JP5345121B2 - 電力管理システム、電力管理方法、及び電力管理プログラム - Google Patents

Description

本発明は、自然エネルギー発電システムからの電力を有効に活用することにより、逆潮流の電力を低減する電力管理システム、電力管理方法、及び電力管理プログラムに関する。

電力管理システムとは、そのエリア内（例えば家庭内）で使用する電気機器をネットワークで接続して、コントローラによる最適化制御により運転制御対象としている機器全体で省エネを実現するシステムである。従来のHEMS（Home Energy Management System）コントローラは電力管理システムの一例である。

一方、近年、太陽光発電システムに代表される自然エネルギーによる発電システムを採用する家庭が増えてきている。このような自然エネルギー発電システムはその発電能力に応じて発電を行い、通常は発電した電力で家庭内の電力消費をまかない、余剰電力が発生した場合は送電線網に逆潮流する仕組みであった。その為、家庭内の省電力が進むと余剰電力が増加するため１家庭あたりの逆潮流電流が増え、更に多数の家庭からの逆潮流電力により商用電力網の電源品質が悪化するという問題があった。

この逆潮流を低減するための従来技術として、太陽光発電装置と蓄電装置と機器と発電予測部と負荷予測部と稼働スケジュール・充電量算出部と蓄電制御部と、機器制御部とを備え、発電予測部が算出する予測発電量と負荷予測部が算出する予測負荷量に従って、稼働スケジュール・充電量算出部が、太陽光発電装置からの発電量の余剰電量が少なくなるように機器の稼働スケジュールを算出すると共に、夜間に蓄える電力量を算出し、機器の稼働制御と、蓄電装置の充電量制御を行うという負荷制御装置が提案されている（特許文献１）。

特開２００７−２９５６８０号公報

しかし、特許文献１に記載の技術によると、太陽光発電による電力と蓄電装置に蓄積された電力の両方を考慮して機器の運転、及び蓄電装置への充電の計画を立てる必要があり、煩雑である。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、自然エネルギー発電システムを使用している場合に、簡便に逆潮流を低減できる電力管理システム、電力管理方法、及び電力管理プログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る電力管理システムは、記憶部と、電力データ取得部と、電力需給判定部と、動作機器決定部と、機器制御部とで構成される。記憶部は、運転制御の対象として設定されている電気機器（全電気機器）のうち補助機能を司る電気機器（補助機器）について、補助機器毎の消費電力データ、運転の優先度を含む機器管理データを記憶する。電力データ取得部は、所定時間毎の自然エネルギー発電システムによる発電電力を示すデータ（以下、発電電力と呼ぶ）、及び全電気機器の使用電力を示すデータ（以下、使用電力と呼ぶ）を取得する。電力需給判定部は、発電電力から使用電力を差し引き差分値を求め、差分値に応じて余剰電力のレベルを設定する。動作機器決定部は、余剰電力のレベル、及び機器管理データに含まれる消費電力データと優先度とに基づき、運転する補助機器と運転時間とを決定し動作機器として登録する。機器制御部は、登録された内容に従って動作機器の運転制御を行う。
ここで、前記記憶部は、過去所定期間の前記発電電力の推移のデータ（以下、発電電力の推移と呼ぶ）及び前記全電気機器の使用電力の推移のデータ（以下、使用電力の推移と呼ぶ）を含む電力データを記憶し、前記電力データ取得部は、入力された前記発電電力及び前記使用電力を、入力毎に前記記憶部に格納し、前記発電電力の推移及び前記使用電力の推移を更新する。また、前記電力管理システムは、前記過去所定期間の前記発電電力の推移に基づき、将来の所定期間の発電電力の推移を予測し、発電電力予測データを作成する発電電力予測部と、前記過去所定期間の前記使用電力の推移に基づき、前記将来の所定期間の使用電力の推移を予測し、使用電力予測データを作成する使用電力予測部と、前記発電電力予測データ及び前記使用電力予測データに基づき、前記将来の所定期間の余剰電力のレベルの推移を予測し、余剰電力予測データを作成する余剰電力予測部と、を備え、前記動作機器決定部は、前記余剰電力予測データ、及び前記補助機器の前記機器管理データに含まれる前記消費電力データと前記優先度とに基づき、前記将来の所定期間内の前記補助機器全体の機器運転計画を作成する機器運転計画作成部を備え、前記機器運転計画を、前記電力需給判定部で設定した前記余剰電力のレベルと前記余剰電力量予測データから得た余剰電力量のレベルの予測値との差異に基づき、修正することにより、運転する前記補助機器とその運転時間とを決定し動作機器として登録し、余剰電力が所定量以上となった場合に、この余剰電力の増加を所定量以下に抑えるように動作機器の登録内容を修正する。

本発明の電力管理システム、電力管理方法、及び電力管理プログラムによれば、余剰電力を活用して、余剰電力のレベルに応じて、補助機器を動作させることで、簡便に逆潮流を低減することができる。

本発明の実施形態１に係る電力管理システムの構成の例を示すブロック図である。 （ａ）実施形態１に係る電力管理システムの機器管理データの例を示す図、（ｂ）実施形態１に係る電力管理システムの機器管理データの他の例を示す図である。 実施形態１に係る電力管理システムにおける余剰電力処理の例を示すフロー図である。 実施形態１に係る電力管理システムの構成の変形例を示すブロック図である。 実施形態１に係る電力管理システムの変形例における余剰電力処理の例を示すフロー図である。 本発明の実施形態２に係る電力管理システムの構成の例を示すブロック図である。 実施形態２に係る機器運転計画の例を説明する図である。 実施形態２に係る電力管理システムにおける余剰電力処理の例を示すフロー図である。 本発明に係る電力管理システムのハードウェア構成の例を示す図である。

実施形態１．
本発明の実施形態１に係る電力管理システムの構成例を図１に示す。図１には電力管理システム１に加えて、電力管理システム１での使用の対象となる自然エネルギー発電システムの１例として太陽電池モジュール２と、太陽電池モジュール２により発電された電力をＤＣ／ＡＣ変換し、変換された交流電力を電気機器用に供給するとともに、発電された電力を計測し発電量データとして電力管理システム１に出力するパワーコントローラ３と、商用電力、パワーコントローラ３からの交流電力を入力し、電気機器に供給することにより各電気機器を使用したときの使用電力の所定時間内の合計積算値を計測し、使用電力データとして出力する電力計測部４と、生活に必需の機能を実現する電気機器である必需電気機器（以下、生活必需機器と呼ぶ）５と、通常の生活には不要な機能であるが、一定の効果が期待される機能を実現するための補助電気機器（以下、補助機器と呼ぶ）６を併せて示している。

電力計測部４は、電力計であり、所定時間に使用された電力を計測し、出力する。具体例としては無線によるデータ通信機能の付いたスマートメータがある。

生活必需機器５は、日常生活を行う上で必要とされ、その使用を後回しにすることが許されない、若しく不都合が生じるような機能を司どる電気機器で、照明器具、冷蔵庫、テレビ、電子炊飯器、洗濯機、冷暖房機器等がその範疇に入る電気機器の例である。

補助機器６は、上記生活必需機器が司る機能と異なり、その使用を後回しにすることが許される機能を司る電気機器で、例えば、建物の保全に係る機能を司る電気機器（建物保全等機器）及び運転制御の対象としていない機器に対して充電を行う電気機器がある。建物の保全に係る機能を司る電気機器とは、例えば高湿度や高温等の環境により建物の劣化の要因となる部分（床下、天井裏、収納エリア、キッチン、浴室等）の換気扇、屋根に水を流し清掃する機能を有する電気機器、通常人の出入りの少ない部屋のブラインドの開閉機能を有する電気機器などが考えられる。運転制御の対象としていない機器に対して充電を行う電気機器とは例えば電気自動車の充電用機器が考えられる。

なお、生活必需機器５のある機能に着目すると補助機器と考えることもできる場合がある。例えばキッチンの換気扇は料理時に使用するときは生活必需機器に属し、そうでないときに除湿目的で使用するときは補助機器に属する。従って、生活必需機器、補助機器とは、それぞれ該当する機能毎にその機能を司る電気機器を対応させたものであり、同一機器が複数の機能を有する場合、生活必需機器、補助機器の両方に属する場合や、異なる補助機器として設定される場合もあるものとする。図１に示す生活必需機器５、補助機器６は実際の電気機器に対応したものではなく、上記定義による電気機器を示したものである。

電力管理システム１は、電力データ取得部１０、電力需給判定部２０、動作機器決定部３０、機器制御部４０、記憶部５０、機器データ管理部６０を備える。

記憶部５０には、機器データ５１と判定・設定用データ５４が記憶されている。機器データ５１は機器制御用データ５２と機器管理データ５３とで構成され、判定・設定用データ５４は各種判定、設定に使われる基準値、データテーブル等で構成されている。これらのデータはあらかじめ作成され、記憶部５０に記憶されている。

機器制御用データ５２は、使用される電気機器を機器制御部４０で制御するときに使用する機器の運転制御用データである。例えば消費電力、制御方式、制御信号の仕様などで構成される。

機器管理データ５３は、補助機器６の運転に関する管理データである。例えば図２に示すように、補助機器６の名称（機能対応の名称とする）と、その機器の消費電力のデータ及び運転の優先度で構成される。なお、消費電力のデータは機器制御用データ５２に含まれる消費電力データで代用してもよい。

電力データ取得部１０は、パワーコントローラ３から太陽電池モジュール２で発電した電力のデータ（発電電力と呼ぶ）と電力計測部４で計測した使用電力のデータ（使用電力と呼ぶ）とを所定の時間間隔で取得し、電力需給判定部２０に送る。

電力需給判定部２０は、差分判定部２１と余剰電力設定部２２とを備える。差分判定部２１は、電力データ取得部１０を介して取得した発電電力から使用電力を差し引き、差分値を算定し、差分値が正値であるかどうかを判定する。正値の場合は余剰電力があるという判定になる。余剰電力設定部２２は、差分値が正値である場合に、余剰電力のレベルを設定する。余剰電力のレベルとは、例えば差分値が正値であった場合に、あらかじめ設定された複数のレベルのうち、差分値に最も近いレベルを選択して設定したものである。その後使用する補助機器６を決定するための基準となる余剰電力として扱われる。このあらかじめ設定された複数のレベルは、記憶部５の判定・設定用データ５４に含まれており、余剰電力設定部２２は、これを読み出して使用する。なお、差分値をそのまま余剰電力レベルとして使用しても差し支えない。

動作機器決定部３０は、設定された余剰電力のレベル、及び機器管理データ５３に含まれる補助機器６の消費電力データと優先度とに基づき、運転する補助機器６と運転開始予定時刻と予定運転時間とを決定し動作機器情報として例えばレジスタに登録する。記憶部５の機器管理データ５３に登録してもよい。

機器管理データ５３が図２（ａ）に示すものであったとし、余剰電力のレベルが２ｋＷであったとする。このときは、優先度を考慮して、補助機器ｄとｃとを運転する。余剰電力のレベルが１ｋＷであったとすると、優先度は高いが消費電力が１ｋＷを超える補助機器ｄは保留され、補助機器ｃを運転する。

機器管理データ５３は図２（ｂ）に示すように次回実行日時を有することもできる。これは余剰電力の予測ができた場合に使用される。予測に基づき動作機器の運転開始時期を次回実行日時として記載する。このときは運転時間も余剰電力の予測値に基づき設定される。

機器制御部４０は、動作機器決定部３０により登録された内容に従って補助機器の運転制御を実行し、運転制御を実行した補助機器６の名称を機器データ管理部６０に送る。運転制御用のデータについては記憶部５０の機器制御用データ５２から該当する補助機器６についてのデータを読み出して使用する。機器の運転制御は無線通信により行われる。

機器データ管理部６０は、記憶部５０の機器管理データ５３の内容を機器制御部４０から送られた情報に従って修正する。具体的には、優先度について、運転を実行した補助機器６の優先度よりも上位の優先度の機器の優先度はそのままとし、下位の優先度の補助機器６はその優先度を逐次１つずつ上げて、運転を実行した補助機器６の優先度は、実行前の優先度の順位とは逆の順位にして未実行の補助機器６の優先度の後の優先度とする修正を行う。例えば図２の例で補助機器ｄとｃの運転が実行された場合、補助機器ａ〜ｄの実行後の優先度は１、２、３、４となる。補助機器ｃとａとの運転が実行された場合、補助機器ａ〜ｄの実行後の優先度は３、２、４、１となる。

図３のフロー図に従って、電力管理システム１の動作について説明する。機器管理データ５３は、パワーコントローラ３及び電力計測部４からそれぞれ太陽電池モジュール２で発電した発電電力、及び使用電力のデータを入力により取得し、得られたデータを電力需給判定部２０に送る（ステップＳＴ１）。

電力需給判定部２０の差分判定部２１は、発電電力、及び使用電力からその差分値ΔＰを算定し（ステップＳＴ２）、正値かどうかを判定する（ステップＳＴ３）。正値であれば（ステップＳＴ３；ＹＥＳ）余剰電力が発生していると判断し、余剰電力設定部２２は差分値に応じて余剰電力のレベルを設定する（ステップＳＴ４）。この設定には記憶部５の判定・設定用データ５４を読み出して利用する。正値でなければ（ステップＳＴ３；ＮＯ）、ＳＴ１に戻る。

次に動作機器決定部３０は、設定された余剰電力のレベルと、記憶部５０から読み出した機器管理データ５３の中の優先度、及び消費電力データに基づき、設定された余剰電力のレベルに合致する１以上の補助機器６を動作機器として、その運転開始時間と予定運転時間とを含めて決定し、その内容を動作機器の内容として所定の場所（レジスト又は記憶部５０の機器管理データ５３中）に登録する（ステップＳＴ５）。

機器制御部４０は、登録された動作機器をその登録内容に従って運転制御し、運転制御が開始された補助機器６の名称を機器データ管理部６０に送る（ステップＳＴ６）。運転制御には記憶部５０の該当する補助機器６に関する機器制御用データ５２を読み出して利用する。

機器データ管理部６０は、機器制御部４０から通知された補助機器６の名称に基づき、機器管理データ５３の補助機器６毎に設定されている優先度を修正する（ステップＳＴ７）。

機器制御部４０は、各補助機器６毎に、登録された予定運転時間を運転停止条件とし、予定運転時間が経過したかどうか、すなわち運転停止条件を満たすかどうかを判断し（ＳＴ８）、満たすと判断したときは（ステップＳＴ８；ＹＥＳ）運転を停止し（ステップＳＴ９）、満たしていないときは（ステップＳＴ８；ＮＯ）、時間の経過を待つ（ステップＳＴ８に戻る）。

図３に示すフロー図は実施形態１の電力管理方法の手順も示す。

このように、本実施形態１では、余剰電力の発生を検知し、そのレベルに併せて通常は使用されない補助機器６を対象として、運転する機器とその運転時間を、設定された優先度に応じて設定するので、余剰電力を低減することができ、その結果逆潮流を低減できるとともに、通常は使用されない機能を余剰電力を利用して実行することができる。そのため、この補助機器６が建物の保全に関するものであれば建物の劣化の程度を低減することができ、運転制御の対象としていない機器に対して充電を行う電気機器については、当該機器の使用にとって、便宜であるというそれぞれの効果を期待することができる。

次に、図４に実施形態１に係る電力管理システム１の構成の変形例を示す。図１との構成上の相違点は、電力需給判定部２０は、タイマー２３と電力不足判定部２４とを備える点、及び機器制御部４０から電力需給判定部２０への出力線を追加したことである。その他については図１に示す符号と同じ符号の構成要素は図１に関する説明内容と同じものである。以下、相違点について説明する。

機器制御部４０から電力需給判定部２０へは、補助機器６のいずれかの運転制御を実行していることを通知する運転継続信号が出力され、全ての補助機器６の運転制御が終了したときは出力されない。

電力需給判定部２０は、運転継続信号の入力により補助機器６の運転制御が実行されていることを条件に、差分判定部２１で算定された差分値ΔＰが負値になったとき、タイマー２３での経過時間の計測を開始する。この計測は、差分値ΔＰが０以上になると終了し、それまで計測された経過時間は０にリセットされる。また、このタイマーには所定値がセットされ、経過時間がこの所定値に達した時点で経過信号を出力する。

電力不足判定部２４はこの経過信号の出力により電力不足が生じていると判定する。

図５のフロー図に従って、変形例に係る電力管理システム１の動作について説明する。図５のフロー図のステップＳＴ１からＳＴ７の内容は図３のステップＳＴ１からＳＴ７の内容と同じであるので説明を省略する。

ステップＳＴ１からＳＴ７までの処理により機器制御部４０は補助機器６の運転制御を開始しているという状況にある。このとき機器制御部４０は運転継続信号を電力需給判定部２０に出力する。電力需給判定部２０は、これを受けて差分判定部２１で算定された差分値ΔＰが負値であるかどうかを判定する（ステップＳＴ１０）。負値でなければ（ステップＳＴ１０；ＮＯ）、差分値ΔＰの監視を継続する。負値であれば（ステップＳＴ１０；ＹＥＳ）、運転継続信号の存在を条件として最初に負値になったとき、タイマー２３による経過時間の計測を開始する。タイマー２３にはあらかじめ所定値（すなわち所定の経過時間）がセットされており、また、差分値ΔＰが負値でなくなったとき計測を停止するので、計測している経過時間がこの所定値になったときには、所定値に対応する時間、差分値ΔＰが負値の状態が継続したことになる。従って、経過信号の発生の有無により差分値ΔＰ＜０の状態が所定時間継続したかどうかを判定する（ステップＳＴ１１）。

経過信号が発生しなければ（ステップＳＴ１１；ＮＯ）ステップＳＴ１０に戻り、経過信号が発生すれば（ステップＳＴ１１；ＹＥＳ）、電力不足判定部２４は、電力の不足が生じていると判定し、差分値ΔＰの値に応じて動作機器についての登録内容を修正する（ステップＳＴ１２）。すなわち、電力不足判定部２４の判定結果を受けて、余剰電力設定部２２は、新たに余剰電力のレベルを設定し、その結果を動作機器決定部３０に送る。動作機器決定部３０は、新たに設定された余剰電力のレベルに従って動作機器の登録内容を修正し、再登録する。

機器制御部４０は修正された登録内容に従って補助機器６の運転制御を行う（ステップＳＴ１３）。ステップＳＴ８、ＳＴ９の内容は図３のステップＳＴ８、ＳＴ９の内容と同じであるため説明を省略する。

図５に示すフロー図は実施形態１の電力管理方法の変形例の手順も示す。

この変形例によれば、実施例１で説明した効果を保持したまま、補助機器６の運転中に、余剰電力が不足する状況が所定時間継続した場合、この不足を解消するように動作機器の登録内容を修正するので、余剰電力不足を放置したときに発生する電力料金の支払い増加を抑えることができる。

なお、この変形例では差分値ΔＰが負値となるかどうかを判定条件としたが、差分値ΔＰが所定の負の値よりも小さくなるかどうかを判定条件にしても同様の効果を奏することができる。

なお、この変形例の変形例として、補助機器６の運転中に、余剰電力が増えて、所定量以上となった場合を監視し、この余剰電力の増加を所定量以下に抑えるように動作機器の登録内容を修正するようにしてもよい。

余剰電力が増えると逆潮流が増加する。この変形例によればこの余剰電力の増加を所定値以下に減少することができるので補助機器６の運転制御が実行された後であっても、余剰電力増加による逆潮流の増加を低減できる。また、これにより補助機器６の運転時間又は運転機器数も多くなるためこの運転に伴う前述の効果がより大きくなる。

又、他の変形例として、機器管理データ５３が消費電力データのみでなく、その調整できる範囲に関するデータを有しているとすることができる。このとき、動作機器決定部３０は、消費電力データを考慮して動作機器と運転時間を設定する。このことは登録内容の修正においても同様である。

この変形例によれば、補助機器６のＯＮ／ＯＦＦ制御のみでなく消費電力をより細かく調整することができるので余剰電力をより細かいレベルまで補助機器６で使用することが可能となる。その結果、余剰電力の低減をより一層改善することができる。

更なる変形例として、記憶部５０に記憶する機器管理データ５３に運転制御の実行履歴を記載することとする。記載は運転制御を実施する機器制御部４０からのその旨の通知を受けた機器データ管理部６０が優先度の更新の際に行う。

動作機器決定部３０は動作機器の決定の際にこの実行履歴及び優先度を参照して運転時期、運転時間のバランスを考慮して動作機器、運転開始時刻と運転時間とを設定する。

これにより、運転のバランスを考えた補助機器６のローテーションが可能となり補助機器６全体としての効果が向上する。

なお、電力需給判定部２０と動作機器決定部３０で実行する各種処理とそれを実行する部位は必ずしも図１に示すように構成されている必要はなくその機能さえ担保されていればその構成は自由である。

実施形態２．
実施形態２に係る電力管理システム１は余剰電力の補助機器６への使用データに基づき、将来の余剰電力量の推移を予測し、この予測値に基づき、補助機器６に対する機器運転計画を作成し、この機器運転計画に基づき補助機器６の運転を行うというものである。

実施形態２に係る電力管理システム１の構成例を図６に示す。図１に示す構成と異なる点は、電力需給判定部２０が、発電電力予測部２５、使用電力予測部２６、余剰電力予測部２７を備え、動作機器決定部３０が、機器運転計画作成部３１を備え、記憶部５０が、電力データ５５、余剰電力予測データ５６、機器運転計画情報５７を記憶していることである。ここで、その他の点では図１と同じであるから説明を省略する。

記憶部５０に記憶されている電力データ５５とは過去所定期間の発電電力の推移のデータと使用電力の推移のデータを含むものである。これらのデータはあらかじめ記憶されたものを新規に得られた発電電力のデータ、及び使用電力のデータを加え、古いデータを削除して更新する。この電力データ５５に含まれる発電電力の推移のデータは季節情報を含み、使用電力の推移のデータは季節情報、曜日情報、休日かどうかの情報を含む。

余剰電力予測データ５６は、余剰電力予測部２７で得られた将来所定期間の余剰電力の推移のデータを記憶部５０に格納したものである。機器運転計画情報５７は、機器運転計画作成部３１で作成された機器運転計画を記憶部５０に格納したものである。

発電電力予測部２５は、記憶部５０の電力データ５５から読み出した過去所定期間の発電電力の推移のデータに基づき、将来の所定期間の発電電力の推移を予測し、発電電力予測データを作成する。太陽電池モジュール２による発電電力を想定すると、季節変化があるので、発電電力予測には、過去の季節変化に対応した発電電力の推移に基づいて予測データを作成する。そのため、過去所定期間の発電電力の推移のデータは季節情報を含む。これは月日時刻情報で代えてもよい。

なお、例えば、将来の所定期間を１日程度とするときは、当日の午前の発電電力データと、過去の同時期の午前の発電電力とを比較し、最も近いデータを有する過去の発電電力データに基づいて、その日の午後の発電電力の推移を予測する。

使用電力予測部２６は、記憶部５０の電力データ５５から読み出した過去所定期間の使用電力の推移のデータに基づき、将来の所定期間の使用電力の推移を予測し、使用電力予測データを作成する。使用電力は季節、曜日、その日が休日かどうかによっても変化するので過去所定期間の使用電力の推移のデータは季節、曜日、その日が休日かどうかという情報を含み、これらの情報を利用して予測データを作成する。

なお、例えば、将来の所定期間を１日程度とするときは、当日が休日の場合、午前の使用電力データに基づき、過去の休日の午前の使用電力とを比較し、最も近いデータを有する過去の使用電力データに基づいて、その日の午後の使用電力の推移を予測する。これは、休日の場合、外出するケースと在宅するケースがあるため、午前の使用電力により外出か在宅かを判断する。

余剰電力予測部２７は、発電電力予測データ及び使用電力予測データからその差分値を求め、この差分値に基づき、将来の所定期間の余剰電力のレベルの推移を予測し、余剰電力予測データを作成する。そして、作成結果を余剰電力予測データ５６として記憶部５０に格納する。

機器運転計画作成部３１は、記憶部５０から読み出した余剰電力予測データ５６、及び記憶部５０の機器データ５１の機器管理データ５３に含まれる消費電力データと優先度とに基づき、将来の所定期間内の補助機器６の機器運転計画を作成し、記憶部５０に機器運転計画情報５７として格納する。機器運転計画とは運転する補助機器６とその開始日時、と運転時間とを所定の期間にわたって計画したものである。この計画により、補助機器６の全体としての運転計画を明確にすることができる。

図７に１週間の機器運転計画の作成例を示す。この表の余剰電力予測データ５６は縦軸を電力（ｋＷ）とし横軸を時間として示す。補助機器６は例えばａ〜ｄまで４台を例示している。余剰電力の欄に図示した数値は余剰電力値である。補助機器ａ〜ｄの欄には、優先度を考慮して選択した補助機器６の運転計画を示している。縦軸は消費電力、横軸は運転時間を示す。各時間での運転される補助機器６の消費電力合計値（ｋＷ）は余剰電力の欄に示す縦軸の電力値（ｋＷ）以下でなければならず、運転時間も余剰電力の発生する時間の範囲内でなければならない。図７では便宜上、運転する補助機器６の消費電力（ｋＷ）の合計が余剰電力（ｋＷ）と等しくなる場合を例示した。

なお、機器運転計画の作成は計画に含まれる期間毎に行えばよいが、適宜見直し作成するために計画に含まれる期間よりも短い期間毎に作成してもよい。

実施形態２での電力管理システム１の動作について図８に示すフロー図を使って説明する。これまで説明した手順により電力需給判定部２０は余剰電力予測データ５６を作成し、記憶部５０に格納する（ステップＳＴ２０）。機器運転計画部３１は余剰電力予測データ５６から、補助機器６を対象として機器運転計画を策定し、その結果を記憶部５０に格納する（ステップＳＴ２１）。これらの処理は所定の期間毎に実行する。

電力需給判定部２０は、電力データ取得部１０を経由して発電電力のデータと使用電力のデータを取得し、記憶部５０の電力データ５５の中の発電電力データ及び使用電力データとしてそれぞれ追加格納し、古いデータを削除する。これにより電力データ５５が更新される（ステップＳＴ２２）。また、差分判定部２１、余剰電力設定部２２を介して余剰電力レベルΔＰ’を設定する（ステップＳＴ２３）。これは図３のステップＳＴ２からＳＴ４に対応した処理である。

次に、動作機器決定部３０は、記憶部５０の機器運転計画情報５７から該当する日時の機器運転計画を読み出すと共に、記憶部５０の余剰電力予測データ５６から該当する日時の余剰電力予測値を読み出す。次に、余剰電力設定部２２により設定された余剰電力レベルΔＰ’がこの余剰電力予測値よりも小さいかどうかを判定する（ステップＳＴ２４）。小さい場合（ステップＳＴ２４；ＹＥＳ）、読み出した機器運転計画を余剰電力レベルΔＰ’と余剰電力予測値との差が解消されるように修正し（ステップＳＴ２５）、修正された機器運転計画の内容を動作機器の内容として登録する（ステップＳＴ２６）。小さくない場合（ステップＳＴ２４；ＮＯ）は機器運転計画の内容を修正せずに動作機器の内容として登録する（ステップＳＴ２６）。

ステップＳＴ２７からＳＴ３０の内容は図３のステップＳＴ６からＳＴ９の内容と同じであるから説明を省略する。

図８に示すフロー図は実施形態２に係る電力管理方法の変形例の手順も示す。

なお、電力需給判定部２０と動作機器決定部３０で実行する各種処理とそれを実行する部位は必ずしも図７に示すように構成されている必要はなくその機能さえ担保されていればその構成は自由である。

このように、余剰電力を予測し、その予測結果に基づいて補助機器全体の機器運転計画を策定しこれに基づき、更に実際の余剰電力データにより機器運転計画を修正して補助機器６の運転を実行するので、予測と実際の余剰電力との間に誤差が生じてもこれを補正することができ、補助機器６全体の運転のバランスを図るとともに逆潮流を低減することができる。従って、実施形態１で説明した補助機器６の運転による効果が更に改善される。なお、実施形態１の各変形例も実施形態２において適用することができ、同様の効果を奏することができる。

図９は図１、図４、または図６に示す電力管理システム１のハードウェア構成例を示すブロック図である。電力管理システム１は、制御部１００、主記憶部１１０、外部記憶部１２０、入出力部１３０を備える。操作部１４０、表示部１５０を備えてもよい。主記憶部１１０、外部記憶部１２０、入出力部１３０、操作部１４０、表示部１５０、はいずれも内部バス１６０を介して制御部１００に接続されている。また、入出力部１３０は無線通信機能を備え、電力管理システム１はパワーコントローラ３、電力計測部４、生活必需機器５、及び補助機器６との間で無線通信により制御信号やデータの入出力を行う。

制御部１００はＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成され、外部記憶部１２０に記憶されている制御プログラム２００に従って、本システムの処理を実行するとともに実施の形態１、２に記載した記憶対象となるデータを記憶する。

主記憶部１１０はＲＡＭ（Random-Access Memory）等から構成され、外部記憶部１２０に記憶されている制御プログラム２００をロードし、制御部１００の作業領域として用いられる。制御プログラム２００を破線で表示しているのは、制御プログラム２００はシステムの動作時にだけ外部記憶装置１２０から主記憶部１２０に読み出されるためである。

外部記憶部１２０は、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disc Random-Access Memory）、ＤＶＤ−ＲＷ（Digital Versatile Disc ReWritable）等の不揮発性メモリから構成される。外部記憶部１２０は、これまでの実施の形態で説明した各種処理を制御部１００に行わせるためのプログラムを記憶する。また、このプログラムを実行する制御部１００の指示に従って、外部記憶部１２０に記憶されているデータを制御部１００に供給し、制御部１００から供給されたデータを記憶する。図１、図４、図６の記憶部５０は、外部記憶部１２０により構成される。

操作部１４０はキーボードおよびマウスなどのポインティングデバイス等と、キーボードおよびポインティングデバイス等を内部バス１６０に接続するインタフェース装置から構成されている。図１、図４、図６では明示していないが、ユーザーからの入力はこの操作部１４０を介して実行される。

表示部１５０は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）またはＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などから構成される。図１、図４、または図６には明示されていないがユーザーに表示して示す情報があれば、装備することができる。

図１、図４、図６に示す電力管理システム１の電力データ取得部１０、電力需給判定部２０、動作機器決定部３０、機器制御部４０、機器データ管理部６０は制御部１００と主記憶部１１０で構成され、記憶部５０は外部記憶部１２０で構成される。なお、図１、図４、図６には入出力部１３０は省略されているが、パワーコントローラ３及び電力計測部４と電力データ取得部１０の間、及び生活必需機器５及び補助機器６と機器制御部４０との間に存在する。

このような構成により、図３、図５、及び図８に示すフロー図に記載された処理手順を上記制御プログラム２００に実行させることができ、その実行により図１、図４、図６に示す各構成要素はその機能を果たすことができ、その結果実施形態１及び２に係る発明の内容を実現することができる。

１ 電力管理システム
２ 太陽電池モジュール（自然エネルギー発電システム）
３ パワーコントローラ
４ 電力計測部
５ 生活必需機器
６ 補助機器
１０ 電力データ取得部
２０ 電力需給判定部
２１ 差分判定部
２２ 余剰電力設定部
２３ タイマー
２４ 電力不足判定部
２５ 発電電力予測部
２６ 使用電力予測部
２７ 余剰電力予測部
３０ 動作機器決定部
３１ 機器運転計画作成部
４０ 機器制御部
５０ 記憶部
５１ 機器データ
５２ 機器制御用データ
５３ 機器管理データ
５４ 判定用データ
５５ 電力データ
５６ 余剰電力予測データ
５７ 機器運転計画情報
６０ 機器データ管理部
１００ 制御部
１１０ 主記憶部
１２０ 外部記憶部
１３０ 入出力部
１４０ 操作部
１５０ 表示部
１６０ 内部バス

Claims (12)

1. 運転制御の対象として設定されている電気機器（以下、全電気機器と呼ぶ）のうち補助機能を司る電気機器（以下、補助機器と呼ぶ）について、前記補助機器毎の消費電力データ、運転の優先度を含む機器管理データを記憶する記憶部と、
   自然エネルギー発電システムによる発電電力を示すデータ（以下、発電電力と呼ぶ）、及び前記全電気機器の使用電力を示すデータ（以下、使用電力と呼ぶ）を取得する電力データ取得部と、
   前記発電電力から前記使用電力を差し引き差分値を求め、該差分値に応じて余剰電力のレベルを設定する電力需給判定部と、
   前記余剰電力のレベル、及び前記機器管理データに含まれる前記消費電力データと前記優先度とに基づき、運転する前記補助機器と運転時間とを決定し動作機器として登録する動作機器決定部と、
   登録された内容に従って前記動作機器の運転制御を行う機器制御部と、
   を備え、
   前記記憶部は、過去所定期間の前記発電電力の推移のデータ（以下、発電電力の推移と呼ぶ）及び前記全電気機器の使用電力の推移のデータ（以下、使用電力の推移と呼ぶ）を含む電力データを記憶し、
   前記電力データ取得部は、入力された前記発電電力及び前記使用電力を、入力毎に前記記憶部に格納し、前記発電電力の推移及び前記使用電力の推移を更新し、
   前記過去所定期間の前記発電電力の推移に基づき、将来の所定期間の発電電力の推移を予測し、発電電力予測データを作成する発電電力予測部と、
   前記過去所定期間の前記使用電力の推移に基づき、前記将来の所定期間の使用電力の推移を予測し、使用電力予測データを作成する使用電力予測部と、
   前記発電電力予測データ及び前記使用電力予測データに基づき、前記将来の所定期間の余剰電力のレベルの推移を予測し、余剰電力予測データを作成する余剰電力予測部と、を備え、
   前記動作機器決定部は、
   前記余剰電力予測データ、及び前記補助機器の前記機器管理データに含まれる前記消費電力データと前記優先度とに基づき、前記将来の所定期間内の前記補助機器全体の機器運転計画を作成する機器運転計画作成部を備え、
   前記機器運転計画を、前記電力需給判定部で設定した前記余剰電力のレベルと前記余剰電力量予測データから得た余剰電力量のレベルの予測値との差異に基づき、修正することにより、運転する前記補助機器とその運転時間とを決定し動作機器として登録し、
   余剰電力が所定量以上となった場合に、この余剰電力の増加を所定量以下に抑えるように動作機器の登録内容を修正する、
   電力管理システム。
2. 前記動作機器が前記機器制御部により運転制御された後、前記機器管理データの優先度のデータの更新を行う機器データ管理部を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
3. 前記機器管理データは、機器毎に所定の期間にわたる運転履歴を有し、
   前記機器データ管理部は、前記機器制御部が運転制御を行った前記補助機器に対して、前記記憶部の前記機器管理データに運転履歴を格納し、
   前記動作機器決定部は、前記補助機器の前記運転履歴及び前記優先度に基づき、前記補助機器をローテーションするように、運転する前記補助機器を決定する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力管理システム。
4. 前記機器管理データは、制御可能な消費電力範囲のデータを含み、
   前記動作機器決定部は、前記余剰電力のレベル、及び前記機器管理データに含まれる前記消費電力データと、前記優先度と、前記消費電力範囲とに基づき前記動作機器とその運転時間を決定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力管理システム。
5. 前記機器管理データは、機器毎に所定の期間にわたる運転履歴を有し、
   前記機器データ管理部は、前記機器制御部が運転制御を行った前記補助機器に対して、前記記憶部の前記機器管理データに運転履歴を格納し、
   前記機器運転計画作成部は、前記補助機器の前記運転履歴及び前記優先度に基づき、前記補助機器をローテーションするように、前記将来の所定期間内の前記補助機器全体の機器運転計画を作成及び修正を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力管理システム。
6. 前記機器制御用データは、制御可能な消費電力範囲のデータを含み、
   前記機器運転計画作成部は、前記余剰電力予測データ、及び前記補助機器の前記機器管理データに含まれる前記消費電力データと前記優先度と前記消費電力範囲のデータに基づき、前記将来の所定期間内の前記補助機器全体の機器運転計画を作成及び修正を行う、
   ことを特徴とする請求項５に記載の電力管理システム。
7. 前記電力データ取得部は、カレンダ機能を備え、
   前記過去所定期間の前記発電電力の推移は、季節の情報を含み、これらに対応させて前記記憶部に格納され、
   前記過去所定期間の前記使用電力の推移は、季節、曜日、休日かどうかの情報を含み、これらに対応させて前記記憶部に格納され、
   前記発電電力予測部は、前記カレンダ機能に基づきその日の該当する季節を特定し、前記発電電力の推移から、前記特定された季節の前記過去所定期間の前記発電電力の推移に基づき、その後の発電電力の推移を予測し、
   前記使用電力予測部は、前記カレンダ機能に基づきその日の季節、曜日、休日かどうかの情報を特定し、前記特定した情報に該当する前記過去所定期間の前記使用電力の推移に基づき、その後の使用電力の推移を予測し、その日が休日であれば、前記使用電力の推移に基づき、在宅か否かを判断し、その判断結果に応じてその後の前記使用電力の推移を予測する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電力管理システム。
8. 前記機器制御部により、登録された前記動作機器の運転制御が開始された後、前記電力需給判定部が求めた前記差分値が負値であるとの判定を行ったとき、前記差分値が負値となる状態の継続時間を計数するタイマーと、
   該タイマーの計測時間が所定時間を超えたかどうかにより余剰電力の不足を判定する電力不足判定部と、を備え、
   前記動作機器決定部は、前記タイマーの計測時間が前記所定時間を超えたと判定されたとき、前記差分値が所定の値よりも大きくなるように、登録された前記動作機器の登録内容を修正し、
   前記機器制御部は、前記修正された登録内容に基づき、前記動作機器の運転を制御する、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電力管理システム。
9. 前記機器制御データに含まれる前記補助機器は、建物保全に係る電気機器（建物保全機器）及び運転制御の対象としていない機器に対して充電を行う電気機器を含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電力管理システム。
10. 前記機器制御部は、通信手段を用いて、登録された前記補助機器の運転制御を行う、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電力管理システム。
11. 自然エネルギー発電システムによる発電電力を示すデータ（以下、発電電力と呼ぶ）、及び全電気機器の使用電力を示すデータ（以下、使用電力と呼ぶ）を取得する電力データ取得ステップと、
    前記発電電力から前記使用電力を差し引き差分値を求め、該差分値に応じて余剰電力のレベルを設定する電力需給判定ステップと、
    運転制御の対象として設定されている電気機器（全電気機器）のうち補助機能を司る電気機器（補助機器）を対象として、前記余剰電力のレベル、及び前記補助機器毎の消費電力データと運転の優先度とに基づき、運転する前記補助機器と運転時間とを決定し動作機器として登録する動作機器決定ステップと、
    登録された内容に従って前記動作機器の運転制御を行う機器制御ステップと、
    を備え、
    前記電力データ取得ステップでは、過去所定期間の前記発電電力の推移のデータ（以下、発電電力の推移と呼ぶ）及び前記全電気機器の使用電力の推移のデータ（以下、使用電力の推移と呼ぶ）を含む電力データを取得し、入力された前記発電電力及び前記使用電力に基づいて、前記発電電力の推移及び前記使用電力の推移を更新し、
    前記動作機器決定ステップでは、
    前記過去所定期間の前記発電電力の推移に基づき、将来の所定期間の発電電力の推移を予測し、発電電力予測データを作成し、
    前記過去所定期間の前記使用電力の推移に基づき、前記将来の所定期間の使用電力の推移を予測し、使用電力予測データを作成し、
    前記発電電力予測データ及び前記使用電力予測データに基づき、前記将来の所定期間の余剰電力のレベルの推移を予測し、余剰電力予測データを作成し、
    前記余剰電力予測データ及び前記消費電力データと前記優先度とに基づき、前記将来の所定期間内の前記補助機器全体の機器運転計画を作成し、
    前記機器運転計画を、設定した前記余剰電力のレベルと前記余剰電力量予測データから得た余剰電力量のレベルの予測値との差異に基づき、修正することにより、運転する前記補助機器とその運転時間とを決定し動作機器として登録し、
    余剰電力が所定量以上となった場合に、この余剰電力の増加を所定量以下に抑えるように動作機器の登録内容を修正する、
    電力管理方法。
12. コンピュータに
    所定時間毎の自然エネルギー発電システムによる発電電力を示すデータ（以下、発電電力と呼ぶ）、及び全電気機器の使用電力を示すデータ（以下、使用電力と呼ぶ）を取得する電力データ取得ステップと、
    前記発電電力から前記使用電力を差し引き差分値を求め、該差分値に応じて余剰電力のレベルを設定する電力需給判定ステップと、
    運転制御の対象として設定されている電気機器（全電気機器）のうち補助機能を司る電気機器（補助機器）を対象として、前記余剰電力のレベル、及び前記補助機器毎の消費電力データと運転の優先度とに基づき、運転する前記補助機器と運転時間とを決定し動作機器として登録する動作機器決定ステップと、
    登録された内容に従って前記動作機器の運転制御を行う機器制御ステップと、
    を実行させ、さらに、
    前記電力データ取得ステップでは、過去所定期間の前記発電電力の推移のデータ（以下、発電電力の推移と呼ぶ）及び前記全電気機器の使用電力の推移のデータ（以下、使用電力の推移と呼ぶ）を含む電力データを取得し、入力された前記発電電力及び前記使用電力に基づいて、前記発電電力の推移及び前記使用電力の推移を更新し、
    前記動作機器決定ステップでは、
    前記過去所定期間の前記発電電力の推移に基づき、将来の所定期間の発電電力の推移を予測し、発電電力予測データを作成し、
    前記過去所定期間の前記使用電力の推移に基づき、前記将来の所定期間の使用電力の推移を予測し、使用電力予測データを作成し、
    前記発電電力予測データ及び前記使用電力予測データに基づき、前記将来の所定期間の余剰電力のレベルの推移を予測し、余剰電力予測データを作成し、
    前記余剰電力予測データ及び前記消費電力データと前記優先度とに基づき、前記将来の所定期間内の前記補助機器全体の機器運転計画を作成し、
    前記機器運転計画を、設定した前記余剰電力のレベルと前記余剰電力量予測データから得た余剰電力量のレベルの予測値との差異に基づき、修正することにより、運転する前記補助機器とその運転時間とを決定し動作機器として登録し、
    余剰電力が所定量以上となった場合に、この余剰電力の増加を所定量以下に抑えるように動作機器の登録内容を修正する、
    ようにコンピュータを制御する電力管理プログラム。

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