JP5470939B2 - 再生可能電力充電システムおよび充電方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気装置を充電する充電システムおよびその方法に関するものである。

近年、原油価格の高騰や低炭素社会実現ニーズの高まりにより、化石燃料に変わる代替エネルギーとして、二酸化炭素を排出せずに発電する再生可能エネルギー（例えば太陽光、風力、バイオマスなど）の普及拡大が期待されている。

現在の発電施設における燃料として主流である化石燃料は、エネルギーを取り出した後、二酸化炭素（ＣＯ_２）などの物質が発生し、これらは地球温暖化を引き起こす原因であるとされている。また化石燃料は枯渇性エネルギーとも呼ばれ、太古の生命活動によって生み出された有限な資源であり、かつ採掘できる地域も限られているため、その流通は世界情勢や経済的思惑の影響を大きく受ける非常に不安定なものである。

一方、上記の再生可能エネルギー、たとえば太陽光や風力は環境中で既に発生しているエネルギーを利用するものであるため、エネルギーの抽出に伴う新たな廃棄物を発生させることはなく、化石燃料と比べて非常に環境負荷の小さいエネルギー資源である。

このようなことから先進国を中心に、大量生産・大量消費に代表される消費型社会から環境との調和を目指す循環型社会に移るための第一歩として、枯渇性エネルギーから再生可能エネルギーへの代替が進んでいる。また一般人の環境意識も向上したことによって、環境負荷の低い商品やサービス等の需要が高まっている。

一般人にとって環境対策を身近に意識させる事例に、電気自動車の普及がある。旧来の内燃型エンジンを動力源とした自動車は、燃料に化石燃料であるガソリンを用いているため、その燃焼反応の結果としてＣＯ_２や様々な粒状物質（ＰＭ）を排気ガスとして大気中に排出していた。

これに対し電気自動車は電動機により駆動されるが、エネルギーの抽出のための燃焼反応を行っていないため、排気ガスによる大気汚染を発生させることはない。またＣＯ_２も発生しないため、循環型社会に対応した輸送車両として注目を集めており、その普及は今後ますます進むと考えられている。

また、特許文献１には電気自動車の利用によって削減できた排気ガス量を定量的に表示する環境貢献度呈示装置が公開されている。特許文献１では、電気自動車の走行距離を検出し、走行する間に消費される電力量を電力会社が発電する際の排出ガス量と、同じ走行距離を所定の内燃エンジン自動車が走行した場合の排出ガス量とを比較して、排出ガス削減量を演算し呈示するため、電気自動車の利用によって環境保全上でもたらした効果を定量的に知ることができるとしている。

特開２００１−７８３０４号公報

しかしながら、電気自動車のバッテリに充電する電気も資源を消費して発電したものであるため、一般需要者の中には、充電に再生可能エネルギーを使用して発電した再生可能電力（グリーン電力とも呼ばれている）を用いたいというニーズがある。ところが、この再生可能電力は、例えば、太陽光発電では、太陽の日照の状況によりその発電電力が変動し、風力発電では、風の速さや向きの変化によって発電電力が変化する。このように状況によって発電電力が大きく変動してしまうため、再生可能電力は自然環境に左右される安定供給の難しい電力である。

また、特許文献１では、利用者が取得できる情報は自動車の走行における相対的なＣＯ_２削減量による環境保全貢献度であるため、利用者が得ることができる情報は自らの行為の事後的なものである。環境保全のためには、利用者が今後行う行為や今後利用するエネルギーの品質等が環境に与える負荷に関する情報、例えば炭素量の情報を事前に得られることが重要であると考えられる。

本発明は、このような課題に鑑み、系統電力と再生可能電力を求められた割合で調整して提供することにより、環境付加価値の高い電力を安定して市場に流通させ、かつ、電力の品質を設定、制御および表示可能な再生可能電力充電システム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、本発明にかかる再生可能電力充電システムの代表的な構成は、電力源の一部として再生可能エネルギーのみで構成される少なくとも１つの発電施設が系統に連系された再生可能電力充電システムであって、電気装置に電力を充電させる充電器と、発電施設の発電電力を充放電する蓄電池と、蓄電池への充放電を制御する交直変換装置と、を備え、交直変換装置は、電気装置を充電する際に、系統電力、発電電力、および蓄電池からの放電電力を所定の割合で混合して充電を行うことを特徴とする。

上記構成によれば、利用者は電気自動車などの電気装置に充電する際に、その全部又は一部に再生可能電力（発電電力、蓄電池からの放電電力若しくはそれらの和、又はそれらの総称をいう）を利用することができる。このため、環境保全に貢献でき、さらに積極的に再生可能電力を利用することを促進することができる。また太陽光発電、風力発電、バイオマス発電等の環境負荷は低いが自然環境に左右されやすい発電電力を蓄電池に充電して併用することで、悪天候や夜間等であっても再生可能電力を安定して供給することができる。また、系統電力と再生可能電力を混合して併用することで、不安定な発電電力を補ってさらに安定して電力を供給することができる。これにより、環境付加価値の高い電力を安定して提供可能な再生可能電力充電システムを提供することが可能となる。

交直変換装置は、電気装置の充電時において、発電施設による発電電力が充電に必要な再生可能電力を下回った場合には該充電のために蓄電池から放電させると判断し、該発電電力が該充電に必要な量を上回った場合には該蓄電池に該上回った発電電力を充電させると判断するとよい。なお再生可能電力の「充電に必要な量」は、充電の操作を行う者が指定してもよいし、系統の電力と再生可能電力の比をあらかじめ設定していてもよい。

上記構成によれば、充電に要求される電力と発電電力を比較して蓄電池を充放電することで、不安定な発電電力を、電気装置への充電需要が変動しても（たとえば時間帯により変動する）、無駄なく運用することができる。これにより、不安定な発電電力を効率的に提供することが可能となる。

時間帯別の最低充電量を記録する電力情報記録部をさらに備え、交直変換装置は、電気装置を充電しておらず、かつ、蓄電池の充電量が最低充電量未満であった場合には、蓄電池に発電電力を充電させると判断するとよい。

上記構成によれば、時間帯に応じて充電量を確保することができ、発電電力（供給側）と充電電力（需要側）の時間帯に応じた変動に適切に対応することができる。

当該再生可能電力充電システムは、時間帯別の目標充電量を記録する電力情報記録部をさらに備え、交直変換装置は、電気装置に充電しておらず、かつ蓄電池の充電量が目標充電量より多い場合には、蓄電池の充放電を停止すると判断するとよい。

上記構成によれば、蓄電池の満充電を回避し、蓄電池に適切な充電量を確保することが可能となる。これにより電気装置に充電している際に再生可能電力の発電量が必要量を上回った場合に蓄電池に充電させることができ、必要量のみを適切に利用することが可能となる。

当該再生可能電力充電システムは、放電電力の現状充電単価を算出する充電単価計算部をさらに備え、電力情報記録部には時間帯別の電気料金をさらに記録してあり、交直変換装置は、電気装置に充電していない場合において、現状充電単価が現在の電気料金以上であった場合には該蓄電池に発電電力を充電させると判断し、現状充電単価が現在の電気料金未満であった場合には充放電を停止すると判断するとよい。

上記構成によれば、発電電力が系統に連系されていることから、蓄電池への充電にも電気装置への充電にも使用されない発電電力は上記以外の一般的な電気設備や施設などに供給される。すなわち発電電力の価値は、そのときの現在の電気料金となる。そこで、現状充電単価が現在の電気料金より高い場合、すなわち現在の電気料金が安い場合には、再生可能エネルギー施設からの発電電力は蓄電池に充電する。また、現在の電気料金が高い場合には、充放電を停止して、発電電力を売電する。これらにより、再生可能電力をより経済的に運用することができる。

当該再生可能電力充電システムは、放電電力の現状充電単価を算出する充電単価計算部をさらに備え、電力情報記録部には時間帯別の電気料金をさらに記録してあり、交直変換装置は、電気装置を充電しておらず、かつ、現在の電気料金が最低額であった場合には、蓄電池に発電電力を充電させると判断するとよい。

上記構成によれば、再生可能電力を安価に放出してしまうことを抑えることができる。すなわち、再生可能電力を放出する場合には、再生可能電力の価値（価格）は、そのときの電気料金となる。したがって蓄電池の充電状態にかかわらず、電気料金が最低額の場合には充電させておき、時間差をおいて電気料金が高額な時間帯に放出することが有益である。

当該再生可能電力充電システムは、電気装置に充電する電力のうち、再生可能電力を使用する割合を指定する再生電力率指定部を備えるとよい。

上記構成によれば、利用者は自らの判断で再生電力率（再生可能電力の利用率）を指定し購入することができる。これにより、より環境負荷の少ない電力を求める利用者に応じた品質の電力を提供し、経済効果と環境保全の両立を果たすことが可能となる。

充電器は、電気装置の充電に使用する電力における発電電力または放電電力の含有量を提示する出力部を備えるとよい。

上記構成によれば、電気装置の充電を行う際に利用者は自身が消費する電力の環境付加価値を視覚的に認識することができる。また、電力の品質に応じた価格設定に対して、利用者が納得できる販売形態をとることができる。

上記課題を解決するために、本発明にかかる充電方法の代表的な構成は、電力源の一部として再生可能エネルギーのみで構成される少なくとも１つの発電電力を用いる充電方法であって、発電電力を系統に連系し、かつ蓄電池に充放電し、電気装置を充電する際に、系統電力、発電電力、および蓄電池からの放電電力を所定の割合で混合して充電を行うことを特徴とする。

上述した再生可能電力充電システムにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該充電方法にも適用可能である。

本発明によれば、系統電力と再生可能電力を求められた割合に調整して提供することにより、環境付加価値の高い電力を安定して市場に流通させ、かつ電力の品質を設定、制御および表示可能な再生可能電力充電システムを提供することが可能となる。

再生可能電力充電システムの構成を説明するための図である。 交直変換装置の機能ブロック図である。 充電器の機能ブロック図である。 充電時の動作を説明するフローチャートである。 非充電時の動作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、本発明の好適な実施形態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などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、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、本明細書及び図面において、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、本実施形態にかかる再生可能電力充電システムの概略的な接続関係を示した説明図である。再生可能電力充電システム１００は、充電器１１０と、蓄電池１２０と、交直変換装置１３０を含んで構成される。再生可能電力充電システム１００は、電力源として通常の系統１０４と接続しているが、電力源の一部として再生可能エネルギーのみで構成される少なくとも１つの発電施設１０２（以下、単に「発電施設１０２」という。）が連系されている。

再生可能電力充電システム１００は、系統１０４からの系統電力Ｉｎと発電施設１０２からの再生可能電力Ｉｔを用いて、電気装置１０６(例えば電気自動車)に充電を行う設備である。再生可能電力充電システム１００は、従来からあるガソリンスタンドと同様に、出先において充電を行う電気スタンドとして想定することができる。電気装置１０６としては充電をすることによって動作する装置であればよく、電気自動車や携帯電話、ノート型コンピュータなどのバッテリ（二次電池）を備えた機器であれば該当する。以下では、再生可能電力充電システム１００の具体的な構成を述べ、その後、電力源からの電力の流れを詳述する。

発電施設１０２には、太陽光発電装置、風力発電装置、木製廃棄物等を燃料として用いるバイオマス発電装置等の施設が含まれており、本実施形態において発電施設１０２は再生可能エネルギーによるもののみを含んでいる。発電施設１０２で発電された発電電力Ｉｓは電路を通って再生可能電力充電システム１００に流入する。流入した発電電力Ｉｓは蓄電池１２０の方向に向かうか、または充電器１１０および系統１０４の方向に向かう。なお、再生可能電力Ｉｔは、発電電力Ｉｓと蓄電池１２０から放電される放電電力Ｉｂの総称（合成電力）である。なお蓄電池１２０に充電が行われる場合、再生可能電力Ｉｔは、発電電力Ｉｓから、蓄電池１２０に充電される供給電力Ｉａを減じたものになる。発電施設１０２における発電量は、発電量測定部１６０（電流計）によって測定される。

系統１０４は、電気事業者から供給される電力系統である。本実施形態において系統１０４の料金は時間帯別に設定されているものとする。また負荷１０８は一般的な電気設備であって、例えば当該施設の照明機器や動力機器など、各種の電気装置を例示することができる。

充電器１１０は、電気ケーブル等により電気装置１０６に接続することで、系統電力Ｉｎと再生可能電力Ｉｔを混合した充電電力Ｉｃを電気装置１０６のバッテリに充電させることが可能である。なお、再生可能電力充電システム１００には複数台の充電器１１０を設置することが可能である。

蓄電池１２０は発電施設１０２からの発電電力Ｉｓを充電し、蓄えられた電力を放電電力Ｉｂとして放電する。供給電力Ｉａは、発電施設１０２による発電電力Ｉｓのうち、蓄電池１２０に充電される電力を表している。なお、本実施形態の蓄電池１２０は系統電力Ｉｎを充電するものではない。

交直変換装置１３０は、蓄電池１２０への充放電を制御するものである。交直変換装置１３０が蓄電池１２０に繋がる電路１４６（図２参照）の送電の方向や電力を制御したり、または送電を停止したりすることで、電気装置１０６を充電する際の再生可能電力Ｉｔの構成や量を制御することが可能となる。これによって、系統電力Ｉｎと、再生可能電力Ｉｔを所定の割合で混合して充電を行うことができる。

(交直変換装置)
図２は交直変換装置１３０の機能を示した機能ブロック図である。交直変換装置１３０は充放電制御部１３２と、電力情報記録部１４０と、電力変換部１４２を含んで構成される。充放電制御部１３２は、状況判断部１３４と、充電単価計算部１３６と、入力部１３８とを含んで構成される。

状況判断部１３４には、充電器１１０、蓄電池１２０が制御系統として接続されており、発電量測定部１６０から発電電力Ｉｓを取得し、充電器１１０から充電電力Ｉｃおよびその一部として必要な再生可能電力Ｉｔの割合を取得し、蓄電池１２０から充電量を取得することができる。

そして状況判断部１３４は、電気装置１０６の充電に必要な再生可能電力Ｉｔの量（充電電力Ｉｃの一部または全部）を算出し、発電施設１０２による発電電力Ｉｓと比較して電力の大小関係を判断する。再生可能電力Ｉｔの「充電に必要な量」は、利用者（電気装置１０６に充電を行うサービス利用者）が充電器１１０を操作して指定してもよいし、系統電力Ｉｎと再生可能電力Ｉｔの比をあらかじめ設定していてもよい。

また状況判断部１３４は、後述するように、再生可能電力Ｉｔと発電電力Ｉｓとを比較して、蓄電池１２０に充電する供給電力Ｉａと、蓄電池１２０から放電する放電電力Ｉｂとを算出する。

充電単価計算部１３６は蓄電池１２０に充電されている放電電力の現状充電単価を算出する。すなわち、発電施設１０２において発電した電力の価値を価格に変換するとき、売電する関係もあり、現在の電気料金に相当すると考えられる。したがって現状充電単価は、例えば蓄電池１２０が充電を行った時間帯毎の充電量と、対応する時間帯毎の電気料金を乗算した合計から求めることができ、例えば次式によって求めることができる。
現状充電単価Ｘ＝(ΣW1Y1+ΣW2Y2+…)/(ΣW1+ΣW2+…) （式１）
ただしＷは電力量、付記数字は時間帯、Ｙは時間帯毎の電気料金

入力部１３８は、当該システム１００のサービス提供者が、各種設定を入力するための入力部である。入力部１３８の具体例としては、数値を打ち込むためのテンキーと、いくつかの操作キー、および現在状態や入力値を表示するための表示部などによって構成することができる。また、入力部１３８として接続したコンピュータからコマンドを送信したり、遠隔地から入力部１３８としての端末によって通信回線を通じて設定を行ってもよい。

電力情報記録部１４０には、電力情報として、時間帯別の最低充電量、時間帯別の目標充電量、時間帯別の電気料金などを記録しておくことができる。これらの電力情報はあらかじめ記憶させておくこともできるが、サービス提供者が入力部１３８から入力することができる。

時間帯別の最低充電量および目標充電量は、各時間帯における蓄電池１２０に確保しておくべき充電量の範囲を示すものである。例えば再生可能エネルギーによる発電施設１０２に太陽光発電を用いた場合、昼間は発電量が多く、夜間は発電量が無いに等しい。そこで昼間の最低充電量および目標充電量を多めに設定することで、昼間のうちに夜間のための充電量を確保することができる。これにより、時間帯によって変動する需要量と供給量に応じた再生可能電力Ｉｔの運用ができる。

時間帯別の電気料金は、系統１０４の電気料金であってもよく、一般には夜間電力は昼間電力よりも安価に設定されている。また時間帯別の電気料金として、系統１０４の電気料金に再生可能エネルギーのコストを配分（上乗せ）したものや、独自に設定したものであってもよい。この電気料金は、充電単価計算部１３６において放電電力Ｉｂの現状充電単価を算出する際に用いることができる。

電力変換部１４２は、状況判断部１３４の判断に基づき、発電施設１０２から電路１４６を通じて導かれた発電電力Ｉｓの一部または全部を供給電力Ｉａとして蓄電池１２０に供給したり、蓄電池１２０から放電電力Ｉｂを充電器１１０に向かって放出したりする。また状況によっては、充電も放電も停止する（Ｉａ＝Ｉｂ＝０）。

（充電器）
図３は充電器１１０の概略的な機能を説明した機能ブロック図である。図３に示すように充電器１１０は、操作部１５２と、差込接続部１５４と、出力部の例としての表示部１５６と、充電制御部１５８とを含んで構成される。

操作部１５２は、複数のキー（スイッチ）やタッチパネル等で構成され、利用者の操作入力を受け付けることができる。また、操作部１５２には再生電力率指定部１５３が含まれている。再生電力率指定部１５３は、充電に使用する充電電力Ｉｃのうち、再生可能電力Ｉｔを使用する割合（再生電力率）を指定することができる。これにより、利用者は自らの判断で再生可能電力Ｉｔの利用率を指定し、電気を購入することができる。したがって、利用者の趣向に応じて、より環境負荷の少ない品質の電力を提供し、経済効果と環境保全の両立を果たすことが可能となる。

表示部１５６は、液晶モニター等で構成され、充電の進捗率や終了時間を表示することができる。表示部１５６は充電の進捗状況や料金などを表示すると共に、充電電力Ｉｃのうちの再生可能電力Ｉｔの割合を表示する。なお、出力部の例としては、表示部１５６の他に、サーマルプリンタなどを備え、レシートに再生可能電力Ｉｔの割合（再生電力率）を印字してもよい。なお、再生電力率に代えて、削減できたＣＯ_２の量として表示してもよい。

これにより、電気装置１０６の充電を行う際に利用者は自身が消費する電力（充電電力Ｉｃ）の環境に対する貢献度を視覚的に認識することができる。これにより利用者に対し、さらに積極的に再生可能電力Ｉｔを利用することを促進することができる。また、電力の品質に応じた価格設定に対して、利用者が納得できる販売形態をとることができる。

差込接続部１５４は電気装置１０６に接続して電気装置１０６のバッテリに電力を充電するコネクタである。なお差込接続部１５４は、差し込み型の電気ケーブルとしてもよいが、充電ケーブルをもつ電気装置１０６に対する差し込み口型の形態をとることも可能である。

充電制御部１５８は、電気装置１０６に対する充電電流の管理を始めとする充電器１１０の各種動作を制御する。また充電制御部１５８は交直変換装置１３０が制御系統として接続されており、上述のように交直変換装置１３０に充電電力Ｉｃおよびその一部として必要な再生可能電力Ｉｔの割合（再生電力率）を伝達する。

（動作の説明）
上記構成の再生可能電力充電システム１００について、その動作について説明する。図４は充電時の交直変換装置１３０の動作を説明するフローチャートであって、図４（ａ）は充電の有無による処理の分岐を説明するフローチャート、図４（ｂ）は充電時処理を説明するフローチャートである。

まず図４（ａ）に示すように、交直変換装置１３０の充放電制御部１３２は、充電器１１０において電気装置１０６に充電が行われているか否かを判断する。そして充電が行われている場合には充電時処理（Ｓ３００）に移行し、充電が行われていない場合には非充電時処理（Ｓ４００）に移行する。この監視は連続的に実行し、例えば１０秒間隔で回帰的に処理を行う。

（充電時処理）
図４（ｂ）に示すように、充電時処理（Ｓ３００）が開始されると、状況判断部１３４は、発電量測定部１６０から発電電力Ｉｓを取得し、充電器１１０から充電電力Ｉｃおよび再生電力率を取得して、再生可能電力Ｉｔを算出する（Ｓ３１０）。すなわち状況判断部１３４および充放電制御部１３２は、電気装置１０６の充電に必要な（要求された）量の再生可能電力Ｉｔを提供するように動作する。Ｉｔは、例えば次式によって求めることができる。
再生可能電力Ｉｔ＝充電電力Ｉｃ×再生電力率（％） （式２）

次に状況判断部１３４は発電電力Ｉｓを取得して再生可能電力Ｉｔと比較し（Ｓ３１２）、発電電力Ｉｓの方が少ない（下回った）と判断した場合には、蓄電池１２０から放電を行う（Ｓ３１４）。このときの放電電力Ｉｂ＝再生可能電力Ｉｔ−発電電力Ｉｓである。これにより発電量の不安定な再生可能発電機であっても、安定して再生可能電力Ｉｔを提供することができる。

状況判断部１３４は、発電電力Ｉｓと再生可能電力Ｉｔが等しいと判断した場合には（Ｓ３１６）、発電電力Ｉｓをそのまま再生可能電力Ｉｔとして提供する。したがって状況判断部１３４は待機であると判断し、充放電制御部１３２は電力変換部１４２において送電を停止する（Ｓ３１８）。

状況判断部１３４は、発電電力Ｉｓの方が再生可能電力Ｉｔよりも多い（上回った）と判断した場合には（Ｓ３１６のＮＯ）、余剰電力を蓄電池１２０に充電する（Ｓ３２０）。このときの供給電力Ｉａ＝発電電力Ｉｓ−再生可能電力Ｉｔである。これにより発電能力が勝る場合には再生可能電力を蓄えておくことができる。

このように、充電に要求される再生可能電力Ｉｔと発電電力Ｉｓを比較して蓄電池１２０を充放電することで、不安定な発電電力Ｉｓを、電気装置への充電需要が変動しても（たとえば時間帯によって変動する）、充電電力Ｉｃに応じて無駄なく運用することができる。これにより、不安定な発電電力Ｉｓを効率的に提供することが可能となる。

上記説明した如く、利用者は電気自動車などの電気装置１０６に充電する際に、その一部に再生可能電力Ｉｔを利用することができる。このとき、再生可能電力の発電施設１０２と蓄電池１２０、および系統電力Ｉｎを併用することで、悪天候や夜間等であっても安定して供給することができる。これにより、環境付加価値の高い電力を安定して提供可能な再生可能電力充電システム１００を提供することが可能となる。

（非充電時処理）
上記の充電時処理においては、原則として系統電力Ｉｎを併用することを想定しているから、発電電力Ｉｓを系統側に逆潮流させることは想定していない。しかし電気装置１０６に充電を行っていない場合には、発電電力Ｉｓを適切に運用することが望まれる。なお、非充電時処理においては、当然に「充電に必要な量」の再生可能電力は存在しないが、後述するように蓄電池１２０から放電する場合（Ｓ４２４）や充電しない場合（Ｓ４２６）には再生可能電力Ｉｔが系統１０４に出力（逆潮流）される。

図５は非充電時処理の動作を説明するフローチャートである。図５に示すように非充電時処理（Ｓ４００）が開始すると、状況判断部１３４は、まず蓄電池１２０が満充電であるか否かについて判断する（Ｓ４１０）。満充電であれば、状況判断部１３４は待機であると判断し、充放電制御部１３２は電力変換部１４２において送電を停止する（Ｓ４２６）。

次に状況判断部１３４は電力情報記録部１４０の時間帯別の電気料金を参照し、現在の時刻を照らし合わせて、現在の電気料金（以下、「現在料金Ｙ」という。）を取得する。そして現在料金Ｙが料金表の中の最低額であるか否かを判断し（Ｓ４１２）、最低額であれば蓄電池１２０に発電電力Ｉｓを充電させる（Ｓ４２２）。これにより、再生可能電力を安価に放出してしまうことを抑えることができる。すなわち、再生可能電力を放出する場合には、再生可能電力の価値（価格）は、そのときの電気料金となる。したがって蓄電池の充電状態にかかわらず、電気料金が最低額の場合には蓄電池１２０に充電させておき、時間差をおいて電気料金が高額な時間帯に放出することが有益である。

次に状況判断部１３４は、蓄電池１２０に貯められている現在充電量Ｃが、電力情報記録部１４０に記録されている時間帯別の目標充電量Ｃｔ以上であるか否か判断する（Ｓ４１４）。そして現在充電量Ｃ≧目標充電量Ｃｔである場合には、状況判断部１３４は蓄電池の充放電を停止して待機する（Ｓ４２６）と判断する。これにより蓄電池１２０の満充電を回避し、蓄電池１２０に適切な充電量を確保することが可能となる。これにより電気装置１０６に充電している際に発電施設１０２の発電電力Ｉｓが必要量を上回った場合に蓄電池１２０に充電させることができ、必要量のみを適切に出力することが可能となる。

次に状況判断部１３４は、現在充電量Ｃが目標充電量Ｃｔ未満であるとき（Ｓ４１４のＮＯ）、電力情報記録部１４０に記録されている時間帯別の最低充電量Ｃｍｉｎより少ないか否かを判断する（Ｓ４１６）。そして現在充電量Ｃ＜Ｃｍｉｎである場合には（Ｓ４１６のＹＥＳ）、状況判断部１３４は蓄電池１２０に発電電力Ｉｓを充電させる（Ｓ４２２）。これにより、時間帯に応じて充電量を確保することができ、発電電力Ｉｓ（供給側）と充電電力Ｉｃ（需要側）の時間帯に応じた変動に適切に対応することができる。

次に状況判断部１３４は、最低充電量Ｃｍｉｎ≦現在充電量Ｃ＜目標充電量Ｃｔであるとき（Ｓ４１６のＮＯ）、充電単価計算部１３６が算出した現状充電単価Ｘを取得し、現在料金Ｙより高いか否かを判断する（Ｓ４１８）。そして現状充電単価Ｘ＞現在料金Ｙである場合には（Ｓ４１８のＹＥＳ）、状況判断部１３４は蓄電池１２０に発電電力Ｉｓを充電させる（Ｓ４２２）。

一方、現状充電単価Ｘ≦現在料金Ｙの場合、状況判断部１３４は、現状充電単価Ｘに係数αをかけたものが、現在料金Ｙ以下であるか否かを判断する（Ｓ４２０）。そして現状料金Ｙが現状充電単価Ｘ×α未満（Ｙ＜αＸ）であった場合には充放電を停止する（Ｓ４２６）。

上記構成によれば、発電電力Ｉｓが系統１０４に連系されていることから、蓄電池１２０への充電にも電気装置１０６への充電にも使用されない発電電力Ｉｓは、一般的な電気設備や施設などに供給される。すなわち発電電力Ｉｓの価値は、そのときの現在料金Ｙとなる。そこで、現状充電単価Ｘが現在料金Ｙより高い場合、すなわち現在料金Ｙが安い場合には、再生可能エネルギー施設からの発電電力Ｉｓは蓄電池１２０に充電する。また、現在料金Ｙが高い場合には、蓄電池１２０の充放電を停止して、発電電力Ｉｓを売電する。これらにより、再生可能電力Ｉｔを、より経済的に運用することができる。

そして状況判断部１３４は、現在料金Ｙ≧（現状充電単価Ｘ×α）である場合には、蓄電池１２０から放電電力Ｉｂを定格で系統１０４に放電する（Ｓ４２４）。換言すれば、電気料金が高価な時間帯は、積極的に売電する。このとき再生可能電力Ｉｔ＝発電電力Ｉｓ＋放電電力Ｉｂとなる。

系統１０４に発電電力Ｉｓを売電したときの再生可能電力Ｉｔの価値（価格）は、そのときの現在料金Ｙと等しくなる。すなわち、現状充電単価Ｘより現在料金Ｙのほうが安い時（Ｓ４１８のＹＥＳ）には、発電電力Ｉｓは安く販売するよりも充電しておくほうが経済的である。また、現状充電単価Ｘより現在料金Ｙのほうが高い時（Ｓ４１８のＮＯ）には、充電しておくよりも販売したほうが経済的である。したがって上記のように動作させることにより、発電電力Ｉｓを経済的に運用することができる。

ここで定格とは、例えば交直変換装置の定格容量と設定することができる。現状充電単価Ｘに係数αをかけるのは、充放電する場合のロスを考慮するためであり、したがって係数αは、１以上（例えば１．５）に設定することが望ましい。

上記説明したごとく、本実施形態にかかる再生可能電力充電システム１００によれば、系統電力と再生可能電力を求められた割合に調整して提供することにより、環境付加価値の高い電力を安定して市場に流通させ、かつ電力の品質を設定、制御および表示可能である。また、あわせて、再生可能エネルギーによる発電電力を経済的に運用することができる。これらのことから、二酸化炭素を排出せずに発電する再生可能エネルギーの普及拡大を図ることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例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。

なお、上記再生可能電力充電システム１００の動作における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。

本発明は、電気装置を充電する充電システムおよびその方法に利用することができる。

Ｉａ…供給電力（蓄電池への充電電力）、Ｉｂ…蓄電池からの放電電力、Ｉｃ…充電電力、Ｉｎ…系統電力、Ｉｓ…発電電力、Ｉｔ…再生可能電力、１００…再生可能電力充電システム、１０２…発電施設、１０４…系統、１０６…電気装置、１１０…充電器、１２０…蓄電池、１３０…交直変換装置、１３２…充放電制御部、１３４…状況判断部、１３６…充電単価計算部、１３８…入力部、１４０…電力情報記録部、１４２…電力変換部、１４６…電路、１５２…操作部、１５３…再生電力率指定部、１５４…差込接続部、１５６…表示部、１５８…充電制御部、１６０…発電量測定部

Claims (8)

1. 電力源の一部として再生可能エネルギーのみで構成される少なくとも１つの発電施設が系統に連系された再生可能電力充電システムであって、
   電気装置に電力を充電させる充電器と、
   前記発電施設の発電電力を充放電する蓄電池と、
   前記蓄電池への充放電を制御する交直変換装置と、
   を備え、
   前記交直変換装置は、電気装置を充電する際に、系統電力、前記発電電力、および前記蓄電池からの放電電力を所定の割合で混合して充電を行い、
   前記充電器は、前記電気装置の充電に使用する電力における前記発電電力または放電電力の含有量を再生電力率としてまたは削減できたＣＯ _２ の量として提示する出力部を備えたことを特徴とする再生可能電力充電システム。
2. 前記交直変換装置は、前記電気装置の充電時において、前記発電施設による発電電力が充電に必要な再生可能電力を下回った場合には該充電のために前記蓄電池から放電電力放電させると判断し、該発電電力が該充電に必要な量を上回った場合には該蓄電池に該上回った発電電力を充電させると判断することを特徴とする請求項１に記載の再生可能電力充電システム。
3. 時間帯別の最低充電量を記録する電力情報記録部をさらに備え、
   前記交直変換装置は、
   前記電気装置を充電しておらず、かつ前記蓄電池の充電量が前記最低充電量未満であった場合には、
   前記蓄電池に前記発電電力を充電させると判断することを特徴とする請求項１に記載の再生可能電力充電システム。
4. 時間帯別の目標充電量を記録する電力情報記録部をさらに備え、
   前記交直変換装置は、
   前記電気装置に充電しておらず、かつ前記蓄電池の充電量が前記目標充電量より多い場合には、
   前記蓄電池の充放電を停止すると判断することを特徴とする請求項１に記載の再生可能電力充電システム。
5. 前記放電電力の現状充電単価を算出する充電単価計算部をさらに備え、
   前記電力情報記録部には時間帯別の電気料金をさらに記録してあり、
   前記交直変換装置は、前記電気装置に充電していない場合において、
   前記現状充電単価が現在の電気料金以上であった場合には該蓄電池に前記発電電力を充電させると判断し、
   前記現状充電単価が現在の電気料金未満であった場合には充放電を停止すると判断することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の再生可能電力充電システム。
6. 前記放電電力の現状充電単価を算出する充電単価計算部をさらに備え、
   前記電力情報記録部には時間帯別の電気料金をさらに記録してあり、
   前記交直変換装置は、
   前記電気装置を充電しておらず、かつ現在の電気料金が最低額であった場合には、前記蓄電池に前記発電電力を充電させると判断することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の再生可能電力充電システム。
7. 前記電気装置に充電する電力のうち、前記再生可能電力を使用する割合を指定する再生電力率指定部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の再生可能電力充電システム。
8. 電力源の一部として再生可能エネルギーのみで構成される少なくとも１つの発電電力を用いる充電方法であって、
   前記発電電力を系統に連系し、かつ蓄電池に充放電し、
   電気装置を充電する際に、系統電力、前記発電電力、および放電電力を所定の割合で混合して充電を行い、
   前記電気装置の充電に使用する電力における前記発電電力または放電電力の含有量を再生電力率としてまたは削減できたＣＯ _２ の量として提示することを特徴とする充電方法。

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