生じたと予測される当該電源装置の出力変化量とに基づいて決定する請求項２に記載の電源管理システム。
4. 請求項１～３の何れか一項に記載の電源管理システムで用いられる前記電源装置の機能を備え、前記電源部が燃料電池を備える燃料電池装置。
5. 請求項１～３の何れか一項に記載の電源管理システムで用いられる前記電源装置の機能を備え、前記電源部が充放電部を備える充放電装置。

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