JP5833283B1 - 充放電制御装置、プログラム、充放電制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[第1実施形態]
===配電系統===
図1は、本実施形態に係る充放電制御装置が適用される配電系統の一例を示す図である。以下、図1を参照しながら配電系統100について説明する。
===充放電制御装置===
図2は、本実施形態に係る充放電制御装置のハードウエアの構成を示すブロック図であり、図3は、本実施形態に係る充放電制御装置の機能を示すブロック図である。以下、図2及び図3を参照しながら配電系統100について説明する。
===第1価格情報===
図4は、本実施形態に係る充放電制御装置で用いられる第1価格情報を示すグラフであり、図5は、本実施形態に係る充放電制御装置で用いられる第1価格情報を示す図である。以下、図4及び図5を参照しながら第1価格情報について説明する。
===計画部===
図6は、本実施形態に係る充放電制御装置で用いられる第2価格情報を示す図であり、図7は、本実施形態に係る充放電制御装置で用いられる制御計画を示す図であり、図8は、本実施形態に係る充放電制御装置の機能である計画部の動作を示すフローチャートである。尚、図7に示す制御計画T3の「制御」の欄において、時間帯B1〜B24のうちの時間帯B2、B7、B9、B10、B12、B15以外の時間帯においても、充電、放電、(充電及び放電の)停止のうちの何れかの制御が設定されているが、説明の便宜上、記載が省略されている。そして、図7に示す制御計画T3の「制御」の欄において、充電は蓄電池12を充電させることを示し、放電は蓄電池12を放電させることを示し、停止は蓄電池12の充電及び放電を停止させることを示している。以下、図5〜図8を参照しながら計画部について説明する。
<概要>
計画部36は、第1価格情報T1を並べ替えて第2価格情報T2を作成した後、第2価格情報T2における一対の時間帯を選択し、選択された一対の時間帯における制御を設定する。計画部36は、第1価格情報T1における例えば24時間分の全ての時間帯に対して制御を設定する。計画部36は、上記の制御の設定が反映された制御計画T3を作成する。
<詳細>
計画部36は、第1価格情報T1を取得する(ステップS11)。計画部36は、第1価格情報T1について、電力価格が安い順序に、時間帯と当該時間帯に対応する電力価格との組合せを並び替えて、第2価格情報T2を作成する(ステップS12)。尚、図6において、A1〜A24のうちの最安値A10を示す組み合わせが最上段に示され、最高値A6を示す組み合わせが最下段に示されている。
===余剰判定部===
以下、図1を参照しながら余剰判定部について説明する。
===累積単価演算部===
図9は、本実施形態に係る充放電制御装置が適用される配電系統内の蓄電池に対する電力の入出力のイメージを示す図である。以下、図9を参照しながら累積単価演算部について説明する。
[数1]
放電可能電力量S=残蓄電量Wb*放電効率q・・・(1)
[数2]
放電可能電力量S=充電電力量Wtの合計*充電効率p*放電効率q・・・(2)
充電累積単価Xは、蓄電池12を充電するために累積した買電電力の価格に応じて定まる価格である。累積単価演算部39は、式(3)を用いて充電累積単価Xを算出する。
[数3]
充電累積単価Xb=(放電可能電力量Sa*充電累積単価Xa+電力価格At*充電電力量Wt*充電効率p*放電効率q)/放電可能電力量Sb・・・(3)
尚、充電累積単価Xa、Xbは夫々、時間Aにおける充電累積単価X、時間Aよりも後の時間Bにおける充電累積単価Xを示している。放電可能電力量Sa、Sbは夫々、時間Aにおける放電可能電力量S、時間Bにおける放電可能電力量Sを示している。電力価格Atは、時間Aから時間Bまでの時間帯における電力価格を示している。充電電力量Wtは、時間Aから時間Bまでの時間帯における充電電力量を示している。
===経済性判定部、制御部===
図10は、本実施形態に係る充放電制御装置が適用される配電系統内の需要家の状態や蓄電池の制御等を示す図である。以下、図7〜図10を参照しながら経済性判定部及び判定部について説明する。
=蓄電池の充電が設定されている時間帯=
制御計画T3において充電が設定されている時間帯(「充電予定時間帯」とも称する)に、経済性判定部38は、電力価格がPV買取価格よりも高いか否かを判定し、PV買取価格が充電累積単価Xよりも高いか否かも判定する。更に、充電予定時間帯に、経済性判定部38は、PV買取価格が充電累積単価Xと所定単価との合計よりも高いか否かを判定する。
=蓄電池の放電が設定されている時間帯=
制御計画T3において放電が設定されている時間帯(「放電予定時間帯」とも称する)に、経済性判定部38は、PV買取価格が電力価格よりも高いか否かを判定し、PV買取価格が充電累積単価Xよりも高いか否かも判定する。更に、放電予定時間帯に、経済性判定部38は、PV買取価格に応じた価格が充電累積単価Xよりも高いか否かを判定する。尚、PV買取価格に応じた価格は、式(4)に基づいて経済性判定部38によって算出されることとする。
[数4]
PV買取価格に応じた価格=(PV買取価格Bt/充電効率p*放電効率q)+所定価格・・・(4)
=蓄電池の充放電の停止が設定されている時間帯=
制御計画T3において停止と設定されている時間帯(「停止予定時間帯」とも称する)に、経済性判定部38は、電力価格が充電累積単価Xよりも高いか否かを判定する。又、経済性判定部38は、電力価格が充電累積単価Xよりも低い場合、充電累積単価X及び電力価格の第1価格差と電力価格及び将来の電力価格の第2価格差との大小を比較し、第1価格差が第2価格差よりも小さいか否かを判定する。又、経済性判定部38は、第1価格差が第2価格差よりも小さい場合、電力価格が充電累積単価X及び所定単価の合計よりも高いか否かを判定する。又、経済性判定部38は、第1価格差が第2価格差よりも大きい場合、電力価格に応じた価格が充電累積単価Xよりも高いか否かを判定する。尚、電力価格に応じた価格は、式(5)に基づいて経済性判定部38によって算出されることとする。
[数5]
電力価格に応じた価格=電力価格At/(充電効率p*放電効率q)+所定価格・・・(5)
制御部40は、経済性判定部38の判定結果に基づいて、蓄電池12の充放電を制御する。尚、式(4)及び式(5)夫々の所定単価と、図11のステップS25において充電累積単価Xと合計される所定単価と、図11のステップS34において充電累積単価Xと合計される所定単価とは、0又は正の値であり、互いに異なる値であっても同じ値であってよいし、入力装置35を介して入力される情報に基づいて設定されることとしてもよい。又、これらの所定単価は、経済性判定部38による判定のマージンとしての機能を発揮する。
===充放電制御装置の動作===
図11は、本実施形態における充放電制御装置の動作を示すフローチャートである。以下、図1、図10及び図11を参照しながら、本実施形態に係る充放電制御装置の動作について説明する。
=充電予定時間帯の制御=
現在の時間帯が充電予定時間帯であると判断された場合(ステップS22:充電)、余剰判定部37は、分散型電源G1の発電量が負荷R1の電力消費量よりも多いか否かを判定する(ステップS31)。発電量が電力消費量よりも少ないと余剰判定部37が判定した場合(ステップS31:NO)、制御部40は、契約電力範囲内で蓄電池12が充電されるように制御する(ステップS35)。一方、発電量が電力消費量よりも多いと余剰判定部37が判定した場合(ステップS31:YES)、PV余剰電力が発生しているものとして、以下の判定及び制御が行われる。
<電力価格、PV買取価格>
経済性判定部38は、電力価格がPV買取価格よりも高いか否かを判定する(ステップS32)。電力価格がPV買取価格よりも高いと経済性判定部38が判定した場合(ステップS32:YES)、蓄電池12が充電されることに基づく需要家10の経済的メリットが発生するものと経済性判定部38が判定したことになる。この場合、制御部40は、ステップS35の動作を行う。この場合、PV余剰電力が蓄電池12に供給されるため、買電電力の電力量が減少する。従って、需要家10から電気事業者に支払われる対価の額が減少し、需要家10の経済的メリットが発生する。
<PV買取価格、充電累積単価X>
PV買取価格が充電累積単価Xよりも低いと経済性判定部38が判定した場合(ステップS33:YES)、蓄電池12が充電されることに基づく需要家10の経済的メリットが発生すると経済性判定部38が判定したことになる。この場合、制御部40は、ステップS35の動作を行う。従って、ステップS32:YESの場合と同様に需要家10の経済的メリットが発生する。更に、充電累積単価Xの額が減少する点においても、需要家10の経済的メリットが発生する。
<PV買取価格、充電累積単価Xと所定単価との合計>
PV買取価格が充電累積単価Xと所定単価との合計よりも高いと経済性判定部38が判定した場合(ステップS34:YES)、蓄電池12の充放電が停止されることに基づく需要家10の経済的メリットが発生すると経済性判定部38が判定したことになる。この場合、制御部40は、蓄電池12の充放電が停止されるように制御する(ステップS27)。この場合、蓄電池12に対してPV余剰電力が供給されないため、需要家10から電気事業者に対して売却されるPV余剰電力の電力量を増大させることができる。従って、電気事業者から需要家10に支払われる対価の額が増大し、需要家10の経済的メリットが発生する。
=放電予定時間帯の制御=
現在の時間帯が放電予定時間帯であると判断された場合(ステップS22:放電)、余剰判定部37は、ステップS41の判定を行う。尚、ステップS41の判定は、ステップS31の判定と同様である。発電量が電力消費量よりも少ないと余剰判定部37が判定した場合(ステップS41:NO)、制御部40は、逆潮しない範囲で蓄電池12が放電されるように制御する(ステップS55)。尚、逆潮しない範囲とは、例えば、需要家10において予め設定されている電力量の範囲内であることを示していることとしてもよい。ステップS55の動作が行われると、充放電制御装置3は、放電電力量Ptを積算し(ステップS56)、放電可能電力量Sを計算(ステップS57)した後、ステップS58の判断を行う。尚、ステップS57において、充放電制御装置3は、ステップS55で放電される前の放電可能電力量Sに対するステップS56で積算された放電電力量Ptの差分を放電可能電力量Sとして計算する。
<PV買取価格、電力価格>
経済性判定部38は、PV買取価格が電力価格よりも高いか否かを判定する(ステップS42)。PV買取価格が電力価格よりも高いと経済性判定部38が判定した場合(ステップS42:NO)、蓄電池12の充放電が停止されることに基づく需要家10の経済的メリットが発生すると経済性判定部38が判定したことになる。この場合、制御部40は、ステップS26の動作を行う。従って、需要家10がダブル発電状態となるのを防止しつつ、PV余剰電力を需要家10が電気事業者に売却することができる。よって、電気事業者から需要家10に対して対価が支払われることになり、需要家10の経済的メリットが発生する。
<PV買取価格、充電累積単価X>
PV買取価格が充電累積単価Xよりも高いと判定した場合(ステップS43:NO)、蓄電池12の充放電が停止されることに基づく需要家10の経済的メリットが発生すると経済性判定部38が判定したことになる。この場合、制御部40は、ステップS26の動作を行う。従って、ステップS42:NOの場合と同様に経済的メリットが発生する。
<PV買取価格に応じた価格、充電累積単価X>
PV買取価格に応じた価格が充電累積単価Xよりも低いと経済性判定部38が判定した場合(ステップS44:YES)、蓄電池12が充電されることに基づく需要家10の経済的メリットが発生すると経済性判定部38が判定したことになる。この場合、制御部40は、PV余剰電力が蓄電池12に充電されるように制御する(ステップS45)。この場合、ステップS33:YESの場合と同様に経済的メリットが発生することになる。更に、需要家10がダブル発電状態となるのが防止される。ステップ45の動作が行われると、充放電制御装置3は、ステップS46〜S48の動作を行った後、ステップS58の判断を行う。尚、ステップS46〜S48の夫々の動作は、ステップS36〜S38の動作と同様である。
=停止予定時間帯の制御=
<電力価格、充電累積単価>
現在の時間帯が停止予定時間帯であると判断された場合(ステップS22:停止)、経済性判定部38は、電力価格が充電累積単価Xよりも高いか否かを判定する(ステップS23)。
<第1価格差、第2価格差>
電力価格が充電累積単価Xよりも低いと経済性判定部38が判定した場合(ステップS23:YES)、経済性判定部38は、充電累積単価Xと現在の電力価格Ctとの第1価格差(X−Ct)が現在の電力価格Ctと将来の電力価格A1との第2価格差(Ct−A1)より小さいか否かを判定する。即ち、経済性判定部38は、蓄電池12が放電することに基づく損失よりも充電することに基づく利益の方が大きいか否かを判定する(ステップS24)。尚、将来の電力価格A1とは、将来の時間帯に設定される予め分かっている電力価格である。
<電力価格、充電累積単価に応じた価格>
電力価格が充電累積単価Xよりも大きいと経済性判定部38が判定した場合(ステップS23:NO)、又は、第1価格差が第2価格差よりも小さいと経済性判定部38が判定した場合(ステップS24:YES)、経済性判定部38は、現在の電力価格Ctが充電累積単価Xと所定単価との合計よりも高いか否かを判定する。即ち、経済性判定部38は、蓄電池12が放電されることに基づく経済的メリットが発生するか否かを判定する(ステップS25)。そして、現在の電力価格Ctが充電累積単価Xと所定単価との合計よりも高いと経済性判定部38が判定した場合(ステップS25:YES)、ステップS41の動作を行う。一方、現在の電力価格Ctが充電累積単価Xと所定単価との合計よりも低いと経済性判定部38が判定した場合(ステップS25:NO)、ステップS27の動作を行う。
<電力価格に応じた価格、充電累積単価X>
第1価格差が第2価格差よりも大きいと経済性判定部38が判定した場合(ステップS24:NO)、経済性判定部38は、電力価格に応じた価格が充電累積単価Xよりも低いか否かを判定する。即ち、経済性判定部38は、蓄電池12が充電されることに基づく経済的メリットが発生するか否かを判定する(ステップS26)。尚、電力価格に応じた値は、Ct/(p*q)+βで表される。βは所定価格である。そして、電力価格に応じた価格が充電累積単価Xよりも低いと経済性判定部38が判定した場合(ステップS26:YES)、ステップS31の動作を行う。一方、電力価格に応じた価格が充電累積単価Xよりも高いと経済性判定部38が判定した場合(ステップS26:NO)、ステップS27の動作を行う。
第2実施形態における充放電制御装置3B(図3)は、第1実施形態の充放電制御装置3における経済性判定部38以外の構成を有し、計画部36、制御部40を夫々、計画部36B、制御部40Bに変更したものである。充放電制御装置3Bのこれらの構成以外は充放電制御装置3の構成と同様である。
===充放電制御装置===
図12は、本実施形態に係る充放電制御装置で用いられる第4価格情報を示すグラフであり、図13は、本実施形態に係る充放電制御装置の動作を示すフローチャートである。尚、図11と同様な動作には、同様な符号を付しその説明については省略する。以下、図3、図12及び図13を参照しながら充放電制御装置3Bについて説明する。
又、例えば、充放電装置11が充放電制御装置3の機能を発揮することとしてもよいし、計測装置M1が充放電制御装置3の機能を発揮することとしてもよい。
R1 負荷
L1 配電線
3,3B 充放電制御装置
10 需要家
11 充放電装置
12 蓄電池
31 CPU
32 通信装置
33 記憶装置
34 表示装置
35 入力装置
36,36B 計画部
37 余剰判定部
38 経済性判定部
39 累積単価演算部
40,40B 制御部
100 配電系統
101 配電用変圧器
Claims (10)
- 電力負荷と、前記電力負荷に電力を供給する分散型電源と、前記電力負荷及び前記分散型電源に接続される蓄電池と、を有する需要家において、前記蓄電池の充電、放電、充電及び放電の停止が各時間帯に対して予め計画される制御計画に従って、前記蓄電池の充放電を制御する充放電制御装置であって、
前記蓄電池の充電及び放電の停止が予め計画されている時間帯において、前記需要家に供給される電力の第1買電価格が前記蓄電池に充電された容量に対応する充電累積単価より低い場合、前記充電累積単価及び現在の買電価格の第1価格差と前記現在の買電価格及び将来の第2買電価格の第2価格差とを比較する第1比較装置と、
前記第1価格差が前記第2価格差より小さい場合、前記現在の買電価格と前記充電累積単価に応じた価格とを比較する第2比較装置と、
前記現在の買電価格が前記充電累積単価に応じた価格より高い場合、前記分散型電源の発電量と前記電力負荷の電力消費量との差に応じて、前記需要家の経済的利益が発生するものとして、前記蓄電池を放電するように制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする充放電制御装置。 - 前記分散型電源の発電量と前記電力負荷の電力消費量とを比較する第3比較装置を更に備え、
前記制御装置は、前記分散型電源の発電量が前記電力負荷の電力消費量より少ない場合、前記分散型電源による余剰電力はないものとして、前記蓄電池を放電するように制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の充放電制御装置。 - 前記制御装置は、前記現在の買電価格が前記充電累積単価に応じた価格より低い場合、前記蓄電池を充放電しないように制御する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の充放電制御装置。 - 前記第1価格差が前記第2価格差より大きい場合、前記現在の買電価格に応じた価格と前記充電累積単価とを比較する第4比較装置を更に備え、
前記制御装置は、前記現在の買電価格に応じた価格が前記充電累積単価より低い場合、前記需要家の経済的利益が発生するものとして、前記蓄電池を充電するように制御する
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の充放電制御装置。 - 前記制御装置は、前記分散型電源の発電量が前記電力負荷の電力消費量より少ない場合、前記分散型電源による余剰電力はないものとして、前記蓄電池を充電するように制御する
ことを特徴とする請求項4に記載の充放電制御装置。 - 前記制御装置は、前記現在の買電価格に応じた価格が前記充電累積単価より高い場合、前記蓄電池を充放電しないように制御する
ことを特徴とする請求項4又は5に記載の充放電制御装置。 - 前記制御計画は、1日の中で1時間を単位とする24の時間帯に対して予め計画される
ことを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の充放電制御装置 - 前記制御装置は、前記24の各時間帯に対して前記蓄電池の充放電を制御する
ことを特徴とする請求項7に記載の充放電制御装置。 - 電力負荷と、前記電力負荷に電力を供給する分散型電源と、前記電力負荷及び前記分散型電源に接続される蓄電池と、を有する需要家において、前記蓄電池の充電、放電、充電及び放電の停止が各時間帯に対して予め計画される制御計画に従って、前記蓄電池の充放電を制御する充放電制御装置に、
前記蓄電池の充電及び放電の停止が予め計画されている時間帯において、前記需要家に供給される電力の第1買電価格が前記蓄電池に充電された容量に対応する充電累積単価より低い場合、前記充電累積単価及び現在の買電価格の第1価格差と前記現在の買電価格及び将来の第2買電価格の第2価格差とを比較する機能と、
前記第1価格差が前記第2価格差より小さい場合、前記現在の買電価格と前記充電累積単価に応じた価格とを比較する機能と、
前記現在の買電価格が前記充電累積単価に応じた価格より高い場合、前記分散型電源の発電量と前記電力負荷の電力消費量との差に応じて、前記需要家の経済的利益が発生するものとして、前記蓄電池を放電するように制御する機能と、
を実現させるプログラム。 - 電力負荷と、前記電力負荷に電力を供給する分散型電源と、前記電力負荷及び前記分散型電源に接続される蓄電池と、を有する需要家において、前記蓄電池の充電、放電、充電及び放電の停止が各時間帯に対して予め計画される制御計画に従って、前記蓄電池の充放電を制御する充放電制御方法であって、
前記蓄電池の充電及び放電の停止が予め計画されている時間帯において、前記需要家に供給される電力の第1買電価格が前記蓄電池に充電された容量に対応する充電累積単価より低い場合、前記充電累積単価及び現在の買電価格の第1価格差と前記現在の買電価格及び将来の第2買電価格の第2価格差とを比較し、
前記第1価格差が前記第2価格差より小さい場合、前記現在の買電価格と前記充電累積単価に応じた価格とを比較し、
前記現在の買電価格が前記充電累積単価に応じた価格より高い場合、前記分散型電源の発電量と前記電力負荷の電力消費量との差に応じて、前記需要家の経済的利益が発生するものとして、前記蓄電池を放電するように制御する
ことを特徴とする充放電制御方法。
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